北岭山隧道进口开挖施工方案讲解.docx
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北岭山隧道进口开挖施工方案讲解
新建南宁至广州铁路NGZQ-8标段
(二分部)
北岭山隧道进口开挖施工方案
中铁隧道集团南广铁路NGZQ-8项目部二分部三工区
二00九年九月八日
北岭山隧道进口开挖施工方案
一、工程概况
北岭山隧道位于肇庆市高要市睦岗镇,进口位于九山村,里程为D3K384+082,终点里程DIK396+520,隧道进口开挖长2500m,最大埋深约720m。
二、编制依据
1、新建铁路北岭山隧道设计施工图纸。
2、新建铁路南宁至广州线站前工程招标指导性施工组织设计。
3、国家、铁道部现行施工技术规范及验收标准。
4、本单位作业架子队伍、技术装备能力及施工实践经验。
5、工程所涉及的国家和地方有关政策和法规,特别是环境保护、水土保持方面的政策和法规。
三、施工方法及工艺
1、进入暗洞施工方法
根据设计调整后的施工图纸,先完成洞口大管棚施工,然后进行暗洞开挖,大管棚管不设超前小导管,除了严格按照暗挖隧道洞口段设计方案进行施工以外,并且采取以下措施,确保安全生产。
⑴、隧道进口端采用φ108mm管棚超前支护,管棚长20m,环向间距保持40cm。
⑵、洞口段开挖采用机械配合人工、风镐开挖,尽量不爆破,如果确实需要爆破的,则采用多打眼、少装药、弱爆破的方式进行;
⑶、洞口段钢支撑除按设计的间距布置外,在洞口段5m范围内减少钢支撑间距,加强支护;
⑷、严格按照设计图纸施作大管棚,保证大管棚施工质量,以利于进洞开挖,减小隧道下沉量。
2、隧道洞身开挖
洞身开挖,首先要严格按照设计施工方案进行,同时应认真执行新奥法原则,采用光面爆破,减少超挖量,控制施工中对围岩的扰动,尽量发挥围岩自承能力和初期支护的承载能力。
施工中采用超前地质预报并进行现场地质描绘,加强监控量测,并对量测数据及时进行分析,根据分析结果及时变更支护参数,做到安全、科学施工。
北岭山隧道洞身开挖采用的主要施工方法有:
Ⅱ级围岩全断面开挖法;Ⅲa、Ⅲb、Ⅳb级围岩台阶法开挖;Ⅳa级围岩三台阶七步开挖法;Ⅴa、Ⅴb、Ⅴc级围岩双侧壁导坑法开挖。
⑴.全断面开挖法
Ⅱ级围岩地段采用全断面开挖,利用多功能台架配合人工钻孔,光面爆破(见光面爆破设计)。
用人工钻锚杆孔,人工安装锚杆并进行锚固或注浆,采用湿喷机进行喷砼。
根据量测要求布设量测点,并及时进行分析反馈指导施工。
全断面开挖施工示意图见图1。
⑵.台阶法
隧道Ⅲa、Ⅲb、Ⅳb级围岩台阶法开挖,台阶长度3~5m,周边采用光面爆破减少对围岩的震动以控制成形。
上台阶风钻钻孔,挖掘机扒碴到下断面,下台阶利用风钻钻孔。
下断面出碴利用装载机装碴,自卸汽车运碴至指定的弃碴场地。
为确保施工安全隧道监控量测应及时进行。
台阶法施工工序见图2。
⑶.三台阶七步开挖法
隧道Ⅴ级围岩段采用三台阶七步开挖法开挖,首先进行超前支护,进行上部弧形导坑开挖→初期支护施工→中部左右侧交错开挖→边墙支护→下部左右侧交错开挖→边墙支护→核心土开挖→仰拱开挖与支护。
三台阶七步开挖法施工工序图见图3。
上部弧形开挖超前中部5m,采用风钻钻孔,弱爆破,人工翻碴至两侧导坑内,装载机端碴;中部左侧超前右侧5m,左右交错进行开挖与支护,采用装载机端碴,自卸汽车运输,中部采用风钻钻孔,弱爆破;下部左侧超前右侧5m,左右交错进行开挖与支护,采用装载机端碴,自卸汽车运输,中部采用风钻钻孔,弱爆破。
上部核心土跟中部左侧同时开挖,中部核心土和下部左侧同时开挖,下部核心土在下部右侧开挖支护后开挖。
施工过程中上部弧形拉开距离后各作业面可同步作业。
底部仰拱开挖后进行支护及时封闭成环。
开挖过程采用弱爆破时,严格按照爆破设计进行,并不断进行优化。
特别注意断面交界处的超欠挖和成形控制是重点。
量测必须及时紧跟,及时分析反馈,指导安全施工。
⑷双侧壁导坑法
Ⅴa、Ⅴb级围岩及洞身浅埋段采用此施工方法进行开挖。
具体施工方法见图4。
侧壁导坑、中央部上部、中央部下部错开一定距离后平行作业。
侧壁导坑可采用短台阶法开挖,左右侧壁导坑施工同步进行。
当量测显示支护体系稳定,变形很小时,可适当加大循环进尺。
双侧壁导坑开挖时应符合下列规定:
1.侧壁导坑形状应近似椭圆形,导坑断面宽度宜为整个断面的1/3;
②.侧壁导坑、中央部及上部、中央部及下部错开一定距离平行作业;
③.导坑开挖后应及时进行初期支护,并尽早封闭成环;
④.侧壁导坑采用短台阶法开挖,左右侧壁导坑可同步进行;
⑤.当全断面初期支护封闭成环后,量测显示支护体系稳定,变形很小时,方可拆除临时支护,但应及时施做仰拱并进行二次衬砌;
⑥.临时支护拆除时应进行量测,一次拆除长度不宜超过15m。
3、洞身开挖施工注意事项
⑴.隧道进出口边坡土质分别为角砾土及石英砂岩的残坡积层及全风化层,抗剪强度低,且边坡坡度较大,边坡不稳定,所以在施工过程中,必须把确保围岩稳定、杜绝坍塌放在首位。
需要爆破时要严格控制装药量,并不断修正爆破参数。
及时有效地做好初期支护工作,严禁盲目掘进。
其施工原则是:
“管超前、严注浆、短进尺、强支护、勤量测、早成环”。
⑵.导坑的高度和宽度满足支护及掌子面开挖运输的最小空间要求,结构轮廓尽可能圆顺。
⑶.开挖前,对围岩状况进行充分的研究分析,准确预测围岩稳定性,尤其是对工程力学特性进行研究,进而制定周密、可靠的施工方案,并决定是否采取相应的辅助措施,严格按设计图纸施作型钢支撑,保证安全。
⑷.随时注意观察围岩地质、水文地质的变化情况,对围岩地质及时做出准确、详实的描述和记录,并经常观察初期支护裂缝及拱架变形,据此及时调整施工方法。
⑸.及时进行围岩监控量测,第一次监控量测在掌子面开挖4小时内完成,根据每次量测数据处理的结果,对围岩的变形趋势作出准确的分析判断,据此指导施工、调整施工方法、修正支护参数。
对变形异常地段加强初期支护和监控量测,根据量测数据分析判断围岩变形趋势,以便更好的确定二次衬砌施作时间及加强措施,使施工更加经济合理。
⑹.及早封闭成环是新奥法的基本原则,也是减少变形的最有效的办法,要求开挖后迅速完成初喷砼,并在12小时内完成初期支护。
⑺.为保证衬砌厚度及衬砌结构不侵限,开挖轮廓按设计要求预留变形量。
施工时,结合测量结果及时予以修正,以减少开挖和衬砌工作量,降低施工成本。
隧道洞身开挖预留变形量见下表4:
表4隧道洞身开挖预留变形量
围岩级别
预留变形量(cm)
备注
Ⅱ级
3~5
Ⅲ级
5~8
Ⅳ级
8~10
Ⅴ级
10~15
图1全断面开挖施工工艺及流程图
图2台阶法开挖施工工艺及流程图
图3三台阶七步开挖法施工工艺图
4-1-7双侧壁导坑开挖示意图
4、出碴
北岭山隧道进口出碴采用无轨运输方式。
采用挖掘机、装载机装碴,自卸汽车运输出碴。
机械出碴时需注意下列事项:
⑴.各种装碴、出碴设备不准载人;机械装碴时,坑道断面尺寸应满足装载机安全运转,运碴车辆应停稳并制动,起动前应鸣笛;车辆装碴时严禁超限、超载,装碴完成后车厢上以帆布拉紧覆盖,防止掉碴。
车辆运行前应保持其机况、照明刹车良好;确认前后无人并给一次信号,方可启动;
⑵.洞内车辆、机械停放处,应设置有足够的照明、并设置红色警戒灯。
⑶.机械设备必须建立严格的管、用、养、修制度,并切实执行,实行奖罚,使设备经常处于良好状态;
⑷.汽车及走行机械,严格执行“三不超(不超速、不超载、不超劳)、五不开(无证、无令、带病、病车、酒后不开)”、“三勤、三检”制度。
5、钻爆设计
⑴.光面爆破
.设计原则
根据地质条件,开挖断面、开挖进尺,爆破器材等编制光面爆破设计方案。
根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线,辅助炮眼交错均匀布置,周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上,掏槽眼加深10cm,严格控制周边眼装药量,间隔装药,使药量沿炮眼全长均匀分布。
.光面爆破的技术要求
A.根据围岩特点合理选择周边眼间距和周边眼的最小抵抗线。
光面爆破法的主要要点:
周边眼间距比一般爆破的间距小,周边眼的最小抵抗线也要相应减小,即适当加密周边眼,调整间距与抵抗线比值E/V。
周边眼的间距具体偏小多少要视岩石的抗爆性、炸药性能、炮眼直径和装药量而定。
对于坚硬和破碎岩石E取较小值;对于软质或整体性好的岩石E取较大值。
为了保证周边眼孔之间贯通裂缝优先形成,须使周边眼的最小抵抗线大于炮眼间距,通常取E/V=0.8为宜,即V=50cm~90cm左右。
B.严格控制周边眼的装药量,应使药量沿炮眼全长合理分布,并合理选择炸药品种和装药结构。
周边眼宜采用小直径药卷和低爆速炸药,可借助传爆线以实现空气间隔装药;即用于光面爆破的炸药,与主体爆破的炸药相比,应选择爆速较低,猛度较低,爆力较大,传爆性良好的炸药,而底板眼则宜选用高爆力的炸药,可以克服上覆石渣的压制和起到翻渣作用。
周边炮眼的装药量与装药密度要减少,并使炸药均匀分布在整个炮眼内,周边眼药量应具有破岩所需的应力能量,又不致造成对围岩的严重破坏,施工中应根据炮眼孔距E、光面层厚度(即最小抵抗线)V、石质及炸药种类等因素综合考虑选择和调整。
一般单位炮眼长度装药量控制在0.04kg/m~20.4kg/m,称为线装药密度。
周边眼的装药结构,可采用小直径药卷连续装药或间隔装药。
炮眼、药卷直径不偶合系数控制在1.25~2.0之间,但药卷直径不小于炸药的临界直径,以保证稳定传爆,必要时采用导爆索传爆(孔内串联)。
C.采用周边眼同时起爆。
要求采用毫秒雷管微差顺序起爆,应使周边爆破时产生临空面,同段的周边眼雷管起爆时差应尽可能小。
光面爆破的分区起爆顺序是:
掏槽眼→辅助眼→周边眼→底板眼。
辅助眼则应由里向外逐层起爆。
为使光面爆破有良好的效果,除上述技术要求外,还应使辅助眼爆破后尽量接近开挖轮廓形状,使光面爆破层厚度尽可能一致;并应注意不要使爆炸落下的石渣堵死周边眼的临空面。
D.严格掌握钻眼作业,使三种炮眼(掏槽眼、辅助眼、周边眼)的位置及方向准确无误,否则光面爆破的效果会明显降低,达不到光面爆破的目的。
当周边眼的底端位于松软或破碎岩层时,炮眼口应放在设计轮廓线以内,并将炮眼方向以3%~5%的斜率外插,这样就可以控制超欠挖和便于下一循环落钻开眼;对于中硬岩层可将周边眼放在设计轮廓线上;对于坚硬岩层可将周边眼放在设计轮廓线以外10~15cm。
同时,为了保证开挖掌子面平整,周边眼与辅助眼的眼底要落在同一个垂直面上。
辅助眼的布置原则可参照前述周边眼的布置原则进行,只是V、E值和单孔装药量较大。
一般取E/V=0.6~0.8为宜,并采用孔底连续装药。
辅助眼应由内向外,逐层布置,逐层起爆。
一般情况下E值为:
软石100~120cm;中硬岩石80~100cm;坚硬岩石60~80cm。
最小抵抗线长度V=(0.6~0.8)E。
E.各光面爆破参数如周边眼间距E、最小抵抗线V、相对距E/V和装药集中度q等,可按下表选用。
参数
岩石
种类
饱和单轴抗压极限强度Rb
装药不偶和系数D
周边眼
间距
E(cm)
周边眼最小抵抗线
V(cm)
相对距
E/V
周边眼装药集中度q(kg/m)
硬岩
>60
1.25~1.50
55~70
70~85
0.8~1.0
0.30~0.35
中硬岩
30~60
1.50~2.00
45~60
60~75
0.8~1.0
0.20~0.30
软岩
≤30
2.00~2.50
30~50
40~60
0.5~0.8
0.07~0.15
.光面爆破炮眼布置图
1-掏槽眼2~7-辅助眼8-周边眼9-底眼
图6光面爆破炮眼布置图
⑵.预裂爆破
预裂法爆破的技术要求:
在光面爆破法的基础发展起来的的预裂爆破法。
预裂爆破法的分区起爆顺序为:
周边眼—掏槽眼—辅助眼—底板眼。
它是以预先爆破周边炮的办法,沿设计轮廓线(也是周边眼之间)炸出一个贯通预裂缝,即预留光面层,从而把开挖部分的主体岩石与其外部围岩分割开,使紧随其后爆炸的掏槽炮和辅助炮爆炸时,其主体爆破产生的冲击波(应力波)的破坏作用被预裂面所隔断而受到大量衰减,因而更有效地减少了对围岩地扰动,所以预裂爆破更适用于稳定性差的软岩或破碎岩层中。
预裂爆破的周边眼间距E值、预留内圈岩层厚度和装药量及最小抵抗线V值均比光面爆破法一般要小1/4~1/2;惟周边眼数量和钻眼工作量要相应增加了。
总而言之,硬岩宜采用光面爆破,软岩宜采用预裂爆破,分部开挖时可采用预留光面层光面爆破。
当采用全断面开挖或台阶开挖时,应采用导爆管、毫秒雷管起爆周边眼,不得采用火花起爆。
开挖面一次起爆时,如果毫秒雷管的间隔时间小,周边眼的雷管应与内圈炮眼的雷管跳段起爆,二段炮眼之间起爆时差可以取50~100ms。
⑶.爆破施工中注意事项
.由于北岭山隧道局部存在破碎带结构强度低,靠近断层两侧岩体较破碎,节理发育,易产生拱顶坍塌,所以在施工过程中,必须把确保围岩稳定、杜绝坍塌放在首位。
需要爆破时要严格控制装药量,并不断修正爆破参数。
及时有效地做好初期支护工作,严禁盲目掘进。
.其施工原则是:
“弱爆破、强支护、勤量测、短进尺、早成环”。
隧道开挖施工时需用到大量炸药进行爆破施工,施工时施工人员严格按操作规程进行爆破施工,杜绝各种安全事故。
.监控量测贯穿施工全过程,通过对围岩与支护的观察和动态量测,达到合理安排隧道施工程序、日常施工管理、确保安全生产、优化设计的目的。
④.严格把握“新奥法”施工的12字原则,即:
“少扰动、早喷锚、勤测量、紧封闭”。
“少扰动”指尽量减少对围岩的扰动次数、扰动强度、扰动持续时间和扰动范围;“早喷锚”指对开挖暴露面及时进行喷锚支护,以达到允许变形而又限制变形的目的;“勤测量”指在施工全过程应对围岩周边位移进行现场监控量测,并及时反馈指导施工;“紧封闭”指对易风化、自稳性较差的软岩在开挖后要及早施作封闭式支护,使支护与围岩进入良好的共同作用状态。
⑷.爆破施工安全保证措施
牢固树立“安全第一,预防为主”的思想,建立严格的安全保证体系,形成全员知安全,全员保安全的良好氛围,确保安全生产目标的实现。
加强全员安全教育,对各工种进行安全知识培训,使各级领导和广大职工认识到安全生产的重要性、必要性。
懂得安全生产、文明生产的科学知识,牢固树立“安全第一,预防为主”的思想,自觉地遵守各项安全生产法令和规章制度。
四、机具配置
主要机械设备进场情况见下表:
主要机械设备进场情况一览表
序号
设备名称
规格
型号
数量
国别
产地
制造年份
额定功率(KW)
生产
能力
用于施工
部位
备注
1
潜孔钻机
SQ200
2
长沙
2007
125
3m3/h
隧道
2
自卸汽车(载重量≥15t)
15T豪沃
10
中国
2009
249
15T
隧道
3
装载机
小松
2
日本
2009
146
2.3m3
隧道
4
洒水车
(≥5m3)
东风6000L
1
十堰
2006
89
6000L
隧道、便道
5
挖掘机
小松PC-200
2
日本
2009
155/116
1m3
隧道
6
抽水机
ISG80-
160(I)A
12
贵阳
2009
15kw
隧道作业区使用
7
气腿式凿岩机
YT28
80
瑞典
2009
102
隧道
8
通风机
SDF(C)-No12.5
1
山西
2009
110
隧道
9
柴油发电机
TZH2-250-4
2
上海
2009
350kw
隧道
10
空压机
VY12/7
(20m3)
4
无锡
2008
110
隧道
五、人员配置
作业人员见下表:
主要施工人员数量
序号
工种
人员数量
备注
1
管理人员
5
1
技术人员
5
1
电焊工
5
2
钢筋工
20
3
混凝土工
30
5
开挖工
40
6
挖掘机司机
2
7
装载机司机
6
8
安全员
2
9
修理工
2
10
电工
2
11
司机
20
12
机械工
3
13
普工
10
六、质量保证措施
(一)组织保证措施
建立健全组织保证体系,强化各项质量管理工作。
在施工中,决策层、管理层、作业层三级职责清楚、权限分明,认真履行《建设工程质量管理条例》规定的职责。
(二)思想保证措施
全体施工人员认真学习国家有关产品质量的政策法规,增强“质量就是企业的生命”的理念。
把思想政治工作作为一项重要内容贯穿到整个施工过程中,对全体施工人员,特别是各架子队的施工人员,经常进行质量教育,强化质量意识,牢固树立“质量第一”的观念。
各部门密切配合,宣传建成优质南广铁路工程的重要意义,强化荣誉感、责任感和使命感。
(三)技术保证措施
隧道施工中做到每个施工环节都处于受控状态,每个过程都有质量记录,施工全过程有可追溯性,要定期召开质量专题会,发现问题及时纠正,以推进和改善质量管理工作,使质量管理走向国际化标准。
1、编制详细的质量保证措施,没有质量保证措施不许开工。
质量保证体系和措施不完善或没有落实的,停工整顿,达到要求后再继续施工。
2、围绕重难点和关键工序开展技术培训,组织技术攻关,对本标段工程中出现的技术难点成立攻关小组,确保工程质量。
3、定期对施工质量进行评定,树立样板工程,及时反馈质量信息,把评定结果作为制定项目施工计划的依据。
4、加强施工技术管理,严格执行以总工程师为首的技术责任制,施工管理标准化、规范化、程序化。
认真校对图纸,严格按标准、规范组织施工。
及时进行技术交底,发现问题及时解决。
5、坚持三级测量复核制,各测量桩点认真保护,施工中可能损毁的重要桩点要设好护桩,施工测量放线要反复校核。
认真进行交接班,确保中线、水平及结构物尺寸位置正确。
6、施工前对导线网进行复测,与设计不符时及时向监理工程师报告。
7、对施工测量、检测和试验设备进行定期检查和校准,保证其有效性,从而保证测量、检测和试验结果的正确有效。
8、严把原材料进场关,不合格材料不准进场,保证使用的材料全部符合有关规范、规定的要求。
9、开挖施作前应严格复核线路中线、水平,确保开挖净空尺寸及预埋件洞室位置正确无误。
10、严格按照设计及现场围岩情况控制周边眼间距,保证光面爆破效果,确保开挖围岩平顺。
11、钻机就位时应调整好钻孔角度及高度,钻机平台需平整、稳固,防止施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。
钻机钻孔时应随时检查孔位偏差并及时纠正。
七、安全保证措施
1、施工现场配备专职安全员,专职安全人员上岗必须佩戴安全人员袖标,凡进入施工现场人员必须戴安全帽。
2、做好高空作业防护工作,系好安全绳,确保无人身伤害事故发生。
3、注重监测和观察,对目测观察予以足够的重视,随时注意围岩的岩质和分布情况变化,节理裂隙发育程度和方向,喷混凝土是否产生裂隙。
4、建立安全生产值班制度,做到时时有监督,分分讲安全;建立安全生产奖罚制度,提高员工安全生产警惕性与责任心。
5、建立严格的安全生产责任制和高效灵敏的安全管理信息系统。
6、工人调换工作岗位、新工人上岗时,必须进行新操作方法的培训和新工作岗位的安全教育,未经教育、不达标准不得上岗。
7、制定实现安全目标和保障目标的详细规章制度,并且从上到下逐一落实制度,严格实施安检人员一票否决制。
严格执行施工安全协议书和批准的施工计划,遵守安全规定,互相监督,协调配合,尽职尽责,堵塞漏洞,消除不安全因素。
8、全组织制度——建立积极有效的安全生产管理机构,切实可行的把安全意识落实到位。
9、全生产责任制度——以岗位责任制为中心,任务到人,责任到人,奖罚分明。
10、全教育培训制度——坚持定期进行安全学习活动,对施工现场安全隐患以及场内外的安全事故展开讨论,总结反思,做到警钟长鸣,防患于未然;对既有线施工的安全员、防护员、爆破员、带班人员和工班长必须经过铁路局有关部门培训考试合格后持证(合格证)上岗。
11、全生产值班制度——做到时时有监督,分分讲安全。
12、全生产奖罚制度——提高员工安全生产警惕性与责任心。
13、大安全事故上报制度——一旦发生重大伤亡事故,须立即报告上级主管部门和当地劳动部门、检察机关,并通知甲方代表。
14、全保证金制度——为安全生产提供资金保障。
15安全技术措施的编制、实施、总结制度——切合实际的科学的编制安全生产技术措施、并予以实施、定期总结。
16、全生产资料归档、备案制度——统计数据、总结经验,更好的实施安全施工。
八、环境保证措施
1、对通向弃渣场便道以及主便道C25混凝土硬化30CM,用洒水车定时洒水防尘。
2、合理分布动力机械的工作场所,尽量避免同处运行较多的动力机械设备。
3、对空压机、发电机等噪音超标的机械设备,采取装消音器来降低噪音。
4、在洞口设置通风机一台,在爆破完后通风15分钟,等烟尘消散尽后人员才进入施工。
5、对于行驶的机动车辆,严禁鸣笛。
6、合理安排噪音较大的机械作业时间,距居民较近地段,严格控制噪音,不得在夜间进行产生环境噪音污染的施工作业。
7、在隧道进口工程在洞口设立一座沉淀池,洞内施工作面产生的施工污水经沉淀处理后排放,洞内作业污水严禁直接排入农田和河流。
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- 北岭山 隧道 进口 开挖 施工 方案 讲解