b)从降低管道摩阻损失考虑
引起管道摩阻损失的主要因素是管壁的光滑程度、管道接头、管道的顺直情况.为减少管道的摩阻损失因素,此工程选用软质风管,这种风管具有风阻小、装拆方便、耐用、易修补、防水阻燃、耐腐蚀、抗静电等诸多优点.安装时以50m为一节,减少接头以降低风阻,便于装拆.隧洞通风管设置在洞顶,安装时要求整条管路稳、平、直、无扭曲、无褶皱,尽量减少风阻.为增加强度,接出风口的前50m长度采用带箍混纺胶布风管.
c)从降低管道漏风损失考虑
造成风管漏风损失的主要原因有:管道接头漏风、管道缝纫针眼漏风、管道破损漏风,为减少管道接头漏风损失,除增大管道节长以减少接头外,还可采用新型刚性接头,增强接头的密封性.在接长风管时,采用对折缝纫法和在缝纫缝上涂刷胶粘剂的方法,减少缝纫针眼的漏风.对施工中出现的管道损坏,主要是靠加强现场管理,及时发现及时修补,避免造成漏风损失.www.tmgc8.com
d)通风机的现场布置
通过对上述因素的综合考虑,从而确定:在隧道施工采用SDF(C)-NO11型(110KW*2)低噪声轴流式通风机进行压入式通风;同时隧道掘进超过0.5km后在掌子面设一台轴流风机、将爆破后的废弃排出洞外,与压入新鲜空气风机形成混合式循环通风.
通风方式和风管布置见图4.5-2a、b.
图4.5-2b 风管布置示意图
4.5.6 施工工艺及方法
4.5.6.1 明洞及洞口施工
(1)明洞段施工
洞口明洞段开挖采用明挖法,明洞两侧开挖临时边坡坡率根据地质情况和设计坡率确定,开挖后按照设计防护方式进行边坡防护.
明洞基础要落在稳固岩基上,如在土层上,先挖至基岩,再用浆砌片石或素砼回填找平.明洞衬砌施工前先施作仰拱,拱墙衬砌采用液压整体式砼衬砌台车.衬砌砼由自动计量拌合站集中拌制,砼搅拌运输车运输,砼输送泵泵送入模.浇筑过程中要加强各部位的内外支撑,防止移位.
明洞衬砌模板拆除、砼强度达到设计要求后,按设计施作明洞防水层.明洞两侧回填采用设计指定的材料进行对称回填,并按设计要求施作洞顶排水系统.明洞铺底、水沟、电缆槽以及附属工程施工同暗洞施工.
(2)洞口施工工艺
本工程洞口施工时逢冬季,为解决冬季施工保温问题,在洞外开挖及洞口施工时,采取搭设保温棚以及升温措施,保证洞口在冬季的正常施工.
洞口施工工艺请见图4.5-3.
(3)隧道边、仰坡施工及加固
洞口边、仰坡施工以机械施工为主,人工辅助施工.洞口开挖前,首先进行开挖边界施放和技术交底,再开挖天沟和天沟铺砌,对于洞顶上部有积水处以疏导的方式进行引排,避免积水渗入洞内.
如果积水无法引排,则必须在洞内施工时采取相应措施,如注浆封闭等.开挖采用人工配合挖掘机自上而下分层开挖,预留出边坡保护层,人工挂线刷坡.刷坡完成后及时对边、仰坡进行锚、网、喷支护加固,采取开挖一段支护一段的原则,使其边坡稳定.
(4)洞口施工
隧道按照"早进洞、晚出洞"的原则,进口结合实际地形控制边仰坡高度.
① 进洞施工
隧道洞口为Ⅴ级围岩,施工采用Φ108注浆大管棚和Φ42超前注浆小导管超前支护,并注浆加固地层;
上下断面法开挖,上断面开挖采取保留核心土的环形开挖法开挖,暗挖前用格栅钢架先施作4m明洞护拱、明洞护拱采用挂板喷射混凝土形成洞型后,再采取暗挖施工,暗挖开挖一段及时架立格栅钢架进行锚、网、喷初期支护;
下半断面采取左右侧先后推进开挖的方法开挖,开挖后及时接长边墙格栅立柱,锚、网、喷混凝土支护,从而形成全断面洞形.
② 洞门施工
隧道洞门施工工艺见图4.5-4.
图4.5-4 隧道洞门施工工艺框图
洞口段二衬结束后,适时安排洞门施工,洞门施工前按照设计尺寸进行现场放样,施作洞门基础,加工制作模板,架立钢管架操作平台,立模等工作,为使洞门整体性好,表面美观,以采用分格现浇,一次成型的施工工艺.混凝土在搅拌站集中生产、搅拌运输车运输、泵送入模浇注,洞门拆模后及时进行检查梯,防护栏杆等附属设施施工,同时做好成品保护工作.
③ 洞口段施工注意事项
根据招标文件工期安排,洞门施工已进入冬季,因此施工前首先做好冬季施工保温的各项准备工作,以确保冬季混凝土及各项工程的施工质量.洞口开挖完后,及时进行基底承载力检测,不满足要求时,采用浆砌片石回填.
洞口开挖自上而下进行,严禁掏底取土或使用大量炸药爆破,尽量减少对原地层的扰动.
洞口边、仰坡的坡度应符合要求,坡顶无危石、浮石,坡面平顺,按照设计要求做好洞口坡面防护,完善坡面排水系统.
洞顶、挡土墙回填对称填筑分层夯实,防止产生偏压或推移现象.
4.5.6.2 Φ108超前大管棚超前支护
采用2~3台地质钻机平行作业,并在导向管口编号,施工顺序从低孔开始,由两侧往中间方向对称进行施工,钻孔时钻机距工作面距离一般情况不少于2m,钻机摆设钻杆方向与导向管方向一致,钻孔并顶进长管棚钢管.大管棚施工工艺见图4.5-5.
钻进过程遇特殊复杂地层,不能钻进或难以成孔时,采用预注浆加固钻进成孔;必要时采用加长岩芯管(跟管钻进)的办法.
钢管管壁打孔,以梅花型布置,孔径为12mm,孔间距为20cm,钢管尾部留40cm不钻孔的止浆段.为使钢管接头错开,加工钢管时将钢管进行钢节编号,根据加工的钢管节搭配好并做好记录待用.
下管时,当孔壁不易坍塌时,采用直接撞击法将导管撞击至设计位置,当孔壁容易塌坍时,用钢管与钻头同时钻进的方法.www.tmgc8.com
图4.5-5 大管棚施工工艺框图
管节间采用丝扣连接,丝扣长15cm,为使管间接头错开,且两组管棚间纵向搭接长度不小于1m的要求,钢管如果顶进遇到故障,顶不进时,查清原因,必要时重新扫孔后再将钢管顶进.下管后,钢管与孔口导管焊成一体.管棚按设计位置,根据实际施工地质条件,采用相应的浆液注浆,注浆后再打无孔钢管,无孔钢管可以作为检查管,检查注浆质量.
注浆前在钢管中沿管壁安设φ15mm的塑料硬管至孔底,在管口(外端)处与堵浆塞排气孔相连接,作为排气孔.
开钻时,先低速低压,等成孔几米后,再加速加压.钻进过程中,随时检查钻孔方向的准确度,根据地质情况的变化,选择不同的钻头,
注浆初压力0.5~1.0Mpa,终压力2~2.5Mpa.当注浆量达到设计要求时可停止注浆.
注浆采用从孔口一次注入,为使管内浆液饱满密实,注浆时等排气孔有浆液流出,进行终压注浆,直至达到设计注浆压力或设计注浆量时终止,然后闭其阀门.注浆结束后及时清除管内浆液,并用M30水泥砂浆紧密充填.
4.5.6.3 ф42超前小导管注浆超前支护
隧道Ⅴ级围岩地段和隧道进口段围岩拱部采用ф42超前小导管注浆进行预加固.其施工工序流程详见图4.5-6
图4.5-6 超前小导管施工工艺框图
小导管预注浆施工主要技术参数:
导管施工设计参数:ф42mm钢花管,L=3.5m,外插角5~15°,环向间距0.3m.注浆材料使用的浆材为水泥浆与水玻璃浆液.水泥浆与水玻璃浆体积比为1∶1.08,水泥浆水灰比(重量比)为1∶1~0.5.超前小导管预支护施工详见图4.5-7.
图4.5-7 超前小导管施工示意图
小导管的加工制作:小导管采用ф42钢管加工,每根长3.5m,导管的管口位置设加强环;钢管前段1.5m范围内不钻出浆孔,其余部分每隔15cm在环向钻四个孔,相邻两道孔口方向交错45°角;管尖长10公分,
先用氧焊切除缺口,在加工成尖端,并进行焊接.小导管加工详见图4.5-8.
图4.5-8 小导管加工结构示意图
为了提高工程机械化施工程度,合理选配工程施工机械,加快施工进度,保证施工精度,小导管的钻进、顶管采用钻机或气腿式风钻进行施工.顶管施工中采用自制的钻杆连接套进行施工.
配制浆液:水泥浆的搅拌在高速搅拌机内进行,严格按照施工配合比进行投料,并根据地层裂隙情况、含水状态及凝胶时间要求合理使用.
搅拌水泥浆的投料顺序:在放水的同时,将缓凝剂、外掺剂在水中按一定比例加入,搅拌溶解,再将需要的水泥倒入,搅拌2-3min.
制备水泥浆时,严禁水泥块或纸片进入浆液,放浆进入储浆桶时要用滤网过滤,以防止堵塞注浆泵.
做好配置浆液的施工纪录,为分析注浆效果提供依据.
配置好的浆液存放在由低速搅拌器的储浆罐内,防止浆液由于存放时间稍长产生沉淀、离析等现象.
注浆顺序:注浆顺序原则上遵循着"先两侧后中间"、"跳孔注浆"、"由稀到浓"的原则.为防止串浆和跑浆,利用分浆器,同时灌注四个小导管.
注浆施工要点:注浆孔位要准确,定位偏差应小于5cm,孔底偏差不大于孔深的1%至2%.顶管施工作业过程中会使管内混入一些碎石和碎屑,在注浆施工前一定要用高压风水进行吹洗.
拌浆时严禁纸屑等杂物混入浆液,拌好的浆液要经过过滤,未经过滤的浆液严禁进入泵体,以防堵塞.注浆过程中,要时刻注意泵口及孔口的压力变化情况,发现问题及时处理.
做好钻孔、注浆纪录,为分析注浆效果提供依据.注浆结束后,要彻底的清洗泵体和管路,以保证下次注浆安全顺利进行.注浆施工过程中如发现掌子面漏浆,及时用麻布进行封堵.
严格注浆施工作业现场控制,保证注浆质量:
注浆施工作业中,浆液注入的压力是一个最为关键的现场施工过程控制因素.根据流量计显示的孔口压力变化可以判断注浆施工的基本发展状况,并及时采取相应措施.
若压力逐渐上升,但达不到设计要求的压力,原因是:浆液浓度低、凝胶时间较长、浆液在碎石中形成劈裂脉或者是部分浆液溢出,此时应适度加大浆液浓度、短时间间隔注浆.
若注浆开始后压力不上升,甚至出现初始压力呈下降的趋势,原因是:表明浆液已经外溢.此时采取大浓度浆液和较低注入速度,如果情况无改变,则先停止注浆.
若注浆压力上升后突然下降,表明浆液从注浆管周围溢走,或者是注入速度过大,扰动碎石岩层,或遇到空隙薄弱部位.此时适度降低注入速度.
若压力反复升降,但总趋势呈上升态势,原因是:由于注浆浆液的凝胶时间较短,此时适度调长浆液凝胶时间.
若压力上升很快,而注入速度上不去,原因是:表明注浆岩层较为密实或者浆液的凝胶时间太短.www.tmgc8.com
若压力有规律上升,即使达到容许压力时,注浆速度也比较正常,这表明注浆施工作业是成功的.
若压力上升后又下降,然而后来压力又再度上升,并达到设计的要求值.可以认为是成功的.
注浆结束条件:注浆过程中只要满足以下两个条件之一,即可认为单孔注浆达到了设计的要求并可结束注浆施工.
单孔注浆结束条件:注浆压力达到注浆设计所规定的终压2.0MPa.单孔注浆量达到设计注浆量的80%以上.注浆量的计算公式如下:
Q=A*β=π*R2*L*β
式中:Q---总注浆量(m3);
A---注浆范围岩层体积(m3);
β---填充率,根据图纸及岩石地层的情况而定.
R---注浆半径(m);
L---注浆长度(m).
全地段结束条件:所有注浆孔均以符合单孔注浆结束条件,无漏注浆的情况.
4.5.6.4 洞身开挖
根据设计文件要求及隧道围岩级别资料,隧道Ⅱ、Ⅲ级围岩采用全断面开挖,利用钻孔台架、气腿式风钻湿式钻孔,按新奥法施工;Ⅳ级围岩采用台阶法施工,Ⅴ级围岩采用短台阶法开挖.开挖工艺流程请见图4.5-9、10.
图4.5-9 Ⅱ、Ⅲ级围岩段开挖工艺框图
图4.5-10 Ⅳ、Ⅴ级围岩段开挖工艺框图
(1)全断面法开挖
采用人工气腿式风钻湿式钻孔,预裂爆破或预留光爆层光面爆破.爆破后采用312隧道掘进出碴机装碴、自卸车装碴运输至指定弃碴场.

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