信定洞身开挖.docx
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信定洞身开挖
赣定高速公路信丰至定南段B8-1标
东
坑
隧
道
洞
身
开
挖.
作
业
指
导
书
编制:
钱小三
审核:
胡兴福
批准:
熊庆华
中铁四局四公司信定项目经理部
二00二年九月
一、工程概况
东坑隧道设计为上下行分离式单面坡直线隧道,左洞长728m,右线692m,总长1420m,按新奥法原理进行设计。
其中明洞21m,
、
类围岩177m,
类围岩232m,
、
类围岩990m。
隧道地属丘陵地貌,岩性以白垩系上统赣州组陆相红色粗碎屑岩为主,区内共有三条断裂构造,东坑隧道地下水主要为基岩裂隙水,赋存于构造裂隙中。
一、施工准备
本隧道右线进口设计有8m,出口有7m明洞段。
左线出口设计有6m明洞段。
明洞处于Ⅰ、Ⅱ类围岩地质段,强度低,节理发育,稳定性差;采用路堑式明挖施工;自卸汽车配合挖掘机,预裂弱爆破施工。
开挖前,按设计位置及仰、边坡坡度,测设边、仰坡边线以及洞顶截、排水沟位置,预先挖好截、排水沟并沿设计开挖边线1.0米外与边沟连通。
边仰坡开挖自上而下作业,及时施作洞口路基段排水沟工程,使仰坡顶、边坡顶排水、截水设施与路堑排水系统相通。
二、洞身开挖作业施工方法
1.洞口段和Ⅰ、Ⅱ类围岩地段施工
洞口段围岩较破碎,覆盖层薄,围岩稳定性较差地质属Ⅰ、Ⅱ类,是施工的薄弱环节。
当明洞按设计开挖到位后,进行边仰坡加固施工,并在进洞之前先施工超前小导管,超前小管采用φ42热轧无缝钢管,钢管长4m,管壁四周钻四排φ6mm孔,尾部焊接φ8加劲箍,纵向相邻两排锚杆应有不小于100cm的搭接长度,尾部焊于钢支撑上,环向间距40cm。
方法是:
使用锚固工程钻机沿洞身的纵向开挖轮廓线以外,以5~10°外插角钻孔,穿入φ42mm超前小导管,注浆加固围岩,先护后挖。
待超前支护完毕后,以短台阶法进行上、下部开挖,采用人工配合机械开挖,必要时使用风镐辅以钻爆。
洞口段和Ⅰ、Ⅱ类围岩地段台阶法施工上断面分三步:
一、开挖上导弧形导坑,开挖高度距离拱顶2~3米,采取弱爆破,循环进尺控制在0.5m左右,中央留取核心土。
二、爆破作业完成后,派人工清渣,初喷3~4cm砼后,立即架立I16型钢支撑,挂布刚筋网,进行锚喷支护。
三、开挖清除中央核心土,但至少保留中央核心土4~6米。
施工流程:
测量放线→注浆导管超前支护→上台阶机械开挖,(必要时风镐钻爆开挖)→初喷砼→打入Φ22药包锚杆→挂网→再喷砼→出碴→安装工字钢架→纵向连接钢筋(将其与钢架、锚杆焊连在一起)→喷射砼至设计要求厚度→下台阶开挖支护(仰拱开挖)
下台阶施工,为尽量减少对上导施工的影响,分两次,一次一半,每次进持3~4米,及时支护。
应特别注意I16钢架组拼符合设计要求,位置正确,不偏斜,同时应形成闭合支撑,连接整体承受围岩压力。
2.Ⅲ类围岩地段施工
采用短台阶法开挖,台阶长度不少于30m。
超前支护采用Φ22mm超前锚杆,开挖采用光面控制爆破,上断面一次性开挖,每3~4密进行初期支护一次,下断面开挖同Ⅰ、Ⅱ围岩施工方法相同,机械出碴。
施工流程为:
测量放线→打设超前锚杆→上台阶钻爆开挖→初喷砼→安装Φ22mm药包锚杆并挂钢筋网→出碴→安装钢格栅→纵向钢筋、锚杆与钢架之间焊连→复喷至设计要求厚度→下台阶开挖支护
3.Ⅳ、Ⅴ类围岩地段施工
Ⅳ、Ⅴ类围岩开挖采用全断面法,每循环进尺平均2.8~3.0m。
施工流程为:
测量放线→钻孔→装药→爆破→通风→找顶→初期支护→出碴→安装Φ22mm药包锚杆→挂网→复喷至设计要求厚度
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类围岩地段采用台阶法施工,Ⅳ、Ⅴ类围岩采用全断面法施工,见开挖示意图:
、
四、钻爆设计
爆整体方案:
运用光面爆破技术控制开挖断面,减少对围岩的扰动,严格控制超欠挖。
针对隧道各类围岩及不同施工方法分别作出炮眼布置,钻孔直径均为40mm,炮眼深度随围岩类别而不同。
Ⅰ类围岩0.5~0.8m,Ⅱ类围岩0.8~1.0m,Ⅲ类围岩1.1~1.4m,Ⅳ、Ⅴ类围岩3m左右,掏槽眼,掘进眼,周边眼分段起爆。
1、钻爆计算与选定
①炮眼孔径d=42mm,采用直径42mm钻头。
②光爆不偶合系数D
D=dk/di=(1-α)(ρ0/[бc]1/r+α
取D=1.5
③
周边眼间距E:
E=54.2976kp·di
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类围岩E取40cm,Ⅳ、Ⅴ类围岩取50cm。
④光爆眼抵抗线W:
根据经验m=E/W=0.6~1.0效果最佳,本隧道地质情况决定,E/W=0.8,即可。
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类围岩w取50cm,Ⅳ、Ⅴ类围岩取65~70cm
⑤单孔装药量q
周边眼:
q=1/4πdi2·β·L·ρ0
其它眼:
q=k·a·w·L·λ
⑥孔距a:
满足a=(12~20d),取a=80cm。
选择爆破参数采用公式法与工程类比法结合考虑,具体数据参见钻爆设计图与装药参数表,各参数应在实际施工中进行调整优化。
2、起爆网路
采用孔内微差控制爆破,火雷管起爆导爆索网路。
微差时间用1~15段非电毫秒雷管控制,起爆顺序为:
掏槽眼→扩槽眼→掘进眼→内圈眼→周边眼。
3、主要技术经济指标
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类围岩技术经济指标
项目
预计进尺(m)
炮眼总数(个)
钻眼总延米(个)
雷管用量(个)
炸药用量(kg)
比钻眼数(个/m2)
比钻
眼量(m/m3)
比装药量(kg/m3)
雷管单耗发(发/m3)
上部指标
1.5
98
149.7
97
59.8
2.93
2.98
1.19
1.93
下部指标
1.5
119
178.5
119
69.3
1.66
1.66
0.99
1.10
Ⅳ、Ⅴ类围岩技术经济指标
项目
预计进尺(m)
炮眼总数(个)
钻眼总延米(个)
雷管用量(个)
炸药用量(kg)
比钻眼数(个/m2)
比钻眼量(m/m3)
比装药量(kg/m3)
雷管单耗发(发/m3)
指标
2.5
170
453.6
170
265.3
2.14
2.28
1.33
0.85
I、II、III类围岩钻爆设计装药参数表
断面
炮眼名称
钻眼参数
眼数
毫秒雷管
装药长
装药系数
单眼装药量
段药量
眼深(m)
抵抗线(m)
间距(m)
(个)
(段)
发
(m)
%
Φ32药量
Φ40药量
(kg)
上半段面
掏槽
1.8
1
掏槽
1..7
0.3
4
1
4
1
59
1.25
5
掏槽
1.7
0.25
2
3
2
1
59
1.25
2.5
掏槽
1.7
0.25
2
5
2
1
59
1.25
2.5
掏槽
1.7
0.4
4
6
4
1
59
1.25
5
扩槽
1.5
0.45
4
7
4
0.6
40
0.75
3
掘进
1.5
8
8
8
0.6
40
0.75
6
掘进
1.5
8
9
8
0.6
40
0.75
6
底板
1.5
14
11
14
0.6
40
0.75
10.5
内圈
1.5
0.87
14
13
14
0.4
27
0.5
8.5
内圈底
1.5
2
13
2
0.6
40
0.75
周边
1.5
0.6
0.44
33
15
33
0.4
27
0.3
10.8
周边角
1.5
2
15
2
0.6
40
0.45
合计
98
97
59.8
下半段面
一排
1.5
0.8
1
9
1
9
0.4
27
0.5
4.5
二排
1.5
0.8
1
11
3
11
0.4
27
0.5
5.5
三排
1.5
0.8
1
9
5
9
0.6
40
0.75
6.75
四排
1.5
0.8
1
10
7
10
0.6
40
0.75
7.5
五排
1.5
0.8
1
9
9
9
0.6
40
0.75
6.75
六排
1.5
0.8
1
10
10
10
0.6
40
0.75
7.5
七排
1.5
0.8
1
7
11
7
0.8
53
1
7
底板
1.5
0.78
0.67
16
13
16
0.8
53
0.6
9.6
内圈
1.5
0.87
14
14
14
0.4
27
0.5
7
周边
1.5
0.61
0.44
24
15
24
0.4
27
7.2
合计
119
119
69.3
IV、V类围岩钻爆设计装药参数表
炮眼名称
炮眼数量
钻眼参数
毫秒雷管
单眼装药量
段药量
(个)
眼深(m)
抵抗线(m)
间距(m)
(段)
发
(kg)
(kg)
掏槽眼
4
1.4
1.4
1
4
5
掏槽眼
4
2.9
2.7
2
4
4
10
掏槽眼
4
2.7
3.4
3
2
4
9
扩槽眼
4
2.7
4.2
4
2
4
9
扩槽眼
4
2.7
5.3
5
4
4
9
掘进眼
21
2.7
0.8
0.8
6
4
21
31.5
掘进眼
25
2.7
0.8
0.8
8
8
25
37.5
掘进眼
15
2.7
0.8
0.8
10
8
15
22.5
底板眼
12
2.7
0.8
0.8
12
14
12
24
内圈眼
31
2.7
0.8
0.8
13
14
31
46.5
底板角眼
5
2.5
0.72
0.67
14
2
5
10
周边眼
41
2.7
0.7
0.6
15
33
41
51.3
合计
170
97
170
五、施工通风
采用软管道压入式通风,洞口外10~30m安装110KW通风机,风管直径φ1.0m聚丙烯风带,确保通风效果良好。
六、施工供电及照明
在进洞端左洞左侧及出口端右洞右侧设置配电房,分别安设500KVA变压器各二台,即进出口端变电能力均为1000KVA。
供电线路采用三相四线制,供电电压为400/230V,满足洞内动力机械及照明。
洞内各工作面采用36V低电压。
七、劳动力组织
劳动力安排表(每作业面)
工种
人数
附注
凿岩工
40
凿岩
爆破工
6
联线装药
装载机司机
2
挖装
汽车司机
6
运渣
测工
3
测量
修理工
3
电工
2
找顶工
3
寻找与触撬危石
初期支护
15
立架、挂网、喷锚
八、机械设备配备
机械设备配备表(每洞口)
设备名称
型号
数量
规格
空压机
4L-20/8
3台
120KW
空压机
W-7/10
1台
10m3
凿岩机
YT-28
20台
凿岩台架
自加工
1台
侧卸式装载机
CZA-50
2辆
2.0m3
自卸车
8辆
5t
通风机
BW150
1台
2×37KW
发电机
GK50
1部
250KW
抽水机
4台
九、监控测量
按照设计文件,本隧道必测项目为洞外观测、地表下沉量测、洞顶下沉量测与净空收敛量测。
量测后应及时对现场量测数据绘制时态曲线和空间关系曲线,当位移时间—曲线趋于平缓时,应进行数据处理或回归分析,以推算最终位移和掌握位移变化规律。
各预埋点应牢固可靠,易于识别并妥善保护,现场监控量测应按量测计划认真组织施工,并与其它施工环节紧密配合,不得中断工作。
十、光爆质量控制
钻孔控制
(1)定位
在眼孔选定后,作业班长应将钻机范围定下来,并将穿孔的先后次序分配明确。
(2)、开口
首先选好开口位置,刨掉浮碴,根据断面的方向确定支架的角度。
使钻杆与开口处断面垂直,当开出3~5cm时,再调整钻孔,保持设计上规定的角度。
(3)、穿进
穿进中应充分发挥支架的作用,以加快进度。
操作时,支架应尽量的放大角度加强推力。
(4)、利用偏斜角控制错台
偏斜角度的大小,可根据孔的深度加以调整,使孔底落在设计轮廓线以外10cm以内。
偏斜角应尽量减小,一般为3~5°。
(5)、利用长钻杆控制错台
为了减小周边孔的倾斜角度,控制错台,无论是浅孔还是深孔,都应尽量利用长杆钻孔,并且使钻机紧贴岩壁,尽量缩小周边孔与毛洞幅员线的距离。
十一、安全控制措施
1、建立安全生产责任制,经理部及各项目队设专职安全检查员,做好安全生产管理和监督,以及安全技术交底工作。
2、定期展开安全教育,坚持班前安全讲话,周一安全活动,月安全检查制度,发现问题,专人负责处理。
3、树立安全第一思想,严格按安全操作规程施工。
4、隧道开挖爆破后,应由专职人员找顶,防止落石。
采用人工找顶时,至少配2名反应快的找顶工,先查清危石位置后方可进行,并时刻注意松动石块下落方向。
危石没有清除完毕,其他人员不得进入工作面。
5、施工爆破人员必须由持有“爆破证”人员担任,爆破后20分钟方准进入工作面,经检查认为安全后方可施工。
瞎炮要由有经验的爆破工处理,处理完毕后才允许其他人进入现场。
6、严格爆破器材的审批、领用、加工的管理,做到按当天需用量领取,多余量送回炸药库。
火工品操作与运输按另行交底的《爆破安全管理》执行。
7、所有机电设备及施工机械必须由专人保管、专人操作,并在机械旁挂置操作警示牌,严禁违章操作。
施工用电线路必须按技术标准架设,各种电器设备应安装漏电保安器。
8、洞内三管二线应按规范要求布置,洞内外搭设的承重平台、脚手架必须经检验合格后方可使用。
9、隧道洞口地段地质较差,要高度重视洞口附近可能出现的坍塌滑现象,提前做好洞内外截排水工作,雨季施工要加大观察力度。
10、高度重视洞内初期支护,开挖后及时进行初期支护,及早发挥围岩自身力。
11、加强现场监控量测,特别是拱顶下沉、围岩收敛、底板变形、地表下沉等,及时量测记录,通过数据分析,进行判断及采取对策。
12、必须有防止开挖坍塌的措施,施工时要派专人查看地质变化,发施工现场佩戴安全帽,高空作业佩戴安全带、防滑鞋,主要关口必须挂有安全标语或安全警告牌。
13、洞内要有充足的照明,除成洞地段可设220V电源外,其它作业地段照明均应设36V安全灯,动力线用橡胶绝缘电缆,并挂在衬砌或围岩上,高度符合有关规定。
14、特种作业人员必须持证上岗,并严格按相关规程操作。
15、加强监控量测,用数据指导施工。