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施工中加强监测,采用加深炮眼等手段作超前地质探测,保证施工安全。
弃碴采用无轨运输,用轮式正铲侧卸装载机将弃碴装到自卸汽车直接运至路基填方地点或弃碴场。
全隧喷射砼支护均采用喷射机湿喷作业,锚杆手持式凿岩机施作,Ⅴ级围岩段采用拱墙格栅及拱部超前砂浆锚杆加强支护。
衬砌采用液压衬砌台车“仰拱超前、拱墙紧跟”的方法。
四、施工准备
1、技术准备
组织有关人员熟悉施工图纸,学习施工规范、质量验收标准及安全、质量等保证措施,对施工人员进行技术交底。
2、测量控制
按照《新建铁路工程测量规范》(TB10101)对设计测量资料及控制点进行复核和复测,无误后沿隧道方向布设施工导线,洞口测设不少于3个平面控制点和2个高程控制点,确认桩点稳固。
施工前对隧洞进出口开挖断面进行定位。
3、资源准备
组织施工机械设备进场,并对施工机械设备进行安装、调试;
按照劳动力需用量计划组织人员进场,并进行安全、质量、文明施工等内容的培训。
按照规范要求组织水泥、钢材、砂石料等材料的进场,并做好原材料的试验检验工作。
3、现场准备
按照施工场地平面布置图(见附图)做好临时用地的征用及临时设施的修建安置工作。
将施工用水、用电及施工便道引至隧洞进口。
在施工现场设置宣传牌、标语牌、警示牌等,并根据要求做好安全防护。
⑴、临时用电
根据黔桂铁路建设指挥部工作安排,施工用电由中铁二局负责引至洛西隧道进口,在洞口右侧临时用地内设一台315KVA变压器,在洞口侧设配电室,洞内工作面照明采用36V,成洞地段采用220V照明电,动力供电为380V。
为满足特殊条件下用电需要,备用250KW发电机一台。
位置固定的动力与照明线路,必须采用绝缘良好的胶皮线架设,排列整齐,严禁使用裸导线。
工作面附近的临时动力及照明线,要使用防水与绝缘性能良好的橡套电缆。
照明和动力电线路安装在同一侧时必须分层架设,悬持高度在400V以下时不小于2m。
⑵、施工便道:
进场施工道路利用乡村道路,从农科所基地到妙调村743铁路无人道口对乡村道路进行拓宽整修,铺一层20cm厚碎石,至隧道进口段再沿改建线路修一宽7m施工便道,采用碎石路面,作好排水系统,集中水流地段采用涵管保证排水顺畅。
⑶、施工场地:
施工场地布设根据洞口地形情况布置,考虑洞口左侧采石厂的影响,在洞口右侧永久征地界外另增加80m×
50m临时用地作为施工场地。
场地布置详见附图:
“洛西隧道进口平面布置示意图”。
⑷、供风、通风
供风:
在洞口左侧建一座空压机房,配备26m3/min空压机,为隧道掘进提供动力。
通风:
本隧道采用压入式通风,风机选用天津产SDA125BD型通风机,通风筒采用φ1.5m的PVC增强纤维纶布材料柔性优质风筒。
⑸、供水
在山顶设高位水池,利用抽水机从龙江取水,确保蓄水量和水头压力能满足施工要求。
隧洞施工砼拌和用水利用龙江水。
。
⑹、弃碴场
弃碴场按设计确定的碴场和设计要求弃渣,坡脚设浆砌片石挡墙,坡面上方设置地表截水沟,弃碴场撒草籽绿化。
弃渣不能影响地表面径流水,在雨季做好弃渣滑动观测,并对防洪有隐患的地段及早上报,及时处理。
⑺、火工品库
火工品库设在隧道进口的上侧,采用砖砼结构,专人看守,实行严格的进、批、领、用、退工作制度。
⑻、通讯
工地施工负责人及技术主管均配备手机,用于内外部联系及信息沟通。
洞内、洞外设拉铃或用电话机,以便与洞外联系。
五、施工工艺
(一)洞口施工
施工前应先做好洞口防排水设施,再进行洞口开挖。
进洞原则必须先稳定洞门,保证施工进洞安全后再掘进。
1、洞口开挖自上而下进行,不得采用大爆破,严禁上下垂直作业。
尽早修建洞门及洞口段衬砌,及时施作端墙做好边仰坡的防护。
2、首先施工洞口边仰坡外的天沟及排水沟,以稳定坡面和防止地面水影响洞口的稳定,位置根据设计图确定。
施工时首先将沟底虚土清理干净,然后施作砌体。
天沟、边仰坡防护采用M5浆砌片石砌筑。
(二)洞身施工
1、施工方法:
全隧设计采用台阶法开挖,根据地质情况确定台阶长度以及上台阶底部位置。
开挖采用简易钻孔台架,风枪钻孔。
采用复合式衬砌,仰拱超前,拱、墙一次性浇注。
2、工艺流程
3、爆破施工
⑴钻爆设计
①钻孔设备:
采用台架风枪钻孔,钻头直径为φ42mm。
②器材选型:
一般地段使用硝铵炸药,遇水地段采用乳胶防水炸药,药卷规格为Φ35mm×
165mm。
引爆器材选用非电毫秒雷管及普通火雷管。
③掏槽眼形式:
全隧采用台阶法开挖,掏槽眼采用V型掏槽。
其中Ⅴ级围岩掏槽眼深度1.5m,其它炮眼深度1.2m,进尺1.0m;
Ⅳ级围岩掏槽眼深度2m,其它炮眼深度1.7m,进尺1.5m。
Ⅲ级围岩掏槽眼深度2.5m,其它炮眼深度2.2m,进尺2m。
④爆破参数选择
a.周边眼:
间距40~55cm,抵抗线60~65cm。
平均单位耗药量控制在0.5~0.8kg/m3范围内。
光面爆破参数见下表。
光面爆破参数表
爆破技术
围岩类别
炮眼直径(mm)
周边孔间距E(cm)
周边孔抵抗线W(cm)
线装药密度(g/m)
装药直径(mm)
光面爆破
中硬岩
40~50
55~65
60~80
350~400
20~25
软岩
40~55
50~65
300~400
b.炮孔计算:
根据公式N=ks/αβ(k为平均单位耗药量,取0.8kg/m3;
s为开挖断面面积57.49m2;
α为各部位炮眼的装药系数,取0.96;
β为药卷单位长度质量,取0.45)计算得N=106.46,实际炮眼个数为106个。
炮眼布置图(Ⅲ、Ⅴ级围岩根据试爆效果作相应调整)如下:
c、炮眼装药量见下表(L=1.7m)
炮眼名称
炮眼个数
药卷类型
装药系数
单个炮
眼装药量
小计(㎏)
段数
掏槽眼
8
φ35×
165
0.5
0.816
6.53
4
辅助眼
42
0.4
0.653
27.43
3
周边眼
38
0.3
0.490
18.62
2
底板眼
18
14.69
d、装药及连线
实测每个炮眼的深度,根据实际情况校核每孔用药量,炸药的分配、加工在单独设置的工房内进行,加工好后编号由专人负责装药,装药时严格按操作规程进行,在装完炸药后用预先拌制的炮泥填塞。
网路连接采用并簇接法,即把各炮眼分成几个区域,将每个区域的导爆管并为一簇联到一根导爆管上,由一发火雷管起爆。
以上爆破参数为参考数据,施工时根据设计参数进行试爆,以确定最佳爆破参数,达到光面效果。
⑤周边眼装药结构
周边眼采用间隔装药结构,φ42孔,小直径药卷间隔装药,导爆管、导爆索、竹片用电工胶布与炸药卷绑在一起。
见下图。
周边眼装药结构示意图
⑥光面爆破炮眼起爆顺序
顺序如下:
⑵爆破施工控制要点
①采用光面爆破技术和微震控制爆破技术,严格控制装药量,以减小对围岩的扰动,控制超欠挖。
②钻眼前应用红油漆画出开挖断面中线、水平、断面轮廓及炮眼位置,误差不超过1cm,经检查符合设计要求后方可钻眼。
③钻眼按设计方案进行。
钻眼时掘进眼保持与隧洞轴线平行,除底眼外,其它炮眼口比眼底低5cm,以便钻孔时的岩粉自然流出,周边眼外插角控制在0~2°
以内,保持最大台阶阶梯小于7cm。
掏槽眼严禁互相打穿相交,眼底比其它炮眼深20cm。
④装药前炮眼用高压风吹干净,检查炮眼数量。
装药时,专人分好段别,按爆破设计顺序装药,定人定位,确保装药作业有序进行,防止雷管段别混乱,影响爆破效果。
每眼装药后用炮泥堵塞。
⑤起爆塑料导爆管非电起爆网络,雷管联接好后爆破员进行检查,检查雷管的联接质量及是否有漏联的雷管,检查无误后发出起爆信号。
⑥开挖过程中注意观察围岩的变化情况及爆破效果,及时调整钻爆设计参数。
⑦控制隧洞超欠挖,保证隧洞开挖轮廓圆顺。
洞内每隔50米左右设一集水坑,用水泵排至洞外排水沟,减少积水浸泡围岩。
4、开挖支护
本隧道根据设计提供地质资料表明,除进口及出口段地质较差外,中间地质较好,处在灰岩地带。
具体支护方案如下:
Ⅲ级、Ⅳ级围岩采用喷锚支护,Ⅴ级围岩段采用拱墙格栅及拱部Φ22超前砂浆锚杆加强支护。
支护工艺流程为:
初喷混凝土—布点—钻孔—清孔—锚杆安装—钢网安装—钢拱架安装—喷面清洗—复喷混凝土。
⑴砂浆锚杆
①工艺流程
②原材料及配合比
锚杆杆体采用Φ22螺纹钢,锚杆平直,使用前先除油,砂浆采用中砂和32.5#水泥拌制,砂最大粒径不大于2.5mm,使用前过筛清洗;
配合比控制在(水泥:
砂子)1:
1~1:
0.5之间,水灰比控制在0.45~0.5之间;
砂浆拌合均匀,随拌随用,在初凝前使用完毕。
③钻孔
采用手持式凿岩机钻孔,锚杆钻孔圆而直,孔径采用38mm,深度根据锚杆长度确定,按梅花形布置,孔深误差不超过5cm,钻孔完毕吹净孔内积水、积粉和岩碴。
锚杆孔口岩面整平,使岩面与钻孔方向垂直。
如不垂直,安装锚杆时可用特别垫板调整,使托板密贴岩面。
④灌浆、安装
采用注浆泵灌浆。
灌浆开始和中途停止超过30分钟,用水或稀水泥厂浆润滑注浆泵及管路;
灌浆时注浆插入距孔底5~10cm处,随砂浆的注入缓慢均匀拔出,灌浆压力不大于0.4Mpa。
锚杆孔内灌注早强砂浆要饱满,避免孔中砂浆漏灌,保证锚杆全长锚固;
注浆完后安装锚杆,锚杆的插入长度不小于设计长度的95%,其外露长度满足设置垫板、钢筋网要求。
⑤按要求做抗拔试验,检查锚杆施工质量。
⑵中空注浆锚杆
②钻孔
将凿岩机对准孔位,直接钻孔。
③安装锚杆
钻至设计浓度后,清孔、安装锚杆,确认杆体通畅,锚杆外露10~15cm。
④注浆
将止浆塞通过锚杆打入孔口30cm左右,连接锚杆、注浆管、注浆泵进行注浆,直至浆液从孔口周围溢出后,停止注浆,卸下注浆管和锚杆接头,转入下一孔注浆。
⑶钢筋网
采用Q235钢筋,钢筋直径、网格尺寸、搭接长度符合设计要求。
钢筋网在洞外预先焊接绑扎成片,运至洞内,在喷一层砼后铺挂,与锚杆焊牢,喷砼后钢筋网片不外露,最小保护层厚度2cm。
⑷格栅钢架
①格栅钢架施工
工艺如下页图:
②钢架加工:
按照设计尺寸在平整的场地上放出1:
1大样,把整榀钢架分7块4个单元,并焊好连接法兰,法兰的焊接准确周正,孔眼对应.使用前将各单元编号预拼,无侧弯、扭曲、错台、变形等缺陷,方可使用。
③钢架架立:
首先要测量准确,架立后复核,钢架尽可能与围岩贴靠紧密(空隙5cm为宜),两侧底脚使用垫板支垫牢固。
如基底松软,则安装时设置垫板,防止支撑受荷载下沉,必要时用砼加固基底。
④锁脚:
每单元接头处施打锁脚锚杆,通过钢架或型钢钢架与锚杆焊接,将钢架锁定到墙上。
锚杆与水平成约45°
角倾斜向下,以改善受力状态。
⑤连接:
法兰之间对正,用螺栓连接牢固,钢架与纵向锚杆焊牢,钢架与钢架之间用Φ22螺纹钢焊接连成整体,起到整体支护效果。
纵向连接筋按八字型交错连接成桁架结构,接点是不可活动绞形式。
此法抗扭性好,利于整体性和稳定性的提高。
⑥加楔
在格栅与围岩空隙加砼预制楔块,保证围岩压力均匀传至格栅架上。
⑸湿喷砼
①湿喷砼工艺流程
将符合要求的水泥、砂、骨料、水等集料按配合比(根据砼和易性及砼强
度条件进行试验确定)加入搅拌机进行搅拌,搅拌好的砼用小型翻斗车运至喷射地点加入湿喷机料斗,然后根据湿喷机操作规程进行喷射,湿喷砼施工工艺流程见下页图。
②控制要点
A、砼和易性好、坍落度8~15cm。
称量误差:
水泥、速凝剂±
1%,砂石±
3%。
搅拌时间不小于2分钟,运输时间不得超过2小时
B、使用满足要求的速凝剂材料。
C、按规程操作和保养湿喷机。
D、系统风压≥0.5MPa,风量≥10m3/min。
E、破碎围岩、浅埋段及地下水丰富地段采用早强砼,其余采用普通砼。
③喷射作业要求
喷射前先用高压风、水清洗岩石,清除浮石,检查断面尺寸、机具设备和管路。
作业区有足够的照明,作业人员佩带好作业防护用具。
喷射砼在开挖面暴露后立即进行。
分段分片、自下而上、分层喷射,一次喷射厚度根据喷射部位和设计厚度而定,拱部为5~6cm,边墙为7~10cm,后喷一层应在先喷一层凝固后或间隔1小时后喷射。
喷嘴与岩面应垂直,有钢筋时角度适当放偏,喷嘴与岩面距离控制在0.6~1.2m范围以内,先墙脚后墙顶,先拱脚下后拱顶,避免死角,料束呈螺旋旋转轨迹运动,一圈压半圈,纵向按蛇形喷射,每次蛇形喷射长度为3~4m。
详见下图所示。
喷射作业紧跟开挖工作面,混凝土终凝至下一循环放炮时间应不小于3小时。
完成喷射作业时应将喷射机和输料管内的积料清除干净。
喷射砼终凝2小时后,应喷水养护,养护时间不得少于14天。
⑹湿喷微纤维砼
为提高喷射砼的力学性能,喷砼掺入XD-F型微纤维,设计掺入量为每方砼0.9㎏。
5、隧道防排水施工
隧道设计洞内采用双侧沟排水,隧道穿越断层破碎带,物探异常区采用注浆堵水,由注浆加固圈限制排水量,全环铺设复合防水板,防水板采用无射钉铺设双焊缝施工,铺设完成后采取必要的成品保护措施。
施工缝设橡胶止水带,抗水压衬砌地段采用钢板止水带,环向采用软式透水管盲沟,每10m一道,在侧沟部位设φ50纵向盲沟,与环向盲沟接三通将衬砌背后水流汇入侧沟。
⑴防水板施工
1工艺流程
2材料的检验和试验
防水卷材进场后,要随机取样委托有资质的鉴定单位进行原材料的检验和试验,对防水卷材的密度、厚度、拉伸强度、断裂伸长率等主要物理性能进行检查,满足设计要求方可使用。
3防水板的大块焊接
选一块砼硬化过的平整场地,清扫干净,把防水板按幅平铺在场地上,网纹向上,光面向下接触地面,每幅搭接不小于10cm。
检验无质量缺陷后,将搭接头待焊接处的杂物擦洗干净,采用电热压焊机进行热融焊接。
4防水板的铺设
采用轨行式铺设台架。
铺设前利用工作平台将初期支护裸露的锚杆、钢筋头等铁件割除,用砂浆抹成圆曲面,以防刺破防水板。
将防水板吊运到作业平台上,从上到下对称地将防水板焊接到固定垫圈上,尽量固定在喷砼面较凹处,宁松勿紧,采用电热压焊器,粘合要牢固,且不得烧穿防水板。
为便于循环间的搭接和防水效果,每循环铺设长度比相应衬砌段多出2m,其接缝与衬砌工作缝错开2m,铺设后尽快进行二次衬砌。
6、仰拱、填充施工
⑴工艺流程
⑵仰拱平台就位
基底清理完毕后,开始铺设两侧轨道,然后将平台后边坡用倒链拉起,用装载机将平台前坡道抬起,缓缓拖至预定位置,上紧卡轨器,放下前后坡道,使平台在轨道上停放稳定。
⑶清底
在仰拱施工前,先清理基底,个别凸起部位人工凿除。
⑷立模及砼施工
平台就位后,清除平台下落碴,然后立模,进行砼浇筑。
砼施工时,采用砼运输罐车将砼运至平台上,向中间和两侧倾倒,也可以直接用砼输送泵送至立好的模板内,然后用震动棒摊平,振捣密实。
⑸砼养护及平台拖移
砼浇注完成后,进行自然养护或洒水养护,达到可以通行运输车的强度,拖移平台进入下一循环的施工。
⑹施工要点
①围岩较差地段仰拱施作紧跟开挖掌子面及时封闭,保证安全,Ⅲ、Ⅳ级围岩地段仰拱与掌子面距离以不影响前方出碴为宜。
②采用机械与人工辅助清理底部。
仰拱出碴统一调度,以确保隧道掘进为原则。
③仰拱施工采用自制隧道仰拱防干扰平台施工,确保仰拱施工与隧道掌子面施工平行进行。
④拱接头处砼必须凿毛处理,并且在仰拱与边墙基础间设连接筋。
⑤施作仰拱及填充时,两侧边墙基础砼同时施作,标高至水沟底,水沟、电缆槽在衬砌完成后施作完成。
⑥为能尽早便于车辆通行,可掺入适量的早强剂。
7、模筑衬砌
1施工工艺流程
2施工方法
①模筑衬砌采用全断面液压衬砌台车施工,长度12m,以利提高工效。
②衬砌前岩面的处理及防水板的铺设都在防水板台车上进行。
衬砌台车与防水板台车采用轨道行走。
③洞外设拌和站,砼采用拌和站集中拌和,电子配料机配料,由砼输送车送至洞内,砼输送泵泵送施工,附着式振动器与插入式振动棒振捣。
模筑衬砌在仰拱及铺底达到一定强度后进行。
⑶施工要点
①严格控制原材料厂的质量,选择合适的配比,按规定及时制作试件,并做好施工记录。
②衬砌台车就位后进行测量控制,浇筑中进行复核。
台车下部支垫稳固,上部及两侧用短杆支撑牢固,防止晃动。
③按衬砌断面尺寸加工堵头模板,封堵端部砼,并夹牢橡胶止水带,将止水带安放在1/2衬砌厚度之中。
4装模板时必须进行测量控制,保证模板缝成直线。
⑤筑砼两侧对称同时进行,注意控制两侧泵送砼的均匀性,两侧浇筑砼面高差不得超过50cm,拱部预埋压浆孔管。
⑥每循环衬砌前,对上一组衬砌接缝处的砼凿毛、清洗,并刷一层水泥浆以使新旧砼接合良好。
⑦拱部封顶时,必须从里向外灌注并填满捣实。
下一循环灌注前应对上循环拱顶空隙进行补灌。
⑧养护采用自然洒水养生。
在打仗部砼达到设计强度的75%以上进行拆模,拆模时保护好砼角隅及表面。
⑨拆模后应对衬砌台车进行检查、维修、保养,确保无损、无变形后方可转入下一循环使用。
⑷沉降缝和施工缝处理
在围岩类别变化处或特殊地段应设沉降缝,沉降缝应设在施工缝处,复合式衬砌中,发现围岩对衬砌有不良影响的硬、软岩分界处应设沉降缝。
在洞口地段应设置伸缩缝。
地下水丰富地段,沉降缝和伸缩缝均应进行防水处理。
在二次衬砌施工缝中加止水带,砼接头进行凿毛处理。
8、隧洞拱背注浆
⑴施工方法
二次衬砌施工结束后,利用拱部预埋注浆管,向隧洞拱背压注1:
0.4~0.5水泥浆,填充初期支护与二次衬砌之间的空隙。
注浆管底部孔口紧贴防水层,确保注浆管不被堵塞以及不刺破防水层。
⑵工艺流程见下页图
⑶施工控制要点
①注浆开工前进行注浆试验。
②压浆和衬砌作业保持70~100m。
在衬砌砼达到70%设计强度后进行。
③注浆按划分的注浆区段分序加密进行,分序序数和分序方法根据地质情况和设计规范要求确定。
④注浆在规定的压力下,注浆孔停止吸浆,并继续注5min即可结束。
⑤注浆因故中断时,要及早恢复注浆,中断时间大于30min,要设法清洗至原孔深后恢复注浆,此时若注浆孔仍不吸浆,则要重新就近钻孔进行注浆。
⑥注浆结束后,要排除钻孔内积水和污物,采用浓浆将全孔封堵密实和抹平,割除露出衬砌砼表面的埋管。
(三)隧洞监控量测
1、监控量测项目
本隧道以洞内外观察、水平相对净空变化值、拱顶下沉及洞口段地表下沉量测量四项为施工监测必测项目。
另外,隧道穿越大变形地段、突泥突水段、围岩破碎段加设隧道底部隆起项目。
2、量测方法
⑴洞内外观察根据现场实际情况每天不得少于一次,作好记录,并绘制开挖工作面地质素描图。
⑵使用周边收敛仪对隧道周边位移进行量测,拱顶下沉使用水平仪、铟瓦尺和挂钩尺进行量测。
量测前由量测小组进行测点埋设。
量测点的安设应能保证初读,在爆破后24小时内和下一循环爆破前完成,并读取初读。
测点应安设在距开挖工作面的距离不大于一个循环进尺,并应精心保护,不受下一循环爆破的破坏。
各项位移量测在同一断面内进行。
⑶地表下沉量测
地表下沉量测只在浅埋地段进行,在开挖面前方(h+9)m处开始(h为埋深),直至开挖面后方40~65m下沉基本停止为止,1~2次/日。
3、量测方案
⑴拱顶上沉测量
采用水平仪测量,每20m埋设一个测点,量测间隔时间如下:
1~15d1~2次/天;
16d~1个月1次/2天
1~3个月1~2次/周;
大于3个月1~3次/月
⑵周边位移测量
采用收敛计测量,每20m在起拱线以上和边墙部位埋设对测点,量测间隔时间如下:
4、量测数据的整理
量测数据整理明细表
序号
测量项目名称
数据整理内容
1
净空位移(拱顶下沉和周边位移)
绘制位移(Uaa绘制位移(U)—时间(t)的关系曲线
b绘制位移(U)—距开挖距离(L)的
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