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摘要:本文结合西汉公路朱家垭隧道施工实践,对地质条件复杂的长大隧道主要施工技术的控制进行了详细阐述。
关键词:隧道;施工技术;控制
一、工程序逻辑概况
朱家垭隧道,位于陕西省境内汉中市佛坪县与洋县交界处,隧道左、右线分离,两洞室相距约35m,左、右线隧道均设计为正、反坡隧道。左线隧道全长1845m,右线隧道全长1840m。该隧道位于低中山区,山势陡峻,因冲刷侵蚀强烈,延展方向变化较大,冲沟发育,切割深度小于500m,隧道最大埋深约342.86m。二云石英片岩,片理构造发育,强风化岩体片理间结合差,弱～微风化岩体片理间结合紧密。隧址区岩体中节理裂隙较发育,主要发育有3组“X”剪节理。隧道洞身设计围岩类别有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类,埋深大于200m的区段有可能产生Ⅰ级岩爆。左、右线隧道在进口洞口段分别设置一段明洞,明洞均采用钢筋砼结构,洞身段设计为复合式衬砌结构,初期支护由喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢拱架组成,二衬采用砼或钢筋砼,在初期支护与二次衬砌之间敷设防水层。
二、施工方案
根据本隧道工程特点、工程规模和工期要求,将朱家垭隧道划分成两个施工工区,分别为左线隧道工区和右线隧道工区。两个施工工区均采取钻爆法施工,左线隧道工区和右线隧道工区施工均采用无轨运输。针对本合同段洞口段与相邻标段施工干扰大,安全、环保要求高的特点,洞口段开挖、刷坡严格按图纸要求施作,并分层分段、本着开挖一段、防护一段的原则组织施工,严禁大爆破、无序开挖,把水土流失、安全隐患和与友邻标段的施工干扰降到最低,切实体现文明施工;对F1、F2断层可能出现涌水现象采取超前钻探,若涌水量发生变化,采取注浆围幕等技术措施封堵,确保施工安全;对隧道埋深超过200m以上可能发生岩爆的区段,严格按岩爆区施工技术措施执行。
明洞段采用明挖法,然后全断面模筑整体式钢筋砼衬砌;Ⅱ类围岩浅埋、深埋段按“管超前、短进尺、弱(不)爆破、强支护、勤量测、快衬砌、早封闭”原则施工,Ⅱ类围岩地段采用小导管预注浆超前支护正台阶分部开挖,喷锚网初期支护,辅以钢拱加强支护,全断面衬砌钢筋砼;Ⅲ类围岩段必要时采用超前锚杆预支护,短台阶微振爆破开挖,喷锚网初期支护,辅以钢拱架加强支护,全断面衬砌;Ⅳ、Ⅴ类围岩段采用全断面开挖,喷锚初期支护,全断面衬砌。
左线隧道工区和右线隧道工区配备YT-28风动凿岩机动性→ZL50C侧卸式装载机→沃尔沃A20出碴车→TK-961湿喷机→DMT-12全液压衬砌台车→HBT60砼输送泵→JC-6砼搅拌运输车→EMS75砼搅拌站的机械化作业线。
三、主要工序的技术控制
1、洞口工程及明洞工程。洞口土石方及明洞路堑开挖前,先清除边、仰坡上的浮土、危石,做好边、仰坡的截排水天沟,将地表水、边仰坡积水引离洞口,以防地表水冲刷而造成边、仰坡失稳,确保隧道施工安全。洞口开挖先外后内自上而下进行。洞口地质条件较差,采用反铲挖掘机挖装,人工配合清理边仰坡开挖面,局部陡坡地段采用人工开挖。
因洞口段围岩风化严重,自稳性差,边仰坡开挖后及时在坡面打设锚杆加固,同时按设计要求喷射砼封闭坡面,以防围岩因雨水渗透而滑塌。施工时仰坡防护随挖随防护。为进洞施工方便,距暗洞口5m范围土石方先开挖至上断面设计标高,待暗洞拱部掘进50～60m后再开挖明洞下半部分和暗洞下断面,并及时完成洞口段初期支护,然后全断面模筑明洞整体式钢筋砼衬砌,当明洞衬砌砼强度达到设计的70%时,按设计要求做好各种排水设施,然后进行回填。
2、Ⅱ类围岩段施工。洞口段Ⅱ类围岩浅埋段采用φ50小导管预注浆超前支护,正台阶分部开挖,喷锚网辅以工字钢拱架联合支护,全断面灌注二次衬砌砼,仰拱超前衬砌施作。开挖以风镐、挖掘机为主,松动爆破为辅,每循环进尺1.0m,同时每0.8m架设钢拱架一榀,每部开挖后立即架立(或接长)钢拱架,并初喷砼,然后打设锚杆、挂钢筋网复喷砼。为克服侧压力对初期支护的影响,在拱脚及墙脚部位设临时横撑或仰拱,以增加初期支护的承载能力,达到稳定围岩的目的。为减少马口开挖时因初期支护拱脚悬空引起的下沉,初期支护拱脚部位设双排锁脚锚杆,同时左右马口交错开挖。
3、Ⅲ类围岩地段施工。Ⅲ类围岩段必要时采用φ25超前锚杆预支护,短台阶爆破开挖,网喷锚初期支护,辅以钢拱架加强支护,全断面灌注二次衬砌砼。上断面超前50～60m,作为上断面钻孔、施作初期支护工作平台,上、下断面同时爆破开挖,由侧卸式装载机装碴,隧道出碴车运碴。开挖时须弱爆破,以减轻爆破振动对围岩的破坏,确保围岩的稳定,循环进尺2.0m。洞身开挖后,立即施作1榀/m钢拱架、网喷锚初期支护及时封闭围岩。
4、Ⅳ、Ⅴ类围岩地段施工。Ⅳ、Ⅴ类围岩段采用全断面光面爆破开挖,锚喷初期支护,待围岩变形基本稳定后,全断面施作二次衬砌。采用风动凿岩机配钻孔台架钻孔,人工装药起爆,侧卸式装载机装碴,出碴车运碴,衬砌施工与工作面拉开一定距离与掘进平行作业,Ⅳ、Ⅴ类围岩自稳时间长,开挖时可提高循环进尺,加快施工进度,循环进尺为4.0m。
5、紧急停车带和行人横洞、行车横洞施工。紧急停车带所处位置开挖方法与一般Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩段相同,初期支护设钢拱架加强,二次衬砌采用大模板和特制衬砌钢拱架全断面整体浇注,砼输送泵泵送砼入模,插入式振捣器和附着式振捣器联合振捣。
行人横洞和行车横洞在两侧主隧道二次模筑衬砌施工前进行施工,均采用全断面法开挖,锚喷初期支护,全断面衬砌。行人横洞、行车横洞与正洞相交处在正洞初期支护施作时预留横洞开口部位。行人横洞和行车横洞与正洞相交处均设置初期支护和衬砌加强段,初期支护设钢拱架加强。钻孔采用YT-28风动凿岩机钻孔,行车横洞出碴采用ZL-50C侧卸式装载机装运碴至正洞,行人横洞由人工装碴手推车运至正洞,再由自卸汽车运至指定弃碴场堆放。二次衬砌采用衬砌拱架配组合式钢模板全断面整体浇注施工,由HBT-60砼输送泵泵送砼入模,插入式振捣器和附着式振捣器联合振捣。
6、施工测量。为确保有很好的贯通精度,洞外控制复测采用SET2B全站仪来提高测量的精度,洞外控制采用B级,高程采用三等水准进行复测。洞内平面控制测量采用二等导线测角精度进行施测,平均边长600m。隧道内导线按等边直伸导线布置,且形成导线网。
7、钻爆。钻爆作业采用微振控制爆破技术,实施光面爆破,并根据围岩情况,及时修正爆破参数,以期最佳爆破效果,并形成整齐准确的开挖面,严格控制超挖,杜绝欠挖。Ⅳ、Ⅴ类围岩地段采用全断面光面爆破,Ⅲ类围岩较好地段采用半断面光面爆破,也可以采用预留光爆层光面爆破法加强光爆效果。爆破器材采用塑料导爆管、毫秒雷管起爆系统,毫秒雷管采用等差毫秒雷管,引爆采用火雷管起爆,炸药采用2#岩石铵锑炸药和乳化炸药(有水地段使用该种炸药),选用φ25、φ32、φ40三种规格,其中φ25为周边眼使用的光爆药卷,φ40为掏槽眼使用药卷。掏槽采用楔形掏槽或六中空孔直眼掏槽。
钻爆作业超欠挖控制要点:(1)根据不同地质情况,选择合理的钻爆参数,选配多种爆破器材,完善爆破工艺,提高爆破效果。(2)提高画线、钻眼精度,尤其是周边眼的精度,是直接影响超欠挖的主要因素,因此必须精确测画中线高程,画出开挖轮廓线。(3)根据开挖后断面各点的超欠挖情况,分析超欠挖原因,及时更改爆破设计,减少误差,配专职测量工检查开挖断面。
四、结束语
通过对上述主要工序的技术进行严格控制,西汉公路朱家垭隧道工程合格率达到100%,优良率达到98%,并确保了安全零事故。
关键词:隧道;施工技术;控制
一、工程序逻辑概况
朱家垭隧道,位于陕西省境内汉中市佛坪县与洋县交界处,隧道左、右线分离,两洞室相距约35m,左、右线隧道均设计为正、反坡隧道。左线隧道全长1845m,右线隧道全长1840m。该隧道位于低中山区,山势陡峻,因冲刷侵蚀强烈,延展方向变化较大,冲沟发育,切割深度小于500m,隧道最大埋深约342.86m。二云石英片岩,片理构造发育,强风化岩体片理间结合差,弱～微风化岩体片理间结合紧密。隧址区岩体中节理裂隙较发育,主要发育有3组“X”剪节理。隧道洞身设计围岩类别有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类,埋深大于200m的区段有可能产生Ⅰ级岩爆。左、右线隧道在进口洞口段分别设置一段明洞,明洞均采用钢筋砼结构,洞身段设计为复合式衬砌结构,初期支护由喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢拱架组成,二衬采用砼或钢筋砼,在初期支护与二次衬砌之间敷设防水层。
二、施工方案
根据本隧道工程特点、工程规模和工期要求,将朱家垭隧道划分成两个施工工区,分别为左线隧道工区和右线隧道工区。两个施工工区均采取钻爆法施工,左线隧道工区和右线隧道工区施工均采用无轨运输。针对本合同段洞口段与相邻标段施工干扰大,安全、环保要求高的特点,洞口段开挖、刷坡严格按图纸要求施作,并分层分段、本着开挖一段、防护一段的原则组织施工,严禁大爆破、无序开挖,把水土流失、安全隐患和与友邻标段的施工干扰降到最低,切实体现文明施工;对F1、F2断层可能出现涌水现象采取超前钻探,若涌水量发生变化,采取注浆围幕等技术措施封堵,确保施工安全;对隧道埋深超过200m以上可能发生岩爆的区段,严格按岩爆区施工技术措施执行。
明洞段采用明挖法,然后全断面模筑整体式钢筋砼衬砌;Ⅱ类围岩浅埋、深埋段按“管超前、短进尺、弱(不)爆破、强支护、勤量测、快衬砌、早封闭”原则施工,Ⅱ类围岩地段采用小导管预注浆超前支护正台阶分部开挖,喷锚网初期支护,辅以钢拱加强支护,全断面衬砌钢筋砼;Ⅲ类围岩段必要时采用超前锚杆预支护,短台阶微振爆破开挖,喷锚网初期支护,辅以钢拱架加强支护,全断面衬砌;Ⅳ、Ⅴ类围岩段采用全断面开挖,喷锚初期支护,全断面衬砌。
左线隧道工区和右线隧道工区配备YT-28风动凿岩机动性→ZL50C侧卸式装载机→沃尔沃A20出碴车→TK-961湿喷机→DMT-12全液压衬砌台车→HBT60砼输送泵→JC-6砼搅拌运输车→EMS75砼搅拌站的机械化作业线。
三、主要工序的技术控制
1、洞口工程及明洞工程。洞口土石方及明洞路堑开挖前,先清除边、仰坡上的浮土、危石,做好边、仰坡的截排水天沟,将地表水、边仰坡积水引离洞口,以防地表水冲刷而造成边、仰坡失稳,确保隧道施工安全。洞口开挖先外后内自上而下进行。洞口地质条件较差,采用反铲挖掘机挖装,人工配合清理边仰坡开挖面,局部陡坡地段采用人工开挖。
因洞口段围岩风化严重,自稳性差,边仰坡开挖后及时在坡面打设锚杆加固,同时按设计要求喷射砼封闭坡面,以防围岩因雨水渗透而滑塌。施工时仰坡防护随挖随防护。为进洞施工方便,距暗洞口5m范围土石方先开挖至上断面设计标高,待暗洞拱部掘进50～60m后再开挖明洞下半部分和暗洞下断面,并及时完成洞口段初期支护,然后全断面模筑明洞整体式钢筋砼衬砌,当明洞衬砌砼强度达到设计的70%时,按设计要求做好各种排水设施,然后进行回填。
2、Ⅱ类围岩段施工。洞口段Ⅱ类围岩浅埋段采用φ50小导管预注浆超前支护,正台阶分部开挖,喷锚网辅以工字钢拱架联合支护,全断面灌注二次衬砌砼,仰拱超前衬砌施作。开挖以风镐、挖掘机为主,松动爆破为辅,每循环进尺1.0m,同时每0.8m架设钢拱架一榀,每部开挖后立即架立(或接长)钢拱架,并初喷砼,然后打设锚杆、挂钢筋网复喷砼。为克服侧压力对初期支护的影响,在拱脚及墙脚部位设临时横撑或仰拱,以增加初期支护的承载能力,达到稳定围岩的目的。为减少马口开挖时因初期支护拱脚悬空引起的下沉,初期支护拱脚部位设双排锁脚锚杆,同时左右马口交错开挖。
3、Ⅲ类围岩地段施工。Ⅲ类围岩段必要时采用φ25超前锚杆预支护,短台阶爆破开挖,网喷锚初期支护,辅以钢拱架加强支护,全断面灌注二次衬砌砼。上断面超前50～60m,作为上断面钻孔、施作初期支护工作平台,上、下断面同时爆破开挖,由侧卸式装载机装碴,隧道出碴车运碴。开挖时须弱爆破,以减轻爆破振动对围岩的破坏,确保围岩的稳定,循环进尺2.0m。洞身开挖后,立即施作1榀/m钢拱架、网喷锚初期支护及时封闭围岩。
4、Ⅳ、Ⅴ类围岩地段施工。Ⅳ、Ⅴ类围岩段采用全断面光面爆破开挖,锚喷初期支护,待围岩变形基本稳定后,全断面施作二次衬砌。采用风动凿岩机配钻孔台架钻孔,人工装药起爆,侧卸式装载机装碴,出碴车运碴,衬砌施工与工作面拉开一定距离与掘进平行作业,Ⅳ、Ⅴ类围岩自稳时间长,开挖时可提高循环进尺,加快施工进度,循环进尺为4.0m。
5、紧急停车带和行人横洞、行车横洞施工。紧急停车带所处位置开挖方法与一般Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩段相同,初期支护设钢拱架加强,二次衬砌采用大模板和特制衬砌钢拱架全断面整体浇注,砼输送泵泵送砼入模,插入式振捣器和附着式振捣器联合振捣。
行人横洞和行车横洞在两侧主隧道二次模筑衬砌施工前进行施工,均采用全断面法开挖,锚喷初期支护,全断面衬砌。行人横洞、行车横洞与正洞相交处在正洞初期支护施作时预留横洞开口部位。行人横洞和行车横洞与正洞相交处均设置初期支护和衬砌加强段,初期支护设钢拱架加强。钻孔采用YT-28风动凿岩机钻孔,行车横洞出碴采用ZL-50C侧卸式装载机装运碴至正洞,行人横洞由人工装碴手推车运至正洞,再由自卸汽车运至指定弃碴场堆放。二次衬砌采用衬砌拱架配组合式钢模板全断面整体浇注施工,由HBT-60砼输送泵泵送砼入模,插入式振捣器和附着式振捣器联合振捣。
6、施工测量。为确保有很好的贯通精度,洞外控制复测采用SET2B全站仪来提高测量的精度,洞外控制采用B级,高程采用三等水准进行复测。洞内平面控制测量采用二等导线测角精度进行施测,平均边长600m。隧道内导线按等边直伸导线布置,且形成导线网。
7、钻爆。钻爆作业采用微振控制爆破技术,实施光面爆破,并根据围岩情况,及时修正爆破参数,以期最佳爆破效果,并形成整齐准确的开挖面,严格控制超挖,杜绝欠挖。Ⅳ、Ⅴ类围岩地段采用全断面光面爆破,Ⅲ类围岩较好地段采用半断面光面爆破,也可以采用预留光爆层光面爆破法加强光爆效果。爆破器材采用塑料导爆管、毫秒雷管起爆系统,毫秒雷管采用等差毫秒雷管,引爆采用火雷管起爆,炸药采用2#岩石铵锑炸药和乳化炸药(有水地段使用该种炸药),选用φ25、φ32、φ40三种规格,其中φ25为周边眼使用的光爆药卷,φ40为掏槽眼使用药卷。掏槽采用楔形掏槽或六中空孔直眼掏槽。
钻爆作业超欠挖控制要点:(1)根据不同地质情况,选择合理的钻爆参数,选配多种爆破器材,完善爆破工艺,提高爆破效果。(2)提高画线、钻眼精度,尤其是周边眼的精度,是直接影响超欠挖的主要因素,因此必须精确测画中线高程,画出开挖轮廓线。(3)根据开挖后断面各点的超欠挖情况,分析超欠挖原因,及时更改爆破设计,减少误差,配专职测量工检查开挖断面。
四、结束语
通过对上述主要工序的技术进行严格控制,西汉公路朱家垭隧道工程合格率达到100%,优良率达到98%,并确保了安全零事故。