不良地质条件下
隧洞的开挖支护方法
摘要:在隧洞施工过程中通过鉴定实际围岩情况和特性,对施工方案进行调整,以达到较好的开挖效果,保证施工安全、质量、进度。
主题词:不良地质 隧洞 开挖支护
意义:隧洞开挖的效果直接影响到掘进的速度,开挖的效果好可减少支护的时间,可减少喷砼的数量和时间,可减少超挖的回填量,降低工程成本。
地下工程在实际施工过程中,地质情况往往和设计有很大的差别,这样如果再按原设计方案进行施工一般不会达到预想的效果,施工安全、质量和进度也得不到保证。这时就要根据实际地质情况,对施工方案进行调整,以满足各方面的需要。下面以我局施工的昆明掌鸠河引水工程隧洞为例说明。
工程概况:昆明市掌鸠河引水供水工程是我局重点工程项目,其中Ⅲ标段麦地冲隧洞地处于云南省昆明市禄劝县翠华乡境内。隧洞全长1286.106米,海拔高度2000米以上,出口段埋深10-30m,属浅埋隧洞。根据图纸提供原设计Ⅴ类围岩长度165米,在实际开挖过程中,全部为全风化的板泥岩,节理发育并切割成碎石,节理缝有土填充,从其石质分析尚不够Ⅴ类围岩的标准,属于不良地质地段。
设计施工方案:根据图纸设计Ⅴ类围岩的开挖无超前预支护,光面爆破,开挖后支护采用2米锚杆间距1.5m梅花形布置、拱部挂φ6钢筋网、喷C25砼厚8cm,边墙素喷C25砼8 cm。
调整后施工方案:我们经详细考查,认为此种支护方案不能满足实际施工需要。经过认真分析研究,确定采用“短进尺、弱爆破、强支护”的原则进行开挖,开挖后在围岩没有失去自稳前及时支护。
开挖方案:开挖前在开挖轮廓线上打超前管棚预支护。
(1)超前注浆小导管采用Φ42无缝钢管,每根长3.5—4米,
前端制成尖状。钢管前部3米范围内钻φ6mm小孔,间距30cm呈梅花型错开布置。
(2)钢管环向间距30cm,外插角大于3º—7º,施做位置为设计开挖轮廓线外放25cm。
(3)注浆浆液采用1:0.8水泥浆,注浆压力不大于0.3Mpa,注浆压力达到0.3Mpa关闭注奖器阀门,停止注浆。
(4)小导管尾端于钢支撑采用电焊焊牢固。
超前支护完成后可进行下一循环开挖爆破作业。鉴于此种围岩的特性,爆破作业采用弱爆破、短进尺方案,以减少对围岩的扰动。爆破参数通过实际爆破工程中逐步调整,最后确定为每循环进尺80-100cm。
掏槽方式为楔行掏槽,掏槽眼深70cm,对称中线布置,共8个,周边眼间距45cm,采用Φ25小药卷间隔装药,导爆索起爆,拱部一般不装药,由于围岩松散,在底部爆破是由于震动作用,拱部围岩沿炮眼和超前小导管轮廓自然塌落。当围岩发生变化时随时调整爆破参数。如围岩变硬时,周边眼可适当装药,以达到爆破效果。
通过这一方法有效地控制了塌方现象的出现,保证了断面轮廓形状和尺寸,减少了超挖量,同时也为下道工序提供了有利条件,减少了支护工程量和支护的时间,从而减少了每循环的时间,并且降低了工程成本。
支护方案:鉴于围岩实际情况,原设计的支护方案不能保证施工安全。对此,我们决定对支护方案进行调整,采用钢支撑挂网喷砼的强支护的方案。钢格栅间距洞口10m内每0.5m一榀,其它地段间距为0.5-1.0m,钢格栅定位采用Φ22径向锚杆,锚杆长2m,每榀在墙脚、拱脚和拱腰各设一根,格栅间采用Φ22钢筋连接,间距0.5m,格栅背后挂钢筋网,网格间距2.5×2.5cm,最后喷C25砼厚15cm。具体施工工艺措施如下:
(1)锚杆施工
① 锚杆支护施工工艺流程如图示:
1㎝,并应除锈、油污、杂质;
425#普通硅酸盐水泥;
2%~4%;
1:1~1:1.2 水灰比:(重量比)0.38~
3
15~20㎜,以保证锚杆与岩石之间锚固砂浆充足。灌浆前用高压水洗孔。
④ 注浆锚杆安装
将注浆管插入到孔底,在注浆同时,将注浆管徐徐地拔出,待注浆管口距孔口20~30㎝时,停止灌浆,然后插入锚杆到孔底,将砂浆挤满钻孔,为防止锚杆滑出,用木楔临时固定。
⑤ 质量检查
洞内自然条件下养护,达到设计强度后,按GBJ86—85《锚杆喷射砼支护规范》进行质量检查,内容包括:锚杆长度、间距、角度、抗拉拔力等,其中抗拉拔力要用锚杆拉拔仪做试验检测。
(2)强化钢筋网的施工
① 原材料:钢筋网所用钢筋直径、强度规格等必须符合设计要求,现场采取抽样检测。
② 钢筋网按设计或工程师指定部位铺设,铺设时要随岩面
起伏铺设,尽量与岩面密贴,并保证圆顺。
③ 钢筋网接头连接采用绑扎,并与锚杆绑扎固定牢固。 ④ 质量要求:钢筋网不得有锈,钢筋网铺设绑扎牢固,喷射砼时不得晃动。
(3) 钢支撑安装
①钢支撑在钢加工厂制作,按1:1胎摸比例放样,在钢板平台上安装模具,分节制做,按单元加工成型。
② 安装前,钢架必须先进行试拼,检查合格后方可运输到现场。
③ 安装时,首先测出隧洞中线,抄出各单元节点的标高后,将各单元按顺序安装就位,再检查钢架轮廓尺寸,进行调整,符合设计要求后将法兰螺栓拧紧,并与锚杆头点焊临时固定,测量班重新检查符合施工规范规定后,将钢架与露出锚杆进行焊接牢固,并用骑马垫块将钢架楔紧。最后焊接连接筋。
④质量要求:A钢架安装尺寸必须符合设计要求;B垂直度控制不大于2度;C各法兰螺栓必须拧紧;D连接筋焊接必须牢固。
(4)喷射砼施工方法
① 本工程喷射砼采用湿喷法施工,其工艺流程如下:
② 材料要求
水泥与砂子同前。
石子:采用压碎值及粒径符合标准的碎石或卵石,粒径在5~15㎜之间,使用前必须筛洗干净,含水率不大于6%。
速凝剂:为达到速凝和提高早期强度的效果,喷射砼中要加一定量的速凝剂,为防止对后期强度的影响和砼的收缩,要严格控制掺量,一般应为水泥用量的2%~4%(喷射前通过试验确定)。
③ 喷射砼拌合及运输
喷射砼混合料的拌合在洞外拌合站用拌合机拌合,充分搅拌2min ,拌合料用砼运输罐车送到现场。
④ 喷射作业
A准备工作:清洗岩面,喷射机就位,接通风水电,干料拌合,速凝剂运到现场;
B开机:喷射机安装调试后,开机;先送水,后送风,再送料;
C上料:人工用锹上料,料斗内要保持充满,并用筛网过滤大粒径骨料,以防堵管;
D喷射:喷射作业分段分块进行,每段长度不大于6m,环向宽度1.5~2m。喷射时遵循先下后上、先凹后凸的原则,采用螺旋式喷射方式,喷头与岩面距离控制在80~100㎝,喷射角度尽量与岩面垂直,并根据回弹量大小予以调整。
E喷射砼技术参数的选择
灰量比: 1:4
含砂率: q=50Mk×D-0.332 经验值0.45~0.6
水灰比: W/C=0.2q(50Mk)/0.6754 经验值0.25~0.35 理论配合比: 水泥:砂:石子=1:4q:(1-q) (q为含砂率) 工作风压: 经验值0.25Mpa
工作水压: 0.1~0.2Mpa
采用此种支护方案可以形成封闭的整体柔性支护,施工安全得到保障,保证了每循环的顺利进行。
效果:由于采取了短进尺、弱爆破、强支护的方法进行开挖,有效地控制了断面尺寸,控制了超、欠挖现象的出现,由于减少了超挖回填量,也减少了超、欠挖处理的时间和工程量,从而降低了工程成本。虽然采取短进尺每循环的进尺数仅在0.8~1米。但是,采取的强支护保证了每循环的顺利进行,保证了每天的多循环的顺利实现,每天可进尺3~3.5米,每月的进尺在100米,总体效果较好。强支护保证了施工生产的顺利进行,带来了良好的社会效益和经济效益。
不良地质条件下
隧洞的开挖支护方法
摘要:在隧洞施工过程中通过鉴定实际围岩情况和特性,对施工方案进行调整,以达到较好的开挖效果,保证施工安全、质量、进度。
主题词:不良地质 隧洞 开挖支护
意义:隧洞开挖的效果直接影响到掘进的速度,开挖的效果好可减少支护的时间,可减少喷砼的数量和时间,可减少超挖的回填量,降低工程成本。
地下工程在实际施工过程中,地质情况往往和设计有很大的差别,这样如果再按原设计方案进行施工一般不会达到预想的效果,施工安全、质量和进度也得不到保证。这时就要根据实际地质情况,对施工方案进行调整,以满足各方面的需要。下面以我局施工的昆明掌鸠河引水工程隧洞为例说明。
工程概况:昆明市掌鸠河引水供水工程是我局重点工程项目,其中Ⅲ标段麦地冲隧洞地处于云南省昆明市禄劝县翠华乡境内。隧洞全长1286.106米,海拔高度2000米以上,出口段埋深10-30m,属浅埋隧洞。根据图纸提供原设计Ⅴ类围岩长度165米,在实际开挖过程中,全部为全风化的板泥岩,节理发育并切割成碎石,节理缝有土填充,从其石质分析尚不够Ⅴ类围岩的标准,属于不良地质地段。
设计施工方案:根据图纸设计Ⅴ类围岩的开挖无超前预支护,光面爆破,开挖后支护采用2米锚杆间距1.5m梅花形布置、拱部挂φ6钢筋网、喷C25砼厚8cm,边墙素喷C25砼8 cm。
调整后施工方案:我们经详细考查,认为此种支护方案不能满足实际施工需要。经过认真分析研究,确定采用“短进尺、弱爆破、强支护”的原则进行开挖,开挖后在围岩没有失去自稳前及时支护。
开挖方案:开挖前在开挖轮廓线上打超前管棚预支护。
(1)超前注浆小导管采用Φ42无缝钢管,每根长3.5—4米,
前端制成尖状。钢管前部3米范围内钻φ6mm小孔,间距30cm呈梅花型错开布置。
(2)钢管环向间距30cm,外插角大于3º—7º,施做位置为设计开挖轮廓线外放25cm。
(3)注浆浆液采用1:0.8水泥浆,注浆压力不大于0.3Mpa,注浆压力达到0.3Mpa关闭注奖器阀门,停止注浆。
(4)小导管尾端于钢支撑采用电焊焊牢固。
超前支护完成后可进行下一循环开挖爆破作业。鉴于此种围岩的特性,爆破作业采用弱爆破、短进尺方案,以减少对围岩的扰动。爆破参数通过实际爆破工程中逐步调整,最后确定为每循环进尺80-100cm。
掏槽方式为楔行掏槽,掏槽眼深70cm,对称中线布置,共8个,周边眼间距45cm,采用Φ25小药卷间隔装药,导爆索起爆,拱部一般不装药,由于围岩松散,在底部爆破是由于震动作用,拱部围岩沿炮眼和超前小导管轮廓自然塌落。当围岩发生变化时随时调整爆破参数。如围岩变硬时,周边眼可适当装药,以达到爆破效果。
通过这一方法有效地控制了塌方现象的出现,保证了断面轮廓形状和尺寸,减少了超挖量,同时也为下道工序提供了有利条件,减少了支护工程量和支护的时间,从而减少了每循环的时间,并且降低了工程成本。
支护方案:鉴于围岩实际情况,原设计的支护方案不能保证施工安全。对此,我们决定对支护方案进行调整,采用钢支撑挂网喷砼的强支护的方案。钢格栅间距洞口10m内每0.5m一榀,其它地段间距为0.5-1.0m,钢格栅定位采用Φ22径向锚杆,锚杆长2m,每榀在墙脚、拱脚和拱腰各设一根,格栅间采用Φ22钢筋连接,间距0.5m,格栅背后挂钢筋网,网格间距2.5×2.5cm,最后喷C25砼厚15cm。具体施工工艺措施如下:
(1)锚杆施工
① 锚杆支护施工工艺流程如图示:
1㎝,并应除锈、油污、杂质;
425#普通硅酸盐水泥;
2%~4%;
1:1~1:1.2 水灰比:(重量比)0.38~
3
15~20㎜,以保证锚杆与岩石之间锚固砂浆充足。灌浆前用高压水洗孔。
④ 注浆锚杆安装
将注浆管插入到孔底,在注浆同时,将注浆管徐徐地拔出,待注浆管口距孔口20~30㎝时,停止灌浆,然后插入锚杆到孔底,将砂浆挤满钻孔,为防止锚杆滑出,用木楔临时固定。
⑤ 质量检查
洞内自然条件下养护,达到设计强度后,按GBJ86—85《锚杆喷射砼支护规范》进行质量检查,内容包括:锚杆长度、间距、角度、抗拉拔力等,其中抗拉拔力要用锚杆拉拔仪做试验检测。
(2)强化钢筋网的施工
① 原材料:钢筋网所用钢筋直径、强度规格等必须符合设计要求,现场采取抽样检测。
② 钢筋网按设计或工程师指定部位铺设,铺设时要随岩面
起伏铺设,尽量与岩面密贴,并保证圆顺。
③ 钢筋网接头连接采用绑扎,并与锚杆绑扎固定牢固。 ④ 质量要求:钢筋网不得有锈,钢筋网铺设绑扎牢固,喷射砼时不得晃动。
(3) 钢支撑安装
①钢支撑在钢加工厂制作,按1:1胎摸比例放样,在钢板平台上安装模具,分节制做,按单元加工成型。
② 安装前,钢架必须先进行试拼,检查合格后方可运输到现场。
③ 安装时,首先测出隧洞中线,抄出各单元节点的标高后,将各单元按顺序安装就位,再检查钢架轮廓尺寸,进行调整,符合设计要求后将法兰螺栓拧紧,并与锚杆头点焊临时固定,测量班重新检查符合施工规范规定后,将钢架与露出锚杆进行焊接牢固,并用骑马垫块将钢架楔紧。最后焊接连接筋。
④质量要求:A钢架安装尺寸必须符合设计要求;B垂直度控制不大于2度;C各法兰螺栓必须拧紧;D连接筋焊接必须牢固。
(4)喷射砼施工方法
① 本工程喷射砼采用湿喷法施工,其工艺流程如下:
② 材料要求
水泥与砂子同前。
石子:采用压碎值及粒径符合标准的碎石或卵石,粒径在5~15㎜之间,使用前必须筛洗干净,含水率不大于6%。
速凝剂:为达到速凝和提高早期强度的效果,喷射砼中要加一定量的速凝剂,为防止对后期强度的影响和砼的收缩,要严格控制掺量,一般应为水泥用量的2%~4%(喷射前通过试验确定)。
③ 喷射砼拌合及运输
喷射砼混合料的拌合在洞外拌合站用拌合机拌合,充分搅拌2min ,拌合料用砼运输罐车送到现场。
④ 喷射作业
A准备工作:清洗岩面,喷射机就位,接通风水电,干料拌合,速凝剂运到现场;
B开机:喷射机安装调试后,开机;先送水,后送风,再送料;
C上料:人工用锹上料,料斗内要保持充满,并用筛网过滤大粒径骨料,以防堵管;
D喷射:喷射作业分段分块进行,每段长度不大于6m,环向宽度1.5~2m。喷射时遵循先下后上、先凹后凸的原则,采用螺旋式喷射方式,喷头与岩面距离控制在80~100㎝,喷射角度尽量与岩面垂直,并根据回弹量大小予以调整。
E喷射砼技术参数的选择
灰量比: 1:4
含砂率: q=50Mk×D-0.332 经验值0.45~0.6
水灰比: W/C=0.2q(50Mk)/0.6754 经验值0.25~0.35 理论配合比: 水泥:砂:石子=1:4q:(1-q) (q为含砂率) 工作风压: 经验值0.25Mpa
工作水压: 0.1~0.2Mpa
采用此种支护方案可以形成封闭的整体柔性支护,施工安全得到保障,保证了每循环的顺利进行。
效果:由于采取了短进尺、弱爆破、强支护的方法进行开挖,有效地控制了断面尺寸,控制了超、欠挖现象的出现,由于减少了超挖回填量,也减少了超、欠挖处理的时间和工程量,从而降低了工程成本。虽然采取短进尺每循环的进尺数仅在0.8~1米。但是,采取的强支护保证了每循环的顺利进行,保证了每天的多循环的顺利实现,每天可进尺3~3.5米,每月的进尺在100米,总体效果较好。强支护保证了施工生产的顺利进行,带来了良好的社会效益和经济效益。