新奥法施工隧道工艺经验介绍
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
新奥法施工隧道工艺经验介绍
一、新奥法介绍
20世纪60年代由于岩石锚杆、喷射混凝土机械和岩石力学方面技术的进展,人们对开挖隧道过程中所出现的围岩变形、松弛、崩塌等现象有了深入的认识。1963年奥地利学者L。腊布兹维奇教授命名的“新奥地利隧道施工法”(NATM)正式出台,它是以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段,以锚杆、喷射混凝土为主要的支护方法,理论量测和经验相结合的一种施工方法,同时也是一系列指导隧道设计和施工的原则。新奥法的基本原则可简要的概括为“少扰动、早喷锚、勤量测、早封闭”,我国的隧道工作者将其总结为“光面爆破, 喷锚支护、监控量测”三要素。
二、红河II号隧道的新奥法施工
红河II号隧道根据设计图纸和现场调查,隧道所处围岩是Ⅲ类围岩,属于浅埋和偏压隧道,自承能力较差。施工时根据不同的围岩结构,分别采用或综合使用超前锚杆预加固、喷锚体系及格栅式钢构架作为初期支护方案。开挖采用短台阶光面爆破法;弃碴采用人工配合装载机或机动翻斗车清理,即时施工临时支护体系。洞门施工先期进行,并与不少于5m的洞内二次衬砌同时施工以保证结构的连续性和稳定性,避免影响洞内施工;仰拱和铺底分段进行,与二次衬砌及时闭合;防水层在初期支护完毕二次衬砌之前施工;避车洞、排水沟、电气化接触网支架、洞口挡墙等最后施工并抓好隧桥、隧路的施工关系,避免相互干扰,确保工期。
2.1钻爆开挖作业线
根据围岩性质及施工设备选取正台阶开挖法(台阶长度小于5倍但大于1~1.5倍洞跨),上下断面采用平行作业,上台阶开挖要留取核心土。该法因为可缩短支护结构的受力条件,有利于控制隧道收敛速度和量值,适用范围很广。
钻爆开挖工序流程图见下页
为减少隧道施工所引起的对围岩和山体稳定,施工中贯彻“早进(洞)、晚出(洞)、少刷少挖”的思想。隧道进洞前首先清理坡面危岩,用砂浆锚杆对仰坡进行加固,然后用超前小导管对洞口进行预加固。
红家河Ⅱ号隧道进口仰坡加固时先清除仰坡危石,拆除洞顶水渠,在洞顶20m×40m(高×宽)范围内的采用喷锚挂网联合防护方案:超前锚杆采用ZW—II型全长粘接型早强砂浆锚杆(Φ22),长3-5m,间距1.2m×1.2m,表面挂网Φ6×Φ8,网格间距20cm×20cm,喷砼厚10cm。
进口洞口土石方采用明挖法进行,自上而下逐段开挖,分层高度2m,纵向按设计长度5m一次成型,挖掘机作业,挖不动的岩石地段采用弱爆破进行开挖,装载机装碴、出碴。
隧道出口土石方采用人工利用风镐配合光面爆破短台阶法开挖,上台阶长取洞跨的2~4倍。弃碴利用装载机配合自卸汽车装运。
在对隧道洞口土石方施工完毕后,洞口边坡由人工按设计坡度进行刷坡,刷坡后,喷射10cm砼以稳定边坡,防止坍塌。
由现场实际观察,红河Ⅱ号隧道出口仰坡较陡,曾是山民的采石
场,弃用后形成的高大边仰坡。左侧坡脚为堆积虚碴,隧道中线右侧为山体,需刷出设计坡度。仰坡顶部左右两侧均有可耕地,覆盖1~3米黄土层,经流水冲刷,不易稳定。仰坡坡脚下为乡村公路,公路外侧为渭河,河中水边3m处是白家河渭河大桥1#墩。根据设计采用喷锚加固,加固范围为14m×28m(高×宽),采用Φ28砂浆锚杆,长8~15m,间距1.5m×1.5m,表面挂A3φ6钢筋网,网格间距25cm ×25cm,喷200号混凝土,厚10cm。
红河Ⅱ号隧道进口段(DK1413+794~+801),属Ⅱ类浅埋段,进洞必须采用辅助施工措施,加固后方可进行开挖。红河Ⅱ号隧道进口5米段处于Ⅱ类围岩段,采用格栅钢架3榀/2m,拱部纵向连接筋间距0.5m,拱部挂网,喷10cm厚砼,拱部增加Φ42超前小导管,环向间距40cm,纵向间距2.4m的联合支护方案。
小导管超前注浆加固施工工艺
a小导管设计参数
规格:外径Φ42,壁厚3.5mm,长3.6m的无缝钢管
环向间距:40cm
纵向间距:2.4m
倾角:70
搭接长度:大于1m
b钢管加工
将小导管端部加工成尖锥形,尾部焊上Φ6钢筋加固箍,管壁四周钻Φ10mm压浆孔,尾部留1m不设压浆孔。
c施工步骤
(1)、打管:对洞面按设计尺寸放线,画出拱部外开挖轮廓线,沿外轮廓线人工用风枪钻眼,辅以锤击安设小导管到位,首批小导管外露0.5米与明洞或洞门连成一体。
(2)、注浆加固:第一排小导管施作完成后即可进行注浆,注浆前喷砼封闭工作面,先行单液注浆,单液注浆以水泥为主,添加5%的水玻璃(重量比),经过现场实验,如可行性差,达不到固结围岩的目的,则改为双液注浆。
双液注浆参数:水泥与水玻璃的体积比取1:1.5
水泥浆的水灰比取1:1
水玻璃浓度35波美度,模数2.4
施工中通过现场实验,根据实验效果进一步确定合适的注浆参数。注浆设备选用BW—250/50的水泥浆,浆液由水泥砂浆拌合机和TBW50/15混浆泵拌制,注浆压力0.5~1.0MPa,为充分发挥机械效能,加快注浆进度,在小导管前制作安设分浆器,一次可注入3~5根导管。爆破时,采用超短台阶法进行开挖,密钻眼,少装药,采用微震控制。
(3)、开挖及支护:注浆固结完成后,即可进行开挖,不用爆破时,人工用风镐开挖,拱部采用留核心土法开挖,作业程序见下图。需爆破,每循环进尺0.8~1.0米,台阶长度1~3米。每部开挖后及时喷5cm砼封闭岩面,设立钢支架、打锚杆、挂网、二次喷砼、闭合仰拱,形成闭合环形受力结构。当拱部掘进2米后,施作第二道超前小导管,以后每掘进2.5米,施作第一排小导管,前后两排小导管搭接长度1.1米。超前小导管的尾部焊接在钢架上,与钢架连成整体。
(4)、施工要点:小导管要在开挖轮廓线上按设计位置和角度打入。画出草图,对孔位进行编号、钻孔、打管、注浆过程中认真填写施工记录和质量检测记录。注浆前严格检查机具、管路及接头处的牢靠程度,以防压力爆破伤人。单液注水泥浆压力突然升高,可能发生管堵,应停机检查。双液注浆时压力突然升高,则关停水玻璃泵,进行单液注浆或清水,待泵正常时进行双液注浆。注浆施工一般按单管达到设计注浆量作为注浆结束标准,当注浆压力达到设计终压不小于20分钟,进浆量仍达不到注浆终量时,亦可结束注浆。开挖过程中,要随时观察注浆效果,分析量测数据,发现问题后必须停工处理。
隧道的开挖采用钻孔爆破法。使用凿岩台车进行直眼掏槽(设备机具允许的话,优先采用斜眼掏槽)。采用光面爆破技术,推行“浅眼、密眼、少装药”的爆破思想,采用非电毫秒雷管不对称起爆网络起爆。
隧道施工中采用光面爆破技术对围岩扰动轻微,大大减少了超欠挖量,节约了大量的混凝土和回填片石,减轻了应力集中,避免局部坍塌,促进了施工安全,并为喷锚支护创造了条件。
为获得良好的光面爆破效果,可采取以下措施:
(1)适当加密周边眼,E=(8~18)d E为孔距,d为炮眼直径。(2)合理确定光面爆破层的厚度,光面爆破层厚度就是周边眼的最小抵抗线,一般取50~90cm。
(3)合理用药,要求炸药要有较高的破岩能力,又要减轻爆破对围岩的扰动,宜采用低猛度、低炮速、低爆性能好的炸药。
(4)采用下直径药卷不偶合装药结构,光面爆破的不偶合系数最好