1.隧道开挖保证措施
开挖是隧道工程的重要环节,针对不同的情况采取切实有效的措施是保证开挖质量的关键。坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则;黄土隧道坚持“先治水、短开挖、非爆破、强支护、勤测量、快成环、早衬砌”的原则。积极应用隧道施工的新技术、新工艺,机械设备配套施工,形成开挖、出碴、及时喷锚支护与混凝土衬砌相配合的流水作业。
开挖过程中严格按设计控制开挖断面,严格控制超挖,径向超挖应小于10cm。当出现超挖时,采用喷锚等永久支护体系时,多次复喷,直至大面平顺。
洞身开挖后,每隔10~20m实测一个断面尺寸。
质量保证措施:测量是控制开挖轮廓线精度的关键,每5米标出开挖轮廓和隧道中线位置,超前支护前用油漆绘出开挖断面中线、水平线和断面轮廓线。根据隧道的围岩特点合理安排施工工序,根据地质预报了解的前方围岩情况,选择采用钻爆还是人工配合机械进行隧道开挖。加强对工人进行开挖及开挖后轮廓线的整修技术方面的培训和指导。每循环开挖进尺不大于设计的工字钢间距。开挖过程中钢架或临时支撑,根据现场具体情况进行增设锁脚锚管,以确保钢架基础稳定,确保下一个工序的安全施工,要及早封闭成环,必要时增设临时仰拱,保护基底。
2.砂浆锚杆施工措施
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采用凿岩机沿开挖轮廓线钻孔,钻孔直径大于锚杆直径15mm,然后采用砂浆锚杆专用注浆泵往孔内压注早强水泥浆,注浆管随水泥浆的注入缓缓匀速拔出,随即迅速将杆体插入。
砂浆锚杆长度根据围岩状况及设计确定,锚杆呈梅花形布置。要求锚孔内砂浆饱满,灌浆工作连续不中断,保证锚杆、砂浆、围岩间的粘结力。
3.喷射混凝土施工措施
为保证喷射混凝土的厚度和质量,喷射混凝土分为初喷和复喷。喷射混凝土采用湿喷工艺。喷射料由洞外的混凝土拌合站拌合。初喷在清帮、找顶后立即进行,初喷混凝土厚度4~5cm,及早快速封闭围岩。复喷在初喷混凝土层及加固后的围岩保护下,完成立拱架、挂网、锚杆工序的作业后进行。
4.衬砌混凝土施工措施
二次混凝土衬砌采用衬砌台车进行。混凝土衬砌施工采用输送泵灌注,拌合站集中拌和,混凝土输送车输送,挡头模板采用钢模,确保施工缝质量。
当衬砌混凝土强度达到拆模设计强度时,方可拆模。 5.衬砌混凝土防开裂措施
隧道衬砌前,必须将隧道底部和墙脚的虚碴、浮碴清除干净,确保仰拱及隧道的拱墙衬砌置于坚实的基础上,避免衬砌不均匀下沉开裂。
衬砌前对防水层的铺设质量进行检查,确认防水层与初期支护基
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面密贴,避免混凝土灌注到拱部时,因防水层张紧形成外模,导致衬砌与基面不密贴,影响结构受力性能。
采用泵送混凝土工艺,周密组织混凝土运输,最大限度的缩减混凝土运输时间和浇筑间歇时间,并加强混凝土灌注过程中捣固,确保混凝土捣固质量,保证衬砌混凝土的密实度。
6.耐久性混凝土生产工艺
原材料选择与混凝土配制在符合国家及铁道部有关标准规定的前提下,同时应满足以下几项措施:
(1)选用C3A和碱含量较低、比表面积不大于350m2/kg、C3A含量不大于8%的非早强型普通硅酸盐水泥,尽量减少水泥的水化热和自收缩,有利于提高抗裂性能。
(2)细骨料选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然中粗河砂,选用粒形良好、质地均匀坚固、线胀系数小的洁净的碎石,严格控制骨料的针片状颗粒含量和孔隙率;尽量降低拌和用水,减少胶凝材料的用量。普通结构混凝土用碎石的粒径不大于40mm,C50及以上预应力结构用碎石的粒径不大于25mm,保证混凝土整体结构的均匀性。
(3)适量掺加烧失量较小的粉煤灰,细度筛余量较小的磨细矿渣粉,比表面积适中、品质稳定均匀、来源固定的优质矿物掺合料,降低水化热和减少拌和水,改善水化产物的微结构,改善浆体及骨料界面结构,并增加混凝土后期强度与密实性,提高混凝土耐久性能。
(4)采用具有高效减水、适量引气、能细化混凝土孔结构、能明
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显改善或提高混凝土耐久性能的外加剂。
(5)在满足设计、施工要求的情况下,尽量减少水泥和胶凝材料的用量(C30及以下混凝土的胶凝材料总量不高于400kg/m3,C35~C40不高于450kg/m3)。
(6)根据混凝土结构所处的不同环境条件,确定掺合料掺量及混凝土的最大水胶比和单方混凝土胶凝材料的最低用量限值;硫酸盐侵蚀环境下的混凝土结构采用较大矿物掺合料掺量的低水胶比混凝土;对有化学侵蚀的混凝土结构采用较大矿物掺合料掺量的低水胶比混凝土;化学侵蚀环境及隧道防水混凝土按设计要求掺加具有相关功能的专用外加剂;掺合料、外加剂品质指标及配合比参数限值分别符合《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》的要求。
(7)混凝土结构骨料砂浆棒(岩石柱)膨胀率应小于0.10%,否则按“设计暂规”的要求采取抑制碱—骨料反应的技术措施。
(8)钢筋混凝土中由水泥、矿物掺合料、骨料、外加剂和拌和水等引入的氯离子总含量不应超过胶凝材料总量的0.10%,预应力混凝土结构的氯离子总含量不应超过胶凝材料总量的0.06%。
(9)根据设计的不同配合比对混凝土拌和物的性能、抗压强度、抗裂性以及耐久性能试验结果,按照工作性能优良、强度和耐久性满足要求、经济合理的原则,从中选择原材料品质、混凝土物理力学及耐久性均符合“设计暂规”要求的耐久性混凝土配合比。
7.黄土隧道质量保证措施
严格喷射砼工艺,按配合比拌制砼料,特别要严格控制外加剂掺
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量。新旧砼面要清洗至露出砼的本色,没有泥土或杂物。分层喷射,以保证喷射砼的质量。
保证立拱质量。注意螺栓松紧程度和连接筋的焊接质量。 确保钢筋网与围岩紧密相贴,钢筋网必须连接牢固,否则喷射砼时会振动钢筋网,从而降低喷射砼质量。
保证核心土的大小和长度。
清除拱脚积水与淤泥,通过打拱脚锚杆或扩大拱脚认真加固拱脚,加强纵向联结等,使初期支护与围岩形成完整体系。
尽量单侧落底或双侧交错落底,避免上半断面两侧拱脚同时悬空;控制落底长度,视围岩情况采用1-3m,不大于6m。
减少上、下台阶施工的相互干扰,并及时封闭成环。
找出每道工序的合理施工时间,各工序严格按标定时间进行控制,从而缩短循环作业时间,减少开挖面土体的暴露时间。
及时监控量测围岩,观察拱顶,拱脚的收剑情况,据此调整初期支护参数。
8.膨胀性(岩)土隧道质量保证措施
根据以往施工的膨胀性(岩)土隧道施工经验,该种围岩在施工中主要产生以下危害:
围岩裂缝:隧道开挖后,由于开挖面上岩体原始应力释放产生胀裂;另外,因为表层岩体风干而脱水,产生收缩裂缝。同时,两种因素都可以使岩体中的原生隐裂隙张开扩大,沿围岩周边产生裂缝,尤其是拱部围岩产生的张拉裂缝与上述裂缝贯通,形成局部变形区。
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坑道下沉:由于坑道下部膨胀岩体的承载力较低,加之上部围岩压力过大,而产生坑道下沉变形。坑道的下沉,往往造成支撑变形、失效,进而引起岩体坍塌等现象。
围岩膨胀突出和坍塌:开挖过程中或开挖后,围岩产生膨胀变形,周边岩体向洞内膨胀突出,开挖断面缩小。在岩体丧失支撑或支撑力不够的状态下,由于围岩压力和膨胀压力的综合作用,使岩体产生局部破坏,由裂缝发展到出现溜塌,然后逐渐牵引周围岩体连续破坏,形成坍塌。
底鼓:隧道底部开挖后,洞底围岩的上部压力解除,又无支护体系约束的条件下,由于应力释放,洞底围岩产生卸荷膨胀;加之坑道积水,使洞底围岩产生浸水膨胀。因而造成洞底围岩鼓出变形。
衬砌变形和破坏:拱顶外缘经常出现纵向贯通拉裂缝,而拱顶内缘出现挤裂、脱皮、掉块现象。在拱腰部位出现纵向裂缝,这些裂缝有时可发展到张开、错台。边墙常受膨胀侧压而开裂,甚至张开、错台,同时还能出现水平裂缝的情况。
针对该种围岩在施工中出现上述危害,主要在施工中采取以下措施进行预防:
(1)加强调查、量测围岩的压力和流变:在膨胀岩地层中开挖隧道,除了认真实施设计文件所提出的技术要求外,在施工过程中应对围岩压力及其流变情况进行充分的调查和量测,分析其变化规律。对地下水亦应探明分布范围及规律,了解水对施工的影响程度,以便根据围岩动态采取相应的施工措施。
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(2)合理选择施工方法:膨胀岩隧道围岩压力的施工效应,是导致隧道变形病害的主要原因,采用合理的施工方法,对隧道的稳定性有着十分重要的作用。因此,在施工中应以尽量减少对围岩产生扰动和防止水的浸湿为原则,所以宜采用无爆破掘进法施工,根据巴音努鲁隧道的具体情况,宜采用人工风镐配合挖掘机进行微台阶法开挖。
(3)防止围岩湿度变化:隧道开挖后,膨胀岩风干脱水或浸水,都将引起围岩体积变化,产生胀缩效应。
因此,隧道开挖后及时喷射混凝土进行封闭和支护围岩,防止围岩因暴露在空气中而产生湿度的变化,同时对洞内排水设施进行防渗漏处理,有效的保证膨胀岩不因施工而发生含水量的变化。
(4)合理进行围岩支护:采用聚丙烯纤维混凝土、锚杆、钢筋网及钢架进行联合支护,并紧跟开挖掌子面,并根据具体情况在隧道底部打设锚杆,或在隧道顶部打入超前注浆小导管支护,并尽可能使初期支护在开挖面周壁迅速闭合;衬砌结构尽早闭合,膨胀岩隧道开挖后,围岩向内挤压变形一般是在四周同时发生,所以施工时要求隧道衬砌及早封闭,要求隧道开挖能尽快形成全断面,以便快速完成隧道断面的二次衬砌施工。
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