对浅埋暗挖法遂道施工技术的几点分析

发表时间:2020/12/9   来源:《基层建设》2020年第23期   作者:曾云峰 吴迪
[导读] 摘要:浅埋暗挖施工区域通常在第四纪软弱地层,通过对地层的加固处理,增强围岩自身承重,通过短进尺施工封闭支护结构并及时成环,使围岩和初支结构共同形成支护体系。
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        摘要:浅埋暗挖施工区域通常在第四纪软弱地层,通过对地层的加固处理,增强围岩自身承重,通过短进尺施工封闭支护结构并及时成环,使围岩和初支结构共同形成支护体系。为降低施工环境对浅埋暗挖施工质量的影响,应加强对隧洞水文地质状况、支护材料、周围建筑物等的监测,根据监测结果改善和优化施工方案,确保浅埋暗挖施工质量的不断提升。
        关键字:浅埋暗挖法;隧道施工技术;分析
        引言
        铁路隧道工程建设项目施工难度大,施工工艺要求高,施工整体造价成本高。在铁路隧道浅埋段,合理运用浅埋暗挖施工工艺,整体造价成本较低,占地较少,对于施工区域周边环境的扰动也较小,因此得到大力推广应用。在运用浅埋暗挖施工方法时,应对隧道围岩的承载能力进行充分的考量,待围岩开挖后,务必综合运用多种支护措施,确保围岩的稳定性和安全性。
        1.浅埋暗挖施工技术原理
        本隧道工程埋深浅,因为施工过程所造成的地层损失会引起较为明显的地面移动,影响施工的稳定,对开挖支护、衬砌、注浆、排水等方面也有更高要求,导致施工难度大大增加。浅埋暗挖施工并非对新奥法的简单套用,而是基于新奥法施工技术并与工程实际、水文地质条件等进一步结合和创新的技术。潜埋暗挖施工技术以新奥法为依据,通过在施工过程中加入多种辅助措施以加固围岩,并发挥围岩结构自承力,通过支护措施封闭成环,并与围岩结构共同形成联合支护体系,能抑制围岩结构大规模变形。浅埋暗挖法在开挖支护过程中通过由柔至刚复合型衬砌,使基本荷载和特殊荷载完全由初衬和二衬承担,所以,为有效控制地层沉降,该技术对初期支护强度要求较高。浅埋暗挖施工过程中围岩特征曲线和支护刚度曲线之间的关系见图1。对于曲线内A、B、C三个位置而言,应通过增加支护承载力,使A点与C点尽量靠近,并增大支护承载,以降低围岩结构自承载。施工时,应自上而下进行初支施工,待初支达设计稳定值后再进行二衬施工。
 
        2.浅埋暗挖法隧道施工技术应用
        2.1施工方法的选用
        浅埋暗挖法包括多种施工技术,在隧道工程施工建设中要结合工程建设需求、地质条件特征、水文特征、区域文化、气候特征等进行综合考量,选择最具适应性的施工方法,以促进施工进程的顺利推进,获得良好的施工效果。
        2.2浅埋暗挖施工原则
        (1)机械设备配置和组合。依据本隧道工程的地层、水文地质状况,选取对地层和周边环境扰动最小的施工办法和施工机械设备配置。加之该隧道为双线铁路隧道,需要进行较大断面的开挖。因此综合运用辅助工法及分部多台阶开挖施工方法。(2)选取适宜的辅助工法。当选定辅助工法后,仍应优先选取大断面开挖法。(3)选取施工机械设备时,应选取适宜不同地层和不同断面的,能组合的配套机械设备,促使施工项目更加程序化。(4)浅埋暗挖法施工中还需要格外关注施工监控量测,应借助先进的施工量测设备,对施工项目进行全过程的监控测量,避免围岩出现坍塌。(5)应合理安排施工工序。特别是在开挖作业后,需要对喷射混凝土进行量测,及时反馈并进行修正。(6)协调各个施工工序之间的关系,对施工工序进行动态调整。
        2.3支护施工
        施工前必须进行支护结构设计、支护方式、辅助施工等的试验验证及综合研究,在支护施工中不断改善和优化。为有效控制地层沉降变形,应尽可能提前浅埋暗挖施工支护的时间,并适当增强支护刚度,在支护方式及施工工艺选择之外,还必须改良围岩条件,加强超前支护。在支护施工中,全部荷载由初支承担,二衬起到安全储备作用,初支仅起到施工期内临时支护的作用,二衬才是荷载的主要承担结构。本隧道工程采用喷锚支护,锚杆自身质量是喷锚支护施工质量控制的重点,必须加强对锚杆材料、规格、质量等方面的检验。
        2.4混凝土喷射
        在开启电机、计量泵等设备后,将混凝土添加至料斗,自下而上依次进行混凝土喷射,喷射段的长度通常在6m以内。为便于混凝土压实施工,应先对不平整部位进行混凝土喷射。喷射施工过程中风压至少为0.5MPa,并根据料斗出料情况调整风机风压,使喷射混凝土施工过程中的风压保持在0.3~0.65MPa范围内。喷嘴与加固面之间的距离控制在1.5~2.0m,并垂直连续喷射,对于偏斜钢架和钢筋网等部位可以适当倾斜喷射,但倾角至少为70°。
        2.5背后回填注浆
        为实现对沉降情况的有效控制,通常需要在初支的背后位置进行注浆处理,继而实现初支与土体之间所有空隙的有效填充,断面初支格栅在每完成5m之后进行一次注浆。合理控制注浆压力,如果发现大于0.5MPa的情况需要立刻停止回填注浆。
        2.7浅埋暗挖施工方法
        (1)对隧道进行开挖施工时,采用浅埋暗挖施工需采取辅助加固以确保周围岩体结构的稳定。通常而言,常用加固措施有以下几种类型:超前注浆支护(图2)、超前小导管支护、临时仰拱等。
 
        (2)超前小导管施工参数。1)首先进行超前支护小导管的制作,原料则可以选取50的钢管。首先将钢管的一端制成锥状,按照梅花形将管体的整个部分,进行10孔径的扩散孔开设;2)每一根小导管应选取5m左右的长度,钢管的外径确定为50mm,管壁的厚度保持在5mm左右。按1.5m的纵向搭接长度进行设置,按照60cm的间距设置工字钢钢架;3)小导管具体安设时,钻孔打入即可。且应确保小导管整个进入工字钢钢架的腹部,并布设在拱部120°左右的范围内。控制环向的间距为30cm,仰角按照5°~10°的范围内;4)注浆整个小导管之前,应结合工程实际,对注浆参数进行科学试验,注浆压力保持在0.5~1.0MPa左右,扩散半径则不低于0.25m。(3)管棚。1)按照丝扣连接方式,将4~6m左右的无缝钢管连接为管棚,直径及管壁的壁厚分别为108mm和6mm,钢管的中心间距则控制在80cm左右。2)结合工程实际,设计的管棚的长度应为10~60m,搭接的长度则保持在5m左右。3)管棚的具体施作,可借助水平液压顶管机或水平导向钻设备。
        3.施工质量控制措施
        为更好地控制施工质量,必须进行现场监测。现场监控测量是非常重要的部分,必须对施工现场中每个情况实施检测,才能确保施工质量以及施工安全性,最为重要的则是可有效地控制沉陷以及变形的问题。测量项目中的应测项目,针对地质情况以及支护进行详细观察,分析其周边可能存在的拱顶下沉以及位移问题,然后找出合理施工处理措施,选择合适的施工工具。选测项目则是对于地表下沉问题、围岩压力、围岩体内位移等要素进行控制,从而严格地控制各个施工环节,以保证施工质量。
        结束语
        浅埋暗挖施工因其所具有的技术优势在隧道等地下工程建设中应用日益广泛,该技术能有效避免环境污染及对其余工程的扰动。但浅埋暗挖施工技术进度慢、混凝土喷射会产生大量粉尘,施工强度大,机械化程度低,施工质量受施工人员技术水平限制,高水位地层防水难度较大。所以,必须在浅埋暗挖施工方面积极探索新的施工工法,不断提升机械化施工程度,并妥善解决地下富水层结构防水等问题,不断提升浅埋暗挖施工水平。
        参考文献
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