浅埋专项施工方案.docx
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浅埋专项施工方案.docx
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浅埋专项施工方案
*****浅埋段专项施工方案
一、编制依据及原则
1.1编制依据
1.1.1新建九景衢铁路施工图(JQJXZQ-5标)隧道设计图纸。
1.1.2《铁路隧道工程施工质量验收标准》(TB10415-2003)。
1.1.3《铁路混凝土工程施工质量验收标准》(TB10424-2010)。
1.1.4《客货共线铁路隧道工程施工技术指南》;(TZ203-2008)。
1.1.5《铁路隧道工程施工安全技术规程》(TB10303-2009)。
1.1.6施工现场勘查资料和现场环境条件。
1.2编制原则
1.2.1全面落实质量、安全、工期、投资效益、环境保护、技术创新“六位一体”的管理要求,严格执行管理标准化、施工规范化的原则。
1.2.2实事求是,施工方案力求经济、适用、可行。
1.2.3采用架子队管理组织施工,推行标准化管理工程,做到安全、优质、文明、高效。
二、工程概述
2.1工程概况
*****位于丘陵区,地势起伏较大,山坡自然坡度25°~35°,地面标高100-410m,相对高差310m左右,山坡上植被十分发育,多为松树、灌木等,进出口位于狭长谷地内。
其中DK135+455~DK135+495,DK136+220~DK136+280,DK136+070~DK136+100,DK136+005~DK136+045里程段因地表存在汇水冲刷沟壑,地表地势较低,围岩破碎,局部浅埋偏压。
上述里程隧道最大埋深仅12m左右,最小埋深3.5m左右。
(详见隧道左右线浅埋段纵断面示意图)
2.2地震效应
地震动峰值加速度为0.05g,动反应谱特征周期为0.35s。
三、施工方案
由于结构破碎、埋深浅、局部偏压,若施工方法和支护方式处理不当,很容易造成坍塌甚至冒顶事故。
在认真研究设计图纸、现场实际地形勘查结合我公司以往施工经验的基础上,组织技术攻关,科学组织施工,加强安全、质量的过程控制,严格按照“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则组织施工。
开挖工法采用四步CD法、三台阶临时仰拱法;超前采用Φ89长管棚;初期支护采用I22a型钢钢架、锚杆、钢筋网片喷锚支护;二次衬砌为C35钢筋混凝土。
3.1浅埋段地表防排水措施
浅埋地段地表最低点均为自然冲沟,为了防止地表水渗入地下造成开挖过程中渗水量加大,对地表冲沟内的水采取截流、引排等措施。
具体如下:
在冲沟上游砌筑挡墙,将水堵住,并在挡墙底部预埋直径Φ50mm管道,绕过浅埋低洼地带将水排至施工范围外。
3.2超前支护(洞身长管棚)
3.2.1管棚设计参数:
(1)钢管规格:
热轧无缝钢管及钢花管,外径89mm,壁厚5mm。
每节钢管两端均加工成外丝扣,同一断面内接头数量不得超过总钢管数的50%;管棚长度一般10m一环,两环之间搭接长度不小于3m。
(2)布设时单号者采用钢花管,双号者采用钢管,施工时先打钢花管并注浆,然后打设钢管,以便检查钢花管的注浆质量;
(3)管距:
环向间距中至中40cm,一环36根;
(4)倾角:
外插角≯12°,具体可根据实际情况作调整;
(5)钢管施工误差:
径向不大于20cm,相邻钢管之间环向不大于10cm。
3.2.2钢管上钻孔注浆,孔径10~16mm,呈梅花形布置,尾部留部钻孔的止浆段150mm。
3.2.3管棚注浆采用水泥浆液,注浆参数如下:
(1)水泥浆液水灰比1:
1(重量比)。
(2)注浆压力:
0.5~2.0MPa。
注浆前应进行现场注浆试验,根据实际情况调整注浆参数,取得管棚注浆施工经验。
注浆结束后用M7.5水泥砂浆充填钢管,以增强管棚强度。
3.2.4单根钢管的注浆量按下式估算:
Q=πRκ²Lηξ式中Rκ为浆液扩散半径,取Rκ=0.6Lο;Lο为杆体中心间距;L为管棚长;ξ取0.85,为注浆饱满系数;η为空隙率(%),岩石破碎带取5%、砂土取40%,粘土取20%计算。
3.2.5施工注意事项:
(1)管棚为超前预支护,应在隧道暗洞开挖之前完成。
(2)管棚需按设计位置施工,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。
(3)为保证管棚支护效果,尽量减小管棚的外插角,可在型钢钢架腹板开孔以穿管棚。
(4)管棚施工时,应对钢管主要材料进行材质检验。
(5)选用钻机首先应适合钻孔深度及孔径的要求,钻机要求平稳灵活,能在水平方向360°范围内钻孔,施钻时应有导向架。
(6)施工期间应遵守隧道施工技术安全规则和钻眼注浆作业操作规则。
(7)管棚施工地段,管棚施工地段,应根据《铁路隧道监控量测技术规程》有关规定,加强监控量测,以保证施工安全。
3.3洞身开挖
3.3.1三台阶临时仰拱法
DK136+070~DK136+100浅埋段采用三台阶临时仰拱法开挖,具体开挖步骤如下:
3.3.1.1施工工序
(1)a.利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护。
b.弱爆破开挖①部。
c.施作①部导坑周边的初期支护,即初喷4cm厚混凝土,架立钢架,并设锁脚锚管。
d.导坑底部铺设Ⅰ18轻型工字钢,喷10cm厚混凝土,施作①部临时仰拱,必要时封闭掌子面。
e.钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
必要时在①部中间设置竖向支撑。
(2)a.在滞后于①部一段距离后,弱爆破开挖②部。
b.导坑周边部分初喷4cm厚混凝土,架立钢架,并设锁脚钢管。
c.导坑底部喷10cm厚混凝土,施作②部临时仰拱。
d.钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
(3)a.在滞后于②部一段距离后,弱爆破开挖③部。
b.初喷4cm厚混凝土,架立钢架。
c.隧底周边部分喷混凝土至设计厚度。
(4)灌筑该段内Ⅳ部仰拱。
(5)灌筑该段内Ⅴ部仰拱。
(6)根据监控量测结果分析,待初期支护收敛后,利用衬砌模板台车一次性浇筑Ⅵ部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。
3.3.1.2施工要求
三台阶临时仰拱法施工的核心要点是控制台阶开挖长度,初期支护及早封闭成环,仰拱紧跟,二衬要及时施作。
具体要求如下:
(1)隧道施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤测量”的原则。
爆破时严格控制炮眼深度及装药量。
(2)上台阶每循环开挖支护进尺:
Ⅴ、Ⅵ级围岩不应大于1榀钢架间距,Ⅳ级围岩不得大于2榀钢架间距。
上台阶长度不得大于15m。
掌子面稳定性较差时,可预留核心土保证掌子面的稳定,核心土长度宜3~5m。
(3)边墙每循环开挖支护进尺不得大于两榀钢架间距。
中台阶长度不得大于15m。
(4)隧道开挖后初期支护应及时施作并封闭成环,Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩封闭位置距离掌子面不得大于35m。
(5)仰拱施作应紧跟。
仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚管,仰拱每循环开挖进尺不得大于3m。
仰拱掌子面的距离:
Ⅳ级围岩不得大于50m,Ⅴ、Ⅵ级围岩不得大于40m。
(6)二次衬砌距掌子面的距离:
Ⅳ级围岩不得大于70m,Ⅴ、Ⅵ级围岩,不得大于50m。
(7)钢架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固。
(8)施工中,应按有关规范及标准图的要求,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、灌筑二次衬砌提供依据。
3.3.1.3导坑开挖宽度及台阶高度可根据施工机具、人员安排等进行适当调整。
3.3.2四步CD法
DK135+455~DK135+495,DK136+220~DK136+280,DK136+005~DK136+045浅埋段采用四步CD法开挖,具体开挖步骤如下:
3.3.2.1施工工序
(1)a.利用上一循环架立的钢架施作隧道主体结构超前支护。
b.分台阶开挖①、②部。
同时,逐步施作导坑周边的主体结构的初期支护和中隔壁临时支护,即初喷混凝土,架立隧道钢架和接长临时钢架,钻设径向系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
同时,①部掌子面及时喷射8cm混凝土封闭,台阶底部架设临时钢架及时喷射10cm混凝土封闭,并设锁脚钢管。
(2)分台阶开挖③、④部。
除中隔壁部分临时钢架已施工完毕外,其余步骤均参见第1步工序。
(3)拆除开挖尾部靠近二次衬砌仰拱6~8m范围内临时中隔壁钢架,灌注该段内Ⅴ部仰拱。
(4)灌筑该段内Ⅵ部隧底填充。
接长中隔壁临时钢架,使得钢架底支撑于仰拱填充顶面。
(5)上述步骤逐步循环。
并根据监控量测结果分析。
待初期支护收敛后,逐段拆除临时钢架,利用衬砌模板台车一次性灌注Ⅶ部二次衬砌(拱墙衬砌一次施作)。
3.3.2.2施工注意事项:
(1)隧道施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤测量”的原则。
(2)开挖方式均采用弱爆破或人工开挖。
爆破时严格控制炮眼深度及装药量。
(3)主体结构初期支护钢架应根据工法的设置情况对其分节进行适当调整。
(4)工序变化处之钢架(或临时钢架)应设锁脚钢管,且必须对锁脚钢管进行注浆,以确保钢架基础稳定。
(5)上台阶每循环开挖支护进尺不应大于1榀钢架间距,上台阶长度宜控制在3~5m范围。
边墙每循环开挖支护进尺不得大于两榀钢架间距。
(6)右部导洞开挖,应滞后于左部导洞,距离为15m左右。
(7)钢架应在开挖或初喷混凝土后及时架设;钢架安装前应清除底脚下虚渣,钢架底脚应置于牢固的基础中。
(8)隧道开挖后初期支护应及时施作并封闭成环,封闭位置距离掌子面不得大于35m。
仰拱施作应紧跟,仰拱每循环开挖进尺不得大于3m,仰拱与掌子面的距离不得大于40m。
二次衬砌距掌子面的距离不得大于50米。
(9)临时钢架的拆除应等洞身主体结构初期支护施工完毕并稳定后,方可进行。
(10)施工中,应按有关规范及标准图的要求,进行监控量测,及时反馈结果,分析动身结构的稳定,为支护参数的调整、灌筑二次衬砌的时机提供依据。
3.4初期支护
3.4.1钢筋网支护
3.4.1.1钢筋网材料采用HPB300钢,钢筋直径为6mm。
3.4.1.2钢筋应冷拉调直后使用,钢筋表面不得有裂纹、油污、颗粒或片状锈蚀。
3.4.1.3钢筋网网格尺寸为20cm×20cm,网格尺寸允许偏差为±10mm,全断面布设。
3.4.1.4钢筋网搭接长度应为1~2个网孔,允许偏差为±50mm,搭接方式为焊接。
3.4.2锚杆支护
边墙采用Φ22砂浆锚杆,单根长度6.0m,间距为1.2m×1.0m(环距×纵距)。
3.4.2.1锚杆钻孔要求
(1)按设计要求定出孔位,其允许偏差为±150mm。
(2)钻孔应与围岩壁面或其所在部位岩层的主要结构面垂直。
(3)钻孔应圆而直,锚杆的钻孔直径应大于杆体直径15mm。
(4)锚杆钻孔深度应大于锚杆设计长度10cm。
(5)砂浆锚杆深度的允许误差应为±50mm。
3.4.2.2水泥砂浆锚杆的原材料及砂浆配合比应符合下列要求:
(1)锚杆杆体使用前应平直除锈除油。
(2)宜采用中细砂粒径不应大于2.5mm使用前应过筛。
(3)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。
3.4.2.3砂浆应拌和均匀,随拌随用。
一次拌和的砂浆应在初凝前用完,并严防石块、杂物混入。
3.4.2.4注浆作业应遵守下列规定:
(1)注浆开始或中途停止超过30min,时应用水或稀水泥浆润滑注浆罐及其管路。
(2)注浆时,注浆管应插至距孔底50~100mm,随砂浆的注入缓慢匀速拔出;杆体插入后,若孔口无砂浆溢出,应及时补注。
3.4.2.5杆体插入孔内长度不应小于设计规定的95%。
锚杆安装后,不得随意敲击。
3.4.3钢架支护
3.4.3.1钢架制作
钢架采用I22a工字钢弯制而成,纵向间距为0.6m,连接筋采用HRB400Φ22钢筋,中对中间距1.0m。
(1)型钢钢架宜采用冷弯成型;并以1:
1大样控制尺寸。
(2)钢架加工的焊接不得有假焊,焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。
钢架节点焊接长度应大于4cm,且对称焊接。
3.4.3.2钢架安装
(1)钢架的结构尺寸应符合设计要求。
当钢架分节与施工工法不匹配时,施工过程中可适当调整其分节位置,并根据开挖方法的不同需设置锁脚锚管,锁脚锚管采用Φ42,壁厚3.5mm钢管,长4米,每侧设置2根,锁脚锚管与钢架焊接在一起。
需设置锁脚锚管的开挖方法参照:
九景衢隧参04。
(2)每榀钢架加工完成后应放在试拼区进行试拼,周边拼装允许误差为±3cm,平面翘曲允许误差应为2cm。
(3)钢架安装时要测量放样,确定位置,安装前应清除底脚下的虚渣及杂物,钢架底脚应置于牢固的基础上。
钢架安装允许偏差:
钢架间距及其横向位置和高程的允许偏差为±5cm,垂直度度为±2°
(4)各节钢架间以螺栓连接,连接板应密贴,禁止用钢筋头焊接。
(5)沿钢架外缘每隔2米用钢楔或混凝土预制块与初喷层顶紧。
(6)钢架应与混凝土形成一体,钢架与围岩间的间隙用喷混凝土充填密实;各种形式的钢架应全部被混凝土包裹,内侧保护层厚度不得小于4cm,外侧保护层厚度不得小于3cm。
3.4.3.3分部开挖法施工时,钢架拱脚应打设锁脚锚杆(或锚管),下半部开挖时,要左右跳槽进行,不得同时开挖,钢架应及时落底接长,封闭成环。
3.4.3.4每榀钢架之间,纵向连接筋按设计尺寸施工。
3.4.4喷射混凝土支护
3.4.4.1喷射混凝土设计标号为C25,喷射厚度为28cm。
施工现场必须采用湿喷技术喷射混凝土,其喷射混凝土强度3h强度应达到1.5MPa,24h强度应达到10.0MPa。
湿喷混凝土的配比严格按照试验室配比单进行施工。
3.4.4.2喷混凝土前检查开挖断面净空尺寸,设置控制喷混凝土厚度的标志,一般采用埋设钢筋头作标志。
3.4.4.3喷射混凝土作业的环境温度不得低于5°C。
3.4.4.4喷混凝土施工前,应对受喷面进行处理。
一般岩面可用高压水冲洗受喷面上的浮尘、岩屑,当岩面遇水容易潮解、泥化时,宜采用岩面注浆或导管引排后再喷混凝土。
3.4.4.5喷射作业应连续进行,喷射作业应分层、分段、分片,喷射顺序应自上而下,分段长度不宜大于6m。
3.4.4.6分层喷射时,一次喷混凝土的厚度不小于40mm,后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行,若终凝1h后在喷射,应先用风水清洗喷射表面。
3.4.4.7喷射混凝土在挖开后及时进行,复喷应根据开挖工作面的地质情况分层、分时段进行喷射作业,以确保喷混凝土的支护能力和喷层的设计厚度;喷混凝土终凝后3h内不得进行爆破作业。
复喷混凝土的一次喷射厚度:
拱部为50~100mm,边墙为70~150mm。
3.4.4.8喷混凝土应强化工艺管理,降低喷射回弹率。
喷混凝土的回弹量:
墙部不应大于15%,拱部不应大于25%。
3.4.4.9喷射混凝土前要埋设好监控量测点,施工过程中要注意保护,不得破坏。
喷混凝土结束后技术人员要逐一检查两侧点是否完好,如损坏及时进行处理。
确保不影响量测工作。
3.5监控量测
3.5.1为了确保施工安全,项目部隧道监控量测组严格加强围岩变形量测工作,及时与现场沟通,及时量测,为正确采用、修改开挖和支护参数提供依据,以确保施工安全和施工质量。
3.5.2浅埋段覆盖层薄,开挖后围岩难以自稳成拱,地表易沉陷,为了确保浅埋段的施工安全,进行地表沉降监测。
布点原则为:
在Ⅴ级围岩的地段沿隧道轴向每隔5~10m布设,同时在横向依据实际情况,选定主断面,沿主断面布设测点,以了解地表沉降的横向影响范围,拱顶下沉及收敛量测测点布置见“拱顶下沉及监控量测的测线示意图”。
拱顶下沉及监控量测的测线示意图
3.6二次衬砌
3.6.1根据监控量测结果及时施作二次衬砌,二次衬砌设计强度等级为C35钢筋混凝土,拱墙厚50cm,仰拱55cm。
二次衬砌采用先墙后拱法,混凝土采用拌合站集中拌合,运输到现场通过输送泵送入,衬砌台车窗口由专门的人员进行振捣,两侧同时振捣,相差高度符合要求。
四、安全要求和措施
4.1为了确保浅埋段隧道施工安全,项目部将加强对技术及施工人员的培训,提高全体参建人员的安全、质量意识。
4.2隧道施工严格按照“先探测、管超前、非爆破、严控水、短进尺、强支护、勤量测、早衬砌”的原则组织施工。
4.3严格按照设计文件规定的开挖方法进行施工,否则应按照变更程序申请改变施工方案。
4.4在隧道开挖前,对隧道地表中线附近范围进行勘察,对地表冲沟、深井、滑塌、陷穴、地表附着物等不良地质情况进行统计,施工中应加强监控量测工作,严格按设计方案施工,确保隧道安全、顺利通过。
4.5每循环进行测量放样,严格控制超欠挖。
定期对测量控制点进行检查、复核,避免由于隧底下沉、上鼓、不均匀变形及人工或机械碰撞等原因对控制点的损害。
4.6边墙、仰拱或底板等的地基承载力必须满足设计要求。
4.7开挖后应按设计要求的量测项目及频率进行围岩量测,及时反馈量测信息。
4.8隧道开挖中,应在每次开挖后及时观察、描述围岩裂隙结构状况、岩体软硬程度、出水量大小,核对设计情况,判断围岩的稳定性。
4.9进入工作面首先检查作业环境是否安全,作业台车的安全设施是否符合相关要求,作业人员必须服从现场负责人的统一安排。
4.10不许穿拖鞋及赤膀上班,作业时根据作业要求佩戴好防护用品。
4.11施工所用各种机具设备和劳动保护用品应定期进行检查和必要的验收,保证其经常处于良好状态。
不合格的机具设备和劳动保护用品严禁使用。
4.12专人负责安全防护,对四周围岩密切关注,发现异常情况立即组织施工人员撤离。
4.13指定专人负责喷射混凝土,喷射手应佩戴防尘口罩、防护眼镜、防护头盔等安全防护用品,在台车上工作时要检查围栏稳固,操作手必须系安全带。
4.14射手,控制好风压、喷射距离,避免回弹骨料伤人。
4.15电线包皮应完好,开关应装在固定闸刀盒内。
4.16严格按照设计及规范要求进行初期支护每道工序施工,施工尺寸不得超出其规定的允许偏差范围。
4.17制定安全施工应急预案,日常做好应急物资储备。
4.18隧道施工应做好洞顶防排水系统。
以免浸泡拱脚,根据实际,必要时应配合井点降水等措施将地下水位降至隧道二次衬砌底部以下,确保施工顺利进行。
4.19隧道施工作业地段必须保证足够的照明。
不安全因素较大的地段应加大照度,在主要交通道路、洞内抽水机站应设置安全照明,漏电地段照明应采用防水灯头和灯罩。
五、环境保护及文明施工
5.1暗洞分部开挖时,在满足设计规范及安全质量要求的前提下,应尽量采用适合机械化作业的施工工艺,分部尺寸划分合理,各分部尽量平行作业,从而达到快速施工的目的。
5.2弃碴时要由专人指挥、堆放整齐、边坡平整,弃碴场需设置挡墙。
施工过程中杜绝随意倾倒弃碴和弃土,施工完毕后,对弃碴场及时平整,并做好绿化、防护,避免水土流失。
5.3隧道在整个施工过程中,作业环境应符合下列职业健康及安全标准:
5.3.1空气中氧气含量,按体积计不得小于20%;
5.3.2粉尘永许浓度,每立方空气中含有10%以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg,每立方空气中含有10%以下的游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg;
5.3.3有害气体最高允许浓度:
(1)一氧化碳的最高允许浓度为30mg/m3,在特殊情况下,施工人员必须进入工作面时,浓度可为100mg/m3,但工作时间不得大于30min;
(2)二氧化碳按体积计不得大于0.5%;
(3)氮氧化物(换算成NO2)为5mg/m3以下;
5.3.4隧道内气温不得高于28℃;
5.3.5隧道内噪声不得大于90Db。
5.3.6施工独头掘进长度超过150m时,应采取机械通风,确保洞内每人供应3m3/min的新鲜空气。
5.3.7便道及施工现场要注意撒水防尘,减少对周围环境的破坏。
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