隧道开挖与支护技术交底文档格式.docx
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东坡隧道为特长隧道,采用10.25m净宽断面,我标段主要围岩级别为V级和IV级。
分离式隧道V级围岩采用拱部环形留核心土开挖法施工,IV级围岩采用上下台阶开挖法施工;
小净距隧道先行洞采用与分离式隧道相应围岩相同的开挖法施工。
后行洞V级围岩采用单侧壁导坑法施工。
后行洞IV级围岩粗预留核心土开挖法施工。
2.1V级围岩开挖作业
对于Ⅴ级围岩洞口加强段及小间距隧道Ⅴ级围岩后行洞,施工开挖应做好超前支护,采用单侧壁导坑法施工,为减少爆破对中间岩柱的扰动,左右线施工导坑均设置在靠中间岩柱一侧,单侧壁导洞及导洞外侧洞室均采用上下断面法开挖。
导洞与导洞外侧洞室掌子面间距控制在10~15m,上、下台阶间距控制在3~5m。
围岩软弱地段施工以机械开挖为主,辅以人工手持小型机具配合修边。
部分需爆破地段采用人工手持风钻成孔,浅孔弱爆破方式进行。
应做到分部、依序进行,见图1单侧壁导洞施工工序图。
图1单侧壁导洞施工工序图
施工工序:
第一步:
导洞上断面施工
开挖导洞上断面10部(Ⅸ部大管棚或超前注浆小导管已完成),每循环进尺不大于架立2榀钢架距离。
导洞上断面Ⅺ部初期支护(初喷砼、安设锚杆、挂钢筋网、立钢拱架、喷砼至设计厚度)。
第二步:
导洞下断面施工
开挖导洞下断面12部(Ⅸ部大管棚或超前注浆小导管已完成),每循环进尺2~3m。
导洞ⅩⅢ部边墙及仰拱初期支护。
第三步:
主洞上断面施工
开挖主洞上断面14部,每循环进尺不大于架立2榀钢架距离。
主洞上断面部ⅩⅤ初期支护。
第四步:
主洞下断面施工
开挖主洞下断面16部,每循环进尺不大于2m。
主洞ⅩⅦ部边墙及仰拱初期支护。
此时初期支护封闭成环。
第五步:
拆除中隔壁。
第六步:
洞仰拱浇筑
第七步:
施作防水层,全断面模筑二次衬砌砼
先行洞与后行洞应保证足够的安全距离,掌子面错开距离应大于2B(B为隧道开挖宽度)。
为避免后行洞爆破震动使先行洞二次衬砌产生裂纹,在浇筑的衬砌混凝土强度未达到设计强度的70%以前,后行洞的爆破在先行洞靠中间岩柱侧壁引起的震动速度宜小于6cm/s。
先行洞二次衬砌落后于后行洞初期支护(落地成环后)1倍开挖宽度B以上。
对于Ⅴ级围岩段先行洞,施工开挖应做好超前支护,采用拱部环形留核心土开挖法的方法开挖,上、下台阶间距不应大于15m。
上断面采用多功能台架,人工持风钻成孔,爆破开挖。
应做到分部、依序进行,见图2“台阶法预留核心土”工法施工步序图.
开挖上弧形1部(超前小导管已完成),每循环开挖进尺控制在2m左右,开挖成形后施作Ⅱ部的初期支护。
开挖时在中心部位留核心土,待支护结束后下一循环开挖。
当1部开挖进行约5~10m后进行3部开挖,随后进行第4部开挖和Ⅴ部的初期支护,每循环开挖进尺控制在100cm~150cm之间。
第4部开挖及Ⅴ部的初期支护,左右侧应交错进行,错开距离2~3榀拱架。
当4部开挖进行约5~10m后进行6部开挖,施作Ⅶ部的初期支护,封闭成环。
图2“拱部环形留核心土开挖法”工法施工步序图见下页。
图2“拱部环形留核心土开挖法土”工法施工步序图
2.2IV级围岩开挖作业
对于Ⅳ级围岩段,施工开挖应做好超前支护,采用上下台阶法开挖,上、下台阶间距不应大于20m,上台阶高度宜为2.5m。
施工方法:
先开挖上半断面,待开挖至一定长度后,再开挖下半断面,上、下断面同时并进。
施工顺序:
①上台阶开挖;
②上台阶初期支护;
③下台阶开挖;
④下台阶初期支护;
⑤全断面二次衬砌。
施工要求:
(1)台阶不宜多分层,上下台阶之间的距离尽可能满足机械设备正常作业。
(2)施工应先护后挖,宜采用超前锚杆或超前小导管辅助施工措施,(详见表1,表2)开挖采用光面爆破,控制超欠挖。
(3)初期支护紧跟开挖面。
上台阶施工时,钢架底脚宜设缩脚锚杆,控制其下沉和变形。
下台阶在上台阶喷射混凝土强度达到设计强度标准值的70%后开挖。
(4)隧道两侧的沟槽及铺底部分,应和下台阶一次开挖成型。
(5)台阶长度不宜过长,应尽快安排仰拱闭合,以改善初期支护受力条件。
2.3钻爆设计
2.3.1设计原则
(1)为减少对围岩尤其是中间岩柱的扰动,钻爆方案采用浅眼分区爆破的方法组织施工,Ⅴ级围岩掘进眼钻孔深度控制在0.8~1.5m以内,Ⅳ级围岩掘进眼钻孔深度控制在2~3m以内,爆破分区采用先中部掏槽,再掘进眼,最后周边眼爆破的顺序施工。
从控制爆破规模、掘进深度等方面降低爆破振动速度对周围建筑物的影响。
(2)根据设计图中对岩石以及相关的技术评价,作为本次爆破方案控制单段最大药量的依据。
爆破设计参考《爆破安全规程》(GB6722—2014)和《公路隧道施工技术细则》(JTG/TF60-2009)的相关要求。
(3)钻爆作业均采用微差起爆方法,并根据保护物到爆点的不同距离,严格按实测振动规律控制单段最大药量和一次起爆规模。
(4)为确保爆破作业人员的安全,准确控制爆破时间。
本方案采用孔内非电雷管,孔外电雷管击爆的电与非电混合式起爆网路。
(5)根据本工程以及地方的特点,孔中的炸药采用乳化炸药。
(6)爆破作业严格实行定人员、定岗位、定安全责任的制度,并严格执行爆破器材专运和回收制度。
爆破前应先预警,清理洞内人员,保证爆破前洞内人员完全撤离。
并做好安全警戒工作。
2.3.2Ⅳ级围岩钻爆
1、起爆网络设计
爆破振动与同段起爆的炸药量密切相关,采用非电毫秒雷管微差起爆技术,不但控制单段雷管的起爆药量,又能有效地控制每段雷管间的起爆时间,使爆破振动波不叠加。
这样既能保证岩石破碎达到理想爆破效果,又能消除爆破振动的有害效应。
隧道采用孔内同段、孔外微差的起爆网络,在掏槽眼、辅助眼、底眼及周边眼中,起爆药量较大段别雷管间隔时差不小于20ms,起爆雷管采用国产系列非电毫秒雷管,这样可以使爆破振动速度降低30%。
2、掏槽形式
隧道爆破的掏槽眼是爆破成败的关键,也是产生最大振动速度的部位,考虑到隧道的开挖断面较大,所以开挖掏槽形式为楔形掏槽(斜掏),布置形式为长方形,二级掏槽。
3、炮眼布置
周边眼应沿隧道开挖轮廓线布置。
辅助炮眼应交错均匀布置在周边眼与掏槽眼之间。
周边炮眼与辅助炮眼的眼底应在同一垂直面上,掏槽炮眼应加深10~20cm。
4、光面爆破效果技术保证措施
①周边轮廓线和炮眼的放样宜采用隧道激光断面仪或其他类似的仪器,尽量减少人工操作。
周边轮廓线的放样允许误差应为±
2cm。
②周边眼间距与抵抗线的相对距离要合理,通常减小周边眼间距,爆破后轮廓成形好。
③装药结构:
周边眼采用间隔装药并使用导爆索作为传爆线,直径为采用25mm炸药加竹片绑扎的串状装药结构。
其它炮眼采用连续装药,药卷为32mm,全部采用反向起爆装药结构。
在一般情况下,周边眼的堵塞长度不少于20cm,其它炮眼堵塞长度不少于30cm。
其装药结构见图3炮眼布置图。
图3炮眼布置图
2.3.3V级围岩钻爆
根据本隧道设计图纸,V级围岩采用拱部环形留核心土开挖法,后行洞Ⅴ级围岩采用单侧壁导坑台阶法施工。
1、施工注意事项:
a、施工中应短开挖,强支护,及时封闭初期支护,做到步步为营,稳扎稳打。
b、施工时应采用人工开挖、风镐开挖,配合挖掘机开挖和微振爆破,尽量减少对围岩的扰动。
c、必要时,侧壁导坑上断面应采用喷射混凝土及时封闭,以保证开挖面的稳定。
d、隧道开挖每循环进尺必须控制在1米以内,并根据隧道监控量测情况在必要时以核心土为基础,设置扇形支撑。
e、施工时,应加强监控量测工作,及时反馈,根据反馈信息指导施工和修改设计。
开挖主要以机械开挖为主,人工风镐配合修整成形,局部需爆破地段采用风钻钻孔进行弱爆破,开挖方法为预留核心土开挖,管棚超前支护,开挖上部三分之一环形开挖,进行上部支护,开挖边墙,支护边墙,开挖核心土,下部开挖,下部支护,开挖进尺1m,开挖、支护过程中量测紧跟及时反馈,以调整支护参数,衬砌前拆除临时支护。
3、初期支护
初期支护施工工艺流程图如图4隧道初期支护工艺流程图。
图4隧道初期支护工艺流程图
3.1拱架安装
东坡隧道钢支撑参数见表3东坡隧道钢支撑参数表。
表3东坡隧道钢支撑参数表
支护形式
钢拱架形式
纵向间距(cm)
XS5b2+
I20b工字钢拱架
50
XS5b/XS5b2
75
XS5a2
I18b工字钢拱架
SJ4
SC4+
S4a1/S4a2
I14工字钢拱架
100
初喷完成后,及时进行钢拱架架立。
各单元钢架采用连接钢板、M20螺栓(S8.8级)固定,钢架纵向采用HRB400Φ22钢筋连接。
按设计加工好各单元型钢钢架后,组织试拼,检查钢架尺寸及轮廓是否合格。
架立垂直度不超过2°
,拱脚位置与设计之间的误差不超过±
5cm。
1.钢拱架制作
钢拱架采用冷弯机进行弯制,弯制时应注意钢拱架尺寸,保证尺寸准确。
钢拱架需要接长时,应先对焊,然后在焊缝位置加设加强钢板,钢板和工字钢焊接采用满焊。
钢拱架接长时,接长长度不小于1m,且顶拱90°
范围内不得设接口。
钢拱架制作完成后,应在拼装大样台上进行试拼。
先在大样台上进行放样,用红油漆描出大样,然后按单元顺序拼装工字钢,要求拼装线性误差不超过3cm,翘曲度不超过2cm。
2.钢拱架运输
钢拱架加工好后应采用农用车分段运输至安设地点,严禁组装好后运输。
运输过程中应采取相应措施,防止颠簸造成工字钢变形。
3.钢拱架安装
拱架安装时,应先保证拱架脚底无虚渣,保证受力稳固。
钢拱架应从下而上安装,采用机械吊装,人工配合,单元与单元连接采用M22*65螺(S8.8级)栓连接,螺栓必须拧紧固,保证连接钢板密贴。
安装完成后,立即采用Φ22螺纹钢筋将相邻两榀钢拱架连接,连接钢筋环向间距为1m(内外侧交错布置),与钢拱架焊接牢固。
4.打设锁脚锚杆
在施工过程中需加强对钢架安装以后的监控量测,必要时采取有效措施进行加固,以防止拱部钢架下沉。
具体措施如下:
①强对钢架的锁脚固定措施
由于采用分部开挖方法,拱部钢架安装后,钢架暂时不能全断面封闭成环,拱部钢架必须采取锁脚措施,将钢架两底脚牢固锁定,以防止钢架下沉或两底脚回收,钢架锁脚采用两根L=4m的Φ42注浆小导管进行锚固,每榀钢拱架两拱脚处各打设2根,方向和洞壁夹角为15°
向下打设,共4根。
锚杆完成后,应和钢拱架焊接牢固。
②加设钢架基础连接纵梁,扩大开挖底脚,防止钢架悬空
为防止钢架下沉,在拱部钢架底脚采用混凝土预制垫块,,以增加钢架底脚的承力面积。
视现场实际围岩情况,如采用混凝土垫块不能满足要求,可采用槽钢整体铺底,以增大受力面积,减小压强。
③及时喷射混凝土进行覆盖
钢架安装完成后,及时施工C25喷射混凝土,喷射砼时应分层、分段进行,钢架应全部被喷射混凝土覆盖,钢架与围岩间的混凝土保护层厚度不应小于40mm,临空一侧不应小于20mm。
④防止施工过程中的碰撞和损坏
机械开挖时,为防止挖掘机等大型机械对已支护好钢架进行碰撞和冲击,造成钢架损坏,因此,要派专人对开挖作业进行指挥,严格限制机械作业界限,以防止碰撞钢架。
3.2.锚杆施工
1.锚杆支护参数见表4东坡隧道锚杆支护参数表。
表4东坡隧道锚杆支护参数表
锚杆形式
锚杆长度(m)
环向间距(cm)
每环根数(根)
RD25N型普通中空注浆锚杆
4
19
EX25N型涨壳式可预应力中空锚杆
6
6.5
XS5b
5.5
XS5b2
XS5a
18.5
φ22锚杆早强砂浆锚杆
3.5
28.5
3.0
24.5
2.锚杆施工
(1)钻孔
锚杆在钢拱架安装完成后采用风钻成孔,钻孔时确保孔口岩面整平,并且使钻孔方向与岩层层理呈大角度方向。
锚杆在刚拱架两侧呈梅花形交错布置。
(2)清孔
锚杆安装前,应检查锚杆孔孔位、孔深、垂直度、孔径、方向,必须合格。
同时应用高压风清孔,使孔干净无积水、残渣。
(3)锚杆安装
锚杆从钢架两侧穿过,并用专用顶头顶进,顶进钻孔长度≮90%锚杆长度。
锚杆外壁与孔岩壁间隙采用胶泥堵塞严密,安装止浆塞、锚垫板。
注意保护中空注浆锚杆管口不受损变形,外露10~15cm,以便与注浆管路连接。
锚杆施工后,七天之内不得悬挂重物或扰动。
(4)注浆:
按设计要求配制1:
1水泥浆液,注浆时,孔口初始压力控制在0.5~1.0Mpa,终止压力控制在2.0Mpa。
注浆结束后,将管口封堵,以防浆液倒流管外。
3.3钢筋网施工
1.钢筋网片制作
钢筋网采用HPB300φ8钢筋(圆钢)制作,网格尺寸20×
20cm。
根据拱架间距、锚杆布设情况及搭接长度,确定钢筋网片的尺寸,在洞外加工成半成品后运入洞内安装。
2.半成品存放
制作成型的钢筋网片必须轻抬轻放,避免摔地产生变形。
钢筋网片半成品应远离加工场地,堆放在指定的成品堆放场地上。
存放和运输过程中要避免潮湿的环境,防止锈蚀、污染和变形。
3.挂网
挂网在初喷混凝土和锚杆施作后进行,网片应紧贴初喷混凝土面,铺设应平整,采用人工挂网。
钢筋网应随受喷岩面起伏铺设。
网片搭接长度不小于一个网格尺寸,且不小于30d(d为钢筋直径)。
4.绑扎
网片挂设完毕后,将网片之间的接头以及网片钢筋与锚杆头、纵向链接钢筋等绑扎牢固。
避免网片超出喷射混凝土面及喷射混凝土时网片晃动。
3.4喷砼作业
1.场地准备
喷射混凝土料在洞外采用拌和机拌制方式,使用罐车运输至洞内工作面,然后给料于喷砼机。
同时设晴雨表,掌握砂石材料的含水率,及时调整施工配合比。
2.清理工作面
喷射混凝土前,认真检查开挖断面尺寸,欠挖应予以凿除,修整断面,清理浮石及拱脚的虚渣等。
3.喷射混凝土作业
(1).洞身喷射混凝土强度等级为C25,采用1台湿喷机进行喷射砼。
喷砼厚度为:
Ⅴ级浅埋段26cm,Ⅴ级深埋段24cm,Ⅳ级深埋段20cm。
(2).喷射混凝土作业采用分段、分片、分层进行,分段长度不宜大于4m。
喷射砼时先将低洼处大致喷平,再自下而上分段、分层、往复喷射。
①喷射混凝土分段施工时,上次喷混凝土应预留斜面,斜面宽度为200~300mm,斜面上需用压力水冲洗润湿后再进行喷射混凝土。
②分片喷射要自下而上进行,并先喷钢架与壁面间混凝土,再喷两钢架之间混凝土。
边墙喷混凝土从墙角开始向上喷射,使回弹料不致裹入后喷层。
③分层喷射时,后一层喷砼在前一层混凝土终凝后进行,若终凝1小时后再进行喷射时,先用风水清洗喷层表面,一次喷混凝土的厚度以喷混凝土不滑移不坠落为度,既不能因厚度太大而影响喷混凝土的粘结力和凝聚力,也不能太薄而增加回弹量,边墙一次喷射混凝土厚度控制在7-10cm,拱部控制在5-6cm,并保持喷层厚度均匀,顶部喷射混凝土时,为避免产生堕落现象,两次间隔时间宜为2-4小时。
(3).喷射速度要适当,以利于混凝土的压实。
风压过大,喷射速度增大,回弹增加;
风压过小,喷射速度过小,压实力小,影响喷混凝土的强度。
因此在开机后要注意观察风压,风压达到0.5MPa后,才能打开送料阀门,并据喷嘴出料情况调整风压。
一般工作风压:
边墙0.3-0.5MPa,拱部0.4-0.65MPa。
(4).喷射砼时使喷嘴与受喷面应保持适当距离,喷射角度尽可能接近90°
。
以使获得最大压实度和最小回弹量。
喷嘴与受喷面距离宜为1.5-2.0m;
喷嘴应连续,缓慢作横向环行移动,一圈压半圈,喷射手所画的环形圈,横向40-60cm,环向高15-20cm,若受喷面被钢架、钢筋网覆盖时,可将喷嘴稍加偏斜,但不宜小于70°
如喷嘴与受喷面的角度太小,会增加回弹量,影响喷混凝土的质量。
4.施工控制要点
(1).喷射混凝土原材料检验合格后才能使用,严格控制拌合料的水灰比。
喷射混凝土的坍落度宜控制在18~22cm,过大混凝土会流淌,过小容易出现堵管现象。
喷射过程中应及时检查混凝土的回弹率和实际配合比。
喷射混凝土的回弹率:
拱部不大于25%,边墙不大于15%。
(2).喷射混凝土拌合料随拌随用,停放时间不得大于30min。
(3).必须在隧道开挖后及时进行施作。
喷射混凝土严禁选用具有潜在碱活性骨料。
喷混凝土厚度应预埋厚度控制标志,严格控制喷射砼的厚度。
(4).喷射前应仔细检查喷射面,如有松动土块应及时处理。
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。
(5).喷射完成后应检查喷射混凝土与岩面粘结情况,可用锤敲击检查。
同时测量其平整度和断面,并将此断面与开挖断面对比,确认喷射砼厚度是否满足设计和规范要求。
当有空鼓、脱壳时,应及时凿除,冲洗干净进行重喷,或采用压浆法充填。
(6).在喷射侧壁下部时,需将上半断面喷射时的回弹物清理干净,防止将回弹物卷入下部喷层中形成“蜂窝”而降低支护强度。
(7).经常检查喷射机出料弯头、输料管和管路接头,发现问题及时处理。
管路堵塞时,必须先关闭主机,然后才能进行处理。
(8).喷射砼完成后应先关主机,再依次关闭计量泵、震动棒和风阀,然后用清水将机内、输送管路内残留物清除干净。
(9).喷射混凝土冬期施工时,洞口喷射混凝土的作业场应有防冻保暖措施;
作业区的气温和混合料进入喷射机的温度均不应低于5°
C;
在结冰的层面上不得进行喷射混凝土作业;
混凝土强度未达到6MPa前,不得受冻。
(10)喷射混凝土