东山沟隧道施工组织设计Word格式.docx
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本隧道采用新奥法施工,系统锚杆、喷射砼、钢筋网及钢支撑与混凝土相结合组成复合式衬砌结构。
本工程主要特点:
该隧道位于剥蚀丘陵区,地形开阔,地势起伏,进出口坡面较缓,为单洞双线大断面淺埋隧道,主要为砂岩,局部为花岗斑岩,节理裂隙发育,地质情况较复杂,开挖进尺较慢,开挖方法较复杂,施工难度较大。
主要技术参数:
设计行车速度:
120公里/小时。
隧道衬砌结构技术参数
区间名称
断面类型
初期支护
二次衬砌
C45,P10
钢筋混凝土
C25喷射
混凝土厚度
钢架
超前支护及加固
东山沟隧道
Ⅳ级围岩衬砌
250mm
间距1m
φ42超前小导管
450mm
Ⅴ级围岩衬砌
300mm
间距0.6m
φ108大管棚
500mm
本隧道进口K55+218~K55+251和出口K55+667~K55+634V级围岩地段采用φ108大管棚加固地层,K55+251~K55+634地段采用φ42超前小导管超前支护。
五、主要工程量
①暗洞工程量
序号
项目
材料及规格
单位
总计
1
开挖
土方
m3
564
2
普坚石/次坚石
44936.32
3
超挖及回填
土石方
2268.4
4
C25早强喷混凝土
5
仰拱回填
C20混凝土
3318.11
6
超前支护
超前小导管
φ42小导管,t=3.5mm
m
20384.84
7
注浆(水泥浆)
2815.3
9
超前大管棚
φ108*6mm有孔钢花管
1221
10
21.83
11
喷混凝土
4649.28
12
钢筋网
φ6-200mmX200mm网格
kg
8442.72
13
φ8-200mmX200mm网格
23366.72
14
锚杆
φ25中空锚杆L=3.5m
19631.82
15
φ22砂浆锚杆L=3.5m
13986.46
16
格栅钢架
HPB300
Kg
18800.32
17
HRB400
47569.28
18
8#角钢
5723.52
19
型钢钢架
工22a型钢
89343.18
20
连接钢板Q235
315149.32
21
模筑混凝土
C45模筑混凝土,P10
7308.94
22
钢筋
237297.24
23
743408.48
24
监控量测
监控量测断面(个)
个
160
25
监控量测点(个)
26
临时支护及拆除
喷射混凝土200mm
364.42
27
工18
46768
28
钢板280*270*15
10840.35
29
定位锚杆
13700
30
锁脚钢管
5513.4
31
25a槽钢
2008
32
中空锚杆
φ25中空注浆锚杆L=4.5m
1370
②明洞含洞门工程量
工程项目
合计
11531
2776.7
面层网喷砼
C25,100mm
88.7
φ8@200mmX200mm网格
4645.4
砂浆锚杆
L=4.0m,间距1.2*1.2m
676
模筑衬砌
C45钢筋混凝土
1508
钢筋HPB300
27300
8
钢筋HRB400
87448.4
回填
C35混凝土
7132
M10水泥砂浆砌片石
75.92
干砌片石
152.36
碎石
131.04
夯填土石
188.64
粘土隔水层
577.28
574.8
11940
73225.2
M10水泥砂浆浆砌片石
390
300
117988.08
钢筋HRB400
146273.52
Q235钢板
77378.56
781.716
六、工程自然条件
1、地形地貌
隧道所在区域位于剥蚀丘陵区,地形开阔,地势起伏,地表多为耕地。
2、地层岩性
隧道洞身岩性主要为白垩系下统莱阳群砂岩,伴随有燕山晚期花岗斑岩侵入。
进出口段分布有第四系全新统素填土、冲积粉质粘土和坡积碎石土。
各地层岩性详述如下:
1)全新统:
(1)素填土(Q4ml1):
广泛分布于地表,厚0.4~1.1m。
黄褐色,主要成分为粘性土,夹碎石、块石,松散,稍湿,Ⅱ级普通土。
(2)粉质黏土(Q4al1):
主要分布于进出口段素填土下,厚1.4~1.6m,褐黄色,含少量中粗砂,可塑,Ⅱ级普通土,σ0=120kPa。
(3)碎石土(Q4dl7):
分布于出口段,厚约4m,灰褐色,成份为砂岩,次棱角状,粒径一般为1~5cm,中密,稍湿,Ⅲ级硬土,σ0=600kPa。
2)白垩系
砂岩(K1Ss):
洞身主要岩性,青灰色,风化层呈黄褐色,砂状结构,块状构造,岩性坚硬,节理较发育,局部节理密集发育,进口段岩层常伴有花岗斑岩岩脉侵入。
全风化层局部分布,厚约5m,Ⅲ级硬土,Ⅴ级围岩,σ0=400kPa;
强风化层厚0.6~5.4米,Ⅲ级硬土,Ⅴ级围岩,σ0=700kPa;
中风化层厚4.7~12.7m,部分钻孔未揭穿,Ⅴ级次坚石,Ⅴ级围岩,σ0=1500kPa;
微风化层,Ⅵ级坚石,Ⅳ~Ⅴ围岩,σ0=4000kPa。
3)燕山晚期
花岗斑岩(γπ53):
主要分布于隧道进出口段,肉红色,风化层呈灰白色,细粒斑状结构,块状构造。
强风化层厚约4.1m,Ⅳ级软石,Ⅴ级围岩,σ0=900kPa;
中风化层厚约9.5m,Ⅴ级次坚石,Ⅴ级围岩,σ0=2000kPa;
微风化层,Ⅵ级坚石,Ⅳ~Ⅴ围岩,σ0=4500kPa。
3、地质构造
华北地台的胶南隆起带(Ⅲ2)南部胶南凸起(Ⅳ2)区北部,场地内断裂构造不发育。
4、围岩分级
起讫里程
终止里程
段落长度(m)
围岩级别
分级理由
K55+176
K55+218
42
Ⅴ
明挖段落,地层以强、中风化花岗斑岩为主
K55+290
72
中风化砂岩、花岗斑岩为主,顶板埋深小于7m。
节理很发育,岩体破碎
K55+380
90
Ⅳ
微风化砂岩,顶板埋深7~22m,岩体较完整
K55+490
110
中风化砂岩,节理密集发育,岩体破碎,呈碎块状
K55+590
100
微风化砂岩和花岗斑岩,顶板埋深10~17m,岩体较完整
K55+667
77
中风化砂岩和微风化花岗斑岩,节理、裂隙发育,顶板埋深小于10m
K55+682
明挖段落,地层以粉质粘土、碎石土和强、中风化砂岩为主
5、水文特征
K55+260右24m处分布一水塘,其余段落线路附近无地表水分布。
洞身地下水主要为基岩裂隙水,赋存于中风化岩层中,水量较小。
七、施工准备
施工准备工作是保证各项主体工程顺利施工的先决条件。
在主体工程施工前必须提前做好,包括征地拆迁、新扩建运输道路、架设临时电力线路、临时通信线路、铺设临时供水管路、平整洞口施工场地、临时房屋和砂石备料,以及与当地有关部门的协调、施工前的技术准备等。
我部已组织队伍、机械提前进场,办理征地拆迁、着手水、电、路的施工准备,开始料场、拌和站、临时驻地、施工便道等的修建,迅速全面展开施工。
1、施工调查
我部组织先遣人员对本标段现场情况作进一步详细调查,核准临时道路、给水、通讯、电力及临时房屋布设方案等。
2、与社会有关部门的协调
我部已与当地市、镇、村各级政府,以及交通、环保、通讯、环卫、公安、电力公司等部门取得联系,正在积极按要求办理相关手续,制定相应的规章制度。
做好施工现场周围环境的调查研究工作,掌握真实情况,增强工作的预见性、针对性和时效性,尽可能减少自然或人为不利因素的影响,为施工顺利进行创造条件。
八、施工方案
1、洞口工程
洞口边仰坡开挖前,结合当地气候特点及洞口地形特点,施作洞外截水沟。
截水沟设在边仰坡开挖线5m以外,采用M7.5水泥砂浆浆砌片石砌筑,做到圆顺流畅,不积水,达到稳定坡面的目的。
边仰坡采用挖掘机自上而下进行开挖,人工配合精确刷坡,按照“分层、分段,自上而下边开挖、边防护”的原则对洞口衬砌外3.0m范围外的边仰坡进行锚喷网加固防护。
边仰坡开挖分两步开挖,首先开挖至洞口超前管棚范围内,挖掘机分层、分段,自上而下边开挖边防护,人工配合精确刷坡到位;
待超前管棚施做完毕后,再一次开挖到位。
2、进洞方法
进出口端为Ⅴ级围岩浅埋偏压段,均采用超前管棚预支护,CRD法开挖,22a工字钢架初期支护。
洞口开挖至超前管棚范围内后,然后进行钢架安装,要求钢架垂直度允许偏差为±
2°
,中线及高程允许偏差为±
50mm。
钢架安装完后及时施做C25混凝土管棚导向墙,在拱架上沿隧道开挖轮廓线精确预埋Φ140mm导向管,达到强度要求后,钻机就位,纵向钻设管棚孔,其外插角3°
,钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。
采用TXU-150钻机钻孔,Φ120mm的钻头,管棚材料采用Φ108×
6mm的无缝钢管,管长9m,接长管棚钢管时,接头应采用厚壁管箍,上满丝扣,丝扣长度不应小于150mm。
接头应在隧道横断面上错开。
第一节前头加工成锥形,钢管内压注水泥浆。
(1)超前管棚施工
管棚施工主要工序有开挖支护明洞边坡、仰坡;
施作套拱;
搭钻孔平台、安装钻机;
钻孔;
清孔、验孔;
安装管棚钢管;
注浆。
施作导向墙:
混凝土套拱作为长管棚的导向墙,套拱在明洞外廓线以外施作,套拱内埋设4榀22a工字钢,钢支撑与管棚孔口管焊成整体。
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的质量。
用经纬仪以座标法在工字钢架上定出其平面位置;
用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角;
用前后差距法设定孔口管的外插角。
孔口管应牢固焊接在工字钢上,防止浇筑混凝土时产生位移。
搭钻孔平台安装钻机:
钻机平台可用钢管脚手架搭设,搭设平台应一次性搭好,钻孔由两台钻机由高孔位向低孔位对称进行,可缩短移动钻机与搭设平台时间,便于钻机定位。
平台支撑要着实地,连接要牢固、稳定。
防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。
钻机定位:
钻机要求与已设定好的孔口管方向平行,必须精确核定钻机位置。
用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法,反复调整,确保钻机钻杆轴线也孔口管轴线相吻合。
钻孔:
为了便于安装钢管,钻头直径采用φ120mm。
岩质较好的可以一次成孔;
钻进时产生坍孔、卡钻,需补注浆后再钻进。
钻机开钻时,可低速低压,待成孔1.0m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。
钻进过程中经常用测斜仪测定其位置,并根据钻机钻进的现象及时判断成孔质量,并及时处理钻进过程中出现的事故。
钻进过程中确保动力器,扶正器、合金钻头按同心圆钻进。
认真作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。
作为开挖洞身的地质预探预报,作为指导洞身开挖的依据。
清孔验孔:
用地质岩芯钻杆配合钻头(φ120mm)进行来回扫孔,清除浮渣至孔底,确保孔径、孔深符合要求、防止堵孔。
用高压气从孔底向孔口清理钻渣。
用经纬仪、测斜仪等检测孔深,倾角,外插角。
安装管棚钢管:
钢管应在专用的管床上加工好丝扣,棚管四周钻φ20出浆孔(靠掌子面3.3m的棚管不钻孔);
管头焊成圆锥形,便于入孔。
棚管顶进采用大孔引导和棚管机钻进相结合的工艺,即先钻大于棚管直径的引导孔(φ120mm),然后可用10t以上卷扬机配合滑轮组反压顶进;
也可利用钻机的冲击力和推力低速顶进钢管。
接长钢管应满足受力要求,相邻钢管的接头应前后错开。
同一横断面内的接头数不大于50%,相邻钢管接头至少错开1.0m。
注浆:
安装好有孔钢花管后即对孔内注浆,注浆采用水泥浆,用注浆泵灌注。
注浆后再施工无孔钢管,无孔钢管可以作为检查管,检查注浆质量。
在管棚施作完成后,才可进洞开挖。
开挖进尺控制在0.5~1.0m之间,开挖采用CRD法,台阶长度可根据实际情况调整,一般控制在5~10米之间。
湿喷机喷嘴距受喷面的垂直距离取0.6~1.0m,并应有足够的工作面,初步确定环向开挖厚度为2~3m,开挖采用光面爆破的方法施工,以减少对围岩的扰动。
每次开挖后,及时喷混凝土封闭工作面,打设径向RD25N中空注浆锚杆,安设钢筋网,架设好一榀22a工字钢,并将锚杆与工字钢焊接,复喷混凝土达到设计要求的厚度,进行下步开挖作业。
开挖于导管尾端时,必须加密架设2-3榀钢拱支撑,不得让钢管棚端部悬空,确保管棚刚度。
隧道进出口段为Ⅴ级围岩,开挖采用CRD法,人工风镐开挖,左侧壁导坑先行,右侧导坑跟进,先墙后拱开挖施工,其中左右侧导坑开挖采用上下台阶分步开挖施工,及时施做边墙中空注浆锚杆、挂网喷浆等初期支护,上弧导坑开挖后顺序施做初期支护和超前小导管等;
核心土开挖完毕后及时对仰拱进行封闭,仰拱衬砌分段浇筑,紧跟开挖。
本合同段隧道工程Ⅴ、Ⅳ级围岩段采用超前注浆小导管预支护,超前注浆小导管采用Φ42无缝钢管加工,壁厚4mm,单长4m,每环纵向间距3m;
超前小导管加工成花管(每根30孔),前端加工成锥形,以便插打,并防止浆液前冲。
小导管中间部位钻设溢浆孔,呈梅花形布置(防止注浆出现死角),尾部45cm范围内不钻孔以防漏浆。
加工成形后的小导管详见图5-1-3。
图5-1-3小导管加工示意图
喷射混凝土封闭岩面后,沿隧道外轮廓线用锚杆钻机或YT-28型凿岩机钻孔,然后顶入导管。
沿隧道开挖轮廓线布置。
选用注浆参数:
采用水泥浆液,水泥浆水灰比(重量比)1:
1。
缓凝剂掺加量为2~2.5%,注浆压力一般为0.8MPa,施工中根据现场实验确定较合理的注浆参数。
首环导管施工前,首先喷射混凝土3~5cm封闭拱部开挖工作面裂隙,作为止浆墙,后续循环则可利用循环间搭接部分作为止浆墙。
然后按设计间距钻设超前小导管孔,清孔后将小导管打入孔内,再用高压风清除管内杂物,连接注浆管,采用CS胶泥封堵孔口。
同时配制浆液,调试注浆机,进行压水试验,检查机械设备工作是否正常,管路连接是否正确。
检查正常后即可进行注浆。
注浆按照由低到高隔孔预注或群孔注浆的方法进行。
单孔注浆时,首先以初压注浆,然后在终压下进行注浆并保持1~2分钟终压再卸荷,保证注浆量及扩散半径达到设计要求,达到超前加固的目的。
注浆过程中,对浆液应不停搅动,避免沉淀分层,影响浆液浓度。
注浆完成4h内不得进行爆破作业。
3、洞身开挖
为确保工程质量和安全施工,我部确定了Ⅴ级围岩开挖方法为CRD法,Ⅳ围岩段采用CD法施工。
a、Ⅴ级围岩加强段开挖
Ⅴ级围岩加强段在超前管棚和超前小导管的防护下,按照左侧壁导坑先行,右侧随后跟进的先墙后拱法施工。
开挖与支护施工通过中隔壁将大断面分成“C”和“D”部的两个小洞室分别施工,“C”部洞室超前开挖与支护,开挖采用超前小导管注浆或超前砂浆锚杆预支护,上下短台阶法施工。
上台阶开挖完毕后立即对“C”部上半部进行包括中隔壁在内的初期支护,拱部打设带排气装置的RD25N中空注浆锚杆,边墙打设Φ22砂浆锚杆,安设Ⅰ18工字钢架,架设钢筋网,喷射C25网喷混凝土,“C”部上半部初期支护施工完毕后对“C”部下半部进行开挖与支护,施工方法与上半部相同,并设临时仰拱,保证安全。
D”部开挖与支护施工,在“C”部超前开挖与支护完成后进行,同样“D”部开挖亦采取上下短台阶法开挖,超前开挖与支护与“C”部相同,施工完毕后,整个隧道断面将形成一个完整封闭的临时支撑体系。
为不影响二次衬砌,“C”部和“D”部错开的距离不宜过长,一般保持在6m左右,“D”部和仰拱施工错开的距离为6~10m。
开挖支护完成后所形成的中壁临时支护,在二次衬砌时再分段拆除。
挖掘机从上台阶扒碴,并配合装载机装碴,大吨位自卸汽车运碴。
CRD法施工详见图5-1-6。
②Ⅳ级围岩开挖
Ⅳ级围岩采用台阶法开挖,上部台阶采用钻孔台架配备YT-28凿岩机钻孔,爆破采用直眼掏槽;
下部台阶采用三臂凿岩台车平行钻孔。
每循环进尺控制在3.0m左右。
用挖掘机和装载机装碴,挖掘机装上部碴石,装载机装下部碴石,自卸汽车运碴。
在开挖过程中,及时初喷混凝土、施做拱部径向中空注浆锚杆与边墙砂浆锚杆、挂钢筋网、复喷混凝土等初期支护。
紧急停车带设在Ⅲ级围岩段,故开挖施工方法同上,考虑到尺寸加大,施工此位置时,测量放样紧跟,避免尺寸出现偏差。
Ⅳ级围岩开挖支护施工顺序详见图5-1-7。
为充分发挥凿岩台车的效率,在Ⅳ级围岩特别稳固地段考虑采用全断面开挖施工方案。
全断面炮孔布置与台阶法基本相同,不再详述。
图5-1-6Ⅴ级围岩CRD法分部开挖程序图
施工工序示意图
文字说明
第一步:
施做拱部超前小导管,开挖土方Ⅰ部,并及时施做初期支护和临时支护。
第二步:
开挖Ⅱ部,初喷并施做Ⅱ部初期支护及临时中隔墙,复喷,Ⅱ部封闭成环
第三步:
开挖土方Ⅲ部,并及时施做初期支护和临时支护。
第四步:
开挖土方Ⅳ部,并及时施做初期支护和临时支护。
第五步:
分段拆除中隔壁,施做防排水系统及二次衬砌。
(3)光面爆破参数选择
周边炮眼间距(E)与最小抵抗线(V):
按经验公式E/V≈0.8,并结合围岩地质情况进行选定,见光爆参数匹配表。
在试爆试验中,根据实际爆破效果对预先的钻爆设计按此表进行合理修正,以求达到最佳的效果。
光爆参数匹配表
炮眼直径(mm)
间距E
(m)
最小抵抗线V
装药集中度q
(kg/m)
备注
34~38
0.4~0.6
0.50~0.75
0.14~0.21
42~46
0.5~0.7
0.65~0.90
0.28~0.38
A周边炮眼的装药结构
采用隔块间隔装药。
在药卷与药卷之间安放隔块,以使药卷之间分离。
隔块可采用竹、木块、聚乙烯管或纸筒。
如下图:
B掏槽形式选择与爆破顺序
掏槽眼采用楔形掏槽,根据围岩情况、进尺深度和开挖段面大小布设2~3个中空孔,孔径100mm。
一般布置形式如下图:
光爆爆破顺序为:
掏槽炮眼→辅助炮眼→周边炮眼→底眼。
C爆破器材选用
采用塑料导爆管、毫秒雷管起爆系统,毫秒雷管采用15段雷管,引爆采用火雷管,人工装药。
炸药采用2#岩石铵锑炸药或乳化炸药(有水地段),选用φ40、φ32二种规格,其中φ32为周边眼使用的光爆药卷,φ40为掏槽眼、辅助眼及底板眼用药卷。
D炮眼布置及爆破参数选择
(1)Ⅴ级围岩
Ⅴ级围岩采用CD法开挖,开挖后支护紧跟。
Ⅰ、Ⅲ部每开挖两个循环,每循环进尺0.8~1.6m,Ⅱ、Ⅳ部开挖1个循环,每循环进尺1.6~2.4m。
待Ⅰ、Ⅲ部各开挖达到6~10m时,开挖Ⅱ、Ⅳ部。
采用凿岩机钻孔,为减小爆破对围岩的扰动,爆破采用斜眼掏槽法。
(2)Ⅳ级围岩
为了提高进尺,相对增大爆破参数,减小炸药单耗,将掏槽位置布设于上台阶的中下部,使更多的岩石采用崩落方式爆破,并且在重力的作用下使爆后岩石更加破碎,易于出碴,加快施工进度。
Ⅲ级围岩每循环进尺3.0m,钻眼深度为3.4m。
E超欠挖控制措施
(1)在没有量测结果时严格按照图纸放样施工,不得根
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- 东山 隧道 施工组织设计
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