新奥法施工隧道工艺心血啊

新奥法施工隧道工艺心血啊一、新奥法介绍20世纪60年代由于岩石锚杆、喷射混凝土机械和岩石力学方面技术的进展，人们对开挖隧道过程中所出现的围岩变形、松弛、崩塌等现象有了深入的认识。1963年奥地利学者L。腊布兹维奇教授命名的“新奥地利隧道施工法”（NATM）正式出台，它是以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段，以锚杆、喷射混凝土为主要的支护方法，理论量测和经验相结合的一种施工方法，同时也是一系列指导隧道设计和施工的原则。新奥法的基本原则可简要的概括为“少扰动、早喷锚、勤量测、早封闭”，我国的隧道工作者将其总结为“光面爆破,喷锚支护、监控量测”三要素。二、白家河II号隧道的新奥法施工白家河II号隧道根据设计图纸和现场调查，隧道所处围岩是Ⅲ类围岩，属于浅埋和偏压隧道，自承能力较差。施工时根据不同的围岩结构，分别采用或综合使用超前锚杆预加固、喷锚体系及格栅式钢构架作为初期支护方案。开挖采用短台阶光面爆破法；弃碴采用人工配合装载机或机动翻斗车清理，即时施工临时支护体系。洞门施工先期进行，并与不少于5m的洞内二次衬砌同时施工以保证结构的连续性和稳定性，避免影响洞内施工；仰拱和铺底分段进行，与二次衬砌及时闭合；防水层在初期支护完毕二次衬砌之前施工；避车洞、排水沟、电气化接触网支架、洞口挡墙等最后施工并抓好隧桥、隧路的施工关系，避免相互干扰，确保工期。2．1钻爆开挖作业线根据围岩性质及施工设备选取正台阶开挖法（台阶长度小于5倍但大于1～1.5倍洞跨），上下断面采用平行作业，上台阶开挖要留取核心土。该法因为可缩短支护结构的受力条件，有利于控制隧道收敛速度和量值，适用范围很广。钻爆开挖工序流程图见下页为减少隧道施工所引起的对围岩和山体稳定，施工中贯彻“早进（洞）、晚出（洞）、少刷少挖”的思想。隧道进洞前首先清理坡面危岩，用砂浆锚杆对仰坡进行加固，然后用超前小导管对洞口进行预加固。白家河Ⅱ号隧道进口仰坡加固时先清除仰坡危石，拆除洞顶水渠，在洞顶20m×40m（高×宽）范围内的采用喷锚挂网联合防护方案：超前锚杆采用ZW—II型全长粘接型早强砂浆锚杆（Φ22），长3－5m，间距1.2m×1.2m,表面挂网Φ6×Φ8，网格间距20cm×20cm,喷砼厚10cm。进口洞口土石方采用明挖法进行，自上而下逐段开挖,分层高度2m，纵向按设计长度5m一次成型，挖掘机作业，挖不动的岩石地段采用弱爆破进行开挖，装载机装碴、出碴。隧道出口土石方采用人工利用风镐配合光面爆破短台阶法开挖，上台阶长取洞跨的2～4倍。弃碴利用装载机配合自卸汽车装运。在对隧道洞口土石方施工完毕后，洞口边坡由人工按设计坡度进行刷坡，刷坡后，喷射10cm砼以稳定边坡,防止坍塌。由现场实际观察，白家河Ⅱ号隧道出口仰坡较陡，曾是山民的采石场，弃用后形成的高大边仰坡。左侧坡脚为堆积虚碴，隧道中线右侧为山体，需刷出设计坡度。仰坡顶部左右两侧均有可耕地，覆盖1～3米黄土层，经流水冲刷，不易稳定。仰坡坡脚下为乡村公路，公路外侧为渭河，河中水边3m处是白家河渭河大桥1＃墩。根据设计采用喷锚加固，加固范围为14m×28m（高×宽），采用Φ28砂浆锚杆，长8～15m，间距1.5m×1.5m，表面挂A3φ6钢筋网，网格间距25cm×25cm，喷200号混凝土，厚10cm。白家河Ⅱ号隧道进口段（DK1413+794～+801），属Ⅱ类浅埋段，进洞必须采用辅助施工措施，加固后方可进行开挖。白家河Ⅱ号隧道进口5米段处于Ⅱ类围岩段，采用格栅钢架3榀/2m，拱部纵向连接筋间距0.5m，拱部挂网，喷10cm厚砼，拱部增加Φ42超前小导管，环向间距40cm，纵向间距2.4m的联合支护方案。小导管超前注浆加固施工工艺a小导管设计参数规格：外径Φ42，壁厚3.5mm，长3.6m的无缝钢管环向间距：40cm纵向间距：2.4m倾角：70搭接长度：大于1mb钢管加工将小导管端部加工成尖锥形，尾部焊上Φ6钢筋加固箍，管壁四周钻Φ10mm压浆孔，尾部留1m不设压浆孔。c施工步骤（1）、打管：对洞面按设计尺寸放线，画出拱部外开挖轮廓线，沿外轮廓线人工用风枪钻眼，辅以锤击安设小导管到位，首批小导管外露0.5米与明洞或洞门连成一体。（2）、注浆加固：第一排小导管施作完成后即可进行注浆，注浆前喷砼封闭工作面，先行单液注浆，单液注浆以水泥为主，添加5%的水玻璃（重量比），经过现场实验，如可行性差，达不到固结围岩的目的，则改为双液注浆。双液注浆参数：水泥与水玻璃的体积比取1：1.5水泥浆的水灰比取1：1水玻璃浓度35波美度，模数2.4施工中通过现场实验，根据实验效果进一步确定合适的注浆参数。注浆设备选用BW—250/50的水泥浆，浆液由水泥砂浆拌合机和TBW50/15混浆泵拌制，注浆压力0.5～1.0MPa，为充分发挥机械效能，加快注浆进度，在小导管前制作安设分浆器，一次可注入3～5根导管。爆破时，采用超短台阶法进行开挖，密钻眼，少装药，采用微震控制。（3）、开挖及支护：注浆固结完成后，即可进行开挖，不用爆破时，人工用风镐开挖，拱部采用留核心土法开挖，作业程序见下图。需爆破，每循环进尺0.8～1.0米，台阶长度1～3米。每部开挖后及时喷5cm砼封闭岩面，设立钢支架、打锚杆、挂网、二次喷砼、闭合仰拱，形成闭合环形受力结构。当拱部掘进2米后，施作第二道超前小导管，以后每掘进2.5米，施作第一排小导管，前后两排小导管搭接长度1.1米。超前小导管的尾部焊接在钢架上，与钢架连成整体。（4）、施工要点：小导管要在开挖轮廓线上按设计位置和角度打入。画出草图，对孔位进行编号、钻孔、打管、注浆过程中认真填写施工记录和质量检测记录。注浆前严格检查机具、管路及接头处的牢靠程度，以防压力爆破伤人。单液注水泥浆压力突然升高，可能发生管堵，应停机检查。双液注浆时压力突然升高，则关停水玻璃泵，进行单液注浆或清水，待泵正常时进行双液注浆。注浆施工一般按单管达到设计注浆量作为注浆结束标准，当注浆压力达到设计终压不小于20分钟，进浆量仍达不到注浆终量时，亦可结束注浆。开挖过程中，要随时观察注浆效果，分析量测数据，发现问题后必须停工处理。隧道的开挖采用钻孔爆破法。使用凿岩台车进行直眼掏槽（设备机具允许的话，优先采用斜眼掏槽）。采用光面爆破技术，推行“浅眼、密眼、少装药”的爆破思想，采用非电毫秒雷管不对称起爆网络起爆。隧道施工中采用光面爆破技术对围岩扰动轻微，大大减少了超欠挖量，节约了大量的混凝土和回填片石，减轻了应力集中，避免局部坍塌，促进了施工安全，并为喷锚支护创造了条件。为获得良好的光面爆破效果，可采取以下措施：（1）适当加密周边眼，E=(8～18)dE为孔距，d为炮眼直径。（2）合理确定光面爆破层的厚度，光面爆破层厚度就是周边眼的最小抵抗线，一般取50～90cm。（3）合理用药，要求炸药要有较高的破岩能力，又要减轻爆破对围岩的扰动，宜采用低猛度、低炮速、低爆性能好的炸药。（4）采用下直径药卷不偶合装药结构，光面爆破的不偶合系数最好大于2。（5）保证光面爆破眼同时起爆，使用即发雷管与导爆索起爆是最好的方法，同段毫秒雷管次之。（6）要为周边眼光面爆破创造临空面，可以在开挖程序和起爆顺序上保证。光面爆破成缝试验方法⑴．试验目的确定周边眼的装药量、装药结构、堵塞长度和炮眼间距等。⑵．试验步骤（一）核对隧道地质情况。（二）选择与隧道实际地质条件相似的洞内或露天试验厂。（三）按施工要求确定炮眼深度。（四）单孔爆破成缝试验。单孔爆破成缝试验前，参照有关规范初选单孔装药量、装药集中度及装药结构等参数。单孔试验时，通过调整药量、装药结构、堵塞长度等，直到爆破后孔口只出现裂缝不产生爆破漏斗为止。此时装药深度即为实际的临界深度（装药重心至孔口距离）。⑶．光面爆破试验根据排孔爆破得出的炮眼间距E，参照光面爆破参数表中的相对距离E/W，定出不同的抵抗线W，进行试验，得出最小抵抗线W值。根据以上试验得出的E、W、q、E/W各值，在洞内进行爆破，再次调整各值，得出最佳参数供实际使用。2．2装运作业线提倡有轨运输无轨装碴的施工方案，代替过去的无轨运输，使用反铲装碴机，装载设备尽可能在原地工作，减少对隧道（尤其隧底）的扰动，提倡铺底超前的施工保护地层防止翻浆冒泥，也有利于少超挖，节约工程投资。白家河II＃隧道根据较短又为单线的特点采用Z4H-3回转式轮胎装载机装碴，发挥其行走快、机动灵活的特点进行作业。3．3喷锚支护（初期支护）作业线喷锚支护是新奥法重要组成部分，它的理论原理是喷锚支护能及时支护和加固围岩，与围岩密贴并封闭岩体的张性裂隙和节理，加固围岩结构面，有效地发挥和利用岩块间的镶嵌咬合和自锁作用，从而提高岩体自身的强度、自承能力和整体性。由于喷锚支护结构柔性好，它能同围岩共同变形，构成共同工作的承载体系。承担了隧道衬砌施工前全部的围岩压力。在变形过程中，它能调整围岩变形的发展，避免岩体坍塌的发生，防止应力集中和过大的松散压力出现。喷锚支护结构不再把围岩仅视作荷载，同时还把它视为承载结构的重要组成部分。喷锚支护的使用也是有一定条件的，在围岩的自承能力差、有涌水和大面积淋水处、地层松软处就很难成型，锚杆尤其在淤泥软弱土层中几乎不起任何作用。白家河II＃隧道均采用喷锚施工支护，III类围岩均设1榀/m钢格栅加强支护，喷射混凝土采用初喷+复喷的湿喷混凝土新方法。初喷+复喷的喷射混凝土的方法的好处是及时封闭工作面，及时与围岩形成承载环，防止围岩的变形发展，为下一步的锚杆施工创造一个安全的工作环境。湿喷混凝土具有回弹小、抗渗好的特点，适合于基岩裂隙水少、无大范围的涌泥和涌水地层。首喷混凝土应紧跟开挖面及时施作，首喷3～5cm混凝土，在表层形成一保护层，再施作锚杆和挂网。当设计有格栅时应装好格栅，进行二次喷射。在喷射结束后4h内不得进行爆破作业。喷射混凝土机具配备⑴．强制式搅拌机：计量设备应精确，正式使用前须试拌，试拌成功后方可使用。⑵．喷射设备：采用P2-5（B）型喷机⑶．供风设备：21.5m3/min压风机供风⑷．供水设备：在隧道入口管路上设置增压水泵喷射混凝土材料：水泥：普通425#砂子：Ux≥2.5中粗砂含水率5～7%石子：10～15mm级配合理外加剂：速凝剂喷射顺序先墙后拱，自下而上。岩面凹凸不平处，应先喷凹处找平。喷射时分段分片进行，每片均自下部起水平方向横扫移动往返喷射，然后上移喷射，每段长度不大于6m。洞口段一次喷射厚度不少于10cm，洞内喷射厚度根据要求喷射3～5cm，厚度要均匀有光泽。喷射应垂直进行，喷嘴到喷面0.6～1.0m。喷射混凝土终凝2h后要喷水养护不少于7d。喷射混凝土符合各季施工和安全、劳动保护要求。水泥砂浆锚杆施工锚杆为钢筋灌浆锚杆。钢筋为20MnSi钢；水泥425#；速凝剂掺量为水泥用量的2%～4%，要求初凝时间不大于5min，终凝时间不大于10min，使用时要准确计量。砂的粒径不大于3mm，使用前必须过筛。灌浆锚杆用水泥沙浆的配合比，灰骨比1：1～1：2，水灰比为0.38～0.45。锚杆安装在初喷混凝土后进行，锚机施工按设计进行。钻前要放线、定位，做出标记，位置准确，孔距误差不超过±15cm，钻孔应保持直线，并尽量与所在部位的岩层主要结构面垂直，钻孔深度误差为±5cm，钻孔直径大于钢筋直径15mm，不同类型的锚杆制作及安装应符合设计和规范要求。灌浆前应将孔眼吹净，水泥沙浆应拌合均匀，随拌随用。灌浆饱满，从孔底开始均匀进行，不得中断，严防拔管过快，导致砂浆脱节和灌浆不满。锚杆安装前钢筋应除锈矫直；灌浆后应立即将钢筋匀速插入，位置居中；孔口可用木楔临时封固；钢筋尾端外露长度要小于喷层厚度；安装好后不得敲击和碰撞。锚杆插入深度不应小于设计深度的95%。洞内锚杆安装后用垫板封固，对于不平整的岩面根据需要选用斜形和球面形垫板。格栅钢架施工格栅钢架的节点要对称焊接，焊接长度应大于4cm。钢架外轮廓与围岩间预留5cm空隙。钢架安装的允许偏差：横向和高程为±5cm，垂直度为±2°。安装前应清除脚下的虚碴及其他杂物，超挖部分用混凝土回填；钢架在开挖工作面前人工组装，各节钢架间以螺栓连接；沿钢架外缘