文章编号:1009 6825(2008) 23 0325 02
新奥法在高速公路隧道施工中的应用
赵细平
摘 要:简要介绍了 新奥法 隧道施工的特点, 通过对柳树营隧道各施工阶段的监测与分析, 结合应用 新奥法 施工的实践, 详细介绍了隧道围岩新奥法施工和现场监控量测工作, 以积累施工技术经验和取得良好的经济效益。关键词:新奥法, 隧道施工, 开挖支护, 监控量测中图分类号:U 455
柳树营隧道为某高速公路控制工程, 隧道左幅长486m, 其中穿越! 级围岩110m, ∀级围岩80m, #级围岩280m 。隧道右幅长480m, 其中穿越! 级围岩115m, ∀级围岩95m, #级围岩260m 。该隧址位于低山区, 隧道穿越围岩为元古界黑云斜长片岩和大理岩, 均为硬质岩石。围岩片理向南西倾, 倾角为70∃左右, 与线路近于正交。隧道进口附近发育小滑坡和坡积碎石土, 基岩强风化, 风化层厚5m~10m, 隧道出口段位于冲沟地带, 冲沟底部为碎石土, 洞口上方斜坡较陡, 弱风化基岩裸露, 岩性为大理岩, 斜坡稳定。洞身围岩为片岩和大理岩, 岩石坚硬, 整体性好。
文献标识码:A
施工质量、安全生产的重要环节。现场的监测工作主要是为了掌握围岩动态过程、稳定情况和掌握支护结构的工作状态和可靠程度, 利用监测结果来修改设计, 指导施工, 预见事故和险情, 以便采取措施, 防患于未然; 同时为确保隧道安全提供可靠信息, 为二次衬砌提供合理的支护时期。
2 柳树营隧道施工技术方案2. 1 监控量测断面布置
根据隧道掌子面的推进情况、围岩等级的变化及施工进度, 柳树营隧道及时敷设了收敛量测断面, 在部分薄弱地带增设了收敛观测断面, 及时跟踪围岩的变形情况和稳定状态, 以确保柳树营隧道的施工安全, 保证施工质量。洞内净空收敛位移量测断面最多时为35个断面。
1 新奥法 隧道施工的特点1. 1 光面爆破
1) 科学合理的确定光面爆破参数。2) 准确定位。采用精确的测量仪器(包括激光断面仪等手段) 确定炮眼的位置。3) 对钻眼进行认真的检查后按要求装药。
2. 2 开挖施工
1) 明洞及洞口段土石方施工。
洞口土石方采用挖掘机开挖, 石方采用非电控制爆破, 装载机装渣, 自卸汽车运输。明洞开挖采用明挖法施工, 洞口土石方利用机械自上而下分层开挖、分层喷锚支护。本隧道洞门石质较差, 正洞开挖选用上下断面法施工, 上断面开挖高度不大于4m, 所以在开挖洞口地段土方时, 仅开挖至距正洞开挖拱顶略低20cm~30cm, 以利排水。
2) 洞口锚喷支护施工。
在暗洞进洞之前, 首先要做好洞口边仰坡的支护。施工时, 锚杆施作利用人工打眼, 注浆机注浆, 人力安设锚杆。钢筋网在加工场地加工成网片, 现场焊接安装。喷射混凝土采用DK961型混凝土喷射机施工, 喷射厚度不小于设计厚度。
3) 明洞施工。
在暗洞掘进60m~100m 之后, 进行明洞及暗洞二次衬砌施工, 施工时先进行洞口明洞施工, 依次安排暗洞衬砌施工。
1. 2 锚喷支护1. 2. 1 锚杆施工
1) 根据设计要求和围岩、监控量测的反馈情况, 定出孔位及锚杆长度。2) 锚杆孔轴线应符合设计要求, 对于长大隧道, 为保证拱质锚杆的钻孔方向, 应采用必要的设备(如方臂钻孔台车等) 。3) 逐孔检查孔梁。4) 全过程的监控锚杆安装施工, 注浆作业。5) 做好隐蔽工程施工记录。
1. 2. 2 喷射混凝土施工
1) 处理好开挖断面(检查尺寸, 将岩壁面粉尘和杂物清洗干净) 。2) 原材料满足规范要求。3) 混凝土配合比满足设计要求。4) 混凝土采用强制式搅拌机拌和, 时间短, 而且拌和要均匀, 随拌随用, 不得空置。5) 选用的喷射机应密封性能良好, 输料连续、均匀要好。6) 采用湿喷工艺。7) 操作方法符合规定。
1. 3 监控量测
监控量测是 新奥法 隧道施工最重要的工作内容, 也是确保
2. 3 洞身开挖
The analysis of the rational thickness of
the even adjusting layer in the bridge pavement
WANG Yong ping ZHU Shi feng WU Hai jun
Abstract:As the selection of the rational thickness for the even adjusting layer is an essential factor fo r the safety and durability of br idg es, the paper, from many aspects including standards for t he bridge lev el deg ree, construction process, shear ing strengt h at the intersection, analy zes its influence on the thickness of the even adjusting lay er , searches on the stress variation of t he central section caused by the autogenous ther mal str ess and offers the advice for the thickness of the even adjusting layer.
Key words:bridge decks, even adjusting layer, rational thickness, bearing capacity, autogenous thermal str ess
收稿日期:2008 04 15
作者简介:赵细平(1972 ) , 男, 工程师, 邵阳公路桥梁建设有限责任公司, 湖南邵阳 411515
暗洞开挖前首先按设计施工洞口套拱, 并在套拱上反压土袋或片石, 以稳定仰坡坡脚。套拱施工应在暗洞超前支护施工作业前进行。
暗洞洞室开挖前首先按设计打入 89mm 管棚进行超前支护, 然后在导管和注浆防护的保护下进行上半断面开挖。上台阶(上半断面) 环形导坑采用人工持风镐开挖, 核心土及下台阶采用人工配挖掘机开挖, 环形导坑开挖完后, 及时进行喷锚支护、架立永久钢支撑, 初期支护基本稳定后, 开挖核心土。
下半断面分左右断面施工, 两断面相差7m~10m, 先施工右半断面, 再施工左半断面。采用人工持风镐或者风钻钻眼, 弱爆破, 铲车配合自卸车出渣。每次进尺长度1. 0m~1. 5m, 够一片格栅钢架的位置立即安装格栅钢架, 并按设计进行锚喷支护。
对于#级围岩地段, 因石质较好, 拟采用全断面法开挖, 开挖时每循环进尺控制在3m 左右。
衬砌的厚度。
3) 用地质雷达检测喷射混凝土后面背后有无空洞。
3. 2 采用大断面连拱隧道施工技术
为尽快掌握大断面连拱隧道的施工关键技术, 我们对大断面连拱隧道的施工关键技术进行了相关技术攻关。主要研究内容为:
1) 围岩与结构受力特征研究。
2) 断面形式、支护形式及支护参数的研究。
3) 开挖面时空效应和二次衬砌最佳支护时机研究。4) 施工动态力学响应和开挖方法研究。
5) 大断面双连拱隧道信息化施工技术研究。
3. 3 采用各种超前地质预报方法预测隧道所处位置详细地质情况
1) 工程地质调查法。2) 超前水平钻探法。3) 地质雷达法探测。
2. 4 超前及初期支护
1) 锚杆施工。中空注浆锚杆的安装严格按设计图进行施工。锚杆孔深比注入岩体的锚杆深50cm, 钻到设计位置后用高压风吹孔, 避免堵塞注浆孔, 注浆时风压控制在2. 0M P a 以内, 达到压力时持续4min 即可。注浆压力根据洞内岩性、施工条件、涌水压力等因素在现场试验调节。
2) 挂设钢筋网。钢筋网在钢筋加工场地加工成型, 现场人工安装, 网片大小按2. 0m &2. 0m 加工, 安装时用电焊固定在钢架及锚杆外露头上, 以防喷射混凝土时晃动。
3) 钢支撑加工及安装。在! 级围岩段采用型钢支撑全环设置, ∀级围岩采用格栅钢架, #级围岩采用 22锚杆结合 6钢筋网进行加固, 网格间距为20cm &20cm, 全环设置。
4) 喷射混凝土。初期支护喷射混凝土采用水泥搅拌法, 其作业标准和要求为:喷射混凝土使用的各种原材料经检验合格后方能使用; 隧道开挖后立即对岩面施喷混凝土, 防止岩体发生松弛; 新喷混凝土应按规定洒水养护。
3. 4 认真做好施工监控量测工作
1) 监控量测是为了确保在施工过程中的围岩稳定和施工安全而进行经常性量测工作, 必须贯穿整个施工过程。
2) 监控量测后分析研究工作应经常性进行。
3) 应加强喷射混凝土初期支护, 二次衬砌混凝土衬砌裂缝观察。
4) 监控量测工作应由施工单位、监理单位和科研单位单独量测, 相互校核, 确保监控量测数据准确无误。
4 结语
1) 在柳树营隧道施工中, 通过采用新技术, 依据围岩收敛变形数据开展隧道围岩材料参数反演工作, 对进一步认识围岩物理特性具有重要作用。
2) 通过运用通用有限元计算软件ANSYS 对柳树营隧道施工过程进行建模计算, 重点模拟开挖后隧道围岩内部的内力重分布情况、应力∋应变情况, 以及隧道的洞周收敛变化情况, 指导施工。
3) 监控量测工作是新奥法施工过程中不可缺少的一部分, 由围岩收敛位移及拱顶下沉数据量测可以实现对隧道内净空变形的适时监控, 发现收敛变形数据异常或超出规范值, 应及时向施工方发出警报, 以保证施工安全。
4) 下台阶开挖后的变形与仰拱施工有一定关系。隧道的数值仿真计算与开挖模拟, 较好的重现施工过程中内力∋位移、应力∋应变的变化规律, 对及时发现施工隐患、降低施工成本、提高施工效率、保证施工安全有重要的意义。参考文献:
[1] JT J 042 94, 公路隧道施工技术规范[S].
[2] 黄经伟, 李立民, 王汗斌. 广惠高速公路青山隧道的施工技术[J].筑路机械与施工机械化, 2004, 21(8) :40 41.
[3] 姜 辉, 李昌坪. 和风山隧道施工的质量控制[J].筑路机械与施工机械化, 2006, 23(3) :44 46.
[4] 王 勇. 新奥法隧道施工过程对地面变形的影响[J]. 山西
建筑, 2007, 33(1) :299 300.
2. 5 二次衬砌施工
隧道二次衬砌严格按照新奥法原则施工。对有仰拱地段及∀, ! 级地段为先施作仰拱, 后施作拱墙。对于∀, ! 级围岩, 二衬与掌子面距离不能大于20m, 时间不能超过1个月。对于#级围岩, 二衬与掌子面距离不大于60m, 时间不超过2个月。其余级别围岩在围岩及初期支护变形基本稳定后再进行施工。
3 积极采用新技术, 实行全面质量管理3. 1 隧道监控新技术3. 1. 1 开挖断面的测量
在柳树营隧道施工中, 采用激光断面仪, 快速测量及控制开挖断面。
3. 1. 2 锚杆支护
1) 采用声波仪测量锚杆长度、锚杆压浆密实度。
2) 用激光断面仪测量二次衬砌前后的隧道断面, 并以此检查
Application of new Austrian tunneling method in the construction of highway tunnel
ZHAO Xi ping
Abstract:T he paper briefly introduces the feature of the new Austrian tunneling method tunnel construction. T hroug h the mo nitor ing and
analysis of all constructio n stages of the L iushuying channel, combines the application of the practice o f the new Austrian tunneling met hod, g ives the detailed int roduction on the new Austrian tunneling metho d of the surrounding r ock of tunnels and the on site superv ision and mea surement, in order to collect experience of construct ion technology and to achieve the sound economic benefits. Key words:new Austrian tunneling method, channel constr uction, excavat ion suppo rt, supervision and measurement