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        軟弱圍巖地段支洞進主洞施工技術(shù)

        2018-11-22 03:42:10高少鵬
        建筑機械 2018年11期
        關(guān)鍵詞:錨桿圍巖混凝土

        1 工程概況

        某隧道1號支洞與主洞交叉口位于主洞中心里程K1+759.971處,支洞中心里程為XJK0+175.421,正洞與主洞為90°正交。該地段洞身地質(zhì)下部主要為強風化花崗巖、輝綠巖及安山巖等,已砂化,上部為第四系塊、碎石土,局部有地下水滲出,整體性及自穩(wěn)性差。

        交叉口主洞開挖斷面寬×高為12.04m×13.14m,支洞開挖斷面寬×高為7.46m×12.408m,主洞縱坡-4.56%,支洞縱坡-15%。相交點底板頂面高程為649.572m。支洞挑頂長度為28.543m,挑頂坡度與支洞縱坡夾角為15。(見圖1)。

        2 施工方案

        交叉口采用橫向棚架法進行施工。自支洞挑頂起點里程按照挑頂坡度向正洞方向進行開挖。開挖至正洞拱頂最高點后,再按照正洞拱頂至邊墻開挖弧度逐步縮小開挖斷面。向前開挖至正洞邊墻部位,從而形成橫向棚架空間,然后向一側(cè)開挖主洞。單側(cè)開挖10m后,再返向開挖另一側(cè)主洞,從而完成交叉口地段的開挖工作[1]。

        2.1 施工方法

        由于圍巖軟弱,自穩(wěn)性差,且有地下水滲出,每循環(huán)開挖前均先對掌子面及周壁進行預注漿,固結(jié)圍巖,增加圍巖整體受力能力。開挖前先施作超前小導管并注水泥漿,每循環(huán)開挖完畢后及時噴射砼封閉掌子面及周邊圍巖[2]。

        支洞自挑頂起點按照挑頂坡度向正洞方向進行開挖,開挖前先施作超前小導管和超前預注漿,前期采用正臺階(開挖高度≤9m)法開挖,后期采用三臺階法開挖(開挖高度>9m),循環(huán)進尺1~1.5m,開挖后及時支立拱架、打錨桿、網(wǎng)噴混凝土。開挖支護至支洞與主洞相交處時,在支洞側(cè)加立3榀工字鋼門形架,做為以后該部位主洞開挖后拱架一側(cè)的支點。

        繼續(xù)開挖支護至正洞拱頂最高點,然后繼續(xù)向前開挖支護至正洞外側(cè)邊墻部位。自最高點至正洞外側(cè)邊墻部位在進行開挖時,為節(jié)約后期混凝土回填數(shù)量及施工便利,其開挖斷面拱部弧度仍采用支洞開挖斷面拱部弧度,僅按主洞支護弧度計算降低兩側(cè)立柱高度。

        進入正洞的支洞在開挖支護時,拱頂高程除開挖出正常預留變形量外,還要保證其拱部預留出一次性至少可支立3榀以上主洞拱架的高度,該高度可按主洞拱架間距結(jié)合支洞拱架頂部弧度進行計算。

        圖1 主支洞交叉口平面示意圖

        按支洞中心線方向支立至少2~3榀主洞拱架,拱架底腳在支洞側(cè)與門架焊接牢固,另一側(cè)按主洞設(shè)計位置支立,并完成錨噴掛網(wǎng)等支護工作。

        沿主洞方向向一側(cè)開挖并完成主洞拱架及各項錨噴支護工作,開挖支護10m后再返向以同樣方法進行開挖,直至完成交叉口部位主洞開挖支護工作,主洞開挖采用三臺階法開挖。以上工作完成后進行主洞和支洞的落底工作[3]。

        2.2 施工步驟

        (1)施工斜井接近與正洞相交里程段時,即挑頂里程段,施工超前小導管和超前預注漿,加固周邊圍巖,增強周邊圍巖整體性及受力能力。

        (2)采用正臺階法(開挖高度≤9m)或三臺階法(開挖高度>9m)開挖支護支洞,循環(huán)進尺控制在1~1.5m以內(nèi)。開挖時調(diào)整斜井拱頂高程,接長邊墻拱架,拱頂抬高坡度一般控制在30%以內(nèi)。

        (3)施工支洞至正洞開挖輪廓線后,在交叉口處施作加強環(huán),加強環(huán)為三榀I25型工字鋼門架,門架間連接牢固。

        (4)在施工斜井和正洞相交處時,采用棚洞法進入正洞,棚架斜向上爬坡至正洞拱頂后,底腳以平坡,拱頂參照正洞拱架向下弧度開挖至正洞外側(cè)上臺階拱腳位置。

        (5)在棚洞內(nèi)施作正洞上臺階初期支護,第一次施作,需一次性支立正洞至少2~3榀鋼拱架并網(wǎng)噴混凝土。

        (6)沿隧道正洞方向,分次拆除(一次拆除控制在主洞1榀拱架間距長度)已立好正洞拱架一側(cè)的臨時支護,并按正洞開挖弧度輪廓線開挖已拆除臨時支護部分正洞,完成該部分正洞拱架、錨桿、網(wǎng)噴支護工作。沿此方向開挖10m后,噴射混凝土封閉掌子面,暫停該方向正洞開挖。

        (7)然后按步驟(6)反向開挖支護主洞另一側(cè),開挖完畢后噴射混凝土封閉掌子面,暫停該方向正洞開挖。

        (8)待施工空間滿足后,施作斜井挑頂段和正洞段落底工作,落底時要分側(cè)分段進行。

        3 主要支護參數(shù)

        (1)超前小導管:Φ42×3.5mm熱軋無縫鋼管,長度L=4.5m;環(huán)向間距40cm;

        (2)超前預注漿:孔徑Φ110mm,孔深27m,孔底間距3~4m,注漿壓力為靜水壓力加1~2MPa,注漿范圍為開挖輪廓線以外3m;

        (3)主洞系統(tǒng)錨桿:拱部Φ25組合中空錨桿,邊墻Φ22砂漿錨桿,長度L=3.5m;

        (4)支洞系統(tǒng)錨桿:Φ22砂漿錨桿,長度L=3.5m;

        (5)噴射混凝土:C25級混凝土,厚度主洞27cm,支洞23cm;

        (6)鋼筋網(wǎng)片:Φ6鋼筋網(wǎng),網(wǎng)格間距20*20cm;

        (7)支洞鋼拱架:I16型工字鋼,縱向間距1m;

        (8)主洞鋼拱架:I20a型工字鋼,縱向間距0.6m;

        (9)門架鋼拱架:I25型工字鋼。

        4 施工量測

        要加強交叉口處的監(jiān)控量測工作,當量測項目數(shù)據(jù)發(fā)生突變或累計變形量數(shù)值大于正常累積變形量數(shù)值時,要即時調(diào)整支護參數(shù)或?qū)σ延兄ёo進行加固,確保開挖及支護安全。監(jiān)測斷面可按3~5m間距進行設(shè)置。

        主要量測項目分為必測項目和選測項目兩大類。其中必測項目主要包括:地質(zhì)及支護狀態(tài)觀察、周邊位移、拱頂下沉、地表沉降等項目。選測項目主要包括:鋼架內(nèi)力及外力、圍巖體內(nèi)位移、圍巖壓力、錨桿軸力、支護及襯砌內(nèi)應力、地表下沉、爆破振動、滲水壓力及水流量等。

        過程中要加密對上述項目的監(jiān)測,便于即時發(fā)現(xiàn)問題即時處理,確保過程中的施工安全。

        5 施工主要注意事項

        (1)1號支洞交叉口的加強環(huán)必須深入正洞初期支護斷面,保證為正洞的支護提供有力的支撐。

        (2)在1號支洞向正洞和整個施工過程中,加強監(jiān)控量測工作,并及時根據(jù)量測數(shù)據(jù)進行調(diào)整支護參數(shù)和施工工序。

        (3)施工過程中應加強噴射混凝土質(zhì)量的控制,避免鋼架背后形成空洞。當出現(xiàn)空洞時,應采取注漿進行填充,避免形成病害。

        (4)鋼架應在開挖或初噴混凝土后及時架設(shè),安裝前應清除底腳下的虛碴或雜物,鋼架與圍巖間的間隙必須用噴射混凝土填充密實,沿鋼架外緣每隔2m用混凝土塊楔緊。

        (5)隧道開挖步距應嚴格控制,做到開挖后即時支護、快速封閉。

        (6)本地段施工嚴格遵循“管超前、短進尺、弱爆破、少擾動、早封閉、勤量測”的原則。

        (7)加強施工超前地質(zhì)預報和監(jiān)控量測工作,將超前地質(zhì)預報和監(jiān)控量測工作納入到施工工序管理過程中,并貫穿隧道施工全過程。

        6 結(jié)束語

        采用橫向棚架法進行隧道軟弱圍巖交叉口段施工,具有挑頂距離短、爆破頻率低、對圍巖擾動少、工序簡單、施工快捷、經(jīng)濟合理等特點,且保證下一循環(huán)的開挖均在已完成前期支護的情況下進行,安全系數(shù)高,具有較好的借鑒意義。

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