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隧道工程施工工法

 

山岭公路隧道工程施工工法

 

路桥二公局第三工程有限公司

二○○五年八月

 

1、隧道施工采用新奥法原理,开挖方法采用钻爆法,采用复合式衬砌。

2、围岩分级采用《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)新标准,按照隧道围岩稳定性等级由好至坏分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级、Ⅵ级。

工艺原理

所谓新奥法,也就是新奥地利隧道工程方法(创始于二十世纪五十年代,于1963年正式命名为新奥地利隧道工程方法,并获得专利)。

新奥法的基本概念是用薄层支护手段来保持围岩强度、控制围岩的变形、发挥围岩的自承载能力,并通过施工监控量测来指导隧道工程的设计与施工的一种工程方法。

控制爆破(光面爆破、予裂爆破)、锚杆喷射砼支护加上施工量测是新奥法的三大要素,施工量测的资料是完善设计和指导施工的依据。

新奥法采用了控制爆破和锚喷支护的技术,使得在软弱围岩中采用全断面开挖法就成为可能,这将更有利于大型机具作业和加快施工进度。

采用新奥法施工隧道应遵循“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”的原则;软弱围岩时应遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、紧封闭”的原则。

归纳起来主要有以下几点:

(1)、隧道的整个支护体系中起主要作用的是围岩自身,即视岩体是隧道的主要承载单元,它与各种内部加固和外部支撑结构,构成统一的整体结构体。

(2)、隧道开挖过程中,应尽可能减轻对隧道围岩的扰动和破坏围岩自身的强度,而尽可能保持围岩原来的三维应力状态,所以必须对开挖工作面及时进行锚喷支护,封闭围岩的节理和裂缝以防止围岩松动以至于坍塌。

(3)、允许围岩有一定的变形,有利于安全的发挥围岩的全部强度,使之在隧道周围形成承载环,故初期支护应强调柔性与围岩密贴,但这种变形应受到严格的控制,以免过渡变形导致围岩承载力的降低和丧失或导致地表产生过大的沉陷。

(4)、初期支护结构一般要分为两个步骤完成,洞室开挖后迅速进行锚喷初期支护,抑制岩体的早期变形,等周边围岩稳定后(量测)再施作二次衬砌(模筑砼)。

(5)、初期支护应尽量做成柔性的,便于与围岩紧密接触(初喷砼挂网)使其共同变形,共同承载,形成联合支护形式,也就是在力学上被视为易变形的壳体结构,其特点只能较小地承受弯曲应力,而以承受剪切应力为主。

(6)、隧道开挖轮廓线的几何形状必须满足在静力学中作为圆筒结构的计算条件,因此在施工中应使结构做得圆顺(即圆形或椭圆形的),不产生突出的棱角,以避免应力集中现象,对软弱围岩应尽早使结构闭合(封底)形成承载环。

(7)、在施工过程中,对隧道周边进行位移收敛量测,以此为依据,作为合理选择支护结构的形式与尺寸,也是指导下一步施工决策的依据。

要想使新奥法取得预想的效果,必须与应遵循的原则紧密的联系在一起,尤其是把围岩看作是重要的组成部分,通过监控量测实现信息化的设计和施工,有控制地调节围岩的变形,最大限度地利用围岩的自承能力,才是新奥法的实质和核心。

施工过程:

1、隧道施工前的准备工作:

1.1审核施工图纸:

1.2施工调查:

1.3、编制实施性施工组织设计主要内容

2、洞外开挖及明洞段施工技术

2.1、洞外开挖及防护

包括边、仰坡和截水沟。

洞外(明洞)开挖(结合仰坡、边坡开挖施工):

明洞开挖采用明挖法,自上而下分台阶进行,用挖掘机挖装配合自卸汽车运碴。

2.2、成洞面(仰坡)支护:

2.2.1、地表砂浆锚杆预支护

地表砂浆锚杆是一种地表预加固地层的措施,是由普通水泥砂浆和全粘结型锚杆构成地表预加固地层。

地表砂浆锚杆适用于浅埋、洞口地段和某些偏压地段岩体松软破碎处,可采用锚固砂浆和地表锚杆进行加固。

锚杆宜垂直地表设置,根据地形及岩层层面具体情况也可倾斜设置。

地面锚杆按矩形或梅花型布置,施工顺序:

钻孔→吹净钻孔→用灌浆管灌浆→垂直插入锚杆杆体→在孔口将杆体固定。

2.3、截、排水沟施工

2.4、明洞施工:

(按照规范要求,明洞一般在洞身开挖前要求施工,但通常是在进行二衬施工时才进行施工)

采用液压衬砌台车全断面模筑。

采用模板台车作内模,挡头板用模板台车端头来支撑、固定。

用木模作或建筑钢模做外模,且应严格打撑固定。

2.4.1.模板台车就位

2.4.2、明洞衬砌砼灌注

2.4.3、浇筑拱圈砼强度达到设计强度70%以上时,方可拆除内外模。

2.4.4、明洞拱顶回填

明洞拱顶回填应对称分层夯实。

2.5、洞门砌筑

待明洞施工完成后及时做好隧道洞门挡墙砌筑、防止雨季施工对明洞的影响。

2.6、隧道进出口地表沉降量测

边、仰坡开挖前应在地表适当位置布置地表沉降观测点,测点数目一般为13~15个。

用精密水准仪量测观测点的相对下沉量和绝对下沉量,用来了解隧道地表下沉情况,指导施工。

3、超前支护(预支护)施工技术

隧道在下列地段:

—浅埋地段;

—软岩地段;

—自稳性差的软弱破碎围岩地段;

—严重偏压地段;

—岩溶夹层地段;

—砂(卵)砾石层、断层破碎带地段;

—大面积淋水或涌水地段;

施工时非常困难,常会发生下列现象:

—开挖面(掌子面)围岩失稳;

—初期支护的强度不能满足围岩稳定的要求;

—大面积淋水、涌水导致洞体围岩失稳而产生坍塌、冒顶等;

这些现象使围岩条件更加恶化,会造成开挖面前方的更大坍方,影响支护结构的稳定,甚至导致地表沉陷,也给施工带来了极大的困难,造成了人力、物力、财力的大量消耗,并影响施工安全,延误工期,费工费料,影响工程质量和隧道的使用年限。

为了避免发生上述情况,可在隧道开挖前或开挖中采用辅助施工方法与稳定措施(即预加固和超前支护),以加强隧道围岩稳定。

隧道施工中的超前支护措施应根据工程地质和水文地质条件、施工队伍的技术水平、机械设备状况等灵活选用。

采用的预加固或超前支护措施有长管棚、超前锚杆、超前小导管、地表加固锚杆等。

4、洞口施工

隧道洞口段一般埋置较浅,地质条件较差,受环境影响大,岩石易风化,围岩稳定性较洞内差,受力情况不利,所以,洞口段应设加强支护。

开挖进洞时,应用钢支撑紧贴洞口开挖面进行支护,围岩差、偏压、浅埋隧道应采用管棚、超前小导管支护及加固围岩。

4.1、长管棚超前支护施工

4.1.1、管棚是沿着开挖轮廓线以较小的外插角,向开挖面前方打入钢管或钢插板构成的加固棚。

管棚利用钢管或钢插板作为纵向支撑、钢拱架作为横向环形支撑,构成纵、横向整体刚度较大,能阻止和限制围岩变形,并能提前承受早期围岩压力,形成对开挖面前方围岩的预支护。

管棚适用于特殊困难地段,如极破碎岩体、塌方体、岩锥地段、沙土质地层、强膨胀性地层、强流变形地层、裂隙发育岩体、断层破碎带、浅埋大偏压等围岩的隧道施工中采用,常被用做进出口的预支户措施。

一般情况下采用灌浆或与围岩预注浆结合使用,是行之有效的预支护方法。

4.1.2、管棚超前支护有短管棚、长管棚和钢插板之分。

采用长度小于10m的小钢管称为短管棚,采用长度10m以上且较粗钢管的称为长管棚,采用长度小于10m钢插板的称为板棚预支护。

短管棚一次超前量较少,与开挖作业交替进行,占用循环时间较多,而钻孔安装或顶入安装短管棚则较容易;长管棚一次超前量较大,可减少安装钢管次数,并减少与开挖作业之间的干扰,适用于大中型机械进行大断面开挖。

长管棚施工是进洞成败的关键,应严格按设计图施工。

4.1.3、管棚施工

⑴根据开挖轮廓线架设钢拱架,必要时在拱弧以上打一排超前小导管,采用风镐修边并配合挖机开挖进洞。

⑵首先施做C25钢筋混凝土导向墙,在导向墙施做的同时加工Φ108无缝钢管,沿管壁加工注浆孔,孔径8㎜,孔距40㎝,呈梅花形布置,顶进端加工成锥形,锥形长度15~20㎝,锥头布置3~4个注浆孔。

钢管根据管棚长度加工,确保接头错开,钢管最外端1~2m范围内不钻注浆孔。

⑶导向墙达到强度后,开始造孔,造孔一般采用履带式潜孔钻,并配备22m3/min电动空压机。

钻孔直径120㎜,钻孔可以按照先拱部后两侧的顺序进行。

钻孔采用干钻,清孔在确保能吹出钻渣的情况下,尽量减少风压。

每完成一个孔,应及时装管,然后再进行下一个孔施工。

每次换钻杆的同时应检校孔位﹑轴线及仰角,避免窜孔或孔位侵入到有效断面内。

钻进中应经常采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度,发现偏斜超过设计要求,及时纠正。

⑷装管采用装载机扶管,挖机顶管的方法施工。

接头采用套管焊接法,相邻接头内套入长度为70㎝、Φ95㎜的无缝钢管后焊接。

对于顶不到位的钢管应抽出后清孔重新顶入。

⑸注浆前采用厚1㎝的钢板封口,钢板上引出压浆管(外径30㎜的镀锌钢管)。

注浆采用2TG—6/120双液注浆机,注入水玻璃—水泥浆,水玻璃浓度35波美度,水玻璃模数2.4,水泥浆与水玻璃体积比1:

0.5,水泥浆水灰比为1:

1,注浆初始压力为0.5~1.0Mpa,终压2.0Mpa。

施做导向墙

KQJ120-90型潜孔钻造孔

挖机顶管

注浆

5、洞身开挖施工技术:

5.1、超前预支护:

在洞口地段,一般情况下地质情况较差,为了安全施工,在软弱围岩段要采取超前支护措施。

包括超前小导管和超前锚杆及超前小钢管等。

5.1.1、超前小导管施工:

沿开挖轮廓线,以稍大的外插角,向开挖面前方安装小导管,形成对前方围岩的预支护,在提前形成的围岩锚固圈的保护下进行开挖、装渣、出渣和衬砌等作用。

注浆花管的外露端通常支于开挖面后方的格栅钢架上,共同组成预支护系统。

对于隧道施工中可能碰到的砂土层、砂卵(砾)石层、断层破碎带、软弱围岩浅埋段等地段很有帮助。

5.1.2、超前小导管施工施工参数

⑴小导管直径:

小导管用Φ42~50mm热轧无缝钢管加工制成,长度3~5m。

⑵小导管构造:

小导管前部应钻注浆孔。

孔径为6~8mm,孔间距10~20cm,并呈梅花形布置。

前端加固成锥形,尾部长度不小于30cm,作为不钻注浆孔的预留止浆段。

⑶小导管注浆参数:

压注的水泥砂浆,水灰比

当围岩破碎,岩体止浆效果不好时,可以采用水泥—水玻璃双液注浆。

注浆压力控制在0.5~1.0MPa,必要时在孔口设置止浆塞。

⑷小导管环向设置间距一般为20~50cm,外插角10°~30°。

两组小导管间纵向水平搭接长度不小于100cm。

5.1.3、超前小导管施工工艺

⑴在小导管施工前,先在掘进掌子面开挖轮廓线周围,按设计详细放出小导管的位置,并用红油漆作出记号,工作平台利用掘进简易台车。

施工设备用YT-28型气腿式凿岩机,4L-20/8型空压机两台(排气量20m3/min/台),UBC3型注浆机。

⑵采用YT-28型气腿式凿岩机成孔,成孔后用高压风进行清孔,清孔结束及时进行装管,避免相邻孔钻进时坍孔,施工时拱顶向拱脚分布进行。

装管利用人工扶管定位,气腿式凿岩机顶进的方式顶入孔内,小导管顶进过程中,发生坍孔而不能装进时及时拔除导管,重新进行清孔并装管。

装管结束后,采用锚固剂填封孔口与导管间的空隙。

然后对称地向小导管内压浆,浆液通过导管渗透到地层中,即在坑道周围形成一个加固了的岩石圈,在此防护下进行开挖。

5.2、超前围岩预注浆:

对开挖工作面及周围围岩予注浆;预注浆加固围岩,施工前将浆液注入地层,胶结并改善地层的特性,提高强度和稳定性,降低渗透性。

注浆方法有浸透注浆,对砂土而言将浆液导入颗粒之间的孔隙中;“裂缝注浆”是密封岩石中的缝隙;“空穴注浆”是填充溶洞。

注浆方式:

导管注浆、钻孔注浆(浅埋隧道)利用平行导坑向正洞钻孔注浆 。

5.3、超前锚杆施工

5.3.1、超前锚杆是沿开挖轮廓线,以稍大的外插角,向开挖面前方安装锚杆,形成对前方围岩的预锚固,在提前形成的围岩锚固圈的保护下进行开挖、装渣、出渣和衬砌等作业。

适用于土、砂质地层、膨胀性地层、裂隙发育的岩体以及断层破碎带等。

方法是向岩体内打入一排纵向锚杆(或型钢、小钢管)以形成一道顶部加固的岩石棚,然后在此棚下进行开挖。

5.3.2、超前锚杆是一种能起到对围岩预支护的措施,这种预支护的柔性较大,刚性较小,这种超前支护主要适用于土、砂质地层、膨胀性地层、裂隙发育的岩体以及断层破碎带、岩体软弱破碎、开挖作业中有可能滑塌的隧道施工中,适用于中小型机械施工。

5.3.3、其施工工艺为:

采用气腿式凿岩机造孔,达到设计孔深后,在孔内填塞锚固剂,装满后将锚杆打入孔内。

目前采用超前小导管的情况居多,因为可以采用压浆固结围岩。

5.4、开挖方法:

人工配合机械开挖法、钻爆法、盾构法(机械开挖法)等。

5.4.1、选择施工方法:

根据地质情况考虑,目前的公路隧道,设计时一般都采用喷锚构筑法施工方案。

5.4.2、采用钻爆法及喷锚支护方法:

一般采用全断面法、正台阶法(机械化施工大多采用该2种方法)的开挖方法,其他的如侧壁导坑先墙后拱法、品字形导坑开挖先拱后墙法一般情况下已经较少采用了。

⑴全断面法:

适用于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩,要配备相应的机械设备和高效率的装运机械(分有轨和无轨运输),做好钻爆设计,严格掌握底眼下插角度和钻眼深度,合理的钻眼深度为3-5m,局部围岩稳定性差时可小于2m。

⑵台阶法:

适用于Ⅳ~Ⅴ级围岩。

配备相应小型的钻孔台车和高效率装、扒碴与运输机械。

施工时注意上、下台阶之间应保持一定的距离,以适应机械作业,并尽量减少翻碴作业;当顶部围岩破碎施工支护紧跟时,应适当延长台阶长度以减少施工干扰。

台阶宜少分层(上下台阶为好),有利于装碴机紧靠开挖面,减少扒碴距离。

衬砌方法可先墙后拱,围岩破碎时考虑先拱后墙。

(3)台阶分部法:

适用于土质、软弱围岩、浅埋隧道。

又称环行开挖留核心土法,适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩地段。

上部留核心土可以支挡开挖工作面,用于及时施作拱部初期支护以增强开挖工作面的稳定,核心土及下部开挖在拱部初期支护下进行,施工安全性较好。

⑷双连拱隧道施工采用中导洞施工方法,在中导洞贯通完成中隔墙施工后,再进行主洞开挖。

围岩等级为Ⅰ~Ⅳ级时,主洞开挖宜采用全断面法、台阶法,施工时两主洞保持1~2倍洞径以上的距离。

当围岩等级为Ⅴ、Ⅵ级时,一般要在超前支护的配合下,采用三导洞施工方法(如下图所示)。

当存在偏压时,主洞开挖一般宜“先外后里”,采用外侧先行的施工顺序。

开挖施工顺序图

 

 

5.5、开挖:

5.5.1、测量放线

依据经过校核过的隧道洞口控制点(或导线点),将中线引伸入洞,作为隧道开挖和衬砌的依据。

在开挖前断面仪确定开挖轮廓线,用油漆在掌子面做出标记,以保证开挖尺寸,控制超、欠挖。

5.5.2、开挖

隧道开挖方式一般分为钻爆开挖法(通常用于Ⅳ级以上围岩)、机械开挖法(由于成本较高很少使用)、人工和简单机械混合开挖法(适合于Ⅴ、Ⅵ围岩)等三种。

钻爆法适用于各类岩层中,是隧道施工开挖中采用最普遍的方法。

采用钻爆法开挖,应采用光面爆破或预裂爆破技术。

在综合研究地质情况的基础上进行钻爆方案设计,以便使开挖轮廓线符合设计要求,使超、欠挖尽量减少,并尽量减少对围岩的扰动破坏。

施工时注意如下事项:

⑴严格控制开挖断面,开挖断面尺寸应符合设计要求;

⑵爆破后应设专人负责找帮找顶,同时要对开挖面和未衬砌地段进行检查;

⑶爆破时避免损坏支护、衬砌和设备。

⑷做好地质核对和素描。

⑸严格控制超、欠挖。

仅在岩层完整、抗压强度大于30Mpa,经确认不影响结构稳定和强度时,岩石个别突出部分不大于0.1m2,才允许少量侵入衬砌,但侵入量不得大于5cm。

拱墙拱脚以上1米范围内断面严禁欠挖,影响铺设止水板时严禁超挖。

⑹开挖轮廓预留变形量,应以量测信息反馈计算分析选定,二车道隧道参考数据Ⅲ级围岩3-5cm、Ⅳ级围岩5-7cm、Ⅴ级围岩7-10cm。

5.6、隧道开挖爆破技术

爆破作业:

钻眼、装药、接线和引爆必须严格按照钻爆设计要求进行。

钻孔机具:

钻眼采用机械钻眼;常用的机械钻眼机具包括凿岩机(风钻)和凿岩台车(液压钻孔台车)。

施工顺序为:

测量放线→钻眼→装药连线→起爆→通风散烟→耙、装、运渣→初期支护

爆破器材主要有炸药、导爆系统、毫秒雷管和导爆索等。

5.6.1、隧道爆破开挖的基本要求:

⑴使开挖的断面形状和尺寸符合设计要求,开挖面平顺,使超挖尺寸减少到最低限度。

⑵爆破的石碴大小适中(取决于炮眼布置密度),以便于装车。

⑶尽量减少对坑道周边围岩的扰动(由装药量控制)。

⑷爆破单位体积岩石所需的炮眼长度和炸药用量小。

⑸掘进速度快(保持均衡生产)。

因此,钻爆时必须根据开挖方法和围岩情况合理布置炮眼位置,正确掌握钻眼技术,达到预期爆破效果。

5.6.2、炮眼种类与炮眼布置:

当采用钻爆法开挖坑道时,需要在开挖面上布置炮眼,炮眼按它在爆破中所起的作用可分为掏槽眼、辅助眼、周边眼三类。

5.6.2.1、掏槽方式与掏槽眼布置:

 

⑴掏槽方式:

直眼掏槽:

循环进尺在2米以上时。

斜眼掏槽:

循环进尺在2米以下时,两炮眼间距不得小于20cm。

斜眼掏槽时,当围岩层理或节理发育时,炮眼方向不得与其平行,应尽量垂直。

⑵掏槽眼布置:

5.6.2.2、周边眼及辅助眼布置:

周边眼应沿开挖轮廓线布置;为了保证隧道开挖后符合设计轮廓线,周边眼不应偏离设计轮廓线。

辅助炮眼应交错均匀地布置在周边眼与掏槽眼之间,并垂直于开挖面打眼,力求爆下的石块大小合适装碴的要求。

周边炮眼残痕率(残留有痕迹的炮眼数/周边眼总数)×100%,分别满足硬岩80%、70%、软岩50%;

岩面平整,超挖和欠挖符合规范要求,无危石等。

5.6.3爆破设计

采用钻爆法开挖时,为了减少超挖和控制对围岩的扰动,应在综合研究地质、开挖断面、开挖进尺、爆破器材等基础上编制爆破设计。

爆破设计内容应包括:

炮眼布置图、周边眼装药结构图、爆破参数表、主要技术经济指标及与设计施工有关的文字说明。

⑴设计依据:

工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具,爆破器材和出碴能力进行综合考虑。

⑵设计内容:

应包括炮眼(掏槽眼、辅助眼、周边眼)布置、数目、深度、角度、装药量和装药结构,起爆方法和爆破顺序、设计图应包括炮眼布置图,周边眼装药结构图、钻爆参数表、主要技术经济指标、必要的说明等。

⑶硬岩宜采用光面爆破,软岩宜采用预裂爆破,分部开挖时可采用预留光面层光面爆破。

5.6.4、光面爆破技术

5.6.4.1、光面爆破参数选择

⑴确定合理的光面爆破参数,是光爆效果良好的重要保证,主要参数包括周边眼间距、光爆层的厚度、周边眼的线装药密度等。

起爆顺序为:

掏槽眼→辅助眼→周边眼,主要用于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级坚硬岩石。

⑵应采用工程类比或根据爆破漏斗及成缝试验选择光面爆破参数。

试炮或在无条件试验时,可参照下表选用光面爆破参数。

软岩隧道采用半断面或台阶法开挖,孔深为1.0~3.0m的浅孔爆破时,单位体积岩石的耗药量一般为0.4~0.8kg/m3,同时,软岩隧道光面爆破的相对距宜取小值。

⑷周边眼参数选用原则:

5.6.4.2、光面爆破效果

光面爆破效果表

序号

项目

硬岩

中硬岩

软岩

1

平均超挖量(cm)

10

15

10

2

最大超挖量(cm)

20

25

15

3

炮眼痕迹保存率(%)

≥80

≥60

4

局部欠挖量(cm)

5

5

5

5

炮眼利用率(%)

90

90

95

隧道施工开挖,由于受各种因素的影响必然会有超挖。

按目前的水平,表内所列允许平均超挖量,施工时必须严格掌握才能达到。

在软岩隧道内,有时炮眼痕迹保存率很难达到规范要求,但爆破后轮廓应基本圆顺。

5.6.4.3提高光面爆破质量的措施

1缩小周边间距(E)

⑵减少周边眼的最小抵抗线W

⑶减少装药量及减少装药密度

⑷周边眼在最后同时起爆

周边眼在最后起爆,用导爆索或即发雷管同时起爆所有周边眼的药包,周边眼的爆炸力将共同起作用,达到光面爆破的效果。

对于石质较差的岩层,最好是使用毫秒迟发电雷管起爆周边炮眼,可使爆破既有同时起爆的爆破威力,又可减小对设计轮廓线以外围岩的扰动。

⑸严格掌握炮眼方向

5.6.5、预裂爆破技术

5.6.5.1、预裂爆破:

实质上也是光面爆破的一种型式,爆破原理与光爆相同,只是起爆顺序不同,首先引爆周边眼,使周边眼连线形成平顺的预裂面,对后起爆的掏槽炮和辅助炮爆炸波起到一定反射和缓冲作用,可以减轻爆炸波对周边围岩的破坏影响。

在减轻对围岩周边的影响上,预裂爆破较光爆的效果更好一些,很适用于稳定性差而又要求严格控制开挖轮廓的软弱围岩。

预裂爆面的周边眼间距和最小抵抗线均小于光爆,相应地要增加炮眼数,加大钻眼的工作量。

5.6.6、出碴与运输:

分为有轨运输和无轨运输(装载机、大型汽车)。

装碴与运输设备,可分为有轨运输和无轨运输两大类。

无轨运输调车灵活,无需铺设轨道,比较适合有远运的隧道。

一般由侧翻式装载机配合大型翻斗车组成,但在洞内要求空间大,且废气污染严重。

6、锚喷支护施工技术

6.1、施工支护应配合开挖及时操作,确保施工安全。

6.2、支护方式的选择:

应优先采用锚杆、喷射砼或其组合作为临时支护。

在软弱围岩地段采用锚喷支护时,应结合地质条件结合辅助施工方法综合考虑。

⑴Ⅰ、Ⅱ级围岩,宜采用局部喷射砼或局部锚杆,局部有落石危险时应挂设钢筋网。

⑵Ⅳ、Ⅲ级围岩,可采用锚杆、锚杆挂网、喷射砼或锚喷联合支护,必要时辅以钢拱架。

⑶Ⅴ、Ⅵ级围岩,宜采用喷锚挂网的联合支护形式,当地质条件极差围岩不能稳定时,可采用钢拱架、钢筋格栅等构件支撑,必要时可采用超前锚杆、超前小导管、管棚等辅助施工方法进行预支护。

6.3、锚杆施工

 锚杆是用金属或其它高抗拉性能的材料制作的一种杆状构件。

使用某些机械装置和粘结介质,通过一定的施工操作,将其安设在地下工程的围岩或其它工程结构体中。

锚杆施工应在初喷砼后进行,应检查锚杆材料、类型、规格质量以及性能是否与设计相符。

6.3.1、根据锚杆类型、规格以及围岩情况选择钻孔机具;

6.3.2、砂浆锚杆。

早强水泥砂浆锚杆的粘结剂是由硫铝酸盐早强水泥、砂、早强剂和水组成。

它具有早期强度高、承载快、不增加安装困难等优点。

作为粘结剂的全长粘结式锚杆,其构造如图。

钻孔应符合下列要求:

孔径应与杆径配合好。

一般孔径比杆径大15mm(采用先插杆体后注浆施工的孔径比先注浆后插杆体施工的孔径要大于一些),这主要考虑注浆管和排气管占用空间。

钻孔方向宜适当调整,使之尽量与岩层主要节理面垂直。

钻孔完成后应用高压水将孔眼冲洗干净(若是向下钻孔还须用高压风吹净水),并用塞子塞紧孔口,防止石渣掉入。

锚杆及粘结剂材料应符合设计要求,锚杆应按设计要求的尺寸截取,并调直、除锈和除油,外端不用垫板的锚杆应先弯制弯头。

粘结砂浆应拌和均匀,并调整其和易性,随拌随用,一次拌和的砂浆应在初凝前用完(采用JSM型锚固剂时应用及时用完)。

先注浆后插杆体时,注浆管应先插到钻孔底,开始注浆后,徐徐均匀地将注浆管往外抽出,并始终保持注浆管口埋在砂浆内,以免浆中出现空洞。

注浆孔口压力不大于0.4Mpa,注浆泵应插至距孔底5-10cm处,随注随拔。

注浆体积应略多于需要体积,将注浆管全部抽出后,应立即迅速插入杆体,可用锤击或通过套筒用风钻冲击,使杆体强行插入钻孔。

杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%,实际粘结长度亦不应短于设计长度的95%。

注浆是否饱满,可根据孔口是否有砂浆挤出来判断。

杆体到位后要用木楔或小石子在孔口卡住,防止杆体滑出。

砂浆未达到设计强度的70%时,不得随意碰撞,一般规定三天内不得悬挂重物。

最后安装锚杆钢垫板,固定螺栓或与锚杆焊接。

⑶、楔缝式锚杆:

其他,早强药包锚杆,锚管锚杆(压浆止水)、中空注浆锚杆。

6.4、钢筋网施工

⑴钢筋网喷射混凝土是在喷射混凝土之前,在岩面上挂设钢筋网,然后再喷射混凝土。

⑵钢筋网通常作环向和纵向布置。

环向筋一般为受力筋,由设计确定;

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