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2017一級建造師《鐵路工程》考點:隧道施工工藝控制

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2017一級建造師《鐵路工程》考點:隧道施工工藝控制

  前言

近年來,隨著我國西部大開發力度的加大,在快速發展的公路建設中,在多山的地區,隧道工程在公路工程中就變成一個重要的組成部分。而且隧道工程相對路面,橋樑工程來說有它的特殊性:一般地質條件都比較複雜而且很難預測,完工後隱患不易察覺,這就須在施工過程中加強施工管理,做好工藝控制。

隧道施工主要包括開挖和支護兩大部分。在勘察設計過程中,根據實際地質,地貌,符合路線順接要求的基礎上,本著路線最短,成本最低的原則確定具體的施工線路。施工就要嚴格按照設計方案,保證每一步驟實現設計的意圖。

  1、開挖

開挖是隧道施工的龍頭,質量,進度,安全,效益等無不與之密切相關,開挖符合要求,支護才有一個順利的保證基礎。

1.1開挖的輔助手段開挖的最大困難是隧道圍巖、地質構造、滲水等情況複雜多變,很難完全瞭解。為了及時掌握變化的情況,指導施工,就要重視測量和地質超前預報。

1.1.1測量某省最長的一座3.3km的公路隧道,為上、下行分離式隧道,從兩頭同時對向開挖,四個開挖工作面,測量用同一系統控制,保證兩端有同一目標,而且每二個月通過三角網或精密網對導線點校核一次,避免在施工過程中誤差累積而產生較大的偏差。隨著隧道開挖的程序加大,單洞單幅導線就象一根甩出的繩子,越長越容易偏離控制的中軸位置,也可以通過聯絡洞,把測出的導線值代入後相互驗證,當隧道開挖長度超過500米時,兩端如不能相互連通糾偏,就須在一條洞中建立兩條獨立的導線以便相互糾偏。

1.1.2地質超前預報隧道開挖過程中,每前進一步都有意想不到的情況發生,所以超前預報就顯得尤為重要,目前我們能夠採用的地質超前預報手段有:打超前探孔法,地震波法和超聲波探測法,也可以借鑑有經驗的地質專家根據地貌特徵,掌子面岩石產狀,地質構造特徵對前方地質情況的判斷。

超前探孔法在掌子面最少布三個鑽探孔,如右圖:詳細記錄每個孔的進鑽速度,每種不同粉塵的出現部位及鑽粉巖性,鑽孔湧水量的大小。根據進鑽速度可以判斷不同部位的岩石強度及裂隙,節理髮育情況;根據鑽粉巖性可以判斷不同巖性的里程樁號;根據湧水情況就可以知道不同區域的含水情況;由1,2,3號孔的布孔位置,可以計算出岩石在整個面上的發育情況,這種方法一次可以預報20米,操作簡單有效,一般施工單位通常喜歡採用。

地震波和超聲波探測法根據波速在不同強度的巖體,空氣,水等介質中傳播速度差異來判斷前方圍巖情況。這種方法做出的結論在離發射波30米以內準確性較高,但隨著距離漸長漸差,而且投入人力物力相對較高,業主曾在隧道施工中進行過幾次超前探測。

專家預測有時準確性高,有時也會產生較大的出入,因為影響產生地質變化的因素很多,而個人經驗不同,主觀傾向性不同可能會得出不同的結論。如果幾種方法綜合使用,相互映證,準確性就會提高。以超前預報來指導開挖,就可以避免一些可能的塌方。

1.2開挖掘進,開挖一般採用爆破的方式,但特殊地段須用風鎬或鋼釺等撬挖。

1.2.1 Ⅲ類以上的.圍巖,都採用全斷面爆破形式的開挖,為了保證不欠挖,少超挖,控制光面須採用光面爆破,周邊光爆孔孔距為50cm左右,採用不偶合裝藥,不偶合係數為1.25~2.5(按硝銨炸藥考慮),中間偏下布掏槽孔,掏槽孔按錐形佈置效果最好,如圖一,但這種佈置在實際當中上部和下部造孔施作不方便,所以一般採用“八”字掏孔,如圖二。光爆孔和掏槽孔中間布輔助孔,以掏槽孔為圓心呈環向佈置,間距75~100cm,在孔深小於2米時光爆孔,輔助孔,掏槽孔軸向深度相同,如深度超過2米時掏槽孔深度在軸線方向適當加深10~30cm,因為掏槽孔的起爆率一般為85%左右,所以具體加深深度根據不同圍巖的起爆率不同而定,把握的標準是起爆後三種爆破孔的孔底在同一掌子面上為宜,掏槽孔的裝藥量相對光爆孔和輔助孔都高,單耗為4~7kg/m3.視圍巖強度、整體性、風化程度差異而調整,鑽孔深度可控制在0.8~3.5米,裝藥連線採用由內向外分圈擴散,響炮採用毫秒起爆材料微差逐級引爆,掏槽孔、輔助孔、光爆孔逐級爆破的時間間隔為0.05~0.1秒,當中間拉出臨空面後周邊依次向裡面爆破,每一輪爆破的強力衝擊波都向中部的臨空面方向,這樣減少對圍巖的震動破壞。

1.2.2 如果說Ⅲ類以上圍巖主要強調光面爆破效果的話,那麼Ⅱ~Ⅲ類圍巖在此基礎上還要加強安全施工,防止掉塊或掉塊而引發的塌方,因為Ⅱ類圍巖是處於強烈擠壓破碎帶圍巖,有明顯的滑動面,而且滑動面在失去支撐後會產生相對滑動,所以對隧道穩定帶來嚴重威脅。開挖時布孔方式同1,周邊孔有必要採用預裂爆破,而且整體要短進尺,弱爆破,每迴圈掘進不應超過80cm,單位體積耗藥量適當減少,以免引起大的震動,對圍巖的整體穩定造成更大的破壞。

1.2.3 Ⅱ類弱或Ⅰ類圍巖可以撬挖,這種圍巖是大型斷層帶的擠壓的斷層泥或