乌鞘岭隧道千枚岩地层变形控制及快速施工技术(马华天 吴永东魏文杰)[1]

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乌鞘岭隧道千枚岩地层变形控制及快速施工技术
一、工程概况
乌鞘岭隧道位于既有兰新线兰武段打柴沟车站和龙沟车站之间,设计为两座单线隧道,隧道长20050m,隧道出口段线路位于半径为1200m的曲线上,右、左缓和曲线伸入隧道分别为68.84m及127.29m,隧道其余地段均位于直线上,线间距40m,两隧道线路纵坡相同,主要为11‰的单面下坡,右线隧道较左线隧道高0.56~0.73m,洞身最大埋深1100m左右。

隧道左、右线均采用钻爆法施工,右线隧道先期开通。

隧道辅助坑道共计15座,其中斜井13座,竖井1座,横洞1座。

乌鞘岭隧道9#斜井位于岭脊地段,围岩主要以千枚岩为主,所遇绢云母千枚岩为青灰色,局部夹有石英岩,板岩薄层状,层理不明显,节理、裂隙发育--很发育,呈薄层状角砾结构,产状不稳定,围岩破碎,局部结构充填泥质物,面光滑,稳定性差;千枚岩挤压褶皱、扭曲,松软破碎,其中石英岩多呈酥碎沙状,以薄层状散体结构为主,强度低,单轴强度不足1Mpa,易风化,遇水软化,导致千枚岩强度急剧下降,岩质软,开挖后呈泥状,稳定性差,拱部易出现掉块、坍塌现象,特别是在岭脊段高地应力的作用下,千枚岩变形严重,属大变形围岩。

二、千枚岩地层的施工特点
1 、地质情况
志留系板岩、千枚岩,以千枚岩为主,局部夹有石英脉,板岩薄层状,层理不明显,节理、裂隙发育,呈薄层状角砾结构,产状不稳定,围岩破碎,局部结构面充填泥质物,面光滑、稳定性较差;千枚岩挤压揉皱,松软破碎,其中石英脉多呈酥碎砂状,以散体结构为主。

开挖后呈碎石、角砾状,掌子面无明显渗水,但开挖后有少量渗漏水、滴状及面状洇湿,量小,拱部有掉块、坍塌现象。

围岩整体稳定性较差。

为V级围岩。

9号斜井承担的正洞隧道内出露的千枚岩为黑色至深灰色,千枚状构造,显微鳞片变晶结构,含水量大时呈团块状,含水量少时为鳞片状,片理极其发育,层厚0.01~2mm,岩体破碎,片理面手感光滑,有丝绢光泽。

千枚岩属副变质岩,主要由沉积岩中的页岩经区域变质作用形成,主要矿物成分是绢云母、石英、绿泥石等,基本已全部重结晶,软弱矿物成分较多,因而千枚岩硬度小,单轴抗压强度小于1MPa,易风化。

挤压紧密的炭质千枚岩层具有弱透水性,是相对隔水层。

2、水文情况
地下水在隧道施工中,对围岩的稳定性起着很大的影响,特别是在软弱的千枚岩区,更是起着控制作用。

当洞身开挖以千枚岩为主时,开始时无地下水,但不久即出现滴水,甚至股水。

究其原因,可能是因为洞身的千枚岩层上部实为板岩层(由于受开挖断面制约,开挖时未揭露出板岩层)。

当含有层状板岩时,在构造应力作用下,岩性较硬的板岩中会产生不同方位的贯通裂隙,这样就为地下水的流动提供了通道。

一般来说,围岩洞身为千枚岩时,当千枚岩厚度达到一定程度,洞身就不会出现地下水。

在开挖时围岩产生应力重分布,发生变形,形成一定的松动区与塑性区。

当塑性区的范围还未接近板岩区时,而这个范围不至于使板岩中的地下水由于渗透压力而进入塑性区时,这时洞身也不会出现地下水;当初期支护不及时或初期支护强度不足以抵抗千枚岩的变形时,塑性区的范围可能更大,当超过这一范围时,地下水进入塑性区,而千枚岩遇水即软化、泥化,使塑性区条件恶化,从而使
塑性区加大,这又使地下水进一步发育。

塑性区的加大与地下水的发育互相促进,互相作用,使围岩稳定性不断变差,变形不断发展,产生各种病害。

这一点体现在千枚岩层中地下水的延迟性(即塑性区在地下水作用下逐渐加大的过程)。

3、隧道开挖
千枚岩与板岩互层区,软硬岩相间,爆破药量难以控制,一般来说,造成软岩部分超挖、硬岩部分欠挖,导致开挖成型差。

这使围岩不同部位的应力释放产生差异,不利于应力重分布,因而产生不同程度的掉块或局部坍塌。

在千枚岩含量较高地段,岩体相当破碎,呈团块状、片状、鳞片状。

开挖时易于钻进,但易塌孔。

千枚遇水后软化,泥化呈淤泥状。

初期支护施作以后,围岩变形大,且长期不收敛,局部地段几个月都不趋于稳定;开挖时无地下水,后期地下水增大。

乌鞘岭隧道千枚岩区施工难度较大,主要受变质岩的特征、地质构造、千枚岩的特性和地下水所决定。

三、变形控制
1 、围岩变形特点
1)、围岩变形来势猛且持续时间长。

9号斜井施工段处于高地应力区,加之埋深较大,因此在开挖初期由于应力的突然释放变形快且大。

2)、围岩的变形与千枚岩的含量有直接的关系。

千枚岩含量越高变形越大。

3)、变形与千枚岩地段的含水量有极大的关系,水量越大,变形越大。

4)、在围岩千枚岩含量有较大变化的次生断裂或分支断裂带地段,变形与千枚岩含量无关,且变形与千枚岩含量较高地段同样大,甚至更高。

5)、开挖面附近的囊状水对支护结构后期影响更大。

6)、变形具有不对称性。

2 、施工工序与变形的关系
1)、施工工序与变形的关系:自开挖到拱架架立,变形随千枚岩含量、围岩松散程度、出水量大小不同一般变形在50~100mm;下半断面开挖当日变形达到峰值(见附图1:施工工序与变形关系)。

各工序变形速率关系如下:下断面开挖前〉下断面开挖后〉仰拱开挖后。

仰拱开挖后变形速率急剧降低。

因此尽早进行仰拱封闭,有利于控制变形。

3~47~10
附图1:施工工序与变形关系
2)、前期施工过程中,上断面初支变形较大后设临时横撑,衬砌前拆除横撑,衬砌后混凝土开裂,因此上半断面不宜设置临时横撑。

一是不利于变形的有效释放,对后期支护结构会产生不利影响。

二是不利于施工作业。

3、试验段施工
3、试验段施工
1)、试验目的
9#斜井率先进入正洞岭脊地段,遭遇志流系板岩夹千枚岩地层,施工中出现初期支护变形大、滑塌严重等问题,严重影响了施工安全质量和施工进度。

为进一步验证设计支护的相关参数和掌握千枚岩地层有效控制变形的施工方法,应乌鞘岭建设总指挥部要求,特对正洞千枚岩地层施工进行试验。

以总结出一套千枚岩隧道施工工艺标准,通过试验段验证后在全隧推广。

2)、支护结构的试验参数
○1、第一试验阶段
验证以I20及网构钢支撑为主支护参数的可行性。

A、支护参数(表1)
B、试验情况
a、第一阶段第一段(YDK175+300~+280)
①、地质情况
板岩夹千枚岩。

板岩属中薄层,含量15~25%,局部达到60%以上,千枚岩与板岩呈互层状,散体结构,自稳能力差,以裂隙水为主,成滴水状,局部淋水。

开挖后剥落掉块严重。

其中在YDK175+295和YDK175+280的位置为板岩急剧变化接触带,并伴有股状出水,引起拱部较大范围滑塌。

②、施工情况
掌子面大量地下水出露,伴有较大变形,同时已经开挖段变形持续不稳定,施工至YDK175+295时,由于接触带影响,出现拱顶滑塌,掌子面停工加固,并自YDK175+295~+317实施第一层衬砌(钢筋砼,厚度30cm),14天后(5月23日)恢复开挖;5月29日上断面里程开挖到YDK175+280。

施工上下台阶长度5m,仰拱与下断面距离20~30m;平均进度2m/d,循环进尺0.67~1.3m,每榀设置φ159钢管支撑,衬砌前加打6m长系统锚杆。

③、支护效果
水平收敛情况统计表表2 里程175+300 175+295 175+290 175+280 平均
累计变形359.34 468.39 397.93 553.22 473.18 平均累计变形473mm,同时呈现出受围岩软弱不均的影响,左右变形不均。

拱顶内鼓,边墙除设置临时支撑局部外,其他基本呈内鼓状。

初期支护的钢拱架扭曲、拱部喷射混凝土龟裂并大块剥落,临时支撑全部弯曲,大部分边墙初期支护侵入二次衬砌净空,衬砌前进行了初期支护的钢架拆换(如图2)。

一次衬砌后变形仍有10~15mm/d,一次衬砌效果不佳,表明由于初支刚度不足。

加密的6m砂浆锚杆效果不明显。

图2:钢架扭曲,混凝土剥落
b、第一阶段第二段(YDK175+280~+250)
①、地质情况
围岩基本同第一段。

其中在YDK175+269和YDK175+280的位置为板岩急剧变化的接触带,引起拱部较大范围滑塌。

②、施工情况
掌子面有大量囊状地下水,造成掌子面滑塌而停工,7天后(6月9日)恢复开挖,6月16日上断面里程开挖到YDK175+250,每榀设置φ159钢管支撑,并进行纵向连接。

施工中加打6m砂浆锚杆。

③、支护效果
里程175+275 175+265 175+260 175+255 175+250 平均
累计变形520.28 574 480.5 405.92 734.57 543.05 本段平均累计变形543mm,且变形不均。

拱顶内鼓,边墙除设置临时支撑局部外,其
他基本呈内鼓状。

初期支护的钢拱架扭曲、拱部喷射混凝土龟裂并掉块,局部边墙初期支护侵入二次衬砌净空,初期支护钢拱架部分拆换,钢管支撑整体压弯,6m砂浆锚杆效果不明显。

c、第一阶段第三段(YDK175+250~+245)
①、地质情况
板岩夹千枚岩,板岩含量20~25%,围岩裂隙水丰富,成滴水状,局部淋水,YDK175+239附近为较大的次级构造。

②、施工情况
本段在2004年6月12日开始施工,6月19日施工至YDK175+245时,施工未进入下半段面前,网构钢拱架已经全部严重扭曲变形,致使无法进行拱架连接。

施工中φ159和φ219钢管支撑间隔设置。

施工台阶长度5m,仰拱与下断面距离15m;正常施工期间,平均进度2m/d,循环进尺1.3~0.67m。

③、初期支护变形情况
后期初期支护全部破坏,左侧边墙及拱部侵入隧道二次衬砌净空,后全部拆换成I20拱架,由于变形快且垮塌严重,没有连贯的变形数据统计。

从拆换统计来看,单侧拆除厚度达500mm以上。

显示出网构钢拱架由于其早期刚度差,无法抵御变形。

d、第一阶段第四段(YDK175+245~+232)
①、地质情况
板岩夹千枚岩,板岩属中薄层,含量约20~30%,局部达到50%以上,在YDK175+235~YDK175+240的位置为一个次级构造,前后板岩含量急剧变化,施工时左侧有较大一股出水,并引起滑塌,并造成较长时间的停工。

②、施工情况
6月23日施工至YDK175+239时,由于掌子面滑塌,引起YDK175+250~+239初期支护已经全部变形严重,并局部破坏,停止开挖进行处理;7月15日恢复开挖,7月29日施工至YDK175+232。

施工期间,上下台阶长度5m,仰拱与下断面距离10~15m。

○3初期支护变形情况
初期支护全部破坏,拱部全部侵入边墙局部隧道二次衬砌净空,由于变形快且垮塌严重,没有连贯的变形数据统计。

从拆换统计来看,单侧拆除厚度达400mm以上。

3)、第二试验阶段
验证以H175型钢支撑为主,注浆锚管、柔性锚杆为辅的支护参数的可行性。

○1支护参数
○2试验情况
A、第二阶段第一段(YDK175+220~+232、YDK175+440~+458)
①、地质情况
兰州方向(YDK175+220~+232):
板岩夹千枚岩。

其中板岩属中薄层,板状结构,节理发育,板岩含量约40~60%,局部达到60%以上,围岩裂隙水丰富,成滴水状,局部淋水。

开挖后掉块严重。

武威方向(YDK175+440~+458):
千枚岩为主,含量在60%以上,挤压揉皱,产状多变且不明显;开挖时,围岩湿润,地下水成侵渗性出露,开挖3~4天后渗出一周后呈滴水;岩层中夹有白色云母,拱部不同程度出现滑塌,YDK175+455为一接触面。

②、施工情况
兰州方向:
本段在2004年7月至8月初进行开挖施工,8月4日施工至YDK175+220。

施台阶长度5m,仰拱与下断面距离10~15m;平均进度2.0m/d,循环进尺0.67~1.3m,预留变形45cm,未设置临时横向支撑。

武威方向:
本段在2004年7月至8月初进行开挖施工,8月3日施工至YDK175+458。

施工期间,上下台阶长度5m,仰拱与下断面距离10~15m;平均进度2.0m/d,循环进尺0.67~1.3m。

预留变形55cm,隔榀设置横向支撑。

③、支护效果
兰州方向:变形可控,初期支护成形较好。

武威方向:本段平均累计变形565.5mm,钢架整体效果好,局部有扭曲个别折断;拱部喷射混凝土由于钢纤维的缘故未出现大范围剥落掉块,为环向裂纹,少量龟裂局部小掉快。

钢架进行局部拆换。

初期支护无破坏和侵入衬砌净空现象。

衬砌前变形速率稳定在5mm/d 以下。

注浆锚管在施工中与前期使用砂浆锚杆相比掌子面滑塌范围减小,柔性锚杆控制可取代临时横向支撑达到控制边墙变形的初期目的。

千枚岩的含量决定变形的大小,且接触面的出现对变形起加剧作用。

联系第一阶段的变形与初支破坏情况来看,接触面在千枚岩含量不同时表现出的变形基本一致。

B、第二阶段第二段(YDK175+220~+208、YDK175+458~+467)
①、地质情况
基本同第一段。

②、施工情况
兰州方向:
本段在2004年8月上旬进行开挖施工,8月9日施工至YDK175+208。

施工台阶长度5m,仰拱与下断面距离10~15m;平均进度2.5m/d,循环进尺1.6m。

武威方向:
本段在2004年8月上旬开始,8月8日施工至YDK175+467。

施工台阶长度5m,仰拱与下断面距离10~15m;平均进度1.8m/d,循环进尺1.6m。

取消临时横支撑。

③、支护效果
兰州方向:变形可控,初期支护成形较好。

武威方向:本段平均累计变形656mm,钢架整体成形效果好,局部有扭曲个别折断;拱部喷射混凝土由于钢纤维的缘故未出现大范围剥落掉块,为环向裂纹,少量龟裂局部小掉快。

钢架进行局部拆换。

初期支护无破坏和侵入衬砌净空现象。

衬砌前变形速率稳定在5mm/d 以下。

由于注浆锚管和柔性锚杆工艺的成熟,掌子面滑塌范围进一步减小,临时横向支撑取消后,边墙变形无加大迹象。

C、第二阶段第三段(YDK175+208~+196)
①、地质情况
该段为兰州端。

板岩夹千枚岩。

其中板岩属中薄层,板状结构,切割严重,含量60~70%,局部达到70%以上,围岩裂隙水丰富,成滴水状,局部淋水。

千枚岩岩层破碎,受地下水的影响,结构松散,开挖后掉块严重。

②、施工情况
本段在2004年8月中旬进行开挖施工,8月14日施工至YDK175+196。

施工期间,上下台阶长度5m,仰拱与下断面距离10~15m;平均进度2.5m/d,循环进尺1.6m。

③、支护效果
右,故在在板岩含量在70%以上的岩层中,开挖预留变形量可适当减小,I20在千枚岩含量较大时,可以使用。

D、第二阶段第四段(YDK175+467~+476)
①、地质情况
该段在武威端。

千枚岩为主,含量在90%以上,挤压揉皱,产状多变且不明显;开挖时,围岩湿润,地下水成侵润性出露,;岩层中夹有白色云母,拱部极易发生滑塌。

○2施工情况
本段在2004年8月中旬进行开挖施工,8月14日施工至YDK175+476。

施工台阶长度5m,仰拱与下断面距离10~15m;平均进度1.5m/d,循环进尺0.8m。

○3支护效果
本段累计变形平均573mm。

施工中在未进入下段面前,拱顶即呈尖拱状,至仰拱开挖前,拱部拱架全部扭曲折断;大垮以下原设置柔性锚杆位置边墙又出现部分内鼓(侵入净空)现象;喷混凝土出现大块剥落,衬砌前拱部全部及边墙部分钢架拆换。

显示出千枚岩含量较高地段,I20刚度不足,柔性锚杆以及钢纤维喷砼不宜取消。

4)、试验成果及应用
○1、对围岩的认识
千枚岩地段围岩变形来势猛,持续时间长,累计变形大。

而且千枚岩的含量与变形有极大的关系,特别是在次级构造的作用下表现尤为突出。

次级构造对变形的影响与千枚岩的含量无关。

试验表明在现有围岩条件下,快速施工需要组合型的刚性支护,其联合作用使得围岩的松动圈在一定范围内起到不再扩大的效果。

支护参数(包括预留变形量)可根据千枚岩的含量进行调整,对于次级构造(接触面)地段不容忽视。

○2、对变形的认识
A、志留系地层中,变形与千枚岩的含量有直接的关系,千枚岩含量越高变形越大;变形同时与千枚岩地层的含水量有关,水量越大,变形越大。

B、台阶长度、封闭时间与变形的关系
下断面开挖时变形速率达到峰值;下断面开挖前的平均变形速率>下断面开挖后的平均变形速率>仰拱开挖后的平均变形速率;仰拱施工后变形速率急剧降低。

因此,尽早进行仰拱封闭,有利于控制变形。

C、变形值与喷砼剥落关系
素喷砼时围岩变形达150mm后开始出现裂纹,达250mm后开始剥落,达300mm以上大块剥落;喷钢纤维砼加钢筋网片时,在变形达250mm后开始出现裂纹,500mm后开始少量剥落且块度较小;喷钢纤维砼不加钢筋网片时,在变形达200mm后开始出现裂纹,300mm 后开始少量剥落且块度较小,达500mm后大块剥落。

D、变形与初支关系
网构钢架:当变形值达100mm后(开挖后24h内)即发生扭曲而无法使用;
I20钢架:当变形值达150mm后开始变形,拱顶呈尖状,达250mm后拱部钢架开始扭曲,拱腰开始内鼓,350mm以上发生折断,500mm以上初支完全破坏;
H175钢架:当变形达500mm以上时个别拱架扭曲且程度较轻,达600mm以上时个别折断。

5)、钢支撑刚度与变形的关系
当H175的累计变形为I20地段的1.5~2.0倍时,I20表现为全部破坏,H175表现为局部破坏,说明H175比I20抗变形破坏能力强。

同时收敛变形更加平缓,显示初支结构受力更为均匀。

在初支完成后,收敛变形速度可基本稳定在5mm/d以下,且三天后衰减到3mm/d 以下,而I20钢架持续在10mm/d左右不再衰减。

若地质情况基本上相同时,同时段变形要小30~50mm。

6)、注浆锚管、柔性(预应力张拉)锚杆使用效果
注浆锚管实施后,滑塌现象大为减少且范围减小。

说明其对于围岩加固的效果较砂浆锚杆明显,起到了控制松动圈不再扩大的效果,同时段变形速率小砂浆锚杆约的20%。

柔性(预应力张拉)锚杆杆体安装后(HSC水泥浆注浆已有强度)变形速率比安装前减小60~70%;边墙内移控制效果较好,可取代临时横向支撑;同时段实施后变形速率减小;同等地质条件变形累计值约减小100mm。

其施做间距可根据千枚岩含量的不同加以调整。

7)、关于预留变形量
根据断面检测情况,对于该地层预留变形量可根据其含量的不同加以调整。

有构造时预
留55/50cm(施工时预留值/推荐预留值);千枚岩含量>60%时预留45/40 cm;含量在45~60%时预留40/35cm;含量45~30%时预留35/30cm;含量低于30%板岩为主时预留30/20~25cm。

8)、建议支护参数
4、控制变形辅助措施及施工效果
在施工过程中采取多种辅助措施:超前小导管、系统注浆锚管、锚索等措施,初支变形得到有效控制,钢架整体形状良好,无扭曲,无严重变形的情况,保证了快速施工。

四、施工工艺
1、施工方法及工艺流程
千枚岩施工采用台阶法施工,台阶长度5~8m,上台阶高度4.35m。

掌子面有水时,采用留核心土开挖,上断面挖掘机翻碴,人工钢拱架安装,拱部手持风钻钻孔超前小导管支护,局部地段双液注浆机超前注浆,手持风钻钻孔上、下断面台阶法光面爆破,潮喷机喷射混凝土,挖装机装碴,自卸汽车运输。

千枚岩地层开挖及支护工艺流程见图3。

图3:千枚岩地段开挖及支护工艺流程图
2、隧道开挖
1)、超前支护
超前支护采用Φ42小导管,拱部设置,间距30cm,数量35根。

超前注浆排管长度4.0m,排距控制在2.0m以内(每循环进行一次)如图4。

①排管加工(拱架预留排管孔)→成孔→排管安装→止浆墙→注浆
②排管加工
采用普通的钢花管作为注浆管,钢管直径Φ42mm,注浆管长4.0m,注浆管的加工见图5:
图4:超前小导管支护图
Φ5泄浆孔
图5:注浆花管加工图
③成孔
按照钢支撑上预留的孔位,采用普通YT-28型手持风钻成孔,钻孔长度不小于5.5m ,安装排管前要进行充分的洗孔,保证排管能顺利顶进。

④排管安装
利用套筒,采用风钻直接将排管定位。

⑤止浆墙
利用掌子面的喷射混凝土作为止浆墙,注意将钢支撑与掌子面之间的间隙用混凝土喷满。

当围岩比较稳定时,可采用麻筋双液浆止浆。

具体办法为在距离第一排出浆口50~80cm 的位置缠绕30cm的麻筋,其上浇筑刚搅拌好的双液浆混合体。

在止浆段距离空口50~100cm 时缠绕,缠绕完成后立即继续顶进。

⑥注浆
有水时,注水泥水玻璃双液浆,无水时注水泥浆。

水泥浆水灰比为0.8:1;水泥-水玻璃
双液浆采用水泥浆与水玻璃浆的体积比1:1,水泥浆水灰比为0.8:1水玻璃浆浓度30Be',凝胶时间30~180秒。

注浆施工工艺见图6。

图6:注浆施工工艺示意图
2)、开挖
开挖采用微震光面爆破,辅以人工风镐开挖。

3)、扒碴、装碴运输
上断面松碴采用挖掘机扒碴,装碴采用312挖装机,自卸汽车运输。

4)、初期支护
①立拱挂网
钢支撑采用H175型钢;纵向连接钢筋设单层,为Φ22螺纹钢筋,每层钢筋的间距为1.0m;钢筋网设单层,采用Φ8圆钢焊制而成,网片网格间距20х20cm。

钢支撑架立后,立即打设锁脚锚杆,锁脚锚杆为φ42管式注浆锚杆,长度4.0m。

每榀设置,上断面8根,设置在拱脚和两节拱架连接板0.5m范围内,下断面4根,设置在拱脚上1.0~1.3m范围内。

②喷射混凝土
采用湿喷法,将喷混凝土面采用高压风吹洗干净,喷混凝土达到设计要求,并将钢架、钢筋网、锚杆包裹严实,喷混凝土面平顺。

湿喷法施工工艺见图7。

图7:湿喷工艺流程图
③系统锚杆
系统锚杆采用φ32管式注浆锚杆,间距80х80cm,梅花形布置,拱部长度4.0m,边墙长度6.0m。

图8:边墙锚杆
排管需要对接时按照图9进行焊接:
Φ42钢管(焊缝)
图9:注浆花管对接加工图
④锚索
锚索采用单股钢绞线,截面积15.2cm2,采用6m长的锚索,锚固长度3m,自由段长3m,张拉段长0.5m。

锚索孔可采用普通风钻成孔。

锚固头为标准锚头,直径为38mm,置于锚索孔孔底,其作用是为整个锚索提供孔底的点锚固力。

注浆管为内径21mm的胶管,长度与钢绞线相同,绑扎在钢绞线上,距离锚固头10~20cm处开一个出浆口。

套管为内径21mm的胶管,在自由段安放,将钢绞线包裹,并在端头用胶布将关口与钢绞线之间的缝隙封闭,使注浆时浆液与钢绞线隔离。

在锚索尾部安装垫板及锚具,垫板采用14#槽钢,纵向上槽钢将每2~3根锚索连成一起,锚头、锚具为特制配套产品。

注浆36小时以后采用YDC250型千斤顶进行张拉开始张拉,初始预应力3t。

预应力张拉达到设计值后,作好记录。

观察三天,没有异常情况即可用手提砂轮机切除多余钢绞线,然后支模,用M20水泥砂浆封锚。

详见图10:锚索施工工艺流程图和图11:锚索安装及张拉后剖面示意图。

图10:锚索施工工艺流程图
图11:锚索安装及张拉后剖面示意图(单位:mm)
⑤回填注浆
对喷射混凝土背后可能存在空洞的地方进行注浆,注浆材料为普通水泥浆或水泥砂浆。

位置为拱顶和上断面拱脚。

3、衬砌施工技术
洞身砼衬砌先浇注仰拱及仰拱填充层和边墙基础,然后拱墙采用模板台车一次浇注成型,模台车长9m、12 m。

非标准地段如下锚段采用排架、组合钢模板进行衬砌。

砼采用自动计量装置计量,集中拌合,砼输送车运送到现场,砼输送泵泵送入模。

衬砌施工顺序为:仰拱→仰拱填充→边墙基础→拱墙衬砌。

砼的施工顺序为:洞外砼拌合厂集中拌和→砼输送车运输→砼泵送入模→振捣→拆模养护。

1)、仰拱、填充层施工
①施工工序
施工准备仰拱开挖仰拱拱架安设二衬仰拱钢筋安设仰拱砼施工
②工序说明
A、施工准备:
准备φ219钢管临时横撑3~4根,开挖仰拱时视围岩情况进行架设。

B、测量放线
测量组将隧道中线及轨面线设于边墙上,并做好标记。

C、仰拱开挖
每循环开挖长度4~5m,视围岩情况可适当减小,仰拱采用挖掘机开挖,局部坚石采用松动爆破,312扒装机装碴,开挖尺寸见附五寸台图,控制超挖,严禁欠挖。

D、安设仰拱钢架
仰拱开挖、安设过轨梁完成后,进行拱架安设,拱架采用H175型钢加工(与上断面相同),纵向间距与上部拱架相同,与上部钢架采用螺栓连接,使钢架封闭成环,纵向采用φ22钢筋牢固焊接,连接钢筋环向间距1.0m。

E、二衬仰拱钢筋安设
外层主筋总长9.0m,内层钢筋总长7.2m,仰拱面外预留长度分别为0.5m、1.5m,长短交错布置,与下循环连接。

F、仰拱砼施工
仰拱砼及填充采用C30防水混凝土进行灌注,分两层进行灌注。

第一层灌注至水沟底面,即设计内轨顶面下1.1m。

第二层灌注至顶面。

在仰拱与边墙基础接茬处施做2cm*2cm 止水条沟槽,水沟底面以上仰拱钢架采用喷射C20混凝土进行封闭,严禁将上部结构悬空。

2)、边墙基础施工
①施工工序(图12:边墙基础施工工艺流程图)
A、排除积水
根据施工情况,将渗水及地下水采用截排措施,使所施工基底处不积水。

B、清除边墙基础虚碴
将仰拱混凝土面进行凿毛,并用高压水将虚碴清洗干净。

C、安设纵、环向排水管、挂设边墙防水板。

D、拱墙设钢筋段严格按设计要求进行钢筋绑扎。

E、立边墙基础模型
立模前必须先对模板进行清理打油,并对模板进行检查,对已变形模板不得使用,并注意有泄水管孔的模板间距为3m。

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