西康铁路隧道施工施工组织设计.docx
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西康铁路隧道施工施工组织设计
(二).隧道施工方法
我局承担了西康铁路十一、十二标段(IDK157+630—DK186+631.35)施工,隧道有14座(见表4),隧道总长度20981.92m,占施工总长度(28.586km)的73.4%,其中有全线第三长隧道——狮子岩隧道(全长4133m);狮子岩隧道、私盐沟隧道和小河隧道为西康铁路全线的控制工程,两河关隧道、马家坪隧道、大棕沟隧道、鹰嘴岩隧道,隧道群为全线重点工程。
隧道通过地区地形陡峻,河(沟)谷深切,地形起伏大,地质复杂,隧道主要通过千枚岩夹灰岩、灰岩夹千枚岩地层,节理较发育,围岩类别从I类至V类,其中以III、IV类为主,
11、12标段隧道长度统计
表4
序号
名称
长度(m)
合计座数
合计长度
1
L>4000
狮子岩隧道
4133
1
4133
2
L>3000
小河隧道
3472
1
3472
3
L>2000
两河关隧道
2215
2
4578.21
大棕沟隧道
2363.21
私盐沟隧道
1838.71
4
L>1000
马家坪隧道
1417
4
5582.71
菩萨庙隧道
1225
鹰咀岩隧道
1102
鲁家湾隧道
534
梅花隧道
258
乾湾隧道
2×(511)
6
3216
5
L<1000
苟家山隧道
293
椅子山隧道
938
金平隧道
682
合计
14
20981.92
占施工长度的87.4%,洞口以II、III类居多(见表5);由于绝大多数施工地段为桥隧相连,给隧道洞门施工及洞外场地布置带来一系列影响。
施工段喇叭口隧道有两座(小河隧道、鹰嘴岩隧道)、双线隧道一座(乾湾隧道),喇叭口地段大部分为浅埋、傍山、偏压、地质复杂、岩体破碎、围岩类别低、洞身跨度大,双连拱段结构复杂,施工中应采取强有力的综合施工技术措施和有效的施工方法,确保施工安全和工程质量;在隧道施工中必须认真解决开挖、出渣运输、喷锚支护、监控
量测、混凝土作业、施工通风、排水、机械设备配套等关键问题,缩短作业循环时间,加快进度,确保工期要求;施工中大力推广新工艺、新材料、新设备的运用,严格施工管理,高标准、严要求,确保部级一等优质工程,创国家级的优质工程。
1、施工方法
L>3000m
隧道名称
施工方法
狮子岩隧道
采用双口掘进,进出口端均为III类围岩,采用正台阶先墙后拱法施工;洞身III类及III类以上围岩采用全断面先墙后拱法I类围岩采取强支护、短进尺、弱爆破、早衬砌、快封闭原则施工,用正台阶先拱后墙法施工。
小河隧道
采用双口同时掘进,大跨衬砌II、III类围岩地段采用侧壁导坑法开挖(留核心土),先墙后拱法施工,连拱墙地段施工先修中隔墙,然后修建各自的隧道(先I线后II线);加强衬砌地段,采用正台阶先墙后拱法施工;II类围岩地段采用短台阶开挖,断层带地段开挖留核心土,先墙后拱法施工;III、IV类围岩地段采用全断面开挖,先墙后拱法施工。
(注:
L为隧道长度。
)
2000m 隧道名称 施工方法 两河关隧道 采用双口掘进,进出口II类围岩采用正台阶法先拱后墙施工,进口段III、IV类围岩采用全断面先墙后拱衬砌;出口段采用台阶法,先墙后拱衬砌。 大棕沟隧道 采用双口掘进,进出口II类围岩采用正台阶先墙后拱法施工;进口洞身采用全断面先墙后拱法施工,出口段采用正台阶先墙后拱法施工;出口斜交段已列为西康线II、III类软弱围岩斜交洞门结构的研究“试验工点,施工与试验工作应密切配合,在保证试验工作的前提下,安排好施工生产。 1000m 隧道名称 施工方法 私盐沟隧道 采用双口掘进,进出口均采用全断面先墙后拱法施工。 马家坪隧道 采用单口施工,出口向进口方向独头掘进,洞口II类围岩采用正台阶先墙后拱法施工,III、IV类围岩采用全断面先墙面后拱法施工。 鹰咀岩隧道 采用双口掘进,单线隧道IV、V类围岩采用半断面法施工;双线隧道III、IV类围岩采用侧壁导坑法先墙后拱法施工;连拱墙衬砌地段先施工中隔墙,然后分别对I、II线隧道采用先侧墙后拱的施工方法,待连拱墙地段衬砌完工,再分修I、II线隧道。 菩萨庙隧道 采用双口掘进,明洞开挖采用明挖法施工,I类围岩地段采用短台阶先墙后拱法施工,III类及III类以上围岩采用正台阶先墙后拱法施工。 (1).开挖 在长大隧道、控制工程和重点工程隧道,配备有大型开挖机械设备,在施工III、IV、v类围岩时,均采用光面爆破全断面开挖,从而提高劳动生产率,提高钻爆效果,加速隧道的掘进速度。 对于I、II类围岩和洞门口地段施工,必须采取稳扎稳打,步步为营的办法,采用部分开挖,加强支护工作;配备有大型开挖机械的隧道在施工III类及III以上围岩时,采用正台阶半断面开挖,即把隧道施工断面分成两个台阶,上台阶高2.6—2.7m超前3m左右,采用光面爆破,上下同时爆破成形,及时进行喷锚支护;对其受地质构造作用较强烈的断层地带和围岩软弱破碎带,应加强锚杆、挂网、喷射混凝土及钢支撑和小导管预注浆方面的工作。 ①爆破开挖作业程序见图3。 清理掌子面,准确画开挖轮廓线和炮眼 钻孔台车准备就位 小导管周壁预注浆 钻炮眼孔、锚杆孔及锚杆安设 钻孔台车撤离掌子面 装药爆破 通风洒水 找顶 一次喷射混凝土 出碴监控量测 铺出碴轨(有轨运输)无轨运输无此项 二次喷射混凝土 稳定、安全性检查 二次衬砌 图3爆破开挖作业程序图 ②隧道进行爆破作业时,重点抓好以下几个施工环节: a.根据不同地质情况,进行爆破参数;设计在施工中均进行炮痕保存率、炮眼利用率、装药量、残眼深度、抛碴距离、块度等方面数据分析,不断修改爆破设计,选择合理的钻爆参数。 b.准确画出开挖周边轮廓线及布眼,炮眼位置的精度直接影响隧道爆破开挖效果,特别是周边眼的放线精度,更直接影响超欠挖值,必须严格按隧道设计轮廓画出眼孔位置。 c.打眼精度的高低,也是控制超欠挖的重要因素,打眼精度包括开孔位置,炮眼垂直度、孔底平面和周边眼外插角,用台车打眼时,必须使台车就位准确,钻孔做到平顺、整齐。 d.周边眼采用直径20mm小药卷乳化炸药,提高周边眼光爆效果。 e.起爆采用毫秒雷管跳段使用,III类及III类以上围岩爆破后炮眼痕迹率达到60—80%。 f.装药质量直接影响爆破效果和超欠挖量,应提高装药质量,并做好炮眼的堵塞。 g.开挖放炮后,做好断面检测和信息反馈,以便制定下一循环防范、改进措施。 h.通过围岩极其破碎地段时,采用分部开挖,为了减少爆破对围岩的挠动不致引起坍塌,周边眼采用裂爆破,严格控制药量,开挖进尺控制在1m范围内。 (2)、喷锚支护 喷锚支护具有良好的物理力学性能,并有与围岩密贴、支护及时、柔性好等特点;在实施喷锚支护时,必须严格按照GBJ86—85“锚杆喷射混凝土支护技术规范”、TBJ108—92“铁路隧道喷锚构筑法技术规则”和设计要求办理,确保喷锚支护的行之有效,为后部工序创造安全的施工环境。 ①喷射混凝土施工 喷射混凝土施工流程图(图4) 骨料选择 配合比设计 加速凝剂和粘稠剂配料拌合施工管理 喷射进料速度操作水平 风水量控制喷射作业 喷射效果 图4喷射混凝土施工流程图 施工中应大力推广潮喷新工艺,改变以往采用干喷法存在粉尘浓度高和回弹损失大等问题;有条件的工点尽量采用湿喷,从根本上解决粉尘浓度和回弹量,改变作业环境,提高喷射混凝土质量。 潮喷混凝土采用SEC水泥裹砂法施工工艺施工,其工艺流程见图5,湿喷工艺流程见图6。 图5 第水泥(用量75%)第水泥(用量25%)环喷直径L约 一砂子(用量100%)二石子(用量100%)30cm水平方向 次粘稠剂(用量cx%)次速凝剂(用量cx%)呈螺旋状移动 投水w/c=0.22-0.25投其它掺合料(用 料(扣除砂石中水量)料量cx%) 拌合时间(min) 强制搅拌机第一次投料2 第二次投料1-2 运输车运送半湿混合料 筛网(滤出 超径石子) 喷拱部进喷拱部2-3水压(稳 风0.12~0.15MPa料喷边墙3-4m3/h潮式混凝定在比 压喷边墙量土喷射机水风压大 0.15~0.180.1Mpa) 以上 图5分次投料及喷射工艺流程图 水泥 液体速凝剂 砂子 强制式 石子搅拌机湿喷机 喷头 水 掺合料(粉煤灰成碴灰)压缩空气 图6湿喷工艺流程图 ②在喷射混凝土施工中应注意以下几方面: a.按照设计要求,结合现场地质状况、围岩类别、喷射工艺、喷射设备、喷射部位等方面,进行喷射混凝土的配合比设计。 b.喷射混凝土材料(水泥、砂子、碎(卵)石、速凝剂、外掺料)严格按规范及工艺要求选择,砂石级配宜采用连续级配。 c.用于喷射混凝土的速凝剂,需进行水泥相容性和速凝效果试验,在保证初、终凝要求的同时,应选择掺量少后期强度增长稳定的速凝剂,在施工中尽量随拌随用、计量准确、添加均匀。 d.喷射混凝土时应根据具体情况控制好风压、水压、喷射距离及角度。 e.有水地段喷射时应改变配合比,增加水泥用量;先喷干混合料,待其与涌水融合后,再逐渐加水喷射。 f.加强喷层强度及厚度检查,改进配合比设计。 通过运用潮喷新工艺,使喷射混凝土的回弹率边墙在15%以下、拱部在25%以下,提高一次喷射厚度,根据II类围岩要求喷厚达15cm,运用潮喷工艺和外加剂的使用,只要1—2次喷射及可达到。 施工过程中,开挖后及时进行初喷,对I—II类围岩还需进行掌子面喷射混凝土,防止千枚岩暴露空气中软化和围岩失稳,保持开挖面的稳定。 ②锚杆施工 a.锚杆施工在初喷完毕后立即进行。 b.按围岩类别和设计要求布置钻孔,钻孔时应根据岩石走向及倾角调整锚杆孔角度。 c.由于以往采用的砂浆锚杆存在灌浆不易饱满、施工质量难以控制、安装不便等特点,应选用安装方便、价格低、性能可靠、及时受力的快硬水泥卷锚杆。 d.锚固药包使用时控制好浸泡时间,一般为1—2min,并随用随泡。 e.安设锚固药包用木棍捅到孔底,逐个依次装入药包到2/3孔深,利用锚杆体的插入冲击、转动破碎药包,搅拌水泥浆,完成灌浆锚杆施工。 f.定期对锚杆材料、锚固卷进行检查,对埋设好的锚杆按规范规定进行质量检查。 锚杆施工工艺流程如下(见图7) (3)、监控量测 施工监测是采用新奥法施工的一个必要手段,它是施工的重要组成部分,量测不但是施工过程中,作为一种安全监视的手段,而且可提供反馈信息为二次支护的设计和施工服务。 根据设计文件和《铁路隧道新奥法指南》现场监控量测的有关规定,其量测内容、方法、工具、
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