水平钻探的1/10~1/20。目前我们已用TSP202超前地质预报系统进行过生产性预报,经开挖施工验证,其预报结果与实际地质情况基本吻合,对施工具有指导意义。
TSP202超前地质预报系统是利用地震波在不均匀地质中产生的反射波特性来预报隧道掘进面前方及周围临近区域地质状况的。它是在掌子面后方边墙上一定范围内布置一排爆破点,依此进行微弱爆破,产生的地震波信号在隧道周围岩体内转播,当岩石强度发生变化,比如有断层或岩层变化时,会造成一部分信号返回,界面两侧岩石的强度差别越大,反射回来的信号,返回的时间和方向,通过专用数据处理软件处理,就可以得到岩体强度变化界面的信号也就越强。返回的信号被经过特殊设计的接收器接收转化成信号并进行放大,根据信号返回的时间和方向,通过专用数据处理软件处理,就可以得到岩体强度变化界面的方位。
超前钻探方法是在钻进过程中,从钻进的时间、速度、压力、冲洗液的颜色、成分以及卡钻、跳钻等和岩性、构造性质及地下水等情况掌握地质条件。综合不同位置钻孔的钻进时间变化曲线,大致确定断层的规模和产状。一般采用开挖工作面两个钻孔,钻探长度20m,用于探明前方地质,发现地下水较大时,进一步钻孔放水。发现地下水不大时,采用堵水方法加强预支护。断层破碎带及富水地段采用注浆锚杆超前预支护、钢架、喷锚网防护,缩短循环进尺,尽量采用人工或机械开挖,减少对围岩的扰动,及时支护,做到随挖随护。施工中进行隧道开挖面地质素描图和地质展示图记录,为施工提供地质资料。
2.4.施工支护
为了确保施工安全,本隧道施工必须要进行支护。支护工艺见后图,IV级、V级围岩,要先支护后开挖。
支护施工工艺框图
材料准备
锚杆准备
施工准备
钢架加工
连接加工 测量放样
打设锚杆
铺装钢筋网
湿喷砼
架设钢架
复喷砼至设计厚度
养生 采用TK-961型湿喷机进行作业,喷射速度快,回弹量少,粉尘少。混凝土由洞外拌和站集中拌料,混凝土运输车运到工作面。用高压风自上而下吹净岩面,埋设控制喷射凝土厚度的标志钉,如工作面有滴水或淋水,提前做好钻孔埋管的引排水工
喷射砼工艺流程图
速凝剂 设计配合比 配料拌和 检查 原材料检验 风、水、电准备 否
湿喷混凝土施工示意图 细骨料 粗骨料
水泥 水 搅拌2min 搅拌机 砼湿喷机 喷头 作。喷射作业先从拱脚或墙脚向上堆喷,以防止上部喷射回弹料虚掩拱脚(墙空压机 速凝剂 脚)而不密实,以致强度不够,造成失稳;先将凹洼部分找平,然后喷射凸出部分,并使其平顺连接。喷射操作时沿水平方向以螺旋形划圈移动,并使喷头尽量保持与受喷面垂直,喷嘴口至受喷面距离以0.6m-1.0m为宜。喷射混凝土表面应大面平整并呈湿润光泽,无干斑或滑移流淌现象。
型钢架随开挖随安置,安置型钢拱架或格栅钢架尽量与围岩密贴,底脚支垫混凝土块,纵向用φ22Q235钢筋拉结,使拱架之间形成整体,增加其刚度。格栅拱架的制
作是利用4根φ22的20MnSi钢筋在大样台上弯制,型钢拱架采用冷弯机按设计要求制作成弧形拱架。每连接处用16mm厚钢板焊接,并用螺栓连接。用每榀型钢架在拱顶处断开成两片,在每片格栅的两端加焊10mm厚的钢垫板,钢垫板设φ18螺栓孔。安装时在拱顶部用φ16的螺栓连接两片格栅架,使其形成整榀,格栅钢架安置合格后,在格栅架上挂钢筋网,然后喷混凝土。喷射混凝土的厚度按设计要求办理,喷射混凝土应尽量平整圆顺,施工支护完成后4小时方可进行下一循环的开挖。
系统砂浆锚杆施工工艺:钻锚杆孔,钻孔方向尽量与岩层面垂直,严禁打顺层锚杆;吹洗锚杆孔,清净孔内全部杂物。锚杆杆身必须调直,无缺损,并应除去杆上油污、铁锈、杂质;灌注砂浆,插入锚杆。砂浆拌合均匀,且随拌随用,一次拌合的砂浆,应在初凝之前用完;锚杆端头安装垫板,垫板必须用螺帽紧固在岩层上,增强锚杆与喷砼的综合支护作用;抽样进行锚杆抗拔力试验。
施工支护完成后,定时进行监控量测围岩的变化,开始一天三次,七日后每天一次。首先观察喷射混凝土面有无开裂、空鼓现象,其次用围岩收敛仪检查量测,并做好检查记录。如有超量变化,或发现裂缝及空鼓现象,要查明原因,立即采取措施。如果因为混凝土厚度喷射不够,可补喷混凝土处理;如果是山体围岩压力过大,支护刚度不能满足山体压力要求,必须采用加固围岩的措施。首先在侧向打入锚杆,然后再打入φ42的小导管注水泥浆,注浆压力可达2~2.5MPa在注浆过程中要观察围岩的变化,不能盲目地进行,在一般情况下经过锚固注浆后山体基本稳定,能满足开挖需要。附:超前小导管注浆工艺流程下图。
施工准备喷砼封闭开挖面单排(多排)管 超前小导管注浆工艺流程图
钻孔打小导管注 开挖0.5-1.0m 浆
2.5.出碴
爆破后进行通风排烟,找顶、洒水降尘后方可出碴。采用ZLC40B型侧翻式装载机装碴,10T自卸汽车运至碴场或填方地段,在专人指挥下进行卸碴。上台阶石碴可由爆破抛掷一部分到下台阶,其余用挖掘机人工配合弃于下台阶后,采用机械运至碴场或填方地段。
2.6.施工通风
本隧道属于中长隧道,经计算,该工程整个施工通风分两个时期,即容易时期(前400米施工期)和困难时期(剩余部分施工期)。
(1)容易时期:采用正压通风,用SDA56B-2T11(2х11kw)对旋式风机配φ1000mm柔性双抗风筒通风,风机安设在地面距洞口不小于20米。工作面风量不小于120m3/min。
(2)困难时期:后期工作面配风量不小于200m3/min,地面风机更换为MFA—100psc(2х55kw)对旋式风机,若工作面风量仍不能达要求,侧采用联合通风机方式通风。
风、水、电布置图