隧道初期支护及时封闭成环施工作业指南1011Word文档格式.docx
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12.下台阶与仰拱一次开挖及时封闭成环的施工原则和适用条件17
四、单循环作业时间18
五、施工主要人员配置18
1.开挖作业时作业工人分配18
2.支护作业时作业工人分配19
六、主要设备投入19
隧道微台阶施工下台阶与仰拱一次
一、工程概况
隧道进口Ⅴ级围岩暗挖段左线450米(DK615+175~+625)和右线455米(YDK615+170~+625),为HD衬砌类型,初期支护参数:
拱架采用I18型钢拱架,间距为60cm;
系统锚杆4.0m,环纵间距0.8×
0.8m;
钢筋网φ8×
φ8,网格间距20×
20cm;
C25喷砼25cm。
二、总体施工方案
为了保证隧道施工安全,使初期支护尽早封闭成环,隧道进口Ⅴ级围岩开挖采用上下台阶+仰拱开挖三步法施工,仰拱初支紧跟下台阶。
总体施工顺序依次为:
施工准备→测量放线→上、下台阶及仰拱钻眼、爆破→扒上台阶碴→上台架、清危找顶→上台阶立拱、挂网、打设系统锚杆及超前小导管(下台阶及仰拱扒碴、出碴)→下台阶及仰拱立拱、挂网、打设系统锚杆→仰拱初支及下台阶喷砼→仰拱回填土→上台阶喷砼。
1.施工工艺流程图
上下台阶及仰拱一次开挖成型工艺流程图
2.施工步骤示意图
上下台阶及仰拱开挖施工步骤图
3.施工方法
(1)为了保证下台阶施工时不使用台架,上台阶高度定为6.1米,下台阶定为3.53米,仰拱开挖深度0.9米;
上台阶施工利用作业台架,考虑台架搭设稳固,上台阶长度控制在5~6米;
下台阶由于掌子面围岩破碎,稳定性较差,长度控制在2米。
(2)上台阶一次开挖一榀拱架,拱架两侧拱脚位置采用2根Φ42锁脚锚管,锁脚锚管与拱架之间采用Φ22L型钢筋焊接牢固,拱脚位置超挖时采用预制的混凝土块垫拱脚。
(3)由于现场围岩较破碎,整体性较差,开挖后局部易掉块,为了保证仰拱开挖时上台阶的稳定,仰拱开挖滞后下台阶两榀拱架,开挖后及时架设仰拱初支拱架,初支拱架与下台阶拱架连接牢固。
(4)仰拱及下台阶喷砼完成后,回填仰拱和吊移上台阶台架,施工时间约为30分钟,然后喷射混凝土机械手前移施工上台阶喷砼。
三、施工工序
1.施工准备
单线隧道断面狭窄,采用PC130挖掘机施工,考虑挖掘机的吊装能力,开挖作业台架采用2个小台架现场连接成整体。
2.测量立拱放线
测量组采用全站仪严格按照技术交底进行现场测量放样。
3.上下台阶及仰拱钻眼爆破
人工手持YT28风钻进行钻眼,掌子面一共11把风钻,其中上台阶8把(台架上4把,两侧拱脚位置各2把),下台阶2把风钻,仰拱1把风钻。
爆破采用弱爆破,炮眼布置见下图:
上下台阶及仰拱炮眼布置图
表1HD型衬砌断面台阶法施工炮眼布置及药量分配表
部位
炮眼分类
炮眼数(个)
雷管段数
炮眼深度(m)
装药结构
药卷数量(节)
单孔装药量(Kg)
合计药量(Kg)
装填系数
上台阶
周边眼
33
11
1.9
间隔
2
0.32
10.56
0.21
二圈眼
18
9
连续
3
0.48
8.64
0.3
压顶眼
4
7
6
0.96
3.84
0.6
辅助眼
5
2.1
2.88
扩槽眼
1.12
6.72
0.68
掏槽眼
14
1
2.38
1.44
20.16
0.75
小计
78
52.8
下台阶
4.48
8
1.95
底板眼
1.28
8.96
0.83
中层眼
0.65
上层眼
0.8
2.4
0.55
38
26.4
合计
116
79.2
按照每循环进尺1.6m炸药单耗为79.2/(1.6*68.66)=0.72kg/m³
4.扒碴
扒碴采用PC130小挖掘机,台阶扒碴完成后吊装作业台架,台架安装完成后上台阶支护作业。
5.出碴、上台阶支护
下台阶出碴与上台阶支护平行作业,出碴采用ZL40装载机和自卸式汽车出碴。
6.下台阶及仰拱支护
下台阶及仰拱支护作业同步进行,一次施工2榀,仰拱支护滞后于下台阶2~3榀。
7.仰拱及下台阶喷砼
下台阶及仰拱支护完成后开始喷砼,喷砼顺序为先仰拱后下台阶。
8.仰拱回填、上台阶喷砼
仰拱及下台阶喷砼结束后,回填仰拱,喷射机械手前移就位后进行上台阶喷砼作业。
9.施工要求
上、下台阶及仰拱一次开挖法作业要求见下表。
表2上、下台阶及仰拱一次开挖法作业要求表
序号
作业项目
作业要求
备注
施工准备
施工前必须进行详细的书面技术交底
施工前仔细检查钻孔设备,风、水、电等管线路,发现问题及时处理。
测量放线
在开挖钻孔前,必须由测量技术人员对隧道开挖断面、中线及上下台阶分界位置进行准确的测量放样,画出上下台阶开挖轮廓线,标识隧道中线和仰拱开挖控制标高。
上台阶的底部位置应在起拱线或以下位置为宜
超前地质预报(探孔)
上台阶钻孔前,在隧道拱顶、拱脚位置打超前探孔。
探孔深度大于掏槽眼深度1m以上
钻孔
周边眼、掏槽眼和底板眼定人定位,炮眼间距、角度、深度符合爆破设计要求
在钻孔过程中严禁套打残眼,并据钻进速度、围岩软弱程度等,及时调整供风量和供水量,钻孔位置和角度要准确
装药、起爆
钻孔和装药不得平行作业
火工品的领用、装药和起爆必须由持有有效爆破证的爆破工来完成。
必须炮泥填塞炮孔
洞渣块径要求
爆破出的洞渣最大块径不应大于100cm,挖装机装渣时不大于80cm
通风
响炮后,必须进行通风;
通风15分钟以上,空气质量检测达标方可进入
支护
上台阶立拱一次不超过1榀,且拱脚架设在坚实的基岩上,拱脚处为虚碴时采用混凝土块垫拱脚;
下台阶左右同步施工;
仰拱紧跟下台阶,一次开挖2榀;
喷砼顺序为先仰拱后下台阶,最后上台阶
工序安排要求
扒碴后经过清危后方可进行上台阶支护作业
应解决好上下部的施工干扰问题,下部施工应减少对上部围岩、支护的扰动和破坏
10.下台阶与仰拱一次开挖及时封闭成环施工控制要点
(1)施工必须做好工序衔接。
工序安排应紧凑,尽量减少围岩暴露时间,避免因长时间暴露引起围岩失稳。
(2)严格控制各个台阶的循环进尺,上台阶每循环开挖支护进尺Ⅴ级不得大于1榀钢架,Ⅳ级不得大于2榀钢架;
Ⅳ、Ⅴ级围岩边墙每循环开挖支护进尺不得大于2榀钢架。
施工上台阶长度应控制在6米以内。
同一台阶两侧开挖必须错开至少2榀钢架,杜绝同一台阶的同一断面上出现同时开挖。
(3)开挖坚持以光面爆破为主、人工修整为辅,尽量减少对围岩的扰动,并保证岩面圆顺。
挖机开挖应由专人指挥,防止挖机碰触钢架,造成拱架变形甚至发生事故。
(4)根据围岩情况设置超前小导管,根据开挖情况可减小环向设置间距直到消除拱部开挖掉块现象为止,小导管长度宜为2.5~3.0米。
(5)必须高度重视初支的施工质量,采用机械手进行喷射混凝土作业,保证初期支护质量,提高“初支质量是作业人员安全的保证”的意识。
(6)锁脚锚管是保证初期支护安全的重要措施,保证了工字钢在受到侧向力时不发生向洞内的位移变形,同时可以起到抑制拱架整体下沉的作用,从而保证初支结构在施工过程中受力稳定。
根据实际变形情况,我们在每分节处增设2根锚管,即由原设计的2根增为4根,同时保证锁脚锚管与钢架的焊接质量。
为保证锁脚锚管和拱架间的有效连接。
(7)为增强钢架的整体稳定性,应将钢架与纵向连接筋、结构锚杆、定位系筋和锁脚锚杆焊接牢固。
纵向连接筋是将各榀拱架连接为一体形成整体受力结构的保证。
要重视拱架纵向连接筋的焊接质量,保证焊接长度。
必要时加密纵向连接筋。
(8)仰拱初支支护及时封闭成环是确保初期支护安全的根本措施,以利于形成完整的初期受力体系。
同时采用长栈桥施工仰拱,确保了仰拱混凝土的施工质量。
11.下台阶与仰拱一次开挖及时封闭成环技术特点
与三台阶七步开挖法相比,下台阶与仰拱一次开挖及时封闭成环,成环时间短,回归“新奥法”的理念施工,确保了掌子面不易出现“关门”坍方事故。
下台阶与仰拱一次开挖及时封闭具有下列特点:
(1)施工空间大,方便机械化施工,可以多作业面平行作业。
部分软岩或土质地段可以采用挖掘机直接开挖,工效较高。
(2)在地质条件发生变化时,便于灵活、及时地转换施工工序,调整施工方法。
(3)适应不同跨度和多种断面形式,初期支护工序操作便捷。
(4)在台阶法开挖的基础上,预留核心土,左右错开开挖,利于开挖工作面稳定。
(5)当围岩变形较大或突变时,在保证安全和满足净空要求的前提下,及时封闭成环,有效防止了关门坍方事故。
(6)仰拱与掌子面同时开挖爆破,减少后期仰拱开挖爆破对围岩的扰动。
(7)仰拱施工时无需钻眼爆破,减少对掌子面开挖工序的干扰。
(8)仰拱与下台阶初支拱架一次性安装到位,确保钢架之间连接质量。
12.下台阶与仰拱一次开挖及时封闭成环施工原则和适用条件
(1)施工原则
采用微台阶开挖法施工应尽量缩短台阶长度,确保初期支护尽快闭合成环,尽早形成稳定的支护体系。
(2)适用条件
隧道微台阶法施工下台阶与仰拱一次开挖支护及时封闭成环适用于具备一定自稳条件的Ⅳ、V级围岩地段隧道的施工。
主要表现包括:
黄土、强风化岩层(强风化泥岩、强风化泥质粉砂岩等),对于围岩地质为流塑状态、洞口浅埋偏压段也可采用。
四、单循环作业时间
表3单循环各工序作业时间表(1.2m)
工序
作业时间
上下台阶及仰拱钻眼、爆破
4小时
上台阶扒碴及吊台架
1小时
上台阶支护(立拱、挂网、打设超前、系统锚杆及锁脚)
出碴及下台阶扒碴
1小时30分
与上台阶支护平行作业
下台阶及仰拱支护(立拱、挂网、打设系统锚杆及锁脚)
下台阶及仰拱喷砼
30分
仰拱回填及吊台架
上台阶喷砼
2小时10分
总循环时间
11小时40分
五、施工主要人员配置
表4施工人员配备情况
职务
人数
现场负责人
1人
技术主管
安全人员
质检人员
开挖工
18人
电焊工
2人
喷浆工
3人
测量员
1.开挖作业时作业工人分配
上、下台阶及仰拱开挖平行作业,上台阶台架上4把风钻同时钻眼,施工人员6人;
上台阶两侧各2把风钻同时钻眼,施工人员各3人;
下台阶及仰拱3把风钻同时钻眼,施工人员6人。
2.支护作业时作业工人分配
上台阶扒完碴后开始上台阶立拱施工,下台阶及仰拱出碴,下台阶与仰拱立拱施工平行作业;
人员配置:
上台阶12人,下台阶及仰拱6人。
六、主要设备投入
表5机械配备情况(单作业面)
设备名称
数量
空压机
3台
装载机
1台
挖掘机
出渣车
4辆
湿喷机械手
混凝土运输车
2台
YT28风钻
11把
电焊机
七、仰拱及时封闭成环工序施工横道图
上下台阶及仰拱一次开挖,初期支护及时封闭成环各工序施工时间如下表:
表6施工工序时间表(单循环)
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- 隧道 初期 支护 及时 封闭 施工 作业 指南 1011