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发布时间:李世毅
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关键词:长大隧道;超前支护;关键工序;技术控制

中铁十九局集团第三工程有限公司施工的厦深铁路莲花山隧道全长7648m,最大埋深245m,属低山丘陵地貌,地表起伏较大。隧道围岩总体较好,在断层破碎带及其影响带范围内节理裂隙发育,为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩。隧区地表水常年有水,水质对混凝土具弱硫酸型酸性侵蚀,隧区地下水较发育,沟槽中地下水稳定水位1~5m。

1 超前大管棚施工

超前长管棚施工工艺流:准确工作→钻孔→顶进钢管棚→清孔→放置钢筋笼→注浆管路检查→注 浆→压力流量达到要求→结束

1.1 施工准备

护拱施工:采用C20混凝土护拱作为管棚的导向墙、止浆墙,护拱在明洞的外轮廓线以外,紧贴洞口仰坡面。护拱内设两榀Ⅰ20号工字钢制作的钢拱架为环向支撑,管棚的导向管焊接固定在钢拱架上。

管棚制作:管棚采用Ф108钢管制作,管壁打孔, 布孔采用梅花型,孔径为10~16mm,孔间距为15cm,钢管尾留110cm不钻孔的止浆段,钢管加工成4m和6m长的两种规格。编号为单号的采用钻孔的钢花管,施工时先打设钢花管并注浆,然后,在打设钢管的同时检查钢花管的注浆质量。

1.2 钻孔

钻孔采用液压钻机钻孔。选用的钻机应适合钻孔深度和孔径要求,钻机平稳灵活,能在360度范围内钻孔。钻孔直径:Ф127mm;钻孔平面误差:径向不大于20cm。

1.3 顶管、清孔、放钢筋笼

将钢管连续接长,用钻机旋转顶进将其装入孔内,钢管采用Φ140mm丝扣。为使钢管接头错开,第一节管采用4m和6m交替布置,搭接长度为3m,编号为奇数的第一节管采用4m长钢管,编号为偶数的第一节采用6m长钢管,以后每节均采用6m长钢管。同一断面内的接头数量不得超过钢管总数的50%,相邻钢管接头错开1m,钢管用钻机顶进,双号孔顶进无孔花钢管,单号孔顶进有孔钢管。钢管中增设钢筋笼,增强钢管的抗弯能力,钢筋笼由4格Φ22主筋和固定环组成。

1.4 注浆

采用全孔压入式向大管棚内压注水泥浆,选用KBY50/70型注浆泵注浆。注浆前先进行现场注浆试验,确定注浆参数及外加剂掺入量后再用于实际施工。注浆按先下后上,先稀后浓的原则注浆。注浆量由压力控制,达到结束标注后,停止注浆。注浆完成后及时清除管内浆液,,并用水泥沙浆紧密充填,增强管棚的刚度和强度。

2 超前小导管施工

本标段超前注浆小导管根据地质条件不同布置形式有两种:一种是单层超前注浆小导管,另一种是双层超前注浆小导管。

2.1 小导管结构

小导管前端加工成锥形,以便插打。小导管中间部位钻φ10mm的注浆孔,注浆孔呈梅花形布置,间距为150mm,尾部1m范围内不钻孔以防漏浆,末端焊直径为6mm的环形箍筋,以防打设小导管时端部

开裂。

2.2 小导管布置

单层小导管:单层超前注浆小单管采用φ42mm、壁厚4mm的热轧无缝钢管,钢管长度为4.5m;纵向水平搭接长度为2.1m,外插角为5~10°,每环39根。

双层小导管:双层超前注浆小单管采用φ42mm、壁厚4mm的热轧无缝钢管,钢管长度为5m;纵向水平搭接长度为2.1m,钢管分别采用为40°和10°的外插角交错布置,每环39根。

2.3 小导管安装方法

在预定的位置用风动凿岩机钻孔。把管子插入孔内,带好丝扣保护帽,专用顶头顶入到要求的深度,使麻丝柱塞与孔壁充分挤压紧。然后再用CS胶泥填充孔口。注浆管的外露长度为30cm。

2.4 小导管注浆

浆液的选择:浆液采用水泥砂浆,水灰比0.5:1,使用不低于42.5强度的水泥。

注浆量:注浆范围按开挖轮廓线外0.3~0.5m设计并且浆液在地层中均匀扩散。

浆液单孔注入量Q和围岩的孔隙率有关,根据扩散半径及岩层的裂隙进行估算,其值为:Q=ΠR2L(m3)

式中:R—浆液扩散半径(m);L—压浆段长度(m);η—岩层孔隙率,砂土取40%,粘土20%,断层破碎带5%。

注浆压力:注浆压力为0.5~1.0Mpa。

止浆盘:止浆盘为5~10cm厚喷射混凝土封闭,防止跑浆。

3 超前锚杆施工

工艺流程:施工准备→锚杆孔位放样→钻孔设备就位→钻孔外插角确定→钻孔→清孔→成孔检查→填塞锚固剂→安装锚杆→格栅钢架与锚杆连

锚杆按设计的环向间距10°~20°外插角插入拱部围岩。纵向按3m/环施作,搭接长度不少于1.0m。

超前锚杆以紧靠开挖面的格栅钢架为支点,通过锚固剂将锚杆与围岩固结,并与格栅钢架连接形成柔性支护环。现场加工钢筋锚杆,喷射混凝土封闭岩面,用锚杆钻机钻孔,以高强锚固剂填塞孔眼,再将钢筋顶入锚杆孔。

4 超前帷幕注浆

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