公路隧道快速施工工法样本

公路隧道快速施工工法

田克强、刘辉、崔乐超

1、前言

新屋基特长隧道进口位于重庆市巴南区双河口镇太平村, 出口位于涪陵区增福乡小湾村, 是重庆沿江高速公路主城~涪陵段的重点控制性工程。左右幅长度共计1 m。其主要特点为: 地质情况复杂, 工期紧, 任务重, 风险高、难道大。该隧道主要不良地质条件为岩溶及岩溶水, 主要围岩为石灰岩和泥岩, 其特点为遇水易软化, 部分地段还有硫化氢等有毒有害气体。经过我公司员工和业主、设计、监理单位及部分专家的共同努力。在施工中采用隧道快速施工工艺, 取得了在确保安全、质量的前提下, 同时保证了前导坑的掘进速度, 为按期通车提供了条件, 赢得各方赞誉。经过在施工实践中不断总结完善, 形成该施工工法。

2、工法特点

（1）采用上下台阶流水法开挖、施工工艺简单, 施工投入小。

（2）与传统三台阶施工法相比, 本工法采用了灵活的劳动组织方式, 各工序混合编组, 施工效率高, 保障了施工安全, 加快了施工进度,

节约了工程成本。

3、适用范围

本工法适用于大断面公路隧道( 开挖半径>5.5m) Ⅴ级Ⅴ级加强段围岩施工, 或同类地质水文条件下的其它类型地下工程施工。

4、工艺原理

隧道施工, 最重要的是问题解决泥石软化后引起的围岩变形问题。我们按照新奥法施工的理念, 遵循”管超前、弱( 不) 爆破、强支护、早封闭、勤量测”的施工原则, 制定富水泥岩地段施工方案为: 超前物探、钻探结合探水、超前注浆堵水、超短台阶人工开挖( 局部辅以弱爆破) 、初支加强、仰拱超前、二衬紧跟。

5、施工工艺及操作要点

5.1施工工艺流程

施工工艺流程见图5.1-1。

5.2操作要点

5.2.1超前地质预报

图5.1-1 工艺流程图

1) TSP203超前地质预报

泥岩石灰岩地段超前预报, 采用的是瑞士Amberg 测量技术公司生产的TSP203地质超前预报仪。TSP203是采用回声测量原理。地震波在指定的震源点(在隧道的边墙, 24个炮点布成一条直线)用小量炸药激发产生。地震波在岩石中以球面波形式传播。当地震波遇到岩石物性界面( 即波阻抗差异界面, 例如断

层、 岩石破碎带和岩性变化等) 时, 一部分地震信号反射回来, 一部分信号透射进入前方介质。反射的地震信号将被高灵敏度的三分量传感器接收。由于

TSP203地质超前预报系统采取的是”多点激发、 一点接收”测量方法, 多点激

发产生的地震波相互跟踪检验, 故而能提供一种精确的测量。反射信号的强弱与

反射界面岩性有很大关系, 反射界面两侧的岩性差异越大, 反射回来的信号越

强, 预报的范围也就更大。一次预报用时1.5h 左右, 需要4~5名人员。TSP203

系统的现场测试, 如图5.2.1-1所示。

图5.2.1-2 TSP203系统的现场测试示意图

注: 爆破孔布置在隧道侧壁, 使用Φ42mm 钻头, 钻孔深度为1.5~1.8m,钻孔

向下倾斜8°±5°,每孔装药量为100~150g; 接收器孔使用Φ50mm 钻头, 钻孔

深度为2.0m, 用环氧树脂锚固, 钻孔倾角为向上16.7°; 上述钻孔高度控制在

拱墙二次衬砌

填充混凝土整

体浇筑

下台阶初期支护 仰拱混凝土整

体浇筑

下台阶开挖

中台阶初期支

护

核心土、 中台

阶

上台阶初期支

护

距隧底约1.9m。

2) 超前钻探

泥岩石灰岩地段隧道施工坚持以TSP203预报为主、超前钻探为辅的预报方案, 用30m超前钻探对TSP203预报结果进行验证、确认。超前探测孔布设在上导, 每个断面布3个探测孔, 孔深30m, 搭接长度5m.。探孔用于探明前方地质, 发现地下水较大时( 三个探孔均出水, 且单孔水流量>5m³∕h) , 及时采用必要的堵水、止水措施和手段。

5.2.2地下水处理

泥岩石灰岩地段, 快速、有效地隔断水对围岩的作用对隧道开挖后的稳定性非常重要, 施工中采用开挖的超前注浆、开挖后径向注浆堵水措施, 对地下水进行封堵; 采用洞内挖集水坑、排水渠的措施对洞内水进行抽排、安排专人24h 对洞内排水进行监控值班。

注浆堵水

小导管超前及径向注浆

当超前探测孔地下水单孔流量大于5m³∕h且小于40m³∕h时, 地下水采用小导管注浆的方式进行封堵; 富水地段每3m进行一次超前注浆, 小导管采用先钻孔后下钢管法施工, 钻孔时开孔从工作面最后一榀工字钢拱架上部穿过, 打入小导管后, 钢管尾部和工字钢架焊接成整体。止浆墙采用喷射混凝土, 掌子面上台阶范围, 喷10cm厚混凝土进行封闭, 采用2台KBY50/70注浆泵进行注浆作业。径向注浆小导管在进行初期支护时同步打设, 在开挖下一循环的时候对本循环打设的径向小导管进行注浆作业( 为了节约时间, 径向注浆管全部用铁丝绑在事先预埋在边墙的φ10钢筋上) , 采用4台KBY50/70注浆泵在开挖时注浆。

①施工工艺

制作钢花管: φ50mm超前小导管、φ42mm径向注浆小导管在构件加工厂制作。前端做成尖锥形, 尾部焊接φ8mm钢筋加劲箍, 管壁上每隔15cm交错钻眼, 眼孔直径为6~8mm。小导管加工, 如图5.2.2-1所示。

图5.2.2-1、小导管加工

小导管安装: 风动凿岩机钻孔后, 将小导管按设计要求插入孔中, 个别地段可用凿岩机直接将小导管打入, 与钢架焊接组成支护体系。

小导管水泥——水玻璃双液浆注浆工艺流程, 如图5.2.2-2所示。

②注浆

注浆用水由隧道高压水管提供, 水泥采用普通硅酸盐42.5级水泥, 水玻璃浓度30~50Be。注浆配合比: W: C=0.2:1~0.8:1; 水泥浆: 水玻璃体积比C: S=1:0.3~1:1。注浆设备采用KBY50/70注浆泵( 超前注浆2台, 径向注浆4台) ; 注浆压力为0.5~1.0MPa; 注浆工艺严格按设计和施工规范进行。

注浆每班配备两名专业技术人员, 其中一名负责观察并记录压力变化情况, 另一名负责观察并记录掌子面注浆情况, 负责对注浆过程中出现的跑浆、漏浆或注浆压力突然上升等异常现象及时处理, 以提高注浆效率。每台注浆机配备人员: 注浆操作1人、制水泥浆液2人、作业面前方安装管路1人, 总计4人。另外每班安排4人专门负责向洞内倒运水泥、水玻璃。当单孔注浆达到设计量时, 结束注浆, 设置检查孔对注浆效果进行检查, 单孔流量﹤10L/min时, 即可进行开挖作业。注浆参数根据注浆试验结果及现场情况及时调整。注浆作业中认真填写注浆记录、随时分析和改进作业, 并注意观察施工支护工作面的状态。