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準備階段的監理也可以被稱作事前控制,對于發現隧道建設過程中存在的質量、安全隱患及時發現效果較好,能夠幫助工程施工減少不必要損失。在這一階段,監理需從以下幾個方面展開:
1.技術交底
監理部門應組織現場施工隊伍與隧道工程設計方進行技術交底,交底工作最好選在工程建設位置進行。交底需要將重點放在控制點的測量與水準點的測定方面,對相關資料二次確認,以免施工過程中出現問題需要返工。
2.圖紙審核
對施工圖紙進行技術審核,找出設計中存在的不合理之處,一般而言,隧道工程的設計需要耗費較長時間,設計人員在進行實地考察之后當地環境可能會發生小變動,例如周邊住民建設了小型建筑或開挖溝渠等,造成現場施工受到阻礙。特長隧道工程的圖紙必須嚴格審核,并將審核后的圖紙上交到總監理處。對圖紙的審核包含許多方面,例如施工環境的審核以及施工技術是否適應于圖紙設計要求。
3.施工材料
隧道工程施工涉及到的材料以及施工設備較多,材料采購應確保質量,避免出現使用時材料缺失問題。施工單位在進行采購時,應對已經采購在施工現場的原材料以及相關配件嚴格檢驗,并測試材料使用效力。材料檢驗合格后,應將材料進購單、檢驗單等一同向上級監理部門遞交,并展開見證實驗。實驗數量約保持在原實驗五分之一,沒有通過檢測的材料嚴禁在隧道施工中使用。
二、施工過程中的監理要點
1.“零進洞”施工的監理
目前,在隧道施工過程中更加注重環保理念的灌輸,由此產生了“零進洞”概念。零進洞施工的監理首先要確保施工已經對原有地面做出了復測,并將復測結果結合設計要求,之后確定進洞方案。為了保障鉆孔的方向正確,讓之后鋼管的延伸能夠順利達到原地面,在洞口開挖時不能使用仰坡施工,而應該確保套拱離地面有一定空隙。在施工監理過程中,應分開兩次展開施工,隧道剛開始的兩米套拱需要當次完工,即全斷面施工。剩余套管的施工能夠起到防護與穩定導向作用,位置選擇只需根據原本設定的地面線落到實處即可。在洞門施工時,應將時間設定在雨季之前,避免施工時雨水對水泥等材料產生質量影響,影響混凝土所受應力,造成日后隧道在使用時產生裂紋。洞門外部襯砌應該與內襯采用相同材料,以整體灌注方式展開施工。若隧道洞口設計在較淺路段、洞口部位土質較為酥松或存在偏壓現象,應在施工中盡可能少地進行仰坡與外邊工作。具體施工上,可以先開設一個臨時洞口,待二層施工完成一段時間后再對臨時洞口進行防護修坡。
2.掘進施工的監理
掘進是特長隧道施工中的重要環節,對這一施工項目的監理需要嚴格進行。具體而言,對掘進的監理需要從以下幾個方面展開:(1)導線監理檢查隧道中導線設置是否符合要求,包括導線路線以及測量的準確性。若在監理過程中使用中線法時發現其延伸長度達到導線原設計邊長的兩倍以上,還需要對導線展開引伸測量。(2)圍巖監理監理掘進開挖是否符合設計圖紙要求,并檢測隧道中圍巖類型。圍巖的差異性會影響到施工掘進進度,可能在開挖時造成危險,因此需要確保圍巖與設計的一致性,對施工起到預防事故產生的效果。(3)爆破監理對于隧道工程而言,爆破技術的運用是加快施工進度、縮短工程周期的有力舉措,但爆破若沒有進行嚴格檢測可能會對隧道洞口造成較大影響。因此對爆破的監理需要將重點放在爆破技術與爆破用藥量方面。同時,還需確保隧道在正式爆破前已經進行了預裂爆破或是光面爆破。
3.防水板焊接監理
傳統施工中,防水板的焊接都是通過電烙鐵或是熱風機來完成,即使采用了雙焊縫方式,也不能保障隧道在使用過程中不會因為雨水的侵蝕造成焊縫滲漏,因此在質量方面無法保障。由此可見,對防水板焊接的監理應將重點放在焊接方式上,避免施工人員延續傳統焊接方法。目前,隧道工程的焊接已經要求使用爬焊機,雙焊縫是自動形成的,因此質量較傳統方式更優。研究發現,采用爬焊機來對防水板進行焊接能夠在充氣實驗中達到標準。因此,監理應確保施工采用的是現代化焊接技術,保障隧道工程質量。
4.初期支護的監理
初期支護包含項目較多,有格柵拱架的監理、C20噴射混凝土的監理、砂漿錨桿的監理以及鋼筋網片的監理。在開挖面施工時,應確保支護施工的跟隨性,盡可能縮短圍巖在空氣中的暴露時間,避免圍巖位置發生改變,以免圍巖在施工過程中發生脫落,造成安全事故。另外,支護的建立還應注重鋼筋網片的施工質量,并確保噴射混凝土施工的平整。在初期支護項目完工后,可以根據工程設計圖紙檢查施工地段的排水板管安裝,使用ф160PVC對波紋管進行打孔。設備的安裝地點選在邊墻部位,使用防水布將其包裹。包裹完成后,需在上部使用大小在4厘米左右碎石,清洗干凈后填充。在隧道兩側需要設立通道,讓隧道存在排水溝,以免日后雨水淤積在隧道內。
三、監理重點環節
1.放線
高程控制點與放樣的位置在距離上一般為5米,只需保障線性平順、位置精準即可。在施工完成后,應對已鋪設點看進行復測,保障電纜鋪設的有效性,便于日后施工順利進行。
2.找平
找平主要是基底方面,在放線過程中,將基底所需標高標注出來,并且使用標號相同的混凝土找平。找平的監理目的在于基地表面的施工控制,若基底不能保持平滑狀態,之后的支模施工會受到影響。
3.鑿毛
鑿毛工作應設定于電纜溝槽的施工前段時間。具體而言,鑿毛需要使用風鎬,將溝槽結合面與邊墻的結合面鑿毛。對于溝槽較薄弱部位,可采用電鉆在溝槽上鉆孔,將直徑較小的鋼筋安置其中,確保強度達到要求。這一環節的監理需要注意,鋼筋安置深度至少應在0.1米,否則無法起到固定作用。
4.清理
在鑿毛之后,應仔細檢查溝槽內存在的淤泥、石塊等雜質。清理工作的有效程度直接關系到基底使用質量。試想,若在鑿毛后沒有對溝槽中的雜物進行清除,淤泥或松碴可能會對電纜外表皮產生摩擦,影響電纜使用安全,縮短使用壽命。
5.襯砌
無論襯砌屬于何種類型,都需要確保其范圍在隧道界限之外。同時,襯砌的重點應該放在二襯上,主要監理內容為二襯的設備、原材料以及混凝土配比方面。另外,還應對二襯臺車的穩定性與施工強度進行檢測,查看拼裝之后以及結構尺寸是否滿足施工設計要求。
四、結語
1、概述
黃土在我國分布較廣,黃土面積約占我國陸地面積的6.6%,華北、西北地區的黃土地層分布連續,厚度較大,發育較典型。在黃土地區開挖隧道成型好,易于施工。只要斷面形式及設計參數合理,施工方法得當,支護及時就能充分發揮黃土的自身承載能力的作用。
某黃土高速公路隧道為分離式隧道,上行線隧道長1501m,其中Ⅰ類黃土段537m,縱坡0.52~1.45%;下行線隧道長1310m.Ⅰ類黃土段394m,縱坡1.13~2.54%,隧道中心間距113.4m,隧道中間設三處人行橫洞,一處行車橫洞。該隧道采用新奧法(NATM)設計和施工,現已建成通車。說明新奧法適用于黃土介質,且效果良好,值得推廣。
2、水文、地形地貌及工程地質條件隧道區域內有一條主要河流和三個支流通過。
支流分別從西側和南側匯入主河,向東流去。河流為季節性河流,流量受季節影響。
隧道位于黃土梁峁區,黃土披覆在起伏不平的基巖頂面之上,并承襲了下伏基巖的古地形。在穩定提升的新構造運動下,黃土經流水長期侵蝕,形成現今梁峁起伏,河谷深切的地勢??偟牡匦问悄喜亢臀鞑康貏菹鄬^高,北部和東部相對較低,高差為305m.梁峁上天然植被很少,因梁峁至溝底的各種流水侵蝕活躍,谷坡的崩塌、滑坡、泄溜很普遍,水土流失嚴重。在主河及支流河谷中,均可見河漫灘口及一、二級階地,此種地形分布面積大而且連續。階地類型主要為堆積階地,但沖蝕層厚度較薄,一般為10m左右。在較大的沖溝口處,多分布有沖洪積或坡洪積堆。
黃土隧道頂部覆蓋著新第三系上新統三趾馬紅土層(N2),為棕紅色粘土,夾鈣質結核,底部常見砂礫石層。結構致密,呈硬塑狀,屬低液性粘土。天然含水量較低,一般在10%左右,無脹縮性,垂直節理發育,堆積厚度變化較大,2-40m不等。
在三趾馬紅土之上為中更新統離石黃土(Q2eol),屬淺黃色、褐黃色、粉質粘土,夾有數層古土壤,含鈣質結核,為硬塑狀,結構較致密,天然含水量很低,垂直節理發育,厚度10m—100m.隧道地區地層中主要發育兩級節理,一組近南北向,一組近東西向,節理密度大多為2~3m一條,局部地段0.5~1.0m一條。在強風化帶,節理裂縫的張開程度和密度明顯增加,沿節理裂隙附近,巖石風化程度增強,強度明顯降低。
3、黃土隧道工程施工
3.1黃土隧道的施工方法黃土隧道施工前,應做好黃土中構造節理的產狀與分布狀況的調查。對因構造節理切割而形成的不穩定部位,在施工時要加強支護措施,防止坍塌,以保施工安全。
施工中應遵循“重地質、超前報、管超前、弱爆破、少擾動、短進尺、架緊貼、強支護、早噴錨、勤量測、修設計、調自承、嚴治水、緊封閉”的施工原則,施工工序緊湊,精心組織施工。
開挖方法宜采用短臺階法或分部開挖法(留核心法),初期支護緊跟開挖面施作。
黃土圍巖開挖后暴露時間過長,圍巖周壁風化至內部,圍巖體松弛加快,進而發生坍塌。因此,宜采用復合式襯砌,開挖后以噴射混凝土、錨桿、鋼筋網和鋼支撐作初期支護,以形成嚴密的支護體系。必要時可采用超前錨桿,管棚支撐加固圍巖。在初期支護基本穩定后,進行永久支護襯砌。襯砌背后回填要密實,尤其要注意拱頂回填。
做好洞頂、洞門及洞口的防排水系統工程,并妥善處理好陷穴、裂縫,以免地面積水侵蝕洞體周圍,造成土體坍塌。在有地下水的黃土層中施工時,洞內應施作良好的排水設施。水量較大時,應采用井點降水法將地下水位降至隧道襯砌底部以下,以改善施工條件,加快施工進度。在干燥無水的黃土層中施工,應管理好施工用水,不使廢水漫流。
3.2黃土隧道施工注意事項
⑴首先做好洞口、洞門及洞頂的排水系統,并妥善處理好陷穴、裂縫,以免地面積水浸蝕洞體周圍,造成土體坍塌;
⑵施工中如發現工作面有失穩現象,應及時用噴射混凝土封閉,加設錨桿,架立鋼支撐等加強支護?;炷羾娚錂C壓力不宜大于0.2Mpa;
⑶施工時要特別注意拱腳下墻腳處斷面,如超挖過大,可用墻體同標號混凝土回填或用漿砌片石回填。如發現該處土體承載力不夠,應立即加設錨桿或采取其它措施進行加固。鉆錨桿孔時,宜采用干鉆;
⑷黃土隧道施工,宜先做仰拱,如果不能先作仰拱時,為防止邊墻向內位移,應在開挖與灌注仰拱之前,加設橫撐梁頂緊,以防墻體變形;
⑸錨桿宜采用早強砂漿式錨桿。若拱部位于砂層時,為防止噴射混凝土層塌落,可將Ф8mm的密鋼筋網,置于緊貼開挖面,作為初噴混凝土層固定支撐。
4、黃土隧道管棚與支護黃土隧道施工時應嚴格按照黃土隧道的施工方法組織施工,在進洞之前先做好洞頂排水天溝等排水系統。
進洞時洞門先作超前支護,大管棚預注漿。大管棚采用Ф89×4mm,自拱頂向兩邊按間距40cm環形布設,傾角σ=2°~5°,每環30根,每根長10×2米。
在管棚施作時應著重檢查以下項目:
⑴檢查開挖的斷面中線高程和開挖輪廓線是否符合設計要求;
⑵鋼拱架安裝垂直度允許誤差(±20mm)、中線及高程允許誤差(±5cm)均應在允許誤差之內;
⑶在鋼架上沿隧道開挖輪廓線縱向鉆設管棚孔,其外插角應不侵入開挖輪廓線,鉆孔由高孔位向低孔位進行,孔徑宜比管棚筋直徑大20~30mm;
⑷檢查接頭管箍及注漿孔打設是否符合設計要求;
⑸管棚注入水泥漿時,封堵塞應有進料孔和出氣孔。在出氣孔流漿后,方可停止壓漿。
在大管棚的掩護下,人工與機械配合采用環形開挖,中心留核心土,環形開挖從兩側邊墻開始,最后開挖拱頂處,一次進尺控制在0.75~0.8m,堅決避免出現一次進尺太多。為使初期支護及早成環,開挖核心土時應距拱部開挖面不大于5米。
初期支護緊跟掌子面施做,斷面成型后立即噴射不小于5cm厚的混凝土,封閉掌子面,安裝鋼拱架及錨桿后,再次噴射混凝土。黃土圍巖鉆孔易夾鉆,如等錨桿安裝好后再進行下道工序施工,施工進度將受影響,也不利于施工安全。如采取錨桿后行,且距離控制在2~3個循環之內,在噴射混凝土時先噴一半,錨桿檢查符合設計及規范要求后,再將剩余混凝土部分噴平的方法,即安全又解決了施工進度問題。
核心土挖除后,應及早施做仰拱混凝土,澆筑仰拱混凝土前,要清理浮渣和淤泥,保證仰拱坐落在新鮮巖面或原狀土上,仰拱一次澆筑長度為6m,及早使襯砌成環,確保圍巖穩定不變形。
黃土隧道施工過程中,圍巖監控量測系“新奧法”施工的重要組成部分,施工中必須嚴格按照有關圖紙和規范執行,只有通過對圍巖進行監控量測,才能正確地掌握圍巖與支護之間的收斂動態,掌握圍巖與支護的動態規律,并結合地質超前預報,客觀評價圍巖穩定性,進一步了解圍巖的彈塑性區域,裂隙發育程度等,從而達到合理調整初期支護參數及調整預設計。
5、黃土隧道防排水施工控制
黃土隧道最怕水,因此,黃土隧道必須做好防、排水工作,使建成的隧道不滲、不漏,也是隧道施工成敗的關鍵。在黃土隧道的施工中,要嚴格按照設計施工,因地制宜的采取“以排為主、防、排、堵、截相結合”綜合治理原則,達到排水暢通,防水可靠,不留隱患的目的。具體方法是:初期支護期間,表面無水區的5m內,滲漏水區3m內,從拱腰至墻腳,每側打不少于3個引水孔,孔深50cm,然后環形設Yas排水半管,外用1cm厚砂漿封閉半管表面。如遇局部有滲水、涌水,應調整半管安放位置,或視情況增加半管使用數量。排水半管布設好后,應仔細檢查初期支護表面有無滲、漏水現象,檢查合格后再進行下道工序施工。
在鋪設土工布(400g/m2)前,應檢查初期支護表面是否平整,如有鋼筋或錨桿頭外露,應割除并用砂漿抹平,使噴混凝土表面凹凸高差不超過土±5cm;噴混凝土表面符合要求后再鋪設工工布,既能保護防水板免遭破壞,又能起到滲水作用。土工布用襯墊貼上,再用射釘槍釘上水泥釘錨固,水泥釘長不得小于50mm.拱頂平均3-4點/m2,邊墻2-3點/m2.土工布鋪設20m后,再鋪設改性LDPE防水板,鋪設的防水板必須符合國標(GB12953——91)中各項指標的要求,為減少接縫,采用幅寬5~7m的防水板。采用專用熔接器熱熔粘接防水板接縫,搭接部分不得小于80mm,粘接剝離強度不得小于母體拉伸強度的80%.采用真空加壓法檢測防水板接縫粘接強度。在0.2Mpa壓力作用下5分鐘,粘接強度不得小于0.16Mpa.防水板鋪設固定工藝見圖2隧道縱向排水采用中心排水管溝和行車道邊緣兩側設縱向排水溝的方法,將襯砌的水排出洞外??v向排水管溝在隧道設計中是常見的主要方法,但要注意在施工中雜物、地下水夾帶的礦物質、泥砂在排水管溝內積蓄,將排水系統堵塞,使排水系統失去作用,影響建成的隧道正常運營。為防止排水管溝堵塞,在初期支護與二次襯砌之間沿隧道縱向全長與隧道同坡設置Ф160×5mmPVC半花管,在1/2斷面內梅花狀每隔5cm鉆一個Ф6mm的圓孔,再在半圓管上部用1-2cm碎石充填。為了便于對縱向排水管溝的定期疏通,施工中經常采用管道疏通機進行疏通。為使積水及時排出洞外,在兩側墻腳每隔50m對稱布設檢查維修孔。管溝內積蓄的水經檢查孔由橫向排水管溝(PVCФ160×5mm)通過行車道邊緣排水溝或中心排水管溝排出洞外。為便于維修,在邊緣排水管溝或中心排水管溝每隔200m設一處沉淀檢查井,排水系統形成即便于維修檢查,又能“暢通無阻排水”的網絡體系,通過動態排水,實現隧道不滲水、不漏水,確保正常運營。
關鍵詞:防水板隧道施工應用
在隧道施工建設過程中,解決好防水問題,是確保隧道工程質量、從根本上消除隧道病害和增加隧道壽命的重要環節,而選擇好防水材料和正確的施工方法是隧道防水成功的關鍵。下表1所列是部分合成樹脂防水卷材的主要技術性能指標。
一、施工準備
1、施工器具的準備
(1)熱合焊接機1-2臺:用于防水材料之間搭接時進行熱合焊接。
(2)熱風焊槍1-2把:在鋪設防水材料進程中,用其對人為或其它原因造成防水板破損而進行的修補。
(3)檢漏器:用于檢測雙焊縫搭接質量,加壓檢查焊接是否牢固。
(4)另還需配備作業平臺1個、電鉆2臺、電絡鐵(75W)2把、小壓輪2個、釘錘2把等。
2、施工現場的準備
(1)施工平臺車要盡可能的便于施工,并確保安全。
(2)按照規范的要求,盡可能使基面平整,對于超欠挖要進行處理。
(3)對初期支護外露的錨桿,尖銳物要進行處理,避免損傷防水材料。
(4)清理作業現場,清除一切對防水材料可能造成損傷的銳利之物。
二、施工技法及流程
1、鋪設防水板
(1)鋪設防水布時,用專用的塑料墊片,并根據基面的不同情況盡量選在基面的四處采用鋼釘、螺絲釘及塑料脹管將防水板固定在基面上。
(2)在鋪設防水布時,應使防水布保持一定的松弛度,松弛度以手掌將防水布貼在巖面上沒有緊繃感為準;在環向鋪設時,應注意防水板的縱向與隧道的縱向垂直。
(3)在鋪設過程中,兩塊防水板搭接處應預留不少于20cm的搭接余量,防水板的焊縫寬度為10-20cm。
(4)在進行焊縫前,先將熱合焊接機進行預熱,并設定好溫度和爬行進度,溫度一般設定在300℃左右,速度設定在2個速度單位,當指示燈由綠變紅時即可操作,焊接過程中要根據縫的熱熔情況隨時調整溫度或速度控制旋扭,直至焊縫熔接達到最佳效果。
(5)焊縫盡可能一次完成,盡量減少間斷和停機次數,避免不必要的修補,如有間斷或停機應及時進行修補。
(6)防水板的縱向焊縫與橫向焊縫重合時,首先將焊好的焊縫邊緣部位剪平約100cm,再進行另一條焊縫的焊接,然后用熱風焊槍將兩條焊縫的重合部分焊接密實。
(7)在鋪設防水板時,應預留下一段1-2m的搭接余量。
2、驗收檢查
(1)領工員要隨時檢查焊接質量,防水布有無漏洞,有破損漏洞的用黑色記號筆圈出來,質檢人員也要隨時檢查安裝質量,并用紅色記號筆圈出破損處。
(2)在防水板搭接的雙焊縫中間所形成的氣帶,用檢漏器進行焊縫氣壓檢測,如有泄壓,應查出泄漏點并及時用熱風焊槍進行修補,直至檢測合格。
(3)在完成鋪設后和進行二次襯砌前,應對防水板進行全面認真的嚴格檢查,防止施工過程的某些遺漏和人為損壞。
(4)對發現的破損處要進行標記,并用熱風焊槍及時進行修補,修補時,補丁要剪成圓角,不宜剪得過小。修補質量以手撕不掉為準,如能被撕掉需重新修補。
(5)二次襯砌前還應注意加強對防水板的防護,避免造成人為的損壞和不必要的修補。
(6)進行二次襯砌澆注時,更要注意對防水板的保護,因為此時再使防水板破損,將無法再進行修補,必將留下永遠的隱患。
(7)在二次襯砌完成后,要注意對防水板預留部分的保護,以保證下一施工段的順利進行。
三、防水板的保護及施工時的注意事項
1、防水板的保護
(1)當襯砌緊跟開挖時,襯砌端部預留的接頭防水板要采取防護措施,防止掌子面放炮時,飛石砸破防水板。
(2)襯砌加強鋼筋的安裝、各種預埋件的設置、擋頭模板的安裝、混凝土輸送管道的就位以及灌筑混凝土等作業都很有可能出現撞破、刺穿或燒穿防水板的現象,防水板一旦遭到破壞必須立即進行修補。
2、施工時的注意事項
(1)開始掛防水布之前,先檢查巖面是否有突出的尖銳棱石,如果有,應先將尖銳棱角打掉,而對于凹陷得特別大的地方,要先用噴射硂給填充起來。
(2)在掛外層防水板時,要讓防水板緊貼巖面,錨釘應盡量釘在四處,并保持防水板有一定的自由運動空間,防水板要焊接好,防止脫落。
(3)對于在掛防水板時損壞的地方,要逐一檢查出來,焊補好。
(4)打硂的過程中,要隨時檢查防水板有無被拉動、脫落、損壞,如有應及時修補,并派專人在現場檢查修補質量。
四、防水板鋪設與相關工序間的關系
1、光面爆破、初期支護是基礎工序。光面爆破與初期支護盡管都不屬于防排水系統施工范疇,但它們與防排水系統施工密切相關,光面爆破效果好,環向彈簧排水管就可以圓順地沿圍巖表面設置,初期支護表面平順(指表面凹凸部分的矢高/弦長≤1/6)時,就可減去掛防水板前局部找平這一環節,且能保證防水板與噴射混凝土表面密貼,同時釘與釘之間防水板松弛量的預留易得到合理控制。
2、襯砌背后的各種排水管必須按設計認真設置,遵循“以排為主,防排結合”的原則,確保排水暢通,以降低二次襯砌背后的水壓力,從而延長防水板的使用壽命,達到防水可靠的效果。
3、灌筑二次襯砌混凝土前,必須將邊墻基底的浮渣清理干凈,否則會造成洞身襯砌不均勻沉降,混凝土施工接縫處的防水板易被拉裂。
4、灌筑二次襯砌混凝土時,在輸送泵的出料口處要設防護物,防止出料管沖出的料流不斷沖擊防水板,將防水板磨破。
五、結束語
防水板的應用在隧道施工中處于至關重要的地位,它是確保隧道工程質量、從根本上消除隧道病害和增加隧道壽命的重要環節。因此,對防水板在隧道施工中的應用進行研究和探討具有重大的現實意義。
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在對斷層破碎帶與隧道的關系進行研究前,首先應當對斷層的基本類型加以明確,根據斷層兩盤相對位移的關系,大體上可將斷層分為以下三種類型:其一,正斷層。此類斷層主要是指沿著斷層巖石面的傾斜方向下盤相對上升,上盤下對下降的斷層。這類斷層的形成主要與張拉力和重力有關,其斷層面的傾角相對比較陡峭,斷層線以平直居多;其二,逆斷層。此類斷層具體是指下盤相對下降,上盤相對上升的斷層,多數都是在地殼擠壓作用下形成的,斷層的兩盤多數都處于閉合狀態;其三,平移斷層。此類斷層則是指兩盤沿著斷層走向發生相對位移,斷層面近乎于直立,傾角較陡,一般都是在地殼水平運動過程中,在受剪切力的作用下而形成的。
1.1斷層破碎帶
斷層破碎帶主要是因為斷層兩盤在相對滑動的過程中,使兩側的巖層遭受擠壓作用而破碎,進而形成的長條狀且方向一致的破碎帶,它的寬度與巖石的性質、斷層距離以及斷層性質等因素有關。按照破碎帶中巖石的破碎程度可將之分為角礫巖、斷層泥、磨礫巖等幾種類型。
1.2斷層破碎帶與隧道的關系
當隧道工程穿越斷層地段時,隧道施工難度的大小一般取決于斷層的性質、破碎帶結構中巖石的破碎程度、含水性以及斷層活動性等因素。當施工方法、機械設備等條件相差不大時,斷層破碎帶與隧道之間的關系直接影響施工難度和工期。通常情況下,當隧道的軸線無限接近于垂直構造的方向時,且斷層規模較小、寬度不大、含水量較低時,施工難度較??;如果隧道的軸線與構造方向斜交或是平行時,隧道穿越破碎帶的長度會隨之增大,并且會伴隨出現較為強大的側壓力,為了確保施工安全,此時必須對隧道支護體系進行加強,并及時進行封閉。
2.高原隧道工程穿越斷層破碎帶的施工技術
在高原隧道工程建設過程中,時常會遇到穿越斷層破碎帶的情況,為了確保隧道施工順利進行,必須采取合理可行的施工技術,下面對此展開詳細論述。
2.1施工方法
(1)超前地質預報。
在隧道開挖穿越斷層破碎帶時,常常會出現坍塌、突水等問題,為了保證施工安全、有序進行,應當在隧道施工過程中,采用超前地質預報。該方法是確保隧道穿越斷層破碎帶施工安全的有效途徑之一。應當對穿越斷層破碎帶的隧道進行地質調查,并按照隧道已有的勘察資料和隧洞內開挖作業面的地質描述,借助相關工具,對作業面前方的地質情況進行推測,同時,在隧道開挖的過程中依據超前地質預報的實際情況進行隨時補充,借此來了解即將穿越的破碎帶的位置、寬度等情況,制定有針對性的施工技術措施,確保施工順利進行。
(2)加固圈。
這里所指的加固圈就是利用超前小導管+水泥漿液在隧道拱部120度范圍內的四周形成強度與厚度足夠的加固拱,借此來提高圍巖自身的承載能力和穩定性。
(3)正臺階法。
這是隧道穿越破碎帶時較為常用的一種開挖方法,在開挖過程中,要遵循短進尺、強支護的開挖原則,上下臺階的高度差應當合理,并采取左右交錯的方式進行開挖。同時,要控制好兩個臺階之間的縱向距離,這樣有助于極早落底。此外,開挖之后,要盡可能減少圍巖在外界環境中的暴露時間,及時進行初期支護。
(4)初期支護。
常用符合設計要求的混凝土對隧道掌子面進行初噴封閉,隨后采用工字鋼制作鋼拱架,并在縱向上用鋼筋進行連接。
2.2施工技術要點
(1)導管布設。
在施工中,確保小導管的布設位置與角度符合設計要求是比較重要的環節。同時,可采取鉆孔打入法對小導管進行施工。
(2)漿液施工。
對于巖體破碎程度較為嚴重、裂隙較為發育、空隙較大的圍巖而言,采用超前預注漿的方法進行施工存在一定的難度。在具體施工過程中,預防漿液大量流失、控制注漿液是關鍵環節,也是確保加固圈安全、穩定、可靠的有效途徑。
①注漿參數的合理確定。
在工程沒有特殊要求的前提下,小導管施工的水泥漿液水灰比可以確定為0.8-1.0左右,水玻璃的濃度為30-35左右,兩者混合后的體積比為1:0.3-1:0.8,注漿壓力最小不得低于0.5MPa,最大不得超過10MPa。
②注漿準備。
在正式注漿前,應當先對注漿管路進行認真檢查,借此來確保管路通暢、機械性能良好。當各項準備工作全部完畢之后,應進行現場注漿試驗,從而確定最佳的注漿參數,并以此為依據進行施工。
③注漿要點。
采用液壓雙液注漿泵將預先配制好的漿液注入到小導管當中,注漿可以采取兩次間歇的方式進行。第一次注漿時,應當適當減少水灰比,并增加水玻璃的摻入量,注漿壓力應當控制在0.5-1.2MPa這一區間范圍內,并在鉆孔內有漿液流出時停止注漿,隨后間隔3-5h左右,進行二次注漿。在第二次注漿時,應當將注漿壓力提高在1.5-10MPa,并在漿液注入量低于20L/10min時,停止注漿。
2.3監控量測
隧道穿越斷層破碎帶的施工中,為了確保施工質量,必須進行監控量測,可將監控的重點放在對拱頂下沉及周邊收斂上。對隧道開挖作業面的觀測應當在每次開挖完成后進行,當地質情況變化較小時,可每天觀測1次;初期支護至少每天觀測1次;水平收斂與拱頂下沉的量測可以采用相同的頻率,當拱頂的下沉量相對較大時,除了要加強對拱頂下沉的量測之外,還應當對拱腰和基底進行量測。
2.4施工注意事項
為了確保施工質量,應當對如下事項加以注意:其一,在鉆孔前,應當對孔位進行精確測定,并對每個測好的孔位進行編號。在鉆孔時,為防止孔斜等情況的發生,可以采用測斜儀,并對小導管的打入方向進行嚴格控制,同時,做好各個鉆孔的記錄。若是發現某個孔的誤差超過設計或是規范標準規定的限值時,必須及時進行處理,如果終孔之后,仍然超限則應當采取注漿封孔的措施,并在其達到一定強度之后,在原位上重新鉆孔。其二,注漿時若是發現較大的空洞,應當先注入一定量的水泥漿液,或是混凝土,然后再進行注漿。
3.結論
關鍵詞:地鐵;區間隧道;施工監測;施工管理
1、工程概況
廣州地鐵二號線首期工程始于海珠區琶洲,止于白云區江夏,線路全長23.21km.二號線鷺江站至中山大學站區間隧道,分為左、右兩支單線隧道,左線ZCK6+539.5~ZCK8+057.05,全長1523.055m,右線YCK6+539.05~YCK8+0.57.05,全長1517.55m.該區間隧道上覆地層為人工雜填土、沖積層、殘積層和風化巖層,覆蓋層厚度為9.4~19.5m.洞身大部分位于強風化的粉砂巖層,屬于Ⅱ、Ⅲ類圍巖。該區間隧道部分區段全斷面采用鉆爆法開挖,其它區段隧道的上半部分采用人工開挖,下半部分采用鉆爆法開挖。該區間沿新港中路由東向西至新港西路,為廣州市主要交通干道,車流量大。地面道路兩側高大建筑物林立,地下管網密布。暗挖施工中做到無坍塌及涌水、涌砂事故,并有效地控制地面沉降,沿線管網線路做到不斷裂、不滲漏,保證地面交通和各種社會活動的正常進行。因而在施工中如何加強圍巖量測、獲取支護結構的受力狀態和環境影響信息,以便及時調整施工參數,為安全施工服務,就顯得尤為突出和重要。
2、施工監測設計
2.1監測內容根據該工程的特征,在施工中對以下項目進行了監測:①圍巖及支護狀態的觀察描述;②地表沉降;③隧道拱頂沉降;④隧道收斂監測;⑤格柵受力狀況監測;⑥近地建筑物傾斜監測;⑦爆破振動監測;⑧孔隙水壓力監測;⑨支護土壓力監測;⑩土體垂直位移監測;土體水平位移監測。
2.2量測斷面與測點布置
2.2.1圍巖及支護狀態的觀察描述每開挖、支護循環作業,均需對掌子面工程地質、水文地質及支護厚度與質量進行觀察、記錄和描述。
2.2.2地表沉降各施工豎井井口周邊、施工橫通道和正線隧道每10m設置一個量測斷面。豎井井口地面沉降測點在矩形井四角及各邊中點各設一個。橫通道每一地表沉降量測斷面設7個測點,共26個量測斷面、182個測點。區間正線隧道每一地表沉降量測斷面設11個測點,共151個量測斷面、1661個測點。
2.2.3隧道拱頂沉降監測各施工橫通道和左右線正線隧道每隔10m設置一個監測斷面,并與地表沉降監測斷面重合。每一個監測斷面在隧道拱頂設置一個監測點,共177個量測斷面,177個監測點。
2.2.4隧道凈空收斂量測量測斷面布置同拱頂沉降量測,并與拱頂量測斷面重合。每一個量測斷面布置2對測線,分別布置在拱腳以上0.5m和墻中處,共177個量測斷面,708個收斂埋設點。
2.2.5格柵鋼架受力狀況監測分別在1#~3#施工橫通道和左、右線Ⅱ、Ⅲ及Ⅳ類圍巖各選擇一個量測斷面,共9個量測斷面。對每一量測斷面,分別在拱頂、拱部300、600和900、墻腰和墻腳及仰拱各設一個測點,每一量測斷面設12個測點,共108個測點。
2.2.6孔隙水壓力監測量測斷面選擇與支護土體壓力監測相同,共9個量測斷面。對每一量測斷面,分別在拱頂、墻中和仰拱各設一個測點,每一量測斷面設4個測點,共36個測點。
2.2.7土體垂直位移監測土體垂直位移監測斷面選擇與支護土體壓力監測同斷面,共9個量測斷面。對每一個量測斷面均在坑道拱頂設置一個孔內多點位移計,孔內每隔1.0m設測點一個,共用110個孔內沉降磁環。
2.2.8土體水平位移監測土體水平位移監測斷面選則與土體垂直位移量測同斷面,共9個量測斷面。這樣,支護結構土壓力、孔隙水壓力、支護結構應力、土體垂直位移和水平位移監測點均設在同一斷面上。對每一個量測斷面分別在開挖輪廓外側0.5m處各設一個土體水平位移測孔,孔內每隔1.0m深設測點一個。
2.2.9近地建筑物傾斜監測根據實際地面建筑物,特別是高大建筑物、舊巷民宅等,距區間左右線隧道外緣25m以內時,每棟建筑物觀測點的數量≥6個,觀測標志點設在地墻(柱)或基礎上。
2.2.10爆破振動監測地面建筑物選擇和測點布置與近地建筑物傾斜監測相同。
2.3量測方法和頻率
2.3.1圍巖及支護狀態的觀察描述采用地質羅盤、皮尺等儀器工具進行觀察描述,每開挖、支護循環觀察一次,直至模筑砼后結束。
2.3.2地面沉降采用蔡司(德國產)-004精密水準儀和銦鋼尺等精密水準測量方式。測點用16~20鋼筋頭長25~30cm,端頭磨圓。對已硬化地面用沖擊鉆鉆孔,水泥砂漿錨固,端頭露出地面0.5~0.8cm;對未硬化地面,用挖孔、水泥砂漿錨固,端頭露出地面0.8~2.0cm.監測頻率:在開挖面距量測端面前1倍洞徑與埋深之和開始量測;在開挖面通過量測斷面1倍洞徑與埋深之和范圍內,每開挖循環或1天1次,5倍洞徑范圍內每2天1次,5倍洞徑范圍外每周1次,直至變形穩定或全部施工完成。
2.3.3拱頂下沉和凈空收斂監測拱頂下沉采用蔡司-004精密水準儀和倒掛鋼尺形式的精密水準測量方式。帶測球的測桿預埋在隧道初期支護內。隧道凈空收斂量測采用JSS30/15A收斂計量測,帶測球的測桿預埋在隧道初期支護內。
監測頻率:測點斷面噴射砼支護后開始第一次量測;2倍洞徑范圍內每開挖循環或每天1次,5倍洞徑范圍內每2天1次,5倍洞徑范圍外每周1次,直至變形穩定或模筑砼后。
2.3.4鋼架受力、孔隙水壓和土體壓力監測鋼架應力量測,對型鋼鋼架采用在鋼架上、下翼緣粘貼電阻應變量測元件和YJ-5型電阻應變儀進行量測。對格柵鋼架采用焊接JXG-1型鋼弦式鋼筋計和SINC052型頻率儀進行量測。
孔隙水壓量測采用DKY-51型孔隙水壓力儀進行量測。土體壓力監測采用GDY-2型鋼弦式土壓盒和頻率儀進行監測。監測頻率:在各量測元件埋設后進行第一次量測,以后量測頻率同凈空收斂量測。上述各項監測可視變化情況,適當加密監測。
2.3.5土體垂直位移和水平位移監測土體垂直位移監測采用鉆孔直徑100mm,采用DW-3A型鋼弦式雙線圈連續激振型多點位移計和頻率接收儀監測地中垂直位移。
土體水平位移也稱地中水平位移監測,通過地面鉆孔,用BC-5型傾斜儀量測鉆孔各測點的傾斜度方式來量測。
因土中垂直位移和水平位移監測可從地面鉆孔監測,因而如同地面沉降監測一樣,在開挖面距量測斷面前1倍洞徑與埋深之和前開始量測。量測頻率同地表沉降監測。
2.3.6近地表建筑物傾斜監測和爆破震動監測建筑物傾斜監測通過在待測建筑物地墻(或柱)或基礎上設置標志點,通過精密水準儀、銦鋼尺等精密水準測量方式進行監測。近地表建筑物爆破震動監測通過在待測建筑物上粘貼CD-1型磁式速度(或加速度)傳感器和測震儀進行監測。
爆破震動監測,在開挖面距量測點5倍洞徑和埋深之和,到開挖面通過測點5倍洞徑和埋深之和后這段范圍,每開挖爆破時監測。
2.4地鐵區間隧道施工中的信息反饋基本判斷準則監控量測的控制標準:①地表下沉量不允許>30mm;②地表沉降槽曲線最大坡度≤1/300;③初期支護結構相對水平收斂值≤15~30mm;④初期支護結構趨于基本穩定。施工中出現下列情況之一時,立即停工,采取措施進行處理:①初期支護結構噴射砼出現裂縫,且不斷發展;②開挖一個月后洞內水平位移不能收斂,實測位移達到危險狀態的70%;③位移時間曲線出現反彎突變的急劇增長現象。
2.5監測數據處理方法
①對圍巖及支護狀態觀測,詳細記錄洞內各項作業、時間與進尺,描繪每一開挖斷面的工程地質斷面和水文地質斷面,記錄描述支護厚度、質量等情況。每周繪制工程地質和水文地質縱向剖面圖。
②對洞內變形和支護格柵應力,記錄填寫日變化量和累計量的日報表,繪制累計變化量與時間、累計變化量與進尺關系散點圖,按下述函數關系:
σ=A1g(1+T)
σ=A1ge-B/Tσ=T/(A+BT)
σ=A(e-B/T-eB/T)
σ=AT2+BT+C式中:—變形值或應力值;T量測時間或開挖進尺;A、B、C回歸常數。分別對各變形值和應力值進行回歸分析,根據回歸曲線的擬合好壞程度,即選擇相關系數或方差最小的函數為該量測數據的回歸擬合曲線,并求得回歸趨勢,對洞室穩定和支護狀態進行預測和判斷。
③對于地表沉降觀測,除對各斷面最大沉降點進行如同洞內變形觀測點一樣繪制沉降與時間、沉降與進尺關系散點和回歸分析外,尚需繪制各量測斷面各測點的沉降關系即沉降槽曲線,繪制最大沉降點沿隧道縱向的沉降關系曲線。
④對孔隙水壓力和結構振動測試,記錄填寫日報表,繪制量測值與開挖進尺的關系曲線。
3、施工監測管理
(1)工程施工前,根據現場的實際情況(尤其危房建筑)及工程的施工進度,編制詳細的監測實施作業計劃及其相應的保證措施。納入施工生產計劃中的一項重要內容,同時報請監理工程師和業主批準。
(2)成立專門的監測小組,保證監測人員有確定的時間、空間和相應的監測工具,確保監測成果及時準確。
(3)施工監測緊密結合施工步驟,測出每一施工步驟時的變形影響,同時計算出各測點的累計變形。
(4)監測人員及時整理分析監測數據,繪制各種變形和時間的關系曲線,預測變形發展趨向,及時向總工程師、監理和業主匯報,若發現異常情況,隨時與監理、業主聯系,采取有效措施,做好預防。同時根據監測結果及時調整施工步驟及采取相應的技術措施,確保施工及周圍環境的安全。
4、施工體會