雙側壁導坑工法施作隧道軟弱圍巖段施工方法研究
關鍵詞：隧道；圍巖；施工
前言
某隧道洞口通過地段為覆蓋層和強、弱風化砂巖與泥巖巖組、花崗閃長巖脈。砂巖與泥巖巖組為薄一中厚層狀構造，花崗閃長巖呈塊狀構造。巖石風化強烈，巖性較軟，巖石破碎。因此成洞條件較差，圍巖易產(chǎn)生坍塌、冒頂。綜合數(shù)值模擬研究和地質(zhì)設計資料，本文決定在隧道洞口采用雙側壁導坑工法施工。
1施工工藝原理
雙側壁導坑工法是一項邊開挖邊支護的施工技術。其原理是:利用兩個中隔壁把整個隧道分成左中右3個小斷面施工，左、右導洞先行，中間斷面跟進;初期支護仰拱成環(huán)，拆除兩側導洞臨時支撐，形成隧道斷面，有利于控制拱頂下沉。
2施工工藝優(yōu)化研究
2.1工藝流程
2.2施工工藝說明
(1)先行單側壁導坑.上下臺階開挖;上臺階開挖時，每次開挖循環(huán)進尺控制在0.5-1.0米。
(2)施作導坑臨時支護和臨時壁墻支撐;初期支護墻角設鎖腳錨桿，圍巖變形較大可施作臨時仰拱。
(3)下臺階開挖時，初期支護、臨時壁墻支撐錯間落底，每次開挖循環(huán)進尺不得超過1.0米。
(4)施作導坑初期支護和臨時壁墻支撐。
(5)進行另一側壁導坑上下臺階開挖，然后施作導坑初期支護和臨時壁支撐，左右側壁導坑前后間距控制在10-15米以內(nèi)。
(6)中間拱頂環(huán)形開挖，每次開挖循環(huán)不得超過1.0米，中間留核心土。
(7)施作拱頂初期支護。
(8)中間其余部分分臺階分步開挖，每次開挖循環(huán)進尺不得超過2.0米。
(9)施作仰拱初期支護。
(10)拆除臨時壁墻支撐。臨時壁墻的拆除，一定要等到圍巖變形穩(wěn)定后才能進行避免圍巖加速變形導致失穩(wěn)或坍塌。最后全斷面鋼筋混凝土襯砌。
2.3施工方案優(yōu)化
雙側壁導坑法施工工序復雜，工序間相互干擾大，在保證安全的前提下加快施工進度是采用此方法需要解決的難題之一。雙側壁導坑將隧道分隔為3個相對獨立、封閉的小斷面洞室。由于斷面變小，導致機械效率降低，開挖后裝碴、出碴時間加長。
優(yōu)化后機械設備配備:PC220配合人工進行開挖，ZL50裝載機進行挖裝，解決了大型設備施展不開、工效低的問題。
同時對施工組織、施工方案進行優(yōu)化。兩側導坑洞每開挖、初支10米左右，臨時中隔墻支撐架設3米，只架設臨時支撐而不噴射混凝土，待隧道初期支護全面封閉成環(huán)后，拆除中隔墻。
2.4超前地質(zhì)預報
由于隧道為隱蔽工程，在復雜地質(zhì)條件下，難以事前預測的因素較多，在設計階段難以準確界定實際情況，通過采用超前地質(zhì)預報和建立地質(zhì)保障系統(tǒng)，對不良地質(zhì)條件和地質(zhì)災害及時作出預報，進行動態(tài)設計，確保長大隧道設計的科學性和施工安全，目前超前地質(zhì)預報工作已得到了普遍的推廣。
由于某隧道處于全風化巖層內(nèi)，圍巖非常破碎，為了避免掘進過程中破碎、軟弱地層等不良地質(zhì)可能造成的塌方、突水突泥等突發(fā)事件的發(fā)生，采用地質(zhì)素描、超前探孔配合TSP203系統(tǒng)進行超前地質(zhì)預報。通過地質(zhì)超前預報，了解前方圍巖的地質(zhì)情況，為施工組織管理、地質(zhì)災害防治提供參考依據(jù)，指導施工隊伍安全高效施，從而保證工期和質(zhì)量，提高經(jīng)濟效益。
3施工關鍵技術研究
3.1超前支護施工
超前小導管采用外徑42mm、壁厚3.5~熱軋無縫鋼管，鋼管前端呈尖錐狀，尾部焊上Φ6加勁箍，管壁四周鉆8mm壓漿孔，但尾部有l(wèi)m不設壓漿孔。超前小導管施工時，鋼管與襯砌中線平行以14o仰角打入拱部圍巖，鋼管環(huán)向間距30cm。每打完一排鋼管注漿后，開挖拱部及第一次噴射混凝土、架設鋼架。初期支護完成后，隔2.25m(2m)再打另一排鋼管，超前小導管保持l.0m以上的搭接長度。小導管要求逐根施工，即一根鉆孔、安裝鋼管、壓漿、封孔后再進行下一根施工。
綜合超前地質(zhì)預報，如果遭遇特別破碎的圍巖地帶，超前小導管可以采用雙層式。施工時，低層鋼管與襯砌中線平行以10-15o仰角打入拱部圍巖，鋼管環(huán)向間距40cm。每打完一排小導管注漿后，開挖拱部及第一次噴射混凝土、架設鋼架。初期支護完成后，再以30o外傾角打下一圈高層注漿管，鋼管環(huán)向間距40cm，小導管與注漿管縱向相錯50cm，環(huán)向相錯20cm。鋼管要求逐根施工，即一根鉆孔、安裝鋼管、壓漿、封孔后再進行下一根施工。
超前小導管注漿采用水泥漿液(添加水玻璃)，注漿參數(shù)如下:
�、偎酀{與水玻璃體積比:1:0.05
②水泥漿水灰比:1:1
�、鬯Ａ舛�:35波美度;模數(shù):2.4
�、茏{壓力:0.5-1.0MPa
注漿參數(shù)應通過現(xiàn)場試驗按實際情況確定。
3.2初期支護施工
(1)初噴。在開挖完后，為有效減少圍巖變形，要立即進行混凝土初噴施工，噴射厚度一般為3-5cm。
(2)鋼拱架的制作與安裝。鋼拱架集中制作，現(xiàn)場安裝。制作時要注意工字鋼彎制弧度和連接板角度準確，焊接質(zhì)量要求達到設計及規(guī)范相關要求;安裝要按照測量尺寸架立并根據(jù)地質(zhì)情況及圍巖監(jiān)控測量的結果留夠預留變形量，防止出現(xiàn)侵限現(xiàn)象。
(3)鋼筋網(wǎng)片的制作與安裝。鋼筋網(wǎng)片集中制作，現(xiàn)場安裝。制作時要確保鋼筋質(zhì)量及加工尺寸，安裝時應注意鋼筋網(wǎng)的搭接長度及其與鋼拱架之間要焊接牢固。雙層鋼筋網(wǎng)應分兩次施工，第一層鋼筋網(wǎng)施工完成后即開始進行噴射砼施工，達第二層鋼筋網(wǎng)位置時停止噴砼施工，進行第二層鋼筋網(wǎng)片安裝，安裝完后再繼續(xù)進行噴射砼施工，直至達到設計厚度。
(4)噴射砼施工。噴射混凝土采用潮噴工藝，嚴格按設計配合比配料、拌和;混合料在運輸、存放過程中，嚴防雨淋、滴水及大塊石等雜物混入，裝入噴射機前過篩;噴射作業(yè)應分段、分片、自下而上、先墻后拱順序?qū)嵤�，每段長度不宜超過6m;噴射作業(yè)時，噴嘴垂直受噴面做反復緩慢螺旋形運動，螺旋直徑約20-30cm，同時與受噴面保持一定的距離，一般可取0.8-1.0米。若受噴面被鋼筋網(wǎng)或格柵鋼架覆蓋時，可將噴頭稍加傾斜，但不小于70度，以保證混凝土噴射密實，保證鋼支撐背面填滿混凝土，粘結良好。
噴混凝土分次施噴完成，第一層鋼筋網(wǎng)安裝后進行第一次噴射混凝土施工，待第二層鋼筋網(wǎng)安裝好后再復噴至設計厚度。后一層在前一層混凝土終凝后進行，若終凝1h后再噴射時，先用風水清洗噴層面。
(5)拱背回填注漿。拱背回填注漿能有效地減少圍巖變形。每個導洞仰拱封閉后要及時進行拱背回填注漿，回填注漿管不宜過長，以穿透噴射砼層、進入土層20cm為宜。注漿壓力控制在0.6Mpa以內(nèi)。
(6)拆除臨時支撐。初期支護全環(huán)封閉后，圍巖變形已基本穩(wěn)定，依據(jù)圍巖量測結果(每天變形量小于0.5mm)，臨時支撐可拆除。
3.3二次襯砌施工
(1)施工方案
二次襯砌施工前先完成仰拱施工。二次襯砌的施作時間原則上在圍巖及初期支護變形基本穩(wěn)定后進行。當隧道水平收斂速度為0.1-0.2mm/d，拱頂下沉位移速度為0.1mm/d時，可以認為圍巖已經(jīng)基本穩(wěn)定。施作過早可能使二次襯砌承受過大的荷載，施作過晚則可能使初期支護破壞。當襯砌段圍巖變形過大，初期支護力不足時，除及時加強初期支護外，也可加強二次襯砌參數(shù)并提前施作二次襯砌，而不能等變形基本穩(wěn)定再施作。
正洞拱墻襯砌采用襯砌臺車整體澆注施工，一般情況下，養(yǎng)護時間不小于48小時，待強度達到設計要求時，方準拆模，拆模后養(yǎng)生不少于14d。
(2)施作時間確定
實踐證明，圍巖徑向位移速度≤0.2mm/d，支護結構接觸應力變化速度<5.0Mpa/d時，圍巖基本穩(wěn)定。如達不到上述要求。則采取相應的辦法補救。辦法有:①加強初期支護;②施作套拱;③改變施工方法，調(diào)整施工工序、臺階長度、開挖進尺等。采取以上措施后，一般能很好地控制圍巖變形。
(3)施工順序
施工工序:清底→鋼筋安裝→全斷面襯砌臺車就位→檢查→澆筑底部混凝土→澆筑邊墻混凝土→拱頂混凝土澆筑→臺車移位→養(yǎng)護。
襯砌混凝土的質(zhì)量受施工方法的影響很大，特別是運輸、澆筑、搗固、養(yǎng)護等環(huán)節(jié)對混凝土的性能影響很大。因此，應仔細研究混凝土的運輸、澆筑、搗固、養(yǎng)護等各大環(huán)節(jié)，嚴格按照設計要求及現(xiàn)場試驗的結果進行操作。
拱頂部的混凝土沒有很好的搗固方法，最好是局部采用略具流動性的混凝土。
混凝土的搗固方法及標準:針對本隧道，特制作整體大模板臺車，搗固器附著于模板臺車，使用外部振搗法搗固。嚴格控制振搗時間，避免離析、翻沙。
結束語
本文結論如下：
(1)雙側壁導坑利用兩個中隔壁將大斷面施工化成小段面施工，控制早期圍巖變形，每個步序受力體系完整，最后拆除兩側導洞臨時支撐，形成隧道斷面，有利于控制拱頂下沉。
(2)雙側壁導坑施工工序復雜，工序間相互干擾大。由于斷面變小，導致機械效率降低，開挖后裝碴、出碴時間加長。通過改進施工方案來盡快施工進度。
(3)在洞口段，施作超前小導管來加固軟弱圍巖，遇到特別破碎圍巖，需設計采用超前雙層小導管。
(4)初期支護和二次襯砌施工，需嚴格按照施工方案設計的要求進行，早封閉。
參考文獻
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