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(中国铁建十九局集团第二工程有限公司,辽宁辽阳111000)
摘 要本文结合西康二线新施家岭隧道施工实际,就隧道洞身开挖施工关键工序及技术控制进行了阐述。
关键词隧道;洞身开挖;技术控制
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)092-0147-01
西安至安康增建二线铁路新施家岭隧道位于赵湾以南、旬河左岸,为旬河峡谷,线路在马蹄沟跨越既有线后于既有线右侧以隧道形式穿越施家岭,起讫里程:DK204+453~DK205+891,全长1438m。进口位于马蹄沟内,出口位于施加坡村口别驾沟内。隧道进口内轨轨面高程为309.82m,出口内轨轨面高程为302.435m。洞身最大埋深约180m。整座隧道为碎石道床。
1工程概况
该隧道洞身通过地貌为:白石河—冷水河复式向斜,该向斜总体呈北西西向展布,轴面近直立,枢纽起起伏变化较大,但总体东西两侧向中心倾覆。
隧道围岩分级为:Ⅵ级围岩180m(12.5%),Ⅴ级围岩133.12m(9.25%),Ⅳ级围岩844.88m(58.75%),Ⅲ级围岩280m(19.5%)。洞身通过底层岩性主要为泥盆系中统千枚岩夹灰岩,岩性节理发育,全、强风化层,风化层后约2m~6m。隧道洞身DK205+347~DK205+527段穿越沙沟淌-赵家湾区域断裂派生的次一级次一级f46,该断层产状为N50°W/70°N,线路以断裂以20°斜交,属压扭性断层。线路通过断层宽约180m。
主要不良地质:由于断层地质构造,岩体裂隙极其发育,整体性差,基岩裂隙水较发育,易发生突水、突泥、涌泥等突发问题。
2钻爆施工
钻爆是保证开挖断面轮廓平整准确,减少超欠挖,降低振动、维护围岩自承能力的关键。因此,施工时按照爆破设计进行钻眼、装药、连线和引爆。
1)测量。测量是控制开挖轮廓准确度的关键。每一循环都由测量技术人员在掌子面标出开挖轮廓和炮孔位置,并在洞内拱顶及两侧起拱线处安装三台激光指向仪,以减少测量时间及确保开挖轮廓线精度。
2)钻孔。钻孔用三臂液压凿岩台车或YT28风枪,并按以下要求钻孔。按照炮眼布置图正确对孔和钻进;掏槽眼比其它眼深20cm,对孔误差不大于3cm,并保持平行;掘进眼对孔误差不大于5cm;周边眼位置在设计断面轮廓线上,其环向误差不大于5cm,眼底不超出开挖面轮廓线10cm,孔深误差小于10cm;开挖面凹凸较大时,应按实际情况,调整炮眼深度,力求所有炮眼(除掏槽眼外)眼底在同一垂直面上;钻眼完毕,按炮眼布置图进行检查,有不符合要求的炮眼重钻,经检查合格后,才能装药起爆。
3)装药。装药前先用高压风将孔中岩粉吹净,并用炮棍检查孔内是否有堵塞物,装药分片分组,严格按爆破参数表及炮孔布置图规定的单孔装药量,雷管段别“对号入座”。爆破网路连接、检查及起爆,按照爆破设计要求执行。
4)堵塞。堵塞炮孔可以提高炸药能量利用率,从而减少炸药用量,降低爆破振动效应。装药后要求炮孔堵塞好,光面爆破孔孔口堵塞长度不小于20cm,掏槽孔不装药部分全堵满,其余掘进孔堵塞长度大于抵抗线的80%。炮泥使用2/3砂和1/3黄土制作并使用水炮泥。
装药和堵塞工作按有关安全规程执行,以确保安全。
5)结起爆网路。采用电雷管起爆,塑料导爆管传爆雷管复式网路,即每处传爆雷管都用2发。连线时导爆管不打结不拉细;联结的每簇雷管个数基本相同且不超过20个。传爆雷管用黑胶布缠好。网路联好后由专人检查验收,无误后方可起爆。
3超欠挖控制
钻爆法开挖是否经济、高效,关键是控制好超欠挖,钻爆施工中采取如下措施:①根据不同地质情况,选择合理的钻爆参数,选配多种爆破器材,完善爆破工艺,提高爆破效果;②提高轮廓线、钻眼精度,尤其是周边眼的精度,是直接影响超欠挖的主要因素,因此要认真测量中线高程,准确画出开挖轮廓线;③提高装药质量,杜绝随意性,防止雷管混装;④断面轮廓检查及信息反馈:了解开挖后断面各点的超欠挖情况,分析超欠挖原因,及时更改爆破设计,减少误差,配专职测量工检查开挖断面;⑤建立严格的施工管理:在解决好超欠挖技术问题的同时,必须有一套严格的施工管理制度来保证技术的实施,为此,从进洞前,制定严格的奖罚制度,用经济杠杆来调动施工人员的积极性。
4单线隧道开挖施工
Ⅱ、Ⅲ级围岩采用全断面法开挖,光面爆破;Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩采用(短)台阶法开挖或采用上断面环形开挖预留核心土法施工。
出渣采用机械出渣、无轨运输。施工时及时采用物探技术对围岩地质情况进行超前探测,坚持“光面爆破、喷锚紧跟、监控量测、及时反馈和修正”的原则。积极应用隧道施工的新技术、新工艺,机械设备配套施工,形成开挖、出渣、喷锚支护与混凝土衬砌相配合的流水作业。Ⅱ、Ⅲ级围岩施工时,加强掏槽爆破,控制周边光爆,合理进尺,控制超挖,杜绝欠挖,Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩坚持“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、紧衬砌、快封闭”的原则。
1)Ⅱ、Ⅲ级围岩全断面开挖。Ⅱ、Ⅲ级围岩均采用全断面掘进,采用凿岩台车钻孔,光面爆破,根据钻孔设备及技术条件、隧道围岩状况,确定Ⅱ级围岩每循环钻眼深度4m,进尺为3.6m,Ⅲ级围岩每循环钻眼深度3.5m,进尺为3.2m。
Ⅱ、Ⅲ级围岩施工工艺流程:超前地质预报→测量放线→钻孔→装药起爆→通风排烟→清危排险→出渣→初喷→锚喷支护→进入下一
循环。
2)Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩(短)台阶法开挖。Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩地段采用(短)台阶法开挖、锚喷、钢架联合支护施工方法。其施工工艺流程为:超前地质预报→开挖上台阶→初期支护拱部→开挖下台阶→初期支护边墙→完成仰拱混凝土→衬砌。
Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩开挖采用(短)台阶法开挖,隧道开挖后及时施作初期支护。
3)Ⅴ、Ⅵ级围岩上断面环形开挖预留核心土法开挖。在单线隧道进出口附近的浅埋段、Ⅴ、Ⅵ级围岩加强段采用上断面环形开挖预留核心土法开挖,以风镐人工开挖为主,松动爆破为辅。上断面领先下断面3m左右,上断面开挖时,每循环进尺约1m,拱部开挖后及时初喷混凝土3cm~5cm封闭围岩,然后立型钢钢架、挂网、打径向系统锚杆,再喷混凝土至设计厚度。为减小下断面开挖时因拱部初期支护拱脚悬空引起的下沉,下断面左右单侧交错开挖落底,施工支护拱脚部位设锁脚锚杆加固,单侧边墙开挖后,立即初喷混凝土3cm~5cm封闭边墙围岩,然后接长边墙型钢钢架、挂网、打锚杆,再喷混凝土至设计厚度。若需要使用松动爆破工艺施工,必须坚持“多打孔、少装药、弱爆破”的原则进行施工,以减轻爆破振动对围岩的破坏,确保围岩的稳定。
5结束语
通过对以上关键施工工序进行严格的技术控制,西康二线新施家岭隧道洞身开挖施工合格率为100%,优良率99%,完全满足了设计要求。
参考文献
[1]陈谷月.CD法隧道开挖施工技术[J].西部探矿工程.2005,10.
[2]朱枫.四川广巴高速公路二郎匾隧道洞身开挖施工工艺初探[D].广东建材,2007,5.
[3]胡利.光面爆破在隧道施工中的应用[J].北方交通,2011,3.
摘 要本文结合西康二线新施家岭隧道施工实际,就隧道洞身开挖施工关键工序及技术控制进行了阐述。
关键词隧道;洞身开挖;技术控制
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)092-0147-01
西安至安康增建二线铁路新施家岭隧道位于赵湾以南、旬河左岸,为旬河峡谷,线路在马蹄沟跨越既有线后于既有线右侧以隧道形式穿越施家岭,起讫里程:DK204+453~DK205+891,全长1438m。进口位于马蹄沟内,出口位于施加坡村口别驾沟内。隧道进口内轨轨面高程为309.82m,出口内轨轨面高程为302.435m。洞身最大埋深约180m。整座隧道为碎石道床。
1工程概况
该隧道洞身通过地貌为:白石河—冷水河复式向斜,该向斜总体呈北西西向展布,轴面近直立,枢纽起起伏变化较大,但总体东西两侧向中心倾覆。
隧道围岩分级为:Ⅵ级围岩180m(12.5%),Ⅴ级围岩133.12m(9.25%),Ⅳ级围岩844.88m(58.75%),Ⅲ级围岩280m(19.5%)。洞身通过底层岩性主要为泥盆系中统千枚岩夹灰岩,岩性节理发育,全、强风化层,风化层后约2m~6m。隧道洞身DK205+347~DK205+527段穿越沙沟淌-赵家湾区域断裂派生的次一级次一级f46,该断层产状为N50°W/70°N,线路以断裂以20°斜交,属压扭性断层。线路通过断层宽约180m。
主要不良地质:由于断层地质构造,岩体裂隙极其发育,整体性差,基岩裂隙水较发育,易发生突水、突泥、涌泥等突发问题。
2钻爆施工
钻爆是保证开挖断面轮廓平整准确,减少超欠挖,降低振动、维护围岩自承能力的关键。因此,施工时按照爆破设计进行钻眼、装药、连线和引爆。
1)测量。测量是控制开挖轮廓准确度的关键。每一循环都由测量技术人员在掌子面标出开挖轮廓和炮孔位置,并在洞内拱顶及两侧起拱线处安装三台激光指向仪,以减少测量时间及确保开挖轮廓线精度。
2)钻孔。钻孔用三臂液压凿岩台车或YT28风枪,并按以下要求钻孔。按照炮眼布置图正确对孔和钻进;掏槽眼比其它眼深20cm,对孔误差不大于3cm,并保持平行;掘进眼对孔误差不大于5cm;周边眼位置在设计断面轮廓线上,其环向误差不大于5cm,眼底不超出开挖面轮廓线10cm,孔深误差小于10cm;开挖面凹凸较大时,应按实际情况,调整炮眼深度,力求所有炮眼(除掏槽眼外)眼底在同一垂直面上;钻眼完毕,按炮眼布置图进行检查,有不符合要求的炮眼重钻,经检查合格后,才能装药起爆。
3)装药。装药前先用高压风将孔中岩粉吹净,并用炮棍检查孔内是否有堵塞物,装药分片分组,严格按爆破参数表及炮孔布置图规定的单孔装药量,雷管段别“对号入座”。爆破网路连接、检查及起爆,按照爆破设计要求执行。
4)堵塞。堵塞炮孔可以提高炸药能量利用率,从而减少炸药用量,降低爆破振动效应。装药后要求炮孔堵塞好,光面爆破孔孔口堵塞长度不小于20cm,掏槽孔不装药部分全堵满,其余掘进孔堵塞长度大于抵抗线的80%。炮泥使用2/3砂和1/3黄土制作并使用水炮泥。
装药和堵塞工作按有关安全规程执行,以确保安全。
5)结起爆网路。采用电雷管起爆,塑料导爆管传爆雷管复式网路,即每处传爆雷管都用2发。连线时导爆管不打结不拉细;联结的每簇雷管个数基本相同且不超过20个。传爆雷管用黑胶布缠好。网路联好后由专人检查验收,无误后方可起爆。
3超欠挖控制
钻爆法开挖是否经济、高效,关键是控制好超欠挖,钻爆施工中采取如下措施:①根据不同地质情况,选择合理的钻爆参数,选配多种爆破器材,完善爆破工艺,提高爆破效果;②提高轮廓线、钻眼精度,尤其是周边眼的精度,是直接影响超欠挖的主要因素,因此要认真测量中线高程,准确画出开挖轮廓线;③提高装药质量,杜绝随意性,防止雷管混装;④断面轮廓检查及信息反馈:了解开挖后断面各点的超欠挖情况,分析超欠挖原因,及时更改爆破设计,减少误差,配专职测量工检查开挖断面;⑤建立严格的施工管理:在解决好超欠挖技术问题的同时,必须有一套严格的施工管理制度来保证技术的实施,为此,从进洞前,制定严格的奖罚制度,用经济杠杆来调动施工人员的积极性。
4单线隧道开挖施工
Ⅱ、Ⅲ级围岩采用全断面法开挖,光面爆破;Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩采用(短)台阶法开挖或采用上断面环形开挖预留核心土法施工。
出渣采用机械出渣、无轨运输。施工时及时采用物探技术对围岩地质情况进行超前探测,坚持“光面爆破、喷锚紧跟、监控量测、及时反馈和修正”的原则。积极应用隧道施工的新技术、新工艺,机械设备配套施工,形成开挖、出渣、喷锚支护与混凝土衬砌相配合的流水作业。Ⅱ、Ⅲ级围岩施工时,加强掏槽爆破,控制周边光爆,合理进尺,控制超挖,杜绝欠挖,Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩坚持“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、紧衬砌、快封闭”的原则。
1)Ⅱ、Ⅲ级围岩全断面开挖。Ⅱ、Ⅲ级围岩均采用全断面掘进,采用凿岩台车钻孔,光面爆破,根据钻孔设备及技术条件、隧道围岩状况,确定Ⅱ级围岩每循环钻眼深度4m,进尺为3.6m,Ⅲ级围岩每循环钻眼深度3.5m,进尺为3.2m。
Ⅱ、Ⅲ级围岩施工工艺流程:超前地质预报→测量放线→钻孔→装药起爆→通风排烟→清危排险→出渣→初喷→锚喷支护→进入下一
循环。
2)Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩(短)台阶法开挖。Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩地段采用(短)台阶法开挖、锚喷、钢架联合支护施工方法。其施工工艺流程为:超前地质预报→开挖上台阶→初期支护拱部→开挖下台阶→初期支护边墙→完成仰拱混凝土→衬砌。
Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩开挖采用(短)台阶法开挖,隧道开挖后及时施作初期支护。
3)Ⅴ、Ⅵ级围岩上断面环形开挖预留核心土法开挖。在单线隧道进出口附近的浅埋段、Ⅴ、Ⅵ级围岩加强段采用上断面环形开挖预留核心土法开挖,以风镐人工开挖为主,松动爆破为辅。上断面领先下断面3m左右,上断面开挖时,每循环进尺约1m,拱部开挖后及时初喷混凝土3cm~5cm封闭围岩,然后立型钢钢架、挂网、打径向系统锚杆,再喷混凝土至设计厚度。为减小下断面开挖时因拱部初期支护拱脚悬空引起的下沉,下断面左右单侧交错开挖落底,施工支护拱脚部位设锁脚锚杆加固,单侧边墙开挖后,立即初喷混凝土3cm~5cm封闭边墙围岩,然后接长边墙型钢钢架、挂网、打锚杆,再喷混凝土至设计厚度。若需要使用松动爆破工艺施工,必须坚持“多打孔、少装药、弱爆破”的原则进行施工,以减轻爆破振动对围岩的破坏,确保围岩的稳定。
5结束语
通过对以上关键施工工序进行严格的技术控制,西康二线新施家岭隧道洞身开挖施工合格率为100%,优良率99%,完全满足了设计要求。
参考文献
[1]陈谷月.CD法隧道开挖施工技术[J].西部探矿工程.2005,10.
[2]朱枫.四川广巴高速公路二郎匾隧道洞身开挖施工工艺初探[D].广东建材,2007,5.
[3]胡利.光面爆破在隧道施工中的应用[J].北方交通,2011,3.