高速公路工程隧道开挖作业指导书.docx
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高速公路工程隧道开挖作业指导书
隧道开挖作业指导书
一、概述
1.1、目的
明确隧道开挖作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准,指导、规范隧道开挖施工,尽可能地减少超挖,保证隧道的开挖作业安全、保证开挖质量。
1.2、编制依据
⑴、《实施性施工组织设计》
⑵、《公路隧道施工技术规范》(JTGF60—2009)、《公路工程质量检验评定标准》(JTCF80/1-2004)国家的相关规定、标准以及有关现行的国家和行业技术规范和标准。
⑶、《****至**高速公路两阶段施工图设计文件》
⑷、本项目的机械配备、施工能力、技术力量和经济实力以及在类似工程中的施工经验。
1.3、适用范围
适用于****至**高速公路***标所有隧道洞身开挖施工。
二、施工方法及工艺
2.1、方案设计
本标段A1、A2项目隧道围岩大部分均为Ⅲ~Ⅴ级,在施工中拱部采用光面爆破,墙部采用预裂爆破的综合微震控制爆破技术,以尽可能减轻对围岩和周围构筑物的扰动,维护围岩自身稳定性,将由爆破引起的附近地质质点的震动速度控制在15cm/s范围内。
要求***标隧道按新奥法原理组织施工,并要根据不同围岩级别及周边环境选择相应工法,应根据监控量测结果,适时施作二次衬砌。
浅埋及偏压隧道施工严格按照“严控水、强支护、短进尺、勤量测”的原则组织施工,应特别注意地表冲沟、陷穴对隧道的影响,要加强调查和处理。
石质隧道破碎带按照“先支护、后开挖、短进尺、弱爆破、快封闭、勤量测”的原则进行组织施工。
隧道开挖前,首先完成洞口截水沟、洞口土方及边仰坡防护施工。
洞口土方采用挖掘机配合装载机自上而下分层施工,大型自卸汽车运输,并及时做好坡面防护,开挖一段(台阶)防护一段(台阶)。
洞口明洞采用明挖法施工,开挖至明暗分界线后,先施做护拱混凝土,然后施做暗洞超前大管棚,及时做好明洞衬砌,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级地段采用预留核心土分步开挖法;Ⅳ级采用正台阶法、三台阶七步开挖法施工,每循环进尺控制在1m以内;Ⅲ级围岩采用台阶法、全断面法施工,每循环进尺控制在2.5m以内。
在施工过程中应加强超前地质预测、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。
⑴、爆破方案的选取
开挖方法
爆破方案
围岩状况
中硬岩
软岩
台阶法开挖
上半断面光面爆破
下半断面预裂爆破
上半断面光面爆破
下半断面预裂爆破
分步开挖
光面爆破预留光面层光面爆破
光面爆破预留光面层光面爆破
针对本工程处于不同岩层以及不同的施工方案采用不同的爆破方案,爆破方案,按照下表选取。
⑵、爆破安全控制标准
本工程为地下工程,爆破安全主要以爆破振速和噪声来控制。
施工时爆破点附近振速控制在5cm/s,地面噪音平均小于85db。
⑶、最大段允许装药量控制
最大段允许用药量以允许爆破震动速度来控制,由萨道夫斯基公式进行计算:
Q=R1/m(V/K)1/αm
式中:
Q—最大一段允许用药量kg
V—振动带安全控制标准,按照招标文件和爆破安全规程标准控制
R—爆源中心到振速控制点距离
K—与爆破技术、地震波传播途径介质的性质有关的系数
α—爆破振动衰减指数
其中K、α需在施工过程中对小药量爆破实测的数据进行回归分析重新标定,标定前爆破设计时K、α则按爆破安全规程根据岩层状况选取。
(4)、爆破器材
炸药采用乳化油炸药,每卷200g,周边眼爆破采用专用光爆炸药,雷管采用非电毫秒雷管。
(5)、装药结构
周边眼采用不耦合装药结构,辅助眼采用耦合装药结构。
(6)、起爆方式采用非电起爆方式,高段位分段微差控制爆破。
(7)、爆破参数确定
本工程在参数选取过程中综合运用工程类比、计算两种方法,结合我公司承建工程的成功爆破经验和本次招标文件予以确定,爆破参数还将在以后施工中根据现场试验调整。
爆破参数表
爆破类别
岩石种类
岩石单轴抗压强度(MPa)
周边眼间距E(mm)
周边眼最小抵抗线W(mm)
相对距(E/W)
至内排崩落眼间距(mm)
装药集中度(kg/m)
光面
爆破
中硬岩
30~60
450~650
600~800
0.7~1.0
0.2~0.3
软岩
<30
300~500
450~650
0.5~0.8
0.07~0.12
预裂
爆破
中硬岩
30~60
400~450
400
0.2~0.25
软岩
<30
350~400
300
0.07~0.12
预留光面层光面爆破
中硬岩
30~60
400~450
500~600
0.8~1.0
0.1~0.15
软岩
<30
400~450
500~600
0.7~0.9
350
0.17~0.12
炮眼深度为1.0~1.5m,炮眼直径为40~50mm。
间隔装药,使爆破振动降低到最低。
2.2、Ⅴ级围岩开挖
Ⅴ级围岩岩体破碎、节理发育,施工时围岩可能发生失稳和坍塌,甚至出现地表下沉或冒顶。
为了确保施工安全,采用人工配合机械开挖的方法,个别机械开挖不动爆破的地段,采用微震或预裂爆破施工。
对Ⅴ级围岩段(包括浅埋段)采用预留核心土台阶分步开挖法,并在施工中加强监控量测,根据量测结果,及时调整开挖方式和修正支护参数。
施工工艺流程
中线、水平测量→喷混凝土封闭开挖面→超前小导管(锚杆)施工→注浆固结→上部环形断面①开挖(或爆破)→喷混凝土封闭岩面→出渣→初喷4cm厚砼→打系统锚杆→挂钢筋网→立拱部钢架→拱部二次喷砼至设计厚度Ⅱ→核心土③开挖(或爆破)→下部台阶④开挖→仰拱Ⅴ开挖→下部初期支护→铺设防水层→模筑二次衬砌Ⅵ→沟槽路面施工Ⅶ。
(备注:
浅埋段Ⅳ级围岩与Ⅴ级围岩施工工艺类似,只是支护参数略有不同)
2.3、Ⅳ级围岩开挖
隧道Ⅳ级围岩采用三台阶七步开挖法、正台阶法开挖,光面爆破,周边眼间隔装药。
施工工艺如下:
⑴、三台阶七步开挖法
下图为三台阶七步开挖法施工工序断面图
、三台阶七步开挖法施工工序:
1、
(1)利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护。
(2)弱爆破开挖1部。
(3)喷5cm厚混凝土封闭掌子面。
(4)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,架设I20[a]钢架及I18临时钢架,并设锁脚钢管,安设I18横撑。
(5)钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
2、
(1)在滞后于1部一段距离后,弱爆破开挖2部。
(2)导坑周边部分初喷4cm厚混凝土。
(3)架设I20[a]钢架及I18临时钢架。
(4)钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
3、
(1)利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护。
(2)弱爆破开挖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、弱爆破开挖4部并施作导坑周边的初期支护和临时支护,步骤及工序同2。
5、
(1)利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护。
(2)弱爆破开挖5部。
(3)喷5cm厚混凝土封闭掌子面。
(4)导坑周边初喷4cm厚混凝土,架设拱部I20[a]钢架。
(5)钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
6、
(1)利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护。
(2)弱爆破开挖6部并施作导坑周边的初期支护和临时支护,步骤及工序同5。
7、
(1)弱爆破开挖7部。
(2)安设I18横撑。
8、
(1)弱爆破开挖8部。
(2)导坑底部初喷4cm厚混凝土,安设I20[a]钢架使钢架封闭成环,复喷混凝土至设计厚度。
10、逐段拆除靠近已完成二次衬砌6~8m范围内两侧壁底部钢架单元。
11、灌筑Ⅸ部仰拱及隧底填充(仰拱与隧底填充应分次施作)。
12、
(1)根据监控量测结果分析,拆除I18临时钢架及临时横撑。
(2)利用衬砌模板台车尽早一次性灌筑Ⅹ部衬砌(拱墙衬砌同时施作)
三台阶七步开挖法平行流水施工工艺流程见图,台阶法七步平行流水施工工序见图。
、三台阶七步开挖法施工工艺流程
A、第一步施工
①在拱部超前小导管的支护下,人工风镐配合机械沿开挖轮廓线,由上而下开挖上弧导坑并预留核心土,遇硬岩时采取弱爆破,每循环开挖0.5~1.2m。
核心土保证其长度和宽度,上弧导开挖5~6m时,方可开挖核心土。
②开挖后及时初喷5cm厚砼,封闭作业面,在含水量较大易掉块处,先铺挂一层钢筋网,再进行初喷,确保开挖面圆顺且无大的超挖现象。
③按要求施作拱架、锚杆,拱架架立完成后即先进行喷射砼施工,第一层喷射厚度为10~12cm,然后剩余部分待系统锚杆施作完毕后清洗岩面补平,一般情况下,上弧导施作4~6m有足够作业空间后方可施工系统锚杆,这样可确保系统锚杆角度准确,受力良好。
B、第二、三步施工:
在上导承载拱作用下,中台阶左右分开平行进行,左侧超前右侧约5m。
首先施作中台阶范围内的超前小导管,在其支护下,人工风镐、弱爆破配合开挖。
左、右侧以一定的时间差按与第一步相同的工艺进行初期支护。
三台阶七步平行流水施工工艺流程图
C、第四、五步施工
在已完成上、中台阶支护后,分段左右开挖下台阶,开挖方式、开挖步距以及初期支护方式与中台阶一样。
D、第六步施工分台阶开挖(核心土)部
E、第七步施工:
下台阶距仰拱最大距离不超过30m为宜,设计要求分段整体灌注,严禁半幅施工,开挖长度以3~6m最为安全,以防止边墙拱脚处内敛,造成喷射砼面开裂等病害,仰拱开挖后,为保证其承载力,立即将地下渗水抽出,并喷射砼及时封闭厚度5cm。
⑵、正台阶法
中线水平测量→超前钻孔探测地质→喷砼封闭开挖面→拱部超前支护、注浆固结→上半断面钻眼→装药连线→爆破→排烟除尘清危石→初喷砼→出渣→施工系统锚杆→上半断面二次喷砼→下半断面开挖→下半断面打径向锚杆→挂钢筋网→下半断面喷砼。
详细施工顺序见《Ⅳ级围岩短台阶法施工示意图》;爆破示意图见《Ⅳ级围岩爆破炮眼布置及钻爆参数图》
①、主要施工方法:
⑴、上部开挖至拱脚。
开挖时不留核心土,开挖面采用光面爆破,以控制围岩超欠挖。
周边眼间距为40㎝~60㎝,深度2.0m~3.0m,每循环进尺为2.5m。
开挖出渣完毕,立即初喷4㎝厚的砼以封闭新开挖岩面。
⑵、施工系统锚杆、钢筋网,复喷砼。
⑶、下部边墙两侧交错开挖,一次可进尺控制2.25米以内。
⑷、对局部松散破碎、富水地段,围岩自身稳定性较差,易发生围岩失稳,可采用Ⅳ、Ⅴ级围岩施工方法,短进尺、弱爆破、强支护,并及时施作二次衬砌。
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。
主要应用于正洞Ⅱ、Ⅲ级围岩及横洞Ⅳ、Ⅴ级围岩的施工。
施工工艺流程见下图1,施工工序见下图2
图1台阶法施工工艺流程
(二)、台阶法施工工序说明:
第1部:
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。
第2部:
在滞后①部3~6m后开挖②部,并进行下导初期支护。
第3、4部:
及时施作仰拱砼、填充混凝土,及早封闭成环。
第5部:
根据围岩量测结果,适时施作二次衬砌。
2.4、Ⅲ级围岩段全断面开挖
Ⅲ级围岩岩性较好,采用全断面开挖法。
光面爆破,每循环进尺3.5m。
炮眼布置及装药参数见下图《全断面光面爆破炮眼布置图》。
⑴、施工顺序
中线、水平测量→全断面钻眼→装药连线→爆破→排烟→除尘→清危石→初喷封闭岩面→埋设量测点→出渣→打径向锚杆、挂网→二次喷射混凝土→围岩量测→防水层施工→二次衬砌。
⑵、施工方法
①、测量定位:
钻孔前,先进行断面中线及水平测量,控制拱顶、起拱线位置,画出炮
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