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暗挖隧道穿越全~弱风化混合片麻岩技术研究

2014-12-25王景峰将浩梁

城市建设理论研究 2014年37期
关键词:穿越

王景峰 将浩梁

摘要:随着我国经济的快速发展,我国的道路建设事业出现了蓬勃发展的景象。在我国道路建设的过程中,有很多地段需要进行隧道施工,那么在隧道施工中,暗挖隧道成为了其中最重要的一部分,尤其是在混合片麻岩地质段。文章就对暗挖隧道在混合片麻岩技术进行了简要的探讨。

关键词:暗挖隧道;穿越;弱风化混合片麻岩

中图分类号:U45文献标识码: A

暗挖隧道在施工过程中,需要专业的工作人员利用相关技术进行专业的操作,这样才能安全的完成施工,并且保证工程施工的质量。所以笔者对以下两种技术通过实验数据以及专业理论进行了阐述。

一、工程概况

珠三角城际轨道交通隧道1#暗挖竖井(GDK15+600)右线大里程GDK15+699、右线小里程GDK15+458.3、左线小里程GDZK15+418.5处围岩处于上软下硬段,地下水发育,其中左线小里程段裂隙水及其发育,洞身拱顶120°范围为全风化混合片麻岩,遇水崩解,开挖过程中伴随掉块、坍塌、涌泥现象,给隧道正常掘进带来很大安全隐患,并极大影响了施工进度。

二、相关技术的研究

(一)断面注浆止水施工

为了保证施工安全,提高施工进度,对三个掌子面采用WSS注浆工法进行断面注浆。

1.对于注浆设备以及材料的选择

在注浆设备的选择上,采用坑道250钻机,Φ42双重钻杆钻眼,钻杆长度2m/根;注浆机采用煤矿用双液注浆泵2ZBSB3.6~0.5/5~7.5;SJY—双层立体式搅拌机一台。

(上图为坑道250钻眼机)

在注浆材料的选择上,选择注浆材料为AB液(水玻璃—磷酸)、AC液(水玻璃—水泥浆)。水玻璃模数2.6,水泥为PO42.5普通硅酸盐水泥。水玻璃—磷酸体积比1:1,水玻璃—水泥浆体积比1:1,水泥浆水灰比为1:1(重量比)。

2.施工原理

注浆时在不改变地层组成的情况下,将土层颗粒间存在的水强迫挤出,使颗粒间的空隙充满浆液并使其固结,达到改良土层性状的目的。其注浆特性是使该土层粘结力 (c)、内磨擦角()值增大,从而使地层粘结强度及密实度增加,起到加固作用;颗粒间隙中充满了不流动而且固结的浆液后,使土层透水性降低,而形成相对隔水层。

3.压力选定

注浆压力是注浆施工中的重要参数,它关系到注浆施工的质量以及是否经济。因此,正确确定注浆压力和合理运用注浆压力有着重要的意义。

注浆压力与砂层孔隙发育程度、涌水压力、浆液材料的黏度和凝胶时间长短等有关,目前均按经验确定。通常情况下按如下经验式计算:

(1)按已知的地下水静水压力计算,设计的注浆压力(终压值)为静水压力的2-3倍,最大可达到3-5倍,即

P<P<(3-5) P

式中:P——设计注浆压力(终压值)(Mpa)

P——注浆处静水压力(Mpa)

(2)根据注浆处地层深度计算

P=KH

式中:P——设计注浆压力(终压值)(Mpa)

H——注浆处深度(m)

K——由注浆深度确定的压力系数

4.工艺要求

定孔位:根据设计要求,对准孔位,不同入射角度钻进,要求孔位偏差为±3cm,入射角度偏差不大于1°。

钻机就位:钻机按指定位置就位,调整钻杆的垂直度。对准孔位后,钻机不得移位,也不得随意起降。

钻进成孔:第一个孔施工时,要慢速运转,掌握地层对钻机的影响情况,以确定在该地层条件下的钻进参数。密切观察溢水出水情况,出现大量溢水出水时,应立即停钻,分析原因后再进行施工。每钻进一段,检查一段,及时纠偏,孔底位置应小于30cm。钻孔和注浆顺序由外向内,同一圈孔间隔施工。

回抽钻杆:严格控制提升幅度,每步不大于15-20cm,匀速回抽,注意注浆参数变化。

浆液配比:采用经计量准确的计量工具,按照设计配方配料。

注浆:注浆孔开孔直径不小于45mm,严格控制注浆压力,同时密切关注注浆量,当压力突然上升或从孔壁、断面砂层溢浆时,应立即停止注浆,查明原因后采取调整注浆参数或移位等措施重新注浆。土、砂层容易造成坍孔时,采用前进式注浆,否则采用后退式注浆。

5.优点

采用WSS工法进行断面注浆,通过水玻璃与磷酸发生化学反应,快速凝固,将开挖轮廓线范围内存在的水强迫挤出,水玻璃与水泥浆发生化学反应后,填充物使颗粒间的空隙充满浆液并使其固结。

采用WSS工法进行断面注浆优点:

(1)避免了通过小导管注浆造成掌子面导管过多,给后期开挖造成困难;

(2)注浆完成后,开挖轮廓线上下1m范围内能明显看到水泥浆液纹路,有明显的止水及加固效果;

(3)坑道250钻机可进行360°旋转,可对局部水量大的地方进行注浆止水加固;浆液分管进入掌子面,避免了浆液提前混合导致扩散半径减小及注浆过程中堵塞注浆管路;

(4)WSS工法注浆一次能注浆12m,止水加固段长,施工循环时间短,能有效缩短注浆周期,提高施工进度。

(注浆前掌面图片)

(注浆后掌面图片)

(二)城市浅埋隧道爆破振速的控制技术

1.技术原理

利用水介质不可压缩性原理(传导性高),在未装炸药的部位充满水介质,能更好的传递震动波,减少了能量损失,相对延长了装药长度,起到改善爆破岩石的效果(硬岩效果更好),同时炮眼口炮泥堵塞遏制爆炸气体膨胀冲出炮眼口,减小了炸药的能量损失,同时水可以起到雾化降尘作用。

2.技术工艺

水压爆破法是在炮孔底部放置一个水带,少装一个炮卷,在周边眼靠孔口端放置两条水带,最后全部用炮泥堵塞。炮孔深度以及孔内雷管布置等参数与常规隧道光面爆破参数相近,主要区别是孔内一定位置用水带代替炸药,并用炮泥封堵炮孔空余段。水压爆破相对于常规爆破工艺上并没有大的区别,首先在清好的炮孔中先放入一管水袋(20cm),然后按爆破设计单孔药量(按水压爆破设计调整后),装完炸药及雷管后,再用水袋填至孔口20~40cm处,余下20~40cm再用炮泥堵塞压紧,最后进行联炮。

3.技术参数

爆破振速的控制主要以控制单段药量。单段药量可通过联炮或者总药量来进行控制,而在实际施工过程中,为了施工方便,避免联炮过程中产生盲炮,实际过程中采取控制单次爆破总药量来进行控制。以下就是根据实际情况提供的两组技术参数作为参考。如下图表1和表2:

通道号 通道名称

最大值

(CM/S) 主频

(HZ) 时刻

(S) 单位 量程

(CM/S) 灵敏度

1 X -0.184 33.898 0.04200 M/S 39.604 25.250

2 Y -0.315 119.403 0.02806 M/S 40.453 24.720

3 Z 0.268 78.431 0.00187 M/S 34.990 28.580

(表1)

通道号 通道名称 最大值

(CM/S) 主频

(HZ) 时刻

(S) 单位 量程

(CM/S) 灵敏度

1 X -0.198 40.201 0.04075 M/S 41.477 24.110

2 Y 0.321 102.564 0.05587 M/S 37.908 26.380

3 Z -0.308 105.263 0.00200 M/S 39.062 25.600

(表2)

结束语:

将暗道施工技术更好的运用,可以提高工作的质量以及工作效率,保证我国道路交通工程事业的稳步发展。

参考文献

[1]赵子龙.浅埋暗挖隧道全断面注浆施工工艺应用[J].建材发展导向,2011,09(4).

[2]何广沂.《节能环保工程爆破》[M].中国铁道出版社,2010.

[3]齐景瑞,刘正雄,张儒林.等.《隧道爆破现代技术》[M].中国铁道出版社,2010.

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