黄土隧道施工方案 10页

黄土隧道施工方案科学之友FriendofScienceAmateurs2011年07月1工程概I况黄土隧道施工方案卫学军(太原路桥建设有限公司,山西太原030006)摘要:根据新庄隧道地质特点,分析新庄隧道将存在有以下不良和特殊地段:第一:洞口V级黄土偏压浅埋松散地层易塌方段;第二:地下水位降低引起黄土隧道大变形段;第三:隧道遇有流沙地段;第四:隧道遇有岩溶地段.根据以上可能存在的不良地质地段提出相应治理措施,以有备无患满足安全施工的需要.关键词:黄土隧道;施工方案中图分类号:U459.2文献标识码:A文章编号:1000-8136(2011)20-0058—03新庄隧道位于兴县康宁镇新庄村境内的沟问梁峁,为岢临高速公路ZB1—7标段隧道.设计为左右线分离式,两洞中轴线最大间距30m,最小间距约2am.右洞全长642m,岢岚端洞口里程桩号为Kg4+lg6,洞口底板设计高程1163.400m,临县端K84+828处,洞口底板设计高程1172.464m.左洞全长537iTl,岢岚端洞口里程桩号ZK84+285,洞口底板设计高程1167.995m,临县端洞口晕程桩号为ZK84+822,洞口底板设计高程1173.206m,洞体最大埋深约8O～90m,位于隧道中段,最小埋深6～8ITI,位于右线临县端洞口处.右线临县端洞口段处于浅埋偏压段.左右线均属中隧道,无紧急停车带,无车行横洞,设一条人行横洞.隧道围岩主要由第四系黄土构成.洞口浅埋段以松散一中密粉质黄土为主,洞身深埋段以硬塑一坚硬状粉质黄土为主,开 挖过程中易产生变形和小型塌方.2新庄隧道施工方案2.1整体施工原则和施工方案新庄隧道全部为黄土隧道,分V级浅埋和V级深埋两种围岩及衬砌支护形式.遵循"短开挖,强支护,勤量测,紧封闭"的原则,从临县端单头掘进,左右线临县端共2个工作面平行流水作业.新庄隧道开挖采用台阶分部开挖法,又称环形开挖留核心土5步开挖法.上台阶留核心土支挡开挖工作面,利于及时施作拱部初期支护并增强开挖工作面稳定,核心土,下台阶,仰拱开挖在拱部初期支护保护下进行,施工安全性好.一般环形开挖进尺为0.6～1.2m左右,不宜过长,采用1m挖掘机人工配合开挖.e第一步上台阶施工:上台阶从拱顶开挖至拱腰,留核土,核心土预留面;I}{=太于上断面面积50%,核心土顶部长度保持3～5m.采用手持风镐,手镐凿土,人工配合挖机出土,每一循环开挖0.6～1.2111.开挖,修整至设计轮廓后立即进行初喷4cm厚砼封闭,之后及时架设钢架,铺设钢筋网,锚,喷至设计喷砼厚度.开挖下一循环时挖除相应循环长度的核心土,始终保持核心土跟进状态.第二步下台阶施工:上台阶开挖15～20m后(初期支护同一58一步)再开挖下台阶,下台阶用挖掘机开挖,开挖深度至仰拱拱座,分两个半幅进行开挖.先开挖半幅,初期支护后再进行另一半幅开挖,两侧半幅错位距离大于3m.下台阶半幅开挖每一循环开挖1.2～2.4m,及时进行相应初期支护.第三步仰拱施工:上台阶开挖15~20/10后,随着下台阶的跟进,及时施作仰拱,并保持施作完成的仰拱距上台阶掘进掌子面 不大于30m的安全距离.黄土隧道在仰拱开挖时其拱顶下沉和围岩收敛变化速率较大,及时进行仰拱开挖并进行初期支护使之闭合成环,有利于围岩变形趋于稳定.仰拱开挖及初期支护循环长度以3~4I13最为安全,一般不超过5m,尽量紧跟下台阶开挖.仰拱初期支护完成后,及时进行仰拱衬砌和填充混凝土浇筑,仰拱衬砌和填充混凝土应分次整体浇筑,浇筑长度控制在一幅栈桥长度范围(约6~8in)内.为了解决出碴,进料运输与仰拱施工之问的干扰问题,保证仰拱施工质量,加快施工进度,施工过程中在已开挖仰拱上铺设栈桥(长约6-8rn),出碴运输车辆在栈桥上行驶,栈桥下进行仰拱以及仰拱填充砼施工.第四步二衬砼施工:仰拱施工完成后即可进行防水板铺设和二衬砼施工.二衬砼采用整体式钢模台车浇筑.黄土隧道二衬砼必须紧跟开挖施工,要求二衬与仰拱施工面距离不大于50m,要求二衬与上台阶开挖掌子面距离不大于80m,并视地层条件以及初支变形情况,尽早施作.2.2主要施工工艺说明(1)超前地质预报.成立超前地质预报小组,在洞口开挖及每段洞身开挖前,运用地质分析法,超前水平钻探法,掌握开挖面前方围岩的地质情况和力学参数.(2)不良地质处理.根据超前地质预报分析,判定地质状况,对存在的滑坡,涌水等不良地质采取有效措施进行处理.(3)辅助施工(超前支护).本隧道采取超前管棚,超前小导管支护方式,利用潜孔钻机或Y|r-28风钻钻孔,高压风枪清孔并检查孔位,管棚采用顶管机顶进,小导管采用人工扶管定位,气腿式凿岩机顶进再注浆的施工方法.(4)洞口开挖及仰坡支护.先自上而下完成地表排水系统,采用挖掘机配以装载机,运输车进行洞口开挖,然后自上而下分台阶完成仰坡,边坡支护.(5)洞身开挖及支护.在开挖过程中根据超前地质预报结果 动态调整洞身开挖及支护方式,不同围岩级别的洞身开挖及支护方式如下:①V级浅埋围岩:采用台阶分部法开挖,施工完仰拱科学之友FriendofScienceArnatours2011年07月后,整体一次衬砌拱墙,采用小导管超前支护,型钢钢架,砂浆锚杆,网喷砼支护.②V级深埋围岩:采用台阶分部法开挖,施工完仰拱后,一次衬砌拱墙,采用小导管超前支护,型钢钢架,砂浆锚杆,网喷砼支护.V级浅埋围岩每循环进尺控制在1榀～2榀钢拱架的问距范围,V级深埋围岩每循环进尺控制在两榀钢拱架的间距范围,初期支护紧跟掌子面,循环进尺根据地质变化动态调整.洞内采用无轨运输,PC220反铲开挖,ZL50C装载机装渣,自卸车运输.型钢拱架采用洞外集中加工,洞内由人工配以机械现场拼装.C25喷射混凝土采用潮喷工艺.(6)监控量测.洞身开挖及支护后,对隧道断面及时布设监控点,对隧道位移,变形等进行定期监测,满足要求后方可进入下道工序.(7)仰拱及仰拱填充.采用分段栈桥法整幅施工,仰拱底部采用机械开挖,然后采用定型钢模浇筑仰拱混凝土,待混凝土初凝(24h)后,浇筑填充片石混凝土.(8)防水板铺设.防水板采用无钉,双焊缝铺设]_艺.(9)矮边墙施工.仰拱填充完成后,分侧立钢模,浇筑矮边墙混凝土.(10)二次衬砌.采用液压钢模台车整体衬砌.(11)混凝土路面采用砼摊铺机摊铺施工.(12)明洞,洞门施_T.采用衬砌台车从里向外衬砌施工明洞,然后用回填翻模法施工洞门.3新庄隧道不良和特殊地质地段施工治理措施 根据新庄隧道地质特点,分析新庄隧道将存在有以下不良和特殊地段:第一,洞口v级黄土偏压浅埋松散地层易塌方段;第二,地下水位降低引起黄土隧道大变形段;第三,隧道遇有流沙地段;第四,隧道遇有岩溶地段.根据以上可能存在的不良地质地段特拟定以下相应治理措施,以有备无患满足安全施工的需要.3.1洞口V级黄土偏压浅埋松散地层易塌方段治理措施根据地质断面图,新庄隧道右线临县端洞口段为最小埋深的洞口段,其埋深6-8133,而且为偏压,表层土质松散,开挖成拱效应极差,易造成变形加大,塌方.根据设计,安排在此进行大管棚超前预支护,其余按照V级浅埋支护参数施工.为保证安全进洞,本部拟定在此地段严格控制管棚施工质量,确保管棚起到作用,在此基础上采用台阶分部法短进尺开挖(每循环进尺0.61TI),并严格进行围岩监控量测,根据变形情况及时修汀施工方案和调整预留变形量.确保施工安全进展,确保变形趋于稳定并不至于倾斜.在以上措施完全实施完成,如果出现沉降过大,开挖过程中因地层松散局部易坍塌的情况,则采取以下变更设计的措施:进行围岩小导管注浆:从洞顶地表按一定间距搭设50小导管至隧道周边围岩范围,注1:1水泥浆(并可添加适当水玻璃)固结围岩,达到加固地层,形成拱效应,控制变形坍塌的目的.如果出现隧道侧向收敛一边大一边小且差距明显,则说明偏压已经对隧道造成变形影响,这时应立即停止施工治理偏压.一般采取在一侧配重平衡的办法,同样也可使用辅助注浆加固地层的办法提高围岩承载力.3.2地下水位降低引起黄土隧道大变形段治理措施新庄隧道所处地段外露地下水位较高,隧道深处洞身可能低于该位置地下水位线,因此可能出现因隧道施工导致地下水 位降低,从而使压力下降引起地层压密下沉,该现象在高水位黄土隧道中经常出现.因此应该特别注意隧道施工中的地下水位变化,具体治理措施如下:3.2.1采取措施控制拱部沉降(I)加设锁脚锚杆:在拱脚处每侧加设2根锁脚锚杆,锚杆为25钢筋,长4In,垂直于拱脚外侧面打人土中3.5m,剩余0.5m与初支混凝土浇筑在一起.(2)钢架底部设钢板或枕木垫块,增大受力面积,控制剪切沉降变形.(3)加强抽排地下水,确保拱架底部随时处于无泌水状态,以防止侵泡拱架底部,降低该处地基承载力,造成局部剪切沉降.(4)及时封闭仰拱初期支护,使初期支护成环,增大基底受力面积,避免继续沉降变形.(5)及时施作仰拱及二次衬砌:根据量测结果合理而及时地施作二次衬砌,与仰拱成环受力,有效地防止进一步变形.3.2.2加大沉降预留量,勤量测,迎接正常地层压密下沉,满足二衬厚度和净空要求因为地下水位下降导致地层压密下沉属于正常的地层沉降,在上述控制沉降措施都进行使用后,仍然会导致整洞下沉,这时候不会造成初期支护开裂,其下沉值也将呈收敛态势,隧道总体状态为安全状态,但其总下沉量将超过设计图纸所预计的总下沉量,在这种情况下,只能采取加大预留沉降量的办法使之不侵限,保证二衬厚度.而沉降预留量的确定需要准确及时地监控量测,因此,勤量测又成为控制变形的重中之重.3.3隧道遇有流沙地段治理措施由于本隧道地层存在粉质黏土,且存在高地下水位影响,所以很可能遭遇流沙地段.针对流沙地段采取以下治理措施: 3.3.1因地制宜.综合治水隧道通过流沙地段,处理地下水的问题是隧道施工成败的关键.施工时因地制宜采取"防,排,堵,截"合理综合治理.(1)防:指在洞外有效防止地表水蓄积渗入,修排水设施达到防的目的.(2)排:设下层排水洞或排水管井提前降低地下水位.(3)堵:适当根据岩层进行帷幕灌浆堵水.(4)截:在上游设管井,提前截流,以降低地下水位,和"排"有同样的效果.3.3.2先护后挖,加强支护具体如超前注浆以改善围岩结构等.3.3.3尽早衬砌,封闭成环与流沙赛跑,尽快成环,形成强有力的衬砌抵御流沙的扰动.3.4隧道遇有岩溶地段治理措施本隧道地质反映为黄土隧道,但其下卧层为砂岩及灰岩,可能在遇到石质时出现溶洞,但基本可以肯定为小型熔岩裂隙,因此,在此主要阐述遇到小型熔岩裂隙时的治理措施.3.4.1引排水溶洞或暗河中有流水时,宜排不宜堵,如设置暗管将水引排至洞外.342堵填一59—科学之友FriendofScienceAmateurs2011年07月1工程概况浅议防空洞封堵施工技术孙沛(中铁六局集团太原铁路建设有限公司,山西太原030045) 摘要:根据调查发现,在新建铁路太原南站工程施工中,站坪范围内有大量废弃的防空洞需要封堵处理,如何保证封堵施工过程中的安全和质量是一项技术难题,文章详细介绍了防空洞封堵施工的技术方案和施工工艺.关键词:防空洞;混凝土;封堵;施工技术中图分类号:TV543.3文献标识码:A文章编号:1000—8136(2O11)2O—O060一()2新建太原南站站坪处地下有两片防空洞,分别位于北咽喉北端山西省农科院和站台区南侧太原液压机械厂,防空洞位于新建太原南站站场范围内,防空洞洞内结构为砖砌拱洞,净高2.3m,净宽1.5m,洞内地面采用砖砌.防空洞累计长约1500In,洞深在地面下6～15m.2封堵施工方案根据设计单位提供的防空洞布置图,利用洛阳铲对施工区域内的防空洞位置进行复核,探测间距为5Om.待各区段防空洞位置确定后,进行人工挖孔的施工,间距为20m.由于防空洞为3O年以前建成,年久失修,不排除有塌方,漏水,中毒之处,且光线及通风情况不好.为保证施工人员安全,必需安装必要的照明设备及通风设备;在施工过程中洞内行走距离不超过l5m,每隔20m挖开一处洞口.在施工区域内,防空洞采用灌浆方式处理.在防空洞顶部人工挖孔,每20m设一孑L,孔径1.25m,护壁厚度0.2m,采用C15砼.防空洞灌浆料采用C15混凝土,坍落度为240200mm,具有良好的流动性和和易性.在两处挖孑L桩中间设置砖砌墙,保证砼自由流动距离不大于10m.3封堵施工工艺3.1场地平整平整场地,清除杂物,夯打密实.桩位处地面应高出原地面20cm左右,场地四周开挖排水沟,防止地表水流人孑L内. 3.2测量放样进行施工放样,施工队配合测量班按设计图纸定出孔位,经检查无误后,由施工队埋设十字护桩,十字护桩必须用砂浆或混凝土进行加固保护,以备开挖过程中对桩位进行检验.3.3桩子L开挖采用从上到下逐层用镐,锹进行开挖,遇坚硬土或大块孤石采用锤,钎破碎,挖土J顺序为先挖中间后挖周边,上开口桩径1.25m,下开口桩径1.65m,每次开挖深度1m.孔内挖出的土装入吊桶,采用自制提升设备将渣土垂直运输到地面,堆积到指定地点,防止污染环境.注意在挖孔过程中,不必将孔壁修成光面,要使孔壁对已经停止发育,无水的溶洞采取堵填的办法.溶洞位于隧道下部时宜采用砼等予以堵填,并适当加强边墙基础.拱腰以上空溶洞可视围岩破碎程度采取锚喷支护,或加设护拱及拱顶回填的办法进行处理.3.4.3跨越或绕行对较大溶洞可采取跨越或绕行,具体要进行结构设计.3.4.4溶洞地段施工注意事项(1)进行超前地质预报提前探明溶洞情况.(2)勘察地表水出露情况,防止地表水下渗.(3)做好溶洞地段施工准备,如配备足量的排水设施设备.(4)注意及时处理溶洞顶板危石,做好安全防护措施.(5)在岩溶地段应控制爆破单响药量,多打眼,打浅眼控制药量.(6)处理复杂的溶洞,应根据现场情况制定详细的处理方案和安全施工措施,确保万无一失.LoessTunnelConstructionScheme"WeiXuejunAbstract:Accordingtothegeologicalcharacteristicoftunnelofnewvillage,itisanalysedthatthetunnelofnewvillagewillexistthereisthefol— lowingbadandspeciallocation:First:EntrancetoacaveVgradeloessbiasvohageshallowtoburylooseeasytocaveinpiecestratum;Second:Itiscallsedlargesectionoutofshapeofloesstunnelthatthewatertableisreduced;Thethird:Thetunnelmeetsthequicksandlocation;Fourth:Thetunnelmeetsthekarstlocation.Proposethecorrespondingadministrationmeasureaccordingtothebadgeologicallocationmayexistedabove,withtlleneedthatsatisficationconstructssafelythatwherethereisprecaution,thereisnodanger.Keywords:loesstunnel;constructionscheme一6O一