某隧道出口浅埋段出洞施工方案 精品.docx
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某隧道出口浅埋段出洞施工方案 精品.docx
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某隧道出口浅埋段出洞施工方案精品
xx隧道出口浅埋段
出洞施工方案
xx
xx隧道出洞施工方案
1工程概述
1.1工程概况
xx隧道左右线全长1083m,进口位于巢湖市西侧约4Km的巢湖湖畔,出口位于宗庙端的下朱村,设计为分离式双洞隧道。
左线进口里程为ZK3+556,出口里程为ZK4+092,总长536m;右线进口里程为YK3+537,出口里程为YK4+084,总长547m。
本隧道从进口单口掘进,按新奥法原理组织施工。
隧道全部位于坡度为2.5%的竖曲线上。
其中Ⅳ级围岩658m,Ⅴ级围岩350m,明洞75m,进、出口均为Ⅴ级围岩,岩体破碎。
1.2工程施工进展情况
截至2008年5月10日,左线上导坑掘进430m,剩余工程量为88m(除明洞18m),其中Ⅳ级围岩39m,Ⅴ级围岩49m;下导坑掘进390m;仰拱及仰拱填充完成380m;二衬施工完成293.8m;水沟电缆槽准备开工(双侧)。
右线上导坑掘进370m,剩余工程量为159m(除明洞18m),其中Ⅳ级围岩108m,Ⅴ级围岩51m;下导坑掘进330m;仰拱及仰拱填充完成320m;二衬施工完成200m;水沟电缆槽准备开工(双侧)。
1.3出口段自然条件和地理条件
xx隧道出口段地面标高30~35m,地形坡度30。
,为顺坡,岩层的倾角大于坡角。
左线出口前方有一陡坎,右线有一沿隧中线方向偏右自然发育的冲沟。
左线洞口埋深约8m左右,地质状况为泥质粉砂岩、石英砂岩,节理裂隙发育,强分化,碎裂结构,稳定性差,裂隙有渗水。
2出口浅埋段里程确定
2.1确定原则
本隧道以埋深小于2倍洞跨为浅埋原则。
2.2出口段里程的确定
根据以上隧道埋深确定原则以及出口段为Ⅳ级围岩和Ⅴ级围岩的实际情况,ZK4+000~ZK4+074为浅埋段(其中ZK4+000地面标高约30m),出口段施工长度74m,其中Ⅳ级围岩25m和Ⅴ级围岩49m。
2.3围岩和支护构成
出口段包括Ⅳ级围岩25m和Ⅴ级围岩49m。
其中Ⅳ级围岩25m地质结构为泥质粉质砂岩,黄色夹灰白色,强风化,节理裂隙发育,地下水为基岩裂隙水。
Ⅳ级围岩初期支护形式:
采用φ42mm超前小导管注浆预支护,小导管长4.0m,纵向间距2.74m一环布置,环向间距40cm。
初期支护采用I14工字钢架加强,按0.9m一榀布置,拱部及边墙破碎处采用L=3.5m的φ25中空注浆锚杆挂网施作,喷射砼厚度20cm。
Ⅴ级围岩初期支护形式:
拱部采用φ50mm超前小导管注浆预支护,小导管长4.5m,纵向间距3.04m一环布置。
初期支护采用I18工字钢架加强,按0.75m一榀布置,喷射砼厚度25cm。
3施工组织安排
3.1施工人员安排
出洞段施工成立施工生产领导小组,项目经理为组长,总工为副组长,职能部门和劳务工班负责人为组员。
设安全质量环保科负责项目安全监察,施工现场配置副指挥1名、技术负责人1名,技术主管2人、测量工2人,试验员1人,2名专职安全员(其中:
项目部专职安全员1名,劳务工班专职安全人员1名)。
具体见人员分工表表1。
人员分工情况表表1
序号
姓名
性别
职位
分工情况
1
男
项目负责人
全面负责出洞段施工生产管理
2
男
技术负责人
全面负责出洞段施工技术及质量
3
男
副经理
负责协调出洞段施工安全、进度
4
男
安质环保科长
负责协调出洞段施工安全、质量
5
男
试验员
负责协调出洞段试验工作
6
男
物资科长
负责协调出洞段物资供应工作
7
男
设备科副科长
负责出洞段机械设备及安全用电
8
男
技术主管
协助技术负责人完成技术工作
9
男
技术主管
协助技术负责人完成技术工作
10
男
测量工
负责出洞段现场测量工作
11
男
测量工
负责出洞段现场测量工作
12
男
专职安全员
负责出洞段现场施工安全
3.2施工机械配置
主要施工机械配置表如下表2所示。
施工机械配置表表2
序号
工程名称
型号
数量
备注
一
xx隧道(左右线)
1
风枪
YT-28
30
2
风镐
5
3
湿喷机
TKP-1
4
4
农用车
2
5
喷锚料拌和机
JS750
6
空压机
20m3
4
7
发电机
200KW
1
洞口施工
8
抽水泵
2
9
挖机
CAT320c
1
10
装载机
ZL50c
1
侧卸式
11
矿山自卸车
10T
4
12
拌和站
(JS1000+1500)
1
13
砼运输车
9m3
2
4施工方案
出口浅埋地段Ⅳ级、Ⅴ级围岩采用三台阶法施工,施工过程严格按以下原则组织实施。
(一)严格按照“预支护、短开挖、少扰动、强支护、早封闭、实回填、严治水、勤量测”施工,加强超前地质预测、预报,加强围岩收敛、拱顶下沉观测,及时施工仰拱,尽早形成承力封闭环。
(二)严格执行隧道施工安全强制性标准,合理调整施工工序,改进施工工艺,加强生产要素配置,优化缩短工序时间,达到快速、安全施工。
4.1测量误差控制
隧道出洞测量偏差控制主要是横向、竖向偏差,横、竖偏差对隧道的宽度和高程有影响。
根据《测规》(铁建设〔2003〕13号)允许偏差:
横向出洞限差为±100mm,高程出洞限差为±50mm,洞、内外控制测量误差对出洞误差的影响值,洞外30mm,洞内40mm,洞内洞外综合50mm。
xx隧道贯通限差控制目标为:
横向±20mm,高程±15mm。
洞外采用GPS控制测量,洞口导线点和GPS控制网任意一条边和两个角进行联测,形成三角控制网或闭合导线网。
洞内导线测量采用徕卡(TCR802)DJ2型仪器,仪器等级为Ⅰ级,满足要求。
洞内水准测量采用四等水准测量,用DS3仪器水准测量和三角高程测量两种方法控制。
4.2施工方法
首先完成仰坡开挖及防护,洞口段路堑按不同地质条件配合隧道三台阶施工方法分台阶开挖,采用挂网喷砼,封闭仰坡。
仰坡封闭完成后出洞。
4.2.1超前地质预测预报及地质素描
4.2.1.1超前地质预测预报
严格按照设计要求作好超前地质预测、预报,大致判定围岩岩性。
每循环采用超前钻孔探测,钻孔孔径为50mm,钻孔长度为5.0m。
每一循环水平方向在拱顶、拱腰位置钻孔3个,径向超前钻孔3个。
每循环超前探孔深度比掘进速度长1.5~2.5m。
根据钻孔速度、成孔时间判断前方围岩岩性、节理、地下水发育情况,是否同设计提供的地质相符。
现场技术员负责超前预测预报数据整理、分析,根据分析结果及时向项目总工反馈信息,根据现场实际情况及时采取相应措施,及时做到“岩变我变”,确保出洞段施工安全。
超前地质预测预报流程图1及记录表3如下所示。
4.2.1.2地质素描
地质素描是围岩工程地质特性和支护措施的合理性最直观、最简单、最经济的描述
和评价。
地质素描与隧道开挖同步进行,每循环开挖完成后由现场负责人、技术主管、安全员对开挖掌子面地质情况进行观察。
重点描述以下内容:
(1)岩石的结构、颜色、软硬程度、破碎程度等;
(2)层理、片理、节理裂隙等各种软弱面的产状特征、宽度、延伸情况、连续性、间距等;
(3)各结构面的充填物质成分和泥化、软化情况;
(4)地下水及基岩裂隙水发育情况;
根据地质素描,大致判断围岩级别,同时制定本循环支护措施,若发现围岩与设计不符时,立即采取相应处理措施,制定施工方案。
图1探测预报工作程序图
隧道超前地质预测、预报记录表表3
隧道名称
xx隧道
施工日期
掌子面
里程
探孔长度(m)
超
前
探
孔
布
置
图
超前地质预报钻孔描素
孔号
孔深
时间
有无渗水
有无卡钻
岩性判定
签字
A
掘进人员
技术员
B
掘进人员
技术员
C
掘进人员
技术员
环向锚杆描素:
孔号
孔深
时间
有无渗水
有无卡钻
岩性判定
签字
1-2
掘进人员
技术员
3-4
掘进人员
技术员
5-6
掘进人员
技术员
主管工程师:
专职安全员:
施工现场负责人:
日期:
4.2.2开挖方法及循环进尺长度控制
Ⅴ级围岩地段采用七部开挖作业法施工,开挖以CAT320挖掘机为主,辅以人工风镐,开挖后初喷砼封闭,及时施作工字钢架支护成环;
4.2.2.1七部开挖作业法施工
七部开挖作业法施工使用于本合同段隧道Ⅴ级围岩。
在开挖过程中,分三个台阶七个开挖面,以前后七个不同的位置相互交错同时开挖,然后分部支护,形成支护整体,缩小作业循环时间。
七部开挖作业法循环时间见表4。
七部开挖作业法开挖施工顺序见图2。
第一部:
拱顶在超前大管棚的“保护下”将传统的上导坑改为弧形导坑,开挖结束后架设工字钢架,打径向猫杆,网喷砼,形成较稳定的承载拱。
第二、三部:
在拱顶承载拱的支持下,分段开挖边墙,以一定的时间差先后按同样的方法进行支护,使同一断面钢拱架在拱脚处暴露的开挖面仅限于一侧。
第四部:
挖中部核心土。
第五、六部:
在已完成边墙支护后,分段左右开挖边墙下部,以一定的时间差作边墙下部支护。
第七部:
下台阶核心土及仰拱开挖,做仰拱初期支护,二次衬砌紧跟。
Ⅴ级围岩“七部开挖作业法”施工作业循环时间表
表4
部位
序号
工序
作业
时间(min)
循环时间(min)
90
180
270
360
450
540
630
环
1
小管棚施工
450
上弧导开挖
1
根据上循环支护轮廓开挖
150
2
初喷砼封闭
60
3
测量放样
30
4
架设钢拱架,施作支护
180
5
喷砼
90
6
出碴
120
中台阶开挖
1
根据上循环支护轮廓开挖
150
2
初喷砼封闭
60
3
测量放样
30
4
架设钢拱架,施作支护
180
5
喷砼
90
6
出碴
120
下台阶开挖
1
根据上循环支护轮廓开挖
150
2
初喷砼封闭
60
3
测量放样
30
4
架设钢拱架,施作支护
180
5
喷砼
90
6
出碴
120
说明:
施工小管棚分配到每循环开挖时间为90(min),每次开挖进尺为1m。
七部位同时进行施工。
从上表分析,每天可完成2个循环,进尺2m。
施工仰拱混凝土5~6米
4.2.3仰拱施工
仰拱开挖施工时,仰拱施工一是必须紧跟下台阶,距离下台阶3m左右;二是一次开挖长度必须控制在4~6m;三是开挖后36h内施作仰拱初支砼,绑扎钢筋,浇筑混凝土,快速封闭成环。
具体施工工艺流程图如图3所示
图3仰拱施工工艺流程图
4.2.4洞口地表、地中沉降观测及洞内围岩量测监控
4.2.4.1洞口地表、地中沉降观测
加强洞口段地表、地中沉降观测及洞内围岩量测,观测点在开挖完成后下沉之前埋设好,一直观测到下沉稳定为止。
观测点布置沿纵向(隧道中线)布置,其量测间距与埋深关系很大,量测断面间距按下表5埋设。
xx隧道出洞口埋设2个横向断面,横向桩位布置间距范围为2~5m,每个断面布置11个观测点,隧道中线附近密些,远离中线疏些。
为准确掌握地表下沉规律,从工作面前方2B处开始量测地表下沉。
量测频率开挖面距离量测断面前后距离小于或等于2B时,每日2次。
另外在沉降区以外设置测点作为参照。
具体测点布置如图4所示
洞口地表沉降点埋设断面间距表5
埋深h与洞室
跨度B关系
2B B h 断面间距 20m 10m 5m 备注 B为开挖洞跨宽度,h为隧道埋深。 地表、地中观测点位布置图4 4.2.4.2洞内围岩量测监控 围岩量测紧跟开挖、支护作业面,一般不超过2m。 Ⅴ级围岩按设计要求每10m布置3个点,进行点位布置及频次进行量测。 初始量测时间在开挖12h内完成。 具体布置情况及量测频次见“表6、7”所示。 对较差围岩段,加密围岩观测点,加大围岩观测频次,并根据具体情况及时调整量测项目或增加量测的内容,每次量测后及时进行量测数据分析,并绘制量测数据时态曲线和距开挖面关系图;对初期的时态曲线应进行回归分析,预测可能出现的最大值和变化速度。 对围岩变化超出允许范围时,及时向项目总工汇报,根据具体情况及时采取加厚喷层、加密或加长锚杆、增加钢架等加固措施。 并将结果反馈给设计、监理,实现动态设计、动态施工。 围岩量测断面布置间距和每断面测点数量表6 围岩级别 断面间距(m) 每断面测点数量 净空变化 拱顶下沉 V 10 l~2条基线 1~3点 量测频率(按位移速度)表7 序号 位移速度(mm/d) 量测频率 1 >5 2次/d 2 1~5 1次/d 3 O.5~1 1次/2~3d 4 0.2~O.5 1次/3d 5 <0.2 1次/7d 围岩稳定性的综合判别,根据量测结果按下列指标进行: 根据位移变化速度判别: a.净空变化速度持续大于5.0mm/d时,围岩处于急剧变形状态,加强初期支护系统。 b.净空变化速度小于0.2mm/d时,围岩达到基本稳定。 4.2.5初期支护,确保初支质量控制 开挖、出碴(约6h左右)完成后及时进行支护。 项目部要求Ⅲ级围岩初期支护距离掌子面不大于3m,Ⅴ级围岩随开挖随支护。 严格控制初期支护施工质量,尤其是超前小导管或砂浆锚杆,严禁减少数量或长度,防止注浆不足。 钢架圆顺、采用高强螺栓连接牢固,防止局部应力集中。 严格控制钢架间距和锚杆数量、长度和方向,喷射砼平整度、厚度。 每台阶钢架设置锁脚锚杆,并严格控制数量、长度、方向、锚固效果及与钢拱架的焊接长度等。 初期支护施工质量控制情况见表8、9、10。 隧道超前支护施工检查记录表表8 工程名称 检查日期 年月日 检查里程 检查部位 支护形式 设计情况 实测情况 差量 长度 数量 长度 数量 超前小导管 砂浆锚杆 中空注浆锚杆 备注 凡有一项未满足规范要求的项目不得进行下道工序施工 记录人: 检查人: 复核人: 隧道钢拱架、格栅钢架检查记录表表9 工程名称 检查日期 年月日 检查里程 检查部位 围岩级别 钢架数量 其它需要 说明的问题 设计 实测 差值 Ⅳ Ⅴ 备注 凡未满足规范要求的项目不得进行下道工序施工 记录人: 检查人: 复核人: 隧道初期支护厚度检查记录表表10 工程名称 检查日期 年月日 检查里程 检查部位 围岩级别 厚度(mm) 其它需要 说明的问题 设计 实测 差值 Ⅲ Ⅴ 备注 凡未满足规范要求的项目不得进行下道工序施工 记录人: 检查人: 复核人: 4.2.6工序调整 根据隧道施工安全强制性标准并结合我们集团公司隧道施工安全强制性标准,在距离隧道出洞74m时,及时、合理调整开挖、支护和衬砌进度。 Ⅴ级围岩仰拱距掌子面距离不得大于20m。 Ⅴ级围岩二衬距掌子面距离不大于60m。 4.2.7小导管注浆 Ⅴ级围岩采用φ50mm超前小导管注浆预支护,小导管长4.5m,纵向间距按3.04m一环,环向间距按0.4m一根布置。 小导管在构件加工厂制作。 前端做成尖锥形,尾部焊接φ6mm钢筋加劲箍并预留1m的止浆段,管壁上每隔15cm交错布置注浆孔,孔眼直径为8mm。 钻孔采用风动凿岩机钻孔,钻孔直径比钢管直径大3~5cm,然后将钢管穿过钢架,用游锤或凿岩机直接将小导管打入,顶入长度不小于钢管长度的90%,外露端支撑于开挖面的钢架上,与钢架共同组成预支护体系。 小导管安设后,用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙;注浆前进行压水试验,检查机械设备是否正常,管路连接是否正常;注浆材料采用水泥浆液,水灰比1: 1(重量比),注浆量达到设计注浆量和注浆压力达到设计终压时可结束注浆,压注水泥浆时注浆压力依据地层致密程度决定,一般为1.5~3.0MPa。 施工工艺流程如图5示 水 图5小导管注浆工艺示意图 4.2.8距离出洞10~15m施工方法 5.2.8.1开挖及支护 进口开挖掘进至出洞口10~15m时,循环进尺控制在0.6~1.0m。 在开挖前,沿开挖轮廓线拱部采用Φ50mm超前小导管注浆预支护,小导管长度为4.5m,纵向间距按3.04m一环布置。 边墙采用Φ25中空注浆锚杆支护,锚杆长度为4.0m,纵向间距按0.75m一环布置。 初期支护采用I18钢架加固,按0.75m一榀布置,同时严格控制锁脚锚杆施工质量。 距离出洞口剩余5m时,中心位置采用小导洞开挖施工,首先开挖小导洞出洞,小导洞开挖宽度、高度约1.5m左右。 小导坑出洞后,采用扩大断面分部开挖法出洞。 4.2.8.2岩层厚度控制 周边眼间距直接控制开挖轮廓面圆顺平整度,目前掌子面控制周边眼间距E=50cm,最小抵抗线W直接影响光面爆破效果和爆碴块度,最小抵抗线W=E/(0.7~1.0)=(50~70)cm。 因此出洞口岩层厚度控制在70cm以上。 4.2.8.3装药控制 严格控制装药量,减少围岩的扰动,周边眼采用φ32mm小直径药卷和低猛度、低爆速的炸药,不偶合装药,其余炮眼采用连续装药,掏槽眼采用复式楔形掏槽;爆破材料采用非电毫秒雷管和塑料导爆管起爆,周边眼采用低爆速、低密度、高爆力、传爆性 好的小直径2号岩石硝铵炸药(φ32mm直径),炮泥堵塞,导爆管复式网路联接,各部有序起爆。 按掏槽、掘进、内圈、周边眼顺序进行,以便为掘进、内圈、周边眼逐次开辟临空面。 5出洞段施工安全保障措施 针对隧道出洞段施工特点,项目部安排24h日夜值班制度,对洞内施工全程跟踪并记录,对隧道围岩状况、初期支护施工质量、仰拱开挖长度、爆炸物品储存使用、施工用电等施工情况了如指掌,发现的安全隐患、质量通病等问题即时解决,确保隧道施工全面受控。 具体见“施工工序值班记录表如表11”所示。 5.1洞内外爆破安全控制 洞内外爆破作业,由专职安全员统一指挥,施工时严格按爆破设计要求控制用药量。 装炮完毕检查并记录装炮个数、地点,以便核对消耗和领取数量,剩余火工品及时入库。 爆破前按警戒距离划定警戒区,设置防护人员,疏散施工人员,撤离现场机具到安全地点,方可点炮。 爆破后必须经过通风排烟,15min以后,才准许检查人员进入工作面,检查有无盲炮及可疑现象;有无残余炸药或雷管;拱顶两帮有无松动石块;支护有无损坏与变形。 在妥善处理并确认无误后,其他工作人员才准进入工作面,当发现盲炮时,必须由原爆破人员按规定处理。 5.2行车安全控制 为了保证隧道行车安全,一是加强对司机安全教育培训,二是限制洞内行车速度,洞内行车速度不大于10㎞/h;三是设置警标志,每个隧道洞口均设置限速标志,中心检查井设安全防护墩或安全警示标志,台车设置界线警示灯,洞内清杂人员穿防护服。 5.3施工用电安全管理 5.3.1洞内采用“三相五线制”布置电力线,每100m设置一处接地。 5.3.2隧道内每200米设置一配电箱,内设三相漏电开关、三相插座和单相插座各一个。 5.3.3配电箱均采用“一机一闸一箱一锁”,严禁非专业人员乱接电。 5.3.4跨二衬台车电力线,采用橡胶管包裹,并在二衬台车上焊接专用钩,将电线顺接。 5.3.5洞内照明灯采用节能白炽灯,照明灯均匀布置,高度不小于路面以上2.5m。 5.4加强火工品的安全管理 5.4.1爆破器材的储存情况 建立健全出入库审批、检查、登记制度,收存和发放严格按规定进行登记签字。 帐目清楚,手续齐全,帐物相符。 炸药与雷管分类存放,雷管按要求置放在铺设胶质的皮垫上,堆码整齐,无超过设计容量或露天存放。 库内通风良好,标示牌齐全、明显、醒目。 5.4.2爆破器材的保管情况 制定库房管理制度、安全防范措施等规章制度。 由2名正式职工负责看守保管任务。 库房安装了警报器、防火、防雷击等防护措施。 值班房配备了通讯工具。 易爆品避免受阳光直接曝晒和剧烈震动。 放易燃、易爆器材的仓库,采用防爆型照明设备。 5.4.3爆破器材的使用情况 建立严格的登记、领用、清退制度,每次领炸药的数量不得超过现场领工员所开的当天的炸药数量,如果没有用完,必须当天清退,不得私自存放,并做好退库手续。 爆炸物品从领取直至办完退库手续,安全员(正式员工)必须全过程监控,项目部主要领导要定期(十天)对爆破器材的管理进行严格检察。 爆炸物品从领取直至办完退库手续,安全员(正式员工)都全过程监控,另外项目部主要领导要定期(十天)对爆破器材的管理进行严格检察。 5.5加强值班及巡查制度 5.5.1隧道专职安检人员每班对施工现场进行一次全面检查,尤其是加强对围岩和临时支护状态的检查,并对现场施工用电、火工品管理、安全防护等方面的检查,不放过任何微小变化,并逐级做好记录。 发现问题及时采取措施,妥善处理。 5.5.2出洞段剩余10~15m时,洞内爆破作业,由专职安全员统一指挥,施工时严格按爆破设计要求控制用药量。 爆破前按警戒距离划定警戒区,疏散施工人员,撤离现场机具到安全地点,方可进行爆破施工。 出洞时,进出口安排2名安全员全程值班。 5.5.3加强未施工二衬段围岩观测和量测,发现初期支护开裂或有明显变形时,立即加强支护。 xx隧道Ⅴ级围岩施工工序值班记录表表11 施工工序 施工起讫里程 工序开始时间 工序结束时间 消耗时间 进尺 要素配置 工作状态及存在问题 值班人 年 月 日 时 分 年 月 日 时 分 项目部 施工班 上导坑 立架、锚杆施作、钻眼 联线、起爆
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