隧洞开挖及支护施工方案Word格式文档下载.docx
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t
260
6
地面锚杆
根
460
7
地下锚杆
4470
8
钢筋制安
1066
包括钢筋网制安
9
C20衬砌混凝土
m3
11024
说明:
工程量以实际发生量计。
5、进度计划
料场交通洞出口到进口方向围岩段落划分为:
Ⅴ类:
K1+468.975-K1+388.910(80.07米)
Ⅲ-Ⅴ类:
K1+388.910-K0+878.982(509.93米)
Ⅳ类:
K0+878.982-K0+673.762(205.22米)
K0+673.762-K0+640.189(33.57米)
K0+640.189-K0+571.601(68.59米)
K0+571.601-K0+025.391(546.21米)
K0+025.391-K0+000(25.39米)
施工支洞与交通洞连接桩号为K0+715.673。
料场交通洞为本合同段的控制性工程,施工支洞与主洞连接桩号为K0+715.673,为了加快施工进度,在支洞与主洞连接后,增开两个工作面,(即往主洞进、出口各增开工作面)根据以上围岩情况结合洞身开挖施工方法,料场交通洞进度计划:
K1+468.975-K1+388.910段为上、下两台阶开挖施工方法,上台阶开挖m,按照24小时施工,每天2个循环,进尺共计1.6-2.0米,下台阶与上台阶错开10-15m,紧跟同步施工,全断面开挖及锚喷支护计划60天完成;
与此同时计划施工支洞洞挖支护完成,与主洞相接,立即增开两个工作面,K1+388.910-K0+715.673段两个工作面施工,K0+715.673-K0+571.601一个工作面施工,综合计算全段面开挖及锚喷支护计划70天完成;
K0+571.601-K0+025.391段全段面开挖及锚喷支护计划90天完成;
K0+025.391-K0+000段全段面开挖及锚喷支护计划15天完成;
综合分析统计,料场交通洞计划235日历天(约8个月)贯通。
二、施工临建规划:
1、施工便道
料场交通洞出口作业面施工便道由新建5#施工道路和原有改扩建道路组成,该道路从维新镇至陈家沟村路进入,路面宽约5m,该道路主要承担交通洞洞身开挖所需材料运输和洞内出渣运输。
2、施工用电
计划在交通洞出口线路方向左侧安装800KVA变压器一台。
因为抢工期,为了加快施工进度,料场交通洞出口前期施工用电采用一台300kw的发电机。
3、施工用水
在料场交通洞出口线路方向右侧设置高位水池,从陈家沟河道抽水至高位水池,水池蓄水容量为50m³
,满足隧洞洞内施工需求。
4、空压机站
空压机站布置于料场交通洞出口左侧,采用3台型号20m3/min的空压机组,满足洞内施工需求,供风管采用Φ150钢管制作安装,供风管线路沿出口进洞方向左侧布置。
5、材料堆放场地
材料堆放按照不同工作面需求进行划分,同时对不能混装的材料要分批分类堆放,材料必须按要求进行下垫上盖的方式存储。
常用的临时材料堆放在料场交通洞出口施工场地,主要施工材料和机械零部件等机具需存放仓库内,有专人负责发放领取,并做好进、出库相关记录。
6、钢拱架和钢筋加工厂
钢拱架和钢筋加工厂场地布置在交通洞出口新建5#施工便道左侧,占地面积约500m2,功能区具体规划分别为:
原材料堆放区、半成品加工区、成品存放区、成品运输区。
7、混凝土搅拌站场地
混凝土搅拌站设置在陈家沟斜对面新建4#道路右侧,采用HZS-90混凝土搅拌机拌料,每小时生产能力约50m³
,满足施工需求。
搅拌站和料场交通洞出口施工便道由新建4#道路、原有改扩建道路和新建5#道路组成,道路宽度约5m。
8、弃渣场
料场交通洞弃渣场地按业主指定的陈家沟弃渣场,经我单位新建5#道路可到达该弃渣场。
9、料场交通洞生产生活营地
在新建5#路左侧位置修建料场交通洞生产生活营地,其中包括工人宿舍、食堂和仓库,占地面积约300m2,距离交通洞出口工作面距离约500m。
三、隧洞洞身开挖施工工艺:
1、洞口段
级围岩开挖:
料场交通洞开挖与支护主要按“新奥法”的思想或方法组织施工,采用“短进尺、弱爆破、早封闭、强支护、勤观察”,跟进或紧跟支护的施工方法。
交通洞进口和出口端围岩破碎,围岩稳定性差,均为V类围岩,洞身开挖施工时采用台阶法开挖。
V级围岩地段开挖时上台阶采用弧形导坑法,上台阶采用履带式挖掘机挖至下台阶由自卸汽车运出,下台阶采用ZL50侧卸装载机JCMPC200型挖掘机配合清底,人工配合修整,上、下台阶长度控制在10-15m,开挖进尺控制在0.5~0.8m,开挖后及时施工初期支护,根据监控量测结果确定进行二次衬砌砼的浇筑。
开挖顺序见“V级围岩台阶开挖工艺流程图”。
施工注意事项:
①、在上部断面初期支护基本稳定后,才能进行下半断面开挖。
②、要认真加固拱脚,保证拱脚位于原状土上,若拱脚所处岩石破碎及软弱时,要加临时长钢垫板。
③、隧洞采用机械开挖,开挖每循环进尺控制在0.5~0.8m,开挖完后立即架设钢支撑,并与超前小导管或长管棚和系统锚杆焊接。
④、下半面边墙马口跳槽开挖必须单侧落底或双侧交错落底,避免上部断面两侧拱脚同时悬空。
⑤、重视监控量测工作,真实有效的反映实际情况。
⑥、施工过程中,经现场勘察掌子面,如发现核心土边缘失稳,有滑动坍塌迹象,立即实行喷浆封闭掌子面,喷浆厚度为5-8cm,以确保施工安全。
开挖10-15米后
下半面剩余部分开挖
级围岩台阶开挖工艺流程
2、
IV级围岩段或IV级围岩破碎带,围岩属镶嵌破碎结构为主,完整性较差,自稳能力较弱,采用台阶法施工。
台阶长度控制在15~20m,开挖每循环进尺控制在1.m,施工时可根据围岩变化情况调整台阶长度。
开挖时采用钻爆法施工,施工中严格按钻爆设计进行钻孔、装药,爆破采用2号岩石硝氨炸药,有水地段采用Φ25mm乳化防水炸药。
药卷直径:
周边眼采用Φ25mm,其余眼采用Φ32mm。
装药结构:
周边眼采用空气间隔装药,其余眼采用集中装药。
非电毫秒雷管起爆,火雷管引爆。
采用黄泥封堵炮眼,封堵长度不小于30cm。
施工中根据围岩类别和爆破效果不断调整爆破参数。
挖掘机或装载机配合自卸汽车运渣。
及时施作锚喷及钢架支护,二次衬砌紧跟。
具体见IV级围岩台阶开挖工艺流程图:
IV级围岩台阶开挖工艺流程
3、
①、
级围岩段,视围岩地质情况采用长台阶法或全断面法施工。
台阶法施工流程与IV级围岩相同,台阶长度可根据实际情况适当调整,每循环进尺控制在2~3m。
采用全断面开挖施工时利用钢架台车钻架工作平台,人工装2#岩石乳化炸药,非电塑料导爆管微差爆破。
围岩周边光爆孔采用光爆,并装导爆索,塑料导爆管引爆导爆索同时起爆;
掏槽孔、崩落孔和底孔采用2#乳化炸药,连续装药结构,塑料导爆管分段起爆,采用电雷管引爆。
爆破设计:
光面爆破参数见表1,Ⅲ类围岩开挖炮孔布置图见图2,交通洞Ⅲ类围岩段洞挖炮孔特性表见表2。
表1:
光面爆破参数的规定如下表
岩石坚固系数f值
不耦合系数D/d
线装药密度Qx(g/m)
孔距a(m)
最小抵抗线ω(m)
2~4
50~125
4~6
100~200
6~10
150~250
>10
200~300
根据上表规定,并结合本合同段料场交通洞图纸标注围岩状况,周边孔间距确定为50cm,周边孔抵抗线为50cm,线装药密度为0.25kg/m。
图2:
Ⅲ类围岩开挖断面炮孔布置示意图
表2:
Ⅲ类围岩爆破参数表
孔类
孔深
(m)
孔径
(mm)
数量/起爆段数
孔距
(cm)
抵抗线
药径
堵塞
长度
单孔
药量
(kg)
单耗
(kg/m³
)
掏槽孔
42
8/1
32
100
辅助孔
57/3、5、7
110
崩落孔
25/9
77
底孔
15/11
70
80
边顶孔
50/11
40
75
25
90
钻孔155个,钻孔总量747.6m,隧洞平均断面面积60m²
3,非电毫秒雷管分段起爆。
工作面施工前采取地质超前勘探,根据超前勘探报告结合设计判断前方工作面地质情况,出现与设计不符要先报请监理和设计请求变更原设计支护方案,经设计、监理和建设方确认下发加固方案,按新方案施工,严禁违章指挥,违令冒进,将事故隐患消灭在萌芽状态下。
②、施工进度安排:
根据本隧洞围岩、设计断面和机械配备情况,综合分析施工中每道工序的先后顺序及所需时间,计划
级围岩每循环进尺为3m,每天2个循环,即每天可完成开挖6m,每月完成掘进150-180m的计划。
③、通风排烟及安全排险:
在全断面爆破作业中,每次响炮后,立即开启风机,进行通风排烟,为了改善洞内的工作条件,减少装碴及运输时的扬尘,除采用风机通风外,在条件允许的情况下,可撒水降尘。
通风20分钟后,待掌子面附近空气比较新鲜,恢复掌子面的照明,由钻爆组指派专人陪同现场施工技术人员前往掌子面察看爆破效果,由现场技术人员进行掌子面及边顶拱的地质描述,并做好书面记录,留有影像资料,严格执行“三检制”,确保各单元工程的施工质量。
然后,经验丰富的钻工开始排险,清撬开挖面上残留的松动危石,确保施工安全,或由钻爆组炮工对未能成功爆落的部位进行补炮处理,并准备下一工序的施工。
四、隧洞初期支护:
料场交通洞支护面与开挖掌子面紧跟系统锚喷支护,开挖后立即进行初期支护。
Ⅲ~Ⅳ×
7.90m,系统锚杆采用Φ25锚杆,L=4.5m,外露10cm,间排距2m,梅花型布置,喷C20混凝土10cm(注:
其中Ⅳ类围岩二衬采用C20混凝土浇筑,设计厚度40cm);
Ⅴ×
8.05m,系统锚杆采用Φ25锚杆,L=4.5m,外露10cm,间排距2m,梅花型布置,挂网喷C20混凝土15cm,拱墙初期支护采用工字钢支撑,拱墙二衬采用C20混凝土浇筑,设计厚度50cm。
初期支护施工工艺框图
五、施工工艺和施工方法:
1、超前支护
料场交通洞V级围岩段,由于设计图中未说明关于超前支护具体方案和参数,我单位根据施工经验建议拱部周边采用Φ42*4mm超前小导管注入水泥浆加固围岩。
导管环向间距40cm,外插角10~15º
,导管前端呈尖锥状,管壁四周钻8mm压浆孔,尾部1米不设压浆孔,采用单液注浆,水泥浆水灰比1:
1,注浆压力∽。
超前小导管至少保持不少于1米的搭接长度,小导管要从工字钢的腹部穿过或尾部焊接于钢架上,使隧洞拱部形成拱形支护体系,增加施工安全。
①、小导管加工
小导管采用Φ42*4mm钢管在加工房加工制作,管身前端切削成尖锥状,导管中部布置梅花形泄浆孔,泄浆孔孔径8mm,孔间距15cm,在导管尾部焊接钢筋加强箍。
②、小导管的安装
施工前,首先对掌子面进行喷射混凝土封闭,然后按设计要求布孔,采用手持风钻按布孔位置外插角10~15º
钻孔,并将小导管沿孔打入,前后相邻两排小导管搭接长度不小于1m。
对于地层松软类可用游锤或手持风钻直接将小导管打入;
对于砂土类,可用Φ22钢管制成吹风管,将吹风管缓缓插入孔中用高压风射孔,成孔后将小导管插入。
③、小导管注浆
对于打入的钢管应先冲洗管内积物,注浆自下而上,注液采用HJT-352型砂浆搅拌机搅拌。
水灰比选用1:
1。
浆液由稀到浓逐渐变换,注浆完成后立即堵塞钢管孔口,防止浆液外流。
若地下水丰富或围岩止浆效果不佳时,可采用水泥—水玻璃双液注浆。
小导管注浆施工工艺流程见下图
小导管注浆施工工艺流程图
④、小导管施工技术措施及注意事项:
小导管采用钻孔布设时,钻孔深度大于导管长度,采用锤机或钻机顶入时,插入长度不小于管长的90%;
前后两排小导管搭接长度不小于1m。
为防止孔口漏浆,用水泥药卷封堵注浆管与钻孔之间的空隙。
为防止注浆管堵塞,影响注浆效果,注浆前先清洗注浆管。
压浆管与超前注浆管之间采用方便接头,以便快速安拆。
严格控制注浆配合比及胶凝时间,初选配合比后,用胶凝时间控制调整配合比,并测定凝结体的强度,选定最佳配合比。
注浆压力由小到大,从开始0Mpa升到终止压力,稳压3min,流量计显示注浆量较小时,结束注浆;
为保证注浆质量,必要时可封闭开挖面。
注浆由两侧对称向中间进行,自下而上逐孔注浆,如有窜浆或跑浆时,间隔注浆,最后全部完成注浆。
注浆完成后要检验注浆效果,在隧洞开挖后可检查注浆固结体厚度,如达不到设计要求时,在注浆时调整注浆参数,改善注浆工艺。
注浆过程中,专人记录注浆情况,并根据实际情况调整注浆压力、进度,保证注浆效果;
完成后检验注浆效果,不合格者进行补注。
小导管注浆时不得对环境造成污染,注浆期间应定期对水样进行检验,如有污染应立即采取有效的技术措施。
注浆结束,待岩层达到充分固结强度后方可进行开挖作业。
2、锚杆施工
1、材料
A锚杆:
按施工图纸的要求,选用HRB400螺纹钢筋。
B水泥:
采用的普通硅酸盐水泥。
C砂:
采用最大粒径小于10mm的中砂。
D外加剂:
按施工图纸要求,水泥砂浆中添加的速凝剂和其他外加剂,其品质不得含有对锚杆产生腐蚀作用的成分。
2、施工工艺流程
施工工艺见锚杆施工工艺流程图。
锚杆的钻孔根据设计孔深的要求,采取YT-28手风钻钻孔。
锚杆在加工厂用钢筋切断机截成规定长度后运至施工现场。
现场砂浆搅拌机拌和砂浆,注浆机注浆。
水泥砂浆采用水泥:
根据试验室配合比试验进行现场拌制。
锚杆的插入由人工缓缓插入,保证插入部分的长度不小于设计要求的长度,若锚杆插完后孔口不冒浆则需重新注浆,锚杆插入后三天内不得扰动。
③、锚杆施工程序
A锚杆制作
锚杆规格按图纸要求在加工厂下料加工,钢筋在使用前必须进行取样试验,合格后方能使用。
B钻孔
a锚杆孔的开孔应按施工图纸布置的钻孔位置进行,其孔位偏差应不大于100mm。
b锚杆孔的孔轴方向应满足施工图纸的要求。
施工图纸未作规定时,其系统锚杆的孔轴方向应垂直于开挖面。
c锚杆钻头直径采用40~50mm钻头。
d锚杆孔深度必须达到施工图纸的规定,孔深偏差值不大于50mm。
e钢筋外露长度偏差不大于50mm。
砂浆锚杆施工工艺流程图
4、钻孔冲洗
采用高压水气混合物冲洗钻孔内的碎石和岩粉,直到回水清洁为止。
A注浆和锚杆安装
a锚杆注浆的水泥砂浆配合比,应在以下规定的范围内通过试验选定并报监理人批准:
水泥∶砂,1∶1~1∶2(重量比);
水泥∶水,1∶0.38~1∶0.45。
b先注浆的锚杆,应在钻孔内注满浆后立即插杆;
后注浆的锚杆,应在锚杆安装后立即进行注浆。
c自带注浆管的锚杆,要求从孔口注浆管压力注浆,注浆压力通过现场试验确定。
注浆后,要求浆液沉降不得大于30cm,并用水泥砂浆回填密实。
d采用“先安装锚杆后注浆”的锚杆,每间隔1~安设对中装置。
e锚杆注浆后,在砂浆凝固前,不得敲击、碰撞和拉拔锚杆。
f质量检验
3、挂设钢筋网施工
首先,用钢筋在锚杆外露端紧贴洞壁焊接钢筋骨架,然后由人工在骨架筋上绑扎钢筋网;
其次,在钢筋网上焊埋控制喷射混凝土厚度的标尺,要求钢筋网绑扎牢固、不变形;
最后,钢筋网安设完毕后,用高压风、水冲洗受喷面,清除表面的灰尘、泥屑等杂物。
若有软弱泥结石夹层,必须改用高压风吹洗。
4、钢支撑施工
1、施工方法
设计图纸未说明具体参数,根据工程联系单(承包[2015]联系字005号)
中说明,钢拱架采用I16工字钢制作,主要用于Ⅴ类围岩段,钢拱架纵向间距0.8m,Φ22钢筋纵向连接。
2、钢支撑制作和安装
在加工场预先进行制作,按单元试拼装后,运至现场安装。
加工做到尺寸准确,弧形圆顺;
焊接长度满足规范要求;
焊接或冷弯成型时,沿钢架两侧对称进行,接头处相邻两节圆心重合,连接位置准确。
钢架加工先试后拼,检查有无扭曲现象,钢支撑安装工作内容包括定位测量、安装前的准备和安设。
先安装两侧墙钢支撑,锁脚锚杆固定,并与系统锚杆焊接牢固;
待两侧墙钢支撑安装完成以后,再进行顶拱钢支撑安装。
A定位测量:
首先测定出线路中线,确定高程,然后再测出其横向位置;
安设方向与线路中线垂直;
每榀的位置定位准确,上下、左右偏差小于±
5cm,斜度小于2°
。
B准备:
运至现场的钢支撑分单元堆码,安设前进行断面尺寸检查,及时处理欠挖侵入净空部分,保证钢支撑正确安设,外侧有不小于5cm的喷射混凝土,安设拱脚或墙脚前,清除垫板下的松渣,将钢支撑置于岩石上;
软弱地段,采用拱脚下垫钢板的方法。
C安设:
m用Φ22钢筋纵向联杆联接,形成纵向连接系。
在软基上安装钢支撑时,为增强基础的承载能力,安装时在钢支撑底脚设置槽钢纵梁,以减少下陷量。
钢支撑的附件安装就位后,应与钢支撑焊接牢固,以防松动;
钢支撑之间应采用钢筋网制成挡网,以防止岩石掉块,应采用焊接或其它方式与钢支撑牢固连接。
六、喷射混凝土施工
1、施工布置
喷混凝土设备主要有PZ-7喷射机,喷射混凝土操作平台采用工字钢台车搭设。
2、材料
水泥:
优先选用符合国家标准的普通硅酸盐水泥,当有防腐或特殊要求时,经监理人批准,可采用特种水泥。
水泥强度等级不低于,进场水泥应有生产厂的质量证明书。
骨料:
细骨料应采用坚硬耐久的粗、中砂,细度模数宜大于,使用时的含水率宜控制在5%~7%;
粗骨料应采用耐久的卵石或碎石,粒径不应大于15mm;
喷射混凝土中不得使用含有活性二氧化硅的骨料,喷射混凝土的骨料级配,应满足表1的规定。
表1喷射混凝土用骨料级配
项
目
通过各种筛径的累计重量百分数(%)
5mm
10mm
15mm
优
17~22
23~31
35~43
50~60
73~82
良
13~31
18~41
26~54
40~70
62~90
水:
清洁并达到质量要求的河水。
速凝剂:
速凝剂的质量符合施工图纸要求并有生产厂家质量证明书,初凝时间不应大于5分钟,终凝时间不应大于10分钟,选用外加剂应有监理批准。
3、配合比
喷射混凝土配合比,应通过室内试验和现场试验选定,其抗压强度、抗拉强度和与基岩面的粘结力应符合施工图纸要求,在保证喷层性能指标的前提下,尽量减少水泥和水的用量。
速凝剂的品种和掺量应通过现场试验确定,喷射混凝土的初凝和终凝时间,应满足施工图纸和现场喷射工艺的要求,喷射混凝土的强度应符合规范要求。
4、配料、拌和及运输
A拌制混合料的允许误差应符合下列规定:
水泥和速凝剂±
2%
砂、石±
3%
B搅拌时间
强制式拌和机不得小于1分钟,且混合料颜色要均匀。
混合料掺有外加剂时,搅拌时间应适当延长。
C运输
混凝土的拌制采取就近拌制的方法。
混合料在运输过程中,应严防雨淋及杂物混入,装入喷射机前应过筛。
喷混凝土利用工字钢台车,用短钢筋(φ8)设置喷层厚度标志,人工撬除浮石,把滴、渗、淋水引出受喷单元外,用高压风枪吹洗坡面岩粉、岩屑及其他污物。
受喷面经验收后洒水润湿。
混凝土所用干料在拌和机现场拌制,人工掺速凝剂,人工上料;
喷射混凝土采用PZ-7湿喷机,按先底角后边顶拱的顺序施工。
喷射砼时喷枪应垂直岩壁面,喷嘴距受喷面~,喷枪作螺旋运动,喷头处的水压必须大于该处的风压,并要求风压稳定,保证射水能穿透集料能力。
先填平凹坑,然后逐层加厚至设计厚度。
喷射混凝土要喷水养护。
5、喷射混凝土施工工艺
隧洞内喷射砼采用湿喷工艺施工,以减少砼回弹和粉尘浓度,创造良好的作业环境砼喷射机械选用TK-961型湿喷机。
喷射砼采用现场拌制,砼输送车运至喷射工作面。
喷射配合比由现场试验室根据试验选择,喷射砼要严格按施工配合比施工。
湿喷工艺流程见图。
粗骨料
细骨料
水泥
水
外加剂
混
凝
土
拌
合
站
输
送
车
湿
喷
机
高压风
喷嘴
速凝剂
受
面
湿喷工艺流程图
6、质量保证措施
A喷射混凝土严格按照规范要求做好取样工作。
B一次喷射混凝土的厚度以喷层不产生坠落和滑移为适度,作业应分段分片依次进行,喷射顺序自下而上。
混凝土终凝至下一循环放炮时间不应少于3小时。
C喷射机作业应严格执行喷射机的操作规程;
应连续向喷射机供料;
保持喷射机工作风压稳定;
完成或因故中断喷射作业时,应将喷射机和输料管内的积料清除干净。
D喷射混凝土的回弹率:
洞室拱部不应大于25%,边墙不应大于15%。
E完工后的喷射混凝土表面不应出现干斑、疏松、脱空、松弛和裂缝等缺陷。
如果喷射混凝土出现蜂窝、叠层、干斑、脱空、松弛、砂穴或其它相关缺陷,或者质量检查不合格,均应根据监理人的指示予以清除并重新喷射,所有的表面缺陷应进行修补,重新喷射或修补所增加的费用发包人不另行支付。
F在喷射混凝土前,应在岩石表面插入钢筋或金属钉,钢筋或金属钉的间距不应大于5m,钢筋或金属钉伸出部分的长度应为喷射混凝土的厚度,在混凝土喷射完成后应全部被喷射混凝土覆盖。
此外,还应按每100m²
3孔的数量用手风钻钻孔,检查喷射混凝土的厚度。
实际厚度的平均值应不小于设计尺寸,未合格测点的厚度应不小于设计厚度的50%,但其绝对值不应小于5cm。
G喷射混凝土养护:
喷射混凝土终凝2小时后,应喷水养护。
7、安全保证措施
A
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