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隧道开挖方案2教材
大山林隧道ZK38+469~ZK38+515段喷射砼支护施工方案
一、编制依据及原则
1.1编制依据
1)设计文件;
2)依据《公路路基施工技术规范》(JTGF10-1-2006)《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1—2004)《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)
3)现行公路设计及施工规范、验收标准、公路规程、规则;
4)现有机械设备条件、现场施工条件及施工准备情况。
1.2编制原则
1)以设计文件、施工规范为依据组织施工。
2)规范作业程序,强化各项工期、质量、安全、文明施工、环境保护目标等控制措施,确保各项工程目标的实现。
3)采用新技术、新结构、新材料、新工艺简化施工环节。
二、工程概况
大山林隧道位于织金县马场乡北西方3公里,隧道为双洞双车道隧道。
左洞起止桩号为ZK38+450~ZK38+975,长525米,右洞起止桩号为YK38+455~YK38+955,长500米。
大山林隧道左线ZK38+469~ZK38+515段为Ⅴ级围岩,长55米,岩体主要为中风化灰岩,地表基岩出露,岩体发育,施工易发生坍塌。
三、施工方案
本隧道初期支护设计采用了湿喷混凝土,这可以增强围岩的适应变形和自承能力,湿喷工艺可以降低回弹量,简化工序,改善洞内施工环境,有利于加快施工进度。
喷射混凝土在洞外采用集中拌合站拌制,由砼输送车运至喷射点,由湿式喷射机施喷。
施工按初喷和复喷进行,开挖后检查无欠挖即进行初喷,安装好锚杆、钢筋网片及钢支撑(设计有时施工)后,再进行复喷,直至满足达到设计厚度要求。
3.1、湿喷砼施工方法
3.1.1、喷射砼前,清理受喷面,做到受喷面无松动岩块,墙脚无虚碴堆积。
3.1.2、材料准备:
水泥拟选用42.5级普硅水泥,速凝剂要求初凝不超过5min,终凝不超过10min,砂采用机械砂,干净无污染,适宜用于隧道内喷射混凝土。
石料采用质地坚硬的碎石,其最大粒径不大于15mm。
3.1.3、喷射混凝土采用自动计量拌合机搅拌,施工时将已过筛的砂、碎石、水泥依次加入,然后加入水开始搅拌,拌料时严格掌握规定的速凝剂掺量和混凝土配合比,其水灰比一般控制在0.4~0.5,待混凝土拌和料搅拌均匀后,由混凝土输送车运至湿喷机。
3.1.4、湿喷机在作业开始时,先送风,后开机,再给料,待砼从喷嘴喷出后,再供给速凝剂;结束时,先关闭速凝剂计量泵,之后停止供料,待喷嘴残留的少量砼和速凝剂完全吹净后,再停风。
3.1.5、初喷厚度4~6cm,复喷每次7~10cm,Z2型支护可一次喷至设计厚度,其它支护类型采用一次初喷,二次或多次复喷,直至设计厚度。
初喷先拱后墙,复喷先墙后拱,喷射顺序先下后上,避免回弹的砼挡住未喷岩面。
喷射方向与岩面垂直,喷头与岩面保持0.6~1.0m的距离。
喷射时,料束呈“S”旋转轨迹运动,一圈压半圈,纵向按蛇形状,每次蛇形喷射长度3至4m。
喷头移动要慢,让砼有了一定厚度再离开,成片扩大喷射范围。
岩面凹部处先喷砼找平。
后一层喷射则在前一层混凝土终凝后进行。
若终凝后间隔1h以上且初喷表面已蒙上粉尘时,则在后一层施喷前要将受喷面用高压气体、水清洗干净。
3.1.6、有钢支撑处,钢支撑与壁面之间的间隙用混凝土充填密实;喷射混凝土由两侧拱脚向上对称喷射,并将钢架覆盖。
3.1.7、喷射混凝土终凝24小时后,采用喷雾撒水的方法养护,养护7天,每天撒水2次。
3.1.8、喷射速度要适当,以利于混凝土的压实。
风压过大,喷射速度增大,回弹增加;风压过小,喷射速度过小,压实力小,影响喷混凝土强度。
因此在开机后要注意观察风压,起始风压达到0.5MPa后,才能开始操作,并据喷嘴出料情况调整风压。
一般工作风压:
边墙0.3~0.5MPa,拱部0.4~0.65MPa。
3.2、喷射混凝土施工的关键技术
(1)喷射混凝土的回弹量控制
目前隧道工程喷射混凝土施工,为保护环境和维护工人健康。
大多采用湿喷,其回弹量普遍较大,平均在30%以上,损失较大。
一般隧道工程的利润主要来自开挖和初期支护的喷射混凝土。
如何通过技术改进和加强管理来降低喷射混凝土的回弹量,笔者通过对多座隧道工程、多个施工队伍施工情况的分析比较,认为做好以下几点可以将回弹量控制在15%~24%的范围。
(1)分段分块喷射。
分段长度不超过6m,分块大小不超过2m×2m,严格接先墙后拱、先下后上的顺序进行喷射,以减少混凝土因重力而滑动或脱落。
1.计算:
Ap=2.5AL
式中:
△p——增加的风压值,N/cm2;
△L——输料管增加的长度,m。
喷射混凝土的水压一般控制在稍高于风压即可,施工现场可以按水压高于输料管风压10~15N/cm2进行控制,其目的是为了保证高压水能够从喷枪混合室(喷头处)内壁小孔高速射出,把拌合料迅速拌合均匀。
喷射料的水灰比控制是比较困难的。
熟练的喷射手通过喷射混凝土表面的光滑度可判定水灰比的大小。
理论上讲,0.45~0.50的水灰比对喷射混凝土的回弹量和质量是有利的。
2.控制喷嘴距离(喷射距离)和角度。
喷射距离在0.6~1.0m时,混凝土回弹量较小,喷射距离过大或过小都会增加回弹量。
喷头长度一般只有0.5~0.6m,喷射手因存在骨料反弹的恐惧心理,要将喷射距离控制在0.6~1.2m较困难。
隧道工程喷射混凝土施工的探讨决的办法可将喷头加长到1.2~1.5m,这样喷射手站在距离喷岩面2.0m左右即可进行喷射。
喷嘴与喷岩面应尽量垂直,并偏向刚喷射部位(倾斜角控制在10°内),这样不仅回弹量少,而且喷射效果和质量更好。
3.严格控制风压、水压和水灰比。
过大的风压会造成喷射速度太快,加大骨料的反弹,从而加大回弹量,但混凝土密实性较好;风压过小,会使喷射力减弱,造成混凝土密实性较差,甚至达不到设计和规范要求。
总结实践经验,当输料管长度为20m时,合适的风压为100~130N/cm2。
4.控制一次喷层厚度和分层喷射的间隔时间。
(2)喷射混凝土厚度的控制
1.喷射混凝土的厚度应达到设计厚度和规范允许的误差范围。
从施工现场的情况看,个别隧道存在喷射混凝土普遍偏薄的现象,这是有风险的。
因为初期支护将会和围岩共同控制同岩变形的释放,保证下道工序施工安全和隧道结构的稳定,是主要受力者。
若喷射混凝土出现裂缝,原则上也应及时进行补喷和采取其他补强措施,以控制围岩变形在适度范畴,而不是任其释放。
2.在有钢拱架作为初期支护的情况下,往往出现钢拱架处喷层厚,两钢拱架间喷层薄,形成纵向波浪型。
这种情况将会产生如下后果:
(1)在围岩变形较大或局部存在松动围岩时,可能由于喷层厚度不够,无法提供足够抗力而导致喷层出现裂缝甚至掉块;
(2)在铺设防水板后浇筑二次衬砌混凝土时,容易将防水板挤破,也可能在初期支护和二次衬砌间形成空洞区。
要解决这个问题,重点应放在喷射过程中,要求喷射手在全断面螺旋喷射完成后,及时对钢拱架间进行补喷;或者在挂防水板前对喷射混凝土表面进行检查,严重不够的必须及时进行补喷,否则二次衬砌混凝土浇筑后再通过打孔(或预埋钢管)注浆填充来处理两层间的空洞,不仅费时费工,而且还会破坏防水板,造成漏水现象。
3.对局部喷射混凝土过厚的情况,在挂防水板前一定要将突出部分混凝土剔除。
因为这种情况有可能顶破防水板,更有可能在初期支护和二次衬砌之间形成点接触,造成局部应力集中而导致二次衬砌表面开裂。
3.3、喷射混凝土质量控制
⑴、砼抗压强度试验:
采用喷大板切割法或凿方切割法制作砼试块,标养28d,进行试验,强度必须满足要求。
每10延米至少在拱部和边墙各制作一组试件,材料或配合比变化按要求增加试件。
不合格要认真查找原因,凿除重喷。
⑵、回弹控制:
采用合适的配合比,配比中细骨料采用较细的河砂,粗骨料粒径最大控制在10mm左右,适当增加速凝剂的添加量也可减少回弹。
喷射时喷枪与壁面垂直喷射,压密性好,回弹少。
⑶、喷砼厚度检测:
喷层厚度用凿孔的方法检查,每10延米至少检查一个断面,再从拱顶起每隔2m凿孔检查一个点,检查孔处的厚度应有60%以上不小于设计厚度,一个断面检查点处厚度的平均值不小于图纸规定的厚度,最小值不小于设计厚度的一半,但不得小于6cm。
厚度不满足必须补喷,发现有裂缝、脱落或渗漏水时,要整治后补喷。
⑷、湿喷面事前处理控制:
首先清除可能落下的浮石,若有涌水时,先喷一层较大速凝剂量的砂浆,安设枝丫状盲沟引流至排水沟;涌水较大时,在涌水处钻眼,埋设带堵头的钢管把水引出。
并根据实际情况调整混凝土配合比,增加水泥用量,再喷射混凝土。
⑸、喷砼表面控制:
喷砼要做到均匀密实,表面平顺整洁,无干斑或流滑现象。
对围岩表面凸凹显著的部位填平补齐,为防水板的张挂创造良好的条件。
喷射混凝土施工示意图
拌和物0.6m~1.0m
受喷面
喷砼机械空气流运送
压缩空气
空
气
运送用空气量计速凝剂+水+空气
速凝剂
湿喷混凝土施工工艺流程图:
四、施工质量要求标准
1、喷射混凝土外观:
无漏喷、离鼓、裂缝、钢筋网外露现象。
2、实测项目:
项次
检查项目
规定值或允许差
检查方法和频率
1
喷射混凝土强度(MPa)
在合格标准内
按附录E检查
2
喷层厚度(mm)
平均厚度≧设计厚度,检查点的60%≧设计厚度,最小厚度≧0.5设计厚度,且≧50
凿孔法或雷达检测仪:
每10米检查一个断面,每个断面从拱顶中线起每3米检查1点
3
空洞检测
无空洞,无杂物
凿孔法或雷达检测仪:
每10米检查一个断面,每个断面从拱顶中线起每3米检查1点
五、安全保证措施
5.1安全应急措施
安全生产直接关系到人民生命和国家财产安全,在当前全国安全生产形势都比较严峻的情况下,对工程项目实施期间的安全生产工作应提高到政治的高度来认识,坚持安全第一、预防为主的方针和管生产必须管安全的原则。
为了有效预防、及时控制和消除突发重大、特大安全生产事故的危害,最大限度地减少重、特大事故造成的损失,维护施工生产秩序和社会稳定,必须制定配套的应急措施。
根据本工程情况和所处的地理环境位置,安全应急防范重点:
坍方、突泥突水、自然灾害、水源枯竭、瓦斯和伤亡、中毒事故。
5.2制定应急预案
在项目部应急领导小组专职人员的指导下,根据本工程实际情况及环境,有针对性地制定相应的应急预案,制定应急预案遵循的原则如下:
以人为本、以防为主的原则:
发生意外事故时,首先确定有无人员伤亡、受困,并采取相应的措施;对重、难、险、危地段,要提高防范意识,工作重心前移,特别是对突泥、突水、坍塌等,要从人、机、物等方面早作预防、早作准备,做到有备无患。
快速有效,协同一致的原则:
发生安全生产险情组织应急救援时,应根据快速有效的原则组织抢险救援力量,内部各部门要协调一致,人、财、物均需以最快速度到达现场,任何人不得以任何理由阻碍。
服从统一指挥的原则:
根据《安全法》规定,一旦施工发生紧急情况,听从主管机关统一指挥,并积极参与救助;并从大局出发,在其他兄弟单位发生意外时积极配合和支援。
六、环境保护及文明施工措施
1、驻地建设时,各生产生活设施符合有关环保要求,并接受当地政府及环保监督。
2、工程范围以外的土地如弃土场、施工便道、临时生活用地等,施工完毕及时进行土地复耕,植被绿化,以免周围环境污染。
3、施工期间加强环保意识、保持工地清洁、控制扬尘、杜绝漏洒材料。
施工场地保持经常洒水,使得施工场地旁的农田作物绿叶无扬尘污染。
4、降低施工噪声污染。
距居民生活区距离小于100m范围,夜间不安排噪声大于55dB的机械施工。
5、施工生活中产生的废物垃圾,运至监理工程师及当地环保部门的指定地点弃放,以免阻塞河流和污染环境。
如无法及时处理或运走,设法采用防止散失措施。
6、施工及生活中产生的污水或废水,集中处理,经检验符合有关规定后,再行排放到河流或沟溪中。
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