CN106194195A - 湿陷性黄土地区大断面隧道三台阶无预留核心土施工方法 - Google Patents

湿陷性黄土地区大断面隧道三台阶无预留核心土施工方法 Download PDF

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CN106194195A CN201610587302.2A CN201610587302A CN106194195A CN 106194195 A CN106194195 A CN 106194195A CN 201610587302 A CN201610587302 A CN 201610587302A CN 106194195 A CN106194195 A CN 106194195A
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Abstract

本发明公开了湿陷性黄土地区大断面隧道三台阶无预留核心土施工方法,涉及隧道施工技术领域,本发明在开挖上台阶施工中取消了上弧形导坑的预留核心土,使上台阶开挖方量占整个掌子面开挖面积的73%,一次性开挖面积大,提高了出渣效率,提高了机械和劳动力的使用效率且缩短了掌子面开挖施工时间,相应缩短了洞内型钢封闭时间,提高了洞身支护安全系数;较大的提高了施工进度,降低施工成本,能够取得较好的经济效益和社会效益。

Description

湿陷性黄土地区大断面隧道三台阶无预留核心土施工方法
技术领域
[0001]本发明涉及隧道施工技术领域,具体的说,是湿陷性黄土地区大断面隧道三台阶 无预留核心土施工方法。
背景技术
[0002] 目前我国在修建软弱地层隧道施工过程中主要采用⑶法、CRD法和双侧壁导坑法 等工法,这类工法虽然可以较好地控制洞内围岩变形及收敛,但工序复杂、施工进度慢、造 价较高。天定高速公路定西隧道为一座湿陷性黄土地区大断面隧道,湿陷性黄土地层特点 为节理较发育土体孔隙大,遇水软化,缩水干裂,易风化,成岩性较差,具湿陷性,围岩自身 稳定性较差。施工前期采用了双侧壁导坑法进行施工,穿越了隧道V级围岩区域。在施工过 程中总结发现双侧壁导坑法施工对围岩扰动次数较多,拱架成环整体受力施工时间较长, 侧导洞施工过程中必须采用人工或小型机械施工,大型机械根本无法进行施工,施工进度 较慢,且费用较高。在进入隧道IV级围岩施工过程中结合三台阶预留核心土法及微台阶法 施工经验,在确保施工安全的情况下,并结合隧道围岩自身性质优化创新出三台阶无预留 核心土施工工法,较大的提高了施工进度,降低施工成本,取得了较好的经济效益和社会效 益。
发明内容
[0003] 本发明提供了一种适用于湿陷性黄土地区地质条件为IV~V级围岩的公路、铁路 隧道施工,也适用于类似地质条件的地下工程施工的方法:湿陷性黄土地区大断面隧道三 台阶无预留核心土施工方法。
[0004] 本发明通过下述技术方案实现:湿陷性黄土地区大断面隧道三台阶无预留核心土 施工方法,包括以下步骤:
[0005] 步骤S1:超前支护施工:在开挖弧形导坑前对拱部沿开挖轮廓线采用超前小导管 或超前早强砂浆锚杆进行超前支护;所述超前小导管直径Φ=42πιπι,长度L = 4.5m,外插角 为6°,超前小导管之间环向间距为30cm,两循环搭接长度不小于lm;所述超前早强砂浆锚杆 直径Φ = 22mm,长度L = 4.3m,外插角为10°,超前早强砂浆锚杆之间环向间距40cm,两循环 搭接长度不小于1.5m;
[0006] 步骤S2:上台阶开挖:上台阶开挖高度6.5m,上台阶长度4-5m,采用光面爆破施工 破岩开挖,不预留核心土;
[0007] 步骤S3:拱部支护施工:在上台阶开挖完成后及时对拱部进行支护施工,以拱架、 系统锚杆、钢筋网、喷射混凝土构成的初期支护为主要受力结构;
[0008] 步骤S4:左侧墙开挖、支护:采用光面爆破施工破岩开挖;中台阶开挖高度1.3m,中 台阶长度7_8m,下台阶开挖高度2.3m,在中台阶或下台阶左侧开挖完成后及时对拱部进行 支护施工,以拱架、系统锚杆、钢筋网、喷射混凝土构成的初期支护为主要受力结构;
[0009] 步骤S5:右侧墙开挖、支护:采用光面爆破施工破岩开挖;中台阶开挖高度1.3m,中 台阶长度7-8m,下台阶开挖高度2.3m,在完成步骤S4后,对中台阶或下台机的右侧进行开 挖;在中台阶或下台阶的右侧开挖完成后及时对拱部进行支护施工,以拱架、系统锚杆、钢 筋网、喷射混凝土构成的初期支护为主要受力结构;
[0010] 步骤S6:仰拱开挖、封闭:下台阶开挖并施做支护后对下台阶仰拱开挖并回填,施 工完成后仰拱断面距中台阶距离控制在12-15m;
[0011] 步骤S7:监控量测:制定监控量测计划并结合隧道的实际情况,将地质与初期支护 观察、水平净空收敛量测、拱顶下沉量测等作为施工监控量测项目;
[0012] 步骤S8:下一循环施工:在完成步骤S1-步骤S7后进行下一循环施工,上台阶每循 环进尺2.0-2.2m,即2榀拱架距离;中台阶每循环进尺3-4m,即3-4榀拱架距离;下台阶每循 环进尺4-5m,即4-5榀拱架距离。
[0013] 进一步地,所述步骤S9中,当测量数据不达标时,应对围岩进行加强支护,然后调 整开挖参数,重复步骤S1-步骤S7,直至达到监控量测的标准后进行步骤S8。
[0014] 进一步地,所述拱架为型钢拱架,型钢拱架用20mm钢板栓接而成,栓接后钢板与钢 板之间再骑缝焊接牢固,型钢拱架拱脚处安放在原状土上,防止拱脚下沉,型钢拱架之间用 Φ 25_的钢筋进行连接,型钢与钢筋连接处满焊,保证型钢拱架的整体稳定性。
[0015] 进一步地,所述系统锚杆施工时,钻孔应圆而直且钻孔方向与结构面垂直,孔深误 差不大于±5cm,孔径应大于杆体直径15mm;锚杆的插入长度不小于设计长度的95%,锚杆 下插角为5~10°,锚杆安装后,不得随意敲击。
[0016] 进一步地,所述钢筋网采用c>8mm钢筋进行制作,网格间距20cm*20cm并沿受喷面 起伏铺设,钢筋网与受喷面的间隙为2-4cm,混凝土保护层大于2cm〇 [0017]进一步地,所述光面爆破施工时,轮廓线边缘预留20cm 土体并用人工持风镐修整, 避免爆破施工时产生超挖;同时,拱脚处至少留深20cm土用人工开挖,保证型钢支护时型钢 拱脚安放在原状土上,防止拱脚下沉。
[0018]进一步地,所述喷射混凝土施工时起始风压至少为0.5MPa才能开机操作,边墙工 作风压控制在0.3-0.5MPa,拱部工作风压控制在0.4~0.65MPa;喷头与受喷面尽量垂直,保 持0.8~2m的距离。
[0019] 本发明与现有技术相比,具有以下优点及有益效果:
[0020] (1)本发明施工过程中取消了上弧形导坑的预留核心土,使施工作业空间较大,能 够采用大型机械设备进行施工,多作业面平行作业,施工效率较高,很大程度上加快了施工 进度;
[0021] (2)本发明施工过程中取消了上弧形导坑的预留核心土,使弧形导坑上台阶一次 性开挖面积较大,较大程度的提高了运输出碴效率,提高了机械和劳动力的使用效率; [0022] (3)本发明施工过程中取消了上弧形导坑的预留核心土,缩短了掌子面开挖施工 时间,相应缩短了洞内型钢封闭时间,提高了洞身支护安全系数;
[0023] (4)本发明施工工序简单,较大的提高了施工进度,节约施工成本。
附图说明
[0024]图1为三台阶无预留核心土施工工艺流程图;
[0025]图2为IV级围岩主洞三台阶无预留核心土开挖法示意图;
[0026]图3为爆破炮眼布置图;
[0027]图4为喷射砼施工流程图;
[0028] 其中,1-开挖轮廓线,2-超前早强砂浆锚杆,3-上台阶,4-中台阶,5-下台阶,6-隧 道中心线,7-上部炮眼,8-中部炮眼,9-下部炮眼。
具体实施方式
[0029] 下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
[0030] 实施例:隧道为单向双车道,隧道全长2550m。隧道标准断面跨度12.46m,高9.84m, 开挖量为109.9m 3,加宽段跨度14.68m,高11.3m,开挖面积达129.7m2,为大断面隧道。隧道围 岩主要为第四系风积新黄土,含水量12.76-14.56之间,为典型的湿陷性黄土岩层。
[0031] -、施工工艺流程:如图1所示。
[0032] 步骤S01:施工准备:建立综合预报系统,用地质法、工程地质类比法、地质素描法 作宏观分析预报,用地质雷达和超前探孔作揭露式验证预报,根据掌子面揭露地层岩性、岩 体结构面的发育程度、裂隙大小、渗流水量、压力综合判定山体情况。
[0033] 步骤S02:测量放样。
[0034]步骤S1:超前支护施工:在开挖弧形导坑前对拱部沿开挖轮廓线1采用超前小导管 或超前早强砂浆锚杆2进行超前支护;所述超前小导管直径Φ =42mm,长度L = 4.5m,外插角 为6°,超前小导管之间环向间距为30cm,两循环搭接长度不小于lm;所述超前早强砂浆锚杆 2的直径Φ=22πιπι,长度L = 4.3m,外插角为10°,超前早强砂浆锚杆2之间环向间距40cm,两 循环搭接长度不小于1.5m;
[0035] 步骤S2:上台阶3开挖:上台阶3开挖高度6.5m,上台阶3长度4m-5m,采用光面爆破 施工破岩开挖,不预留核心土;
[0036]步骤S3:拱部支护施工:在上台阶3开挖完成后及时对拱部进行支护施工,以拱架、 系统锚杆、钢筋网、喷射混凝土构成的初期支护为主要受力结构;
[0037]步骤S4、步骤S5:左、右侧墙开挖、支护:采用光面爆破施工破岩开挖;中台阶4开挖 高度1.3m,中台阶4长度7m-8m,下台阶5开挖高度2.30m,将中台阶4和下台阶5沿隧道中心线 6均分为左右两侧部分并分别交替开挖,两侧交错开挖距离控制在3m-4m;在中台阶4或下台 阶5开挖完成后及时对拱部进行支护施工,以拱架、系统锚杆、钢筋网、喷射混凝土构成的初 期支护为主要受力结构;
[0038] 步骤S6:仰拱开挖、封闭:下台阶5开挖并施做支护后对下台阶5仰拱开挖并回填, 施工完成后仰拱断面距中台阶4距离控制在12-15m;
[0039] 步骤S7:监控量测:制定监控量测计划并结合隧道的实际情况,将地质与初期支护 观察、水平净空收敛量测、拱顶下沉量测等作为施工监控量测项目;
[0040] 步骤S8:下一循环施工:在完成步骤S1-步骤S7后进行下一循环施工,上台阶3每循 环进尺2. Om-2.2m,即2榀拱架距离冲台阶4每循环进尺3. Om-4.0m,即3-4榀拱架距离;下台 阶5每循环进尺4. Om-5.0m,即4-5榀拱架距离。
[0041] 二、施工要点:
[0042] 2.1超前支护施工:
[0043] 超前小导管采用Φ42mm、L = 4.5m的导管,其中,超前小导管的环向间距为30cm,外 插角6°C,两循环搭接长度不小于1.0m;超前早强砂浆锚杆2采用®22mm、L = 4.3m的锚杆,其 中,超前早强砂浆锚杆2的环向间距为40cm,外插角10°,两循环搭接长度不小于1.5m。
[0044] 2.2开挖支护施工:
[0045] 2.2.1三台阶无预留核心土施工各开挖断面尺寸及台阶控制距离要求:
[0046] 如图2所示,上台阶3开挖高度即上台阶面沿隧道中心线6到开挖罗廓线1的距离为 6.50m,中台阶4开挖高度即中台阶面到上台阶面的竖直距离为1.30m,下台阶5开挖高度 2.30m。上台阶3长度4. Om-5.0m,中台阶4长度7. Om-8.0m,左右两侧交替进行开挖,两侧交错 开挖距离控制在3.0m-4.0m;下台阶5仰拱回填施工完成断面距中台阶4距离控制在12.〇!11-15 . Om。上台阶3每循环进尺2. Om-2.2m,即为2榀拱架距离;中台阶4每循环进尺3. Om-4. Om, 即为3-4榀拱架距离;下台阶5每循环进尺4. Om-5. Om,即为4-5榀拱架距离。
[0047] 2.2.2初期支护施工及施工注意事项:
[0048] 1)爆破施工:
[0049] 采用光面爆破施工,根据地质条件,开挖断面、开挖进尺,爆破器材等条件编制爆 破设计。钻爆参数是一动态的参数,应根据围岩变化及时调整,进行动态管理。根据黄土围 岩特点选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线,辅助炮眼交错均匀布置,周边炮眼与辅助 炮眼眼底在同一垂直面上,掏槽炮眼加深30cm。控制周边眼的装药量,采用间隔装药,使药 量沿炮眼全长均匀分布。选用低密度低爆速、低猛度的炸药,本工程采用乳化炸药。塑料导 爆管非电毫秒雷管起爆。采用毫秒微差有序起爆,周边眼采用导爆索起爆,以减小起爆时 差。
[0050] 其中,
[0051] 掏槽方式:八眼斜眼掏槽。
[0052] 装药结构:周边眼采用小直径药卷间隔装药。
[0053]堵塞方式:所有装药炮眼用炮泥堵塞,周边眼堵塞长度不小于26cm。
[0054] ⑴爆破效果要求
[0055] 严格控制超欠挖,保证开挖轮廓圆顺,开挖面平整,爆破进尺达到爆破设计要求。 [0056] ⑵炮眼布置
[0057] 如图3所示,包括上部炮眼7、中部炮眼8和下部炮眼9,上部炮眼7设置在上部断面 上,中部炮眼8设置在中部断面上,下部炮眼9设置在下部断面上,其中,中部炮眼8与上部炮 眼7的水平距离为300cm,下部炮眼9与中部炮眼8的水平距离为1000-1200cm;下部炮眼9高 319cm,中部炮眼8高240cm,上部炮眼7高400cm;
[0058] 上部炮眼7中,包括掏槽眼8个,掏槽眼间的水平距离为176cm,竖向距离为67cm;辅 助眼18个,辅助眼间的水平距离为70cm;内圈眼17个,间距为70cm;底板眼12个,间距为 80cm;周边眼25个,间距为50cm;周边眼与内圈眼的间距为70cm;
[0059] 中部炮眼8中,包括周边眼8个,间距为80cm;辅助眼4个;内圈眼30个,内圈眼间的 竖向距离为70cm,水平距离为90cm;
[0060] 下部炮眼9中,包括周边眼6个;底板眼11个,间距为90cm;辅助眼34个,辅助眼间的 竖向距离为70cm,水平距离为90cm;
[0061] 上部断面钻孔参数见表1,上部断面装药参数见表2,中部断面钻孔参数见表3,中 部断面装药参数见表4,下部断面钻孔参数见表5,下部断面装药参数见表6。
[0062]
Figure CN106194195AD00081
[0063] 表1上部断面钻孔参数表
[0064]
Figure CN106194195AD00082
[0065] 表2上部断面装药参数表
[0066]
Figure CN106194195AD00083
[0067]表3中部断面钻孔参数
[0068]
Figure CN106194195AD00084
[0069] 表4中部断面装药参数
[0070]
Figure CN106194195AD00085
[0071]表5下部断面钻孔参数 [0072]
Figure CN106194195AD00086
[0073]表6下部断面装药参数 [0074]⑶施工中爆破参数的调整
[0075]根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况,修正眼距、用药量,特别是周边眼。
[0076]根据爆破后碴块的块度修正参数,碴块块度小,说明辅助眼布置偏密;块度大说明 炮眼偏疏,用药量过大。
[0077]根据爆破振速监测,调整单段起爆炸药量及雷管段数。
[0078] 根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度,爆破眼眼底基本上落在同一断面上。
[0079] 2)钢拱架施工
[0080] ⑴型钢拱架制作
[0081] 钢拱架在洞外加工场地分段进行制作,制作前在施工场地按设计要求将弯制型钢 大样图绘制出来。第一榀型钢拱架制作完成后,在加工场地对照型钢大样图进行拼装,拼装 后按照设计图纸尺寸进行检查,检查合格后进行成批量制作。加工时其材质、规格及结构形 式严格按照设计要求,焊接件的焊接工艺和质量按《钢结构工程施工及验收规范》的要求操 作和检查。
[0082] ⑵型钢安装
[0083]型钢由加工场地运至现场进行安装,安装时中线、高程和垂直度均由测量严格控 制。型钢拱架用20_钢板进行栓接,栓接后钢板与钢板之间再骑缝焊接牢固。拱架拱脚处安 放在原状土上,防止拱脚下沉。型钢纵向用Φ25πιπι的钢筋进行连接,型钢与钢筋连接处满 焊,保证型钢拱架的整体稳定性。
[0084] ⑶施工注意事项
[0085]①爆破开挖掌子面轮廓线时轮廓线边缘预留20cm 土体,剩余20cm 土体用人工持风 镐修整,避免爆破施工时产生超挖。同时,拱脚处至少留深20cm土用人工开挖,保证型钢支 护时型钢拱脚安放在原状土上,防止拱脚下沉。
[0086] ②安装前应分批检查验收加工质量;根据中线、水平断面和预留沉落量等将构件 支护架设在中线方向的垂直面上,并力求整齐。
[0087] ③严格控制钢架的中线及标高尺寸;钢拱架的拱脚应有一定的埋置深度,以保证 拱架的稳定。
[0088] ④钢拱架的安设应在开挖后的2h内完成;钢拱架的安设应尽可能多地与锚杆端头 及钢筋网焊接,以增强其联合支护效果,钢拱架安设完毕后应及时喷射砼。
[0089] ⑤型钢拱架在分段加工时,应注意钢架连接段处切口应为斜口,不得制作成平口, 以免在型钢连接螺栓带紧时下段型钢发生外移。
[0090] 3)锚杆施工
[0091]⑴钻孔:人工手持煤电钻进行钻孔,钻空应圆而直,钻孔方向与结构面垂直,孔深 误差不宜大于±5cm,孔径应大于杆体直径15mm。
[0092]⑵清孔:钻孔完毕后,孔内积粉吹洗干净。
[0093]⑶送入锚杆:锚杆的插入长度不应小于设计长度的95%,锚杆安装后,不得随意敲 击。
[0094] 4)挂网施工
[0095] 按设计要求加工钢筋网,钢筋网采用Φ = 8mm的钢筋进行制作,网格间距20cm* 20cm。安装时钢筋网随受喷面起伏铺设,与砂浆锚杆连接牢固,保证喷射混凝土时钢筋网不 晃动。钢筋网与受喷面的间隙以3cm左右为宜,混凝土保护层大于2.0cm〇
[0096] 5)喷射砼施工
[0097] 喷射砼施工流程图如图4所示;
[0098] ⑴喷射作业施工准备
[0099] 检查受喷面轮廓尺寸,对欠挖部分及所有开裂、破碎、崩解的破损部位进行清理和 处理,清除浮土和墙角虚渣,达到清洁干净,在有水地段,应采取如下措施:
[0100] ①当水量不多时,可设导管引排水后再喷射混凝土,当涌水量范围较大时,可设树 枝状导管后喷射混凝土,当涌水严重时可设置泄水孔,边排水边喷混凝土。
[0101] ②增加水泥用量,改变配合比,喷混凝土由远而近逐渐向涌水点逼近,然后在涌水 点安设导管将水引出,再向导管附近喷射混凝土;检查机械、管道、安全阀、压力表是否完 好,并进行试运行。
[0102] ⑵喷射作业技术要点
[0103] 严格按以下顺序操作:打开速凝剂辅助风-缓慢打开主风阀送风-启动速凝剂计 量栗的主电机振动器-向料斗加料。
[0104] 开机后注意观察风压,起始风压大于或等于0.5MPa才能开机操作,并根据喷头出 料情况调整风压,边墙工作风压控制在〇. 3~0.5Mpa之间,拱部控制在0.4~0.65Mpa之间。 [0Ί05]供料应连续均勾,料斗内应有足够的存料并及时清除粒径大于15mm振动筛上的粗 集料。
[0106]喷头与受喷面尽量垂直,保持0.8~2m的距离,挂有钢筋网的受喷面,喷头略倾斜, 距离相对减少。
[0107] 喷头应均匀地按螺旋轨迹,分区段,一般不超过6m,自上而下,一圈压半圈,缓慢移 动,每圈直径15~20cm。若受喷面不平,应先喷凹坑找平。
[0108] 停机严格按以下顺序操作:关主电机、振动电机,关速凝剂计量栗,关主风阀,用水 清洗速凝剂管路,通知喷射手将喷嘴从受喷面移开,依次打开主风阀、计量栗电机、主电机, 清洗气料混合仓和砼管路,然后关闭主风阀、计量栗、速凝剂辅助风。
[0109] ⑶施工注意事项
[0110] ①为减少喷射砼回弹量,控制工作机的风压在0.15Mpa~0.2Mpa。
[0111] 严格控制喷嘴与受喷面的距离和角度,无钢筋网喷射时,喷头与受喷面垂直,有钢 筋网时可适当放偏,喷嘴离受喷面的距离控制在〇. 6~1.0m范围内。
[0112] ②严格控制水灰比,以刚喷射的混凝土表面有一层暗弱光泽为度。
[0113]渗漏水地段的处理,当水量不大时,在喷射混凝土前用压缩空气吹扫,喷射混凝土 配料及拌料按正常施工程序进行。当水量较大时,在开始喷射时,适当减小用水量,喷射时 由远而近,临时加大速凝剂掺量,逐渐合拢,水止住时后,必须紧接着用正常速凝剂掺量的 喷射混凝土封闭。
[0114]③钢架与围岩之间的间隙必须用喷射混凝土充填密实,喷射混凝土应将钢架覆 盖,并应由两侧拱脚向上喷射。
[0115]④突然断水或断料时,喷头应迅速移离喷射面,严禁用高压气体水冲击尚未终凝 的混凝土。
[0116] ⑤喷射混凝土终凝两小时后,应喷水养护不得少于7天。
[0117] 2.3隧道监控量测
[0118]根据监控量测计划并结合隧道的实际情况,将地质与初期支护观察、水平净空收 敛量测、拱顶下沉量测等作为施工监控量测项目,见表7。
Figure CN106194195AD00111
[0119]
[0120]
[0121] 表7监测项目
[0122] 2.3.1地质和初期支护观察
[0123] 地质和支护状态观察包括工作面观察和支护结构的支护效果观察。
[0124] 1)观察频率
[0125] 每一循环进尺,都必须进行一次工作面观察,并作好客观详尽的记录。在地质变化 不大地段,可每天按一个工作面记录,对已成洞地段主要是支护效果的观察,频率同工作 面。
[0126] 2)观察内容
[0127] 工作面工程地质和水文地质情况观察和描述:包括围岩名称、围岩产状、风化变质 情况,断层、层理、节理等结构面的分布、走向、产状及频率,有无偏压或膨胀地压,工作面及 毛洞自稳情况,岩石单轴抗压强度,地下水情况及影响等内容,并以表格和素描形式记录。
[0128] 工作面附近初期支护状态观察和已成洞的支护效果观察:包括锚杆锚固效果,喷 层开裂部位、宽度、长度及深度,模筑混凝土衬砌的整体性,防水效果等,以表格和素描形式 记录下来。
[0129] 2.3.2量测项目及方法
[0130] 1)地表下沉量测
[0131] 量测方法:用精密水准仪量测,仪器精度±0.1mm。测点沿纵向(隧道中线方向)布 置,其间距,当深埋时为20~50m,埋深介于深浅埋之间时为10~20m,浅埋时为5~10m。在隧 道进出口地段及富含地下水段埋设断面。横向间距范围为2~5m。测点应在开挖形成的下沉 之前埋设,一直测到下沉稳定。
[0132] 量测频率:开挖面距量测断面前后距离LS2D时,每日1~2次;2D<L<5D时,每日 一次;L>f5D时,每周一次。
[0133] 2)水平净空位移量测
[0134] 量测方法:量测仪器采用数显收敛仪,洞口段和埋深小于2D(D为隧道洞径)的地 段,间隔5~10m-个断面,其余地段视地质情况,每隔10~20m设一个断面。
[0135] 3)拱顶下沉量测
[0136] 量测设备用精密水准仪、钢尺进行量测。
[0137] 4)隧道洞身周边收敛
[0138] 围岩状态主要根据收敛速度判别,一般地段:收敛速度>5mm/d时,围岩处于急剧 变化状态,加强初期支护系统。收敛速度<〇. 2mm/d时,围岩基本达到稳定;浅埋地段:加强 初期支护强度和刚度,严格控制过大变形,各量测项目持续到变形基本稳定后2周结束,软 弱围岩大变形地段位移长时间不能稳定时,延长量测时间。并及时进行监测数据回归分析, 指导现场施工。
[0139] 2.3.3监测数据的分析及预测
[0140]取得监测数据后,要及时进行整理,绘制位移随时间或空间的变化曲线图。在取得 足够数据后,还应根据散点图的数据分布情况,选择合适的函数,对监测结果进行回归,以 预测该测点可能出现的最终位移值及结构的安全性,评价施工方法,确定工程措施。
[0141 ] 2.3.4监测数据的信息反馈
[0142]为确保监测结果质量,加快信息反馈速度,全部监测数据均有计算机管理,并绘制 测点位移变化曲线图,指导施工。
[0143] 2.4隧道地质超前预报
[0144] 2.4.1探测仪器
[0145] 探测仪器采用TGP206型隧道地质超前预报系统(TGP即Tunnel Geology Prediction) JGP系统隧道超前地质预报系统包括仪器主机、配件和处理软件三部分组成。
[0146] 2.4.2探测方法
[0147] 采用黄油耦合,定向安置孔中三分量检波器:记录检波器接收孔、激发孔和隧道掌 子面的里程,以及各孔之间的距离。采集现场测试数据:采用锤击开关的触发方式,按顺序 依次敲击和进行数据采集。工作工程中对测线布置段和隧道掌子面围岩进行地质描述,用 于资料解释。
[0148] 三、设备
[0149]所用设备安作业项目分为开挖设备、初期支护设备、测量及检测仪器和通风设备; 其中,开挖设备包括3台用于高压供风的排气量为20m3每分钟的空气压缩机,1台用于注浆 作业的型号为KBY30/120的双液注浆机,8台用于修边的G10风镐,15台用于超前支护、锁脚 锚杆作业的YT-28风枪,3台用于开挖或装碴作业的卡特230挖掘机,5辆用于出碴20t级自卸 车,2辆用于出碴的ZL50装载机;
[0150]初期支护设备包括1台QJ40-1型号的钢筋切断机,1台40钢筋折弯机,5台用于钢 架、锁脚锚杆加工焊接的BX-300型电焊机,3台BX-400用于钢架、锁脚锚杆加工焊接的电焊 机,2台用于搅拌砂浆的JS1000搅拌机,3台混凝土喷射机;
[0151 ]测量及监测仪器包括2台莱卡全站仪,2台水准仪,2台塔尺,1台SWJ-IV型收敛仪;
[0152] 通风设备包括1台3 X 55kw的轴流通风机。
[0153] 四、质量控制
[0154] 4.1隧道施工严格执行《公路工程技术标准》(JTJ 001-97)、《公路隧道通风照明技 术规范》(JTJ026.1-1999)、《公路隧道施工技术规范》(JTJ042 - 94)和《公路工程质量检验 评定标准》(JTGF80/1-2004),做到规范操作。
[0155] 4.2洞身开挖实测项目
[0156] 洞身开挖后须对拱部、边墙和仰拱进行监测以防止超挖。
[0157] 4.2.1拱部超挖
[0158] 利用水准仪或断面仪对拱部每掘进20m进行一次测量,根据不同类型的围岩其超 挖规定值不同,其中,破碎岩,土(I、Π类围岩)超挖规定值平均100mm,最大不超过150_,中 硬岩、软岩(ΙΠ、IV、V类围岩)超挖规定值平均100mm,最大250mm,硬岩(VI类围岩)超挖规定 值平均100mm,最大200mm。
[0159] 4.2.2边墙宽度
[0160] 使用量尺,每20m检查一处,其中,边墙的两侧超挖误差分别为0-100mm,边墙的全 宽误差为0_200mm,
[0161] 4.2.3边墙、仰拱、隧底超挖
[0162] 利用水准仪没20m检查3处,其中,超挖规定值平均100mm。
[0163] 4.3拱架纵向连接筋必须在拱架内外缘交错满焊;锁脚锚杆的材质、类型、规格、数 量、质量和性能必须符合设计的要求,顶入孔内的长度不得短于设计长度的95%,锚管下插 角控制在5~10°之间,锚管固定焊接螺纹钢筋每根长度为40cm,必须对拱架及锁脚锚管接 触部位完全满焊。
[0164] 4.4严格控制核心土、上下台阶开挖高度。
[0165] 五、效益分析
[0166]应用的三台阶上台阶大断面无预留核心土施工方法,上台阶开挖方量占整个掌子 面开挖面积的73%,一次性开挖面积较大,较大程度的提高了运输出碴效率,提高了机械和 劳动力的使用效率。在初期支护施工中,上台阶断面弧长为24.0m,长度正好为2节或3节型 钢原材长度,施工中便于加工,减少了不必要的浪费。同时也节省了型钢间连接钢板、螺栓、 螺母的用量。尤其是此种方法较大程度的缩短了初期支护时间,提高了施工整体进度,采用 的上台阶大断面无预留核心土施工方法比正常的三台阶预留核心土开挖法施工速度提高 了 15%,节省了机械使用时间和劳动力使用时间,较大幅度的降低了工程成本。
[0167]以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何形式上的限制,凡是依 据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化,均落入本发明的保护 范围。

Claims (7)

1. 湿陷性黄土地区大断面隧道三台阶无预留核心土施工方法,其特征在于:包括以下 步骤: 步骤S1:超前支护施工:在开挖弧形导坑前对拱部沿开挖轮廓线(1)采用超前小导管或 超前早强砂衆锚杆(2)进行超前支护;所述超前小导管直径〇= 42mm,长度L = 4.5m,外插角 为6°,超前小导管之间环向间距为30cm,两循环搭接长度不小于lm;所述超前早强砂浆锚杆 (2)直径〇 = 22mm,长度L = 4.3m,外插角为10°,超前早强砂浆锚杆(2)之间环向间距40cm, 两循环搭接长度不小于1.5m; 步骤S2:上台阶(3)开挖:上台阶(3)开挖高度6.5m,上台阶(3)长度4m-5m,采用光面爆 破施工破岩开挖,不预留核心土; 步骤S3:拱部支护施工:在上台阶(3)开挖完成后及时对拱部进行支护施工,以拱架、系 统锚杆、钢筋网、喷射混凝土构成的初期支护为主要受力结构; 步骤S4:左侧墙开挖、支护:采用光面爆破施工破岩开挖;中台阶(4)开挖高度1.3m,中 台阶(4)长度7-8m,下台阶(5)开挖高度2.3m,在中台阶(4)或下台阶(5)左侧开挖完成后及 时对拱部进行支护施工,以拱架、系统锚杆、钢筋网、喷射混凝土构成的初期支护为主要受 力结构; 步骤S5:右侧墙开挖、支护:采用光面爆破施工破岩开挖;中台阶(4)开挖高度1.3m,中 台阶(4)长度7-8m,下台阶(5)开挖高度2.3m,在完成步骤S4后,对中台阶(4)或下台机(5)的 右侧进行开挖;在中台阶(4)或下台阶(5)的右侧开挖完成后及时对拱部进行支护施工,以 拱架、系统锚杆、钢筋网、喷射混凝土构成的初期支护为主要受力结构; 步骤S6:仰拱开挖、封闭:下台阶(5)开挖并施做支护后对下台阶(5)仰拱开挖并回填, 施工完成后仰拱断面距中台阶(4)距离控制在12-15m; 步骤S7:监控量测:制定监控量测计划并结合隧道的实际情况,将地质与初期支护观 察、水平净空收敛量测、拱顶下沉量测等作为施工监控量测项目; 步骤S8:下一循环施工:在完成步骤S1-步骤S7后进行下一循环施工,上台阶(3)每循环 进尺2.0-2.2m,即2榀拱架距离;中台阶(4)每循环进尺3-4m,即3-4榀拱架距离;下台阶(5) 每循环进尺4_5m,即4-5榀拱架距离。
2. 根据权利要求1所述的湿陷性黄土地区大断面隧道三台阶无预留核心土施工方法, 其特征在于:所述步骤S7中,当测量数据不达标时,应对围岩进行加强支护,然后调整开挖 参数,重复步骤S1-步骤S7,直至达到监控量测的标准后进行步骤S8。
3. 根据权利要求1所述的湿陷性黄土地区大断面隧道三台阶无预留核心土施工方法, 其特征在于:所述拱架为型钢拱架,型钢拱架用20mm钢板栓接而成,栓接后钢板与钢板之间 再骑缝焊接牢固,型钢拱架拱脚处安放在原状土上,防止拱脚下沉,型钢拱架之间用〇 25mm 的钢筋进行连接,型钢与钢筋连接处满焊。
4. 根据权利要求1所述的湿陷性黄土地区大断面隧道三台阶无预留核心土施工方法, 其特征在于:所述系统锚杆施工时,钻孔应圆而直且钻孔方向与结构面垂直,孔深误差不大 于±5cm,孔径应大于杆体直径15mm;锚杆的插入长度不小于设计长度的95%,锚杆下插角 为5~10。 。
5. 根据权利要求1所述的湿陷性黄土地区大断面隧道三台阶无预留核心土施工方法, 其特征在于:所述钢筋网采用® 8mm钢筋进行制作,网格间距20*20cm并沿受喷面起伏铺设, 钢筋网与受喷面的间隙为2-4cm,混凝土保护层大于2cm〇
6. 根据权利要求1所述的湿陷性黄土地区大断面隧道三台阶无预留核心土施工方法, 其特征在于:所述光面爆破施工时,轮廓线边缘预留20cm 土体并用人工持风镐修整,避免爆 破施工时产生超挖;同时,拱脚处至少留深20cm土用人工开挖。
7. 根据权利要求1所述的湿陷性黄土地区大断面隧道三台阶无预留核心土施工方法, 其特征在于:所述喷射混凝土施工时起始风压至少为0.5MPa才能开机操作,边墙工作风压 控制在0.3-0.5Mpa,拱部工作风压控制在0.4~0.65Mpa;喷头与受喷面尽量垂直,保持0.8 ~2m的距离。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20161207

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