铁路隧道开挖专项施工方案Word文件下载.docx
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洞口明洞采用明挖法施工,开挖至明暗分界线后施做暗洞超前大管棚,随后立即做好明洞衬砌,随后进入暗洞施工,待明洞混凝土达到设计规定的强度后及时进行明洞洞顶回填。
暗洞开挖根据围岩情况Ⅴ级地段采用CRD法、双侧壁导坑法、三台阶七步施工法或大拱脚台阶法施工;
Ⅳ级级围岩采用大拱脚台阶法或台阶法加临时仰拱法施工。
Ⅱ、Ⅲ级围岩采用台阶法施工。
石质隧道采用钻爆法开挖,出碴采用装载机配合大型或中型自卸汽车无轨运输。
施工通风采用管道压入式通风。
在施工过程中应不断总结经验,优化工艺。
加强超前地质预测、预报,加强围岩监控量测管理。
根据量测结果,及时调整预留变形量及支护参数,适时施作二次衬砌,确保隧道安全。
开挖方法的改变,要严格按程序申请设计变更。
4.1CRD法
适用于V级围岩偏压地段、断层破碎带地段、岩层接触带及其他破碎地带。
4.1.1CRD法施工工艺流程
CRD法施工工艺流程见图4-1。
4.1.2CRD法施工工序说明
CRD法施工工序见图4-2。
(1)利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁Ф42小导管及导坑侧壁Ф22水平锚杆超前支护。
⑵机械开挖①部,人工配合整修。
⑶必要时喷5cm厚混凝土封闭掌子面。
⑷施作①部导坑周边的初期支护和临时支护,即初喷4cm厚混凝土,铺设钢筋网,架立型钢钢架和I18临时钢架,并设锁脚锚杆,安设I18横撑。
⑸安装径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
(2)在滞后于①部一段距离后,机械开挖②部,喷混凝土封闭掌子面,导坑周边部分初喷4cm厚混凝土,铺设钢筋网,接长型钢钢架和I18临时钢架,安装锁脚锚杆,安设I18横撑,钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
(3)在滞后于②部一段距离后,机械开挖③部,隧底周边部分初喷4cm厚砼,接长I18临时钢架,复喷混凝土至设计厚度,安装钢架之仰拱单元。
(4)开挖④部并施做周边的初期支护和临时支护,步骤及工序同
(1)。
(5)开挖⑤部并施做周边的初期支护和临时支护,步骤及工序同
(2)。
(6)开挖⑥部并施做周边的初期支护和临时支护,步骤及工序同(3),并使型钢钢架封闭成环。
(7)根据监控量测结果分析,待初期支护收敛后,拆除I18临时钢架及上部临时横撑。
⑵利用仰拱栈桥灌筑部边墙基础与仰拱混凝土。
(8)灌筑仰拱填充部至设计高度。
(9)利用衬砌模板台车一次性灌注部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。
图4-1CRD法施工工艺流程
左侧下部初期支护,必要时架设底部横撑
左侧上部开挖、出碴
图4-2CRD法施工工序说明
4.2双侧壁导坑法
先开挖隧道两侧的导坑,并进行初期支护,再分部开挖剩余部分的方法。
该方法主要应用于Ⅴ级围岩全风化层、土层或地表对沉降有要求的地段。
4.2.1双侧壁导坑法施工工艺
施工工艺流程见图4-3。
4.2.2双侧壁导坑法施工工序
施工工序见图4-4。
(1)利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁Ф42小导管及导坑侧壁Ф22水平锚杆超前支护。
⑶必喷8cm厚混凝土封闭掌子面。
⑷施作①部导坑周边的初期支护和临时支护,即初喷4cm厚混凝土,铺设钢筋网,架立型钢钢架和I18临时钢架,并设锁脚锚杆和定位锚杆,安设I18横撑。
(2)在滞后于①部一段距离后,机械开挖②部,人工配合整修。
⑵喷8cm厚混凝土封闭掌子面。
⑶导坑周边部分初喷4cm厚混凝土,铺设钢筋网。
⑷接长型钢钢架和I18临时钢架并安装侧导坑的仰拱单元使侧壁导坑钢架封闭成环,设锁脚锚杆和定位锚杆,安设I18横撑。
⑸钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
(3)在滞后于②部一段距离后,开挖③部,并施作导坑周边的初期支护和临时支护,步骤及工序同
(1)。
(4)在滞后于③部一段距离后,机械开挖④部,并施作导坑周边的初期支护,步骤及工序同
(2)。
(5)利用上一循环架立的钢架施作Ф42小导管超前支护。
⑵机开挖⑤部。
⑶喷8cm厚混凝土封闭掌子面。
⑷导坑周边初喷4cm厚混凝土,架立拱部型钢钢架,钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
(6)在滞后于⑤部一段距离后,开挖⑥部。
(7)在滞后于⑥部一段距离后,开挖⑦部。
(8)在滞后于⑦部一段距离后,开挖⑧部。
⑵隧底周边部分初喷4cm厚混凝土。
⑶接长Ⅰ18临时钢架。
⑷安设最后一个单元仰拱钢架,使整个衬砌钢架封闭成环,复喷混凝土至设计厚度。
(9)根据监控量测结果分析,待初期支护收敛后,拆除I18临时钢架及临时横撑。
(10)灌筑仰拱填充部至设计高度。
(11)利用衬砌模板台车一次性灌注部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。
超前地质预报
图4-3
图4-4双侧壁导坑法施工工序说明
4.3三台阶七步作业法
先开挖上部导坑成环形,并进行初期支护,再分部开挖剩余部分的施工方法。
主要应用于V级围岩围岩浅埋地段。
4.3.1三台阶七步作业法施工工艺流程
图4-5三台阶七步施工法施工工艺流程图
围岩稳定性评判、
修正施工方案,确定二次衬砌施作时间
4.3.2三台阶七步施工法施工工序说明
施工工序见图4-6三台阶七步法施工工序纵断面图。
(1)利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部超前支护,开挖①部;
施作①部周边的初期支护:
初喷混凝土、铺纲纪网、架立钢架、设锁脚锚杆、钻设径向锚杆、复喷混凝土至设计厚度。
(2)左右侧中台阶开挖;
在滞后于①一段距离后,开挖②、③部(左右台阶错开2-3m);
施作②、③部初期支护:
(3)在滞后于②、③一段距离后,开挖④、⑤部(左右台阶错开2-3m);
施作④、⑤部初期支护:
(4)开挖⑥-1、⑥-2、⑥-3部,各台阶分别开挖预留核心土,开挖进尺于各循环进尺相一致。
(5)隧底开挖⑦部,及时施作⑦仰拱初期支护:
喷射混凝土、安装仰拱钢架、复喷混凝土至设计厚度,使初期支护及时封闭成环。
(6)灌注仰拱及边墙基础,待仰拱混凝土初凝后,灌注仰拱填充混凝土。
(7)利用衬砌台车一次性灌注二次衬砌混凝土。
4.4大拱脚台阶法
主要适用于IV级围岩偏压(包括构造偏压),V及围岩深埋存在构造偏压地段及V及围岩浅埋地段。
详见大拱角台阶法纵断图
4.4.1施工工序
施作①部周边的初期支护和临时支护:
初喷4cm厚混凝土、铺纲纪网、架立大拱脚钢架和I18临时横撑、设锁脚锚杆、钻设径向锚杆、部复喷混凝土至设计厚度。
(2)在滞后于①一段距离后,开挖②部;
台阶周边部分初喷4cm厚砼,铺设钢筋网、接长钢架、并设锁脚锚杆,钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
(3)在滞后于②一段距离后,开挖③部,施作③部初期支护,即初喷4cm厚混凝土、铺纲纪网、架立大拱脚钢架和I18临时横撑、设锁脚锚杆、钻设径向锚杆、复喷混凝土至设计厚度;
在滞后③部一段距离后,开挖④部,施作隧底喷砼。
(4)根据监控量测分析、待初期支护收敛后,拆除I18临时支撑,灌注仰拱于边墙基础。
(5)灌注仰拱填充混凝土至设计高度。
(6)利用衬砌模板台车一次性灌注二次衬砌。
4.5台阶法加临时仰拱
适用于IV及围岩浅埋段、V级围岩深埋段。
详见台阶法施工纵断图
4.5.1施工工序
(2)在滞后于①一段距离后,开挖②部,铺设钢筋网,接长钢架并设锁脚锚杆及定位锚杆,钻设定位锚杆后复喷混凝土至设计厚度;
在滞后于②一段距离后,开挖③部;
(3)在滞后于③一段距离后,开挖④部,施作隧底喷砼。
4.6台阶法
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。
适用于II、III级围岩施工。
4.6.1台阶法施工工艺图
详见下图台阶法施工工艺流程图
测量放线
拱部超前支护
上导坑开挖、出碴
围岩监控量测
上部初期支护
下导坑开挖、出碴
下部初期支护
仰拱
仰拱填充施工
下一工序
4.6.2台阶法施工工序
(1)开挖①部后及时进行上台阶喷、锚、网系统支护,架设钢架并复喷砼至设计厚度,形成较稳定的承载拱。
(2)在滞后①部3~6m后开挖②部,并进行下导初期支护。
(3)及时施作仰拱砼、填充混凝土,及早封闭成环
(4)根据围岩量测结果,适时施作二次衬砌。
5、爆破设计
6.1爆破方案
爆破方案的选择以如何提高炮眼的利用率和如何控制开挖轮廓和爆破振动对地层的扰动为指导思想。
本施工段隧道洞口浅埋段土质围岩采用人工配合机械明挖法施工,遇个别孤石进行松动爆破,挖机配合开挖。
本施工段隧道洞身Ⅴ级围岩采用三台阶法施工;
开挖采用人工配合挖机开挖,遇个别孤石进行松动爆破;
人工手持风钻配合多功能台架钻孔,2#岩石乳化炸药(Φ32mm×
240mm),电雷管起爆,非电毫秒管微差光面爆破。
5.2钻爆设计
5.2.1光爆基本参数
隧道初步开挖时,炸药单耗量和光面爆破参数参照下表“巷道掘进单位炸药耗药量”“光面爆破参数表”,实际施工时根据对应各级围岩爆破效果对本参数进行适当调整。
巷道掘进单位炸药耗药量(2#岩石硝铵炸药,kg/m3)
掘进断面(m2)
岩石坚固性系数(f)
~3
4~6
8~10
12~14
15~20
<4
1.23
1.77
2.48
2.96
3.36
1.05
1.50
2.15
2.64
2.93
6~8
0.89
1.28
1.89
2.33
2.59
0.78
1.12
1.69
2.04
1.32
10~12
0.72
1.01
1.51
1.90
2.10
12~15
1.66
0.92
1.36
1.78
1.97
0.64
0.90
1.31
1.67
1.85
>20
0.60
0.86
1.26
1.62
1.80
光面爆破参数标准表
岩石种类
周边眼间距
E(cm)
周边眼最小抵抗线
W(cm)
相对距离E/W
装药集中度q
(kg/m)
极硬岩
50~60
55~75
0.8~0.85
0.25~0.3
硬岩
40~50
0.15~0.25
软质岩
35~45
45~60
0.75~0.8
0.07~0.12
5.2.2掏槽方式
采用中空直眼或斜眼掏槽。
直眼掏槽操作较简单,钻孔方向易掌握,被广泛采用,洞身开挖采用直眼掏槽。
因本工程隧道断面大,采用人工手持风钻钻孔,采用三级复合楔形掏槽方式。
各级围岩掏槽眼深度如下
1、Ⅳ级围岩第一级掏槽眼深1.9m,第二级掏槽眼深2.5m,第三级掏槽眼深2.3m。
2、Ⅴ级围岩第一级掏槽眼深1.3m,第二级掏槽眼深2.1m,第三级掏槽眼深1.7m。
5.2.3周边眼
周边眼尽可能靠帮布置,眼距适当缩小,并减少炮眼内的装药量。
确保爆破后岩壁平直、成型规整,减少对围岩的扰动。
因在施工现场周边眼钻孔时机械位置的限制,钻孔方向可适当外插,眼底可偏出轮廓线5~10cm。
岩性较软时,周边眼眼位可在设计开挖轮廓线以内5cm左右,爆破后采用风镐修整洞壁。
根据隧道围岩情况,周边眼间距选取如下:
Ⅲ级围岩50cm、Ⅳ级围岩45cm、Ⅴ级围岩40cm。
5.2.4掘进眼
掘进眼介于掏槽眼和周边眼之间。
它的作用是扩槽和破碎岩石。
掘进眼根据隧道围岩与岩石性质,均匀排列,深度跟没循环进尺相同。
最外一圈掘进眼与周边眼间距的圈距按下式计算:
D=E/M
式中:
E——按光面爆破要求确定的周边眼孔间距;
M——光面爆破炮眼密集系数,选取M=0.8。
其余掘进眼的圈距大体可按80~100cm均匀布置,平均为90cm。
5.2.5装药结构及堵塞方式
周边眼装药结构:
采用不偶合和间隔装药结构、不偶合系数为1.8。
详见下图“光面爆破周边眼装药示意图”其它眼:
均采用连续装药结构。
所有装药炮眼用炮泥堵塞,周边眼堵塞长度不小于25cm。
光面爆破周边眼装药示意图
一般炮孔装药结构示意图
5.2.6炮眼布置
Ⅳ级围岩台阶法开挖炮眼布置图
V级围岩大拱脚上台阶开挖炮眼布置图
V级围岩大拱脚下台阶开挖炮眼布置图
5.2.7起爆起爆网路
起爆网络联结示意图
所有炮孔按要求装入炸药和非电毫秒雷管,确保段数正确,做好炮孔堵塞,然后按区域将雷管脚线理顺,集中在一起用传爆雷管联结,传爆雷管尽量选用低段的非电毫秒雷管(其延时误差相对较小),并确保段数相同,最后所有传爆雷管用火雷管联结。
5.2.8用药量计算
Ⅳ级围岩上台阶开挖药量计算表
炮孔类型
炮孔深度
间距
炮孔个数
单孔药条数
单孔药量
同段药量
cm
个
条
kg
掏槽眼1
190
6
7.5
1.5
9
掏槽眼2
250
10
2
12
辅助掏槽
230
8.5
1.7
10.2
掘进眼
200
90
40
1.2
48
内圈眼
60
32
38.4
周边眼
58
3
0.36
20.88
底板眼
80
19
8
1.6
30.4
合计
67
每循环装药量(kg)
168.88
炸药单耗指标(kg/m3)
1.09
Ⅳ级围岩下台阶开挖药量计算表
雷管段别
1
7
5
4
周边11
2.88
中线11
50
0.6
5.4
13
14.4
54.68
0.91
V级围岩上台阶开挖药量计算表
130
2.4
210
0.8
4.8
170
3.5
0.7
2.8
160
2.5
0.5
25
21
10.5
45
0.4
19.2
23
13.8
156
78.5
1.07
V级围岩下台阶开挖药量计算表
120
9.6
11
8.8
7.2
16
6.4
83
5.3爆破设计的优化及爆孔布置
爆破效果检查项目主要有:
断面周边超欠挖检查;
开挖轮廓圆顺度,开挖面平整检查;
爆破进尺是否达到爆破设计要求;
爆出石碴块是否适合装碴要求;
炮眼痕迹保存率,硬岩≥80%,中硬岩≥60%,并在开挖轮廓面上均匀分布;
两次爆破衔接台阶不大于10cm。
爆破设计优化:
每次爆破后检查爆破效果,分析原因及时修正爆破参数,提高爆破效果,改善技术经济指标。
根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况,修正眼距,用药量,特别是周边眼。
爆孔布置优化:
根据爆破后石碴的块度大小修正爆孔及装药参数。
若爆破后石碴块度较大则曾密炮眼数量、并相应减少每炮孔用量量。
根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度,使爆破眼底基本落在同一断面上。
6、劳动力和机械设备配置
6.1劳动力配置
主要劳动力配置计划表
序号
部门、工班
作业班组名称
人数
备注
管理人员
合计:
104人。
测量组
测工
机械班
机械工
运输班
自卸汽车司机
砼汽车司机
电工班
电工
混凝土工班
混凝土工
模板工班
模板工
喷射混凝土班
喷射工
30
综合班
普工
钻爆班
钻爆
6.2主要施工机械设备、质量监测设备的配置
主要机械配置计划表
械名称
规格
数量
挖掘机
2台
风钻
12台
混凝土搅拌机
砼运输车
自卸汽车
3台
柴油发电机
电动空压机
4台
变压器
测量仪器设备表
机械设备名称
规格型号
全站仪
RTS238
水准仪
DSZ2
7、应急预案
高效有序地做好突发公共事件应急防治工作,避免或最大程度地减轻灾害造成的损失,维护人民生命、财产安全和社会稳定。
设立应急救援管理工作组织
1)领导机构
成立由项目经理任组长,项目副经理、总工程师任副组长,经理部各部门负责人为组员的突发公共事件应急指挥组,负责突发公共事件的应急管理工作;
同时服从当地政府和业主的突发公共事件应急管理工作的行政领导机构的指挥和部署。
2)办事机构
安全质量部设项目部应急管理办公室,履行值守应急、信息汇总和综合协调职责,发挥运转枢纽作用。
3)工作机构
经理部有关部门依据国家和地方政府有关法律、行政法规和各自职责,负责相关类别突发公共事件的应急管理工作。
具体负责相关类别的突发公共事件专项和部门应急预案的起草与实施,贯彻落实经理部有关决定事项。
有关部门包括:
安全质量部、工程管理部、物资设备部、计划财务部、综合部等。
项目部应急指挥组下设四个小架子队:
(1)应急预案督导小架子队
工程管理部部长任架子队长,负责应急预案的制定、检查及监督,应急预案实施中协助项目经理进行现场指挥和协调。
(2)机械物资供应小架子队
物资设备部部长任架子队长,负责抢险机械、物资的供应。
(3)后勤保障小架子队
综合部部长为架子队长,成员为全体食堂人员及驻工地派出所干警、所有现场巡守人员。
负责抢险期间抢险人员的饮食及现场保卫,引导、疏散无关人员。
(4)现场抢救小架子队
主管生产项目副经理任架子队长,成员为医务人员、经过抢险培训的施工人员,负责积极处置和抢救人员、设备。
4)专家组
建立各类专业人才库,项目部可以根据实际需要聘请有关专家组成专家组,为应急管理提供决策建议,必要时参加突发公共事件的应急处置工作。
5)工作原则
预防为主,以人为
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