白龙江隧道施工技术研究.pdf

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1、 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第10卷 第15期 2010年5月 167121815(2010) 1523801204 科 学 技 术 与 工 程 Science Technology and Engineering Vol110No115May 2010 2010Sci1Tech1Engng1 白龙江隧道施工技术研究 张俊刚 朱红兵 1 朱有德 2 孙 伟 (黑龙江交通职业技术学院 土木工程系,齐齐哈尔161002;哈尔滨铁路局绥化工务段1,绥化15207

2、3;哈尔滨铁路局工务机械段2,哈尔滨150001) 摘 要 介绍了白龙江隧道的施工技术,确定了隧道开挖的支护方式及关键技术,分别介绍了隧道洞口和洞身的衬砌施工方 法,并分析了隧道特殊地质地段的特殊处理方法。 关键词 隧道 支护 衬砌 中图法分类号 U459TV672. 1U455. 91; 文献标志码 B 2010年3月15日收到 第一作者简介:张俊刚(1971 ) , 男,汉族,黑龙江嫩江人,研究生, 工程师。研究方向:地下工程施工控制及监测研究。 1 工程简介 本工程关键线路为引水发电隧道。引0 +032. 3034 +020. 440,长3 988. 137 m,设计洞径7m。 引水隧道

3、沿线主要出露中、 上志留统 (S2 3) 及第 四系(Q)地层。沿线主要以滑坡、 泥石流、 倾倒体、 岩 体风化、 卸荷为主。卸荷岩体水平深度 (6 18. 8) m, 弱风化岩体水平深度 (15 20) m。松动倾倒体多 分布在白龙江两岸的山坡上,一般厚 (15 20) m, 卸荷带及断层破碎带、 节理密集带为 类岩体,弱 风化岩体为 类,微风化岩体为 类。 2 隧道开挖的防护与支护 2. 1 锚杆施工 2. 1. 1 锚杆支护施工工艺流程 布点 钻孔 注浆或锚固剂 锚杆插入 养 护 质量检查 1 。 2. 1. 2 钻孔 用凿岩机按设计孔位钻孔,钻孔方向尽量与岩石 节理面方向正交,孔径大于

4、锚杆直径 (15 20) mm, 以保证锚杆与岩石之间锚固砂浆充足。灌浆前用 高压水洗孔。 2. 1. 3 锚杆安装 锚固剂锚杆采用厂制药卷状锚固剂,使用前放 入水中浸泡 (3 5) min,逐卷装入锚杆孔内,插入锚 杆固定即可。 2. 1. 4 质量检查 洞内自然条件下养护,达到设计强度后,按 GBJ8685 锚杆喷射砼支护规范 进行质量检查, 内容包括:锚杆长度、 间距、 角度、 抗拉拔力等,其中 抗拉拔力要用锚杆拉拔仪做试验检测。 2. 2 钢筋网的施工 (1) 钢筋网按设计或工程师指定部位铺设, 铺设时要随岩面起伏铺设,尽量与岩面密贴,并保 证圆顺。 (2) 钢筋网接头连接采用绑扎或焊

5、接,并与 锚杆绑扎固定牢固。 (3) 质量要求。钢筋网不得有锈,钢筋网铺 设绑扎或焊接牢固,喷射砼时不得晃动。 2. 3 钢格栅安装 (1) 当围岩为 、 类围岩时需要架设钢筋 格栅或工字钢拱架 2 。 (2) 钢格栅在钢构件加工厂制作,按1: 1胎 模比例放样,在钢板平台上安装模具,分三节制做, 节头焊接法兰,按单元加工成型,钢筋格栅由4根 25 mm钢筋构成主筋,截面尺寸2525 cm2,工字钢 格栅,采用122a工字钢,间距一般采用 (0. 5 1) m。 格栅用径向锚杆固定,格栅间设 22 mm连接筋。 1994-2010 China Academic Journal Electron

6、ic Publishing House. All rights reserved. 安装前钢格栅必须先进行试拼,检查合格后方可运 输到现场。 图1 法兰示意图 图2 主洞格栅示意图 (3) 安装时,首先测出隧道中线超出各单元 节点的标高后,将各单元按顺序安装就位,再检查 钢格栅轮廓尺寸,进行调整,符合设计要求后将法 兰螺栓拧紧,并与锚杆头点焊临时固定,测量班重 新检查符合施工规范规定后,将钢架与露出锚杆进 行焊接牢固,最后焊接连接筋。 2. 4 进口段洞口加强支护 进口段洞口穿过313省道进入山体内,此段 长约20 m,围岩埋深较浅,覆盖层仅有5 m,岩石 风化严重、 破碎,浅埋,且属 类围岩

7、,若直接进洞 存在坍塌的危险,造成公路阻断带来不必要的经 济损失,并且对人身,机械、 设备存在极大的安全 隐患,因此采用高为5 m的上导法施工,洞口采用 80 mm,长20 m的注浆管棚,洞内采用Ia22工字 钢进行加强支护,保证人员、 机械、 设备能够正常 通过进 行 施 工,待 将 来 公 路 改 线 后 进 行 下 导 扩挖 3, 4 。 2. 4. 1 洞脸支护 (1) 锚杆为 25 mm系统锚杆,长4. 5 m,间 排距2. 0 m。 (2) 钢筋网片为 6 mm钢筋编制,挂网尺寸 15 cm15 cm,与锚杆相邻处用电焊机焊牢固。 (3) 喷射C20混凝土15 cm,喷混凝土方式为

8、 湿喷。 2. 4. 2 洞口支护 洞口为 类围岩,因此进洞之前对洞口采取加 固措施,为确保安全进洞,采用双排超前注浆超前 支护,并设钢拱架喷砼加强措施。 (1) 洞口采用双排超前管棚,规格为 80 mm 无缝钢管,长20. 0 m,前端制成尖状。其施工工艺 如下: 测量放线:按设计开挖轮廓线。 管棚间排距0. 5 cm。管棚安装完成以后, 在末端与岩体连接部位立一榀加强钢拱架,钢拱 架与小导管尾端采用电焊焊接牢固,最后喷满 C20砼。 (2) 洞内设钢拱架挂网喷射混凝土,采用C20 混凝土,喷砼厚度为30 cm。钢拱架间距0. 5 m,钢 筋网片采用 6 mm加强钢筋编制,网格间距15 cm

9、 15 cm,与锚杆相邻处用电焊机焊牢固,并设超前 锚杆,锚杆长3 m,每榀12根。 2083科 学 技 术 与 工 程10卷 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 图3 进口段洞口加固示意图 2. 5 隧道洞身衬砌 本隧道为7 m圆形结构,、 类围岩衬砌厚度 为 (30 80) cm, 类围岩拱底素混凝土衬砌,厚度 为20 cm,拱顶采用喷射混凝土,为了不影响开挖支 护施工,保证砼的浇筑质量,保证砼密实度、 强度、 外观质量、 防水性能、 衬砌厚度达到水工隧道的设

10、计要求,根据施工进度计划总体安排,砼二次衬砌 采用3台液压钢模台车同时施工 5, 6 。台车设计全 长12 m ,素衬混凝土采用30100 cm组合模板衬 砌,混凝土由洞外自动计量拌合站生产, 6台混凝土 搅拌运输车运混凝土至洞内,混凝土输送泵送入 仓,插入式振捣器及附着式振捣器联合振捣。为加 快施工速度。当衬砌混凝土达到设计强度70%以 后,即使进行回填灌浆和固结灌浆。附全圆自行针 梁式衬砌台车。 3 洞内不良地质地段的特殊处理方法 3. 1 松散地层及断层、 破碎带 (1) 常用施工手段:先护后挖,密闭支撑,边 挖边封闭的方法; (2) 可采用短开挖、 弱爆破、 强支护、 快衬砌 方法;

11、(3) 一般地段,可采用超前锚杆,钢格栅挂网 喷砼方法。 超前锚杆采用28 mm钢筋,各项参数由具 体地质情况确定,一般长度(2. 54. 5) m,外插角 3 7,横向间距(0. 20. 4) m,纵向间距0. 4 m。 钢筋格栅由4根 25 mm钢筋构成主筋,截 面尺寸20 cm20 cm,工字钢格栅,采用Ia1622 工字钢,间距一般采用(0. 51) m。格栅用径向锚 杆固定,格栅间设22 mm连接筋。 钢筋网6 mm钢筋,尺寸15 cm15 cm。 喷砼厚30 cm,砼标号C15。 (4) 地层特别松散、 破碎地段采用超前小导 管注浆,钢格栅挂网喷砼方法。 超前小导管采用 40 mm

12、钢管制作,管前端做 成尖楔状,在管上钻 6 mm的注浆孔,注浆孔梅花 形布置,以便钢管顶入地层后对围岩空隙注浆。超 前小导管各项参数根据具体地质情况确定,一般长 度为2. 5 m4 m,外插角3 7,横向间距0. 4 m, 纵向间距 (1 2) m。 3. 2 溶洞地段 (1) 对于有填充物的溶洞施工方法大致同松 散地段。地层无填充溶洞施工方法可根据不同情 况采用不同方法,主要有填堵和跨越两种方法。 (2) 对已停止发育、 径跨较小、 充水溶洞,采 用砼、 浆砌片石或干砌片石回填封闭。 (3) 拱以上空溶洞,采用喷锚支护加固,或加 设护拱及拱顶回填的办法处理,护拱及回填为一定 厚度的与衬砌同级

13、混凝土、 浆砌片石,其余可用 片石。 (4) 对于底部较大溶洞采用梁或盖板通过, 遇到特别大的溶洞会同设计单位、 业主共同研究 处理。 3. 3 软弱地基处理 拱底采用浇注C20混凝土仰拱,以加大接触面 积提高地基承载力。 3. 4 地下涌水处理 (1) 调查判明地下涌水类型:基岩裂隙水、 孔 308315期张俊刚,等:白龙江隧道施工技术研究 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 隙水或岩溶水,观察涌水水量、 水位及水量变化等 情况; (2) 根据不同的情况采取注浆(

14、水泥水玻璃双 液浆)止水,或封堵措施。若涌水量较大或其他特殊 情况,会同设计单位、 业主等有关方面共同研究处理。 4 结论 在实际工程中,隧道在开挖及支护过程中反映 非常复杂,受诸多因素制约,场地条件、 地质情况、 工程辅助措施、 总体工程筹划、 施工管理等均会对 结构施工产生影响。希望通过本文的介绍能够反 映出隧道开挖的基本特性和适用范围,为工程界同 仁参考借鉴。 参 考 文 献 1 杜国明.自进式锚杆超前短管棚施工技术.铁道标准设计, 2005; (7) : 2 杨 峰,阳军生.浅埋隧道围岩压力确定的极限分析方法.工程 力学, 2008; (7) : 3 齐景岳.隧道爆破现代技术.北京:中

15、国铁道出版社, 1999 4 王新明.浅埋公路隧道洞口段施工技术.铁道标准设计, 2005; (8) : 5 公路隧道施工技术规范(JT J04294).人民交通出版社, 1995 6 周劲松.大河湾长大隧道施工技术.铁道标准设计. 2006; (11) : Construction Technology Research of Ba ilongjiang Tunnel ZHANG Jun2gang, ZHU Hong2bing 1 , ZHU You2de 2 , SUN Wei (Civil EngineeringDepartment, Heilongjiang Communication

16、s Polytechnic, Qiqihaer 161002, P. R. China; Harbin Railway Station SuihuaWork Department1, Suihua 152073, P. R. China; Haebin Railway stationWorkMechanicalDepartment2, Harbin 150001, P. R. China) AbstractThe construction technique of the Bailongjiang tunnel is described, and determined the supporting methods and key technologies of tunnel excavation, introduced the lining construction method of tunnel opening and body, and analysed the processing method of special geological sites of the tunnel . Key wordstunnelsupportinglining 4083科 学 技 术 与 工 程10卷