公路隧道洞身工程专项施工技术方案全断面法 光面爆破.docx

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公路隧道洞身工程专项施工技术方案全断面法光面爆破

XX至XX高速公路XX段

 

洞身工程专项施工技术方案

 

编制:

审核:

中交XX工程局有限公司

XX高速公路XX项目经理部

 

洞身工程专项施工技术方案

一、编制依据

《公路工程技术标准》(JTGB001-2003)

《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)

《公路隧道施工技术规范》(JTJ042-94)

《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)

《公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程》(JTJ/T037.1-2000)

《公路工程施工安全技术规程》(JTJ076-95)

《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)

《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001)

《地下工程防水技术规范》(GB50108-2001)

《混凝土外加剂应用技术规范》(GBJ119-88)

《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002)

《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)

《建筑装饰装修工程质量验收规范》(GB50210-2001)

《建设工程文件归档整理规范》(GB/T50328-2001)

《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18-2003)

《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ33-2001)

《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-88)

《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》(JGJ52-92)

《普通混凝土配合比设计规程》(GJ55-2000)

《混凝土减水剂质量标准和试验方法》(JGJ56-84)

《建筑钢结构焊接技术规程(JGJ81-2002)

《砌筑砂浆配合比设计规程》(JGJ98-2000)

《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)

《土方与爆破工程施工及验收规范》(GBJ201-83)

《水工混凝土施工技术规范》(CDJ207-82)

《混凝土强度检验评定标准》(GBJ107-87)

《公路工程施工工艺标准》中交XX工程局

二、工程内容及概况

1、自然地理及地形地貌

XX隧道位于XX县XX镇XX村,进口段与路基相连,出口端与XX高架桥相连。

XX县境,属亚热带季风湿润气候区,气候温和,冬无严寒,夏无酷暑,多云雾照,湿度较大,相对湿度79%,气候随地势的高低垂直变化明显。

年均降水1089.3mm,多集中在4-9月,占全年的79.8%,年均气温14.8℃,极端最高34.2℃,极端最低-9.2℃,7-8月最热;平均无霜期283天/年。

隧址区属构造剥蚀侵蚀地中山地貌区,峰从地形,线路经过区域冲沟发育。

地势起伏较大,沿线海拔高程一般约为1088~1406m,地形切割强烈,最大切割深度约300m,山坡坡度一般较陡,局部形成陡崖。

多为30°~90.°。

左右线进口段均位于山体斜坡处,坡面植被发育,基岩零星出露,坡向0°,坡角30~45°,出口所在斜坡坡向约329°。

坡度约70~90°基岩大面积裸露。

山坡目前处于稳定状态。

隧道出口端附近有乡村简易道路通过,交通条件较为便利,进口端在山腰,交通不便,需修建几公里的进场便道。

2、地层岩性

根据勘察结果,结合地面地质调查,隧址区出露的地层主要有第四系坡积(Q4el+dl))黏性土、角砾石土及盆泥上统高坡组(D3g)白云岩。

3、地质构造及地震

隧址区域内地质构造主要受XX背斜影响,该背斜分布在XX一带,主要由古生代地层组成,核部地层为泥盆系,翼部为石炭系、二叠系、三叠系地层。

两侧为近南北向断裂截切破坏。

褶皱轴向近南北,在其翼部发育一系列的次级褶皱,隧址区域岩层产状约220°∠4°、239°∠5°、190°∠5°。

根据国家《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)附录A公布的资料,隧址区抗震设防烈度(基本烈度)为6度,设计基本地震加速度值为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s。

考虑工程的重要性,依据《公路抗震设计规范》(JTJ004-89)的相关规定,隧道按地震基本烈度7度设防,其设计基本地震加速度a=0.10g,地震动反应谱特征周期T=0.35S。

4、水文地质条件

隧道区地下水较发育,主要为岩溶管道水,发育有多处溶洞及地下暗河,Y0021地下暗河是附近区域内地下水排泄的主要通道为,水量季节性变化明显,调查期间暗河流量50L/S。

地表水主要为大气降水形成的暂时性地表面流,主要顺坡向低洼处排泄,部分沿节理裂隙、溶蚀裂隙下渗补给地下水。

根据初勘水质分析资料,地下水对混凝土无腐蚀性,Y0021暗河埋藏深度较大,对本隧道无影响。

5、工程地质

本隧道主要围岩等级有III、IV和V级三种,具体分段见下表:

XX隧道分段长度表

分幅

分段编号

起始桩号

终止桩号

长度(m)

围岩等级

衬砌类别

左线

1

ZK265+252

ZK265+280

28

V

Smb

2

ZK265+280

ZK265+380

100

V

S-Vb

3

ZK265+380

ZK265+400

20

IV

S-IVa

4

ZK265+400

ZK265+750

350

IV

S-IVb

5

ZK265+750

ZK265+920

170

III

S-III

6

ZK265+920

ZK265+945

25

IV

S-IVb

7

ZK265+945

ZK266+000

55

V

S-Va

8

ZK266+000

ZK266+096

96

IV

S-IVb

9

ZK266+096

ZK266+136

40

IV

SJ-IVb

10

ZK266+136

ZK266+190

54

IV

S-IVb

11

ZK266+190

ZK266+410

220

V

S-Vs

12

ZK266+410

ZK266+425

15

IV

S-IVb

13

ZK266+425

ZK266+936

511

III

S-III

14

ZK266+936

ZK266+976

40

III

SJ-III

15

ZK266+976

ZK267+591

615

III

S-III

16

ZK267+591

ZK267+701

110

IV

S-IVb

17

ZK267+701

ZK267+727

26

IV

S-IVa

18

ZK267+727

ZK267+768

41

V

S-Vb

19

ZK267+768

ZK267+772

4

V

Smb

右线

16

YK265+342

YK265+365

23

V

Smb

17

YK265+365

YK265+411

46

V

S-Vb

18

YK265+411

YK265+846

435

IV

S-IVb

19

YK265+846

YK265+942

96

V

S-Va

20

YK265+942

YK266+031

89

IV

S-IVb

21

YK266+031

YK266+071

40

IV

SJ-IV

22

YK266+071

YK266+142

71

IV

S-IVb

23

YK266+142

YK266+850

708

III

S-III

24

YK266+850

YK266+890

40

III

SJ-III

25

YK266+890

YK267+450

560

III

S-III

26

YK267+450

YK267+630

180

IV

S-IVb

27

YK267+630

YK267+692

62

V

S-Vb

合计

 

 

 

4870

 

 

XX隧道各级围岩统计表

序号

1

2

3

4

5

围岩级别

左线长度(m)

0

0

1336

736

448

右线长度(m)

0

0

1308

815

227

合计长度(m)

0

0

2644

1551

675

比例(%)

0.0

0.0

54.3

31.8

13.9

三、洞身开挖

3.1、开挖方法

主线Ⅲ级围岩和行车行人横洞采用全断面法开挖施工,Ⅲ级紧急停车带围岩和Ⅳ级围岩采用取上下台阶法开挖施工,Ⅴ级围岩采用上下短台阶法开挖施工。

Ⅲ级围岩采取凿岩台架钻孔,光面控制爆破施工;Ⅳ级和Ⅴ级围岩根据围岩具体情况采用人工配合多功能挖掘机进行开挖,同时辅以少量风枪钻孔控制爆破或风镐凿除。

3.2钻爆设计

(1)爆破全部采用光面爆破技术,设计参数见下表:

光面爆破参数表

参数

岩性

饱和单轴抗

压极限强度

Rb(MPa)

装药不偶

合系数

D

周边眼

间距

E(cm)

相对距

E/V

周边眼装

药集中度

q(kg/m)

软岩

≤30

2.00~2.50

30~50

0.5~0.8

0.07~0.15

中硬岩

30~60

1.50~2.00

45~60

0.8~1.0

0.20~0.30

硬岩

>60

1.2~51.5.

70~85

0.8~1.0

0.30~0.35

人工凿岩机打眼,装药采用人工装药,炸药选用2#岩石硝胺炸药(遇有水时选用乳化炸药),塑料非电毫秒雷管起爆,每循环进尺Ⅲ级围岩控制在3.0~3.6m之间,Ⅳ级围岩控制在2.5~3.0m之间,Ⅴ级围岩控制在1.0~1.5m之间,具体应视围岩情况定。

炮眼由掏槽眼、辅助眼、周边眼组成,其设计主要参数如下:

(2)掏槽眼

掏槽眼采用楔型掏槽形式,其布置见下图所示。

 

掏槽眼布置示意图

为提高爆破效果,在1号眼上下各打一个中空眼,中空眼采用水平钻机打眼,孔径=10cm,打眼深度一次可达10余米,既是中空眼也作为地质超前探孔。

(3)辅助眼

辅助眼布置参数为:

钻孔直径d=42mm;

炮孔间距a=70~90cm;

最小抵抗线W=70cm;

孔深=进尺长度+10cm;

药卷直径采用φ32mm。

为提高爆破效果,减少粉尘。

掏槽眼、辅助眼采用水压爆破新工艺,水压爆破装药结构见下图所示。

水压爆破装药结构示意图

(4)周边眼:

周边眼布置参数为:

炮眼直径d=38mm;

间距:

35~60cm,

孔深=进尺长度+10cm;

装药均采用φ20的小药卷间隔装药,装药结构见下图所示。

 

周边眼装药结构图

开挖前进行测量放样,采用全站仪和水平仪,标出开挖中线和标高,画出炮眼位置等。

在钻爆施工中,针对不同的围岩并结合施工现场情况要不断地进行优化,每一循环爆破后,对爆破效果评估,包括炮眼利用率、残留率、药量大小、装药结构、爆破深度、抛碴距离及碴块大小等,通过统计、评估优化爆破设计,从而提高爆破效果,减少对围岩的扰动,充分发挥爆破后围岩的自稳能力,确保施工安全,提高施工生产率。

(5)Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩按照多打眼,少装药原则。

人行横洞和车行横洞的断面较小,采用中空直眼掏槽。

炮眼初步设计图见附图所示。

3.3出碴

出碴是影响进度的主要工序,合理地配备机械设备是提高效率的关键。

出碴作业流程:

爆破后进行通风排烟、排险、洒水降尘→装载机、自卸汽车就位→装碴→运碴→在专人指挥下进行卸碴。

爆破后,及时进行通风排烟和洒水降尘,炮响至少15min后,且掌子面的能见度达到要求时,方可安排人员进入排险。

通风采用压入式排风方式,软式风管距掌子面50米,降尘采用洒水降尘的方法,在距掌子面约20m和30m左右各设1道水幕降尘器,当点炮后人员撤离时打开阀门,炮响15min后关闭,以清除爆破等作业所产生的粉尘和溶解部分有害气体。

水幕降尘见下图所示。

 

当通风排烟、洒水除尘及排险结束,安排装载机、自卸汽车、挖掘机就位,进行出碴作业。

出碴采用装载机出碴,挖掘机配合,自卸汽车运碴的方案,作业见下图所示。

 

 

洞内出碴、运输作业示意图

四、洞身防排水工程施工

本合同段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)对岩石渗漏水预先进行有效引排处理。

具体做法:

大股水流用插管引导;较弱裂隙股水用塑料网格夹无纺布引导;大面积不严重渗水以PCE膨胀剂防水砂浆抹腻,将渗水集中,然后开槽引至洞内排水沟(池),经沉积后排出洞外。

(2)喷砼是结构防水的一道重要防线,要确保和围岩充分密贴。

采用湿喷砼,坑凹较大处增加铺设钢筋网,保证喷砼质量。

(3)按设计施作排水设施。

在初期支护和二次衬砼间环向设置与纵向Φ110HDPE排水管三通式联接Φ50软式透水管,将水引排至边墙脚,,然后通过横向Φ110HDPE排水管排入中央排水沟,将水引排至洞外,环向、横向按设计设置,路面砼面层和调平层之间设塑料盲管与路侧纵向排水管相连接排水。

管间连接均采用三通。

(4)铺挂ECB复合防水板。

初期支护与二次衬砌间的防水隔离层是隧道防水的一道重要防线,是处理大面积渗漏水的最佳途径。

设计采用ECB复合防水卷材作为防水隔离层。

施工要点如下:

①施作程序:

初期支护表面检查处理→材质检验→裁剪→吊带检查→地面焊接→铺挂→再焊接→焊缝自检→(补焊)→专检。

②施工工艺:

防水板的拼焊采用爬热合焊接的研铺挂工艺。

③施工方法:

采用热合焊接吊环铺设法。

防水板拼接采用ZPR-210V型自动行走式热合机双焊缝焊接,究,通过计算分析,优化机械设备配置,使机械设备性能相匹配,与施工能力协调搭接宽度不小于10cm,控制好热合机的温度和速度,避免漏焊或过焊。

先铺土工布,贴上衬垫,在初支喷砼上打统水泥钉,将预先焊接在防水板上的吊一挂在衬垫上。

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。

在洞内焊接的环接缝及与矮边墙接缝均为薄弱环节,需加强检查,环接缝漏焊处用电烙铁补焊,丁字缝焊接困难易漏焊或焊缝强度不足,采取用焊胶打补丁的方法补强处理。

④质量保证

a、材质检验:

防水板材质必须经驻地监理和项目部试验工程师共同现场取样,外委有资质的检验机构检测。

b、焊缝检查:

焊缝宽度尺量检查。

焊缝强度应不低于母材,通过抽样试验检测。

防水板焊缝采用“气密性检验法”检查,检查方法:

用5号针头与压力表相接,脚踏式打气筒充气,充气时焊接检查孔会鼓起来,当压力达到0.15Mp并保持恒压力不少于2min,说明焊接良好;如压力下降,证明还有未焊接好之处,用肥皂水涂在焊缝上,产生气泡的地方即为焊接欠佳之处,可用电烙铁补焊,再次充气检查,直至不漏气时为合格。

c、固定间距的控制:

尺量检查,固定点间距拱部0.5~0.7m,侧墙1.0~1.2m,布置均匀;防水板吊环间距需根据其铺挂松驰率要求来确定。

d、直观检查:

铺挂后目测防水板大面平顺,固定点处防水板和初支表面密贴。

⑤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,施工前编制详细的作业指导书,并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软式透水盲管引排。

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、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24m(2倍台车长度),形成铺挂段、检验段、二衬施工段流水作业。

(5)沉降缝和施工缝是结构自身防水的薄弱环节

沉降缝采用中埋式橡胶止水带,施工缝处采用S8V遇水膨胀型橡胶止水条止水。

①橡胶止水带的安装:

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,见下图止水条施工示意图。

②膨型止水条安设程序为:

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。

可在挡头模板中部环向钉1×2cm方木条,使二次衬挡头混凝土表面预留出止水条凹槽,再按上述程序施作将其固定在凹槽内。

 

 

(6)本隧道二次衬砌采用防水砼,防水等级不小于S8。

一要严格按批准配合比施工,确保FS-混凝土防水剂为水泥重量6%的掺量,确保砼品质;二要狠抓砼捣固关,确保其抗渗性能。

(7)对于围岩裂隙发育的富水段可在开挖前进行预注浆止水。

根据设计资料和施工阶段地质预报,对富水地段采用超前中空锚杆注浆加固地层并止水,或采用超前小导管进行预注浆止水。

通过注浆,浆液填充了岩层孔隙,堵塞了地下水的渗流通道,固结后的围岩成为第一道防水线。

施工时必须现场试验确定浆液的合理配比,严格控制注浆压力和注浆量标准,确保注浆效果。

(8)洞顶排水设施在进洞前施作,永临结合,出水口通畅,截水沟沟背凹坑采用粘土分层夯填密实,表面形成流水坡,使坡面水能顺利排入沟内。

及时施作路侧纵向排水管、沉砂井等到洞内排水设施,完善排水系统,顺利排出洞外。

五、二次衬砌整体钢模台车施工

5.1二衬施作时机的确定

二次衬砌在围岩和初期支护变形基本稳定后施作。

围岩变形量较大,流变特性明显时,要加强初期支护并及早施作仰拱和二次衬砌。

围岩和初期支护变形基本稳定需符合下列条件:

(1)各测试项目的位移速率明显收敛,围岩基本稳定;

(2)已产生的各项位移,已达预计总变形量的80%~90%;

(3)周边位移速率小于0.1-0.2mm/d,或拱顶下沉速度小于0.07~0.15mm/d。

混凝土衬砌施工工艺流程如下图:

 

5.2二衬机械化施工设备配套技术

(1)机械设备配套

合理的机械选型、配套才能充分发挥机械效能,提高工作效率,加快衬砌速度,保证衬砌质量。

一流的质量,需要一流的设备。

一流的设备,就是能够满足施工生产的需要,能生产出一流的产品所需的最佳机械设备组合。

我们以此为原则通过多座类似的公路隧道衬砌施工的经验,并对所需的机械设备进行了认真的研究,通过计算分析,优化机械设备配置,使机械设备性能相匹配,与施工能力协调统一,隧道主要衬砌设备选型配套情况见下表。

隧道主要衬砌设备选型配套情况见下表。

序号

机械设备名称

单位

数量

说明

1

自动液压整体衬砌台车

4

长12延米

2

自动计量拌和站

2

全电脑控制有三个料仓,30m3/h以上

3

配料装载机

2

拌和站和碎石场各2台ZL50D

4

混凝土输送车

6

6m3

5

混凝土输送泵

2

HB60型

6

自制简易台车

8

用于钢筋绑扎、铺挂防水板及二衬表面整修

主要衬砌设备选型配套表

(2)保证衬砌作业连续性的措施

①合理配置机械设备,储备充足的机械设备易损件,做到设备有用有备;加强机械设备操作现场培训和设备检修保养。

②建立衬砌前的设备检查制度,设备有故障或能力不匹配不开盘

(3)衬砌台车调试、就位

①台车采用钢结构大模板,具有液压支拆模和电动走行系统,工厂制造后运至现场安装。

②施工作业示意见下图所示:

 

③台车拼装后的调试处置

台车模架、模板局部变形、加工尺寸偏差等是造成衬砌错台等衬砌外观质量问题的主要原因。

a、衬砌台车现场拼装完成后,必须在轨道上往返走行3~5次后,再拧紧固螺栓,并对部分连接部位加强焊接以提高台车的整体刚度。

b、检查台车尺寸部位是否准确,掌握加工偏差大小情况,必要时进行整修。

c、衬砌前对模板表面采用抛光机进行彻底打磨,清除锈斑,涂油防锈。

④台车就位

a、台车轨道布设控制标准:

调整轨道中心及标高,采用铁路P38钢轨,方木作枕木,底面直接置于已铺底或仰拱填充的砼地面上,保证台车平稳。

轨道平面位置和高程偏差控制均在±1cm以内,使模板中心线尽量同台车大梁中心重合,使台车在砼灌注过程中处于良好的受力状态。

b、定位方法:

采用五点定位法,即:

以衬砌圆心为原点建立平面坐标系,通过控制拱部模板中心点、拱部模板同墙部模板的两个铰接点、两墙部模板的底脚点来精确控制台车就位。

曲线上考虑内外弧长差引起的左右侧搭接长度的变化,以使弧线圆顺,减小接缝错台。

台车走行至立模位置,用侧向千斤顶调整至准确位置,并进行定位复测,直至调整到准确位置为止。

台车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。

采用五点定位法检查模板是否翘曲或扭动,位置是否准确,保证衬砌净空,同时也易于克服衬砌环接缝处的错台。

为避免在浇注边墙砼时台车上浮,还必须在台车顶部加设木撑或千斤顶。

同时检查工作窗状况是否良好。

⑤外模、端模(挡头板)制作和安装

明洞衬砌采用Φ48钢管弯制弧形拱架固定外模,外模选用木板或竹胶板;端模(挡头板)选用5cm厚松木板制作,采用角钢U形卡和短方木固定,以适应端模尺寸的不规则性。

并在挡头板上钉木板条以便在混凝土端面预留出安装止水条的凹槽。

5.3二衬施工组织

(1)指挥协调

衬砌施工机械化程度高,作业环节多,任何一个环节出现问题都会造成质量隐患。

因此,必须加强指挥协调力度。

指挥协调人员定人、定岗,由项目部专业工程师总体负责,施工队全力协助。

衬砌台车、输送泵以及拌和站之间采用对讲机、电铃、口哨等工具进行有效联络,确保信息准确、及时传递。

(2)劳动力及设备组织

每个洞口成立一个衬砌综合班组。

分砼作业组、模板与预埋管件组、防水板铺挂组、砼养护和外表整修四个组。

实行定人定岗的班组长负责制,统一协调合作。

劳动力:

司机4人,砼工12人,木工6人,钢筋工6人。

共28人。

主要机械设备:

模板衬砌台车1台,砼搅拌输送车3台,砼输送泵1台,附着式、插入式捣固器各4台及其它小型机具设备。

5.4铺底及矮边墙施工

铺底和矮边墙混凝土先行浇注筑,便于台车就位和展开二次衬砌,并对改善洞内道路情况,营造良好施工环境。

矮边墙施工高度的确定:

经过对比分析并结合多条公路隧道的施工经验,矮边墙顶面比衬砌台车模板底边高5cm,此部分在灌注前用梯形木封堵密贴,以防漏浆。

这种方法易于实现台车的精确定位。

矮边墙施作时注意按设计布设纵向排水管、横向排水管及其与沉砂井的连接管,预留环向透水管沟和ECB防水板接头,以及设置预埋件和预留洞室等。

5.5预留洞室和预埋件的安置

隧道预留洞室和预埋件种类多、数量大,保证其尺寸和位置准确是衡量二衬质量的一个重要方面。

(1)钢筋砼衬砌地段,预留、预埋件固定在钢筋骨架上。

(2)无筋衬砌段采取的方法是在衬砌台车模板上钻孔用螺栓固定预留、预埋件。

其优点是费用低廉,易于操作。

(3)预埋钢管的设置

为保证通讯、电力线路穿线顺利,预埋钢管需把好以下工序质量:

①采用切割机切割;

②用钢锉锉平管口毛刺;

③弯管机弯制;

④接头采用套管连接,套管同预埋钢管之间焊接,并对焊缝作防锈蚀处理;

⑤管内穿铁线;

⑥预留洞室处钢管头应外露5mm,长短一致;

⑦管口在灌注前作临时封堵。

5.6防水砼质量控制

(1)二衬防水砼原材料质量控制:

使用反击破碎石机组生产碎石,通过调整筛孔尺寸,保证碎石的形

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