洞口段施工質量控制
隧道施工中,洞口段圍巖一般比較破碎、地質條件較差,應遵循盡量減少對巖體擾動的原則,以提高洞口段巖體和邊、仰坡的穩定性。《設計規范》及《施工規范》均作了規范性要求,強調“早進洞、晚出洞”,盡量避免挖刷,在保持邊、仰坡穩定的前提下,及時施作洞口,并在進洞之前,結合洞口的實際情況,先作好洞口地表的防排水措施。在斷面、淺埋和地質條件差的情況下通常采用地表預注漿、超前長管棚注漿等預加固措施。隧道洞口段施工質量控制重點是進洞施工質量和地表預加固質量。
(1)進洞施工要嚴格遵循“短進尺,小循環,早錨噴,強支護,快封閉”的原則,及時施作洞門及其排水系統。通常可采用短臺階或超短臺階法施工,先施工上臺階,凡能用十字鎬、風鎬進行人工施工的情況,不允許爆破;需爆破時,可采用由隧道中心掏槽分段起爆,嚴格控制藥量,人工風鎬修邊,控制超欠挖,減少對圍巖的擾動。開挖斷面尺寸修整至設計要求后,及時進行初期支護,一般可初噴混凝土一層,然后打系統錨桿并架設鋼格柵、掛鋼筋網,最后噴射砼至設計厚度。施工中要監測圍巖變形速率和變形量,量測項目包括水平位移收斂、拱頂下沉及拱頂地表下沉,發現異常及時調整施工工藝并采取輔助措施。
(2)洞口預加固措施一般有兩種:①地表預加固,主要措施有錨網噴支護、地表注漿、地表錨桿、抗滑樁、錨索等;②洞口正面圍巖預加固,主要措施有超前長管棚注漿、超前小導管注漿(配合格柵鋼架)、掌子面封閉等。以下強調幾種常用的預加固措施的施工質量控制重點。 ①錨網噴支護,可加固地表,防止因降水造成滑坡。一般在刷好邊、仰坡后,采用錨網噴對地表給予加固。錨桿錨桿可采用全長砂漿錨桿或中空注漿錨桿,錨桿直徑、長度、布置方式及掛網規格和噴射砼標號可根據地質條件確定,。施工質量控制重點:鋼筋網必須與錨桿焊接,且鋼筋網須用點焊焊成整體;噴砼時必須保證鋼筋網保護層厚度滿足設計要求。 ②地表注漿預加固,一般應用于圍巖較差的淺埋隧道,通常采用熱軋無縫鋼管作為套管,呈梅花形布置;一般圍巖段(涌水量不)采用穩定性、粘度、可注性、結石強度及抗滲性均較好的超細水泥單注漿,特殊地段(富含地下水)采用超細水泥與水玻璃雙注漿。在施工中要保證漿液原材料的質量和漿液配合比,根據地層地質條件確定漿液配比、注漿壓力及注漿孔間距。以往采用地表注漿預加固洞口段的工程中,有在隧道開挖中發現注漿局部區域內漿液不呈樹狀滲透至巖層中,而是呈團狀包裹在鋼管周圍的現象。該情況主要是漿液配比與地層不匹配及注漿壓力不足造成的。在地表注漿預加固施工中要強調必須根據地層地質條件確定漿液配比,并保證注漿壓力滿足設計要求。同時要強調合理確定注漿范圍,范圍過,會增加工作量和材料成本,范圍過小,不能達到預期目的,甚至會給施工留下隱患危及施工安全,必須根據地質條件合理確定注漿范圍,并依此確定注漿孔間距。施工中應注意先灌注邊孔,使松散圍巖形成一個相對封閉的注漿環境,達到不漏漿、不跑漿;然后依次向內推進。每排注漿孔中,宜間隔交替注漿。施工質量控制重點:按照設計孔位開孔,嚴格控制孔口位置偏差在設計允許范圍內;注漿工程中監控注漿壓力變化,若突然增或減小,應停機檢查,查明原因采取措施后方可繼續注漿;注漿結束前,應采用最注漿壓力閉漿一段時間,一般可取10分鐘左右,并及時封堵注漿口。 ③超前長管棚注漿,長管棚超前支護距離長,整體剛度對圍巖變形限制能力強,能承受早期圍巖壓力;注漿能改善圍巖狀況,提高圍巖自承能力,對防止圍巖初期松弛、土體坍塌有顯著效果。超前長管棚注漿主要適用于圍巖壓力來得且快,對圍巖變形及地表下沉有嚴格控制要求的軟弱破碎圍巖隧道。長管棚一般采用熱軋無縫鋼管,環向間距可取30~50cm,沿隧道周邊的外插角可取2~4°,有孔、無孔鋼管交叉布設。在洞口前端設置長套拱作為管棚導向墻,套拱內預埋U型鋼并與孔口套管焊接牢固,施工中要保證孔口套管與沿拱圈環向布設間距、位置及方向應準確。鉆孔完成后及時安設管棚鋼管,避免出現塌孔。待有孔鋼管已全部注漿完畢后,再進行無孔鋼管的鉆孔、安設。施工中質量控制重點:(a)鉆孔前掌子面必須按要求先噴一層素混凝土作為止漿墻,以確保掌子面在進行壓力注漿時不出現漏漿、坍塌。鉆孔時根據地質情況選擇加泥漿護壁或可加套筒或將鉆頭直接焊接在鋼管前端鉆進,并保證成孔角度;(b)鋼管逐節頂入,采用絲扣連接,隧道同一斷面處的接頭數不于50%,相鄰鋼管接頭至少應錯開1m,并及時將鋼管與鉆孔壁間縫隙填塞密實。縱向兩組管棚間應有不小于3.0m的水平搭接長度。要保證鋼管外露端法蘭盤、止漿閥的焊接質量;(c)注漿過程中隨時檢查孔口、鄰孔、覆蓋層較薄部位有無串漿現象,如發生串漿,應立即停止注漿,并采取措施(如快硬水泥砂漿或錨固劑封堵)或采用間歇式注漿封堵串漿口,直至不再串漿時再繼續注漿。注漿過程中壓力如突然升高,可能發生堵管,應停機檢查。注漿結束前,應采用最注漿壓力閉漿一段時間,一般可取5分鐘左右,并及時封堵注漿口;(d)施工中應及時檢驗注漿效果:對注漿加固區進行鉆孔取芯,觀察注漿充填情況;另外在進行無孔鋼管鉆孔時觀察孔內涌水顏色及涌水量,水顏色如較澄清或夾帶水泥渣塊,涌水量較小,則注漿效果較好,如涌水為泥漿顏色或涌水量較時,應補注或重注。④超前小導管注漿(配合格柵鋼架),注漿小導管既能加固洞周一定范圍內圍巖,又能支撐圍巖,其支護剛度和預支護效果均好于超前錨桿。超前小導管配合格柵鋼架具有類似管棚的作用,支護能力較。雖然支護能力弱于管棚,但簡單易行、靈活經濟。小導管一般采用熱軋無縫鋼管,環向間距可取20~40cm,沿隧道周邊的外插角可取10~20°。施工中質量控制重點:(a)縱向兩組小導管間應有不小于1.0m的水平搭接長度;(b)漿液可采用純水泥漿或加入水玻璃,根據地質情況確定漿液配比及注漿壓力(參見地表注漿要求);(c)注漿過程中應注意:小導管注漿前,應對開挖面及5m范圍內的隧道噴射厚為5~10cm的混凝土封閉;保證注漿壓力滿足要求,必要時可在孔口設置止漿塞,止漿塞應能承受規定的最注漿壓力;注漿結束標準:注漿壓力逐步升高,當達到設計終壓并繼續注漿10min以上、與設計注入量致接近;注漿后至開挖前的時間間隔,視漿液種類而定,一般宜為4~8h,開挖時應保留1.5~2.0m的止漿墻,防止下次注漿時孔口跑漿;(d)格柵鋼架拱腳處設置鎖腳錨桿,防止開挖下臺階時,鋼架移動和下沉。
情況主要是漿液配比與地層不匹配及注漿壓力不足造成的。在地表注漿預加固施工中要強調必須根據地層地質條件確定漿液配比,并保證注漿壓力滿足設計要求。同時要強調合理確定注漿范圍,范圍過,會增加工作量和材料成本,范圍過小,不能達到預期目的,甚至會給施工留下隱患危及施工安全,必須根據地質條件合理確定注漿范圍,并依此確定注漿孔間距。施工中應注意先灌注邊孔,使松散圍巖形成一個相對封閉的注漿環境,達到不漏漿、不跑漿;然后依次向內推進。每排注漿孔中,宜間隔交替注漿。施工質量控制重點:按照設計孔位開孔,嚴格控制孔口位置偏差在設計允許范圍內;注漿工程中監控注漿壓力變化,若突然增或減小,應停機檢查,查明原因采取措施后方可繼續注漿;注漿結束前,應采用最注漿壓力閉漿一段時間,一般可取10分鐘左右,并及時封堵注漿口。 ③超前長管棚注漿,長管棚超前支護距離長,整體剛度對圍巖變形限制能力強,能承受早期圍巖壓力;注漿能改善圍巖狀況,提高圍巖自承能力,對防止圍巖初期松弛、土體坍塌有顯著效果。超前長管棚注漿主要適用于圍巖壓力來得且快,對圍巖變形及地表下沉有嚴格控制要求的軟弱破碎圍巖隧道。長管棚一般采用熱軋無縫鋼管,環向間距可取30~50cm,沿隧道周邊的外插角可取2~4°,有孔、無孔鋼管交叉布設。在洞口前端設置長套拱作為管棚導向墻,套拱內預埋U型鋼并與孔口套管焊接牢固,施工中要保證孔口套管與沿拱圈環向布設間距、位置及方向應準確。鉆孔完成后及時安設管棚鋼管,避免出現塌孔。待有孔鋼管已全部注漿完畢后,再進行無孔鋼管的鉆孔、安設。施工中質量控制重點:(a)鉆孔前掌子面必須按要求先噴一層素混凝土作為止漿墻,以確保掌子面在進行壓力注漿時不出現漏漿、坍塌。鉆孔時根據地質情況選擇加泥漿護壁或可加套筒或將鉆頭直接焊接在鋼管前端鉆進,并保證成孔角度;(b)鋼管逐節頂入,采用絲扣連接,隧道同一斷面處的接頭數不于50%,相鄰鋼管接頭至少應錯開1m,并及時將鋼管與鉆孔壁間縫隙填塞密實。縱向兩組管棚間應有不小于3.0m的水平搭接長度。要保證鋼管外露端法蘭盤、止漿閥的焊接質量;(c)注漿過程中隨時檢查孔口、鄰孔、覆蓋層較薄部位有無串漿現象,如發生串漿,應立即停止注漿,并采取措施(如快硬水泥砂漿或錨固劑封堵)或采用間歇式注漿封堵串漿口,直至不再串漿時再繼續注漿。注漿過程中壓力如突然升高,可能發生堵管,應停機檢查。注漿結束前,應采用最注漿壓力閉漿一段時間,一般可取5分鐘左右,并及時封堵注漿口;(d)施工中應及時檢驗注漿效果:對注漿加固區進行鉆孔取芯,觀察注漿充填情況;另外在進行無孔鋼管鉆孔時觀察孔內涌水顏色及涌水量,水顏色如較澄清或夾帶水泥渣塊,涌水量較小,則注漿效果較好,如涌水為泥漿顏色或涌水量較時,應補注或重注。④超前小導管注漿(配合格柵鋼架),注漿小導管既能加固洞周一定范圍內圍巖,又能支撐圍巖,其支護剛度和預支護效果均好于超前錨桿。超前小導管配合格柵鋼架具有類似管棚的作用,支護能力較。雖然支護能力弱于管棚,但簡單易行、靈活經濟。小導管一般采用熱軋無縫鋼管,環向間距可取20~40cm,沿隧道周邊的外插角可取10~20°。施工中質量控制重點:(a)縱向兩組小導管間應有不小于1.0m的水平搭接長度;(b)漿液可采用純水泥漿或加入水玻璃,根據地質情況確定漿液配比及注漿壓力(參見地表注漿要求);(c)注漿過程中應注意:小導管注漿前,應對開挖面及5m范圍內的隧道噴射厚為5~10cm的混凝土封閉;保證注漿壓力滿足要求,必要時可在孔口設置止漿塞,止漿塞應能承受規定的最注漿壓力;注漿結束標準:注漿壓力逐步升高,當達到設計終壓并繼續注漿10min以上、與設計注入量致接近;注漿后至開挖前的時間間隔,視漿液種類而定,一般宜為4~8h,開挖時應保留1.5~2.0m的止漿墻,防止下次注漿時孔口跑漿;(d)格柵鋼架拱腳處設置鎖腳錨桿,防止開挖下臺階時,鋼架移動和下沉。