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一级建造师考试铁路工程知识点:开挖

日期: 2020-07-30 11:36:41 作者: 赵大华

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  一级建造师考试教材。开挖

开挖是隧道施工的龙头,质量,进度,安全,效益等无不与之密切相关,开挖符合要求,支护才有一个顺利的保证基础。

1.1开挖的辅助手段开挖的最大困难是隧道围岩、地质构造、渗水等情况复杂多变,很难完全了解。为了及时掌握变化的情况,指导施工,就要重视测量和地质超前预报。

1.1.1测量某省最长的一座3.3km的公路隧道,为上、下行分离式隧道,从两头同时对向开挖,四个开挖工作面,测量用同一系统控制,保证两端有同一目标,而且每二个月通过三角网或精密网对导线点校核一次,避免在施工过程中误差累积而产生较大的偏差。随着隧道开挖的进程加大,单洞单幅导线就象一根甩出的绳子,越长越容易偏离控制的中轴位置,也可以通过联络洞,把测出的导线值代入后相互验证,当隧道开挖长度超过500米时,两端如不能相互连通纠偏,就须在一条洞中建立两条独立的导线以便相互纠偏。

1.1.2地质超前预报隧道开挖过程中,每前进一步都有意想不到的情况发生,所以超前预报就显得尤为重要,目前我们能够采用的地质超前预报手段有:打超前探孔法,地震波法和超声波探测法,也可以借鉴有经验的地质专家根据地貌特征,掌子面岩石产状,地质构造特征对前方地质情况的判断。

1.1.2.1超前探孔法在掌子面最少布三个钻探孔,如右图:详细记录每个孔的进钻速度,每种不同粉尘的出现部位及钻粉岩性,钻孔涌水量的大小。根据进钻速度可以判断不同部位的岩石强度及裂隙,节理发育情况;根据钻粉岩性可以判断不同岩性的里程桩号;根据涌水情况就可以知道不同区域的含水情况;由1,2,3号孔的布孔位置,可以计算出岩石在整个面上的发育情况,这种方法一次可以预报20米,操作简单有效,一般施工单位通常喜欢采用。

1.1.2.2地震波和超声波探测法根据波速在不同强度的岩体,空气,水等介质中传播速度差异来判断前方围岩情况。这种方法做出的结论在离发射波30米以内准确性较高,但随着距离渐长渐差,而且投入人力物力相对较高,业主曾在隧道施工中进行过几次超前探测。

专家预测有时准确性高,有时也会产生较大的出入,因为影响产生地质变化的因素很多,而个人经验不同,主观倾向性不同可能会得出不同的结论。如果几种方法综合使用,相互映证,准确性就会提高。以超前预报来指导开挖,就可以避免一些可能的塌方。

1.2开挖掘进,开挖一般采用爆破的方式,但特殊地段须用风镐或钢钎等撬挖。

1.2.1 Ⅲ类以上的围岩,都采用全断面爆破形式的开挖,为了保证不欠挖,少超挖,控制光面须采用光面爆破,周边光爆孔孔距为50cm左右,采用不偶合装药,不偶合系数为1.25~2.5(按硝铵炸药考虑),中间偏下布掏槽孔,掏槽孔按锥形布置效果最好,如图一,但这种布置在实际当中上部和下部造孔施作不方便,所以一般采用“八”字掏孔,如图二。光爆孔和掏槽孔中间布辅助孔,以掏槽孔为圆心呈环向布置,间距75~100cm,在孔深小于2米时光爆孔,辅助孔,掏槽孔轴向深度相同,如深度超过2米时掏槽孔深度在轴线方向适当加深10~30cm,因为掏槽孔的起爆率一般为85%左右,所以具体加深深度根据不同围岩的起爆率不同而定,把握的标准是起爆后三种爆破孔的孔底在同一掌子面上为宜,掏槽孔的装药量相对光爆孔和辅助孔都高,单耗为4~7kg/m3.视围岩强度、整体性、风化程度差异而调整,钻孔深度可控制在0.8~3.5米,装药连线采用由内向外分圈扩散,响炮采用毫秒雷管微差逐级引爆,掏槽孔、辅助孔、光爆孔逐级爆破的时间间隔为0.05~0.1秒,当中间拉出临空面后周边依次向里面爆破,每一轮爆破的强力冲击波都向中部的临空面方向,这样减少对围岩的震动破坏。

1.2.2 如果说Ⅲ类以上围岩主要强调光面爆破效果的话,那么Ⅱ~Ⅲ类围岩在此基础上还要加强安全施工,防止掉块或掉块而引发的塌方,因为Ⅱ类围岩是处于强烈挤压破碎带围岩,有明显的滑动面,而且滑动面在失去支撑后会产生相对滑动,所以对隧道稳定带来严重威胁。开挖时布孔方式同1,周边孔有必要采用预裂爆破,而且整体要短进尺,弱爆破,每循环掘进不应超过80cm,单位体积耗药量适当减少,以免引起大的震动,对围岩的整体稳定造成更大的破坏。

1.2.3 Ⅱ类弱或Ⅰ类围岩可以撬挖,这种围岩是大型断层带的挤压的断层泥或断层充填物,大型褶皱的轴部岩石,当失去支撑后完全没有自稳能力;这种围岩开挖方式有:留核心土法开挖,小导洞法开挖(又叫眼睛法),上部分台阶法开挖。

(1)留核心土法开挖掌子面核心的部分先不动,在周边环向用风镐或锹撬挖宽约1米的圆环,支撑钢架,喷钢纤维混凝土施作初期支护,再开挖下一格栅钢架的位置,边掘进边扩大环向开口,掘进几个循环后机械配合挖掉一部分核心土,再进行下一个循环。

(2)小导洞法开挖(眼睛法)

两侧开挖宽约2米,高2米的导洞,开挖后先支护两边,在从两边向拱顶扩挖,边挖边支护,等挖到一定深度后,一般4~5米,在挖中堵墙,依此推进。

(3)上部台节法开挖在下部筑封堵墙,拱部人工开挖高1.5~2米的前导洞,先支护拱顶,顶部挖出一定深度后,再向两边依序下挖支护,这种开挖方式导洞不易过深,因为人工开挖,速度较慢,而且空顶太长,顶部沉降变形太大。

这种围岩在地下水的作用下还可能产生吐泥涌水现象,更为严重会吐泥通顶,甚至引发整个隧道垮塌,。大风垭口隧道下行线K254+871桩号就发生了突泥现象,可计算的突泥量达2000m3,地表兰溪河滩也产生了塌陷,是一次隧道涌泥的典型事故。

开挖这种围岩,就不可避免地遇到支护的问题。

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