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公路工程的建設需要跨越自然地質條件不同的區域,若公路經過山區或者河流區域時,需要開挖山嶺隧道或河底隧道。隧道的開挖技術與該地區的地質環境具有密切聯系,為保障隧道工程的安全性,應對需要開挖隧道的地區進行科學的地質勘探,為公路工程的規劃、設計及施工提供必要的依據和指導。
一、公路工程隧道地質勘探
(一)隧道工程地質勘探必要性
地質勘探是通過鉆探、電探、震探等一系列方法對構成地質條件的各個要素進行測試的一種技術,為煤田開采、石油開采、地下工程的建設等各項工作提供必要的技術參數。隧道是在天然地層中修建的建筑物,隧道工程建設的各個環節,如位置選擇、工程設計、施工技術等均與地質條件有緊密關系。以山嶺隧道為例,修建山嶺隧道時應對巖層地質構造、產狀、裂隙發育、風化程度、地層含水量、地層溫度、有害氣體等各個要素進行地質勘測,以決定隧道的深度、施工工藝及施工技術。對重點隧道工程,除常規的地質勘測外,還應進行區域性的工程地質調查、測繪及試驗;若地下水對隧道具有重大影響時,還應進行地下水動態觀測,計算隧道涌水量。隧道工程地質勘探工作主要關注的內容為隧道圍巖的穩定性、地下水對隧道的影響、地層溫度的影響、有害氣體的組份、隧道位置及洞口位置的確定等。
(二)隧道工程地質勘探的主要內容
1.可行性研究階段的勘探
隧道工程的可行性勘探主要目的是了解項目所在地的地質特征、各工程方案的地質條件及其控制工程方案需要的主要地質參數,為工程的路線設計、橋位設計、方案的選擇、編制可行性研究報告提供準確的數據支持。這一階段的探測工作主要是踏勘,對多個可能方案沿路線進行實地調差,對重要工點進行必要的勘探,大致探明地質情況即可。一般需要進行勘探的工點有大橋、隧道、不良地段等。
2.初步勘探階段
初勘階段一般以物探為主,物探的測區一般在測繪范圍以內,當對物探解釋有重要的對比價值或參考價值時,可進行勘測追蹤,擴大測繪范圍。在測量范圍內,應按照物探方法,結合地形條件,對測線的方向、間距、測點的疏密、激發點與接收點的距離及布置形式進行設定。物探方法較多,對隧道工程進行物探時,可根據隧道深埋和下伏巖體特性,選擇合適的物探方法。電火花法、聲脈沖轟震器、旁側掃描聲納可用于水下隧道地質勘探;高分辨率反射法可用于深埋隧道的勘探;磁力、重力測量法則適用于礦體、煤層、采空區、溶洞、斷裂等特殊構造的勘探。分離式隧道一般沿隧道軸線縱向布置2-3條物探測線,兩洞口橫向測線可布置2條,根據隧道長度、地質條件確定測線長度和測點間距;整體式隧道可適當增加縱向和橫向測線。地質體或構造類型不同時,應設計2-3條物探測線穿過,每條測線的測點應在3各以上,若地質條件復雜時,可酌情增加測點數目。
3.詳細勘探階段
詳細勘探主要是進一步探測初步勘探階段未查明的地質問題,為后續工程的設計及施工提供必要的補充和校核,這一階段探測技術仍以物探為主,具體選擇方法可根據隧道所在地區的地形、地質條件決定。對山區巖質隧道進行探測時,應先進行地震勘探。進行地震勘探時,可沿隧道軸線布置一條以上的地震測線,以10-20m為間距設置測試點;若在測試過程中發現地質構造,可將測試點數據布置密度增加;兩洞口布置橫測線,測點距離設置為5m;若在洞口或洞身發現溶洞或其他構造破碎帶,可根據具體情況適當增加橫測線或測試點。公路為上下行時,對于地質條件簡單、巖性單一、無地質構造的短小隧道可作為一條隧道,組織勘探工作外,其余均應作為兩條隧道進行單獨勘探。勘探方法如下:用聲波法對巖體的彈性縱波波速和橫向波速進行同時測定,用于計算巖體的彈性特征值;測試巖石試件的彈性波速,以計算巖體的完整性,從而判定圍巖的破碎程度;在進行地震勘探時,若發現明顯的地質構造或溶洞時,可利用其他方法進行再次勘探,以供驗證;采用電探時,可沿隧道軸線設三條測試線,其中兩側的測試線與主測線的間隔距離為20m,測點間距為20m;洞口設置橫測線,間距為10-30m;對水下地質進行物探時,應根據水域的水底地形、水體流蘇、水體深度等情況決定物探方法的選取,一般可采用多種方法進行綜合探測,勘探主線至少為2條,橫測線可根據水流方向布設,至少為3天,測點間距應小于陸上物探測點間距。
二、隧道工程地質勘探測試項目
隧道工程地質勘探測試項目主要包括地應力、巖土力學、水文地質、水質分析以及其他綜合測試。地應力測試方法多采用水力壓裂法,其他方法可作為輔助方法。巖體內部應力狀態存在一定的差異性,可利用應力試驗,并結合巖體組份的分析及構造分析,對巖體的主應力方向進行確定,巖土的力學試驗常用測定標準為《公路工程地質勘察規范》;隧道工程在建設過程中,需要大量的鉆探操作,地質勘探孔的設定應考慮水文地質試驗孔的設定情況,地質勘探孔終孔可作為后期的水文地質試驗的觀測孔,若發現鉆探孔終孔含有大量地下水,應考慮進行專業的水文地質勘探,以獲得水文地質參數。對隧道內的主要含水層取樣進行水質分析,看是否滿足生活、工程、消防用水的要求,一般測試樣品為1-3組。綜合測井是配合鉆孔,利用聲波測井和放射測井的方法,從多個方面獲得隧道圍巖工程所需的地質、水文等各項參數。
三、總結語
【關鍵詞】隧道工程;小導管注漿;施工工藝
隨著國民經濟的迅速發展,山嶺地區新建鐵(公)路越來越多,隧道工程所占比例逐步加大,隧道建設也進入一個新的發展時期。在山嶺隧道施工中遇到不良地層時,往往要借助超前支護。超前支護一般有以下幾種形式:超前大管棚、超前預注漿(全面預注漿)、超前錨桿和超前小導管。超前大管棚適用于巖體很破碎,開挖尺寸較大的洞室以及對沉降控制要求較高的地下工程及隧道施工中;超前預注漿主要用于大面積特別松散巖體及地下水豐富的巖體中;超前錨桿適用于巖體破碎程度較小,不需要采用注漿就可以進行施工的圍巖;超前小導管特別適用于小洞室(跨度在6m以下)的超前支護和在處理塌方施工中應用。采用大管棚支護技術必須有專用鉆機,施工空間要求高,一次花費較大;采用全面預注漿方法,涉及的施工范圍大,施工程序繁雜,并且可靠性難以確定;而采用小導管比超前大管棚和注漿施工工藝相對簡單得多,支護技術在很小的空間內利用簡單的手持風鉆即可進行鉆眼及布管工作,遇到地層變化時可隨時調整施工方案,經濟效益顯著[1-5]。
1.隧道工程中應用小導管注漿加固機理
所謂“小導管注漿”就是對風化破碎巖石及構造裂隙發育難以支護的破碎頂板,在開挖前預先向其裂隙通道內注入固化材料(通常是水泥漿、水玻璃或聚氨酚等)充填裂隙,封堵涌水,膠結巖石,改善圍巖力學性能,提高巖體自身整體強度,改變圍巖支護狀態。
小導管超前注漿加固機理主要為滲入性注漿,對具有一定孔隙或裂隙受擾動和破壞的圍巖,在注漿壓力作用下,水泥漿液滲入到圍巖的孔隙和裂隙中,以水泥漿液作為膠結體,將破碎的圍巖進行膠合,形成整體,使之組成地層“自承拱”和“承重環”,將破碎圍巖轉化為有效的穩定帶,防止隧道開挖時圍巖內巖塊的松動、剝離和墜落,從而達到加固圍巖的目的。
在軟弱破碎圍巖中采用超前小導管注漿法施工具有許多優點。小導管打入后形成了管棚效果,與固結聯合,形成超前支護體系,提高圍巖自身的穩定性,抑制圍巖松馳變形,提高了施工安全性;加固效果穩妥可靠,注漿質量易于控制;采用超前支護手段,通過調整水泥漿液凝固時間,可大大縮短開挖時間;該法采用小型機具施作,無需配備專用設備,工藝操作十分簡單。
2.隧道工程中應用小導管注漿施工工藝(見圖1)
3.隧道工程中應用小導管注漿施工工藝
3.1 小導管注漿在破碎板巖中的應用
破碎板巖的特征是相對砂層和土層而言顆粒較大,施作小導管注漿的主要原理是滲透灌漿理論,目的主要是使漿液充填巖體中的裂隙,在裂隙中形成漿液和充填物的固結體,增加顆粒之間的粘接力,提高巖體的整體強度;另一方面,因為破碎板巖的顆粒大,小導管也將發揮較為明顯的棚架和錨桿作用[6-11]。
隧道通過軟弱破碎的板巖地層時,以錨噴混凝土做施工支護進行開挖有一定困難時,可以用小導管注漿結合格柵鋼架和網噴混凝土聯合支護措施的方法進行施工。雖然也可采用深孔注漿,但是深孔注漿畢竟造價太高,工程進度緩慢,而且在深孔注漿后仍需要用小導管注漿才能達到安全掘進的目的;注水泥砂漿也能達到止水和固結地層的目的,但由于水泥泵漿凝固時間長,注漿后不能立即開挖,因而工期問題就變得更為突出。
為了超前加固圍巖和止水,起到提高圍巖強度及臨時支撐的作用,同時為了保證施工安全,從經濟性和施工的可能性考慮,超前預支護可采用小導管注漿,初期支護采用格柵鋼架和網噴混凝土聯合支護措施。
3.2 小導管注漿在斷層破碎帶中的應用
在斷層破碎帶中采用小導管超前注漿法施工具有許多優點。①超前小導管加格柵鋼架和鋼筋網及噴混凝土的聯合支護方式對不良地質的隧道掘進是一種有效措施。②一般采用加密超前小導管預注純水泥漿進行加固,涌水量大的地段采用雙液注漿,小導管雙液注漿的止水作用在涌水量大的地段是很明顯的。
3.3 小導管注漿在砂層和砂粘土層中的應用
砂層和砂粘土層一般土質比較松軟均勻,小導管容易打入,注漿效果相對容易控制,非常適合采用小導管注漿技術。施作小導管注漿的主要原理是劈裂灌漿,目的是使漿液在壓力作用下,克服地層的初始應力和抗拉強度,引起砂體和砂粘土體結構的破壞和擾動,從而使得地層的結構得到改變,同時也有部分的滲透灌漿原理。
3.4 小導管注漿在處理塌方中的應用
在隧道工程施工中,往往由于采取不恰當的施工方法發生塌方,在處理塌方過程中有的采取對塌體實行全斷面注漿進行加固,有的采用在地表注漿對塌體進行加固,有的采用大管棚方法通過塌方,這些方法雖然也都取得了成功,但是相對施工周期長,造價高。在相對較小斷面下(跨度小于6m時)采用小導管注漿技術進行塌方處理非常有效。①大面積坍塌穩定后進行小導管施工,這一應急措施容易被作業人員所接受,由于其工藝簡單,機具要求不高,搶險比較及時。②注漿后在拱頂范圍內形成防護罩,使開挖,支護在安全條件下進行。小導管打入后的外露尾端通常支于開挖面后方的格柵上,共同形成預支護系統,承受拱頂的圍巖壓力,并提高圍巖的穩定性,抑制圍巖松馳變形,提高施工安全性,使加固效果更穩妥可靠。
4.隧道工程中應用小導管注漿施工注意事項
4.1 注漿壓力控制 由注漿泵油壓控制調節。具體調法為啟動注漿泵,正常運轉后關閉泵口閥門,泵停止運轉后,旋轉壓力調節旋紐,將油壓達到調定在要求的油壓刻度值上。隨著注漿阻力的增大,泵壓隨之增高,當達到調定刻度值時,自動停泵。
4.2 液漿配比的控制 水泥漿液水灰比W/C=0.5-1.0,同時加入5%的水玻璃,以改善漿液性能。在注漿前試驗合理確定漿液配比、注漿壓力等注漿參數。漿液配比選擇要考慮巖石裂隙情況及漿液擴散半徑,現場通過試驗確定。漿液的配比受凝結時間的直接控制。它的控制原則一般是先稀后濃,逐級變換。凝結時間的控制:凝結時間的變化由C/S來控制。為了確保凝結時間的準確,在注漿過程中,需經常測試,一般每拌一筒漿或變換一級濃度或配比時,需要取樣實配,測定凝膠時間,通過對比,檢查配漿是否準確,泵的操作是否正常,吸漿是否正常,混合器的混合是否均勻,從而有助于監控注漿情況(如壓力變化),避免異常故障的發生。
小導管注漿技術在地下及隧道工程施工中得到了廣泛的應用。它適合于多種軟弱破碎、斷層圍巖以及砂層和砂粘土層進行超前預加固,并且在較小斷面施工條件下可以進行復雜的塌方處理。
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在社會經濟持續發展的大背景之下,我國橋梁隧道工程的建設數量逐年增加,橋梁隧道工程的建設規模越來越大。在橋梁隧道工程當中,通過加強施工質量控制力度,不僅能夠提高工程施工質量控制水平,而且能夠保證各項先進的施工工藝得到更好運用。鑒于此,本文深入研究橋梁隧道工程施工質量控制中存在的問題與對策。
1研究橋梁隧道工程施工質量控制難點及技術對策的現實意義
通過研究橋梁隧道工程施工質量控制難點與技術對策,不僅能夠提升橋梁隧道工程的整體質量,而且有效減少工程施工安全隱患的出現。對于隧道橋梁工程中的管理者來講,要結合工程結構特征,明確自身的工作職責。為了保證工程中的施工質量控制得以順利進行,有關人員需要明確工程施工質量控制的特點,具體如下:
(1)較強的不可預測性。我國地域廣闊,河流數量特別多,再加上地形地貌復雜,增加了橋梁隧道工程的施工難度,相應的,工程施工質量控制難度也增加了,使得工程施工質量控制具有較強的不可預測性。例如,在橋梁隧道工程設計環節,受水文地質條件的影響,勘察人員無法準確獲取各項勘察數據,給施工單位造成很大的影響。
(2)安全隱患較多。因為地質條件不同,很多橋梁隧道工程涉及到軟土地基與地下溶洞施工,工程施工質量控制面臨較多的安全隱患,如果不采取有效的解決措施,很容易引發嚴重的施工安全事故,如地下水突涌與山體塌陷等等,使得橋梁隧道工程不能夠如期完工。
2橋梁隧道工程施工質量的控制難點
2.1鋼筋銹蝕
在橋梁隧道施工環節,鋼筋銹蝕現象時常發生,如果鋼筋出現嚴重的銹蝕,特別容易發生漏水現象,受地質環境影響較大。在橋梁隧道施工環節,由于鋼筋銹蝕嚴重,水文條件呈現多樣性,橋梁隧道工程施工初期需要面臨很多施工難題,工程施工質量控制難度特別大。受當地地質環境的影響,橋梁隧道工程鋼筋施工工序比較復雜,使得工程施工質量控制工作面臨嚴峻挑戰[1]。
2.2防排水問題
因為橋梁隧道工程中不同區域的水文地質條件不同,隧道工程屬于地下工程,加強地下防排水施工質量控制工作至關重要。但是,由于隧道防排水施工難度較大,特別容易發生地下水突涌現象。對于工程中的施工管理者來講,加強對隧道防排水安全控制力度特別重要,并引進先進的地下防排水施工工藝[2]。
2.3裂縫
橋梁隧道施工中所產生的裂縫問題,主要是因為施工單位沒有采用合理的預防對策,如果橋梁隧道出現大面積的裂縫,即使采取相應的補救方案,效果甚微,使得工程的施工成本越來越高。橋梁隧道工程施工裂縫產生的原因如下:
第一,受外界環境因素影響,橋梁隧道工程施工中所采用的混凝土需要在施工場地進行攪拌,對施工作業人員的技能要求較高,施工單位需要選擇質量較好的水泥,有效減少水化熱現象的發生,并嚴格控制拆模時間,加強混凝土養護,避免橋梁隧道混凝土結構出現較大裂縫。
第二,混凝土澆筑完畢后,沒有進行有效的振搗,橋梁隧道工程施工規模特別大,施工作業人員在振搗混凝土時,態度不認真,沒有按照有關規范與要求進行振搗,再加上管理者把控不嚴格,混凝土結構出現較大裂縫[3]。
3橋梁隧道工程施工質量控制難點的技術對策
3.1涂層處理
橋梁隧道工程的施工難度比較大,在部分工程項目當中,一些比較落后的鋼筋施工工藝仍然在使用,使得鋼筋工程施工質量控制難度越來越大。因此,橋梁隧道工程中的每個施工作業人員均需要認識到合理運用先進鋼筋施工工藝的重要性,并對既有的橋梁隧道工程施工工藝進行改進,真正達到提升橋梁隧道工程施工質量的目的。結合現階段橋梁隧道工程中的鋼筋施工技術,施工人員要根據具體的工程項目特點,采取涂層處理方法,有效提高鋼筋的施工質量,減小外界環境對鋼筋施工質量產生的影響[4]。
通過采用涂層處理方法,能夠保證橋梁隧道工程中的鋼筋施工質量得到更好提升,有效減少鋼筋腐蝕現象的發生。對于施工人員來講,要按照具體的施工作業流程進行施工,并加強改進,在提高橋梁隧道工程鋼筋施工效果的同時,有效減少滲水現象的出現,保證隧道橋梁工程結構更為穩固。
3.2加大防排水控制力度
材料與施工安裝是保證橋梁隧道工程施工質量的重點內容,為了保證橋梁隧道工程防排水安全控制水平得到全面提升,施工單位在購買各項原材料時,要選擇性能較好、質量較好的原材料,材料進入到隧道施工場地之前,要進行全面檢驗。在安裝各項構件時,施工作業人員需要按照構件的安裝流程進行安裝,避免氣泡的產生。想要避免隧道圍巖結構發生較大變形,施工作業人員需要運用先進的隧道支護技術,不斷減少隧道施工荷載,保證橋梁隧道工程結構更為穩固。
在橋梁隧道施工當中,錨噴支護方式的有效運用能夠保證隧道支護結構更為穩定,施工作業人員要明確錨桿的安裝位置進行有效安裝。針對隧道防排水系統施工,要對防排水管道的質量進行有效檢驗,尤其是管道安裝環節,作業人員要特別注意彈簧軟管之間的安裝縫隙,包括彈簧軟管與圍巖間的緊貼度,避免材料出現較大變形[5]。
除此之外,在澆筑防水混凝土時,作業人員需要使用防水性能較好的混凝土材料進行澆筑,而且要預留兩組抗滲試件,保證混凝土振搗更為合理。在混凝土振搗環節,可以運用高頻機械設備進行使用,施工時間在10~30s之間,禁止出現漏振、欠振與超振現象的發生。橋梁隧道工程中需要使用大量的剛性結構,施工作業人員需要嚴格控制各類鋪裝結構的鋪裝厚度,盡可能使用防水性能較好的施工材料進行施工。
3.3降低裂縫病害
橋梁隧道裂縫對工程產生的危害比較大,而且對工程的整體施工質量影響特別大。基于此,施工人員要充分認識到合理控制施工裂縫的重要性,并運用有效的預防措施進行預防,降低橋梁隧道工程出現裂縫的概率。通常來說,混凝土振搗不合理、溫度變化與預應力作用均會引起裂縫。對于施工人員來講,要結合橋梁隧道工程施工裂縫類型,運用針對性較強的解決對策,有效預防混凝土裂縫的產生。
此外,橋梁隧道工程中的施工管理人員還要對各項施工配件進行優化,為了進一步提升工程的施工安全水平,工程中的各項結構構件要合理,滿足工程項目施工規范標準要求。質量不達標的材料,如水泥與鋼筋等,禁止進入到橋梁隧道工程施工場地。工程項目當中的各項大型施工機械設備使用完畢后,要定期安排專人進行保養。
關鍵詞:隧道工程;淺埋暗挖法;施工技術
中途分類號:TU74 文獻標識碼:A 文章編號:
一、淺埋暗挖法
淺埋暗挖法指的是一些淺埋地段隧道的挖掘時,因為周圍地址、水文等因素的影響,須進行暗挖法施工。此施工方法參考新奧法的基本原理,在開挖中借助多種輔助措施進行圍巖的加固,利用圍巖自承能力。同時,開挖后及時做好支護,封閉成環。由此其與圍巖共同形成聯合支護,是一種有效控制圍巖過大變形的綜合方法。
二、施工技術特點
1、圍巖變形波及地表
淺埋隧道因為其埋深相對較淺,其覆蓋層的厚度也比較薄,通常情況下采用暗挖法開挖的影響將會波及到地表。為了有效地避免對地層內埋設線路管網、地面建筑物及路面交通等造成不必要的破壞,須嚴控地中及地表沉陷。
在變形量的方面,我們不僅僅是要考慮因為隧道的開挖造成的圍巖直接沉降變形,還需要考慮到圍巖引起的支護體系柔性變形和施工中基礎下沉造成的結構整移現象。同時,對于地層性區,除對環境的影響外,還可能削弱圍巖穩定性,加大施工難度。
2、地層改良或剛性支護
在進行淺埋暗挖法的施工時,盡可能的提前支護時間,適當加大支護剛度,控制地中及地表變形沉陷。除采取適當的支護方式、開挖方法外,還需時常改良前方圍巖,做好超前支護等基本措施。
3、試驗段情況指導設計和施工
考慮到隧道周圍的環境特點及其所處地質的復雜,通常我們要選擇在結構情況好地質條件有代表性的一段作試驗段。在我們作出施工方案、結構設計、試驗及量測計劃后,可以先期開工。仔細觀察、分析地中及地表沉陷變形、支護的結構、圍巖應力、對地面環境影響大小等情況。對于試驗段中得到的數據,用反分析法來得到更符合實際的圍巖力學參數,以此為基礎進行力學分析。通過研究分析試驗段施工情況,除可優化設計及施工方案外,還要驗證量測數據管理標準。
三、開挖方法及支護方式
1、選擇開挖方法
通常在山嶺隧道選擇正臺階法施工,而對于城市及附近的可選用短臺階法或上臺階分部開挖法,大斷面山嶺隧道或城市可用單側壁導坑法、中隔墻臺階法或雙側壁導坑法,作為多跨隧道的地下停車場、地鐵車站等用側洞法、柱洞法或中洞法。如果淺埋隧道斷面較大,盡量不采用全斷面開挖。同時要注意,施工時盡量避免擾動圍巖,優先使用人工或掘進機開挖。對于爆破開挖,可以適當的采取弱爆破、短進尺,監控爆破震動,爆破進尺不宜大于1.0m。本文所提隧道的施工,采用的是短臺階法,降低了工程成本,縮短了工期。
2、支護方式
淺埋暗挖法隧道更多的是選用復合式襯砌。支護設計分為:1)初期支護承受全荷重,二次支護僅僅是作為安全儲備而存在;2)初期與二次支護共同承擔荷重;3)初期支護僅作臨時支護,二次支護為主。我們在進行設計時,要綜合研究施工方法、輔助施工方法、結構設計及支護方式,用試驗段驗證,施工中根據量測數據不斷改善。
3、輔助施工方法
在本項目中,采用了以下輔助施工方法:1)上半斷面可以留核心土環形開挖;2)噴射混凝土封閉開挖工作面;3)超前錨桿或超前小導管支護;4)超前小導管周邊注漿;5)設置臨時仰拱;6)深孔注漿加固及堵水;7)長管棚超前支護或注漿。
四、控制沉陷變形及防坍塌
1、現場監控量測
在進行淺埋暗挖法操作時,可以把現場監控量測看成一個重要工作,讓施工隨時處在監控中,控制沉陷變形,確保工程安全。量測項目有應測和選測兩類,表1是本項目的量測內容。
1次/月-3次/月
表1隧道現場量測項目及量測方法一覽表
現場量測數據需及時繪制成位移―時間曲線,時間橫坐標注明施工工序和開挖工作面距量測斷面距離。如果曲線趨緩,作數據處理或回歸分析,推算最終位移值、基本穩定時間。從量測管理基準和沉陷變形控制標準出發做好施工管理。如果量測值超標準,在查明超標原因時,還需補強已支護體系及必要工藝改進。如果曲線有反彎點,位移數據反常急劇增長,則說明支護與圍巖已不穩定,要加強監測,立即補強支護體系,必要時停止向前開挖,采取穩定措施保證施工安全,只有經過妥善處理,才可以繼續施工。
2、量測管理基準
在進行施工時,更多的是把位移量測數據看成信息化管理目標。管理基準值的大小需要根據現場具體情況來制定。控制變形總量如表2。
表2量測數據管理基準值
如果地面建筑對地層的沉陷較為敏感,各種控制沉陷措施(包括改善圍巖等)都無法達到要求或花費太大,此時可以同時對結構進行加固,建立與之相對應的基準值。
隧道量測數據管理基準值需要進行細化,具體要根據各施工階段的控制標準。控制標準分3個控制階段:Ⅰ級安全系數在1.5-2.0以上,此處為安全值;Ⅱ級安全系數在1.5-2.0,此處為警戒值;Ⅲ級安全系數在1.1左右,此處為危害值。如果量測數在Ⅲ級,要立即停止掘進,加固現有支護體系,迅速穩定已施工地段,再研究改進施工中各項方案。
五、結論
本文以遼寧本溪某隧道為例,介紹了隧道工程淺埋暗挖法,同時對于該項技術的特點、開挖方法及支護方式也進行了探討。此外,對于淺埋暗挖法監控量測,則是提出了量測管理的基準,以便于更好地做到隧道工程淺埋暗挖法的順利進行。
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關鍵詞:灌漿法;公路橋梁;隧道;施工
中圖分類號:X734文獻標識碼: A
引言
在我國經濟高速發展的今天,公路橋梁隧道作為重要的交通運輸承載體,為我國經濟發展提供了便利的交通運輸條件。伴隨公路橋梁工程的數量的不斷增加,工程質量問題也是不斷發生。為了保證道路橋梁暢通和人們的出行安全,對那些出現問題的交通路段及時進行維護加固是非常有必要的。所說的灌漿法就是科學合理的利用氣壓、電氣化學或者液壓的原理,天然的裂縫或者因人為因素產生的孔隙把一些能夠固化的漿液注入其中當中,以達到糾正建筑物偏斜、防滲堵漏以及加固強度的目的。從灌漿法的加固目的而言,它可以使得地基土的不透水性增加,防止邊坡護岸和橋墩的沖刷,能對整治坍方滑坡更加有效,使得地基土的承載能力得到提高,起到地基加固的作用。從這一點上來說,在橋梁隧道施工中灌漿法有著非常高的利用價值,其在橋梁隧道中的施工與設計有哪些主要問題需要引起橋梁隧道施工人員的重視,下面做一簡單分析。
一、工程灌漿方法定義及其目的
灌漿法指的是通過利用液壓和氣壓或者電化學原理,然后在比較高的灌漿壓力的作用下,將一些可以固化的漿液注入至不同介質的裂縫中,以達到改善地基的物理和化學性能。通過灌漿加固可以讓水泥以及其他的漿液通過滲透、充填以及壓密擴展來形成漿脈,進而達到形成漿柱體的目的。漿柱體形成后,便可以通過與壓密的地基進行進一步的合成以此形成復合地基,它們之間會進行相互的作用,進而達到控制沉降和提高地基承載力的目的。具體說來,灌漿的目的為(1)防止滲透,保證橋梁和隧道的滲流量,提高橋梁隧道的抗滲透力,降低道路橋梁的孔隙壓力,進而提高道路橋梁的質量。(2)能夠起到堵漏的目的,可以有效地封堵住孔洞,進而起到堵截流水的目的。(3)加固的目的。灌漿法可以有效提高巖土的力學強度以及變形模量,此外,還可以有效地恢復混凝土的結構并能夠有效保證建筑物的整體性,以達到保證施工質量的目的。(4)可以有效治理建筑物的偏斜。通過灌漿法可以使已經產生了不均勻的沉降建筑物得以恢復至原來的位置,從而減少建筑物的傾斜度。
二、公路橋梁隧道施工中所出現的問題分析
(一)裂縫
裂縫是混凝土結構最常見的病害,公路工程也是如此。產生裂縫的原因大多就是混凝土澆筑過程中產生的溫度裂縫、收縮裂縫:橋墩不均勻沉降產生的裂縫:預應力混凝土橋梁的裂縫多由于骨料不符合規范要求,含泥量過大或堿集料反應引起的裂縫:混凝土強度不足,振搗不密引起的混凝土碳化裂縫。這些都有可能產生裂縫,嚴重的會危及工程的使用。
(二)砂漿錨桿錨固力弱
橋梁隧道大量使用普通砂漿錨桿,這類錨桿在實際使用中存在著錨固力難以達到要求的抗拔力。對圍巖的錨固效果自然不是很理想。究其原因有以下幾點:第一,圍巖在鉆鑿錨桿孔時,孔壁經擾動后,有一定厚度的松散層,雖經鉆頭沖擊擠壓后密實度有所提高,但旋轉擾動不可避免地會使孔壁土體松動;第二,孔內注入砂漿時,向上傾斜孔無法填注密實,原因之一是無止漿裝置。原因之二是注漿工藝的問題,即注漿結束后卸管時存在短暫的漿液泄露,使得錨桿體全長范圍難以用砂漿填實;第三,砂漿與土體的粘結力比較差。這是由于土體顆粒間的膠結力差的原因所致,還有孔壁已擾動松散是另一工藝原因。
(三)砌漿脫落
砌漿在工程建設中具有很重要的影響。在公路橋梁隧道施工中,砌漿能夠加固墻體的作用,提高墻面的穩定性,還能夠起到墻體的美化。如果砌漿脫落的話,就會造成墻體失去了加固的作用,降低了穩定性,安全系數同時也會降低。
這些問題的產生,都是在公路橋梁隧道施工中常常遇到的問題,如果不及時解決和預防,有可能會造成工程的損壞,造成重大的安全事故。所以尋找解決方法至關重要。灌漿法作為一種成熟可靠的加固方法,可以很好的針對這些問題,進行解決。提高工程的質量。
三、公路橋梁隧道病害的治理措施
(一)隧道水害的治理
加強隧道內的水害治理,應首先查明水流形式和水的來源,以及查明地下水是還是裂縫水。當處于圍易坍塌、巖破碎地段時,可采取直接向圍巖內壓漿的辦法,當出現較大的涌水量時,可加強化學漿液固結采用的辦法,然后再采用隔離措施。當圍巖條件很好且水量不大時可以直接對隔離防滲技術采取。不能使得隧道排水溝的排水能力對地下水流量要求滿足的時候,路面翻漿冒水,邊墻滲漏嚴重,地下水位比底板、有可能引起土砂流失或仰拱的基面高時,可采取加大、加深排水溝的措施,地下水位降低,基底地下水得到排除,滿足排水要求。做好隧道的防水層,目前主要有兩種類型防水層,一種是采用套拱加固襯砌新增完善的排、防水方案,一種是在襯砌表面直接增加防水涂層。當原襯砌外有一定的凈空空間,且有結構補強需要,可增加套拱,在原襯砌層外與套拱之間新作防水卷材與縱向排水、環向系統,這樣可取得良好的整治效果。
(二)隧道凍害的治理
隧道施工時采用彈性防水材料。并使能在本地區最低氣溫時保持良好彈性,當凍融結束后,彈性性能不變,從而起到抗凍防水的作用。在混凝土拌合物中加入適量引氣劑,在混凝土內部產生大量密閉、穩定和均勻的微小氣泡,分散了毛細管滲水通道,從而提高了混凝土的抗滲能力,減少內部水分并降低凍害發生幾率;微小氣泡還可提高混凝土抵抗變形的能力。在隧道地下水豐富區段采用局部注漿的方法,使漿液材料凝固后充滿圍巖的節理,防止水在裂隙中的流通。
(三)一些特殊情況的處理
橋梁隧道灌漿施工往往并不是一帆風順,很多施工過程中都可能遇到非常規的操作情況,也就是說特殊情況,這就需要我們采取特殊的措施以解決,保證最終的施工質量。例如,在回填灌漿進行時,在下方灌漿孔,若灌漿回填時因為出現意外中斷,就會造成灌漿孔堵塞,為了防止這種情況發生,首先須操作工人做好準備工作,盡量防止其施工過程中中斷,若無法避免地發生了中斷,一定要盡快恢復灌漿,中斷時間不要超過分鐘。在灌漿的過程中,要防止大量吸漿的現象發生,這種情況可能導致橋梁隧道的襯砌部位發生滲漏或變形,此時,要及時停止灌漿操作,查明原因,待漿液凝固后再對灌漿恢復,要保證恢復時灌漿速率小,并防止發生其他意外,注意觀察。
四、灌漿法加固技術在路橋隧道中的應用
(一)灌漿方案的設計及準備
灌漿操作之前需要做的前期勘測和計算準備很多,詳細的準備操作是后期灌漿是否成功的關鍵,也是灌漿質量的決定因素。其中,具體前期操作包括當地的地質考察,灌漿法的合理選擇,前期灌漿實驗,灌漿法相關參數的設計與計算,修改確定灌漿整體過程。需要計算和提前確定的參數包括:灌漿法相關標準,根據不同工程選擇相應灌漿材料,同時確定相應的灌漿范圍,灌漿范圍受灌漿半徑,鉆孔面積以及灌漿材料的流動性影響。另外,灌漿法在公路,橋梁,隧道中有不同的應用方式,比如,若底層強度較低,則可以采用壓密灌漿法;若需要處理的是硬質土層,則可以采用劈裂灌漿法;若處理的是砂礫層,則可以采用滲透灌漿法。以上灌漿法可以針對不同施工環境,靈活選擇處理,也可以組合使用不同的灌漿方式以達到最優效果。總結來說,影響灌漿效果的有灌漿材料的配比設計,灌漿的操作順序,灌漿的方式方法。
(二)灌漿施工工藝
灌漿法加固公路橋梁基礎有著固定的工藝流程,包括鉆孔、安放漿管并立即堵住孔口,攪拌漿,過濾備用,灌漿,等待凝結并在凝結之后進行封孔。
選取直徑為89mm的鉆頭鉆孔,當鉆頭進人勃性土中后用導管保護壁孔,使用撈沙筒取沙成孔,鉆入豁性土中。花管外壁包裹軟橡皮防止泥沙進人花管。灌漿量要符合設計深度,采用純壓力灌漿的方式,自下而上直至灌滿基礎,施工結束之后立即進行封孔,24h之后檢查,若漿液凝結不夠飽滿需要采取補漿措施。具體施工參數參見表1。
表1灌漿技術參數表
現象,較天然未開挖狀態增加了65%;隧道山墻處的位移為4.31mm,方向向右,位移特征明顯,較天然工況下增加了390%。說明隧道圍巖偏壓增加,隧道變形裂縫將進一步發展。進一步驗證了:隨著滑坡穩定性系數的降低,隧道襯砌結構受偏壓作用和應力集中現象越來越明顯,從而造成隧道變形破壞。
結束語
當下,橋梁隧道施工灌漿法有了比較廣泛的應用,而且同時有了較快的發展。這種方法較過去傳統的加固方法要先進的多,一是省去了人工挖洞的時間與費用,二是二次換填減少了的施工工程,施工質量堅固得到確保。可以說,這種方法,即具有更好的可操作性,也節約了費用。隨著運輸建筑業也有了快速發展,建筑行業的不斷發展,也得到了提升灌漿法技術,研究人員要堅持不懈地研究,努力創新,拓寬思路,以滿足施工要求。
參考文獻:
[1]林早華.探究灌漿法在公路橋梁隧道施工中的應用[J].黑龍江交通科技,2014,08:91.
關鍵詞:現代信息技術;隧道工程;施工監測
隧道工程中的施工安全問題一直是社會和施工領域共同關注的問題,為了保證隧道施工工程的經濟、安全、順利進行,首先應考慮好施工工藝問題。同時,還要對施工中的各項數據進行監測和計算。另一方面,還需要不斷引進國外的先進設備和技術,在施工方法上與世界接軌。將最現代的信息技術融合在隧道施工工程之中,對施工工程中各項參數進行監測,不僅保障了隧道施工安全,而且還能夠讓施工過程更直觀、精確。
一、隧道施工工程中監測的目的
為了保證隧道在施工工程中的質量安全及后期使用安全,需要對隧道施工工程的過程,進行嚴密的信息監控和測量。科學合理的施工測量,不僅能夠對隧道圍巖條件、地基拱頂沉降、構造物變形進行全面防控,還能夠保證隧道施工工程的施工穩定性和安全性。隧道工程因為其自身特殊的巖土地質環境,所以不同于其他的地面上的工程。在施工過程中大都存在著一定概率的不安全和不穩定因素。而且由于隧道巖土地質復雜,巖土的結構和支護系統就相對不夠穩定。隨著現代信息技術不斷進步,在隧道工程施工工程監測上也在不斷進步發展。自1984年來,新奧法提出周圍巖體及支護系統結合成一個支護體系進行施工,并動用施工監測技術來判斷圍巖及襯徹的變化和穩定性。及時發現問題,及時進行調整。經過合理科學的現代信息化技術來對隧道施工工程質量進行監測,不僅能夠掌握圍巖開挖過程中的各種變化,還能把控支護系統穩定并做及時調整。對施工過程中的各種風險與危害、災害也能夠進行有效預防和控制。保證了隧道施工工程中的安全和穩定,及施工方案的順利進行和施工設計的順利推進。近幾年來,隨著現代信息技術的突飛猛進,在隧道工程施工監測技術方法上,也有了很多種,如FBG、GIS、Zigbee等先進的監測技術和信息處理依法。這些現代化的信息技術,為隧道施工工程建設提供了強大的技術保障和支持,是隧道施工工程發展中的一種必然趨勢。
二、隧道施工工程中監測的目的
1.提供支護系統參考數據。隧道施工環境十分特殊,巖石和泥土的質量不容易掌握。而隧道自身的支護系統穩定性也有所不足。所以,在隧道工程施工之前對隧道圍巖及其周圍進行監測,不僅能夠掌握隧道周圍巖石和泥土質量,還能夠查清楚隧道支護能力大小。2.確定合理開挖方式。經過隧道施工監測就可以合理利用隧道中周圍巖石特點,確定支撐點,并找出最合理的隧道開挖點,在隧道施工過程中盡可能利用隧道本身的支撐力。3.保證隧道使用安全。隧道本身周圍的各種巖石,嚴重影響了隧道工程的施工安全和后期使用質量。所發隧道施工單位就應該在施工中不斷地對周圍巖石進行監測,并在監測過程中找出施工漏洞問題,根據問題及時調整施工設計方案,有效預防施工事故發生。4.為后期施工提供數據。因為在施工監測中,會采集到大量的施工監測數據,而這些數據,都可以為后期的施工建設提供參考。
三、隧道工程施工中現代信息技術監測中的應用
1.FBG信息監測技術。FBG信息監測技術,學術專業名稱為光纖布拉格光柵。采用的是光纖傳導原理進行技術基礎,在隧道施工前期工程中對于施工中溫度變化、混凝土襯砌、拱頂應力等進行監測,便于實時掌握施工中的各項數據。FBG技術反應能力強,并能夠抗腐蝕、抵御電磁干擾,當監測對象有變化發生時,能夠對數據進行及時調整并做修改。與傳統的電阻測量器比較,FBG光纖更加穩定和有效。因為光纖有不局限于一對一的傳輸特點,所以只要在光纜中設置足夠多的信息點,測量數據就會達到千個以上。而傳統電阻測量器則需要安裝很多電阻測量線,不僅測量工作量大,而且測出來的數據也不如FBG精確。所以在鋪設這種光纖時并不需要太多,只要一、二根就足夠,不僅節約空間,也不會因為互相影響。2.GIS信息處理系統。GIS也是地理信息系統,是一種結合地理學和圖形學的綜合性系統。在隧道施工工程的監測信息處理上可以把數據庫管理技術與地理信息相融合,形象直觀地對地面環境信息和隧道施工監測點進行統一。并對監測信息進行快速高效分析處理,提高施工監測效率和技術水平。GIS技術包括三維和二維的空間維度,充分滿足了隧道施工多層次多方面要求。隧道施工不僅需要信息采集,而且還要對信息進行管理,隨著現代科學技術的不斷發展,普通水準儀及傳統測量設備已無法滿足現代隧道施工工程測量需要,而靜力水準儀和全站儀的出現應用則保證了隧道施工監測的工作效率。因可視化技術不斷發展,在軟件方面使用計算機實現監控點可視化已不再是困難。對于隧道工程監測來講,通過對這些數據進行分析處理,從而繪制出最初可視化曲線圖。GIS的應用已經可以將地面地層的具體狀況進行三維可視化,結合VR技術在隧道工程施工中監測信息管理,更是對監測對象監控環境一目了然。讓監控工作變得更為具體和可控。3.Zigbee信息通訊技術。Zigbee通訊技術是一種短距離低速傳輸無線網絡協議。耗電低、成本低、支持大量的網絡節點和網絡拓樸,運行簡單,安全可靠。它采用的是個人區域的網絡標準文件,并且在這個文件的基礎之上進行發展與擴張,經過長時間改善后,就成為Zigbee信息通訊技術,所以它不是一種專有的信息技術。采用Zigbee信息系統進行監測,首先需要對硬件配置進行選擇和設計,并結合隧道工程中的實際情況與造價情況,對節點設備進行選擇匹配。由于隧道工程中的施工跨度較大,其中需要監測點也非常多,為了減少監測時間和提高信息傳輸的速度,所以,Zigbee技術不僅要滿足實際中的施工需要,還要與施工數據庫中的歷史數據做對比,從而控制隧道中的每一個監測點位,此外,Zigbee還能夠實現遠程監控,施工監測人員可以不在現場就能通過監測終端對施工現場進行實時監測。
四、結語
施工監測對于隧道工程來說不僅要求高,而且操作技術復雜。現代科技信息的發展,為隧道工程的施工監測工作提供了強大而精準的技術支持和保障,在具體施工工程中,科學合理選擇信息監測技術,不僅能高效處理數據,而且保證施工安全方面也有著積極的作用。
參考文獻:
[1]劉友忠.現代信息技術在隧道工程施工監測中的應用[J].交通世界(建養機械),2013(1).
[2]孫虎.分析和思考隧道工程施工監測中現代信息技術的應用[J].工程建設標準化,2015(3).
【關鍵詞】:隧道工程;風險管理;安全設計;開挖方案;安全管理
中圖分類號: U455 文獻標識碼: A 文章編號:
引言
隨著國民經濟的高速發展,對交通運輸提出了越來越高的要求,在近幾年的重要基礎設施建設中,無論是鐵道工程還是公路工程,為了能夠避開不良地質條件或者是為了避開村鎮以及為了少占耕地、林地,越來越多的采用了隧道方案。而采用隧道方案,不僅減少了線路長度,提高了線路標準,提高了運行速度,更減少了運營期間的養護、維修工作量,確保了運營安全、暢通。但是,在享受隧道交通便利性的同時,還應該特別的重視施工安全問題。
一、加強風險管理
風險評估與管理必須貫穿于鐵路隧道施工全過程,必須加強隧道施工過程的風險防范和風險管理,分階段進行風險監控和管理,落實各項風險防范措施。
要有專門的公司對隧道的風險評估全面負責,公司工程部負責制定風險評估和風險管理工作管理辦法,督導施工單位開展施工階段風險評估工作;
施工單位根據制定的《工程風險評估管理辦法》中有關施工階段風險評估的相關要求進行風險評估。根據設計階段的評估結果,在超前地質預報和圍巖量測的基礎上進一步評估設計確定的風險源、風險等級,對工程措施、施工方法和支護參數進行評估,提出相應的施工措施;
監理單位督促施工單位制訂并實施風險防范措施
二、強化施工組織的安全設計
1、施工安全設計
安全生產保證措施是實施性施工組織設計的重要內容。根據隧道設計文件的“施工安全設計”、施工階段超前地質預報和風險評估意見,細化工程措施,必要時進行專題研究進行分析論證。尤其是對穿越斷層破碎帶、巖溶等不良地質和特殊巖土的隧道,必須編制專項施工方案及相應安全保證措施,編制有針對性的應急預案。
2、隧道施工組織設計的審批和實施
(1)長度1000m及以下的一般地質隧道施工組織設計,由總監理工程師審批后實施;
(2)長度1000m以上隧道和不良地質、特殊巖土、深埋隧道的施工組織設計,須經施工單位集團公司審查;總監理工程師審核后報工程部審批;
(3)按經審查批準的施工方案組織實施。如需調整,一般隧道經總監理工程師組織設計、施工單位研究后報公司工程部批準;重點隧道重大施工方案調整須報鐵道部批準。
3、做好超前地質預報
由于目前勘察手段、時間、費用以及判釋水平等因素限制,在勘察設計階段尚不能完全準確地探明隧道所穿越的地層及洞身周邊的地質情況,特別是存在的對隧道施工安全有很大威脅的巖溶、斷層、富水裂隙、暗河等也不能準確判釋和提示,因此施工中進行超前地質預測預報是確保施工安全必不可少的手段。
勘察設計單位負責超前地質預報方案編制,指導施工單位實施方案,依據超前預報成果修正設計。超前地質預報方案要明確隧道超前地質預報等級、預報方法、預報內容、預報頻次、實施計劃,提出儀器配置和操作要求、信息判釋、數據采集與處理、預報成果編制等技術要求。
施工單位按照超前地質預報方案編制實施細則并實施,對超前地質預報成果及數據真實性負責。應將超前地質預報納入工序管理,嚴格按預報方案和實施細則實施。
監理單位負責檢查施工單位現場地質、物探專業技術人員數量及能力,設備類型及數量,超前地質預報的實施和數據采集情況;進行相關協調工作。
三、合理的開挖方案
1、全斷面法
隧道工程中采用全斷面一次開挖成形的施工方法。是將全部設計斷面一次開挖成型,再修筑襯砌,一般可適用于Ⅴ~Ⅵ類圍巖,因開挖作業面大,鉆爆效率高可采用鑿巖臺車和高效運裝機。
2、交叉中隔壁法
交叉中隔壁法是將大斷面隧道分部分塊開挖,先開挖隧道一側的一和二部并分別施作封閉的初期支護和臨時支撐,再開挖隧道另一側的一和二部并分別施作封閉的初期支護和臨時支撐,最后分別開挖隧道左右兩塊底部,形成隧道初期支護和臨時支撐網狀封閉穩定支護形式的隧道開挖施工方法,一般適用于Ⅴ~Ⅵ級圍巖,也可用于淺埋隧道施工。
3、臺階法
臺階法分為兩臺階法和三臺階法施工,其中兩臺階一般適用于Ⅲ級圍巖施工。在隧道開挖過程中,在三個臺階上分七個工作面,以前后七個不同位置相互錯開同時開挖,然后分部及時支護,形成支護整體。縮小作業循環時間,逐步向縱深推進的隧道開挖施工方法,一般適用于黃土地區隧道施工,也可用于其它Ⅲ~Ⅳ級圍巖地段。
4、雙側壁導坑法
雙側壁導坑法是采用先開挖隧道兩側導坑,及時施作導坑周邊初期支護及臨時支護,然后再開挖中部剩余土體的隧道開挖施工方法,一般適用在Ⅴ~Ⅵ級圍巖,大斷面和超大斷面鐵路隧道工程,也可用于淺埋隧道施工。此方法成本較高、進度較慢。采用該法開挖時,雙側壁導坑超前的距離相等或不等。為了穩定工作面,經常和超前預注漿等輔助施工措施配合使用。
四、做好爆破器材的運輸
爆破器材對于隧道施工來說,是非常重要的工具,因為隧道在開挖的過程中,一旦出現開挖困難,就必須利用爆破器材來實現預期的開挖目的,而爆破器材的運輸同樣也是造成隧道施工安全事故的主要原因之一,正是因為這樣,必須做好爆破器材的運輸工作,這樣才能夠從根本上杜絕相應事故的發生。具體的運輸措施包括了以下幾點:第一,爆破器材的運輸,必須有專人護送,而且必須是點對點的運輸,在運輸的途中不能夠有任何的隨意停留;第二,在運輸的過程中,雷管與炸藥必須分開運輸,而運輸這兩種物品的車輛必須保持一定的距離,至少是54米;第三,及時爆破器材的數量少,也不能夠用拖車、三輪車、自行車等等來運輸,必須給與絕對的安全保障。
五、做好用電的安全管理
隧道施工與用電有著直接的關系,比如說施工器具的用電、洞內照明的用電等等,如果用電不能夠給與科學的管理,那么就會造成碰電、火災等等現象,從而不利于隧道的順利施工,甚至還會造成非常嚴重的安全事故。正是因為這樣,必須嚴格的做好用電的安全管理,使隧道施工人員能夠處于絕對安全的施工環境下作業。具體的實施措施包括了以下幾點:第一,隧道施工的用電設備必須實行一機、一箱、一閘、一漏,而在線路的排列上還必須嚴格的按照具體電力線要求的顏色進行排列;第二,隧道施工用電的電力線不能夠設置與隧道通風管同邊,如果已經設置成同邊,至少也要保持100cm的距離;第三,隧道用電施工的配電箱必須牢固的設置在相關規定的高度,而其鎖、蓋等等也應該確保完好無損,而內部的配線必須整齊、干凈。
六、做好隧道施工的觀察
隧道施工不像露天施工那樣一目了然,很多的施工條件都會因為時間、氣候以及環境發生改變,而這些改變則非常容易引起相應的施工安全問題,正是因為這樣,在進行隧道施工過程中,必須做好相關的觀察工作,比如說隧道施工的支護是不是處于安全、穩定的狀態;施工地點附近的圍巖是不是足夠安全;隧道施工的開挖面有沒有出現坍塌的現象;隧道施工的過程中有沒有地下水等等。而一旦施工作業的環境發生了變化,就必須及時的停止施工,待相關檢測處理之后,才能夠恢復施工,這樣才能夠絕對的保證隧道施工的安全性。
結束語
在隧道施工中易發生各類安全事故,為確保隧道施工安全,保證工程質量,設計、建設以及施工等各方人員應加強相互溝通和協作,并深入做好地質勘察工作,選用合理的施工方法,并堅持標準化管理,強化施工現場作業安全控制,不斷優化作業環境,做好個人防護,以實現確保安全生產,減少事故發生,從而提高經濟效益。
參考文獻:
【1】任錦智.淺析如何降低隧道施工安全風險[J].廣東科技.2012
關鍵詞:隧道工程、小導管注漿技術、組合使用
中圖分類號:U45 文獻標識碼:A 文章編號:
Abstract: the small duct grouting with its construction technology is simple, smaller space requirements for the construction, the construction scheme can adjust and remarkable economic benefit etc., in the construction of tunnel and underground engineering is widely used. Author so-and-so small pipe grouting in tunnel engineering construction technology application was analyzed, and the construction technical measures and matters needing attention are discussed.
Keywords: tunnel project, small duct grouting technique, combination to use
一、前言
在隧道工程施工中,小導管注漿的目的是在隧道拱部形成水泥漿固結體,提高其整體性,起到短距離的棚護作用。在此工藝中,由于注漿壓力較小和漿液的擴散半徑小的影響,使得圍巖的固結作用受到局限;另外,小導管的剛度對棚戶作用也有一定的影響。
二、工程概況
本標段共有2座隧道,本文所選取的案例處的隧道長約235m。隧道兩端洞口埋深淺,圍巖以泥質板巖塊,碎礫石組成的坡積碎石土為主。隧道洞身主要通過地層為弱、中、強狀風化千枚巖,層狀構造,片理發育,層間云母充填,呈絲絹質光澤,屬中薄層。風化嚴重,節理發育,強度較低,以II、III類圍巖為主。
該隧道洞頂最大覆蓋層厚50余米,山體基巖。原公路從山梁的鞍部通過切削山坡,公路以北上邊坡呈陡崖狀,易形成風化塊石而塌落甚至塌方;東西兩側公路下邊坡則為碎石堆填邊坡,受河水沖蝕滑塌現象嚴重。出口拱部以上2.5m為既有公路,施工時保證安全和公路暢通尤為重要。I類圍巖15m,II類圍巖56m,III類圍巖81m。
本標段隧道按“新奧法”設計施工。施工中始終堅持“管超前、嚴注漿、強支護、早封閉、勤量測”的原則。
I、II類圍巖地段,主要為呈片狀、板塊狀的坡積碎石土及強風化千枚巖,埋深淺,圍巖破碎,自穩能力差,施工中采用臺階分步法開挖,Ф89超前大管棚或Ф42超前小導管注漿加固地層。大麻柳村隧道出口I類圍巖段拱預上方2.5米為既有公路,施工時采用單側壁導坑法分部開挖。
三、超小導管施工技術應用
本標段隧道Ⅱ類圍巖長56m,拱部周邊全部采用Ф42超前小導管注入水泥漿加固地層。小導管長4.5m,環向間距30cm,外插角5-7°。
1、刷坡
小導管施工前,在坡頂開挖截水溝,使地表水順暢排入洞口河流內,防止地表水下滲和沖刷邊坡影響洞口段穩定。按設計要求,進行邊、仰破放樣,并對邊、仰坡面危石進行清理并及時進行施作邊、仰坡面防護,使巖面及早封閉,防止因暴露時間過久而發生坍塌和破壞。
2、測量放樣
刷坡至設計位置后,用噴射混凝土封閉開挖輪廓面,以確保施工安全和防止注漿時漏漿。測量人員將雙排小導管的打設位置準確的放樣在待施工斷面上,并做好醒目的標記,同時設置必要的穩定的控制點,用來控制鉆孔時鉆桿的外插角和方向。
3、小導管加工
小導管采用Φ42鋼管在加工房加工制作,管身前端切削成尖錐狀,導管中部3~3.5m范圍布置梅花形泄漿孔,泄漿孔孔徑6~8mm,孔間距20~30cm;在導管尾部焊接鋼筋加強箍。
4、小導管的安裝
施工前,首先對掌子面進行噴射砼封閉,然后按設計要求布孔,采用手持風鉆按布孔位置以外插角5°~7°鉆孔,并將小導管沿孔打入,前后相鄰兩排小導管搭接長度不小于1m。對于地層松軟類可用游錘或手持風鉆直接將小導管打入;對于砂土類,可用Ф20鋼管制成吹風管,將吹風管緩緩插入孔中用高壓風射孔,成孔后將小導管插入。
5、小導管注漿
(1)注漿前對于設備器材應安排專人進行檢查,并對設備進行現場試運行,使其注漿壓力能夠達到設計壓力,保證后續注漿工作的連續性。
(2)漿液應在攪拌機中拌合,水泥漿的投料順序為:在放水的同時,將外加劑一并放入攪拌機,根據攪拌機容量的大小,待水量加足后,攪拌lmin,然后放入對應量的水泥,再繼續攪拌不少于3min,且拌和好的漿液必須在規定的時間內注完,否則應予以廢棄。
(3)對于打入的鋼管應先沖洗管內積物,然后采用2TG120/105注漿泵注漿。注漿自下而上進行,漿液采用HJ1-352型砂漿攪拌機拌和。水灰比選用1:1.5、1:1、1:0.8、1:0.6四個等級。注漿時按不同的水灰比,漿液由稀到濃逐漸變換,注漿完成后立即堵塞鋼管孔口,防止漿液外流。若地下水豐富時,可采用水泥-水玻璃雙液注漿。如果注入雙液漿,則采用兩臺注漿泵及其管路,將兩種漿液分別按一定流量壓入孔口混合器,然后通過帶孔小導管注入巖土體。
6、注漿效果檢查
注漿結束后應對注漿效果進行檢查,確保其符合設計要求,當不滿足設計要求時要進行補孔重新注漿操作。對于注漿結束后的注漿效果檢查工作通常分三種方式:
(1)為了測量注漿效果,應先用聲波探測儀測量注漿巖體聲速。
(2)在兩個注漿孔之間注漿質量較差的部位鉆探取出漿液固結體巖芯,并觀察檢查孔的穩定情況與漏水情況等,做室內試驗,測定芯樣的物理力學指標,據此判斷注漿效果的優劣;
(3)詳細分析注漿記錄,查看每個孔的注漿持續時間、壓力、注漿量及在注漿過程中是否存在跑漿、漏漿現象及漏注區域,用注漿量估算漿液的擴散半徑,分析是否形成預設的固結圈;
四、小導管施工技術措施及其施工注意事項
1、在使用小導管進行鉆孔布設操作時,應保證鉆孔的深度不小于導管自身長度,當使用鉆機或錘擊頂入時,確保導管插入長度大于導管長度的90%;在搭接長度的控制上應確保前后兩排小導管的搭接長度大于1.0m。
2、對于孔口露漿的防治措施可采用水泥藥卷封堵注漿管與鉆孔之間的空隙。
3、超前注漿管與壓漿管之間應采用方便接頭,以方便安裝、拆卸的快捷。
4、注漿前對注漿管進行事先清洗可有效防止注漿管的堵塞,影響注漿效果。
5、在注漿配合比和膠凝時間上的控制要嚴格把握。初選配合比選定之后,可用膠凝時間調整控制配合比,并對凝結體的強度大小進行測定,從而選擇最佳的配合比。
6、注漿壓力的控制應該從小到大,從開始0MPa升到終止壓力1.5MPa,待穩壓3分鐘之后,流量計顯示注漿量較小時,結束注漿;必要時可粉筆開挖面以確保注漿質量的合格。
7、注漿時應采用由兩側向中間,從上至下開展逐孔注漿。
五、結語
綜上所述,小導管注漿工法可給開挖創造安全良好的施工條件,隧道巖層多樣性的地質環境也給小導管注漿的施工工藝的設計參數帶來一些負面影響,使其工藝的設計參數也變得千變萬化。因此,實際施工操作中應先對現場施工環境進行觀察了解,結合環境靈活改變小導管注漿施工工藝的設計方法及操作,將小導管注漿固結圍巖的施工效果提到更高的高度。
參考文獻:
[1] 王建鵬:《隧道超前小導管作用機理及影響因素分析》,《鄭州大學:道路與鐵道工程》,2009年
[關鍵詞]隧道施工 明挖風道 基坑工程 土釘墻支護
[中圖分類號] U45 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2014)-8-350-1
1某隧道明挖風道基坑工程基本概況
某隧道工的內部風道基坑,采用明挖施工的方式,基坑設計開挖深度和寬度分別為20.3m、10.17m。經現場勘測,發現該工程的基坑含有三層地下水,依照位置的高低,將其分為上層滯水層、滯水層、承壓水層,這三層地下水分別體現出以下幾方面的特征:第一層為上層滯水層,該層地下水含有粉土和細砂,在雨水、灌溉水、污水等水體的作用下,形成了上層滯水層。第二層為潛水層,該層含有粉細砂、中粗砂、粉土等,其中水位標高和水位埋深分別為26m、16.8m,在大氣降水補充水源之后,所形成的側向徑流和向下越流會產生不同方向承壓力,進而形成潛水層。第三層為承壓水層,該層含有中粗砂、粉細砂、卵石、其中水頭標高和水頭埋深分別為22.81m和18.23m,在徑流和越流補給之后,形成承壓水。以上三層的地下水,要求案例工程在明挖深基坑的時候,對基坑進行降水,以避免在開挖的時候發生土體坍塌事故,為深基坑開挖創造“無水”條件。案例工程采用明挖的方式,其中東北位置設置標高19.2m標高和20m埋深的風道結構底板,西側和南側布置降水井,除了要求控制好降水井之間的距離,以及布置深井井點和引滲井等,還重點應用了土釘墻支護施工技術,這也正是本文研究的重點所在。
2案例工程基坑土釘墻支護施工技術建議
2.1土方技術的應用
在施工之前,對整個施工場地進行清理和平整,并借助全站儀,定位隧道明挖風道邊線的具體方位,然后在測定的位置布置護樁。在此基礎上,利用挖掘機對基坑進行開挖,并由相關施工人員以人工方式輔助將開挖出來的土體裝載到自卸式汽車上,由汽車將基坑棄土運送到棄渣場。而基坑的開挖,經勘測顯示土體中存在地下水等不確定性外界因素,如果大范圍同時開挖,可能會擾動土體,從而造成土體坍塌,因此以分段分層的方式進行開挖,即在開挖到設計標高時,在開挖位置布置約0.8m的土釘,并修筑坡比為1:0.1的人工修邊坡,以形成土方開挖后的支護體。
2.2土釘墻施工技術的應用
土釘墻的施工分為5個技術步驟,是在檢驗基坑開挖段邊坡修整質量后,通過鉆孔、鋼筋布置、清孔、注漿等施工,形成滿足規范強度要求的混凝土面層。具體的技術內容為:
2.2.1鉆孔技術
土釘孔規格為直徑140mm、深度8m,每個土釘孔保持1.2m的距離,并呈梅花型布置,施工人員應借助洛陽鏟以15°的俯角鉆孔,成孔后的孔深、孔徑、孔距、孔俯角偏差,分別控制在mm 、±50mm、±100mm、±5%左右。
2.2.2鋼筋布置技術
土釘墻選用長度8m的φ25mm鋼筋,按照土釘墻布置需求加工成鋼筋網之后,錨桿尾部與鋼筋網連接的部位,需要制成彎鉤形狀,而錨桿上每隔2m與鋼筋網銜接,逐步增強定位的穩固水平,其中土釘孔的中心位置,要有土釘鋼筋銜接,以搭設成土釘墻支護體的基本框架。再次是清孔技術,針對土釘孔里面殘存的廢渣和廢土,利用大于0.55Mpa的壓力空氣吹拂干凈,同時在清除廢渣和廢土后,檢查孔里的土層的濕潤程度,如果過于干燥,則可利用潤孔花管,從內到外潤濕,但必須將潤孔花管噴射的水壓,控制在0.14Mpa以內。
2.2.3注漿技術
在注漿前,在土釘口順時針塞緊止漿塞,再將注漿管一端從止漿塞插入,直至接近孔底的1.0m位置,另一端連接注漿機的注漿泵,而在注漿的過程中,一方面要將水泥砂漿的水灰比控制在0.3-0.4之內,以及加入適量的U型膨脹劑,以防止注漿過程中水泥砂漿產生干縮裂縫和增強水泥砂漿與孔壁的粘結效果,并保持0.6Mpa以內的注漿壓力,但同時不能低于0.4Mpa,否則需要適當補充壓力,另一方面是根據出漿量提升注漿管,在漿液到達孔口時,才將注漿管和止漿塞全部拔出,再用細石混凝土封閉孔口。
2.2.4混凝土網噴技術
一方面是在指定的加工點,將直徑 的鋼筋加工焊接成網格狀的鋼筋網,然后安裝網片。另一方面是清除干凈噴射位置的雜物,并利用安裝調試好的噴射機,將校正好配料輸出比的混凝土材料,以添加外加劑―開風―送料的噴射順序,利用0.7Mpa內的風壓噴射,在基本符合設計厚度后,即刻刮除噴射面的凸出部分和補充噴射凹進的位置。在噴射混凝土的過程中,除了需要嚴格按照設計的厚度噴射,并控制好混凝土的配合比,而且還需要適量加入速凝劑、粘稠劑、外加劑等,以及通過噴水養護的方式,防止噴射后混凝土出現開裂,并符合設計的強度要求。
2.3其他技術建議
除了以上的施工技術內容,還要針對自穩能力較差的砂層土釘,以及存在缺陷的基坑,以分層開挖和支護的方式,使得整個砂層土體的開挖位置,形成封閉狀態的結構體。另外地質條件的周密勘測,以及地質條件的比較分析,均與土釘墻在基坑施工中的支護作用息息相關,通過勘測,將勘測的參數融入到設計方案當中,在設計圖紙上準確標明基坑坡底的尺寸,以及相關的物理力學性能等,并對坡體滑動面進行計算,從而確定土釘的長度、孔徑、傾角等,作為土釘墻支護施工的輔助補充。
3結束語
文章的研究內容盡管在一定程度上解決了深基坑的支護問題,但不同的隧道工程施工可能會存在諸多的不同點,因此這些技術建議在應用的過程中,還需要根據具體工程的實際情況,對相關技術的細節性內容進行補充完善,以不斷增強技術的實用性水平。
參考文獻
[1]吳永貴.土釘墻綜合防護處治高危仰坡在隧道工程中的實際運用[J].西南公路,2009,(2):4.