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文档简介
概述1.1我国山岭隧道的发展状况隧道修建技术是涵盖多种专业、交叉性很强的综合技术。隧道施工方法的选择主要依据工程地质和水文地质条件,并结合隧道断面尺寸、长度、衬砌类型、隧道的使用功能和施工技术水平等因素综合考虑研究确定。我国隧道修建技术的发展,大体上可划分为三个时期:第一阶段——基本是人力开挖、利用锤、钎、镐等作为工具,手工操作、技术落后的时期。第二阶段——隧道施工转入中、小型机械施工,隧道设计、施工技术有较大发展,通过实践和实验研究,改进、提高了勘测设计手段和施工组织方法,推广采用机械设备,研究试用光面爆破,对整治岩溶、岩爆、坍塌、涌水和瓦斯突出等也逐步积累经验。第三阶段——世界范围内隧道技术高速发展,向高速化、自动化、智能化方向发展,战胜困难、不良地质的能力和技术不断提高,隧道修建速度不断提高。1.2近年来隧道修建状况建国后,上20世纪50年代,我国仅有公路隧道30多座,总长2.5公里。60至70年代,我国在干线公路开始修建一些百米以上的隧道,但标准很低。80年代后期,我国才真正开始兴建高速公路和高速公路隧道。90年代开通的成渝高速公路的中梁山隧道、缙云山隧道,把我国公路隧道单洞长度提高到3000m以上,并在处理通风、塌方、瓦斯、地下水和营运管理与交通监控技术等方面取得了突破性进展,为我国今后修建山岭长大公路隧道积累了一些宝贵经验;90代末,通车的四川省川藏公路上二郎山隧道(长4160m)、四川广安地区华蓥山公路隧道(长4634km)、云南楚大高速公路的九顶山隧道(长3204m)开创了我国山岭长大隧道的建设史;广州珠江沙面水下公路隧道建成通车和上海穿越黄浦江江底隧道(长度超过3000m)标志着我国水下沉埋隧道修建技术达到了新的水平;重庆铁山坪路隧道双线(全长5424m)、北京至八达岭高速公路的谭峪沟隧道、重庆市川黔公路的真武山隧道;辽宁沈大高速公路韩家岭隧道(亚洲最宽的四车道公路隧道)等,应当说,目前我国公路隧道的施工技术水平已接近国际先进水平,部分已达到国际领先水平。我国是个多山国家,75%左右国土都是山地或重丘,且江河纵横,海域宽阔。近十年来,公路网交通逐渐向崇山峻岭穿越,向离岸深水延伸,山岭公路隧道以年均350公里的速度增长,28座水下公路隧道也已建成通车;同时,在城市建设中,以节约土地和保护环境为宗旨,城市道路隧道方兴未艾,地下互通立交也应运而生。总体上,公路隧道的建设已进入快速发展时期,其建设成就表现为基础理论日趋成熟,研究手段日益全面,勘测设计技术日益先进,建设规模日益宏大,结构型式日趋丰富,施工技术迈进机械化,材料日益先进,装备渐趋完备等。
2新奥法在公路隧道中的应用2.1新奥法理论发展新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称,原文是NewAustrianTunnellingMethod简称NATM,新奥法概念是奥地利学者拉布西维兹(L.V.RABCEWICZ)教授于50年代提出的,它是以隧道工程经验和岩体力学的理论为基础,将锚杆和喷射混凝土组合在一起,作为主要支护手段的一种施工方法,经过一些国家的许多实践和理论研究,于60年代取得专利权并正式命名。之后这个方法在西欧、北欧、美国和日本等许多地下工程中获得极为迅速发展,已成为现代隧道工程新技术标志之一。六十年代NATM被介绍到我国,七十年代末八十年代初得到迅速发展。至今,可以说在所有重点难点的地下工程中都离不开NATM.新奥法几乎成为在软弱破碎围岩地段修筑隧道的一种基本方法。2.2新奥法施工特点1及时性新奥法施工采用喷锚支护为主要手段,可以最大限度地紧跟开挖作业面施工,因此可以利用开挖施工面的时空效应,以限制支护前的变形发展,阻止围岩进入松动的状态,在必要的情况下可以进行超前支护,加之喷射混凝土的早强和全面粘结性因而保证了支护的及时性和有效性。在巷道爆破后立即施工以喷射混凝土支护能有效地制止岩层变形的发展,并控制应力降低区的伸展而减轻支护的承载,增强了岩层的稳定性。2封闭性由于喷锚支护能及时施工,而且是全面密粘的支护,因此能及时有效地防止因水和风化作用造成围岩的破坏和剥落,制止膨胀岩体的潮解和膨胀,保护原有岩体强度。巷道开挖后,围岩由于爆破作用产生新的裂缝,加上原有地质构造上的裂缝,随时都有可能产生变形或塌落。当喷射混凝土支护以较高的速度射向岩面,很好的充填围岩的裂隙,节理和凹穴,大大提高了围岩的强度。(提高围岩的粘聚力C和内摩擦角)。同时喷锚支护起到了封闭围岩的作用,隔绝了水和空气同岩层的接触,使裂隙充填物不致软化、解体而使裂隙张开,导致围岩失去稳定。3粘结性喷锚支护同围岩能全面粘结,这种粘结作用可以产生三种作用:①联锁作用,即将被裂隙分割的岩块粘结在一起若围岩的某块危岩活石发生滑移坠落,则引起临近岩块的联锁反应,相继丧失稳定,从而造成较大范围的冒顶或片帮。开巷后如能及时进行喷锚支护,喷锚支护的粘结力和抗剪强度是可以抵抗围岩的局部破坏,防止个别威岩活石滑移和坠落,从而保持围岩的稳定性。②复和作用,即围岩与支护构成一个复合体(受力体系)共同支护围岩。喷锚支护可以提高围岩的稳定性和自身的支撑能力,同时与围岩形成了一个共同工作的力学系统,具有把岩石荷载转化为岩石承载结构的作用,从根本上改变了支架消极承担的弱点。③增加作用。开巷后及时继进行喷锚支护,一方面将围岩表面的凹凸不平处填平,消除因岩面不平引起的应力集中现象,避免过大的应力集中所造成的围岩破坏;另一方面,使巷道周边围岩由双方向受力状态,提高了围岩的粘结力C和内摩擦角,也就是提高了围岩的强度。4柔性喷锚支护属于柔性薄性支护,能够和围岩紧粘在一起共同作用,由于喷锚支护具有一定柔性,可以和围岩共同产生变形,在围岩中形成一定范围的非弹性变形区,并能有效控制允许围岩塑性区有适度的发展,使围岩的自承能力得以充分发挥。另一方面,喷锚支护在与围岩共同变形中受到压缩,对围岩产生越来越大的支护反力,能够抑制围岩产生过大变形,防止围岩发生松动破坏。2.3新奥法理论要点及施工要点1新奥法与传统施工方法的区别:传统方法认为巷道围岩是一种荷载,应用厚壁混凝土加以支护松动围岩。而新奥法认为围岩是一种承载机构,构筑薄壁、柔性、与围岩紧贴的支护结构(以喷射混凝土、锚杆为主要手段)并使围岩与支护结构共同形成支撑环,来承受压力,并最大限度地保持围岩稳定,而不致松动破坏。新奥法将围岩视为巷道承载构件的一部分,因此,施工时应尽可能全断面掘进,以减少巷道周边围岩应力的扰动,并采用光面爆破、微差爆破等措施。减少对围岩的震动,以保全其整体性。同时注意巷道表面尽可能平滑,避免局部应力集中。新奥法将锚杆、喷射混凝土适当进行组合,形成比较薄的衬砌层,即用锚杆和喷射混凝土来支护围岩,使喷射层与围岩紧密结合,形成围岩-支护系统,保持两者的共同变形,故而可以最大限度地利用围岩本身的承载力。2保护巷道围岩自身的承载能力新奥法施工在巷道开挖后采取了一系列综合性措施:构筑防水层、围岩巷道排水;选择合理的断面形状尺寸;给支护留变形余量;开巷后及时做好支护、封闭围岩等,都是为保护巷道围岩的自身承载能力,使围岩的扰动影响控制在最小范围内,并加固围岩,提高围筵强度。使其与人工支护结构共同承受巷道压力。3允许围岩由一定量的变形,以利于发挥围岩的固有强度。同时巷道的支护结构,也应具有预定的可缩量,以缓和巷道压力。围岩的变形是控制在一定范围内的,必须避免围岩变形过大,从而导致围岩强度的削弱以致引起垮落、失稳。支护结构具有一定的变形量,允许巷道围岩产生一定的变形,以缓和来自巷道的巨大压力,更进一步减轻支护荷载。4新奥法施工过程中量测工作的特殊性由于岩体生成条件与地质作用的复杂性,施工条件的复杂性,以及对工程设计参数的精确要求,得要通过许多量测手段,在施工过程中对围岩动态和支护结构工作状态和支护结构工作状态进行监测。并用监测结果修改初步设计,指导施工.量测的结果可以作为施工现场分析参数和修改设计的依据,因而能够预见事故和险情,以便及时采取措施,防患于未然提到施工的安全程度。由上所述,新奥法的支护原则是:围岩不仅是载物体,而且是承载结构;围岩承载圈和支护体组成巷道的统一体,是一个力学体系;巷道的开挖和支护都是为保持改善与提高围岩的自身支撑能力服务。2.4新奥法的主要支护手段与施工顺序新奥法是以喷射混凝土、锚杆支护为主要支护手段,因锚杆喷射混凝土支护能够形成柔性薄层,与围岩紧密粘结的可缩性支护结构,允许围岩有一定的协调变形,而不使支护结构承受过大的压力。施工顺序可以概括为:开挖→一次支护→二次支护。开挖作业的内容依次包括:钻孔、装药、爆破、通风、出渣等。开挖作业与一次支护作业同时交叉进行,为保护围岩的自身支撑能力,第一次支护工作应尽快进行。为了冲分利用围岩的自身支撑能力开挖应采用灌面爆破(控制爆破)或机械开挖,并尽量采用全断面开挖,地质条件较差时可以采用分块多次开挖。一次开挖长度应根据岩质条件和开挖方式确定。岩质条件好时,长度可大一些,岩质条件差时长度可小一些,在同等岩质条件下,分块多次开挖长度可大一些,全断面开挖长度就要小一些。一般在中硬岩中长度约为2-2.5米,在膨胀性地层中大约为0.8-1.0米。第一次支护作业包括:一次喷射混凝土、打锚杆、联网、立钢拱架、复喷混凝土,在巷道开挖后,应尽快地喷一层薄层混凝土(3-5mm),为争取时间在较松散的围岩掘进中第一次支护作业是在开挖的渣堆上进行的,待把未被渣堆覆盖的开挖面的一次喷射混凝土完成后再出渣。按一定系统布置锚杆,加固深度围岩,在围岩内形成承载拱,由喷层、锚杆及岩面承载拱构成外拱,起临时支护作用,同时又是永久支护的一部分。复喷后应达到设计厚度(一般为10-15mm),并要求将锚杆、金属网、钢拱架等覆裹在喷射混凝土内。完成第一次支护的时间非常重要,一般情况应在开挖后围岩自稳时间的二分之一时间内完成。目前的施工经验是松散围岩应在爆破后三小时内完成,主要由施工条件决定。在地质条件非常差的破碎带或膨胀性地层(如风华花岗岩)中开挖巷道,为了延长围岩的自稳时间,为了给一次支护争取时间,安全的作业,需要在开挖工作面的前方围岩进行超前支护(预支护),然后再开挖。在安装锚杆的同时,在围岩和支护中埋设仪器或测点,进行围岩位移和应力的现场测量:依据测量得到的信息来了解围岩的动态,以及支护抗力与围岩的相适应程度。一次支护后,在围岩变形趋于稳定时,进行第二次支护和封底,即永久性的支护(或是补喷射混凝土,或是浇注混凝土内拱),起到提高安全度和整个支护承载能力增强的作用,而此支护时机可以由监测结果得到。对于底板不稳,底鼓变形严重,必然牵动侧墙及顶部支护不稳,所以应尽快封底,形成封闭式的支护,以谋求围岩的稳定。2.5新奥法适用范围①具有较长自稳时间的中等岩体;②弱胶结的砂和石砾以及不稳定的砾岩;③强风化的岩石;④刚塑性的粘土泥质灰岩和泥质灰岩;⑤坚硬粘土,也有带坚硬夹层的粘土;⑥微裂隙的,但很少粘土的岩体;⑦在很高的初应力场条件下,坚硬的和可变坚硬的岩石;在下述条件下应用新奥法必须与一些辅助方法相配合①有强烈地压显现的岩体;②膨胀性岩体(要与仰拱与底部锚杆相配合);③在一些松散岩体中,要与钢背板与之配合;④在蠕动性岩体中,要与冻结法或预加固法等配合;在下列场合中应用应慎重①大量涌水的岩体;②由于涌水会产生流砂现象的围岩;③极为破碎,锚杆钻孔、安装都极为困难的岩体;④开挖面完全不能自稳的岩体等。2.6新奥法的缺点主要有:①实施不仅要求有良好的施工组织和管理,也要求技术人员和量测人员都十分熟练,没有这一点就易于发生错误;作业质量都与每一个人的仔细操作有关。②开挖暴露出的地质会立即改变其状态,因此要求施工地质人员要亲临现场,以便发现问题;③用能控制的施工量测,往往给施工带来不便;④干喷射带来的灰尘以及由于易受化学药品的损害必须加强防护,尤其是对眼睛的防护,湿喷虽然可以避免此缺点,但在同样条件下,不如干喷那样有效的支护岩体。新奥法施工是从实际经验中总结出来的,又在不断实践经验中得以丰富其内容和进一步发展,新澳法施工在我国推广以来,经过几十年的发展,通过科研、设计、施工三结合,在修建下坑、西坪、大瑶山、军都山等铁路隧道以及中梁山、二郎山、西山坪等多座公路隧道中,应用新奥法远离及其相应的技术,取得了较大的成就。3黄山区省道3222龙门岭隧道道工程概况3.1地质情况况项目所在区主要地地层为黄山群全-强风化变质质片岩,片状状构造,主要要矿物成分为为钠长石、云云母及少量伊伊利石、蒙脱脱石等粘土矿矿物,局部见见石英岩脉填填充;全-强风化变质质片岩,岩体体极破碎,呈呈散体状,结结构面密集发发育,产状杂杂乱,泥质夹夹层极发育,主主要表现为粘粘土矿物,易易顺层间滑动动失稳;遇水水有软化及膨膨胀现象,成成洞极困难,稳稳定性极差,易易失稳坍塌。表3-1围岩级别分分类表隧道名称起讫里程隧道长度(m)坡度(%)工程地质概况围岩级别(m)ⅠⅡⅢⅣⅤ省道322龙门岭隧道道K6+250~K7+444011901.5中~微风化黄山群群片岩——580540703.2地理位置省道322龙门岭隧道道为双响通行行的二车道二级公路隧道道,隧道进口口位于黄山市黄山区龙门门乡七星村,出出口位于黄山山市黄山区甘棠棠镇许村。隧隧道最大埋深深为300米。隧道起起讫桩号为K6+700~K7+440,全长11990米。隧道道进口平曲线线半径R=1200m,出口平曲线线半径R=1500m,洞身位于于直线上。隧隧道纵面线形形为2.0%的双向坡;。隧隧道进口采用翼墙式式洞门、出口口采用削竹式洞门。气象项目所经地区属于于东北亚热带季季风性大陆山山区气候,四四季分明,冬冬长夏短,雨雨热同季,光热充沛,山山区立体小气气候特征明显显,年平均气气温为15℃~25℃,极端最高高气温为42.0℃(2014年8月15日),极端端最低气温为为﹣10.0℃(1977年1月30日),平均均降雨量为2260.0mm,平均风速速在2m/ss左右。水文地质地表水项目所在区内地表表水系不发育育,无常年性性地表水体,地地表水主要为为大气降水形形成的表面流流及山间冲沟沟内的雨季短短暂溪流,水水量受季节性性影响变化比比较大,自然然排泄通畅。隧隧道进、出口位于于斜坡位置,地地表水对隧道道施工影响较较小。但应注注意暴雨期间间地表面流对对洞口的冲刷刷破坏作用,宜宜采取边仰坡坡截水沟截留留、疏排和喷喷射混凝土等等措施。3.3地下水类型型及地貌特征征项目所所在区地下水水类型主要为为岩基裂隙水水,赋存于片片岩裂隙及破破碎带内,接接受大气降水水补充,水量量一般较贫乏乏。局部地段段由于风化裂裂隙发育,裂裂隙水补给条条件较好,隧隧道开挖时可能存在在渗水现象,但但水量较小,且且与降水关系系较密切。其次为为残破积粘土土层中的孔隙隙水,该类型型地下水含水水层总体厚度度小,分布不不均匀,贮水条件较差差,易渗透流流失,仅季节节性有水,旱旱季干涸。3.3.1补、泾泾、排条件及及动态特征基岩裂裂隙水赋存于于基岩风化裂裂隙中,接受受大气降水垂垂直入渗补给给,沿基岩风风化裂隙、构造裂隙等等向地势低凹凹处呈脉状、线线状排泄。地下水影响项目所在在区岩基接受受大气降水入入渗补给,在在隧道浅埋段段风化裂隙较较发育,裂隙隙水受地表水补给条条件较好,地地下水发育,主主要为基岩裂裂隙水和破碎碎岩层中的孔孔隙水,且受受大气降水关系影响响较大,隧道道开挖有明显显的渗水、滴滴水现象,地地表”V”型沟谷发育育,切割较深深,沟谷间常年年四季有明流流水,隧道开开挖局部地段段表现为线状状滴水、股状状流水现象,;;在深埋段,多多数地段呈干干涸状,局部部可能有滴水水现象,断层层破碎带范围围则会出现明明显渗水。3.3.2地形地地貌隧道区区属构造剥蚀蚀中山地,附附近山顶标高高860m,最大切割割深度近300米,多发育“V”型沟谷。隧隧道穿越区微微地貌形态有有山峰、山脊脊、分水岭、冲冲沟,穿越段段地面标高在在100~860m之间。隧道道进洞口位于坡坡脚,自然坡坡脚25~45°,附近有小河河流;隧道顶顶部树林茂密密,无居民。隧道道出洞口离G3国道不远,交交通比较便利利。3.3.3地震项目所所在地区历史史上无大的地地震灾害记录录,新构造活活动以差异升升降为主,地地壳基本稳定。根据《中国地震震动参数区划划图》(GB183306-2001),本区设设计地震分级级为第一组,设设计基本地震加速度度值为0.055g,特征周期期为0.355s,相当于地地震基本烈度度VI度。隧道应应按设计地震震动峰值加速速度0.100g按照VII抗震设设防。4龙门岭隧道开挖方方法及掘进方方式4.1开挖方法本隧道为Ⅴ级围岩岩,地质条件件较差,隧道道设计施工以以新奥法理论论基础,其施施工原则为::弱爆破、短短进尺、少扰扰动、早喷锚锚、强支护、勤勤量测、紧封封闭。新奥法理论要点如如下:(1)围岩是主要的承承载单元,应应充分保护围围岩,采用控控制爆破或机机械开挖,留留取核心土。(2)允许围岩变形,但但又要限制围围岩变形,采采用柔性支护护,及时喷锚锚。(3)进行监控量测,修修正施工方法法、支护参数数。(4)采用复合式衬砌砌,防止渗漏漏,减小而衬衬开裂。(5)及时封闭,隧道道断面形状尽尽量圆滑,避避免拐角处应应力集中。隧道开挖采用台阶阶开挖法,由由于隧道地质质条件较差,因因此要按短台台阶、多循环环要求开挖。采用台阶法开挖应应注意以下事事项:a.台阶数不宜宜过多,台阶阶长度要适当当,一般以一一个垂直台阶阶开挖到底,保保持平台长22.5--3m为好好,易于掌握握炮眼深度和和减少翻渣工工作量,装撞撞机应紧跟开开挖面,减少少扒渣距离以以提高装淹运运输效率。应应根据两个条条件来确定主主台阶长度::一是初期支支护形成闭合合断面的时间间要求,用岩岩稳定性愈差差,闭合时间间要求愈短;;二是上半部部断而施了时时开·挖、支护、出出渣等机械设设备所需的空空间大小的要要求。b.个别破碎地地段可配合喷喷锚支护和挂挂钢丝网施工工。如遇到局局部地段石质质变坏,围岩岩稳定性较差差时,应及时时架设|临时支护或或考虑变换施施工方法,留留好拱脚平台台,采用先拱拱后墙法施工工,以防止落落石和崩塌。c.应重视解决上下部部半断面作业业的相互干扰扰的问题。台台阶基本上是是合为一个JJ~作面进行行同步掘进;;短台阶上下下部作业相互互干扰较大,要要注意作业施施工组织,质质量监控及安安全管理;长台阶基本本上上下部作作业面已拉开开,干扰较少少。d.上部开挖时时,因临空面面较大,易使使爆破面渣块块过大,不利利于装、渣,应应适当密布中中小炮眼但采采用先拱后脑脑法施正时,对对于下部开挖挖时,院注意意上部的稳定定,必须控制制下部开挖厚厚度和用药量量,并采取防防护措施,避避免损伤拱圈圈反确保施工工安全。若围围岩稳定性较较好,则可以以采取分段顺顺序开挖;若围岩稳定定性较差,则则应缩短下部部掘进循坏进进尺;若稳定性更更差,则可以以左右错开,或或先拉中槽后后挖边帮。e.采用钻爆法法开挖石质隧隧道时,肮采采用光面爆破破或预裂爆破破技术,尽量量减少扰动围围岩的稳定性性。f.采用台阶法开开挖关键问题题是台阶的划划分形式。台台阶划分要求求做到爆破后后扒渣量较少少,钻眼作业业与出渣运输输干扰少。4.2掘进方式隧道施工中,掘进进方式是影响响围岩稳定的的又一重要因因素。本隧道道采用钻眼爆爆破掘进。钻钻眼爆破掘进进即是用炸药药爆破坑道范范围内的岩体体。钻爆法可可用于各类岩岩层中,是隧隧道施工开挖挖中常采用的的方法。当用用钻爆法开挖挖坑道时,应应采用光面爆爆破,预裂爆爆破技术,能能使开挖轮廓廓线符合设计计要求、减少少超欠挖量,并并能减少对围围岩的扰动破破坏等。它是是一般山岭隧隧道工程中常常用的掘进方方式。由于该隧道道为Ⅴ级围岩,属于软质岩,可采用预裂裂爆破法。其其参数如下::装药不偶合合系数2.0,周边眼间间距为40cm,周边眼至至内圈崩落眼眼间距30cm,周边眼装装药集中度为为0.2kgg/m。图4-1炮眼布置置图表4-1爆破参参数表开挖部位炮眼类别炮眼深度炮眼数量单孔装药量上台阶开挖掏槽眼1120.6掏槽眼1100.4辅助眼160.4辅助眼140.3辅助眼1230.3辅助眼1170.3底板眼1160.4周边眼1370.2合计125开挖部位炮眼类别炮眼深度炮眼数量单孔装药量下台阶开挖辅助眼2271.2辅助眼2141.2辅助眼241.2辅助眼2100.6辅助眼291.2底板眼2171.4周边眼2180.4合计995龙门岭隧道隧道防防、排水设计计及隧道附属属设施施工隧道防排排水是保证隧隧道适用性以以及衬砌结构构、路面、设设备耐久性的的关键。防排排水工程设计计的原则以排排为主,以防防为辅,“防排相结合”的综合治理理。5.1防水原则龙门岭隧隧道在防排水水设计时严格格遵循“防、排、截截、堵结合,因因地制宜,综综合治理”的原则,结合合水文地质条条件、施工技技术水平、材材料来源和成成本等,选择择适宜的方法法,以满足使使用期内结构构和设备的“正常使用和和行车安全”的目的。隧隧道须设置相相应的截水沟沟、排水沟,做做好地表排水水系统疏导地地表水,防止止大气降水形形成的面流冲冲刷洞口边坡坡及地表水大大量下渗影响响隧道施工及及安全营运。5.1.1防排水水标准1)洞内无渗漏漏水;2)装孔眼不渗渗水;3)洞内路面不不冒水、不积积水。5.1.2防水措措施1)衬砌柔性防防水措施衬砌柔性防水工程程设置在二次次衬砌面与喷喷混凝土面之之间,以提高高衬砌的密水水性,防止水水从二次衬砌砌裂缝中渗出出并扩大混凝凝土裂缝。柔柔性防水层材材料建议采用用施工安装方方便、无毒阻阻燃,且耐久久性、防水性性、缓冲性能能等均好的PVC防水卷材。明明洞背部防水水层采用22.5mm厚防水卷材材,选择晴朗朗干燥天施工工,防水层外外部应作水泥泥砂浆保护再再作填土。2)衬砌漏水防防止措施a)衬砌自防水结构构为了防止柔性防水水层由于施工工原因可能出出现局部地方方防水失败,故故二次衬砌做做成自防水混混凝土结构。采采用低碱性膨膨胀水泥混凝凝土,自防水水结构抗渗标标号要求达110S。为为了提高混凝凝土抗冻性,混混凝土掺加引引气剂。b)止水带在衬砌浇筑工作缝缝设置背贴式式橡胶止水带带。橡胶止水水带需采用耐耐寒性能好的的三元乙丙橡橡胶材料。c)暗洞施工要求采采用泵送混凝凝土,以保证证浇筑质量及及衬砌与初期期支护之间密密实不留空隙隙。3)复合式衬砌砌防水系统隧道采用复合式衬衬砌,在初期期支护和二次次衬砌之间铺铺设防水板和和无纺土工布布组成的防水水层,以防地地表水渗漏进进入隧道内,无无纺布的密度度为4500g/m2,防防水板采用易易于焊接的防防水卷材,厚厚度为1..2mm,接缝长度度为120mmm。4)二次衬砌防防水系统图7-1二次衬砌施施工缝、沉降降缝的构造形形式图5-1二次衬砌砌防水系统二次摸筑衬砌采用用防水混凝土土,本身具有有一定的抗渗渗阻水性能。充充分利用混凝凝土衬砌的防防水性能,是是最基本的防防水措施。改改善和利用混混凝土衬砌的的抗渗防水性性能,可以通通过提高混凝凝土的抗渗等等级,以及在在施工过程中中采用机械振振捣,使其密密实。二次衬衬砌施工缝、伸伸缩缝、沉降降缝等是防渗渗漏水的薄弱弱环节。可靠靠的防水措施施是指除按施施工规范要求求处理外,还还应进行精心心的设计,采采用合理的防防水材料和构构造形式,二二次衬砌施工工缝、沉降缝缝的主要构造造形式如图55-1。5.2隧道洞内排排水5.2.1围岩疏疏导排水在隧道环向铺设塑塑料盲沟将水水引入边墙两两侧10cmm纵向塑料排排水盲沟,然然后通过10cmPPVC横向排水管管将水引入两两侧25cm双壁打孔波波纹管侧式排排水管排出洞洞外,路缘通通缝式排水沟沟排出洞外,洞洞内管沟与洞洞外的天沟、排排水沟、截水水沟形成完整整的排水系统统。电缆沟底底部设横向及及纵向集水沟沟,将可能流流入电缆沟的的水,通过纵纵向集水沟引引出洞外。5.2.2路侧边边沟排水路侧边沟主要引排排营运中隧道道内清洗污水水、消防污水水和其它污水水,电缆沟内内的集水也引引入路侧边沟沟。路侧边沟沟低于路面垫垫层,避免边边沟水对路面面结构产生不不利影响。隧隧道洞内纵向向排水沟坡度度与隧道线路路坡度一致,为为整一单向坡坡,坡度为2%,可以避免免加深或减小小边沟深度,保保持正常过水水断面。路侧侧边沟采用开开口式明沟,便便于清洗,不不易淤泥,不不需要设沉砂砂池,采用预预制结构,施施工速度快,其其结构如图55-2。图5-2开口口式路侧边沟沟5.2.3侧向排排水沟侧向排水水沟对路面底底积水疏导效效果明显,且且可降低施工工难度。衬砌砌背后的地下下水经横向导导水管通过侧侧向排水沟排排出。由于地地下水可能夹夹带泥沙或沉沉积矿物质,侧侧向水沟每隔隔50m设置沉沉砂池。隧道道底设横向导导管是为了将将衬砌背后的的纵向盲沟与与侧向排水沟沟连接起来,将将衬砌背后的的地下水引入入侧向排水沟沟。纵向间距距取10mm,横向排水水管的两端采采用三通联结结。路面底部部横向设一定定的排水坡度度,在两水沟沟间路面底部部设置横向排排水盲沟,有有利于地下水水迅速排入侧侧向排水沟,防防止路面底积积水,避免路路面冒水,破破坏路面。5.3洞口与明洞洞防排水5.3.1洞口防防排水洞口排水水系统满足不不渗漏的要求求,起到截排排水的作用,并并将洞口边、仰仰坡地表水引引出洞口以外外。洞外的水水不能流入隧隧道,避免将将洞口外泥沙沙和杂物带入入洞内,堵塞塞洞内排水系系统。为了防防止地表水冲冲刷洞口和洞洞口边、仰坡坡,洞口和明明洞设置截水水沟和排水沟沟,洞门顶部部设截水天沟沟,以形成完完善的防排水水系统。天沟沟设于边、仰仰坡顶5mm以外,其坡坡度根据地形形设置,为2%,以免淤积积。洞门端墙墙背后设置滤滤水层通过端端墙所设泄水水孔排水。对对洞口盲沟系系统定期检查查其通畅性,当当有阻塞时及及时疏通。5.3.2明洞防防排水明洞防排水设计应应注意以下问问题:1)明洞顶受地表水及及径流的影响响较大,为了了保证明洞结结构安全、稳稳定和耐久,明明洞洞顶设置必要的截排排水系统。在在明洞回填层层顶部洞门墙墙背设排水沟沟,明洞槽边边、仰坡开挖挖线以外设截截水沟。2)明洞边墙顶边墙后后设置纵向、竖竖向盲沟,可可以汇集围岩岩地下水和明明洞顶渗入的的地表水。3)明洞与暗洞接缝处处的防水,将将接缝处局部部衬砌混凝土土加厚0.077m,注意振捣捣密实,并将将明洞外贴式式防水层伸入入暗洞衬砌1.5m,使其搭接接粘结。5.4二次衬砌施施工方案
二次衬砌砼施工先先施做仰拱及及铺底砼,再再施做边墙和和拱部砼,二二次衬砌采用用衬砌台车、小小模板安装配配合砼输送泵泵作业,为了了保证砼质量量,采用自动动计量砼搅拌拌站,混凝土土运输车运输输,插入式或或附着式振捣捣器捣固,人人工养护。
5.4.1衬砌施施工工艺隧道衬砌施工工艺艺详见图5-3.监控量测确定施作二衬时间监控量测确定施作二衬时间施工准备台车移位台车定位施作止水带隐蔽检查灌筑混凝土台车脱模退出养护1.挂设防水板及铺设环纵向盲沟2.中线水平放样3.铺设衬砌台车轨道1.水平定位立模2.拱部中心线定位3.边墙模板净空定位1.清理基底2.装设钢制挡头模板1.自检2.监理工程师检查洞外混凝土拌合混凝土运输混凝土泵送捣固涂刷脱模剂图5-3衬砌施工工工艺流程图5.4.2衬砌施施工方法1)隧道拱墙衬衬砌在围岩及及初期支护变变形基本稳定定后进行,适适度紧跟开挖挖。隧道二次次衬砌采用衬衬砌台车,分分段整体浇筑筑。混凝土为为商品混凝土,由由混凝土搅拌拌输送车运输输至浇筑地点点,然后由混混凝土输送泵泵泵送入衬砌砌台车模板内内。2)施工前准确确测量使衬砌砌台车定位,保保证衬砌台车车中线与隧道道中线一致,拱拱墙模板成型型后固定,测测量复核无误误;然后清理理基底杂物、积积水和浮碴,装装设钢制挡头头模板,按设设计要求装设设止水带,并并自检防水系系统设置情况况。灌注混凝凝土自下而上上,先墙后拱拱,对称浇筑筑。3)混凝土浇筑筑时的自由倾倾落高度不宜宜超过1.5m,当超过时时,采用滑槽槽、串筒等器器具,或通过过模板上预留留的孔口浇筑筑。4)为保证混凝凝土的密实性性,采用高频频振捣器振捣捣,辅以附着着式震动器。5)初期支护变变形稳定前施施工的二次衬衬砌,拆模时时的混凝土强强度应达到设设计强度的100%;初期支护护变形稳定后后施工的二次次衬砌,拆模模时的混凝土土强度应达到到8.0MPPa,当湿度不不够时,脱模模后喷雾洒水水养护,养护护期14天。6)为保证衬砌砌混凝土与防防水板及初支支之间相互密密贴,衬砌背背后预埋注浆浆管,待混凝凝土达到强度度后进行衬砌砌背后回填注注浆。5.4.3拱顶衬衬砌混凝土施施工1)混凝土泵送送软管从模板板台车的进料料窗口(从最低一级级窗口逐渐上上移)处注入混凝凝土。当混凝凝土浇筑面接接近顶部(以高于模板板台车顶部为为界限),进入封顶顶阶段,为了了保证空气能能够顺利排除除,在堵头的的最上端预留留两个圆孔,安安装排气管,其其大小以φ50mm为宜。排气气管采用轻质质胶管或塑料料管,以免沉沉入混凝土之之中。将排气气管一端伸入入仓内,且尽尽量靠前,以以免被泵管中中流出来的混混凝土压住堵堵死,另一端端即露出端不不宜过长,以以便于观察。随随着浇筑继续续进行,当发发现有水(实为混凝土土表层的离析析水、稀浆)自排气管中中流出时(以泵压≤0.5MPPa为宜),即说明仓仓内已完全充充满了混凝土土,立即停止止浇筑混凝土土,撤出排气气管和泵送软软管,并将挡挡板的圆孔堵堵死。2)封顶混凝土土按规范严格格操作,尽量量从内向端模模方向灌注,排排除空气,保保证拱顶灌注注厚度和密实实。要落实三三级检查签认认制度,并配配备相应的无无损检测仪器器(地质雷达)进行检测。5.4.4衬砌背背后压浆根据施工图纸,隧隧道衬砌施工工完成并达到到80%强度后,进进行衬砌砼背背后回填注浆浆。纵向注浆浆管设于拱顶顶模筑衬砌外外缘、防水板板内侧,纵向向注浆管孔径径Φ20,采用聚乙乙烯管。在防防水板敷设完完成后,采用用胶粘于防水水板内侧,结结合施工缝布布置,注浆管管每3m设一处,两两端分别与预预设的Φ20镀锌钢管注注浆口连接。镀镀锌钢管注浆浆口应突出衬衬砌内缘3-5cm,以便于连连接。注浆材材料采用1:1水泥浆,回回填注浆压力力采用0.05--0.1MPPa,终压0.2MPPa。衬砌后用用探地雷达等等手段检测出出的局部空洞洞部位,钻注注浆孔,进行行个别压浆。示示意图见5--4。图5-4衬砌后注注浆示意图
5.4.5质量保保证措施1)严格执行合合同规定的施施工验收规范范,建立和健健全各级质量量检查制度。工工程开工前组组织全体员工工学习有关技技术标准、质质量标准,预预先向参与施施工的人员进进行施工工艺艺过程的技术术交底、说明明工艺质量要要求以及技术术规程,同时时加强质量意意识教育、树树立高度的质质量意识,确确保工程的施施工质量。2)编制质量计计划,并严格格贯彻执行。3)施工前做好好导线复测和和施工放线工工作,认真阅阅读图纸,做做好逐级技术术交底工作。吃吃透设计意图图,认真审查查施工图设计计及说明,绘绘制分部分项项工程施工草草图,严格照照图纸施工、按按规范执行,不不出差错。4)钢筋架立前前应预先熟悉悉图纸,有关关技术人员应应进行专门交交底。钢筋架架立时应按钢钢筋材料表核核对配料和料料牌,检查钢钢筋规格是否否齐全准确,形形状、数量是是否与图纸相相符。钢筋架架立结束后应应清理现场,检检查是否存在在遗漏钢筋。5)按设计要求求的保护层厚厚度预制砂浆浆垫块,竖向向钢筋可采预预埋有铁丝的的砂浆垫块。混混凝土浇筑前前应再次检查查是否有垫块块脱落的现象象并及时纠正正发现的问题题,以确保钢钢筋保护层符符合设计要求求。6)选择焊接工工艺性能良好好的焊机,正正确选择焊接接电流。焊接接时应将焊接接区域内的脏脏物清除干净净,多声能施施焊时,应层层层清除溶渣渣。7)发现箍筋松松绑的应及时时重新安装绑绑扎,不得使使用锤子敲击击,以免骨架架其他部位变变形或松扣。8)根据构件配配筋情况,预预先算好箍筋筋实际分布间间距,作为绑绑扎钢筋骨架架时的依据。9)注意浇筑操操作,尽量不不碰撞钢筋,浇浇筑时派专人人进行钢筋值值班,随时检检查,发现问问题,及时解解决。10)浇筑时,振振捣平整,严严格控制混凝凝土厚度,防防止废料入仓仓,骨料不得得集中,仓内内积水及时排排除,质检人人员跟班检查查,认真做好好施工记录。5.4.6安全保保证措施1)施工中临时时结构必须向向员工进行安安全技术交底底,对大型临临时结构须进进行安全设计计和技术鉴定定,合格后方方可使用。2)从事高空作作业的技术工工人,上岗前前要进行身体体检查和技术术考核,合格格后方可操作作。并按有关关的安全操作作要求进行作作业。3)用电线路架架设应符合规规定要求,配配电箱和闸刀刀盒应上锁,室室外配电箱和和闸刀盒应有有良好的防护护措施。4)加强运输及及施工车辆的的管理,经常常检查其车辆辆,严格禁止止车辆带病作作业。5)隧道施工人人员到达工作作地点后,负负责人应首先先组织大家分分头检查工作作面、机具设设施是否处于于安全状态,详详细检查围岩岩及初期支护护是否有变化化,顶板和两两帮是否稳定定,如有松动动和裂纹,应应及时加固处处理。6)当发现量测测数据有突变变或异变时,及及时通知现场场负责人,并并采取应急措措施,保证施施工作业安全全。5.5内检修道、设设备洞室1)因营运设备备检修需要,在在洞内行车两两侧设置检修修道,检修道道高于路面。2)设备洞室根根据通风、照照明、防灾、报报警等需要,隧隧道内墙壁设设配电、紧急急电话、控制制和消防等设设备洞室。设设备洞室几点点说明如下::a)紧急电话洞室位位置:设置在在洞内行车方方向右侧墙壁壁上,本隧道道在中部设置置一处。b)消防设备洞室位位置:设置在在洞内行车方方向右侧墙壁壁上,每隔550m设置一一处。5.6洞内路面路面采用混凝土面面板厚度25cm,采采用C35混凝土土(施工时应应以抗折强度度指标控制,要要求抗折强度5.0MPPa以上)。混凝凝土面板洗刨刨后刷防水层层,然后摊铺铺6cmACC-16中粒式沥青青,4cmACC-13细粒式沥青青。5.7其它系统隧道内侧墙考虑55cm的预留留内装空间。近近期洞内装饰饰主要为拱部部采用喷20mm厚的的深蓝色防火涂料;;边墙2.5m高度度以下采用喷喷20mm厚米白色防火火涂料。防火涂料耐耐火极限达到到2.5h隧道洞内噪声问题题,国内外经经验认为对于于汽车专用道道的公路隧道道,洞内噪声声对行车的影影响一般不予予以特别考虑虑。洞口设置置标志牌,洞洞内设标志线线及信号灯、情情报板、电子子监控器,洞洞内设有CCO检测器、电光光诱导光标和和驱赶喇叭等等。在消防洞洞室旁设置手手动报警按钮钮,每个1100米设感温探探测器1套及电话总总机一部。进出口各设变电站站1座,并配有有应急电源。中中央控制系统统设在隧道管管理站。6结论按照“新奥法”的施工工要求,对省省道322龙门岭隧道进进行施工。主要施工内容包括:洞洞门、隧道衬衬砌结构与支支护、路面防防排水施工,并并进行强度检检核。根据围围岩级别确定定了施工方法法:台阶法施施工,并根据据此施工方法法设计了其掘掘进方式(钻钻爆法)的爆爆破参数以及及炮眼设计。通过施工获得以下下结论:1、隧道衬砌采用复复合式衬砌,断断面形式为等等截面曲墙拱拱形断面,采采用非对称配配筋;洞门形形式考虑使用用功能和与地地形的协调美美观因素主要要采用翼墙式式,并须对墙墙面进行必要要的装饰。2、采用台阶法开挖挖,用钻眼爆爆破法掘进,进行科学施工管理;3、隧道防排水工程设设计的原则以以排为主,以以防为辅,“防排相结合”的综合治理理。通过本次毕业设计计使我对隧道道施工的各个个环节(包括括围岩复合衬衬砌中二次衬衬砌的内力、隧隧道路面、路路基排水、隧隧道通风、隧隧道的钻爆
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