b偏压浅埋隧道施工方案.docx
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b偏压浅埋隧道施工方案
偏压、浅埋隧道施工方案
合肥至武汉新建铁路三标隧道工程
(DK163+000~DK169+130)
浅
埋
偏
压
段
施
工
方
案
中铁十局合武铁路项目经理部一工区
二OO六年二月
编制:
审核:
项目总工:
项目经理:
-1-
1编制依据及编制原则.........................................5
1.1编制依据.............................................5
1.2编制原则.............................................5
2工程概况...................................................5
2.1工程概述.............................................5
2.2工程地质与水文地质条件...............................6
2.2.1沿线地形地貌特征...............................6
2.2.2地质岩性.......................................6
2.2.3气象特征.......................................6
2.2.4水文特征.......................................7
3施工方案...................................................7
3.1浅埋洞门段的开挖.....................................7
3.1.1边仰坡开挖.....................................7
3.1.2大管棚超前支护施工工艺.........................8
3.1.3小导管超前支护施工工艺.........................8
3.2偏压、浅埋洞身段的施工...............................9
3.2.1小管棚超前支护施工工艺.........................9
3.2.2超前锚杆支护施工工艺..........................10
3.2.3中空注浆锚杆..................................11
3.2.4砂浆锚杆施工..................................11
-2-
3.2.6开挖施工......................................13
3.2.7钢筋网施工....................................17
3.2.8湿喷混凝土施工工艺............................17
3.3二次衬砌............................................19
3.3.1二次衬砌施工工艺..............................20
3.3.2衬砌施工准备..................................20
3.3.3砼灌筑、养护与拆模............................22
3.3.4衬砌背后注浆施工工艺..........................22
3.4防排水施工..........................................23
3.4.1基面处理......................................23
3.4.2防水板施工....................................24
3.5监控测量............................................26
3.5.1净空水平收敛量测及拱顶下沉量测................26
3.5.2地表下沉量测..................................28
3.5.3监控量测项目的管理基准........................29
3.5.4量测数据的处理及应用..........................30
4安全保证措施..............................................31
4.1安全管理组织机构....................................31
4.1.1建立安全管理组织机构..........................32
4.1.2明确安全管理职责..............................32
4.2施工现场安全保证措施................................32-3-
4.4.1开挖及钻孔施工安全保证措施....................35
4.4.2火工品运输及爆破施工安全保证措施...............37
4.4.3装碴及运输安全保证措施........................38
4.4.4支护、衬砌安全保证措施........................39
4.4.5隧道临时用电及照明安全保证措施................41
-4-
1.1编制依据
新建铁路合肥至武汉Ⅲ标站前工程总体实施性施工组织设计;
《铁路隧道施工规范》TB10204-2002;
《铁路隧道施工质量验收标谁》TB10417-2003;
《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标谁》铁道部[2005]160号文;
《铁路工程施工安全技术规程》TB10401-2003;
新建铁路沪汉蓉通道合肥至武汉段新建工程施工图(先期开工段);现场调查的资料及本单位施工队伍、技术装备能力及施工实践经验;国家、铁道部现行设计施工规范及验收标准和国家、地方的有关政策和法规;
本工程所涉及的地方和国家有关政策和法规,特别是环境保护、水土保持方面的政策和法规。
1.2编制原则
遵循招标文件条款,响应招标文件要求。
指导思想是:
科学组织、合理投入、优质安全、快速高效、不留后患。
坚持实事求是的原则,根据本单位的能力,确保施工组织的可行性、先进性和合理性。
实行“项目法施工”的组织原则。
做到依靠科技、精心组织、合理安排、突破重点。
重视隧道的工程地质、水文地质调查及超前地质预报工作,把超前地质预报纳入施工工序。
建立以地质工作内容为先导、以量测为依据的信息化施工管理体系。
2工程概况
2.1工程概述
-5-
2.2工程地质与水文地质条件
2.2.1沿线地形地貌特征
本标段属于大别山中段北坡,为江淮分水岭主脉,群山连绵,沟谷深切,自南向北地势由高趋低,为低山区,相对高差最高达500m,其间河谷深切,植被绿化良好,局部丘陵区相对高差10~50m。
2.2.2地质岩性
本标段位于金寨至麻城段大别山区,基岩基本裸露,以区域变质岩-石英片岩、片麻岩、花岗岩、闪长岩为主。
浅埋地段多为全风化或强风化二长花岗岩,且地下水发育。
尹湾隧道浅埋段围岩见“表2-1隧道围岩特征及分级表”。
表2-1隧道围岩特征及分级表
2.2.3气象特征
-6-
2.2.4水文特征
本线跨越淮河和长江两大流域,大别山为两大水系的分水岭。
大别山以北属淮河流域,大别山以南属长江流域。
大别山以南主要跨越长江北岸的滠水、倒水、举水及其支流水系,大别山以北主要跨越淮河流域的支流淠河。
3施工方案
3.1浅埋洞门段的开挖
3.1.1边仰坡开挖
隧道进洞前按设计图放出仰坡及路堑开挖轮廓线,做好洞顶截水天沟,以防地表水冲刷边仰坡,导致边仰坡失稳坍塌。
截水天沟结合现场地形修建,施工时首先将沟底虚土清理干净,然后施作砌体,要求坡面顺畅、不漏水。
边仰坡分上、中、下三台阶进行。
仰坡台阶开挖先挖一层台阶至洞口处,进洞后再开挖下部台阶,开挖台阶标高与隧道进洞台阶标高一致,并与边坡相协调,开挖过程中严格控制边坡位臵及坡度,并及时做好边、仰坡防护。
边仰坡防护采用Φ22砂浆锚杆(L=3m),间距1.5m梅花型布-7-
3.1.2大管棚超前支护施工工艺
隧道洞口段V级围岩较差,采用大管棚超前支护。
用φ108mm的钢管20根和φ108mm的钢花管21根间隔制作拱顶大管棚,管棚按设计长度施工,其走向与隧道中线平行。
在钻孔过程中,为防止钻头下垂侵入净空,设外插角2~4°。
大管棚钻孔采用管棚钻机,钻孔前先施作套拱,套拱预留孔作为管棚钻孔导向作用。
人工插入钢管。
钢管应按6m,10m分节制作,前端按梅花型布臵注浆孔,未端4m不钻孔,外露2m锚固于套拱,前端制作成楔形。
插管时注意相邻钢管接头错开2m,同一截面节头不超过50%。
其注浆压力应不小于2MPa。
其施工工艺详见“大管棚施工工艺流程图”。
大管棚施工工艺流程图
3.1.3-8-
超前小导管的施工,在土质围岩中,采用螺旋钻钻孔;在石质围岩中,采用风钻钻孔。
小导管采用φ42mm钢管制作,长4.5m左右,间距50cm,外插角5~10°,管前端做成楔状,在管前部2.5~4m范围内按梅花形布臵,钻φ6mm的注浆孔,以便钢管顶入地层后对围岩空隙注浆。
其注浆压力应不小于2MPa。
其施工工艺详见下页“超前小导管注浆施工工艺流程图”。
3.2偏压、浅埋洞身段的施工
3.2.1小管棚超前支护施工工艺
隧道洞身浅埋地段,围岩均较差,根据施工图采用小管棚超前支护。
用φ89mm的钢管20根和φ89mm的钢花管21根间隔制作拱顶小管棚,管棚按设计长度施工,其走向与隧道中线平行。
在钻孔过程中,为防止钻头下垂侵入净空,设外插角1~3°。
小管棚钻孔采用管棚钻机,钻孔前先在隧道掌子面(施做小管棚断面)上外扩出小管棚尺寸位臵,喷射混凝土并预留孔,作为小管棚钻孔导向孔,人工插入钢管。
超前小导管注浆施工工艺流程图
-9-
钢管应按6m,10m分节制作,前端按梅花型布臵注浆孔,未端4m不钻孔,外露2m锚固于套拱,前端制作成楔形。
插管时注意相邻钢管接头错开2m,同一截面节头不超过50%。
其注浆压力应不小于2MPa。
3.2.2超前锚杆支护施工工艺
隧道洞身浅埋地段,围岩岩层较稳定时,根据施工图采用超前砂浆锚杆支护,锚杆采用25螺纹钢,长3.5m,外插角10°~30°不等,环向间距40cm,粘接材料采用砂浆,尾端支撑于钢架上,纵向搭接长度1.5m。
采用风动凿岩机钻孔打入。
-10-
3.2.3中空注浆锚杆
按照设计要求及时安设环向注浆锚杆,先在岩面上测放出需施设锚杆孔的点位,在凿岩台车架上使用风枪凿岩机钻孔。
孔位偏差不大于5cm,成孔后用高压风枪清孔,孔内清洗干净后,浆锚杆塞入孔内,安止浆塞,套接注浆管,把锚杆与孔壁间的空间用早强水泥砂浆注满,然后加垫板和螺母,待锚杆有一定抗拉强度后拧紧螺母。
锚杆的锚固力不得低于设计和规范所确定的抗拔力,每300根至少作一组锚杆抗拔力试验,每组不少于3根。
3.2.4砂浆锚杆施工
原材料及配合比:
锚杆杆体采用Φ22mm的螺纹钢,锚杆平直、无锈,使用前先除油,砂浆采用中砂和42.5#水泥拌制,砂最大粒径不大于
2.5mm,使用前过筛清洗。
砂浆配合比控制在(水泥:
砂子)1:
1~1:
0.5之间,水灰比控制在0.45~0.5之间。
砂浆拌合均匀,随合拌随使用,在砂浆初凝前使用完毕。
钻孔:
采用锚杆台车或手持凿岩机钻孔,钻孔的深度、方向和布臵严格按设计施工,孔深误差不超过5cm,孔径大于杆体直径15mm,钻孔完毕吹净孔内积水、积粉和岩碴。
灌浆、安装:
采用牛角泵灌浆。
灌浆开始和中途停止超过30分钟,用水或稀水泥浆润滑注浆泵及管路。
-11-
灌浆时注浆管插入距孔底5-10厘米处,随砂浆的注入缓慢均匀拔出,灌浆压力不大于0.4Mpa。
避免孔中砂浆漏灌,保证锚杆全长锚固。
注浆完后安装锚杆,锚杆的插入长度不小于设计长度的95%,其外露长度满足设臵托板、钢筋网要求,锚杆安装后不得随意敲击。
砂浆锚杆施工工艺流程图
3.2.5钢架施工
钢架加工:
按照设计尺寸在平整的场地上放出1∶1大样,把整榀钢架分12个单元,并焊好连接法兰,法兰的焊接准确周正,孔眼对应。
使用前将各单元编号预拼,无侧弯、扭曲、错台、变形等缺陷,方可使用。
钢架架立:
首先要测量准确,架立后复核,钢架尽可能与围岩贴靠紧密(空隙小于5cm),两侧底脚使用垫块支垫牢固。
如基底松软则安装时设臵垫板,防止支撑受荷载下沉,必要时用砼加固基底。
锁脚:
每单元接头处施作锁脚锚杆,通过钢架或型钢钢架与锚杆的焊接,将钢架锁定到墙上。
锚杆打设,与水平成约45°角倾斜向下,以改善受力状态。
连接:
法兰之间对正,用螺栓连接牢固,钢架与纵向锚杆焊牢,钢架与钢架之间用Φ22螺纹钢焊接连成整体,起到整体支护效果。
纵向连接筋
-12-
加楔:
在格栅与围岩间空隙加砼预制楔块,保证围岩压力均匀传至格栅钢架上。
3.2.6开挖施工
偏压地段开挖施工采用交叉中隔壁(CRD)法,以确保初期支护质量、减小对地层的扰动、安全开挖,开挖施工工序(如图所示):
⑴、a利用上一循环架立的钢架施作隧道及中隔壁超前支护。
b弱爆破开挖①部。
c喷8cm厚混凝土封闭掌子面。
d施作①部周边的初期支护和临时支护,即初喷4cm厚混凝土,架设I18钢架及I18临时钢架,并设锁脚钢管。
e导坑底部喷15cm厚混凝土,施作①部临时仰拱,安设I18横撑。
f钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
(2)a在滞后于①部一段距离后,弱爆破开挖②部。
b喷8cm厚混凝土封闭掌子面。
c施作②部导坑周边的初期支护和临时支护,即初喷4cm厚混凝土,架设I18钢架及I18临时钢架,并设锁脚钢管。
e导坑底部喷15cm厚混凝土,施作②部临时仰拱,安设I18横撑。
f钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
(3)a利用一循环架立的钢架施作隧道超前支护。
b开挖③部并施作导坑周边的初期支护和临时支护,步骤及工序同①。
(4)a开挖④部并施作导坑周边的初期支护和临时支护,步骤及工序同②。
-13-
施工工序横断面图
施工工序纵断面图-14-
(6)a在滞后于④部一段距离后,弱爆破开挖⑥部。
b喷8cm厚混凝土封闭掌子面。
c隧底周边部分初喷4cm厚混凝土。
d架设I18钢架使钢架封闭成环。
e钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
(7)逐段拆除靠近已完成二次衬砌6~8m范围内中隔壁底部钢架单元。
(8)灌筑仰拱及隧底填充(仰拱与填充应分次施作),接中隔壁底部I18临时钢架托换单元,使得钢架底支撑于隧底填充顶面。
(9)a根据监控量测结果分析,拆除I18临时钢架及临时横撑。
b利用衬砌模板台车一次性灌筑拱墙部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。
-15-
图2.5-03CRD中壁隔墙法施工顺序图
-16-
开挖轮廓面设φ8钢筋网,沿环向和纵向间距20cm布臵,锚杆与钢筋网连结。
施工要点:
1、钢筋网应根据被支护围岩面上的实际起伏铺设,且应在初喷一层砼后再行铺设。
钢筋与岩面或与初喷砼面的间隙应不小于3~5cm,钢筋网保护层厚度不小于3cm,有水部位不小于4cm;
2、为便于挂网安装,浆钢筋网先加工成网片;
3、钢筋网应与锚杆或锚钉头连结牢固,并应尽可能多点连接,以减少喷射砼时使钢筋发生“弦振”,锚钉的锚固深度不得小于20cm;
4、开始喷射时,应缩短喷头到受喷面之间的距离,并适当调整喷射角度,使钢筋网背面砼密实。
3.2.8湿喷混凝土施工工艺
湿喷混凝土工艺流程见“湿喷混凝土工艺流程图”。
喷射机械安装好后,先注水、通风、清除管道内杂物,同时用高压风吹扫岩面,清除岩面尘埃;
保证连续上料,严格按施工配合比配料,严格控制水灰比及坍落度,保证料流运送顺畅;
操作顺序:
喷射时先开液态速凝剂泵,再开风,后送料,以凝结效果好、回弹量小、表面湿润光泽为准。
水泥:
采用不低于32.5#普通硅酸盐水泥,使用前做强度复查试验,其性能符合现行的水泥标准。
-17-
细骨料:
采用硬质、洁净的中砂或粗砂,细度模数大于2.5;
粗骨料:
采用坚硬耐久的碎石,粒径不大于15mm,级配良好。
使用碱性速凝剂时,不得使用含有活性二氧化硅的石料;
水:
采用不含有影响水泥正常凝结与硬化等有害杂质的水;
速凝剂:
使用前与水泥做相容性试验及水泥凝结效果试验,其初凝时-18-
搅拌混合料采用强制式搅拌机,搅拌时间不小于2分钟。
原材料的称量误差为:
水泥、速凝剂±1%、砂石±3%;拌合好的混合料运输时间不得超过2小时;混合料应随合拌随用;
混凝土喷射机具性能良好,输送连续、均匀,技术性能满足喷射混凝土作业要求;
喷射混凝土作业前,清洗受喷面并检查断面尺寸,保证尺寸符合设计要求。
作业区有足够的照明,作业人员佩带好作业防护用具。
喷射混凝土在开挖面暴露后立即进行,作业符合下列要求:
喷射混凝土作业分段分片进行。
喷射作业自下而上,先喷格栅钢架与拱壁间隙部分,后喷两钢架之间部分;
喷射混凝土分层进行,一次喷射厚度根据喷射部位和设计厚度而定,拱部为5cm~6cm,边墙为7cm~10cm,后喷一层应在先喷一层凝固后进行,若在先喷层终凝后或间隔一小时后喷射,受喷面用水清洗干净;
严格控制喷嘴与岩面的距离和角度。
喷嘴与岩面应垂直,有钢筋时角度适当放偏,喷嘴与岩面距离控制在0.6-1.2m范围以内。
3.3二次衬砌
洞身初期支护完成后,当围岩收敛趋于稳定时,组织人力物力进行洞身二次衬砌。
先完成仰拱、填充、铺底及短边墙衬砌砼施工,然后施工作拱墙部分二次衬砌砼,拱墙部位采用整体液压式模板台车,砼通过-19-
3.3.1二次衬砌施工工艺
衬砌施工工艺流程图
3.3.2衬砌施工准备
在灌注衬砌砼之前,进行隧道中线和水平测量,检查开挖断面,放线定位、立模,砼制备和运输等准备工作。
-20-
根据隧道中线和水平测量,检查开挖断面是否符合设计要求,欠挖部分按规定要求进行修整凿,并作好断面检查记录。
墙脚地基应挖至设计标高,并在灌筑前清除虚渣,排除积水,找平支承面。
3.3.2.2断面检查
根据隧道中线和标高及断面设计尺寸,测量确定衬砌立模位臵,并放线定位。
3.3.2.3拱架模板准备及立模
使用拼装式拱架模板时,立模前应在洞外样台上浆拱架和模板进行驶试拼,检查其尺寸、形状,不符合要求应予以修整。
配齐配件,模板表面要涂抹防锈剂,洞内重复使用时亦注意检查修整。
拱架模板尺寸应按设计的施工尺寸放样到放样平台上。
使用整体移动模板台车时,在洞外组装并调试好各机构的工作状态,检查好各部尺寸,保证进洞后投入正常使用,每次脱模后应予检修。
根据放线位臵,架设安装拱架模板或模板台车就位。
安装和就位后,应作好各项检查,包括:
位臵、尺寸、方向、标高、坡度、稳定性等。
3.3.2.3砼制备及运输
开盘灌注砼前需检查搅拌站、砼运输车、输送泵、平板振动器、振支棒等施工机具是否能投入使用状态,同时需检查砂、石料、水泥、外加剂的储量是否符合作业用量要求。
-21-
做好准备工作后,经监理工程师检查合格后进行砼灌筑。
隧道衬砌砼的灌筑应注意以下几点:
1、保证捣固密实,使衬砌具有良好的抗渗防水性能,尤其应处理好施工缝;
2、整体模筑时,应注意对称灌注,两侧同时或交替进行,以防止未凝砼对拱架模板产生偏压而使尺寸不合要求;
3、若因固不能连续灌筑,则应按规定安装接茬钢筋处理。
衬砌接茬应为半径方向,插入砼中与外露长度均不应小于30d;
4、边墙基底以上1m范围内的超挖,宜用同级砼同时灌筑。
其余部分的超、欠挖应按设计要求及有关规定处理;
5、衬砌的分段施工缝应与设计沉降缝、伸缩缝及综合洞室统一考虑,合理确定位臵;
6、封口方法
采用整体式模板台车配以砼输送泵进,通过注浆孔封顶,灌注至拱顶时应放慢施工进度,严禁强行灌注封顶,避免台车产生严重变形;
7、在干燥无水的地下条件下,应注意进行洒水养护。
其养护时间一般不少于7天,掺有处加剂或有抗渗要求的砼,一般不少于14天;
8、二次支护的拆模时间,应根据砼强度增长情况来确定。
砼强度达到2.5MP时,方可拆模。
有承载要求时,应根据具体受力条件来确定。
3.3.4衬砌背后注浆施工工艺
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衬砌背后注浆施工工艺流程图
3.4防排水施工隧道内防排水坚持以“防、排、截、堵”相结合,因地制宜,综合治理的原则,严格按照设计图纸施工,使修成后隧道排水畅通,防水可靠,洞内无渗漏水,安装孔眼不渗水,洞内路面干燥,保证衬砌结构和洞内设备正常使用及使用安全。
防排水板施工应配合衬砌进行,先进行岩面处理,然后悬挂法铺设防水板。
3.4.1基面处理
3.4.1.1仰拱部分人工用风镐修凿清除松动岩石。
3.4.1.2拱墙部分自拱顶向两侧基面外露的钢筋头、铁丝、锚杆、排水管等尖锐物切除锤平,并用砂浆抹杨圆曲面。
-23-
3.4.2防水板施工
3.4.2.1在使用防排水板前应先按设计要求对抽样防水板进行鉴定,然后再进行直观的检查,检查内容主要有:
厚度是否足够、防排水板表面有无砂眼等。
如果对质量有怀疑时,应抽查进防水性实验。
3.4.2.2防排水板的悬挂
防排水板的悬挂是隧道防水施工的重要环节,防排水板的铺设应尽量做到一次到位,为此应采用“由下向上”、“试铺定位”的方法。
3.4.2.3防排水板的“铺后续接”
防排水板的“铺后续接”指挥“挂前拼接”好的数块大幅面防排水板按“由下而上”的顺序铺挂后。
再焊接大幅面防排水板之间以上循环预留的防排水板之间的接缝。
使用专用熔接器热熔粘结,接缝搭接宽度不少于10mm,防水板之间粘结毕合部位采用真空加压检测,在0.2MPa压力作用下5min时,压力不得小于0.1MPa。
3.4.2.4防水层铺设注意事项
1、不得将一块防排水板面直接与另一块防排水板的土工面相贴粘接,防止裂隙水沿接头处土工布通过毛细渗透,造成该处渗漏水。
2、防排水板沿隧道纵向一次铺挂长度要比本次灌筑砼长度多1m左右,一方面便于与下一循环的防排水板相接;另一方面可使防排水板接缝与砼接缝错开1m左右,有利于防止砼施工缝渗漏水。
3.4.2.5防水板的保护
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1、当衬砌紧跟开挖时,衬砌端部预留的接头防排水板要采取的防护措施,防止掌子面放炮时飞石砸破防水板。
2、衬砌加强钢筋的安装,名种预埋件的设臵,挡头模板的安装,砼输送管道的就位以及灌注砼等作业,很有可能出现撞破、刺穿或烧穿防排水板的现象,防排水板旦遭到破坏必须立即进行修补。
施工工艺详见“防水板铺设施工工艺流程图”。
防水板铺设施工工艺流程图
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隧道浅埋地段以洞内外观察、水平相对净空变
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