摘要:本文从工程实例出发,结合工程中诸多风险因素,针对实际施工过程提出了砂卵石地层浅埋快速暗挖法的施工原则,并对施工工艺进行介绍,以期对相关工程进展有所贡献。 关键词:隧道;砂卵石;浅埋暗挖法;施工技术 中图分类号:tu74文献标识码:a 文章编号: 1工程实例 1.1工程概况
某市地铁二号线二期土建工程第11#标段施工中,对其中部分区间采用浅埋暗挖法施工,暗挖隧道工程左右线大于4.4km,其中超过95%以上穿越了砂卵石地层,且需穿越大型立交桥等一级风险源。 1.2工程水文与地质条件
1.2.1水文条件。对工程勘测所得的水文资料分析显示,地下水主要有上层承压水、潜水、上层滞水,详见下表1。 表1 地下水分布特征
1.2.2地质条件。以工程水文地质勘测资料为依据分析发现,隧道所在地层为第四纪沉积层,区间隧道顶板位置主要在卵石圆砾层的中部和下部,砾石呈亚圆形且具有较好级配,圆砾含量约为10%,细砂含量约为30%,卵石粒径一般为2~4cm,部分卵石粒径>9cm,其中砂岩和辉绿岩为砾石的主要成分,属于v~vi级的围岩。区间隧道边墙所穿越岩土层下部主要成分为中细砂层、卵石圆砾层;岩
土层上部为粉土、粉质粘土,中粗砂层和卵石圆砾层,两者均为v~vi级的围岩。隧道底板位置主要在饱和的卵石圆砾层中间部位,局部为粉土层、中细砂层、粉质粘土层,也属于v~vi级的围岩。 利用实验室颗粒筛分试验发现,隧道所穿越的地层主要为卵石-圆砾层,大部分粒径在20~70mm之间,其中最大粒径约为150mm,含砂率在12%~30%之间,内摩擦角平均值约为35°,n值为28~50,在整个施工过程中,卵石最大粒径为250mm。
2砂卵石地层区间隧道浅埋暗挖法施工原则与施工技术 2.1施工原则
在区间隧道施工中,应严格遵循浅埋暗挖法中“管超前、短开挖、强支护、早封闭、勤测量”的施工原则展开开挖与支护工作,笔者基于在砂卵石地层中出现的施工困难状况,从工程实践出发,提出了砂卵石地层中的施工原则:
2.1.1早封面:在注浆小导管打设作业前,为保证工作面的稳定性应事先敷设薄的混凝土层,从而使打设小导管时产生震动导致工作面坍塌的情况得以避免。
2.1.2少扰动:在导管打设与开挖作业时,应最大化保证地层不受大的扰动,以免卵石层的坍塌。
2.1.3固拱脚:通常,砂卵石地层在台阶法施工过程中,软粘土地层台阶长度较长,因而其成环具有相对的滞后性,对于上部格栅来说,应重视锁脚锚管的打设与注浆,以保证拱脚稳固,使其受力条件得以改善,地层变形因而减少。
2.1.4快凝固:在卵石地层中,浆液很容易发生渗透,在遇水情况下极易发生塌方现象,因而在选择小导管注浆浆液时,应保证选择早凝固类型的浆液,使胶结地层得以凝固,促进拱的快速成型。 2.1.5管细短:在砂卵石地层中,小导管的打设作业进展艰难缓慢,对于普通地层来说,在选择超前注浆小导管参数时应遵循短、细的原则来选用钢管。“短”——在1m重叠的前提下,每榀一打,并以小导管打设作业的难易程度为依据来对于榀距进行相应调整;“细”——在保证小导管刚度需求的基础上,将管径最小化,使打设作业中的摩擦阻力相应减少,以利于打设作业的开展。 2.1.6中拉槽:砂卵石地层缺乏较强的自稳性,因而与粘土地层相比,下部台阶难以形成相对规则的台阶,因而需在施工过程中在台阶中部拉槽,从而使下部台阶的稳定状态得以保证,进而为施工安全提供有力保障。 2.2施工工艺 2.2.1施工方法简述
隧道暗挖作业中,施工过程包括两步台阶,所取台阶长度为3~5m,格栅连接点为上下两个台阶的分界,在开挖下阶土方并支护、封闭成环之前,应先进行上台阶土方的开挖,并喷射混凝土进行支护。 (1)上台阶的开挖、支护作业
应在中间留存核心土,并进行上台阶弧形导洞的开挖,挖掘作业完成后应立即作3~5cm混凝土初喷,再行设立格栅钢架,并挂设钢筋网,再行喷射混凝土至设计要求厚度。中间核心土的预留应呈台
状,其高度为1.7m,上口宽约1.5m,上台阶开挖高度约为3.0m,沿掘进方向的核心土长度应为0.75~1.5m,在保证掌子面稳定得以维持的基础上,核心土台可同时作为工作的平台,以利于格栅安装与混凝土喷射操作(见下图1)。依据设计要求,格栅间距为0.5m,因此循环挖掘距离也为0.5m,但在特殊情况下,土体相对不稳定的区域,应视具体情况密设格栅,其开挖间距也应缩小。 图1上台阶施工断面示意 (2)下台阶的开挖、支护作业
下台阶的开挖过程中,应使用边墙单侧交错方法进行挖掘,首先对中间核心土进行开挖,然后进行一侧边墙的开挖,开挖步距应为一个格栅间距,即0.5m;按照设计轮廓挖掘完成后,应进行格栅钢架安装、混凝土喷射作业;在支护完本侧边墙后,另行开挖另一侧边墙并做好支护。在两侧边墙均支护完成后,进行底板土方的开挖,并进行仰拱格栅的安装与混凝土喷射,进而封闭成环(见下图2),再进行下一区间的施工。 图2 下台阶施工断面示意 2.3施工技术要点
2.3.1超前小导管注浆施工技术要点 ①工艺流程(见下图3)
在开挖导洞作业面之前,应在掌子面喷射混凝土使其封闭,并通过已安装完毕的格栅钢架腹部,沿结构拱部初期支护的内轮廓线打入带孔小导管,并利用导管对围岩压注浆,封堵砂层并加固,以免
出现施工过程中涌砂、坍塌涌水事故;同时为保证开挖作业安全顺利开展,应沿结构轮廓线构筑0.4~1.0m厚的弧形加固圈。 图3 小导管施工流程示意
②注浆材料:施工前,应以地质情况和试验为依据,确定施工配合比。
③注浆工艺:应使用引孔打入法进行小导管安设作业,步骤如下: 使用yt-28风钻打孔,风压为0.5~0.6mpa,开孔直径为60mm,深度2m;使用具有冲击性能的yt-28风锤将导管打入孔中,将导管内清理干净,确保无异物填充;将导管空口及周围使用塑胶泥封堵,塑胶泥为40be,水玻璃与p32.5水泥拌合;导管的打入过程应严格遵循设计要求,外部管端预留为20cm,将钢格栅与外露部分焊接在一起,可视具体情况进行注浆管的安装。 2.3.2注浆浆液的配制与搅拌
①采用拌和机进行水泥浆搅拌,应以拌和机容量大小为依据进行配料的严格投放,同时应对凝胶时间的要求和地层状况作充分考虑,通常情况下,水玻璃与水泥浆的比例为0.8:1~1.5:1. ②水泥浆搅拌的投料顺序通常为:将水和缓凝剂一起加入搅拌,继续注水至足够量后持续搅拌1min,然后投入水泥,搅拌3min。 ③应以凝胶所需时间来制定缓凝剂的掺入量,一般应控制为水泥用量的2%~3%。
④水泥浆制备过程中,应避免各种杂物的混入,注浆时应使用滤网对浆液进行过滤,严禁未经过滤的浆液注入泵内。
2.3.3锁脚锚管施工技术
在暗挖初期的开挖与支护过程中,将两根锚管打入拱脚部位,使初期支护拱顶下沉现象得以有效减少,进而使地表沉降量减少。采用长度为2.0m,φ42钢管作为锁脚锚杆。施工步骤如下:使用锚管钻机进行钻孔;在锚孔中插入安装好锚头的锚管;将注浆泵与锚管体用注浆接头连接;启动注浆泵,将水泥浆充入锚孔。同时,水泥浆的水灰比应为0.5:1,注浆时的压力应为0.15mpa,以保证锚固效果得到提高。 参考文献:
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