架的间距,仰拱开挖每次控制在3~5 m。
7.安全保证措施
7.1监控量测
在隧道施工过程中,从第一组衬砌开始,一个断面内在拱顶和2个拱脚处埋设3个观测点,用收敛计和水平仪分别观测拱脚水平收敛值和拱顶下沉值。随着隧道施工的前进,每隔10m作一个观测断面,最前端的一个断面紧跟掌子面。前冗每天观测1次,以后1个月内3d观测1次。之后每月观测1次。
通过观测发玑在拱部一次衬砌施工完毕至边墙开挖前,拱顶下沉6—8cm,拱脚收敛1-2cm。在边墙开挖后拱部发生第二次下沉,下沉量为6-8cm,收敛量基本不变。
根据观测结果及时反馈至施工中去,将原有预留沉降量15cm变为17cm。有效地保证了二次衬砌的厚度。 监控量测注意事项:
(1)、为取得开挖后围岩早期状态变化数据, 各项测点应尽量靠近开挖面布置(不大于2m) ,在爆破后24h 内或下次爆破前, 读取初次读数。
(2)、周边收敛、拱顶下沉及地表下沉各项测点应尽量集中断面布设,以便量测成果的协调分析、综合运用。
(3)、量测时, 应先把钢尺拉出( 拉出长度销长于量测基线) 停放20min,以使钢尺温度与环境气温相差不大时,可连续量测) 。
(4)、采用台阶法开挖时, 当下半断面开挖靠近上半量测断面, 量测频率应适当增加。 7.2超前支护
为保证开挖工作面稳定,防止开挖时出现坍塌,中咀隧道在施工中针对不同土质地层,采取了两种超前预支护措施。
(1)、在粘质黄土地层中(东口隧道54 m,平套隧道16m) ,拱墙设超前小导管预支护,小导管直径42 mm。长4 m,环向间距40 cm,外插角5°~10°。进洞时首先将工作面修整平整,紧贴工作面支设一榀型钢钢架。用锁脚、定位锚杆将其固定,沿断面外轮廓作一环超前小导管,小导管尾端与钢架焊为一体,进洞后纵向间距2 m一环小导管,工艺同上,每排小导管搭接长度1.95m。
(2)、在砂粘土地层中,拱墙设R32N自进式注浆锚杆进行超前支护,锚杆长410m,环向间距40 cm,外插角5°~10°,搭接长度1.95 m,每排锚杆尾端同样与钢架焊为一体。注浆采用双液注浆,注浆前应先在工作面喷C20混凝土约6~8 cm作为止浆墙,双液浆配合比为:水泥
浆∶水∶缓凝剂= 1∶1∶2∶0102;水玻璃波美度30 Be′;缓凝剂掺量2%; 浆液初凝时间2 min; 注浆终压110MPa,见图3。
7.3及时封闭仰拱
据量测,在一次混凝土初期支护完成后,隧道拱顶下沉约12-16cm。为避免继续变形,应及时封闭仰拱混凝土。仰拱与马口之间的距离保持20cm为宜,不能偏大。仰拱采用半幅施工法,保证上下导坑作业的进行。当半幅施工30cm左右,再换至另外半幅。
7.4 及时封闭二次衬砌永久支护
一次衬砌封顶时,受工作面的限制,可能造成封顶混凝土不密实。而两侧拱腰处向内挤的压力很大。如果不及时施作二次衬砌永久支护,容易在拱顶造成裂缝。针对以上情况我们在施工中每个洞口配备了1台边顶拱式混凝土衬砌钢模台车,二次衬砌施工与上下洞口同时作业。 7.5加设锁脚锚杆
在拱脚处每侧加设2根锁脚锚杆,锚杆为φ40钢管,长2m,垂直于拱脚外侧面打入土中1.5m。剩余0.5m与一次衬砌混凝土浇筑在一起。 7.6预防塌方
在开挖过程中,应遵循短开挖、强支护的原则,随时观察土质情况,发现土质疏松、节理发育时,加设调整循环进尺,同时加密管棚钢管数量,及时跟进一次衬砌,缩短开挖与衬砌之间时间间隔。如发生塌方,必须用同强度等级的混凝土填塞密实。
8 质量保证措施
(1)、严格控制管棚角度
(2)、严格喷射砼工艺,按配合比拌制砼料,特别要严格控制外加剂掺量。新旧砼面要清洗至露出砼的本色,没有泥土或杂物。分层喷射,以保证喷射砼的质量。
(3)、保证立拱质量。注意螺栓松紧程度和连接筋的焊接质量。
(4)、确保钢筋网与围岩紧密相贴,钢筋网必须连接牢固,否则喷射砼时会振动钢筋网,从而降低喷射砼质量。 (5)、保证核心土的大小和长度
(6)、清除拱脚积水与淤泥,通过打拱脚锚杆或扩大拱脚认真加固拱脚,加强纵向联结等,使初期支护与围岩形成完整体系。
(7)、尽量单侧落底或双侧交错落底,避免上半断面两侧拱脚同时悬空;控制落底长度,视围岩情况采用1-3m,不大于6m。
(8)、减少上、下台阶施工的相互干扰,并及时封闭成环。
(9)、找出每道工序的合理施工时间,各工序严格按标定时间进行控制,从而缩短循环作业时间,减少开挖面土体的暴露时间。
(10)、及时监控量测围岩,观察拱顶,拱脚的收剑情况,据此调整初期支护参数。
9 结论
经过研究大断面黄土隧道的工程特点,结合理论计算,在中咀一号隧道采用“三台阶七步开挖法”进行试验段施工,通过大量试验及量测数据的取得,及时总结反复论证,成功地解决了黄土隧道施工中诸多技术难题,在确保安全的情况下施工变得有序可控,实现了大断面黄土隧道快速掘进施工的目标,工期进度得到了保证。施工过程中,针对黄土隧道的具体特点,进一步采用了大量新的施工工艺和技术保证措施,使其成为解决黄土地质隧道的较好方法,对其他地质复杂的大断面软岩隧道施工也具有参考价值。