浅谈科木其隧道施工方法总结

2017-03-04 21:39杜智慧
中国新技术新产品 2017年4期
关键词:施工方法

杜智慧

摘 要:科木其隧道围岩为中风化泥岩和左右洞拱顶砂卵砾层。隧道前期开挖过程中,拱顶坍塌现象严重,无法正常施工,后对设计及施工方案进行了优化,使隧道得以顺利贯通。本文结合该工程施工的成功案例,简述了砂卵石层隧道开挖的施工方法及注意事项,对后期类似隧道的施工具有重要借鉴意义。

关键词:砂卵石层;坍塌;施工方法

中图分类号:U455 文献标识码:A

1.工程概况

1.1 设计围岩情况

科木其隧道全长1225m,其中左洞长605m,起讫桩号为ZK10+080~ZK10+685;右洞长620m,起讫桩号为YK10+070~YK10+690。设计全隧道明洞42m,Ⅳ级围岩700m;Ⅴ级围岩483m。

科木其隧道原设计围岩(IV级)为中风化泥岩,中厚层状构造,节理裂隙发育,夹有薄层-中厚层状砂卵石层,岩体较完整,围岩稳定性较好,呈块状结构,施工时拱顶和侧壁无支护时有掉块或易产生坍塌,侧壁较稳定,雨季施工有点滴状出水现象。

1.2 实际围岩情况

左右洞拱顶均存在较厚的砂卵砾层,大部分段落厚度为1m~2m,局部达3m厚,根据地质预报,隧道围岩核准为Ⅴ级围岩。

1.3 左洞进口洞顶为砂砾堆积层(图1)。

2.施工中存在问题

按原设计施工存在主要问题:

(1)洞顶砂卵砾层松散,钢花管间距较大、地表注浆固结范围有限,且砂卵砾层厚度较大,处理深度不足,易形成滑塌。

(2)洞内砂卵砾层砾石大小不一,较密实,按照原来的施工方法,超前施工靠近掌子面直接打钻时,砂砾极易滑落(图2),对施工操作人员造成极大的安全隐患。

(3)拱顶范围内砂卵砾层较厚、宽度较大,原设计间辅助施工杆体距难以满足实际的承载(图3),且钻孔施工中难以形成有效的孔径,超前小导管难以安装。

(4)洞内岩层交界处,下层泥岩极易风化,形成剥落,带动掌子面砂卵砾层滑落形成塌腔。

(5)施工振动带动掌子面砂砾下滑形成塌腔。

3.施工中形成的方法

3.1 洞顶处冒顶的处理方法(图4)

科木其隧道在2013年11月11日晚进行开挖施工,22∶40开挖至ZK10+125处,挖机开始找顶排险。23∶10在拱顶发现一孤石侵限,进行处理,孤石掉落后,施工人员发现拱顶松散堆积体开始缓慢滑落,发现这一现象后,施工人员及机械退至安全地方。至23∶40左右洞顶处松散堆积体滑落停止,地表冒顶,形成长19.2m,宽12.4m平均5.8m深塌腔,里程为ZK10+122~+141.2。

3.1.1 排水

(1)在冒顶处修环向排水沟或采用彩条布覆盖,避免地表水流入塌方体。

3.1.2 洞内加固措施

(1)在靠近掌子面处采用编织袋装土予以加载码砌,保证塌方段处松散层不再向下流动。

(2)对塌方体坡脚处予以堆土加强,起到护脚的作用,防止冒顶处堆积层向下挤压推动塌方体。

(3)对塌方体进行喷射砼进行封闭。

3.1.3 洞外加固措施

(1)对塌腔处松散体予以清理。

(2)塌腔的填埋采用C15砼,对堆积体未注浆部分采用打入横向小导管,按间距1m×1m,层距0.5m,角度15°,长度4m布置,塌腔周围环向预埋小导管,间距按1m布置,对塌腔处理后进行注浆。

3.1.4 洞内塌方体开挖

在掌子面处先注浆加固塌方体顶部,对塌腔处理后进行开挖,按先上部后下部的原则进行。

3.1.5 洞内正常开挖

在洞顶塌方段及前后里程增加监控量测的频率,按原方案正常开挖支护施工。

3.2 洞内施工的主要方法

(1)開挖采用环形开挖留核心土,为减小振动对砂卵砾层的扰动,采用机械开挖。

(2)辅助施工采用自进式锚杆,解决了难以成孔的问题。

(3)打钻时在已喷锚的拱架上施做,在此拱架上安装钢管作为导向及保证安全的防护棚(图5)。

(4)辅助施工杆体间距缩小、数量已实际砂卵砾层宽度而定。

(5)对难以控制形成的塌腔及时泵送砼,填充饱满,无空洞(图6)。

4.洞内施工方法

初期支护参数为按原设计执行。为了尽量减小开挖过程中对砂砾卵石层的扰动,掌子面采用挖机配合凿岩机进行开挖,每循环进尺控制在1榀,开挖结束后及时支护。实际施作过程中,在砂卵层中施做超前小导管成孔比较困难,且成孔后易塌孔,很难保证超前支护的效果。掌子面开挖过程中,拱顶砂砾卵石层坍塌严重,立架过程中不时有大卵石掉落,卵石粒径由1cm~80cm不等,存在较大的安全隐患。

为了保证拱顶砂砾层的稳定,防止塌方掉块、保证隧道施工安全,经我方多次的摸索试验。实际施工中我标段采用先预埋小导管、数量由37~164根不等然后施做自进式锚杆。我标段对自进式中空注浆锚杆进行了加密。左洞锚杆采用先施作导向管喷射砼后施工超前的形式进行施工,锚杆根数由设计的37根依据砂砾层的厚度及宽度增加到46~74根,锚杆间距由设计的40cm间距调整到0.2m,集中至拱顶砂砾层施工,不足时增加辅助施工杆体数量,保证支护范围布满砂砾层。相当于采用双排超前施工,确保了拱顶砂砾层的稳定,隧道施工的安全,监控量测数据无超限。较好地解决了隧道砂砾层塌方现象。对不可控制塌方,及时进行了泵送回填,对较小空隙进行注浆,保证无空洞。

结语

就目前施工方法而言,能较好地解决施工中的安全问题。辅助施工,能起到较好的作用,安全质量可控,施工进度较慢,但也在稳妥推进。下一步将结合超前地质预报及监控量测数据,重点做好隧道超前施工,确保安全、质量。精心组织,科学管理,保证隧道胜利贯通!

参考文献

[1]任建凯.隧道工程施工技术和方法浅谈[J].建材发展导向,2013(1):194-195.

[2]卿明忠.浅谈隧道工程施工技术[J].建材与装饰,2015(24):4-5.

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