隧道工程施工方案.docx
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隧道工程施工方案
隧道工程施工方案
1、洞口:
1.1洞口施工
地质较差时,先将隧道起拱线标高以上部分开挖完成,待拱衬砌完成后,接着施工下部土方及边墙砼。
隧道洞口采用EX-200型液压履带式挖掘机按设计测放的边坡自上而下开挖,自卸汽车运输,人工修整边、仰坡开挖成型。
1.2洞门及附属工程施工
为保证洞口边坡、仰坡稳定,防止地表水、雨水渗入,洞顶截水沟,洞口边、仰坡防护工程随挖随砌。
施工场地,生活房屋的用水要引出边坡以外,防止对隧道洞门,边、仰坡的浸泡,保证边、仰坡稳定。
1.3隧道明洞施工
1、按照设计图纸测量放样,标定钢管桩的位置,用振动锤将钢管打入,加固边坡。
2、土方采用挖掘机、装载机、自卸汽车配合分层挖、运、卸至指定地点;石方的开挖则采用松动控制爆破施工。
3、开挖成型后,进行明洞砼衬砌。
明洞明作施工流程图如下:
测量放线
钢管桩施工
明挖土石方施工
2、开挖与支护:
2.1开挖与支护总体方案
隧道、导洞、横通道的掘进均采用多臂液压凿岩台车和手风钻钻眼、光面爆破掘进;Ⅳ类围岩地段采用全断面开挖,Ⅱ、Ⅲ类围岩地段采用台阶法开挖。
2.1.1隧道Ⅱ类围岩地段的开挖及支护
(1)、Ⅱ类围岩浅埋地段:
采用CD法开挖,预留变形量初值选用15cm,并根据施工期围岩变形监测结果进行调整;掘进采用手风钻打眼1.3m、光面爆破、每次进尺1.2m;爆破通风后进行找顶,撬除危石后用TK961型湿喷机喷射砼,进行初期支护。
(2)、Ⅱ类围岩一般地段:
采用台阶法施工,台阶长度3~4米,上部开挖初期支护完成10小时后组织下部的开挖,下部开挖落后上部开挖两个循环。
台阶上部钻眼1.5m,光面爆破每次进尺1.4m;上部开挖至K4+495里程位置后进行下部的开挖,每次钻眼1.8m,光面爆破每次进行1.7米。
在开挖过程中,初期支护紧跟工作面,使初期支护体系尽快按设计完成。
2.1.2隧道Ⅲ类围岩施工:
a、Ⅲ类围岩一般地段:
台阶法施工,台阶长度3~4米,施工顺序和支护结构图见7.5.4.3-3。
台阶上部钻眼深度为2米,光面爆破每次进尺1.8m;台阶下部钻眼2.5m,光面爆破每次进尺2.3m;在开挖过程中,初期支护紧跟工作面,尽快完成支护体系。
b、Ⅲ类围岩高应力地段:
台阶法施工,台阶长度3~4米台阶上部每循环钻眼深度1.5m,光面爆破,每次进尺1.4m左右,并尽早进行初期支护,封闭围岩。
台阶下部每循环钻眼深度2.0m,光面爆破,每次进尺1.8m,初期支护紧跟工作面,并同上部初期支护连形成完整的初期支护体系。
c、Ⅳ类围岩地段:
采用全断面开挖。
开挖预留变形量初值选用5cm,并根据施工期围岩变形监测结果进行调整,用三臂台车打眼3.5m,光面爆破掘进,每次进尺3.2m,初期支护紧跟工作面。
2.1.3隧道特殊断面地段的施工
应急停车带采用双侧壁导坑法施工。
2.2、开挖与支护具体工艺过程
2.2.1钻爆作业
一、钻爆作业工艺
采用凿岩台车和手风钻钻孔,炸药使用乳化炸药,起爆系统用击发枪导爆管轴向起爆系统及非电毫秒雷管、导爆索串、并联孔内微差起爆。
利用光面爆破技术以减少爆破震动对围岩的扰动以及控制超、欠挖。
钻爆作业按照爆破设计图进行钻孔、装药、联接和引爆。
如地质条件出现变化需要变更设计时,由主管工程师确定。
每循环钻孔前一定要实地绘出开挖断面中线、水平和断面轮廓,并按爆破设计图画出炮孔位置,经检查符合设计要求后方可钻孔。
钻孔完毕后要检查并作好记录,合格才能装药爆破,否则应重钻。
对光面爆破效果进行统计,对超、欠挖采用激光断面仪及时监测。
二、爆破设计
1、设计原则
A、Ⅱ、Ⅲ类围岩采用正台阶上下半断面开挖,Ⅳ类围岩采用全断面开挖的炮孔布置,装药参数,装药结构及起爆顺序和起爆方式的设计。
B、每次爆破进尺根据围岩状况确定,Ⅱ类围岩地段上半断面不大于1.5m,Ⅲ类围岩地段上半断面不大于1.8m。
下半断面不大于2.0~2.4m,全断面Ⅳ类不大于3.5m,每次爆破后均对围岩及其稳定性作出评估,其结果作为下一循环进尺的依据。
C、当循环进尺在2.0m以内时采用二级斜眼复合楔形掏槽,当循环进尺大于
2.0m时采用直眼掏槽。
隧道边墙及拱部均按“光面爆破”设计,爆破后不得有欠挖,线性超挖控制在15cm以内。
2、钻孔及其精度要求
为了取得良好的爆破效果,必须将钻孔偏差减少到最低限度,钻孔精度要求:
炮孔的开口误差不应大于3cm;方向偏差不得大于3cm/m。
在施工中采取下列方法,以达到上述要求。
A、每循环均使用激光断面仪进行精确的施工测量;B.将所有的炮孔用油漆画在岩壁上;
C.采用“样板法”凿掏槽炮孔,采用“炮棍瞄准法”钻凿所有炮孔;
D.所有的周边孔及拱部炮孔应外插2°~4°,以保证下次钻孔能正常进行。
三、爆破器材选择
1、炸药采用乳化炸药,全断面开挖底部药卷直径φ40,掏槽眼、掘进眼φ40φ32结合装药,柱部药卷直径φ32,周边孔底部药卷φ32,光爆药卷φ25,半断面及台阶法开挖底部药卷φ32,柱部药卷φ25,光爆药卷φ25。
2、根据隧道爆破严禁使用火花雷管起爆的规定,本爆破设计采用击发枪导爆管轴向起爆、非电毫秒雷管及导爆索并联孔内微差起爆体系,非电毫秒雷管脚线长5m,全断面开挖采用MS1-15段及HS4-10段,半断面及台阶法采用MS1-15段。
3、光面爆破药串采用φ25炸药卷及导爆索组成,导爆索必须是具有良好的防水性能的导爆索,其数量按拱部及边墙光爆炮孔总长度的1.1倍计算。
4、爆破效果监测及爆破设计调整
每循环爆破后,对残眼长度、爆碴集中度和块度、周边孔痕迹率、岩面平整度、循环间衔接台阶高度、围岩稳定性以及断面轮廓、超欠挖情况等爆破效果参数进行量测与描述,并根据爆破效果适当调整循环进尺、周边孔、内圈孔间距及抵抗线、掘进孔密集度及炸药用量、掏槽孔布置及掏槽孔深度等爆破设计参数。
2.2.2装渣运输
采用隧道挖装机、侧卸式装载机和自卸汽车相配合,装、运洞内石方,弃至指定地点。
本标段出碴进料拟采用无轨运输。
隧道的运输组织包括出碴和进料的运输组织,其中出碴运输组织尤为重要,出碴包括正洞、平导,以及横通道的碴体外运,首先是正洞和导洞同时掘进(出碴互
不干扰)
2.2.3施工支护
支护质量的好坏直接关系到隧道施工人员的安全和隧道本身的安全,做好支护是极其重要的。
2.2.3.1锚杆支护施工工艺
一般采用5.5米和7米的自进式锚杆进行支护,其过程如下:
(1)、准确测量布孔
(2)、钻进:
采用台车将安装好钻头的锚杆钻进5.5米、7米均分两次,中间采用联接套进行联接,5.5米两节分别为2.5米和3米,7米为2节3.5米,第一节钻进后联接套将第二节接好后钻进。
(3)、卸下钻机,安装止浆塞,将其安装在锚孔口25cm处,也可以用锚固剂封孔。
(4)、通过快速注浆接头将锚杆尾端与注浆泵相连。
(5)、开动机器注浆,待注浆饱满且压力达到设计值时停机。
(6)、安装垫板和螺母,施加预应力。
2.2.3.2喷钢钎维砼施工工艺
钢纤维喷射砼采取随拌随用,先将钢纤维、水泥、粗细骨料等混和料用水平双轴型强制式搅拌机干拌均匀,后加水湿拌的方法,钢纤维由钢纤维分散机均匀布料投入。
一次搅拌量不大于搅拌机额定搅拌量的80%。
搅拌好的钢纤维砼存放时间不超过30分钟,速凝剂在喷射前均匀投入拌和料中,后进行喷射,喷射机械选用TK961型湿喷机。
钢纤维砼喷射前,先做好受喷面拱墙锚杆支护,断面尺寸检查,并用高压水将受喷面冲洗干净,保证受喷面湿润,设置钢纤维砼喷射厚度标志后,安排钢纤维砼喷射作业。
每次喷射中途不得停顿,喷射前检查好搅拌机械,喷射机械、管道,按喷射量大小,做好材料贮备,砼拌和供应,每次喷射长度3~3.5m。
喷射完成后,10小时以内不安排爆破作业,当洞内温度大于10度,湿度大于85%时,进行自然养护,否则将采取保温和喷水雾措施,特别是早期养护。
施工中安排专人负责钢纤维喷射砼的养护,监控量测,工程地质调查,岩体质量评价描述工作。
钢纤维喷砼材料:
钢纤维按设计要求选用比利时贝尔卡特使密司ZP305型,
粗骨料采用级配良好、最大粒径小于10mm的优质卵石,细骨料选用中粗砂,细度模数大于2.5;水泥采用525#普通硅酸盐水泥,速凝剂采用Sigunit液态速凝剂,减水剂采用SigunitR4液态减水剂。
钢纤维喷射砼材料拌和时,配备精确计量器,严格控制钢纤维掺入量、速凝剂、减水剂使用量,材料计量偏差控制在±1%范围内,并全部采用重量计量。
混和料干拌时间不小于2min,湿拌比普通砼搅拌时间延长1.5~3min,具体时间通过试拌确定,充分保证拌和均匀,质量稳定。
钢纤维砼施工工艺流程见图“”。
2.2.3..3砼湿喷工艺
(1).喷射机械安装好后,先注水、通风、清除管道内杂物,同时用高压风吹扫岩面,清除岩面尘埃。
(2).上料保证连续性,校正配料的输出比。
(3).操作顺序:
喷射时先开液态速凝剂泵,再开风,后送料,以凝结效果好,回弹量小,表面湿润光泽为准。
(4).喷射机的工作风压严格控制在0.5~0.75Mpa范围内,从拱脚到边墙脚风压由高到低,拱部的风压为0.4~0.65Mpa,边墙的风压为0.3~0.5Mpa。
(5).严格控制喷嘴与岩面的距离和角度。
喷嘴与岩面垂直,有钢筋时角度适当放偏,喷嘴与岩面距离控制在0.8~1.2m范围以内。
(6).喷射时自下而上,即先墙脚后墙顶,先拱脚后拱顶,避免死角,料束呈旋转轨迹运动,一圈压半圈,纵向按蛇形,每次蛇形喷射长度为3~4m。
2.2.3..4锚喷支护和构件支护
1、格栅钢架、型钢钢架的制作
格栅钢架、型钢钢架在钢筋加工棚设置的1∶1制作样台上,采用冷弯制作,格栅钢架分段制作,按单元拼焊后,运至现场安装。
(1).加工做到尺寸准确,弧形圆顺;钢筋焊接(或搭接)长度满足设计要求,焊接成型时,沿钢架两侧对称进行,钢架主筋中心与轴线重合,接头处相邻两节圆心重合,连接孔位准确。
(2).格栅钢架、型钢钢架加工后先试拼,检查有无扭曲现象,接头连接每榀可以互换,沿隧道周边轮廓误差小于3cm。
(3).格栅钢架单元组装,各单元主筋、加强筋、连接角钢焊接成型,单元间用螺栓连接。
2、格栅钢架、型钢钢架的安装
安装工作内容包括定位测量、安装前的准备和安设。
(1).定位测量
首先测定出线路中线,确定高程,然后再测定其横向位置,格栅钢架设于曲线时,安设方向为该点的法线方向,安设于直线上时,安设方向垂直于线路中线。
(2).安装前的准备工作
运至现场的单元钢架分单元堆码,安设前进行断面尺寸检查,及时处理欠挖部分,保证钢架正确安设,钢架外侧有不小于5cm的喷射混凝土,安设拱脚或墙脚前清除垫板下的松碴,将钢架置于原状岩石上,在软弱地段,采用拱脚下垫钢板的方法。
(3).钢架安设
序
号
围岩
类别
衬砌类型式
开挖方法
砼浇筑方法
支护方法
1
Ⅱ类
整体式衬砌
台阶法开挖,台阶长度2米,每循环进尺
1.2米。
仰拱、填充砼先行,液压模板衬砌
台车、先墙后拱一次浇筑边拱砼
喷射C20砼、3米长的锚杆、格栅钢架、超前小导管、钢管网
复合式衬砌
台阶法开挖,台阶长度3~4米,每循环进尺1.2米。
2
Ⅲ类
复合式衬砌
台阶法开挖,台阶长度3~4米,上部每循环进尺2米,下部进
尺2.5米。
喷C20砼10cm、A3
钢筋网、
3米长的φ25锚杆和
φ22锚杆,
高应力复合式衬砌
台阶法开挖,台阶长度3~5米,上部每循环进尺1.5米,下部
进尺2.0米。
喷C20钢纤维砼,4.0m长φ27自进式锚杆,工字钢架
3
Ⅳ类
复合式衬砌
全断面开挖,每循环进尺3米
喷C20砼8cm拱部:
2.0长φ25中空注浆锚杆;
边墙:
2.0m长φ22锚杆。
钢架与封闭混凝土之间紧贴,在安设过程中,当钢架与围岩间有较大间隙时安设垫块,垫块数量大于10个,两榀钢架间沿周边设φ22纵向连接筋,环形间距为1.0m,形成纵向连接体系,拱脚高度不够时设置钢板调整,拱脚高度低于上半断面以下10cm。
3、衬砌
3.1、隧道正洞和导洞二次衬砌
隧道正洞和导洞采用液压平移式钢模台车灌注边墙与拱圈混凝土,每次灌注长度12m,二次衬砌与掌子面同距离为160~200m,施工时根据监控量测结果作适当调整
3.2、应急停车带二次衬砌
应急停车带隧道采用万能杆件拼制衬砌台架,异形钢拱架作拱圈背衬,100×30cm组合模板,一次灌注拱部和边墙长度为4~5m,二次衬砌落后掌子面20m,施工时可根据监控量测结果及时修正,其工艺流程见下图:
3.3钢筋制作安装
二次衬砌钢筋在1∶1的制作样台上,分单元分片制作成形,各单元间预留足够的搭接长度。
隧道正洞、导洞及应急仃车带大断段可根据给定的样台成批制作,运至施工现场安装时,将每片钢筋用纵向钢筋联结成一个整体,连接采用绑扎焊接,纵向钢筋应预留一定长度以便与下组衬砌钢筋的联接,并设加强连接筋。
为方便边拱钢筋的安装搭设作业台架。
3.4混凝土施工
1、施工方法
(1)、施工顺序:
隧道正洞和导洞分别配一台全液压衬砌台车,两套模板,平移式交错作二次衬砌。
(2)、砼的拌制:
在导洞洞口右侧设置拌合站,集中拌制供应混凝土;(3)、砼的运输:
采用防爆砼输送车对各工点砼进行运输供应;
(4)、砼的浇注:
采用防爆砼输送泵泵送浇注砼;并备用一台砼输送泵。
(5)、砼的振捣:
选用插入式捣固器和高频附着式振捣器进行砼振捣。
2、砼施工工艺
(1)、底板、矮边墙砼的浇筑:
测设中线,抄平立模;浇筑砼的顺序从洞口向洞内进行,并预留50cm砼找平层。
(2)、边墙、拱圈砼整体浇筑:
模筑衬砌采用洞外砼拌合站—→砼输送车—→砼输送泵—→衬砌台车组成的生产作业线流水作业。
模筑砼衬砌进口采用可调式伸缩衬砌台车配两套模型系统交替施工,每节衬
砌长度12m。
集料配制采用配料机严格计量,砼拌合采用拌合站和强制式搅拌机拌合,砼运输分别采用轮胎式砼搅拌运输车运输,采用砼输送泵提升浇筑,使用附着式振捣器捣固和插入式捣固器。
立模前检查防水板有无断裂、变形、孔洞等缺陷,以及是否有足够的展长余地,严禁模板、堵头等损坏防水板。
立模时衬砌中线、水平、断面尺寸和净空大小均须符合要求.
衬砌台车就位立模:
立模前在矮边墙上抄出模板台车脚线标高,台车脚线标高比内轨顶面低7cm。
台车到位立好模板,检查台车脚线是否与脚线标高吻和,边墙模板是否与矮边墙密贴靠拢,挡头板是否撑牢和漏浆,垂直油缸和斜撑是否撑牢等。
在衬砌台车砼施工中,为了防止砼的跑模和过河撑不挡道,采用带螺旋千斤顶的“U”型支撑作为过河撑。
立模时将过河撑撑稳、撑牢,以防止灌注砼时台车跑模和移位。
当砼强度达到2.5MP时才可脱模,养护期约20小时。
对衬砌完成的地段应继续观察隧洞稳定状况,注意衬砌变形、开裂、侵入净空等现象,及时记录并反馈给主管技术人员采用相应的措施。
(3)、模筑衬砌砼机械化施工注意事项
A、砼拌和输送车的输送能力与砼泵的灌注能力要相适应。
B、搅拌车在输送砼时不能停拌,自进入搅拌车至卸料时间不超过初凝时间、砼在输送过程中要保证不发生离析、漏浆,严禁泌水及过多损失坍落度等现象。
若运至灌注地点的砼有离析现象时,在灌筑前须进行二次搅拌。
C、模板台车每次移位前,在准备衬砌部位的两侧边墙下方,须预先灌注墙基砼,并沿隧洞方向每隔1500mm预埋地脚螺栓,以便固定钢模板的最下边缘。
为防模板走动,要使用加设模撑。
D、衬砌工作中,泵送模注砼封顶采用钢管压注方法,通过选择合适的砼塌落度和将厂方提供的软管用金属管代替,仍从拱模的灌注口压注封顶。
4.施工监控量测
4.1隧道及导洞的测量控制
测量控制是本隧道施工的一个重要环节,由于平导与正洞同时掘进,然后又从平导通过横通道引入正洞,造成后视距短,转角多,给正洞内导线延伸带来一定难度,施工时通过地面测量网点,引入正洞和导洞为采用双导线布置,通过从
地面引至洞内的网点,复核洞内导线点,精确控制隧道中线。
一、中线控制测量
施工前,以全站仪进行洞外精密导线网控制测量,分别定出平导和正洞洞门的准确位置,并放出护桩。
在平导进洞后,要在洞内布设导线环,以此精确放出横通道和引入正洞施工。
正洞也采用闭合导线环,精确测设正洞中线,导洞和正洞的导线点要经常与地面网点联测,以相互检验,保证顺利贯通。
二、高程测量
在引入高程控制点(基点)时,采用精密水准仪往返测量。
闭合差要满足《测规》要求,在施工中过程中,要经常在导洞与正洞之间传递高程,进行复核。
以保证其高程精度。
三、洞内的日常测量
按有关规则要求,用偏角法和坐标法量测施工控制中线,及时向开挖面传递中线和高程,并由测量组用断面测量仪测量开挖断面,初期支护和二次衬砌前,必须进行复核,确认准确后方可进行下道工序。
4.2洞口地表沉降观测
隧道正洞和导洞洞口段一般围岩较破碎,为保证施工安全,及时制订、布置沉降观测点,围岩及地表沉降观测点根据隧道的开挖断面宽度和埋置深度确定,当埋置深度小于开挖断面时,5~10米设置一个观测断面。
当埋置深度大于开挖宽度小于两倍开挖宽度时,10~15米设置一个观测断面,埋置深度大于2倍开挖宽度时,20米设一个断面,每个断面横向每2米设置一个观测量点,至隧道开挖线外5米。
正洞及导洞总共布置20个监测量断面,每个断面10个监测量点,共计200个。
测量观测系用WildT2+GPM3精密水准仪配铟钢塔尺观测。
测量精度达0.01mm。
4.3隧道周边净空收敛观测
隧道周边净空收敛测点,布设在与拱顶下沉测点和拱脚.墙腰收敛在同一断面,收敛截面按II类岩20米,III类圆岩25米,Ⅳ类40米布置一个监测断面,正洞与导洞160个断面,收敛点共计320个。
收敛量测测点固定杆埋设时间和量测频率同拱顶下沉监测,在量测过程中及时绘制收敛时间曲线,并进行数据处理或回归分析,以判定初期支护稳定情况和推算最终位移值,收敛量测采用JSS30/15A数收敛仪进行。
4.4隧道拱顶下沉
拱顶下沉测点布设在为Ⅱ类围岩每10~20m布设一个测点,Ⅲ类围岩每20~25米布设一个点,Ⅳ类围岩每30~40米布设一个点,拱顶下沉量测频率按测点埋设后半个月内为1~2次/天,1个月内为1次/天,1~3个月内为1~2次/周,3个月后为1次/月,量测过程中及时绘制拱顶下沉~时间曲线,当曲线趋于平缓时,应作数据处理或回归分析推算最终下沉值,拱顶允许下沉值控制值为设计允许下沉值的80%,量测方法和采用仪器同地表下沉量测,通道底隆起量测随拱顶下沉一并进行。
4.5格栅拱架应力监测
监测点的布置:
标准段按100m布置一个监测断面,具体点位布设在格栅钢架的拱部、边墙、仰拱内外层钢筋上,测试钢筋应力,结合台阶法开挖,在格栅钢架拱脚底面埋设压力计,测试格栅钢架拱脚支承力,采用JXG-1型钢弦式钢筋应力计和GDY-2单体压力计进行量测,量测时间在喷射混凝土终凝后即可开始,量测频率同隧道周边净空收敛监测。