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关键字:隧道覆盖覆盖规划铁路隧道公路隧道
一、概述
对重要的公路、铁路实现全线覆盖是运营商提高网络质量的一个重要环节,是提高综合竞争力的一个有力手段。从交通角度来看,目前大多数隧道的目的是覆盖盲区,因此需要结合交通线路的覆盖设计来制订专门的隧道覆盖解决方案。
隧道覆盖主要分为铁路隧道、公路隧道、地铁隧道等,每种隧道具有不同的特点,一般来说公路隧道比较宽敞,对隧道里面的覆盖状况,有车通过与无车通过时差别不大。车辆通过时,隧道内剩余空间较大,可根据实际情况选择尺寸大一些的天线,以获取较高的增益,使覆盖范围更大。而铁路隧道一般来说要狭窄一些,特别是当火车经过时,被火车填充后所剩余的空间很小,火车对隧道的填充会对信号的传播产生较大的影响,且天线系统的安装空间有限,使天线的尺寸和增益受到很大的限制。另外,不管是哪种隧道,都存在长短不一的状况,短的隧道只有几百米,而长的隧道有十几公里。在解决短隧道覆盖时,可采用灵活经济的手段,如在隧道口附近用普通的天线向隧道里进行覆盖。但是,这些手段可能在解决长隧道覆盖时不起作用,对于长隧道的覆盖必须采取其它一些手段。因此,对于每段隧道的解决方案可能都会有所区别,必须根据实际情况来选定覆盖解决方案。
在进行隧道覆盖规划之前,一般需要知道以下数据:
隧道长度、隧道宽度、隧道孔数(1、2)、覆盖概率(50%、90%、95%、98%、99%)、隧道结构(金属、混凝土)、载频数目、隧道中最小接收电平(一般为-85dBm到-102dBm)、隧道孔间距、AC/DC是否可用、墙壁能否打孔、隧道入口处的信号电平、隧道内部已有信号电平等。
二、隧道覆盖的信号源选择
为了提供隧道覆盖,一个GSM信号源与一套分布式系统是必要的。信号源的选择,需要根据隧道附近的无线覆盖状况和传输、话务、现有网络设备等情况来决定。隧道覆盖所采用的信号源包括宏蜂窝基站、微蜂窝基站、直放站等。
对于铁路、公路隧道覆盖来说,由于其话务量小,宏蜂窝基站作为信号源较为少用。但是,在城市地铁隧道中,人流量大,话务量也高,这种场合不仅要覆盖站台,而且还要覆盖铁路系统出口等地方,可采用容量较大的宏蜂窝基站。
使用宏蜂窝基站的优点是可以提供更多的信道资源、扩容较为容易、单个基站覆盖能力强;缺点是需要用电缆从BTS设备所在的机房引入信号覆盖隧道、增加了馈线损耗、需要较大的机房等配套设备、总的投资费用高。
对容量要求不是很高的隧道覆盖,可采用微峰窝基站。使用微蜂窝基站的优点是所需设备空间小、所需配套设备少、总的投资费用低。
如果附近有信号源可以利用,则可采用无线直放站来作为隧道覆盖的信号源。采用直放站往往是网络拓展的第一步,在网络容量上升后再用GSM基站来替换。采用直放站作为信号源的优点包括:无需传输、综合成本低、可将远处的话务带给施主小区,使小区的信道利用率更高、安装速度快等。无线直放站有宽带直放站和选频直放站两种,采用无线直放站会使得网络管理复杂度增加,不便维护,另外在采用选频直放站时,施主小区的频率发生变更后,直放站的频率也要进行调整,不利于整网规划和优化,施主天线和重发天线需要有足够的隔离度,造成安装空间上有些困难等缺点。除采用无线直放站以之外,也可采用光纤直放站作为信号源对隧道进行覆盖。
在实际工程之中,必须根据隧道长度、隧道附近的覆盖状况、基站分布、话务分布、建站条件等因素选择信号源,微蜂窝基站和直放站是隧道覆盖建设常用的信号源。
三、隧道覆盖的天馈系统选择
在选择好了GSM信号源之后,则必须根据实际情况配置天馈系统,对隧道进行覆盖。通常有三种不同配置的天馈系统:同轴馈电无源分布式天线、光纤馈电有源分布式天线、泄漏电缆。
1、同轴馈电无源分布式天线
这种覆盖方案的设计比较灵活、价格相对低、安装较方便。同轴电缆的馈管衰减较小,天线增益的选择主要取决于安装条件,在条件许可的情况下,可选用增益相对较高的天线,来提高覆盖范围。该方案的简化版就是采用单根天线对隧道进行覆盖,对于较短的隧道来说,这种方案确实是一种低成本解决方案。
2、光纤馈电有源分布式天线系统
在某些复杂的隧道覆盖环境中,可采用光纤馈电有源分布式天线系统来替代同轴馈电无源分布式天线系统。它更适用于覆盖地下隧道(地铁隧道)和站台。采用光纤馈电有源分布式天线系统的主要好处包括在室内安装的电缆数减少、可适用更细的电缆、采用光缆可降低电磁干扰、在复杂的网络中设计更灵活等,缺点是成本高。
3、泄露电缆
采用泄漏电缆进行隧道覆盖,是一种最为常用的方法,这种方法的好处在于:
可减小信号阴影和遮挡,在复杂的隧道中采用分布式天线,手机与某特定天线之间可能会受到遮挡,导致覆盖不好;
信号波动范围减少,与其它天线系统相比,隧道内信号覆盖均匀;
可对多种服务同时提供覆盖,泄漏电缆本质上是宽带系统,多种不同的无线系统可以共享同一泄漏电缆,考虑到在隧道中经常使用某些无线系统(寻呼系统、告警系统、广播等),采用共享一条泄漏电缆的方法,可省去架设多条天线的工程。
泄漏电缆覆盖设计是一项非常成熟的技术,其设计方案相对简单,本文不作重点分析。下面重点分析采用普通同轴馈电无源分布式天线进行隧道覆盖的设计方案。
四、隧道的无线传播
无线电波在隧道中传播时具有隧道效应,信号传播是墙壁反射与直射的结果,其中直射为主要分量。华为公司基于ITU-R建议,根据试验数据对传播模型进行了修正,得出一简单实用的隧道传播模型,用于进行隧道覆盖设计,该传播模型为:
Lpath=20lgf+30lgd―8dB
其中:
洞口施工原则及所采取的措施
(1)隧道洞口施工必须坚持18字方针(2)必须坚持采用弱爆破或人工、机械等开挖的方式,减少对围岩的扰动。保护围岩的完整,充分利用围岩的自承能力。(3)洞口施工前应做好各项施工辅助措施:做好洞口修建前的地形、地质条件调查,提前采取措施应对不良地质灾害;提前做好防排水系统,尤其是含水量大的地区以及雨季施工的时候;尽量少开挖边仰坡土石方保护好既有的植被,生态环境;提前编制进洞专项施工技术方案。(4)要高度重视洞口超前支护和超前预加固处理措施:超前支护主要包括管棚加固法、超前小导管加固法、超前锚杆法、掌子面喷射混凝土封闭法、抗滑桩等;超前预加固中主要指的是超前预注浆,包括地表注浆和洞内超前钻孔注浆。
进洞前施工准备工作
(1)清表和清除危石:进洞施工前应将洞顶地表范围植被清除,特别是清除洞口上方有可能滑塌的表土、灌木及山坡的危石。(2)做好截水沟施工:部分洞口地表地势较平缓,大部分又处于沟谷,雨水经常汇集洞口,故进洞前应认真施作截水沟,以及时截除地表水。尽早完成洞口排水系统。(3)按照设计要求进行边坡、仰坡的放线刷坡,自上而下的开挖,不得掏底开挖或上下重叠开挖。开挖中对地层动态应进行监控量测。(4)尽早施工洞门端墙,防止边仰坡滑塌,避免落石对施工人员和机械伤害,损坏,确保施工机械、人员的安全。(5)地表加固:根据洞口地表表层岩石风化破碎情况,为了确保隧道进洞施工安全,在进洞施工前,应采取如下措施进行地表加固。
单向进洞法
关键词:隧道防排水注浆堵水防水布铺设
目前隧道衬砌渗漏水问题,尤其是施工缝处、隧道的接口处及管节之间的连接处等薄弱环节的渗、漏水更为严重。如何搞好隧道防排水设计及裂缝防水技术,是保证行车安全和隧道能否长期使用的重要条件。
一、进洞前防排水处理
首先,在隧道进洞前应对隧道轴线范围内的地表水进行了解,分析地表水的补给方式、来源情况,做好地表防排水工作:用分层夯实的粘土回填勘探用的坑洼、探坑;对通过隧道洞顶且底部岩层裂缝较多的沟谷,建议用浆砌片石铺砌沟底,必要时用水泥砂浆抹面;开沟疏导隧道附近封闭的积水洼地,不得积水;在地表有泉眼的地方,涌水处埋设导管进行泉水引排;在隧道洞口上方按设计要求做好天沟,并用浆砌片石砌筑,将地表水排到隧道穿过的地表外侧,防止地表水的下渗和对洞口仰坡冲刷,并与路基边沟顺接成排水系统;洞顶开挖的仰坡、边坡坡面可用喷射混凝土将其封闭,并对洞口上方及两侧挂网喷浆;若在洞顶设置高压水池时,应做好防渗防溢设施,且水池宜设在远离隧道轴线处等。
二、开挖过程中对涌水地段的防排水处理
(一)涌水地段的防排水处理原则。在隧道施工过程中,应对开挖面出现的涌水进行调查分析,找准原因,采取“以排为主,防、排、截、堵相结合”的综合治理原则,因地制宜地制定治理方案,达到排水通畅、防水可靠、经济合理和不留后患的目的。
(二)涌水地段的原因分析。造成隧道涌水现象一般是由于地下水发育,洞壁局部有水流涌出;碰到断层地带,岩石破碎,裂隙发育,出现涌水现象;洞顶覆盖层较薄,岩石裂隙发育,开挖地表水下渗等原因。施工中应对洞内的出水部位、水量大小、涌水情况、变化规律、补给来源及水质成分等做好观测和记录,并不断改善防排水措施。
(三)涌水地段的处理方法。对于洞内涌水或地下水位较高的地段,可采用超前钻孔排水、辅助坑道排水、超前小导管预注浆堵水、超前围岩预注浆堵水、井点降水及深井降水等辅助施工方法。当涌水较集中时,喷锚前可用打孔或开缝的摩擦锚杆进行排水;当涌水面积较大时,喷锚前可在围岩表面设置树枝状软式透水管,对涌水进行引排,然后再喷射混凝土;当涌水严重时,可在围岩表面设置汇水孔,边排水边喷射。
三、二次衬砌中防排水处理与控制
(一)防水层安装与控制
1.防水层进场时检查。除按必要的工作程序进行取样检查外,还应检查防水板表面是否存在变色、皱纹(厚薄不均)、斑点、撕裂、刀痕、小孔等缺陷,存在质量缺陷时,应及时处理。
2.防水层铺设前对初期支护的检查和处理。防水层铺挂前,应先对初期支护喷射混凝土进行量测,对欠挖部位加以凿除,对喷射混凝土表面凹凸显著部位应分层喷射找平。外露的锚杆头及钢筋网应头齐根切除,并用水泥砂浆抹平,使混凝土表面平顺。
3.防水层铺设好后检查和处理。防水层铺挂结束,监理工程师应对其焊接质量和防水层铺设质量进行检查。其检查方法有:(1)用手托起防水板,看其是否能与喷射混凝土密贴。(2)看防水板表面是否有被划破、扯破、扎破等破损现象。(3)看焊接或粘结宽度(焊接时,搭接宽度为10cm,两侧焊缝宽度应不小于2.5cm;粘结时,搭接宽度为10cm,粘结宽度不小于5cm)是否符合要求,且有无漏焊、假焊、烤焦等现象。(4)拱部及拱墙壁露的锚固点(钉子)是否有塑料片覆盖。(5)每铺设20延长米~30延长米,剪开焊缝2处~3处,每处0.5m。看是否有假焊、漏焊现象。(6)进行压水(气)试验,看其有无漏水(气)现象等,检查防水板铺挂质量。如果发现存在问题,除应详细记录外,并立即通知施工单位进行修补,不合格者应坚决要求返工。
(二)止水带安装与控制
防水混凝土施工缝是衬砌防水混凝土间隙灌注施工造成的,对于施工缝的防排水处理,在复合式衬砌中,一般采用塑料止水带或橡胶止水带。
1.二次衬砌端部的检查与处理。在浇筑二次衬砌混凝土前,可用钢丝刷将上层混凝土刷毛,或在衬砌混凝土浇筑完后4h-12h内,用高压水将混凝土表面冲洗干净,并检查止水带接头是否完好,止水带在混凝土浇筑过程中是否刺破,止水带是否发生偏移,如发现有割伤、破裂、接头松动及偏移现象,应及时修补和处理,以保证止水带防水功能。
2.止水带安装质量的检查与处理。检查是否有固定止水带和防止偏移的辅助设施、止水带接头宽度是否符合要求、止水带是否割伤破裂、止水带是否有卡环固定并伸入两端混凝土内等项目,做好详细检查记录,如存在问题时,应立即通知施工单位进行修补,不合格者应坚决要求返工。
(三)混凝土浇筑与控制
衬砌混凝土施工时,应督促施工单位加强商品砼的后仓管理,定期不定期的进行检查。混凝土振捣时必须专人负责,避免出现欠振、漏振、过振等现象。加强施工缝、变形缝等薄弱环节的混凝土振捣,排除止水带底部气泡和空隙,使止水带和混凝土紧密结合。
四、二次衬砌渗漏处理与控制
(一)引流堵漏。对于滴水及裂纹渗漏处,可采用凿槽引流堵漏施工方法。如在渗漏部位顺裂缝走向将衬砌混凝土凿出一定宽度和深度(如宽20mm,深30mm)的沟槽,埋设直径略大于沟槽宽度或与沟槽宽度相当的半圆胶管将水引入边墙排水沟内,再用无纺布覆盖半圆胶管或防水堵漏剂封堵,然后用颜色相当的防水混凝土封堵或抹面。
(二)注浆堵漏。对于渗漏严重部位,可采用注浆堵漏施工方法。如在渗漏部位凿出一定宽度和深度(如直径80mm,深40mm)的凹坑,清理混凝土渣,并检查表面混凝土密实性,从渗漏部位向衬砌钻孔,其深度建议控制在衬砌厚度范围内,埋管注浆,其注浆浆液通过设计确定。注浆结束后,其凹坑可按文中上述4.1方法做防水堵漏处理。
五、结语
每道工序的施工质量都对隧道防排水效果产生很大的影响,施工中的每一点疏忽都可能造成渗漏水隐患。因此,应加强对每道工序的施工质量控制,严格按规范施工确保施工达到设计效果,使隧道防排水工程质量有保证。
参考文献:
本系统基于统一标准、平台及原则的构架标准,每一个功能模块够能通过标准化的服务接口调用数据层提供的统一数据交换服务,能够实现系统间的互联互通、数据共享,避免信息孤岛现象的出现。本系统体系结构图如图1所示。系统采用B/S结构开发方式,在保证系统稳定运行的同时,由基础数据服务模块统一管理,对各种数据信息进行统一整合,做到统一入口、展现、管理的一体化管理体系。系统能够将各隧道相关数据整合显示在一个界面上,提供给用户直观的隧道安全状态等相关信息。
2系统功能设计
2.1洞门安全分析
该模块主要利用输入数据库中的资料将某一隧道的洞门和既有隧道的洞门进行对比,给出该隧道的洞门安全概率。输入的基础资料有围岩级别、施工方法、最小埋深、施工超前支护措施、最大边仰坡刷方高度等,通过查询有关资料和系统在项目中的实际应用数据,不断丰富数据库中这些基础资料。这样就可以通过统计对比,给出某隧道在既有隧道中同类围岩条件下、采用同样施工方法下所占的安全概率情况,或者给出采用同样超前支护措施的隧道洞门安全个数,或者给出最大刷方高度大于本隧道的个数,该系统为应用人员提供辅助决策意见。
2.2监测数据管理
本功能模块主要实现超前地质预报成果和监测数据的上传、查询、分析、曲线显示、生成报表等功能。通过数学分析模型,将其处理为各种分析图表,用来展现数据的变化情况,从而直观的给出隧道在某一段时间的变形情况。报表包括预警快报、日报、周报、月报等。
2.3历史数据对比
本功能模块主要实现本隧道和本线隧道或全部隧道在相同的围岩等级、围岩值、施工方法、开挖跨度情况下数据的对比情况,给出该隧道的安全概率。该模块主要构建数据安全数据库和坍塌数据库,通过建立算法模型,给出在正常数据数据库中,在本线隧道或者全部隧道中符合上述某一条件的隧道有多少个,变形小于本隧道的隧道个数以及概率情况,从而统计出本隧道的安全概率情况,并绘制出安全概率分布直方图。同样方法,在坍塌数据中,给出和本隧道监测数据相同的隧道有多少个,有多少例隧道的变形值大于该隧道,统计出本隧道的坍塌概率。
2.4预警预报分析
该模块主要实现将报警信息提取分析、再次确认报警信息的准确性、向上级报告事件等功能,采取有效措施,从而减少损失。该模块主要包括预警值设定、预警流程管理、施工进度报警、不及时监测报警、智能报警等功能。施工进度报警主要是根据隧道坍塌卡控红线,判断某隧道开挖面和仰拱封闭距离、开挖面至二衬距离是否超过规定值;不及时监测报警是指系统自动识别出该隧道已有多少天未上报监测数据,给出预警提醒;智能报警是指当查看某一隧道的具体监测断面时,系统给出时序变形曲线,并与数据库中同样施工条件下的监测平均值比对,判断是否报警。
2.5资料管理
该模块主要实现资料的上传、预览、删除、导出等。资料主要包括监控量测方案、地质调查资料、超前地质预报成果、设计资料、各种布点图、会议纪要、施工日志、竣工资料等。上述资料按照不同的隧道以目录树的方式进行展示,方便用户调阅、编辑等。
2.6系统管理
系统管理模块是用来管理整个系统,并保证系统正常运行。拥有系统管理员权限的用户才能登录使用。系统管理分为用户管理、权限管理、工程管理、控制值管理、数据库维护等子模块。
3系统实现
采用C#语言进行开发,数据库为SQLserv-er2005,运行操作系统为MicrosoftWindows7Enterprise,主界面如图2所示。该系统在广深港客运专线深港隧道施工监测过程进行应用,通过数据的分析和洞门安全比对,较好的实现了数据预警信息反馈,为现场施工提供了辅助分析决策建议。
4结束语
瓦斯隧道在施工过程中会出现大量有害气体(主要成分为CH4),容易引起火灾、爆炸等事故,对隧道施工安全影响极大。同时,在隧道施工过程中,涉及到很多诸如开挖、喷浆等产尘环节,对职工的健康造成影响。因此,在瓦斯隧道施工过程中应特别注意瓦斯的排放及扬尘,保证施工安全及人员健康。瓦斯隧道中,及时的通风是降低隧道内瓦斯含量的最好方法,也是工作人员最常用的降低瓦斯含量的手段。在一般的瓦斯隧道内,最常用的就是压入式和混合式通风。在长度较长的隧道内,为了增强通风效果,往往使用两台风机同时工作,以增强通风效果。对于特长隧道一般在1.5公里以上时,可采取巷道式通风。
2高速公路瓦斯隧道施工技术措施
2.1选择科学合理的施工方案
针对特定的隧道地质及施工情况选择科学合理的施工方法,是对施工单位的综合能力的有效验证,也是隧道安全施工的强有力保障。实践已经证明,绝大多数的隧道塌方都与隧道施工方案制定的不合理有关。比如,当隧道围岩发生变化时,为了不影响施工进度或者节约施工成本,一些现场技术管理人员可能不会及时改变施工方案,而是抱着侥幸心理继续工作,从而造成隧道塌方,严重时甚至会给作业人员带来人身危险。其次,即使一些技术方案制定的很好,在实施过程中也有失败的可能,这主要是因为工程对施工工艺的控制不严。比如,在隧道施工中,超前支护不符合设计规范时,可能会导致掌子面的围岩坍塌和一次衬砌的塌落。这些确实可以归结为质量问题,但细究其根源,还是由于施工时对工艺控制不严。因此,在施工中选择科学合理的施工方案,同时注重工艺控制,才能保证施工的安全.
2.2实施地质预报,预防隧道塌方
隧道地质勘探工作贯穿于隧道的整个施工过程之中,地质状况的好坏会对隧道施工产生很大的影响,对于不良的地质状况尤其需要关注。隧道塌方会影响施工进度、耽误施工进程,甚至形成灾难性事故,导致人员伤亡、影响经济效益。因此应将地质预报工作纳入隧道施工技术管理中来,为隧道施工安全提供有力的制度保证。由于隧道地质具有相当的复杂性,地质预报工作在预测的准确性上尚待提高。但是,随着地质预测预报技术的发展,对隧道的地质状况进行探测的方法越来越多。综合考虑工程设计提供的地质资料以及施工过程中对隧道围岩的观察分析,相关人员可以优化组合预报手段,从而使对地质状况的预测与围岩的实际状况尽量符合。这对于制定合理的施工方案、有效预防及控制隧道塌方、保证隧道施工的安全有很大的作用。
2.3积极应用新奥法
公路隧道施工工程中,采用的施工技术新奥法具有许多实际的优点,在开挖的过程中,对公路隧道所造成的影响小,能降低土层的松动和下沉率,减少对地层周围的扰动,开挖地面能够控制成效,在施工时,安全系数较高,这样就能很好的保证施工进度和安全。新奥法施工技术比较灵活,具有很好的适应性,充分利用好这些优点,需要精心设计具有高效率的工艺流程,要求施工人员是经验丰富的,现场施工有专家进行科学指导,新奥法施工技术就能富有成效的应用在公路隧道施工工程中。
2.新奥法在公路隧道工程中的应用
2.1新奥法基本原理
新奥法是现代公路隧道工程中的一项标志性的新技术,新奥法的原理首先就是了解隧道结构的主要部分,知道围岩是其主要承载结构部分;开挖后要加固围岩,确保围岩不会在开挖卸载后发生原有强度不在的情况;公路隧道围岩时,对围岩的卸载位移的程度要降低;隧道围岩支护工程中可以允许围岩产生小范围的变形,产生受力环区,限制围岩位移程度,避免变形产生松懈;初次支护主要是保持围岩自承状态,避免松弛;适时建造初次支护,选择比较适宜的早晚时间,延迟围岩的变形,让支撑效果达到最佳;围岩要注意对地质条件的检查,评定隧道洞周的位移变形;因为喷射混凝土受力快、与围岩密贴等。
2.2应用新奥法进行隧道围岩的支护
开挖工作进行过程中,隧道围岩的应力开始重新分布,必须加固围岩,使围岩卸载后强度不会失去。结构承载要尽量被满足,当围岩周围出现位移和变形,开挖曲面后,就形成拱模效应,进而形成受力环区,此外,对围岩位移速度要进行控制,防止变形松动。所以,对公路隧道进行支护要采用新奥法支护结构,支护时初期采用锚喷的方式,再次支护时,进行的复合衬砌采用的是模筑混凝土。喷射混凝土、钢筋网喷射混凝土和锚杆共同组成锚喷支护,是一种支护结构。具有速凝剂的混凝土混合料是喷射混凝土的一种材料,将其混合高压水和混凝土喷射机,借用高压空气的作用,直接喷射至岩面,然后凝结成形状。围岩情况的好与坏决定支护使用混凝土的种类,围岩情况好,则支护的主要方式是喷射混凝土,辅助工具是锚杆;如果围岩情况不好,那么支护的主要方式则是锚杆,借用的材料是钢筋网混凝土和喷射混凝土等其他混凝土,结合配合使用。新奥法的喷射支护技术,作为围岩的承载结构的重要组成部分,被应用在公路隧道支护中。所以,二次衬砌支付时,新奥法支护技术是后期的围岩饰面的承载力,要综合评估围岩的变形,评估初期支付和隧道的周边情况。任何支护都需要薄型的柔性结构,使手受弯变形的情况和挠曲断裂的情况减少。新奥法施工技术被应用在公路隧道围岩支护中,值得注意的是公路隧道岩石的软硬问题,使用新奥法施工技术,要区别硬岩隧道和软岩隧道。软岩地层的隧道是接近地表的,很难承受再次荷载,再有就是覆盖土的重力作用大,很难控制其变形,然而在硬岩隧道中如果使用支护时柔性的,风险就是客观存在的,释放过度会导致坍塌。若围岩中浅埋隧道式软弱破碎的,新奥法原理就在这时起作用了,可以控制围岩变形,但是不能采用一次性柔性支护,应该加固地层,高强度的预支护,达到好的自承性能效果。
2.3应用新奥法加强隧道施工监测
作为公路隧道新奥法施工技术核心的公路隧道施工监测,监测是围岩稳定性的保障,确保支护结构的受力状态的稳定,科学合理的确定衬砌时间和支护时间,做出精细的施工设计。所以,开挖公路隧道后首先是及时支付围岩,保证其稳定性,喷射混凝土,加大喷射厚度,添加锚杆和钢筋网;然后是初期结束后加设模板,二次衬砌混凝土。采用新奥法施工技术施工监测,力学计算,融合整个设计、勘察和施工等环节,所以初步调查地质后使用数学计算进行预设计,确定好支护参数,在施工中布置监控测试系统,全面了解支护过程和围岩,通过信息的反馈,确定科学的开挖方案和支护参数。
2.4应用新奥法进行隧道的开挖施工
公路隧道开挖的方法很多。比如掘进机法、矿山法等这些都离不开爆破手段,爆破是利用了岩石抗裂能力低的特点,通过各种措施来减少围岩周边的损坏,达到更加好的效果。爆破还能使开挖受控制,衬砌混凝土量得以节省,施工进度加快,成本降低。利用新奥法施工技术,对公路隧道施工建设来说,不仅要利用爆破避免围岩扰动,还要开挖轮廓线,保护围岩,增强自承能力。
3.结论
瑞杭高速胭脂板隧道左线进口ZK88+720~ZK88+740段地表为冲沟,雨季地表水丰富,旱季土体中含水量丰富,隧道在此处埋深浅,约在6~8m,冲沟内为冲积物,成分杂乱,稳定性差,暗洞施工易造成“冒顶”;同时山体横向高差较大,形成隧道左线偏压段。胭脂板隧道进口右线YK88+810~YK88+840段同样为超浅埋地段,埋深5~10m,地质条件为全风化花岗岩,在该段施工易引起坍塌。基于此种情况,采用对左线进口ZK88+720~ZK88+740段、右线YK88+810~YK88+840超浅埋段进行地表注浆加固处理。
2地表注浆施工方案
2.1地表注浆锚杆作用机理
地表锚杆一般采用全长砂浆锚杆,锚杆与砂浆共同组成锚固体,即它的锚固作用是通过锚杆与砂浆之间、砂浆与岩土体之间的摩擦阻力来实现的,这可以从加固时的施工过程和施工完成后锚杆与砂浆共同发挥作用两个阶段来认识。其中前者的主要功能在于提高岩土体的整体强度和刚度(C、φ值),后者的主要功能则在于增强岩土体的摩擦阻力τ和抑制岩土体的沉陷滑移,进而达到减少山体压力的效果。在往锚杆孔中灌注砂浆时,由于灌浆压力,会使部分浆液以一定的扩散半径r顺着岩土体的裂隙或孔隙渗透扩散,当锚杆孔间距布置合理时,会使各孔的注浆扩散范围相互搭接,形成网状胶质结构体,从而提高岩土体的强度和刚度,使岩土体的Rb、C、φ值有明显提高。由此也可以认为,为保证较为理想的加固效果,锚杆的布置间距Sr应保证在注浆扩散半径范围的两倍之内。在隧道开挖过程中,锚杆通过砂浆对它的握裹力,以及砂浆与周围孔壁的粘结力,使锚杆产生串挂固结作用,形成一个以锚杆为中心的加固区,使得锚杆周围岩土内的抗剪强 度大为提高;另一方面,由于锚杆的弹性模量远比岩土体高,因而锚固体还可以约束岩土体内由于剪切引起的剪涨作用,从而使岩土体与锚固体之间的摩阻力提高。正是由地表锚杆群组成的这种整体串挂固结效应,才有效地抑制和阻碍了地层的下沉滑移作用,使地层整体性和稳定性得到加强。
2.2地表注浆施工工艺
(1)准备工作。根据确定的注浆范围,进行地面复测,确定各区域注浆管的施作长度;确定最佳的水泥浆配比、注浆量及注浆压力。
(2)注浆管制作。用75×5mm的塑料管加工成注浆管,长度根据现场测量确定,顶部加工成锥形,尾部安装止浆环,管身交错布8孔,梅花形布设,孔眼间距为30cm且交错布置。
(3)钻孔。采用电力钻孔机或风钻按设计位置进行钻孔,由测量人员定出孔位、孔深方可进行施工。
(4)安装注浆管。采用人工锤击或钻机顶入的方法进行安装。注浆前先用塑料袋遮住顶部,防止钻其他孔时石灰及小石头进入打好的孔,堵塞孔眼。
(5)注浆。采用单液注浆泵注射水泥浆。注浆浆液采用1∶1水泥浆。注浆压力进口段按规定达1.0~1.5MPa,注浆压力出口按规定达0.8~1.2MPa,注浆过程中注浆压力应逐级缓慢提升,采用由外圈孔向中心孔注浆顺序,防止严重跑浆现象发生。
2.3保证注浆效果措施
(1)有一定的注入量,与设计注浆量大致相近。
(2)注浆时压力必须达到设计及规范要求标准。
(3)注浆前应进行现场实验,以确定最终的注浆参数。
(4)隧道注浆段的注浆孔全部注完后,必须要进行注浆效果检查和评价,不合格这应补孔注浆。检查方法如下:对注浆过程中的各种记录资料综合分析,注浆压力和注浆量变化是否合理,是否达到设计要求;设检查孔,工作面预注浆每段设2~3个检查孔;取岩芯,观察浆液充填情况;检查孔内涌水量,一般情况下应小于0.4L/min,或在1.2~1.5MPa压力下,进水量小于2L/min。
(5)检查固结效果,由钻芯取样判断。对注浆前后取样岩芯进行强度对比分析,检验注浆加固效果。并配合风钻钻速测试,检查注浆范围,固结不良或厚度不够时,要补管注浆。
3结束语
(1)超浅埋山岭隧道施工洞口段时,当埋深较浅,且地质条件较差围岩不能自稳时,为保证进洞安全,主要采用地表注浆预支护改良地层,增强岩层的自稳能力。采用适合于该地质条件的隧道开挖方法(如单双侧壁导坑法、中隔壁法、交叉中隔壁法、环形开挖预留核心土法等),并配合较强的初期支护和二次支护,达到安全施工的目的。
(2)进行地表加固时,水泥浆浆液配合比、注浆量及注浆压力是主要的控制要点,并应对注浆效果进行检验。