伏流2#公路隧道开挖支护方案终改.docx
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伏流2#公路隧道开挖支护方案终改
夹岩水利枢纽及黔西北供水工程
水源工程3标
伏流2#公路隧洞开挖支护方案
中国水利水电第六工程有限公司
夹岩工程项目部
伏流2#公路隧洞开挖支护方案
1.概述
伏流2#公路隧洞作为大中天桥泄洪洞出口的重要通道,起点里程桩号为K0+665,终点里程为K1+401.948,全长736.948m。
因K1+020~K1+052有一段32m明路段,故把该隧洞分成两段。
第一段隧道桩号K0+855~K0+880位置须跨越一段暗河,隧洞底板高程与暗河顶部高程之差约15m。
伏流2#公路隧洞穿越底层为P2m灰白色巨厚层燧石结合灰岩,岩体强风化法向厚度3-5m。
洞Ⅲ类占50%、Ⅳ类占25%、Ⅴ类占25%。
洞内岩体为块状结构,受节理裂隙切割,岩体为层状砌体构造,围岩破碎,裂隙发育,局部呈散体状结构,较不稳定,施工中易出现掉块、坍塌现象。
2.施工布置
2.1施工供风
根据现场踏勘的地形情况,结合本标施工作业面分布、施工强度特点及招标文件所示的供电条件,2015年12月31日之前10KV接线点未提供之前的施工供风以移动式柴油空压机供风为主。
在伏流2#公路进口布置2台30m³移动式柴油空压机可满足现场施工用风要求。
2015年12月31日之后的施工供风以固定式电动空压机供风为主。
2#空压站布置在伏流2#公路隧洞段进口附近,系统总供风能力为376m³/min,为了保证供风系统的风压稳定,的管路上设储气罐以稳定风压。
空压站主要供应2#泄洪洞出口段的开挖支护施工用风及伏流2#公路隧洞段施工用风。
待第一段隧道贯通后,空压机移至K1+020~K1+052明路段,为第二段隧道开挖提供施工用风。
2.2施工供水
本工程施工用水水源取自六冲河水,2#供水区负责泄洪洞出口及伏流2#公路隧洞施工用水及附属企业和生活区的用水。
在泄洪洞出口附近的六冲河布置2#取水泵站,取水泵站采用浮箱式,内设3台WQX-30-60-11型潜水泵(1台备用),通过Φ100钢管将水抽到伏流2#公路隧洞段进口附近的施工附属企业场地内的2#水池内。
2#水池容积100m³,钢筋混凝土结构,中间设隔断,一部分为净化水池,一部分为供水水池。
水池水净化、处理合格后通过Φ100主供水管路向泄洪洞出口段施工区域及生产附属企业区和生活区供水。
供水管路沿地面铺设,洞外供水管路每隔10米设浆砌石支礅承托固定,洞内供水管路在洞室左侧距洞底1.20m处每隔10m安设一型钢支架将供水管路固定在洞壁上。
供水系统主要设备配置见下表
供水设备配置表
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
1
水泵
WQX30-60-11
台
3(2用1备)
功率11KW、扬程60m、流量30m³/h
2
钢管
Φ100
m
700
3
胶管
Φ50
m
150
4
水池
100m³
座
1
钢混结构
5
钢管
Φ75
m
100
6
浆砌石
m³
5
7
管道支架
[8#
t
3
2.3施工供电
因10kV线路投入运行时间为2015年12月31日,在此之前,投标人自行考虑施工用电的解决方案。
(1)供电系统布置
根据发包人所提供的条件,本标段施工分二阶段进行布置:
第一阶段:
2015年12月31日前施工用电采用柴油发电机供电。
第二阶段:
2015年12月31日后施工用电接自发包人所提供的10KV线路接引。
(2)供电系统用电量统计及设备布置
①10KV接线点提供前供电系统用电量统计:
伏流2#公路隧洞施工区附属工厂用电设备负荷统计表
序号
部位
名称
单位
数量
额定功率(KW)
总功率(kW)
利用
系数
同时工作系数
设计负荷
(KW)
1
钢筋加工厂
钢筋切断机
台
2
7.5
15
0.5
7.5
52.5
2
钢筋弯曲机
台
2
5
10
0.5
5
3
电焊机
台
2
25
50
0.5
25
4
其它
项
1
30
0.5
15
5
木材加
工厂
圆锯
台
2
5
10
0.5
5
27
6
平刨
台
2
5
10
0.5
5
7
压刨
台
2
5
10
0.5
5
8
其它
项
1
20
0.6
12
9
机械修理厂
电焊机
台
2
25
50
0.5
25
96
10
加工设备
套
1
70
0.5
35
11
修理设备
套
1
40
0.6
24
12
生活办公及照明
项
1
70
0.8
56
56
合计
231.5
伏流2#公路隧洞拌合站及砂石加工系统用电设备负荷统计表
序号
部位
名称
单位
数量
额定功率(KW)
总功率(kW)
利用
系数
同时工作系数
设计负荷
(KW)
1
混凝土拌和系统
混凝土拌和站
台
2
75×2
150
0.5
75
93
2
其它
项
1
30
0.6
18
3
砂石加工厂
破碎系统
套
1
150
0.9
135
307
4
筛分系统
套
1
150
0.9
135
5
其他
项
1
30
0.9
27
合计
400
伏流2#公路隧洞施工用电设备负荷统计表
序号
名称
型号
台数
额定功率(KW)
总功率(kW)
利用
系数
同时工作系数
设计负荷
(KW)
1
空压机
30M³
2
185
370
0.7
0.8
207.2
2
砼喷射机
TK-500
2
10
20
0.7
0.8
11.2
3
水泵
2
15
30
0.8
0.8
19.2
4
注浆机
MZ-1
4
5
20
0.8
0.8
12.8
5
照明及其它
100
合计
350.4
②柴油发电机布置
在2#公路隧洞进口附近的施工场地内布置1台300KW柴油发电机,主要负责伏流2#公路隧洞施工区的附属工厂及办公生活区的用电。
在2#渣场附近的混凝土拌合站场地附近布置1台500KW柴油发电机,主要负责伏流2#公路隧洞施工区混凝土拌合系统及砂石骨料加工系统用电。
在2#公路隧洞洞内布置1台400KW柴油发电机,主要负责伏流2#公路隧洞施工区的附属工厂及办公生活区的用电。
③变压器的布置
根据施工总体布置要求,出口有以下供电区:
5#供电区:
布置在伏流2#公路隧洞段进口附近的2#空压站内,主要负责2#空压站内的空压机供电,共配置1台800KVA及1台630KVA箱式变压器。
6#供电区:
布置在2#渣场附近的出口混凝土拌合系统及砂石骨料加工系统附近,主要负责伏流2#公路隧洞混凝土拌合系统及砂石骨料加工系统供电,共配置1台450KVA箱式变压器。
7#供电区:
布置在伏流2#公路隧洞段进口附近,主要负责伏流2#公路隧洞开挖支护及混凝土等的施工供电,共配置1台1000KVA箱式变压器。
(3)无功补偿
为提高施工供电质量,使功率因数大于0.9,拟在供电覆盖范围较大的变压器低压侧配置并联补偿装置。
(4)用电设备保护
洞外变压器配置一组避雷器和一组跌落式熔断器,做好接地,以防短路和雷电波损坏设备。
(5)设备配置
为保证供电安全可靠,10KV高压开关柜选用KYN系列真空开关柜,电缆选用VV系列动力铜芯电缆,变压器选用箱式变压器。
(6)施工照明
根据规范要求,洞内在隧洞一侧设置照明系统,统一使用60W节能灯间隔10m布置,潮湿和易触及带电体部位设置36V照明,工作面照明采用镝灯和碘钨灯照明,洞内每隔50m安装1套应急灯。
按照就近原则从最近的变压器引线,采用低压照明电缆布线。
施工厂区照明以钠灯、水银灯为主,并配备足够的碘钨灯、镝灯为局部照明。
道路采用高压钠灯照明,室内采用日光灯、白炽灯。
在隧洞进口段设过渡段照明,从亮到暗,以适应进出隧洞人员的视力变化。
施工供电工程量表
序号
名称
型号规格
单位
数量
备注
1
变压器
630KVA
台
1
2
变压器
450KVA
台
1
3
变压器
800KVA
台
1
4
变压器
1000KVA
台
1
5
柴油发电机
500KW
台
1
6
柴油发电机
400KW
台
1
7
柴油发电机
300KW
台
1
8
高压架空线路
IGJ-3×95mm²
m
900
9
高压电缆
YJV22-3×35铠装10kV
m
800
10
低压电缆
VLV-3×185+1×70
m
900
11
照明电缆
BLX-2×25
米
900
12
补偿装置
PGJ1
台
2
13
高压开关柜
KYN1-10
台
1
14
配电柜
台
6
自制
15
照明线
YC-2×6
m
800
16
户外隔离开关
GW4-10
组
3
17
避雷器
HY5-WS-17/50
组
5
18
令可开关
RW4-100
组
3
19
空气开关
DZ-630A
台
3
20
开关箱
(内装漏电空气开关)
个
8
21
漏电空气开关
DZ20L-200A
台
6
22
漏电空气开关
DZ20L-100A
台
6
23
照明箱
XXM-1N
个
8
24
行灯变压器
4KVA380V/36V
台
3
25
36V照明灯
100W
套
30
26
节能灯
60W
套
150
27
应急灯
套
20
28
镝灯
3.5KW
套
4
29
水银灯(工矿弯灯)
250W
套
3
30
碘钨灯
1000W
套
60
2.4施工通风
2.4.1通风目的
通风的目的在于排出爆破产生的炮烟、粉尘及车辆排出的废气等,保证洞内具有良好的工作环境,使洞内的有害气体的浓度、温度等均能满足有关规范、规程的要求,保证职工的身体健康和生产效率的提高。
2.4.2通风原则
(1)通风设备全部选用低噪音隧道风机,通风管选用阻燃风管;
(2)通风时间按40min计算,漏风系数一般可取1.20~1.45;
(3)地下开挖范围内的每一个人员提供不少于3m³/min的新鲜空气;
(4)地下开挖中,通风系统有足够的容量,以保持空气流动速度不小于15m/min,并注意防止空气停滞;
(5)地下开挖施工中,考虑到时间、温度、湿度以及几种污染物质的综合影响,空气中所含瓦斯、烟雾和粉尘等杂质的浓度不应超过国家规定的人体安全保健水平;
(6)地下开挖作业空间的空气中一氧化碳含量不高于30mg/m³;
(7)地下开挖施工中,二氧化硅粉尘含量不应超过1mg/m³;
(8)地下开挖期间,通风管的终点距工作面不应大于30m,必要时在通风管上设置中间接力风机,以保证良好地排除污染空气。
在通风管端头与工作面之间设置辅助排风系统,以排除爆破后停滞在工作面上的烟雾。
出渣时,渣堆连续洒水以消除粉尘;
(9)为保证长隧洞施工的洞内空气质量,避免采用空气污染较大的内燃机车辆运输出渣。
2.4.3通风布置及设备材料
(a)通风布置
在2#公路隧洞段进口附近布置SDDY-Ⅰ-11型隧道对旋轴流风机,沿2#公路隧洞敷设直径为100cm的风筒至工作面。
待第一段隧道贯通后,通风设备移至K1+020~K1+052明路段,为第二段隧道施工提供优良的通风条件。
轴流风机布置特性见下表
风机布置特性表
通风机
名称
型号
风量
m³/min
布置位置
用途
风机
SDDY-Ⅰ-11型
1550
2#公路隧洞进口
2#公路隧洞洞内通风
(b)通风设备与材料用量
通风设备与材料用量见表
施工通风设备、材料表
序号
名称
规格型号
单位
数量
特性
备注
1
轴流风机
SDDY-Ⅰ-11
台
1
Q=1550m³/s功率:
150KW
2
风管
Ф100cm
m
750
7
钢绞线
GJ-25mm²
m
780
3.施工方法
3.1明洞段
明洞段桩号为K0+660~K0+665采用I16型钢钢架,立架间距为50cm,钢架间采用内外2层Φ25纵向连接筋焊接牢固,连接筋换向间距为50cm,梅花型布置,挂φ6@5cm×5cm内外两层钢筋网片,最后立模浇筑C25混凝土进行支护,初支厚度为40cm。
3.2进口段
根据伏流2#公路隧道的实际情况,先对洞口用锁口锚杆进行锁口,喷射C25混凝土封闭边仰坡,后对洞口2米进行立架喷浆支护,洞内5米采用立架喷浆外增设系统锚杆进行加强支护。
在开挖支护施工时使用台车进行操作。
在开挖施工中采取“短进尺、弱爆破、加密量测、及时支护”的方式进行开挖,严格控制最大单响药量,尽可能减少爆破施工对围岩的扰动。
采用分层分部开挖方式,采取一掘一支护程序稳步推进。
洞口拱部开挖线外50cm位置用2排Φ25锚杆进行锁口,锚杆单根长度为L=4.5m,两排锚杆间排距设置为50cm,仰角为5°~7°。
锁口锚杆采用先注浆后插锚杆的施工方法,注浆砂浆采用强度等级不低于42.5MPa的普通硅酸盐水泥,砂浆强度等级应不低于M25,锚杆外露10cm。
考虑到洞口段原因,洞外2m及洞内5m均采用I16型钢钢架立架,钢架间距为0.5米,钢架间采用环向间距为1m的Φ25纵向连接筋焊接牢固,挂φ6@20cm×20cm钢筋网片,洞内5米的每榀钢架均设置7处2Φ25,L=3m锁脚锚杆进行锁脚,且增设L=4.5,间排距1m的系统锚杆,喷射C25混凝土进行支护。
3.3洞身段
根据围岩情况,因洞内洞身大部属于Ⅲ~Ⅳ类围岩,围岩情况相对较好,Ⅲ级围岩局部设置随机锚杆挂网喷浆支护,Ⅳ类围岩设置系统锚杆挂网喷浆支护。
采用Φ25锚杆L=4.5m,外露10cm,喷C20混凝土进行支护。
具体情况根据设计图纸而定。
3.4跨暗河段
开挖前可在底部先打一排探孔对前方情况进行探测,确保安全后方可向前掘进。
确保安全后,先打整环超前固结小导管对围岩进行注浆,使整个洞身形成统一整体。
开挖采用先中导洞开挖,后进行上导扩挖,之后对下导进行扩挖。
开挖爆破时,通过严格控制装药量,控制开挖进尺,减小开挖量,减小爆破对围岩的扰动。
开挖后立架挂网喷浆支护,支护参数参照设计图纸《水源工程-隧洞结构图》中Ⅴ类C型断面支护参数。
开挖支护完成后在该段底板上铺设一对栈桥,过往机械及车辆可在该栈桥上通过,确保施工安全。
具体可见专项施工方案。
4.施工设备及人员配置
(1)伏流2#公路隧洞施工主要设备如下表:
伏流2#公路隧洞施工主要设备配置表
序号
设备名称
型号
单位
数量
备注
1
手风钻
YT-28
台
15
2
装载机
WA470-3
台
1
3.0m3侧翻式装载机
3
反铲
CAT330
台
1
1.6m3液压反铲
4
自卸汽车
20T
台
4
备用1台
5
钻爆台车
台
1
6
搅拌车
台
2
9m³
7
喷浆车
台
1
8
湿喷机
TK-500
台
2
9
电焊机
BX3-500
台
4
10
注浆机
MZ-1
台
2
(2)施工人员配置
伏流2#公路隧洞施工劳动力组合如下表所示。
伏流2#公路隧洞施工单班劳动力组合表
序号
工种名称
人数
备注
1
工长
1
施工采用两班作业循环制
2
YT-28型凿岩机操作手
12
3
装载机操作手
2
4
反铲操作手
3
5
炮工
3
6
司机
8
7
立架工
7
8
喷浆工
8
9
电工
2
10
水泵工
1
11
修理工
1
12
测量工
2
13
安全员
1
14
技术员
1
15
质检员
1
16
力工及其他
4
合计
57人/班
5.施工工艺与流程
5.1隧洞开挖
5.1.1施工方法
伏流2#公路隧洞开挖采用在隧洞靠渣场侧进口段单头掘进的方式。
开挖主要采用钻爆法,全断面开挖的方式,采用人工持YT-28手风钻钻孔,周边光面爆破,炸药采用乳化炸药,采用塑料导爆管连接非电毫秒雷管起爆。
爆破施工主要采用楔形掏槽的形式。
洞挖过程中遇围岩地质情况恶劣的洞段,采取“短进尺、弱爆破、加密量测、适时支护”的方案。
洞内出渣采用1.6m3液压反铲扒渣清底,3m3装载机装车,20t自卸汽车运输,弃渣全部运至2#渣场,平均运距约1.2km。
5.1.2爆破设计
伏流2#公路隧洞开挖采用YT-28手风钻钻孔,毫秒微差爆破,周边光面爆破,Ⅲ类围岩钻孔深度3.3m,计划循环进尺3.0m,Ⅳ、Ⅴ类围岩钻孔深度2.5m,计划进尺2.0m。
伏流2#公路隧洞Ⅲ~Ⅴ类围岩开挖断面图
根据地质特性和洞型,采用楔形掏槽,掏槽孔布置于断面中部。
根据不同的围岩类别,采取不同的钻孔深度:
Ⅲ类围岩钻孔深度为3.3m,孔径为42mm,Ⅳ、Ⅴ类围岩孔深度为2.5m,孔径为42mm。
为保证掏槽效果,掏槽孔的孔深比崩落孔超前20cm。
对于掏槽孔采用φ32mm药卷,增大装药量,保证爆破成功率,装药系数取0.7~0.85;崩落孔采用φ32mm药卷,装药系数取0.5~0.8;为保证光爆效果,周边孔采用φ25mm细药卷,并采用间隔装药结构,装药量控制在(200~350)g/m。
伏流2#公路隧洞Ⅲ~Ⅴ类围岩开挖钻孔爆破的具体技术参数如下表
伏流2#公路隧洞交通洞Ⅲ类围岩开挖爆破参数表
序号
炮孔类型
钻孔参数
装药参数
孔径
孔深
炮孔间距
孔数
最小抵抗线
药卷直径
单孔药量
总装药量
mm
m
cm
个
(cm)
mm
(kg/孔)
/
kg
1
掏槽孔
42
1.2
71
4
25
32
1
4
2
42
2.3
50
12
32
1.6
19.2
3
崩落孔
42
2.0
110
9
60
32
1.4
12.6
4
42
2.0
110~137
11
60
32
1.4
15.4
5
42
2.0
134
7
60
32
1.4
9.8
6
底孔
42
2.0
51
17
70
32
1.2
20.4
7
光爆孔
42
2.0
51~53
39
65
32
0.6
23.4
伏流2#公路隧洞Ⅳ、Ⅴ类类围岩开挖爆破参数表
序号
炮孔类型
钻孔参数
装药参数
孔径
孔深
炮孔间距
孔数
最小抵抗线
药卷直径
单孔药量
总装药量
mm
m
cm
个
cm
mm
(kg/孔)
kg
1
掏槽孔
42
1.2
70
4
25
32
1
4
2
42
2.3
50
12
32
1.6
19.2
3
崩落孔KONG孔
42
2.0
64~75
15
60
32
1.4
21
4
底孔
42
2.0
80
6
70
32
1.2
7.2
5
光爆孔
42
2.0
49~55
19
65
32
0.6
11.4
伏流2#公路隧洞洞口段爆破炮孔布置及网络连接见附图1,洞身标准段各围岩类别钻孔爆爆破炮孔布置及网络连接见附图2。
5.1.3开挖施工工艺流程
伏流2#公路隧洞因大部分围岩属于Ⅲ、Ⅳ围岩,故开挖可采用全断面开挖。
总体上按照设备共享原则进行施工协调,开挖采用人工持YT-28手风钻钻设水平孔开挖,周边光面爆破。
不同围岩类别采取不同的工艺流程,Ⅲ类围岩开挖后,系统支护施工可滞后30m左右,Ⅳ~Ⅴ类围岩开挖后,系统支护施工要跟进进行施工,最大滞后距离为5m左右,并根据开挖情况增加临时支护或进行加强支护,其施工工艺流程如下:
Ⅲ类围岩开挖工艺流程框图
Ⅳ~Ⅴ类围岩开挖工艺流程框图
主要施工作业措施如下:
①测量放线:
施工测量由专业人员采用全站仪进行。
每次钻孔前均用红油漆在掌子面上标示各孔位置。
②钻孔作业:
选派熟练的钻工,严格按照设计进行钻孔作业。
各钻工分区、分部位施钻,实行严格的钻工作业质量经济责任制。
每排炮由值班技术员按爆破图的要求进行检查。
周边孔偏差不得大于5cm,爆破孔偏差不得大于10cm。
③装药爆破:
炮工按钻爆设计参数认真进行作业,炸药选用抗水乳化炸药。
崩落孔、掏槽孔药卷直径32mm,连续装药,周边孔选用Ф25药卷,间隔装药。
装药完成后,由技术员和专业炮工分区分片检查,联结爆破网络,撤退工作设备、材料至安全区域后进行引爆。
④通风散烟:
爆破后启动轴流通风机压入通风,爆破渣堆进行人工洒水除尘。
⑤安全处理、清底:
爆破后由安全员处理掌子面及顶拱安全,出渣后再次进行安全检查及支护,为下一循环钻孔作业做好准备。
⑥根据监理工程师的指示,依据开挖揭示的地质情况确定支护作业时段。
5.2钢支撑施工
5.2.1钢支撑的施工工艺流程见框图
钢支撑施工工艺流程
5.2.2钢支撑的具体施工方法
A钢支撑加工制作
自行加工,洞外按1:
1比例放样设立工作台。
按设计分节,垫板、螺栓联结。
a加工做到尺寸准确,弧形圆顺。
钢支撑节点焊接长度满足规范要求,焊接成型时,沿钢架两侧对称进行,钢支撑主筋中心与轴线重合,连接孔位置准确。
b钢支撑加工后先试拼,检查其平面翘曲和横断面误差。
c钢支撑堆放和运输时不得损坏和变形。
B钢支撑安装
a测量定位
首先测定出线路中线,确定高程,然后再测定其横向位置;钢支撑设于曲线上时,安设方向为该点的法线方向;安设于直线上时,安设方向与线路中线垂直;每榀的位置定位准确,上下、左右偏差小于±5cm,斜度<2°。
b现场准备
运至现场的单元钢支撑分单元堆放,且每榀要有编号。
按监理工程师的指示或经超前勘探查明的岩石破碎软弱地段安装钢支撑,钢支撑装设在衬砌设计断面以外,如因某种原因侵入到衬砌断面以内,须经监理工程师批准。
钢支撑安装后,对断层破碎带的围岩稳定进行监测,遇有危险情况,及时增强钢支撑或采取其他加强措施,并报告监理工程师。
经监理工程师检查认为不合格时,根据监理工程师的指示进行调整、修补和置换。
c安装前检查钢支撑制作的质量是否满足设计要求。
钢支撑与岩面之间楔紧,相邻钢支撑之间连接牢靠。
5.2.3钢支撑质量控制措施
(1)进场的工字钢、各种型号的钢筋等施工材料必须通过检验,检验合格后方可使用。
(2)钢拱架、钢格栅安装前分批按设计图检查验收加工质量,严格控制轴线、尺寸、接头拼接板对位的准确,要满足规范对焊缝的要求。
不合格禁用。
(3)清除干净底脚处浮渣,超
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