行业新闻

半岛平台隧道毕业设计总结赏析八篇

2023-06-14 阅读次数:

  随着我国经济的快速发展和城市化速度的不断加快,越来越多的城市开始进行城市轨道交通的建设,合理的规划、设计和施工是地铁建设面临的关键问题。受既有和规划建构筑物、复杂地质条件的限制,新建地铁隧道近距离穿越建构筑物的施工环境成为设计人员重点研究的课题,如南京地铁南北线一期鼓楼站~玄武门站区间隧道下穿高层建筑、厦门轨道交通一号线中山西路站~中山路站区间矿山法施工下穿中华城桩群等。目前国内外学界对浅埋暗挖法隧道施工已有不少研究,但对浅埋暗挖隧道穿越既有线工程的研究大多为对个别工程的总结与回顾,系统的研究仅见于日本在1997年公布的《既有铁路隧道近接施工指南》,该国学者也发表了一些邻近地下工程施工案例研究的论著[1]。浅埋暗挖法隧道施工引起地表沉降及对周边环境影响的研究较多,但大多数都基于随机介质理论和半经验半解析理论研究,施工上更难于控制[2]。

  邻近或下穿建筑物受浅埋暗挖法施工影响程度的大小取决于建筑物的设计条件、结构条件、刚度、地层特性等[5]。浅埋暗挖法掘进施工对环境的影响预测方法主要有:(1)对浅埋暗挖法掘进引起的周边地层变形进行分析,并将结果作为建筑物结构受力分析的输入条件,再进行结构分析;(2)建立地层和建构筑物结构的协同模型,对建构筑物因掘进引起的地层变形和建构筑物变形的动态变形同时进行分析。方法(1)是在继承了地层变形分析基础上的结构分析方法,它的模拟精度很大程度受地层变形模拟准确度的影响,而且它的局限还在于不能模拟岩土体和建筑物结构之间动态协同变形;方法(2)克服了方法(1)的这一缺陷,相比较而言具有很大的进步,不过方法(2)的模拟精度在很大程度上也取决于岩土体和建筑结构体系的输入参数是否能反映客观实体情况。

  本文在优选岩土体参数的基础上,建立了较客观的地层和建筑物结构协同模型,对不同施工步序下的浅埋暗挖隧道穿越建构筑物进行了三维数值模拟分析,研究了施工步序对隧道结构变形的影响。

  本文结合重庆地铁一号线矿山法施工隧道,利用三维有限元数值计算软件ANSYS对石桥铺~高庙村区间隧道穿越机三院科研大楼桩基的施工力学行为进行数值模拟,根据计算结果,分析总结矿山法隧道与建筑物施工顺序对两者受力变形的影响,为后续安排施工步序提供参考和建议。

  浅埋暗挖法是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的一种方法,它在沿用了新奥法基本原理的基础上,创建了信息化量测设计和施工的新理念;采用先柔后刚复合式衬砌新型支护结构体系,初期支护按全部承担基本荷载设计,二次模筑衬砌作为安全储备;初期支护和二次衬砌共同承担特殊荷载[3]。

  浅埋暗挖法广泛应用于第四纪软弱地层的地下工程,此类工程环境的围岩自承能力一般较差。为控制地表沉降,初期支护刚度要大、要及时,以尽量增大支护的承载,减小围岩的自承载。经过大量工程试验探索,王梦恕院士创造性地提出了浅埋暗挖法施工应遵循的十八字方针,“管超前、严注浆、短进尺、早封闭、勤测量”,突出时空效应对防塌的重要作用。初次支护必须从上向下施工,初次支护基本稳定后才能做二次衬砌,且必须从下到上施工[1]。根据地层情况、地面建筑物特点及机械设备情况,选择对地层扰动小、经济、快速的开挖方法。若断面大或地层较差,可采取经济合理的辅助工法和相应的分部正台阶开挖法;若断面小或地层较好,可用全断面开挖法[4]。

  重庆轨道交通一号线石桥铺~高庙村区间隧道,采用双线双洞隧道形式从拟建的机三院科研大楼下方穿过。机三院科研大楼主楼有26层110.2m高,附楼有6层19m高,区间隧道左线从机三院大楼主楼的正下方通过。机三院主楼采用独立基础、条形基础和筏板基础这三种基础形式,基础底部与左线m。机三院科研大楼基础与区间隧道的空间位置关系如图1所示。

  根据地质勘测报告,本区段围岩为中等风化厚层状砂岩,岩体裂隙较发育,呈块状结构,岩体较完整。砂岩单轴饱和抗压强度标准值36.3MPa,为较硬岩。砂岩的透水性为不透水性,有少量的孔隙水和基岩裂隙水,呈滴状。围岩弹性纵波速度υp=2.3~3.0Km/s。围岩级别为Ⅲ级。有限元计算采用的相关计算参数可参考表1中的内容。

  本区段分析采用地层―结构计算模型,用ANSYS程序进行计算分析。模拟计算中,初期支护承担70%的释放荷载,二次衬砌承担30%的释放荷载。最后根据《铁路隧道设计规范》(TB10003-2005),按照极限状态法计算二次衬砌在基本组合承载力状态和人防组合承载力状态下的安全系数,并对正常使用状态下的裂缝宽度进行验算。

  三维模型的计算荷载有围岩压力、结构自重和机三院大楼作用在基础上的荷载,机三院大楼作用在基础上的荷载可参考相关规范取值。计算模型的长×宽×高分别为324×237×80m,设置好荷载的有限元模型如图2所示。

  目前石高区间隧道和机三院科研大楼都未修建,因此计算时采用两种计算工况模拟区间隧道和科研大楼不同的修建顺序。工况1模拟科研大楼修建完毕后再修建石高区间隧道;工况2模拟石高区间隧道先修建,然后在其上方修建科研大楼。

  模型计算时,浅埋暗挖法隧道掘进施工考虑使用ANSYS中的生死单元来实现,衬砌采用弹性衬砌模型模拟。根据两种计算工况条件,计算不同的施工顺序引起区间隧道不同的沉降变化和受力情况。

  不同的施工顺序会引起石-高区间隧道不同的位移沉降,这里取区间隧道拱顶位移作为研究,分析不同的施工顺序对隧道纵向位移的影响。不同工况隧道拱顶位移的计算结果见图6。

  从区间隧道拱顶位移沉降曲线所引起区间隧道拱顶的位移较小,工况2引起的拱顶位移较大。这是因为工况1中,区间隧道的开挖只引起周围局部的岩体松动产生变形;而工况2在区间隧道修建完后修建科研大楼,科研大楼的荷载会直接作用在区间隧道上,使局部产生较大变形。工况2由于科研大楼修建所引起的沉降范围大约为100m。

  从区间隧道衬砌内力计算结果中可以看出,按工况1施工顺序施工,隧道衬砌内力较小,可以按照标准区间段设计参数(衬砌厚350mm,配筋φ20@200)设计,不进行加固处理;按工况2施工顺序施工,隧道衬砌变形、内力均较大,需要对科研大楼下100m范围内的隧道进行加固,建议加固后的隧道衬砌厚450mm,配筋φ25@150。

  通过ANSYS三维有限元软件模拟分析机三院科研大楼与石-高区间隧道修建的先后顺序对隧道结构的影响分析,可以得到如下结论:

  (1)先修建机三院科研大楼,再修建石高区间隧道,即按工况1顺序施工,机三院科研大楼对其下方区间隧道施工时的结构变形影响较小,区间隧道可按照隧道标准衬砌类型参数进行设计,隧道掘进施工时区间土体不需要加固;先修建石高区间隧道,再修建机三院科研大楼,即按工况2顺序施工,机三院大楼施工会对下方区间隧道结构变形产生较大影响,机三院科研大楼施工时需要对大楼附近100m范围内的区间隧道土体进行加固。

  (2)尽管三维有限元软件分析表明工况1施工顺序优于工况2施工顺序,但由于此次模拟没有考虑隧道开挖时的爆破振动对上方高层建筑物的影响,因此工况1的计算条件与实际施工时的现场环境有一定出入;工况2在隧道施工完毕后再修建科研大楼,不会有大的爆破振动,因此工况2的计算条件与实际施工较符合,其计算结果与实际情况较接近。建议下一步开展矿山法爆破震动环境下的结构变形研究和工程分析。

  (3)在实际施工中建议建设方综合考虑施工风险、施工工期以及工程经济等多方面因素的基础上选取安全、经济、合理的施工顺序和方案。

  [2]吴昭永,复杂环境条件下城市暗挖隧道施工技术研究.隧道建设,2003;2:34~37

  [3]范国问,王先堂,暗挖双连拱隧道穿越基础高层楼群区施工技术.土木工程学会隧道及地下工程分会12届年会论文集,2002.10

  [4]陈绍章,陈越,刘智成.矿山法暗挖技术在广州地铁中的应用.世界隧道,2003;4

  [5]刘招伟,王梦恕.浅埋暗挖法修建地下工程中几个问题的探讨.第五届全国青年岩石力学与工程学术会议论文集,1999

  [5]刘招伟,王梦恕.浅埋暗挖法修建地下工程中几个问题的探讨.第五届全国青年岩石力学与工程学术会议论文集,1999

  [6]孙钧.地下工程设计理论与实践[M].上海.上海科学技术出版社.1996

  [7]潘景副,李泽光,杨秀仁.北京地铁五号线盾构法隧道施工的三维有限元数值模拟[J].岩土工程界,2004(7):79

  [8]郭晨.近距离重叠盾构隧道施工影响的数值模拟[D].成都:西南交通大学,2009

  [9]孙钧,易宏伟.地铁隧道盾构掘进施工市区环境土工安全的地基变形与沉降控制[J].地下工程与隧道,2001(2):10-13

  随着城市建设的飞速发展,特别是“十二五”期间我国城市轨道交通的大发展,将会有越来越多的基坑工程穿越建构筑物、地下管线和既有轨道线等。目前,基坑旁穿建筑物及地下管线的工程实例较多,而基坑侧穿既有盾构隧道的工程实例比较少。对此,本文在前人研究的基础上[1-4],对基坑侧穿既有盾构隧道时对既有隧道的影响进行分析,在此基础上对施工方案进行优化计算,以完全保证基坑本身的安全及既有盾构隧道的安全,并为类似施工提供一定的参考。

  北京市轨道交通亦庄线某标段区间工程位于北京市东南部的丰台区三环和四环之间,区间基坑长约27m,宽5.7m~9.9m,深约15m~19.4m,基坑南端设有一单线盾构接收井,总平面图见图1。

  区间施工范围内地层自上而下可分为人工堆积层、新近沉积层及第四纪沉积层共三大类,按地层岩性及其物理力学性质进一步分为8个大层及亚层:人工填土层、新近沉积层,、第四纪沉积层、粉质粘土④层、粉土⑤层、粉质粘土⑦层、细砂、中砂⑧层、卵石、圆砾⑩层。依据设计图纸,区间段主体结构底板位于层粉土层,地质特征表现为:密实,稍湿~湿,中/中低压缩性土。

  场地范围内存在潜水、层间水、潜水承压层三层地下水,依设计图纸,该三层地下水对混凝土结构无腐蚀性,但在干湿交替条件作用下对混凝土结构中的钢筋具有弱腐蚀性。

  区间主体结构埋深16m左右,底板标高约24m-25.7m,结构体高度7.9米,依据勘察实测水位,对结构施工存在影响的地下水层主要是潜水和层间水,承压水层位于结构底板以下4m左右,对结构深基坑施工影响不大。

  区间基坑深度约为15.6m,施工段采用桩+锚索进行支护,支护桩采用φ800(1000)@1500(1600)钻孔灌注桩,嵌固深度为4.0~5.0m,锚索水平布设于两桩之间,东侧锚索竖向布设3道,西侧右线盾构井以北部分竖向布设3道锚索,西侧右线施工段为区间正线及出入段线左线盾构接收井,采用桩+内支撑支护,支护桩采用800@1500钻孔灌注桩,嵌固深度为4.0~5.0m,内支撑采用φ600圆管撑。

  主体工程基坑采用明挖顺作法施工。土方采用机械开挖,人工配合捡底,自卸车运输。主体基坑土方采用分段、分层开挖,沿基坑纵向拉坡,在基坑中部设马道。

  基坑开挖至基底标高以上30cm前,采用机械分段、分层开挖,即时实施网喷作业并悬挂草帘进行养护,养护时间不小于14小时;开挖至锚索下50cm处时,立即实施网喷、腰及锚索作业,锚索张拉完成达到设计拉力并持续稳定前;开挖至第一道钢支撑的轴线位置时,在第一道钢支撑的安装位置向下开槽50cm,提供钢支撑安装作业面,实施钢支撑安装作业,钢支撑安装完成并施加预应力至设计轴力,并经监测判定稳固后进行下步土方开挖。

  先用机械挖至基底底板标高以上30cm处后,然后用人工清底。为防止超挖,在即将挖到设计标高前及时将标高桩测引至基坑四周,人工清底前在基坑底钉小木桩方格网,把标高测到小木桩上,然后拉线清底。

  每土方开挖时,首先挖出基坑东西两侧的锚索施工作业面。作业面每次开挖长度控制在10-12m,开挖宽度在6-8m,方便锚索施工。每层开挖时应根据地质情况放坡,坡度控制在1:0.5-0.75为宜。

  计算模型为长×宽×高= 150×50×100m。计算软件选择FLAC3D。计算网格图见图3所示。

  (1)计算土体选用摩尔库伦材料模型,为安全考虑,盾构管片采用线弹性模型;假定各土层均质且均匀分布;不考虑地下水对土体作用的影响;忽略周围构筑物和车辆对计算结果的影响。

  (1)根据计算结果分析,桩顶最大侧向位移为6.6mm,竖向位移6.8mm,就单桩而言,桩最大位移在桩身10.5m处(距桩顶),最大侧向位移7.2mm。桩位移偏小,偏于安全;

  (2)根据计算结果,基坑开挖过程及开挖完毕后,管片受力较小,远小于管片的极限承载力,盾构管片偏于安全;

  (3)由计算结果,管片和管片与基坑中间的土柱均较小,最大侧向位移不大于7mm,偏于安全。

  基坑施工工法的选择主要考虑基坑的地质状况和开挖断面的大小,其次还有工期、技术条件、机械装备状况、动力和原材料供应等因素。根据分岔隧道的结构特点,并通过数值模拟的方法重点研究基坑在不同施工工法下的盾构管片的稳定性,通过对基坑位移的综合比较提出最优的施工工法。

  (1)由计算结果,方案3管片侧向、竖向位移和桩侧向位移均最小,方案1次之,方案2最大,但各方案位移差别不大,不到2mm;

  (2)由计算结果,基坑开挖方案3引起管片侧向、竖向位移均最小,但沿管片长度方向,不均位移也最大,不均匀位移越大,对结构受力越不利,综合考虑,方案1为最优方案。

  [1] 肖丽霞,张利民,王志荣. 地铁车站基坑施工对既有盾构隧道的变形影响[J].河南理工大学学报(自然科学版),30(3),2011.6,326-330.

  [2] 刘庭金。基坑施工对盾构隧道变形影响的实测研究[J],岩石力学与工程学报,2008年 27卷 A02期,3393-3400。

  [3] 况龙川. 深基坑施工对地铁隧道的影响[J].岩土工程学报,2000,22(3):284―288

  近年来,随着城市现代化进程的加快,地下工程飞速发展,各种地下建(构)筑物越来越多,地下空间日益紧张,电力隧道作为地下工程的重要分支,不可避免的受到地下空间紧张及环保要求的影响,以往采用的明挖现浇混凝土电力隧道的施工方法逐渐在某些条件下具有一定的局限性:传统现浇结构仅局限于明挖场地较开阔的区段,并且施工工期相对较长、施工质量不易保证,而预制混凝土结构以其工艺先进、施工速度快、施工安全、质量可靠、对周边环境干扰少等优点正在应用。

  目前,北京明挖法电力隧道中,设计均采用现浇钢筋混凝土结构,中门寺电力隧道工程明开隧道首次采用预制化结构设计,本文旨在总结本工程预制隧道的设计经验,所得结论可望为今后类似电力隧道工程的设计提供有益的参考。

  新建电缆隧道起点为拟建中门寺110kV变电站南侧隧道甩口,隧道向南至中门寺街后折向东,后隧道沿现状中门寺街南侧向东再向南最终与大裕南路北侧现状电力埋管相接。隧道采用2.0m×2.1m明开整体预制电力隧道,单管节预制隧道长2.0m,预制隧道总长130m。

  隧道场地位置地貌单元属低山丘陵区,地形较平坦,穿越处地层现自上而下分述如表1:

  围岩地层抗力在程序计算中由地基弹簧变形提供,程序提供只受压弹簧单元,计算中受拉自动退出工作,输入围岩的基床系数为弹簧弹性刚度。基床系数取40MPa/m。

  (1)预制隧道和现浇隧道除了本体结构施工工艺不同外,在占地、开槽、护坡、回填等其它工艺上基本相同。因此,针对今后北京城市电力隧道,凡具备明开条件的建设场地内,均可采用预制隧道。

  (2)本文较为全面的介绍了整体式预制电力隧道的结构计算模型及计算方法,选用合理的模型及计算方法尤为重要。

  (3)本文以中门寺预制电力隧道工程为例,详细的结合工程实际地质与水文情况,给出了该地质情况下预制隧道的设计结果。

  (4)计算结果可望为今后北京类似地质条件下的预制电力隧道的设计提供有益的参考。

  《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204―2002) 北京:中国建筑工业出版社,2002

  《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50268―97)北京:中国建筑工业出版社,1997

  《北京市电力公司电力隧道建设技术标准》(QGDW 02 1 3101―2010)北京市电力公司,2010

  曲奥隧道是在建临合高速公路的一座小净距隧道,双洞中轴线~12m,洞内单向纵坡,进出口均采用端墙式洞门,属于典型的双线、双洞、小净距隧道。地质勘察资料表明,隧址区属峡谷山地地貌单元,洞口段为崩坡积碎石土,体积较大,基岩为三叠系板岩夹砂岩,局部为砂岩、板岩互层,节理、板理发育为切层剪节理,其将板岩、砂岩切割成大小不等菱形块,造成围岩破碎,洞线走向与岩层走向小角度相交,不利于围岩稳定。本文将以该隧道成功施工经验为例,介绍浅埋、偏压小净距隧道洞口段穿越松散堆积体的施工过程,全面分析其施工工艺流程,提出其关键工序、施工方法、技术难点和重点。

  洞口开挖遵循“早进洞”原则,减少洞口仰坡扰动,维持仰拱边坡稳定,及时以上至下施作防护,严禁高边坡暴露,提早施作排水系统,保持边坡稳定。

  曲奥隧道洞口段施工采用偏压挡墙加套拱预支护的支护方式,隧道进洞前先清除浅埋段地表植被及地表土。对浅埋段部分地表土体进行清除的顺序为隧道浅埋段与暗洞交界处向洞口端逐段清除,清除后及时进行坡面喷锚防护;然后施作偏压挡墙,偏压挡墙与套拱同步施工,分两步,先施工基础、墙身、耳墙,然后施工套拱,一次分段施工至洞口端墙式洞门处,套拱一端与山体基岩采用R27自进式中空注浆锚杆连接,另一端坐落在偏压挡墙耳墙的根部位置。

  偏压挡墙及套拱施作完后毕后,立即对偏压挡墙外侧采取回填土并压实的方式,来稳定挡墙内外侧压力,防止山体偏压严重造成已施工的偏压挡墙倾覆或者开裂,产生巨大安全隐患。

  超前大管棚支护需跟进施工,导向墙采用100cm厚C25砼,预埋Ф127mm壁厚4mm导向管,管棚采用Ф108mm壁厚6mm热轧无缝钢管分段制作为套管施工,机械连接方式,套在锚固钻机钻杆上随偏心钻头与冲击器的顶入同时顶入管棚套管。管棚注浆采用分段注浆方式,长管棚钢管环向间隔一根注浆,浆液采用水灰比1:1水泥浆。

  具体施工过程:根据松散堆积体的地质情况和40m长管棚的技术要求,管棚钻进采取套管跟进施工技术,选用性能优良的锚固钻机配合专用偏心钻头成孔工艺,套管与钻头通过管靴连接,施工超前管棚至设计深度后,稍微回转钻机,使偏心钻头偏心处回位,缓慢退出钻杆及冲击器,管棚逐根施工完毕。管棚注浆设备采用双液浆机,在孔口处设置止浆阀。注浆压力为0.5-1.0MPa,终压力为2.0MPa。从两边向中间注浆,当每孔压力逐步升高到设计终压并继续注浆15min 以上,浆液注入量已达到计算值的80%以上,或全段所有注浆孔均已符合单孔结束条件,无漏注情况时,可以结束注浆。

  通过现场调查及地勘设计说明,曲奥隧道存在偏压且围岩破碎,隧道右线靠山体外侧,埋深较浅,地质较差,施工考虑优先开挖隧道右洞,及时施工初期支护,仰拱及二衬闭合成环后再开挖隧道左洞施工。

  小净距隧道V级围岩地质较差,洞身开挖施工必须在超前支护(设计采用Ф42mm壁厚4mm的热轧无缝钢管加工而成的超前小导管做超前支护)施工完毕后,才能进行洞身开挖施工。

  洞身开挖施工过程中,应严格按照“短进尺、少扰动、强支护、快加固、早成环、勤测量”的原则,根据隧道围岩情况,上台阶采用环形开挖预留弧形核心土。开挖上台阶优先选用人工配合机械开挖,局部配合小药卷爆破的方式进行开挖,不能进行人工开挖的地段采取光面微震爆破的方式进行短距离开挖,一次开挖距离不得超过1榀钢拱架构件的设计距离,左右幅禁止同时进行爆破作业,并且爆破开挖时钻进的掏槽眼应远离中加岩墙外150倍药包半径。采用微震爆破,控制先行洞爆破时最大临界震动速度v5cm/s,且施工过程中减少对两洞之间的中加岩柱的扰动。

  小净距隧道V级围岩先行洞与后行洞掌子面距离应控制在20m-60m,禁止20m。预留弧形核心土的长度不小于3m,一般控制在3~5m,上台阶至下台阶工作面距离5~10m。上台阶及时施工初期支护相关的支护构件及加固措施和中加岩加固锚杆,确保施工安全。

  曲奥隧道Ⅳ围岩采取上下台阶法开挖,但是后行洞XSIV围岩上台阶开挖依然采取环向预留核心土的方式循环掘进,下台阶落后于上台阶5~10m,上下台阶的初期支护施作必须紧跟开挖。右洞开挖断面超前左洞开挖断面控制在30~70m。下台阶的开挖优先开挖临近中加岩柱的一侧,然后进行下台阶初期支护,及时补打中加岩加强锚杆,确保中加岩柱的稳定。

  洞口施工时,两隧道中间岩柱坡口处原地面土体必须保留,以支档坡面,保持自然坡的稳定。

  洞内施工过程中,采取中加岩柱注浆小导管进行预加固,小导管采用外径42mm,壁厚4mm,长5~6m的热轧无缝钢管加工而成,小导管15cm间隔梅花形布设8mm的注浆孔,并预留50cm的止浆段,小导管环向间距35~40cm,纵向间距150cm,外插角45左右倾斜向隧道开挖方向,尾端支撑于钢架之上,注浆浆液扩散半径一般按75~100cm控制。

  洞身开挖后,中加岩柱地段增设中加岩加强锚杆,加强锚杆采用R25自进式中空注浆锚杆,锚杆长度4.5m,间距0.75m*1m,每环6根,自起拱线开始向上梅花形布设,锚杆垂直于岩面。锚杆注浆浆液水灰比0.43~0.5,强度不小于M20。

  根据新奥法施工的核心内容要求,小净距隧道初期支护采取架立I20型钢,锚、网、喷联合支护的方式。初喷紧跟开挖面并封闭开挖面,避免围岩长时间暴露风化,防止围岩短期内松弛出现塌方危险。喷射砼分层复喷至设计厚度厚度,且喷射混凝土强度必须达到8.0MPa以上才能进行掌子面的开挖施工。上下台阶初期支护应及时与初支仰拱、二衬仰拱闭合成环,确保施工安全。

  曲奥隧道施工过程中避免了地表注浆,减少防护工程数量,同时确保了隧道施工过程中的施工安全和结构安全。总结有下面几点体会:

  (1)浅埋、偏压小净距隧道施工的核心是如何确保偏压段内外压力平衡,施工需围绕抗偏压的核心来确定施工方案;

  (2)对于隧道穿越堆积体而言,隧道施工应注意环保,尽可能“零扰动”进洞施工,避免“大开挖”施工,半明半暗抗压设计理念便是为了确保隧道洞口围岩稳定;

  某隧道全长4928m,起讫里程DK140+198~DK145+126,为单线段为沟谷浅埋段,覆盖层厚5m~7m,沟内常年流水,水量较大,沟水流量一般在13000~15000m3/d。地表有公路通过,居民房屋集中。浅埋段纵断面图。该段地层岩性主要为粗圆砾土,松散且胶结性差。洞身受地表水的补给,地下水发育,为中等富水区。原设计地表采用φ70钻孔进行注浆加固,洞身采用φ60中管棚超前支护,预注水泥-水玻璃双液浆,全环设置工16型钢钢架,间距0.8米/榀。

  DK144+433~DK144+502浅埋段原设计要求在隧道开挖前对地表进行注浆加固并防水,注浆范围为线m,深度达到土石分界下1m,注浆完毕后采用M10水泥砂浆封孔,并恢复原地貌。但实际施工中,由于地表居民阻挠,地表加固方案无法实施。在此情况下,经建设四方对现场踏勘并多次经济技术方案比选论证后,确定通过加强隧道支护参数来实现隧道的安全施工。

  (1)开挖至DK144+507里程前,通过与地表居民协商,对其临时搬迁补偿,并对地表及村民房屋实施监测。(2)通过结构计算,将原设计φ60中管棚变更为φ108大管棚,并加密钢架间距为0.6m/榀。

  洞身拱部设φ108大管棚,环向间距40cm,L=30m,打设角度向上倾斜3°~5°,纵向搭接3m~5m,每环20根。为便于洞内大管棚施作,提前扩挖洞内大管棚工作室。开挖前在加工厂提前制作好I16型钢钢架,钢架比正常断面扩大60cm~70cm,洞室纵向长度6m~8m。洞室施工完毕后安装正常断面的钢拱架,并焊接导向管。由于浅埋段围岩为砂砾石、卵石,施工中采用偏心锚杆钻机跟管施作φ108(外径)×6mm(壁厚)大管棚,解决了一般的管棚钻机打好孔后再插入钢管时塌孔难以插入的难题。大管棚施做完毕后,相邻两管之间由于局部注浆不密实,出现掉块现象时,在大管棚相邻两管之间增加φ42超前小导管,L=4m,打设角度向上倾斜3°~5°,纵向搭接1.2m,同时注水泥-水玻璃双液浆加固地层。

  四台阶九步开挖法是以三台阶七步开挖法为基本模式,将三台阶七步开挖法中的上台阶再分为两个台阶,各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开,平行推进的施工方法。即先采用大管棚(超前小导管)护顶,将隧道断面分为四个台阶分步开挖,仰拱紧跟下台阶并及时闭合成环。采用该法施工时,在各台阶形成一定的步距,而且同一台阶左右工作面形成相互错开后,即可在各工作面按每循环进尺进行平行流水作业。施工时每循环进尺按1榀钢架间距控制,各台阶步距控制在3m~5m,同一台阶左右工作面错开不少于2榀钢架。

  现场监控量测是隧道施工管理的重要组成部分,它不仅能指导施工,预报险情,确保安全,而且通过现场监测获得围岩动态的信息(数据),为修正和确定初期支护参数,混凝土衬砌支护时间提供信息依据,为完善设计与指导施工提供可靠的足够的数据。针对庙子沟浅埋段地质及地表情况,监控量测采用地表量测与洞内量测相结合的方式进行。

  ①洞内外观察分开挖工作面观察和已施工区段观察两部分,开挖工作面观察在每次开挖后进行,观察内容包括节理裂隙发育情况、工作面稳定状态、涌水情况等,当地质情况基本无变化时,可每天进行一次,观察后及时记录填写开挖面地质描述。②在观察过程中如发现地质条件恶化,初期支护发生异常,应立即采取相应应急措施,并进行不间断观察。③对已经施工区段的观察,每天至少进行一次,观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的状况,以及施工质量是否符合规定要求。④洞外观察包括洞口地表情况、地表沉陷、边仰坡的稳定、地表水渗透观察等内容。

  拱顶下沉及周边收敛量测在同一断面进行,并采用相同的量测频率,量测频率根据变形速度和距开挖工作面距离选择较高的一个量测频率。

  地表测点与洞内水平净空变化和拱顶下沉在同一横断面位置布设观测点,进行地表下沉监控量测,量测断面的间距按下表10m布置。横断面方向地表下沉量测的测点间隔取2m~5m,隧道中线附近测点适当加密,隧道中线两侧量测范围不小于H+B。地表下沉量测应在开挖工作面前方H+h(隧道埋置深度+隧道高度)处开始,直到衬砌结构封闭,下沉基本停止为止。地表下沉量测的频率和拱顶下沉和水平相对净空变化的量测频率相同。

  净空变化,拱顶下沉和地表下沉设置在同一断面。洞内周边收敛量测、拱部下沉根据浅埋段开挖方法设置4条水平测线)监测资料整理、数据分析及反馈。

  现场量测所取得的原始数据,不可避免的会具有一定的离散性,其中包含着测量误差。因此,应对所测数据进行一定的数学处理。数学处理的目的是:将同一量测断面的各种量测数据进行分析对比、相互印证,以确定量测数据的可靠性;探求围岩变形或支护系统的受力随时间变化的规律,判定围岩和初期支护系统稳定状态。在取得监测数据后,及时由专业监测人员整理分析监测数据。

  通过以上的施工技术措施,孔家坪隧道安全穿越了DK144+433~DK144+502沟谷浅埋段。(1)通过方案优化,取消了原设计地表加固措施,克服了外部环境对施工的影响,达到了35米/月的施工进度。(2)采用先进的管棚钻进工艺,两台钻机同时工作,每天可完成60m管棚施工任务。(3)针对该段地层较为破碎的特点,施工中将三台阶七步法改为四台阶九步法开挖,确保了施工安全。(4)由于沟谷段地表水下渗,要求管棚注浆及防排水施工质量要严格按设计施工,该段二衬施工后未出现明显的渗漏水现象,取得了较好的效果。(5)通过严密的监测及对地表房屋的监控,地表房屋未见开裂下沉现象,为今后类似工程施工提供了思路和参考。

  某隧道全长5870.4m,进口里程DK332+832.6,出口里程DK330+703,为双线m,最浅埋深在华家沟,拱顶以上埋深仅为2m。隧道洞身在DK330+280~DK330+705段通过灰岩区,地面调查中发现灰岩有轻微岩隙、溶孔发育,局部地段岩层理面和节理延伸,属岩溶微弱发育区。V级围岩885.4m,IV级围岩4985m,属于长大软弱围岩隧道。洞身Ⅳ级围岩初期支护采用C25喷射混凝土,Ⅴ级围岩采用C30喷射混凝土,均采用湿喷工艺,隧道Ⅴ级围岩段采用全环钢架、Ⅳb型采用拱墙型钢钢架;Ⅳ级围岩设小导管超前支护、Ⅴ级围岩设小导管及中、大管棚超前支护。

  对开挖已验收合格,要进行喷砼施工的部位,首先由测量人员用红油漆标出其高程和桩号,然后对岩石表面进行细致的撬挖与清理。撬挖清理完毕后,若需装锚杆或挂钢丝网,则先进行锚杆或钢丝网的施工,然后用压力水枪或风枪对受喷面松散的泥土及杂物等进行彻底清洗。清洗完毕后,作业班组先自己认真检查;自检合格后,班组填写好验收记录表报送工段进行二检验收;二检验收合格后报项目部质控办执行三检验收;三检验收合格后报请监理工程师验收。监理工程师验收合格,仓面准备就绪。所有原材料都必须是经业主和监理批准、进场验收合格的产品,否则不能使用。原材料必须有足够的储备量。喷砼前,要对原材料的储备量进行核实,根据原材料喷射的实际储量重新确定喷射面积。

  混凝土喷射前对设备进行检查,喷射前设备必须完好。工段对基岩面上松动的石块及浮土用人工仔细进行撬挖与清理。施工人员对标记区用压力水枪或风枪将受喷岩面的泥土和杂物等彻底清洗干净。设计有钢丝网的部位,按设计要求挂好钢丝网;基础面清洗完毕后,用钢筋或锚杆按约3.0x3.0m的间距作好喷砼厚度标记;同时对仓面准备就绪,作业班组先自己认线.湿喷混凝土施工技术

  为有效地确保混凝土拌制质量,拌和前,首先检查提供的配合比是否有误;结合砼配合比清单,认真调试好拌和站的称量系统和运转设备。对于混凝土采取现场拌制时,须将实验室提供的配合比进行换算并制成以下表格,以便现场称量。当某种配比采用较多时,为了省略繁琐的称量过程,可自制一批专用量具以节省时间,加快进度。自制的量具使用前须进行率定,使用时也必须严格按率定的刻度称量。施工人员要精确地控制水量。干喷砼的水灰比在0.40-0.45之间。水量不足,则粉尘多;水量过多,则新喷的砼会从开挖面上流下来。为了让水更好地湿润混合料,建议进水口设在喷嘴末端后1-3m。

  仓面验收合格后,应及时通知实验室按设计配合比拌制砼。否则仓面停留时间太长,须重新清洗和验收。砼拌好后,按以下步骤和操作方法施喷:⑴用水灰比为1:2的净水泥浆喷车(机)的料斗及输料管路。⑵喷射开始,先对喷车(机)送风和水,并检查和调整风与水的压力。不同设备,风水压力略有差别。风力不足,砼喷不到工作面;风力太猛,则骨料回弹多,粉尘严重。一般控制为:风压0.9Mpa,水压0.4Mpa(熟悉该设备的熟练操作手对此参数的调控应十分准确)。风水压力调好后打开主机下料。⑶砼进入喷车(机)料斗后,在起动主机的同时,调整喷车(机)的喷射速度。不同品牌和型号的设备,喷车(机)的喷射速度不同,具体选用喷速档位,应根据喷车的现状及砼的生产能力而定。⑷喷射砼时,要注意控制喷枪到受喷面的距离和角度。考虑到喷射手的施工安全,喷嘴到受喷面的距离不宜太近;考虑到砼料束在喷射过程中的运动状况,显然不宜太远。实际经验告诉我们:当采用人工喷射时,宜为0.6~1.0m。喷嘴与受喷面的垂线。。这样便可达到“回弹量最低,密实度最好”的最佳喷射效果。

  为了使砼喷射均匀,减少不规范操作的影响,除严格控制距离和角度外,还要注意喷射的方式与顺序。喷射的方式主要有以下两种:一种是砼按条弧形上下喷射,料束从左到右(或反之)平行叠加;另一种是砼按约300mm的螺旋形喷射,料束以一圈压半圈从左到右(或反之)作横向移动。通过实践比较,后一种方式喷射质量及回弹量比较容易控制,效率也较高,所以一般均采用后一种喷射方式。喷射的总顺序为自下而上。刚喷的砼有一定流动性,一次喷射的厚度须进行控制。一般垂直边墙为6~8cm,拱顶4~6cm,斜坡面可适当加厚。

  当砼需分层喷射时,两次喷射的时间间隔不宜过短。掺速凝剂时一般为15分钟以上,即终凝后再喷下一层。为了两次喷射的砼能密贴,一般不超过1小时。若超过1小时,喷射前应把浮在表面上的回弹料清理干净,并喷水湿润砼表面,确保层间粘结良好。砼喷射完毕或被迫中断时,先停主机,最后关风阀。喷枪和输料管内的集料要及时排除并清洗喷枪与输料管。

  (1)针对大面积渗滴水的处理。先找出水源点,由水源点远处喷护、逐渐向水源点推移,将水集中后在水源点处凿10cm左右的喇叭口,用快速水泥包裹导水管的一端,待水泥浆即将凝固时用力将其压入喇叭口,待导水管在岩石上固定后,再喷混凝土加固导水管。

  (2)针对有压漏水的处理。首先估计出水线的走向,然后钻孔将水导出,再用以上办法处理。

  (3)针对大裂隙水的处理。首先在出水口下侧斜向打一个或几个深1.2-1.8m的钻孔,安装导管将水导出,然后用片石或速凝砂浆填堵裂缝,再在片石垛外用混凝土封闭。

  喷混凝土洒水养护可减少干缩开裂,确保其强度增长。喷护作业完成2小时以后即可开始养护,连续养护时间为14天。喷砼的强度试验采用现场取样。每喷50-100m2取样一组,每组不少于3个。砼方量不到50m2的独立工程,取样至少一组。当砼原材料或配合比发生变更时,须另取一组。现场取样的具体操作,根据规范规程、合同协议及监理工程师指令执行。

  当砼喷完7天后即可采取定点取芯法进行厚度检查。针对洞室开挖:检查点位按断面分组,取样断面的数量按表一确定。长度不足的独立工程至少取一个断面。每个取样断面的检查点从拱顶中线-100m2取一组,不到50m2的独立工程至少取一组。每组随机取3个点。特殊部位按监理工程师指示取点。

  根据某隧道洞身围岩情况,对其洞身采取湿喷混凝土支护施工。从混凝土拌制、混凝土喷射施工出发来系统探讨该施工工艺的具体实施过程,同时结合实践经验总结出一些切实可行的施工技术措施,有效地确保湿喷混凝土支护效果。

  高铁技术的不断发展,推动了我国交通运输业的进步。人们在追求更快速、更便捷交通方式的过程中也有越来越强的环保及审美意识。高铁隧道洞门在设计的过程中,除了要考虑施工的地形及其与附近景观的结合度、保护生态环境外,还要考虑隧道空气动力学效应的影响。传统的柱式、端墙式洞门已经无法满足要求,因此,斜切帽檐式洞门应运而生,既起到了保护环境、结构美观的效果,又能够满足结构安全稳定以及减缓微气压波的影响。

  国内高铁已经有部分工程采用了斜切帽檐式的洞门设计思想,以新建的沪昆高铁(长昆段)笔架山隧道为例,笔架山隧道位于湖南省怀化市附近山区,其自然坡度为20°~25°。隧道的进口位于半山坡处,出口的坡度较为平缓,隧道的进出口地面标高分别为260.416和251.263,隧道全长523米,途经湖南省芷江县罗旧镇,进口里程为:DK356+022,出口里程为:DK356+545,单洞双线m,沿线地形较大,沟谷切割发育,植被茂密,设计为17.5‰单字下坡,隧道全长位于直线m,该隧道主要为Ⅳ、Ⅴ级围岩段。

  隧区地质调绘及钻孔勘探深度范围内所揭露的地层为第四系残积层,地表广泛分布黄褐色至灰褐色粉质粘土,往下为全风化层褐红色泥质粉砂岩,原岩结构已基本破坏,岩石极破碎,呈半土半岩状;强风化层,粉砂质结构,泥质胶结,中厚层状,多呈张开状,岩质破碎;弱风化层,棕红色,泥质胶结,中厚层状,节理发育,多呈闭合状,少量呈微张状,岩石完整,具膨胀性,遇水易崩解、软化。粉砂岩与泥质粉砂岩呈互层状,层间结合较差。

  隧区溪沟多为季节性山间冲沟,常年性流水少,区内沟谷坡降较大,冲沟流水排泄畅通。隧道穿越区山塘面积小,枯水季节常干涸。

  隧道区地下水可分为如下两种类型:弱富水性第四系松散岩类孔隙水,弱富水性碎屑岩基岩风化裂隙水。根据调查显示,隧道区地表水和地下水对混凝土结构具酸蚀,其环境作用等级为H1,氯盐环境作用等级为L1。

  笔架山隧道出口为明洞和1:1.25斜切式洞门(见图1),其中明洞长14米,斜切式洞门长17米,除帽檐部分外,其他部分的施工方式和明洞衬砌方式相同,隧道的衬砌模板台车长10.1,米,所以无法一次性完成洞门的浇筑,要先将斜切衬砌段施工完,再对洞门的帽檐进行施工,对明洞施工是外模利用木板拼接来实现,内模则利用模板台车。内模施工时,要先对台车进行定位以及加固支撑,然后在按照设计要求进行洞门钢筋的绑扎工作,施工过程中要先安装环向主筋,用5厘米厚的C35混凝土预制垫块来支撑模板台车,从而保证钢筋保护层的施工符合要求,在纵向分布钢筋保护层以及内层主筋安装完成后,再对其涂刷隔离剂,用毛巾蘸取少了的液体,然后擦拭台车的表明,涂刷过程中要保证均匀的涂刷,并且不能污染衬砌钢筋。

  接下来进行上层钢筋的安装前,将第一层钢筋作为平台,在纵向和环向钢筋交叉节点处设置箍筋,用钢筋的长度来控制箍筋的厚度,绑扎钢筋时要预留帽檐接茬钢筋。对衬砌斜切面的施工要保证其与模板的紧密拼接,防止灌注混凝土时出现跑模或漏浆现象。在进行外模支立的过程中要按照坐标点进行分层封闭衬砌斜切面,与外模一起进行加固,形成整体封闭的空间。

  帽檐模板分为内模、外模一级端模,在完成斜切面的施工后,将内外模用吊车固定在斜切面上,然后按照设计图纸进行安装。帽檐模板的安装顺序是:内模安装、帽檐钢筋绑扎、外模安装、端模安装。内外模的准确定位对于帽檐模板的安装至关重要。在进行帽檐模板的安装时,最先进行拱顶处帽檐模板的安装,用全站仪测量该模板上法兰的实际位置,再与设计的位置进行比较,通过现场垂直度(吊线锥)然后根据结果进行相应的调整,直到与设计位置一致为止。内外模安装完成后,再进行端模的安装,安装之前要先在内外模上放出模板的具置。采用间隔安装的方法,以方便混凝土的振捣,即在安装完模板后,间隔一块拆掉一块,当混凝土浇筑到模板位置时,再将拆掉的模板安装到设计的位置。内模用台车做支撑点,14号角钢和20号槽钢作支撑进行加固,外模用浇筑斜切面时预埋的杆件和两侧边坡作支撑,用14号角钢和直径为100的一级钢管进行加固。内外模之间用直径为20的双层一级拉杆进行连接,拉杆的环向间距为2米,外套PVC管。用14号角钢将端模焊接在内外模的上法兰上。注意安装帽檐模板采用吊车两端对称同时安装调整,技术人员通过计算使用全站仪准确在模板台车上测量定位出帽檐内模轮廓线并标识在模版台车上,方便于施工作业队操作安装。见图(4)

  斜切式洞门共17米长,采用二次浇筑完成的工法完成,模板采用10米二衬台车模板加2.8米长定型洞门模板,二次组装完成,二次浇筑砼。洞门设计为环向主筋Φ22钢筋,间距为0.2m,纵向水平筋φ16钢筋,间距为0.25m,钩筋(架立筋)为φ8钢筋,间距为0.2*0.25m。衬砌厚度为0.70m,仰拱厚度为0.70m。帽檐主筋设计为环向φ16钢筋,在安装时根据现场帽檐模板角度来调整钢筋的弯曲角度。

  钢筋绑扎与模板加固方法与明洞衬砌施工相同。钢筋在使用前,要先在场外进行验收,满足要求后在进行施工使用。施工时严格按照图纸的钢筋型号、尺寸下料,按照图纸要求进行钢筋的绑扎工作,注意先绑扎环向,再进行纵向绑扎,纵向钢筋一仓为一段。钢筋的保护层厚度一般为3厘米,采用砂浆垫块支垫做底板,用砼保护卡做侧强,以保证钢筋保护层的厚度。对于变形缝处的钢筋要断开,注意对防水层的保护。在进行底板处的钢筋绑扎时,要先将底层表面刷洗、清扫干净,然后进行全站仪测量定点后专人弹线,确定钢筋的位置,再按照弹线进行底板钢筋的绑扎工作,从而保证了绑扎位置的准确。采用“排架”进行钢筋的绑扎工作,主筋塔接的位置要错开,对于同一截面内的受力钢筋来说,其接头面积不要超过钢筋总截面积的百分之五十。钢筋绑扎要求间距均匀、牢固,绑丝的绑扣都要朝向内侧,防止混凝土浇筑完成后出现露丝现象。绑扎成型后不要随意踩踏,经验收合格后再进行下一道工序的施工。在进行底板钢筋的绑扎时,要预埋隧道底板高程控制点,防止出现浇筑后的底板高程和设计的不相符的情况。

  c.搭接焊接时,单面焊长度为10d,双面焊长度为5d,焊接处预设弯度,保证两根钢筋同轴。

  进行完钢筋绑扎以及帽檐内弧模板的施工后,利用同样的方法对外弧模板进行施工,在内弧与外弧模板之间加设对拉螺栓,并且要在环向上再加设三道用于加固的钢筋,要求加固钢筋不能小于Φ16的一级螺纹钢筋,在对帽檐模板进行封堵时,要注意预留投料口要每各2米预留一个,保证每个投料口在投料完毕后很容易封闭。(见图5)

  由于帽檐的内模均采用带丝扣的螺杆支撑,外模采用人为支撑一定要保证其稳定牢固,在进行混凝土的浇筑时,必须要严格控制振捣强度和灌注速度,随时观察内外模板的情况,防止模板变形,模板和衬砌混凝土、台车接触的地方是薄弱点,容易出现漏浆的情况,所以,在进行混凝土灌注之前,要准备大量泡沫胶或者是土工布边角料等,发生漏浆情况时,及时进行封堵。可以采用开窗法进行混凝土的浇筑工作,两端对称同时进行浇筑,有利于工程的顺利完成,并保证两端混凝土的质量相同。在对混凝土的强度没有太大影响的情况下,可以放慢混凝土的灌注速度,控制好浇筑的时间,在每一个投料口填满混凝土之后,停顿一定的时间,但注意不要超过混凝土的初凝时间,浇筑完毕后待砼强度达到85%后方可逐块拆除帽檐模板,先拆除顶模盖板,在拆除外模最后拆除内模。拆除过程中要保证轻拆慢放,对砼结构物的表面不能损坏、碰撞等。模板全部拆除完毕后,采用土工布覆盖砼表面并根据气候、温度专人定时洒水养护。

  在隧道洞门整个施工过程中,进行帽檐模板的安装时,要注意内外模以及端模的安装顺序,要严格按照相关的操作流程进行安装,注意对内外模以及端模施工中支撑点以及加固材料的选取。钢筋绑扎时,先进行环向绑扎再进行纵向绑扎,注意洞门钢筋的下料长度以及预埋长度、保护层的厚度等。外部模板的施工注意加固钢筋的选取。混凝土浇筑时,要注意浇筑的时间、振捣棒震动快慢等情况。

  随着我国经济的发展和社会的进步,我国的科学技术水平已经有了很大的提高,人们的生活质量越来越高,随着人们对于高速、便捷的生活方式的追求,我国的高铁行业迅速发展起来,而在高铁隧道的建设过程中,斜切帽檐式隧道洞门的设计思想得到了广泛的应用,既起到了保护环境的效果,又使得隧道洞门的建设结构美观,并且满足了其结构安全稳定以及减缓微气压波的影响,斜切帽檐式隧道洞门设计的方法已经成为了隧道建设过程中的主导形式。

  [1]张红卫.浅谈高速铁路隧道帽檐式洞门施工技术[J].石家庄铁路职业技术学院学报,2012,(4).

  渗漏水是隧道的主要质量通病之一。目前,国内外设计、施工都十分重视对隧道渗漏水的治理。若整治措施不当,必将导致渗漏水治理工作进行得不彻底,将直接危及行车安全,影响工程的使用。

  衡茶吉铁路鹅岭隧道位于井冈山市境内,地处北亚热带海洋性季风气候区,主要特征为:温暖湿润,雨量充沛,四季分明。年平均降水量达1889.5mm。隧道起讫里程K6+625~K17+070,全长10445m。隧址位于韩江褶皱断裂带内,隧道穿过1处褶皱带(鹅岭向斜)、8处断裂带(F1~F8),岩体节理裂隙发育,地下水丰富。特别是进口DK6+625至DK9+000浅埋段,下穿拿山河河床,属于强富水区。

  鹅岭隧道DK6+675-DK9+000衬砌在2011年5月施工完毕,2012年经现场实际勘察,发现多处仰拱及衬砌向外渗漏水。渗漏水主要出现在部分矮边墙施工缝和个别板间的环向施工缝处及部分仰拱地段渗漏水, 表现为线漏、面漏及点漏三种种形式。造成渗漏水的主要原因:①、施工时,隧道防排水施工效果不佳,衬砌混凝土浇筑时捣固不密实;②、隧道内地下水丰富,地下水压大,对衬砌混凝土的强度有一定影响。

  对渗漏水整治的原则:拱部渗漏水整治采用堵、排结合,综合治理;边墙以排为主;拱部及边墙水量较大的集中出水点,均以凿槽嵌埋管方式引至洞内排水沟,以尽量保护原有衬砌结构。对衬砌二衬部分微量渗水点及仰拱部分泛水点采取注浆封堵处理,对二衬明显出水点及仰拱冒水点采取凿槽埋管引排的方法。

  边墙及仰拱存在渗水但无明显涌水点的采取在渗水表面钻孔后注水溶性聚氨酯灌浆材料的方法处理;边墙衬砌施工缝接合处采用开槽引流的方法进行处理,边墙、仰拱有明显涌水点的采取埋管引流的方法进行处理。

  ①边墙及仰拱存在渗水但无明显涌水点,采取针眼法注水溶性聚氨酯灌浆材料的方法进行处理。

  ① 清理:边墙渗水点附近由于之前渗水导致的在边墙表面遗留有盐质结晶,由于其化学组成基本为碳酸钙和碳酸氢钙的混合结晶体,硬度在0.3~0.4之间,可采用先人工凿除,后使用砂纸打磨的方法,将遗留盐质结晶清理干净;仰拱渗水点清理从大里程往小里程按照间距50m进行分段,逐段清理干净仰拱表面淤泥等杂物,清理干净后仔细找出每段内的渗水点,按照从大里程往小里程的顺序进行渗水处理,确保一段内渗水处理完毕后才能进行下一段的处理工作。

  ② 钻孔:事先采用Φ13.5mm直径电钻在渗水点衬砌表面周围钻孔,钻孔深度:边墙为15cm,仰拱为30cm,钻孔与混凝土面呈60°角倾斜钻入,衬砌边墙钻孔在渗水点周围布置成环状,由于仰拱渗水情况为区域渗水,故采取段落注浆,注浆段落长度为渗水区域外两端各延伸1m,仰拱钻孔区域内将钻孔布置成梅花形。钻孔完毕后用高压水枪清洗钻孔,保证钻孔内无残渣,清理完毕后在钻孔内埋设注浆嘴,用专业扳手拧紧固定,衬砌边墙钻孔、仰拱钻孔区域内钻孔布置图如下(单位:cm)

  ③ 注浆:钻孔清洗完成后,在钻孔内埋入注浆嘴,采用专用注浆机在钻孔内注水溶性聚氨酯灌浆材料,注浆压力控制在8-10MPa之间,由于此次注浆为高压注浆,须采用专业注浆嘴及专业扳手进行固定,为保证注浆效果,当临近注浆孔内有浆液渗出时才能停止对此孔的注浆。附:注浆机压力计照片、专用注浆嘴照片:

  照片显示注浆机的压力范围可达到100000psi,即70MPa左右,此注浆嘴和注浆机是配套使用的,完全可以保证高压下注浆嘴的固定效果,不会发生崩漏现象。

  ④ 钻孔回填:由于钻孔深度及钻孔直径比较小,采用抗渗水泥砂浆进行回填,水泥砂浆内添加速凝剂。速凝剂与水泥质量比为5:100,水泥砂浆初凝完成须将孔位表面打磨平整,以保证衬砌表面外观。

  ⑤ 仰拱注浆段落回查:仰拱注浆完后3天后,按照之前的50m的分段逐段进行仔细回查,查看之前渗水点的治理效果是否良好,若渗水段落仍存在渗水情况,则按照上述的施工工艺重新进行处理

  ① 钻孔:采用Φ30mm直径电钻在渗水点衬砌表面钻孔,钻孔深度为10cm,以防止钻头钻穿中埋式橡胶止水带,钻孔完毕后用高压水枪清洗钻孔,保证钻孔内无残渣。

  ② 切槽:从钻孔处开始,用切割机平行于衬砌施工缝外2cm处进行切割,切缝延伸至边墙与电缆沟接合处切开电缆沟侧壁与水沟内侧壁一直延伸至水沟内,切缝深度为10cm,切缝完毕后人工凿出切缝内混凝土,形成槽坑,并用高压水枪冲洗干净槽坑内混凝土残渣,槽坑与钻孔及电缆沟接合处须人工处理圆顺,防止后续埋管时引起软管弯折。

  ③ 埋管:在槽坑内埋设无纺布包裹好的Φ30mm软管,软管一端插入孔内,一端接入排水沟,软管余长用刀片割除至平齐水沟侧壁。

  ④ 固定软管及槽坑填充:由于槽坑较浅且宽度较小,软管埋设好后,用M30高强度水泥砂浆(配合比见附表)填充好软管与钻孔周围空隙,待高强度水泥砂浆固结后检查排水效果,若存在排水不通畅则仔细检查软管是否存在弯折、破损等情况。,若存在相关情况即进行相应整改,检查完毕确定排水效果后,用抗渗水泥砂浆填充满槽坑,待砂浆完成初凝后将砂浆磨平。

  对于仰拱、边墙有明显涌水的点采取在涌水点钻孔集水,然后从涌水点埋管引排的方法进行处理,为保证集水效果,需先在涌水点周围钻孔注浆封堵,采用针眼法在涌水点周围钻孔封堵,封堵注浆工艺参照渗水点封堵。

  ②钻封堵孔集水:为保证引排效果,找到具体涌水点后,先在涌水点周围进行钻孔注浆封堵集水,封堵钻孔采用针眼法进行钻孔,封堵钻孔布置图如下

  涌水点周围封堵钻孔深度:边墙为35cm,仰拱为60cm。封堵钻孔完成后在封堵孔内注水溶性聚氨酯灌浆材料,注浆压力控制在8-10MPa之间,注浆时当涌水点内有浆液涌出时停止对此孔的注浆。

  ③ 钻孔:封堵完成后,在涌水点处进行钻孔,采用Φ50钻头凿岩机在涌水点处进行钻孔,钻孔深度:边墙为35cm,仰拱为60cm,钻孔完毕后用高压水枪冲洗干净钻孔内残渣。

  ④ 开槽:量取钻孔与周边水沟最短路径,在此路径两测各隔3cm采用切割机切缝,为保证水头梯度和保护埋管,切缝深度为15-18cm,槽坑设置2%的坡度,切缝完成后人工凿除槽坑内混凝土,槽坑与水沟外壁连接处用冲击钻在水沟外壁上钻孔,孔径50mm,为方便后续施工,在槽坑与钻孔、水沟外壁钻孔接合处人工处理圆顺,钻孔完毕后用高压水枪冲洗干净钻孔内残渣。切缝及钻孔位置示意图如图所示:

  ⑤ 埋管: 采用无纺布包裹好的Φ50mm波纹透水软管作为埋设用管,软管一端埋入钻孔内直至孔底,另一端顺接至水沟内,软管余长用刀片切除至平齐水沟侧壁。

  ⑥ 软管固定:盲管埋好后,采用M30高强度水泥砂浆(配合比见附表)填充好盲管与槽坑之间的间隙,高强度水泥砂浆需填齐平盲管顶表面,待高强度水泥砂浆固结后检查排水效果,若存在排水不通畅则仔细检查软管是否存在弯折、破损等情况。,若存在相关情况即进行相应整改,保证排水效果。

  ⑦ 填充槽坑及混凝土保护:为保证混凝土结构强度及进步做好防渗处理,由于槽坑宽度、埋深较小,边墙采用抗渗水泥砂浆进行槽坑回填,仰拱采用细粒C40抗渗混凝土将槽坑填充,为保证填充砂浆原有混凝土胶结效果,保证回填后的砂浆日久不会开裂、脱落,根据以往相关施工经验,在回填的砂浆内加入适量引气剂,引气剂与水泥的质量比为1:100,同时在回填用的砂浆和混凝土内加入适量速凝剂,速凝剂与水泥质量比为5:100,砂浆及混凝土填充前先将槽坑两侧壁进行凿毛处理,填充前先在两侧壁上刷涂一层1mm厚纯水泥浆,刷完水泥浆后立即进行填充,填充时须及时进行振捣,保证砂浆和混凝土的质量。由于洞内比较阴湿,无需进行洒水养护,混凝土浇筑完7天内需安排相应人员进行旁站防止人为及车辆将槽坑内填充的混凝土损坏。

  槽坑回填完成3天后,须对引排效果进行回查,查看涌水点处处理效果,若未达到预期效果,则按照上述的处理工序重新进行处理,直到每个涌水点的涌水完全被引排至水沟内为止。

  实践证明, 经过全方位彻底治理, 鹅岭隧道出现的一些渗漏水现象得到了有效治理, 处理部位未再次出现渗漏水情况。通过对鹅岭隧道渗漏水整治措施及施工工艺浅析,对以后的隧道渗漏水整治有一定借鉴意义。

  [3]曹玉 彭勇 滕伟福等.运营铁路隧道渗漏水与衬砌裂损病害分析整治[J].西部探矿工程, 2003, 6(85): 93-95.

  以上文章内容均来源于本站老师原创或网友上传,不代表本站观点,与本站立场无关,仅供学习和参考。本站不是任何杂志的官方网站,直投稿件和出版请联系出版社。半岛平台