环形开挖预留核心土法施工工艺工法Word格式文档下载.docx
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4.2设计图纸、合同文件。
5施工方法
环形开挖预留核心土法是在上部断面以弧形导坑领先,并进行支护,其次开挖下半部两侧,再开挖中部核心土的方法。
为方便采用机械化作业,提高开挖进度,施工中应尽量采用大断面分部。
本工法的实质,可以认为是在“微台阶法”的基础上增加“预留核心土”内容。
在施工时,环形开挖预留核心土每循环开挖进尺宜为0.5~1m,预留核心土面积的大小应满足开挖面稳定的要求,不宜低于开挖断面面积的50%;
开挖完成后及时施作喷、锚支护,安装钢支撑,每两榀钢架之间应采用钢筋连接,并应加锁脚锚杆(管);
上部弧形,左右侧墙部,中部核心土开挖各错开3~5m平行作业;
仰拱施工紧跟下台阶,全断面初期支护完成距离拱部开挖面不宜超过30m。
当地质条件差,围岩自稳时间较短时,开挖面在拱部设计开挖轮廓线外,进行超前支护。
6工艺流程及操作要点
6.1施工工艺流程
施工工艺流程图见图1、施工顺序图见图2
图1环形开挖预留核心土法施工工艺流程图
图2环形开挖预留核心土法施工顺序图
6.2操作要点
6.2.1施工准备
1风水管、电线敷设,施工便道、施工场地布置,机械设备、人员配置,材料准备,修建环保、水保、防排水设施。
2根据设计资料,详细分析、了解工程地质、当地水文情况,制定合理的施工方案和施工措施,制定施工监控量测方案及沉降观测计划。
3按照设计或规范要求做好超前地质预报工作,指导现场施工。
6.2.2超前支护
采用的超前支护方式有超前大管棚、超前小导管(预注浆)、超前锚杆等,超前大管棚多用在洞口段施工,洞内因受操作空间的限制,非必需情况下一般不提倡采用。
洞内一般采用超前小导管或超前锚杆。
施工时,应严格按照技术要求布眼,掌握好超前外插角度,根据现场实际情况,调整外插角度。
相邻段的搭接长度应符合设计及规范要求,支护尾部必须与钢支撑焊接牢固,注浆施工应严格按照设计配合比施工,并控制好注浆压力。
6.2.3开挖
环形开挖预留核心土法施工,主要采用挖掘机开挖,人工及风镐或解小炮配合修整开挖面。
1拱部环形开挖。
核心土顶面距离开挖拱顶高度宜控制在1.5m左右,核心土断面宜按照环形开挖断面积50%、方便人员操作进行控制;
环形开挖高度根据实际围岩情况,结合钢支撑加工尺寸自行拟订,应方便人员操作,宜控制在3.5~4.0m;
开挖循环进尺宜按照2榀钢支撑间距进行控制,一般0.5~1m。
2开挖拱部核心土。
3侧墙开挖,左右错开,错开距离宜为3~5m;
单侧一次开挖进尺不大于1.5m,宜按照2榀钢支撑间距控制;
开挖作业宽度1.5~2.0m,中间暂留核心土。
4开挖中间核心土。
5开挖仰拱。
全幅开挖,采用栈桥保持通行。
仰拱钢支撑和边墙下部钢支撑通过焊接连接牢固。
6.2.4初期支护
每次开挖后都应及时进行初期支护,做到“早喷锚”。
初期支护施工顺序为:
初喷混凝土→打设系统锚杆→挂网→架立钢支撑→打设锁脚锚杆(管)→复喷混凝土至设计厚度。
初喷混凝土厚度4~5cm,用于找平、封闭岩面,防止围岩应力集中及松弛变形。
喷射混凝土进行时,应连续进行,并掌握好风、水压,以确保喷射混凝土强度及整体性。
锚杆施工时,应通过测量定位,保证其纵向间距与钢支撑间距一致,并处于同一法线,以便锚杆安装好后与钢支撑焊接在一起,形成整体受力结构。
锁脚锚杆的作用是防止拱墙脚初期支护受力后下沉及内移,在施工中不能减少,应加强。
网片按照设计要求加工,挂设牢固。
钢支撑架立,应按照设计尺寸架立,接头用螺栓连接固定,必要时候进行焊接连接。
纵向连接钢筋的间距、焊接严格按照设计及规范要求进行,以保证初支的整体性,在特别松软地层,拱墙脚可设置型钢托梁,以增强整体性及避免不均匀沉降引起初期支护开裂或变形过大。
6.2.5仰拱灌注及回填
隧道拱部压力大,初期支护成环后,拱部压力通过初期支护向下传递,仰拱中部受力最大,仰拱开挖后,及时进行仰拱灌注及回填是改变仰拱受力的主要手段,同时也是保证洞内运输的需要,因此仰拱二衬应紧跟开挖进行。
6.2.6监控量测
监控量测,可掌握围岩变化规律及支护结构的力学状态和稳定程度,判断支护参数设置是否合理,因此必须加强监控量测,切实做到“勤量测”。
主要施工监测项目见下表1:
表1监控量测项目表
序号
量测项目
量测方法和仪器
测点布置
测量频率
测量
精度
1
水平收敛量测
收敛计、反射膜片配合全站仪
每10~30m一个断面,上下2条基线4个点
υ≥5mm(0~1B)2次/d;
1≤υ<5(1~2B)1次/d;
0.5≤υ<1(1~2B)1次/2~3d;
0.2≤υ<0.5(2~5B)1次/3d;
υ<0.2(>5B)1次/7d。
0.1mm
2
拱顶下沉
水准测量的方法,水准仪、钢尺等
每10~30m一个断面,1个点
1mm
注:
B—隧道开挖宽度,υ—变形速速
7劳动力组织
采用环形开挖预留核心土法施工,由于循环进尺短,工序衔接紧凑,合理地配置人员可以起到减少资源、加快工序施工的作用。
某单个工作面劳动力单班作业配置见表2,供参考。
表2某单工作面作业劳动组织表(单班)
工作项目
作业内容
人数
开挖
风镐手
6
矿用电钻手
挖掘机司机
自卸车司机
初期支护
型钢加工
钢筋网片加工
钢架安装
8
喷射混凝土
15
混凝土搅拌运输罐车司机
4
3
混凝土生产
混凝土搅拌机司机
装载机司机
机械修理工
测量及其他
技术员
测工
5
其他
队长
技术负责人
质检工程师
专职安全员
试验员
电工
修理工
空压机司机
调度
辅助人员
8主要机具设备
环形开挖预留核心土法施工,合理安排机械不但可以加快施工进度同时还可以节约施工成本。
根据机械工作能力和实际工作量,某单个工作面单班作业主要机械配备如表3,供参考。
表3单个开挖面机械设备配备表
作业
机具设备名称
规格型号
单位
数量
备注
施工通风
轴流式通风机
SDF(c)-NO110
台
通风
施工照明
低压变压器
24v,10kw
掌子面及二衬施工平台
施工用电
发电机
250kw
备用
变压器
500kw
施工及生活用电
挖掘机
PC-300-6
自卸车
15t
辆
出碴
空压机
LWJ-20/7-1
高压供风
风镐
10
矿用电钻
φ50
掘进打锚管、锚杆
工字钢弯曲机
GW1-200
钢筋弯曲机
GW
钢筋加工
钢筋切断调直机
GQ
等离子切割机
钢板切割
交流电焊机
BX1-500
钢架、网片加工及安装
台式钻床
24025
钢板加工
压浆机
锚杆注浆
混凝土湿喷机
TK-500
喷浆
量测及测量仪器
全站仪
莱卡402
方向控制
水准仪
莱卡N2
标高控制
塔尺
5m
个
精密水准仪
沉降观测
铟瓦尺
收敛仪
JSS30A
量测
锚杆拉拔仪
BL—150B
锚杆拉拔
应力测试仪
套
应力测试
9质量控制
9.1易出现的质量问题
9.1.1富水等地段容易发生坍塌掉块,变形大。
9.1.2钢支撑安装,连接质量不牢靠、锁脚质量差、设计净空尺寸不能保证。
分部施工,增加了对支护的扰动频率,钢支撑易产生下沉。
9.1.3开挖步距过大,闭环时间过长,钢架发生变形。
9.1.4超前注浆效果较差造成局部坍塌;
超前支护搭接长度不足造成局部坍塌;
管棚(导管)角度控制不好造成局部坍塌。
9.2保证措施
9.2.1施工中对有缝隙水出露地段,应加强引排,绝不允许浸泡基底。
9.2.2视情况通过采用放大拱脚、墙脚,增加沉降预留量等来保证净空尺寸满足设计要求。
9.2.3钢架连接必要时采用焊接连接,锁脚锚杆(管)采用加设、增长、尽量径向打设,尾部与钢架焊接,钢架脚板必要时设置混凝土基础。
9.2.4错台开挖时,钢架脚板位置,尽量采用人工处理,避免机械碰撞扰动。
9.2.5严格控制错台长度和工序循环开挖进尺。
9.2.6严格施工技术交底制,对作业人员定期进行质量教育和考核,教育作业队人员严格按设计及规范要求施工,确保施工工程质量。
9.2.7加强监控量测,及时反馈信息,提高应变能力。
9.2.8钢架、锚喷网支护要紧跟开挖进行,确保施工安全。
9.2.9钢架安装间距误差要求在±
10cm内,锚杆间距误差在±
15cm内,锚杆长度不小于设计长度的95%,钢筋网片搭接长度误差在±
5cm内,钢架安装垂直度误差在±
2°
内,型钢、网片、连接管之间焊接的焊缝应饱满且不应有假焊、漏焊现象。
9.2.10掌子面与仰拱之间距离不大于30m,仰拱与衬砌之间距离不大于30m。
9.2.11严格按配合比施工,控制好水灰比,控制和使用各种添加剂。
9.2.12施工时应做好防水和引排水工作,防止钢架脚板被水软化,引起过大下沉。
10安全措施
10.1主要安全风险分析
隧道开挖要注重塌方、突水(泥、石)、大变形等安全风险的评估,提出相应的风险处理措施,编制施工应急预案。
10.2保证措施
10.2.1每次开挖后应派专人进行检查,处理危石、悬石,并设人监护。
确认安全后,其他人员方准进入作面。
做好洞内防尘,降低粉尘浓度。
10.2.2施工中应严格控制循环进尺和施工步距,掌子面到仰拱距离保持不超过30m,仰拱到二衬距离保持不超过30m。
10.2.3施工时应严格按照设计要求挖大拱脚并安装好锁脚锚杆(管),严格控制钢架下沉。
10.2.4施工中发现不安全因素时,应暂停开挖,加强支护措施。
10.2.5认真做好临时支护变形的观察、量测,并认真做好记录和数据处理工作,及时反馈,做好信息化施工。
10.2.6加强洞内电力、通风、排水管线路的管理,防止漏电、漏风伤人。
10.2.7认真落实施工应急预案,现场配备必要的抢险机械、物资,并应进行针对性演练,出现问题迅速采取措施,减少影响和损失。
11环保措施
11.1控制炸药爆炸产生的有害气体和粉尘含量,减少对空气的污染,节约炸药等能源的消耗。
11.2采用分部开挖,充分利用人力和小型机具,减少大型设备数量,从而减少油料的消耗,达到节能、减排的要求。
11.3优化设计支护参数,节约锚杆和混凝土的数量,从而节约建筑材料,起到节约能源的目的。
11.4隧道洞口和弃土场等及时修建挡护和排水系统,做到先挡后弃,防止水土流失,对环境造成影响。
11.5施工废水采取沉淀、过滤后达标排放。
12应用实例
12.1工程简介
本工法在郑西铁路客运专线秦东隧道和宁武高速西铭隧道都有运用。
郑西铁路客运专线秦东隧道全长7684m,设计为双线大跨黄土隧道,开挖宽度15.2m,开挖高度13.18m,开挖面积163.08㎡,隧道围岩为黄土地质。
秦东隧道设计DK333+520~DK338+620、DK338+670~DK338+690段共计5120m为Ⅳ级围岩,该段上台阶采用环形开挖预留核心土法施工。
宁武高速公路西铭隧道全长1243m,设计为分离式单向双车道双线隧道,开挖宽度12.40m,开挖高度10.10m,开挖面积102.8㎡,该隧道左右线洞口段均采用了环形开挖预留核心土法施工。
12.2施工情况
秦东隧道设计DK333+520~DK338+620、DK338+670~DK338+690段共计5120m为Ⅳ级围岩,采用环形开挖预留核心土法施工,2005年8月开工,2008年10月竣工。
宁武高速公路西铭隧道2009年9月开工,历时1个月完成了洞口段约100m的施工任务。
12.3工程结果评价
该工法在上述两个隧道施工中均加快了施工进度,确保了施工安全,在秦东隧道应用中,克服了黄土隧道沉降变形,加快了施工进度。
在西铭隧道施工过程中,顺利的穿越了洞口浅埋段,为进洞施工创造了有力条件。
12.4建设效果及施工图片
图3环形开挖预留核心土法开挖整体效果
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- 环形 开挖 预留 核心 土法 施工工艺