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施工放样工作,清单如下,请予查验。
承包人:
桩号或位置
工程或部位名称
放样内容
备注
洞身
测量线及轮廓
附件
测量及放样资料目录(资料附后):
质检工程师:
施工技术方案报审表监表-67
贵州三维工程建设监理咨询有限公司编号:
现报上K119+000-K119+100南溪隧道洞身开挖工程的技术、工艺方案,方案详细
说明和图表,请予审查和批准。
附件:
技术、工艺方案说明和图表。
承包人日期
审查意见:
监理工程师日期
(总)驻地监理工程师日期
附注:
特殊技术、工艺方案要经总监理工程师批准,一般由驻地监理工程师审批
南溪隧道纳溪端洞身开挖施工技术方案
第一章工程概况
南溪隧道为分离式长隧道。
左线起讫桩号ZK116+660.45~ZK119+375.78,长2715.33m,右线起讫桩号YK116+660~YK119+388.82,长2728.82m。
该隧道主洞建筑限界为:
10.25m×
5m(宽×
高),内轮廓设计为11.06×
7.15m(宽×
高),停车带建筑限界为:
13.0m×
5.0m(宽×
高)内轮廓设计为13.81m×
7.72m(宽×
高;
车行横通道建筑限界为:
宽4.5m,净高6.0m,限界高度5.0m;
宽2.5m,净高3.0m。
进、出口洞门采用环框式洞门。
南溪隧道围岩情况见表1。
南溪隧道类别划分情况表1
位置
桩号
长度(m)
围岩类别
左线
K116+660.45~K116+730
69.55
Ⅴ级
K116+730~K117+172
442
Ⅳ级
K117+172~K117+225
53
K117+225~K119+305
2080
K119+305~K119+375.78
70.78
右线
K116+660~K116+740
80
K116+740~K117+705
965
K117+705~K117+905
200
K117+905~K119+317
1412
K119+317~K119+388.82
71.82
纳溪段采用Ⅴ(浅)型衬砌,左线长37.55m,右线长36m;
宜宾段采用Ⅴ浅(C1)和Ⅴ浅(C2),左线长70.78m,右线长71.82m;
中间段采用Ⅳ级型衬砌,左线长2522m,右线长2377m;
Ⅳ停型衬砌左右线各长120m;
南溪隧道修建三个车行横通道、四个人行横通道。
隧道大的地貌处于四川盆地南部红色丘陵~低山区。
隧道穿越马家乡,地层岩性由上至下依次为新生界第四系坡残积层、崩坡积层、中生界白垩系上统夹关组和侏罗系上统蓬莱镇组。
.
南溪隧道在K117+750设立变坡点,纳溪端为0.9%的上坡,宜宾端为0.999%的下坡,隧道设计最高点在K117+750,设计高程为328.36m,最大埋深在右线K118+725处,埋深121.80m。
隧道进出口都位于曲线上,隧道进口左线曲线半径为7000m,进口右线曲线半径为5000m;
隧道出口左线曲线半径为3160m,出口右线曲线半径为2500m;
隧道中段为直线段。
洞口开挖1050m3,洞身开挖540156m3。
隧道设计技术标准:
公路等级:
双向四车道高速公路
隧道设计速度:
80Km/h
隧道主洞建筑限界见表2。
主洞建筑限界表2
项目
净宽(m)
净高(m)
行车道(m)
侧向宽度(m)
检修道(m)
主洞
10.25
5
3.75×
2
0.5/0.75
0.75×
隧道紧急停车带建筑限界见表3。
隧道车、人行横道建筑限界见表3。
紧急停车带及横通道建筑限界表3
名称
加宽带(m)
紧急停车带
13.0
5.0
3.5(含侧向宽度0.75m)
车行横通道
4.5
人行横通道
2.0
2.5
隧道路面横坡:
单向坡2%(直线段),超高不大于±
4%
隧道内最大纵坡:
±
3%;
最小纵坡:
0.3%。
设计荷载:
公路-I级。
隧道防水等级:
一级;
二级衬砌砼抗渗等级不小于S6。
第二章施工方案及施工方法
一 施工测量
隧道洞外控制测量采用三角测量,洞口外设置三个平面控制点,且将控制点设在能相互通视,稳固不动,而且便于引测进洞,能与开挖后的洞口通视之处,尽可能避免干扰,且不会被弃碴掩埋,并定期对基准点和水准点进行校核。
高程控制测量采用水准测量,洞口布设三个高精度水准点。
水准点布设在坚固、通视好,施测方便,便于保存且高度适宜之处。
三个水准点的高差,以安置一次水准仪即可联测两个以上为宜。
二 洞内控制测量
(1)施工导线。
在开挖面向前推进时,用以进行放样来指导开挖的导线,其边长为5-50m。
(2)按设计及相关规范要求洞口段每10米布设沉降观测点、收敛观测点,在洞顶YK119+663布置地表下沉观测点。
三洞身开挖施工
根据“新奥法”施工要求,隧道开挖必须尽可能减轻对围岩的震动,充分发挥围岩的自承能力,故在钻爆作业中采用光面爆破,并根据围岩情况,及时修正爆破参数,达到最佳爆破效果,形成整齐准确的开挖断面,减少超欠挖。
K119+000-K119+100段隧道,采用Ⅳ平型衬砌,根据设计施工工序,采用上下台阶开挖,在左洞上台阶开挖60~80m后,开挖下台阶,下台阶初期支护完成后,及时施作仰拱及回填,封闭成环。
1、钻爆设计
隧道开挖采用微震控制爆破技术,以减少对围岩的扰动。
(1)爆破器材选用
采用毫秒雷管起爆系统,非电毫秒雷管采用15段,引爆采用电雷管,炸药采用乳化炸药。
(2)掏槽形式
采用斜眼楔形掏槽。
(3)炮眼布置
台阶长度30~50m,Ⅳ平型上台阶高6.39m,上台阶高度不能太低,太低了不利于大型机械作业及工作面的展开,断面大有利于提高光爆效果。
环形导坑预留核心土法开挖一般在围岩较差地段采用,洞口地段、土夹石围岩,局部孤石放炮松动,其余用挖机配合人工开挖,炮眼布置根据围岩的情况,在相对较硬的地方钻炮眼,炮眼的选定随机性强,故环形导坑开挖在此不画炮眼布置图,也不作爆破参数计算。
(4)爆破参数
光面爆破设计参数见《光面爆破设计参数表》。
钻爆作业时,根据地质条件及时修正爆破参数,以期达到最佳爆破效果。
光面爆破参数表
岩石
种类
饱和单轴抗压极限强度Rb(MPa)
装药不偶合系数D
周边眼间距E(cm)
周边眼最小抵抗线V(cm)
相对距E/V
周边眼装药参数(kg/m)
硬岩
〉60
1.25~1.5
55~70
70~85
0.8~1.0
0.30~0.35
中硬岩
30~60
1.5~2.0
45~60
60~75
0.20~0.30
软岩
≤30
2.0~2.5
30~50
40~60
0.5~0.8
0.07~0.15
每循环爆破的总装药量Q值
Q=K.*L*S
式中:
Q——每循环爆破总药量(kg)
K——爆破单位体积岩石的炸药平均消耗量,即炸药单耗量(kg/m3)
L——爆破掘进进尺(m)
S——坑道开挖面面积(m2)
其中爆破系数K的选择对爆破的效果很重要,根据现场爆破面积和岩石情况确定合适的爆破参数,上一循环结束为下一循环确定爆破参数,保证爆破参数与实际情况相符。
炮眼数目N的确定
N=Q/q=(k*s)/(α*β)
α——各部炮眼的装药系数,即药卷总长度与炮眼长度比
β——药卷单位长度质量,(kg/m)
q——单孔平均装药量q=α*β*L
比钻眼数量n
n是指单位开挖断面的平均钻眼数
n=N/S
比钻眼数n是评价在同等条件下,钻眼工作量的一个指标。
是痕量掘进快慢的指标。
在确定以上三个定量指标后,还应根据进度要求确定合理的掘进进尺L和循环时间t即掘进速度V,并结合实际选择合理的炮眼直径、要卷直径。
炮眼要分名别类的进行施工,保证工人分工、经验不同分别安排打不同的炮孔,保证工人对专项炮眼的熟练。
钻眼与装药要按排一名技术人员进行指导。
保证我段的爆破达到最佳效果,因为爆破是关系到工程质量、工程安全、工程成本的重要一个环节。
2、钻爆作业
(1)测量放线
测量是控制开挖轮廓精确度的关键。
采用全站仪进行测量,每隔十米进行隧道轮廓断面的测量与高程复核,确保隧道高程与轮廓断面在设计要求内。
每循环都由测量技术人员在掌子面标出开挖轮廓和炮孔位置,并在以支护好墙壁上表出路程桩号,保证其他技术人员或参观与检查人员便于施工与检查。
(2)钻孔
采用自制钻孔台架配YT-28气腿式风动凿岩机严格按照爆破设计进行钻孔,人工装药起爆。
个别孔位处不便钻孔或易于卡钻,应适当调整孔位并经专业技术人员批准和调整后方可进行。
钻孔时先用短钻杆开孔,再换上长钻杆钻进。
钻孔施工中应特别注意炮孔方向和角度,随时进行调整。
钻孔采用风动湿式钻法,减少噪音和灰尘。
严格按炮孔布置图正确对孔,确保爆破质量。
采用直捣或斜捣打钻,周边孔外插10-20角,炮孔相互平行,周边孔在断面轮廓线上开孔,周边孔对孔误差环向不大于5cm。
掏槽孔对孔误差不大于3cm,其它孔开眼误差不大于10cm。
(3)装药
钻完孔后,用高压风吹孔,经检查合格后装药。
装药时,对孔进行检查,用一直顺的炮杆,检查其孔深及方向和角度,并对孔内有无水进行判断,对有水和可能有水的炮孔装防水胶质炸药,无水炮孔装普通岩石炸药。
由于孔位存在一定误差,经检测,在装药时可局部进行调整。
装药分片分组负责,严格按爆破设计规定的装药量、雷管段号“对号入座”。
爆破网路连接、检查及起爆,按照爆破设计要求执行。
(4)堵塞
装药的炮眼均堵塞炮泥,堵塞长度不小于25cm。
3、超欠挖控制
钻爆法开挖是否经济、高效,关键是控制好超欠挖,钻爆施工中将采取如下措施:
①根据不同地质情况,选择合理的钻爆参数,选配多种爆破器材,完善爆破工艺,提高爆破效果。
②提高画线、钻眼精度,尤其是周边眼的精度,是直接影响超欠挖的主要因素,因此要认真测画中线高程,准确画出开挖轮廓线。
③提高装药质量,杜绝随意性,防止雷管混装。
④断面轮廓检查及信息反馈:
了解开挖后断面各点的超欠挖情况,分析超欠挖原因,及时更改爆破设计,减少误差,配专职测量工检查开挖断面。
⑤建立严格的施工管理:
在解决好超欠挖技术问题的同时,必须有一套严格的施工管理制度来保证技术的实施,为此,从进洞前,制定严格的奖罚制度,用经济杠杆来调动施工人员的积极性,造成人人关心超欠挖,人人为控制超挖努力。
⑥加强监控量测,及时将拱顶下沉及周边收敛情况反馈给开挖工作,准确预测开挖面的拱顶沉落量和周边收敛量,有效控制超欠挖。
5.隧道弃碴装运
出碴主要采用隧道专用长臂挖掘机及两辆装载机装碴。
长臂挖掘机的特点是小巧、灵活、上台阶扒碴快且较彻底,含量较少,可进人工清底。
同时长臂挖掘机可辅助找顶工作。
由于隧道较长,为了尽量减轻隧道内空气被污染,汽车尽量采用排气、排烟量少的15吨汽车直接运碴至指定弃碴场。
为了提高出碴效率,缩短循环时间,保证安全,采取如下措施:
①加强装运碴设备的维护保养,备足易损配件,发现故障及时修理与排除。
②设专人养护道路,保持弃碴道碴路平整、无积水,定期铺维修。
尤其雨季,设专人及时排除不安全隐患。
③加强洞内排水与照明,保持洞内有良好照明和路况。
④加强通风,保证洞内空气新鲜。
⑤弃碴场采用推土机平整,专人指挥倒碴。
⑥教育司机遵守交通规则,礼貌行车,严禁带故障行车和酒后驾车。
⑦施工便道经常洒水,防止尘土飞扬。
五特殊地质地段的施工
设计图中表明,隧道开挖后部些段落的围岩处于断层破碎带,围岩较破碎,部份围岩由厚层块状砂岩与粉砂质泥岩互层构成,因差异风化,粉砂质泥岩剥落而使砂岩悬空,砂岩岩体因发育卸荷裂隙而产生崩塌,在坡麓则形成岩堆。
纳溪端浅埋段围岩夹泥质的比例较大,岩层产状平缓,层间结合差,由于泥质岩具遇水软化、脱水干裂、易风化的特性,导致洞身泥质岩风化碎落,且部分地段开挖后涌水较大,涌水冲走砂岩夹层中的物质,并且引起围岩变软,从而引起塌方。
1.隧道塌方处理的基本步骤及方法
(1)加固防止塌方扩大范围
塌方发生后,首先应防止塌方继续扩大:
①在塌方范围顶部、侧壁上的危石及大裂缝,应先进行清除或锚固;
②对塌方范围前后原有的支护进行加固,以防止塌方的扩大(见图1);
③在塌方范围内架设支撑或喷射混凝土,必要时加设锚杆;
④加快衬砌。
对塌方两端应尽快做好局部衬砌,以保证塌方不再扩大。
(2)处理塌方法及措施
a发生塌方,除迅速营救施工人员外,要迅速加固未塌方地段,以防止塌方范围扩大,并可为清理塌方而做好准备。
b摸清塌方情况,调查塌方范围和塌方后围岩现状。
分析塌落原因及性质、间歇规律、塌方现场情况。
c处理塌方应按“小堵清,大塌穿”及“治塌先治水”的原则进行。
当塌方规模较小时,应首先加固塌体两端洞身,尽快施作喷射混凝土或锚喷联合支护,封闭塌穴顶部和侧部,然后清渣。
也可在保证安全的前提下,在塌渣上架设施工临时支护,稳定顶部而后清渣。
d当塌方规模很大塌渣体堵死洞身时,则无法支护塌穴,塌方原因、大小无法查清时也不容许清渣,以防随清随塌,使塌方范围迅速扩大,因此,采取“大塌穿”的办法,宜采取“先护后挖”的方法,在查清塌穴规模大小和穴顶位置后,可采用超前小导管或注浆凝固法稳固围岩体和渣体,待其稳定后再按先上部后下部的顺序清除渣体。
f对塌方冒顶,在清渣前应该支护陷穴口,地层极差时,在陷穴口附近地面应打设地表锚杆,洞内可采用管棚支护和钢架支撑,且随处理随喷射混凝土作临时支护处理。
g在塌方处,模筑衬砌背后与塌穴洞孔周壁间必须紧密支撑。
塌方较小时,可用浆砌片石或干砌片石将其填充;
塌穴较大时,可用浆砌片石回填厚2米,其上空间宜采用钢支撑等顶住稳定围岩;
特大塌穴将根据具体情况,做特殊处理。
h治坍先治水是处理塌方的经验,水的流动会加剧塌方发展,所以在处理塌方时要加强防、排水,并采取适当措施防止地表水流入或下渗到塌穴或塌渣体内。
对于塌方冒顶,还应在陷穴口设蓬遮盖穴顶防雨。
陷穴口回填标高应高出地面并封口。
塌方段围岩极不稳定,围岩压力大,因此,衬砌结构须相应加强,对围岩同时应采取加固措施,如在衬砌外作浆砌片石护拱、在塌方体内压水泥浆等,并且做好排水工作,以免后患。
j在有拱架部位时,可选用模喷工艺,在拱架上挂设模板,喷料口放入模板内喷射,如果塌方较小可直接喷砼,如果较大可采用塌落度较大的片石砼进行填筑。
3.预防塌方的措施
要预防隧道施工塌方,首先要做好地质预报,选择相应的安全合理的施工方法和措施。
在施工中注意掌握下述要点:
(1)先排水
在施工前和施工中均应采取相应的防排水措施,首先尽可能将洞外之水截于隧道外,然后对塌方地段的积水采取措施将其排到洞外,有利于处理塌方工作的顺利进行。
(2)短开挖
各部开挖工序间的距离要尽量缩短,以减少围岩的暴露时间。
(3)弱爆破
在爆破时,要用浅眼、密眼,并严格控制用药量或用微差毫秒雷管。
(4)强支护
针对破碎、松散及有地压情况,确保支护结构有足够的强度。
(5)快衬砌
衬砌工作紧跟开挖工作面进行,力求衬砌尽快成环。
(6)勤检查、勤量测
每次放炮之后,要敲帮问顶,防止松散岩石伤人;
对于爆破后突然有涌水渗出的地段,要加强观察;
同时加强监控量测,及时整理数据,对围岩发现有变形或异状,要立即采取有效措施及时处理隐患。
对涌水浸泡后的初支及二衬重新进行监控量测,有剥离开裂之处立即进行加固处理。
六南溪隧道监控量测项目、方法及作业的内容
1、监控量测项目及方法
根据隧道的实际情况和需要,确定现场监控量测项目为:
地质和支护状况观察、地表下沉观测、周边位移量测、拱顶下沉量测、锚杆抗拔力试验五种;
在施工根据实际围岩的情况作选择项目。
南溪隧道现场监控量测项目及量测方法
项目名称
方法及工具
布置
量测间隔时间
1-15天
16天-
1个月
1-3个月
3个月以后
必
测
项
目
地质和支护状况观察
岩性、结构面产状及支护裂隙观察
开挖后及初期支护后进行
每次爆破后进行
地表下沉观测
精密水平仪、水准尺
浅埋、洞口(埋深40m)每10-20m一个断面,每个断面宽度3B范围内7个测点
1-2次/天
1次/2天
1-2次/周
1-3次/月
周边位移量测
收敛仪
每10-50m一个断面、每断面1-2对测点
拱顶下沉量测
水平仪、水准尺、钢尺或测杆
每10-50m一个断面、每断面2对测点
锚杆拉拔试验
锚杆拉拔仪
每10m一个断面、每断面至少做3根锚杆
1次/周
1次/月
选择项目
根据围岩的实际情况作选择,包括初期支护钢支撑内力量测、二次衬砌混凝土内力量测、初期支护与二次衬砌间压力量测、围岩体内位移量测。
2、监控量测作业的内容
(1)地质及支护状况观察
观察内容:
掘进面及附近周边的自稳性,围岩节理裂隙发育程度及其方向,开挖工作面的稳定状态,顶板有无坍塌,涌水量大小,水压以及出水位置等,底板有无隆起现象;
地质及岩质情况,校核围岩分类;
对开挖后已支护地段围岩的动态观测,包括有无锚杆被拉断或垫板脱离围岩现象,喷混凝土有无裂隙、剥离和剪切破坏,钢拱架有无被压坏变形情况,锚杆注浆和喷射混凝土施工质量是否符合规定的要求;
观察应当引起注意的破坏,如拱顶混凝土喷层因受弯曲压缩的影响而出现的裂隙,以及各种危险的征兆,如拱顶混凝土喷层出现有对称性局部的崩落和侧墙内移等。
地质素描的内容包括:
岩石名称、结构、颜色;
岩体层理、片理、节理、裂隙、断层等各种软弱面的产状、宽度、延伸情况、连续性、间距等;
岩石各结构面的成因类型、力学性质、充填物成分及泥化、软化情况;
岩脉穿插情况及其与围岩接触关系,软硬及破碎程度,围岩的自稳时间与自稳性能;
岩体的风化程度、特征、抗风化能力;
地下水的类型、出露位置、水量及对喷锚支护的影响;
施工开挖方法、支护参数及循环时间;
围岩内鼓、弯折、变形、岩爆、掉块、坍塌的位置、规模和分布情况;
溶洞、黄土、流沙、天然气地层等特殊地质条件的描述;
喷层开裂、起鼓、剥离情况的描述及照片。
(2)拱顶下沉量测与周边位移量量测
拱顶下沉与周边位移量测也称收敛量测,是隧道内各种量测中最重要的项目,根据量测结果判定拱顶及周边围岩的稳定性、初期支护、施工的合理性、灌注二次衬砌的时间。
拱顶下沉量测与周边位移量测原则上设在同一断面上进行,量测的间距一般为:
宜宾端Ⅴ浅,级围岩洞口浅埋段10m。
拱顶下沉量测的测点,原则上应设在拱顶中心,如因风管妨碍量测工作时,也可将测点设于拱顶中心之外。
拱顶下沉量测可测得拱顶的绝对下沉量,周边位移量测可测得净空相对位移。
周边位移量测的测线采用2条水平测线或三角形测法,根据围岩情况及施工方法选用,围岩越好测线越少,施工分部越多,测线越多。
量测断面设置应尽量靠近开挖面,距开挖面2m范围内,以便量取初始数值,一般要求在开挖后12h以内,迫不得已时也要在24h内安设,且应在下一次爆破以前进行。
宜宾端洞口浅埋段拱顶下沉与周边收敛测线布置图见图。
不同的围岩地质条件,从开挖到变形收敛所需时间各不相同,因此量测时间就各有长短,在稳定性好的围岩中,其变形收敛快,一般量测一周时间就可以判断围岩稳定状态,而在塑性流变岩体中,其变形收敛时间长达二个月以上,则需要进行较长时间的观测。
(3)地表下沉量测
Ⅴ浅型,Ⅴ型围岩通常是软弱破碎地层,其稳定性差,如果覆盖层厚度较小,那么开挖时地表下沉量就较大,因此有必要进行地表下沉量测,以了解其稳定性。
南溪隧道纳溪端地表下沉观测单洞布置7个测点,具体布置见图所示。
地表沉降量测测线布置图
(4)锚杆拉拔试验
锚杆拉拔试验用锚杆拉拔仪进行试验,此试验在锚杆施作满28天后进行,每10m一个断面,每断面至少做3根锚杆,达设计拉拔力值为合格。
3、监控量测管理
将量测结果及时反馈到设计、施工中去的目的,首先是为了指导施工,保证施工中的安全,其次是为了确保设计中的经济性,通过降低支护参数,降低成本,达到经济合理。
因此,必须将量测结果快速、准确地反馈到设计及施工中去,并在整个隧道施工中积极、连续地进行量测,以获得良好的成效。
南溪隧道纳溪端设一个监控量测小组,监控量测小组成员组成:
一名总体负责人,一名测量员,二名协助人员,共五人。
监控量测小组成员分工如下:
总负责人1人负责围岩与地质支护状况观察,监控量测数据处理、支护结构分析,出报告。
测量员1人负责监控量测数据测量
协助人员2人协助监控量测工作
七隧道超前地质预报
1.隧道施工前的超前地质预报,是在探测或预测开挖工作面前方几米至几十米,甚至几百米以上的围岩工程地质和水文地质条件的基础上,结合掘进中地质条件的变化,及时提出预报。
预报的具体内容如下:
(1)对照勘测阶段的地质资料,预报地质条件的变化情况及对施工的影响程度;
(2)可能出现坍方、滑动影响施工时,预报其部位、类型、规模、发展趋势,并提出处理措施;
(3)隧道将要穿过不稳定岩层、较大断层时,需施工单位改变施工方法或做应急措施预报;
(4)预报可能出现突然涌水地点、涌水量的大小、地下水泥砂含量及对施工的影响;
(5)软岩出现内鼓、片状掉块地段,应预报对施工的影响程度;
(6)岩体突然开裂或原有裂隙逐渐加宽时,应预报其危害
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