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论文发表>【建筑论文发表】中小断面电力隧道施工工艺与安全质量控制探析

【建筑论文发表】中小断面电力隧道施工工艺与安全质量控制探析

发布时间:2019-01-12 点击: 发布:论文代发-经典期刊网-论文发表

【摘要】随着城市化进程的加剧和地下空间的不断开发,城市内原有的架空线路逐渐被电力隧道取代,从而加速了对地下施工技术的探索研究。本文提出中小断面电力隧道施工中的难点,对常见的喷锚暗挖(矿山)法、小型盾构法、顶管法等施工工艺做了介绍,并分析了电力隧道施工过程中的安全与质量控制要点。
【关键词】电力隧道,施工工艺,质量控制,安全控制
 
1. 前言
    电力隧道属于浅埋的中小断面隧道。在施工过程中,容易引起地面和周围建构筑基础下沉,对周围环境也有一定的干扰作用。电力隧道常见于城市中心地区,各种地下管线、道路交通的交叉也给施工带来了很大的难度。因此,合理的结构设计和施工方案是需要重点考虑和研究的内容。
 
2. 电力隧道施工工艺
2.1.明挖法
    明挖法是电力隧道施工中最基本的方法,主要施工工序包括沟槽开挖、主体结构施工、附属工程施工以及沟槽回填。有围护结构的基坑包括工字钢桩围护基坑、钢板桩围护基坑、地下连续墙围护基坑等。明挖法的缺点是会影响城市交通,污染城市环境,因此在市区内的电力隧道中以较少采用。
2.2. 喷锚暗挖(矿山)法
    喷锚暗挖(矿山)法根据施工掘进方式的不同可分为全断面法、正台阶法、环形开挖预留核心土法等,该方法施工对地面环境影响较小,施工期间不会对城市道路交通造成过多的干扰,是目前市区内电力隧道开挖的主要施工方法。但该法在开挖中会对围岩造成扰动,需要采用超前支护、导管注浆等对围岩进行保护,并加强监控,防止塌方。
2.3.小型盾构法
盾构法隧道施工是利用盾构机在软岩和土体中进行隧道掘进,同时完成隧道永久衬砌铺设的一种施工工法。机械在地层中推进,通过盾构外壳和管片支撑四周围围岩防止发生往隧道内的坍塌,同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖,通过出土机械运出洞外。电力隧道属于中小断面隧道,通常采用小型盾构法。
使用小型盾构法施工,盾构的推进、出土、衬砌拼装等可实行自动化、智能化和施工远程控制信息化,掘进速度较快,施工劳动强度较低。小型盾构法施工所用设备集成度高,技术含量高,对复合型人才有较多需求。  
2.4.顶管法
顶管法的施工原理为:首先挖出两个基坑井,然后管节从工作井安放,通过主顶千斤顶或中继间的顶推机械的顶进,推动管节从工作井预留口穿出,穿越土层到达接收井的预留口边,然后通过接收井的预留口穿出,形成管道的施工。现在比较常用顶管施工为泥水平衡顶管施工法,其施工原理:通过导向头的刀削转动功能将泥土、砂、石破碎,由一条钢管注入水量,拌成浆液,由另一条钢管吸出浆液,将浆液置于离心器内离心脱水,再将干土卸到斗车内运去弃土的地方,分离出的水又回到储水箱内重复循环使用。该方法对地面环境及交通基本不会产生影响,一般适用于市区内直线段隧道施工,但对断面有变化或转角转弯等均不可采用。
2.5.拉管法
拉管施工主要采用地下定位系统随时测出钻头的地下位置、深度、顶角、钻具面向角等基本参数,通过导向,分级扩孔的方法,确保钻机按预定的轨迹完成导向孔,从而达到准确铺管的目的。拉管法主要工序包括钻孔曲线设计、钻导向孔、反向扩孔、管道回拖、现场泥浆处理。该法对环境和交通影响小,施工周期短,可有效避免埋深4m以上沟槽开挖施工时的塌方危险,施工安全可靠。但拉管施工对管材质量要求高,施工中会产生大量泥浆,对文明环保有较高要求,施工费用也较开挖施工高。
 
3. 电力隧道施工安全质量控制
3.1.喷锚加固支护技术措施
    喷锚暗挖法施工中,为保证围岩的稳定,需要采取喷锚初期支护,主要有钢筋网喷射混凝土、锚杆-钢筋网喷射混凝土、钢拱架-钢筋网喷射混凝土等结构形式。在浅埋软岩、断层破碎等不良地质地段施工时,为保证施工安全,应采用辅助技术加固处理,使开挖作业面围岩保持稳定。暗挖隧道内常用的技术措施包括超前锚杆或小导管支护、小导管周边注浆或围岩深孔注浆、管棚超前支护;暗挖隧道外常用的技术措施包括地表锚杆或地表注浆加固、冻结法固结地层、降低地下水位法。加固采用的材料主要是早强混凝土,且严禁选用具有碱活性的集料,钢筋网材料宜采用Q235钢。
3.2.小导管注浆质量控制
小导管注浆支护加固技术可作为暗挖隧道常用的支护措施和超前加固措施,能配套使用多种注浆材料,施工速度快,施工机具简单,工序交换容易。小导管支护必须配合钢拱架使用,用作小导管的钢管带有注浆孔,以便向土体进行注浆加固。为保证工作面稳定和掘进安全,采用小导管加固时,应确保安装位置正确和足够的有效长度,严格控制小导管的安设角度。注浆材料可采用改性水玻璃浆、普通水泥单液浆、水泥-水玻璃双液浆、超细水泥等。通常而言,砂土类地层选择改性水玻璃浆,卵石地层选择水泥浆和水泥砂浆。
对于施工人员经验少的问题,应加强对注浆人员的培训和考核,邀请有经验的注浆人员现场演示、讲解,细化对每班注浆人员记录注浆孔位;对于注浆设备老化的问题,应组织人员对注浆设备进行检验修复,对注浆机上的压力表和阀门重新进行标定,灵或不全的压力表及阀门重新安装,并制作了一些新的注浆设备;在小导管制作方面,增加小导管孔径,改善小钢管锥头形状,并加长小导管的止浆段长度和梅花桩孔的数量;针对浆液配比不稳定的情况,应要求配液人员严格按照试验数据配置注浆液,并根据土体变化及时调整。
 
3.3.管棚超前支护
    在软弱地层和特殊困难地段,为防止隧道开挖引起的地表下沉和围岩松动,开挖掘进前沿开挖面的上半断面设计周边打入厚壁钢管,在地层中构筑的临时承载棚防护。管棚由钢管和钢拱架组成,沿开挖轮廓以较小的外插角,向开挖面前方打入钢管或钢插板,末端支架在钢拱架上,形成对开挖面前方围岩的预支护。施工过程中对钻孔精度的控制、钢管就位的控制、注浆效果的控制直接决定着管棚超前支护的效果。在钻孔过程中,应每隔2-6m对正在钻进的钻孔及插入钢管的弯曲程度进行测定检查,在松软地层中钻进时,管棚外插角不宜大于3°,钻孔中应随时观测,发现偏斜及时纠正;钢管的打入应随钻孔同步进行,及时向钢管内及周围压注水泥浆或水泥砂浆;注浆过程中严格控制注浆量,防止因注浆效果不好出现流沙现象。
3.4.顶管施工质量控制
为避免机头及管节旋转,在顶进过程中应尽量避免过大及频繁的纠偏,主顶油缸安装要平行于轴线,控制油路要使油缸动作同步;为防止顶管方向失控,应采用可靠的进出洞口地基加固措施,施工前,掘进机进行维修、保养、调试和验收,施工过程加强检查,遇故障立即停止顶进修理;为避免顶力急剧增大,应严格按设计的管路进行布置,注浆量和注浆压力也要按设计比例控制,使用的采用必须进行测试和论证,合格后方可用于施工。
3.5.衬砌及防水施工质量控制
为保证电力隧道的运行安全,要求工程完工后满足二级防水等级,做到不渗水、不漏水。喷锚暗挖(矿山)法施工通常采用复合式衬砌设计,衬砌结构由初期支护、防水层和二次衬砌组成,以结构自防水为根本,辅加防水层组成防水体系,以变形缝、施工缝、后浇带、穿墙洞、预埋件等接缝部位混凝土及防水层施工为防水控制要点。铺设防水层之前应对基面(初期支护表面)的渗漏水、外漏的突出物及表面凸凹不平处进行检查处理。防水板的铺设松紧应适度并留有余量,实铺长度与初期支护基面弧长的比值为10:8,以确保混凝土浇筑后防水板表面与基面密贴。
 
4.结语
在中小断面电力隧道施工中,对开挖技术、支护和衬砌及排水有很高的要求,设计人员在进行电力隧道设计时,应充分考虑到开挖对地表变形及周围环境的影响,在保证安全和质量的前提下,根据具体的施工场地水文地质等条件选择明挖法、喷锚暗挖(矿山)法、顶管法或拉管法进行电力隧道施工。与此同时,施工单位在制定施工组织设计、(专项)施工方案时,也应严格按照设计要求、专业技术标准和规范进行,制定切实可行的专项方案和质量控制措施。电力隧道工程研究人员也应进一步探索更安全、有效、经济的施工技术,改进当前技术中存在的不足之处。
 
【参考文献】
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[2] 姚丙君.对城市电力隧道施工关键技术的应用分析[J].电子世界.2017(13).
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[4] 张捷.市政给排水施工中长距离顶管施工技术研究[J].科技创新与生产力.2014(09).
[5] 苗新辰,王叡鹏,张英雷.地下空间拉管施工技术[J].建筑施工.2018(5).