破碎施工（精选十篇）
破碎施工 篇1
针对上述情况，结合施工生产要素及施工生产能力，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，周边采用风镐开挖，核心土及中槽运用PC200挖掘机开挖。
1 超前小管棚施工
1.1 工艺原理
在破碎松散岩体中超前钻孔，打入小导管并压注具有胶凝性质的浆液，浆液在注浆压力的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、胶化，形成具有一定强度和抗渗阻水能力的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个具有一定强度的壳体，在壳体的保护下进行开挖支护施工。
1.2 小管棚及注浆设计
采用4m/根的∮42mm小导管布设在拱部，外插角5°～7°，环向间距33cm，纵向环距2.5m，即每施作一排小导管，开挖支护2.5m；压注1:1水泥浆液，采用525#普通硅酸盐水泥，浆液中掺水泥用量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。
1.3 施工要点
1.3.1
小导管加工4m/根的∮42mm小钢管一端加工成尖锥形，距另一端100cm的位置开始至尖锥端之间按梅花型间距为20cm布设∮6mm的孔眼4排，以利于小导管推进和浆液渗入破碎岩体。
1.3.2 小导管安设
如岩体松软，采用YT-28型风动凿岩机直接推送，如遇夹有坚硬岩石处，先用YT-28型风动凿岩机钻眼成孔后再推进就位。
在施作小导管前应注意：第一，喷3～5cm厚混凝土封闭掌子面作为止浆墙，为注浆作好准备工作；第二，准确测量隧道中心线和高程，并按设计标出小导管的位置，误差±15mm；第三，用线绳定出隧道中心面，随时用钢尺检查钻孔或推进小导管的方向，以控制外插角达到设计的标准；第四，施工顺序为从两侧拱腰向拱顶进行，为提前注浆留好作业空间。
1.3.3 注浆
选用UB6型注浆泵注浆，采用浆液搅拌桶制浆。为防止浆液从其他孔眼溢出，注浆前对所有孔眼安装止浆塞，注浆顺序从两侧拱脚向拱顶。由于岩体孔隙不均匀，考虑风镐环形开挖的方便，同时要达到固结破碎松散岩体的目的，保证开挖轮廓线外环状岩体的稳定，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，采取注浆终压（0.8～1.2MPa）和注浆量双控注浆质量，拱脚的注浆终压高于拱腰至拱顶。通过现场试验确定拱脚终压为1.2MPa，拱腰范围为1.0MPa，拱顶为0.8MPa.注浆时相邻孔眼需间隔开，不能连续注浆，以确保固结效果，又达到控制注浆量的目的。
2 开挖
为控制超欠挖及减少对围岩的扰动，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，开挖进尺根据围岩稳定性确定为l-2棍钢格栅的间距，即0.5～1.0m，边墙按钢格栅的两个单元分两个台阶施工，上下台阶相距2m，左右边墙错开2m。
3 锚喷初期支护
3.1 初期支护参数
系统锚杆采用3m/根的WTD25型中空注浆锚杆，纵向、环向间距均为100cm，梅花型布置；拱墙设钢格栅，间距50cm，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，环向间距50cm；挂∮6双层钢筋网，网格尺寸为15cm×15cm，喷射混凝土厚25cm。
3.2 喷射混凝土材料及机具选定
3.2.1 机具
喷混凝土采用Bz-5型混凝土喷射机，压力为0.2～0.4MPa.
3.2.2 水泥及细骨科
采用425并普通硅酸盐水泥；砂率控制在50%，含泥量≤3%。
3.2.3 粗骨科
采用规格为7～15mm的碎石，经试验选用石灰岩生产的各项指标均达到设计要求的碎石。
3.2.4 粘稠剂
选用STC型粘稠剂，经现场试验，最佳掺量为水泥用量的10%，3min初凝，6min终凝，而且可大量减少回弹量。
3.2.5 水灰比
水灰比过大、过小都会使混凝土回弹量增加，浪费大量的材料；经现场多次试验确定，水灰比为o.47的混凝土喷射效果最佳。
3.3 喷射混凝土
开挖后为缩短围岩的暴露时间，防止围岩进一步风化，必须先初喷混凝土3～5cm厚再封闭围岩；待钢格栅及钢筋网安设好后，再喷混凝土10～12cm；最后在下一循环喷射混凝土时分两次喷射至设计厚度。
采用掺STC型粘稠剂半湿式喷射混凝土工艺，减小洞内粉尘污染及回弹量。喷射前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，用搅拌机干拌，水量按水灰比配制混凝土应加入水总量的20%；拌好后将干料运至喷射作业点再进行人工拌和，并按水泥用量的10%掺入粘稠剂。喷射作业分段、分片由下向上依次分层进行，每段长度为3m.为加快混凝土强度的增长速度及提高混凝土的喷射效果，用多盏碘钨灯提高作业环境温度。喷头喷射方向与岩面偏角小于10°，夹角为45°；喷头至受喷面距离在0.6～1.0m之间，喷头呈螺旋形均匀缓慢移动，一般绕圈直径在0.4m为宜。
3.4 注浆
在初喷混凝土封闭围岩后按设计布设锚杆和注浆。锚杆孔位误差控制在《铁路隧道施工规范》规定的误差范围之内。
3.4.1 钻进
用YT-28型手持式风动凿岩机凿孔并清孔，应沿径向进行钻孔，确保锚入稳定岩层的深度。
3.4.2 插入锚杆
将安装好锚头的WTD25中空注浆锚杆插入锚孔，锚头上的倒刺立即将锚杆挂住。
3.4.3 安装止浆塞、垫板、螺母
在锚杆尾端安装止浆塞、垫板和螺母。
3.4.4 注浆
通过快速注浆接头将锚杆尾端和UB6型注浆机连接。开动机器压注1:1水泥浆，掺水泥用量3%的40Be'的水玻璃，为了保证锚固质量及改良围岩结构，注浆终压必须达到0.8MPa.
3.5 挂钢筋
钢筋网片采用∮6圆钢，除锈处理后按设计加工成100cm×200cm的网片；挂设时网片必须随受喷面的起伏铺设，与受喷面间留3cm作为保护层，网片与系统锚杆焊接牢固，确保喷射混凝土时不移动。
3.6 安设钢格栅
钢筋除锈后按设计要求分节加工成型，钢格栅分节间通过钢板用螺栓联接。
钢格栅严格按设计间距架立。为充分发挥钢格栅的承载能力，首先要求钢格栅必须垂直且与线路方向垂直；其次，架立拱部钢格栅时，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或侵入衬砌厚度。为方便拱部钢格栅与边墙钢格栅的连接，在拱脚连接处铺不小于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。
4 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。测试元件用∮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。水平收敛量测采用铁科院武汉岩体力学研究所研制的收敛仪进行观测。量测频率开始6h观测1次，然后根据变形量的减小而减小量测频率，即12h、24h、48h、72h、168h，根据量测结果及时调整工序及预留变形量、开挖进尺等，便于指导施工，确保施工安全。量测点每隔5m布设1组。经量测，拱顶最大累计下沉量为11mm，水平最大累计收敛量为13mm。
通过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，且通过现场监控量测得出以下结论：周边人工开挖可减小对围岩的扰动，有效控制超欠挖。超前小管棚注浆预支护，可以大量减少拱部围岩的掉块，保证了施工安全、质量和进度。通过现场监控量测，将预留变形量由设计的10cm调至5cm.。
摘要：本文根据工程实例论述了隧道断层破碎带施工工艺原理及施工要点。
破碎顶板施工工艺研究的论文 篇2
4314工作面为长平矿井一个大采高工作面、大倾角开采工作面，大倾角影响推进380m。工作面机头低、机尾高，其中有250m机头机尾高差在20m以上，最大高差达36.4m，生产过程中极易造成溜子前窜、支架倾倒、机尾割不透、机尾三角区空顶面积增大等难题，稍有不慎工作面就濒临停产。对此情况，长平公司制定完善的大倾角大采高破碎顶板工作面回采方案，采用磨机头、单向顶溜、打戗柱、工作面伪倾斜推进、靠架扶架、降低采高、机尾扩帮、机尾三角区打密集柱等多种措施，解决了4314大采高工作面因机头机尾高差过大、工作面顶板伪顶破碎严重等因素造成的刮板输送机前窜、支架歪斜度超标、支架挤架咬架、机尾割不透、机尾三角区空顶面积过大等难题，为工作面的顺利回采提供了可靠保障。
2解决方案
2.1刮板输送机前窜控制
工作面机头机尾高差过大，势必造成工作面溜子前窜、机尾割不透、机头安全出口不畅等众多负面因素，必须从一开始就加强刮板输送机的控制工作。
（1）工作面采用磨机头配合单向顶溜方法调整，磨三角次数与长度视具体情况而定。一般磨三角时，磨三至五次必须走一个整循环，以免造成溜子弯曲度过大并使溜子反方向移动；磨三角过程中同时调整溜子、支架，避免出现溜子、支架在工作面分成台阶，保证溜子、支架始终成一直线，最大限度保证架间距均匀，推移千斤顶与溜子垂直。
（2）机组割煤通过后，由机头向机尾依次单向顶溜，逐渐调整支架框架偏向机尾方向，利用支架推移框架将溜子顶向机尾。
（3）推移机头前在溜子与煤柱间打戗柱，防止推移过程中溜子下滑。
（4）在机头磨角效果不明显时，需进行调架，即用单体柱调整支架底座方向；将支架底座摆向机尾后开始拉架，让支架底座向机尾方向摆，以使在推移溜子时框架受底座限制带动溜子向机尾方向移动。
（5）采用单向割煤配合单向顶溜方式。溜子前窜严重时，机组从机尾向机头割过煤后，后方不顶溜，在割至机头后空刀返回机尾，即机组单向割煤；然后从机头向机尾方向依次单向顶溜，利用支架推移框架将溜子顶向机尾方向，让其向机尾移动。
（6）将工作面调成伪倾斜开采，工作面机头机尾保持适当的距离（机头超前机尾15~20m），回采时保持工作面伪倾斜。
（7）根据现场情况，利用支架侧护板和单体柱辅助调架。最大限度的利用侧护板之间相互作用力，调节支架；用单体柱调架，就是利用单体柱将调斜的支架的底座进行调架，使支架和框架之间有向上的角度，推溜时由此角度产生的推溜分力，加之改变推溜方向可以抵消溜子的前窜，达到控制溜子的作用。调架必须在移架的过程中进行。
（8）采取单体柱辅助顶溜的方法来控制溜子的前窜下滑。利用单体柱斜向配合框架顶溜配合的方法控制溜子窜前，具体做法为单体柱的一端打在本架的溜槽底部，另一端打在机头方向相邻架的底座上，用远程供液操作，与支架推溜千斤顶同时推溜，利用单体柱增加反方向作用力来控制溜子。
2.2工作面支架倒架、挤架、咬架控制
（1）升紧工作面支架，达到初撑力要求。支架在本身重力作用下，存在向机头方向倾斜的趋势，支架若升不紧达不到初撑力，势必增加倒架的可能性。
（2）相邻支架两人配合操作，利用支架侧护板调架、靠架，利用侧护板之间的相互作用力，适当调节支架顶梁带动整个支架，从而减小支架歪斜度；如本架降架拉出——将相邻机尾支架的侧护板收回——本架侧护打出同时升紧支架。
（3）利用机组靠架：将支架小护帮板收回，大护帮板与底板垂直，采煤机摇臂抬升至适当高度，启动采煤机行走系统进行扶架作业。
（4）垫方木减小支架度数：拉架时利用吊架千斤吊起支架底座，在支架机头侧底座下垫方木，拉架过程中将方木拉入底座下升紧支架。
（5）单体柱调架、靠架：在降架、拉架、升架过程中，利用单体柱对倾斜的支架的顶梁（或立柱）施加侧向作用力，减小支架倾斜角度。
（6）控制架间距，防止顶板漏矸影响靠架；如发生漏矸使用板梁打丁字棚维护减少漏矸。
2.3工作面采高控制
（1）由于工作面沿走向方向顶板下沉量大，机组与溜子下卧跟不上顶板下沉速度，工作面下山回采期间采高控制在4.5m左右；机组卧底量每刀控制在100~150mm，采取“卧两刀平三刀”的方式推进。机组司机严格控制下卧量，防止溜子下冲严重出现吊溜情况。（2）机组司机割煤过程对顶底板平整度进行控制，杜绝出现马棚和驴脊梁。
2.4工作面顶板控制
工作面顶板有一层伪顶，稳定性较差，同时由于工作面倾角大，工作面伪顶极易垮落，从而会使支架蹬空、接顶不实，造成支架失稳、倾倒，就会严重影响工作面正常生产。需要采取：
（1）移超前支架。在工作面伪顶破碎区段，及时移超前支架，使支架前梁挤紧煤帮，护帮板真正起到护帮作用。
（2）分段停机移架。因工作面倾角大，工作面割煤与移架工序不能同时进行，如果等煤机割完一刀后工作面再整体移架，机道空顶时间太长，对工作面顶板破坏程度大，容易出现掉顶、漏顶现象，为此，采取工作面分段停机移架方式，每隔15~30m停机移架；在工作面顶板破碎时，每3~5m分段停机移架及时支护顶板。
（3）带压擦顶移架。因工作面倾角较大，如果采用正常操作程序降架移架容易出现抽顶现象，因此，采取带压擦顶移架方式进行移架操作，使顶梁与顶板保持一定的支撑阻力，带压前移。这样顶板不会出现明显松动，可有效控制顶板。
（4）确保支架初撑力达到标准要求。加强乳化泵站的检修力度和乳化液浓度的配比要求，确保泵站供液输出压力不低于30MPa。每班安排专人对支架进行二次补液，确保支架初撑力达到24~30MPa。加强支架维修力度，杜绝支架自动卸液现象。
（5）采用注浆加固煤体，提高工作面煤帮承载力，并对破碎顶板进行固结，最大限度增大破碎顶板完整性。采用金鼎加固一号对工作面煤壁和顶板进行预加固。注浆采用单排眼形式布设注浆钻孔。注浆眼布置在距底板3m处，眼间距5m，深度8m；角度与水平面成25°左右；封孔2m，孔径42mm。浆液在泵压的作用下挤压或渗透到破碎煤岩体的大大小小的裂隙中去，浆液固结后，以固体的形式充填在裂隙中并与岩体固结，在岩体内形成新的网络状的骨架结构。充分发挥围岩的自稳能力，并与煤壁原有支护体系共同作用，从而减轻原有支护体系承受的载荷，改善煤壁围岩应力分布，大大减小煤壁顶板下沉量。
2.5机尾三角区密集棚支护和煤壁扩帮处理
在回采过程中，工作面机尾三角区空顶面积较大，需要在机尾切顶线和三角区处进行密集棚支护，密集棚间距400mm，每排布置12~14根单体柱支护。同时，对于工作面机尾割不透的情况，安排专业队组对机尾工作面侧煤帮提前扩帮1m，为后期回采提供便利条件。
3效果
超大断层破碎带隧洞施工技术 篇3
关键词：隧道；超大破碎带；注浆；长管棚；超前支护
长沙引水工程输水隧洞全长43794m，于2006年3月开工，施工过程中建设方多次邀请国内知名专家深入工程现场进行施工指导，隧洞施工整体进展顺利。当隧洞工程完成掘进43686m，永久衬砌已完成41746m时，在砰山3#隧洞上游～崔家冲隧洞下游段，遇区域性高棱山压扭性断层F86，连续出现了多次涌水及塌方，致使尚差108m隧洞未能贯通，桩号里程为K42+412～K42+520。严重制约了引水工程建设进度。该隧洞穿越区域性高棱山压扭性断层F86，破碎带范围大，结构松散，地下水丰富，洞内涌水量每天达9000m3，外水压力最大水头达100m，水文地质条件恶劣，为世界上罕见的隧道施工中的大断裂。
1 F86断层地质情况
F86断层为区域性高棱山压扭性断层，具有延伸长、规模大的特点，基本沿近南北走向的崔家冲冲沟发育.现场踏勘该断层延伸长25.0km左右，宽度100m左右，向北西和南东向延伸；其中北西向延伸穿过一山脊，南东沿冲沟延伸。
该断层上盘出露在隧洞的桩号为K42+412，下盘出露在隧洞的桩号为K42+505～K42+507。产状：N10°～20°W，NE（SW）∠85°～90°.挤压强烈，破碎带宽50～90m，破碎带内充填的物质主要为黄褐色断层板岩、砂质板岩、炭质板岩和糜棱岩碎块等，主要为泥质胶结，胶结较差，较松散，透水性强。与洞轴线交角63°～73°。
2 超前注浆
考虑到崔家冲隧洞断层破碎带的特点（分布、规模、工程力学特性等），参考国内外多条水工隧洞的实际施工经验，分析认为在隧洞不良地质段超前加固，采用洞内超前注浆。超前注浆主要目的是改善F86断层内松散介质体的结构条件，达到开挖不良地质洞段松散体固结和止水效果。洞内固结注浆加固范围为隧洞及隧洞开挖轮廓线外5m围岩，隧洞底部开挖轮廓线外3m围岩，注浆孔布置为水平孔和散射斜向孔（保证隧洞开挖线外有不小于5m围岩形成固结止水圈），浆液确定采用水泥水玻璃双液浆液及环氧树脂化学注浆浆液。崔家冲隧洞洞内超前注浆孔布置图见图1。
3 注浆施工工艺
断层破碎带超前预注浆施工工艺。详见图2（转P87）。
4 施工技术措施
1）注浆工作面开挖一次到位，并符合设计规范要求。
2）每个钻孔设孔口管，在钻孔中发现有大量泥沙从孔中涌出迹象时，及时退钻，进行顶水注浆，防止砂土颗粒的大量流失。
3）加强对止浆墙及作业面附近隧洞断面的沉降变形监测，必要的应力检测，确保注浆施工安全。
4）严格按拟定的钻孔、注浆施工方案进行实施。钻孔方向、深度严格按设计要求进行。孔口管的埋设要牢固、密实。
5）根据超前钻孔探测，随时测量水量及水压，核实地质情况。如与设计不符，及时向监理工程师提出，以便迅速变更设计参数，调整施工方案。
6）如发生浆液窜孔，则停止注浆，立即在窜浆的孔上安装球阀，再进行注浆。当注浆孔达到终孔标准时，则可以认为窜浆孔同时也达到终孔标准。
7）施工过程中作好注浆施工记录及各种检查测量记录，用于注浆分析。
8）注浆压力由小逐渐调大，分级升压。
5 注浆施工质量控制
1）钻孔过程中，如遇到钻孔出水量明显增加时，则停止钻进，尽量减少钻注施工过程中水量排出，安设注浆管注浆。
2）注浆前先进行注浆现场试验，注浆参数通过现场试验在实际施工中根据具体情况及时调整，以获得较好的注浆加固效果。
3）配制浆液严格按照制浆要求按顺序投料，不得随意增减数量。水泥在倒入搅拌桶前去除杂物，在倒入口安装滤网。
4）水泥浆搅拌好放入储浆桶后，在吸浆过程中不停搅动，防止浆液离析，影响配比参数。
5）注浆泵吸浆头用纱网包裹，并间隔一定时间提起吸浆头晃动，防止浆液堵塞吸浆头。
6）注浆管路连接完毕后，先压水检查注浆管路的密闭性，保证连接牢固，防止高压下脱开对人员造成伤害。
7）注浆开始时，先打开进浆阀，再关闭泄浆阀，注浆结束时，先打开泄浆阀，再关闭进浆阀，待泄压后拆卸注浆管路，以保证不堵管，不影响注浆质量。
8）注浆过程中遇到突然停电时，立即用高压水冲洗净管内的浆液。如停电时间较长时，注浆管和注浆泵拆下冲洗，将搅拌机中浆液放入储浆桶后清洗搅拌机。
9）注浆过程中，若地层吸浆量很大，注浆压力长时间不上升，可通过调整浆液配比，缩短浆液胶凝时间，以达到注浆目的。
10）注浆过程中，如注浆压力突然上升，立即停止注浆工作，打开泄浆阀泄压，查明原因后再决定该孔是否继续注浆。如果是管路堵塞，清除故障后继续注浆；如果管路未堵塞，继续注浆时仍旧出现压力突然上升，可结束该孔注浆。
11）注浆过程中，发生跑、漏浆现象严重时，可通过间歇注浆或通过调整浆液配比缩短凝胶时间的方法进行封堵。如果发现效果不明显，可暂停对该孔注浆。
12）注浆过程中，要保持注浆管路畅通，防止因管路堵塞而影响注浆结束标准的判断。
13）严格按照设计的段长进行分段注浆，不得任意延长分段长度；必要时可进行重复注浆，以确保注浆质量。严格进行注浆效果检查评定，符合要求时才能结束注浆作业。当未达到注浆结束标准时，进行补孔注浆。
14）注浆压力从低到高逐渐加压，但注浆压力不得超过设计最大压力，达到设计注浆量即可停止注浆，避免过多的扰动地层。
6 结 语
隧道断层破碎带施工技术 篇4
针对上述情况, 结合施工生产要素及施工生产能力, 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, 采用二部台阶法进行施工。拱部预留核心土, 周边采用风镐开挖, 核心土及中槽运用装载机开挖。
1 超前小管棚施工
1.1 工艺原理
在破碎松散岩体中超前钻孔, 打入小导管并压注具有胶凝性质的浆液, 浆液在注浆压力的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、胶化, 形成具有一定强度和抗渗阻水能力的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个具有一定强度的壳体, 在壳体的保护下进行开挖支护施工。
1.2 小管棚及注浆设计
采用4m/根的∮42mm小导管布设在拱部, 外插角5°~7°, 环向间距33cm, 纵向环距2.5m, 即每施作一排小导管, 开挖支护2.5m;压注1:1水泥浆液, 采用525#普通硅酸盐水泥, 浆液中掺水泥用量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。
1.3 施工要点
1.3.1 小导管加工4m/根的∮42mm小钢
管一端加工成尖锥形, 距另一端100cm的位置开始至尖锥端之间按梅花型间距为20cm布设∮6mm的孔眼4排, 以利于小导管推进和浆液渗入破碎岩体。
1.3.2 小导管安设如岩体松软, 采用YT-
28型风动凿岩机直接推送, 如遇夹有坚硬岩石处, 先用YT-28型风动凿岩机钻眼成孔后再推进就位。
在施作小导管前应注意:
a.喷3~5cm厚混凝土封闭掌子面作为止浆墙, 为注浆作好准备工作;b.准确测量隧道中心线和高程, 并按设计标出小导管的位置, 误差±15mm;c.用线绳定出隧道中心面, 随时用钢尺检查钻孔或推进小导管的方向, 以控制外插角达到设计的标准;d.施工顺序为从两侧拱腰向拱顶进行, 为提前注浆留好作业空间。
1.3.3 注浆选用UB6型注浆泵注浆, 采用浆液搅拌桶制浆。
为防止浆液从其他孔眼溢出, 注浆前对所有孔眼安装止浆塞, 注浆顺序从两侧拱脚向拱顶。由于岩体孔隙不均匀, 考虑风镐环形开挖的方便, 同时要达到固结破碎松散岩体的目的, 保证开挖轮廓线外环状岩体的稳定, 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, 采取注浆终压 (0.8~1.2MPa) 和注浆量双控注浆质量, 拱脚的注浆终压高于拱腰至拱顶。通过现场试验确定拱脚终压为1.2MPa, 拱腰范围为1.0MPa, 拱顶为0.8MPa.注浆时相邻孔眼需间隔开, 不能连续注浆, 以确保固结效果, 又达到控制注浆量的目的。
2 开挖为控制超欠挖及减少对围岩的扰
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装载机开挖 (石质部分采用弱爆破) , 开挖进尺根据围岩稳定性确定钢拱架的间距, 即0.5~1.0m。
3 锚喷初期支护
3.1 初期支护参数系统锚杆采用3m/根的
WTD25型中空注浆锚杆, 纵向、环向间距均为100cm, 梅花型布置;拱墙设钢拱架, 间距50cm, 钢拱架每侧拱脚设4m/根的WTD25中空注浆锁口锚杆, 按梅花型布置在钢拱架的两侧, 环向间距50cm;挂∮6双层钢筋网, 网格尺寸为15cm×15cm, 喷射混凝土厚25cm。
3.2 喷射混凝土材料及机具选定
3.2.1 机具喷混凝土采用Bz-5型混凝土喷射机, 压力为0.2~0.4MPa。
3.2.2 水泥及细骨科采用425并普通硅酸盐水泥;
细骨料选用福州闽江砂, 砂率控制在50%, 含泥量≤3%。
3.2.3 粗骨科采用规格为7~15mm的碎石, 经试验选用各项指标均达到设计要求的碎石。
3.2.4 粘稠剂选用STC型粘稠剂, 经现场
试验, 最佳掺量为水泥用量的10%, 3min初凝, 6min终凝, 而且可大量减少回弹量。
3.2.5 水灰比水灰比过大、过小都会使混凝土回弹量增加, 浪费大量的材料;
经现场多次试验确定, 水灰比为o.47的混凝土喷射效果最佳。
3.3 喷射混凝土开挖后为缩短围岩的暴
露时间, 防止围岩进一步风化, 必须先初喷混凝土3~5cm厚再封闭围岩;待钢格栅及钢筋网安设好后, 再喷混凝土10~12cm;最后在下一循环喷射混凝土时分两次喷射至设计厚度。
3.3.1 采用掺STC型粘稠剂半湿式喷射混凝土工艺, 减小洞内粉尘污染及回弹量。
3.3.2 喷射前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, 用搅拌机干拌, 水量按水灰比配制混凝土应加入水总量的20%;拌好后将干料运至喷射作业点再进行人工拌和, 并按水泥用量的10%掺入粘稠剂。
3.3.3 喷射作业分段、分片由下向上依次分层进行, 每段长度为3m.
为加快混凝土强度的增长速度及提高混凝土的喷射效果, 用多盏碘钨灯提高作业环境温度。
3.3.4 喷头喷射方向与岩面偏角小于10°, 夹角为45°;
喷头至受喷面距离在0.6~1.0m之间, 喷头呈螺旋形均匀缓慢移动, 一般绕圈直径在0.4m为宜。
3.4 注浆在初喷混凝土封闭围岩后按设计布设锚杆和注浆。
锚杆孔位误差控制在《隧道施工规范》规定的误差范围之内。
3.4.1 钻进用YT-28型手持式风动凿岩
机凿孔并清孔, 应沿径向进行钻孔, 确保锚入稳定岩层的深度。
3.4.2 插入锚杆将安装好锚头的WTD25中空注浆锚杆插入锚孔。
3.4.3 安装止浆塞、垫板、螺母在锚杆尾端安装止浆塞、垫板和螺母。
3.4.4 注浆通过快速注浆接头将锚杆尾端和UB6型注浆机连接。
开动机器压注1:1水泥浆, 掺水泥用量3%的40Be'的水玻璃, 为了保证锚固质量及改良围岩结构, 注浆终压必须达到0.8MPa。
3.5 钢筋网片采用∮6冷拔螺纹钢, 购买成品;
挂设时网片必须随受喷面的起伏铺设, 与受喷面间留3cm作为保护层, 网片与系统锚杆焊接牢固, 确保喷射混凝土时不移动。
3.6 安设钢拱架:工字钢除锈后按设计要求分节加工成型, 钢拱架分节间通过钢板用螺栓联接或焊接。
3.6.1 钢拱架严格按设计间距架立。
3.6.2 为充分发挥钢拱架的承载能力, 首先要求钢拱架必须垂直且与线路方向垂直;
其次, 严格控制左、右拱脚标高, 以防拱架偏斜或侵入衬砌厚度。
3.6.3 钢拱架底部必须置于基岩上, 以防下沉变形。
3.6.4 监控量测初期支护完成后, 在拱顶、
拱脚及边墙处埋设测点进行拱顶下沉和水平收敛量测。测试元件用∮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。水平收敛量测采用铁科院武汉岩体力学研究所研制的收敛仪进行观测。量测频率开始6h观测1次, 然后根据变形量的减小而减小量测频率, 即12h、24h、48h、72h、168h, 根据量测结果及时调整工序及预留变形量、开挖进尺等, 便于指导施工, 确保施工安全。量测点每隔5m布设1组。经量测, 拱顶最大累计下沉量为11mm, 水平最大累计收敛量为13mm。通过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, 且通过现场监控量测得出以下结论:
周边人工开挖可减小对围岩的扰动, 有效控制超欠挖。超前小管棚注浆预支护, 可以大量减少拱部围岩的掉块, 保证了施工安全、质量和进度。
摘要：本文对鹤顶山隧道断层破碎带段采用小管棚预支护、锚喷初期支护施工技术作了详细叙述, 并对开挖方法作了简要介绍。
关键词：隧道,断层,破碎带,支护施工
参考文献
破碎施工 篇5
目前我国在圆锥破碎机在设计和生产方面，已处于国内领先水平。经过多次试验和改进，圆锥式破碎机打破了锤式破碎机锤头与料块直接打击强行卸料的破碎方式。变为石灰石在动鄂和定鄂之间运行，通过挤压、搓、碾等多重破碎，来回反复形成细料，而撞击后的大块料被击起，形成自打状态。所以石头在被挤压起撞击过程上形成反击状态，使料块相互撞击，减少板锤与料块直接撞击，降低了能量消耗。双金公司生产的弹簧式圆锥破碎机、双杠液压式破碎机和单缸液压式破碎机都各据特色，适用于各类矿石、岩石的破碎。
圆锥破碎机除了在和破碎方式有了较大突
破碎施工 篇6
摘要：近年来，随着国家对山区道路建设能力的不断提升，隧道工程在道路建设中所占的比例提升，隧道施工技术的提升得到了越来越广泛的关注。但是，隧道建设中存在着围岩破碎等弱质夹层岩石发育丰富的问题。因此，在破碎围岩隧道中采用超前注浆小导管技术，解决道路施工中的塌方问题很有必要。本文在探讨超前注浆小导管在破碎围岩地质隧道中施工工艺的前提下，提出了一种新型的隧道工程超前支护凿孔工具。经试验，施工进度得到明显提高，值得使用和推广。
关键词：超前注浆小导管；破碎围岩；注浆参数
0.引言
随着超前注浆小导管技术和超前大管棚技术在隧道道路工程中的广泛使用，提升了隧道工程的施工质量。超前注浆小导管在使用的过程中，不仅加固了“管棚”，还起到了加固岩体和改善破碎围岩性质，提升围岩稳定能力的目的。通过注浆管和围岩的紧密结合，提升了围岩的承载能力。本文结合2009年-2013年大渡河金川水电站省道S211改线公路工程实例，对超前注浆小导管技术和新型隧道工程支护超前支护凿孔工具的工作原理、施工工艺以及施工效果进行分析，以提升其在道路隧道工程中的应用能力。
1.工程概况
大渡河金川水电站省道S211改线公路工程全程长3400m，其中包含新扎沟隧道680m。该路段隧道围岩破碎，主要围岩类型为V级和IV级，围岩完整性差，裂隙发育十分丰富。隧道开挖过程中，曾于2009年9月20日因塌方停工，为工程建设带来了较大的影响。为了提升隧道的开挖能力，在采用超前注浆小导管的前提下，运用工字钢+锚杆的型式进行初期加固，待初期支护稳定后再进行C25砼二次衬砌，最终完成隧道成型。在2010年9月20日复工后，通过一种新型的隧道工程超前支护凿孔工具的使用，提升了隧道开挖的安全性。通过两者的结合使用，道路建设过程中再未出现过塌方事故[1]。
2.超前注浆小导管的力学模型
超前注浆小导管通过在初支体系和开挖岩体两端的固定，采用中间部分悬空的方式，构成一个简易的支梁结构。如图1所示。它的工作原理是通过小导管向围岩注浆，在提升围岩强度和围岩完整性的同时，通过围岩的加固工作，增强围岩和周围环境的适应能力。
超前注浆小导管的目的是在围岩的周围形成一个有力的“加固拱”，通过提升其长度和注浆的质量，提升整个岩体的安全性。同时，在小导管的相互搭建中，能有效提升管棚的加固作用。通过注浆小导管的加固作用，使图中B方向的支座承载能力得到加强，并且能够有效提升中间土体的承载能力，使整个不平衡的受力结构成为一个受力均匀的荷载。
图1 超前注浆小导管力学模型
3.超前注浆小导管在破碎围岩隧道开挖中的施工中的应用
3.1超前注浆小导管作用机理
超前小导管通过对掌面和拱腰受力环向的改变，能有效减少拱线的受力影响，通过位移和竖向荷载的变化，在纵向上能够增加掌子面的位移，增强位移的稳定性。小导管在超前支护中，通过荷载作用力的传递，能够改变掌子面和衬砌的应力分布。在隧道开挖的过程中，通过减少掌子面的荷载力，将力量传递给初支，减少隧道建设过程中前方围岩的承载力。通过超前注浆小导管的使用，能够改变隧道内部的应力分布，减少塌方事故的发生，有利于隧道的安全建设。
3.2超前注浆小导管在破碎围岩隧道开挖中的影响要素分析
影响超前注浆小导管加固能力的因素很多，包括地质条件、注浆厚度、注浆范围等各种因素。在施工过程中，由于施工建设的复杂性和不可重复性，要求在施工前运用模拟数值的方法对各项影响因素进行综合考量。比如软件数值模型的使用，通过对有限单因素的控制，在模型中分析各因素对加固效果的影响[2]。
3.3超前注浆小导管在破碎围岩隧道开挖中的施工设备分析
在施工中，主要采用设备进行注浆，通过对公移流量、公移压力、设备功率以及水灰比进行参数考量，在设备中的主回路、换向控制回路以及电机控制回路中，实现注浆目标。另外，在注浆参数的考量上，水灰比按照同等的比例进行单液水泥注浆，注浆前进行注浆记录和现场测试，以提升注浆的安全性和稳定性。再考量掌子面施工安全的前提下，确保导管施工和支护施工的安全性。最后，还要为隧道内进行施工的注浆超前小导管进行施工参数测试。一般来讲，超前小导管的施工直径为42mm，管壁厚度为3.5mm，在承压端上加上钢箍，通过注浆管在隧道开挖轮廓线上的布置，搭建外插角为30度和60度，搭线长度不小于120cm的超前注浆小导管。
3.4超前注浆小导管在破碎围岩隧道开挖中的施工工艺
在小导管的安装上，导管的制作要合乎规范，在现场确定空位后，即可进行钻孔的施工，在钻孔施工完成后，检查小导管的安装。在小导管的安装完成后，便可进行注浆施工，在堵孔后进行压水试验，通过水的实验，来扩充浆液的通路。在确保浆液能提升加固的松散体之后，按照从下至上的顺序进行注浆施工。在施工过程中，很容易出现跑浆的现象，通过钻头和小导管的连接，便可以解决这一问题。该施工工艺的创新在下一个部分会进行具体讲解，在此不作赘述。在注浆完成后，还要进行注浆的检查，保证注浆的成功，当浆液达到一定的凝固时间后，进行下一个钻孔的开挖施工。同时还应当注意破碎围岩和浆液渗透的情况，及时发现情况，进行工艺的维护。
4.超前注浆小导管在破碎围岩隧道开挖中的施工技术创新
2009年9月20日因塌方停工后，我部在进行技术反思的同时，针对隧道软弱岩层破碎和结构岩体松散的问题，进行了技术创新。提出在超前注浆小导管中才有有效成孔的技术进行钻孔工艺的创新。它由钻头、钻杆以及前后端接钻头组成，通过在钻杆上链接超前小导管的技术创新，有效解决了破碎巖层超前小导管的成孔问题。通过该项技术的工艺创新，在运用过程中，由于避免了超前支护不足而产生的塌方现象，有效地提升了施工进度。其结构如图2所示：
图2 一种新型的隧道工程超前支护凿孔工具
5.超前注浆小导管在破碎围岩隧道开挖中施工效果检测
为了研究小导管加固和超前注浆小导管对加固效果的不同效果。隧道的深埋为C/D=2，小导管的管径为42mm，长度为6m，纵向搭接长度为2m，超强注浆小导管的加固厚度为0.5m。通过数据对比分析可知，采用超前注浆小导管加固的隧道，加固后拱顶和地表的沉降值分别为28mm和14mm，而仅采用小导管加固技术的拱顶最大值为38mm，地表沉降值为17mm.由此可知，超前注浆小导管在提升地表沉降力和加固拱顶的影响上，作用显著。在该工程的施工前期，未采用超前注浆小管工艺，事故频发。在复工后，经过技术的改进，有效提升了施工效果。该技术已经在某些工程得到运用，在隧道开挖衬砌施工中，提高了岩体的稳定性，施工效果较好[3]。
6.结语
超前注浆小导管在加固过程中具有较强的支护能力，在运用的过程中，具有简单方便，灵活经济的优点。不仅能够提高隧道内部破碎围岩的力学性能，也能增加隧道的稳定性，在隧道开挖的过程中，防止因隧道开挖而导致地表变形的现象产生。在本工程中，通过采用超前注浆小导管技术和新型的隧道工程超前支护凿孔工具的结合，有效地保证了施工的顺利进行，值得推广。
参考文献：
[1]李传书.长大管棚在隧道浅埋穿越高速公路中的应用[J].西部探矿工程，2010，5（23）：12-16.
[2]石磊.注浆在塌方处理中的应用[J].中华建设，2011，7（15）：34-38.
水工隧洞断层破碎带施工技术 篇7
关键词：超前小管棚,超前锚杆支护,锚喷初期支护
1 工程简介
大伙房水库输水工程位于辽宁省本溪市桓仁县和抚顺市新宾县境内, 是为了解决沈阳及周边六个城市的用水问题, 从浑江的凤鸣水库通过隧洞调水至浑河支流, 通过大伙房水库的反调节, 向七个城市供水。隧洞全长85.3km, 目前TBM标段工作任务是钻爆法进行支洞开挖, 为TBM掘进机进场施工作好前期工作。
12#支洞全长2621m, 开挖断面6.9×6.4m, 呈门洞形, 底版开挖坡度12%, 所经地段岩性主要为角砾熔岩、杂砂岩、凝灰岩等, 地质条件比较复杂, 其弱风化熔岩类饱和单轴抗压强度为22~51Mpa, 微风化强度在50Mpa以上。在0+397~0+550间开挖过程中, 出现了大量的薄层凝灰岩, 节理、层理及裂隙发育, 层面近于水平, 风化极为严重, 呈压碎状态, 致使围岩自稳能力极差, 且受大量地下水影响, 开挖面顶部掉块、塌方极其严重。鉴于此段不良地质条件, 监理工程师召开现场会议, 确定了“超前支护、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭”的施工原则, 在顶拱超前锚杆、超前管棚注浆预加固洞顶围岩的保护下, 保证质量地完成了此段隧洞的施工。
2 施工工艺
2.1 超前小管棚施工
2.1.1 工艺原理
在破碎松散软质岩体中超前钻孔, 打入ф42mm小钢管并注入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, 并将其中的空气和大量的渗水排出, 使松散破碎体凝结、胶化, 形成具有一定强度和抗渗阻水能力的以胶浆为骨架的固结体, 从而提高拱顶围岩的整体性、抗渗性和稳定性, 使超前小管棚与固结体形成一个具有一定强度的壳体, 在壳体的保护下进行开挖支护施工。
2.1.2 施工要点
1) 3~4m/根的ф42m m小导管布设在拱顶, 管身按梅花形布设ф6mm孔眼4排, 入岩角度与设计开挖边线呈外插角5~7°环向间距25~35cm, 开挖支护1.5~2.5m, 0.8~1.3Mpa压注1:1水泥浆液, 水泥采用425#普通硅酸盐水泥, 浆液中掺入水泥用量3~5%的40Be水玻璃, 以缩短浆液胶化时间, 控制浆液扩散范围。
2) 小导管安设方法是:如岩体松软, 采用YT-28型风动凿岩机直接推送, 如遇坚硬夹层, 先用YT-28型风动凿岩机钻眼成孔后再推进就位。施工顺序从两侧拱座向拱顶进行。
3) 注浆过程中, 为防止浆液从其他孔眼溢出, 注浆前对所有孔眼安装止浆塞, 为确保固结效果, 注浆时相临孔眼需间隔开, 拱座处注浆压力高于拱腰和拱顶, 通过现场试验确定拱座处注浆终压为1.3Mpa, 拱腰为1.1Mpa, 拱顶为0.8Mpa。
2.2 超前锚杆施工
工程中, 锚杆入岩角度与设计开挖边线呈外插角5~7o, 环向间距35~45cm, 开挖单循环进尺控制在1.5~2.2m, 超前锚杆外露端与已支护的钢格栅相连接, 对于阻止超前锚杆顶部破碎体应力向下扩散起到很大的作用。开挖中应严格控制进尺, 避免进尺过大造成锚杆受上部破碎体的压应力影响, 失稳而滑落。
2.3 锚喷初期支护
2.3.1 初期支护参数
系统锚杆采用2m/根ф25mm注浆锚杆, 环向间距2.2m, 纵向间距1m。拱墙安设钢格栅, 间距50cm, 钢格栅每侧拱脚设4m/根ф25mm注浆锚杆, 按梅花形布置在开挖断面的上拱段和两侧边墙2.5m以上的部位, 钢格栅环向间距50~100cm, 外侧挂ф8m m单层钢筋网, 网格尺寸为15×15cm, 喷射混凝土厚度15~23cm。钢筋网主要分布在两侧拱座以上部分, 对于Ⅴ类围岩则分布于两侧边墙和两侧拱座以上部分, 钢格栅采用ф22钢筋间距1.2~1.5m分别与两侧钢格栅相焊接。初期支护的质量控制从钢格栅的加工质量环节抓起, 对材料质量、加工质量进行检查;洞内安装时从内侧设计断面、两侧锁角锚杆、牢固程度、钢筋网片搭接长度按设计要求进行检查;喷护前的质量控制将从拌和料的配合比、输入方式等环节加强控制。
2.3.2 喷射混凝土机具选定J S500强制性搅拌机拌合
ZTG-60/210型喷浆设备进行喷护 (干喷) , 喷浆压力为0.2~0.4Mpa。
2.3.3 材料
水泥采用425#普通硅酸盐水泥;细骨料选用天然砂场细砂, 砂率控制在50%, 含泥量≤3%;粗骨料选用规格为5~15mm的天然碎石;外加剂选用的速凝剂有分包商和监理工程师通过试验, 最佳掺量为水泥用量的4%。
2.3.4 喷射混凝土
开挖后为缩短围岩的暴露时间, 防止围岩进一步风化, 必须先初喷3~5cm厚混凝土再封闭围岩, 待钢格栅及钢筋网安设后, 再喷设混凝土15~23cm至设计厚度。
2.4 开挖
为控制超欠挖及减少对围岩的扰动, 监理工程师从周边光爆孔、超前小导管、超前锚杆的布孔环节进行控制, 每个开挖循环开挖前, 监理工程师从分包商提供的测量成果抓起, 开挖进尺根据围岩稳定性确定为1~2榀钢格栅的间距, 即1.0~1.5m。
2.5 监控量测
初期支护完成后将从拱顶、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, 定期从承包商提供的断面收敛监测成果中, 将拱顶最大累计下沉量控制在10mm以内, 水平最大累计收敛量控制在13mm以内。开挖支护后的断面, 量测频率开始三天按4h观测一次, 4~7天按6h观测一次, 7天后将根据变形量的减小而减少量测频率, 根据量测结果及时调整工序及预留变形量、开挖进尺等, 便于指导施工, 确保施工安全。量测点每隔5m布设一组。
3 监理过程
3.1 质量控制
1) 做好超前地质预报, 及时观察岩性变化、岩层走向, 准确分析, 明确下一环节工作动态。2) 小管棚注浆及超前锚杆主要控制小导管及锚杆长度、入岩角度、间距、黏结剂加入量、水泥及外加剂掺入量、原材料生产日期、出厂合格证等。3) 喷锚支护质量主要控制原材料质量、喷砼温度、配合比、喷层厚度等。4) 开挖质量主要控制开挖循环进尺, 开挖过程中根据实际地质条件及围岩稳定性确定循环进尺。
3.2 进度控制
破碎施工 篇8
1 工程概况
二开拓区925队08年10月份开工施工的三水平北十七层三、四区爬坡机道, 开工标高为-243米, 该巷道上部为一段采空区, 施工巷道穿过L1大断层, L1大含水断层与一段采空区联通, 该区-243米标高以下没有采空区和巷道, 向下施工时有帮顶淋、滴水和底板涌水等水患, 该巷道施工坡度为-160, 施工长度为620米, 施工巷道断面毛11.4 m2, 净10.5 m2, 该下山施工进度最快时为75米/月, 现已竣工, 当时每月施工进度超过50米。施工下山巷道一般底不好控制, 底高拉底困难, 加之有帮、顶淋滴水、底板涌水等水患, 上述困难更为突出。下山巷道装水份过大的货装满淌货而不能装满, 施工战线越来越长, 绞车运行距离越来越长, 提升能力越来越减弱, 施工尤为困难。二开拓区925队技术及管理得当, 克服种种困难由集团公司开拓处验收每月优良品了率均超过90%, 每月施工进度超过50米。
2 施工方法
2.1 施工时严格按中心、腰线施工, 掏槽眼按底部展开布置施工 (以减少放炮货崩出耙斗机之外和控制底高) , 并能够一次成巷。
2.2 打下部眼和拉底眼时必须清净浮货, 并认真检查有无残、
瞎炮, 确认无残、瞎炮方准打底眼和打拉底眼, 否则必须处理完残、瞎炮方准打眼。
2.3 施工时, 每40米打一个水泵窝子[根据巷道涌水量、潜水泵
和风泵扬程确定水泵窝子距离、长度及断面 (水泵窝子容量) ], 窝子深5米断面10 m2, 向下倾斜300施工, 以备安装潜水泵和多段泵排水至-243米标高。
2.4 施工时与风水管同步向下延设 (4寸无缝钢管) 排水管, 以备排水之用。
2.5 水泵窝子上部的帮顶淋滴水和巷道底板涌水在水泵窝子
斜上方伪斜用水泥沙子构筑暗水沟, 将水泵窝子上部的水导入水泵窝子, 尽量彻底截住水泵窝子上部的水, 减轻场子头的水患。
2.6 水泵窝子向下及场子头的水在场子头用合理选择较小型
潜水泵 (以便场子头放炮时搬运至耙斗机后和及时挪移) 进行抽排至场子头向上第一个水泵窝子, 该水泵窝子安设合理选择较大型潜水泵, 将水抽排至安设有多段泵的水泵窝子。场子头的潜水泵设专人管理, 严防漏电伤人。
2.7 及时向下挪设多段泵, 以减少抽水环节。
2.8 场子打眼时场子头有水, 在场子头抠出水泵坑, 用合理选
择的较小型潜水泵将水进行抽排。水量大, 无法进行全断面打下部眼时, 可先打一侧, 打完一侧眼, 在另一侧再抠出水泵坑, 挪泵排水, 接着打另一侧眼。
2.9 及时清水泵窝子杂物及沉淀物, 以保证水泵正常工作及有足够的蓄水量。
2.1 0 场子货水份过大时, 按施工巷道实际坡度控制好装货量。
该下山施工坡度为-160, 场子装水份过大的货时, 矿车装货量不准超过装车容量的1/2。
2.1 1 巷道施工时两腮及底脚锚杆必须按集团公司规定要求打好。
2.1 2 场子施工前进时, 按过软岩破碎带进行支护:
按超前支护+锚网喷+锚索喷联合支护方式, 直到巷道岩石稳定后执行锚喷支护。
(1) 超前支护方式:场子头从拱基线向上打一排超前支护锚杆, 与前进方向成3°;锚杆间距0.20米, 每排26根, 外露长度0.5米。锚固长度0.7米, 锚杆另一端放在托梁上 (托梁采用12#工字钢, 长0.8米, 作为超前支护锚杆的托梁) , 超前支护锚杆采用直径φ20毫米左旋无纵筋螺纹钢, 长度2.5米。
(2) 锚索每排3根, 间距1.5米、排距1.3米。锚索角度与巷道顶板垂直。锚索钻孔钻头直径27毫米。锚固长度至少1.0米。锚索的设计预应力在70KN以上。锚索选用直径17.8mm钢绞线, 长度6.3m。
(3) 施工每循环进度为1.3米, 锚杆间排距为0.8m, 每排13根。严格执行喷锚跟迎头, 实行一掘一喷一锚作业方式, 严禁空顶作业。
(4) 进行全断面挂网。金属网选用8#钢筋焊制成的长度2米、宽度1米金属网。安装金属网必须张紧, 不得松跨。网与网之间必须搭接100mm并用双股12#铁丝双丝双扣连牢, 并要做到逢孔必连, 同时利用锚杆及其托盘压紧金属网搭接处。
(5) 喷浆厚度200mm。初喷厚度不小于40mm, 复喷厚度不小于60mm, 再喷达到200mm。喷浆前, 必须先冲洗岩帮。喷浆后, 要进行洒水养护。复喷距工作面不准超过10米, 复喷要挂线, 保证喷碹的成形和平整, 喷浆时将水泥砂浆喷至枕木底面高度, 保证墙体完整性和墙体支护强度及美观。
通过这种施工方法成功地解决了施工难题, 能够按期完成集团公司和矿下达的工程进度指标和质量指标, 能够按期完成任务。
摘要：本文介绍施工下山巷道时出现的难题和解决方法, 对施工下山巷道的工程给以帮助和借鉴, 使施工下山巷道能减少工程量, 给施工下山的工程正常生产奠定了一定的技术基础。
破碎施工 篇9
老屋冲隧道全长199m设计为双线电气化铁路, 其进出口里程分别为DK52+784、DK52+983。隧道位于丘陵区, 丘坡自然坡度10℃～30℃。最大埋深8m～10m, 最小埋深1m～2m。出洞口偏压, 外接明洞17m。
2 工程地质、水文地质及地形条件
隧道出口DK52+955为明暗交结处, 拱顶覆土厚度约8m～10m不均, 下伏石炭系泥质灰岩, 呈灰黑色强～弱风化。呈左低右高之势, 高差2.2m, 地表围岩表层覆盖粘土层松散、破碎, 节理发育, 成洞困难, 地表易塌陷、开裂。DK52+910～DK52+955段为Ⅴ级围岩, DK52+955～DK52+966段为Ⅴ级偏压明洞。根据现场测量数据, 该隧道出口端属于典型的浅埋偏压型。
该隧道表层为粉质粘土夹碎石, 硬塑。层状结构节理发育, 岩芯较破碎, 呈块状伴少量柱状。强风化层厚约2m～17.5m。
3 地表下沉、拱顶下沉、洞内收敛变形的处理措施
隧道DK52+950、DK52+945段面监控量测值如表1。
现场出洞口埋深较浅, 存在小范围坍塌、掉块甚至降雨引起冒顶的可能。参考设计图纸说明和施工组织设计文件及相关规范, 调整和优化施工方案措施防止变形进一步加剧。
(1) 尽早施工天沟并对洞口边坡刷坡卸载及时完成锚喷支护, 将使雨水引至侧沟排出。杜绝浸泡仰拱脚以免偏压力造成洞口滑坡。按设计要求及时完成洞口盲沟, 并与路基排水沟疏通确保排水畅通, 防止雨水倒灌。
(2) 因隧道出洞口处于浅埋、偏压并存的地质条件下, 未设计管棚及其他措施。为了保证隧道进洞施工安全及控制拱顶沉降及收敛变形的加剧。决定暂停上、中台阶开挖, 喷射砼封闭掌子面后并以最快的速度完成洞口仰拱成环。
(3) 立即对地表多处裂缝灌注水泥砂浆封闭, 将地表及边仰坡挂钢筋网连接成一体, 喷射C30砼封闭, 并在地表覆盖防雨布防止雨水进入裂缝形成滑动面。
(4) 不扰动边坡、进行明洞仰拱施工。开挖避开雨天, 采取预裂爆破 (进尺4m～6m) 、人工配合机械开挖。
(5) 对原设计钢拱架间距由0.8m调整为0.6m每榀, 仰拱Φ25主筋间距由0.25间距调整为0.2m, 止水带、止水条严格按设计要求施工。仰拱完成后及早进行二衬砼施工, 减少暴露时间。
(6) 采用三台阶临时仰拱法开挖施工, 上下台阶保持5m～8m, 初支尽早闭合成环;仰拱距离开挖面30m、二衬距离仰拱30m, 控制累计变形量在150mm以内。
4 处理成效
隧道DK52+950段面监控量测值如表2。
经以上数据分析得出。
(1) DK52+950拱顶沉降和洞口收敛变形均得到了控制, 地表下沉趋于稳定。
(2) DK52+950地表下沉日趋稳定, 对隧道安全不构成影响。
(3) DK52+950边仰坡偏压状况对隧道洞口未造成影响, 且趋于稳定。
(4) 仰拱必须超前施作, 尽早形成闭合结构。二次衬砌在初期支护完成后应尽快施作。
5 沉降原因有内外因素分析和预防措施
施工中期监控量小组于6.28～7.31之间对DK52+933段面初支观测值显示。
拱顶沉降值从121.52mm增至352.38mm, 洞内收敛变形值从50.04mm增至80.90mm;地表沉降值从69.34mm增至98.84mm, 并发现初支断面有细微裂缝且表面潮湿偶有滴水现象。
结合图纸地质描述和现场量测数据及对揭露围岩成分判断, 该段地处隧道浅埋段, 拱顶覆盖层较薄, 为块状弱风化泥质灰岩, 掌子面围岩竖直节理风化易掉块、拱脚多为炭质泥灰岩遇水极易溶为软泥。分析沉降原因有内外因素共同影响, 主要有围岩自身沉降、钢拱架下沉、爆破冲击波引起的震动影响等等。调整相关施工方法及支护措施来解决上述存在问题。
(1) 选择好施工步距并缩小上下台阶步距, 尽早完成锚喷支护环减小围岩压力和开挖暴破过程中自承能力降低而引起的急骤下沉。中、下台阶开挖过程中两侧长度错开至少1m, 中、下台阶拱脚基础坚决不能悬空。
(2) 爆破过程中, 采取小间距、多打眼、少装药、短进尺、毫秒管延时、预裂爆破、机械配合开挖的原则进行施工。
(3) 钢拱架接头处理是钢拱架施工的弱点部位, 接头联接板螺栓安装完成后对四周进行电弧焊点焊加强, 个别滑丝致拧不到位的两边角邦焊钢筋头。钢架下沉的关键部位拱脚、拱顶部位的加强措施, 钢架拱脚每侧应施作注浆锁脚锚管不少于4根 (较设计多出两根/榀) 。
6 结语
对于偏压、浅埋及软弱围岩隧道施工, 应注意以下几点。
(1) 施工前根据现场情况和施图纸要求制定切实可行的施工方案, 本着“早进洞晚出洞”的原则进行进洞施工。分析偏压的根本原因及可能造成的影响。
(2) 施工要遵循“早量测、超前支护、短进尺、弱爆破”的原则, 对洞口边仰坡、洞顶地表处理、拱顶下沉要引起高度重视并及早制定专项预防措施或方案。
(3) 浅埋、软弱围岩要重视监控量测数据并善于分析原因, 在施工中要求少药量、早超前、早封闭早、勤量测、少干扰。
(4) 重视施工期间的洞内、外排水, 排水系统宜早开工早起作用。避免洞内拱脚、仰拱内积水消除安全隐患。
摘要：通过对老屋冲隧道软弱破碎围岩浅埋、偏压段的处理优化了出洞口施工方案。着重介绍了钢拱架沉降、拱顶沉降速率较大原因的分析和对监控量测数据与超前支护的内在关系及和控制方法。
关键词：隧道施工,软弱破碎围岩,浅埋偏压,监控量测,超前支护,拱顶沉降,出洞
参考文献
[1]周晓军, 李泽龙.地质偏压隧道围岩压力及其分布特点的试验研究[J].现代隧道技术, 2006 (1) .
[2]朱同华, 薛文博.浅埋偏压隧道地表及洞内开裂的岩体整治[J].地下工程, 2006 (2) .
破碎施工 篇10
我国是一个多山国家, 随着铁路基础设施的大量建设, 地质复杂的长大隧道工程越来越多, 特别是在滇西南地区, 由于受澜沧江、怒江、金沙江等大的断裂构造影响, 在此修建铁路隧道, 常会遇见一些地质异常复杂的大型断层破碎带, 易发生大规模突泥涌水现象, 给施工进度及安全带来巨大影响。
对于长大隧道高压富水破碎带施工, 在渝怀铁路、南疆铁路、宜万铁路等多条线路均遇见过, 但都各有特点, 施工方法也不尽相同。本文介绍的大瑞铁路大柱山隧道燕子窝断层集高压富水、大型岩溶、超长断层、异常破碎等特点于一体, 采用常规注浆工艺已无法解决, 最终采用“远排近堵, 超高压分段聚合注浆”施工方案, 得以安全顺利通过。
1 工程概况
大瑞铁路大柱山隧道位于云南省保山市境内, 全长14484m, 穿越的地层是滇西南地区复杂地质的典型代表, 构造复杂、断层密集、岩性繁多、软弱破碎、岩溶发育、高压富水, 是全线唯一一座极高风险隧道。隧道最大埋深955m, 穿越断裂带6条 (共长411m) 、岩溶发育地段5段 (长5540m) 、皱褶构造3条, 设计最大日涌水量达12万m3。局部地段可能出现涌水、大变形、岩溶、放射性、地热、瓦斯、低高温带等不良地质。其中燕子窝断层就是目前遇到的地质最复杂、施工最困难的一个断层。
燕子窝断层及影响带, 原设计长度80m, 围岩级别V级, 隧道埋深约450m, 突涌水等级为Ⅲ级 (中危险区) 。断裂走向N25°W, 倾向NE, 倾角陡 (75°) , 横贯测区。北端进入澜沧江后与五里哨断层相交。断裂破碎带宽约40m, 呈角砾状。断裂附近岩层产状紊乱, 牵引褶曲、小断裂极发育。NE盘岩层为 (T3d1) 玄武岩。SW盘岩层为 (T2h) 灰岩、白云岩, 产状为N50°E/70°SE。断层轴线与线路呈约48°。
2009年8月, 隧道开挖至燕子窝断层, 采用普通压浆工艺, 发生大规模突泥涌水。后采用迂回方案, 再此突泥涌水;后经历前进式分段注浆和隧道深层超前预加固咬合桩施工工艺实验, 结果对围岩加固效果不佳, 效率低下, 也以失败告终。最终结合燕子窝断层特点和两次失败的教训, 得出了“远排近堵, 超高压分段聚合注浆”施工工艺, 对燕子窝断层进行分段分次全断面超前帷幕注浆, 得以顺利通过。 (突泥涌水见图1、图2)
2 燕子窝断层特点
根据燕子窝断层平导和迂回导坑两次揭穿断层出现的突水涌泥及最终通过燕子窝断层揭示的开挖情况看, 燕子窝断层具有以下特点:
2.1 该断层属于超长断层
根据燕子窝断层开挖过程中揭示的地质情况, 最终确定燕子窝断层总长190m;其中断层核心区长129m, 断层两端影响带长61m。如此长的断层目前在国内外钻爆法隧道施工中还未有先例。
2.2 该断层为高压富水断层, 且水路复杂, 为高压动水
2.2.1 水量情况
该断层设计情况为张性正断层, 且位于灰岩岩溶区域, 其性质本身就决定其为富水断层;且从突泥涌水后水量看, 突泥涌水时最大涌水量达到12180m3/h, 突泥涌水后水量有所衰减, 但衰减后整个平导水量仍稳定在400m3/h, 其中迂回导坑约150m3/h。
2.2.2 水压情况
根据断层设计情况, 隧道埋深450m, 属于深埋隧道;平导揭穿断层时水压较大;在平导注浆施工过程中水压表测得最大水压力为3MPa。
2.2.3 水路情况
根据开挖揭示断层情况, 断层内水路纵横交错, 水路极其复杂, 有裂隙水、溶腔水等静水, 有管道水等流动水, 它们之间错综复杂, 相互联通又相互补充。
2.3 该断层地层性质极其复杂
2.3.1 断层交界面
根据断层开挖揭示情况, 断层交界面大致和线路走向大致呈51°, 断层交界面参差不齐, 犬牙交错, 有溶腔, 孤石, 颗粒状物夹杂泥砂, 无明显界限, 地质情况非常复杂。
2.3.2 断层充填物
根据突泥及开挖揭示断层情况, 断层核心区域为中粗砂, 并充填断层泥;其它区域以断层角砾为主, 夹杂断层泥、断层砂及孤石, 且角砾为全风化, 遇水后手捏即成泥状;同时填充物在掌子面前方的分布也毫无规律, 钻孔过程中时在左侧拱部出现大量泥砂, 时在右侧边墙出现, 变幻莫测, 极其复杂。根据后期掌子面260多个钻孔情况看, 几乎每个孔的地质情况均不相同, 且还存在大小溶腔。同时断层充填物级配非常好, 在未被扰动的情况下, 充填物密实性非常好, 属于饱和富水体。
2.3.3 断层充填物自稳性
断层充填物在断层水的冲蚀下, 毫无稳定性可言, 不进行注浆封水和加固处理就进行开挖的话, 掌子面无法稳定, 随即就发生突泥涌水;在注浆钻孔过程中, 单孔 (Φ115) 涌出泥砂量最大达20余方;同时断层水携带断层泥砂对加固的掌子面有很大的侵蚀作用。
2.3.4 断层溶蚀性非常严重
由于断层位于可溶性的白云质灰岩区域, 围岩长期在水的冲蚀和浸泡下, 毫无强度可言, 爆破后围岩全部成为中粗砂。且断层内布满了大小溶腔、溶槽, 在未被扰动和封闭条件下处于自然平衡状态。当开挖破坏这种平衡后, 一个小的溶腔或溶槽的突涌即可破坏原有平衡, 导致骨架的破坏, 形成连锁反应, 造成大的突涌。 (见图3、图4、图5)
3“远排近堵, 超高压分段聚合注浆”施工技术介绍
自2009年8月发生第一次突泥涌水, 共历时15个月的摸索期, 最终结合燕子窝断层特点和两次失败的教训, 得出了“远排近堵, 超高压分段聚合注浆”施工技术, 其工艺原理主要有以下几个方面:
3.1 远排近堵
围岩加固原理:在加固区内, 实行注浆堵水加固, 在加固区外, 实行排水释能降压, 两者同时进行。在处理燕子窝断层时, 注浆加固圈按照6m实施, 在每循环进行注浆施工前, 首先在已经初支的地段打设一圈注浆孔, 其终孔位置位于开挖轮廓线外8m, 前期作为注浆孔, 后期作为泄水孔, 注浆加固时只加固到开挖线外6m, 待注浆完成后, 通过专项设备打通注浆管路, 使断层内的高压动水通过注浆管排出。同理我们在分段注浆的时候也采用了这个原则, 在注I序孔第一分段的时候, 掌子面前方的水通过II序孔内流出, 也属于“远排近堵”的原理。
3.2 一次成孔, 分段注浆, 分段引排
如图6所示, 在完成I序、II序孔的钻孔后并分别下注浆管, 利用BY2-50/8型注浆泵充填I序、II序孔的孔口SQ模袋, 完成封孔工作。后开始注I序孔, 浆液前进至第一分段的压密膨胀分段阻隔器, 并充填其上的模袋, 模袋充满后待压力达到一定程度会破坏包裹在第一分段溢浆孔上的滤水阻浆专用滤布, 此时压力继续上升, 会将地层中的水排挤到相邻的II序孔中, 通过II序孔第一分段区的溢浆孔上的专用滤布进入II序孔的注浆管内流出, II序孔的其他分段水同样通过滤水阻浆的压密膨胀分段阻隔器和溢浆孔进入II序孔的注浆管中排出, 如此便达到了边注浆边排水的目的, 大大了增加了地层的可注性。完成I序孔的第一分段注浆后, 通过专项设备打开第一分段区的压密膨胀分段阻隔器, 按照第一分段的道理开始进行第二分段的注浆工作, 依此类推逐步完成其他分段的注浆工作, 最终达到注浆加固的目的。
黑色箭头为排水方向, 浅灰色箭头为浆液扩散方向。
黑色箭头为排水方向, 浅灰色箭头为浆液扩散方向。
3.3 超高压注浆, 通过高压实现加固地层的目的
3.3.1 渗透注浆注浆压力
在燕子窝断层影响带范围内的物质组成通过试验得知断层角砾占55%, 断层砂占25%, 断层泥占20%, 该范围内的注浆一部分可以通过渗透注浆来实现加固的效果。这种情况下的注浆主要是在压力作用下, 使浆液克服一定的阻力排出断层物质组份之间的水和空气, 并沿着孔隙进行扩散和固结。其注浆压力可根据经验选定, 其值为:
式中:P注:注浆压力;
P水:水压力, 燕子窝断层影响带内水压取1MPa;
P阻1:注浆管路阻力取0.5MPa;
P阻2:地层阻力, 取2MPa。
3.3.2 处理溶腔溶漕、管道的注浆压力
在燕子窝断层破碎带范围内分布着错综复杂、大小不一的溶腔、溶漕以及管道, 其物质组成通过试验得知断层角砾占11%, 断层砂占52%, 断层泥占37%, 要对这样的地层进行加固主要克服水压力、物质成分之间的水和空气、管道阻力及浆液的粘滞力, 然后通过顶水逆行注浆, 最终达到注浆加固目的。其注浆压力为:
式中:P注:注浆压力;
P水:水压力, 在断层破碎带范围内P水取3.5MPa;
P阻1:注浆管路阻力取0.5MPa;
P阻2:管道阻力, 取5MPa。
3.3.3 挤密、劈裂注浆压力
在断层破碎带范围内, 溶腔溶漕与管道各个独立, 其之间由未完全破碎的断层骨架联结, 断层骨架主要由断层角砾夹杂断层泥组成, 极为破碎, 再未被扰动的情况下处于一种自然平衡状态, 但无法达到开挖要求, 因此在注浆加固过程中也要处理好这些断层骨架, 骨架的主要组成决定常规的渗透注浆无法实现加固目的, 这种情况下往往通过挤密、劈裂等形式将骨架组成内的水和空气排走, 从而来实现加固效果。其注浆压力需要破坏骨架本身结构, 并克服水压力、裂缝阻力及浆液的粘滞力, 其注浆压力为:
式中:P注:注浆压力;
P水:水压力, 在断层破碎带范围内P水取3.5MPa;
P阻1:注浆管路阻力取0.5MPa;
P阻2:地层阻力, 这里主要指破坏骨架的压力取6MPa。
通过上述三项可以得出在处理燕子窝断层时, 注浆压力至少要控制在8~18MPa, 碰到特殊地段可能需要达到18MPa以上。常规注浆国内目前普遍的注浆压力为5MPa左右, 根本无法满足超高压注浆的要求, 而“远排近堵, 超高压分段聚合注浆”工艺是采用一次成孔, 并在孔内安设注浆管, 该工艺经过试验得出最高注浆压力可达20MPa以上, 完全满足了处理燕子窝断层时注浆所需超高压的问题。
3.3.4 注浆顶水逆行
如何保证浆液在高压动水的情况下有效的注入地层, 单纯靠超高压仍无法完成。普通的水泥浆液或者水泥水玻璃浆液都存在一个同样的问题, 即就是在遇到高压动水的时候会被水稀释带走, 无法达到注浆加固的目的。而本工艺采用水泥浆中参加了特殊化学浆液, 可进行顶水逆行注浆。
如图8所示, 该种浆液在遇到高压动水的时候具有不被水稀释的特性, 并能和水形成一个明显的界面。由于注浆时始终有超高压的动力配合, 因此图中的浆液通道不会凝固堵塞, 而旁边的部分随着时间的推移会逐渐凝固, 浆液凝固顺序一次为1→2→3→4…, 而水则会被浆液随着超高压的作用而顶回去, 从而达到顶水逆行的目的, 大大提高了注浆的效果。 (见图9、图10、图11、图12、图13)
4 结论
总之, 采用“远排近堵, 超高压分段聚合注浆”施工技术对燕子窝断层进行全断面超前帷幕注浆预加固后, 可达到如下效果:
4.1 通过劈裂注浆, 形成网格骨架, 增加了加固区的整体性;
4.2 通过高压挤密并排水, 提高断层充填物的稳定性、密实性, 从而提高加固区的承载能力;
4.3 浆液填充错综复杂的水路, 将水封闭在掌子面和加固区以外并引排后, 一则可减小水压, 二则可防止水对加固区骨架的侵蚀;
4.4 由于其注浆采用钢管, 大量的长短不一、插入角度不同的钢管对掌子面具有群锚的作用, 对掌子面有很强的稳定作用;
4.5 达到以上效果后, 平导可实现全断面开挖 (开挖断面为半径3.73m的圆形断面) 。
摘要：大瑞铁路大柱山隧道燕子窝断层集高压富水、大型岩溶、超长断层、异常破碎等特点于一体, 采用常规注浆工艺已无法通过, 经长期多方案比选, 最终采用“远排近堵, 超高压分段聚合注浆”工艺施工, 得以安全顺利通过。
关键词：高压富水,大型岩溶断层,远排近堵,超高压分段注浆
参考文献
[1]张梅.岩溶隧道高压富水充填溶腔释能降压新技术[M].科学出版社.
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