導(dǎo)洞及洞口的開挖 斜洞開挖
一、導(dǎo)洞及其布置
1.導(dǎo)洞的作用、開挖特點和布置
根據(jù)洞室分布開挖的需要,在洞室斷面上首先開挖的面積較小的那部分叫做導(dǎo)洞,又叫引洞或?qū)Э印?/p>
它的基本作用是為洞室開挖創(chuàng)造工作面,創(chuàng)造安全的工作環(huán)境,以便進一步擴挖最后形成符合設(shè)計要求的洞室空間。由于導(dǎo)洞先于掘進,空間小,擾動亦小,起到尖兵的作用,用以查明和核實洞區(qū)的地質(zhì)情況,以便及時修正設(shè)計或變更方案。另外,導(dǎo)洞還用來敷設(shè)各種施工管線以及用于施工通信、排水、施工測量等。
開挖導(dǎo)洞因為工作面狹小,且為獨頭掘進,通風(fēng)較難,洞內(nèi)空氣污濁,勞動條件差,工效較低。但是導(dǎo)洞斷面較小,圍巖的穩(wěn)定問題不是很突出,施工較安全,綜上兩方面因素,為了盡快給洞室創(chuàng)造工作面,加速洞室的施工進度,導(dǎo)洞開挖的主要要求就是:如何在圍巖穩(wěn)定較有保障的條件下實現(xiàn)快速掘進。導(dǎo)洞開挖能否實現(xiàn)快速掘進,在很大程度上也關(guān)系到整個洞室施工進度的快慢。
選擇導(dǎo)洞位置時,通常應(yīng)考慮以下要求:
(1)利于開創(chuàng)和增多工作面,便于擴挖作業(yè);
(2)對圍巖擾動破壞小;
(3)利于通風(fēng)、排水和運輸;
(4)不移動或少移動施工管線;
(5)便于洞室支護及測量放線。
常用的導(dǎo)洞布置形式如圖4-1 所示。
圖4-1 導(dǎo)洞布置形式
對于高大洞室也可分層設(shè)置導(dǎo)洞;大跨度洞室在拱部可設(shè)置多個導(dǎo)洞(圖4-2)。
圖4-2 高大洞室和大跨度洞室導(dǎo)洞圖
此外,為了滿足施工時出碴、運輸、通風(fēng)、排水的需要,或者工程規(guī)模較大,而工期要求緊迫,需另找出路時,還可在洞室的開挖斷面外增設(shè)輔助導(dǎo)洞,要考慮一洞多用,以平洞為主,輔以斜洞、豎井(不能超過洞室長度的 1/10~1/7),如圖4-3 所示。
圖4-3 平洞、斜洞、豎井圖
2.導(dǎo)洞斷面的形狀和尺寸的確定
導(dǎo)洞斷面形狀應(yīng)根據(jù)圍巖性質(zhì)和導(dǎo)洞所在的位置確定。常用的斷面形狀有弧形、矩形、梯形和單斜曲線形(頂側(cè)導(dǎo)洞)等。
導(dǎo)洞斷面尺寸決定于導(dǎo)洞的用途和施工條件,主要應(yīng)考慮:
(1)運輸量大小及通行能力;
(2)裝碴、運輸機械的類型和外形尺寸;
(3)管線布置和臨時支護形式;
(4)行人安全所需寬度。
采用軌道運輸時導(dǎo)洞斷面尺寸可以由以下公式確定(圖4-4):
圖4-4 單線導(dǎo)洞和雙線導(dǎo)洞寬度圖
單線導(dǎo)洞寬度:b1=b0+c1+c2
雙線導(dǎo)洞寬度:b2=2b0+3c2
式中:b0為裝碴、運輸機具的最大寬度,有所采用的機械的外形尺寸確定;c1為人行道寬度,可取 0.7 m;c2為導(dǎo)洞的內(nèi)表面(或支撐面)至運輸機具的凈空距離,一般取0.2~0.3 m。
一般單線導(dǎo)洞寬度b1為2.0~2.5 m;雙線導(dǎo)洞寬度b2為3.0~3.5 m。
二、洞口開挖
洞口開挖又叫做切口。由于洞口一般都位于山坡嶺腳,該處巖體風(fēng)化嚴重,較為破碎,完整性差,而洞口又是地下洞室施工的咽喉,洞口的安全和暢通,對能否順利施工關(guān)系極大。此外,洞口的開挖又系露天作業(yè),受自然氣候影響大。若洞口工程拖延,洞室開挖就不能及時開始,會延誤工期。
因此,對洞口開挖的基本要求是:既要保證洞口圍巖、仰坡、邊坡的穩(wěn)定,又要有利于盡快進洞。
為滿足上述要求,可采用的主要措施有:
(1)山坡上的危石應(yīng)先行清除或加固;
(2)根據(jù)地形,洞口上方一定范圍內(nèi)的地表水應(yīng)合理組織截排;
(3)合理確定切口的形狀和大小;
(4)講求鉆孔爆破技術(shù),不允許采用過藥量爆破;
(5)洞口段應(yīng)及時支護,明塹邊坡應(yīng)根據(jù)具體情況采取噴漿、噴混凝土、錨固等護坡措施;
(6)洞口明挖工程量大時,應(yīng)盡量錯開雨季施工。
工程實踐表明,對于大跨度洞口,合理確定切口的大小和形狀十分重要,目前常采用的有兩種切口方法——大、小切口方案。
大切口方案是明槽一次開挖到設(shè)計面。特點是工作單一,作業(yè)干擾少;開挖工程量集中,占用工期較長,不能及時進洞。
小切口方案(圖4-5)是按照導(dǎo)洞的位置分層切口,保證了導(dǎo)洞盡快掘進,大量的明塹土方等待后期處理。優(yōu)點是能保證及早進洞,進洞后施工不受氣候影響,各工序能全面展開,能縮短工期。
圖4-5 小切口方案圖
當(dāng)山體坡度較緩,坡積層很厚,巖石風(fēng)化嚴重時,一般切口工程巨大,此時為贏得工期或錯開雨季,可采用小切口方案。
當(dāng)山坡較陡,巖體堅硬,風(fēng)化輕微時,一般切口工作量不大,可采用大切口方案。
在洞室或?qū)Ф凑介_挖前,洞口工程的工作內(nèi)容較多,其內(nèi)容及程序如圖4-6 所示。
圖4-6 洞室開挖程序圖
導(dǎo)洞及洞口的開挖
洞口開挖又叫做切口。由于洞口一般都位于山坡嶺腳,該處巖體風(fēng)化嚴重,較為破碎,完整性差,而洞口又是地下洞室施工的咽喉,洞口的安全和暢通,對能否順利施工關(guān)系極大。此外,洞口的開挖又系露天作業(yè),受自然氣候影響大。若洞口工程拖延,洞室開挖就不能及時開始,會延誤工期。因此,對洞口開挖的基本要求是...
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