下穿京福高速七步台阶法施工措施Word文件下载.docx
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2)《新建时速300~350公里客运专线铁路设计暂行规定》铁建设[2007]47号
3)《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》[2005]160号
4)《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》铁建设[2006]189号
5)《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》铁建设[2005]160号
6)《金牛山隧道施工图》(京沪高京徐施隧07-01~11)
7)《隧道洞门及洞口工程参考图》(京沪高京徐施隧参01-01~19)
8)《隧道辅助施工措施及施工方案参考图》(京沪高京徐施隧参02-01~12)
9)《双线隧道复合式衬砌》(通隧(2005)0301)
10)《隧道防排水参考图》(京沪高京徐施隧参03-01~09)
11)《隧道参考图汇编》(京沪高京徐施隧参04-01~18)
12)《隧道内综合接地参考图》(京沪高京徐施隧参05-01~11)
2、编制内容
下穿京福高速公路段的开挖、超前支护、初期支护、仰拱衬砌及填充、拱墙衬砌施工、交通管制等。
3、工程概况及数量
金牛山隧道在DK466+230~DK466+330下穿京福高速公路C匝道(京福至肥城方向),在DK466+560~DK466+660下穿京福高速公路,全长200m。
DK466+230~DK466+330段为3.0‰的上坡,位于R=9000m的曲线上,DK466+560~DK466+660段为12.0‰的上坡,位于R=30000m的竖曲线上;
围岩为Ⅳ,工程地质为花岗片麻岩,局部夹脉状角闪岩及石英岩,弱风化,节理裂隙发育,呈碎石状玉碎结构;
工程水文有基岩裂隙水q=0.00035m/s.m3;
该段隧道主要工程量见下表:
下穿京福高速公路主要工程量表
序号
项目名称
单位
工程量
备注
1
石方开挖
m3
150.89
每延米
2
C35混凝土
19.55
3
C25混凝土
7.98
4
C25喷射混凝土
11.33
5
钢筋
t
3.28
6
防水板加土工布
m2
42
7
φ108、t=5㎜热轧无缝钢管
m
11610
合计
8
φ42、t=3.5㎜热轧无缝钢管
67.5
9
C50型高性能碳塑加强筋纤维
kg
9.8
10
Φ22普通砂浆锚杆
11
φ25CD反循环注浆锚杆
50.75
12
型钢
0.48
4、金牛山隧道下穿京福高速公路情况
金牛山隧道在DK466+230~DK466+330下穿京福高速公路C匝道(京福至肥城方向),交角14.57°
,匝道为两车道及一紧急停靠车道宽12米。
DK466+270处轨面标高为165.02m,地面(京福高速公路路面)标高184.08m,隧道埋深即自然地面至京沪高速轨面的距离19.06m。
隧道结构顶到路面的距离为9.28m,匝道车流量较小,主要通行的是小汽车及大客车,载重汽车较少。
附图:
金牛山隧道在DK466+230~DK466+330下穿京福高速公路C匝道横断图
DK466+560~DK466+660下穿京福高速公路,交角36.73°
,京福高速公路北京往福州方向为三车道,福州往北京方向为两车道及各边有一紧急停靠车道,路面总宽37.5米。
DK466+640处轨面标高为167.39m,地面(京福高速公路路面)标高189.21m,隧道埋深21.83m,隧道结构顶至路面的距离为12.045m;
京福高速公路车流量大,平均每3~5秒时间通行一辆车,载重汽车较多,并且吨位大。
DK466+560~DK466+660下穿京福高速公路横断图
距离京福高速公路E匝道(曲阜至肥城方向)平面距离比较近,约25m,埋深27.46m,对高速公路影响不大。
附图
5、施工用电、风、水
施工用电使用隧道既有系统电源。
施工用风使用隧道既有系统供风。
施工用水使用隧道既有系统供水。
6、施工方法及工程措施
DK466+230~DK466+330及DK466+560~DK466+660段隧道两次下穿京福高速公路及匝道,本段采取φ108㎜长管棚与φ42㎜小导管注浆相结合的超前预支护措施,采用三台阶七步法开挖。
施工时加强地面监控量测工作(由测量中心编制金牛山隧道下钻京福高速公路监控量测地表监测方案并进行监控测量的实施),在必要时与高速公路管理单位联系对高速公路通行采取限速、限吨位、分道通行的交通管制措施。
6.1、三台阶七部法开挖
三台阶七步法开挖,坚持“先探测、管超前、弱爆破、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”的原则进行施工,开挖方式采用光面爆破。
循环进尺80㎝,采用乳化炸药(Φ32卷长200mm净重150g),严格控制装药量,掏槽孔0.3-0.4㎏/孔,周边孔及辅助孔0.225㎏/孔。
开挖按照设计要求将开挖面分成5个区域,各区域的边界及施工步骤横断面见下图。
台阶七步法开挖断面图
台阶七步开挖透视图
台阶七步法施工的台阶长度可根据施工机械、人员安排等情况适当调整。
各部工序间隔距离可根据现场班组安排自行拟定,但不宜太长。
1)施工工序如下:
(1)测量放线确定开挖边线及长管棚位置。
(2)先对①单元拱部进行超前长管棚支护。
(3)开挖①单元区域石方,并及时进行初喷及锚杆钢架施工。
(4)滞后①单元2m~3m后,开挖②单元。
(5)滞后②单元6m~8m后,开挖③单元石方并及时进行初喷及锚杆钢架施工。
(6)滞后③单元6m~8m后,开挖④单元石方并及时进行初喷及锚杆钢架施工。
(7)滞后④单元6m~8m后,开挖⑤单元石方并及时进行初喷及锚杆钢架施工。
(8)滞后⑤单元6m~8m后,开挖⑥单元石方并及时进行初喷及锚杆钢架施工。
(9)根据二次衬砌仰拱的施工进度及安全距离来进行隧底⑦单元开挖并进行初喷及钢架施工。
(10)⑦单元开挖完成后施工仰拱混凝土。
(11)滞后仰拱36m施工拱墙二次衬砌混凝土。
2)施工注意事项:
(1)严格按设计边界(预留变形量8~10cm)测量放样,按设计步骤施工。
(2)隧道施工坚持“先探测、管超前、严注浆、弱爆破、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”的原则。
(3)开挖方式均采用弱爆破或使用风镐人工开挖。
爆破严格按爆破设计施工,爆破时严格控制炮眼深度、角度及装药量。
(4)工序变化处钢架(钢架结点处)应设置锁脚锚管,以确保钢架基础稳定。
(5)当现场各分部开挖孔径及台阶高度需进行适当调整时,应保证洞身钢架连接牢固,并且钢架拱脚持力在基岩上,不得悬空,并考虑各分部的稳定及施工的便捷性。
(6)钢架之间纵向连接钢筋连接按要求设置,并连接牢固。
(7)施工中,按有关规范及设计图的要求,进行监控量测,及时反馈结果,分析洞身结构的稳定,为支护参数的调整、二次衬砌的时间提供依据。
6.2爆破设计
三台阶七步法开挖爆破设计
①爆破参数选择
金牛山隧道DK466+230~DK466+330以及DK466+560~DK466+660段两次下穿高速公路及匝道地段采用三台阶七步法开挖,根据围岩情况并结合前期隧道开挖爆破情况及综合安全因素,在按照“先探测、管超前、严注浆、弱爆破、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”的原则下施工,确定循环进尺为0.8米,炮眼利用率90%,掏槽形式采用V形掏槽。
炸药选用1号乳化炸药,药卷直径为Ф32,周边眼采用直径Ф32的药卷不藕合间隔装药。
引爆方式采用非电毫秒雷管。
爆破参数计算如下:
A.炮眼数量:
N=qs/ar
标准直径的炮眼:
(炮眼直径35mm,药包直径32mm)
N=qs/ar式中:
N—炮眼数目(个)
q—单位炸药消耗量(kg/m3),本隧取0.5kg/m3
s—开挖断面面积(m2),本隧为155m2
a—爆破振动衰减系数
r—炸药的线装药密度(kg/m)
根据选用断面尺寸得:
S=155m2
查经验数据已知:
a=0.45r=0.75kg/mq=0.6kg/m3
N=(0.6×
155)/(0.45×
0.75)=275.5(个)取276个
拱部采用光面爆破,周边眼间距取45㎝,掏槽眼采用8个,
B、掏槽眼深度:
取b=40cma=50cmα=60°
(b为炮孔排距,a为炮孔间距,α为炮孔倾角)
L=0.8/sin60°
≈0.9m
C、每一循环装药量:
Q=0.5×
0.9×
170=76.5kg
Φ32卷长20㎝净重150g
D、炮眼的装填系数:
掏槽眼70%,辅助眼60%,周边眼50%,求出各炮眼装药量。
钻孔作业采用YT-28手风钻,自制钻爆作业平台辅助作业,钻孔作业中要求“准、齐、平、直、顺”,参考预加固支护位置或画定开挖轮廓线及眼位,准确按要求位置施工,眼底落于同一平面上,边眼外斜保持0.04~0.05,两炮衔接台阶小于10cm,装药必须堵塞,周边眼采用间隔装药,使用导爆索,竹片和电工胶布加工,确保良好效果。
②爆破设计
三台阶七步法开挖爆破设计详见“三台阶七步法开挖炮眼布置图”
三台阶七步法开挖炮眼布置图
V形掏槽眼布置图
说明:
1、此图为金牛山隧道下穿京福高速公路段
台阶法V形掏槽孔炮眼布置图;
2、图中单位以cm计;
3、爆破循环进尺0.8m。
Ⅳ级围岩三台阶七步法开挖爆破参数表
炮眼分类
炮眼数
雷管段数
炮眼深度
炮眼装药量
药卷量
装药量
合计药量
个
段
cm
卷/孔
Kg/孔
Kg
台阶①部
掏槽眼
80
2.5
0.375
1.5
100
0.45
1.8
内圈眼
30
11.25
周边眼
34
0.3
10.2
台阶②部
掘进眼
14
5.25
台阶③部
4.5
15
台阶④部
2.7
台阶⑤部
13
台阶⑥部
16
4.875
17
18
台阶⑦部
2.25
19
6.375
20
27
8.1
合计
276
99
循环设计进尺:
0.8m总钻孔量:
221.6m开挖量:
124m3炸药单耗:
0.80kg/m3
6.3隧道支护
下穿高速公路地段采用“Ⅳ级加强”衬砌断面形式,格栅钢架采用与三台阶七步法开挖相对应的Ⅳ级加强格栅支护,具体衬砌参数见下表:
围岩
级别
初期支护
二次衬砌
预留变形量(㎝)
喷射砼
钢筋网(φ8)
锚杆
钢架
拱墙
(㎝)
仰拱(㎝)
设置部位/厚度(㎝)
网格间距(㎝)(环×
纵)
设置部位
长度(m)
间距(m)(环×
规格
每榀间距(m)
Ⅳ级
加强
拱墙、仰拱/25
20×
3.5
1.0×
格栅
0.8(全环)
45
55
8~10
6.3.1超前支护
1)超前大管棚
(1)管棚钢花管制作
管棚根据现场地质情况实际施作长度按15m施工,第一次施作与第二次施作钢管搭接不小于2m(结构见图示)。
为保证隧道纵向同一断面内的接头数不大于50%,选用6m长和3m长两种φ108热轧钢管。
钢管上钻注浆孔,孔径10~16㎜,孔间距150~200㎜,呈梅花型布置,尾部留150㎝不钻孔的止浆段,同时为便于安装将前端做成锥形。
管棚施作布置图如下图所示:
(2)管棚施作准备及预埋导向钢管工作
在下穿高速公路里程DK466+230、DK466+560往小里程方向以外2.0m开始施作管棚。
按施工图要求间距架立格栅拱架,用连接筋焊接使各钢架连成一个整体。
在最外环格栅拱架上安设管棚导向钢管,数量、环向间距和外插角与管棚一致。
导向钢管的安装要测量精确定位,使钢管位置与方向准确无误,导向钢管与钢架焊为整体,在初期支护完成后;
利用钻爆台车搭设管棚钻孔平台、安装钻机。
(3)钻孔、清孔
①钻机就位:
考虑实际施工情况,钻孔设备采用LF100潜孔钻,钻孔时移动钻机至钻孔部位,调整钻机高度,将钻杆放入导向管中,使导向管、钻机转轴和钻杆在一条直线上,并用地质罗盘量测控制角度。
②钻孔:
钻孔开始时选用低档,待钻到一定深度后,退出、接钻杆,继续钻进。
钻孔过程中要始终保证钻机不移位。
每钻5m要用测斜仪复核钻孔角度是否正确,以保证钻孔方向。
③偏斜修正:
钻孔偏斜过大时,采用特殊钻头修正偏斜的方法进行修正。
如向下偏斜时,在偏斜部分填充水泥砂浆,等水泥砂浆凝固后再从偏斜处继续钻进。
④清孔:
采用高压风冲洗。
(4)安装大管棚钢管
管棚钢管由LF100潜孔钻机顶进,钢管节段间用丝口连接,顶进时将钢管第一节编号,6m长钢管编为奇数号1~39#共20根,3m长钢管编为偶数号2~38#共19根,安装时按照编号第一节钢管3m、6m交替使用,第二节钢管都为6m长,以保证隧道横向同一断面内的接头数不大于50%,管棚顶到位后,钢管与导向管间隙用速凝加水泥材料堵塞严密,以防注浆时冒浆。
(5)清孔、注浆
①用高压水将孔内泥砂清洗干净。
②注浆时水泥浆液水灰比为1:
1,注浆压力为0.5~3Mpa,施工中为了防止串浆,根据施工现场实际情况间隔灌注,注浆结束后用M5水泥砂浆充填钢管,以增强管棚强度。
(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,随即安设该孔的钢管并注浆,然后再进行下一孔的施工。
(7)管棚封堵塞设有进浆孔和排气孔,当排气孔流出浆液后,关闭排气孔,继续灌浆,达到施工图标示注浆量或注浆压力时,方可停止注浆。
(8)为便于检查钢花管的注浆质量,管棚施工时设置单号者采用钢花管,双号者采用钢管,施工时先打设钢花管并注浆,然后打设钢管。
为使钢管接头错开,打设钢管时同样对钢管编为奇偶号,编号为奇数的第一节钢管采用3m长钢管,编号为偶数的第一节钢管采用6m长钢管,以后每节均采用6m长钢管,避免钢管接头在同一断面,管棚长度按15m一环,两环之间搭接长度不小于2m。
注浆压力达到设计终压并继续注浆10min以上方可结束注浆。
施工程序见长管棚施工流程图。
长管棚施工流程图
(9)施工注意事项
①钢管棚按设计位置施工,注意运用测斜仪进行钻孔偏斜度测量,严格控制管棚打设方向,并做好每个钻孔地质记录。
②为加强长管棚支护效果,钢管尾部应与格栅钢架焊接牢固。
③钻机类型应符合钻孔深度及孔径的要求,钻机平稳灵活,能在水平方向360°
范围内钻孔,施钻时应有导向架。
④施工期间严格遵守隧道施工技术安全规则和钻眼注浆作业操作规则。
1)、超前小导管
该段洞身围岩为Ⅳ级,拱部120°
范围内采取小导管注浆超前支护。
超前小导管配合格栅钢架使用,其纵向搭接长度不小于1.0米,在每个循环的初支格栅钢架靠近掌子面的一环钢架上进行定位布孔,要求定位准确。
超前小导管施工工艺流程见下图。
超前小导管施工工艺流程图
小导管采用Φ42热轧钢花管,每环42根,环向间距0.4m,施工外插角3°
~5°
。
小导管结构件在钢筋加工工场制作,前端做成尖锥形,除尾部30~50cm不布眼作为止浆段,其余均在管壁上每隔15cm交错梅花形布眼,眼孔直径8mm。
具体施工措施如下:
(1)注浆采用高压双液注浆泵施工;
YT-28手风钻钻孔,钻头采用Φ50钻头。
将小导管使用YT-28手风钻钻机顶入钻孔内,顶入长度不小于钢管长度的90%;
钢管外露20cm,外露端支撑于开挖面后方的格栅钢架上,并与格栅钢架焊接牢固,与格栅拱架共同组成支护体系,并用高压风将钢管内的砂石吹出。
(2)小导管安设后,用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙,掌子面过于破碎时在小导管附近及工作面喷射混凝土封闭。
(3)注浆管长度大于隧道掘进尺寸的0.5~1.0m。
(4)注浆采用奇偶数间隔注浆,一次注浆3~5根。
(5)注浆压力为:
0.4~0.6MPa,注浆压力达到设计终压或注浆量达到设计注浆量时结束注浆。
6.3.2初期支护
1)Φ22砂浆锚杆施工
隧道拱部系统锚杆采用中空注浆锚杆,边墙采用普通砂浆锚杆,锚杆长3.5m,锚杆间距1.0m×
1.0m(环×
纵),锚杆尾端均配有垫板、螺母。
锚杆材料的品种应符合设计要求,并应进行以下检验:
外观质量检验:
杆体直径要均匀、一致,无严重锈蚀、弯折。
抗拉强度试验应满足工程要求。
加工后的锚杆的杆体尺寸应符合设计要求,车丝部分无偏心,有焊接件时焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。
锚杆使用前,应在现场进行工艺、力学试验。
锚杆预先在洞外按设计要求加工制作,施工时锚杆钻孔位置及孔深必须精确。
锚杆要除去油污、铁锈和杂质。
用高压风清除孔内岩屑,用注浆泵将水泥砂浆注入孔内,然后将加工好的杆体插入孔内,并将锚杆与钢筋网焊结为整体。
上仰孔若采用注浆器压注锚固砂浆时应设止浆塞和排气管。
待孔内砂浆终凝后按规范要求抽样进行锚杆抗拔试验。
宜采用中粗砂,粒径不大于2.5毫米,使用前应过筛;
砂浆配合比:
水泥比砂宜为1:
1~1:
2(重量比),水灰比宜为0.38~0.45。
砂浆锚杆施工工艺流程为:
钻孔→清孔→注浆→插入杆体。
2)喷射砼施工
(1)喷射混凝土施工要点
配料拌合:
按实验确定的配合比准确计量砂、石料、水泥、水、减水剂及防水剂投入拌合设备。
搅拌时间应根据实验确定,且不小于2min。
石料、砂、水泥、减水剂、防水剂、水的计量误差不得大于规范要求。
喷射混凝土采用北黄拌和站拌和。
拌合料输送:
拌合好的湿喷混凝土料,采用混凝土输送车送至湿喷机,在输送过程中要特别防止混凝土的离析。
基岩面清理:
在喷射混凝土之前,应对基岩面进行彻底的清理。
一般采用高压水冲洗,对于遇水易潮解、泥化的岩层采用高压风冲洗。
及时埋设控制喷射厚度的标志。
检查机具设备和风、水、电等管线,并试运转。
对有滴水、淋水、出水点等处的受喷面采用凿槽、埋管等方法进行引导疏干处理。
(2)喷射作业
喷枪距离:
喷枪到工作面的距离一般为1.5~2.0m,其最佳距离,由现场实验确定,喷嘴应连续、缓慢作横向环形移动,喷层厚度均匀。
喷射角度:
喷嘴应大致垂直于受喷面,并稍倾斜于喷护的岩面。
工作压力:
工作压力应根据湿喷机性能、水灰比、软管长度、围岩条件,由现场实验确定。
速凝剂投放:
速凝剂投放应保证计量准确,投放稳定。
(3)喷射工艺
喷射作业应分段、分序、分层、由下而上,依此进行,如有较大凹洼时,应先填平,喷射时喷嘴要反复缓慢地作螺旋形转动,螺旋直径约为20~30cm,并遵循先墙后拱。
分层喷射逐次加厚时后一层应在前一层终凝后进行。
3)挂钢筋网喷射混凝土
挂钢筋网在砂浆锚杆施作后安设,采用φ8钢筋制作钢筋网,网格间距20㎝×
20㎝。
钢筋网随被支护岩体的实际起伏状铺设,并在初喷混凝土后进行,与被支护岩面间隙约3cm,钢筋网与钢筋网连接处、钢筋网与锚杆连接处点焊在一起,使钢筋网在喷射时不易晃动。
岩面较平整时,钢筋网在加工场加工成片,在洞内再焊接起来形成整体。
岩面不平时,钢筋网在洞内现场安设。
4)格栅钢架
格栅钢架采用冷弯机冷弯加工,在洞外按设计加工成型。
洞内安装在初喷砼之后进行,与定位筋焊接,钢架纵向间距0.8m。
测量定位:
按设计位置现场测量定位。
首先测定出隧道中线,确定高程,然后再测定钢架的纵向位置;
钢架平面必须与隧道中线垂直。
现场准备:
运至现场的单元钢架分单元堆码,安设前进行断面尺寸检查,及时处理欠挖侵入净空部分,保证钢架正确安设,安设拱脚或墙脚前,清除垫板下的松碴,将钢架置于原状岩石上,在软弱地段,采用拱脚下垫钢板或槽钢的方法。
钢架安设:
在初喷混凝土后进行,置于稳固地层上,超挖部分用混凝土回填。
安装时备好风镐,随时剔除个别突出部位,保证钢架就位准确,受力可靠。
钢架与封闭混凝土之间紧贴,在安设过程中,当钢架与初喷混凝土面之间有较大间隙时安设垫块楔紧,垫块数量不少于10个,两排钢架间沿周边一般每隔1m用φ22纵向钢筋联接,形成纵向连接系。
拱脚高度不够时设置钢板调整,拱脚高度低于上半断面底线以下10cm。
钢架各单元之间用螺栓联接,不得以焊接代替。
钢架纵向间距符合设计,误差±
100mm。
除纵向用钢筋连接外,与外露的锚杆头亦焊接牢固。
背部用混凝土垫块塞紧。
钢架落底接长根据围岩条件沿隧道两侧交错进行,如需立即封闭成环,则两侧同时进行,每次接长1榀。
拱部钢架与边墙钢架的连接采用螺栓,有困难时,也可采用焊接。
钢架安装后,即挂网、分层复喷混凝土,先喷钢架处,然后喷钢架之间的砼,直至喷够设计厚度,将钢架完全覆盖。
现场可用肉眼观察和锤击法进行检查。
格栅钢架施工工艺见下图。
栅钢架钢支撑施工工艺框图
6.3隧道施工防水
6.3.1初期支护背后充填注浆防水
开挖围岩面如有小股水涌流或者明显的渗流水将使用小导管将其引出并固定在格栅拱架上,随后进行初喷混凝土施工待初期支护完成并达到一定强度后进行注浆,封闭渗流通道及充填初支背后的疏松部位。
6.3.2结构
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- 下穿京福 高速 台阶 施工 措施