桥隧施工及养护
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第五节 隧道施工基本作业

一、钻眼与爆破的一般知识

隧道施工常用的掘进方式有钻眼爆破掘进、掘进机掘进、人工掘进三种掘进方式。一般山岭隧道最常用的是钻眼爆破掘进。

钻眼爆破是用炸药爆破坑道范围内的岩体。它对围岩的扰动破坏较大,有时由于爆破震动致使围岩产生坍塌,故一般只适用于石质隧道。但随着控制爆破技术的发展,爆破法的应用范围也逐渐加大,如用于软石及硬土的松动爆破。

(一)钻眼机具(凿岩机)

隧道工程中常使用的凿岩机有风动凿岩机和液压凿岩机,另有电动凿岩机和内燃凿岩机,但较少采用。其工作原理都是利用镶嵌在钻头体前端的凿刃反复冲击并转动破碎岩石而成孔。有的可通过调节冲击功大小和转动速度以适应不同硬度的石质,达到最佳成孔效果。

1.风动凿岩机

风动凿岩机俗称风钻,如图2-30(a)所示,它以压缩空气为驱动力,结构简单,制造维修简便,操作方便,使用安全。压缩空气的供应设备比较复杂,机械效率低,能耗大,噪声大。凿岩速度比液压凿岩机低。

2.液压凿岩机

液压凿岩机是以电力带动高压油泵,通过改变油路,使活塞往复运动,实现冲击作用。与风动凿岩机比较,动力消耗少,能量利用率高;凿岩速度快;液压凿岩机的液压系统设计配套合理,能自动调节冲击频率、扭矩、转速和推力等参数,适应不同性质的岩石,以提高凿岩功效,且润滑条件好,各主要零件使用寿命较长;环境保护较好。

液压凿岩机构造复杂,造价较高,重量大,附属装置较多,多安装在台车上使用。

3.凿岩台车

将多台凿岩机安装在一个专门的移动设备上,实现多机同时作业,集中控制,称为凿岩台车,如图2-30(b)所示。凿岩台车按其走行方式可分为轨道走行、轮胎走行式及履带走行式;按其结构形式可分为实腹式、门架式两种。按其控制的自动化程度可以分为人工控制、电脑控制、电脑导向三种。

图2-30 钻眼机具

(二)爆破器材与爆破技术

1.工业炸药

隧道开挖常用铵梯炸药及含水炸药两种。铵梯炸药外观为淡黄色粉末,属混合炸药中的硝铵类炸药,主要组成成分为硝酸铵、梯恩梯,还可加入抗水剂及消烟剂以改善其性能。铵梯炸药易溶于水,在空气中易吸潮结块而可能拒爆。

含水炸药是可塑性的高级炸药,呈淡棕黄色,透明,威力大,有良好的抗水性,主要成分为硝化甘油,它对冲击和摩擦的作用非常敏感,易引起爆炸。严禁使用有“渗油”现象的含水炸药,而应将其销毁,因其受到轻微的摩擦或打击时,就会爆炸,严重时,会发生自爆。

2.起爆方法

起爆方法根据所用器材不同可分为:火雷管起爆法、电雷管起爆法、塑料导爆管起爆法以及混合起爆法。常用的起爆器材有:火雷管、导火索、电雷管、导爆索、塑料导爆管等。不同的爆破方法所用的起爆器材也不同。

现在我国铁路隧道施工中正逐渐以导爆管法代替火雷管及电雷管起爆法,因为它经济、安全、使用方便。还有一种导爆索起爆法,由于它价格昂贵又只能同时起爆,所以只在必须的条件下才使用。

(三)炮眼的布置方法及起爆顺序

1.炮眼的种类和作用

临空面是指暴露在大气中的开挖面。在有临空面存在的情况下,药包在介质中爆炸时能量就会在靠近临空面的一侧实现爆破抛掷,在药包和临空面之间被炸成一个漏斗形凹槽,这个凹槽叫作爆破漏斗。岩层的临空面越多,则在各临空面上都有可能形成爆破漏斗,故爆破效果也越好。所以爆破要充分利用自然地形的临空面,或人为地多创造一些临空面,就可以提高爆破效果。

隧道开挖一般从两端独头坑道掘进,只有一个临空面,因此,首先用掏槽眼拉出一槽腔,创造一个新的临空面。然后就是严格掌握放炮顺序,使前一组炮爆炸后,能为下一组炮开辟新的临空面。否则,就不能达到预期的效果。

掏槽炮眼——用以掏出开挖面的中央部分,增加临空面,改善后续炮眼的爆破条件。

辅助炮眼——用以扩大掏槽体积。

周边炮眼——用以炸落坑道周边岩石,保证按设计要求炸出开挖断面轮廓。

2.炮眼的布置原则和方法

(1)将计算出的炮眼数目均匀或大致均匀地分布到开挖面上。

(2)先布置掏槽眼,其次周边眼,最后辅助眼,如图2-31所示。掏槽眼布置在导坑中央偏下方,比其他炮眼深10~25cm,底眼与掏槽眼同深,其他炮眼底部应在同一平面上。

图2-31 炮眼的布置

注:1、2、3、4—掏槽眼;5、6、7、8、9、10—辅助眼;其余为周边眼。

(3)周边眼应严格沿设计开挖轮廓线布置,布置应尽量均匀。通常在坚硬岩层中,帮眼间距约为70~80cm;顶眼约为100cm,底眼约为80~100cm,在断面的拐角处应布设一个炮眼。

(4)周边眼中的帮眼和顶眼的底部在坚硬岩层中应超出导坑边界10cm左右,在中硬岩层中应到达导坑的边界,在软岩中应在导坑边界以内10cm,底眼不论何种情况均应超出边界10cm。

(5)辅助眼与掏槽眼之间的距离应由最小抵抗线(药包中心至临空面的最短距离)来确定,其深度同周边眼。

(6)当岩层层理明显时,炮眼方向应垂直于层理面,若节理发育,则炮眼位置应避开节理,以防卡钻和影响爆破效果。

3.炮眼起爆顺序

一般起爆顺序应自导坑断面的中间向外进行,周边眼应自中间向两侧起爆。

(四)装药结构

隧道爆破钻凿炮眼的孔径,一般要求比药卷直径大3~6mm。在装药前必须检查炮眼是否达到设计深度,并将孔内泥污杂物吹洗干净,然后进行装药,所有装药的炮眼均应堵塞炮泥,周边眼的堵塞长度不小于20cm。通常把普通药卷和带雷管的药卷在炮眼中的布置方法叫作装药结构。在隧道爆破中,常用的炮眼装药结构有以下两种。

1.连续装药(柱状装药)

这种装药方式就是把药卷一个紧接一个地装入炮眼,直至把该炮眼需用药量装完。如药柱过长,炮眼中的炸药起爆后,爆速会逐渐衰减,甚至会中断爆轰,此时可在药柱中部加用一小段导爆索。隧道一般均采用此种装药方式。

2.间隔装药(分段装药)

光面爆破的周边眼如无专用的小直径药卷时,可采用此种装药方式。间隔装药是在炮眼底部先装一个起爆药卷,然后间隔一定距离装半个药卷,再隔一定距离再装半个药卷……直到把药量装填完毕。

(五)光面爆破和预裂爆破

1.光面爆破和预裂爆破的概念

光面爆破是通过一系列措施对开挖轮廓周边实施正确的钻眼和装药,以控制硬质岩体开挖轮廓线,使之光滑、平整,并使周边眼最后起爆的爆破方法。

光面爆破区别于普通爆破的主要特点是爆破后轮廓成形规整,符合设计断面的轮廓要求,围岩保持稳定,不产生或很少产生炮振裂隙,同时能为施工创造舒适安全的条件,加快施工进度,节省隧道工程造价。

预裂爆破是在整个爆破循环中要最先起爆周边眼,在岩体中沿着周边炮眼之间要先炸出一道裂缝,减少对保留区围岩产生扰动和破坏,以控制软质岩体开挖轮廓线,使之光滑、平整。

2.光面爆破和预裂爆破的异同点

相同点:都属于控制爆破,其目的是使开挖轮廓线光滑、平整。减少超欠挖,减少对围岩的扰动。

不同点:(1)光面爆破适用于硬岩,预裂爆破适用于软岩。(2)起爆顺序不同,光面爆破先起爆掏槽眼,其次辅助眼,最后周边眼,而预裂爆破先起爆周边眼,其次掏槽眼,最后辅助眼。

3.光面、预裂爆破的设计

光面、预裂爆破的设计,首先应该查阅工程图纸及资料,如隧道地质纵断面图、隧道施工设计文件,确定施工机具及爆破材料。而后根据现场条件、施工要求综合考虑,采用一种或几种设计方法进行设计,通过一两次的试爆,确定爆破参数。光面、预裂爆破的设计,实质上是周边眼爆破参数的设计。

影响光面爆破效果的主要参数有:炮眼间距E、周边眼密集系数m(m=E/W)、最小抵抗线W、不耦合系数D(D=d/d0,d为炮眼直径,d0为药卷直径,D应在1.4~2.0范围内为好)和装药集中度q。这些参数是共同起作用的,而各参数中则以装药量为最重要。也就是光面爆破的周边眼装药集中度q是最重要的参数。

4.光面爆破的实施

影响光面爆破施工的因素主要有:地质条件的影响、钻眼精度的影响、爆破技术本身的影响。实施光面爆破必须注意以下几个方面:

(1)准确的画线布眼。

(2)平行钻眼。

(3)正确的装药结构和准确的起爆顺序。

二、装渣运输

坑道开挖后,要把开挖的石渣运出洞外,还要把支护材料运进洞内,这种作业叫装渣运输。为了使整个隧道施工有条不紊,要根据条件和可能尽量选择一些高效率的装渣运输机具,并进行合理组织,妥善安排,才能加快施工进度。尤其装渣作业是隧道掘进循环中占用时间最多,又是与其他作业干扰较大的一项作业。因此提高装渣效率,缩短装渣时间,加强运输管理及调度工作,对提高隧道施工进度有着非常巨大的意义。

装渣运输作业按其采用的装渣运输机具和设备的不同可分为三类。

第一类是有轨装渣-有轨运输。即在坑道内靠近工作面一段用轨行式装渣机将石渣装在车辆内,编列成组,再用牵引机车沿着轨道运出洞外卸渣场。它是传统的装渣运输形式,污染小,不受隧道长短、断面大小的限制。但各工种干扰大,机械效率低,掘进速度较慢。此外挖枕木槽延误时间较长,不挖则轨面抬高,装渣机铲车上浮,引起隧底爬高。挖枕木槽,对硬岩难挖,对软岩易超挖,如有整体道床是不允许超挖的。

第二类是无轨装渣-无轨运输。即在隧道施工中不铺设轨道,装渣采用铲斗轮胎式或履带式装岩机械,将石渣装在自卸卡车内运出洞外卸渣场。无轨装渣-无轨运输不存在轨道铺设及工作面轨道延伸问题,运输管理及调度工作也较为简单,装运效率高,干扰小。如用内燃装渣机及翻斗汽车装运时,排出废气量大,污染洞内空气,需要很好解决通风问题。

第三类是无轨装渣-有轨运输。一般是在离工作面20~30m范围内不铺设轨道。装渣机械常用履带式装渣机或立爪装岩机。运输车辆多采用梭式矿车或侧卸斗车。用电瓶车牵引,沿着洞身轨道运出洞外卸渣场。

无轨装渣-有轨运输实为上述第一、二类的综合。它综合了第一、二类的优点,克服了各自的缺点。因而此种方法在隧道施工中有发展的趋势。要注意的是应做到轻、重车各行其道,防止交叉,轨道尽量接近工作面,以加快装渣速度。

除了上述三种装渣运输方法外,还有采用皮带运输的。将石渣铲装在皮带运输机上,经由皮带运输到洞外石渣仓,再以重型翻斗车运至指定的卸渣场所。有的甚至采用装运卸联合机,实现装、运、卸联动化,自动化。

三、支护

隧道支护分为永久支护与施工支护。

永久支护又称衬砌,是关系隧道能否长期良好使用的主体建筑物之一,必须按照设计要求,确保圬工质量和隧道净空符合规定。

施工支护又称临时支护,是在隧道施工过程中,为了确保施工安全而设置的支护。根据开挖后隧道围岩的稳定情况,Ⅰ~Ⅱ级围岩一般在开挖后设置局部支护;Ⅲ级围岩为先挖后护,支护距开挖面约5~10m;Ⅳ~Ⅴ级围岩为随挖随支护,即支护紧跟开挖面;Ⅴ~Ⅵ级围岩多为先支护后开挖,即在将开挖的地段事先在地层中设置支护。

在传统的矿山法施工中,施工支护常常在施作永久支护时拆除。近年来,多采用喷锚及钢支撑支护等作为施工支护,同时也作为衬砌结构的组成部分,这样既保护了围岩,提高了隧道的稳定性,方便了施工,又降低了施工支护的造价。

(一)构件支撑

构件支撑的形式一般分为钢支撑(钢结构或钢格栅支撑)或木支撑,也有采用钢木混合支撑的。构件支撑的结构形式及其接头应简单牢固,易于安装与拆除,能多次倒用,并尽可能定型化。

在可采用锚喷及钢支撑等作为施工支护时,要求隧道开挖中的支护尽量不用或少用木支撑。木支撑仅着重用于临时性的应急支护。

在围岩软弱破碎较严重、自稳性差的隧道地段(Ⅴ、Ⅵ级围岩和Ⅳ级围岩中的软岩),坑道开挖后要求早期支护,且支护必须具有较大的刚度,以阻止围岩过度变形和承受部分松弛荷载。钢拱架适用于自稳性差的隧道地段,其整体刚度较大,可以提供较大的早期支护刚度;钢架支撑也适用于自稳性差的隧道地段,它可很好地与锚杆、钢筋网、喷射混凝土合理组合,构成联合支护,增强支护功能的有效性,且受力条件较好,对隧道断面变形的适应性好。

用作隧道支护结构的钢拱架形式较多,如H形、Ⅰ形钢,钢管或钢轨加工制作的钢架等。

(二)喷锚支护

喷射混凝土支护是指将水泥、砂子、碎石按一定比例干料拌和后(掺入速凝剂)送入混凝土喷射机,再由高压风经输料管压送至喷枪嘴处与水混合,高速喷向岩面,凝结硬化而形成的衬砌结构。喷层和围岩组成一个共同作用的整体,承受围岩压力,衬砌厚度可大幅度减小。同时,喷射混凝土的细小颗粒将岩层缝隙填充黏结,使围岩的整体性提高,阻止了围岩向坑道的变形,围岩压力也大为减小,封闭围岩壁面防止风化,避免坍方落石。所以,喷射混凝土作用的实质是通过对围岩的改造,达到围岩稳定的目的。这是一种积极主动的支护模式。

锚杆支护是指将钢筋制作的杆件以机械锚固或者黏结锚固方式锚固于围岩中,用以加固并支护围岩的结构。锚杆支护系利用围岩自身强度来支持围岩,属内部支护。锚杆的主要作用有三个方面:一是通过锚杆把欲脱落的岩块悬吊在深部完整坚硬的围岩上而起到悬吊作用;二是用锚杆把层状岩体连接在一起,增大层间摩擦阻力,从而形成组合梁;三是用锚杆将坑道周围有节理、裂隙的破裂岩体或软弱岩体压紧在一起,以增加岩体的强度,各锚杆所形成的压缩区彼此搭接,形成一个坚固的岩石承载环(又叫加固带),起到加固作用。

喷锚支护一般是指将喷射混凝土和锚杆或加挂钢筋网一起(临时支护)组成的联合支护。在隧道工程中一般都将喷射混凝土与钢拱支撑、锚杆、金属网等联合使用,可作为初期支护。喷锚支护较传统的构件支撑,无论在施工工艺还是在作用机理上都有一些特点:

一是灵活性。喷锚支护是由喷射混凝土、锚杆、钢筋网等支护部件进行适当组合的支护形式,它们既可以单独使用,也可以组合使用。其组合形式和支护参数可以根据围岩的稳定状态,施工方法和进度,隧道形状和尺寸等加以选择和调整。它们既可以用于局部加固,也易于实施整体加固;既可一次完成,也可以分次完成。充分体现了“先柔后刚,按需提供”的原则。

二是及时性。喷锚支护能在施作后迅速发挥其对围岩的支护作用。这不仅表现在时间上,即喷射混凝土和锚杆都具有早强性能,需要它时,它就能起作用,而且表现在空间上,即喷射混凝土和锚杆可以最大限度地紧跟开挖而施工,甚至可以利用锚杆进行超前支护。

三是密贴性。喷射混凝土能与坑道周边的围岩全面、紧密地黏结,因而可以抵抗岩块之间沿节理的剪切和张裂。从整体结构来看,喷射混凝土填补了洞壁的凹穴,使洞壁变得圆顺,从而减少了应力集中。喷射混凝土尚能使锚杆和钢筋网的点约束作用得以分配和改善,使其发挥协同作用,从而增强了支护对围岩的有效约束,体现出“围岩—支护”一体化的力学分析和结构设计思想。

四是深入性。锚杆能深入围岩体内部一定深度,对围岩起约束作用。这种作用尤其是以适当密度的径向锚杆群(称为系统锚杆)的效果最为明显。系统锚杆在围岩中形成一定厚度的锚固区,锚固区内的岩体强度和整体性得以提高和加强,应力分布状态也得以改善。在围岩中加以锚杆,相当于在混凝土中加入钢筋形成钢筋混凝土,可以称为加筋岩石或加筋土。另外,沿隧道轴线方向有一定外插角的超前锚杆或钢管,同样具有深入岩层内部对围岩起预支护的作用。它们也经常与系统锚杆、喷射混凝土一起发挥协同作用。

五是柔性。喷锚支护属于柔性支护,它可以较便利地调节围岩变形,允许围岩作有限的变形,即允许在围岩塑性区有适度的发展,以发挥围岩的自承能力。对于绝大多数的一般松散岩体,在隧道开挖后,适度的变形有利于发挥围岩的自承能力,而过度的变形则会导致坍塌。因此就要求支护既能允许有限变形,又能限制过度变形且自身不被破坏。喷锚支护就很好地满足了这一要求。一方面是因为喷射混凝土工艺上的特点,使得它能与岩体密贴黏结,且能喷得很薄,故呈现柔性(尽管喷混凝土是一种脆性材料),而且这柔性还可以通过分层分次喷射和加钢纤维或钢筋网来进一步发挥。另一方面,锚杆也有一定的延性,它可以允许岩体有较大的变形,甚至同被加固岩体一起作整体位移,而仍能继续工作不失效。

六是封闭性。喷射混凝土能全面及时地封闭围岩,这种封闭不仅阻止了洞内潮气和水对围岩的侵蚀作用,减少了膨胀性岩体的潮解软化和膨胀,而且能够及时有效地阻止围岩变形,使围岩较早地进入变形收敛状态。

1.喷混凝土的质量检验

(1)各种材料进库时,应进行质量检查与验收。施工中,对喷射混凝土和水泥砂浆的原材料配合比及拌和均匀性,每班至少检查三次。

(2)喷射混凝土强度的检查。喷射混凝土强度的检查,主要是检查抗压强度。要求单线隧道每20延长米、双线隧道每10延长米,至少应在拱部及边墙各取一组做试样,材料或配合比变更时另取一组做试样,每组至少取三个试样。

合格条件是:同批(指同一配合比)试块的抗压强度平均值不低于20MPa;任意一组试块抗压强度平均值不低于设计强度的85%;同批试块为17组以上时,低于设计强度平均值,但大于设计值85%的组数不多于总组数的15%。试件的制作一般采用喷射大板切割法;在对强度有怀疑时,则用凿方切割法。喷射大板切割法是在施工的同时,把混凝土喷射在45cm×35cm×12cm(可制成6块)或45cm×20cm×12cm(可制成3块)的模型内,在混凝土达到一定强度后,切割加工成10cm×10cm×10cm的立方体试块,在标准条件下养护至28d进行试验,试验精确度要求为0.1MPa。凿方切割法是在具有一定强度的支护结构上,用凿岩机打密排钻孔,取出长约35cm、宽约15cm的混凝土块,切割加工成10cm×10cm×10cm的立方体试块,在标准条件下养护至28d,进行试验,精确度仍要求为0.1MPa。强度检查不合格时,应查明原因,采取补强措施,如加厚喷层或增设锚杆。

(3)喷射混凝土厚度的检查。喷射时可插入长度比设计厚度大5cm的铁丝,纵、横向每1~2m设一根,作为施工控制的标志。衬砌完成后,单线隧道每20延长米、双线隧道每10延长米,至少检查一个断面,从拱顶中线起每隔2m凿方检查一个点。每个断面拱和墙分别统计,全部检查处的混凝土厚度应有60%以上不小于设计厚度,其余不小于设计厚度的1/2。钢筋网喷混凝土的厚度应不小于6cm。

(4)喷射混凝土的其他检查。喷射混凝土与围岩黏结情况的检查,一般采用锤敲击法,如锤击有空响时应清除已喷混凝土,洗净岩壁重喷,必要时进行黏结力检查。

当发现喷混凝土表面有干斑、裂缝、露筋、渗漏水情况时,应予以修补或凿除重喷或进行整治。

2.锚杆质量的检查

锚杆安装后应作抗拔力试验,每300根至少选择3根作为1组进行试验,围岩条件或原材料变更时另作一组。同组锚杆28d的抗拔力平均值应满足设计要求,每根锚杆的抗拔力最低值不得低于设计的90%。锚杆抗拔力试验一般用锚杆拉力计或千斤顶在现场实际工点上进行。试验时应注意:(1)保持拉力计与锚杆外露部分平行;(2)加力时应匀速缓慢;(3)拉力计应固定牢靠,并有安全保护设施。

3.钢筋网

喷射混凝土施工时往往用钢(丝)筋网以增强其整体性和承载能力,钢筋网由环向和纵向钢筋组成,环向筋为受力筋,要经过计算,一般选用ф4~ф12mm的Q235钢筋,网格边长15~30cm(较多采用20cm×20cm,20cm×25cm,25cm×25cm,30cm×30cm等),其铺设可在岩面喷射第一层混凝土以及施作钢筋灌浆锚杆3d后进行,以免碰撞锚杆影响锚固效果,钢筋网应清除锈蚀,随受喷面起伏铺设,与受喷面间隙一般为3cm,保护层不小于2cm。钢筋网与锚杆应连接牢固。

(三)模筑混凝土衬砌

隧道及地下工程中常用的支护衬砌形式主要有:整体式衬砌、复合式衬砌及锚喷衬砌。整体式衬砌即为永久性的隧道模筑混凝土衬砌(常用于传统的矿山法施工);复合式衬砌由初期支护和二次衬砌组成,初期支护的作用是使围岩在施工期间内保持初步稳定,二次衬砌则是提供安全储备或承受后期围岩压力。初期支护按主要承载结构设计与施工;二次衬砌在Ⅲ级及以上围岩时按安全储备设计;在Ⅳ级及以下围岩时,则按承受后期围岩压力结构设计与施工,并均应满足构造要求;锚喷衬砌的设计基本上同复合式衬砌中的初期支护设计,只是应增加一定的安全储备量(主要适用于Ⅲ级及以上围岩条件)。

依据隧道开挖方法的不同,模筑混凝土衬砌施工分为先拱后墙或先墙后拱两种方式。在新奥法施工中,二次衬砌多采用顺作法,即由下到上,先墙后拱顺序连续灌注。在隧道纵向需要分段施作,分段长度一般为9~12m。

二次衬砌和抑拱的施作时间直接关系到衬砌结构的安全。过早施作会使二次衬砌承受较大的围岩压力,拖后施作会不利于初期支护的稳定。因此,在施工中应通过监控、量测,掌握围岩与支护结构的变化规律,及时调整支护与衬砌设计参数,并确定二次衬砌和仰拱的施作时间,使衬砌结构安全可靠。

模筑混凝土衬砌施工的主要工作有:准备工作,混凝土的制备与运送,灌注作业,养护和拆模。必要时还应在成洞地段向衬砌背后压浆。

模筑混凝土衬砌施工时各部位施工的要求如下。

1.拱圈

在先拱后墙法中,拱脚地基松软可能引起较大沉陷时,应根据具体情况采用下列措施:如加大拱脚截面;夯填碎石层;加铺纵向方木和横向木板;在混凝土截面内纵向设粗钢筋或小钢轨;在横向岩壁上打短钢轨或设置锚杆;在严重松软地段采用挖井法先做部分立柱式边墙以支顶拱脚。

2.拱节连接缝处理

拱圈混凝土分段灌注所形成的工作接头缝,称为拱节连接缝。它是拱圈的薄弱环节,常常因处理不当而使接头缝处的混凝土裂开、渗水以致毁坏。因此,在灌注下一节拱时,应先将接头处混凝土表面凿毛、洗刷干净后再灌注。每节端头要用垂直挡头板封住,注意不要漏浆。在地质松软、围岩压力较大地段,可预埋短钢筋或钢钎以加强联结。

3.封顶

拱圈混凝土均自两侧拱脚由下而上灌注,当灌注到顶部中间约剩0.8~1.0m宽时,就要进行封顶工作。

封顶分活封顶(又叫刹尖)和死封顶两种。活封顶是指混凝土由两边对称灌注至拱顶,随拱圈前进方向边灌注边沿纵向封口的方法。死封顶是指当混凝土由两端相向灌注到连接处时,在拱顶中央形成一个缺口(一般30~40cm见方),然后用混凝土堵塞这个缺口的方法。死封顶口应尽量选在围岩较好、无超挖的地点。死封顶的方法是在所留缺口的四周架立挡头板,待四周混凝土灌注完毕24h后,拆除四周挡头板。根据缺口尺寸,特制一个内径与缺口相同的活底木盒。封顶时将盛满经捣固后的混凝土的木盒放在缺口下面,并用千斤顶将混凝土顶入缺口内。

4.边墙

在先拱后墙法中,由于拱圈已经完成,边墙顶部与拱脚间有一个封口的工序,在距拱脚高约7~10cm时,边墙应停止灌注,经24h后,再用坍落度较小的同等级混凝土认真捣固密实进行封口,以免混凝土固结硬化时产生裂缝。

边墙部位设有大小避车洞时,宜与边墙一并施工;如围岩不稳定有坍塌可能时,可先做好避车洞前后两端边墙,再作避车洞。

5.底部

(1)仰拱

仰拱拱座应在曲边墙施工时同时做好。仰拱灌注时需保持洞内运输畅通,并采用分段间隔作业。灌注仰拱宜用低塑性混凝土,并由仰拱中心向两侧灌注至拱座。隧底填充可在检查仰拱断面及厚度合格后进行,但不能使填充的低强度混凝土侵入仰拱截面以内。

(2)铺底

隧底灌注即铺底,厚度一般为10cm。为了使圬工结合良好,其灌注施工一般在墙拱主体衬砌及水沟、电缆槽完成后进行。隧道铺底顶面应根据轨顶标高控制,以保证纵横向坡度正确和表面平顺光洁。

短隧道铺底可从洞内向两端洞口分别进行,以利用轨道运入铺底混凝土材料。有平行导坑的隧道铺底时,常在两个横通道之间作为灌注段施工;长隧道的铺底,常在前后二副道岔之间保持一股轨道作为施工运输,同时拆除另一股轨道先铺隧道宽度的一半,待混凝土强度达到允许荷载时,恢复已拆股道,换拆另一股道完成其余一半的铺底。

四、开挖方向的控制

用精密导线进行洞内控制测量的隧道,其中线点应根据导线设立。中线点间距在直线部分约200m为宜,曲线部分约70m为宜。

用中线法进行洞内测量的隧道,中线点间距在直线部分不宜短于100m,曲线部分不宜短于50m。

供导坑延伸和掘进用的临时点可用串线法标定,其延伸长度在直线部分不应大于30m,曲线部分不应大于20m。超过上述长度时,则应用经纬仪测定。串线法的两吊线间距不宜小于5m。

供衬砌用的临时点,必须用经纬仪测定。其间距以不大于10m为宜。

隧道内相向两施工中线在贯通面上的限差应符合规定。当相对掘进工作面只相距15m时,应从一面掘进贯通。