过地铁段施工专项方案.docx
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过地铁段施工专项方案
红山南路隧道上跨地铁段爆破施工专项方案
(距地铁结构边线10米范围内)
第一章工程概况
1.1、隧道与地铁的位置关系
各隧道中,其中管廊隧道与机动车隧道上跨地铁1号线,根据相关图纸知,管廊隧道在K1+934.9与K1+953.4段,隧道中心线与地铁1号线中心线相交;左机动车隧道在K1+932.3与K1+950.8处与地铁1号线中心线相关;机动车隧道中导洞在K1+931.5与K1+950处与地铁1号线中心线相交;右机动车隧道在K1+930.7与K1+949.2处与地铁1号线中心线相交;
各隧道中线与边线与地铁1号线的相交里程桩号及距离见“红山南路隧道与地铁1号线相交里程表”
各隧道与地铁1号线的平面关系见“红山南路隧道与地铁1号线平面关系图”
上跨地铁段各隧道的相互关系见“红山南路隧道K1+940段各隧道立面关系图”
上跨地铁段各隧道与地铁立面关系见“管廊隧道及机动车隧道与地铁1号线相交处立面位置关系图”
红山南路隧道与地铁1号线相交里程表
序号
隧道名称
与地铁1号线关系
隧道中心线相交里程
长度
边线
相交里程1
长度
边线
相关里程2
长度
1
管廊
隧道
K1+934.9
18.5
K1+931.1
7.6
K1+949.7
7.6
K1+953.4
K1+938.7
K1+957.3
2
左机动车
隧道
K1+932.6
18.5
K1+928.7
7.6
K1+947.4
7.6
K1+951.1
K1+936.3
K1+955
3
机动车
中导洞
K1+931.5
18.5
K1+927.9
6.8
K1+946.8
6.8
K1+950
K1+934.7
K1+953.6
4
右机动车
隧道
K1+930.4
18.5
K1+926.5
7.6
K1+945.2
7.6
K1+948.9
K1+934.1
K1+952.8
红山南路隧道与地铁1号线平面关系图
1.2、过地铁段支护加强设计
为防止过地铁段隧道底板开挖时出现底鼓或松动现象,影响地铁的结构安全及运营安全。
在过地铁段增设仰拱超前注浆小导管,小导管长度3.5米,环向间距30厘米,注水泥-水玻璃双液浆。
在仰拱开挖时超前施工。
根据图纸设计要求,地铁一号线隧道影响范围为:
机动车隧道:
K1+917~K1+964
管廊隧道:
K1+920~K1+968
1.3、工程地质与水文地质
1)工程地质
该小红山属丘陵地貌单元,整个场地地势高低起伏,变化较大,总体是中部高,两侧和南部低,中部地面高程一般28.3~34.89,场地东、南和西部地面高程一般15.37~17.03m。
由地表向下地层依次为杂填土、粉质粘土、粉土、残积土、强风化闪长岩、中风化闪长岩、强风化角砾状灰岩、中风化角砾状灰岩。
本次提交报告区的不良地质作用表现为:
⑴场地内角砾状灰岩具有溶蚀现象,小至溶孔(数厘米),大至溶洞(1~2米),溶洞内以可塑状黏性土、岩屑充填,分布无规律,总体连通性较差,靠近隧道洞室部位的溶洞(如SDK13孔),对工程本身将产生不利影响。
⑵由于存在较厚的填土,对边坡开挖、支护影响较大,同时支护后坡顶地面也将产生一定量的沉降和变形。
非机动车隧道段穿越不同岩土层(填土、硬土、强风化岩,中风化岩),易产生不均匀沉降和变形;
⑶闪长岩总体破碎(特别是⑤s-2’层极破碎),裂隙发育,强度低,角砾状灰岩强度较高,较完整,此种软硬不均的岩层对施工不利。
2)水文地质
拟建场地地下水主要为孔隙潜水和基岩裂隙水。
孔隙潜水赋存于山角下——地势较低处①层填土中,主要接受大气降水的入渗补给,以蒸发排泄为主,水位动态受季节性变化影响明显。
勘探期间测得初见水位埋深为1.6~2.0m,稳定水位埋深1.4~1.8m;据区域水文地质资料,该地区潜水水位年变幅在1.0~1.5m左右。
最高抗浮水位可按埋深0.5m考虑。
第二章总体施工方案及施工布署
2.1、施工总体思路
隧道在K1+926.44—K1+955.05段上穿地铁1号线,且垂直间距非常小,其中机动车隧道仰拱开挖顶距地铁开挖顶4.66米,管廊隧道仰拱开挖底距地铁开挖顶4.14米。
设计要求施工爆破速度控制在2.5cm/s之内,但出入地地铁安全的考虑,我们实际施工中地铁处的爆破速度控制在2cm/s之内,对隧道开挖与初支提出很高的要求。
本方案为针对地铁结构边线10米范围内的施工方案。
对红山南路机动车隧道及管廊隧道上跨地铁一号线影响范围内施工时采取如下的措施。
(1)合理安排隧道施工顺序:
先施工管廊隧道的初支及二衬,待二衬穿过地铁后,再进行左机动车隧道的仰拱开挖、初支。
(2)仰拱超前注浆加固:
严格按设计要求在仰拱开挖前,施工注浆小导管,待小导管注浆强度达到设计要求后,再进行开挖施工;后施工机动车隧道管廊隧道侧仰拱超前小导管施工至拱腰位置。
(3)开挖方式:
根据穿越隧道的地质情况,将采取如下两种方式进行隧道的开挖工作:
1、若遇隧道掌子面岩体较破碎,则上台阶采用机械掏槽开挖,对于机械施工较困难的周边采用小药量的光面爆破进行开挖。
下台阶则采用机械开挖方式。
2、若遇掌子面岩体完整性较好,强度高,机械无法进行开挖时,则上台阶采取增加减震措施后进行微震爆破,下台阶则仍然采用机械开挖。
(4)及时仰拱封闭及衬砌:
开挖完毕后,及时施工仰拱钢支撑封闭,仰拱衬砌及二次衬砌的施工,及早稳定隧道。
(5)加强监控量测:
对管廊隧道及机动车隧道的拱顶沉降及收敛量测点按10米一个断面进行布设,对上跨地铁段的管廊隧道及机动车隧道中导洞及左、右机动车隧道增设拱底沉降监测项目。
同时对量测频率进行加大,发现异常及时停止施工,上报相关部门采取相应措施。
对地铁隧道的监控量测,则由业主单位选择相应的专业人员进行,根据地铁隧道安全要求进行量测并指导上部隧道的施工。
2.2、总体施工方案
结合隧道总体施工安排,隧道过地铁段的施工时,与地铁相关的管廊隧道及机动车隧道将按如下施工顺序按排施工:
中导洞开挖、初支过地铁段→管廊隧道开挖、初支过地铁段→中导洞中墙衬砌→管廊隧道二衬→左机动车隧道初支→左机动车隧道二衬→右机动车隧道初支→右机动车二衬
施工时要避免各隧道同时穿越地铁段,要遵循先过段隧道支护封闭成环且监测稳定后再施工后过地铁段的隧道
2.3、施工方法
本隧道按新奥法原理进行设计和施工。
根据本隧道的具体情况,采用以下施工方法:
本隧道暗挖段采用喷锚构筑法施工。
隧道施工支护采用喷混凝土、钢筋网、型钢钢架、锚杆组成联合支护体系。
过地铁地段采用拱部及仰拱超前小导管辅助施工。
隧道的施工均参照如下顺序施工:
超前支护—按设计要求的隧道开挖、初期支护—仰拱防水—仰拱钢筋—拱部钢筋—拱部防水、二衬—二衬背后充填水泥砂浆。
根据本隧道的具体情况,各型隧道采用以下施工方法:
(1)机动车隧道
根据其围岩及荷载情况并结合结构计算,采用中导洞超前,先浇筑中墙混凝土。
然后采用中壁法(CRD)开挖施工一侧隧道,在该侧隧道二次衬砌施工完成并拉开不小于30m的安全距离后;再采用中壁(CRD)法施工另一侧隧道。
(2)、管廊隧道
采用上、下短台阶法开挖,且在开挖时采用增设减震空孔,掏槽导洞超前,左、右边墙错开,仰拱部分机械开挖等方法,以达到最大限度减少爆破震动。
先施工管廊隧道,在管廊隧道二衬施工完成并达到受力要求后,且左机动车隧道衬砌完成后,再施工非机动车隧道。
(3)施工注意事项:
1)隧道开挖施工应采用光面、微震爆破等控制爆破技术,尽量减少对围岩的扰动。
隧道开挖应采取措施,防止对已施工中墙和二次衬砌的破坏。
本次施工隧道中机动车和管廊隧道均跨越地铁1号线区间隧道,管廊隧道和非机动车隧道为上下重叠隧道,且机动车隧道与非机动车、管廊隧道和非机动车隧道间距较近,施工中应严格控制爆破,减少对周围土体的扰动,施工爆破速度应严格控制在2cm/s之内。
2)隧道二次衬砌均采用从仰拱开始,先墙后拱法施工。
机动车隧道采用中导坑及中墙超前,两侧隧道采用CRD法开挖施工,洞室二衬在两侧洞室均开挖完成后再施工。
3)施工中采取合理的开挖顺序,要充分做好隧道超前支护,隧道开挖均应采用短台阶开挖严格控制进尺(暂按设计要求的0.5米),并应及时封闭成环。
第三章、爆破开挖施工方案
3.1、施工方法
为确保隧道过地铁段的施工安全,对于上跨地铁的管廊隧道及机动车隧道施工,经过住建委三次组织的方案评审后,我部已经先后完成了管廊隧道进口及机动车隧道中导洞出口距地铁结构边线10-50米范围内的爆破施工。
根据距地铁结构边线10-50米的管廊隧道及中导洞爆破监测数据显示,其爆破的时在地铁顶部的震动小于1.5cm/S。
其他的监控量测数据正常。
目前,红山南路隧道正在开挖施工的隧道有中导洞及管廊隧道,其中中导洞采用机械开挖,即将贯通;管廊隧道进口段已经完成开挖53米,里程桩号为K1+921,距地铁结构边线K1+931为10米。
出口段刚开挖10米,距地铁结构边线60米。
因管廊隧道西侧的掌子面岩石非常坚硬,为矽化严重的中风化灰岩,机械开挖几乎难以进行。
宜采用控制爆破的方法进行开挖。
我部将本着机械开挖为主,爆破开挖为辅的指导思想。
对于下台阶一律采用机械开挖;对于上台阶机械能够开挖的,尽可能采用机械开挖;对于机械无法开挖的,则根据爆破监测结果,我部将采取有效的减震措施,采用龟裂爆破技术辅助机械开挖以保证地铁安全。
具体开挖方案如下:
1、若遇隧道掌子面岩体较破碎,则上台阶采用机械掏槽开挖,对于机械施工较困难的周边采用小药量的光面爆破进行开挖。
下台阶则采用机械开挖方式。
2、若遇掌子面岩体完整性较好,强度高,机械无法进行开挖时,则上台阶采取如下的施工措施进行爆破,下台阶则仍然采用机械开挖。
A)减少循环进尺:
即每循环进尺控制在0.5米。
B)沿隧道下台阶开挖底部继续钻凿减震孔:
钻孔直径100mm,孔中心间距40厘米,每次施工长度10米左右,其搭接长度不小于开挖进尺的6倍,即3米,若长度不足3米则继续钻凿。
C)隔离上、下台阶岩体:
沿上台阶开挖底部增设3排爆破空孔,孔径100mm,孔深每次5米左右,呈三角配置,孔中心间距为40厘米,排中心间距40厘米,在三角区钻凿40mm装药孔,孔深1米,采用小药量逐孔分段爆破,将空孔爆破连通,形成隔离带,以减少上台阶爆破的振动对地铁的影响。
该100mm空孔长度搭接长度不小于2倍的开挖进尺,即1米。
D)采用机械配合作业形成上、下台阶的隔断
E)以隔断为临空面间、排距40厘米进行布孔,采用小药量逐孔分段分二次爆破上台阶岩体形成龟裂裂纹,机械配合凿除。
F)周边采用设减速震孔的微震光面爆破:
周边孔装药间距40厘米,在两装药孔间增设一空孔,以增强光爆效果并减小爆破震动。
爆破后采用机械配合人工进行周边清理至设计位置。
G)采用不偶合装药:
在不影响爆轰的情况下,减小药卷直径,加大装药不偶合系数,降低爆炸对岩壁的初始作用力。
以上方案具体详见后附爆破施工图。
3.2、爆破设计
为了有效控控制隧道开挖时的超欠和达到预期循环进尺,分部开挖、台阶开挖以及全断面开挖需有完事详细的钻爆设计。
本方案采用工程类比法和理论相结合的形式,为了减轻对围岩的扰动以达到理想的爆破效果,根据现场监测的数据和围岩实际情况,及时修改爆破参数,优化爆破施工组织设计。
考虑到红山南路隧道施工距地铁较近,同时为确保地铁结构及运营的安全,对地铁顶的爆破震动值按不超过2cm/s控制。
1)爆破器材的选择
用Φ32㎜2#岩石乳化炸药。
在施工进根据情况,将其现场加工成直径Φ22㎜的细药卷,隧道爆破采用塑料导爆管和毫秒雷管起爆系统。
2)掏槽选用直眼掏槽
通过预先钻凿的减震孔作临空面,采用直眼进行掏槽。
3)典型断面光面爆破参数设计
(1)炮眼深度
L周边空=0.5m,L下部空=10m
L掏=1.0m,
L辅=0.5m,
L周,=0.5m,
(2)辅助眼间距
a=40㎝
(3)周边眼间距
E=40㎝
(4)抵抗线
W=1×E=40㎝
(5)周边眼装药集中度q(V级围岩取0.2㎏/m)
q=0.2kg/m
(6)堵塞长度的计算
L0=0.5×40=20㎝
堵塞材料采用黄泥堵塞,避免发生冲炮。
掘进眼可取23~28㎝。
(7)装药结构
装药结构分为偶合装药和不偶合装药,在施工过程中,采用不偶合装药结构形式,其优点是可以降低大块率,降低炸药消耗量。
周边眼均采用间隔装药形式,较为完整的软弱岩层采用集中装药形式。
不偶合系数:
n=D/d=42/22=2
式中:
D-炮眼直径,㎜;
d-炸药直径,㎜
(8)单孔装药量
掏槽眼:
Q掏=0.2kg
辅助眼:
Q辅=0.2kg
周边眼:
Q周=0.2kg
3.3、附图
1、距地铁结构10米范围内红山南路管廊隧道上跨地铁段爆破方案图
2、管廊隧道隔离区(第一次)爆破示意图
3、管廊隧道扩槽(第二次)爆破示意图
4、管廊隧道扩槽(第三次)爆破示意图
5、管廊隧道周边(第四次)爆破示意图
6、机爆结合距地铁结构10米范围段管廊隧道上台阶爆破示意图
第四章、施工进度计划
红山南路隧道管廊隧施工进度表
部位
序号
项目名称
施工起点时间
施工结束时间
时长(小时)
备注
距地铁结构边线10米
(共44米)
1
钻73根大孔长10米
72
每循环进尺0.5米,每循环时间24小时,每天进尺0.5米,46米管廊隧道的施工时间为44/0.5+3*5=103天(单头掘进)
2
钻爆破孔
6:
00
11:
00
5
3
第一次爆破
11:
00
11:
30
0.5
4
第一次通风
11:
30
12:
00
0.5
5
第二次爆破
12:
00
12:
30
0.5
6
第二次通风
12:
30
13:
00
0.5
7
第三次爆破
13:
00
14:
00
1
8
第三次通风
14:
00
15:
00
1
9
第四次爆破
15:
00
16:
00
1
10
第四次通风
16:
00
17:
00
1
13
出碴
17:
00
19:
00
2
14
立架
19:
00
21:
00
2
15
锚杆
21:
00
22:
30
1.5
16
喷砼
22:
30
2:
30
4
测量,钻眼准备及施工耽误
2:
30
6:
00
3.5
第五章、隧道监控量测
监控量测是新奥法施工的重要组成部分,是确保隧道施工安全的信息化手段。
为确保红山南路隧道工程施工的安全及地铁一号线在红山南路隧道施工期间的安全,我部特委托南京南大岩土工程技术有限公司,对隧道的监控量测进行专业监测及预报。
对于跨地铁段隧道爆破对地铁结构的震动监测由工程兵学院负责进行实时监测,具体见相关监测方案。
第六章、其他事项
1、隧道在施工至地铁边线10米以内前,地铁一号线相应受影响段的地铁设施要完成相应的加固处理。
2、地铁一号线隧道在红山南路隧道施工期间,其爆破监测及监控量测工作应及时开展。
3、名词:
龟裂也称网裂,裂缝与裂缝连接成龟甲纹状的不规则裂缝,且其短边长度不大于40CM者。
在路面纵向有平行密集的裂缝,虽未成网,但其距离不大于30CM者,都属龟裂
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