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4.4.1喷射混凝土
为了降低粉尘,减少回弹量,提高喷射砼的质量,本隧道喷射混凝土均采用湿喷法,喷射机型号为TK-961。混凝土由洞外拌合站拌合,混凝土罐车运输至洞内卸入TK-961湿喷机料斗,人工抱喷嘴湿喷。 (1)喷射混凝土材料如下:
水泥:32.5普通硅酸盐水泥; 砂:河砂,细度模数>2.5; 石子:粒径大于15mm;
速凝剂:TX-1型液体,掺量4~7%; 参考施工配合比;
水泥:砂:石子:水:硅粉:高效减水剂=1∶2.47∶1.53∶0.43:0.1:0.007 施工过程:先将水泥、砂、石子、水、硅粉和高效减水剂按配合比投入强制式搅拌机进行拌合,然后由搅拌运输车运至洞内,卸至喷射机进料口,在喷嘴处再加入液态速凝剂4~7%后,喷射岩面上。
4.4.2施工的注意事项
(1)喷射作业应分段依次进行,喷射顺序自下而上进行;
(2)一次喷射厚度可根据喷射部位和设计厚度确定,且拱部不得超过6cm,边墙不得超过10cm;
(3)喷嘴与岩面保持垂直,且距受喷面1.5~2.0m为宜;
(4)喷射混凝土应控制好风压和速凝剂掺量,减少回弹,喷射压力控制在0.15~0.2MPa为宜;
(5)分层喷射时,后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行;若终凝1h后再喷射,应先用清水清洗喷射表面;
(6)对于较大的凹洼处,首先喷射填平; (7)下一循环爆破应在混凝土终凝3h后进行; (8)喷射后应对机具进行清洗。
4.4.3锚杆施工
柳林隧道采用药卷式锚杆。
药卷锚杆主要施工程序如下:施工准备、钻孔、清孔、内锚段速凝型锚固药卷灌注、杆体安装、封口、孔口垫座安装、张拉、自由段注浆、外露锚杆杆体保护 。
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(1)药卷式锚杆的施工注意事项: 1)杆身必须调直无缺损;
2)锚杆长度大于孔深6~10cm,每根加工长度误差不大于±1cm,缝长误差不大于±5cm。并除去杆上油污、铁锈、杂质; 3)锚杆孔位置误差不大于±10cm;
4)钻孔后,孔内石粉必须用高压水冲洗干净;
5)钻到设计深度时,若流出的岩粉呈黄色或褐色,或钎头冲击异常时,说明遇到较软弱的岩石或破碎夹层,则变更锚杆深度与位置。
(2)药卷式锚杆施工质量控制:
1)对锚杆精轧螺纹钢、锚固剂药卷、水泥等重要材料,要求相关资料齐全,并进行进场抽检,以确保材质优良。张拉前首先对扭力扳手进行率定,率定合格后再用于张拉施工。施工过程中中扭力扳手极易损坏,要求每周率定一次,确保张拉精度。
2)造孔是质量控制的要害环节之一,孔位必须经测量放样,并用红油漆标识。液压凿岩台车要选用经验丰富,责任心强的操作手,开钻前要认真调整好钻臂方向,确保孔向垂直岩面在开钻,钻杆匀速钻进,并不断加水冲洗岩粉。钻孔准确度高,不但确保了锚固效果,且确保插杆及承压垫板安装及张拉施工。
3)内锚段灌浆是否密实,是确保张拉成功的要害环节,首先要确保锚固剂药卷浸泡充分,要求浸泡时间控制在2.5分钟左右。其次,锚固剂每打入一卷锚固剂,输送管向孔外拉出 5cm左右,要取保打入锚固剂药卷60支左右,填满3m锚固段。
4)张拉是药卷锚杆施工最重要的环节,张拉严格按技术要求进行分级张拉,全过程严格监控,并做好详实细致的原始记录。
4.4.4钢筋网施工
在喷射混凝土中增设钢筋网,可以防止受喷面由于承受喷力而塌落,减少回弹量、喷射混凝土层的开裂,增强初期支护的整体作用,通常与锚杆或钢架焊接成一体。钢筋网宜采用HPB235钢筋,钢筋材质、规格和性能 必须满足要求。钢筋直径采用10mm,网格边长尺寸为15×15cm,搭接长度为1~2个网格长度。钢筋网铺设应满足以下要求:
(1)钢筋网在初喷混凝土后铺挂,使其与喷射混凝土形成一体,底层喷射混凝土的厚度不宜小于4cm;
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(2)砂土层地段应先铺挂钢筋网,沿环向压紧后再喷射混凝土;
(3)采用双层钢筋网时,第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设,其覆盖厚度不应小于3cm;
(4)钢筋网可利用风钻气腿顶撑,以便贴近岩面,钢筋网应与锚杆或其他固定装置牢固连接,与钢架绑扎时,应绑在靠近岩面一侧;
(5)喷射混凝土时,应调整喷头与受喷面的距离、喷射角度,以减少钢筋振动,降低回弹,并保证钢筋网喷混凝土层厚度不小于4cm;
(6)喷射中如有脱落的石块或混凝土块被钢筋网卡住时,应及时清除。
4.4.5钢拱架施工
钢架是在隧道开挖初期支护期间,为使围岩保持稳定而按照隧道开挖轮廓线布设的由钢格栅或型钢、钢轨等制成的支护骨架结构,钢架安装后可以达到支撑围岩稳定、限制围岩变形的目的,它通常与钢筋网、喷射混凝土等结合共同受力。钢架应在初喷混凝土之后及时架设。钢架采用的规格型号应符合设计要求及相关国家标准。柳林隧道在Ⅳ级围岩段采用H-15×15格栅钢架,纵向布置间距为90cm;Ⅴ 级围岩段采用I20a型钢拱架,纵向布置间距为60cm。 (1)钢架安装应符合以下条件:
1)安装前应彻底清除底脚的虚 渣及杂物;
2)安装允许偏差:横向和高程为正负5cm,垂直高度为正负2度;
3)各节钢架间应以螺栓连接,连接板应密切,连接板局部裂隙不超过2mm; 4)钢架外缘应与基面密贴,如有缝隙,应每隔2m用钢楔或混凝土预制块楔紧;
5)钢架之间宜用22mm的钢筋采用焊接方式连接,环向间距应符合设计要求。 (2)钢架施工应符合以下要求:
1)制作。钢架按设计尺寸在洞外下料分节焊接制作,制作时应严格按设计图纸进行,保证每节的弧度与尺寸均符合设计要求,每节两段=端均焊连接板,节点间通过连接板用螺栓连接牢固,加工后必须进行试拼检查,严禁不合格品进场;
2)安装。钢架应按设计要求安装,安装尺寸允许偏差应满足相关规定。当拱脚开挖超深时,加设钢板或混凝土垫板,安装后利用锁脚锚杆定位;超挖较大时,拱背喷填同级混凝土,以使支护与围岩密贴,控制围岩变形的进一步发展。两排钢架用φ22mm钢筋拉杆纵向连接牢固,环向间距1m,以便形成整体受力结构;
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3)钢架安装时,应严格控制其内轮廓尺寸,且预留沉降量,防止侵入衬砌净空。钢架与围岩的间隙必须用混凝土充填密实;钢架应全部被喷射混凝土覆盖,保护层厚度不得超过40mm。
4.5 超前支护与预加固围岩施工措施
隧道在浅埋地段、自稳性较差的软弱破碎地层,严重偏压、岩溶留泥地段,砂土层、砂卵石层、断层破碎带以及大面积淋水或涌水地段施工时,由于开挖后围岩的自稳时间小于完成支护所需的时间,往往会发生开挖面失稳,或由于初期支护的强度不能满足围岩稳定的要求导致洞体围岩丧失稳定而产生坍塌、冒顶等。这不仅使围岩条件更加恶化,给施工带来极大的困难,而且影响工期、费工费料,影响工程质量和隧道使用年限。为避免上述情况的发生,应在隧道开挖前或开挖中采用辅助施工方法以增强隧道围岩稳定。常用的方法有:地表砂浆锚杆或地表注浆加固,超前锚杆或超前小导管支护,管棚钢架超前支护,超前小导管预注浆,超前围岩深孔预注浆。
4.5.1柳林隧道超前支护
柳林隧道采用环形开挖留核心土法,也可以降低开挖面高度,减缓开挖面的坡角度,抵抗开挖面的下滑。柳林隧道在浅埋段、洞口段采用地表砂浆锚杆和地表注浆加固。在Ⅳ级围岩地段采用的措施为用Φ22药卷式超前锚杆支护,在Ⅴ级围岩地段采用的措施Φ50超前注浆导管支护。
柳林隧道超前支护参数如下表所示:
表4 柳林隧道超前支护参数
围岩级别
锚杆
锚杆
纵向
环向间距 cm
角
外插
(小导管)(小导管间距 m 长度m
直径)mm
22 50
2.7 3.0
Ⅳ Ⅴ
4.0 4.5
40 40
6° 6°
(1)注浆参数如下
水泥与BR外掺防水剂质量比为:1:0.12 水泥浆水灰比(质量比)为:1:1 水泥与外掺剂专用粉质量比为:1:0.04
注浆压力P=0.5~1.0Mpa必要时可在孔口处设置能承受规定的最大注浆压力和水压的止浆塞。
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注浆后至开挖前的时间间隔,视浆液种类宜为4~8h。开挖时应保留1.5~2.0m的止浆墙,防止下一次注浆时孔口跑浆。
4.6 二次衬砌
在隧道初期支护完成后,为防止围岩不致因暴露时间过长而风化、松动和坍落,降低围岩稳定性,需要开展二次衬砌。衬砌的结构类型和尺寸,应根据使用要求、工程地质条件、围岩级别、埋置位置及施工条件等,通过工程类比和结构计算分析确定。
深埋隧道二次衬砌施作,一把情况下应在围岩和初期支护变形基本稳定后进行,变形基本稳定应符合:隧道周边变形速率明显下降并趋于缓和;或水平收敛(拱脚附近7d平均值)小于0.2mm/d,拱部下沉速率小于0.15mm/d;或施作二次衬砌前的累 积位移值,已达到极限相对位移值得80%以上;或初期支护表面裂隙不再继续发展。
二次衬砌施工的顺序是仰拱超前、边墙基础超前,最后是边墙、拱整体浇筑。混凝土衬砌施工前应对水泥、细集料、粗集料、拌制和养护用水、外加剂、掺和料等原材料进行检验,确保各项技术符合有关规定。混凝土生产应采用自动计量的拌和站、搅拌输送车输送、混凝土泵送入模的机械化流水作业线,以保证二次衬砌混凝土的施工质量。
4.6.1仰拱及填充超前施工
仰拱填充及铺底紧跟开挖,距离开挖面不得大于60m,人工配合挖掘机检底,底部虚渣、杂物、积水要清理干净。为减少其与出渣运输的干扰,现在一般采用仰拱栈桥进行仰拱全幅施工,全幅灌注,仰拱、填充应分开浇筑,仰拱和底板混凝土强度达到 5MPa后,行人方可通过,达到设计强度的100%后,车辆方可通行。
施工技术要点:
1)测量放线。根据设计图纸放出高程和中线控制线; 2)基层质量验收合格后,方可进行下一道工序的施工;
3)混凝土运送罐车到达浇筑地点后,利用梭槽或直接泵送进入安装好侧模和端模的仰拱内,人工用插入式振捣器振捣;
4)振捣混凝土时,用插入式振捣器全面按顺序插振一次,同一位置的振捣持续时间,以混合料停止下沉,不再冒气泡并泛出砂浆为准,不能过振。插入式振捣器移动间距不得大于其作用半径的1.5 倍,距底板混凝土边缘距离不得大于其作用半径的1/2;
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