4类围岩洞身开挖施工方案Word文档格式.docx
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0.75
0.15
软(Ⅱ)
<
30
2.5
40
0.08
预裂爆破参数表
表1-3
周边眼至内排崩落眼间距E(cm)
1.4
0.35
1.3
0.25
0.1
注表1-2、表1-3中,q系按2号岩石硝铵炸药计算,当采用其它炸药时应乘以换算系数K。
K=1/2(2#岩石炸药猛度/采用炸猛度+2#岩石炸药,爆力/采用炸药爆力)。
光面爆破应达到效果参数表表1-4
平均线性超挖量(cm)
最大线性超挖量(cm)
两炮衔接台阶最大尺寸(cm)
炮痕保存率(%)
局部欠挖量(cm)
炮眼利用率(%)
20
25
>
5
90
50
95
钻爆初步设计如下:
(1)掏槽方式:
采用三空眼六边形掏槽形式。
(2)炮眼长度:
针对钻孔台车(按重型凿岩机具考虑),预计(一循环)进尺为0.5~1m左右,掏槽眼深度为1m。
(3)炮眼数量及炮眼布置详见图。
(4)装药起爆:
装药需分片分组,按炮眼设计确定装药量自上而下进行,雷管要“对号入座”。
所有炮眼均用炮泥堵塞,堵塞长度不小于20cm。
起爆网路为复式网路,以保证起爆可靠性和准确性。
联结时注意:
导爆管不能打结和拉细;
各炮眼雷管连接次数应相同;
引爆雷管用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上,网络联好后,要有专人负责检查。
光面爆破施工工艺流程图
工艺流程注意事项技术标准
施工布眼
红铅油准确绘出开挖断面轮廓线,炮眼位置误差不得超过5cm
定位开眼
台车与隧道中线平行,就位后正确钻孔,注意沟槽倾斜度,周边眼外插角开眼误差在3~5cm
清孔
炮钩及小直径高压水管清炮孔,不漏渣,不留石屑。
(四)装渣运输
1.施工机具、机械设备配置
出渣采用装载机装碴,2辆5T东风自卸汽车运渣。
2.出渣调度安排
洞内开挖时,出渣运输过程中在洞内安排2辆车,1辆装渣,1辆等待;
洞外1台驶往弃渣场,1台在洞口等待。
形成快速装运出渣线。
3.装渣运输循环时间
钻孔台车钻爆,每循环进尺4m,开挖量按平均80m3/m计算,考虑松散系数1.3,出渣量416m3,沃尔沃自卸车容量按15m3计,约需要30车运完,按1台装载机装4台自卸车计,约需8趟出完渣。
装渣与运输比较,运输速度为时间控制点,按每循环车辆运行需15-20分钟计算,出渣共需120-150分钟,考虑工序衔接,机械维修保养和装渣数量差异等情况,装渣运输循环时间平均按180分钟计算。
(五)、施工中可能出现坍方处理措施
处理原则:
小坍方,先护后清,大坍方,先棚后穿。
2、处理方法
1)小坍方:
利用坍塌间隙对坍穴固壁及顶部进行喷锚网联合支护,封闭坍穴,围岩面局部也可用主柱或排架临时支撑。
然后进行清碴,边清边换正式支撑,衬砌逐段紧跟,快速成环,拱顶背后坍穴及时用浆砌片石和弃碴回填密实,坍穴较高时应先做护拱,自用浆砌片石和弃碴回填。
2)大坍方:
坍方范围较大,不宜清理时,采用洞内施工穿过方法,即小导管注浆固结坍方,弧形导坑留核心法分部开挖,随挖随支护,衬砌紧跟。
地表坍穴四周应挖排水沟排水,地表沉陷部分用非渗水土夯填密实,并高出原地面0.5m。
坍方地段沉陷衬砌应视具体情况,采取加筋,加厚,提高砼标号等相应加强措施。
(六)施工通风、防尘及排水
1、施工通风
(1)通风布置
根据本隧道施工组织安排,工期紧,工作面进行通风计算,采用混合通风,主扇为MAF42.5~6.2~2型风机,其功率为2×
110KW,供风量为2400m3/min。
局部为BJK66—11NO6.3风机。
主风管采用φ1800mm软式风管,局扇风管采用φ800mm钢风管。
施工中对已贯通行车横通道及行人横通道采用风门进行封闭,以确保通风质量。
主扇安装在距洞口大于25m位置处,压入风管管口距离开挖面大于40m。
混合式通风中,当压入风管向前移动时,吸出风管也随之移动。
(2)施工通风管理
施工通风很重要一环是抓好管理,在左右线施工作业队建立专门通风作业班,人员12人,定岗定责,拟订各个岗位操作要求和考核标准。
将通风系统管理分解到各个岗位,为提高通风效果,要切实抓好管理这个主要环节,实行标准化作业。
2、粉尘污染及防治
隧道施工中,各作业环节如凿岩、爆破、装碴运输、锚喷支护等都会产生粉尘,尤以掘进工作面产生粉尘为最甚。
为了减少粉尘对作业人员身体危害,提高劳动生产率,在本隧道施工中拟采取综合整治措施进行粉尘防治,从而为本隧道快速施工创造条件。
粉尘防治措施
(1)采用湿式凿岩技术
在掘进工作面采用湿式凿岩,即将一定压力水,连续均匀地通过凿岩机,送入钻孔底,以湿润、冲洗凿岩机生成粉尘,为提高湿式凿岩降尘效果,施工中注意做好以下工作。
①保证足够供水量,产尘量和供水量比例按照1:
10~1:
20确定。
②凿岩供水中避免压气或空气混入,影响降尘效果。
③水压适当,各种凿岩机供水水压不大于凿岩机要求工作水压。
④严格先开水后送风操作制度。
⑤在供水中添加湿润剂,提高除尘效率。
⑥保持钎头锋和足够风压(大于5个大气压),以有效冲洗孔底,减少产尘量。
(2)通风除尘及个人防护
风速是影响防尘效果主要因素,采取先进通风设备,加大通风量,确保洞内工作面风速(1.5~2.0m/s)。
由于悬浮于洞内空气中细微粉尘,分散度高,扑捉困难,要求施工作业人员必须加强个人防护,本工程对参加施工人员配防尘型口罩,确保施工作业人员人身健康。
三、初支施工工艺
(一)钢拱架施工工艺
(1)制作工艺
1、按设计图放样,放样时应根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割创边加工余量。
将钢拱架加工成形,要求尺寸准确,弧形圆顺。
2、禁止使用有锈蚀钢材,对轻微浮锈油污等应清除干净,并对焊点进行防锈处理。
3、施焊前应复查组装质量及焊缝区处理情况,如不符合要求,应修整合格后才能施焊。
4、焊接完毕后应清除熔渣及金属飞溅物。
(2)钢拱架架设工艺
1、为保证钢拱架置于稳固地基上,施工中在钢拱架基脚部位预留0.15—0.2m原地基;
架立钢拱架时挖槽就位,并在钢拱架基脚处垫设槽钢以增加基底承载力。
2、钢拱架平面应垂直于隧道中线,其倾斜不大于2度。
钢拱架任何部位偏离铅垂面不应大于5cm。
Ⅳ类围岩加强段用钢格栅拱架,架设完再喷砼,保护层4cm,钢拱架间距中—中1.2m。
3、钢拱架应按设计位置安设,在安设过程中当钢拱架和初喷层之间有大间隙应设骑马垫块,钢拱架与围岩(或垫块)接触间距不应大于50mm。
4、拱脚标高不足时,应设置钢板进行调整,必要时可用砼加固基底。
拱脚高度应低于上半断面底线15-20cm,当拱脚处围岩承载力不够时,应向围岩方向加大拱脚接触面。
5、为增加钢拱架整体稳定性,将钢拱架与锚杆焊接在一起。
钢拱架设纵向连接钢筋,其直径为Φ22mm,纵向连接钢筋按环向间距0.8m设置。
6、为使钢拱架准确定位,钢拱架设前均需预先设定位系筋。
系筋一端与钢拱架焊接在一起,另一端锚入围岩中0.5-1m并用锚固剂锚固,当钢拱架架设处有锚杆时应尽量利用锚杆定位。
7、钢拱架架立后应尽快施作喷砼,并将钢拱架全部覆盖,使钢拱架与喷砼共同受力,喷射砼应分层进行,每层厚3-5cm左右,先从拱脚或墙脚向上喷射以防止上部喷射虚掩拱脚(墙脚)而不密实,强度不够,造成拱脚(墙脚)失稳。
(二)喷锚支护
1、喷砼材料
1)水泥:
采用P.O32.5普通硅酸盐水泥,使用前应做复查试验。
2)砂:
选用天然中粗砂,细度模数大于2.5,含水率5%—7%,使用前一律用5mm筛网过筛。
3)碎石:
选用5—10mm机制碎石,级配良好,含泥量小于1%。
碎石由反击破碎石机轧制,使用前用5mm和10mm筛网分别筛去石粉和超径骨料。
4)减水剂:
为满足砼坍落度及品质要求,选用高效减水剂,减水剂掺量一般为水泥重量0.4%—1.0%。
5)特种速凝剂:
选用TX—1型液态速凝剂。
使用前做速凝效果试验,其初凝时间不超过5min、终凝时间不超过10min方可使用。
该种速凝剂掺量一般为3—6%,具体根据喷射试验决定,墙部用量略少于拱部。
6)水:
水质经检验符合工程用水标准,不含对砼有腐蚀作用、影响水泥正常凝结与硬化有害杂质。
2、配合比设计
钢纤维砼配合比要满足设计强度和喷射工艺要求,初配按下列数据选择:
灰骨比1:
3~1:
4,骨料含砂率45%~60%,水灰比0.4~0.5。
为增大混凝土与岩石粘结力和减少回弹,初喷时,水泥:
砂:
石取1:
2(1.5~2)。
施工前至少要设计2~4种配比,经过试喷、试验,优选回弹量低,物理力学性能满足设计一组作为应用配比,并根据施工中材料、气候变化相应调整。
4、喷砼施工工艺及质量控制
1)施工程序:
喷砼施工程序见后图
2)施工程序说明
(1)砼制备:
砼在洞外拌和站由强制式拌和机集中生产,自动
计量。
坍落度控制在12~15厘米之间。
具体投料顺序及搅拌时间是:
先将砂、石含少量水与钢纤维投入水泥和补充水搅拌90S。
(2)成品砼采用6m3或8m3砼搅拌运输车运至HCP2701型湿喷机转子活塞凸轮喂料斗,速凝剂在湿喷机专用入口添加,由计量泵将速凝剂通过胶管压入喷咀,依靠喷射管中压缩空气将速凝剂雾化与物料充分混合后喷出。
湿喷机工作时要求系统风压不小于0.5Mpa,风量不小于10m3/min,工作风压一般控制在0.4~0.5Mpa。
(3)喷射作业
①喷射顺序:
自上而下,先墙后拱,分区、分段“S”形进行,分段长度不大于6m。
②最佳喷射距离与角度:
喷头距岩面距离以0.6m~1.2m为宜,喷射料束与受喷面基本垂直,与受喷面垂线成50~150夹角时最佳。
③喷射料束运动轨迹:
环形旋转水平移动并一圈半圈,环行旋转直径约为0.3m。
喷射第2行时,依顺序由第一行起点上方开始,行间搭接2~3厘米。
④一次喷射厚度:
根据设计厚度和喷射部位确定,初喷厚度不小于4~6厘米。
首层喷砼时,要着重填平补齐,将小凹坑喷圆顺。
(4)喷砼厚度控制和平整度控制:
选择岩面凸出部位,用电钻钻空,埋设φ6钢筋头,其外露长度与设计喷砼厚度相等,喷砼后无钢筋头外露即可。
表面平整度以目测平顺为宜,否则需补喷。
(5)喷砼养生:
混凝土终凝2h后,开始喷水养护,养护时间不小于7d。
(6)施工注意事项:
①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、出水点、崩解破损岩石进行清理和处理,清除浮石和墙角虚碴,并用高压水或风冲洗岩面,保证良好接触。
②当岩面普通渗水时,可先喷砂浆,并加大速凝剂掺量,在保证初喷后,按原配合比施工。
当局部出水量较大时采用埋管、凿槽、树枝状排水盲沟等措施,将水引导疏出后,再喷砼。
③喷射手操作:
启动时,先送风,后送料,待砼从喷嘴喷出后,再供给速凝剂;
停止时,先关闭速凝剂计量泵,之后停止供料,待喷嘴残留少量砼和速凝剂完全吹净后,再停风。
要控制好风压,风压过大,会增加回弹,甚至把未完全凝固砼吹落;
风压小,粗骨料冲不进砂浆层而脱落,影响喷砼质量,风压过小时甚至会造成堵管;
现场以喷砼量小、表面有光泽、易粘着为度掌握风压。
当受喷面较潮湿或有滴水时,速凝剂掺量适当加大到水泥用量6~8%。
④喷射砼要保证供料连续性,避免堵塞管路。
⑤回弹料不得再利用于喷砼材料。
3)湿喷砼质量检验方法、标准及处理措施
(1)砼抗压强度试验:
采用喷大板切割法或凿方切割法制作砼试块,标养至28d,进行试验,其强度须满足设计要求。
每10延米至少在拱部和边墙制作一组试件,材料或配比变化时增加一组。
不合格时,应查找原因,凿除重喷。
(2)喷砼厚度检测:
喷层厚度用激光面仪或凿孔方法检查,每10延米至少检查一个断面,再从拱顶起每隔2米凿孔检查一个点,检查孔处厚度应有60%以上不小于设计厚度,平均厚度不小于设计厚度,最小厚度不小于设计厚度50%。
厚度不满足须补喷,发现有裂缝、脱落或渗漏水时,须整治以后再补喷。
(3)喷砼粉尘和回弹量检查:
规范规定回弹率拱部不超过40%,边墙不超过30%,根据经验采用湿喷砼施工工艺回弹率可控制在5~20%以下,否则应从施工工艺、设备是否完好、风压、骨料粒径和级配、配合比等方面查明原因,制定对策。
(4)外观检查:
喷砼均匀密实,表面平顺光亮,无干斑或流滑现象。
表面不平顺需补喷。
(5)当监理工程师有要求时,对喷砼抗拉强度、弹性模量及其与围岩粘结强度等项目进行试验。
4)喷砼施工工艺详见表
4.5锚杆施工
1)锚杆施工准备
a.检查锚杆材料、类型、规格、质量以及性能是否与设计相符;
b.根据锚杆类型、规格及围岩情况选择钻孔机具;
c.按设计要求截取杆体,并整直、除锈和除油。
2)锚杆制作
Ⅱ类围岩锚杆支护类型采用中空注浆锚杆,杆体为ф25II级螺纹钢筋,锚杆长度:
4米,纵横间距:
0.5×
0.75米,呈梅花行分布,采用切割机切割,实际制作时需考虑工作长度,一般考虑5-10厘米。
3)钻孔、清孔
a.放样:
钻孔前根据设计要求定出孔位,作出标记,孔位允许偏差控制±
15毫米。
b.钻孔:
采用凿岩机按定好位置钻孔,钻孔应符合如下规定:
c.钻孔应圆顺,钻孔主向宜尽量与岩层主要结构面垂直;
d.锚杆孔径应大于杆体直径15毫米
e.锚杆孔深度允许偏差为±
50毫米。
f.锚孔清理:
钻进达到设计深度后,采用继续稳钻1~2分钟,防止孔底完成后,使用空压机将孔内岩粉及水体裁全部清除出孔外。
j.锚孔检验:
锚孔成造结束后,须经现场监理工程师检验合格后,方可进行下道工序。
4)锚杆安装
锚杆经检验合格后即可进行安装施工,采用人工推送入孔内,锚杆安装后不得随意敲击,其端部3天内不得悬挂重物。
5)注浆材料
a.砂浆配合比:
水泥:
水宜为1:
1~1.5(0.45~0.5),砂粒径不宜大于3毫米。
b.砂浆应拌和均匀,随拌随用,一次拌和砂浆应在初凝前用完。
6)注浆
a.采用挤压式注浆泵进行注浆,注浆应符合如下规定:
注浆开始或中途暂停超过30min时,应用水润滑灌浆缺罐和管路;
b.注浆口孔压力不得大于0.4Mpa;
c.注浆管应插至距孔底高5~10厘米处随水泥浆注入缓慢匀速拔出,随即迅速将杆体插入,锚杆杆体插入孔内长度不得短于设计长度95%。
若孔口无砂浆流出,应将杆体拔出重新注浆。
(三)隧道围岩监控量测技术
监控量测时新奥法施工重要组成部分,是确保隧道施工安全信息化手段。
1、监控量测目和运作系统
掌握围岩和支护动态住处并及时反馈到施工作业。
通过对围岩和支护变位、应力量测,及时提供准确数据和可靠预测,修改支护系统设计;
对已开挖、支护段力学状态进行评价,在有险情时及时采取必要补救措施。
确保隧道安全、经济、快速地施工。
监控量测施工流程如下图:
分析地质勘测资料
制定监控量测计划
施工
监控
地表观测
地质验预测
与开挖验证
围岩支护结
构状态观测
围岩支护结构
受力形变量测
修正支护参数
综合分析判断
应急措施
施工是否完成
结束
否否
是
2、量测项目、方法及工具
监控量测实施方法详见图表,收敛仪使用JSS30~10/15A型数显式收敛仪和铁科院西南分院研制监控量测分析软件。
监测项目表
序号
项目
名称
方法及
工具
布置断
面数
布置
位置
量测间隔时间
1-15天
16天-1月
1月-3月
3月以后
必
测
项
目
1
地质和支护状况观察
岩性,结构面产状及支护裂缝观察或描述,地质盘及规尺等
开挖蝗及初期支护后进行
每次爆破后
2
周边位移拱顶下沉
收敛计,水平仪及水平尺
见图1
1-2次/天
1次/2天
1次/周
2次/月
3
地表下沉
水平仪及水平尺
见图2
开挖面距量测<2B时,1-2次/天,开挖面距量测<5B时,1次/天。
开挖面距量测>5B时,1次/周
选
4
围岩压力及两层支护间压力
各种类型压力盒
S2-1、S2
S3-1、S3
S4-1、S4
S5衬砌各一组
每个断面15个测点
1次/天
2次/周
钢拱架支撑内力
支柱压力计或其它测力计
每10榀设一个
支撑底部
2次月
6
锚杆拔力
锚杆测力计及拉拔器
每10米一个断面,每个断面≥3根
7
喷射砼应力及二衬砼应力裂缝
应变计,应力计及测缝计
每个断面11个测点
3、测试要点
1)洞内外地质和支护状况观察
洞内主要观察工作面状态、围岩变形、风化变质情况、节理裂隙、断面分布和形态、地下水情况以及初期支护效果。
观察后及时绘制地质素描图,填写工作面状态记录表和围岩类别判定卡。
对已施工区段喷砼、锚杆、钢架状况每天至少观察一次;
洞外观察包括对洞口地表情况、地表沉陷、边坡及仰坡稳定以及地表水渗透等观察。
2)地表下沉
隧道洞顶地表沉降应在隧道尚未开挖前就开始进行,借以获得开挖过程中全位移曲线。
地表沉降监测可采用普通水平仪,配合水平尺进行,测点和拱顶下沉量应布置在同一断面上。
地表下沉量测断面布置祥见有关设计详图。
3)周边位移、拱顶下沉量测
周边位移选用JSS30-10/15A型数显式收敛仪及专用测点量测,拱顶下沉量测采用精密水准仪配合水准尺、钢尺进行,两者在同一量测断面内进行,测线具体布置见设计图纸。
量测断面布置间距及量测频率一般情况按设计要求办理,洞口段、断层破碎带或围岩发生变化处,加密布置。
测点在避免爆破破坏前提下,尽可能靠近工作面布置,一般为0.5~2米,并在下次爆破循环前获得初始数据。
4、量测数据处理和应用
1)施工时,将各项量测情况填入记录中,及时绘制位移-时间曲线和相关图表,并注明当前施工工序及开挖面离量测断面距离。
2)稳定性判别
(1)当位移-时间曲线趋于平缓时,进行数据处理和回归分析,推算最终位移和变化规律;
当位移—时间曲线出现反常急骤变化时,表明此时围岩、支护系统已处于不稳定状态,必须立即停止开挖、对危险地段加强支护确保已开挖段安全。
(2)以各类围岩允许相对位移值和《锚喷构筑法》变形管理等级,作为依据进行稳定性判别。
当实测值大于表列允许值,超过允许管理等级范围时,及时采取补救措施,并调整原支护设计参数或开挖方法。
隧道周边允许相对位移值(%)
围岩类别
覆盖层厚度(m)
<50
50~100
V
0.05~0.10
0.10
IV
0.10~0.30
0.20~0.05
III
0.15~0.50
0.40~1.20
II
0.20~0.80
0.60~1.60
注:
相对位移值系指实测位移与两测点间距离之比,或拱顶位移实测与两测点间距离之比,或拱顶位移实测与隧道宽度之比。
脆性围岩取表中较小值,朔性围岩取表中较大值。
变形管理等级
管理
变形值
施工状态
Ⅲ
Uo<Un/3
可正常施工
Ⅱ
(Un/3)<
Uo<
(2Un/3)
可加强支护
Ⅰ
Uo>(2Un/3)
应采取特殊措施
注Uo为实测变形值;
Un为允许变形值。
5、量测管理
1)项目部成立隧道监控量测领导小组,建立以项目总工任组长,工程技术部部长为副组长、量测监控中心专职负责、施工队技术组参加管理体系;
并于工程技术部中专门设立了量测监控中心,以加强隧道监控量测工作管理力度。
量测监控中心负责日常量测、数据处理、仪器保养维修工作及数据信息反馈,量测监控中心负责人专职检查落实,队技术组设专职量测小组,每小组人员4人,负责测点埋设、配合项目部进行日常量测工作。
2)量测小组负责测点埋设、日常量测、数据处理和仪器保养维修工作,做到“三勤、一及时”,即量测勤、数据勤、分析勤,并及时将量测信息反馈于施工和设计,指导施工。
3)施工前根据围岩条件、支护类型参数、施工方法及所确定量测目专门制定详细监控量测计划,与实施性施工组织设计同时提交给监理工程师。
计划中包含量测内容、方法、使用仪器、测点布置、量测频率、数据处理、量测人员及其负责人,并经监理工程师批准后执行。
4)施工时要及时埋设测点,下沉测点及收敛测点尽量布置在同一断面上。
各预埋点要牢固可靠,设置专用标识牌,标明测点名称、部位、编号、埋设日期等,易于识别并妥善保护,并教育所有进洞人员不可随意撤换和破坏。
5)爆破开挖后立即进行工程地质和水文地质状况观察记录,并进行地质描述。
地质