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1、第節(jié) 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)1、隧道超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的要緊內(nèi)容隧道超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)包括隧道所在地區(qū)地質(zhì)分析與宏觀地質(zhì)預(yù)報(bào)、隧道洞身不良地質(zhì)及災(zāi)難地質(zhì)超前預(yù)報(bào)和重大施工地質(zhì)災(zāi)難臨警預(yù)報(bào)。(1)、地區(qū)地質(zhì)分析與宏觀地質(zhì)預(yù)報(bào)要緊預(yù)報(bào)開(kāi)挖面前方的圍巖級(jí)不的穩(wěn)定性,及時(shí)修改設(shè)計(jì),調(diào)整支護(hù)類型;預(yù)報(bào)洞內(nèi)涌水量大小的變化規(guī)律以及對(duì)環(huán)境地質(zhì)與工程的阻礙。(2)、不良地質(zhì)及災(zāi)難地質(zhì)超前預(yù)報(bào)要緊預(yù)報(bào)開(kāi)挖面前方巖性變化和不良地質(zhì)體的范圍、規(guī)模、性質(zhì),以及突水、突泥、坍塌、巖爆、有害氣體等災(zāi)難地質(zhì)的發(fā)生概率,提出施工預(yù)防措施;預(yù)報(bào)斷層的位置、寬度、產(chǎn)狀、性質(zhì)、破裂帶物質(zhì)狀態(tài)、充水情況、穩(wěn)定程度等,提出施工對(duì)策。()、重大施工地
2、質(zhì)災(zāi)難監(jiān)警預(yù)報(bào)針對(duì)開(kāi)挖面前方有可能引發(fā)的大規(guī)模突水、突泥、坍塌、冒落、變形、瓦斯爆炸等重大地質(zhì)災(zāi)難建立臨警預(yù)報(bào)系統(tǒng),要緊預(yù)報(bào)隧道洞身所通過(guò)的深大富水?dāng)嗔?、富水向斜的核部、富水砂層、軟土、極軟巖、煤系地層等,評(píng)判其危害程度,提出施工方案對(duì)策??偟膩?lái)講,隧道超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)要緊針對(duì)以下方面開(kāi)展:()、斷層及其阻礙帶和節(jié)理密集帶的位置、規(guī)模和性質(zhì);()、軟弱夾層(含煤層)的位置、規(guī)模極其性質(zhì);(3)、巖溶發(fā)育位置、性質(zhì)及其規(guī)模;()、不同巖類間接觸面位置;(5)、采空區(qū)、廢棄巷道分布及其與隧道的空間關(guān)系;(6)、工程地質(zhì)災(zāi)難可能發(fā)生的位置和規(guī)模推斷;(7)、隧道圍巖級(jí)不變化及分界位置確定;()、不同
3、風(fēng)化程度巖體的分界;()、不良地質(zhì)體的地質(zhì)災(zāi)難發(fā)生可能性及程度(0)、隧道涌水位置、水壓及水量推斷。2、隧道施工期超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)隧道施工期超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)是一項(xiàng)系統(tǒng)性工作,應(yīng)納入施工工序。隧道施工期超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的要緊方法有:地質(zhì)分析法、超前平行導(dǎo)坑(隧道)預(yù)報(bào)法、超前水平鉆孔法、波反射法(包括TS法、地質(zhì)雷達(dá)法、P法、地振反射法、陸地聲納法)、紅外線探水。隧道施工期進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)要緊目的為:(1)、保證隧道施工安全,減少由于揭露發(fā)育不規(guī)律管道巖溶產(chǎn)生的大量突泥、涌水而帶來(lái)的損失;(2)、為動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、施工提供必要的地質(zhì)參數(shù),如:地下水壓力、水量、管道巖溶的大小、方位及含煤地層的瓦斯參
4、數(shù)、斷層及泥化夾層的分布、巖體性狀等;做好地質(zhì)超前預(yù)報(bào)能夠節(jié)約大量資金。通過(guò)超前預(yù)報(bào),掌握前方地質(zhì)、地下水狀況,有針對(duì)性地采取施工防范措施,能夠有效減少事故的發(fā)生,節(jié)約投資。(1)、地質(zhì)分析法地質(zhì)調(diào)查與推斷是隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)最差不多的方法,能夠隨時(shí)進(jìn)行,不干擾施工。其他預(yù)報(bào)方法的解釋?xiě)?yīng)用,差不多上在地質(zhì)資料分析推斷基礎(chǔ)上進(jìn)行的。通過(guò)收集和分析地質(zhì)資料、地表詳細(xì)調(diào)查、隧道內(nèi)地質(zhì)編錄、地質(zhì)素描、數(shù)碼照相、超前鉆孔、涌水量預(yù)測(cè)等方法,了解隧道所處地段的地質(zhì)條件,通過(guò)對(duì)比、論證、推斷,預(yù)報(bào)隧道施工前方的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)情況。地質(zhì)分析法的應(yīng)用離不開(kāi)施工前的地表調(diào)查,施工前地表調(diào)查要緊針對(duì)以下幾個(gè)方面開(kāi)
5、展: = 1* GB3 、調(diào)查地表水文地質(zhì)狀況,要緊是地表水系(水庫(kù)、泉井、溪流)的位置標(biāo)高、補(bǔ)給來(lái)源、流向等內(nèi)容; =2 * GB3 、調(diào)查斷層的位置所在、產(chǎn)狀與富水性; 3 * B3 、調(diào)查巖層褶皺的差不多形態(tài)類型和軸面產(chǎn)狀; = 4 * G3 、調(diào)查溶洞和暗河的出入口位置,并分析其流徑和隧道中心線的空間關(guān)系。依照設(shè)計(jì)資料和地表勘查報(bào)告,采納地面地質(zhì)體投影法和斷層參數(shù)預(yù)測(cè)法進(jìn)行不良地質(zhì)宏觀預(yù)報(bào)。 施工期間,通過(guò)對(duì)洞內(nèi)開(kāi)挖面進(jìn)行地質(zhì)素描、涌水量動(dòng)態(tài)變化的長(zhǎng)期觀測(cè)記錄,掌握地下水初期涌水量、衰減涌水量和穩(wěn)定涌水量的變化規(guī)律,綜合分析地層、斷層等構(gòu)造以及基巖裂隙水的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),查明地下水的補(bǔ)給、徑
6、流及排泄途徑,預(yù)報(bào)未開(kāi)挖段水文地質(zhì)情況。對(duì)隧道開(kāi)挖前涌水量的定量預(yù)測(cè),往往與隧道開(kāi)挖實(shí)際涌水量有一定的差距,應(yīng)進(jìn)行對(duì)比分析,總結(jié)經(jīng)驗(yàn),提高預(yù)報(bào)水平。地質(zhì)分析法隧道施工期超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是最早開(kāi)展的,也是任何其它隧道施工期超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法的基礎(chǔ)。洞內(nèi)涌水觀測(cè)掌子面素描地表調(diào)查洞內(nèi)地質(zhì)調(diào)查趨勢(shì)分析構(gòu)造相關(guān)性分析水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)地質(zhì)分析法超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)程序框圖()、超前平行導(dǎo)坑預(yù)報(bào)法在隧道內(nèi)或隧道附近開(kāi)挖一平行的小斷面導(dǎo)坑,對(duì)導(dǎo)坑施工揭露的地質(zhì)情況進(jìn)行地質(zhì)編錄、素描、作圖,綜合分析其地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)情況,依照地質(zhì)理論預(yù)測(cè)相應(yīng)段隧道的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件,以及可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)難的位置、性質(zhì)、
7、規(guī)模,并提出防治措施意見(jiàn)。超前平行導(dǎo)坑法最為直觀,精確度專門(mén)高,屬于直接揭示法。通過(guò)直觀的地質(zhì)情況,施工單位可提早了解主隧道開(kāi)挖斷面的地質(zhì)情況,以便采取相應(yīng)的工程防護(hù)措施。其缺點(diǎn)是成本高,對(duì)施工阻礙大。 橫斷面 縱斷面TM導(dǎo)坑超前隧道施工技術(shù)B導(dǎo)坑超前施工方法能夠看作是超前導(dǎo)坑預(yù)報(bào)法的特例。TBM導(dǎo)坑超前隧道施工除起到超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)作用外,還可起到其它的輔助施工作用,要緊可歸納為以下幾點(diǎn):、圍巖調(diào)查,地質(zhì)預(yù)報(bào);、排水通道,改善圍巖條件;、對(duì)不穩(wěn)定地段進(jìn)行事前加固;、爆破擴(kuò)大時(shí),起到掏槽作用;、可作為施工中的風(fēng)道。采納超前平行導(dǎo)坑進(jìn)行隧道地質(zhì)超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào),應(yīng)做好以下工作。、超前平行導(dǎo)坑施工所遇
8、地質(zhì)情況記錄:包括邊墻地質(zhì)調(diào)查和掌子面地質(zhì)素描;、必要的測(cè)試試驗(yàn)(巖石、巖體聲速測(cè)試和巖石強(qiáng)度試驗(yàn)等);、地質(zhì)作圖。要緊是平面展示隧道穿越地層分布及產(chǎn)狀、巖性、構(gòu)造分布及產(chǎn)狀、不良地質(zhì)體(帶)分布、專門(mén)地層分布及產(chǎn)狀、洞內(nèi)涌水及塌方點(diǎn)分布等;、按超前平行導(dǎo)坑與施工隧道的平面關(guān)系,依照超前平行導(dǎo)坑所遇到的水文、地質(zhì)情況,通過(guò)計(jì)算、相關(guān)性分析,推測(cè)隧道將遇到的地質(zhì)情況。當(dāng)隧道所處地區(qū)受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)變動(dòng)較小時(shí),這種方法預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性要緊取決于平行導(dǎo)坑與主隧道的間距。(3)、超前水平鉆孔法超前水平鉆孔法是用鉆探設(shè)備向開(kāi)挖面前方鉆探,直接揭示隧道開(kāi)挖面前方幾十米的地層巖性、巖體結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、地下水、巖溶洞穴充填
9、物及其性質(zhì)、巖體完整程度等資料,還可通過(guò)巖芯試驗(yàn)獲得巖石強(qiáng)度等定量指標(biāo),是超前地質(zhì)預(yù)報(bào)中最直接的方法。適用于差不多差不多認(rèn)定的要緊不良地質(zhì)區(qū)段,特不是在巖溶隧道的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)中應(yīng)用較多。采納此方法不僅能夠確定掌子面前方地質(zhì)情況,而且能夠起到探水的作用。在鉆探工藝方面,超前水平鉆孔的方向操縱有一定的技術(shù)難度,且施工速度慢、費(fèi)用較高、對(duì)施工干擾較大,通常只在隧道部分重點(diǎn)區(qū)段、作為其它超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法的驗(yàn)證手段使用。依照鉆孔長(zhǎng)度的不同,又可分為長(zhǎng)距離(80m)、中距離(080)、短距離(4m)三種;依照在鉆孔過(guò)程中是否鉆取巖芯,又分為取芯和不取芯兩種形式。超前鉆探的布孔數(shù)量,視不良地質(zhì)的性質(zhì)和可
10、能發(fā)生施工地質(zhì)災(zāi)難的嚴(yán)峻程度來(lái)決定。關(guān)于較大的斷層破裂帶,布置孔至多2孔即可達(dá)到預(yù)報(bào)的目的;關(guān)于溶洞、暗河或巖溶淤泥帶等可能突水區(qū)域,則以布置5孔為宜。布孔的位置要緊依據(jù)其它超前地質(zhì)預(yù)報(bào)(通常為T(mén)SP法、地質(zhì)雷達(dá)法)的結(jié)論來(lái)確定。()、波反射法波反射法要緊利用聲波、超聲波、地震波及電磁波在地層中傳播、反射,通過(guò)信號(hào)采集系統(tǒng)接收反射信號(hào),判釋隧道掌子面前方反射界面(斷層、軟弱夾層等)距隧道掌子面的距離來(lái)進(jìn)行隧道施工期超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。也是物理探測(cè)法進(jìn)行隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的要緊組成部分,應(yīng)用較為廣泛的幾種波反射法要緊包括TS法、電磁波反射法(地質(zhì)雷達(dá)法)、聲波反射法(SP)、地震反射法、陸地聲納法等。
11、= 1* G 、TSP(隧道地震勘探)法目前國(guó)內(nèi)采納的地震波探測(cè)儀要緊是引進(jìn)的SP20超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng),它利用地震波在不均勻地質(zhì)體中產(chǎn)生的反射波特性,來(lái)預(yù)測(cè)隧道掌子面前方及周圍臨近區(qū)域地質(zhì)狀況。采納TSP法進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào),通常在隧道一側(cè)的邊墻部位,將一定數(shù)量(一般為24個(gè))炮點(diǎn)按一定間距布置成一條直線,用少量炸藥爆炸激發(fā),爆炸產(chǎn)生的地震波信號(hào)沿隧道方向以球面波形式傳播,地震波在不同巖層中傳播速度不同,當(dāng)遇到地質(zhì)界面時(shí),諸如:斷層破裂帶、溶洞、大的節(jié)理面等,一部分地震波將會(huì)反射回來(lái),反射波經(jīng)一段時(shí)刻后到達(dá)傳感器時(shí)被儀器接收,通過(guò)計(jì)算軟件分析前方圍巖軟硬狀況、界面位置、界面與隧道軸線相交角度及距
12、掌子面的距離,初步測(cè)定巖石的彈性模量、密度、泊松比等參數(shù)。通過(guò)專用分析軟件得到反射波圖像,通過(guò)對(duì)反射波特征的分析,結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料、觀測(cè)地質(zhì)資料能夠確定隧道前方及周邊區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的位置和特征。TP法隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)原理圖實(shí)施TSP法超前地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定布置震源和接收傳感器鉆孔,并保證質(zhì)量,特不時(shí)孔距。SP法的要緊技術(shù)指標(biāo)為:1)、探測(cè)距離一般為掌子面前方30000m;但有效預(yù)報(bào)距離一般為掌子面前方10m左右,操作人員水平較高時(shí)可預(yù)測(cè)150m;2)、最高分辨率可達(dá)到1m地質(zhì)體;3)、解譯技術(shù)是TP實(shí)現(xiàn)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的最關(guān)鍵技術(shù),也是難度最大的技術(shù)。預(yù)報(bào)精度、準(zhǔn)確度與操作人員解譯水平有關(guān),對(duì)水平
13、較高人員而言,對(duì)不良地質(zhì)體位置預(yù)報(bào)精度可達(dá)9、規(guī)模的預(yù)報(bào)精度可達(dá)5。TS法超前地質(zhì)預(yù)報(bào)能預(yù)報(bào)以下內(nèi)容:1)、預(yù)報(bào)隧道掌子面前方斷層破裂帶、軟巖、巖溶陷落柱等不良地質(zhì)體的性質(zhì)、位置和規(guī)模;2)、預(yù)報(bào)涌水量較大的富水地質(zhì)體和廢棄老窯、采空區(qū)等的存在、位置和規(guī)模;3)、預(yù)報(bào)煤系地層的邊界和其中的煤層、富水砂巖;)、粗略的預(yù)報(bào)圍巖級(jí)不;5)、定性地預(yù)報(bào)發(fā)生塌方、突泥突水等施工災(zāi)難的危險(xiǎn)性。 = * G 、地質(zhì)雷達(dá)法(電磁波反射法)地質(zhì)雷達(dá)法是通過(guò)天線向前方發(fā)出電磁波,利用無(wú)線電波檢測(cè)地下介質(zhì)分布和對(duì)不可見(jiàn)目標(biāo)體或地下界面進(jìn)行掃描,以確定其內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)和位置的電磁技術(shù)。電磁波通過(guò)天線發(fā)射,遇到不同阻抗界
14、面(如斷層、溶洞等)時(shí),將產(chǎn)生反射,經(jīng)天線接收。接收機(jī)利用分時(shí)采樣原理和數(shù)據(jù)組合方式,把天線接收的信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào),主機(jī)系統(tǒng)再將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)或彩色線跡信號(hào),并以時(shí)刻剖面的形式顯示。它對(duì)斷層、巖脈、含水帶、巖溶洞穴等均有較好反映,探測(cè)距離一般為20米左右,且易受隧道洞內(nèi)機(jī)械、管線的干擾。地質(zhì)雷達(dá)法被認(rèn)為是目前分辨率最高的地球物理方法,在超前地質(zhì)預(yù)報(bào)中要緊是配合地震反射法(TS法)使用。試驗(yàn)表明,采納地質(zhì)雷達(dá)對(duì)隧底、邊墻、隧頂外圍巖的不良地質(zhì)探測(cè)效果最好,在超前平行導(dǎo)坑中應(yīng)用可對(duì)正洞起到超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的作用, * G3 、SP(水平聲波反射)法SP(水平聲波法反射)法是向巖體中輻射一定頻
15、率的聲波,當(dāng)聲波傳播路徑中存在兩種不同介質(zhì)界面時(shí),聲波將發(fā)生折射、反射,頻譜特征發(fā)生變化,通過(guò)探測(cè)反射波信號(hào),求得傳播特征后,便可了解前方的巖體特征。HSP法是在隧道掌子面后兩側(cè)邊墻腳按一定間距(13m)各布置一排淺孔(612個(gè)),孔深1m,下傾2040。一側(cè)淺孔采納電火花源進(jìn)行聲波發(fā)射;另一側(cè)淺孔中安設(shè)接收換能器,接收聲波發(fā)射源發(fā)射經(jīng)隧道底圍巖傳到的直達(dá)波和經(jīng)隧道掌子面前方界面(斷層、巖性分界面等)反射回來(lái)的聲波信號(hào)。利用直達(dá)波速度和反射波走時(shí)計(jì)算確定隧道掌子面前方界面距掌子面的距離。HSP法要緊對(duì)斷層、巖層面、巖脈反映較好,可預(yù)報(bào)0遠(yuǎn)。S法還有其他變通布置方式,視具體探測(cè)的難易程度而有所變
16、化。探測(cè)工作在開(kāi)挖工作面裝炸藥的同時(shí)進(jìn)行,因而不占用開(kāi)挖工作面的工作時(shí)刻。上述布置方式由于其脫離了開(kāi)挖工作面,對(duì)施工干擾小,而且將發(fā)射源及接收換能器置于淺孔中,因而有以下明顯的優(yōu)點(diǎn):1)、便于使發(fā)射波位于直達(dá)波、面波連續(xù)相位之外,因而反射波不易受直達(dá)波、面波干擾,記錄面貌清晰,提高了信噪比,同時(shí)反射波時(shí)域同相軸、頻域頻差“同相軸”明顯;)、記錄的直達(dá)波、面波、側(cè)面波皆呈雙曲線形態(tài),反射波形態(tài)與開(kāi)挖面上反射形態(tài)類似,圖像直觀,便于識(shí)不反射波;3)、避開(kāi)了開(kāi)挖松動(dòng)帶的阻礙,減少了高頻衰減,十分有利于提高頻率較高的聲波反射法的探測(cè)距離的精度;)、鉆孔增加了測(cè)試布置的橫向?qū)挾?,從而提高了?duì)前方反射面的
17、空間定位精度;)、采納了(1-3)kz較高的主頻,提高了對(duì)前方反射面的空間定位精度; = 4 * G3 、地震反射法(負(fù)視速度)地震反射法是將常規(guī)地震勘探中的鉆孔垂直地震剖面法應(yīng)用于水平狀態(tài)的隧道中,具有明顯的方向特征,開(kāi)挖面前方反射信息不受周圍干擾,識(shí)不不良地質(zhì)體界面的精確度高,預(yù)報(bào)距離可達(dá)100m以上,對(duì)施工干擾專門(mén)小。其差不多原理是:在隧道掌子面后一定距離,沿邊墻布置一排縱向排列的地震檢波器,在遠(yuǎn)離掌子面一端的適當(dāng)處布置地震激發(fā)點(diǎn);激發(fā)點(diǎn)激發(fā)時(shí)產(chǎn)生的地震波信號(hào)在圍巖中傳播,當(dāng)有斷層或巖層變層界面時(shí)產(chǎn)生反射波,返回的信號(hào)被同意點(diǎn)的檢波器接收,其反射波將首先到達(dá)排列末端距離掌子面最近的檢波器
18、,其傳播速度成為負(fù)視速度。利用這一特征能夠有效地識(shí)不反射波,由此可確定反射界面的位置;對(duì)縱、橫波共同分析還可了解反射界面兩側(cè)巖性、密實(shí)程度的變化。地震反射法隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作示意圖 5 *B3 、陸地聲納法陸地聲納法的實(shí)質(zhì)是陸上微小偏移距高頻寬幅彈性波反射連續(xù)剖面法。該法是在掌子面上錘擊(或爆炸、電火花)激發(fā)彈性波,并在距激發(fā)點(diǎn)專門(mén)近地地點(diǎn)(2030)接收反射波,記錄反射波到達(dá)的時(shí)刻,就專門(mén)容易求得反射面至測(cè)量點(diǎn)的位置。適用于對(duì)斷層、巖脈、巖溶洞穴等不良地質(zhì)體的地質(zhì)預(yù)報(bào)。測(cè)量剖面設(shè)在掌子面上,檢波器用黃油耦合,用手緊按在巖面上。(5)、紅外線探水在隧道中,圍巖每時(shí)每刻都在向外部發(fā)射紅外波段的
19、電磁波,并形成紅外輻射場(chǎng)。巖層在向外部發(fā)射紅外輻射的同時(shí),必定會(huì)把它內(nèi)部的地質(zhì)信息傳遞出來(lái)。干燥無(wú)水的地層和含水的地層發(fā)射強(qiáng)度不同的紅外輻射。地下水的活動(dòng)會(huì)引起巖體紅外輻射場(chǎng)強(qiáng)的變化,紅外探測(cè)儀通過(guò)接收巖體的紅外輻射強(qiáng)度,依照圍巖紅外輻射場(chǎng)強(qiáng)的變化來(lái)確定掌子面前方或洞壁四周是否有隱伏的含水體。該方法測(cè)量快速、施工干擾小,有較高的定性判不準(zhǔn)確率,但無(wú)法預(yù)報(bào)水量和含水體埋伏具體位置等定量指標(biāo)。總體而言,各種超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法均有其本身的優(yōu)、缺點(diǎn),沒(méi)有哪一種物探方法是萬(wàn)能的。在實(shí)際實(shí)施中,應(yīng)以地質(zhì)法為基礎(chǔ),以綜合物探方法(采納兩種以上可互補(bǔ)的物探方法)進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào),不僅是克服單一物探方法多
20、解性的重要手段,而且多種方法之間還能夠互相對(duì)比驗(yàn)證、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),以取得中意的預(yù)報(bào)效果。第節(jié)隧道洞口施工1、洞口地段施工注意事項(xiàng)(1)、在場(chǎng)地清理作施工預(yù)備時(shí),應(yīng)先清理洞口上方及側(cè)方有可能滑塌的表土、灌木及山坡危石等。(2)、洞口施工宜避開(kāi)雨季和融雪期。(3)、洞口部分圬工基礎(chǔ)必須置于穩(wěn)固的地基上。 (4)、洞門(mén)拱墻應(yīng)與洞內(nèi)相鄰的拱墻襯砌同時(shí)施工連接成整體,確保拱墻連接良好。(5)、洞口段洞身施工時(shí),應(yīng)依照地質(zhì)條件、地表沉陷操縱以及保障施工安全等因素選擇開(kāi)挖方法和支護(hù)方式。(6)、洞門(mén)完成后,洞門(mén)以上仰坡腳受破壞處,應(yīng)及時(shí)處理。 2、洞口施工方法(1)、洞口段圍巖為級(jí)以下,地層條件良好時(shí),一般可采
21、納全斷面直接開(kāi)挖進(jìn)洞。(2)、洞口段圍巖為IV級(jí),地層條件較好時(shí),宜采納正臺(tái)階法進(jìn)洞(不短于20m區(qū)段)爆破進(jìn)尺操縱在1.525m。()、洞口段圍巖為級(jí),地層條件較差時(shí),宜采納上半斷面長(zhǎng)臺(tái)階法進(jìn)洞施工。(4)、洞口段圍巖為級(jí)以上,地層條件差時(shí),可采納分部開(kāi)挖法和其它專門(mén)方法進(jìn)洞施工。第3節(jié) 洞身施工1、全斷面開(kāi)挖法全斷面開(kāi)挖法是按設(shè)計(jì)斷面將隧道一次開(kāi)挖成型,再施做支護(hù)和襯砌的隧道開(kāi)挖方法,一般適用于地質(zhì)條件較好的級(jí)圍巖,也可用在單線鐵路隧道級(jí)圍巖地段。全斷面法可采納大型機(jī)械作業(yè),施工組織單一,掘進(jìn)進(jìn)度快,正常進(jìn)度在150200m/月。 隧道機(jī)械化施工,有三條要緊作業(yè)線,見(jiàn)下表。作業(yè)線采納的大型
22、機(jī)械設(shè)備開(kāi)挖作業(yè)線鉆孔臺(tái)車、裝藥臺(tái)車、裝載機(jī)配合自卸汽車(無(wú)軌運(yùn)輸時(shí))、裝渣機(jī)配合礦車及電瓶車或內(nèi)燃機(jī)車(有軌運(yùn)輸時(shí))噴錨作業(yè)線混凝土噴射機(jī)、混凝土噴射機(jī)械手、噴錨作業(yè)平臺(tái)進(jìn)料運(yùn)輸設(shè)備及錨桿灌漿設(shè)備模筑襯砌作業(yè)線混凝土拌和作業(yè)廠、混凝土輸送車及輸送泵、施作防水層作業(yè)平臺(tái)、襯砌鋼模臺(tái)車(1)、施工特點(diǎn) 1 *GB 、開(kāi)挖斷面與作業(yè)空間大、干擾小;= * GB3 、有條件充分使用機(jī)械,減少人力; = 3 * GB3 、工序少,便于施工組織與治理,改善勞動(dòng)條件; = 4 * GB3 、開(kāi)挖一次成形,對(duì)圍巖擾動(dòng)少,有利于圍巖穩(wěn)定。 2、臺(tái)階法臺(tái)階開(kāi)挖法是將隧道設(shè)計(jì)斷面分兩次或三次開(kāi)挖,臺(tái)階間操縱一定距
23、離,采納各臺(tái)階同時(shí)并進(jìn)的隧道開(kāi)挖工法。兩臺(tái)階法一般用在級(jí)圍巖,也可用在單線鐵路隧道級(jí)圍巖地段。臺(tái)階法種類較多,可依照圍巖條件合理選擇。依照臺(tái)階長(zhǎng)度不同,劃分為長(zhǎng)臺(tái)階法、短臺(tái)階法和微臺(tái)階法三種。 施工中采納哪一種臺(tái)階法,要依照兩個(gè)條件來(lái)決定,第一是對(duì)初期支護(hù)形成閉合斷面的時(shí)刻要求,圍巖越差,要求閉合時(shí)刻越短,第二是對(duì)上部斷面施工所采納的開(kāi)挖、支護(hù)、出渣等機(jī)械設(shè)備需要施工場(chǎng)地大小的要求。()、長(zhǎng)臺(tái)階法 長(zhǎng)臺(tái)階法開(kāi)挖斷面小,有利于維持開(kāi)挖面的穩(wěn)定,適用范圍較全斷面法廣,一般適用于地質(zhì)條件較差的,,級(jí)圍巖。(2)、短臺(tái)階法 短臺(tái)階法適用于地質(zhì)條件差的、V級(jí)圍巖,臺(tái)階長(zhǎng)度定為101,即2倍開(kāi)挖寬度,要緊
24、是考慮拉開(kāi)工作面,減少干擾,因此臺(tái)階長(zhǎng)度不宜過(guò)短。短臺(tái)階法可縮短支護(hù)閉合時(shí)刻,改善初期支護(hù)的受力條件,有利于操縱圍巖變形。缺點(diǎn)是上部出渣對(duì)下部斷面施工干擾較大,不能全部平行作業(yè)。()、微臺(tái)階法適用于、V級(jí)圍巖,一般為3m的臺(tái)階長(zhǎng)度。微臺(tái)階法上下斷面相距較近,機(jī)械設(shè)備集中,作業(yè)時(shí)相互干擾大,生產(chǎn)效率低,施工速度慢。3、環(huán)形開(kāi)挖留核心土法環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土法是先開(kāi)挖上部弧形導(dǎo)坑斷面并預(yù)留核心土平臺(tái),再開(kāi)挖下部?jī)蓚?cè)邊墻、中部核心土的隧道開(kāi)挖工法。一般適用在單線隧道級(jí)圍巖,也可用在雙線隧道級(jí)圍巖地段。環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土施工工藝流程圖環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土工序圖(1)、工序講明弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法,將開(kāi)挖斷
25、面分為上、中、下及底部四個(gè)部分逐級(jí)掘進(jìn)施工。上部宜超前中部3m,中部超前下部35m,下部超前底部10m左右。為方便機(jī)械作業(yè),上部開(kāi)挖高度操縱在4.m左右,中部臺(tái)階高度也操縱在4.5左右,下部臺(tái)階操縱在3.5m左右。 3 、開(kāi)挖前拱部施作42或0超前小導(dǎo)管對(duì)擬開(kāi)挖巖體進(jìn)行注漿預(yù)加固,待漿液達(dá)到一定強(qiáng)度后,采納小型挖掘機(jī)開(kāi)挖,預(yù)留一定厚度由人工持風(fēng)鎬修邊到位。 *GB3 、每一臺(tái)階開(kāi)挖完成后,及時(shí)噴射4m厚微纖維混凝土對(duì)圍巖進(jìn)行封閉,施作系統(tǒng)錨桿,設(shè)立型鋼鋼架及鎖腳錨桿,最后鋪設(shè)鋼筋網(wǎng),分層復(fù)噴微纖維混凝土到設(shè)計(jì)厚度,必要時(shí)各臺(tái)階設(shè)臨時(shí)仰拱加強(qiáng)支護(hù),完成一個(gè)開(kāi)挖循環(huán)。4、側(cè)壁導(dǎo)坑法依照側(cè)壁導(dǎo)坑開(kāi)挖
26、的個(gè)數(shù),分為單側(cè)壁導(dǎo)坑法及雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。(1)、單側(cè)壁導(dǎo)坑法單側(cè)壁導(dǎo)坑法一般將斷面分成三塊:側(cè)壁導(dǎo)坑、上臺(tái)階、下臺(tái)階。側(cè)壁導(dǎo)坑寬度不宜超過(guò)05倍洞跨,高度以到起拱線為宜。導(dǎo)坑與臺(tái)階的距離沒(méi)有硬性規(guī)定,一般以施工互不干擾為原則。由于單側(cè)壁導(dǎo)坑法每步開(kāi)挖的寬度較小,而且封閉型的導(dǎo)坑初期支護(hù)承載能力大,因此它適用于斷面跨度大,地表沉陷難于操縱的軟弱松散圍巖中。(2)、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法雙側(cè)壁導(dǎo)坑法是采納先開(kāi)挖隧道兩側(cè)導(dǎo)坑,及時(shí)施作導(dǎo)坑四周初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù),然后再開(kāi)挖中部剩余土體的隧道開(kāi)挖施工方法,一般適用在級(jí)圍巖,也可用于淺埋隧道施工。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法工序流程圖雙側(cè)壁導(dǎo)坑法工序圖(1)、工序講明=1 * G
27、B3、利用上一循環(huán)架立的鋼架施作隧道側(cè)壁小導(dǎo)管及導(dǎo)坑側(cè)壁水平錨桿超前支護(hù),機(jī)械開(kāi)挖部,人工配合整修,必要時(shí)噴5c厚混凝土封閉掌子面。施作部導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù)和臨時(shí)支護(hù),即初噴4cm厚混凝土,架立鋼架和臨時(shí)鋼架,并設(shè)鎖腳錨桿,安設(shè)橫撐。安裝徑向錨桿后復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。 = 2 B3 、在滯后于部一段距離后,機(jī)械開(kāi)挖部,人工配合整修,必要時(shí)噴5m厚混凝土封閉掌子面。導(dǎo)坑周邊部分初噴cm厚混凝土,接長(zhǎng)鋼架臨時(shí)鋼架,安裝鎖腳錨桿,依照實(shí)際地質(zhì)情況,必要時(shí)安設(shè)橫撐。鉆設(shè)徑向錨桿后復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。= * G 、在滯后于部一段距離后,機(jī)械開(kāi)挖部,人工配合整修,并施作導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù),步驟及工序同
28、。 = 4* B3 、在滯后于部一段距離后,機(jī)械開(kāi)挖部,人工配合整修,并施作導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù),步驟及工序同。 =5 * G 、利用上一循環(huán)架立的鋼架施作隧道側(cè)壁小導(dǎo)管超前支護(hù),機(jī)械開(kāi)挖部,人工配合整修,噴厚混凝土封閉掌子面。導(dǎo)坑周邊初噴4cm厚混凝土,架立拱部型鋼鋼架,安裝徑向錨桿后復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。 =6 * GB3 、在滯后于部一段距離后,機(jī)械開(kāi)挖部,人工配合整修,噴5c厚混凝土封閉掌子面。 = 7 B3 、在滯后于部一段距離后,機(jī)械開(kāi)挖部,人工配合整修,噴5c厚混凝土封閉掌子面。 8 * G3、在滯后于部一段距離后,機(jī)械開(kāi)挖部,人工配合整修,隧底周邊部分初噴4cm厚混凝土。接長(zhǎng)臨時(shí)
29、鋼架,復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。拆除下部橫撐,安設(shè)型鋼鋼架仰拱單元,使之封閉成環(huán)。 * GB3 、依照監(jiān)控量測(cè)結(jié)果分析,待初期支護(hù)收斂后,拆除臨時(shí)鋼架及上部臨時(shí)橫撐。利用仰拱棧橋灌筑 e oac(,)部邊墻基礎(chǔ)與仰拱混凝土。灌筑仰拱填充 q oa(,)部至設(shè)計(jì)高度。 =0 GB3 、利用襯砌模板臺(tái)車一次性灌注 eq oa(,)部襯砌(拱墻襯砌一次施作)。、中隔壁法(C法)中隔壁法(C法)是將隧道分為左右兩大部分進(jìn)行開(kāi)挖,先在隧道一側(cè)采納二或三臺(tái)階分層開(kāi)挖,施作初期支護(hù)和中隔壁臨時(shí)支護(hù),再分臺(tái)階開(kāi)挖隧道另一側(cè),并進(jìn)行相應(yīng)支護(hù)的施工方法。一般適用于地質(zhì)條件為級(jí)圍巖,也適用于淺埋地層隧道暗挖。中隔壁法(
30、D法)工藝流程圖中隔壁法(CD法)工序流程圖(1)、工序講明= 1 * GB3 、利用上一循環(huán)架立的鋼架施作隧道側(cè)壁超前鋼花管及導(dǎo)坑側(cè)壁水平錨桿超前支護(hù)。人力配合機(jī)械開(kāi)挖部,高約為6m,寬約為7m。施作部導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù)和臨時(shí)支護(hù),即初噴4cm厚混凝土,架立鋼架和臨時(shí)鋼架,并設(shè)鎖腳錨桿,安裝徑向錨桿及鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片,復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。 =2 * GB3 、在滯后于 *GB3 部一段距離后,挖掘機(jī)開(kāi)挖部,人工整修表面,導(dǎo)坑周邊部分初噴4c厚混凝土。接長(zhǎng)型鋼鋼架和8臨時(shí)鋼架,并設(shè)鎖腳錨桿。鉆設(shè)徑向錨桿并鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片,復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。=3* 3、在滯后于 =2*GB 部一段距離后,挖掘機(jī)開(kāi)
31、挖部,人工整修表面,施作導(dǎo)坑周邊初期支護(hù),步驟及工序同。 = 4* G3 、在滯后于 = 3 *GB部一段距離后,挖掘機(jī)開(kāi)挖部,人工整修表面,施作導(dǎo)坑周邊初期支護(hù),步驟及工序同。= 5 *G3、在滯后于部一段距離后,挖掘機(jī)開(kāi)挖部。接長(zhǎng)臨時(shí)鋼架至隧底,底部墊槽鋼。 = * G3、依照監(jiān)控量測(cè)結(jié)果分析,待初期支護(hù)收斂后,拆除臨時(shí)鋼架。利用仰拱棧橋灌筑 q oa(,)部邊墻基礎(chǔ)與仰拱。 = 7 * GB3、利用仰拱棧橋灌筑仰拱填充 eq a(,)部至設(shè)計(jì)高度。6、交叉中隔壁法(CR法)交叉中隔壁法(CD工法),是將隧道斷面分部分塊開(kāi)挖,先開(kāi)挖隧道一側(cè)的上、中部并施作封閉的初期支護(hù)和臨時(shí)支撐,再開(kāi)挖隧
32、道另一側(cè)的上、中部分且施作封閉的初期支護(hù)和臨時(shí)支撐。最后,分不開(kāi)挖隧道左右兩塊底部,形成隧道初期支護(hù)和臨時(shí)支撐網(wǎng)狀封閉的支護(hù)形式的隧道開(kāi)挖施工方法。一般適用于級(jí)圍巖,也可用于淺埋隧道施工。交叉中隔壁法(CD法)工藝流程圖交叉中隔壁法(RD法)工序圖()、工序講明 = 1 * GB 、利用上一循環(huán)架立的鋼架施作隧道側(cè)壁小導(dǎo)管及導(dǎo)坑側(cè)壁水平錨桿超前支護(hù),機(jī)械開(kāi)挖部,人工配合整修,必要時(shí)噴5cm厚混凝土封閉掌子面。施作部導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù)和臨時(shí)支護(hù),即初噴4cm厚混凝土,架立鋼架和臨時(shí)鋼架,并設(shè)鎖腳錨桿,安設(shè)橫撐。安裝徑向錨桿后復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。 = 2 GB 、在滯后于部一段距離后,機(jī)械開(kāi)挖部
33、,人工配合整修,必要時(shí)噴m厚混凝土封閉掌子面,導(dǎo)坑周邊部分初噴4cm厚混凝土,接長(zhǎng)鋼架和臨時(shí)鋼架,安裝鎖腳錨桿,安設(shè)I18橫撐,鉆設(shè)徑向錨桿后復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。 = G3 、在滯后于部一段距離后,機(jī)械開(kāi)挖部,人工配合整修,并施作導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù),步驟及工序同。= * GB3 、在滯后于部一段距離后,機(jī)械開(kāi)挖部,人工配合整修,并施作導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù),步驟及工序同。 = 5* G3 、在滯后于部一段距離后,機(jī)械開(kāi)挖部,人工配合整修,隧底周邊部分初噴c厚混凝土。接長(zhǎng)臨時(shí)鋼架,復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。拆除下部橫撐,安設(shè)型鋼鋼架仰拱單元,使之封閉成環(huán)。6 GB3 、依照監(jiān)控量測(cè)結(jié)果分析,待初期支護(hù)
34、收斂后,拆除臨時(shí)鋼架及上部臨時(shí)橫撐。利用仰拱棧橋灌筑 eq oa(,)部邊墻基礎(chǔ)與仰拱混凝土。 = 7 * B3 、灌筑仰拱填充 q a(,)部至設(shè)計(jì)高度。 =*GB3 、利用襯砌模板臺(tái)車一次性灌注q ac(,)部襯砌(拱墻襯砌一次施作)。、洞身開(kāi)挖監(jiān)理操縱要點(diǎn)()、火工品的治理:監(jiān)理單位定期組織對(duì)火工品存放點(diǎn)進(jìn)行檢查,督促施工單位做好火工品入庫(kù)、出庫(kù)、退庫(kù),賬、物應(yīng)相符無(wú)誤; (2)、開(kāi)挖工法的選擇:監(jiān)理單位督促施工單位依照設(shè)計(jì)給定的工法進(jìn)行開(kāi)挖施工,當(dāng)開(kāi)挖揭示的圍巖地質(zhì)條件與設(shè)計(jì)給定的地質(zhì)條件不一致時(shí),施工、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、咨詢和建設(shè)單位應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件進(jìn)行確認(rèn),由設(shè)計(jì)對(duì)工法進(jìn)行變更。施工單位
35、按變更后的工法開(kāi)展施工;(3)、開(kāi)挖進(jìn)尺操縱:隧道開(kāi)挖進(jìn)尺應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。軟弱圍巖隧道 = * RMAN IV、= ROMAN 、 = MN I級(jí)地段采納臺(tái)階法施工時(shí),上臺(tái)階每循環(huán)開(kāi)挖支護(hù)進(jìn)尺 = 5 ROMAV、 =6*ROMN 級(jí)圍巖不應(yīng)大于1榀鋼架間距, = 4 * OMAN IV級(jí)圍巖不得大于2榀鋼架間距。邊墻每循環(huán)開(kāi)挖支護(hù)進(jìn)尺不得大于2榀。當(dāng)圍巖條件較差時(shí),可縮短每循環(huán)開(kāi)挖進(jìn)尺,以確保現(xiàn)場(chǎng)施工安全為原則。(4)、超欠挖:隧道超欠挖的操縱質(zhì)量直接決定著隧道施工安全和施工效益。超挖較大不僅容易造成初期支護(hù)背后空洞,還增加了出渣量和噴射混凝土的施工時(shí)刻,間接的增加了工序施工時(shí)刻和原材料使用
36、量。依照不同的圍巖條件可適當(dāng)調(diào)整周邊眼、輔助眼的間距以及裝藥數(shù)量,現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員依照開(kāi)挖效果可及時(shí)組織現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。嚴(yán)格操縱欠挖,石質(zhì)圍巖個(gè)不突出部分0.1m22且不得超過(guò)cm,拱墻腳以上1m范圍內(nèi)禁止欠挖。周邊炮眼殘留率:硬巖0%,中硬巖60%,并沿開(kāi)挖輪廓線均勻分布。(5)、安全步距:現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員應(yīng)掌握監(jiān)理工點(diǎn)的掌子面、仰拱及二襯里程,核對(duì)仰拱、二襯至掌子面的安全步距,安全步距不得超標(biāo);(6)、仰拱及邊墻基礎(chǔ)的開(kāi)挖施工:仰拱及邊墻基礎(chǔ)開(kāi)挖深度必須滿足要求,不得超挖,若有超挖時(shí)必須用同級(jí)混凝土回填密實(shí);(7)、中線、高程及貫穿測(cè)量:開(kāi)挖斷面高程和中線、凈空(考慮預(yù)留變形量)以及進(jìn)
37、尺必須滿足設(shè)計(jì)和驗(yàn)標(biāo)要求。監(jiān)理單位測(cè)量專監(jiān)應(yīng)定期組織施工單位測(cè)量人員對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)、隧道中線、高程進(jìn)行復(fù)測(cè),施工誤差應(yīng)滿足測(cè)量規(guī)范的要求。8、隧道施工輔助方法隧道施工輔助方法也叫超前支護(hù)。超前支護(hù)是針對(duì)軟弱不良地層,為穩(wěn)定掌子面而采取的輔助施工措施。隧道施工實(shí)踐證實(shí),在地質(zhì)不良地段,掌子面失穩(wěn)引起事故較多。如何采取與圍巖相適應(yīng)的超前支護(hù)措施,關(guān)于預(yù)防和減少掌子面坍塌極為重要。掌子面失穩(wěn)的方式多樣,如:掌子面正面擠出、側(cè)壁擠出、拱部坍塌甚至冒頂、發(fā)生碎屑流、突泥突水、瓦斯異常涌出等等。常用的超前支護(hù)措施有超前錨桿、超前大管棚、超前小導(dǎo)管注漿、水平旋噴預(yù)支護(hù)、機(jī)械預(yù)切槽法等。(1)、超前錨桿= 1* G
38、B3、構(gòu)造組成超前錨桿是沿開(kāi)挖輪廓線,以稍大的外插角,向開(kāi)挖面前方安裝錨桿,形成對(duì)前方圍巖的預(yù)錨固,在提早形成的圍巖錨固圈的愛(ài)護(hù)下進(jìn)行開(kāi)挖等作業(yè)。 2 * G 、性能特點(diǎn)及適用條件特點(diǎn):柔性較大,整體剛度較小。適用條件:應(yīng)力不太大,地下水較少的軟弱圍巖的隧道工程中,如土砂質(zhì)地層、弱膨脹性地層、流變性較小的地層、裂隙發(fā)育的巖體、斷層破裂帶等、淺埋無(wú)顯著偏壓隧道。(2)、超前大管棚 1* B 、構(gòu)造組成大管棚是在隧道開(kāi)挖前,沿隧道開(kāi)挖輪廓線外利用鉆機(jī)或夯管按一定角度打入直徑大于7,長(zhǎng)度大于20的鋼管,通過(guò)鋼管注漿預(yù)加固拱部地層,并將鋼管內(nèi)采納砂漿充填密實(shí),以減少地層沉降的超前地層加固方式。= 2
39、* GB 、性能特點(diǎn)及適用條件特點(diǎn):整體剛度較大,對(duì)圍巖變形的限制能力較強(qiáng),且能提早承受早期圍巖壓力。適用條件:要緊適用于圍巖壓力來(lái)得快來(lái)得大、對(duì)圍巖變形及地表下沉有較嚴(yán)格要求的軟弱破裂圍巖隧道工程中,或隧道進(jìn)出洞位置。 = 3* GB、施工質(zhì)量操縱要緊技術(shù)指標(biāo)管材類不、力學(xué)性能、縱向搭接長(zhǎng)度、注漿材料與壓力必須滿足設(shè)計(jì)要求;外插角偏差;孔口距偏差30m;孔深偏差50mm。()、超前小導(dǎo)管注漿= 1 GB3、構(gòu)造組成超前小導(dǎo)管注漿是在隧道開(kāi)挖前,沿隧道開(kāi)挖輪廓線外按一定角度打入直徑為320,長(zhǎng)度約48的帶孔鋼管(花管),利用鋼管注漿,并與鋼架連成一體實(shí)施圍巖加固的超前支護(hù)方式。= 2* GB、
40、性能特點(diǎn)及適用條件特點(diǎn):漿液被壓注到巖體裂隙中并硬化后,不僅將巖塊或顆粒膠結(jié)為整體起到了加固作用,而且填塞了裂隙,阻隔了地下水向坑道滲流的通道,起到了堵水作用。 適用于一般軟弱破裂圍巖,也適用于地下水豐富的軟弱破裂圍巖。 = 33 、施工質(zhì)量操縱要緊技術(shù)指標(biāo)管材類不、力學(xué)性能、與鋼支撐的連接、縱向搭接長(zhǎng)度、注漿材料與壓力必須滿足設(shè)計(jì)要求;導(dǎo)管安裝:外插角偏差0 ;孔口距偏差50m;孔深偏差:0,0mm。 (4)、水平旋噴預(yù)支護(hù)使用旋噴注漿機(jī),沿著隧道掌子面周邊的設(shè)計(jì)位置旋噴注漿形成旋噴柱體,通過(guò)固結(jié)體的相互咬合形成預(yù)支護(hù)拱棚。一般每根旋噴體,首先通過(guò)水平鉆機(jī)成孔,鉆到設(shè)計(jì)位置以后,隨著鉆桿的退
41、出,用水泥漿或水泥一水玻璃雙漿液旋噴注入鉆成的孔腔,通過(guò)高壓射流切割腔壁土體,被切割下的土體與漿液攪拌混合、固結(jié)形成直徑600mm左右的固結(jié)體,同時(shí)周圍地層受到壓縮和固結(jié),其土體的物理力學(xué)性能得到定程度的改善。 適用于軟塑土體、含水砂層等超前加固與支護(hù)。()、機(jī)械預(yù)切槽法用特制的鏈?zhǔn)綑C(jī)械切刀沿?cái)嗝嬷苓呥B續(xù)切割出一條厚約數(shù)十厘米,深數(shù)米的窄槽,同時(shí)應(yīng)用與切刀一體化的混凝土灌注設(shè)備注入混凝土,形成一個(gè)連續(xù)的,起預(yù)先支護(hù)作用的混凝土拱殼。然后在“拱殼”支護(hù)下進(jìn)行工作面的全斷面機(jī)械挖掘。施工流程: 1 B3、用預(yù)切槽鋸沿隧道外輪廓切條寬53c、長(zhǎng)約5m的切槽。 = * G3 、在切槽內(nèi)立即填充高強(qiáng)度噴
42、射混凝土,形成長(zhǎng)m的整體連續(xù)拱,兩次連續(xù)拱的搭接長(zhǎng)度為2.m,視圍巖的不同而定。 3 * GB3 、在安全穩(wěn)定的作業(yè)環(huán)境下,用挖掘機(jī)或臂式掘進(jìn)機(jī)開(kāi)挖前作業(yè)面。 4 * GB3 、必要時(shí),在作業(yè)面上噴混凝土。 = 5 * GB3 、緊隨其后,安裝隧道防水層,進(jìn)行二次襯砌。第6節(jié) 初期支護(hù)初期支護(hù)一般由錨桿、鋼架、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土等及其它們的組合組成,它是現(xiàn)代隧道工程中最用的支護(hù)形式和方法。1、錨桿錨桿是在圍巖開(kāi)挖后,為幸免巖體松散塌陷,在巖體中打入實(shí)心或空心的鋼材加工的桿體,起到對(duì)土體的加筋和聯(lián)結(jié)成整體的作用,錨桿與圍巖間采納砂漿或其它材料固結(jié),并設(shè)置鋼墊板固定。(1)、錨桿布置錨桿的布置分為
43、局部布置和系統(tǒng)布置。 1 *G3 、局部布置。它要緊用在裂隙圍巖。重點(diǎn)加固不穩(wěn)定塊體,隧道拱頂受拉破壞區(qū)為重點(diǎn)加固區(qū)域。 = 2* B、系統(tǒng)布置。在破裂和軟弱圍巖中,一般采納系統(tǒng)布置的錨桿,對(duì)圍巖起到整個(gè)加固作用。關(guān)于局部專門(mén)破裂、軟弱圍巖部位或可能出現(xiàn)過(guò)大變形的部位,應(yīng)加設(shè)長(zhǎng)錨桿。 (2)、錨桿長(zhǎng)度確定錨桿長(zhǎng)度時(shí),要緊應(yīng)考慮地質(zhì)條件。在成塊和成層的巖層中,錨桿的長(zhǎng)度應(yīng)大于圍巖松弛范圍。假如是為了獲得拱效應(yīng)或?yàn)榱思庸?、改良圍巖時(shí),錨桿的端頭亦可錨固在非穩(wěn)定巖層中,但錨固應(yīng)具有足夠的抗拔力。(3)、錨桿施工質(zhì)量指標(biāo)、錨桿材質(zhì)、力學(xué)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求;、系統(tǒng)錨桿完成后必須及時(shí)施作墊板,墊板應(yīng)與基面密
44、貼;、錨桿安裝數(shù)量、錨固材料應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求;、錨桿安裝同意偏差:孔深超過(guò)桿長(zhǎng)Cm,孔距1m,桿體長(zhǎng)入長(zhǎng)度不小于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度95%;、砂漿錨桿的注漿飽滿度應(yīng)大于%;、嚴(yán)禁使用藥包錨桿替代中空錨桿。2、鎖腳錨桿(管)(1)、鎖腳錨桿與系統(tǒng)錨桿的不同作用:鎖腳錨桿要緊是對(duì)鋼架(格柵)進(jìn)行固定,而系統(tǒng)錨桿要緊是對(duì)圍巖進(jìn)行加固;()、鎖腳錨桿的施工工序:成孔清孔錨固劑-安裝錨桿-錨桿與鋼架的焊接;()、鎖腳錨桿的數(shù)量和長(zhǎng)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求;(4)、鎖腳的錨桿的插打方向可依照沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行水平和垂直調(diào)整;(5)、鎖腳錨桿與鋼架應(yīng)焊接牢固,焊條不應(yīng)低于4字頭;3、鋼架鋼架是在隧道開(kāi)挖后初期支護(hù)期間,為使圍巖保持
45、穩(wěn)定而按照隧道開(kāi)挖輪廓線布設(shè)的鋼格柵或型鋼、鋼軌等制成的骨架結(jié)構(gòu)。鋼架安裝后,可快速限制圍巖變形、達(dá)到支撐圍巖穩(wěn)定的目的,它通常與鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土等結(jié)合在一起共同受力。鋼拱架能夠采納型鋼、工字鋼、鋼管或鋼筋制成?,F(xiàn)場(chǎng)采納以鋼筋制作的格柵鋼架和型鋼鋼架較多。 (1)、鋼架安裝質(zhì)量指標(biāo)、鋼架與圍巖或噴射砼間無(wú)間隙;、鋼架材質(zhì)、規(guī)格、力學(xué)性能滿足設(shè)計(jì)要求; 3 * GB3 、鋼架安裝不得侵入二襯凈空; = 4 *G3 、接頭質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求; = 5* G 、拱頂及受力較大部位禁止設(shè)置接頭; =6 * GB 、安裝同意偏差:縱向間距:10m;環(huán)向及高程:5Cm;垂直度: 20。4、鋼筋網(wǎng)片在噴射混
46、凝土中增設(shè)鋼筋網(wǎng),能夠防止受噴面由于承受噴射力而塌落,減少回彈量、增大噴射混凝土層的抗變形能力,增強(qiáng)初期支護(hù)的整體作用。通常與錨桿或鋼架焊接成一體。(1)、鋼筋網(wǎng)安裝質(zhì)量指標(biāo) 1 * GB 、鋼筋網(wǎng)與初噴砼應(yīng)結(jié)合緊密; =* G3 、鋼筋網(wǎng)的材質(zhì)、規(guī)格、制作以及安裝位置應(yīng)滿 足設(shè)計(jì)要求; = 3GB 、鋼筋網(wǎng)的網(wǎng)格制作偏差為1Cm,網(wǎng)片搭接長(zhǎng)度為2個(gè)網(wǎng)孔。(2)、鋼筋網(wǎng)片施工監(jiān)理要點(diǎn)、鋼筋網(wǎng)采納直徑8m圓鋼,網(wǎng)格間距一般20250mm。、縱橫向鋼筋采納點(diǎn)焊連接,使用前要除銹和擦去油跡和浮土。、鋼筋網(wǎng)應(yīng)在初噴后掛設(shè),且被噴射混凝土包裹,混凝土愛(ài)護(hù)層不小于3m。、與鋼架、錨桿共同作用時(shí),采納焊接連
47、接方式固定。、受力要求較高時(shí),可采納雙層鋼筋網(wǎng)。5、噴射混凝土噴射混凝土是在地下工程施工中,為盡快使開(kāi)挖工作面穩(wěn)定的一種支護(hù)措施。它是借助噴射機(jī)械,將水泥、砂、石子、水按比例配合成拌和料(并摻加速凝劑),高速噴射到受噴面上,依靠高速噴射時(shí)集料的反復(fù)連續(xù)撞擊壓密混凝土硬化而成的支護(hù)措施。其噴射的混凝土能夠在幾分鐘內(nèi)終凝,且強(qiáng)度增長(zhǎng)快,并與其它支護(hù)措施如錨桿、鋼筋網(wǎng)聯(lián)合形成支護(hù)整體,抑制圍巖變形,實(shí)現(xiàn)圍巖快速穩(wěn)定。(1)、噴射混凝土質(zhì)量操縱指標(biāo) 1 *GB 、原材料合格,速凝劑防受潮變質(zhì),嚴(yán)控水灰比; =* 、采納分段、分片、分層進(jìn)行,分段長(zhǎng)度不宜大于m。先將低洼處大致噴平,再自下而上順序分層、往
48、復(fù)噴射;分片噴射要自下而上進(jìn)行,先噴鋼架與壁面間,再噴兩鋼架間;邊墻從墻腳開(kāi)始向上;分層噴射時(shí),一次噴射厚度,拱部6,不超過(guò)10cm(驗(yàn)標(biāo)),邊墻10,不超過(guò)1cm(驗(yàn)標(biāo)) ; = * GB 、噴射速度要適當(dāng),一般工作風(fēng)壓:邊墻.0.5MPa,拱部0.45MP = 4 * B 、噴射角度盡可能接近0,噴嘴與受噴面間距宜為1. (驗(yàn)標(biāo)0.6-1.8m);若受噴面被鋼架、鋼筋網(wǎng)覆蓋時(shí),可將噴嘴稍加偏斜,但不宜小于70; = 5 * GB3 、噴射混凝土終凝2小時(shí)后進(jìn)行養(yǎng)護(hù),建議噴霧養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)時(shí)刻不小于4d。當(dāng)氣溫低于+5時(shí),不得灑水養(yǎng)護(hù)。早起強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求,C25以上砼24h強(qiáng)度不得低于0Pa,
49、同時(shí)28d標(biāo)準(zhǔn)齡期強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求; = 6*GB3 、每作業(yè)環(huán)檢查一個(gè)斷面,自拱頂起每2m設(shè)置檢查點(diǎn),檢查點(diǎn)數(shù)的0%及以上大于設(shè)計(jì)厚度; =7 *GB3 、與圍巖密貼背后無(wú)空洞,與鋼支撐、鋼筋網(wǎng)緊密結(jié)合。表面平坦度:2m靠尺測(cè)試同意偏差為10m;第7節(jié) 監(jiān)控量測(cè)1、監(jiān)控量測(cè)的目的對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)整理分析,為施工提供有關(guān)圍巖穩(wěn)定性、支護(hù)可靠性、二襯合理施作時(shí)刻、圍巖級(jí)不及支護(hù)參數(shù)調(diào)整、施工方法改變的信息和依據(jù),確保施工和結(jié)構(gòu)安全。2、監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目()、必測(cè)項(xiàng)目:洞內(nèi)外觀看、拱頂下沉、拱腳下沉、凈空變化、地表沉降(淺埋隧道)(2)、選測(cè)項(xiàng)目:圍巖壓力、鋼架內(nèi)力、噴射混凝土內(nèi)力、二襯襯砌內(nèi)力、初期支
50、護(hù)與二襯接觸壓力、錨桿軸力、隧道隆起、圍巖內(nèi)部位移、爆破振動(dòng)、孔隙水壓力、滲漏水量 3、點(diǎn)位埋設(shè)要求()、地表沉降點(diǎn)和洞內(nèi)沉降點(diǎn)應(yīng)布置在同一斷面里程, 拱頂下沉和邊墻收斂點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在同一里程;()、級(jí)圍巖洞內(nèi)沉降和收斂觀測(cè)斷面間距不大于10m,級(jí)圍巖不大于,依照設(shè)計(jì)要求確定;(3)、洞內(nèi)觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)在隧道開(kāi)挖后1內(nèi)布設(shè),并及時(shí)讀取數(shù)據(jù),最遲不得大于4h;(4)、上部收斂線應(yīng)布置在起拱線處位置,下部收斂線離上部收斂線m左右。4、監(jiān)控量測(cè)要點(diǎn)(1)、依照隧道地質(zhì)情況、施工方法、斷面情況督促施工單位制定監(jiān)控量測(cè)實(shí)施方案,監(jiān)理單位審批監(jiān)控量測(cè)方案,重點(diǎn)審查人員資質(zhì)、儀器精度、點(diǎn)位埋設(shè)方法、時(shí)刻、觀測(cè)頻次以及
51、應(yīng)急處理等內(nèi)容。成立專門(mén)監(jiān)控量測(cè)工作小組,及時(shí)進(jìn)行專項(xiàng)觀測(cè)。(2)、隧道開(kāi)挖時(shí),要及時(shí)對(duì)工作面地質(zhì)變化和圍巖穩(wěn)定情況觀看,察看噴射混凝土、錨桿和鋼架等的工作狀態(tài),發(fā)覺(jué)異常時(shí)立即采取相應(yīng)處理措施。淺埋地段要做好洞頂?shù)孛嬗^看和沉降監(jiān)測(cè)。(3)、測(cè)點(diǎn)應(yīng)在開(kāi)挖面施工后及時(shí)安設(shè),并盡快取得初讀數(shù),測(cè)點(diǎn)布置應(yīng)牢固可靠、易于識(shí)不,并注意愛(ài)護(hù)。拱頂下沉和地表下沉量測(cè)基點(diǎn)應(yīng)與洞內(nèi)或洞外水準(zhǔn)基點(diǎn)聯(lián)測(cè),每1520d應(yīng)校核一次。()、現(xiàn)場(chǎng)檢查觀測(cè)標(biāo)埋設(shè)是否正確,要緊包括不同量測(cè)斷面間距、拱頂下沉和邊墻收斂點(diǎn)是否在同一里程斷面上、拱頂下沉及邊墻收斂點(diǎn)的埋設(shè)是否存在弄虛作假的現(xiàn)象、反光片是否脫落等內(nèi)容.一般級(jí)圍巖3050
52、m,級(jí)圍巖03m,級(jí)圍巖51m。(5)、必測(cè)項(xiàng)目監(jiān)控量測(cè) :按位移速度,測(cè)次/,在5/,測(cè)1次/,在0.51/d,測(cè)1次/23,在.0.5/,測(cè)次/d,在0.2/,測(cè)1次/7。隧道結(jié)構(gòu)應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)控頻率依照設(shè)計(jì)和施工要求及反饋結(jié)果確定。(6)、監(jiān)控結(jié)果分析采納散點(diǎn)圖(時(shí)態(tài)曲線)和回歸分析法,依據(jù)時(shí)態(tài)曲線的形態(tài)對(duì)圍巖穩(wěn)定性、支護(hù)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)安全性評(píng)價(jià),并提出實(shí)施意見(jiàn)指導(dǎo)施工。()、監(jiān)理單位和施工單位均應(yīng)建立監(jiān)控量測(cè)應(yīng)急機(jī)制,當(dāng)變形速率和變形值達(dá)到警戒值時(shí)應(yīng)按照顧急處理方案的上報(bào)程序進(jìn)行上報(bào),并對(duì)洞內(nèi)采取相應(yīng)的處理措施。第8節(jié)防排水、洞口及地表防排水隧道施工應(yīng)對(duì)隧道附近的地表井泉、池沼、水庫(kù)、河
53、流進(jìn)行調(diào)查,并應(yīng)進(jìn)行觀測(cè)與試驗(yàn),分析其對(duì)隧道滲漏水的阻礙,并按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行處理。隧道覆蓋層較薄或地表水有可能滲入隧道時(shí),施工前應(yīng)對(duì)地表積水、坑、洼等進(jìn)行處理。施工要點(diǎn):、洞口段及早修建天溝、截水溝,并防止水流順坡散流,隧道排水溝應(yīng)與路基排水系統(tǒng)結(jié)合,防止排水沖刷邊仰坡和破壞環(huán)境。、洞口附近和淺埋隧道應(yīng)整平洞頂?shù)乇?,不得積水。、地表坑洼、鉆孔、沉坑、裂縫等應(yīng)填土夯實(shí),防止地表水滲入。、隧頂有流水的溝槽應(yīng)予整治,確保水流暢通,必要時(shí)應(yīng)對(duì)溝床進(jìn)行鋪砌。、隧道上方附近幸免設(shè)高壓水池,防止水土軟化。、洞口標(biāo)高較低時(shí),應(yīng)在洞口外適當(dāng)位置設(shè)橫溝、截水溝。2、洞內(nèi)排水隧道施工期間要加強(qiáng)洞內(nèi)排水工作,減小地下水
54、對(duì)施工、運(yùn)輸及結(jié)構(gòu)的阻礙,施工監(jiān)理要點(diǎn):、洞內(nèi)順坡排水水溝斷面及坡度應(yīng)能滿足隧道中滲漏水和施工廢水的排泄需要。在膨脹巖、土質(zhì)地層、圍巖松軟地段,可依照需要加強(qiáng)水溝鋪砌或用管槽代替。排水溝應(yīng)經(jīng)常清理,防止淤塞。、洞內(nèi)反坡排水,或在膨脹性、濕陷性地層中施工時(shí),可依照坡度、水量和設(shè)備情況布置管路和泵站,一次或分段接力排出洞外。積水坑的容積應(yīng)按實(shí)際排水量確定,其位置確定應(yīng)考慮減少施工干擾。配備抽水機(jī)的能力應(yīng)大于設(shè)計(jì)排水量的20%以上,并應(yīng)有備用抽排設(shè)備。、單側(cè)水溝施工時(shí),不應(yīng)堵塞隧底水流,應(yīng)設(shè)橫向截水溝并匯入側(cè)溝。3、結(jié)構(gòu)防排水結(jié)構(gòu)防排水施工作業(yè)是在隧道初期支護(hù)完成,且隧道凈空經(jīng)檢查滿足設(shè)計(jì)要求后,由
55、檢測(cè)單位對(duì)初期支護(hù)進(jìn)行檢測(cè),對(duì)檢測(cè)出的背后空洞必須回填密實(shí)后方可進(jìn)行的有關(guān)結(jié)構(gòu)防排水措施施工作業(yè)。一般包含基面檢查處理、排水盲管(溝)安裝、防水板鋪設(shè)、施工縫與變形縫處理、混凝土灌注等工序。(1)、基面檢查處理圍巖滲漏水采納引排措施,清除基面外露鋼管及鋼筋頭,用水泥砂漿抹平。初支表面應(yīng)平坦,無(wú)空鼓、裂縫、松酥,用2直尺進(jìn)行檢查平坦度,邊墻cm、拱部7c。鋼筋網(wǎng)等凸出部分,先切斷后用砂漿抹平有凸出的管道時(shí),用砂漿抹平錨桿有凸出部位時(shí),螺頭頂預(yù)留5mm切斷后,用塑料帽處理 初期支護(hù)應(yīng)無(wú)空鼓、裂縫、松酥,表面應(yīng)平順,凹凸量不得超過(guò)5()、排水盲管縱環(huán)向排水盲管采納三通聯(lián)接,用錨釘和防水板窄條固定在巖
56、面上,錨固間距50,防止扭曲移位。 = 1 * B3 、縱向盲管安裝高度應(yīng)滿足要求,應(yīng)采納合理方式對(duì)盲管進(jìn)行固定以保持盲管的順直;2 G3 、盲管及接頭處應(yīng)采納土工布等滲水材料進(jìn)行包裹,防止大顆粒物進(jìn)入盲管導(dǎo)致堵塞盲管; =3 * B、環(huán)向排水盲管應(yīng)鋪設(shè)圓順; = GB 、排水管接頭牢固,水路暢通;= 5 * 3 、縱、環(huán)向排水盲管的連接用變徑三通連為一體,三通預(yù)留位置應(yīng)準(zhǔn)確,接頭牢固; =6 *G、盲管出水口的高度應(yīng)合適,不能在二襯里面反坡造成外低內(nèi)高,不能正常出水; = 7 * B3、在施工水溝電纜槽時(shí)應(yīng)將盲管端頭進(jìn)行處理,盲管必須伸入邊側(cè)水溝;(3)、緩沖層鋪設(shè)緩沖層材料采納無(wú)紡布?jí)|層,
57、用塑料焊圈射釘固定,拱部間距0.50.8m,邊墻間距0.81.0,底部1.m,呈梅花開(kāi)排列。緩沖層搭接寬度不小于5m,每排塑料焊圈射釘距防水板邊緣40m左右,拱墻墊圈數(shù)量按設(shè)計(jì)要求確定,復(fù)合式防水板可不設(shè)緩沖層。(4)、防水板鋪設(shè)防水板應(yīng)超前二次襯砌一個(gè)模板臺(tái)車長(zhǎng)度鋪設(shè),采納環(huán)向從拱部向兩側(cè)邊墻展鋪,先拱后墻,下部防水板壓住上部防水板。防水板采納無(wú)釘鋪設(shè),實(shí)鋪與初支基面弧長(zhǎng)為0:8,用熱合器使防水板融化與塑料墊圈粘結(jié)牢固。分段鋪設(shè)防水板邊緣部位應(yīng)預(yù)留0cm以上搭接量,三層以上塑料防水板的搭接形式必須是“T”型接頭。防水板接縫采納自動(dòng)爬行式熱合機(jī)熱熔焊接成雙焊縫,焊接前將接縫處擦洗潔凈,搭接寬度
58、15cm,單條焊縫有效焊接寬度不小于1mm,防水板搭接縫與施工縫錯(cuò)開(kāi)距離大于00,幸免漏焊、假焊、烤焦焊穿現(xiàn)象?,F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備滅火裝置,并對(duì)防水板臨時(shí)覆蓋愛(ài)護(hù)。焊接完成后,采納充氣式檢查,綁扎鋼筋和立模時(shí)幸免損壞防水板。第9節(jié)二次襯砌1、施工方法二次襯砌多采納順作法,即由下到上,先墻后拱順序連續(xù)灌筑。在隧道縱向,則需分段進(jìn)行,分段長(zhǎng)度一般為1。2、模板操縱要點(diǎn)(1)、襯砌臺(tái)車足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性,安全系數(shù)大于動(dòng)荷載1倍(檢查出廠報(bào)告及檢算報(bào)告);模板固定支撐牢靠,澆筑混凝土前應(yīng)刷脫模劑,清理潔凈內(nèi)部雜物()、臺(tái)車拱頂部位應(yīng)預(yù)留4個(gè)注漿孔;(3)、模板表面要光滑,與混凝土的接觸面必須清理潔凈并涂刷脫模劑,模板與混凝土搭接長(zhǎng)度大于10cm;(4)、二襯臺(tái)車應(yīng)配備足夠數(shù)量的附著式振動(dòng)器;(5)、二襯臺(tái)車配備的滅火器數(shù)量和質(zhì)
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