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6.1.10.6支护方案
初期支护紧跟隧道开挖,采用凿岩台车、辅助多功能台架风钻造锚杆孔,安装锚杆,人工铺设钢筋网,采用湿喷法施工喷射混凝土。
对于浅埋地段、围岩富水、断层软弱带等不良地段,采取超前砂浆锚杆、超前小导管、超前大管棚。
6.1.10.7仰拱填充、结构防排水、二次衬砌施工方案
仰拱及隧底填充施工在隧道底部开挖支护完成后,及时全幅分段施工,为确保洞内交通不中断,采用仰拱栈桥方式,二次衬砌距掌子面的安全距离,Ⅳ级围岩不得大于90m,Ⅴ级围岩不得大于70m;
排水盲管和防水板采用专用作业台架配合人工铺设;
拱墙衬砌采用12m液压模板台车全断面整体衬砌;
混凝土由洞外自动计量混凝土拌和站生产,专用混凝土运输车运至工作面,泵送入模。
6.1.10.8辅助施工方案
⑴防排水方案
顺坡开挖隧道,排水主要采用顺坡自然排水,只在开挖面与仰拱区间设抽水设备,将施工废水抽至成形的水沟内自然顺坡排出到洞外污水处理池,经处理达标后排放。
⑵高压供风方案
雷家隧道及洞塘隧道均采用压入式通风。
隧道施工所需高压风采用在每个掘进洞口各建一个高压风站,配电动空压机供风。
高压风通过φ150钢管接至各施工工作面,再由高压橡胶风管连接风动机具进行施工。
电力线未接通前,采用临时内燃空压机供风;
电力线接通后,采用电动空压机供风。
⑶供水方案
利用隧道附近水源或自打井,铺设水管路至洞口山腰上的高位水池或者直接用泵抽水进入高压水塔供水。
洞内高压水采取在洞口山腰设高位水池或水塔,设置地点高差满足施工用水压力的要求,容量据施工需要修建。
洞内高压水管采用φ50~φ150的无缝钢管。
⑷供电方案
洞口至掘进800m左右供电按常规布置,由洞口配电室按“三相四线”供动力及220V(36V)照明用电;
当进洞电源超过800m供电范围时,已不能满足大功率机械设备起动、运行,采用“高压电进洞”能较好的解决。
施工风、水、电管线布置见下图6.1-2。
6.1.10.9隧道弃碴利用和弃置方案
本工程隧道弃碴不用于路基填料,直接运至指定弃碴场弃置。
本着“就近弃置、利于环保”原则。
隧道弃碴的临时堆放场和弃碴场,按设计要求进行防护,弃碴体的坡脚设置防冲刷拦碴墙或收碴坡脚墙。
弃碴过程中,要对弃碴表面进行临时覆盖,必要时进行洒水降尘。
弃碴完毕后,弃碴表层覆土,撒播草籽绿化或复耕。
6.1.10.10超前地质预报方案
隧道穿越较复杂,发育有一条断层带、1处花岗岩侵入带、泥石流、有害气体、大变形,特殊岩土等不良地质等不良地质地段,所处的地质条件较为复杂,必须进行系统性的预测预报才能做到预知和评估不良地质,及时制定相应处理方案,避免造成大规模突发性灾害,避免造成恶化围岩状况,特别是避免造成对工程进度的严重影响。
图6.1-2隧道无轨洞内施工管线布置断面示意图
隧道掘进过程中,采用地质分析法进行长距离(200米以上)预报,根据预报等级及上一级预报的情况分别采用物探、深孔水平探法进行中长距离预报。
对千枚岩、断层带和花岗岩侵入带等进行预报,并利用HSP(水平震动波探测技术)对TSP203的成果进行验证,利用地质雷达预测千枚岩、断层带和花岗岩侵入带等,利用红外线探测技术、高密度电法对地下水进行预报。
利用超前水平地质钻孔对掌子面方向进行15~30米的钻探,验证不良地质体的发育范围,地下水水量、水压等地质参数。
根据预报结果对施工方案进行完善,开挖过程中进行地质素描,对预报结果进行验证反馈。
开挖时利用开挖钻机,对掌子面进行5~8米的超前钻孔,可以避免掌子面方向出现突发性坍塌、突泥、涌水涌沙事故的发生。
对已开挖的隧洞,周边使用地质雷达进行2~15米内的连续监测,以发现周边可能存在的不良地质,以便及时处理,免除后患。
施工过程中常规的地质素描、地质调查分析严格认真落实。
通过以上的系统性不良地质检测预报及验证,基本可以达到超前地质预报的目的。
但是由于很多检测资料分析结果及软件的应用因人而异,因此我单位委派具有丰富经验的地质预测预报技术人员常驻现场,形成专职的地质预报组。
主要地质预报手段及预报范围见下图6.1-3。
图6.1-3主要地质预报手段及预报范围图
6.1.10.11监控量测方案
隧道监控量测是现代化隧道喷锚施工的重要组成部分,是新奥法复合式衬砌设计、施工的核心技术之一。
加强地质超前预报和监控量测,以信息化施工手段指导施工。
按照《铁路隧道监控量测技术规程》(TB10121-2007)及《铁路隧道监控量测标准化管理实施意见》(工管办函[2014]92号)的有关要求进行监控量测执行。
测量精度要符合《新建铁路工程测量规范》TB10101-99的要求。
现场监控量测不仅监测各施工阶段围岩和支护动态、确保施工安全,而且是调整初期支护设计参数、确定二次衬砌和仰拱的施做时间的依据。
主要量测项目如下:
a.洞、内外观察;
b.拱顶下沉;
c.净空变化;
d.地表沉降;
e.沉降缝两侧变化、洞口与过渡段两侧的不均匀沉降。
6.1.10.12隧道控制测量方案
隧道内中线测量采用精密导线测量法。
及时进行洞内控制网平差和中线调整,接续布设导线基线。
隧道内高程测量采用水准测量。
由洞外高程控制点传递,洞内每隔100m设立一对高程控制点,利用导线基线控制点作高程控制点,进行往返观测,观测限差和精度符合《新建铁路工程测量规范》TB10101-99的要求。
6.1.11隧道施工方法、施工工艺
6.1.11.1洞口工程施工
6.1.11.2洞口土方开挖
偏压路堑式(墙底开挖)明洞:
洞口段施工顺序:
截水天沟施工→路基挡护工程及基础处理工程→洞口开挖防护→导向墙施作(开挖至上台阶时)→管棚施工及注浆→洞门明洞及永久边仰坡防护→暗洞施工。
洞口土方采用挖掘机分层开挖,自卸汽车运至弃碴场;
石方采用浅孔控制爆破,挖掘机或装载机装碴,自卸汽车运至弃碴场。
6.1.11.3洞口边仰坡防护
⑴隧道明洞、洞门开挖前,首先施工洞口边仰坡外的截、排水沟,以避免对边坡冲刷,导致边坡失稳坍塌。
明洞及洞门段开挖采用人工配合反铲由上而下进行。
装载机或挖掘机装碴,自卸汽车直接运输到规定地点卸碴。
边坡开挖坡度按设计施工图坡度,当开挖到暗洞超前支护相应标高时,立即进行超前支护施工。
边仰坡全坡面防护,以确保施工安全。
⑵边仰坡刷坡自上而下分层进行,每层高度2~3m,随开挖及时进行防护。
做好坡面防护层与原坡面衔接,防止坡面风化,引起水土流失、导致边仰坡防护受到损坏。
⑶洞口明挖段临时边坡采用喷锚网进行防护及锚杆防护,隧道明洞、洞门开挖,避免在雨天进行。
6.1.11.4洞门砌筑
⑴洞门在雨季来临之前砌筑完成。
⑵洞门基础开挖后做好防排水,保证不被水浸泡,如地下水发育时可随时抽出。
必要时增设排水设施。
基础坑内不能积水。
⑶隧道衬砌与洞门端墙紧密相连,使构造物形成一体。
⑷洞门端墙背后围墙对称回填。
砌筑端墙时两侧对称砌筑,防止偏压。
⑸洞顶天沟、排水槽、防水粘土层结合明洞回填及早施工,防止水积在洞门端墙背后,浸害洞门端墙,洞门端墙背后设横向排水管,墙背做防水特殊处理,确保洞门端墙的稳定。
6.1.11.5进洞施工方法及措施
洞口土方开挖到达明暗洞交界处形成台阶,施做暗洞套拱和安装导向架,在台阶上施做超前大管棚支护,在超前大管棚施做完成后进行洞身开挖。
尽可能减少明挖土方数量,以保持地表的原始状态,刷坡后及时以锚、网、喷对地表加固。
进洞段开挖应保持短进尺,用风镐配合挖掘机开挖,喷混凝土分两次进行,即开挖后初喷,架立钢架(钢架在拱脚处打锁脚锚杆防止拱顶下沉),安装系统锚杆、挂网后复喷,及时封闭,保证支护质量。
以“严控水、强支护、短进尺、勤量测、早衬砌”作为进洞施工的指导方针。
施工前应注意核对洞口地形、地貌及标高等,如发现与设计不符时及时提出,以便修改设计和施工方法。
6.1.11.5.1明洞施工
⑴施工顺序
偏压路堑式(墙底开挖)明洞施工顺序:
⑵施工方法
明洞土方开挖采取横向分层纵向分段的方法进行施工,采用挖掘机开挖,装载机装碴自卸汽车出碴。
按照设计施作边仰坡防护。
开挖完成后进行基底处理,基底承载力达到要求后施作仰拱、填充混凝土,填充混凝土在仰拱混凝土终凝后进行浇筑。
明洞衬砌在仰拱填充完成后由洞内向洞口方向先仰拱后拱墙的顺序施工。
明洞衬砌均采用模板台车作内模,外模采用组合钢模对拱墙衬砌混凝土一次性灌注,混凝土由自动拌和站生产,罐车运输,泵送入模,插入式振捣器振捣。
洞口衬砌与隧道洞门整体灌筑后进行洞顶回填施工。
⑶偏压式路堑明洞加固措施
a、雷家隧道明洞进出口截止里程DK134+981-DK135+168、DK135+976-DK136+001
偏压路堑式明洞:
DK135+030-+145右侧边仰坡设置25根Ⅰ型锚固桩防护。
桩长24m;
净间距2.5m。
锚固桩采用c35混凝土现浇,桩间直立面采用喷锚网防护。
锚杆采用ф22砂浆锚杆,L-6m,间距1.5*1.5,梅花形布置;
喷射混凝土采用10cm厚c25网喷混凝土,钢筋网采用ф6,网格20*20cm。
DK135+976-DK136+001右侧边坡设置5根Ⅰ型锚固桩和1根Ⅱ型锚固桩防护。
Ⅰ型桩桩截面为2.25*2.5m,Ⅱ型桩桩截面为2.5*2.5m,桩长分别为20m*5、24m*1;
桩间净间距2.25m。
B、洞塘隧道明洞截止里程进出口DK100+672-DK100+693、DK100+845-DK100+819。
DK100+817-DK100+845左侧边仰坡设置1根Ⅱ型锚固桩防护。
Ⅱ型桩桩截面为2.5*2.5m,桩长分别为24m。
锚杆采用ф22砂浆锚杆,L-4m,间距1.5*1.5,梅花形布置;
锚固桩施工详见路基锚固桩施工部分。
⑷洞口段地基处理
DK100+842-+845左侧结构基地位于粉质粘土中,设计采用片石混呢凝土进行换填处理,换填材料为c20片石混凝土,换填至全风化岩以下不小于0.5m。
a、施工工艺
片石混凝土就是在混凝土中加入大量的片石,片石一般用20*15*15公分到10*10*10公分的,在混凝土浇筑过程中人工抛入,力求均匀。
b、工艺流程
槽底清理——支模板——第一层混凝土浇筑——摆放片石——第二层混凝土浇筑、振捣——摆放片石——第三层混凝土浇筑、振捣——……——最后一层混凝土浇筑、振捣——抹面、养护。
c、模板工程
模板组装前,施工人员应熟悉施工图和模板施工设计,现场应有能满足模板组装和检查需要的测量控制点。
模板安装前,应涂刷适宜的脱模剂,便于拆模。
外侧用横向50*80mm方木及垂直脚手架管加固方式,外侧垂直脚手架管锚入地面下500mm,外侧用脚手架管斜向支撑,斜支撑脚手架管底部采用短管锚固入地下,锚固长度不少于500mm。
脚手架管间连接采用扣件连接。
模板安装完工,检查校正。
检查无误后,应对砼的浇筑标高在模板上画线,标示清楚。
D片石混凝土的浇筑与振捣
掺用的片石应选用坚实、未风化、无裂缝洁净的石料;
片石尺寸不应大于所浇部位最小宽度的1/3,且不得大于300mm,表面如有污泥、水锈,应用水冲洗干净。
片石砼的厚度不宜小于400mm。
浇筑时,应先铺一层100-150mm厚砼打底,再铺上片石,片石插入砼约一半后,再灌砼,填满所有空隙,再逐层铺砌片石和浇筑砼,直至基础顶面,保持片石顶部有不少于100mm厚的砼覆盖层,所掺加片石数量应控制不超过总体积的30%。
片石铺放应均匀排列,使大面向下,小面向上,片石间距一般不小于100mm,离开模板或槽壁距离不小于150mm,以保证能在其间插入振动棒进行捣固和片石能被砼包裹。
振捣时应避免振动棒碰撞片石、模板和基槽壁。
浇筑混凝土应连续进行,如必须间隙时间应尽量缩短,并应在前层混凝土初凝之前,将次层混凝土浇筑完毕。
⑸洞口挡墙施工
挡墙施工详见路基挡墙施工。
⑹明挖段边坡防护
隧道明挖段边坡防护:
隧道暗洞开挖前应对洞口明洞临时边仰坡进行喷锚防护,锚杆采用ф22砂浆锚杆,L-6m,间距1.5*1.5m,梅花形布置;
喷射混凝土采用10cm厚c25网喷混凝土,钢筋网采用ф6,网格20*20cm;
同时锚喷网防护内间距3*3m设置长约10m的ф120仰斜排水孔,孔内插入ф100打孔波纹管外包无纺布。
洞口回填后外露边坡框架锚杆内植草植灌木防护,锚杆长10m,间距3*3m,回填面采用拱形截水骨架护坡,骨架内植草植灌木。
⑺明挖段回填
隧道明挖段:
DK100+689-+693、DK100+828-+845、DK135+005-+168为洞门明挖段,需回填部分采用碎石土回填密实,DK100+672-+689、DK100+817-+828、DK134+981-DK135+005、DK135+976-DK136+001为洞门明挖段,需回填部分采用水泥土进行回填(水泥掺量为10%),回填密度不小于0.8,粒径≤15cm,并不得含有石块、碎砖、灰渣及有机杂物,也不得采用带有膨胀性的粘土;
回填施工应均匀对成进行,并分层夯实,其两侧回填入面高差不得大于0.5m,人工夯实每层厚度不得大于0.25m,机械夯实每层厚度不得大于0.3m。
6.1.11.5.2洞口段施工
⑴洞口明挖段开挖与防护
洞口土方开挖须避开雨季。
开挖前先施工包括截水沟、天沟等在内的排水系统,后进行洞口开挖。
明挖段开挖采用上下台阶法,台阶高度结合大管棚施工综合确定,具体见图6.1-4所示。
明挖段开挖应自上而下逐层进行,随开挖随喷砼进行边、仰坡防护。
至暗挖段拱顶开挖轮廓线高度时,垂直下挖至设定的上半断面底部,临时喷射砼封闭暗洞掌子面。
沿开挖轮廓线环向掏槽,安装型钢钢架,浇筑砼,为暗洞开挖作准备。
施作管棚套管先安装导向墙内拱架和导向钢管,立模、浇筑导向墙砼后再钻孔、顶管、注浆、封口,完成管棚施工。
管棚完成后,借助上半断面台阶高度,进行暗洞侧壁导坑的上台阶开挖与支护工作,掘进约10~15m左右,开挖明挖段的下半断面。
明挖段下半断面随挖随喷砼防护,挖至两侧墙底标高后,及时施作两侧浆砌片石挡墙,同时进行暗挖段导坑下台阶开挖支护。
图6.1-4明挖段开挖示意图
⑵超前大管棚施工
洞口暗挖段埋深浅,易塌方,本标段隧道洞口加固采用Φ108长管棚,洞身加固采用Φ89长管棚。
大管棚施工采用地质钻机成孔,注浆泵。
①导向墙施工
管棚施工前应先施工导向墙,利用导向墙进行导向,同时借助砼导向墙稳定仰坡面山体。
导向墙砼达到100%强度时,方可实施管棚钻孔工作。
导向墙施工时,先安装①、②号型钢钢架,钢架外表面的连线坡度与管棚的外插角一致。
经环向各点量测满足要求后,固定①、②号型钢。
在①、②号型钢上标注φ140×
6mm导向钢管的位置,逐根焊接于钢架上固定。
然后安装内、外侧其它型钢钢架,内、外层钢架采用钢筋焊接,立模浇筑导向墙砼。
导向墙结构如图6.1-5所示。
图6.1-5管棚砼导向墙结构示意图
②钻孔、顶管、注浆
为保证成孔质量,防止邻孔钻进时前面的成孔坍塌,钻孔间隔进行。
先钻奇数孔,后钻偶数孔,成孔直径为φ140mm,以便顺利安装φ108×
6mm钢花管。
奇数孔成孔后及时安装钢花管或无孔钢管,压注水泥浆。
偶数孔成孔后也必须立即安装钢管,防止塌孔,同时偶数孔的施工一方面可以检查奇数孔注浆质量,另一方面也可以进行补充注浆,提高注浆加固围岩的效果。
钢花管大样及布置见图6.1-6所示。
图6.1-6钢花管大样及布置示意图
洞口明暗交接处开挖支护方法及工艺
洞口浅埋段支护方法与参数见图6.1-7所示。
图6.1-7隧道洞口浅埋段支护方法与参数示意
⑷洞门及洞口段衬砌施工方法及工艺
当暗挖段开挖及拱、墙初期支护完成9~12m左右,暂停暗洞内各工序开挖,转而进行暗挖段仰拱整体浇筑,完成仰拱基底处理后,浇筑洞门及洞口明挖段仰拱衬砌砼和回填砼。
为确保洞口稳定,隧道掘进能得到快速施工的可靠保证,洞口段衬砌施工的总要求是:
及早完成洞门和暗洞9~12m左右的全断面衬砌砼,然后再按既定工艺顺序进行洞身暗挖施工。
6.1.11.6隧道洞身开挖方法
隧道主要开挖主要方式为六步CD法和三台阶临时仰拱法。
⑴六步CD法
a.施工工艺流程
六步CD法施工工艺见图6.1-8。
隧道分为左、右导坑进行开挖,每侧导坑又分为两步台阶。
为保护好围岩,围岩尽量采用机械辅人工开挖,每循环进尺按每榀钢架间距0.6m,当围岩稳定性较差时,考虑采用中部预留核心土法开挖方式示意图见下图6.1-8。
图6.1-8六步CD法施工工艺流程图
b、开挖方法
图6.1-9六步CD法开挖方式示意图
c、施工步骤
施工步骤见下图6.1-10。
d.中壁拆除
在CD法中的一个关键问题是拆除中壁,据以往经验,中隔壁拆除时间应在全断面成环后,各部位位移充分稳定后,才能拆除,其要求如下。
1)中壁拆除参数
(1)拱顶下沉量:
7d的增量小于2mm;
(2)净空收敛值:
7d的增量小于4mm(拱顶下沉的2倍)
2)安全管理参数
安全管理参数详见下表6.1-3。
表6.1-3安全管理参数
管理水平
管理阶段
中隔壁拆除中位移量(mm)
中隔壁拆除后位移量(mm)
1
安全
3
6
2
注意
12
危险
24
e、作业要点
1)施工超前导管
1部与3部开挖之前,对拱部周边部位按要求施作ф108洞口长管棚超前支护。
2)开挖与支护
开挖:
1部先行开挖,随即依次开挖2部、3部、4部、5部、6部,采用挖掘机及人力配合风镐开挖,出渣车出土。
开挖循环进尺与设计钢架间距相同,即每次开挖进尺为一榀钢架距离。
3)初期支护
按照支护参数及中壁墙设计参数,每开挖分部开挖后及时施作周边、中壁墙,使每分部及早封闭成环。
(2)三台阶临时仰拱法施工
a、上台阶环形导坑开挖
在拱部超前支护施工后,沿隧道轮廓线环向开挖上部弧形导坑,预留核心土,宽5-9m,依开挖断面围岩情况现场确定。
同时依据开挖掌子面的围岩稳定性和初期支护的设计间距确定开挖进尺(最大不超过1.2m),开挖后立即初喷混凝土封闭,并架设钢拱架。
按照设计要求施做锁脚锚杆,之后按设计要求标准喷射混凝土。
图6.1-10施工步骤
三台阶临时仰拱施工工艺见表图6.1-11及6.1-12
图6.1-11三台阶临时仰拱法施工示意图
图6.1-12三台阶临时仰拱开挖施工工艺框图
b、中台阶两侧开挖。
滞后上台阶3m开挖,左、右侧开挖相互错开2m,开挖进尺每次2-4榀钢拱架。
开挖后立即初喷3-5cm混凝土封闭,并架设钢拱架,按照设计要求施做锁脚锚杆,之后按照设计要求标准喷射混凝土。
c、下台阶两侧开挖
滞后中台阶不超过15m开挖,左、右侧开挖相互错开3m,开挖进尺每次4-6榀钢拱架,开挖后立即初喷3一5cm混凝土封闭,并架设钢拱架,按照设计要求施做锁脚锚杆,之后按照设计要求标准喷射混凝土。
d、核心土开挖
3个台阶都留有核心土,结合栈桥的使用,其开挖根据施工机械设备进出的需求随时调整,并基本与施工各个台阶的循环进尺一致。
⑶爆破设计
对于本工程的围岩条件相对较好的实际情况,台阶法周边眼、底板眼按照光面爆破考虑,三台阶七步法和双侧壁导坑法周边按照预裂爆破、底板眼按照光面设计设计。
此处只说明台阶法爆破方法,其它爆破参考该设计的掏槽眼和辅助眼布置依据,根据岩体炸药消耗量系数作以调整。
①光面爆破施工工艺流程
光面爆破施工工艺流程见6.1-13。
②光面爆破工艺要求
A.钻爆设计
a.设计原则
据地质条件,开挖断面、开挖进尺,爆破器材等编制光面爆破设计方案。
根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线,辅助炮眼交错均匀布置,周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上,掏槽眼加深20cm。
严格控制周边眼装药量,间隔装药,使药量沿炮眼全长均匀分布。
选用低密度低爆速、低猛度的炸药;
本工程采用乳化炸药,非电毫秒雷管起爆。
采用微差爆破,周边眼采用导爆索起爆,以减小起爆时差。
b.钻爆设计要求
爆破作业由爆破工程师根据地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具、爆破器材等进行爆破设计。
编制详细的爆破作业指导书,并负责进行试验、数据收集分析、参数调整、指导施工。
图6.1-13光面爆破施工工艺流程图
采用光面爆破,合理选择爆破参数,根据围岩情况合理选择中空直眼或斜眼掏槽。
爆破后要求炮眼痕迹保存率:
≥60%,并在开挖轮廓
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