火炉堂连体隧道实施性施工组织设计Word下载.docx
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工人在离隧道500米的民房里居住。
材料仓设在K134+650右侧50m临时征地2.5亩。
2、施工便道
根据实际地形分布及现场的交通情况,白塔镇路小线简易公路经过火炉堂连体隧道出洞口K134+650,交通运输十分便利。
3、电力设施
计划在K134+580的右线右侧约50m处,设560KVA变压器一台,配125KW柴油发电机1台,供隧道出口端的施工用电。
进口端拟在K133+400处从桥梁施工队用电处接380V/220V三相四线至洞口,同时配125KW柴油发电机1台,供隧道进口端的施工用电。
4、拌和场地
在火炉堂隧道右线进出洞口设砼拌和站各一处,拌和站采用二台S750强制式砼拌和机,供料系统采用一套带电脑计量系统3斗式供料系统供火炉堂隧道衬砌砼拌和用,并在靠洞口处安设混凝土输送泵;
采用二台350型拌和机设在K134+650右侧15米处供隧道喷射砼拌和用。
四、各分项工程的施工方案、方法及施工顺序
1、施工方案
火炉堂隧道为连体隧道,长为655米,隧道按新奥法原则组织施工,主要工序采用机械化作业,本工程组织二个施工作业班。
一个施工作业班从隧道进口向出口掘进,另一个作业班从出口向进口掘进,采取双向掘进。
掘进时先进行中导洞的施作,中导洞贯通后进行中隔墙的浇筑,正洞先施作左洞,后施作右洞,两个施工作业班四个作业面,每个作业面之间的纵向距离不少于30m,由于本隧道双向掘进作业面都为下坡,在隧道施工中尽可能做好排水工作。
本隧道开工前首先做好全员培训和考核。
准备好应备的机械、设备及物资,配备有经验的技术干部和技术工人。
计划投入的机械设备有:
空压机2台,门架式台车2台,装载机2台,砼喷射机2台,风镐若干,钢模衬砌台车1台,砼输送泵1台,强制式砼拌和机1台,砼拌和机1台,电子计量配料机1套,电焊机2台,压浆机2台,钢筋弯曲机1台,砂浆搅拌机2台,PC200挖掘机2台,运输汽车8辆。
计划投入的施工人员有:
技术管理人员8人,自检人员5人,①进口端开挖作业施工队47人,其中钻孔含锚杆施作人员10人、喷砼作业人员14人、出渣8人、装药爆破人员10人、其他5人。
砼衬砌作业线29人,其中防水层铺设8人、砼搅拌站7人、砼车送泵4人、衬砌台车操作10人。
②出口端开挖作业队62人,其中钻孔施工人员10人、装药爆破工10人、喷砼作业人员14人、喷射作业14人、出渣8人、其他5人。
出口端不配砼衬砌作业线施工人员。
2、施工方法
A)、隧道开挖前施工准备
a)进洞前必须将洞顶截水沟施工完毕。
b)制备10~15榀钢架。
c)备部分锚杆及喷砼材料,试喷检查机械设备。
d)为争取工期,应尽早完成洞口仰边坡开挖及支护。
B)、围岩开挖
火炉堂隧道开挖施工在出口端打开施工作业面。
先进行中导洞的开挖,在中导洞开挖完Ⅱ、Ⅲ类围岩进入Ⅳ类围岩20m,即开挖到207m时在里程K134+424处暂停开挖,进行明洞5m中隔墙浇筑(伸入暗洞3m),待中隔墙混凝土达到了一定强度后,进行左右正洞护拱及管棚施工。
同时为加快施工进度及提早贯通中导洞,为左右正洞开挖排水提供条件,计划于左洞开挖一15m的侧壁导坑,垂直于K134+419处开挖横通道进入中导坑。
从而形成两个工作面,一是出口左右正洞及大管棚施工、明洞衬砌,二是继续向前推进中导洞开挖,计划将此645m的中导洞在120天内贯通。
详细方法如下:
(A)、中导坑的开挖施工
1)导坑Ⅱ类围岩开挖在进出口端因围岩质量和稳定性很差,岩石裂缝较发育,为确保施工安全,在开挖施工前采用超前小导管进行支护。
为了能够保证装载机的转弯和运输车辆的正常运行,计划中导坑每开挖30~50m开挖一断面面积为12㎡左右,深度为4m的倒车洞。
2)中导坑Ⅲ类围岩开挖为了避免大范围扰动围岩,采用上下导坑开挖方法,两者相距30m以内,并要求支护紧跟开挖,出渣还是采用倒车洞的方法。
3)中导坑Ⅳ类围岩开挖采用全断面开挖全断面支护,出渣方法同Ⅲ类围岩施工。
(B)正洞开挖施工
1)进出口108×
6mm管棚护拱施工,测量放样。
18#工字钢拱架加工安装,Φ127×
4mm孔口管定位,间距为40cm,护拱立模、C25砼浇筑,搭设108×
6mm管棚钻孔工作台、钻机就位试车、钻孔、清孔。
108钢管加工钻孔,孔距为30cm,孔位呈梅花形设置,钢管接头丝扣连接加工,丝扣长度为15cm,钢管顶进,钢管接头应错开100cm,注浆,注浆终压为20MPa。
K134+549~+843段II类围岩,长度为66m,管棚施工采用工作室施工钻孔顶进,工作室长度视实际情况而定,工作室用同级砼回填。
2)Ⅱ类围岩开挖(详见开挖步骤图)根据埋深不同采取不同的方法。
在埋深较浅的出口端右洞开挖见图2a:
开挖Ⅰ部时,随紧跟支护14#工字钢B单元和A单元,当Ⅰ部进尺达6m左右时,回头开挖Ⅱ部,Ⅱ部和Ⅰ部开挖相距在3m左右,并保持此距离向前开挖。
当开挖到围岩状况较好地段时,可改为上下导坑法,即图2b所示法开挖。
埋深较深的出口端左洞开挖因内部结构相对稍好,可以先进行上部开挖至设计轮廓并进行工字钢A单元和B单元的支护(见图2b)。
当围岩结构为Ⅱ类稍好时,可将Ⅱ部和Ⅲ部同时开挖,否则,按图示开挖。
根据隧道出口端山体走向表明,全遂处于偏压状态,因此正洞开挖宜先开挖左洞,后开挖右洞。
左右洞必须错开施工,错开距离不少于30米。
上导坑出渣在前6m时,以人力胶轮车卸至洞口,以洞渣填筑至铲车可以进洞时(侧卸铲车)可用汽车出渣。
3)Ⅲ类围岩开挖采用上下导坑开挖法施工。
围岩呈松散结构时,改为下部抗槽三步开挖。
支护紧跟掌子面。
4)Ⅳ类围岩开挖采用全断面开挖。
《眼孔布置图附》后。
(C)各类围岩光面爆破设计
光面爆破施工总工艺流程是:
依据掌子面的地质情况、各类围岩类别,选定爆破方案——据爆破设计放线部眼——凿岩车钻眼——(按规程领取加工爆破火药)装药——工程设备退场——起爆——排烟——核查爆破效果——修正爆破设计——进入下道工序。
(1)Ⅱ类围岩减轻地震动控制爆破设计
Ⅱ类围岩的爆破设计,因考虑到围岩受浅埋、覆盖层表土为强风化岩部分,特别是隧道出口端处,岩石裂隙发育,有一产壮120°
∠80°
的断层。
断层带斜穿过左、右洞,围岩质量很差,况且偏压现象,另则地下水为基岩裂隙水。
因而,对Ⅱ类围岩的爆破设计,先采取参照Ⅲ类围岩周边眼、内圈眼进行顶部(预留核心上)环形爆破,待查明地质情况后再进行爆破方案设计。
(2)Ⅲ类围岩减轻地震动控制爆破设计
①炮眼深度化
通过工程类比,初步先循环进尺2m,掏槽眼为2.3m。
②炮眼布置
a.掏槽形式
从减少掏槽破的地震动强度出发,初步选定浅孔爆破的单临空孔掏槽,临空孔直径取102mm,临空孔与装药炮眼间距为15cm(裂隙发育时可采25~30cm)采用2号岩石硝铵炸药集中装药,掏槽孔起爆间隔50-75ms,让每一炮段都单独顺序起爆,槽腔逐渐扩大,一掏到底。
b.周边眼的布置
周边眼布置按“光面爆破”来考虑,选周边眼间距E=45cm,周边眼抵抗线W=26cm,则相对距离E/W=0.59,周边眼间隔装药。
c.扩槽眼、内圈眼、底板眼的布置
内圈眼的布置:
比掘进眼密,比周边眼烯,间距取80cm;
掘进眼按梅花型均匀布置,间距为85×
100cm;
为了不至于使底板越爆越高,又考虑到起爆眼的部分石渣堆在上面,爆破时负荷较大,因此底板眼的间距适当加密,取70cm。
③装药量的计算
a.单位岩体用药量K
根据实践经验资料、初步选K=0.75kg/m3。
b.周边眼单孔装药量Q
Q=1/4∏di2βLPo=0.3kg
式中:
di——炸药直径量(cm);
β——光面爆破眼装填系数;
L——炮眼深度(cm)
Po——炸药的密度(g/cm2)
c.掏槽眼的装药量根据实践经验资料选取。
d.其他炮眼的装药量g、kg:
g=kawLλ
k——单位岩体用药量(kg/m3);
a——炮眼间距(m);
w——炮眼爆破方向的抵抗线(m);
λ——炮眼所在部位余数,查表取值。
④装药结构
周边眼一般采用三种形式,详见《软石隧道装药结构图》,比较破碎软弱的岩层,采用双传爆线,如图中(a);
轻岩类居中等岩层,采用竹片、传爆线、小直径药圈间隔绑扎装药结构,底部药量适当炸药的连续装药结构,见图中(c、d);
上述装药结构均要求堵塞炮眼。
其他炮眼装药均采用连续装药结构,堵塞一般要求将炮眼堵在与装药相接的部位。
(祥见Ⅲ类围岩台阶法开挖爆破示意图)
⑤合理段间隔时差的选取
为了避免振动强度的叠加作用,雷管最好跳段使用,特别施1-5低段雷管。
为尽量避免振动波形的叠加,段间隔时差应控制在100ms左右。
⑥起炮顺序
拱部从掏槽眼开始,一层一层地往外进行,最后是周边光面爆破。
下半断面由上而下层层爆落。
Ⅲ类围岩装药参数表
断
面
炮眼名称
炮眼数(个)
非电雷管
单眼药数量
段药量
段别
数量
2#硝铵
1#防水
毫秒
发
kg
Kg
上
半
大空眼
1
掏槽眼
4
1.65
6.6
2
3
3.3
5
6
扩槽眼
7
0.9
3.6
掘进眼
10
8
9
5.4
底板眼
13
1.3
16.9
内圈眼
16
77
0.6
9.6
内圈底眼
11
2.6
周边眼
12
16×
0.45
7.2
17
空眼不装药
周边角眼
合计
81+18
97
54.6
22.1
下
一排
二排
三排
9.9
四排
14
1.5
21
内圈
周边
12×
88
94
44.1
注:
本表按钻孔深度2.0米计算,若眼深变化时应调整。
(3)Ⅳ类围岩光面爆破设计
①循环进尺的确定
考虑钻眼设备及装运机械设备能力、岩体所能承受的爆破地震动及循环作业能力,根据经验,我们初选3m(钻眼3.10m),待计可达5m(钻眼深5.15m)。
炮眼布置我们通过工程类比法初步选定,主要考虑以下因素:
A、掏槽眼的布置
为了便于石渣装运、爆后找顶及初喷砼作业,要求渣堆集中,相对高些,为此我们将掏槽区布置在断面的中下方,同时为了满足液压钻孔台车凿掏槽眼的方便,使之边到要求的精度,将掏槽眼偏离控制在15m左右,可满足各项施工作业要求。
掏槽眼根据经验我们选定双临空孔掏槽,临空孔直径为102mm,孔间距7-15cm,临空孔与装药炮眼间距为15cm(裂隙发育时可加大至25cm),装药选用2#岩石硝铵炸药集中装药,掏槽孔起爆间隔50-70ms,让每一炮段都单独顺序起爆,槽腔逐渐扩大,一掏到底。
B.周边眼的布置
周边眼布置按“光面爆破”要求进行,以求得比较适宜的块度,参照“施工规范”,选周边眼间距E=55cm,周边眼抵抗线W=76cm,则相对距离E/W=0.72。
C.扩槽眼、内圈眼、底板眼的布置
内圈眼的布置是为了将槽腔进一步扩大,为后续炮眼的爆破提供良好的临空面条件,因此适当地加密,间距取70cm;
为使炸药能量在内圈眼带均匀颁,减少对围岩的爆破破坏,内圈眼间距取中间数值80cm;
由于扩槽眼、掘进眼的爆破使部分岩渣堆积在底板上,增加了底板眼爆破的符合,因此底板眼距必须适当加密,取70cm。
D.掘进眼的布置
掘进眼采用直线型均匀布置,孔距为100cm,排距为105cm。
A.单位岩体用药量K
根据类比,初步选K=1.6kg/m3。
B.周边眼单孔装药量Qk
Q=1/4∏di2βLPo=0.72kg,取卷药,0.75kg。
di——炸药直径(cm);
L——炮眼深(cm);
Po——炸药的密度(g/cm2)。
C.掏槽眼的装药量根据经验资料选取。
D.其他炮眼的装药量q、kg:
q=kawLλ
L——炮眼深度(m);
λ——炮眼所在部位系数,查表取值。
详见《隧道深眼爆破装药结构图》。
⑤合理段间隔时间的选取
参照有关经验,掏槽眼爆破段间隔时间为50-70ms,后续炮眼的爆破只能逐段进行安排,最大的达到200-300ms。
⑥起爆顺序
先掏槽,而后依次是扩槽眼、掘进眼、内圈眼、底板眼、最后是周边眼光面爆破。
Ⅳ类围岩装药参数
毫秒、半秒
1×
3.9
2×
7.8
15.6
小计
18
20
43.2
3.15
39.6
37.8
中间底板
9×
35.1
15
2.85
42.75
25
71.25
41
0.75
30.75
底角眼
161
181
70.2
411.15kg
本表参数按炮眼深3米计算,若眼深变化时应调整。
(D)、施工注意事项
①导坑地表锚杆孔钻孔后用高压风清孔,以清除孔内泥浆和积水,灌注水泥砂浆。
使孔内填塞密实保证地表锚杆的锚固效果。
②不同围岩地段导坑断面尺寸不同,断面变化应在一个开挖循环长度内过渡,过渡段设在小断面内。
③开挖后就即时喷射砼5-7cm厚,然后施工作锚杆、安设钢架、挂网,喷砼至设计厚度。
④洞内应及时安设量测测点,测点应紧靠开挖面(距离<
2mm〉量测数据应在喷锚后和下一次开挖前读取。
⑤导坑开挖,每工作面置风钻(或风镐)四台同时作业,做到定人、定机、定位、定顺序、定时间。
C)、初期支护
A、Ⅱ类围岩地段初期支护施工顺序
①开挖后先喷4cm砼封闭开挖岩面,而后出碴。
②正洞设置径向系统中空砂浆锚杆(ф25×
5mm,长3.5m),纵环间距为0.5×
1.0米,梅花形布置。
敷设钢筋网15×
15cm,喷砼25cm厚.中导洞用小导管做超前支护,径向系统锚杆采用长2.5米φ22钢筋砂浆锚杆,纵环间距为1.0×
1.0米,在拱部至起拱线以下1.5米范围内设置。
顶部挂钢筋网15×
15cm,喷砼10cm厚。
③正洞架设14号工字钢拱架,中导洞架设钢筋拱架。
④正洞挂金属扩张网(15×
15cm),中导洞挂金属扩张网。
⑤架设后再进行复喷砼到设计厚度(正洞25cm,中导洞10cm)。
B、Ⅲ类围岩地段初期支护施工顺序
①开挖后先喷5cm砼封闭开挖岩面,而后出碴。
②正洞设置径向中空砂浆锚杆(ф25×
5mm,长3.0M),纵环间距为1.2×
中导洞拱部设置长2.0米φ22钢筋砂浆锚杆,纵环间距1.0×
1.0米。
③正洞架设14号工字钢拱架,中导洞架设钢筋拱架。
15cm)。
⑤复喷砼到设计厚度(正洞20cm,中导洞10cm)。
C、Ⅳ类围岩地段锚喷支护施工顺序
①开挖后,初喷5cm砼封闭岩面,而后出碴。
中导洞不做别的支护形式。
5mm,长3.0m),纵环间距为1.2×
1.5米,梅花形布置。
③挂金属扩张网(15×
④复喷砼到设计厚度(15cm)。
d、先锚后灌式砂浆锚杆施工工艺
锚杆安设作业应在初喷混凝土后及时进行,对Ⅲ类围岩段应尽快施作,Ⅳ类围岩可根据地质及实际施工情况适时施作,钻孔前应根据设计要求定出孔位,做出标记,孔位允许偏差为±
15mm,孔深允许偏差为±
50mm。
钻孔方向尽量与岩层主要结构面垂直,注浆使用挤压式注浆泵。
①锚杆的布置
在均质整体性的岩层中,锚杆应按设计的间距及形式基本垂直于开挖轮廓面均匀布置。
在岩层层理明显发育的岩层中,锚杆应穿层布置,把几层岩石用锚杆固结在一起,而不能平行于岩层布置。
②锚杆孔钻到位后,首先用高压风(或水)将孔内杂物吹掉,然后将锚杆插至距孔底5—10cm处并固定好,后将水泥砂浆注入。
③保证中空砂浆锚杆质量的措施
施工前认真检查锚杆的类型、规格、质量是否符合设计要求,低于设计标准的不得使用。
对符合设计要求的锚杆进行调直、除锈、除油等进一步加
工。
钻孔的孔径、孔位、孔深应符合设计及规范要求。
水泥砂浆所用水泥、砂子应符合要求,砂的粒径不大于3mm,砂浆配合比符合设计及规范要求。
砂浆拌和均匀,随拌随用,一次拌和的砂浆应在初凝前用完,超过初凝的砂浆不得使用,作废料处理。
锚杆在安设停当后,不得随意敲击或碰撞,其端部3天内不得悬挂重物。
e喷射砼施工工艺
喷射砼采用湿喷法,用湿喷机施工。
1喷射砼作业原理
细骨料
外加剂
粗骨料
速凝剂
水泥
喷头
喷射机
搅拌机
水
压缩空气
受喷面
②喷射砼施工工艺
检查作业面→设置喷砼厚度标志→机械准备→拌制砼→喷射作业
③喷射砼质量保证措施
对喷射砼所用材料、配合比及拌合均匀性,每工班至少检查两次,确保符合规范要求。
速凝剂的掺量,应通过试验确定。
喷砼作业前,清理岩面粉尘及杂物,撬除空响、裂隙岩石。
每作业班,都要做砼试件,及时进行抗压强度试验,如试件不合格,要对相应喷砼部位采取复喷等措施,给以补强。
喷射作业要分段(一般不大于6m)分片,自下而上呈现螺旋形进行。
岩面凹凸较大时,应先对凹处喷一遍,以使岩面平顺,再大面积喷射。
喷砼初凝后,应及时进行养护,养护期为14天。
用凿孔或事先在岩壁设钢筋头的办法,检查喷砼厚度。
用锤敲击,检查喷砼与围岩的粘结情况,如有空响,应凿除清洗后重喷。
如喷层有裂缝、脱落、露筋、渗漏水等情况,应予以补喷或用其它措施予以整治。
f、钢筋网的挂设
钢筋网在洞外加工成片,钢筋网用点焊张挂于锚杆头上,网片间采用焊接连接。
D)、模筑衬砌
二次模筑衬砌应在围岩初期支护形变基本稳定后进行。
采用导轨式模板台车,对称自两侧基底向拱顶依次灌注。
灌筑过程中按设计埋设纵横向排水管。
立模之前,应首先精确测量,内断面在设计基础上适当放大(约5cm左右)防止局部因跑模或其它意外原因侵入隧道净空。
灌注过程中应随时检查砼质量及灌注、捣固的质量,按规定施工,达到或超过设计要求。
仰拱的施作时间视开挖后的实际地质及监控测量数据分析结果而定。
如条件允许,可安排在开挖结束后施工,以避免对洞内开挖造成影响;
如围岩质差,压力较大,应及早施作仰拱,保证模筑衬砌质量的措施。
一般仰拱部分应及早施作,使受力环尽早封闭。
①隧道衬砌施工,要精确放样,其中线、标高、断面尺寸、净空等必须满足图纸规定。
②加强砼用集料级配控制,严格控制配合比,提高砼的密实度。
③按外加剂的掺用要求正确使用。
④灌注砼时,应尽可能连续施工,不留或少留工作缝。
⑤灌注砼时,应特别注意拌和均匀,捣固密实,加强养护。
⑥拱架和模板的制作安装应位置准确,连接牢固,严防走模。
⑦根据规范要求在砼强度达到2.5Mpa以上时才能拆除拱架和模板。
⑧沉降缝和伸缩缝要严格按设计图纸要求设置和施工,衬砌的工作缝应与沉降缝结合布置。
⑨灌注应从两侧拱脚向拱顶对称进行,层面成辐射状。
E)、洞内路面施工
当隧道衬砌、排水沟,全部施工结束,抄平
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