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③边坡、仰坡上浮石、危石要清除,坡面凹凸不平应予整修平顺。
明洞开挖弃方应堆放在指定地点,边坡仰坡上不得堆集弃土、石方。
④爆破作业时应严格控制,特别是镶嵌于边坡的孤石,应采用微药量劈裂爆破,人工风镐修整平顺。
2.1.3明洞及洞门结构施工
(1)明洞、洞门土石方开挖至洞口大管棚护拱钢拱架拱底标高时,人工开挖基坑,施工护拱钢拱架拱脚C15号片石砼基础,架设护拱施工暗洞超前大管棚注浆后,立即开挖侧壁导坑上台阶,进入正洞施工,正洞开挖与明洞下半部分土石方开挖同时进行。
(2)明洞、洞门土石方开挖至路面设计标高时,转为人工开挖,由人工挖
出明洞仰拱及洞门基础,明洞基础尽可能挖至基岩面,并将基岩面挖成台阶状,超挖部分利用浆砌片石回填后方可做明洞结构,施工时,如明洞基础未能落到稳固基础上时,明洞基础按设计要求进行地基处理,保证承载力大于350Mpa。
(3)明洞及洞门结构施工,应符合以下要求及条件:
①洞门施工放样位置准确。
②洞门基础必须置于稳固的地基上,并满足设计承载力。
基坑内废渣、杂物等须清除干净,报请监理工程师验收合格后,方可进行下道工序。
③洞门段衬砌拱墙采用钢制模板台车,同时与明洞连成整体同时浇注。
④洞门端墙浇注与墙背回填,应两侧同时进行,防止对衬砌产生偏压。
⑤明洞衬砌与暗洞交界必须设沉降缝分开浇注,模板台车长度多于部分向洞门段调节。
⑥洞门建筑完成后,应检查与确保仰坡坡顶的截水沟及路堑排水系统的完好与连通。
2.2Φ108大管棚施工方法
某隧道洞口附近Ⅴ级围岩设计采用超前大管棚注浆预加固后进行开挖,管棚一次性顶入长度为32米以上,具体Φ108大管棚施工方法如下:
(1)施作套拱
待洞口边仰披开挖,支护到明洞初砌外轮廓线时,预留核心土,测量人员在坡面上定出中线拱顶高度,套拱位置线,横向十字线,然后开挖两侧套拱位置的土体,边开挖边支护至边墙底高度以后,浆砌套拱基础,施做完后在明暗洞交界处架立四榀U25号工字钢套拱,间距50cm,每榀用拉杆拉紧,防止倾倒,必要时在拱顶拱腰坡面上两侧打锚杆,将最前面一榀拱架焊在锚杆上拉紧,套拱在明洞外廓线以外,紧贴掌子面施作。
在钢支撑上以设计大管棚间距安装Φ127mm,长2m的孔口导向钢管,必须用仪器仔细精确无误地检查其中线,方面与水平,确保导向良好,与管棚位置方向一至,用水泥纸或其他东西将孔口管封堵,防止浆液流入将孔口管堵塞,人工立模挡头板用钢筋拉杆拉紧,外模用铁线拉在衬砌拱架上,拱腰以下要用斜掌支于侧面上,完后浇注60cm厚的C25砼包裹钢支撑和导向管。
套拱完成后,喷射C20砼10cm厚封闭周围仰坡面,作为注浆时的止
浆墙。
洞内大管棚施工,将需布设大管棚工作面后3-5米隧道开挖轮廓线扩大1-1.5米,作为管棚注浆工作室,供施工套拱和钻孔操作平台使用,套拱施作和架设方法与洞口段相同。
(2)搭设钻孔平台架、安装钻机
用方木搭设钻孔平台架,平台上满铺木板,搭设牢固,以防钻孔时钻机晃动。
施工时利用洞口或洞内预留的核心土,减少平台架设高度,具体方法根据现场施工实际情况选定。
(3)钻孔
采用水平地质钻机,从导向管向内钻入,注浆前先钻孔安设有孔注浆钢花管,注浆后钻孔安设无孔钢管。
(4)安装管棚钢管
管棚钢管由机械顶进,钢管节段间用丝扣连接,丝口长15cm,顶进时,钢管接头至少错开1米,并且同一横断面内接头不能多于50%。
管棚顶到位后,钢管与导向管间隙用速凝水泥或其它堵塞严密,以防注浆冒出。
堵塞时预留进浆孔和排气孔。
(5)注浆
浆液采用注浆机灌注。
注浆方法采用从孔口一次注入,搅拌均匀的浆液通过注浆泵、输送管路、孔口控制阀进入钢管内,同时在孔口上部设一排气孔,以便浆液进入管内时,将空气排出,当排气孔流出浆液后,关闭排气孔,续灌注浆,达到设计注浆量或注浆压力时,稳定3~5分钟后停止注浆。
(6)施工过程中,为了防止注浆过程中发生串浆,每钻完一个孔,随即就安设该孔的钢管并注浆,然后再进行下一孔的施工。
(7)注浆结束后打设无孔钢管,同时检查注浆质量,达不到设计要求处补孔重注。
大管棚施工工艺详见《管棚施工工艺框图》,管棚施工方法及布设方法见《某隧道Φ108大管棚施工方法示意图》
某隧道φ108管棚施工工艺框图
孔口处理
2.3 暗洞进洞方案
某隧道左右隧道洞口均为Ⅴ级围岩,暗洞进洞在洞口段长管棚注浆结束后,在先行施工的套拱掩护下进洞开挖,进洞Ⅱ类围岩开挖采用双侧壁导坑法,拱部开挖时保留核心土,开挖后及时施作临时支护,洞口段每开挖3米后及时施作仰拱,洞口开挖出9米后(模板台车长度),浇筑该段钢筋混凝土二次衬砌加强洞口段支护,确保洞口段安全后,接着按正常Ⅴ级围岩双侧壁导坑法施工方法施工(正常Ⅴ级围岩施工方法见6.1节)。
三、工期要求及作业进度
根据标段的工程量和施工条件以及类似工程的施工经验和施工能力,确定本标段的计划施工工期为24个月(含施工准备)。
开工日期为2007年3月1日,竣工日期为2009年2月28日。
3.1分项工程施工进度计划
主要工程项目开、竣工日期见下表3-1。
表3-1主要工程开、竣工日期表
序号
工程名称
开工日期
结束日期
工期(月)
1
施工准备
2007-3-1
2007-3-31
1.0
2
隧道工程
2007-4-1
2009-2-14
22.5
2.1
开挖
2008-11-30
20.0
2.2
衬砌及水沟电缆槽
2007-5-1
2008-12-31
2.3
隧道水泥砼路面
2009-1-1
1.5
3
清理交验
2009-2-15
2009-2-28
0.5
各主要工程项目施工进度指标见表3-2。
表3-2各主要工程项目施工进度指标表
项目名称
计划指标
备注
隧
道
VI级围岩段开挖、初支
30m/月
指每个作业面
V级围岩段开挖、初支
75m/月
IV级围岩段开挖、初支
150m/月
4
二次衬砌
120m/月
5
隧道路面砼
1500m/月
四、劳动力安排
4.1人员安排计划
根据本工程的工程规模、工期要求,结合投入的机械配备情况,组建专业化施工队伍,实行平行流水作业,人员采取动态管理,施工高峰期投入1055人。
人员安排见表4-1-1“人员配备表”、图4-1-2“劳动力动态示意图”。
表4-1-1人员配备表
单位
部门名称
人数
小计
项
目
经
理
部
项目经理
计划财务部
45
项目副经理
设备物资部
项目总工程师
办公室
工程部
18
中心实验室
安全质量部
7
管服人员
施
工
作
业
队
隧道一队
260
路桥二队
180
1010
隧道二队
路桥三队
150
路桥一队
160
总计
1055人
图4-1-2劳动力动态示意图
4.2人员动员周期、进场时间
中标后将立即组建项目经理部,5天内先遣人员60人到达工地,参加本合同段施工的队伍将按任务划分和施工进度计划安排陆续进场。
人员动员周期从拟定进场日期2007年3月开始,动员周期为2007年3月~2009年2月。
五、主要设备配置
机械设备配备,遵守以下原则:
1、优选精良、先进、适合本工程的最佳施工机械设备,合理进行匹配,使全线形成快速施工能力。
2、根据本合同段工期及工程量,使机械设备能力大于进度计划指标能力,有足够的设备储备。
3、同类机械设备尽可能采用同厂家设备,以便于维修、配件供应和通用互换,确保机械使用率。
拟投入本工程的隧道主要机械设备见《隧道主要施工机械设备配备计划表》。
隧道主要施工机械设备配备计划表
设备名称
数量
型号、产地国、商标、能力等
备注
抽水机
台
60m
凿岩机
70
YT28沈阳
地质钻机
MK-5国产35KW
风镐
20
G10A郑州
装载机
ZLC-50
ZL40B
ZL30
反铲挖掘机
PC200-5日本1.2m3
自卸汽车
6
15t
模板台车
9m
强制式搅拌机
750L
配料机
HPD1200B广州0.8m3
砼输送泵
60m3/h
砼喷射机
HPJ-9郑州9m3/h
灰浆搅拌机
UH3济南
单液注浆机
温州
锚杆注浆机
UB3国产3m3//h
混凝土切缝机
国产
空压机
4L-20/8余姚20m3/min
通风机
MFV100P2日本110KW
多功能作业台架
自制
防水层作业台架
发电机
250KW
六、某隧道洞身施工方法
开挖:
根据围岩类别不同,采用小导管预注浆、“φ50小导管+注浆”或超前锚杆等进行预支护,隧道VI级围岩段、V级围岩紧急停车带段采用双侧壁导坑法施工,人工开挖或减震控制爆破开挖,人工配合大宇50反铲出碴;
V级围岩一般段及IV级围岩紧急停车带段采用单侧壁导坑+上下台阶法施工,减震控制爆破,各导坑及台阶均采用人工手持风钻钻孔;
IV级围岩一般段采用上下台阶法开挖施工,光面爆破,ZL50装载机配自卸汽车出碴。
汽车横洞及人行横洞一般采用上下台阶法施工,IV级围岩人行横洞可采用全断面法施工。
分部开挖时必须严格按设计要求进行超前管棚、超前锚杆等预支护,开挖后及时进行初期支护,并根据监控量测结果及时调整施工方法及支护参数。
开挖循环进尺应和支护参数相匹配,短进尺、多循环,支护紧跟开挖,并及时施做仰拱,及时形成支护闭合环。
出碴:
采用无轨运输方式,侧壁导坑采用人工配合大宇-50反铲,ZL-30装载机进行装碴、运碴,采用上下台阶法开挖时因断面较大,采用ZLC-50B侧卸式装载机装碴,自卸汽车运碴。
通风:
采用压入式通风方案,在左、右线的洞口各配置2台55Kw轴流通风机进行通风,φ1200软式风管进洞通风。
初期支护:
喷射砼采用湿喷机作业,在爆破、通风、清帮、找顶完成后进行初喷,施作锚杆和钢筋网后快速立拱架,再复喷至设计厚度。
6.1主要开挖方法介绍
6.1.1双侧壁导坑法
隧道VI级围岩段、V级围岩紧急停车带段采用双侧壁导坑法施工,人工开
挖或减震控制爆破开挖,人工配合大宇50反铲出碴,在超前小导管保护下,采用双侧壁导坑法,人工手持凿岩机、风镐配合反铲进行开挖,开挖步骤如下:
开挖侧壁导坑①部→II部初喷砼,安装钢支撑、挂网、锚杆、补喷砼→③部墙壁部分开挖→IV部初喷砼,立钢支撑、挂网、锚、喷→⑤部环状开挖→VI初喷、立钢支架、网、锚、喷→⑦、⑧部开挖→侧壁临时支撑拆除→开挖抑拱及初期支护→连续循环。
详见开挖断面划分图(图6-1-1)
(1)侧壁导坑开挖:
导坑开挖采用人工(十字镐,风镐)开挖,个别孤石和少量硬质岩段采取风钻打眼,微药量解体、风镐修整轮廓,每循环据实际情况进尺0.6-0.9m,开挖断面成型经检查后,初喷砼封闭围岩面,靠衬砌侧挂φ6.0钢筋网,间距20×
20cm(在洞外先预制成一定的网片),钢筋网紧岩壁,用长30cm左右钢筋作成弯钩将网片钉在岩面上,安装0.3m间距正洞U型钢拱架,同时安装的0.3mU25临时钢拱架,纵向连接φ22钢筋,靠核心土一侧打Φ25超前中空注浆锚杆L=300cm,靠衬砌侧打L=400cm的φ50×
5mm小导管,将钢架与小导管尾部焊接成整体,复喷砼达到设计厚度。
(2)待①部开挖支护超前4-5榀钢架后,进行③部开挖,开挖成型经检查后,初喷3-5cm,靠衬砌侧挂钢筋网,接长下部钢筋拱架,靠核心土侧打系统锚杆φ22,L=250cm,靠衬砌一侧打φ25×
5mm,L=450cm中空锚杆,并将墙脚底部打好4根锁脚锚杆,将锚杆与钢支撑焊连成整体,复喷至设计厚度。
(3)⑤部开挖在左右导坑推进20-30米后进行,由于开挖宽度大,拱部进行环状开挖以能立拱打锚杆、挂网,喷砼的宽度为原则,成型后,初喷3-5cm,挂钢筋网,接长钢支撑打锚杆、复喷至设计厚度,为了减少和中下部施工的干扰,石碴可翻入左右导坑内运走。
(4)中层和抑拱⑦、⑧、⑨、⑾部分开挖可使用装载机和反铲装碴,中层分两层开挖⑦、⑧,先拉⑦留2米平台,然后按⑧部,随挖随拆除侧壁临时支撑,仰拱开挖根据量测结果,采用左右错开推进,每次开挖长度不超过2-3榀钢架,并及时进行钢支架的按长,喷、网初期支护,这时要特别注意侧壁临时支护的锚杆与钢拱架,防止开挖时将其拉倒坍塌从而引起事故。
(5)当洞内围岩变形量较大时,应根据反馈信息及时施作仰拱及填充,甚
至施作二次衬砌。
调口段9m开挖后应进行二次衬砌方可继续开挖。
6.1.2单侧壁导坑法
隧道V级围岩段、IV级围岩紧急停车带段采用单侧壁导坑法施工,V级围岩分布在隧道口和隧道中段,穿越断层带,自稳能力较差,所以施工中应严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”的基本原则。
V级围岩采用单侧壁导坑法分为左右两部分施工,左右导洞分别又分为上下断面分别施工,台阶长度保持在5-10米,导洞上半断面采用人工钻眼爆破,人工卸碴至隧底接着进行上半断面初期支护及中隔壁施作,如有必要进行拱部超前锚杆支护,再进行导洞下半断面开挖,采用人工风钻钻眼爆破,机械出碴。
为了减少上半断面导坑人工出碴量、降低劳动强度,导坑超前下断面保持在5m左右,以使上断面爆破时大部分石碴抛掷于隧底,并且大部分石碴可通过反铲勾刨下来,余下小部分由人工清理抛掷下来,即可机械装运出洞。
施工方法及施工工艺详见《图6-1-2》。
(1)施工顺序
①左导洞上半部中隔壁法开挖→②左导洞上半部初期支护及中隔壁施作→③左导洞下半部中隔壁法开挖→④左导洞下半部初期支护及中隔壁施作→⑤右侧上半部开挖→⑥右侧上半部初期支护施作→⑦右侧下半部开挖→⑧右侧下半部初期支护→⑨仰拱浇筑→⑩拱圈及边墙二次衬砌浇筑→⑾沟槽及路面施工→⑿连续循环
(2)导洞上半部开挖:
在超前锚杆支护下(必要时),采用人工钻眼爆破,控制装药量,尽量减少对围岩的扰动,开挖经检查成型后,立即对其进行喷砼支护3-5cm,然后及时立钢支架挂网,锚杆与钢架焊接成整体后复喷至设计厚度。
(3)导洞下半部开挖:
在上部超前5m左右后进行,开挖支护方法同上,尤其要对拱脚“L”处进行4-6根锚杆锁脚,并根据量测反馈情况,及时施做仰拱,填充及二次衬砌。
6.1.3上下台阶法施工
(1)Ⅳ级围岩穿越隧道微风化带,地下水不发育,主要为基岩裂隙水,基
本无水,围岩稳定性较好,采用上下断面分步开挖法,上下断面施工台阶长度保持在30m左右,上半断面开挖后立即进行上半断面初期支护,再进行下半断面的开挖。
当下半断面初期支护施做完成后立即进行二次衬砌依次整体浇筑。
断面开挖采用人工手持风钻或液压钻钻孔,非电毫秒雷管光面微差爆破,装载机装碴,卸汽车运输出洞,每循环进尺控制在3.0米左右。
施工方法详见图6-3-1《某隧道Ⅳ类围岩开挖方案示意图》。
(2)开挖爆破后,找顶,初喷砼3-5cm,出碴,在钻齐头开挖眼之前,先打上茬炮的锚杆孔和安装锚杆,当开挖前进两循环以后,再施作前面循环的挂网和复喷砼至设计厚度,为了挂网便于贴紧岩面,锚杆尽量布置在开挖面的凹凸不平处,并间隔布置,下半断面在上断面超前20-30m左右交错前进,之间间隔10m左右,以人工手持风钻打眼爆破,开挖按全面爆破布眼装药。
(3)边墙基础与中央排水沟开挖由于比开挖大底低几十公分,一次与隧道底开挖成形较困难,拟按侧槽开挖。
施工方法及施工工艺详见《图6-1-3》
6.2爆破设计
为减少振动与降低噪音,同时达到成形效果好,拟采用光面控制爆破。
根据地质条件,开挖断面、开挖进尺,爆破器材、振速要求等条件编制爆破设计。
光面爆破施工工艺见表6-2-1“光面爆破施工工艺框图”。
表6-2-1光面爆破施工工艺框图
爆破效果分析
6.3隧道施工支护及辅助施工措施
初期支护施工工艺见表6-3-1“隧道锚、网、喷支护施工工艺框图”。
表6-3-1隧道锚、网、喷支护施工工艺框图
成品注浆锚杆
6.3.1初期支护
A.喷射砼:
采用TK500湿喷机作业,砼由洞外拌合站集中拌料,砼运输车运到工作面。
喷射砼前,先用水、高压风对岩面粉尘、松动岩石和杂物进行清理,并使岩面保持一定的湿度。
喷射作业分段、分片、由下而上顺序进行。
B.锚杆安装:
按设计要求布置锚杆位置,钻孔之后清孔并将锚杆顶入,孔口处理,注浆泵进行注浆,待浆液强度达到设计要求后上紧螺栓。
C.钢筋网:
将洞外加工成片的钢筋网紧贴隧道围岩凹凸面起伏敷设,用电焊焊于锚杆尾部,固定牢固。
6.3.2辅助施工措施
A.超前注浆小导管施工:
超前注浆管棚采用φ50×
5mm的热轧无缝钢管。
钻孔后,钢管沿隧道周边以设计外插角打入围岩,端部焊于钢支撑上,注浆泵注浆。
。
施工工艺见表6-3-2“超前小导管施工工艺框图”。
表6-3-2超前小导管施工工艺框图
补钻注浆孔
B.钢拱架:
型钢拱架采用冷弯机弯制,格栅拱采用场坪定位钢筋现场弯制焊接成型,其施工工艺见表5-24“钢拱架施工工艺框图”。
表5-24拱架施工工艺框图
不合格
七、煤层施工
某隧道地处煤系地层,洞身有一处需揭煤施工,存在煤尘防治、瓦斯防治等问题,瓦斯巷道施工及管理难度大,是本项目的难点工程。
7.1揭煤施工方案
接近煤系地层后,由掌子面打一组(3孔)地质超前钻孔(长不小于15米)再掘进5米,继续打地质超前钻孔,以防煤层位置发生变化而误穿煤层。
⑴超前探测
根据《煤规》、国家有关规范及煤层产状和线路的相对位置关系,对探测钻
孔进行布置,掘进工作面距煤层垂距10米处,打3个穿透煤层全厚、并进入岩层不小于0.5米的前探测钻孔,以探明煤层赋存情况,确定煤层走向、层位、倾角、厚度、煤质,详细记录岩芯资料。
在钻探过程中对瓦斯各项指标进行跟踪监测,以确定瓦斯和煤层的特性。
⑵突出危险性预测
掘进工作面距煤层5米时,钻3个测压孔,见煤后改用煤电钻打穿煤层,每打1米煤孔,收集钻屑,测瓦斯压力,按《防治煤与瓦斯突出细则》规定检测指标,判明突出危险性,若有突出危险时,可采用钻孔排放措施,通过强力通风、水力冲孔,将突出危险性降至安全指标内。
1)煤层及瓦斯的突出危险性预测采用综合指标进行预测,依据《防治煤与瓦斯突出细则》第30条的原则进行,按下列两个综合指标判断:
D=(0.0075H/f-3)(P-0.74)
K=△P/f
式中:
D、f即为两个煤层突出危险性综合指标;
H—开挖深度,以米计;
P—煤层瓦斯压力,取两个测压钻孔实测最大值,单位MPa;
△P—软分层煤瓦斯放散初速度指标,由两个坚固系数最小的煤样混合测定;
f—软分层煤的平均坚固性系数,由两个坚固性系数最小值平均而得。
2)利用超前探孔(第一次、第二次)的数据(①湿粉K1值;
②瞬间解析压力值Pd;
③钻孔瓦斯涌出初速度gH;
④瓦斯压力P;
⑤打钻时的动力现象等)来判断瓦斯是否有突出危险。
规定当煤层紧固系数f值≥0.35时,K1>0.8或f<0.35,k1>0.6有突出危险,该指标为采集的煤样是干煤粉时的测定值;
如采集的煤样为湿粉时,当f值≥0.35时,K1>0.4或f<0.35,k1>0.3时有突出危险。
瓦斯瞬间解析压力在取样2分钟后进行测定临界值为0.03Mpa。
3)同时在施工钻探过程中可通过以下征兆来判断煤层与瓦斯的突出危险性;
·
煤层发出劈裂声,有时甚至发出巨响和轰鸣等声音,煤体里发生震动和冲击。
地层压力增大,并把煤挤出,部分煤从工作面脱离,支柱被压发出响声,
顶梁有时被压断,煤壁向外凸出,
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