隧道大断面石膏膨胀岩施工技术方案培训资料doc 39页Word文件下载.docx
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3、充分应用先进的科学技术和施工设备，做到机械化作业、标准化作业、流水作业，坚持技术先进性、科学合理性、经济适用性、安全可靠性相结合原则。
4、强化质量管理，树立优良工程观念，创一流施工水平，创精品工程。
5、实施项目法管理，通过对劳务、设备、材料、资金、方案、信息、时间与空间条件的优化处置，实现成本、工期、质量及社会效益的预期目标。
二、工程概况
工程简介
缙云山隧道（进口端）为分离式小净距隧道，分左右幅设置。
隧道左线起讫桩号ZK4+915～ZK6+，长，隧道右线起讫桩号K4+895～K6+120，长1225m。
该隧道为三车道大断面隧道，隧道设计速度100Km/h，单洞净宽米，净高5米。
设计荷载：
公路I级。
隧道围岩结构较差，设计为III、IV、V级围岩，其中左线III级围岩257m，IV级围岩，V级围岩446m，明洞22m；
右线III级围岩259m，IV级围岩495m，V级围岩448m，明洞23m。
洞门设置为削竹式洞门，洞口边仰坡采用喷锚网临时支护，超前大管棚进洞。
1、膨胀岩说明
膨胀岩问题是当今工程地质学和岩石力学领域中较复杂的世界性研究课题之一。
膨胀岩的膨胀取决于两方面因素，一是内因：
主要包括岩石成分（矿物成分、化学成分和粒度）、天然含水量和湿度状况、胶结程度等三种，这些决定了膨胀岩膨胀能力和膨胀潜势的大小；
二是外因：
工程活动造成膨胀岩的水分得失和内应力、强度变化等，它决定了膨胀岩的实际膨胀程度。
很明显，工程活动过程中，膨胀岩产生膨胀的外部条件都不可避免地得到了不同程度的满足。
岩土膨胀的实质是由所含粘土矿物的亲水性造成的。
研究表明：
蒙脱石具有巨大的膨胀能力；
其次是伊利石；
而高岭石的膨胀能力最弱，几乎不具膨胀性。
另外，软岩的膨胀还与这些粘土矿物的含量有直接而密切的关系。
以往研究成果表明：
当蒙脱石含量达7%以上或伊利石含量达20%以上时，软岩即具有明显的胀缩特性，且其含量愈高，胀缩率愈大。
天然状态泥质膨胀性软岩的含水情况是决定其膨胀潜势的重要因素之一。
对膨胀性软岩而言，其天然含水量愈大，膨胀势愈头小；
而天然含水量愈小，则膨胀势头愈大。
泥质岩胶结情况是决定其膨胀潜势大小和膨胀性发挥程度的关键因素之一。
胶结性越差的岩石其膨胀性越强。
国内膨胀岩岩性主要有：
灰白、灰绿、灰黄、灰红和灰色的泥岩、泥质粉砂岩、页岩、风化的泥灰岩、风化的基性岩浆岩、蒙脱石化的凝灰岩以及含硬石膏、芒硝的岩石等，岩石由细颗粒组成，遇水时有滑腻感。
2、我分部膨胀岩情况
根据区域地质资料及收集到的楠木沟石膏矿表明在嘉陵江组四段盐岩溶角砾岩底部分布有蜂窝状石膏层，厚约11～16m厚，石膏层由硬石膏吸水变成石膏过程中具有一定膨胀性，由于本次勘察期间未揭露到该层，且楠木沟石膏矿现处于封闭停采期间，未能采集到相关样品进行实验。
根据重庆地区经验，该层石膏属弱膨胀性岩体，膨胀力约100～200Kpa。
建议施工期间加强地质预测预报，遇到该层时及时采集样品进行实验，确定其膨胀性、膨胀力、膨胀率等相关力学指标。
分布段落：
左线ZK5+910～ZK5+940及右线K5+915～K5+945。
三叠系嘉陵江组岩溶角砾岩地层由于石膏的存在地下水具有强腐蚀性。
表1隧道石膏膨胀岩起止桩号及围岩等级统计表
隧道名称
起止桩号
长度（m）
围岩等级
地层岩性
缙云山隧道
左线
ZK5+910
30
Ⅴ、Ⅳ
T1J4岩溶角砾岩、白云岩、灰岩
ZK5+940
右线
K5+915
K5+945
地形、地貌
缙云山隧道呈近东西向横穿缙云山南段。
缙云山为北碚东向条形山，山体狭长。
工程布设段宽约。
侵蚀构造低山呈单面山及列峰脊状低山形态，分布于山体两侧，东翼岭脊地势较低，最高点标高，西翼岭脊地势较高，最高点标高。
溶蚀岩溶地形主要为岩溶槽谷地形，在隧址区地貌上形成了南、北两个相对完整的岩溶槽谷。
南北槽谷总长约6Km，北槽谷地形分布高程在480～558m，槽谷宽350～460m。
南槽谷地形分布高程在511～575m，槽谷宽50～530m，槽谷形态，宽度不一、多宽平、延伸远、落水洞较发育，并有溶蚀槽丘，槽洼等岩溶地貌形态。
岩溶槽谷段为干谷，而两侧山体横向冲沟发育，冲沟发育密度约～条/Km，且常年有水。
隧道穿过地带相对高差达319m，隧道最大埋深约276m。
进洞口位于一斜坡中下部，斜坡坡向约85°
，地形坡角约5-15°
，局部形成基岩陡坎。
左线出洞口位于一冲沟右岸斜坡中下部，冲沟走向约242°
，斜坡坡向345～356°
，坡角22～33°
右线出洞口位于一冲沟中下部，冲沟走向约241°
，斜坡坡向213～282°
，坡角22～31°
水文地质条件
根据详勘，地下水水质类型多为HCO3·
SO4－Ca或HCO3·
SO4－Ca·
Mg型水，区内地表水及三叠系须家河组及嘉陵江组T1j4地层由于石膏层的存在使其地下水具有弱腐蚀性；
石膏层具有强腐蚀性。
针对地下水和石膏对混凝土结构的不同腐蚀情况，设计采取以下处治措施。
1、处置原则
石膏地层抗腐蚀按“动态设计、信息化施工”原则进行处治：
地勘确定的石膏地段（ZK5+910～ZK5+940、ZK6+470～ZK6+495、K5+915～K5+945、K6+460～K6+483）在开挖后取样进行岩土腐蚀性分析（取样频率为表列具腐蚀性地段每50m取3件）及水样分析，以进一步明确膏岩是否具有腐蚀性，判明腐蚀类别与腐蚀等级。
2、抗腐蚀设计措施
根据《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/TB07-01-2006），膏岩具有强腐蚀性（对应腐蚀作用等级为D级），本隧道设计基准期为100年，对隧道初期支护及二次衬砌应进行定期维护与检测。
设计采取如下措施：
（1）喷射混凝土：
采用高性能抗腐蚀喷射砼，对于喷射混凝土内设置的钢架（对钢架须进行防腐处理），靠围岩侧钢筋的混凝土保护层厚度不小于45mm，靠另一侧的保护层厚度不小于20mm；
锚杆采用全长灌浆式锚杆。
（2）二衬混凝土：
在严重腐蚀环境（D级）作用下，二次衬砌混凝土标号C45，抗渗等级P8。
水泥要求采用抗硫酸盐水泥（宜采用C2S含量较高而水化热较低的硅酸盐水泥品种），最大水胶比为，每立方混凝土水泥最小用量375kg且不宜大于450kg，C3A含量<
5%，C3S含量<
55%，水泥细度不超过350m2/kg，游离氧化钙不超过%，混凝土总含碱量不超过m3。
并在混凝土中掺加不大于12%的抗腐剂（内掺法，等量代替水泥，试验确定掺量）作为防护层。
钢筋混凝土保护层厚度不得小于55mm。
抗腐剂可选用JQ-H高效防腐剂、YBQK防腐剂、SA-100A抗硫酸盐侵蚀防护剂、BDY型混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂等，但所选防腐剂物理化学性能指标均需满足表6-5要求，同时须满足《混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂》（JC/T1011-2006）的相关要求。
表2抗硫酸盐类侵蚀防腐剂理化性能指标
项目
指标
化学成份
氧化镁（%）
≤
Cl离子（%）
物理性能
比表面积（㎡/kg）
≥300
凝结时间
初凝（min）
≥45
终凝（h）
≤10
抗压强度比（%）
7天
≥90
28天
≥100
膨胀率（%）
1天
≥
抗侵蚀性
抗侵蚀系数（K）
膨胀系数（E）
（3）防水板：
改用全包防水，防水板全周封闭。
（4）根据实验段确定混凝土表面是否涂憎水涂料。
（5）设防段落需向非腐蚀性围岩延伸不小于15m。
（6）所有临水混凝土均应按上述防护措施进行处理，包括排水沟（纵向边沟、中心排水沟）等，尤其是具有强腐蚀性的地下水排放时流经的排水沟也需处理。
气候情况
隧址区属亚热带温暖湿润区，气温高、湿度大、雨量充沛。
廊道区多年平均气温℃，七月最高，一月最低，极端最高气温℃，极端最低气温℃。
年平均降水量1000～1200mm，最大日降雨量为，降雨集中在5～9月，占全年降水量的65%以上。
相对温度多年平均值为81%。
据气象资料，公路廊道区冬季有雾、霜，一般雾日为18～31天，霜日5～7天，主要出现在1～2月份。
施工计划
表3施工进度计划表
序号
工程名称
施工起止日期
时长（天）
开始日期
结束日期
备注
1
左洞施工
21
2016/12/7
2016/12/27
2
右洞施工
2017/1/6
主要技术特点
根据膨胀岩的机理和作用特性，施工时以排水和控制围岩变形为重点，严格遵循“方案合理，措施有力；
刚柔并举，宁强勿弱”的原则。
1、方案合理，措施得力：
在明确隧道掌子面前方岩体膨胀性指标的基础上，制定合理的施工方案，在合理方案的前提下，细化各施工步骤的技术措施，有效的控制围岩变形。
2、刚柔并举，宁强勿弱：
在隧道开挖后，根据膨胀岩实际情况，选择合适的支护方式，要一定程度上允许地应力适当释放，同时又必须遏制其过度释放而导致过大的围岩变形。
因此，在支护方式上，一般采用先柔后刚、先让后顶、分层支护的方法。
就支护强度而言，需要有足够的安全系数，避免在已支护洞段在极大的膨胀压力作用下造成支护的破坏。
3、快速支护，及时封闭成环是有效地控制膨胀岩变形的关键。
针对膨胀岩初期变形大、发展速度快，稳定性受地下水影响大等特点，施工的关键在于各施工工序的连续性及紧凑性，特别是仰拱施工尽可能提前，以降低水对隧道底板的作用，同时支护形成环状受力。
人员准备
表4项目管理人员安排表
工种名称
数量（人）
职责
副经理
负责现场全面管理
项目总工
负责现场全面技术管理
3
技术负责人
负责现场技术管理
4
现场技术员
负责各工点现场技术管理
5
测量工程师
负责现场施工的监控量测
6
安全员
负责现场安全工作
7
合计
14
表5进场施工人员计划表
职务及工种
人数
队长
负责现场施工总指挥
领工员
负责现场施工协调
工班长
负责现场施工指导
开挖班
100
负责隧道石膏段开挖施工
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