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隧道施工中的断面控制

日期:2015-7-23 14:53:49 来源:转载 浏览数:
 
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    1· 断面控制的概念
    断面控制就是通过一系列的措施使隧道的断面( 针对开挖、支护) 、净空( 针对运营) 符合设计、规范和施工要求,并最终满足运营要求。
    断面控制是一个完整的过程,大致分三个阶段,每个阶段有其控制的重点: 1) 开挖阶段。控制开挖断面超欠挖是该阶段断面控制的核心,也是整个断面控制的基础。2) 支护阶段。使支护轮廓满足设计要求是该阶段断面控制的核心,该阶段是断面控制工作最关键的一环,该阶段控制的好坏直接决定了断面控制的成败。3) 衬砌阶段。使衬砌厚度和衬砌轮廓满足设计要求是该阶段断面控制的核心,该阶段是断面控制工作的最后一个环节。
    2· 断面控制的意义
    断面控制是整个隧道安全质量的基础,是隧道施工管理的一大核心。具体表现在: 1) 断面控制的好坏决定了隧道内各个工序能否顺利进行。如上所述,断面控制是一个完整的过程,而这个过程贯穿了隧道施工的整个过程。如果开挖后要处理欠挖,就影响了后续的出碴、支护工序; 如果支护侵入二衬厚度需要进行返工处理,就影响了后续的防水板铺设、钢筋绑扎、台车就位等一系列工序。2) 断面控制的好坏对隧道的施工安全产生了很大的影响。隧道施工的安全风险主要取决于隧道的地质情况和是否采取了与之相对应的施工措施。断面控制好坏对安全的影响主要体现在: a. 当掌子面及周边围岩较差,需要尽快封闭时,处理欠挖增大了掌子面及周边围岩出现坍塌的风险。b. 对已经施工完支护的软弱围岩段,由于支护侵限必须进行换拱,增加了换拱时出现坍塌变形的风险。c. 对已经施工二衬的软弱围岩段,由于二衬厚度不足或者净空侵限,必须进行拆除时,增加了拆除段出现坍塌变形的风险,而拆除二衬本身也存在很大的安全风险。3) 断面控制的好坏对隧道施工的成本产生了很大的影响。处理欠挖、换拱一方面影响了进度,而进度最终影响的还是成本,而返工本身就导致了材料人力方面的直接损失。4) 断面控制的好坏直接影响隧道施工企业的形象。一方面,隧道净空、喷射混凝土厚度、二衬厚度是各类检查的重点,如果平时断面控制不到位,在迎接检查时被检查出隧道净空不够,喷射混凝土厚度不足,二衬混凝土厚度不够,而被检查通报,要求停工整改,对企业会产生很大的负面影响。
    3 ·断面控制的基本方法
    由于断面控制是一个过程,因此断面控制的方法也对应于这一个过程,具体如下。
    3. 1 开挖阶段的基本方法
    1) 开挖断面的尺寸确定。开挖断面尺寸确定的原则,就是所确定的开挖断面尺寸不仅能满足设计要求,而且尽可能的考虑到后面的变形情况。开挖断面尺寸= 设计断面+ 施工误差+ 预留变形量+ 模板台车误差。其中设计断面尺寸= 设计二衬厚度+设计支护厚度,该数值在相同的衬砌支护类型下是一定值。施工误差和现场施工人员的水平和施工习惯有关,需要根据现场施工情况估计。预留变形量= 设计的预留沉降量+ 实际调整值。实际调整值需要根据现场的实际情况确定,当围岩具有很强的流变性时,该数值可以大于设计的初支厚度值,为将来该段落处理大变形争取主动。模板台车误差由两方面组成,一方面是模板台车的加工误差,现在的加工一般都能控制在1 cm 以内; 另一方面是模板台车在混凝土施工后的变形误差,这和模板台车的结构、材质有关,同时还和工程量的大小有关,一般的施工习惯是放大5 cm,当然在施工过程中需要对模板台车定期进行检查,及时调整。2) 隧道中线高程控制。隧道的中线和高程控制是断面控制的基础,如果中线和高程都不正确,断面控制就无从谈起。要做好这项工作要做到: a. 坚持测量双检制。测量双检制所涵盖的意义包含资料的计算和复核,测设点和已知点的相互复核,不同测量方法的复核,控制点的定期复核,公司、经理部、工区的三级复核。b. 测量人员必须清楚控制点的精度,误差分配的方法和范围,线路平纵设计参数,隧道内基本的测量控制方法,并有高度的责任心。3) 爆破设计控制。对于断面控制来讲,爆破设计控制主要针对的是周边眼的控制。其目的是确定合理的周边眼间距和深度以及装药量、装药方式,使爆破后的开挖轮廓平整、顺滑、不存在欠挖,超挖量尽可能的小。对于Ⅱ,Ⅲ类围岩来讲,爆破设计的核心是尽可能完美的实现光面爆破的效果,并避免欠挖,尤其是边墙部位的欠挖。对于Ⅳ,Ⅴ类围岩来讲,爆破设计的核心一方面是避免欠挖,同时还要使超挖量尽可能的减小。对于Ⅳ,Ⅴ类围岩来讲,掌子面不同部位的围岩经常表现出较大的差异。要做好爆破设计必须针对每循环的掌子面围岩情况进行及时调整,并使这种调整最大限度的满足现场实际。
    3. 2 支护阶段的控制方法
    1) 复核开挖后的断面尺寸。在Ⅱ,Ⅲ类围岩地段施工时,为了追求施工进度,往往是2 个~ 3 个循环( 或者更多) 才进行锚喷支护,那么断面的复核也是在2 个~ 3 个循环后才进行。这样做的一个好处是可以将这2 个~ 3 个循环的欠挖部分一并处理,减少了频繁补炮所用的时间。当然在Ⅴ类,Ⅳ类围岩有型钢拱架、格栅拱架段施工时,就必须对每循环的开挖断面进行复核,以确保支护轮廓处于正确的范围内。
    2) 对初支结构进行准确定位。这主要是针对Ⅴ类、Ⅳ类围岩有型钢拱架、格栅拱架段的支护施工。其核心是控制拱架在安装过程中不能出现大的偏差,一方面要保证其垂直度、圆顺度,另一方面要保证拱架拱顶、左右拱脚处于同一断面,尤其是拱架连接处的圆顺,在这个前提下,确保初支内轮廓处于设计轮廓线之外,不能侵限。
    3) 对已支护段进行检查。检查分两个阶段: 
    a. 对刚施工过的( 前几个循环) 支护进行检查。在Ⅴ类、Ⅳ类围岩有拱架段,这种检查往往是在对本循环的支护进行定位时同时进行的,这也是应该遵循的,这样可以第一时间发现存在的问题,利于马上纠正。
    b. 对已施工过一段时间的支护进行检查。这种检查可以和围岩的监控量测相结合,检查支护的变形情况,分析数据后也可以修正类似围岩情况下的预留变形量,以指导后续的支护施工。
    3. 3 衬砌阶段的控制方法
    1) 检查支护断面的尺寸。这是针对即将衬砌的2 组~ 3 组衬砌范围的支护断面进行检查。这个检查结果直接决定了衬砌的厚度。
    2) 模板台车就位检查。检查的核心是确保模板台车的中线、高程、周边轮廓正确定位后,所施工的二衬内轮廓能满足隧道的设计净空要求。并在满足设计规范的前提下,做适当的调整,以最大限度的同时满足净空和二衬厚度的要求。
    3) 检查已施工段二衬净空和厚度。这种检查作为自检来讲,是检查断面控制的最终成效,发现问题及时采取应对措施。
    4· 断面控制的关键
    1) 测量。测量是断面控制中最关键的环节,贯穿于断面控制的整个过程。从开挖轮廓的放样复核,到初支钢架的定位和初支内轮廓的检查,再到二衬台车的就位和隧道净空的检测,都离不开测量。
    2) 全程监控,严格卡控。能否做到全程监控,严格卡控,直接关系到断面控制的成败。全程监控是指在断面控制的全过程针对过程的各个环节和节点,进行测量和检测,目的是及时发现问题,尽早解决问题。严格卡控是指在全程监控的过程中,必须对发现的问题及时处理,严禁发现的问题没有得到妥善处理而进入下道工序施工。以上是笔者对隧道断面控制的一些粗浅认识,不足之处还请批评指正。

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