李 首 峰
(山西運城路橋有限責(zé)任公司,山西 運城 044000)
高速公路膨脹性泥巖隧道施工技術(shù)研究
李 首 峰
(山西運城路橋有限責(zé)任公司,山西 運城 044000)
針對膨脹性泥巖吸水膨脹、失水干縮、易擾動性和流變等特性,提出了高速公路膨脹性泥巖隧道施工的基本原則,并對膨脹性泥巖隧道施工方法進(jìn)行了詳細(xì)闡述,以保證高速公路隧道施工的質(zhì)量。
高速公路,膨脹性泥巖,隧道,特性
我國幅員遼闊,山地面積較大,占總面積的2/3,膨脹性巖土有著廣泛的分布,基本上在每個區(qū)域都有著一定的分布。膨脹性巖土具有易受擾動、變形量大、地應(yīng)力高和吸水膨脹等特點,因此極容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害,對于高速公路隧道施工造成巨大的阻礙。因此,必須結(jié)合膨脹性泥巖的特點,對于施工技術(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)馗倪M(jìn),從而保證高速公路隧道施工的安全與質(zhì)量,為人們提供更加安全高效的服務(wù)。
1.1 吸水膨脹
泥質(zhì)的膨脹性圍巖,其膨脹程度主要是由巖石中的蒙脫石礦物的實際含量來決定的,其含量越高,膨脹程度越大,含量越低,膨脹程度就越小。
1.2 失水干縮
巖石的含水量發(fā)生變化,膨脹性泥巖就會發(fā)生形狀變化。在隧道開挖后,膨脹性泥巖就會逐漸的失水干燥,從而造成開裂干縮,一旦再次遇水,就會發(fā)生膨脹崩解。失水干燥程度越大,其遇水后的膨脹量就會越大。
1.3 易擾動性和流變特性
易擾動性和流變特性基本表現(xiàn)為巖石的松弛性和蠕變性,在泥巖中,基本成分是蒙脫石,其含量達(dá)到了92.8%,具有膨脹性特點,遇水后容易發(fā)生軟化現(xiàn)象,天然容重基本上2.4 g/cm3,滑帶處的摩擦角為6°。圍巖極容易受到隧道施工擾動、施工振動以及卸載松動的影響,其抗外界擾動能力很低。
1)強化超前及徑向注漿,從而提高巖層中的支撐力,使得圍巖的強度得到增強,降低有害位移,并且降低圍巖的壓力。
2)在隧道開挖后,要盡快對圍巖進(jìn)行封閉,從而使得圍巖的吸水膨脹減少,防止崩塌。
3)對于初期支護(hù),要進(jìn)行一定程度的加強,降低圍巖變形,從而防止因變形過大引起的坍塌現(xiàn)象發(fā)生。
4)可以根據(jù)工程的實際情況,設(shè)置一定的柔性變形層,使得圍巖的變形量控制在一定范圍內(nèi)。
5)進(jìn)行襯砌工作的時候,應(yīng)該運用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),保證襯砌具備有效的承載能力。
6)在施工的過程中,應(yīng)該加強用水管理,對于施工廢水以及隧道滲水,要進(jìn)行及時的抽排。
3.1 超前支護(hù)
在對膨脹性泥巖進(jìn)行開挖后,圍巖的應(yīng)力會得到釋放,從而增大其變形量,容易引起塌方事故,并且由于圍巖破碎,很難成孔,如果單獨使用小導(dǎo)管注漿的方法,難以得到理想的效果。因此,在工程中可以使用長12 m的R51自進(jìn)式錨桿,以及長6 m的φ42小導(dǎo)管進(jìn)行聯(lián)合支護(hù),這樣能夠得到良好的效果。
在進(jìn)行超前支護(hù)的時候,應(yīng)該沿著開挖設(shè)計的輪廓線進(jìn)行布置,間隔布置小導(dǎo)管和自進(jìn)式錨桿,其環(huán)向間距應(yīng)該設(shè)定為0.8 m。通過普通的鑿巖鉆機對小導(dǎo)管進(jìn)行鉆孔打設(shè),使用專用的鑿巖鉆車來進(jìn)行自進(jìn)式錨桿打設(shè)。在對小導(dǎo)管和自進(jìn)式錨桿進(jìn)行注水泥漿的時候,在地下水的發(fā)育地段,應(yīng)該選擇注水泥和水玻璃雙液漿。應(yīng)該將漿液的水灰比控制為0.5,而小導(dǎo)管的注漿壓力應(yīng)該在1.0 MPa,從而實現(xiàn)劈裂注漿效果。
3.2 隧道開挖
在隧道掘進(jìn)的時候,應(yīng)該選擇環(huán)形開挖的預(yù)留核心土法來進(jìn)行施工。在開挖的時候使用挖掘機,然后人工進(jìn)行修整成型,并且對于循環(huán)進(jìn)尺要嚴(yán)格控制。開挖環(huán)形導(dǎo)坑后,對開挖面應(yīng)該馬上噴厚度為2 cm~5 cm的C20鋼纖維混凝土來進(jìn)行封閉,然后需要架設(shè)型鋼鋼架,并且對混凝土進(jìn)行多次復(fù)噴,直到達(dá)到設(shè)計的厚度。當(dāng)開挖達(dá)到30 m時,應(yīng)該開始仰拱施工,保證支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠及時成環(huán)。仰拱施工需要進(jìn)行全幅施工,每次施工的長度應(yīng)該控制為3 m。具體施工程序如圖1所示。
在施工程序中,Ⅰ為拱部的超前支護(hù)施工;Ⅱ為開挖的環(huán)形導(dǎo)坑;Ⅲ為支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工,進(jìn)行型鋼鋼架架設(shè),布置系統(tǒng)錨桿,并進(jìn)行鋼纖維混凝土噴射;Ⅳ為開挖的核心土;Ⅵ為仰拱的支護(hù)施工;Ⅶ為對仰拱鋼筋進(jìn)行綁扎操作,并且進(jìn)行仰拱混凝土澆筑;Ⅷ為對拱墻鋼筋進(jìn)行綁扎,保證臺車就位,并進(jìn)行拱墻的混凝土澆筑。
3.3 支護(hù)施工
應(yīng)該采用鋼架、噴、網(wǎng)和錨聯(lián)合支護(hù)的方式。
1)鋼架。
選擇Ⅰ20b的工字鋼,并且在現(xiàn)場直接進(jìn)行鋼架加工,設(shè)置間距為50 cm,然后沿著環(huán)向按照間距50 cm使用φ22鋼筋聯(lián)結(jié)成為整體。在架設(shè)鋼架的時候,底部應(yīng)該設(shè)置C20混凝土墊塊,從而避免鋼架下沉,另外還應(yīng)該在鋼架的兩側(cè)安置兩排鎖腳錨桿用來加強。
2)系統(tǒng)錨桿。
選擇中空長錨桿和φ42的注漿管注漿來進(jìn)行圍巖加固。然后選擇R51長12 m的中空錨桿,集中處置拱腳和拱腰處,在仰拱和拱頂處進(jìn)行對稱布置。另外還要對圍巖進(jìn)行徑向注漿,改善其特性,使其增強強度。
3)噴射鋼纖維混凝土。
通常情況下,鋼纖維混凝土的實際噴射厚度是25 cm,選擇水泥裹砂法的濕噴工藝來進(jìn)行分層施工,首先應(yīng)該噴鋼架的背后,然后噴鋼架之間的部分。
3.4 仰拱施工
在進(jìn)行仰拱施工的時候,應(yīng)該緊跟著開挖作業(yè)面來進(jìn)行,用挖掘機開挖仰拱土,然后進(jìn)行人工修整。在開挖完成后,要馬上架設(shè)鋼架,并且連接拱墻初期的支護(hù)支架,然后進(jìn)行系統(tǒng)錨桿施工,并且用鋼纖維混凝土噴射進(jìn)行封閉。在支護(hù)完成后,要及時的進(jìn)行仰拱鋼筋綁扎,澆筑混凝土。
3.5 襯砌施工
在對膨脹性泥巖隧道進(jìn)行施工的時候,需要嚴(yán)格按照施工要求,在施工時間上也有限制,過早施工可能會破壞襯砌結(jié)構(gòu);過晚施工可能會影響支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,導(dǎo)致隧道坍塌。因此應(yīng)該結(jié)合現(xiàn)場的實際情況,進(jìn)行合理的施工,應(yīng)該在圍巖變形情況減緩之后進(jìn)行襯砌施工。選擇鋼模臺車的整體式施工方法,為了保證安全穩(wěn)定,應(yīng)該增加襯砌厚度,提高配筋率。
3.6 施工管理
在施工的過程中,要進(jìn)行嚴(yán)格的施工組織,保證不同工序能夠做好銜接。還要選擇合理的施工方法,應(yīng)該結(jié)合高速公路膨脹性泥巖隧道工程的實際情況,選擇最適合的施工工藝,提高施工效率,保證工程質(zhì)量。另外,還要強化監(jiān)測工作,加強監(jiān)督管理,要嚴(yán)格遵守相關(guān)的技術(shù)規(guī)范,確保監(jiān)測信息能夠?qū)⒛鄮r的變化狀況及時的反映出來,從而保證施工質(zhì)量。
在高速公路的隧道施工中,針對膨脹性泥巖,應(yīng)該對其特點進(jìn)行詳細(xì)的分析,按照相關(guān)的施工原則,選擇最合理的施工方法,在施工的過程中,要嚴(yán)格遵守相關(guān)的技術(shù)規(guī)范,并做好監(jiān)控工作,從而保證工程質(zhì)量。
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Research on construction technology of expansive highway mudstone tunnel
LI Shou-feng
(ShanxiYunchengHighway&BridgeCo.,Ltd,Yuncheng044000,China)
In light of expansive mudstone characteristics including water swelling, dry-shrinkage, easy disturbance and flowing deformation and so on, the paper puts forward basic construction principles of expansive highway mudstone tunnel, and specifically describes expansive mudstone tunnel construction methods, with a view to guarantee highway tunnel construction quality.
highway, expansive mudstone, tunnel, characteristics
1009-6825(2014)28-0174-03
2014-07-31
李首峰(1982- ),男,工程師
U455
A