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    云中山隧道工程施工技術(shù)探討

    2011-04-19 01:56:00趙國(guó)鋒
    山西建筑 2011年1期
    關(guān)鍵詞:盲溝偏壓排水管

    趙國(guó)鋒

    在當(dāng)前隧道工程施工地質(zhì)條件日趨復(fù)雜的背景下,施工技術(shù)也日趨完善,有很多技術(shù)難題有待攻克,在本隧道工程中,針對(duì)特殊地質(zhì)條件,分析其地質(zhì)條件并尋找適合此條件的施工技術(shù),提煉其技術(shù)特點(diǎn)和要點(diǎn),工程取得了較好的效果。

    1 隧道概況及主要工程量

    本隧道工程隧址區(qū)位于山西省中北部地區(qū)的忻州境內(nèi),為山嶺土隧道,該區(qū)為云中山隆起區(qū),山體高程 1 000m~1 900m,路線通過(guò)出最大高程位于云中山花崗巖體上,山頂高 1 835.5m。由于受河流及其他內(nèi)外因素的影響,該區(qū)內(nèi)地形完整性差,溝壑發(fā)育,多呈“V”字形溝谷,相對(duì)高差 100m~300m。區(qū)內(nèi)出露巖性主要為不同期的侵入巖,太古界、元古界各種變質(zhì)巖及第四紀(jì)各種成因的松散堆積物,后者主要分布于溝谷及局部寬緩山脊上。隧道出口位于干枯河灘上。

    隧道通過(guò)主要地層有:隧道出口及洞身溝谷內(nèi)為沖、洪積卵石、塊石及碎石土;在部分山坡及坡腳地段為殘坡積物;其余地段基巖裸露,為全強(qiáng)風(fēng)化的灰紅~灰白色花崗巖。

    隧址區(qū)內(nèi)的地表水系,主要分布于擬建隧道溝谷內(nèi),河水清澈,水量受大氣降水的影響,呈季節(jié)性變化,大氣降水為其主要補(bǔ)給來(lái)源。地下水主要賦存于花崗巖裂隙中,因受巖性風(fēng)化、構(gòu)造與地形條件控制,各含水層成補(bǔ)給、徑流、排泄系統(tǒng),相互間水力聯(lián)系甚弱,無(wú)統(tǒng)一的地下水面,以泉水的方式分散排泄。

    忻保高速公路 TS(L9)合同段云中山隧道,左線長(zhǎng) 2.540 km,右線長(zhǎng) 2.530 km。主要工程量:開挖 437 568m3;C25噴射混凝土12 996m3;錨桿 191 134m;鋼拱架和格柵拱架 867 297 t,襯砌混凝土 46 860m3;片石仰拱混凝土回填 2 817m3;襯砌鋼筋 341 603 t。

    2 云中山隧道施工重點(diǎn)和難點(diǎn)及其對(duì)策

    本隧道工程中的施工難點(diǎn)為隧道內(nèi)的 V級(jí)偏壓帶施工及防滲漏、防坍塌。

    2.1 隧道洞口段淺埋、淺埋偏壓圍巖段技術(shù)措施

    1)施工原則:早預(yù)報(bào)、管超前、短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、緊封閉、勤量測(cè),步步為營(yíng),以防為主,穩(wěn)步前進(jìn)。

    2)加強(qiáng)超前預(yù)報(bào)工作:開挖前切實(shí)掌握軟弱破碎帶及偏壓段圍巖的情況,包括寬度、填充物及地下水等地質(zhì)特性,以便采取相應(yīng)措施。

    3)施工方法:出口淺埋段均為 V級(jí)圍巖,隧道跨度大,埋深淺,巖層風(fēng)化嚴(yán)重,裂隙發(fā)育,穩(wěn)定性差,開挖中極易坍塌,甚至冒頂。針對(duì)這種軟弱及偏壓圍巖可能發(fā)生大變形的情形,采用了增大預(yù)留變形量和噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和Ⅰ型鋼拱架復(fù)合式襯砌手段,采用分部開挖方法,初期支護(hù)及時(shí)封閉,噴射混凝土分2次 ~3次施工,加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè),利用反饋信息指導(dǎo)施工(見表 1)。

    表1 云中山隧道復(fù)合襯砌支護(hù)斷面分布及開挖方法表

    4)通過(guò)軟弱破碎帶及偏壓段富水段時(shí),先治水,采用排堵結(jié)合等治理措施。開挖過(guò)程中配備有經(jīng)驗(yàn)的地質(zhì)工程師 24 h輪流值班,及時(shí)監(jiān)控地質(zhì)變化情況,指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

    5)加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè),根據(jù)隧道設(shè)計(jì)文件,精確計(jì)算出線路百米樁的坐標(biāo)及結(jié)構(gòu)的相關(guān)尺寸和標(biāo)高,并按每 10m編制出本標(biāo)段隧道標(biāo)高表。測(cè)量工程師利用洞內(nèi)測(cè)量控制點(diǎn),及時(shí)向開挖面?zhèn)鬟f中線和高程;由測(cè)量班用斷面測(cè)量?jī)x測(cè)設(shè)隧道開挖輪廓線、支護(hù)鋼架架立前后和二次襯砌模前后輪廓尺寸,進(jìn)行復(fù)核,確認(rèn)后方可進(jìn)行下道工序施工,并對(duì)混凝土凈空斷面應(yīng)用激光隧道限界檢測(cè)儀檢查。當(dāng)初期支護(hù)變形異常且無(wú)收斂趨勢(shì)時(shí),調(diào)整支護(hù)參數(shù),必要時(shí)施作二次襯砌。

    2.2 施工防排水、結(jié)構(gòu)防排水、防滲漏技術(shù)措施

    1)隧道進(jìn)口為順坡開挖,在施工中為防止洞內(nèi)施工用水及圍巖滲水漫流,結(jié)合設(shè)計(jì)利用中心排水溝作為臨時(shí)水溝,坡度與隧道縱坡一致進(jìn)行排水。嚴(yán)格按設(shè)計(jì)布設(shè)盲溝,根據(jù)水量適當(dāng)增加盲溝數(shù)量,以利于排水。

    2)豎井施工工作面為反坡施工,根據(jù)距離、坡度、水量選好排水管路和抽水機(jī)并有備用設(shè)備,采用分段設(shè)集水坑,接力方式將水排出洞外。反坡開挖施工做好停電備用發(fā)電機(jī)及隧道大量涌水的應(yīng)急排水的準(zhǔn)備工作。

    3)洞內(nèi)集水排出洞外先存入過(guò)濾池凈化,凈化后排入既有溝渠,防止對(duì)環(huán)境造成污染。

    4)明洞采用土工布夾防水板防水施工時(shí)采用干砌片石盲溝和φ160半邊打孔HDPE縱向排水管排水;靠近回填地表設(shè)一層粘土隔水層防止地面徑流下滲,并在回填地表坡度的作用下流入洞頂排水溝排走。在洞口邊仰坡刷坡線 5m外布設(shè)天溝排水。暗洞采用土工布夾防水板防水,φ100環(huán)向Ω排水管將巖面滲流水排入 φ160半邊打孔 HDPE縱向排水管,在縱向排水管檢查井處通過(guò)橫向引水管將暗洞襯砌背后水引入隧道中心排水管排出隧道外。

    5)施工縫、沉降縫采用橡膠止水帶及止水條防水,后澆帶采用微膨脹混凝土。止水帶、邊溝、電纜溝施工嚴(yán)格按設(shè)計(jì)操作規(guī)程施工,確保不滲不漏。

    2.3 圍巖、支護(hù)、防坍塌技術(shù)措施

    坍方是隧洞施工中的大害,防止坍方是確保隧道施工順利進(jìn)行及保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵所在,防坍措施如下:

    1)認(rèn)真做好地質(zhì)超前預(yù)報(bào)和地質(zhì)描述以及監(jiān)控量測(cè)工作,預(yù)測(cè)地層變化情況,根據(jù)探測(cè)情況制定相應(yīng)施工方案。如有圍巖變形速度急劇加快,圍巖面不斷掉塊剝落,支護(hù)噴混凝土表面龜裂、裂縫或脫皮掉塊,鋼架嚴(yán)重變形的現(xiàn)象,立即組織指揮撤出工作面的施工人員和機(jī)械設(shè)備。2)選用合理的施工方法。充分認(rèn)識(shí)隧道地質(zhì)的復(fù)雜程度,在不同地質(zhì)條件下選用合理的施工方法是防坍的重要手段,以便穩(wěn)中求快。同時(shí),加強(qiáng)對(duì)職工的教育,樹立“安全第一,質(zhì)量第一,進(jìn)度第二”的施工意識(shí),使職工認(rèn)識(shí)到隧道地質(zhì)的特殊性,以及坍方對(duì)安全、質(zhì)量及工期影響的嚴(yán)重性,在工作中自覺養(yǎng)成程序化、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。3)采用減震爆破,盡量減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。開挖成型后及時(shí)施作噴混凝土等初期支護(hù),使圍巖盡早達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)、快襯砌”的二十四字施工原則,穩(wěn)扎穩(wěn)打,堅(jiān)持“不塌就是進(jìn)度”的施工思想,嚴(yán)格控制施工質(zhì)量,實(shí)行隱蔽工程及關(guān)鍵工序“三檢制”,確保施工安全、質(zhì)量。4)對(duì)圍巖自穩(wěn)能力較差地段,采用超前支護(hù)或超前加固前方圍巖,堅(jiān)持先護(hù)頂后開挖的原則組織施工。5)本合同段的Ⅴ級(jí)圍巖淺埋段采用加強(qiáng)超前支護(hù),加固圍巖的措施進(jìn)行預(yù)防。6)圍巖含水地段先治水。當(dāng)有滲水流時(shí)設(shè)置橡膠帶盲溝引排;滲水面積較大時(shí)橡膠帶盲溝可并排設(shè)置。當(dāng)有集中股水流時(shí)設(shè)置彈簧盲溝引排,將水壓力對(duì)初期支護(hù)的影響降至最小。7)加強(qiáng)施工過(guò)程控制。開挖過(guò)程中配備有經(jīng)驗(yàn)的地質(zhì)工程師 24 h輪流值班,及時(shí)監(jiān)控地質(zhì)變化情況,指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。軟弱不穩(wěn)定圍巖地段,主要領(lǐng)導(dǎo)輪流值班,強(qiáng)管理,嚴(yán)要求,及時(shí)處理緊急問題。

    3 結(jié)語(yǔ)

    隧道淺埋圍巖的施工、防排水、防滲漏、防坍塌的施工技術(shù)及處理措施是隧道工程施工技術(shù)控制的關(guān)鍵注意點(diǎn),針對(duì)不同的地質(zhì)條件能否采取相應(yīng)的處理技術(shù)是隧道工程能否成功的重要條件之一,在施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)這些重點(diǎn)工序加強(qiáng)監(jiān)管與修正,使工程順利實(shí)施。

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