解決強(qiáng)風(fēng)化片巖大變形地段施工技術(shù)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、.解決強(qiáng)風(fēng)化片巖大變形地段施工技術(shù) 一、 工程概況: 十轉(zhuǎn)山隧道隸屬于竹山縣潘口鄉(xiāng)龍王溝村、潘口河村,左幅隧道起訖樁號(hào)為ZK163+475ZK163+925,長(zhǎng)1450m,最大埋深45.9m;右幅隧道起訖樁號(hào)為YK163+490YK163+937,長(zhǎng)1447m,最大埋深47.4m。隧道設(shè)置人行橫洞2處,車(chē)行橫洞2處。根據(jù)地表水文點(diǎn)觀察,結(jié)合地形地貌,巖性和構(gòu)造條件判斷:地下水不甚發(fā)育,主要以裂隙水為主,鉆孔未揭露到地下水位。地下水的補(bǔ)給主要靠大氣降雨補(bǔ)給,雨季期間地下水的排泄方式主要通過(guò)地下徑流、泉等方式向坡腳排泄。隧道圍巖為強(qiáng)風(fēng)化片巖、裂隙較發(fā)育、圍巖整體性較差。 二、 小組概況 中鐵十七局

2、集團(tuán)第一工程有限公司谷竹高速公路項(xiàng)目部QC小組成立于2013年9月1日,小組成員共7人,平均年齡25歲。 三、 解決隧道大變形 1、 十轉(zhuǎn)山隧道為本標(biāo)段最長(zhǎng)的隧道,是本標(biāo)段的控制性工程之一。 2、 隧道在奧陶系強(qiáng)風(fēng)化千枚狀云母片巖地段的大變形問(wèn)題一直嚴(yán)重影 響隧道施工進(jìn)度。十轉(zhuǎn)山隧道大變形地段埋深較短,為偏壓段,最大侵限100cm。 3、 該隧道為高地應(yīng)力,云母片巖遇水、空氣會(huì)快速風(fēng)化,為膨脹性巖 石。 4、 掌握隧道軟巖變形的規(guī)律,有效控制軟巖大變形是全隧道施工的主 要控制環(huán)節(jié),一旦出現(xiàn)大變形會(huì)直接影響到工程進(jìn)度和效益,如果處理不當(dāng)對(duì)工程結(jié)構(gòu)也會(huì)造成極大的危害。 四、 活動(dòng)目標(biāo)及可行性分析

3、1、 活動(dòng)目標(biāo): (1) 分析強(qiáng)風(fēng)化千枚狀云母片巖的物理性質(zhì),優(yōu)化支護(hù)參數(shù),提出 合理的隧道開(kāi)挖方式和支護(hù)體系。 (2) 分析隧道千枚狀片巖地段開(kāi)挖期間圍巖壓力的變化規(guī)律,為隧 道安全施工和支護(hù)參數(shù)的調(diào)整提供理論依據(jù)和技術(shù)措施。 (3) 提出合理的隧道開(kāi)挖方式和支護(hù)體系,預(yù)測(cè)隧道圍巖的收斂變 形和壓力變化規(guī)律;避免炭質(zhì)頁(yè)巖地段出現(xiàn)變形侵限情況,為以后的類(lèi)似的隧道提供科學(xué)依據(jù)。 2、 可行性分析: (1) 技術(shù)支持:與業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理等單位召開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)會(huì),進(jìn)行隧道施 工論證會(huì),從理論上進(jìn)行合理的解釋和論證;從施工方面予 以指導(dǎo),從隧道的開(kāi)挖方法、鉆爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、支護(hù)參數(shù)的選 擇、隧道斷面的圖形以及臨時(shí)

4、支撐等方面進(jìn)行指導(dǎo)。 (2) 施工保障:施工中,隧道隊(duì)伍選擇有多年隧道施工經(jīng)驗(yàn)的掘進(jìn)隊(duì) 伍,部分技術(shù)人員及一線工人挑選責(zé)任心強(qiáng)而且具有比較豐 富的隧道開(kāi)挖、鉆爆、支護(hù)經(jīng)驗(yàn)的負(fù)責(zé)施工。 (3) 項(xiàng)目管理中,運(yùn)用全面質(zhì)量管理方法,要求工序緊奏,實(shí)行質(zhì)量 責(zé)任到人。 五、 小組活動(dòng)情況: 根據(jù)已開(kāi)挖段的變形施工經(jīng)驗(yàn)和借鑒其他軟弱圍巖變形實(shí)例,結(jié)合十轉(zhuǎn)山隧道的特點(diǎn),本小組對(duì)可能發(fā)生的大變形進(jìn)行如下分析: 1、 隧道開(kāi)挖后變形發(fā)展迅速,變形尚未侵限地段。 根據(jù)隧道初支變形情況,加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè),根據(jù)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析處理措施,補(bǔ)打鎖腳錨桿,有效的減緩了圍巖變形速度,防止初支侵限。 2、 對(duì)侵限地段實(shí)施圍巖壓漿

5、加固處理,逐榀替換侵限鋼架,重點(diǎn)檢查 鋼架的間距、錨桿的設(shè)置。制定詳細(xì)可靠的鋼架替換方案。 根據(jù)制定的預(yù)控措施,對(duì)十轉(zhuǎn)山隧道右洞35米(YK163+550-585段)的掘進(jìn),該段設(shè)計(jì)為級(jí)圍巖,初期支護(hù)采用的是I18工字鋼間距1.0m/榀、系統(tǒng)錨桿為藥卷錨桿長(zhǎng)3.0米,噴射混凝土厚度為22cm,預(yù)留變形量為15cm,根據(jù)施工中出現(xiàn)的問(wèn)題,工程部要求加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè),要求每5米一組監(jiān)控量測(cè)點(diǎn),每天上午和下午進(jìn)行量測(cè)。每次收斂值均大于1cm,導(dǎo)致最終大面積侵入二襯,需要進(jìn)行換拱處理。 大變形照片如下: 初支變形 (一)、第一次活動(dòng) 針對(duì)這一情況小組召開(kāi)了全體QC小組成員會(huì)議,經(jīng)過(guò)認(rèn)真討論,列出因果分析如

6、下: 根據(jù)以上對(duì)要因的分析,小組成員展開(kāi)了討論,并制定了相應(yīng)對(duì)策,如下表一 表一: 實(shí)施: 根據(jù)對(duì)策所制定的措施,小組成員分頭行動(dòng),對(duì)各自負(fù)責(zé)的措施進(jìn)行了落實(shí): 1、針對(duì)第一要因,項(xiàng)目總工解培一于2012年12月1日前分別同現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員、質(zhì)檢工程師簽訂了包包責(zé)任狀,同時(shí)施工隊(duì)由隊(duì)長(zhǎng)同班組工人也簽訂了相應(yīng)的簽訂了責(zé)任狀。在責(zé)任狀中明確了各種情況下的獎(jiǎng)罰措施,確保各項(xiàng)制度的嚴(yán)肅性和執(zhí)行效果。 2、針對(duì)鋼拱架的整體剛度不足的問(wèn)題,由總工解培一負(fù)責(zé)同業(yè)主和設(shè)計(jì)單位多次溝通。于12年12月5日在現(xiàn)場(chǎng)召開(kāi)了由業(yè)主組織的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理單位參加的第一次現(xiàn)場(chǎng)會(huì),通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)初支和變形情況的勘察和分析,同意采用全環(huán)

7、I18的型鋼鋼架代替原設(shè)計(jì)的I16的型鋼鋼架,同時(shí)鋼架間距調(diào)整為0.8m/榀,同時(shí)將原設(shè)計(jì)的3.0m長(zhǎng)的錨桿調(diào)整為3.5m長(zhǎng)的藥卷錨桿。 3、針對(duì)鋼架底腳懸空和初支背后存在的虛碴現(xiàn)象,由趙曉宇帶領(lǐng)質(zhì)檢工程師和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)行全過(guò)程控制,跟班作業(yè)。重點(diǎn)檢查鋼架節(jié)點(diǎn)處的螺栓是否擰緊、連接是否牢固,墊腳槽鋼、砼墊塊是否牢固、可靠,噴射砼前鋼架背后的危石、松散的虛碴是否清干凈。 4、根據(jù)部分專(zhuān)家提出的應(yīng)力釋放的理論:多臺(tái)階開(kāi)挖,應(yīng)力多次釋放,對(duì)鋼架的受力不利,開(kāi)挖方法暫時(shí)調(diào)整為兩步臺(tái)階法(上部臺(tái)階為大斷面),減少工序,盡量縮短二次襯砌的時(shí)間。同時(shí)將預(yù)留沉落量調(diào)整為25cm。 (二)、第二次活動(dòng)

8、 在隨后的100m(YK163+600700)段隧道施工中,小組成員認(rèn)真落實(shí)對(duì)策,并對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行了檢查,但是結(jié)果仍不是很理想,現(xiàn)將具體結(jié)果分析如下:在第一次活動(dòng)分析后,盡管加強(qiáng)了施工過(guò)程的控制,初支變形明顯減小,變形最大位移量為10cm,但是拱頂鋼拱架出現(xiàn)扭曲、斷裂現(xiàn)象,這說(shuō)明在本次循環(huán)中初期支護(hù)變形的原因同第一循環(huán)相比,產(chǎn)生了變化,需要做更深入的分析。變形的照片見(jiàn)下圖: 拱架斷裂 從施工揭示的工程地質(zhì)看,地層巖性主要為奧陶系強(qiáng)風(fēng)化千枚狀云母片巖,巖風(fēng)化強(qiáng)烈,節(jié)理裂隙發(fā)育,巖體十分破碎,地下水出水狀態(tài)為淋雨,BQ/BQ< 250 隧道開(kāi)挖揭示的地層巖性 根據(jù)施工情況,我們邀請(qǐng)了

9、部分鐵道部隧道專(zhuān)家、中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院及集團(tuán)公司內(nèi)部的部分隧道專(zhuān)家對(duì)本段變形做了詳細(xì)的勘察和科學(xué)的論證,最后形成的一致意見(jiàn)為:引起圍巖大變形的主要原因是工程地質(zhì)因素,特別是以云母片巖為主的圍巖地段,從現(xiàn)場(chǎng)圍巖可以看到明顯的圍巖擠壓變形和節(jié)理面上的明顯擦痕,說(shuō)明該隧道存在明顯的高地應(yīng)力。加之云母片巖自身膨脹性, 另外從現(xiàn)場(chǎng)圍巖查看,云母片巖中夾有部分方解石結(jié)晶體,這也加劇了圍巖變形。 云母片巖地層隧道開(kāi)挖后有沿垂直層理方向的膨脹、應(yīng)力釋放、變形特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)已施工地段監(jiān)控量測(cè)資料的整理分析,資料顯示不同的開(kāi)挖方式、不同的支護(hù)形式隨時(shí)間的推移初支收斂值會(huì)逐漸加大,換一個(gè)說(shuō)法,也就是說(shuō)隨著圍巖

10、和初期支護(hù)暴露時(shí)間時(shí)間的加長(zhǎng),云母片巖會(huì)在應(yīng)力和外界條件作用下逐漸顯示出松弛變形的特性,相應(yīng)的圍巖的松散圈逐漸擴(kuò)大,導(dǎo)致初期支護(hù)變形加劇。 通過(guò)對(duì)隧道變形的現(xiàn)場(chǎng)察看和對(duì)圍巖監(jiān)控量測(cè)資料的認(rèn)識(shí)分析和科學(xué)論證,小組經(jīng)過(guò)認(rèn)真討論,列出因果分析如下所示: 1、.隧道存在高地應(yīng)力,炭質(zhì)頁(yè)巖自身的膨脹性,巖體中方解石的膨脹變形作用; 2、措施不當(dāng),導(dǎo)致初期支護(hù)整體剛度不足; 根據(jù)以上對(duì)要因的分析,小組成員經(jīng)過(guò)討論,制定了相應(yīng)對(duì)策,如下表 根據(jù)對(duì)策表二所制定的措施,小組成員分頭行動(dòng),對(duì)各自負(fù)責(zé)的措施進(jìn)行了落實(shí): 1、針對(duì)第一要因,項(xiàng)目總工解培一積極同設(shè)計(jì)單位聯(lián)系,于2013年5月1日完成了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)圍巖的的取樣

11、工作。于5月20日開(kāi)始了對(duì)十轉(zhuǎn)山隧道的圍巖機(jī)理、變形分析、高地應(yīng)力等的測(cè)試工作。 經(jīng)取四組云母片巖巖樣試驗(yàn): 自由膨脹率Fs=31%,飽和吸水率sa=10.3%;自由膨脹率Fs=20%,飽和吸水率sa=0.5%,膨脹力PP=24.9KPa;自由膨脹率Fs=31%,飽和吸水率sa=14.6%;自由膨脹率Fs=30%,飽和吸水率sa=25.6%;圍巖的膨脹力100 KPa。 2、針對(duì)I18工字鋼的整體剛度不足的問(wèn)題,由總工解培一負(fù)責(zé)同業(yè)主和設(shè)計(jì)單位多次溝通。采用全環(huán)I20的型鋼鋼架,同時(shí)鋼架間距由原來(lái)的1.0m/榀調(diào)整為0.6m/榀。 3、針對(duì)支護(hù)措施不當(dāng)?shù)膯?wèn)題,項(xiàng)目部積極同業(yè)主聯(lián)系,于13年6月

12、份組織召開(kāi)了由業(yè)主主持,鐵道部隧道專(zhuān)家、中交第二勘院的部分隧道專(zhuān)家參加的十轉(zhuǎn)山隧道云母片巖變形分析處理專(zhuān)題研討會(huì)。在會(huì)議上通過(guò)對(duì)云母片巖巖性的分析和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)深入分析,通過(guò)了以下方案加強(qiáng)支護(hù)措施: 、調(diào)整系統(tǒng)支護(hù)措施:拱部采用3.5m長(zhǎng)22的藥卷錨桿,邊墻系統(tǒng)錨桿采用4m長(zhǎng)22藥卷錨桿,并對(duì)變形量較大的右側(cè)邊墻做了加強(qiáng),鋼架起拱線鋼拱架連接處和邊墻接腿處上下各增設(shè)2根4m長(zhǎng)的22的藥卷錨桿作為鎖腳錨桿,防止接頭處變形過(guò)大而侵限,噴射砼厚度由原設(shè)計(jì)的22cm加厚直30cm厚;預(yù)留變形量加大至20cm。 、調(diào)整鋼架密度:同意設(shè)計(jì)單位已經(jīng)采用的鋼架間距調(diào)整為0.6m/榀。 、合理跟進(jìn)二次襯砌,變

13、形段的二次襯砌時(shí)間不再按照新奧法的施工理論,應(yīng)該作為新奧法特例來(lái)處理。由于變形段的圍巖沒(méi)有收斂穩(wěn)定,所以二次襯砌要根據(jù)監(jiān)控量測(cè)資料結(jié)果分析,在變形侵限前及時(shí)施做。 、另外根據(jù)云母片巖由于層理現(xiàn)象和應(yīng)力分布的不均勻現(xiàn)象對(duì)隧道局部 穩(wěn)定影響較大的特點(diǎn),對(duì)變形較大處(如拱腳,邊墻接頭處)可做適當(dāng)加強(qiáng)處理。 (三)、第三次活動(dòng) 在隨后的400m(YK163+700YK164+000)段隧道施工中,小組成員加強(qiáng)施工控制,取得了較好的效果。試驗(yàn)表明:影響隧道初期支護(hù)變形的主要問(wèn)題已經(jīng)得到控制,在后續(xù)施工中,小組嚴(yán)格按照制定的各項(xiàng)措施執(zhí)行,十轉(zhuǎn)山隧道在2013年12月30日,隧道施工有望完成。 六、活動(dòng)效果檢查: 1. 通過(guò)有效的QC小組活動(dòng),有效的解決了云母片巖隧道軟巖大形的問(wèn)題。尤其是初期支護(hù)中的各項(xiàng)問(wèn)題得到了有效控制,經(jīng)常受到監(jiān)理、業(yè)主的現(xiàn)場(chǎng)表?yè)P(yáng)。 2. 通過(guò)QC小組活動(dòng),總結(jié)了一套安全、快速通過(guò)此地層的應(yīng)對(duì)方案及措施,積累了施工經(jīng)驗(yàn),為今后類(lèi)似工程施工提供了科學(xué)依據(jù)。 3.十轉(zhuǎn)山隧道施工的過(guò)程中,培養(yǎng)了一批隧道施工方面有豐富施工管理經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員和管理人員,為以后的隧道施工提供了借鑒。 4. 通過(guò)QC小組活動(dòng),小組全體成員在質(zhì)量意識(shí)、個(gè)人能力等

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