洞身开挖施工方案.docx
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洞身开挖施工方案
隧道洞身开挖施工方案
一、工程概况
两间房--隧道位于河北省承德市隆化县太平庄乡两间房村境内,进口位于承德市隆化县太平庄乡两间房村,出口位于隆化县太平庄乡套鹿沟村,设计为小净距隧道,洞室净空2-10.75*5m,起讫桩号左线ZK60+510-ZK60+984,长474m,两间房1#隧道左线出口洞门采用端墙式,我部拟选取两间房1#隧道出口左洞洞身开挖施工作为洞身开挖施工首件工程。
二、工程地质条件
1、地形、地貌
隧道所在区域一级大地构造为中朝准地台,路线穿行二级构造单元燕山台褶带内,穿行的三级构造单元承德拱断束。
2、工程地质
地层为太古界单塔子群燕窝铺组片麻岩及第四系风积黄土状粉质黏土。
3、水文地质
勘察期间各钻孔勘查深度范围内未见稳定地下水。
地下水对隧道的施工影响较小。
三、编制依据
1、公路隧道施工技术规范(JTJF60—2009)
2、公路工程质量检验评定标准(JTGF80/1-2004)
3、总监办及筹建处有关文件
4、张承高速承德段TJ17标施工设计图
5、爆破安全规程(GB6722-2003)
四、施工准备
1、技术准备
1.1、组织技术人员学习图纸,掌握设计意图,实际复核设计提供的地形资料,根据现场实际情况编制洞身开挖方案,向技术人员及作业班组进行详细的技术、安全交底。
1.2、复核逐桩坐标,复核设计高程,对洞口的导线加密点和水准控制点进行复测。
2、人员准备
2.1施工管理人员
为了保证施工顺利进行,我部配备足够的管理人员、专职安全员、现场工程师,专职质检员、试验员、测量员等施工人员。
具体详见下表4-1
表4-1施工管理人员一览表
序号
人员姓名
岗位
主要职责
1
项目经理
总体协调、指挥,对所有人力资源、质量、安全、进度进行全面管理。
2
项目副经理
隧道施工负责人
3
技术负责人
技术负责人,施工方案审核、施工质量管理
4
现场施工负责人
现场施工指挥,负责项目部的安全、质量、进度等管理制度的具体落实。
配合项目部完成施工管理目标。
5
测量负责人
测量数据计算、复核,指导现场施工放样
6
试验室主任
试验检测负责人
7
机材部长
施工机械、物资保证
8
质检部长
施工质量监督管理
9
试验员
原材料及混凝土质量检测
10
质检员
现场质量控制
2.2施工队人员组成见下表4-2
表4-2施工队人员组成一览表
序号
工种名称
人数
备注
1
施工队长
1
负责落实项目部制定的安全、质量、进度目标
2
技术员
1
协助项目部技术员落实质量控制方法,进行技术管理
3
安全员
1
具体落实项目部的安全管理制度,现场安全监督管理
4
开挖班
48
负责隧道的洞口开挖
5
挖机司机
3
机械驾驶
6
出渣车司机
6
负责隧道出渣
7
装载机司机
4
装车、出渣
3、施工设备、原材料准备
3.1、根据施工方法拟投入洞身开挖的主要施工机械见下表4-3
表4-3进场设备一览表
序号
机械设备名称
单位
数量
型号或额定功率
进场时间
1
砼拌合站
套
1
75立方
2013.6
2
模板台车
台
1
11m
2013.8
3
砼运输车
辆
2
10m3
2013.6
4
装载机
台
1
柳工855N
2013.6
5
挖掘机
台
2
大宇300、小松375
2013.6
6
锚杆钻机
台
12
28型
2013.6
7
砼湿喷机
台
1
SSP-7
2013.7
8
空压机
组
5
20m³
2013.7
9
发电机组
台
1
315kw
2013.6
10
电焊机
台
4
BX500
2013.6
11
钢筋切断机
台
1
耿力GQ40
2013.7
12
冷弯机
台
1
耿力28型
2013.6
3.2、原材料
洞身施工便道及场地修建平整好以后,即在进出口料场储存一定数量的砂石料和钢材、水泥等建筑材料,以免施工时停工待料。
用于本洞身开挖的材料如下表:
主要施工材料规格表
材料名称
规格
产地
水泥
P.O42.5
承德喜上喜水泥有限责任公司
河砂
细度模数2.88
隆化县小黄旗滦鑫砂场
碎石
5-10,10-20,16-31.5mm
隆化县行远石料公司
水
可供人饮用的山泉水
/
外加剂
聚羧酸高性能减水剂
山西凯迪建材有限公司
钢筋
Φ25、Φ22、Φ16、Φ12、φ8
承德钢铁
锚杆
Φ22、Φ25
承德钢铁
工字钢
I18,I20
承德钢铁
钢管
φ108×6mm,φ42×3.5mm
承德钢铁
4、施工现场准备
4.1、施工便道
4.1计划从原有村路沿主线边修筑便道,便道平均宽度6米,排水设施齐全,采用30cm碎石作基层,振动压路机压实,可以供施工机械设备及材料运输车辆安全通行。
4.2、施工及生活用水
4.2.在隧道生活区打水井,生活及施工用水直接利用抽水泵从井内抽取,在驻地内修建一个10m3的蓄水池以储备生活用水,在拌和站内修建一个60m3的蓄水池以解决混凝土拌制用水,在左右线隧道洞口各修建一个60m3的蓄水池和30m3的沉淀池以解决隧道施工用水。
4.3、施工用电
在隧道出洞口旁10米左右布置两台630Kw变压器用于隧道施工供电,前期由于大电未接通,考虑在隧道洞口布置一台315kw发电机以解决进洞施工临时用电问题。
五、施工方法
(一)总体施工方案
根据隧道地形条件、工程及水文地质情况、隧道埋深以及所采用的支护措施,确定隧道的施工方案。
洞口软弱围岩浅埋、偏压及Ⅴ级围岩地段,采用环形短台阶法施工,施工支护采用喷混凝土、钢筋网、钢拱架、锚杆组成支护体系,并辅以大管棚辅助施工。
施工时首先作好边坡的防护与加固,尽量减少对围岩的扰动,做到“管超前,强支护,短进尺,快封闭”的施工原则。
应尽早施作二次衬砌,特别偏压段更应如此。
根据施工监测和超前地质预报的信息,小净距隧道Ⅴ级围岩地段采用中壁法施工。
在隧道洞身Ⅳ级围岩段采用台阶法开挖施工。
Ⅲ级围岩段采用全断面法施工。
根据地质超前预报,当发现隧道围岩较破碎时,隧道支护应增设超前支护和钢拱架。
(1)Ⅲ级围岩段全断面法施工方案
全断面法施工示意图
(I)开挖。
(Ⅱ)初喷C25混凝土,并打入径向系统锚杆,挂钢筋网,复喷混凝土至设计厚度。
(Ⅲ)拱墙挂复合防水板,全断面法灌注二次衬砌。
(Ⅳ)施工隧道沟槽及隧底填充。
(Ⅴ)施工路面。
4、Ⅳ级围岩段台阶法施工方案
(I)利用上一循环架立的钢拱架,施作拱部的超前锚杆,在超前锚杆的支护下,开挖上台阶。
(Ⅱ)拱部初喷3cm的C25混凝土,并打入径向系统锚杆,挂钢筋网,架立拱部钢拱架,复喷混凝土至设计厚度。
台阶法施工示意图
(III)开挖下台阶。
(Ⅳ)边墙初喷厚度4cm的C25混凝土,并打入径向系统锚杆,挂钢筋网,架立拱部钢拱架,复喷混凝土至设计厚度。
(Ⅴ)灌注仰拱混凝土。
(Ⅵ)拱墙挂复合防水板,全断面法灌注边墙及拱部二次衬砌。
(Ⅶ)施工隧道沟槽及隧底填充。
(Ⅷ)施工路面。
(3)Ⅴ级围岩段环形台阶法施工方案
(I):
a.在上一循环超前支护下开挖;b.初喷4cm厚混凝土;c.施作系统锚杆,挂网,架立钢拱架;d.复喷混凝土(要求覆盖钢拱架);e.准备开挖⑵部。
(II):
该部相对⑴部为微台阶法,在⑴部施工到一定距离后:
a.开挖;b.初喷4cm厚混凝土;c.施作系统锚杆,挂网,架立钢拱架;d.复喷混凝土(要求覆盖钢拱架);e.准备开挖⑶部。
(III):
该部相对⑵部为微台阶法,在⑵部施工到一定距离后:
a.开挖;b.初喷4cm厚混凝土;c.施作系统锚杆,挂网,架立钢拱架;d.施作超前小导管(在进尺达到3m时才施作);e.复喷混凝土(要求覆盖钢拱架);f.准备开挖⑷部。
环形台阶法施工示意图
(IV):
该部相对⑴、⑵、⑶部施工到一定距离后:
a.在上一循环超前支护下开挖;b.初喷4cm厚混凝土;c.施作系统锚杆,挂网,架立钢拱架;d.施作超前小导管;e.复喷混凝土(要求覆盖钢拱架);f.准备开挖⑸部。
(V):
在⑷部核心土距⑸部下台阶的距离为一倍洞跨L时,再开挖⑸部:
a.开挖;b.初喷4cm厚混凝土;c.施作系统锚杆,挂网,架立钢拱架;d.施作超前小导管;e.复喷混凝土(要求覆盖钢拱架);f.封底;g.进入下一循环作业。
注意:
环形开挖拱部⑴、⑵、⑶部应交替开挖,环形开挖进尺为0.5~1m,不宜过长。
⑵、⑶部左右开挖宜应交替开挖。
(4).小净距隧道Ⅴ级围岩中壁法施工方案
(I)利用上一循环架立的钢拱架,施作超前小导管并注浆,在小导管的支护下,开挖左侧上导坑。
(Ⅱ)正洞拱部及中壁初喷C25混凝土;正洞拱部打入径向系统锚杆,挂钢筋网;中壁设置局部锚杆;正洞拱部及中壁架立钢拱架,并复喷混凝土至设计厚度。
(III)开挖左侧下导坑。
(Ⅳ)正洞边墙及中壁初喷C25混凝土;正洞边墙打入径向锚杆,并挂钢筋网;中壁设置局部锚杆;正洞边墙及中壁接长钢拱架,并复喷混凝土至设计厚度。
中壁法施工示意图
序号
项目
型号、规格、间距
1
早强砂浆锚杆
Φ22,L=2.5m,梅花型布置,环向间距100cm
2
钢筋网
Φ8,间距20*20cm
3
喷射混凝土
C25,16cm
4
钢拱架
I16工字钢,纵向间距与主钢拱架相同
临时支护参数表
(V)利用上一循环架立的钢拱架,施作超前小导管注浆,在小导管的支护下,开挖右侧上导坑。
(Ⅵ)正洞拱部初喷C25混凝土;拱部打入径向系统锚杆,挂钢筋网;拱部架立钢拱架,并复喷混凝土至设计厚度。
(VII)开挖右侧下导坑。
(Ⅷ)正洞边墙初喷C25混凝土;打入径向锚杆,并挂钢筋网;接长钢拱架,并复喷混凝土至设计厚度。
(Ⅸ)灌注仰拱混凝土。
(Ⅹ)拱墙挂复合防水板,全断面法灌注边墙及拱部二次衬砌。
(Ⅺ)施工隧道沟槽及隧底填充。
(Ⅻ)施工路面。
(二)车行横洞、人行横洞和预留洞室施工方案
1.车行横洞、人行横洞
两间房1#隧道设置人行横洞1座,人行横洞衬砌内轮廓宽2.0m,高2.5m。
横洞在隧道正洞施工过程中进行,开挖、初衬、二衬随正洞的进度进行。
Ⅳ级围岩车行横洞采用台阶法开挖施工,Ⅲ级围岩车行横洞和全部人行横洞采用全断面法开挖施工,横洞二衬采用简易的衬砌台车,先墙后拱,一次浇注。
2.预留洞室
隧道设置照明配电箱预留洞、风机控制柜预留洞、维修电源箱处预留洞、疏散诱导标志箱处预留洞、水成膜消火栓灭火器合建的墙体孔洞等,预留洞室在隧道正洞施工过程中按照设计预留孔位,并埋设预埋件。
在隧道正洞施工完毕后进行主体施工。
(三)隧道开挖施工工艺和方法
1.地质超前预报
隧道地质超前预报是防止隧道开挖突发性灾害(塌方、涌水、断层等),保证施工安全,保证施工工期,确保工程施工质量,优化和调整支护参数,评判围岩稳定的有效措施。
采用物理探测方法和传统探测方法进行地质预报。
一是使用瑞士TSP-202地质超前预报仪,按不同角度对前方岩体进行偏角扫描,分析扫描结果,判断前方地质变化情况;二是随着隧道的掘进,完善、修正设计资料,通过掌子面地质素描和洞体展现对岩体的特征观察分析,做出地质判断。
这两种方法结合起来运用,可以相互补充,达到超前地质预报的良好效果。
2.光面爆破施工技术
光面爆破是新奥法施工的第一要素,实施光面爆破可减弱对围岩的扰动,减小松动范围,使开挖轮廓圆顺,是保证隧道的工程质量,施工安全和进度的一个关键技术。
(1).Ⅴ级围岩施工
Ⅴ级围岩强度低,围岩自稳性差,易坍塌。
主要采用机械配合人工开挖的方法进行,遇到局部位置采用小炮松动爆破,充分减小对周边围岩的震动。
(2).Ⅳ级围岩台阶法施工
Ⅳ类围岩台阶法开挖,拱部弧形导坑采用微震光面爆破,下部台阶采用一次性爆破施工。
施工过程中,根据爆破效果及时修改爆破参数。
1)炸药及雷管选型
选用爆速低的炸药,采用φ25mm和φ32mm两种乳化炸药药卷。
为更好地实现微差爆破采用非电毫秒雷管。
2)非电微差起爆网络设计
爆破震动与同段齐爆的炸药用量有极其密切的关系,采用非电微差起爆技术,可以有效控制单段雷管的起爆药量,又能有效地控制每段雷管的起爆时间,使爆破震动波形不形成叠加,既能保证岩石破碎达到理想的效果,又能消除爆破震动的有害效应。
在掏槽眼、掘进眼、底板眼或周边眼中,起爆药量较大的段别的雷管,间隔时差设计为200ms,即跳段设置。
这样可使爆破震动速度降低30%,达到更好的爆破效果。
A、孔深进尺设计:
上部台阶采用1.2m进尺,钻孔深度1.5m;下部台阶采用2m进尺,钻孔深度2.5m。
B、掏槽形式设计:
上台阶采用三角形三中孔眼直眼掏槽。
掏槽眼布置示意图
装药结构设计:
为更好地达到光爆效果,周边眼采用间隔装药结构,药卷用小直径药卷。
其余炮眼采用直径φ32mm标准药卷连续装药。
周边眼间隔装药示意图
雷管
连续装药示意图
雷管
爆破参数及炮眼布置及循环时间见下表所示。
台阶法开挖爆破参数表
序号
上下
台阶
炮眼
分类
炮眼数
起爆
顺序
炮眼
深度
炮眼装药量
每孔
药卷数
每孔
装药量
合计
药量
个
cm
卷/孔
Kg/孔
Kg
1
上
台
阶
掏槽眼
3
130
2
3
1
130
5.2
0.876
2.628
3
辅助眼
4
2
120
4.6
0.776
3.102
4
掘进眼
63
3、4、5、6、7
120
4.5
0.768
48.38
5
周边眼
25
8
125
6.5
0.52
13.00
6
底板眼
13
9
120
4.8
0.806
10.478
7
底板眼
2
10
120
4.8
0.806
1.612
8
合计
113
79.2
1
下
台
阶
掘进眼
44
1、2、3、4
2.2
6.4
1.087
47.82
2
周边眼
12
5
2.25
6.1
0.485
5.82
3
底板眼
11
6
2.2
6.8
1.16
12.76
4
底板眼
8
7
2.2
6.8
1.16
9.28
5
合计
75
75.68
70
2、台阶法施工循环作业时间安排见下表,平均每循环作业时间16h,每循环进尺2.0m计,考虑出工率月进尺可达90m。
主要经济技术指标表
项目
开挖
断面(m2)
循环
进尺
(m)
炮眼
个数(个)
装药量(Kg)
比装
药量
(Kg/个)
比钻
眼量
(个/m2)
单位耗药量(Kg/m3)
上台阶
约43
1.2
113
79.2
0.7
2.83
1.65
下台阶
约51
2.0
75
75.68
1.01
1.75
0.8
台阶法施工循环时间安排表
顺序
作业项目
需用时间(min)
备注
上台阶
下台阶
1
台架或台车就位
15
15
2
测量、布眼
20
20
3
钻爆破眼
60
60
4
装药、连线
20
30
5
机械人员撤离、爆破
15
15
6
通风、排烟
20
20
7
找顶
10
60
8
出碴
50
80
9
施工初期支护及钢支撑
200
120
合计
470
420
(3).Ⅲ级围岩全断面法施工
本隧道Ⅲ级围岩采用全断面法施工,采用H178三臂凿岩台车钻眼,击发枪引爆,非电毫秒雷管起爆,不偶合装药结构,严格控制一次最大装药量,尽量减少对围岩的扰动,提高爆破质量。
1)炸药和雷管选型
炸药:
根据岩石强度选用不同猛度、爆速的炸药,有水地段采用乳化炸药,其余均用2#岩石硝氨炸药,减小振动采用低爆速炸药。
雷管:
采用非电毫秒雷管。
2)炮眼布置及爆破参数
周边眼可采用ф20mm直径小药卷,间隔装药,装药形式如下图所示。
周边眼装药结构示意图
为提高爆破效果,减少粉尘,辅助眼采用水压爆破新工艺,水压爆破装药结构如下图所示。
主要技术指标表
开挖
断面(m2)
循环
进尺
(m)
炮眼
个数(个)
装药量(Kg)
比装
药量
(Kg/个)
比钻
眼量
(个/m2)
单位耗药量(Kg/m3)
约82
2.8
172
360.36
2.1
2.21
1.65
11
11
11
11
13
13
13
13
13
13
13
13
13
13
70
13
11
90
13
11
11
11
11
11
10
10
10
10
10
10
13
13
13
13
13
85
11
8
13
13
13
11
9
11
9
13
11
9
9
13
10
10
9
11
11
13
10
10
13
10
10
13
13
13
9
9
11
9
9
8
8
8
8
7
8
7
7
10
10
11
11
11
11
9
7
58
9
7
8
70
13
13
13
13
13
13
11
11
10
9
9
9
9
9
9
9
9
9
85
10
10
10
10
10
10
10
10
13
13
13
10
10
10
10
90
85
11
11
10
14
13
13
13
80
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
70
11
12
75
14
11
14
15
15
15
14
14
14
14
14
14
14
15
15
15
15
15
11.10m
14
全断面开挖炮眼布置示意图
全断面开挖爆破参数表
序号
炮眼
分类
炮眼数
起爆顺序
炮眼
深度
炮眼装药量
每孔
药卷数
每孔
装药量
合计
药量
个
cm
卷/孔
Kg/孔
Kg
1
掏槽眼
4
3.15
9
1、3、5、6
3.15
15.4
2.619
23.57
3
掘进眼
101
7、8、9、10、11、12
3.0
2.39
241.55
4
周边眼
39
13
3.05
15.9
1.268
49.45
5
底板眼
11
14
3.0
14.2
2.41
26.51
6
底板眼
8
15
3.0
14.2
2.41
19.28
7
合计
172
360.36
3)全断面开挖循环作业安排见下表,每循环作业时间14h,循环进尺2.8m计,月进尺150m。
全断面开挖循环时间安排表
顺序
作业项目
需用时间(min)
备注
1
台车就位
30
2
测量、布眼
30
3
钻爆破眼
210
4
装药、连线
60
5
机械人员撤离、爆破
15
6
通风、排烟
60
7
找顶
25
8
出碴
180
9
锚杆及喷砼
180
合计
790
(4).光面爆破施工程序
为保证隧道光面爆破效果,我们坚持程序化、标准化作业,借以不断优化和调整爆破技术和具体参数。
a、放样布眼:
钻眼前,用激光准直仪定位,经纬仪、水平仪、钢尺相配合,测量人员用红油漆准确绘出开挖断面的中线和轮廓线,标出炮眼位置,误差不超过5cm。
b、定位开眼:
采用钻孔台车或风动凿岩机钻眼,轴线与隧道轴线保持平行,就位后按钻眼布置图钻孔,掏槽眼和周边边眼的钻眼精度要求为控制在5cm以内。
c、钻眼、清孔:
安排技术熟练的操作人员施做,严格按设计要求和具体情况、确定的设备进行施工。
装药前,用炮钩和高压风将炮眼内石屑刮出吹净。
d、装药:
按照炮眼设计图确定的装药量自上而下分片分组进行,雷管对号安设,要定人、定位、定段别,不得乱装药。
所有炮眼按要求用炮泥堵塞。
e、联结起爆网络:
按设计联结网络操作,起爆网路为复式网路,充分保证起爆的可靠性和准确性。
导爆管不能打结,各炮眼雷管连接次数相同,导爆索的连接方向准确、连接点必须牢固,引爆雷管用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处,连好后,专职监炮员认真检查验收。
f、做好安全工作,非点炮人员撤离到安全区后方可引爆。
有瞎炮,要专门处理。
及时检查光爆效果,分析原因,调整爆破设计
(5).光面爆破质量保证措施
a、项目部成立光面爆破领导小组,开展QC科技公关,明确质量目标,责任到人。
b、严格技术交底制度,工前下发作业指导书,作到人人心中有数。
c、坚持持证上岗制度,加强岗前培训,执行专业化施工。
d、定人、定岗、定责、定标准,分工到位,各负其责,严格执行爆破制度。
e、加强各道工序的过程控制,做好施工记录,坚持三检制度,确保标准化作业。
f、根据情况和爆破效果,修正光爆设计参数,及时指导施工班组提高实施。
g、引入激励机制,坚持质量一票否决制,落实目标责任制。
3.出碴
采用无轨运输方式,隧道挖掘机排险,侧翻式装载机装料,自卸汽车运输。
出碴作业流程:
爆破后进行通风排烟、排险、洒水降尘→挖装机、自卸汽车就位→装碴→运碴→在专人指挥下进行卸碴。
爆破后,及时进行通风排烟和洒水降尘,炮响至少15min后,且掌子面的能见度达到要求时,方可安排人员进入排险。
排险结束,方可进行出碴作业。
六、质量保证措施
1、质量保证机构
建立以项目经理总负责的质量安全管理体系和以项目技术负责人负责的质检、试验、测量三个质量保证体系,贯彻GB/T1900~ISO9000《质量管理和质量保证》标准等一系列现代企业制度,形成项目经理质量总负责、总工程师质量总把关、质量检验工程师专职监察的内部质量监督组织保证机构。
强化岗位责任制,完善技术管理,确保检查项目工程质量全部合格。
质量保证机构图框如图6-1(下页)
组长:
李袁宗
副组长:
李占、代伟松
组员:
邬俊、王猛、李富山、李永利
2、质量保证措施
2.1、施工前的质量控制工作
2.1.1根据工程的要求和特点,组织专业技术人员编写具体施工组织设计,施工过程中着重控制的手段、检查设备、辅助装置、资源(包括人力)以达到规定的质量要求,并根据施工技术要求,分部分项制定详细的施工方案,编写施工工艺,以保证该工程的质量达到要求;
2.1.2若施工时因客观原因发生变化,要及时对已制定的施工方案和有关
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- 关 键 词:
- 开挖 施工 方案
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