楊玉祥
(云南升盟工程咨詢(xún)有限公司,云南昆明 650200)
昭通中心城市昭陽(yáng)西環(huán)高速公路T2 標(biāo)段起訖樁號(hào)K13+880—K29+109.308,主線(xiàn)全長(zhǎng)15.229km,沿線(xiàn)主要城鎮(zhèn)屬昭陽(yáng)區(qū)境的舊圃鎮(zhèn)、永豐鎮(zhèn)。主要工程為路基挖方/填方,工程量為2001100m2/2221300m2(含互通),路基圬工防護(hù)135000m2;大橋965m/4 座,中橋111m/2 座,天橋433m/6 座,涵、通道62 道;長(zhǎng)隧道1361.5m/1 座,短隧道285m/1 座,互通式立體交叉3處。全線(xiàn)鋼筋約1.58 萬(wàn)t,混凝土約35 萬(wàn)m3。其中,主要控制點(diǎn)工程為永豐山隧道工程。
永豐山隧道工程施工采用新奧法原理,結(jié)合所處地質(zhì)條件和環(huán)境狀況,充分考慮結(jié)構(gòu)形式、斷面大小、施工工期等各方面情況,選取最佳方法進(jìn)行施工。在Ⅳ級(jí)圍巖和Ⅴ級(jí)圍巖處,分別采用臺(tái)階法和臺(tái)階分步法施工,明洞采用明挖法施工。一般施工流程如圖1所示,超前支護(hù)體系及初期支護(hù)體系如表1所示。
表1 超前支護(hù)及初期支護(hù)體系[1]
3.1.1 超前大管棚
液壓鉆孔臺(tái)車(chē)在鉆孔較深時(shí),由于鉆桿不夠長(zhǎng),需要接桿,在孔深不斷增加的情況下,則必須有效控制和調(diào)整回轉(zhuǎn)扭矩、推力和沖擊功,其中要注意對(duì)推力的有效控制。施鉆時(shí),應(yīng)在掌子面上頂緊臺(tái)車(chē)大臂,避免顫動(dòng)幅度較大導(dǎo)致施鉆精度不高。鉆機(jī)開(kāi)孔時(shí)鉆速宜低,鉆進(jìn)20cm 后轉(zhuǎn)入正常鉆速。第一節(jié)鉆桿鉆入巖層,在距離尾部20~30cm 時(shí)不繼續(xù)鉆進(jìn),人工使用兩把管鉗卡緊鉆桿,保證絲扣不被卡死,鉆機(jī)以較低速度進(jìn)行反轉(zhuǎn),并與鉆桿脫離。鉆機(jī)沿導(dǎo)軌返回原位,再通過(guò)人工方式安裝第二根鉆桿,并在鉆桿前部安裝好聯(lián)結(jié)套,鉆機(jī)將聯(lián)結(jié)套低速運(yùn)送到第一根鉆桿尾部,對(duì)準(zhǔn)方向后聯(lián)結(jié)成一體。換鉆桿時(shí),必須對(duì)鉆桿進(jìn)行檢查,確保其未出現(xiàn)損壞且未彎曲,中心水孔暢通等,如果經(jīng)檢查不合格應(yīng)立即更換,以免影響作業(yè)正常進(jìn)行。開(kāi)孔采用φ110 鉆頭,鉆孔直徑應(yīng)比棚管外徑大15~20mm,孔深大于管長(zhǎng)0.5m 以上。鉆孔符合一定深度要求之后,再采用相同方法將鉆桿拆卸,將鉆機(jī)歸位。
3.1.2 頂管
為保證施工進(jìn)度,該工程采用的工藝方法是大引導(dǎo)孔和棚管鉆進(jìn)相結(jié)合,且先對(duì)比鋼管外徑更大的引導(dǎo)孔進(jìn)行鉆進(jìn),再使用鉆機(jī)沖擊與推力(頂進(jìn)棚管時(shí),鑿巖機(jī)不使用回轉(zhuǎn)壓力,不形成扭矩)將棚管沿引導(dǎo)孔頂進(jìn),一節(jié)連一節(jié)接長(zhǎng)棚管到孔底處[2]。
3.1.3 注漿
注漿按照鋼管施鉆從下到上的順序疊加進(jìn)行,壓力由小變大。注漿時(shí),必須將相關(guān)數(shù)據(jù)記錄好,包括注漿時(shí)間、注漿壓力、漿液消耗量及其變化等。注漿結(jié)束后,以偶數(shù)的數(shù)量進(jìn)行鉆孔,通過(guò)鉆進(jìn)難易程度、壓力變化、是否卡鉆、觀察注漿填充情況等多種方式,檢驗(yàn)評(píng)、定注漿效果,若注漿效果不理想,則偶數(shù)孔鋼管打孔補(bǔ)注漿。
現(xiàn)場(chǎng)加工小鋼管,噴射混凝土封閉巖面,鉆孔設(shè)備為風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī),通過(guò)鉆孔臺(tái)車(chē)或風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)的頂推力將小導(dǎo)管推至孔內(nèi),采用測(cè)斜儀控制鉆孔角度,使用注漿泵壓注水泥漿[3]。出現(xiàn)串漿情況時(shí),如果有多臺(tái)注漿機(jī),則可同時(shí)注漿,若注漿機(jī)數(shù)量不足,則將串漿孔堵住,注漿該管時(shí)再拆卸堵塞物,必須將管內(nèi)雜物及時(shí)清除,可使用貼地或細(xì)鋼筋進(jìn)行處理,同時(shí)使用高壓風(fēng)或水沖洗,沖洗完畢后注漿。水泥漿進(jìn)漿量過(guò)大時(shí),壓力很長(zhǎng)時(shí)間不增加,則必須對(duì)漿液濃度和配合比進(jìn)行調(diào)整,減少凝膠時(shí)間,采取間歇式或者小泵量低壓力的方式注漿,使?jié){液在裂隙中存在一定時(shí)間的間歇,但時(shí)間必須短于混合漿的凝膠時(shí)間,便于更好地凝膠。
3.3.1 噴射混凝土
噴射混凝土之前,以規(guī)范要求和標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)開(kāi)挖斷面,該工程選擇的工藝為濕噴法。
(1)素噴混凝土
噴射之前,應(yīng)仔細(xì)檢查隧道斷面,及時(shí)清理和處理干凈欠挖部位和全部開(kāi)裂、破碎、出水點(diǎn)和崩解的破損巖石,將墻角虛碴和浮石清理干凈,再使用高壓水或風(fēng)對(duì)巖面進(jìn)行沖洗。
噴射混凝土作業(yè)以段或塊為單位進(jìn)行,按照先墻后拱,從下到上的順序作業(yè)。噴嘴緩慢運(yùn)動(dòng),呈螺旋式,且螺旋直徑范圍為20~30cm,保證緊密?chē)娚浠炷?。此外,?yīng)注意觀測(cè)水壓、風(fēng)壓及噴射距離,避免產(chǎn)生較大回彈量[4]。若隧道噴射混凝土厚度達(dá)5cm 以上,則選擇兩層作業(yè),如果在第一層混凝土終凝1h 后進(jìn)行第二次噴射混凝土,則要對(duì)第一層混凝土面進(jìn)行沖洗。初次噴射先找平巖面。若噴射混凝土終凝2h后再?lài)娝B(yǎng)護(hù),必須進(jìn)行7 天以上的養(yǎng)護(hù)。開(kāi)挖噴射混凝土?xí)r,爆破工作應(yīng)在上一循環(huán)噴射混凝土終凝不少于4h 后進(jìn)行。
(2)有水地段噴射混凝土
如果涌水點(diǎn)較少,先進(jìn)行導(dǎo)管引排水,再進(jìn)行混凝土噴射;如果涌水量范圍較大,則將導(dǎo)管設(shè)置成樹(shù)枝狀進(jìn)行排水,再進(jìn)行混凝土噴射;在涌水較為嚴(yán)重時(shí),則添加適當(dāng)數(shù)量泄水孔,排水與混凝土噴射可同時(shí)進(jìn)行。增設(shè)一定量水泥,調(diào)整配合比,按照從遠(yuǎn)到近的順序噴射混凝土,逐漸靠近涌水點(diǎn),并在此設(shè)置導(dǎo)管引出水,最后在導(dǎo)管附近噴射混凝土,若巖面滲水量較多,可先噴砂漿,再增加速凝劑摻量,初噴之后,繼續(xù)按照原配比施工。若局部產(chǎn)生大量出水,則采用鑿槽、埋管或者樹(shù)枝排水盲溝等方式引水,之后再?lài)娚浠炷痢?/p>
3.3.2 藥卷錨桿
藥卷錨桿采用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)成孔,先注后插工藝安裝錨桿,測(cè)斜儀控制錨桿孔道傾角,注漿采用專(zhuān)用注漿泵施工[5]。
(1)鉆孔
采用分層明挖法開(kāi)挖隧道明洞,挖好一層后,做好邊仰坡防護(hù),鉆孔使用風(fēng)動(dòng)鉆巖機(jī)施工[6]。清孔、注漿,接著在注漿的同時(shí)將注漿管拔出并準(zhǔn)備插桿。
(2)插桿
注漿后,要將錨桿放置好,再結(jié)合實(shí)際情況確定是否補(bǔ)注漿液。錨桿孔注滿(mǎn)漿后,將錨桿鋼筋插入錨桿孔,感受到錨桿與孔底產(chǎn)生強(qiáng)烈撞擊后,再插好錨桿,臨時(shí)固定使用孔口、塊石或木楔,并保持居中,防止其敲擊碰撞桿體外露部分。安裝好錨桿之后不得進(jìn)行敲擊,3 天內(nèi)不允許將重物懸掛在上面。
(3)安裝墊板
在錨桿孔內(nèi)的砂漿的設(shè)計(jì)強(qiáng)度超過(guò)80%時(shí),再安裝墊板,完成外部操作。安裝墊板的過(guò)程中,要保證墊板垂直于錨桿軸線(xiàn),若安裝有誤,則無(wú)法保持錨桿的錨固性能。若是錨桿孔的軸線(xiàn)與孔口平面之間沒(méi)有保持垂直,可通過(guò)以下兩種操作方式均勻壓緊墊板與巖面:一是將楔形墊塊安裝于螺帽下;二是在安裝墊板之后,使用混凝土或砂漿進(jìn)行找平。
3.3.3 組合中空注漿錨桿
(1)測(cè)量放樣、鉆機(jī)就位
進(jìn)行錨桿孔開(kāi)孔前,要開(kāi)展量測(cè)工作,按照設(shè)計(jì)要求確定孔的位置,并做好標(biāo)記,并將開(kāi)孔偏差范圍控制在10cm 以?xún)?nèi);根據(jù)施工圖紙要求,確定錨桿孔的孔軸方向,對(duì)于圖紙中未規(guī)定的,采取與開(kāi)挖面垂直方式處理;局部加固的錨桿的孔軸方向與滑動(dòng)面保持相反方向和45°以上的交角。
(2)成孔
嚴(yán)格控制錨桿方向和位置,鉆完錨孔之后,再使用高壓風(fēng)對(duì)孔進(jìn)行清洗。清理干凈之后注意控制好錨孔位置、直徑和方向,檢查錨孔是否暢通平直,若未達(dá)標(biāo)則進(jìn)行二次鉆孔。
(3)錨桿桿體安裝
隧道墻部采用WZD25 組合中空注漿錨桿[7]。錨桿墊板在安裝時(shí)要垂直于錨桿,且與初噴混凝土緊密貼合。
(4)注漿
通過(guò)錨桿桿體預(yù)留通道接孔口,并使用專(zhuān)用高壓注漿泵進(jìn)行注漿。通過(guò)排氣管排出隧道拱部?jī)?nèi)的氣體;自然排出隧道墻部的氣體,以保證錨桿孔內(nèi)注漿飽滿(mǎn)。
(5)鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)
鋼筋加工網(wǎng)格環(huán)縱向間距為20×20cm(25×25cm),網(wǎng)片搭接長(zhǎng)度應(yīng)不小于網(wǎng)片間距一格。同時(shí),網(wǎng)片加工規(guī)格應(yīng)根據(jù)圍巖類(lèi)別、每循環(huán)進(jìn)尺而定。鋼筋網(wǎng)全斷面布設(shè),邊墻及拱部設(shè)鋼筋網(wǎng)應(yīng)焊接在系統(tǒng)錨桿外露端。人工鋪設(shè)鋼筋網(wǎng),鋪設(shè)時(shí)靠近巖面,同時(shí)牢固焊接錨桿和鋼架。在鋼架靠近巖面一側(cè)焊接鋼筋網(wǎng),保證結(jié)構(gòu)整體受力。噴射混凝土?xí)r,減小噴頭至受?chē)娒婢嚯x并控制風(fēng)壓,以減少鋼筋網(wǎng)振動(dòng),降低回彈。鋼筋網(wǎng)噴射混凝土保護(hù)層厚度要保持在2cm 以上。此外,鋼筋經(jīng)試驗(yàn)達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)且進(jìn)行除銹處理后,才能將之投入使用,在洞外分片制作,按照搭接長(zhǎng)度在10cm 以上的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝。
3.3.4 鎖腳錨桿
(1)鉆機(jī)就位
在錨桿運(yùn)輸過(guò)程中,要結(jié)合洞內(nèi)場(chǎng)地存放大小、運(yùn)輸機(jī)械、各類(lèi)作業(yè)臺(tái)腹下凈空限界,確定運(yùn)輸重量和距離。鉆機(jī)經(jīng)調(diào)試正常運(yùn)行之后,根據(jù)設(shè)計(jì)錨桿位置固定鉆機(jī),將鉆桿調(diào)整到設(shè)計(jì)方向,與孔位對(duì)準(zhǔn)。
(2)鉆孔
嚴(yán)格檢查鉆進(jìn)固定裝置和防護(hù)裝置,保證其完整無(wú)損,采用相應(yīng)儀器測(cè)量鉆桿,保證角度與方向符合設(shè)計(jì)要求再開(kāi)鉆。鉆孔過(guò)程中應(yīng)確保鉆機(jī)穩(wěn)定牢靠,并將孔口偏差控制在50mm 內(nèi),孔眼長(zhǎng)度要比設(shè)計(jì)的錨桿長(zhǎng)度更長(zhǎng),并按照比管徑大20mm 以上的直徑進(jìn)行鉆孔。在錨桿鉆進(jìn)過(guò)程中,鉆機(jī)和作業(yè)平臺(tái)要穩(wěn)定牢靠,除鉆機(jī)操作人員外還應(yīng)安排至少一人協(xié)助作業(yè)。此外,所有作業(yè)人員均要做好安全防護(hù),系牢安全帶、佩戴安全帽、戴好防護(hù)面罩等。
(3)清孔
將高壓風(fēng)管端與一根長(zhǎng)度在4~5cm 之間,直徑φ20mm 的鋼管進(jìn)行連接,將鋼管插入錨桿孔內(nèi),將閥門(mén)打開(kāi),再吹凈孔內(nèi)水和泥漿。
(4)安裝錨桿
采用人工方式插入錨桿,在錨桿一端桿體上固定錨頭,接著將錨頭端插入錨桿孔內(nèi)。抬運(yùn)錨桿時(shí),必須保證協(xié)調(diào)工人間的步調(diào)。
(5)安裝墊板及螺栓
保證止?jié){塞和墊板與初支面緊密貼合,使用扭矩扳手將螺母旋緊[8]。
(6)注漿
同藥卷錨桿。
3.3.5 鋼拱架(格柵)
采用機(jī)械設(shè)備將鋼拱架(格柵)輸送到安裝現(xiàn)場(chǎng),安裝工作由人工作業(yè)平臺(tái)和裝卸機(jī)相結(jié)合完成,安裝過(guò)程中尤其要重視鋼架的垂直度,避免發(fā)生左前右后或前傾后倒等情況,同時(shí)焊接錨桿和縱向連接鋼筋,使之形成一體。安裝前,按照設(shè)計(jì)圖分批對(duì)加工質(zhì)量進(jìn)行檢查驗(yàn)收,不達(dá)標(biāo)不得使用。將底腳處浮渣清理完畢,根據(jù)設(shè)計(jì)焊連定位筋及縱向連接筋,段之間連接安設(shè)墊片,將螺栓擰緊,保證安裝質(zhì)量。嚴(yán)格控制中線(xiàn)及高程。將鞍形混凝土墊塊設(shè)置在拱架與巖面之間,保證二者之間緊密貼合,確保初噴質(zhì)量。即使拱腳高程不夠,也不允許使用塊石、碎進(jìn)行砌墊,而必須使用鋼板調(diào)整,或澆筑強(qiáng)度在C20 以上的混凝土。安裝好拱架之后要保持垂直度,不得出現(xiàn)扭曲變形現(xiàn)象。
綜上所述,昭通中心城市昭陽(yáng)西環(huán)高速公路T2 標(biāo)段永豐山隧道工程,在施工中采用了科學(xué)的超前支護(hù)體系及初期支護(hù)體系,并在施工過(guò)程中做好了充分的技術(shù)管理,為整個(gè)隧道工程的施工質(zhì)量和施工安全打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。