隧洞超前管棚施工技術(shù)探討

張江泉

摘要:施工前對地質(zhì)要有一個準(zhǔn)確了解,通過TPS超前預(yù)報系統(tǒng)、單孔(多孔)探測、地質(zhì)勘察資料和地質(zhì)素描等綜合判斷能夠?qū)Φ刭|(zhì)情況有一個準(zhǔn)確全面的認(rèn)識,同時通過對取得的一手資料進(jìn)行綜合分析,采取不同的施工方案。

關(guān)鍵詞:超前管棚;成洞條件;隧洞工程

中圖分類號:TV761

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:16723198(2009)20030902お

1噴錨網(wǎng)支護(hù)施工方法

1.1錨桿支護(hù)施工方法

錨桿材料按施工圖紙的要求,選用Ⅱ級高強(qiáng)度的螺紋鋼筋或變形鋼筋。注漿錨桿水泥砂漿采用標(biāo)號不低于P.O32.5的普通硅酸鹽水泥,砂采用最大粒徑小于2.5mm的中細(xì)砂,水泥砂漿標(biāo)號滿足施工圖紙的要求,注漿錨桿水泥砂漿的強(qiáng)度等級不應(yīng)低于20Mpa。外加劑滿足施工規(guī)范要求。

1.2掛網(wǎng)施工

掛網(wǎng)主要用于對開挖后巖體進(jìn)行臨時或永久支護(hù),鋼筋網(wǎng)采用直徑6-8mm鋼筋編制,間距一般為20×20cm。

掛網(wǎng)施工在錨桿作業(yè)之后進(jìn)行。首先將鋼筋除銹拉直,并按設(shè)計下料,預(yù)制成鋼筋網(wǎng)片,運至掛網(wǎng)工作段,利用自制工作臺車,按設(shè)計要求進(jìn)行綁扎和焊接。

1.3鋼拱架施工

鋼拱架采用120工字鋼,間距1m,每榀由頂拱、側(cè)拱、底拱共四片熱彎形成,橫向采用ф25螺紋鋼連接,拱架支護(hù)、管棚支護(hù)超挖控制在25cm以內(nèi),噴射混凝土外包拱架5cm。格柵拱架或鋼支撐主要用于圍巖破碎的洞段,鋼拱架和格柵鋼架在洞外按設(shè)計分段加工,在洞內(nèi)用螺栓連接成整體。洞內(nèi)安裝在初噴砼之后進(jìn)行,與定位錨桿焊接。鋼拱架(格柵鋼架)間設(shè)縱向連接筋,鋼架間以噴射砼噴平。鋼架基腳必須安放在牢固的基礎(chǔ)上,架立時垂直隧洞中線,鋼架和圍巖之間間隙過大時設(shè)置墊塊,用噴射砼噴填。

2二次襯砌

2.1施工方案

為了保證砼的澆筑質(zhì)量,保證砼密實度、強(qiáng)度、外觀質(zhì)量、防水性能、襯砌厚度達(dá)到引水洞的設(shè)計要求,襯砌斷面采用先邊墻后拱部的施工順序進(jìn)行混凝土澆筑。襯砌采用12.10m長鋼模襯砌臺車澆筑混凝土,一次澆筑混凝土長度10.0m。混凝土由洞外自動計量拌和站生產(chǎn),自制的混凝土攪拌運輸車運混凝土至洞內(nèi),混凝土輸送泵泵送入倉,插入式振搗器及附著式振搗器聯(lián)合振搗。

2.2先墻后拱襯砌施工方法

2.2.1施工準(zhǔn)備

(1)測量放樣。

①在襯砌施工前,按設(shè)計中線及高程測定出隧道施工中線及高程,隧道中線按8-15m布設(shè)一個,水準(zhǔn)點每8m設(shè)一個,引至左右側(cè)邊墻并作出明顯標(biāo)志,以便在臺車就位時復(fù)核。②測量隧道凈空斷面尺寸。為了保證襯砌斷面無欠挖,襯砌施工前再次對隧洞開挖凈空斷面尺寸進(jìn)行復(fù)核,采用簡易臺架人工測量,沿隧洞縱向每5m測一個斷面,如有欠挖及時處理。

(2)鋼筋制安。

鋼筋加工制作均在洞外鋼筋加工車間進(jìn)行,人力配合機(jī)械按設(shè)計圖紙、規(guī)程規(guī)范及監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的下料單進(jìn)行成型制作,運至洞內(nèi)后,根據(jù)設(shè)計圖紙要求,在自制鋼筋臺車上人工組立安裝。鋼筋接頭均采用搭接焊,鋼筋接頭不能布置在拱頂或邊墻角處。

(3)襯砌臺車就位與加固。

在以上工作完成以后,就可將襯砌臺車行走至準(zhǔn)備襯砌地段,按設(shè)計中線及高程伸縮兩側(cè)及頂拱模板至設(shè)計位置,頂緊各部位支撐,完成模板臺車就位,模板臺車一端與已襯砌的混凝土交替搭接長度為10cm。

2.2.2拱部混凝土施工

(1)砼澆筑。

洞外拌和站攪拌好的砼經(jīng)砼輸送車運至洞內(nèi),由砼輸送泵輸送至襯砌部位,砼輸送過程中兩側(cè)應(yīng)對稱進(jìn)行,并在砼輸送同時,由兩側(cè)工作窗口用插入式振動器,加強(qiáng)搗固。頂拱無法采用插入式振動棒振搗的部位,采用附著式振動器振搗。

灌注砼應(yīng)連續(xù)作業(yè),不得間斷。如遇特殊情況,間歇時間超過了規(guī)范允許時間,按施工縫操作工藝處理,已澆筑好的混凝土,在強(qiáng)度尚未達(dá)25kg/cm2前,不得進(jìn)行上一層混凝土澆筑的準(zhǔn)備工作,砼表面應(yīng)用壓力水、風(fēng)砂槍或刷毛機(jī)等加工成毛面并清洗干凈,排除積水,在澆筑砼前先鋪一層2-3cm的水泥砂漿后方可澆筑新砼。

砼用插入式振搗器振搗,振搗時間每次不超過30S,振搗棒移動距離不得超過振搗器作用半徑的1.5倍,插入砼深度一般不超過每層厚度的2/3。頂拱砼采用附著式振搗器振搗。

(2)砼封頂工藝。

①在襯砌臺車頂部設(shè)置三根尾管,澆筑順序從靠近上一板砼端頭的尾管開始向另一側(cè)澆筑。為了使頂拱砼飽滿,并為了防止擋頭模爆模,最好采用靠近上一板砼端頭的一根尾管澆筑,依靠輸送泵的壓力使頂拱飽滿。當(dāng)砼輸送泵的工作壓力過大,或頂拱砼流動緩慢時,才考慮用另外兩根尾管澆筑。

②為了防止砼澆筑壓力過大,造成模板變形,在擋頭模處留一寬1-2m的觀察窗口,當(dāng)頂拱砼流動緩慢時,必須換到另一根尾管澆筑。

③封頂快結(jié)束時,要認(rèn)真計算封頂砼量,按封頂量將砼壓送入拱部,當(dāng)擋頭模最高處砼壓滿時即可停止?jié)仓?/p>

④封頂砼要嚴(yán)格按砼配合比拌和,適當(dāng)加大砼塌落度(不大于15cm),使砼具有良好的和易性,加強(qiáng)拱部附著式振動器振搗,并適當(dāng)延長振搗時間。

⑤砼澆筑時要隨時觀察擋頭模的變形情況,如有跑?；蚵{現(xiàn)象,應(yīng)及時加固或堵塞。

2.2.3拆模、養(yǎng)護(hù)

在砼襯砌完成12h(或按設(shè)計要求)后,拆除擋頭板,松開各個工作窗口,砼襯砌完成24小時(或按設(shè)計要求)以后,即可脫模移動臺車。對完成的襯砌砼拆模之后,及時將砼表面局部缺陷的部位修補處理,使砼表面整體光潔平整。模板臺車移動后,及時派人對機(jī)械設(shè)備、臺車模板進(jìn)行檢修,刷脫模劑,以便進(jìn)行下次砼襯砌施工。折模后,按規(guī)范要求灑水養(yǎng)護(hù)。

3圍巖監(jiān)控量測及原形觀測

3.1圍巖監(jiān)控量測

新奧法的施工特點是采用與圍巖密貼的噴混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)等形式進(jìn)行支護(hù),充分發(fā)揮圍巖的自穩(wěn)能力。新奧法的設(shè)計主要是在新奧法基礎(chǔ)理論和設(shè)計理論的定性成果指導(dǎo)下,參考已建隧道工程的支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)來進(jìn)行初步設(shè)計,然后再在施工過程中通過對圍巖的量測工作進(jìn)行修改、完善設(shè)計。量測工作是監(jiān)控隧道圍巖穩(wěn)定性的重要手段,是檢驗新奧法施工是否經(jīng)濟(jì)、合理與安全的重要手段,量測工作始終伴隨著新奧法施工的全過程。

3.2量測目的

通過對圍巖穩(wěn)定性動態(tài)的觀測,來判斷支護(hù)構(gòu)件的效果及施工方法的妥善效果,并把該過程科學(xué)地反饋到施工中去,以安全、經(jīng)濟(jì)、高效地施工隧道。量測的目的,具體地說有如下幾點:

(1)確認(rèn)工程的安全性。掌握隧道周邊圍巖的動態(tài);了解各種支護(hù)結(jié)構(gòu)的效果;確認(rèn)作為結(jié)構(gòu)物的隧道的穩(wěn)定狀態(tài);掌握隧道開挖時對周圍其他構(gòu)造物的影響。

(2)確保工程的經(jīng)濟(jì)性。修改、優(yōu)化設(shè)計,提高設(shè)計施工的經(jīng)濟(jì)性,降低工程造價;將量測信息反饋到設(shè)計施工的同時,積累資料,為以后的工程積累經(jīng)驗。

3.3量測計劃

(1)量測項目。隧道監(jiān)控項目:周邊位移、拱頂下沉、地質(zhì)和支護(hù)狀態(tài)觀察。

(2)量測的要點。能把握圍巖變形動態(tài);易于分析、解釋量測結(jié)果;各項測量項目同時施工時,易于判斷其相關(guān)性;考慮爆破作業(yè)及洞內(nèi)施工機(jī)械的影響;便于量測作業(yè);量測間距按高速公路隧道施工技術(shù)規(guī)范,結(jié)合圍巖具體情況確定。

3.4量測的實施

(1)隧洞內(nèi)目測觀察。掌子面的觀察,原則上每個掌子面都要進(jìn)行,并按“隧道開挖地質(zhì)監(jiān)測記錄表”所示的記錄格式,對每一進(jìn)尺的掌子面進(jìn)行記錄。對已施工地段的支護(hù)進(jìn)行觀察調(diào)查,每次進(jìn)洞(至少一天一次)都要把觀察事項做好記錄。

(2)周邊位移量測、拱頂下沉量測。周邊位移量測與拱頂下沉量測,原則上應(yīng)在同一個斷面上進(jìn)行。周邊位移量測與拱頂下沉量測間距,隨地質(zhì)變化、開挖進(jìn)度、量測數(shù)據(jù)的積累等做相應(yīng)地改變。在施工初期階段(斷層、破碎帶、滑坡帶、覆蓋較薄處、埋深大且易發(fā)生巖爆處)為掌握圍巖動態(tài),要縮小量測間距。施工情況良好且地質(zhì)條件連續(xù)時,量測間距可以加大。地質(zhì)變化顯著時,間距可縮短。

(3)測點測線布置。量測部位和測點、測線布置應(yīng)根據(jù)圍巖條件、量測項目和施工方法等確定。周邊位移量測測線為起拱線上、下各一米處。拱頂下沉量測的測點,原則上設(shè)在隧洞拱頂中心點上。受到通風(fēng)管妨礙時,或位移值很大,隧道下沉成為問題時,也可選在中心以外。