淺談隧洞淺埋段施工技術(shù)
關(guān)鍵詞：隧洞，淺埋地段，施工
1、工程概況
本工程主要為某水電站引水隧洞的4#施工支洞，起止里程：0+000～0+939.43貫穿引水隧洞，設(shè)計斷面尺寸4.5×5.3m全長939.43m。進(jìn)口設(shè)計高程802.00m，交點(diǎn)高程803.69，隧洞縱坡率為0.18%，洞身最大埋深335m。本標(biāo)段主要工程土石方明挖、洞口邊坡支護(hù)、洞身開挖和支護(hù)。
本隧洞通過區(qū)受山體構(gòu)造帶影響，除0+073～680段受邊界斷裂及其破碎帶外，大部份地區(qū)巖層結(jié)構(gòu)產(chǎn)狀穩(wěn)定。樁號0+000～037段為臺狀緩坡，地表覆蓋0～10m厚崩坡積塊碎石土，屬明挖段，洞臉邊坡天然高度約70m，屬Ⅳ1（37m）類，強(qiáng)弱風(fēng)化帶厚度約12～15m，巖層走向與邊坡斜交；0+037～644段為D2灰?guī)r及白云巖，圍巖堅硬新鮮，屬XX1類(607m)；0+644～714段受邊界斷裂及其影響帶，圍巖破碎，屬Ⅴ類(70m)；0+714～764段為粉砂質(zhì)泥巖夾薄層砂巖，屬Ⅳ2類(50m)；0+764～939.43段為炭質(zhì)頁巖，屬Ⅳ1類(175.43m)。4#支洞地下水位大多高于洞頂，存在施工涌水問題。
2、施工方案的確定
根據(jù)圍巖的實(shí)際情況，III、IV類圍巖采用全斷面開挖法，V類圍巖地段采用臺階法開挖，簡易鉆孔臺車風(fēng)槍鉆眼，采用光面爆破及預(yù)裂爆破技術(shù)，非電毫秒微差雷管起爆。采用壓入式通風(fēng)。嚴(yán)格控制超挖，杜絕欠挖。初期支護(hù)緊跟開挖面及時施做，減少圍巖暴露時間；III類圍巖采用噴錨支護(hù)：噴10cm厚C20砼，錨桿巖采用φ25mmL＝3.5m（＠1.2×1.2m）并掛鋼筋網(wǎng)防護(hù)。IV、V類圍巖除與XX圍巖支護(hù)參數(shù)相同外，根據(jù)圍巖情況另敷以格柵鋼架、鋼支撐或采用鋼筋砼襯砌的形式進(jìn)行支護(hù)，鋼筋砼標(biāo)號為C15，襯砌厚度為40cm。出碴采用裝載機(jī)裝碴、自卸汽車聯(lián)合出碴。
3、施工技術(shù)
3.1洞口、明挖段開挖施工方法
本標(biāo)段4＃施工支洞洞洞身軸線與現(xiàn)有施工便道軸線形成48.91°夾角，洞身軸線沿主峰坡角方向前進(jìn)，覆蓋層較厚，邊坡難以成型，掛口困難，經(jīng)與業(yè)主代表和監(jiān)理工程師協(xié)商后，決定改變進(jìn)口方向，采用沿主峰方向垂直開挖掛口進(jìn)洞。洞臉采取C15混凝土襯砌厚40㎝，洞口進(jìn)口段設(shè)置3道格柵鋼架護(hù)拱（C20混凝土襯砌，厚30㎝），護(hù)拱澆注成型后再掘進(jìn)，以確保進(jìn)洞施工安全。土方及覆蓋層開挖邊坡1：1.5，石方開挖邊坡1：1.0，每10m高設(shè)置一級馬道，馬道寬2m。施工程序整體上按施工分期分部位開挖，各部位按由上而下的順序依次進(jìn)行。
土石方施工程序是首先修筑施工便道，其次施工截排水溝、清理地表植被和覆蓋層，再進(jìn)行土石方開挖。隨著開挖高程的下降，邊坡支護(hù)跟進(jìn)施工。明挖段距四周民房較遠(yuǎn)，原始地面標(biāo)高比進(jìn)口底板設(shè)計標(biāo)高。為了控制飛石，采用剛性和柔性覆蓋法控制飛石。具體操作方法是:第一步在距洞口50M設(shè)置一道鋼網(wǎng)或攔截木柵以攔截由柔性攔截網(wǎng)縫隙漏出的飛石,第二步在裝藥結(jié)束并連接起爆網(wǎng)絡(luò)后，再用柔性鋼絲網(wǎng)覆蓋起爆面，最后用裝好砂土的編織袋壓在覆蓋好地鋼絲網(wǎng)上。
邊坡及底板基礎(chǔ)預(yù)裂爆破或光面爆破，YT-28型氣腿鉆鉆孔，孔徑56mm，32mm藥卷不耦合裝藥，導(dǎo)爆索傳爆，電雷管起爆。底板基礎(chǔ)面采用水平預(yù)裂，32mm2#巖石炸藥，不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，線裝藥密度160～200g/m，導(dǎo)爆索傳爆、非電起爆邊坡和底板建基面采用預(yù)裂爆破或光面爆破，YT-28氣腿鉆造孔鉆造孔，孔徑56mm，32mm藥卷不耦合裝藥，竹片綁扎，導(dǎo)爆索傳爆，火雷管起爆。邊坡主要采用多段毫秒延遲微差控制松動爆破，非電毫秒雷管聯(lián)網(wǎng)，火雷管起爆。邊坡近距設(shè)置緩沖爆破孔，采用邊坡近距控制爆破技術(shù)，確保邊坡穩(wěn)定和完整。施工過程中，根據(jù)巖石級別、爆破試驗及時調(diào)整爆破方案，以達(dá)到最佳爆破效果。
開挖中隨時檢查邊坡和仰坡，如有滑動、開裂變形等現(xiàn)象，及時采取措施，保證邊仰坡的穩(wěn)定和施工安全。邊坡、仰坡上浮石、危石及時清除，坡面凹凸不平應(yīng)予整修平順。松軟地層開挖邊坡、仰坡時，隨挖隨支護(hù)，加強(qiáng)防護(hù)，隨時監(jiān)測、檢查山坡穩(wěn)定情況。
邊坡和仰坡外的截水溝應(yīng)于洞口土石方開挖前完成，截水溝的上游進(jìn)水口應(yīng)與原地面銜接緊密或略低于原地面，下游出水口應(yīng)妥善的引入排水系統(tǒng)。
根據(jù)設(shè)計和現(xiàn)場實(shí)際情況，掛口進(jìn)洞前應(yīng)加強(qiáng)洞口兩側(cè)的臨時邊、仰坡防護(hù)。邊坡支護(hù)采用φ25mm長2.5m的邊坡錨桿同時掛鋼筋網(wǎng)（＠200×200mm），噴射15厘米厚C20混凝土進(jìn)行邊坡防護(hù)。
3.2洞身施工方法
根據(jù)圍巖的實(shí)際情況，XX類圍巖采用全斷面開挖，Ⅳ、Ⅴ類圍巖斷裂層破碎地帶采用正臺階、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖，人工手持風(fēng)槍鉆眼，光面爆破及預(yù)裂爆破技術(shù)，塑料導(dǎo)爆管非電起爆，40B裝載機(jī)裝碴，自卸汽車無軌運(yùn)輸。因4#支洞洞身長939.43m，為了提高出碴速度，每100m設(shè)置一個長約10m的弧型避車洞。軸流式通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，自流排水。XX、Ⅳ類圍巖采用C20混凝土噴錨支護(hù)：錨桿Ф25㎜、L=3.5m、＠1.2×1.2m支護(hù)，混凝土噴射厚度10㎝；Ⅴ類圍巖支護(hù)參數(shù)除與XX、Ⅳ類圍巖相同外，根據(jù)圍巖實(shí)際情況需另行每延米加設(shè)一道格柵拱架或鋼支撐以加強(qiáng)支護(hù)。
XX類圍巖開挖每循環(huán)鉆孔深度3.5m，Ⅳ、Ⅴ類圍巖開挖初擬循環(huán)鉆孔深度2.0m。XX類圍巖開挖初擬循環(huán)進(jìn)尺2.7m，Ⅳ、Ⅴ類圍巖初擬循環(huán)進(jìn)尺1.5m。
3.3固體錨桿和砂漿錨桿
孔深3.0m以下的錨桿采用“先裝藥，后插桿”法施工，孔深3.0m以上的錨桿采用“先插桿、后注漿”法施工。對采用“先裝藥后插入錨桿”的藥卷錨桿，其造孔孔徑應(yīng)大于錨桿直徑20mm以上；對采用“先插桿、后注漿”的砂漿錨桿，其造孔孔徑應(yīng)大于錨桿直徑15mm以上。錨桿鉆孔要求孔位偏差不大于100mm，孔深偏差不大于50mm。
施工方法：①鉆孔：孔深3m以下的錨桿采用YT-28型氣腿鉆造孔，孔徑φ56mm。在鉆孔過程中，及時進(jìn)行�？祝_�？孜�、孔深滿足設(shè)計要求。②沖孔：采用壓力水將孔內(nèi)浮渣、石屑等沖洗干凈。③安裝與注漿：注漿工作在排架平臺上完成，采用注漿泵注漿，砂漿標(biāo)號M25。“先插桿，后注漿法”時，先插入錨桿和注漿管，錨桿應(yīng)插入孔底并對中，注漿管插至距離孔底50～100mm，注漿至孔口溢出濃漿后緩慢將注漿管拔出。④加楔固定：注漿錨桿完成后，立即在孔口加楔固定。錨桿施工完成后，三天內(nèi)嚴(yán)禁敲擊、碰撞拉拔錨桿和懸掛重物。
試驗和檢驗：注漿密實(shí)度試驗：選取與現(xiàn)場錨桿同樣規(guī)格的錨桿和塑料管，采用與現(xiàn)場注漿相同的材料和配比拌制的砂漿，并按現(xiàn)場施工相同的注漿工藝進(jìn)行注漿，養(yǎng)護(hù)7天后，剖管檢查其密實(shí)度。
鋼筋網(wǎng)片施工：讓鋼筋網(wǎng)和噴射混凝土組成聯(lián)合支護(hù)，連續(xù)鋪設(shè)。鋪設(shè)時要注意：鋼筋網(wǎng)必須與錨桿或其它錨固裝置聯(lián)結(jié)牢固;片狀鋼筋網(wǎng)的搭接長度不小于200mm，鋼筋必須用噴射混土覆蓋至少20mm以上的保護(hù)層。在施工過程中，要始終遵守如下原則“錨桿孔、孔徑、孔深及布置形式要符合設(shè)計要求，錨桿桿體應(yīng)平直，要除銹除油，尾部螺紋予以保護(hù)，錨桿孔要保持直線，并力求與巖石垂直。上錨桿墊板時注意不要加力，擰緊即可，錨桿尾部不應(yīng)突出噴混凝土厚度。
3.4噴混凝土
4#施工支洞混凝土主要為噴射混凝土，噴混凝土標(biāo)號C20，厚10～15cm。噴射混凝土采用濕噴法施工。
拌制噴射混凝土?xí)r，各種材料按施工配合比要求分別稱量。允許偏差：水泥、速凝劑為±2%，砂、石為±3%。攪拌時間不小于1min，混合料攪拌均勻，顏色一致�；旌狭显谶\(yùn)輸、存放過程中嚴(yán)防雨淋、滴水及大塊石等雜物混入，裝入噴射機(jī)前要過篩，隨拌隨用，保持物料新鮮，速凝劑利用噴射機(jī)投放。
采用TK-961型混凝土濕噴機(jī)噴射混凝土，自下而上分段分區(qū)分層進(jìn)行。噴射距離控制在0.6～1.5m左右，區(qū)段間的接合部和結(jié)構(gòu)的接縫處妥善處理，不得存在漏噴部位。噴射分層厚度滿足規(guī)程規(guī)范要求。完成第一層噴射后，再掛鋼筋網(wǎng)，然后進(jìn)行第二層噴射施工。噴射作業(yè)時，連續(xù)供料，并保證工作風(fēng)壓穩(wěn)定。完成或因故中斷作業(yè)時，將噴射機(jī)及料管內(nèi)的積料清理干凈。冬季施工時，噴射作業(yè)區(qū)的氣溫不低于5℃，混合料進(jìn)入噴射機(jī)的溫度不低于5℃。噴射混凝土的回彈率不大于15%。
噴射混凝土終凝2h后，及時對噴射混凝土噴水養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)時間不少于14d。當(dāng)冬季氣溫低于5℃時，不得噴水養(yǎng)護(hù)。當(dāng)濕度達(dá)到或超過85%時，經(jīng)監(jiān)理人同意后可自然養(yǎng)護(hù)。
參考文獻(xiàn)：
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