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渝黔公路真武山隧道技术鉴定资料渝黔公路真武山隧道位于重庆市与贵州省交界的山区地段,是连接两地的重要交通通道之一。该隧道全长约3.5公里,设计为双向四车道分离式隧道,设计时速80公里/小时。隧道穿越喀斯特地貌区域,地质条件复杂,存在溶洞、断层及岩爆等不良地质现象,施工难度较大。
技术鉴定资料显示,真武山隧道在建设过程中采用了先进的勘察和监测技术,如高精度地质雷达探测、超前地质预报以及数字化监控量测系统,确保了隧道结构的安全性和稳定性。隧道衬砌采用复合式衬砌结构,初期支护以喷射混凝土和锚杆为主,二次衬砌则使用钢筋混凝土,增强了整体承载能力。
运营阶段的技术评估表明,隧道通风、照明、排水及消防系统运行正常,满足现行规范要求。同时,针对隧道内可能出现的突发情况,设置了完善的应急救援体系和智能化管理系统,保障通行安全。通过对隧道长期监测数据分析,其结构变形控制良好,未发现明显病害问题,体现了较高的工程质量水平。未来,将继续加强日常维护与定期检测,确保隧道使用寿命和行车安全。
经专家论证该洞口段位于浅层滑坡地段,右线在掘进5m后,仰坡曾发生滑塌,为保证隧道安全进洞,设计单位重新进行了勘探设计,确定右洞洞口采用长大管棚方案。详见“真武山一号隧道长大管棚施工技术”。
其他费用组成2)、超前小导管注浆加固
在洞内煤层采空区及Ⅱ类围岩段采用超前小导管注浆加固,经实践证明是切实可行、行之有效的安全措施,目的是在拱顶一定范围内将松散岩石固结,形成较为稳固的护拱,为开挖作业提供安全保证。
超前小导管采用外径42、壁厚4mm的热轧无缝钢管。钢管前端呈尖锥状,尾部焊接6加劲箍,管壁四周四排6mm压浆孔(孔纵向间距15cm),见图5。钢管尾部焊接于格栅钢架上,预注浆采用水泥浆的水灰比为1:1,注浆压力均为0.5~1.0MPa,纵向每2.0m一排,围岩径向注浆加固范围1.5m~2m。
钻机:7665型手风钻,50钻头;
空压机:10m3/min或20m3/min空压机(视风钻台数确定);
压浆机:电动压浆机,最大压力2.0 MPa。
1)孔位定位:沿开挖轮廓周边用油漆布点;
2)钻孔:在布点位置,以10°~30°外插角(每个断面确定同一个角度)钻孔;
3)注浆:由两侧拱脚逐孔依次向拱顶进行,以保证注浆效果。
隧道开挖后的初期支护是施工作业安全的必要措施,对于软弱围岩地段尤为重要。按新奥法设计原理分析,初期支护是隧道衬砌结构的主要组成部分,所以隧道初期支护质量的好坏,不仅关系到隧道内施工作业人员的人身安全,而且关系到隧道工程能否长久安全使用。
设计的Ⅱ类围岩初期支护以喷射混凝土、钢筋网、锚杆为主要支护手段,并配合格栅钢拱支撑、与超前小导管、预注浆加固等辅助手段联合作用。初期支护应紧跟掌子面及时施作,控制好围岩变形,最大限度地发挥围岩的自承能力。喷射混凝土标号为20号,厚度为22cm,分3~4次完成;钢筋网为Φ6 I级钢筋,网格为20 cm×20cm;锚杆全部采用全粘结药包锚杆(Φ22 Ⅱ级钢筋),长度为3.5m,纵、横向设计间距为1.0m×1.0 m;锚杆露头加设150×150×6(mm)的钢垫板(普通3号钢),垫板与锚杆同时施作,锚杆外露头要求加工螺纹,用螺母将垫板紧贴在围岩上,安装时拧紧即可,垫板和锚杆露头须用喷射混凝土覆盖。
实际施工中,为了限制围岩变形,确保施工安全,将喷射混凝土变更为同标号的模注混凝土(厚度为50 cm),即采用强度较高、刚度较大的初期支护。实践证明是完全正确的。
YK14+664、ZK14+703拱顶下沉及拱墙收敛量测数据
如图,一般初期支护完成40天左右时间后,围岩变形基本就终止。
在左、右洞同一横断面位置,左洞ZK14+696~+720段、YK14+750~+765段为煤层采空区。以左洞为例,说明煤层采空区的处理及其初期支护的做法和步骤。
煤层采空区内充填的是岩块及采煤抛弃物的堆积物(除了岩块还有煤井支撑木、木梯、衣物等),完全呈松散状,一经暴露便接连不断地塌落,采空区内塌高达30多米,岩块等堆积物封堵了掌子面,估计拱顶以上塌体厚度有4~5m(图6、图7)。施工步骤和方法:
⑴加强ZK14+696~ZK14+706段初期支护,每0.3米架立13cm×13cm格栅拱,喷射50cm厚20号混凝土,预留12cm变形量。二次衬砌按原设计Ⅲ类衬砌断面型式进行。
⑵ZK14+706~ZK14+712段,由于掌子面已被岩块等堆积物封堵,拱顶以上塌体厚度已有4~5m,所以只有对塌体进行注浆加固并加强初期支护,才能保证工程质量和施工作业安全。
①先将掌子面塌体表面喷20 cm厚20号混凝土,即注浆前对临空面进行封闭;塌体表面封闭后,沿拱部周边以5°外插角打入长6m42mm小导管(环向间距40 cm)并注浆(纯水泥浆),由两侧拱脚逐根依次向拱顶进行;小导管注浆完后,沿拱部周边以20°外插角打入长6mR27N自进式锚杆(环向间距40 cm)并注浆(纯水泥浆),同样由两侧拱脚逐根依次向拱顶进行;最后从ZK14+705.7处(在已完成的初期支护的最后一榀格栅拱的背后)沿拱部周边以45°外插角打入长3mR27N自进式锚杆(环向间距80 cm)并注浆(纯水泥浆),同样由两侧拱脚逐根依次向拱顶进行。这样就能够在拱顶2m范围内将松散岩石固结,可形成较为稳固的护拱。
②由于采空区内塌高达30多米,拱顶以上塌体厚度已有4~5m,可能还会增厚,所以必须加强初期支护,这样,一方面有利于继续施工的安全,另一方面可大大增强隧道的整体受力结构。将初期支护调整为每0.3m架立18cm×18cm格栅拱,模注90cm厚25号混凝土,预留12cm变形量。二次衬砌参照原设计Ⅲ类衬砌断面型式,衬砌厚度按50 cm进行。要求开挖进尺不大于1m。
⑶为了防止前进方向再次滑塌,必须对ZK14+712~ZK14+720段采取预防措施:
①每进2m沿拱部周边以5度外插角打入长6m42mm超前小导管并注浆(纯水泥浆),对软弱围岩进行预先加固;
② 加强初期支护,每0.3m架立18cm×18cm格栅拱,模注90cm厚25号混凝土,预留12cm变形量。二次衬砌参照原设计III类衬砌断面型式,衬砌厚度按50cm进行。要求开挖进尺不大于1m。
1、对于不良地质条件的洞口山坡应尽量避免刷方,隧道进出洞应遵循“早进晚出”原则。真武山一号隧道进口如果先期考虑较长明洞方案,则可避免洞口塌方、施工受阻等等被动局面。
2、对于隧道软弱围岩段,事先要进行预加固和超前支护,使自隧道开挖临空至支护发生作用的这段时间内,围岩能够自承、自稳;开挖中控制围岩的扰动至最低限度内,维护围岩的自稳能力;开挖后及时支护,尽快使围岩达到稳定;采用先墙后拱的衬砌方法,防止衬砌下沉并有效地抵抗侧压力。隧道开挖时应强调围岩变形的控制而不应强调围岩变形的释放,必须采用强度较高、刚度较大的初期支护,限制围岩变形,以免破坏围岩原有稳定状态,二次衬砌应及时施做。
真武山一号隧道长大管棚施工技术
真武山一号隧道右线进口地质构造复杂,岩体为崩坡积碎石土,其结构松散,含水量大,稳定性差。隧道右侧纵向约80米范围山体很薄,开挖进洞必然对挖空处形成严重偏压。施工伊始,掘进5m后仰坡发生滑塌。为保证隧道安全进洞,设计单位重新进行了勘察设计,确定右洞口采用长大管棚方案。
一 、设计方案
长管棚设于拱脚以上,沿开挖轮廓线环向布置,间距50cm,外插角1°,钻孔深度要求至少打入完整基岩3 m,管棚长30m左右。管棚为无缝钢管,外管径ф127,壁厚4.5mm,花管内为钢筋笼,主筋为22螺纹钢,以50无缝管为固定环,压入30#水泥浆。为保证管棚的进洞位置正确、进洞方向准确、钻进过程中稳定无位移,并对管棚起到有效的支撑作用,在洞口做定位套拱。
搭设平台—→定位—→固定定向导管或护壁套管—→钻进成孔—→放入ф108mm钢管—→拔出导向管或护壁套管—→清孔放入钢筋笼—→插管注浆—→完成一根管棚
由于洞口石质破碎且已经坍塌,用一般的钻机成孔易塌空,因而采用单偏芯潜孔锤跟管钻机,用潜空锤超前钻孔、套管扩孔双回旋钻进技术进行施工。
钻杆型号:ф50 ф60
动力机具:9m3/min空压机(柳州产) J100B冲击器
消耗材料:ф130反丝钻头 ф130、ф110正丝钻头
ф127反丝套管 ф127套管接箍
ф108筒状钻具
套拱用30#钢筋混凝土浇注,断面尺寸1m×1m,按管棚的间距和仰角方向在套拱中埋设定位套管,对管棚方向起导向作用。套拱要求不倾斜、不沉降,导向管方向精确。定位套管的方向用坐标法精确测定,在导向管至少2m外,根据距离及方位角计算出坐标,然后打桩定点墩桥脚手架安全专项施工方案,两点连线即为导向钢管方向,焊接时再用定位楔块确定好仰角。套拱除了定位作用外,还是支护承力体系的一部分,将拱脚置于稳固的基岩上,先做钢筋混凝土基座后做套拱。为确保施工不引起滑塌体滑动,套拱基础施工时采用挖孔桩方法施工。
3、加工钢花管及钢筋笼
钢花管每2m一节,两头加工丝扣,管壁钻12压浆孔,梅花状交错布置。
钢筋笼采用3根22钢筋,用50无缝钢管环固定。
钻孔原理:采用偏芯潜孔锤跟钻进技术。潜孔锤超前钻孔,套管扩孔双回旋钻进,以压缩空气作为潜孔锤的动力,同时冷却钻头,吹出岩屑。当钻孔达到设计深度后,取出中心钻具,套管留在孔内。钻孔时,偏心钻头逆转钻进,冲击器撞击管靴,由管靴带动钢管向前钻进,正转则钻头归位,退出钻杆,钢管便留在孔内,一次成孔。
开钻时用坐标法确定钻杆方向高速铁路路基边坡防护施工方案,用定位楔块确定仰角。规定容许偏斜值:环向为10cm;管前端竖、侧向为20cm。
套拱混凝土强度达到90%以后方可进行钻孔施工。施工前先检查套拱是否稳固,让钻杆沿隧道周边1°外插角进入围岩,采用扶正器随时控制钻杆的方向,避免将管棚误设在隧道衬砌范围以内。
在架好钻机、调整好孔位的水平偏角及仰角后,开孔前必须检查设备,保证设备状况良好,对组合好的钻具要检查丝扣联结是否紧密,偏心扩孔器转动是否灵活。