黄土隧道密排小导管出洞技术
2018-10-21何精伟
何精伟
摘要:根据蒙华铁路杨台隧道的工程概况,制定了密排小导管出洞技术方案,阐述了施工中的控制要点及预防措施,结果表明,该方案可减少在施工中的成本预算,安全平稳出洞。
关键词:隧道;密排小导管;出洞
1概述
蒙华铁路杨台隧道位于黄土峁梁区,起止里程为DK367+178.19~DK368+245.19,全长1067m,为单洞双线隧道,最大埋深128.8m。黄土峁梁区,地形起伏较大,冲沟发育。隧道进口山体自然边坡较陡60°~70°,出口自然边坡30°~40°。
2地质描述
隧道进口处左侧为一滑坡体。滑坡体物质只要为新黄土,两侧及前缘厚度稍薄。滑体物质组成:砂质新黄土,浅黄色,稍湿,稍密,以粉粒为主,勘探揭示层厚20.2~22.3m;黏质新黄土,黄褐色,硬塑,以粉粒为主,勘探揭示层厚8.8~9.2m,滑坡体表面基本覆盖新黄土,黄土坎处可见节理发育,并且可见裂缝沿节理发育。DK367+185~DK367+300陷穴发育,分布在线路两侧,约15~72m,直径5~8m,最深3~6m。
3施工方案
为确保安全平稳出洞,开挖工法调整三台阶临时仰拱法,临时仰拱设置在中台阶,同时上台阶高度调整为3m,中下台阶及时封闭成环,掌子面与仰拱成环不大于15米;上台阶一次开挖1榀,中下台阶一次开挖2榀,下台阶与仰拱初支一次成环,上中下及仰拱同时间开挖。衬砌类型为Vc型,钢架采用H230格栅钢架,间距0.6m,钢筋网片为HPB300Ф8钢筋加工,网眼尺寸20×20cm;锁脚锚管为Ф42×5mm无缝钢管,单根长4米,每节点施工2根,以向下30°~45°打入围岩并注M30水泥砂浆填塞密实,钢管与钢架以L筋进行焊接。超前支护为Ф42×3.5mm密排小导管,单根长3.5米,环向间距20cm,三榀钢架尺寸施工一环,拱部150°布设。
4.密排小导管施工工艺及特点
1)小导管加工
小导管采用热轧无缝钢管加工,钢管顶部10cm切割加工成尖梭状,使钢管更容易插入孔内,尾部预留20cm不进行填塞,方便顶管施工。
2)钻孔
小导管孔位根据导向钢架测量点位钻设,钻机采用多功能凿岩机进行钻孔,钻孔的方向垂直于开挖面,仰角10~15°。钻头直径比导管直径大3~5cm,钻孔钻进时要避免钻杆摆动,保证孔位顺直。钻至设计成孔深度后,用吹管将碎碴吹出,避免塌孔。
3)顶管
在钻好的孔内插入加工合格的钢管,开动钻机,利用钻机的冲击力将钢花管顶入围岩中,钢管顶进钻孔长度≥90%管长。
4)固定
顶管至设计孔深后,与钢架架焊接在一起。
5)浆液制作
水泥浆采用现场拌制法,水泥浆采用双液浆,施工配比为水泥(kg):水(kg)=1:1,水泥浆(L):水玻璃(L)=1:1,目的是为了提前让水泥浆达到初凝,保证围岩的稳定性。
6)小导管控制要点
小导管纵向有效搭接长度不小于1m,现场施工每3榀施做1环超前小导管;外插角10~15°,误差不大于2°,與线路方向平行;小导管与拱架形成整体,共同受力;小导管施工前先封闭工作面,防止注浆时出现漏浆等情况,注浆压力为0.5~1MPa,达到注浆压力后稳压10~15min,可结束注浆。
5.方案控制要点
注浆发生串浆时,采用分浆器多孔注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆。当注浆压力突然升高时应停机查明原因。当水泥浆进浆量很大,压力不变时,检查周边地表是否有浆液溢出,或调整浆液浓度及配合比,缩短胶凝时间,采用小流量低压力注浆或间歇式注浆。
6.监控量测
地表沉降观测点沿隧道纵向5m、横向2m~5m的间距布设,在开挖前布设完成并进行数据采集;拱顶下沉和水平收敛沿隧道纵向5m布设,且在同一断面上,测点埋设在钢架上。监测按照每天二次进行,出现异常情况时,加大监测频率。监测管理值采用变形总量、变形速率、初期支护表观现象和变形时态曲线进行综合等级管理。变形总量、变形速率控制在管理等级范围内,及时巡视初支表面有无异常,同时结合变形时态曲线形态进行综合分析处理。
7.注意事项
(1)做好施工人员的技术交底及安全教育培训,能够熟练掌握各施工要点,确保各工序、各工种、人员与机械的协调配合。
(2)高度重视监控量测,每天及时进行数据采集,并上传至监控量测管理信息平台,各级管理人员均能查看相关数据,若出现预警情况,能够及时进行原因分析,制定处理措施。
(3)根据实际揭示围岩情况、监控量测变形情况、超前地质预报情况,合理确定开挖进尺,树立以加快循环时间保证进度的理念,改变以加大进尺保证进度的错误观念。
(4)严格执行“上下紧跟、左右紧垫”的安全措施,即上台阶拱架顶紧掌子面不留空隙,仰拱初支紧跟下台阶封闭成环,各台阶拱架左右拱脚采用强度高、轻便耐用、可循环使用的垫板支垫结实,不能落在虚土上。
(5)采用湿喷机械手喷射混凝土,外加剂掺量实现自动化控制,降低了人为影响因素,提高了喷射混凝土的质量;回弹量显著降低,减少浪费;喷射混凝土的密实度增大,强度高。
8.结束语
该方法可以在黄土浅埋、偏压隧道施工中推广使用。随着该技术的不断完善,相信在以后类似隧道工程施工中将会得到广泛的应用。
参考文献:
[1]刘春龙朱苦竹.黄土隧道洞口浅埋偏压段关键施工技术研究2011