隧洞超前管棚施工技术探讨

张江泉

摘要:施工前对地质要有一个准确了解,通过TPS超前预报系统、单孔(多孔)探测、地质勘察资料和地质素描等综合判断能够对地质情况有一个准确全面的认识,同时通过对取得的一手资料进行综合分析,采取不同的施工方案。

关键词:超前管棚;成洞条件;隧洞工程

中图分类号:TV761

文献标识码:A

文章编号:16723198(2009)20030902お

1喷锚网支护施工方法

1.1锚杆支护施工方法

锚杆材料按施工图纸的要求,选用Ⅱ级高强度的螺纹钢筋或变形钢筋。注浆锚杆水泥砂浆采用标号不低于P.O32.5的普通硅酸盐水泥,砂采用最大粒径小于2.5mm的中细砂,水泥砂浆标号满足施工图纸的要求,注浆锚杆水泥砂浆的强度等级不应低于20Mpa。外加剂满足施工规范要求。

1.2挂网施工

挂网主要用于对开挖后岩体进行临时或永久支护,钢筋网采用直径6-8mm钢筋编制,间距一般为20×20cm。

挂网施工在锚杆作业之后进行。首先将钢筋除锈拉直,并按设计下料,预制成钢筋网片,运至挂网工作段,利用自制工作台车,按设计要求进行绑扎和焊接。

1.3钢拱架施工

钢拱架采用120工字钢,间距1m,每榀由顶拱、侧拱、底拱共四片热弯形成,横向采用ф25螺纹钢连接,拱架支护、管棚支护超挖控制在25cm以内,喷射混凝土外包拱架5cm。格栅拱架或钢支撑主要用于围岩破碎的洞段,钢拱架和格栅钢架在洞外按设计分段加工,在洞内用螺栓连接成整体。洞内安装在初喷砼之后进行,与定位锚杆焊接。钢拱架(格栅钢架)间设纵向连接筋,钢架间以喷射砼喷平。钢架基脚必须安放在牢固的基础上,架立时垂直隧洞中线,钢架和围岩之间间隙过大时设置垫块,用喷射砼喷填。

2二次衬砌

2.1施工方案

为了保证砼的浇筑质量,保证砼密实度、强度、外观质量、防水性能、衬砌厚度达到引水洞的设计要求,衬砌断面采用先边墙后拱部的施工顺序进行混凝土浇筑。衬砌采用12.10m长钢模衬砌台车浇筑混凝土,一次浇筑混凝土长度10.0m。混凝土由洞外自动计量拌和站生产,自制的混凝土搅拌运输车运混凝土至洞内,混凝土输送泵泵送入仓,插入式振捣器及附着式振捣器联合振捣。

2.2先墙后拱衬砌施工方法

2.2.1施工准备

(1)测量放样。

①在衬砌施工前,按设计中线及高程测定出隧道施工中线及高程,隧道中线按8-15m布设一个,水准点每8m设一个,引至左右侧边墙并作出明显标志,以便在台车就位时复核。②测量隧道净空断面尺寸。为了保证衬砌断面无欠挖,衬砌施工前再次对隧洞开挖净空断面尺寸进行复核,采用简易台架人工测量,沿隧洞纵向每5m测一个断面,如有欠挖及时处理。

(2)钢筋制安。

钢筋加工制作均在洞外钢筋加工车间进行,人力配合机械按设计图纸、规程规范及监理工程师批准的下料单进行成型制作,运至洞内后,根据设计图纸要求,在自制钢筋台车上人工组立安装。钢筋接头均采用搭接焊,钢筋接头不能布置在拱顶或边墙角处。

(3)衬砌台车就位与加固。

在以上工作完成以后,就可将衬砌台车行走至准备衬砌地段,按设计中线及高程伸缩两侧及顶拱模板至设计位置,顶紧各部位支撑,完成模板台车就位,模板台车一端与已衬砌的混凝土交替搭接长度为10cm。

2.2.2拱部混凝土施工

(1)砼浇筑。

洞外拌和站搅拌好的砼经砼输送车运至洞内,由砼输送泵输送至衬砌部位,砼输送过程中两侧应对称进行,并在砼输送同时,由两侧工作窗口用插入式振动器,加强捣固。顶拱无法采用插入式振动棒振捣的部位,采用附着式振动器振捣。

灌注砼应连续作业,不得间断。如遇特殊情况,间歇时间超过了规范允许时间,按施工缝操作工艺处理,已浇筑好的混凝土,在强度尚未达25kg/cm2前,不得进行上一层混凝土浇筑的准备工作,砼表面应用压力水、风砂枪或刷毛机等加工成毛面并清洗干净,排除积水,在浇筑砼前先铺一层2-3cm的水泥砂浆后方可浇筑新砼。

砼用插入式振捣器振捣,振捣时间每次不超过30S,振捣棒移动距离不得超过振捣器作用半径的1.5倍,插入砼深度一般不超过每层厚度的2/3。顶拱砼采用附着式振捣器振捣。

(2)砼封顶工艺。

①在衬砌台车顶部设置三根尾管,浇筑顺序从靠近上一板砼端头的尾管开始向另一侧浇筑。为了使顶拱砼饱满,并为了防止挡头模爆模,最好采用靠近上一板砼端头的一根尾管浇筑,依靠输送泵的压力使顶拱饱满。当砼输送泵的工作压力过大,或顶拱砼流动缓慢时,才考虑用另外两根尾管浇筑。

②为了防止砼浇筑压力过大,造成模板变形,在挡头模处留一宽1-2m的观察窗口,当顶拱砼流动缓慢时,必须换到另一根尾管浇筑。

③封顶快结束时,要认真计算封顶砼量,按封顶量将砼压送入拱部,当挡头模最高处砼压满时即可停止浇筑。

④封顶砼要严格按砼配合比拌和,适当加大砼塌落度(不大于15cm),使砼具有良好的和易性,加强拱部附着式振动器振捣,并适当延长振捣时间。

⑤砼浇筑时要随时观察挡头模的变形情况,如有跑模或漏浆现象,应及时加固或堵塞。

2.2.3拆模、养护

在砼衬砌完成12h(或按设计要求)后,拆除挡头板,松开各个工作窗口,砼衬砌完成24小时(或按设计要求)以后,即可脱模移动台车。对完成的衬砌砼拆模之后,及时将砼表面局部缺陷的部位修补处理,使砼表面整体光洁平整。模板台车移动后,及时派人对机械设备、台车模板进行检修,刷脱模剂,以便进行下次砼衬砌施工。折模后,按规范要求洒水养护。

3围岩监控量测及原形观测

3.1围岩监控量测

新奥法的施工特点是采用与围岩密贴的喷混凝土、锚杆、钢筋网等形式进行支护,充分发挥围岩的自稳能力。新奥法的设计主要是在新奥法基础理论和设计理论的定性成果指导下,参考已建隧道工程的支护结构参数来进行初步设计,然后再在施工过程中通过对围岩的量测工作进行修改、完善设计。量测工作是监控隧道围岩稳定性的重要手段,是检验新奥法施工是否经济、合理与安全的重要手段,量测工作始终伴随着新奥法施工的全过程。

3.2量测目的

通过对围岩稳定性动态的观测,来判断支护构件的效果及施工方法的妥善效果,并把该过程科学地反馈到施工中去,以安全、经济、高效地施工隧道。量测的目的,具体地说有如下几点:

(1)确认工程的安全性。掌握隧道周边围岩的动态;了解各种支护结构的效果;确认作为结构物的隧道的稳定状态;掌握隧道开挖时对周围其他构造物的影响。

(2)确保工程的经济性。修改、优化设计,提高设计施工的经济性,降低工程造价;将量测信息反馈到设计施工的同时,积累资料,为以后的工程积累经验。

3.3量测计划

(1)量测项目。隧道监控项目:周边位移、拱顶下沉、地质和支护状态观察。

(2)量测的要点。能把握围岩变形动态;易于分析、解释量测结果;各项测量项目同时施工时,易于判断其相关性;考虑爆破作业及洞内施工机械的影响;便于量测作业;量测间距按高速公路隧道施工技术规范,结合围岩具体情况确定。

3.4量测的实施

(1)隧洞内目测观察。掌子面的观察,原则上每个掌子面都要进行,并按“隧道开挖地质监测记录表”所示的记录格式,对每一进尺的掌子面进行记录。对已施工地段的支护进行观察调查,每次进洞(至少一天一次)都要把观察事项做好记录。

(2)周边位移量测、拱顶下沉量测。周边位移量测与拱顶下沉量测,原则上应在同一个断面上进行。周边位移量测与拱顶下沉量测间距,随地质变化、开挖进度、量测数据的积累等做相应地改变。在施工初期阶段(断层、破碎带、滑坡带、覆盖较薄处、埋深大且易发生岩爆处)为掌握围岩动态,要缩小量测间距。施工情况良好且地质条件连续时,量测间距可以加大。地质变化显著时,间距可缩短。

(3)测点测线布置。量测部位和测点、测线布置应根据围岩条件、量测项目和施工方法等确定。周边位移量测测线为起拱线上、下各一米处。拱顶下沉量测的测点,原则上设在隧洞拱顶中心点上。受到通风管妨碍时,或位移值很大,隧道下沉成为问题时,也可选在中心以外。