1、工程簡述公哇嶺隧道為一座兩車道分離式中隧道(左洞長906m,右洞長984m),設計時速80Km/h。隧道穿越5種巖土體工程地質層,分別為黃狀土、含角礫粘土、淤泥質粉土、亂石土、全分化泥巖互層粉砂質泥巖。隧道具體情況見下表:隧道名稱單位建筑限界隧道凈空深埋段淺埋段明洞)隧道長度限寬限高凈寬凈高公哇嶺隧道左洞m10.255116.右洞m10.255116.襯砌結構均采用復合式襯砌,其初期支護以噴射混凝土、錨桿、鋼筋網和鋼拱架為主要支護手段,Ⅴ級圍巖等軟弱圍巖地段輔以超前管棚、超前小導管等預支護措施;二次襯砌均采用C30模筑鋼筋混凝土,整體式模板臺車澆筑。該工程隧道全部為Ⅴ級圍巖,主要工程地質問題為季節性凍土、軟質巖變形、地應力、隧道涌水。隧道施工期間可能出現的安全風險如下:1)隧道出口段淺埋段偏壓,施工期間可能出現地面開裂,初期支護開裂或變形較大。2)Ⅴ級圍巖可能出現局部坍塌,初期支護變形過大或支護結構開裂。3)黃土或卵石圍巖遇水軟化,隧道可能出現整體沉降、地表開裂。4)隧道區構造應力較低,應力場以自重應力為主。隧道開挖施工中,洞壁有因卸荷引起的圍巖坍塌、掉塊現象。2、洞身段圍巖地質條件及穩定性隧道穿越地層為中-強風化泥巖,粉砂質泥巖,極軟巖,巖體極破碎,呈土狀,最大厚度8.0m,Vp=960-1520m/s(巖體縱波波速),圍巖基本質量指標修正值[BQ]=81,圍巖穩定性差,圍巖易坍塌,變形;且隧道開挖時一般出現滴水或線狀流水現象,處理不當會出現大面積坍塌甚至冒頂,側壁經常小坍塌。2.1、隧道巖渣性能試驗設計描述及開挖揭露顯示隧道洞身段為粉砂質泥巖,自穩性差。為明確巖土性質,指導施工,對洞身段巖體取樣試驗。試驗結果顯示:隧址區內泥巖自由膨脹率45%~95,平均65%,屬于中等膨脹土及強膨脹土范圍,天然含水量12%,液限26.3,塑性指數4.4,屬低液限黏土,CBR為94區3.3.圍巖自穩性差,易坍塌,變形。2.2、隧道圍巖變形機理根據試驗數據及設計描述,洞身段地質屬于膨脹土,隧道開挖后,臨空面自重應力釋放,土體膨脹,開挖斷面收斂,極易引發初期支護擠壓變形。此外,洞壁應力降低區的形成促使少量水分從高應力區向洞壁轉移,洞壁巖體中的粘土等親水礦物吸水也是圍巖膨脹的主要原因,造成洞室頂部軟質圍巖的軟化以及夾層的泥化,在重力作用下易發生坍塌現象。3、隧道開挖方法及支護施工工藝技術3.1淺埋段采用單側壁導坑法淺埋段穿越的主要巖層為泥巖,粉砂質泥巖,屬于軟巖、膨脹巖,遇水易軟化和崩解。在隧道開挖后的應力調整過程中,新暴露出的砂質泥巖、泥巖在1~3小時后,則會因應力釋放和風化而逐漸出現拱部不穩定塊體沿軟弱結構面或夾層的剪切錯位、拉裂墜落現象,致使拱頂圍巖斷裂失穩。再加上該地區全風化泥巖互層粉砂質泥巖結構屬于典型的水平層理,兩種巖層呈不等厚狀相互交錯;在施工中極易產生掉塊、坍塌現象。由于軟質砂泥巖的以上特性,結合圍巖結構層及變形等特點,遵循軟巖隧道施工“短進尺、弱爆破、勤量測、強支護、早封閉”的原則,以在施工中盡量減少對圍巖產生擾動和防止水的浸濕,及時跟進支護及襯砌為準則,宜采用弱爆破掘進、人工、機械刷幫相配合的單側壁導坑法施工。施工工序見:單側壁導坑法襯砌施工步序圖.(1)臨時中壁:采用12cm厚C20噴射混凝土,內設I16工字鋼,間距0.6m,縱向采用22鋼筋連接,連接鋼筋環向間距為100cm,φ6鋼筋網間距20cm×20cm。臨時錨桿采用1.5m長22砂漿錨桿,環項間距2.0m,縱向間距0.6m。鎖腳錨桿每環鋼支撐每臺階設置2根3m長22砂漿錨桿。(2)開挖步驟:①左側上導坑開挖→②左側上導坑施做初期支護→③左側下導坑開挖→④左側下導坑施做初期支護→⑤右側上導坑開挖→⑥右側上導坑施做初期支護→⑦右側下導坑開挖→⑧右側下導坑施做初期支護→⑨臨時中壁拆除及仰拱襯砌施做→⑩拱墻二襯混凝土施工。(3)施工注意事項a.開挖施工前必須施工超前支護。開挖后,盡快施作噴射混凝土封閉巖面,初噴厚度不小于40mm,然后打設錨桿、掛鋼筋網、施作鋼架。當圍巖較差時及時施作仰拱封閉成環。b.由于圍巖自穩性較差,為減少施工擾動,淺埋段采用以機械開挖為主,輔以人工開挖,開挖完成后立即進行減少圍巖在開挖過程中暴露過久而發生崩塌。每個循環進尺為0.6m。c.導坑法施工過程中,導坑長度不宜大于15m,③步與⑤步之間的開挖掌子面應間隔15m以上的間距。二次襯砌與掌子面的距離不宜大于60m。d.中隔壁拆除應在全斷面封閉成環后,各部位位移充分穩定后,方可拆除。中隔壁拆除安全參數:拱頂下沉量:7d的增量小于2mm;凈空收斂值:7d的增量小于4mm(拱頂下沉的2倍)。單側壁導坑法襯砌施工步序圖留核心土法襯砌施工步序圖3.2深埋段采用環形開挖留核心土法深埋段圍巖巖性主要為中-強風化泥巖,局部呈強風化碎裂狀,抗壓強度較低,屬于較軟巖,節理裂隙較發育,裂面多粗糙,呈微張~張開狀,結構面較密集,圍巖破碎度較高,易發生掉塊現象。圍巖多呈鑲嵌破裂狀結構,完整性一般,自穩性較差;地下水輕微發育,局部潮濕。深埋段圍巖巖性逐步轉好,機械開挖越發困難,采用單側壁導坑法效率較低,成本較高。為提高效率,降低成本,采用鉆爆法開挖。光面爆破有利于加快施工速度,但由于隧道深埋段圍巖巖性主要為中-強風化泥巖,局部呈強風化碎裂狀,抗壓強度較低,屬于較軟巖,對周邊眼爆破震動敏感,采用常規爆破對開挖輪廓周邊圍巖擾動過大,超挖量過高。經多次試驗改良,最終確定采用改進型弱爆破施工法。弱爆破采用光面爆破,為減少爆破振動對圍巖的破壞,爆破只采用掏槽眼及輔助眼,不設周邊眼。掏槽眼最先起爆,為圍巖增加臨空面;輔助眼爆破輪廓線內圍巖,減少大塊,,利用內部炮眼對周邊泥巖的震動破壞,人工、機械用風鎬鑿出開挖輪廓的施工方法,控制隧道超挖。施工注意事項:a.每道開挖工序施工前,必須先施作相應部位的超前小導管支護。b.根據圍巖情況,延設計開挖輪廓線向內30~50cm布置掏槽眼,本著“多打眼、少裝藥”的原則,合理設計起爆順序,增加毫秒延時雷管的數量,減少一次起爆藥量,控制質點震動速度在2cm/s以內。c.深埋段圍巖為粉砂質低液限黏土,開挖后圍巖風干脫水或浸水,都將引起圍巖體積變化,產生脹縮效應,危機施工安全。為防止開挖后圍巖暴漏面遇風加速風化,開挖后立即進行噴射混凝土施工封閉巖面。d.重點增強拱部圍巖支護,減少拱部圍巖的擾動,盡快施作仰拱快速封閉成環。3.3監控量測根據圍巖地質狀況制定科學合理監控量測方案。a.洞口端地表沉降點觀測設置2個斷面,間距10米;洞內監測點斷面間距為10米。b.浸水軟泥巖段及流砂層段、或位移下沉量及速度較大時,適當增加量測斷面及量測頻率。c.在監測過程中,若發現凈空位移量過大或收斂速度無穩定趨勢時,對結構應采取補強措施:1)增加噴射混凝土厚度,或加長加密錨桿,或加掛更密更粗的鋼筋網。2)提前施作二次襯砌,要通過反分析校核二次襯砌強度。3)提前施作仰拱。d.若發現凈空位移收斂速度具有穩定趨勢時,應據此求出隧道結構初期支護及二次襯砌上的最終荷載,以便對結構的安全度做出正確的判斷。3.4技術控制要點(1)每道開挖工序施工前,必須先施作相應部位的超前小導管支護。在開挖過程中,通過超前小導管的錨固力和小導管體良好的抗拉、抗剪性能,增大了巖層結構面的摩擦,同時注漿漿液對周圍巖體的凝結硬化作用加強了圍巖自身的穩定,從而有效地控制了層理間的滑動破壞,有效的減少圍巖變形量。(2)開挖后立即噴射混凝土封閉巖面,防止巖面長時間暴漏,風化嚴重。盡快施作仰拱,初期支護封閉成環,整體受力。(3)施工過程中應特別注意防排水。洞內出露的地下水應及時歸入溝、管、槽,并引排至洞內排水溝。應順坡施工排水,并設置防滲漏排水溝槽。嚴禁直接排放。反坡施工排水必須采用設備完好、系統完善的抽排水設施,嚴禁水滲流至開挖工作面。(4)制定科學合理的監控量測方案。由于膨脹土本身遇水膨脹、失水收縮的特性對施工安全極為不利,特別是地下水發育段、流砂層段圍巖特性極不穩定,拱頂下沉及收斂位移較大,采取科學合理的監控量測方案,為后續二次襯砌施工提供科學依據。4、結束語通過對公哇嶺隧道實際施工,針對粉砂質泥巖開挖工藝研究,取得一定成果。1.確保了開挖施工安全,提高了工作效率,增加了經濟收入。2.隧道開挖初支最大變形量變形量得到有效控制,周邊位移最大值12.3mm,拱頂下沉最大值24.8mm;初支預留沉降量由最初的20cm,經過一步步調整,最終固定為8cm。參考文獻:1交通運輸部發布.公路隧道施工技術規范。上海:人民交通出版社,20092《工程地質手冊》編委會.工程地質手冊.北京:中國建筑工業出版社,20073楊林德.公路施工手冊-隧道。上海:人民交通出版社,2011

篇2:膨脹土泥巖開挖技術措施

1、工程簡述公哇嶺隧道為一座兩車道分離式中隧道(左洞長906m,右洞長984m),設計時速80Km/h。隧道穿越5種巖土體工程地質層,分別為黃狀土、含角礫粘土、淤泥質粉土、亂石土、全分化泥巖互層粉砂質泥巖。隧道具體情況見下表:隧道名稱單位建筑限界隧道凈空深埋段淺埋段明洞)隧道長度限寬限高凈寬凈高公哇嶺隧道左洞m10.255116.右洞m10.255116.襯砌結構均采用復合式襯砌,其初期支護以噴射混凝土、錨桿、鋼筋網和鋼拱架為主要支護手段,Ⅴ級圍巖等軟弱圍巖地段輔以超前管棚、超前小導管等預支護措施;二次襯砌均采用C30模筑鋼筋混凝土,整體式模板臺車澆筑。該工程隧道全部為Ⅴ級圍巖,主要工程地質問題為季節性凍土、軟質巖變形、地應力、隧道涌水。隧道施工期間可能出現的安全風險如下:1)隧道出口段淺埋段偏壓,施工期間可能出現地面開裂,初期支護開裂或變形較大。2)Ⅴ級圍巖可能出現局部坍塌,初期支護變形過大或支護結構開裂。3)黃土或卵石圍巖遇水軟化,隧道可能出現整體沉降、地表開裂。4)隧道區構造應力較低,應力場以自重應力為主。隧道開挖施工中,洞壁有因卸荷引起的圍巖坍塌、掉塊現象。2、洞身段圍巖地質條件及穩定性隧道穿越地層為中-強風化泥巖,粉砂質泥巖,極軟巖,巖體極破碎,呈土狀,最大厚度8.0m,Vp=960-1520m/s(巖體縱波波速),圍巖基本質量指標修正值[BQ]=81,圍巖穩定性差,圍巖易坍塌,變形;且隧道開挖時一般出現滴水或線狀流水現象,處理不當會出現大面積坍塌甚至冒頂,側壁經常小坍塌。2.1、隧道巖渣性能試驗設計描述及開挖揭露顯示隧道洞身段為粉砂質泥巖,自穩性差。為明確巖土性質,指導施工,對洞身段巖體取樣試驗。試驗結果顯示:隧址區內泥巖自由膨脹率45%~95,平均65%,屬于中等膨脹土及強膨脹土范圍,天然含水量12%,液限26.3,塑性指數4.4,屬低液限黏土,CBR為94區3.3.圍巖自穩性差,易坍塌,變形。2.2、隧道圍巖變形機理根據試驗數據及設計描述,洞身段地質屬于膨脹土,隧道開挖后,臨空面自重應力釋放,土體膨脹,開挖斷面收斂,極易引發初期支護擠壓變形。此外,洞壁應力降低區的形成促使少量水分從高應力區向洞壁轉移,洞壁巖體中的粘土等親水礦物吸水也是圍巖膨脹的主要原因,造成洞室頂部軟質圍巖的軟化以及夾層的泥化,在重力作用下易發生坍塌現象。3、隧道開挖方法及支護施工工藝技術3.1淺埋段采用單側壁導坑法淺埋段穿越的主要巖層為泥巖,粉砂質泥巖,屬于軟巖、膨脹巖,遇水易軟化和崩解。在隧道開挖后的應力調整過程中,新暴露出的砂質泥巖、泥巖在1~3小時后,則會因應力釋放和風化而逐漸出現拱部不穩定塊體沿軟弱結構面或夾層的剪切錯位、拉裂墜落現象,致使拱頂圍巖斷裂失穩。再加上該地區全風化泥巖互層粉砂質泥巖結構屬于典型的水平層理,兩種巖層呈不等厚狀相互交錯;在施工中極易產生掉塊、坍塌現象。由于軟質砂泥巖的以上特性,結合圍巖結構層及變形等特點,遵循軟巖隧道施工“短進尺、弱爆破、勤量測、強支護、早封閉”的原則,以在施工中盡量減少對圍巖產生擾動和防止水的浸濕,及時跟進支護及襯砌為準則,宜采用弱爆破掘進、人工、機械刷幫相配合的單側壁導坑法施工。施工工序見:單側壁導坑法襯砌施工步序圖.(1)臨時中壁:采用12cm厚C20噴射混凝土,內設I16工字鋼,間距0.6m,縱向采用22鋼筋連接,連接鋼筋環向間距為100cm,φ6鋼筋網間距20cm×20cm。臨時錨桿采用1.5m長22砂漿錨桿,環項間距2.0m,縱向間距0.6m。鎖腳錨桿每環鋼支撐每臺階設置2根3m長22砂漿錨桿。(2)開挖步驟:①左側上導坑開挖→②左側上導坑施做初期支護→③左側下導坑開挖→④左側下導坑施做初期支護→⑤右側上導坑開挖→⑥右側上導坑施做初期支護→⑦右側下導坑開挖→⑧右側下導坑施做初期支護→⑨臨時中壁拆除及仰拱襯砌施做→⑩拱墻二襯混凝土施工。(3)施工注意事項a.開挖施工前必須施工超前支護。開挖后,盡快施作噴射混凝土封閉巖面,初噴厚度不小于40mm,然后打設錨桿、掛鋼筋網、施作鋼架。當圍巖較差時及時施作仰拱封閉成環。b.由于圍巖自穩性較差,為減少施工擾動,淺埋段采用以機械開挖為主,輔以人工開挖,開挖完成后立即進行減少圍巖在開挖過程中暴露過久而發生崩塌。每個循環進尺為0.6m。c.導坑法施工過程中,導坑長度不宜大于15m,③步與⑤步之間的開挖掌子面應間隔15m以上的間距。二次襯砌與掌子面的距離不宜大于60m。d.中隔壁拆除應在全斷面封閉成環后,各部位位移充分穩定后,方可拆除。中隔壁拆除安全參數:拱頂下沉量:7d的增量小于2mm;凈空收斂值:7d的增量小于4mm(拱頂下沉的2倍)。單側壁導坑法襯砌施工步序圖留核心土法襯砌施工步序圖3.2深埋段采用環形開挖留核心土法深埋段圍巖巖性主要為中-強風化泥巖,局部呈強風化碎裂狀,抗壓強度較低,屬于較軟巖,節理裂隙較發育,裂面多粗糙,呈微張~張開狀,結構面較密集,圍巖破碎度較高,易發生掉塊現象。圍巖多呈鑲嵌破裂狀結構,完整性一般,自穩性較差;地下水輕微發育,局部潮濕。深埋段圍巖巖性逐步轉好,機械開挖越發困難,采用單側壁導坑法效率較低,成本較高。為提高效率,降低成本,采用鉆爆法開挖。光面爆破有利于加快施工速度,但由于隧道深埋段圍巖巖性主要為中-強風化泥巖,局部呈強風化碎裂狀,抗壓強度較低,屬于較軟巖,對周邊眼爆破震動敏感,采用常規爆破對開挖輪廓周邊圍巖擾動過大,超挖量過高。經多次試驗改良,最終確定采用改進型弱爆破施工法。弱爆破采用光面爆破,為減少爆破振動對圍巖的破壞,爆破只采用掏槽眼及輔助眼,不設周邊眼。掏槽眼最先起爆,為圍巖增加臨空面;輔助眼爆破輪廓線內圍巖,減少大塊,,利用內部炮眼對周邊泥巖的震動破壞,人工、機械用風鎬鑿出開挖輪廓的施工方法,控制隧道超挖。施工注意事項:a.每道開挖工序施工前,必須先施作相應部位的超前小導管支護。b.根據圍巖情況,延設計開挖輪廓線向內30~50cm布置掏槽眼,本著“多打眼、少裝藥”的原則,合理設計起爆順序,增加毫秒延時雷管的數量,減少一次起爆藥量,控制質點震動速度在2cm/s以內。c.深埋段圍巖為粉砂質低液限黏土,開挖后圍巖風干脫水或浸水,都將引起圍巖體積變化,產生脹縮效應,危機施工安全。為防止開挖后圍巖暴漏面遇風加速風化,開挖后立即進行噴射混凝土施工封閉巖面。d.重點增強拱部圍巖支護,減少拱部圍巖的擾動,盡快施作仰拱快速封閉成環。3.3監控量測根據圍巖地質狀況制定科學合理監控量測方案。a.洞口端地表沉降點觀測設置2個斷面,間距10米;洞內監測點斷面間距為10米。b.浸水軟泥巖段及流砂層段、或位移下沉量及速度較大時,適當增加量測斷面及量測頻率。c.在監測過程中,若發現凈空位移量過大或收斂速度無穩定趨勢時,對結構應采取補強措施:1)增加噴射混凝土厚度,或加長加密錨桿,或加掛更密更粗的鋼筋網。2)提前施作二次襯砌,要通過反分析校核二次襯砌強度。3)提前施作仰拱。d.若發現凈空位移收斂速度具有穩定趨勢時,應據此求出隧道結構初期支護及二次襯砌上的最終荷載,以便對結構的安全度做出正確的判斷。3.4技術控制要點(1)每道開挖工序施工前,必須先施作相應部位的超前小導管支護。在開挖過程中,通過超前小導管的錨固力和小導管體良好的抗拉、抗剪性能,增大了巖層結構面的摩擦,同時注漿漿液對周圍巖體的凝結硬化作用加強了圍巖自身的穩定,從而有效地控制了層理間的滑動破壞,有效的減少圍巖變形量。(2)開挖后立即噴射混凝土封閉巖面,防止巖面長時間暴漏,風化嚴重。盡快施作仰拱,初期支護封閉成環,整體受力。(3)施工過程中應特別注意防排水。洞內出露的地下水應及時歸入溝、管、槽,并引排至洞內排水溝。應順坡施工排水,并設置防滲漏排水溝槽。嚴禁直接排放。反坡施工排水必須采用設備完好、系統完善的抽排水設施,嚴禁水滲流至開挖工作面。(4)制定科學合理的監控量測方案。由于膨脹土本身遇水膨脹、失水收縮的特性對施工安全極為不利,特別是地下水發育段、流砂層段圍巖特性極不穩定,拱頂下沉及收斂位移較大,采取科學合理的監控量測方案,為后續二次襯砌施工提供科學依據。4、結束語通過對公哇嶺隧道實際施工,針對粉砂質泥巖開挖工藝研究,取得一定成果。1.確保了開挖施工安全,提高了工作效率,增加了經濟收入。2.隧道開挖初支最大變形量變形量得到有效控制,周邊位移最大值12.3mm,拱頂下沉最大值24.8mm;初支預留沉降量由最初的20cm,經過一步步調整,最終固定為8cm。參考文獻:1交通運輸部發布.公路隧道施工技術規范。上海:人民交通出版社,20092《工程地質手冊》編委會.工程地質手冊.北京:中國建筑工業出版社,20073楊林德.公路施工手冊-隧道。上海:人民交通出版社,2011

篇3:有內支撐基坑土方機械開挖

以采用機械挖土為主，在接過基底標高時，工程樁周圍，圍護體及支撐樁附近應由人工配合，土方隨時裝車外運。

(1)挖掘機械的選擇

(2)土方開挖的條件

①基坑支護結構經業主方、總承包方、設計方共同驗收，確認已達到設計要求，砼強度達到設計等級要求，有關技術資料齊全。

②降水已達10天以上。

③土方分包單位建立起完整的組織指揮體系，人員安排，機械配備、保養就序，卸土地點落實。

④現場運輸道路準備完成，經檢查能滿足重型車輛行駛要求。

⑤舉行煤氣、自來水、供電、市政、交通等有關部門協調會，且征得上述部門的認可。

⑥管線及支護結構監測已落實，并已進行初始觀測。

⑦照明、草袋、清掃等工作已安排就序。

(3)開挖順序

(4)分層方法

(5)土方開挖與水平支撐施工的交叉

(6)質量保證措施

①標高的控制：在周邊蓋梁上及支撐樁上測設標高控制線，以便隨挖隨測。

②在設計基坑底標高以上20cm厚土體,以及工程樁周圍土體，均由人工挖除，應避免挖斗強力撞擊工程樁，尤其是因故抓拉工程樁。

③開工前要做好各級技術準備和技術交底工作。

④認真執行技術質量管理制度，及時積累技術資料，土方工程竣工后應由三方共同驗收評定質量等級。

(7)安全保證措施

①確保支護結構安全的關健，挖掘過程中，抓斗距圍護體，水平內支撐至少30cm以上，避免撞擊。

②挖掘機、運輸車只能停在路基箱上，不宜直接停在水平支撐上。場內運輸道路應按設計要求制作。

③對圍護體和管線進行監測，發現問題及時采取措施。

④夜間施工要有足夠的照度，進出口處專人指揮，避免發生交通事故，挖機回轉范圍內不得站人，尤其是土方施工配合人員。

⑤基坑周邊用鋼管扣件成高度900mm的攔桿。

⑥做好各級安全交底工作。

(8)交通、環衛協調與文明施工

①與交通、環衛、渣土辦理好土方準運手續。

②在進出口處鋪設草袋，車輛開出時在大門由二人專門去泥，沖洗車胎，每天早晨清掃，沖洗路面，陰雨天尤其要注意。