在高海撥寒冷地區(qū)修筑隧道,最棘手的技術(shù)難題是防止圍巖凍結(jié)及凍脹的產(chǎn)生,保證隧道襯砌不被破壞。因此采取保溫,排水方案,結(jié)合一定的供熱措施是避免嚴寒地區(qū)隧道凍脹及結(jié)冰病害的有效方法。
1 施工方法1.1 按常規(guī)隧道開挖方法挖開隧道后,立即作噴射砼初期支護,并在初期支護層表面及時涂噴厚5cm的硬質(zhì)聚氨脂泡沫塑料,然后再施作厚1cm的稀土復合絕熱材料。
1.2 修筑防寒排水系統(tǒng),在隧道的初期支護和二次襯砌之間加強防排水設(shè)施,施作豎向泄水孔,將洞內(nèi)的滲水引入泄水洞。
1.3 修筑二次襯砌,并在二次襯砌外表面設(shè)置5cm厚的硬質(zhì)聚氨泡沫塑料,內(nèi)表面(行車道一側(cè))涂噴厚3cm的稀土復合絕熱材料。
1.4 修筑仰拱,并在隧道仰拱上面施作3cm厚的稀土復合絕熱材料。
1.5 在隧道口修建全自動保溫門。在夜間,尤其在冬令期車流量少時,可以減少冷能進入隧道,并在洞口段用多臺小型供熱裝置以熱風吹刷隧道壁,改集中補償熱能為分區(qū)段補充,減少氣流自耗,提高熱能利用率。
1.6 氣溫不低于-20℃時,在距洞頂80m高處建造容積為100m3的高位水池,池底用C15級砼澆筑,池壁厚80-120cm,用M10水泥砂漿砌片石、(池內(nèi)用)M10砂漿(抹3遍)作防滲處理。
1.7 為了防凍和供水暢通,在水池周圍覆蓋麥草(1.5m以上),外罩塑料布,供水管路用ф100鋼管,置于深2.5m,寬1.5m的槽內(nèi),管底鋪80cm的牛糞,上蓋1.5m的麥草保溫,槽壁用2層塑料布防潮。洞口段不用麥草,用石棉管包覆外纏電熱絲加熱。
1.8 氣溫低于-20℃,地下水又較豐富時,利用20 m3電動空壓機的高壓貯風罐(容積3 m3)作儲水罐,在其上加設(shè)進水、進氣、出水三個閘口,安裝閘閥,按上管路后開動空壓機對水加壓,使水壓力達到0.6Mpa左右,即可滿足鑿巖機鉆孔和噴射砼的需要。.
1.9 洞內(nèi)適當位置挖一尺寸為60cm×60cm×100cm的集水坑將水集中起來,用抽水機抽入儲水罐,不必再由洞外供水,從而省去了洞外水源化冰的麻煩。其供水系統(tǒng)如圖:
1.10 鉆孔用水選用2個3m3并聯(lián)的高壓水罐,總儲水量為6m3。每臺7655風鉆濕式鉆孔時耗水量為0.24m3/h,供水系統(tǒng)可同時滿足25臺風鉆一小時的需要,能打100個孔。
1.11 一般噴砼的水泥用量按450kg/m3 考慮,水灰比按0.4考慮,照此計算,每m3砼的用水量為0.18 m3,加上損耗(按0.25 m3計算),每罐水能滿足噴射24 m3砼的需要。
1.12 低溫條件下砼襯砌施工:將砂、石料預熱到10℃左右,先與不高于60℃的熱水拌和1-2分鐘,再加入水泥及外加劑充分拌合,出機溫度不低于10℃,澆筑溫度不低于5℃。這樣砼的抗壓、抗凍、抗?jié)B均能達到規(guī)范要求。
1.13 隧道砼襯砌采用人工和砼輸送泵機械化施工相結(jié)合的方法采用自制簡易鋼拱架,安裝企口組合鋼模板,模筑砼。
1.14 機械灌注砼采用中聯(lián)HBT50B型砼輸送泵,砼泵放置在洞內(nèi)會車線上。洞外設(shè)電腦控制的自動化配料機,對水泥、砂、石骨料進行干料拌和,運輸干拌料,洞內(nèi)設(shè)滾筒式拌和機,加水二次拌和后,直接進入砼輸送泵。
2.施工工藝流程圖
3.勞動力組織及進度指標 除按一般隧道施工的勞動力組織外,增加防寒保溫層施工班。
保溫層施工日進度為: 100-300 m2/日
4.機械設(shè)備配置 除按一般常規(guī)隧道施工配置機械設(shè)備外,另增加保溫層施工模具2套、膜法富氧發(fā)生器2臺、自制水幕降塵器2臺、空氣指標檢測儀器(畢托管、壓力計、微壓表、大氣壓力計、干溫計、溫度計)1套、WTP電腦自動化配料機1臺。
5.質(zhì)量控制要點5.1 由于高壓水罐安裝在隧洞一側(cè),如果隧洞斷面偏小,則需將放置水罐處進行局部擴大;位置距掌子面30m以外(以防被飛石打壞),但也不要超過200m,以減少水管用量和水壓損失。
5.2 所有閘閥、聯(lián)接件必須牢靠,焊口應(yīng)確保質(zhì)量。
5.3 抽水機的進水口必須加過濾裝置,以免雜物進入高壓罐。
5.4 定期清洗水罐,以免因泥沙過多而睹塞管路。
5.5 由于風水相通,部分水汽進入高壓風管,所以噴射砼應(yīng)干一些,以防睹管,也可以在水罐后面風管的適當位置加設(shè)過濾裝置。
5.6 由于高壓風中有水汽,所以在貯風罐底部應(yīng)設(shè)泄水裝置,定期排水,以免水汽倒流入壓風機內(nèi)。(見圖):
5.7 根據(jù)噴射砼的施工要求,在工作面處的水壓應(yīng)穩(wěn)定在0.4Mpa以上,以利混合物充分水化。如果實用中水壓力偏低(表現(xiàn)為粉塵增大),可增加水罐內(nèi)風壓和適當加長料管長度。
5.8 施作保溫層前要嚴格檢查保溫材料的導熱系數(shù)、密度、強度、閉孔率、體積吸水率、粘結(jié)性等指標是否符合規(guī)定要求。
6.勞動衛(wèi)生及勞動保護措施6.1 由于自然環(huán)境和施工環(huán)境惡劣、缺氧、寒冷、強紫外線照射等直接影響人的生命規(guī)律、勞動效率及健康水平,嚴重者將導致疾病,因此必須堅持對參加嚴寒地區(qū)施工人員每半年進行一次健康檢查;紘乐丶膊≌咦詈貌灰M入施工。
6.2 注意勞動衛(wèi)生,合理安排勞動時間和勞動強度,嚴格防止感冒和過勞。
6.3 施工期間,隧道作業(yè)的勞動日以六小時為宜,洞內(nèi)作業(yè)工時應(yīng)不超過四小時,嚴格實行濕式作業(yè),加強通風,保證粉塵濃度不超過國家衛(wèi)生標準(2mg/ m3)
6.4 施工過程中應(yīng)盡量采用機械化,體力勞動強度保持在中等強度以下。
6.5 加強勞動保護,凡進入嚴寒地區(qū)施工人員,除配備足夠的防寒裝備外,還應(yīng)配備皮褥墊、短皮上衣或皮背心,室內(nèi)要保證常年取暖,室溫應(yīng)保持不低于12℃。
6.6 注意飲食衛(wèi)生及營養(yǎng),為增強施工人員的身體健康,使其適應(yīng)嚴寒地區(qū)低氧、寒冷的特點,膳食組成應(yīng)遵守“高糖、低脂肪、少增加蛋白質(zhì)“的原則,以提高機體對缺氧的耐力,要盡可能保證蔬菜的供應(yīng),補充足夠的維生素。
6.7 衛(wèi)生醫(yī)療人員要經(jīng)常掌握施工人員的健康狀況,建立健康檔案,健全發(fā)病登記、統(tǒng)計報告制度。