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隧道施工方案
1 . 工程概况
本合同段某某 1 座隧道(铁锁关隧道),为带中墙的整体式双连拱结构隧道。隧道全长 257 m,隧道净空(宽×高) :2×9.75 ×5m,隧道位于半径 R=3435.91m的圆曲线内, 该隧道为泥质粉砂岩夹砂质泥岩, 围岩类别为Ⅱ类。 隧道的地下水主要来源于大气降水, 补给量受地形、 地貌、岩性、构造和降水方式的控制。隧道区内地下水补给条件较差,地下水
贫乏。隧道涌水量不大,但分布不均匀,一般呈渗水滴水状态,局部可能形成富水地段,如断层破碎带,裂隙发育地带等,会出现淋水或股流状态。
本隧道为Ⅱ类围岩,地质条件较差,施工中以“弱爆破、少扰动、强支护、早封闭、适时衬砌”为原则,并根据围岩监测结果及时调整施工方案,确保施工安全,保证工程质量。
2. 施工组织及主要施工方法
隧道由有经验的专业化施工队伍负责施工,根据洞内不同工序,隧道施工队分为:测量班、掘进班、锚喷班、衬砌班等工班,分别负责各工序的施工。本隧道是本合同段控制工期的主要工程,拟配备性能良好的机械设备 , 主要机械设备有:电动压风机、装载机、自卸汽车、砼喷射机、水平钻机、钻孔(衬砌)台车等。详见拟投入本合同工程的主要施工机械表(表 3)。
隧道按新奥法施工,出碴采用无轨运输方式,自制简易钻爆台车配
合 7655 型风动凿岩机钻孔,实施掘进(钻、爆) 、出碴(装、运)、锚喷
(拌、运、锚、喷)和衬砌(拌、运、灌、捣)等四条机械化作业线。3 . 施工进度安排
根据现场调查和招标文件工期要求 , 拟采用单口掘进的施工方法 , 从隧道进口开始掘进。隧道路面为 2%的纵向上坡,从进口端掘进也有利于 洞内排水。根据隧道的结构特点及地质情况采用三导坑半断面,先墙后
拱法施工(隧道开挖采用中导洞 +侧壁导洞 +上下导坑开挖法)。本工程拟2001 年 1 月 10 日开工, 2002 年 2 月 10 日完工,施工时间为 13 个月。
. 临时工程
施工便道
施工便道按 7m宽、0.2 m厚泥结碎石路面新建和整修。施工便道主要利用原有乡间道路,对旧路进行调直,加宽整修,以保证施工运输的 需要。
施工用电
隧道进口端安装一台 500KVA电力变压器, 保证生活及生产用电, 同时配备一台 250KW的柴油发电机以备电网停电时使用。
施工用水
隧道进口紧邻玉带河 , 安装二组变频恒压供水装置, 利用河水, 供施工使用。
高压供风
隧道进口建压风站一座,安装 2 台 20m/min 电动空压机,供应进口施工用风。
三管两路及洞内排水
隧道内通风管采用软质风管,通风方式采用压入式通风。风管悬挂于一侧边某某,高压风管、水管安装在通风管同侧临时水沟上方。隧道动力线、照明线安装在另侧边某某顶部。隧道两侧分别设置排水沟,排水沟
不得侵入砼衬砌基础, 并防止基础被积水浸泡。 施工道路做好横向排水,
确保道路不积水,保证道路畅通。
施工通讯
采用有线与无线对讲机相结合的联络方式。
生产和生活用房
生产及生活用房在拟XX附近自建, 由于本地区雨量较大 , 因此采用砖石结构,临时房屋位置见施工总平面布置(表 4)。
挡护及防、排水工程
在施工过程中为保证安全, 在进洞前根据现场情况 , 做好引水、截水、排水和挡护设施,防止水害及山体滚石危及安全。
. 主要施工方法
明洞施工
隧道进出口处各设有一段明洞,采用明挖法施工。开挖时要根据现场工程地质和水文地质条件 , 本着“早进、晚出”的原则进行开挖。开挖后及时进行明洞钢筋砼施工,以保证进洞施工安全。
明洞土方采用机械开挖,石方采用 7655 风枪钻孔,控制爆破。施工
过程中对洞门仰坡及边坡尽量避免扰动,并加强对该处坡面的观测,如在开挖过程中有滑坡迹象应及时采取加固措施,并采取保留核心土的办
法,先将明洞和洞门衬砌好,再挖除核心土。
5. 2进洞施工
待XX边坡防护及初期支护完成, 明洞浇注完成后, 砼达到允许强度时,进行中墙导洞开挖及边某某导洞开挖。
掘进
开挖方法:本隧道为Ⅱ类围岩拟采用三导坑先墙后拱法施工 , 具体施工方法为 : 隧道开挖时先挖中隔墙 , 完成初期支护后 , 浇筑中隔墙砼 ; 再挖两边某某 , 完成初期支护后 , 浇筑边某某二次衬砌砼 ; 最后开挖拱顶部分 , 完成初期支护后 , 浇筑拱顶部分二次衬砌砼。
钻孔
钻孔施工在导洞开挖时采用人工搭建施工平台配多台 7655 型风动凿岩机钻孔, 正洞开挖时, 使用自制简易台车配多台 7655 型风动凿岩机钻孔。
钻孔前,先进行钻爆设计,钻工要熟悉炮眼布置图,施工时严格按钻爆设计实施,钻工要熟悉炮眼布置图,定人、定位,周边某某、掏槽眼由经验丰富的司钻工司钻确保位置和角度的正确。
严格控制炮眼间距,误差不得大于 5cm,特别是掏槽眼和周边某某, 采用斜眼掏槽时,外插角必须控制好,严禁相互交错穿孔。采用直眼掏 槽时,钻孔要相互平行,且垂直于开挖断面。
周边某某数量,间距要严格按照钻爆设计施某某。爆破后要求硬岩残眼
率达 80%以上,中硬岩达到 70%以上,软岩开挖轮廓要圆顺, 符合设计轮廓,周边某某外插角应严格控制,并根据钻孔深度进行调整,使相应邻两
茬炮之间错台不大于 15cm。
钻孔施工时,应满足以下要求:
掏槽眼眼口间距和眼底间距误差控制在 5cm以内。
辅助眼眼口排距、行距误差均不得大于 5cm。
周边某某沿隧道设计断面轮廓线上的间距误差不大于 5cm,外斜率不大于 5cm/m,眼底不超出开挖轮廓线 10cm,最大不得超过 15cm。
内圈炮眼到周边某某的排距误差不得大于 5cm,炮眼深度超过 2.5m
时,内圈炮眼与周边某某应采用相同斜率。
当开挖面凹、凸较大时,应按实际情况调整炮眼深度和装药量, 力求除掏槽眼外的所有炮眼底部处于同一垂直面上。
爆破
采用预裂爆破,并按微震控制爆破设计,塑料导爆管非电起爆。 施工中根据预裂爆破设计,结合现场地质情况进行爆破试验,并不
断修正设计参数,以达到最佳爆破效果。成立爆破小组,实行定人、定位、定标准的岗位责任制,精细正规实施,其具体措施如下:
钻眼完成后,按炮眼布置图进行检查,并做好记录有不符要求的炮
眼应某某,经检验合格后才可装药爆破。
装药作业要定人、定位、定段别。装药前应将所有炮眼内泥浆、石某某用高压风、水吹洗干净。
严格按设计的装药结构和药量装药, 装药时应使用专门的炮棍装药,
炮棍可选用木制、竹制或塑料材料。炮棍要直顺、顶端要齐平,直径比炮孔某某稍小,并保证装药时不损坏导爆管或雷管脚线。为满足不同部
位的爆破要求,装药的密度要求不同,当需提高装药密度时,药卷可一节一节的装并随即捣实,使药与眼壁间不留缝隙。要降低装药密度时, 可采用间隔装药、小直径药卷或几个药卷同时装入后再推进。
已装好药的炮眼要及时用炮泥封堵,周边某某的封堵长度不宜小于 20cm,封堵材料可应地取村, 但要求其不可燃并要有可塑性, 易于密实, 与炮孔壁摩擦作用大,能结成一个整体。可选用一部分石某某、石粉、或
粗砂配粘土加适量水混合配制。装炮泥时开始要慢用力、轻捣,以后炮泥须依次捣实至孔口,捣炮泥时要用手拉住雷管脚线,导爆管要拉直, 但不得过紧。
潮湿有水的炮孔应最后排除积水、岩粉后及时装药,药卷可加防水
套或使用防水炸药。装药后及时起爆,避免时间过长或因其它原因使防水作用破坏,造成爆破效果降低或失效拒爆。
接线、联接网络应严格按钻爆设计实施,注意导爆索的连接方向和
连接点的牢固性。装药前将主要的钻孔器具收集整理好,移至安全地段后方可起爆。
出碴
隧道出碴采用无轨运输方式 , 装载机装碴 , 自卸汽车运输。
测量放线
洞内施工测量采用中线法,中线测桩间距不短于 50m,每 100m设一水准点,根据需要适当加密。在每排炮开钻前准确绘出开挖轮廓线,周
边某某、掏槽眼的位置。
每次测量放线的同时, 对上一次爆破断面进行检查 , 利用我局自行开
发的计算机软件,《隧道开挖断面量测系统》 对测量数据进行处理。 及时调整爆破参数,以达到最佳爆破效果。
支护
喷砼
按半湿裹砂喷射砼工法实施,并掺用我局自行研制并通过铁道部鉴定获国家专利的 STC粘稠剂。
工艺流程
喷射砼工艺流程见下图(半湿法喷射砼工艺流程图)
拌和物
运送用的空气 , 0.8m
半湿法喷砼工艺流程图
在含砂量大的土质地层喷射砼时, 先低压喷射, 同时加大 STC掺量, 待喷好一层后再按常规喷射。
施工要点如下:
①选用 425 号普通硅酸盐水泥,细度模数大于 2.5 的硬质洁净砂, 粒径 5~ 12mm的级配碎石 (或卵石),经化验合格的拌合用水。 喷射砼严格按设计配合比拌和,配合比及搅拌的均匀性每班检查不少于两次。
②喷射前,认真检查隧道断面尺寸 , 对欠挖部分及所有开裂、破碎、水溶崩解的破碎岩石进行清除和处理,清除浮石和墙角虚碴,并用高压 水或风冲洗岩面。
③喷射机安装调试后先注水后通风,清通机筒及管路投料。连续喂
料,经常保持料斗内料满, 料斗上设 12mm孔径的筛网一道, 避免超径骨料进入机内,造成堵管。喷射时,先注水(注意喷嘴要朝下,避免水流 入输料管),后送风, 然后上料, 根据受喷面和喷出的拌和物情况调整注水量,以喷后易某某,回弹小和表面呈湿润XX为度。
喷射顺序:采取分段、分块,先墙后拱,自下布上的顺序,进行喷射作业。隧道内沿纵向 3~4m为一段,每 2m宽为一片。
喷射时,喷嘴做缓慢的螺旋形运动,使喷射料束运动轨迹呈环形螺
旋式移动, 旋转直径约 20~ 30cm,自喷射面的下部开始, 水平旋转喷射, 喷料要一圈压半圈,喷至段尾时上移返回,同时要求一排压排,如此往
复喷射。喷射时如有个别受喷面凹洼不平应先喷该处,大致找平。
为保证喷射砼密实度,减少回弹量,对于风压、水压及喷头的喷射 距离、喷射角度都应合理调整。喷嘴至受喷面距离以 0.6 ~ 1.0m 为宜,
料束以垂直于喷射面为佳。
喷射料束放置速度及一次喷射厚度,以每 2 秒左右转动一圈为宜, 一次喷厚以不回落时的临界厚度或达到设计要求厚度时向前移动,每次
喷射厚度一般不小于 5cm。若喷射要求厚度较大,一次不能达到时,第二次喷射应在第一层砼终凝 1 小时后进行。两次喷射注意找平岩面,以便于铺设防水层。
风压和喂料量, 应根据喷射部位不同, 以及采用的喷射机型号进行调整。
④喷射砼的养护:喷射砼终凝 2 小时后,进行喷水养护,养护时间不少于 14 天。爆破作业距喷射砼完成时间不小于 4 小时。
有水地段喷射砼采取如下措施:
当水点不多时, 可设导管引排水后再喷射砼; 当涌水量范围较大时, 可设小导管注浆止水,然后再喷砼;当涌水严重时可设置泄水孔,边某某
水边喷砼。
增加水泥用量,改变配合比,喷砼由远而近逐渐向涌水点逼近,然后在涌水处安设导管,将水引出再在导管附近喷砼。
施工注意事项 :
喷射前仔细检查机具情况,提前处理危石,喷射机应布置在安全地带,并尽量靠近喷射部位,便于掌机人员与喷射手联系,随时调整工作风压。经常检查喷射机出料弯头,输料管和管路接头,发现问题要及时处理。开始喷射时一定要先注水,后送风,再开机上料。喷射作业结束时,将机内和管中的拌合料用完后再停机、关水、断风。每班完成施工
作业后都要对喷射机进行清理、检修,保证下一班机器工作状态良好。
施工过程中, 拌料严格按设计配合比及拌和方法拌和, 计量要准确, 特别是外加剂的用量,必须满足设计要求。运输道路保证畅通,照明用
电要有保证,风压、水压要稳定。质量控制和检查
喷射砼强度及抗渗性:通过工地喷大板,切割制取试件检查,或直
接喷到无底试模中制成试件检查。
与岩面的粘结力检测:在工地预留试件,用直接拉拔法试验或喷大板切割试块做劈裂试验求得强度值。
喷射厚度控制:以锚杆外露部分作为标记进行检查或喷射时插入长
度比设计值厚度长 5cm的铁丝、纵横向 1~ 2m设一根作施工控制。
锚杆
采用XXXXX 22 砂浆锚杆,施工程序如下图:
开挖后先进行第一层喷射砼施工, 待该层砼终凝并形成一定强度后, 按设计要求布置锚杆位置,用红油漆标示清楚。
进行钻孔施工,钻孔完成后将安装好锚头的锚杆插入孔内至设计深
度,打紧后安装止浆塞。
注浆: 注浆压力控制在 0.5 ~1.0MPa,并随时排除孔中空气,保证锚
杆砂浆饱满。
挂网
按设计要求加工钢筋网,随受喷面起伏铺设,并将钢筋网同定位锚 杆固定牢固,钢筋网与受喷面的间隙以 3cm左右为宜。砼保护层厚度应大于 2cm。
钢架
安装工艺流程见下图。
钢拱架安装工艺流程图
施工注意事项:
安装前分批检查验收加工质量 (结构尺寸、焊接情况是否符合要求) 。清除底脚处浮碴,超挖处加设钢(木)垫块,其中间段接头板用砂子埋
住,以防砼堵塞接头板螺栓孔。
按给定的中线,水平标高,标准间距垂直架立,支撑钢架应与围岩
尽量靠近, 留 2~ 3cm的间隙做保护层, 当钢架与围岩间隙较大时, 安设鞍形砼垫块,确保岩面与拱架密贴。
钢拱架安装左右偏差应小于 5cm,倾斜角应小于 2°。控制钢拱架受力情况的薄弱环节在于节点联结螺栓,定位锚杆及纵向连结筋,因此, 所有螺栓要上齐,旋紧、拧好,必须安设垫片后再拧紧螺栓,按设计焊 连定位锚杆和纵向连接筋,确保安装质量。
钢架施工中的安全注意事项
在搬运过程中,应将钢架构件绑扎牢固,以免发生碰伤人,车辆倾覆,构件坠落等事故。
钢架的架设应由专人按规定的信号进行指挥,随时观察围岩动态或
喷射砼的情况,防止落石,坍塌引起伤人事故。
在架设钢架前应采用垫板将钢架基础找平,架设时,应将钢架与定位锚杆固定,用纵向连接筋连接牢固,防止发生钢架倾覆或扭转。
当紧固顶部连接螺栓,楔紧钢架时,作业人员应以正确的姿势站在
平稳,牢固的脚手架上,并配带安全防护用具防止发生坠落事故。
对钢架应随时检查,如发现扭曲,压屈现象或征兆时,必须及时采
取加固措施。必要时应使其他人员撤到安全地带,防止因坍塌造成伤亡事故。
e 大管棚超前支护
铁锁关隧道为Ⅱ类围岩,设计采用了XXXXX 108 大管棚超前支护。根据我单位同类工程的施工经验,拟采用水平钻机施某某较为经济,不仅速度 快,而且作业安全。注浆部分参照小导管注浆工艺。
(1) 钻孔: 钻孔工艺流程见下图。
施工 要 点如
下:
① 在开 挖外轮廓线以外施某某C25 砼拱作为长管棚导向墙, 使用水平液压钻机施 钻。经过几次接杆
完成长管棚钻孔。 钻孔时随着孔深的增长,需要对回转扭矩、冲击力及
推力进行控制和协调,尤其是推力要严格控制,不能过大。
②为了确保钻杆接头有足够的强度、 刚度和韧性, 钻杆联接套应与钻杆同材质,两端加工成内螺扣(钻杆首尾端外螺扣) ,联接套的最小壁厚≥ 10mm。连接套及连接方式见右图。
为防止钻杆在推力和振动力的双重作用下, 上下颤动, 导致钻孔不直,
钻孔时,应把扶直器套在钻杆上,随钻杆钻进向前平移。
③钻孔前由测量工准确画出钻孔位置。
④施某某, 钻机大臂必须顶紧在掌子面上, 以防止过大颤动, 提高施钻精度。
⑤钻机开孔时钻速宜低,钻深 20cm后转入正常钻速。
⑥第一节钻杆钻入岩层尾部剩余 20-30cm 时钻进停止, 用两把管钳人工卡紧钻杆(注意不得卡丝扣) ,钻机低速反转,脱开钻杆。钻
机沿导轨退回原位, 人工装入第二根钻杆, 并在钻杆前端安装好联接套,
钻机低速送至第一根钻杆尾部,方向对准后联接成一体。
每次接长钻杆,均可按上述方法进行。
⑦换钻杆时,要注意检查钻杆是否弯曲,有无损伤,中心水孔是
波形螺纹
波形螺纹钻杆联接套
否畅通等,不符合要求的应更换以确保正常作业。
⑧引导孔某某应比棚管外径大 15-20mm,孔深要大于管某某 0.5m 以
上。
⑨钻孔达到要求深度后,按同样方法拆卸钻杆,钻机退回原位。
( 2)顶管:
①施工工艺流程见下图。
②顶管工艺
采用大孔引导和管棚钻进相结合的工艺, 即先钻大于棚管直径的引导孔, 然后利用改装后钻机的冲击和推力, 将安有工作管头的棚管沿引导孔某某,接长棚管,直至孔底。
顶管施工工艺流程
③钢管顶进的作业要点
管件制作:管棚采用Φ 108 无缝钢管,管棚接长时先将第一根
钢管顶入钻好的孔内,再逐根联接。事先加工好的管节联接套 , 要预先焊接在每节钢管两端, 便于联接。 第一根钢管前端要焊上合金钢片空心钻头,以防管头顶弯或劈裂。
接长管件应满足管棚受力要求,相邻管的接头应前后错开,避免接头在同一断面受力。
使用水平液压钻机施某某大管棚施工时, 用于钻引导孔的冲击钻头Φ 127mm, 在顶管大臂的凿岩机上安装与管棚直径相应的钢管顶进联接套。
顶管作业: 先将钢管安放在大臂上后, 凿岩机要对已钻好的引导孔,低速推进钢管, 其冲击压力控制在 18- 22Mpa,推进压力控制在 4.0
- 6.0Mpa。
接管: 当第一根钢管推进孔内, 孔外剩余 30-40cm 时,开动凿岩机反转, 使顶进联接套与钢管脱离, 凿岩机退回原位, 人工装上第二节钢管,大臂重新对正, 凿岩机缓慢低速前进对准第一节钢管端部(严格控制角度),人工持链钳进行钢管联接,使两节钢管在联接套处联成一
体。凿岩机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管。
根据管棚设计长度,按同样方法继续接长钢管。
管棚补强: 为了加强管棚的刚度和强度, 按设计将管棚钢管全部打好后,应先用钻头掏尽钢管内残碴,进行管棚补强。补强方法:在钢
管内注入水泥浆(水灰比为 1∶ 1), 注浆初压力为 0.5-2.0Mpa ,终压力
为 2.0Mpa。浅埋地段及围岩破碎且富水地段,建议在钢管内应先放置
XXXXX 20 钢筋笼,再向管内充填水泥砂浆用以加强管棚的刚度。
e. 超前小导管预注浆
施工方法:
采用现场加工小钢管,喷射砼封闭岩面,用凿岩机钻孔再装钢管或用凿岩机直接将小钢管打入岩层,按设计要求注浆。注浆顺序为先注无水孔,后注有水孔,从拱顶顺序向下进行。工艺流程见下图 :
超前小导管预注浆工艺流程图
施工参数 :
超前小导管采用外径φ 50mm,壁厚 5mm的热轧无缝钢管加工制成,
长 500cm,钢管前端加工成锥形,尾部焊接钢筋加固箍,管壁四周每10-15cm 交错钻眼 , 眼孔某某为φ 8mm(梅花形布置)。
钢管沿隧道开挖轮廓线布置, 外插角 5-7 打入围岩,环向间距 0.5m,
纵向前后两排小钢管搭接长度不小于 1.5m。
超前小导管预注浆参数选择参考:注浆压力 0.5 ~ 1.0Mpa,水泥浆水灰比 1∶ 1,水泥标号为 425 号。施工中每孔注浆量达到设计注浆量时, 或注浆压力达到在 1.0Mpa 时,可以结束注浆。 超前小导管尾端焊于型钢支架腹部。
施工注意事项 :
导管应在开挖轮廓线上按设计位置及角度打入,孔位误差不得大于10cm,角度误差不得大于 3°,超过允许误差时,应在距离偏大的孔间补管后再注浆。
钢管每根实际打入长度不得短于设计长度,否则开挖 1 米后补管、注浆。
检查钻孔、打管质量 内容过长,仅展示头部和尾部部分文字预览,全文请查看图片预览。 砼初凝时间时设置。施工缝位置应设在设计的胀缝或缩缝处,与路面中心线垂直。当横向施工缝与横向缩缝分开设置时,其间距应大于 2m。横向缩缝:横向缩缝应全宽设置,有传力杆的提前安装传力杆。缩
缝采用切缝法,当砼强度达到设计强度的 25~ 30%时,用切缝机进行切割。切缝工作完成后,及时清除缝内锯屑和杂物,灌入填缝料。
横向胀缝:胀缝传力杆的活动端在缝的两边交错布置,传力杆必须平行于板面及路面中心线,传力杆长度的一半锚固于某某,另一半涂沥青。
纵缝:纵缝的位置按图纸要求布设,平缝纵缝施工时应对已浇砼板的缝壁涂刷沥青。浇筑邻板时,缝的上部应切割成规定深度的缝槽。纵缝拉杆布设在板厚中间,缝槽用规定的填缝料填塞缩缝。
检测:路面砼施工完成后,及时检测路面的抗折强度,纵、横缝顺直度,板边垂直度、平整度,相邻两板高差,纵坡高程、横坡、宽度、厚度、长度、槽深。对砼路面外观进行检查,砼不得有脱皮、印痕、裂缝,石子外露和缺边掉角现象,要求路面曲线圆滑,路面压槽纹理适宜,满足设计要求。
养生:砼面板做完后要及时养生,用草袋覆盖洒水,使路面经常保持湿润状态,养护时间不少于 14 天,养生期间严禁车辆通行。
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