隧道开挖及支护施工方案文档格式.docx
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严格遵循有关环保和水保法规,及建设单位对本工程环境保护的要求,配合当地政府和有关部门做好环保和水保工作。
⑺实现标准化、机械化、工厂化施工的原则
建立机械化混凝土搅拌站、工地材料厂,改传统的分散流动施工为专业化、工厂化施工,确保工程质量。
⑻信息化施工原则
充分利用成熟的高科技手段,科学合理规划上级与下级、铁路与地方、部门与部门之间、管理层与一线作业面的信息化施工系统,信息渠道畅通,确保施工信息采集与返馈及时有效,提高施工管理水平与质量。
⑼创新、发展的原则
积极采用、鼓励研发提高工程技术和施工装备水平、保证施工安全和工程质量、加快施工进度、降低工程成本的新技术、新材料、新工艺、新设备。
⑽路地和谐,共建文明
广泛宣传修建沪昆客运专线意义,合理协商利用水、土、电力以及地材资源,最大限度争取地方各级政府、相关部门及广大人民群众对铁路建设工程的支持,和谐路地关系,创建文明施工环境,顺利实现施工管理目标。
1.3编制范围
新建长沙至昆明铁路客运专线湖南段站前工程CKTJ-8标段第四分部五、六、七综合作业队管辖内隧道区间。
二.工程概况
2.1工程简介
本管段内隧道位于湖南省芷江县竹坪铺乡至土桥乡,其中包括杨家湾1号、杨家湾2号、赵角湾1号、赵角湾2号四座隧道,正线长度5614m,每座隧道工程概况如下表:
表2.1.1各隧道工程概况
编号
工点名称
里程
围岩类别(m)
合计(m)
起
止
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
1
杨家湾1号
DK373+832
DK374+170
90
248
338
2
杨家湾2号
DK374+233
DK374+675
180
165
97
442
3
赵角湾1号
DK375+080
DK375+958
500
260
118
878
4
赵角湾2号
DK376+119
DK380+075
150
2495
855
456
3956
合计
5614m
2.2主要技术标准
铁路等级:
客运专线;
速度目标值:
250km/h,基础设施预留进一步提速条件;
最小曲线半径:
8995m;
最大坡度:
1.5‰;
牵引种类:
电力;
机车类型:
动车组;
列车运行控制方式:
自动控制
2.3工程地质和水文地质及气象条件
(1)工程地质
隧道范围地表为第四系统坡积层(
),下伏为元古界板溪群五强溪组第一段(
):
下部灰色、浅灰色、肉红色含砾长石砂岩为主,夹少量砂质板岩、粉砂质板岩;
中部灰色、灰绿色粉砂质板岩,夹变余粉~细砂岩;
上部灰色块状长石砂岩、含砂砾岩为主,夹少量砂板岩,凝灰质板岩。
板溪群马底驿组第三段(
):
灰绿色后层块状凝灰岩夹条带状凝灰质板岩,岩石风化后形成白色、灰色、黑色相间的条纹,构成本段特有的标志。
(2)水文地质
舞水为区域内主要水系,常年流水,由西向东横贯全区。
沿岸土地肥沃,水源丰富,人烟较密,为主要的农作区。
河水主要接受大气降水的补给和山谷两侧覆土层中的孔隙水和几眼裂隙水的侧向补给。
区域内地下水根据赋存条件,含水介质及水力特征可分为第四系松散岩类的孔隙水,基岩浅部的裂隙水以及构造带中的裂隙水。
(3)气象条件
项目区属中亚热带湿润气候区,具有气候温和、热量丰富、雨量集中、雨热同季,四季分明的特点,多年平均气温16~18℃,一般东南部高于西北部1.5~2℃,1月气温最低,月平均气温4~8℃,极端最低气温为-16℃,七月气温最高,月平均气温27~30℃,极端最高气温为43.7℃,多年平均降水量为1200~1700mm,4~6月为雨季,7~8月高温多暴雨,9月至次年3月为旱季。
2.4工程重难点及防范对策
2.4.1工程特点及重难点分析
赵角湾2#隧道进出洞口段覆盖较薄,为浅埋暗挖隧道,岩性为残坡积层,下伏为元古界板溪群五强溪组第一段,透水性好,雨季施工,可能出现涌水,加之开挖跨径较大,容易造成洞室坍塌,确保施工安全,是本工程难点。
2.4.2防范对策
主要对策分析,见下表:
表1防范对策
序号
项目
主要对策
隧道防坍塌及地质灾害风险防范
断层破碎带及浅埋段施工
①加强超前地质预报,加强洞内外监控量测工作,注意对监控量测的数据进行分析、整理,发现异常情况及时反馈以便尽早提出处理方案及制定相应的施工措施。
②施工遵循“管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、强支护、勤量测、早封闭、快衬砌”原则组织施工。
③浅埋段采用管棚超前支护,注水泥浆液加固地层。
④采用型钢钢架、锚杆、钢筋网、喷射砼一体的联合支护体系。
⑤选择合理的开挖方法,如三台阶临时仰拱法或双侧壁导坑法,加强监控量测,据以指导施工。
⑥仰拱及时施工,二次衬砌紧跟。
富水地段施工
①综合预报,先探水后掘进。
②采用综合注浆技术(全断面帷幕注浆、局部注浆、径向注浆、补充注浆)进行岩体加固和堵水。
③设置完善的排水系统,配备足够的排水能力。
滑坡影响隧道施工
①结合滑坡整治工程修建临时和永久排水设施,避免坡面流水、施工用水和洞内流水进入滑坡体。
②洞门施作前,对坡面进行预加固后方可进洞,并加强支护措施和施工工艺,防止坡面变形;
③施工过程中,按照设计文件中的监控量测要求对洞内围岩和支护结构的位移、变形、受力情况实施施工过程的完整监测,并增设滑坡体的监测,监控量测结果及时反馈,指导设计与施工。
软岩大变形地段
①采用超前水平钻孔和孔径变形法,建立大变形时空预测系统,掌握大变形的规律。
②采用浅孔控制爆破,降低一次爆破用药量,减轻围岩扰动。
③按“先放后抗”的原则,增大初期支护预留变形量。
④采用注浆长锚杆、喷钢纤维混凝土加强初期支护。
⑤全环布置型钢钢架、架设足够强大的横撑或临时仰拱等使支护,尽早封闭成环。
生态环境保护及文明施工
①加强对地表水的保护与监测,隧道、桥梁等各施工点设污水处理池,废水、废液必须经处理达标后排放。
②隧道断层破碎带及可能影响生态环境和居民生活用水的隧道段,采用帷幕注浆堵水,防止地下水流失。
③尽量压缩租用地范围,减少对植被的破坏。
④尽早做好弃碴场的挡护及排水设施,边弃碴边防护。
⑤在居民区附近安装的振动大的机械,如空压机、汽锤等基础必须有减震措施。
⑥施工过程中,确保当地老百姓的生命财产安全;
合理安排噪声、震动、强光等影响老百姓正常休息的机械作业时段。
⑦运料车经过的弯道处,除有必要的警示标志外,要配备安全员值班;
应注意生产、生活垃圾的排放和管理。
三.施工组织安排
3.1任务的划分及作业安排
赵角湾2#隧道安排2个施工作业队同时从进口、出口进行施工,赵角湾1#隧道安排1个作业队从进口进行施工,杨家湾1#及杨家湾2#安排1个作业队,由杨家湾1#出口开始施工,同时由杨家湾2#进口开始进行杨家湾2#隧道的施工,管段内共设置4个隧道综合施工作业队。
3.2施工进度及工期安排
3.2.1具体进度指标见下表
隧道施工指标(平均)
项目围岩
Ⅱ级
Ⅲ级
Ⅳ级
Ⅴ级
开挖(m/月)
120
80
40
衬砌(m/月)
仰拱及填充(m/月)
3.2.2工期安排
赵角湾2号隧道为本管段内控制性工程,计划2010年12月1日开工,2013年4月30日全部隧道工程完工,方案中以赵角湾2号隧道为代表进行阐述。
3.3劳动力组织、机械配置及调配
3.3.1劳动力及作业组织方式
本管段内隧道由4个隧道作业队担负施工任务。
每个作业面设掘进、支护、衬砌、机修、综合五个班。
掘进支护班负责隧道开挖、支护及洞内出碴;
衬砌工班负责隧道衬砌,机修班负责风、水、电及设备维修保养;
洞外的出碴运输,场外材料的二次倒运等工作由综合工班负责。
各工班劳力安排如下。
表3.3.1单个作业队开挖支护劳力组织及分工表
名称
人数
职责
工班长
负责施工组织指挥工作
安全员
负责安全工作,发现和排除事故苗头
电工
负责洞内外电线路、机械线路连接及维修
钻孔、爆破
44
负责钻孔制做起爆药卷、运送炸药、装药、联线、起爆
5
装碴
6
负责洞碴装车
支护
24
负责安拱架、锚杆、挂网、喷砼、注浆堵水加固地层等
7
守库员
看守雷管、炸药库、保管发放火工材料
8
司机
12
负责洞内挖碴、出碴运输
9
修理工
负责洞内外机械设备检查维修
10
辅助工
负责洞内外文明施工及配合
100
表3.3.2单个作业队砼工班劳力安排表
负责组织指挥
拌和站司机
负责砼拌合
装载机司机
装载机装碴
砼灌车司机
负责混凝土运输
负责拌合站供电
维修工
负责机械保养、维修
18
3.3.2机械设备配置及调配
根据本隧道的工程量配备适宜的施工机械,配置主要施工机械设备根据理论计算与实际相结合,确保生产能力大于进度指标,即设备数量充裕,性能优良,配套齐全,保证施工机械数量满足工程进度和工程质量的需要。
机械设备由项目部统一调配使用,充分发挥机械设备的能力。
根据施工进度计划,提前安排机械设备进场、调试,根据各施工队施工进度,进场机械设备在各施工队之间进行合理调配,确保施工连续、顺利进行。
主要机械设备配置见下表。
表3.3.5主要设备配置表
电动空压机
3L-20(22)/8
台
断面开挖
风动凿岩机
YT28
管棚钻机
KR50412-3
隧道支护
挖掘机
PC220
装载机
ZL50C
自卸汽车
北方奔驰
辆
20
运输
多功能作业台架
自制
隧道开挖
湿喷机
TK600
断面湿喷
砼输送车
JC8
混凝土运输
砼泵
HBT60
混凝土输送
11
压入式轴流风机
SDF(C)N012.5
隧道通风
移动式变压器
S9-400/10
施工供电
四.施工方法、工艺及要求
4.1施工方案概述
4.1.1施工方法
隧道按照“新奥法”原理组织施工,并根据工程地质、水文地质和不同围岩级别及周边环境选择相应施工工法,按全标段重点控制工期点,合理划分作业段,科学统筹,采取平行流水作业法施工。
隧道开挖前,首先完成洞顶截水沟、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,开挖一段防护一段。
开挖至明暗分界线后,应先施做套拱混凝土,再施做暗洞超前长管棚,暗洞口前所有开挖、防护、排水完成后才能进入暗洞施工。
暗洞段根据围岩情况,正洞Ⅱ级围岩段采用全断面法施工,Ⅲ级围岩施工方法以台阶法为主,Ⅳ级围岩施工方法以台阶法和弧形导坑预留核心土法为主,Ⅴ级围岩一般段以三台阶七步作业法为主。
隧道开挖采用光面爆破,严格控制超欠挖,初期支护喷射混凝土采用湿喷工艺。
隧道开挖采用多功能作业台架配合风动凿岩机钻眼,实施光面爆破,光面爆破参数通过试验确定,并根据现场爆破效果不断进行调整,严格控制超欠挖。
隧道出碴采用挖掘机配合装载机装碴,大吨位自卸汽车运输。
隧道初期支护紧跟开挖及时施作,锚喷支护采用超前小导管和中空锚杆配合挂网喷砼施做;
锚杆钻孔完毕后,要先进行清孔、注浆,再人工安装锚杆。
隧道喷射混凝土采用湿喷工艺施工,采用成都岩锋TK600型湿喷机。
混凝土由8号混凝土拌和站集中拌和罐车运输,泵送入模。
施工将超前地质预报和监控量测纳入工序管理,施工过程中加强监控量测,仰拱超前、二次衬砌紧跟,以保证施工安全。
不良地质段坚持“早预报、预加固、弱爆破、强支护、紧封闭、快成环、勤量测、早衬砌、稳扎稳打、确保安全”的施工原则,组织施工。
浅埋及浅埋偏压地段除加强洞内监控外,同时加强地表监测,施工时遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤测量”的原则,注意对监控量测的数据进行分析、整理,发现异常情况及时反馈以便尽早提出处理方案。
4.1.2准备工作
施工前对图纸、资料等进行现场核对,并作补充调查,调查核对隧道所处的位置、地形、地貌、工程地质和水文地质、钻探图表、以及隧道进出口位置和其它相关工程的情况。
对图纸中发现的问题,立即反馈监理工程师和设计单位更正或确认。
施工前的平面复核和控制测量将由我单位精测队进行测量定位,施工中测量由隧道工程师、测量工程师组织测工操作,并由项目总工程师组织定期复测。
4.1.3风、水、电施工
4.1.3.1施工供风
施工洞内通风防尘
隧道施工期间,洞内空气质量:
氧气单位体不得少于20%;
气温不得高于28℃,有害气体浓度:
CO一般情况不大于30mg/m3;
CO2、甲烷(CH4)单位体不得大于0.5%;
氮氧化物(NO2)在5mg/m3以下;
洞内人均每分钟必须供给不得少于3m3、内燃机每千瓦不得少于3m3/(min·
kw)新鲜空气,通风的风速分部开挖的坑道不得小于0.25m/s的风速,但不应大于6m/s。
根据铁路隧道通风要求及参数计算结果,结合赵角湾2#隧道通风距离配备相应功率的轴流风机,采用压入式通风。
通风机设于隧道洞口25m外,风管直径采用φ150cm软式通风管,风管距离掌子面30-50米,可满足洞内通风要求。
当隧道掘进距离较长时,隧道洞内采用两台风机接力对洞内供风以满足要求。
4.1.3.2生产生活用水
生活及生产用水主要来源为山里泉水,用水管引入生活区及高山水池,出口生活用水在山沟内设置集水池,水从上游引入集水池,生产用水主要来源为枫木冲水库。
4.1.3.3施工用电
根据当地电网情况,隧道用电主要采用地方电网,线路沿线地区电网较为发达,电力资源充足,高压电源线分布广,沿线各县一般均有110kv变电站,城市附近施工用电较易取得可靠的大容量电源。
施工用电直接利用地方电源和贯通35kv电力干线相结合的方式供应。
在隧道进出口各安装630kvA变压器一台,并洞口自备一台300KW发电机,作为应急备用电源。
再分别引向各自作业面的洞内及生产区、生活区。
隧道动力用电等级为380V,照明用电、成洞地段为220V,作业地段为36V,采用电缆线供电。
洞内动力线路采用“三相五线制”。
隧道成洞地段采用220V/200W的高压钠灯,每隔20m安装一盏,并要求每盏灯安装一个开关。
掌子面和需要移动照明地段,采用36V的白炽灯或36V的矿用500W碘钨灯。
4.2关键工序施工工艺及质量控制
4.2.1洞口与明洞工程
洞口开工前应先完成各项准备工作,施工时不得大开挖而破坏山体稳定。
洞口施工要在雨期前完成,边仰坡防护应与明洞开挖同步进行。
洞门施工前,先做好边坡、仰坡外的截水沟或排水沟,并保持畅通。
4.2.1.1洞口及明洞土石方
洞口及明洞土石方开挖采取全部明挖法,采用自上而下水平分层开挖,施工机械以挖掘机为主;
洞口场地用装载机辅以推土机整平压实;
遇坚硬石质地层人工钻眼爆破,采用自卸车运输,弃往指定的弃土场。
为防止仰坡坍塌,施工部分洞身护拱,以确保仰坡稳定,同时为隧道进洞创造条件。
4.2.1.2边仰坡施工
边仰坡施工同洞口段土石方施工同时进行,按设计坡度一次整修到位,并分层进行边仰坡防护,以防围岩风化,雨水渗透而坍塌。
边仰坡防护采用喷锚挂网,以稳定边仰坡。
刷坡防护到路基面标高。
4.2.1.3明洞施工
根据地形、地质条件、边坡及仰坡的稳定程度,采用明挖法,然后就地全断面模筑整体式钢筋混凝土衬砌。
明洞开挖前,先做好洞顶排水、防水设施,防止地面水冲刷而导致边坡、仰坡落石、塌方。
土石方开挖自上而下的进行,不得超挖。
边坡开挖需要爆破时,严格控制爆破药量,开挖后立即进行边坡、仰坡防护。
明洞衬砌施工时,拱圈按断面要求制作定型挡头板、外模、骨架、支柱,并采用在模板缝填塞腻子和在挡头板加设斜撑等措施,防止渗漏浆和跑模。
按设计要求绑扎钢筋,经监理工程师检查合格后,方可浇筑混凝土。
浇筑拱圈混凝土时,采用混凝土输送泵连续进行,不得中断。
土方回填采用人工进行。
回填土方时,分层、对称进行,每层厚度不大于30cm,中线两侧回填的高差不大于0.5m。
回填至洞顶后分层满铺填筑。
粘土隔水层上纵向排水沟,按图纸要求尺寸,用浆砌片石砌筑。
拆除拱架,人工填筑时,需待拱顶回填高度达到0.7m以上方可拆除
4.2.2隧道洞口及浅埋段施工
隧道进出口及浅埋段岩体完整性差,整体强度较低,在开挖时强调围岩变形的控制,根据围岩状况选择合适的开挖方法,适度缩短开挖进尺,支护采用强度较高和刚度较大的初期支护,限制土体变形,同时二次衬砌和仰拱紧跟,形成封闭结构,保证施工安全。
局部破碎地段进行预注浆加固围岩,提高围岩自稳能力。
施工过程中加强监控量测,并根据监控量测结果及时调整支护参数和施工方法。
浅埋段按照“先护顶、后开挖”的要求组织施工,采用超前预注浆加固围岩,施工过程中严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤测量”施工原则。
A、在浅埋隧道施工中要尽量少刷或不刷坡,超前支护进洞,采用分部开挖,尽量减小开挖断面,主要施工方法:
①洞口段加固:
洞口段覆盖层加固主要采用超前大管棚注浆预支护。
洞内采用超前小导管和锚杆注浆相结合的加固手段,洞口段管棚采用φ108mm×
5mm,一次打入长度一般为20~30m;
在强有力的超前支护下安全进洞。
②洞身超前支护:
Ⅳ、Ⅴ级围岩采用I22a和I18型型钢钢架支撑或钢格栅拱架,打设超前小导管,并注浆;
确保施工安全,防止塌方。
③短开挖:
采用预留核心土台阶法开挖,开挖进尺控制在0.6m~1.2m。
④加强初期支护:
采用钢拱架、注浆锚杆、挂网、喷射砼联合支护,必要时上台阶底部和中部设I18工字钢临时钢架,防止围岩坍塌。
⑤掌子面加固:
采取喷射砼封闭掌子面和掌子面注浆加固措施。
⑥快衬砌,早成环:
除及时加强初期支护外,也可提高二次衬砌参数,并适时施作二次衬砌,而不要等变形基本稳定后再施作。
⑦监控量测:
在洞口至少设两个断面,加强地表沉降监测,发现异情,及时处理。
B、主要施工技术措施
①加强初期支护,将预留变形量适度加大。
为了增加初期支护对大变形的适应,采用架格栅钢架,喷、锚、网联合支护等手段。
施工时做到支护及时,到位。
喷混凝土分两次施工,先喷10~20cm,待变形后期再喷10cm,达到设计喷层厚度。
②采取短进尺弱爆破,以减少对岩体的扰动。
提高开挖后围岩的自稳能力,争取在围岩剥落松弛之前,形成有效的支护,为后序工序创造安全施工的时间和空间。
③加强监控量测,及时施工混凝土,尽早封闭成环。
并根据监控量测数据分析结果确定混凝土施工时间。
后部的仰拱及隧道填充混凝土随掌子面开挖同步进行,及时形成封闭结构提高整体受力效果。
4.2.2.1洞口大管棚施工
隧道设计进出口大管棚施工,管棚采用φ108×
5mm无缝钢管,按有孔和无孔钢管交替安装,注水泥浆固结管棚周围有限范围土体,浆液扩散半径不小于0.5m,采用分段注浆形式。
A.先施做护拱,护拱做为长管棚导向墙,在开挖轮廓线以外拱部150゜范围内施做,环向间距0.4、0.3m,护拱纵长1m,位置在明暗交界外明洞部分。
支底模,安装两榀型钢拱架,按孔口管间距,焊接固定孔口管位置,孔口管作为管棚的导向管,它安设的平面位置、倾角、外插角的准确度,直接影响管棚质量。
应用水准仪配合坡度板设定孔口管的角度,检查无误后,浇筑护拱砼。
B.搭设钻孔平台,钻孔平台用钢管脚手架搭设,脚手架连接要牢固、稳定、防止在施钻时产生不均匀下沉、摆动、位移而影响钻孔质量。
钻机定位时,要求与已设定好的孔口管方向平行,必须反复调整,精确核定钻机位置,确保钻机、钻杆、轴线与孔口管轴线相吻合。
C.钻孔:
为了便于安装钢管,钻头直径采用φ127mm,岩质较好时可以一次成孔。
钻进时产生坍孔,卡钻时,需补注浆后再钻进。
钻机开钻时,应低速低压,待成孔10m后可根据地址情况逐渐调整钻速及风压。
认真做好钻进过程的原始记录,及时对孔口岩屑进行地质判断、描述,作为洞身开挖时地质预报而指导洞身开挖。
D.清孔。
孔钻好后,用地质岩芯钻杆配合钻头进行反复扫孔,清除浮渣,然后用高压风从孔底向孔口清理钻渣。
E.安装管棚钢管,钢管在专用的管床上加工好丝扣,孔间距300mm,呈梅花型布置。
设计第一根安有孔钢花管.第二根安无孔钢管,钢管采用丝扣连接,为是接头错开.编号为奇数的第一节钢管采用3m钢管。
编号为偶数的第一根钢管,采用6m钢管,以后每节均采用6m钢管。
F.注浆。
采用BW-250/50型注浆泵,浆液采用水泥-水玻璃浆液,水泥浆水灰比1:
1。
注浆压力,初压0.5~1.0MPa,终压2MPa,持续
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- 隧道 开挖 支护 施工 方案