河卡山隧道断层破碎带施工技术

２０１　１年第２期　青海斟技　河卡山隧道断层破碎带施工技术　李小斌　（青海省公路建设管理局，青海摘西宁８　１０００８）　要：本文介绍了河卡山隧道断层破碎带段采用的小管棚预支护、锚喷初期支护施工技术及开挖方法。　关键词：断层破碎带；施工技术；河卡山隧道　１　引言　国道２１４线共姜公路河卡山隧道位于青海省海南　州兴海县境内，全长２３１５ｍ，海拔３７９３．８７ｍ。工程地　具有胶凝性质的浆液，浆液在注浆压力作用下呈脉状　快速渗入破碎松散岩体中，并将其中的空气、水分排　出，使松散破碎体胶结，形成具有一定强度和抗渗阻　水能力、以浆胶为骨架的固结体，从而提高围岩的整　体性、抗渗性和稳定性，使超前小管棚与固结体形成　一质构造和水文地质复杂，主要地质构造为下二三叠统　（Ｔｌａ、Ｔｌｂ）变长石砂岩、砂岩、钙质板岩、粉砂质　黏板岩、第四系坡积物（Ｑ４ｄ１）及第四系上更新统冲、　洪积物（Ｑ３＋４ａｌ＋ｐ１）。隧道正常涌水量１４００ｍ　ｄ，最　大涌水量１６００ｍ。・ｄ～，主要地质灾害为粉砂质黏板岩　个具有一定强度的壳体，在壳体的保护下进行开挖　支护施Ｔ。　２．２小管棚及注浆设计　遇水会变为泥，尤其是隧道出口Ｋ２３３＋３２５～３１５处，　属ＩＶ级围岩破碎带，为强风化泥岩夹板岩，节理发　将４ｍ／根的　４２ｍｍ小导管布设在拱部，外插角　５～７。，环向间距３３ｅｍ，纵向环距２．５ｍ（即每布设　一育破碎，层面交错，风化极为严重，呈压碎状态，围　岩自稳性差，渗水量较大。　针对上述情况，在河卡山隧道断层破碎带施工　中，我们按照“管超前、严注浆、短开挖、不（弱）爆　破、强支护、快封闭、勤测量、速反馈”的施工原　则，在拱部超前小管棚注浆预固结围岩的保护下，采　用三部台阶法进行施工——拱部预留核心土，周边采　排小导管，开挖支护２．５ｍ），压注１：１水泥浆液，　水泥浆液采用５２．５级普通硅酸盐水泥，掺入水泥用量　３％～５％的４０Ｂｅ’水玻璃，以缩短浆液的胶化固结时　间，控制浆液的扩散范围。　２．３施工要点　（１）小导管加工　将４ｒｒｄ根的　４２ｍｍ小导管一端加工成尖锥形，　从距另一端ｌＯ０ｅｍ的位置开始至尖锥端，按梅花型布　设间距为２０ｅｒａ的　６ｒａｍ的孑Ｌ眼４排，以利于小导管　推进及浆液渗入破碎岩体。　（２）小导管安设　如岩体松软，采用ＹＴ一２８型风动凿岩机直接推　送，如遇坚硬岩石，先用ＹＴ一２８型风动凿岩机钻眼成　孑Ｌ后再推进就位。　用风镐开挖，核心土及中槽用ＰＣ２００挖掘机开挖。其　开挖顺序见图１。　在布设小导管前应注意：①喷３～５ｅｍ厚的混凝土　１上都弧形开挖；２核心土开挖；３　ｔｚ半部中槽开携；４边蜡上半部开挖；　封闭掌子面作为止浆墙，为注浆做好准备工作；②准　确测量隧道中心线和高程，并按设计标出小导管位置，　５下半部中槽开挖；６边墙下半部开挖；７隧底开挖　图１开挖施工顺序　误差为±１５ｍｍ；③用线绳定出隧道中心面，随时用　钢尺检查钻孔和小导管的推进方向，以控制外插角达　到设计标准；④施工顺序从两侧拱腰向拱顶进行，为　提前注浆留好作业空间。　明，ＺＹＲ新型柔性掩护支架较其他支架在支架柔性、　安全性、效能、适应性、性价比方面有很大的优点，　２超前小管棚施工　２．１　工艺原理　在破碎松散岩体中超前钻孔，打入小导管并压注　４结论　根据默勒三矿煤层赋存条件和顶、底板情况，对　急倾斜煤层采煤工作面支护形式进行了探讨，结果表　８６　§Ｔ　可保证急倾斜煤层采煤工作面作业空间本质安全。　青海斟技　２０１１年第２期　水灰比过大、过小都会使混凝土回弹量增加，浪　费材料，经现场试验确定水灰比为０．４７的混凝土喷射　效果最佳。　４．３喷射混凝土　（３）注浆　用浆液搅拌桶制浆，ＵＢ６型注浆泵注浆。为防止　注浆时浆液从其他孔眼溢出，注浆前要对所有孔眼安　装止浆塞，注浆顺序从两侧拱脚向拱顶进行。由于岩　体孑Ｌ隙不均匀，为方便风镐环形开挖，同时固结破碎　松散的岩体，保证开挖轮廓线外环状岩体的稳定，使　其形成有一定强度及密实度的壳体，特别是确保两侧　拱脚的注浆密实度和承载力，要从注浆终压（０．８～　１．２ＭＰａ）和注浆量两方面控制注浆质量，拱脚的注浆　终压要高于拱腰至拱顶，　通过现场试验确定拱脚终　为１．２ＭＰａ，拱腰为１．ＯＭＰａ，拱顶为０．８ＭＰａ。注浆时　相邻孑Ｌ眼须间隔注浆，既能确保ｌ刮结效果，又能达到　控制注浆量的目的。　３开挖　为减少对同岩的扰动，拱部弧形及边墙周边均采　用风镐分台阶开挖，核心土及中槽均采用挖掘机开　挖，开挖进尺根据同岩稳定性确定为１～２个钢格栅　的间距，即０．５～１．０ｍ，边墙按钢格栅的两个单元分　两个台阶施ｊ二，上下台阶相距２ｍ，左右边墙要错开　２ｍ。　４锚喷初期支护　４．１初期支护参数　采用３ｍ／根的ＷＴＤ２５型中空注浆锚杆作系统锚　杆，纵向、环向问距均为１ＯＯｅｍ，梅花型布置　拱墙　设钢格栅，问距５０ｅｍ，钢格栅每侧拱脚设４ｍ／根的　ＷＴＤ２５中空注浆锁口锚杆，按梅花型布置在钢格栅　的两侧，环向问距５０ｅｍ　挂　６双层钢筋网，网格　尺寸为ｌ５ｃｍ×１５ｃｍ，喷射混凝土厚２５ｃｍ。　４－２喷射混凝土材料及机具　（１）机具　采用Ｂｚ一５　混凝土喷射机，压力为０．２～　０．４ＭＰａ。　（２）水泥及细骨科　水泥采用４２．５级普通硅酸盐水泥，细骨料选用青　根河砂，砂率控制在５０％，含泥量≤３％。　（３）粗骨科　采用规格为７～ｌ　５ｍｍ、其他指标均达到设计要求　的石灰岩碎石。　（４）黏稠剂　选用ＳＴＣ型黏稠剂，最佳掺量为水泥用量的　１０％，３ｍｉｎ初凝，６ｒａｉｎ终凝，可大量减少回弹量。　（５）水灰比　开挖后为缩短嗣岩的暴露时间，防止同岩进一步　风化，必须先初喷３～５ｅｍ的混凝土再封闭围岩，待　钢格栅及钢筋网安设好后，再喷混凝土１０～１２ｃｍ，　最后分两次喷射至设计厚度。喷射混凝土须注意以下　几点：　（１）采用掺ＳＴＣ型黏稠剂半湿式喷射混凝土Ｔ　艺，以减小洞内粉尘污染及回弹量。　（２）喷射前要用高压风将岩壁面的粉尘和杂物吹　干净。水泥、粗、细骨料加少量水，用搅拌机搅拌，　拌好后将料运至喷射作业点再进行人工拌和，并按水　泥用量的１０％掺人黏稠剂。　（３）喷射作业分段、分片由下向上依次进行，每　段长度为３ｍ。为加快混凝土的凝　速度，提高混凝　土的喷射效果，用多盏碘钨灯提高作业环境温度。　（４）喷头喷射方向与岩面偏角要小于１０。，夹角　为４５。。喷头至受喷面距离要在０．６～１．０ｍ之问，喷　头呈螺旋形均匀缓慢移动，一般绕圈直径在０．４ｍ为　宜。　４．４注浆　在初喷混凝土封闭围岩后按设计布设锚杆和注　浆。锚杆孔位误差应控制在《公路隧道施１－规范》规　定的范同之内　注浆工艺如下：　（１）用ＹＴ一２８型手持式风动凿岩机沿径向钻孑Ｌ，　确保锚入稳定岩层的深度。　（２）将安装好锚头的ＷＴＤ２５中空注浆铺杆插入　锚孑Ｌ，使锚头上的倒刺将锚杆挂住　（３）在锚杆尾端安装止浆塞、垫板和螺母。　（４）通过快速注浆接头将锚杆尾端和ＵＢ６型注浆　机连接，开动注浆机压注１：１水泥浆，同时掺水泥　用量３％的４０Ｂｅ’的水玻璃。为了保证锚同质量及改　良围岩结构，注浆终压须达到０．８ＭＰａ。　４．５挂钢筋　钢筋网片采用　６圆钢，除锈处理后按设计要求　加工成１００ｃｍ×２００ｃｍ的网片。网片必须按受喷面的起　伏铺设，与受喷面之间留３ｅｍ间距作为保护层。网片　要与系统锚杆焊接牢固，确保喷射混凝土时不能移动。　４．６安设钢格栅　钢筋除锈后按设计要求分节加工成钢格栅，钢格　§Ｔ　８７　２０１　１年第２期　青海斟技　浅析梁格法在简支铰接空心板桥中的应用　王发平　（青海省高等级公路建设管理局，青海摘西宁８　１　０００８）　要：本文通过实测数据验汪了简支铰接空心板梁桥采用梁格法建立模型进行受力分析的可行性。　关键词：梁格法；简支铰接空心板桥；应用　对于简支铰接空心板桥，传统的分析方法是简化　了的平面分析，通过横向分布系数来考虑桥梁的空间　想的刚度等效原则应该满足：当原型实际结构和对应　的等效梁格承受相同荷载时，两者的挠曲将是相等　的，并且每一梁格内的弯矩、剪力和扭矩等于该梁格　所代表的实际结构部分的内力。梁格法中荷载分配是　以加载位置及单元间的相互刚度为依据的，刚度与构　件的截面特性和构件的连接关系有关。所以采用梁格　法模拟计算的关键是：梁格单元的截面特性和构件问　的连接关系。简支铰接空心板桥主要受竖向荷载作　用，此时，纵向剪力与法向力同竖向剪力相比，影响　极小。另外，企口缝的高度不大且刚性甚弱，横向弯　作用，这种分析方法具有分析简单、适用性广的特　点，但它难以得出横桥向各片梁的内力分布规律。用　板单元建立模型，虽可以得　横向各片梁的内力分布　规律，但它难以模拟纵向铰接缝；用实体单元建立空　间模型，又存在模型复杂、处理数据繁琐等问题。采　用梁格法能从整体上对这种桥型进行受力分析，并且　容易模拟纵向铰接缝。　１　梁格法的基本原理及主要问题　梁格法就是用等效的梁格代替桥梁上部结构，将　分布在板上每一区段内的弯曲刚度和抗扭刚度集中于　最邻近的等效梁格内，实际结构的纵向刚度集中于纵　向梁格构件内，横向刚度集中于横向梁格构件内。理　矩对传布荷载的影响极小。为了简化，通常可将空心　板视作铰接或部分刚接，其铰接形式的模拟成了主要　问题。但采用梁格法后，模型中纵向梁格内力代表结　构纵向内力，横向梁格内力代表结构横向内力，此种　栅分节问通过钢板用螺栓连接。　（１）钢格栅要严格按设计问距架立。　（２）为充分发挥钢格栅的承载能力，钶寸格栅必须　与线路方向垂直。架立拱部钢格栅时，要严格控制　左、右拱脚标高，以防拱架偏斜，影响与边墙钢格栅　架的圆顺连接，减少侵人衬砌厚度。　（３）为方便拱部钢格栅与边墙钢格栅的连接，在　拱顶最大累计下沉量为１　１　ｍｍ，水平最大累计收敛量　为１３ｍｍ。　６结论　对断层破碎带采用超前小导管棚预支护、人工环　形及周边开挖技术和锚喷初期支护措施，通过现场监　控量测得　以下结论：　（１）周边人工开挖可减小对同岩的扰动，有效控　制超欠挖。　拱脚连接处铺《２０ｃｍ厚的粗砂或石屑。边墙钢格栅　底部必须置于基岩上，以防下沉变形。　（２）超前小管棚注浆预支护，可大量减少拱部围　岩的掉块，保证施Ｔ安全、质量和进度。　５监控量测　初期支护完成后，在拱顶、拱脚及边墙的内轨顶　面标高处埋设测点，进行拱顶下沉和水平收敛量测，　（３）通过现场监控量洲，将预留变形量由设计的　１Ｏｃｍ凋至５ｃｒｎ。　量测点每隔５ｍ布设１组。拱顶量测元件用（Ｉ）１２圆钢　加工而成，每根元件长２５ｃｍ，锚入初期支护体２０ｃｍ，　外露５ｃｍ，以防震动影响量测结果。水平收敛量测用　参考文献：　【１】中华人民共和国交通运输部．ＪＴＧ　Ｆ６０－－２００９公路隧道施工技　术规范『ｓ】．北京：人民交通出版社，２００９．　『２】中华人民共和国交通运输部．ＪＴＧ　Ｆ６０－－２００９公路隧道施工技　术细则Ｉｓ】．北京：人民交通　版社，２００９．　铁科院武汉岩体力学研究所研制的收敛仪进行观测。　量测频率为：开始时６ｈ观测１次，然后根据变形量　的减小而减少量测次数，逐渐递减为１２ｈ、２４ｈ、４８ｈ、　ｆ３】中华人民共和国交通运输部．ＪＴＧ　Ｄ７０－－２００４公路隧道设计　规范【ｓ】．北京：人民交通出版社，２００４．　７２ｈ、１６８ｈ观测一次。根据量测结果及时调整工序、　预留变形量及开挖进尺等，确保施工安全。经量测，　８８　§Ｔ