雙側壁導坑法

2022-10-11 19:57:05 字數 4763 閱讀 2209

雙側壁導坑法,又稱眼鏡工法。

屬於新奧法的乙個分支,以新奧法基本原理為依據。

在開挖導坑時,儘量減少對圍岩的擾動,導坑斷面近似橢園,周邊輪廓園順,避免應力集中。初期支護採用格柵鋼架、掛網、噴混凝土柔性支護體系,及時施作,使斷面及早閉合,以充分利用圍岩的自承能力,控制圍岩變形。建立一整套圍岩支護結構監控量測系統,進行資訊化施工管理,隨時掌握施工過程中的動態變化,合理安排,調整施工工藝和設計引數,確保施工安全。

(1) 開挖面分部形式:

一般將斷面分成四塊:左、右側壁導坑1、上部核心土2、**階(3) 。導坑尺寸側壁導坑尺寸應本著充分利用台階的支撐作用,並考慮機械裝置和施工條件而定。

但寬度不宜超過斷面最大跨度的1/3。高度以到起拱線為宜,這樣,導坑可分二次開挖和支護,不需要架設工作平台,人工架立鋼支撐也較方便。導坑與台階的距離沒有硬性規定,但一般應以導坑施工和台階施工不發生干擾為原則,所以在短隧道中可先挖通導坑,而後再開挖台階。

上、**階的距離則視圍岩情況參照短台階法或超短台階法擬定。左、右側導坑錯開的距離,應根據開挖一側導坑所引起的圍岩應力重分布的影響不致波及另一側已成導坑的原則確定。

(2) 施工作業順序為;

①開挖一側導坑,並及時地將其初次支護閉合。

②相隔適當距離後開挖另一側導坑,並建造初次支護。

③開挖上部核心土,建造拱部初次支護,拱腳支承在兩側壁導坑的初次支護上。

④開挖**階,建造底部的初次支護,使初次支護全斷面閉合。

⑤拆除導坑臨空部分的初次支護。

⑥建造內層襯砌。

(3) 優缺點及適用條件:當隧道跨度很大,地表沉陷要求嚴格,圍岩條件特別差,單側壁導坑法難以控制圍岩變形時,可採用雙側壁導坑法。現場實測表明,雙側壁導坑法所引起的地表沉陷僅為短台階法的1/2。

雙側壁導坑法雖然開挖斷面分塊多,擾動大,初次支護全斷面閉合的時間長,但每個分塊都是在開挖後立即各自閉合的,所以在施工中間變形幾乎不發展。雙側壁導坑法施工安全,但速度較慢,成本較高。

導坑heading 也稱導洞。分部開挖隧道時,最先開挖的乙個小斷面坑道。礦山法施工的幾種基本方案中均應用導坑。

它的作用有:①作為進行擴大開挖時開展工作面的基地,又能為擴大開挖工序創造臨空面,以提高其爆破效果。②進一步查明前方的地質變化和地下水情況,以便預先制定相應的措施。

③利用導坑空間,可敷設出碴和進料的運輸線路,布設供給壓縮空氣和通風、供水、供電的管線和排水溝。④便於進行施工測量,以便向前測定隧道中線方向和高程,並可控制貫通誤差。

按照礦山法中不同的施工方法,其導坑的部位也有所不同,常用的有下導坑、上導坑和側導坑三種。下導坑位於隧道斷面中線的底部,它是開挖前進的主要工作面,運輸線和管線等都布設在這裡,且有利於排水;上導坑位於隧道斷面中線的頂部,它是擴大開挖拱部的基地;側導坑位於隧道斷面的兩側,由它開挖出隧道的邊牆部分,多用於大斷面的隧道施工。在高大的洞室斷面上可布置成多層導坑;在大跨度洞室的拱部斷面上,可自拱頂至拱腳布置3~5個導坑。

導坑的斷面形狀多採用梯形,以承受兩側地層的水平推力。在較堅硬和整體的地層中,可用矩形或弧形斷面。導坑是獨頭的坑道,施工較困難,費用較貴。

因此它的斷面尺寸應盡可能小;但高度應滿足裝碴機翻斗的淨空要求,也要考慮工人操作方便;寬度應滿足單線或雙線運輸的要求,包括鬥車間必要的間隙和行人所需的寬度及設定風管和排水溝的空間(見圖[導坑斷面和支撐框架圖])。

導坑較普遍地採用木框架支撐。框架由頂上的橫樑和兩側的立柱構成,有時還加設底梁。橫樑之上塞有縱向的頂背板,立柱外側塞有側背板,兩者能擋住松碎的岩石掉落。

在框架立柱間加設縱撐,使各排框架形成穩定的空間整體。在導坑中,也可使用鋼支撐。頂部為弧形的導坑可用鋼拱支撐,或用噴錨支護。

導坑開挖時,可以採取直眼掏槽、深眼爆破,或採取斜眼掏槽、淺眼多迴圈等鑽爆方法。

導坑是隧道施工中領先的和控制施工進度的關鍵工序,要力求提高導坑掘進的速度,為整個隧道的快速施工創造條件

側壁導坑法

隧道及地下工程的施工方法之一。

在很鬆軟、不穩定地層中修築大跨度隧道時,為了施工安全,先沿坑道周邊分部開挖,隨即逐步由邊牆到頂拱修築襯砌,以防止地層坍塌。

開挖時可將臨時支撐和拱架都支承於坑道中間未被開挖的大塊核心地層上,在襯砌保護之下最後將此核心挖除,必要時再砌築仰拱。

側導坑的寬度較大,又減少施工干擾。除包括邊牆以外,還須有通行出土斗車和工人以及砌築邊牆的工作位置,才能使導坑開挖和邊牆襯砌作業同時進行。為了核心部分地層的穩定,也須保持足夠的寬度,且其寬度愈大,留在最後的開挖量愈大,開挖費用就愈小。

此法通常適用於圍岩壓力很大、地層不穩定的大跨度隧道(如雙線或多線鐵路隧道和道路隧道、運河隧道)。在堅硬岩層中修建大跨度洞室時也常採用,利用其核心部分作為支承頂拱和邊牆模板的基礎;開挖時臨時支撐可大為減少,甚至完全免除。該法在外文文獻中至今還稱德國法。

超前小導管在軟弱淺埋隧道中的應用

隨著我國經濟的進一步發展,公路建設日新月異。尤其在北方山區,20世紀七八十年代建設的低等級公路中隧道比例非常小,通常是盤山繞行,這種彎道半徑小、車道窄的公路己經不能適應當今經濟的發展。所以,當前改擴建和在建的公路主要以保證安全、提高車速和縮短距離為首要目的,從而修建隧道成為首選。

本文將從鷲嶺溝隧道在軟弱圍岩中利用小導管控制超挖,加固圍岩的經驗及理論,施工過程和控制效果等方面進行論述。

一、概況

鷲嶺溝隧道是豐寧至多倫線黃旗至蘇家店段上的一座地方公路隧道,全長1130m。最大埋深177.9m,淨跨9.

27m,淨高6.435m,中心里程k3+815,進口為1.857%的公升坡,出口為3%的降坡。

隧道所在的山體岩性主要為花崗岩。k3+250—k3+470和k4+180—k4+380,岩石風化嚴重,風化層厚度達46m左右,節理裂縫發育,岩石強度偏低,洞口開挖後岩石破碎、碎塊狀鬆散結構,易崩塌,處理不當會出現大崩塌,側壁經常小崩塌,圍岩類別為v級,開挖時,採用超前小導管注漿加強支護,隨挖隨支,錨噴、系統錨桿加鋼筋網及格柵支撐支護。

k3+470—k4+180段岩石為石英正常斑巖,進口方向有部分花崗岩,洞體距風化層距離較遠,岩石節理裂縫少發育,岩石整體強度稍高,洞體開挖後岩石呈塊狀結構,拱部無支護時產生塌方掉塊,側壁基本穩定,爆破震動過大易坍塌。圍岩級別為iii級,開挖時採用噴漿支護、加鋼筋網和錨桿支護。

二、經驗及理論

小導管注漿超前支護是施工中較為常用方法,小導管通常採用ф38mm—ф50mm的焊接鋼管製成,導管沿上半斷面周圍輪廓線布置,間距0.2—0.3m,仰角控制在10~15度。

注漿小導管管頭為25-30度的錐體,管長3m~5m,其中端頭花管長2.0m—2.5m,花管部分鑽有ф6mm—ф10mm的孔眼,每排4個孔,交叉排列,間距10cm—20cm左右。

注漿小導管用風鑽打入。

注漿材料及配合比應根據地質條件和施工要求,通過現場實驗確定。水泥漿或水泥水玻璃漿液,主要適用滲透係數大於10-4cm/s的填土層、砂土層和夾砂的粘土層;對於大於10-5cm/s的細砂層可採用化學漿液(聚氨醋類、丙烯酞胺類)。

注漿k量應根據地層孔隙率確定,一般可按照下列公式計算:

q=rπhnβα式中

q—漿液注漿量

r—漿液有效擴散半徑 (m);

h—注漿段長度 (m);

n—土體孔隙率(或岩石裂隙率)%,(土、砂土n=30%~60%);

β—漿液充填率:β=0.3~0.9,(土、砂土,β=0.3—0.5);

α—超耗係數(含超注量、冒漿、損耗等),α=1.2—1.5

在區域性碎石土中最好採用水泥水玻璃雙液漿,水灰比控制在0.8∶1—1∶1,水玻璃濃度35be~40be,水泥漿與水玻璃漿的體積比為1∶0.6—1∶l,凝膠肘間在1min左右。

經過注漿,在漿液擴散範圍內,砂石均被膠結,7d抗壓強度可達到 5mpa~i5mpa。在隧道輪廓線以外,形成乙個厚0.6m~l.

2m的硬殼。提高了施工安全條件,增強了圍岩的穩定性,方便了初期支護的錨桿噴射混凝土作業。

控制注漿壓力是這項作業的又一重要技術環節,應根據地質條件、工程所需加固範圍等,通過現場試驗確定,一般控制在l.0mpa~1.5mpa之間。

三、施工過程

由於鷲嶺溝隧道k3+250—k3+470埋深較淺,最淺處不足10m,平均埋深60多公尺。覆蓋層薄,風化嚴重,節理發育,圍岩非常軟弱,呈塊碎狀。開挖過程中常常伴隨掉大塊,造成較大超挖,施工進度非常緩慢,而且對施工安全有很大影響。

如果不利用小導管進行超前支護,很難保證工期和施工安全。在對當地地質情況進行詳細勘察後,得出圍岩壓力較小,塊狀岩體間結合鬆散。控制圍岩變形,防止拱頂鬆動掉大塊是主要目的。

經論證最終決定採用小導管注漿加固,分台階開挖法。

首先小導管採用ф50的無縫鋼管製成小導管。每根小導管6m,管頭呈30°的錐形體,端頭花管長4m,花管部分鑽有ф8mm的孔眼,交叉排列,孔間距15厘公尺。

按照設計外插角要控制在10°,以使漿液擴散能達到預定效果。小導管環向間距0.33m,排距2m,搭接長度4.03m。

注漿是超前支護過程中乙個很重要的環節,直接影響加固效果和超挖控制效果。首先,在掌子面噴射厚10cm混凝土作為止漿牆。通過現場試驗確定注單液水泥漿最為經濟適用,試驗中水灰比1:

1,7d抗壓強度可達到7mpa。施工中新增適當量速凝劑以加速凝固。注漿順序本著「先兩邊,後中間,先下後上」的原則逐次對小導管進行注漿。

然後就等待一段時間就可以按照設計進行分台階開挖。

四、效果評價

通過對拱頂部位實施小導管超前加固後,塊狀碎石被漿液很好的膠結為一體,形成拱形受力圈提高了拱頂整體強度。通過對拱頂處隨機鑽芯取樣發現在小導管的端頭漿液下滲達 1.5m,形成能承受外壓的拱圈平均厚度1m。

由於小導管剛度較大,起到梁的作用,開挖過程中對拱頂上部起到較大的約束作用,沒有出現掉大塊情況,爆破成形非常好,沒有出現大超挖。

五、結語

在小導管超前支護的施工過程中,適當安排施工工序,合理選擇小導管的直徑、長度、外插角等引數成為影響施工進度、施工質量的關鍵。同時,根據實踐經驗對選擇小導管規格引數和布置引數進行一系列優化,在保證施工質量的前提下減少迴圈次數。

雙側壁導坑法開挖方案

一 目的 明確隧道開挖作業的工藝流程 操作要點和相應的工藝標準,指導 規範隧道開挖施工,盡可能地減少超挖,保證隧道的開挖作業安全 保證開挖質量。二 編制依據 1.客運專線鐵路隧道工程施工指南 tz214 2005 2.客運專線鐵路隧道工程施工質量驗收標準 鐵建設 2005 160號 3.杭甬客專施圖...

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