来宾至马山高速公路第3合同段小明山隧道实施性施工组织设计Word文件下载.docx
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洞身段岩性为炭质泥岩,方解石脉胶结,局部夹页岩,岩体破碎,存在易松动落石、掉块的隐患。
本区地震动峰值加速度值为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s,对应的地震基本烈度为VI度。
1.3水文地质特征
隧道区未见地表水存在,周围沟谷、洼地干涸。
地下水主要以基岩裂隙水为主,水量贫乏,在旱季,洞身有少量的滴水或渗水现象;
在雨季,洞身开挖时可能以点滴状或者雨淋状的形式涌出。
隧址区沟谷内平时无地表水,仅在大气雨季节,沟谷内有地表水径流,地表水量受大气降雨量大小影响较大。
地下水类型主要为第四系松散层孔隙水潜水、基岩裂隙水、岩溶水。
雨季集中在5~8月份,旱季为10月至次年3月份。
沿线属亚热带季风气候区,太阳辐射量较强,气侯温暖,热量丰富,雨量适中,夏长冬短,霜期短,雨热同季,夏无酷热。
年平均气温21°
C,年日照时数1582小时,无霜期345天以上,一年四季均适宜开展野外工作;
年均降雨量1350~1700mm。
2、施工总体布置
2.1施工指导原则
(1)隧道施工按喷锚构筑法施工要求指导施工,进行信息化施工组织设计。
(2)施工方案的选择及设备选型以满足施工安全、质量、进度、文明施工为前提。
(3)临时场地布置应利用荒地、少占良田,并应少刷方以保护自然植被。
(4)隧道进洞尽量避免或减少对山体和植被的破坏,确保洞口山体的稳定、施工过程的安全及以后运营工作的安全。
(5)破碎及软弱围岩带施工中坚持遵循“管超前、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的施工原则。
(6)在施工中必须认真执行“四个及时”,即及时支护、及时检测、及时反馈、及时修改。
(7)严格洞身控制超欠挖,这是保证施工质量、控制工程成本的关键,也是隧道施工的重点。
2.2施工方法及施工顺序
(1)Ⅴ级围岩按台阶分部开挖法预留核心土施工;
Ⅳ级围岩按台阶法施工,具体见正洞开挖施工章节。
(2)二次衬砌采用先仰拱、次边墙基础、后拱墙顺序施工;
施工时采用全断面轨行式模板台车,砼罐车运输,砼输送泵泵送入模,插入式振捣器边墙振捣、附着式拱部振捣。
(3)出碴采用无轨运输。
正洞上断面采用装载机装碴和挖掘机配合进行找顶、清底作业,自卸汽车运输至弃碴场;
下断面采用装载机或挖掘机装碴,自卸汽车运输;
人行横通道采用小型挖机装碴,自卸式汽车运输。
(4)施工顺序如下:
施工测量→边、仰坡治理→洞口施工→超前支护→洞身开挖、出碴→通风→初期支护→监控测量→仰拱填充→防水层→边墙基础→照明布设→模筑衬砌→水沟、电缆槽施作→装饰层施作→路面层施工。
3、围岩类别及长度
围岩类别及长度表2-1
4、隧道工程结构设计参数
隧道工程结构设计参数表表2-2
衬砌类型项目
单位
FS-VQ1
FS-VS
FS-IVS1
超前支护
类型
φ42×
4mm注浆小导管
间距
cm
30×
210
40×
240
45×
200
长度
450
400
钢拱架
型号
Ⅰ20a
Ⅰ18
Ⅰ14
70
80
100
C25喷射混凝土
拱顶及边墙
26
25
20
仰拱
--
预留变形量
14
10
7
系统锚杆
φ25mm中空注浆锚杆
φ22mm药卷锚杆
350
300
100×
钢筋网
直径
mm
φ8
15×
15
20×
二衬
C25钢筋砼
50
C25砼
45
40
初期支护喷砼采用潮喷工艺,在每立方砼中掺加9.12kg速凝剂。
进口K346+890~K346+976、ZK346+960~ZK347+019埋深较浅,共设置5处超前长管棚,长度145米,为配合该段暗洞施工在地表同时进行地表注浆加固,根据围岩的岩性特征在K346+910~K346+965、ZK346+975~ZK347+015段地表施作垂直预注浆Φ42小导管,并进行岩体注浆。
考虑到施工要求和岩体自稳,该段采用的Ⅴ级围岩钢筋混凝土加强衬砌应及早闭合成环。
5、主要工程数量表
主要工程数量表表2-3
项目名称
数量
备注
挖土方
m3
1137.83
挖石方
244182.02
喷射砼
13436.66
kg
251097.01
药卷锚杆
444680.12
中空注浆锚杆
m
63218.24
型钢钢架
1493698.46
超前长管棚
8288
超前小导管
157522.08
衬砌钢筋
693367.43
衬砌混凝土
166607.13
高分子复合防水层
m2
61521.9
洞内防火涂料
31410
混凝土路面
18877
明洞回填
3036.69
第二节本隧道工程特点
(1)本隧道为长大隧道,进口向掘进时为下坡,因此出碴及反坡排水和通风均有很大的难度。
(2)隧道进口埋深浅,地质条件较差,岩石破碎,加大了施工的难度。
第三节工程重点和施工难点及其对策
隧道穿过地段多为软弱岩层,石质破碎,采用爆破开挖时,如何减小爆破振动对围岩产生的扰动、实施光面爆破,确保隧道周边成型良好,是安全、优质、快速、经济地完成隧道施工的根本保证,也是本项目隧道工程施工的重点。
对于软弱围岩的隧道爆破,施工中应十分重视的是爆破对围岩扰动,要认真做好对爆破振动的控制。
隧道在软弱围岩地段的施工,应以控制隧道爆破振动为先导来组织施工。
通过改善隧道周边成型,减小对围岩的扰动,达到减小初期支护工作量,加快施工进度的目的。
我公司积累了多年的控制爆破振动施工经验及从实际应用中总结的微振动技术,独创的隧道非电毫秒不对称起爆网路技术,以及隧道光面爆破技术,能够有效地降低爆破振动,确保隧道周边成型圆顺,从而达到安全、优质、快速、经济完成本项目的隧道施工。
第三章正洞施工方案
第一节洞口段施工
1、洞门施工
小明山隧道采用不对称端墙式洞门,具有型式美观等特点;
进口端左右线洞门里程分别为K346+820、ZK346+825,其中隧道进口洞口边坡、仰坡不具备产生滑塌的地质条件,但坡面松动岩块存在落石、掉块的隐患,施工时应分层及时有效防护。
2、总体部署
按照“早进洞、晚出洞”的原则,先对刷坡完的洞门加固、做好洞顶防、排水系统,后刷边、仰坡进行边、仰坡整治,再拉槽挂洞门,进入正洞施工。
隧道进洞时尽量避免或减少对植被的破坏,确保洞口山体在施工过程中及运营后的安全。
3、洞口段施工工艺流程
洞口段施工工艺流程见图3-1。
图3-1洞口段施工工艺流程图
4、施工要点
4.1施工准备
(1)现场核对洞口处地质水文条件及设计文件所定洞口位置是否恰当,放出洞口的边仰坡开挖边线、洞门法线及底板控制标高。
(2
边、仰坡测量放线
洞口位置复核
)施做洞顶截水沟,有效防止地表水冲刷坡面,确保边仰坡稳固。
4.2截水天沟的施作
洞顶截水沟位置结合现场实际情况布设,并必须在边、仰坡施工前完成,确保坡面稳定。
4.3地表加固
4.3.1注浆钢管加工
地表注浆管采用热轧无缝钢管制作,管上间隔15cm钻8mm的梅花形布置的小孔,锥头用δ=4mm铁皮制成,以减少打入阻力。
具体如下图:
4.3.2注浆管按装
钢管应在钻孔后尽快安设,安置后对开挖面喷5~8cm砼。
再用专用顶头顶入按设计要求制作长度的Φ42钢管,注意保护管尾不被破坏,尾端加焊止浆阀。
钢管露长度不宜大于40cm,钢管注浆后用塑胶泥(或浸泡后的药卷)封堵管口。
4.3.3注浆
注浆方式采用孔口注浆,水泥浆水灰比1:
1。
注浆前,首先用锚固剂将孔口1.5m~2m的钢管与孔壁固结,以防漏浆,再对钢管进行封口,并在其端口焊接一根与注浆管相连接的小钢管。
管内压注浆按先稀后浓、由上而下,由里而外进行注浆。
每完成一根钢管的下管后,即根据设计压浆结束后,用管塞及时封堵管口,防止跑浆。
具体见长管棚注浆工艺。
4.4边仰坡开挖、支护
4.4.1边仰坡开挖
(1)根据图纸的里程、标高对洞口边坡进行放线。
标出边坡开挖边线及土方开挖厚度。
(2)洞口边仰坡开挖,对于边坡厚度较大的地方采用反铲辅助开挖、人工修坡的方式进行。
开挖自上而下进行,分层开挖,并每层检查边坡坡度。
反铲开挖后预留10~20cm进行人工修坡,清除虚土。
对于边坡土层较硬的围岩采用人工手持风镐进行凿除。
4.4.2边仰坡支护
洞口部位边仰坡采用锚喷砼支护,边仰坡开挖成形后打设锚杆,锚杆采用Φ22螺纹钢长3m,间距为1m×
1m梅花型布置,锚杆留出土体外10cm,焊接ф8钢筋网,并喷射C25砼10cm支护。
4.5套拱施工
在边仰坡开挖并加固好后开始洞口段套拱施工,为确保隧道进洞的安全,进出口均采用2m套拱及长管棚进洞。
图3-2套拱施工示意图
4.5.1套拱施工工艺流程
套拱施工工艺流程详见图3-3。
图3-3套拱施工工艺流程图
4.5.2套拱及管棚施工
(1)套拱开挖
由于出口埋深很浅,由测量组根据图纸设计要求放出开挖轮廓线。
根据测量组放线,对拱架安设部位进行掏槽,土槽宽(纵向方向)与初期支护厚度相同。
土槽开挖采用人工开挖风镐辅助的方式进行。
土槽挖好后,要求内表面成型好,无超挖和欠挖,以保证初期支护和衬砌的厚度。
明洞上断面土方开挖时,应充分留足隧道中线位置的核心土体以抵抗掌子面前的土体压力和给长管棚安装预留平台。
(2)拱架的加工、架设
套拱拱架采用I20a工字钢,为防止因拱顶下沉及侧墙收敛而侵入净空,拱架尺寸在原设计拱架的基础上外放大20cm。
其具体加工要求及安设工艺详见施工工艺及技术要求。
在加工及架设拱架过程中要注意以下几点:
①在拱架架设前,将拱架脚部铺垫5cm厚的砂浆找平层,并在砂浆上铺设5cm厚方木板,以防拱架下沉。
在铺设木板时要注意对拱架标高的控制。
②第一榀拱架要镶嵌于事先挖好的土槽中,并与锁脚锚杆焊接。
在安设时不能随意切割拱架及钢管,并将各连接螺栓上齐、拧紧,不得用小型号的螺栓替代。
③套拱段拱架安设时要保证中线、法线的准确,其安设误差在允许误差范围之内,保证其不偏、不斜、不前俯、不后仰,并对拱架净空进行检查。
④套拱拱架架设完成以后,在拱架拱上焊接Φ22钢筋作为纵向连接筋。
同时焊接长管棚导向管,并在导向管外加焊导向管固定钢筋。
(3)套拱导向墙立模及砼浇筑
①立模,套拱导向墙模板采用5cm的木板吊在套拱内侧,端头模板用红木板制作成设计半径弧形,5cm木板加强,外膜也采用5cm木板安装。
②砼浇筑采用挖机传送入模。
砼应从两侧拱脚向拱顶对称、水平、分层进行灌注,层厚度都不超过振动棒长的1.25倍(约不大于50cm),操作时依次垂直插入砼内,拔出时速度要缓慢,相邻两个插入位置的距离不大于50厘米,插入下层砼的深度为5~10厘米。
两侧砼高差不大于1m。
③为抢旱季施工时间,加快进度,单洞口应配置两台偏心钻进行管棚孔的施工。
钻机作业平台搭设及定位:
在所开挖的工作面上,用型钢搭设钻机作业平台。
作业平台的高度需根据大管棚在隧道拱顶及拱脚部位处的设计尺寸和钻机作业高度要求搭设。
作业平台须牢固稳定,以防止钻孔时钻机摆动、倾斜等而影响钻孔质量。
钻机安置的位置距工作面的距离以不小于2m为宜。
④钻孔:
钻孔时间在套拱混凝土强度达到75%以上进行,钻机就位时,利用预留核心土形成的作业平台放置钻机,并与导向拱预留的拉索连接,保证钻机稳定。
钻孔顺序由高孔位向低孔位进行,先打有孔钢花管,注浆后再打无孔钢管,无孔钢管作为检查管,检查注浆质量,钻机立轴方向必须准确控制,以保证孔口的孔向正确,每钻完一孔便顶进一根钢管,在钻到一定深度时,要用测斜仪检查孔的倾角是否正确,以便及时进行纠正,深度达到要求后,边退钻边清孔,根据本工程的地质情况,采用旋转式岩芯钻头钻孔。
在钻进一定深度(2m左右)后取出岩芯管,倒出杂填物,再继续钻进。
钻进过程中,岩土对管壁的阻力较大时,采用Φ136mm钻头钻孔,以便顶入钢管。
若卡钻、坍孔时,注浆后再钻,也可直接将钢管钻入。
在钻进过程中常遇到一些特殊情况,如遇到不能钻进难以成孔等,结合实际操作情况分析原因,在松散软弱土层中不能成孔或塌孔时,采用预注浆加固办法或采用加长芯管的办法;
若遇到大孤石不能钻进,可将孤石击碎,用高压风把石屑吹出,以便钢管顶入。
⑤安装管棚管:
顶管采用人工顶管和机械顶管两种方法,实际施工时,以机械顶管为主,人工顶管为辅。
管棚钢管采用热扎无缝钢管,第一节钢管应作成尖锥状,起导向和减少摩阻力的作用,在钻孔成型后,顶管工作要求尽早进行,避免因拖延时间过长,造成孔壁变形或孔内塌方,从左到右编号为奇数的孔位第一根和最后一根钢管采用3m长的,其余的孔位均采用6m长的钢管,顶管前先预留好作业平台,采用挖掘机将钢管顶入钻好孔内。
设计上采用连接套箍连接,顶管时要求在同一断面内相邻孔的钢管接头要错开在1米以上,才能保证后期开挖时管棚有足够的整体强度。
⑥注浆及封管
注浆机械采用注浆泵,因围岩破碎,裂隙较多,设计要求在管棚内注浆,注浆材料为水泥净浆,水泥浆水灰比1:
注浆方式采用孔口注浆,注浆前,首先用锚固剂将孔口1.5m~2m的钢管与孔壁固结,以防漏浆,再对钢管进行封口,并在其端口焊接一根与注浆管相连接的小钢管。
管内压注浆:
清孔后,按先稀后浓、由上而下,由里而外进行注浆。
注浆采用注浆泵全孔一次压入式注浆,注浆材料为水泥净浆,水泥浆水灰比1:
当钻孔过程中未发生涌水,就一钻到底,全孔一次压入式注浆;
在钻孔过程中,如发现涌水,即停止钻孔,采取注一段钻一段的前进式注浆,直至达到设计长度。
为满足浆液扩散半径的要求,采用凝结时间为:
一般地段为3min,富水地段为1~2min。
注浆压力控制:
注浆压力与围岩的裂隙发育程度、涌水压力、浆液材料及胶液时间有关,按下式计算:
P=(2~3)Mpa+P0
式中:
P—注浆终压(Mpa)
P0—涌水压力(Mpa)
考虑到岩层裂隙阻力,注浆压力初压取0.5~1.0Mpa,终压为2.0Mpa。
施工时,注浆压力按分级升压法控制。
连接注浆管路后,利用注浆泵先压水检查管路是否漏水,设备状态是否正常,而后再做压水试验,以冲洗岩石裂隙,扩大浆液通路,增加浆液充塞的密实性,核实岩石的渗透性。
结束标准:
以最终注浆量和达到预定压力时的持续时间两个指标表示。
一般情况是:
注浆压力达到设计终压;
稳定约20min即可结束。
达到结束标准后,停止注浆,随即卸下注浆混合器及注浆系统,并用清水清洗干净。
第二节正洞开挖施工
1、开挖方法
1.1Ⅴ级围岩
根据小明山隧道进口端V级围岩为全~强风化泥岩和页岩的特性,确定小明山隧道进口Ⅴ级围岩段采用台阶分部开挖法,在拱部环形留核心土施工,考虑到FS-VQ1衬砌类型型钢拱架间距为70cm,故环形开挖隧道上台阶断面时,隧道纵向开挖进尺应严格控制在0.8~1.2m,核心土长度4~7m,下台阶相距长度宜为13~20m,下台阶落底采用左右侧分部错开5m开挖落底。
施工过程中严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、勤量测、早封闭”的原则进行,施工过程中将根据围岩监控量测结果及时调整预留变形量,洞口和浅埋软岩段在预留14cm变形量基础上再加放大些沉降量,具体参数应根据监测结果调整。
见下图V级围岩衬砌施工方案3-4图。
3-4V级围岩衬砌施工方案图
施工步骤说明:
上台阶施工:
1、拱部超前小导管支护;
2、拱顶⑴部开挖及初喷砼封闭开挖面;
3、拱左侧⑵部开挖及初喷砼封闭开挖面;
4、拱左侧⑶部开挖及初喷砼封闭开挖面;
5、型钢钢架ⅠⅡⅢ部安装;
6、钢筋网施工ⅠⅡⅢ部;
7、锚杆施工ⅠⅡⅢ部;
8、C25喷射混凝土ⅠⅡⅢ部施工;
9、上台阶⑴部循环施工时,预留核心土⑷部同时向掌子面跟进。
下台阶施工:
1、在上台阶施工到13~20m时,对下台阶左侧⑸部开挖;
2、初喷3cm厚砼封闭Ⅳ部开挖面;
3、型钢钢架Ⅳ部安装;
4、钢筋网及锚杆施工Ⅳ部;
5、C25喷射混凝土Ⅳ部施工及Ⅳ部循环作业;
6、在下台阶左侧跟进作业施工距离相对右侧5m长度时,对下台阶右侧⑹部开挖;
7、初喷3cm厚砼封闭Ⅴ部开挖面;
8、型钢钢架Ⅴ部安装;
9、钢筋网及锚杆施工Ⅴ部;
10、C25喷砼Ⅴ部施工。
仰拱初支、衬砌、填充施工:
1、在左右侧下台阶落底后,应及时对Ⅵ部开挖;
2、仰拱型钢钢架及连接钢筋施工Ⅵ部;
3、仰拱C25喷射混凝土Ⅵ部施工。
4、在仰拱初期支护部施工12m时,应对①部仰拱衬砌C25混凝土施工;
5、①部仰拱衬砌C25混凝土施工初凝6小时后,对②部进行仰拱回填C15砼;
6、在仰拱填充②部砼强度达到80%后,开挖Ⅶ部;
7、仰拱型钢钢架及连接钢筋施工Ⅶ部;
8、仰拱C25喷射混凝土Ⅶ部施工;
9、③部仰拱衬砌C25混凝土施工;
10、③部仰拱衬砌C25混凝土施工初凝6小时后,对④部进行仰拱回填C15砼作业。
1.2Ⅳ级围岩
根据小明山隧道进口端Ⅳ级围岩为强~弱风化炭质泥岩及页岩的特性,确定小明山隧道进口Ⅳ级围岩段采用台阶分部开挖法,在上台阶中心部位留核心土开挖法施工,考虑到FS-ⅣS1衬砌类型型钢拱架间距为100cm,故在开挖隧道上台阶断面时,隧道纵向开挖进尺应严格控制在2.0~3.0m,核心土长度1~2m,下台阶相距长度宜为20~40m,下台阶落底采用左右侧分部错开5m开挖落底。
施工过程中严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、勤量测、早封闭”的原则进行,施工过程中将根据围岩监控量测结果及时调整预留变形量,洞口和浅埋软岩段在预留7cm变形量基础上再加大些沉降量,具体参数应根据监测结果调整。
见下图Ⅳ级围岩衬砌施工方案详见下图3-5。
3-5Ⅳ级围岩衬砌施工方案图
3、拱左侧⑴部开挖及初喷砼封闭开挖面;
4、拱左侧⑴部开挖及初喷砼封闭开挖面;
5、型钢钢架Ⅰ部安装;
6、钢筋网施工Ⅰ部;
7、锚杆施工Ⅰ部;
8、C25喷射混凝土Ⅰ部施工;
9、上台阶⑴部循环施工时,预留核心土⑵部同时向掌子面跟进。
1、在上台阶施工到13~20m时,对下台阶左侧⑶部开挖;
2、初喷3cm厚砼封闭Ⅱ部开挖面;
3、型钢钢架Ⅱ部安装;
4、钢筋网及锚杆施工Ⅱ部;
5、C25喷射混凝土Ⅱ部施工及Ⅳ部循环作业;
6、在下台阶左侧跟进作业施工距离相对右侧5m长度时,对下台阶右侧⑷部开挖;
7、初喷3cm厚砼封闭Ⅲ部开挖面;
8、型钢钢架Ⅲ部安装;
9、钢筋网及锚杆施工Ⅲ部;
10、C25喷砼Ⅲ部施工。
仰拱衬砌、填充施工:
1、在左右侧下台阶落底后,应及时对①部开挖;
2、在仰拱①部开挖施工12m时,应对①部仰拱衬砌C25混凝土施工;
3、①部仰拱衬砌C25混凝土施工初凝6小时后,对②部进行仰拱回填C15砼;
4、在仰拱填充②部砼强度达到80%后,开挖③部;
5、在③部开挖后及时对③部仰拱衬砌C25混凝土施工;
6、③部仰拱衬砌C25混凝土施工初凝6小时后,对④部进行仰拱回填C15砼作业。
2、钻爆设计
2.1爆破设计型式
根据标段内隧道的地质特性和设计要求,爆破设计采用光面爆破。
2.2火工器材的选择
炸药:
乳化炸药(规格:
32mm×
200mm,每卷180克)
雷管:
起爆电雷管,1~17段非电毫秒雷管。
其它:
导爆索、竹片和炮泥等。
2.3掏槽型式和堵孔
上台阶开挖掏槽形式采用斜眼掏槽(详见爆破设计图中掏槽眼布置示意图),为确保循环进尺,掏槽眼深于其它眼10cm。
炮眼堵塞长度不小于40cm,炮泥堵塞。
2.4参数选择
光爆参数选择见表3-1。
光面爆破主要参数表
表3-1
围岩类别
周边眼间距E(m)
周边眼抵抗线w(m)
相对距离E/W
装药集中度
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- 来宾 马山 高速公路 合同 段小明山 隧道 实施 施工组织设计