暗洞施工方案Word格式.docx
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在当前隧道施工实践中,从施工造价及施工速度考虑,施工方法的选择顺序为:
全断面法→台阶法→环形开挖留核心土法→中隔壁法(CD法)→交叉中壁法(CRD法)→双侧壁导坑法;
从施工安全角度考虑,其选择顺序应反过来。
如何正确选择,应根据实际情况综合考虑,但必须符合安全、快速、质量和环保的要求,达到规避风险、加快进度和节约投资的目的。
1、全断面开挖法
全断面法开挖,采用光面爆破,挖掘机找顶,装载机装碴和自卸车出碴。
具体施工顺序见:
《全断面开挖施工工序图》。
光面爆破施工工艺框图
全断面法施工工序图
全断面法施工步骤图
全断面开挖
全断面法施工特点:
(1)开挖断面与作业空间大、干扰小;
(2)有条件充分使用机械,减少人力;
(3)工序少,便于施工组织与管理,改善劳动条件;
(4)开挖一次成形,对围岩扰动少,有利于围岩稳定。
2、台阶法施工
台阶法是先开挖上半断面,待开挖至一定长度后同时开挖下半断面,上、下半断面同时并进的施工方法;
按台阶长短有长台阶、短台阶和超短台阶三种。
近年由于大断面隧道的设计,又有三台阶临时仰拱法,甚至多台阶法。
台阶法施工
至于施工中究竟应采用何种台阶法,要根据以下两个条件来决定:
(1)初期支护形成闭合断面的时间要求,围岩越差,闭合时间要求越短;
(2)上断面施工所用的开挖、支护、出碴等机械设备施工场地大小的要求。
在软弱围岩中应以前一条为主,兼顾后者,确保施工安全。
在围岩条件较好时,主要是考虑如何更好的发挥机械效率,保证施工的经济性,故只要考虑后一条件。
台阶开挖法的优缺点:
台阶开挖法可以有足够的工作空间和相当的施工速度。
但上、下部作业有干扰;
台阶开挖虽增加对围岩的扰动次数,但台阶有利于开挖面的稳定。
尤其是上部开挖支护后,下部作业就较为安全,但应注意下部作业时对上部稳定性的影响。
台阶开挖时应注意以下几点:
(1)解决好上、下半断面作业的相互干扰问题。
微台阶基本上是合为—个工作面进行同步掘进;
长台阶基本上拉开,干扰较小;
而短台阶干扰就较大,要注意作业组织。
对于长度较短的隧道,可将上半断面贯通后,再进行下半断面施工。
(2)下部开挖时,应注意上部的稳定。
若围岩稳定性较好,则可以分段顺序开挖;
若围岩稳定性较差,则应缩短下部掘进循环进尺;
若稳定性更差,则可以左右错开,或先拉中槽后挖边帮。
(3)下部边墙开挖后必须立即喷射混凝土,并按规定做初期支护。
(4)量测工作必须及时,以观察拱顶,拱脚和边墙中部位移值,当发现速率增大立即进行仰拱封闭。
3、环形开挖留核心土法
环形开挖留核心土法
环形开挖留核心土法应注意以下几点:
(1)环形开挖进尺宜为0.5-1.0m,核心土面积应不小于整个断面面积的50%。
(2)开挖后应及时施工喷锚支护、安装钢架支撑,相邻钢架必须用钢筋连接,并应按施工要求设计施工锁角锚杆。
(3)围岩地质条件差,自稳时间短时,开挖前应按设计要求进行超前支护。
(4)核心土与下台阶开挖应再上台阶支护完成后、喷射混凝土达到设计强度的70%。
4、中隔壁法(CD法)
CD法是在软弱围岩大跨度隧道中,先开挖隧道的一侧,并施作中隔壁,然后再开挖另一侧的施工方法,主要应用于双线隧道Ⅳ级围岩深埋硬质岩地段以及老黄土隧道(Ⅳ级围岩)地段。
中隔壁法(CD法)
5.交叉中隔壁法(CRD法)
交叉中隔壁法是在软弱围岩大跨隧道中,先开挖隧道一侧的一或二部分,施作部分中隔壁和横隔板,再开挖隧道另一侧的一或二部分,完成横隔板施工;
然后再开挖最先施工一侧的最后部分,并延长中隔壁,最后开挖剩余部分的施工方法。
采用短台阶法难确保掌子面的稳定时,宜采用分部尺寸小的CRD法,该工法对控制变形是比较有利的。
CD法是“CenterDiaphragm”的简称,而CRD法则是“CrossDiaphragm”的简称。
两者既有联系又有区别。
它们都用于比较软弱地层中而且是大断面隧道的场合。
而前者是在用钢支撑和喷混凝土的隔壁分割开进行开挖的方法;
后者则是用隔壁和仰拱把断面上下、左右分割闭合进行开挖的方法,是在地质条件要求分部断面及时封闭的条件下采用的方法。
因此,CRD法与CD法唯一的区别是在施工过程中每一步,都要求用临时仰拱封闭断面。
在CRD法或CD法中,一个关键问题是拆除中壁。
一般说,中壁拆除时期应在全断面闭合后,各断面的位移充分稳定后,才能拆除。
交叉中隔壁法(CRD法)
6、双侧壁导坑法
双侧壁导坑法一般将断面分成四块:
左、右侧壁导坑、上部核心土和下台阶。
其原理是利用两个中隔壁把整个隧道大断面分成左中右3个小断面施工,左、右导洞先行,中间断面紧跟其后;
初期支护仰拱成环后,拆除两侧导洞临时支撑,形成全断面。
两侧导洞皆为倒鹅蛋形,有利于控制拱顶下沉。
当隧道跨度很大,地表沉陷要求严格,围岩条件特别差,单侧壁导坑法难以控制围岩变形时,可采用双侧壁导坑法。
现场实测表明,双侧壁导坑法所引起的地表沉陷仅为短台阶法的1/2。
双侧壁导坑法虽然开挖断面分块多,扰动大,初次支护全断面闭合的时间长,但每个分块都是在开挖后立即各自闭合的,所以在施工中间变形几乎不发展。
双侧壁导坑法施工安全,但速度较慢,成本较高。
该方法主要适用于粘性土层、砂层、砂卵层等地层。
双侧壁导坑法施工作业顺序为:
(1)开挖一侧导坑,并及时地将其初次支护闭合。
(2)相隔适当距离后开挖另一侧导坑,并建造初次支护。
(3)开挖上部核心土,建造拱部初次支护,拱脚支承在两侧壁导坑的初次支护上。
(4)开挖下台阶,建造底部的初次支护,使初次支护全断面闭合。
(5)拆除导坑临空部分的初次支护。
(6)建造内层衬砌。
双侧壁导坑法应注意以下几点:
(1)侧壁导坑开挖后方可进行下一步开挖。
地质条件差时,每个台阶底部均应按设计要求设临时钢架或临时仰拱。
(2)各部开挖时,周边轮廓应尽量圆顺。
(3)应在先开挖侧喷射混凝土强度达到设计要求后在进行另一侧开挖。
(4)左右两侧导坑开挖工作面的纵向间距不宜小于15米。
(5)当开挖形成全断面时应及时完成全断面初期支护闭合。
(6)中隔壁及临时支撑应在浇筑二次衬砌时逐段拆除。
双侧壁导坑法
7、超、欠挖控制及超挖回填的方法、欠挖的处理方案
①、隧道超、欠挖控制
隧道开挖过程中,超挖量随岩质、裂缝状况、开挖方式和方法而异,超挖过多,不仅因出碴量和衬砌量增多而提高工程造价,而且由于局部挖掉围岩会产生应力集中问题,因此开挖过程中应严格按设计要求作业,按规范规定的允许超挖值尽量减少超挖量;
欠挖时如采
取补炮,则势必造成较大的超挖,浪费工料,且二次扰动围岩,故施工时,也应严格按规范要求的限值严格控制,根据爆破效果及时调整爆破参数。
②、超挖回填的方法
根据超挖的具体量分别处理。
如超挖量过大,则对超挖部位进行精确放线定位后,采用同级砼回填;
如超挖量在规范允许的限值内,则根据规范要求,通过增加衬砌量来解决。
8、出碴运输
采用挖掘机配合装载机装碴、自卸汽运输出碴。
衬砌台车应合理设计,预留不小于3m的空间,便于运输车辆的进出,解决出碴与衬砌作业的干扰。
对运输道路要进行维修和养护,使其经常处于平整畅通,道路两侧和余料随时清除。
四、隧道地质超前预报的措施方法
施工中存在很多未知因素,超前地质预报可有效地为隧道施工探明地质情况、为开挖方法的确定提供准确的依据。
利用超前地质预报手段,探明开挖前方围岩特性、软弱地层段、高应力段、岩爆、断层破碎带、富水段、构造等情况等,根据得出的结果,信息反馈,为正确的选择施工方法、优化支护、采取特殊措施等提供依据,指导施工,杜绝发生事故,保证工程质量,使施工顺利进行。
超前地质预报主要通过以下方法进行:
①道开挖面的地质素描
②岩体结构面调查
③施工中钻孔勘探
④采用雷达设备进行物探
通过以上办法可以预测隧道前方范围内的地质情况,并可以进行塌方预测。
五、超前支护
1、小导管预注浆超前支护
超前小导管采用外径42mm、壁厚4mm的热轧无缝钢管,钢管前端呈尖锥形,尾部焊上φ6加劲箍,管壁四周钻Φ8mm压浆孔,尾部1m不设压浆孔。
超前小导管施工时,钢管与衬砌中心线平行以5~15°
仰角打入拱部围岩,每打完一排钢管注浆后,开挖拱部及第一次喷混凝土、架设钢架,初期支护完成后,隔3.0m再打另一排钢管,超前小导管保持1.0m以上搭接长度。
施工工艺见下图。
超前小导管
2、超前药卷锚杆
⑴施工方法
超前药卷锚杆安设采用钻孔打入法,先采用风枪按设计要求钻孔,钻孔直径比锚杆直径大15mm,然后注浆,安装锚杆。
用药卷作为超前锚杆杆体与岩层孔壁间的胶结物,以及早发挥超前支护作用。
⑵药卷锚杆施工要求
①超前锚杆的仰角控制在10~14o之间,施工时也可根据围岩的层理、节理走向适当调整,在横向上与隧道轴线形成一定夹角,尽量使锚杆与层理垂直。
②锚杆头就位孔口后,将堵塞孔口水泥纸掀开,随即迅速将杆体插入并安装到位。
③锚杆杆体插入孔内的长度不宜小于设计规定。
锚杆安设值,不得随意敲击,三天内不得悬挂重物。
④确保锚杆不侵入隧洞开挖界内,相邻的锚杆不相撞或立交。
六、初期支护
1、锚杆支护
砂浆锚杆采用Ф22锚杆,预先在洞外按设计要求加工制作,施工时锚杆钻孔位置及孔深必须精确,放样出钻孔位置后需用红油漆进行标记。
锚杆要除去油污、铁锈和杂质。
砂浆锚杆施工工艺流程为:
钻孔→清孔→注浆→插入杆体→安装锚杆垫板。
施工采用风动凿岩机,按设计要求钻孔,达到标准后,用高压风清除孔内岩屑;
用注浆泵将水泥砂浆注入孔内,砂浆至少填充锚杆孔体积的2/3后方可停止注浆;
及时将加工好的杆体插入孔内,安装锚杆垫板。
锚杆终凝后按规范要求抽样进行锚杆抗拔试验。
施工时应注意:
锚杆钻孔位置及孔深须准确;
锚杆要除去油污、铁锈和杂质;
锚杆体插入孔内不小于设计长度的95%。
质量检查项目见下表:
项次
检验项目
规定值或允许偏差
1
锚杆数量(根)
不小于设计
2
锚杆拔力(kN)
28d平均值≥设计值,最小拔力≥0.9设计值
3
孔位(mm)
±
50
4
钻孔深度(mm)
5
孔径(mm)
符合设计要求
2、钢筋网支护
①钢筋网按设计预先在洞外钢构件厂加工成型。
钢筋类型及网格间距符合设计要求。
②钢筋网根据初喷混凝土面的实际起伏状铺设,并与受喷面间隙为3cm。
钢筋网与钢筋网、钢筋网与锚杆、钢筋网与钢架连接筋点焊在一起,使钢筋网在喷射时不晃动。
钢筋网在构件加工厂加工成片,洞内焊接形成整体。
③钢筋网制作前对钢筋进行校直、除锈及油污等处理;
安装前,岩面初喷3~5cm厚混凝土形成钢筋保护层,钢筋保护层厚度不得小于4cm;
喷射中如有脱落的石块或混凝土块被钢筋网卡住时,应及时清除。
3、钢拱架支护
钢架采用Ⅰ12.6钢架在洞外分节加工后,运入洞内分节安装:
①钢架支撑按设计尺寸在洞外下料分节焊接制作,每节两端均焊连接板,节与节之间通过连接板用高强度螺栓连接牢靠,洞外加工后试拼检查。
②钢架的下端设在稳固的地层上,拱脚高度低于上部开挖底线以下15~20cm。
拱脚开挖超深时,加设钢板或混凝土垫块。
超挖较大时,拱背垫填混凝土垫块,以便抵住围岩,控制其变形的进一步发展。
③钢架纵向用φ22钢筋拉杆纵向连接牢固,以便形成整体受力结构。
钢拱架
格栅拱架
4、喷射混凝土支护
按湿喷工艺施工。
①喷射前处理危石,检查开挖断面净空尺寸,当受喷面有涌水、淋水、集中出水点时,先进行引排水处理。
②用高压风水冲洗受喷面,设置控制喷砼厚度的标志。
喷射作业分段、分片、分层,由下而上进行,有较大凹洼处,先喷射填平。
③喷嘴垂直于岩面,距受喷面0.8~1.2m,呈螺旋移动,风压0.5~0.7MPa。
液态速凝剂由自动计量在喷嘴处掺入。
④喷射混凝土时按照施工工艺段、分片,由下而上依次进行。
一次喷射混凝土的最大厚度,拱部不得超过10cm,边墙不得超过15cm。
分层喷射混凝土时,后一层喷射应在前一层混凝土终凝前进行。
喷射砼
七、仰拱(底板)衬砌及仰拱回填施工
开挖完成后衬砌施作前,尽快施作仰拱衬砌及仰拱回填。
仰拱衬砌及仰拱回填施工时严格按设计位置预留集水井及预埋纵、横向排水管。
混凝土采用洞外拌合站集中生产,混凝土运输车运送混凝土,插入式振捣棒捣固,人工整平抹面。
仰拱采用仰拱大样模板,加密测点,以保证仰拱衬砌的设计拱度。
隧道仰拱及填充砼施作时,由于洞身开挖断面较小宜采用整体式浇筑,以确保洞内运输畅通。
仰拱浇筑由中心向两侧进行,与边墙衔接处要捣固密实。
仰拱回填模板采用大块竹胶板作为模板。
仰拱回填施工前,先清除仰拱或基底上的杂物,冲洗干净,排除积水。
在仰拱砼强度达到设计强度的70%后,再浇筑仰拱回填片石混凝土。
仰拱回填片石混凝土施工时,测量人员严格控片石混凝土顶面标高及横坡度,以确保路面厚度。
回填片石砼表面横坡应与路面横坡一致。
八、隧道防、排水
隧道结构防排水遵循“以排为主,防、排、截、堵相结合,因地制宜,综合治理”的原则施工,特别要做好结构自身防水,对可能的渗水的位置进行引排和封堵,以达到建成后“洞内无渗漏水,安装孔眼不漏水,洞内路面不冒水、不积水”的标准。
1、结构防水施工
⑴防水层施工
①施工方法:
采用热合焊接无钉铺设法,防水板拼接采用自动行走式热合机双焊缝焊接。
控制好热合机的温度和速度,避免漏焊或过焊。
采用防水板专用台架进行悬铺施工。
防水板的铺设一次到位,先从拱顶向下铺起,最后与矮边墙防水板合拢。
焊接的环接缝为薄弱环节,需加强检查,环接缝漏焊处可用专用粘合剂粘合,局部用玻璃胶补缝。
②防水板铺挂过程中的几点注意事项
a.防水板铺设施工是一项严格细致的工作,要有专业防水工班工作,并建立专业检查制度,对操作人员进行严格的操作技术培训。
b.基面处理:
防水板铺挂前,应切除初支表面外露的锚杆头,初支表面砼棱角打平,凸凹不平处,用砂浆抹平处理,使跨深比不大于1/6;
断面变化的阴角要圆顺过渡,以免扎破防水板。
c.防水层施工时,基面不得有明水;
若有明水,沿初期支护表面环向布设透水管引排。
d.松驰率:
防水板环向松驰率经验值一般取10%,纵向松率一般取6%。
根据初期支护表面平整程度适当调整。
e.施工中防护:
做好防水板铺挂成形地段防水板的保护,杜绝电焊作业损坏防水板,必要时,采用隔板进行有效隔离。
f.衬砌台车前方沿隧道纵向防水板铺挂长度一般要超前20m(2倍台车长度),形成铺挂段、检验段、二衬施工段流水作业。
⑵沉降缝和施工缝施工
衬砌浇筑工作缝设置遇水膨胀橡胶止水条,沉降缝采用橡胶止水带止水。
止水条安装在已施工衬砌端头部位预留凹槽,凹槽深度为止水条高度的一半,宽度较止水条宽度稍大,将防水条用粘合剂沿环向粘上即可。
橡胶止水带安装采用φ8钢筋卡和定位钢筋固定在定型档头板上,必须保证橡胶止水带质量,不扎孔,居中安装不偏不倒,准确定位,搭接良好。
2、施工排水措施
⑴对岩渗漏水预先进行有效引排处理
富水区段及开挖后拱部淋水处在排水土工布外侧设置环向盲沟导水,将水流导入墙脚纵向排水盲沟处;
大面积淋水段以在喷射砼面铺设防水板,将渗水集中,然后开槽引排。
⑵按设计施作排水设施
在初期支护和二次衬砼间设置环向软式透水管盲沟和铺挂防水板,将水引排至边墙脚纵向透水管盲沟,然后通过横向排水管排入洞内中央排水沟,将水引排至洞外;
路面水由纵向路缘排水沟将水引排至洞外。
洞顶排水设施在进洞前施作,天沟、截水沟沟背夯填密实,表面形成流水坡,使坡面水能顺利排入沟内。
⑶临时排水
施工中设临时集水井,分段将洞内的水抽至洞外。
施作无纺布
施作防水板
九、二次衬砌施工
1、二次衬砌施作顺序
衬砌采取先仰拱、后拱墙的施工顺序,。
二次衬砌采用模注C30混凝土,隧道每一工作面配一台12m长衬砌台车,采用HBT30C型混凝土输送泵灌注,MR4510型搅拌运输车运输混凝土。
灌注时采用泵压法,插入式振动器进行振捣。
2、衬砌施工工艺
检查开挖断面-安装衬砌配筋-铺轨-就位衬砌台车-立挡头板-安装输送泵及输送管-拌制砼-灌筑砼-养护与拆模
①二衬施工采用全断面模板台车和泵送作业。
②二衬作业面距铺底作业面距离不得少于100m,距矮边墙作业面距离不得少于60m,保证正常二衬施工进度。
③衬砌台车工厂制造,现场拼装。
台车模板定位采取五点定位法。
衬砌前对模板表面进行彻底打磨,清除锈斑,涂油防锈。
④台车模板应与混凝土有适当的搭接(≥lOcm,曲线地段指内侧),撑开就位后检查台车各节点连接是否牢固,有无错动移位情况,模板是否翘曲或扭动,位置是否准确,保证衬砌净空。
⑤台车端部的挡头模板应能保证设计衬砌厚度,并可适当调整以适应其不规则性;
挡头模板结构要保证衬砌环接缝榫接,顶部留观察小窗口,以观察封顶混凝土情况。
⑥橡胶止水条设于施工缝处,止水条安装在砼端面预留的凹槽内,安设程序为:
清洗砼表面→涂刷氯丁粘结剂→粘贴止水条→砼钉固定→灌注新砼。
⑦台车安装到位并检测合格后,开始浇筑衬砌砼。
砼由下至上分层、左右交替、对称灌注,并连续灌注一次完成。
每层灌筑高度、次序、方向要根据搅拌能力、运输距离、灌筑速度、洞内气温和振捣等因素确定。
为防止浇注时两侧侧压力偏差过大造成台车移位,两侧砼灌注面高差宜控制在50cm以内,同时合理控制砼浇注速度。
⑧拆模、养生
当砼强度应达到5MPa或在拆模时混凝土表面和棱角不被损坏并能承受自重时拆模;
拆模前用水冲洗模板外表面,拆模后用高压水喷淋混凝土表面,以降低水化热,养护期不少于14天。
二衬台车