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1、隧道洞口浅埋段风积沙地层超前支护施工II_ILTE猩O建II簧堡中国南新技术套业隧道洞口浅埋段风积沙地层超前支护麓工文/黄余哲【摘要】本文主要介绍隧道洞口浅埋段风积沙地层2Om超前长管棚注浆及超前小导管注浆等相结合的超前支护施工技术.解决了隧道洞口浅埋段在施工过程防塌难的问题.【关键词】隧道洞口浅埋风积沙地层超前支护施工1.工程概况包西铁路新响沙湾隧道位于内蒙古鄂尔多斯市境内,设计为双线电气化铁路隧道.隧址区属于高原丘陵地貌,沙丘呈波状起伏,冲沟较发育.隧道全长3430m,隧道进口暗洞洞口段地表为风积砂层,其厚5.08,0m,拱部穿过风积沙层,洞顶覆盖层厚为205.0m,其下为砂质黄土层厚4.
2、515m,下伏泥质砂岩局部夹泥岩,风化裂隙.发育具块状镶嵌结构,局部散体结构,围岩不稳定,易塌.2.施工方案新响沙湾隧道进口有风积沙及砂质黄土,施工过程中易发生坍塌.尤其是长时间暴露或遇水更易坍塌.甚至出现”冒顶”.为保证洞口施工过程中的安全.拱部开挖前先对拱顶风积砂层进行固结,以增强其自稳性.固结的方法是:沿隧道村砌外缘一定距离打人一排纵向钢管.并且在插入钢管后,再往管内注浆以固结拱顶外风积砂层,充填钢管与孔壁之间的空隙,使管棚与风积砂层固结紧密,提高钢管的强度.开挖前对再采用超前小导管注浆加固地层,以弥补管棚注浆不到位.外拱顶风积砂固结不良的现象.使超前支护与初期支护钢架形成牢固的棚状支护
3、结构,确保围岩稳定.3.长大管棚施工新响沙湾隧道洞口段拱部为风积沙层,地质条件较差,为确保施工安全.该段采用长大管棚,小导管进行超前支护.大管棚采用外径4)108.壁厚6mm的热轧无缝钢管加工而成,管棚设置0.5.的外插角.可根据实际情况适当调整,但不应大于1.5.,环向间距为40cm,管栅施工前先施工洞口仰坡护面墙,兼作止浆墙,止浆墙厚度不小于200mm.施工时先打设奇数号钢管并注浆.超前大管棚施工工艺流程如下.准备工作:制作钢花管,制作导向墙;钻孔;顶进钢管棚;清孔;注浆管路检查;注浆后压力流量达到要求;结束.3.1制作导向墙施工时先作砼导向墙.导向墙采用C20砼浇注,截面尺寸为lO00m
4、mx620ram.为保证管棚施工精度,导向墙内设置2榀I18钢架.钢架外缘设140mm壁厚5mm的导向套管.3.2钢花管锎作108钢管上钻注浆孔,孔径为1016mm,呈梅花型布置,尾部留不钻孔的止浆段15Oem.管栅制作前先给每根钢管按顺序编号,奇数号钢管设注浆孔,偶数号的钢管不设注浆孔.3.3钻孔搭设钢管脚手架作管棚钻孔作业平台,平台长度根据钢管的节段长度而定,以满足钢管施作;钻孔采用水平钻机成孔,导向墙定位,定向;管棚钻设分两步进行,隔孔钻设,先钻设奇数号并注浆花管管棚.注浆后再钻设偶数号无孔钢管.在钻进过程中,通过导向仅随时进行监测.及时掌握钻进数据.严格控制钻孔上抬量和角度.3.4顶管
5、钻孔检测合格后.用钻机旋转顶进将其送人孔内,钢管采用140mm丝扣.为使钢管接头错开,第一节管采用4m和6m交替布置.编号为奇数的第一节管采用4m长钢管,编号为偶数的第一节采用6m长钢管.以后每节均采用6m长钢管.同一断面内的接头数量不得超过钢管总数的50%,钢管按序号布置,单双号错开.如遇故障.需清孔后再将钢管插入.3.5注浆作业注浆采用高压泵将水泥浆压人钢管内.浆液通过钢管注浆眼压164注入孔壁的缝隙内.固结附近岩土层,采用导管编号注浆,只注”单”号孔,不注”双”号孔;水泥浆水灰比1:1(重量比),先稀后浓的原则注浆.注浆量由压力控制,注浆初压0.51.OMPa,终压2.OMPa.注浆完成
6、后及时清除管内浆液.并用btlO水泥沙浆紧密充填,增强管棚的刚度3.6长大管棚质量控制3.6.1钻孔前.精确测定孔的平面位置,倾角,外插角,并对每个孔进行编号.3.6.2钻孔仰角的确定应视钻孔深度及钻杆强度而定,一般控制在1o15o,钻机最大下沉量及左右偏移量为钢管长度的1%左右,并控制在20cm30cm.3.6.3严格控制钻孔平面位置,管棚不得侵入隧道开挖线内,相邻的钢管不得相撞和立交.3.6,4经常量测孔的斜度.为保证施工精度,应使用测斜仪进行钻孔偏斜度测量.发现误差超限及时纠正,至终孔仍超限者应封孔,原位重钻.3.6.5掌握好开钻与正常钻进的压力和速度.防止断杆.4.超前小导管的施工4.
7、1小导管布置和制作小导管采用直径为舛2热轧钢管.长3.5m/根,环向每米3根,纵向每2.4m打一环.纵向水平搭接长度为1.1m,外插角为10.小导管前端加工成锥形,以便插打,并防止浆液前冲.小导管中问部位钻直径为8mm的注浆孔,注浆孔呈梅花形布置(防止注浆出现死角),间距为75ram,末端焊直径为6ram的环形箍筋,以防打设小导管时端部开裂,影响注浆管联接.4.2小导管安装采用Y1一28手风钻钻孔,成孔后安装小导管,并将小导管与钢架焊接固定.钻孔完毕后.将小导管按设计要求插入孔中,用凿岩机直接将小导管沿格栅钢架中部打人,尾部与钢架焊接到一起,共同组成预支护体系.4.3,小导管注浆小导管注浆工艺
8、详见小导管注浆工艺流程.43.1浆液的选择浆液根据地下水情况而定.若无地下水或地下水不丰富采用单液水泥浆,若地下水丰富采用双液注浆.4.32注浆量为了获得良好的固结效果.必须注入足够的浆液量,确保一定的有效扩散范围.注浆范围按开挖轮廓线外030.5m设计并且浆液在地层中均匀扩散.浆液单孔注入量Q和围岩的孔隙率有关,根据扩散半径及岩层的裂隙进行估算.其值为:Q=wR2L-q(m3)式中:R浆液扩散半径(In);R=0.6d,d为注浆钢花管中至中的距离.L一压浆段长度(In);一岩层孔隙率,砂质黄土取30%,风积沙取4O%,其余围岩取20%.4.3.3注浆压力注浆压力为0.51.OMpa4.3.4
9、注浆注浆前先喷射混凝土35em封闭掌子面作止浆墙,当单孔注浆量达到设计注浆量时,结束注浆.4.4小导管质量控制4.4.1安装注浆管时.应在注浆管与孔口岩面相交处用麻丝缠绕和胶泥(水玻璃与水泥)填塞,使之与钻孔孔壁充分挤压塞紧,实现注浆管的止浆和固定.胶泥未凝固到一定强度不得注浆;4.4.2浆液应先经过过滤网过滤.防止杂物进入注浆泵或进入小导管:4.4.3注浆时应先注无渗水孔.后注有渗水孔;4.4.4严格控制注浆压力,注浆参数应根据注浆试验结果及现场情况调整.注浆机压力应与规定压力配套,不宜升压过快.注浆压f上接162页12,乳化沥青和集料的质量必须符合规定.根据实测沥青含量决定乳化沥青喷洒数量
10、:特别注意集料中小于0.6ram部分含量不得超过规定.3,乳化沥青应做到喷洒均匀.数量符合规定.施工时应根据周围的环境温度,经试喷后确定乳液的喷洒温度.起步,终止应采取措施.避免喷量过多;纵向和横向搭接处做到乳化沥青既不喷量过多也不漏洒.对于局部喷量过多的乳化沥青应刮除,对于漏喷的地方应用手工补洒.4,集料撤布应在乳化沥青破乳前完成.集料撤布应均匀.料堆处基层表面当集料用完后必须清扫,气吹干净,才能喷洒乳化沥青.若气温较高.为防止粘轮而多撤的集料可在铺沥青下面层前扫除.5,集料撤完后.即可进行碾压.沥青路面下封层宜用胶轮压路机碾压,不可将集料压碎.局部露黑处发生粘轮时,应再补撤少量集料.6,碾
11、压完毕后应封闭交通23天.等水分蒸发后.可允许施工车辆通行以均匀碾压.必须行驶的施工车辆应在破乳后才能上路.并保证车速低于5km/h.不得在下封层上刹车或调头.养护7天后才可摊铺沥青路面下面层7,对于基层表面不平整.或表面有坑槽的情况.应防止在低洼处乳化沥青用量过大.形成软层.六,施工阶段的质量管理1,施工阶段的检测项目包括:乳化沥青喷洒量,集料撒布量,下封层渗水试验,刹车试验,外观检查等.f上接163页1调平系统工作仰角发生变化,影响路面平整度.(四)施工缝的处理接缝水平是制约平整度的重要因素之一.处理好接缝的关键是要舍得切除接头,检查端部平整度.以摊铺层面直尺脱离点为界限.以切割机切缝挖除
12、.新铺接缝处采用斜向碾压法,适当结合人工找平.可消除接缝处的不平整.使前后两路段平顺衔接.人工填平混合料不可能达到摊铺机铺筑的水平,必然会影响路面平整度.沥青路面平整度涉及的面很广,影响因素很多,关系到路基,路面施震蝮堑望中国高新技术企业力达到规定时应予以稳压一定时间,以利浆液进一步渗缝.5,结语对于浅埋隧道洞口的风积沙层地段采用超前长管棚注浆及超前小导管注浆相结合的措施,提前发挥超前支护作用,增加了隧道施工安全度,提高隧道的长期稳定性,实践证明对风积沙地层具有较好的加固效果.具有显着的经济效益和社会效益.参考资料【1隧道铁道部第二设计院主编中国铁道出版社【2隧道铁道部第二工程局主编中国铁道出
13、版社【3铁路隧道施工规范中华人民共和国铁道部中国铁道出版社(作者单位系中铁二局五公司)2,检验方法及检验标准见表3.沥青路面下封层施工阶段的质量检查标准表3璜目检查凝率质量耍求或兔许试验方法误差乳化-沥青纯沥青t称定面积计算宇量每半天1谈0.2kg/化沥青量用集料总t与撒集料量每半天l捩在规定范围内布面款算得用渗水仪.每处2渗水试验1处n渗水量<5珥l/in点1处Q9Q天后用BZ2,-60标刹车试验沥青层不破裂准汽车以黜m(设试镇段做刹车试验)车速急刹外观均匀一致,用硬物刮开下封层观累,与基层表面牢固粘结,不起皮,无外观检查疆时全面油龟和基层外露等现象,无多余乳化牺青参考文献1公路沥青路
14、面施工技术规范S2004【21交通部公路科学研究院微表处与稀浆封层技术指南【M.北京:人民交通出版社.2006.【3JTJ0322000,公路工程沥青及沥青混合料试验规程【s.【4秦永春,徐剑,黄颂昌,等.道路用乳化沥青技术要求的研究U公路交通科技,2005,22(02):17195秦永春,徐剑,黄颂昌,等道路用改性乳化沥青技术要求的研究I.公路交通科技,2003,22(01):4547.(作者单位系安徽省公路勘测设计院)工全过程,情况复杂.沥青路面平整度是施工机械,人员素质,操作水平的综合反映,只有加强施工现场管理,精心组织施工,才能保证路面平整度,提高路面工程质量.参考文献1路面基层平整度对面层平整度的影响分析北方交通董磊2机械施工对沥青路面平整度的影响科技情报开发与经济程临全3沥青路面施工平整度控制山西建筑李程飞(作者单位系中铁二局第五工程有限公司)一165
