风积沙及含水砂层隧道施工技术

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1、风积砂及含水砂层隧道施工技术1前言1.1风积砂及含水砂层隧道特点经过多年风砂积累，山体表面形成一定厚度的风积砂层，主要为细砂层（Q4eol4）：浅黄色、砂质纯净，颗粒均匀、松散。当砂层表面遇水或自稳坡度遭破坏时，砂层会自然流动，稳定性极差。1.2风积砂及含水砂层隧道施工的基本要求由于风积砂、含水砂层的特殊性，在实施类似的隧道开挖前，必须采取超前支护、洞口加固等特殊措施，且在隧道开挖过程中要严格按预留台阶核心土的施工方法来施工，施工中严格控制开挖步序、开挖进程，以保证隧道开挖的安全性。2工艺流程及操作要点2.1施

2、工准备严格按照环保要求布置施工场地，作好施工便道、风、水、电管路等一切施工准备工作。为了保证砂层稳定，以利于边、仰坡开挖，在开挖前，首先对地表进行洒水，使砂粒之间有一定的粘结力；其次对洞口边、仰坡进行挂网、喷射混凝土封闭，喷射混凝土厚度一般为10cm；最后开挖洞口，喷射混凝土封闭掌子面(注浆止浆墙)。并设位移观测点,以便施工时适时观测、对比、分析，确保施工安全和测定孔位。2.2施工方案   该类地层隧道施工采用拱部超前大管棚注浆支护形成伞棚。棚管间超前辅以自进式中空注浆锚杆固砂；三级台阶式预留核心土插板开挖；锚

3、喷网钢架联合支护；衬砌紧跟的方案施工。2.3施工工艺流程图风积砂及含水砂层隧道施工工艺流程图见图2-1 图2-1 风积沙层施工工艺流程图              2.4施工工艺2.4.1长管棚施工（1）管棚参数。根据风积砂及含水地层的地质特征，管棚施工前先做管棚试验，以便确定管棚的各种施工参数，包括管棚设计长度、管径、管间距等，以保证隧道管棚支护的效果。（2）工艺流程长管棚跟管钻进施工工艺流程图：            不合格 不合格                   图2-2：长管棚施工流程图 （3）搭设

4、钻孔平台、安装钻机、测定孔位①钻机平台应一次性搭好，平台长度根据每打一根钢管长度和钻机长度而定，一般平台高度以拱顶线下2.0m为宜，以最低孔下1.0m为准，平台紧靠开挖面，以便接管。②钻孔顺序由拱顶孔位向边墙孔位进行，这样可缩短钻机与搭设平台时间，以便钻机定位、定向。③必要时可两台钻机平行作业，互不干扰。④安装钻机进钻前,用经纬仪以坐标法在掌子面标定管棚孔位。钻孔平台要稳固，钻机安装要牢固，防止施钻时钻机不均匀下沉、摆动、偏移、倾斜而影响钻孔质量。⑤钻机定位钻孔方案要求与线路中线平行,因此必须精确核定钻机的位置

5、。架立钻机时，可用手罗盘、经纬仪、挂线相结合的方法，确保钻杆轴线与管棚轴线相吻合。钻机定位时，根据钻孔深度、钻杆轴线与管棚轴线要有一定数值的仰角，以抵消钻进后因锚杆和钢管自重增加所产生的下垂。（4）跟管钻进跟管钻进时，由于钻杆和钢管的自重会使锚杆产生一定的挠度，从而会使跟管钻进后侵入隧道衬砌断面，影响隧道的衬砌质量。故需架立钻孔导向架，导向架用型钢钢架组成，与型钢梁连接成一体，掌子面设置1榀型钢钢架并同导向架连成一体，在型钢钢架外缘焊不小于0.3m的钢管为导向筒，导向筒与导向筒之间间距宜控制在0.4m左右,以固

6、定钻杆摆动过大而影响钻孔精度。导向筒以标高控制其仰角(外插角)，导向筒与管棚位置编号一一对应，跟管钻进开孔时要低速低压，钻进深度不小于2.0m后，根据地质情况把压力调整到最佳钻进位置，钻进时每根管尾部应预留0.4～0.5m暂不打入，以便连接后面钢管。钻进时遇到排碴直径大于5mm或排碴较少钻杆抖动较大时应立即采用低钻速钻进，并反复反转来回拖动钻杆排出钢管里的粗碴。当发现无碴排除、粉尘较多且5-10min都无法前进1-2cm时，表明遇到孤石，此时应停钻退出钻杆，换上直钻头打穿孤石，再采用偏心钻跟管钻进，直达设计位置

7、。排碴表明地层为砂类土、钻进速度较快时，钻机压力应保持0.8-1.0MPa，风压应保持0.6Mpa为宜。（5）安装管棚钢筋笼为了增强管棚的刚度，可向管棚内置入制作好的钢筋笼。钢筋笼长度根据设计管长而定，长钢筋笼可分节制作，在工作面逐节焊接起来，直至与钢管同长，施工时注意使它保证在跟管中心位置以及钢筋笼焊接头与钢管焊接头不重合。（6）配置化学浆液风积砂及含水砂层地段宜选用水玻璃—氯化钙双液浆对其进行加固，防止砂层流失。①基本原理。利用水玻璃与氯化钙发生化学反应生成Ca（OH）2等难溶物质及胶结物质，挤出砂层中的水

8、分及空气，将松散砂层固结形成具有一定强度的整体，然后在超前支护的情况下进行隧道开挖。水玻璃—氯化钙反应方程式：NaOnSiO2+CaCl2+mH2O→nSiO2（m-I）H2O+Ca（OH）2+2NaCI②水玻璃—氯化钙双液浆配合比，一般情况下：水玻璃浓度：50%～60%Be'稀释后浓度：30%～35%Be'；氯化钙稀释浓度：25%～30%；水玻璃—氯化钙浆液试验室配合比：9%水玻璃溶