喷锚暗挖法施工隧道超前预支护及预加固施工工艺研究论文_辛林

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摘要:文章在阐述喷锚暗挖法内涵的基础上,结合某隧道工程的特点和建设情况,对隧道工程暗挖段围护结构采用复合式衬砌进行施工,并在具体施工中遵循管超前支护、严格注浆、强化支护、快速封闭、精准勘测的原则进行施工,制定防水层铺设和二次衬砌措施,旨在能够更好的保障整个工程施工建设。

关键词:喷锚暗挖法;施工隧道;超前预支护;预加固施工工艺

引言

某工程由一条主要通道和多个附属结构组成,通道的总体长度是158m、宽度是15.2m,主要通道形式是全埋式框架结构,顶板和底板采用了纵梁体系,两个跨度结构宽度是15,2m,地面结构复杂、管线密集。结合工程特点选择喷锚暗挖法开展施工,暗挖的长度是25.5m,暗挖段上的土壤覆盖厚度是5.7m,明挖顶板上覆盖的土壤厚度是3.4m-3.9m。根据地质勘测资料,按其成因年代划分为6层,建设场地无不良地质作用;地基持力层处同一地貌单元;每层土层顶坡度小于10%;场地为均匀地基。基础施工期间,基坑东北角喷射混凝土面层出现20 m 空鼓现象、基坑的北边坡顶地面上出现了一条长达40多m的裂缝,威胁了施工进展。喷锚暗挖法施工隧道超前预支护及预加固施工工艺在工程中的应用能够有效解决施工问题,现将具体施工情况报道如下:

一、喷锚暗挖法

喷锚暗挖法主要是指应用开挖地下坑道作业方法修建隧道的一种方法,这种方法的使用原理主要是指隧道的开挖深受爆破因素的影响,在受到这种因素影响情况下出现岩体破裂形态松弛状态,进而使得整个施工隧道都有可能出现坍落的现象。喷锚暗挖法的应用充分参考了松弛荷载理论依据,在具体施工操作的时候需要按照指定的施工顺序来一块块的开挖操作,并在开挖操作的过程中要一边开挖一边支撑,目的是确保开挖操作的安全。喷锚暗挖法施工主要有新奥法和浅埋暗挖法等。

新奥法主要是指在岩体力学理论的支持下,以维护和利用围岩自承能力的基点为基本目标,应用锚杆和喷射混凝土这两种支护手段来开展支护处理,从而实现对围岩变形和松弛情况的控制,使得围岩成为整个支护体系的重要组成。浅埋暗挖法是在新奥法基础上,将第一次支护操作作为基本荷载设计、二次模筑衬砌作为安全储、两种技术共同承担荷载的技术形式。

二、隧道开挖和初期支护

(一)超前预支护

超前预支护是在隧道开挖之前,在掌子面前方地层设置的一个类似拱壳的连续体,通过这项操作既能够加固掌子面的前方地层,又能够保证自然地层基本特点,减少地表沉降量。

(二)管棚

管棚的环向、纵向、横向布置如图二(1)、(2)、(3)所示。管棚的使用规格如下所示:①钢管规格。工程建设所应用的钢管是108mm的热轧无缝钢管,钢管壁厚是6mm,节长度是3m和6m。②管距大小为环向50cm 的间距。③倾斜角。施工中的仰角是2-度,方向和路线的中线相平行。④钢管施工误差。钢管施工过程中的误差为直径大小不超过20cm,隧道纵向同一个横断面的接头数量不能超过断面总数量的一半。在确定好管棚大小参数之后进行管棚支护操作,具体方法是沿着隧道开挖断面外轮廓,并按照一定的间隔向开挖的前方打入钢管,之后通过向钢管内部注入水泥浆来提升自身刚度和周壁围岩的抗剪强度,从而实现对钢管和围岩的一体化处理,通过一系列操作在最大限度上防止软弱围岩沉降问题的出现。

图二(1):管棚的环向布置

图二(2):管棚的纵向布置

(三)严格控制注浆操作

在注浆操作的过程中需要严格控制水泥浆的水灰比比例,在一般情况下,水泥浆水灰比为0.5:1;水泥砂浆的比例是1:(0.5-3);水泥和水玻璃的比例是1:1.在确定好材料配置的水灰比之后应用注浆机从中间向两边进行注浆操作。

(四)隧道开挖

第一,开挖上台阶的环形拱部并在第一时间及时施作初期支护,在施工完成之后开挖核心土。第二,在隧道开挖施工过程中,隧道开挖的循环进尺在软弱围岩中的长度不超过0.5m。第三,应该按照相关设计尺寸大小严格控制开挖断面,在操作的过程中能不能出现超挖和欠挖的现象。

图二(3):管棚的横向布置

(五)强支护施工

第一,钢筋格栅栏和钢筋网适合在工厂内部进行加工,在加工完成之后还需要对这些材料进行检验处理。第二,钢筋格栅和钢筋网所应用的型号、种类、大小等要符合相关设计要求。第三,钢筋格栅加工需要符合相关规定,塔架高度和弧长的大小需要在0—20mm范围之内,墙架长度在±20mm左右,拱墙架横断面的大小在0mm——10mm之间。钢筋格栅组装操作需要在同一个平面上进行,高度、宽度、扭曲度允许的范围为±30mm、±20mm和20mm。

三、隧道防水层的铺设

防水层的设置是当前隧道施工中的重要内容,涉及到的防水材料包含防水板和缓冲垫层。在综合考虑国内防水板性能、价格指标因素的基础上,工程隧道施工应用了力学性能、耐温度性能良好的乙烯共聚物防水卷材——土工布,尺寸大小是0.8x2100mm,重量是400g。在选择好施工材料之后将土工布应用射钉固定在混凝土的基面上,之后应用热合的方式来将防水板粘贴在固定的圆垫片上,从而做到无机械损伤的粘贴。在具体施工操作中,防水板应用的是专用热合爬行焊机,板底防水层是纵向铺设模式,拱墙环绕安排由拱顶向两边铺设,在铺设操作的过程中要做到焊缝的严谨、搭接无裂缝和褶皱。

四、隧道二次衬砌

第一,单洞施工操作的时候需要先灌注拱形混凝土,之后灌注拱及墙上的混凝土。第二,多个洞口的施工操作。对于拥有四个洞口的隧道需要每间隔一个墙壁来进行切割操作,而对于拥有六个洞口的隧道则是要按照2、6、4的顺序进行切割操作,在混凝土达到一定强度之后再进行1、5、3洞的切割操作。第三,单洞、多洞切割长度为6m,在经过一系列切割操作之后要及时做封堵处理。在初期支护完成之后要立即进行二次衬砌施工,在二次衬砌施工操作的时候为了确保整个衬砌结构的稳定,不能够拆除临时性的钢支撑,而且还需要强化对钢筋的绑扎。第四,直螺纹连接的钢筋接头套丝质量要符合相关施工标准,并要应用牙形卡来检查钢筋接头的套丝,确保套丝的数量不超过允许的数值范围内。在钢筋接头完成施工之后需要应用油漆来进行标记。第五,混凝土的浇筑操作需要从上到下进行,且混凝土浇筑高度不能够超过2m,在混凝土浇筑操作的过程中需要确保浇筑操作的连续性和完整性。在混凝土浇筑完成之后需要在12小时之内对其进行覆盖浇水处理,混凝土防水墙要确保不少于14天的喷水养护处理。混凝土养护用水为自来水,通过定期浇水处理来确保混凝土的表面处于一种湿润的状态。

结束语

综上所述,隧道工程在建设完成和施工完成之后会深受地下水的影响,特别是在隧道建成之后整个工程始终处于地下水的包围状态,在水压较大、防水工程工作量较大的情况下地下水会渗入到隧道内部,不利于确保整个工程施工的安全和稳定。喷锚暗挖法作为一种开挖地下坑道作业方式修建隧道的方法,将其应用到隧道工程发展建设中能够确保整个工程的稳定,减少地下水对工程建设的破坏。为此,需要相关人员在了解喷锚暗挖法内涵的基础上,结合实际将其应用到隧道开挖、隧道防水层防护、隧道二次衬砌施工中,以期能够更好的促进整个工程建设发展。

参考文献:

[1]尹黎明.广州地铁燕塘站隧道喷锚暗挖法施工[J].城乡建设,2013.

论文作者:辛林

论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期

论文发表时间:2019/4/11

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