隧道初期支护开裂处理方案.docx
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隧道初期支护开裂处理方案
新建兰新铁路第二双线LXS-3标东村隧道
DK116+260-DK116+220初支拱部开裂处理方案)
编制:
复核:
审核:
中交一航局兰新铁路甘青段项目经理部
2013年03月15日
1现场施工情况1
1.1工程概况1
1.2现场施工情况2
发生开裂情况及原因分析
处理方案
4施工工期7
5质量保证措施4
6安全保证措施8
7应急预案10
7.1事故应急救援领导小组11
7.2应急准备与预防措施11
7.3外援联系电话11
7.4应急物资11
东村隧道出口初支拱部开裂处理方案
1现场施工情况
1.1工程概况
东村隧道出口DK116+260-DK116+220段原设计情况:
地层岩性为泥
岩夹砂岩,Ⅳ级围岩,采用Ⅳa-1型衬砌支护参数,拱部局部设Φ42小
导管超前支护,台阶法施工
2013年2月28日在施工至掌子面DK116+225时,拱顶及两侧拱腰有
砂层,且泥岩胶结差,如下图所示:
掌子面地质素描记录表
制表单位:
中交一航局兰新铁路项目经理部一工区编号:
DCCK-344
施工单位:
中交一航局兰新铁路项目经理部一工区施工里程:
DK116+225工程名称:
东村出口
编号
项目名称
状态描述
1
掌子面
尺寸
开挖宽度(m)
13.9
开挖高度(m)
4.65
开挖面积(m2)
46.75
开挖方式
三台阶七步法
其它
2
掌子面
状态
稳定
正面掉块√
正面挤出
正面不能自稳
其它:
3
毛开挖面状态
自稳
随时间松弛、掉块
自稳困难、要
及时支护√
要超前支护
其它:
4
岩石强度
(MPa)
30~60
15~30
5~15√
<5
其它:
5
风化程度
微风化
弱风化√
强风化
全风化
其它:
6
裂隙宽度
(mm)
>5
3~5
1~3√
<1
其它:
7
裂隙形态
密集
部分张开√
开口
夹有粘土
其它:
8
涌水状态
无水√
渗水
整体湿润
涌出或喷出
特别大
9
围岩级别划分
设计级别
Ⅳ
建议级别Ⅳ
附图
开挖工作面地质描述
掌子面岩性为第三系泥岩夹砂岩,节理较发育,风化较弱,随时间会出现掉块现象,岩体破碎,局部夹杂砂层,砂层厚45cm~60cm,应及时做好支护,开挖后及时喷浆防止进一步风化。
制表:
张礼复核:
孙银鹏监理工程师:
刘国日期:
2013年03月07日
特申请变更,将DK116+245~DK116+225段变更为:
按Ⅳb-1型衬砌支护参数施工,将初期支护钢架加强,全环设1榀/1.0mⅠ20a型钢钢架,为防止钢架落底失稳在上台阶中台阶拱架底部左、右两侧各增设2根Φ42锁脚锚管,单根长4.0米,并与钢拱架进行可靠连接;拱部设Φ42小导管超前预支护,小导管环向间距0.4m,纵向间距3m,单根长4m;采用三台阶法施工。
1.2施工情况根据变更情况及变更后的工法,采用三台阶施工,上台阶高度采用
4.72m,上台阶拱钢架采用3榀拱架拼装而成,预留沉降量15cm。
2013年3月14日当掌子面施工至DK116+210、中台阶施工至DK116+220,掌子面DK116+210处揭示地层为泥岩夹砂岩,泥岩呈中厚层,泥质胶结,胶结一般,节理发育;砂岩呈薄层状,泥质胶结,胶结较差,无水,拱
部掉块严重。
如下图所示:
掌子面地质素描记录表
制表单位:
中交一航局兰新铁路项目经理部一工区编号:
DCCK-347
施工单位:
中交一航局兰新铁路项目经理部一工区施工里程:
DK116+210工程名称:
东村出口
编号
项目名称
状态描述
1
掌子面
尺寸
开挖宽度(m)
13.9
开挖高度(m)
4.65
开挖面积(m2)
46.75
开挖方式
台阶法
其
它
2
掌子面
状态
稳定
正面掉块√
正面挤出
正面不能自稳
其它:
3
毛开挖面状态
自稳
随时间松弛、掉块
自稳困难、要
及时支护√
要超前支护
其它:
4
岩石强度(MPa)
30~60
15~30
5~15√
<5
其它:
5
风化程度
微风化
弱风化√
强风化
全风化
其它:
6
裂隙宽度
(mm)
>5
3~5
1~3√
<1
其它:
7
裂隙形态
密集
部分张开√
开口
夹有粘土
其它:
8
涌水状态
无水√
渗水
整体湿润
涌出或喷出
特别大
9
围岩级别划分
设计级别
Ⅳ
建议级别Ⅳ
因拱部掉块严重,为了确保施工安全,现场施工时将初期支护钢架再次加强,全环设1榀/0.8mⅠ20a型钢钢架;每循环开挖进尺控制在1.6m-1.7m之间,立2榀Ⅰ20a型钢钢架,每榀拱架纵向间距保证在85cm以内。
上、中台阶拱架底部左、右两侧各打设2根Φ42锁脚锚管,并与拱架焊接牢固。
拱部纵向裂缝由DK116+260已开裂至DK116+220,其中DK116+235-DK116+227段拱部钢拱架出现扭曲变形,拱部开裂处开始向下脱落混凝土块。
掌子面及中台阶右侧已开挖,为保证安全应及时支护。
2拱部发生开裂情况及原因分析
2.1拱部发生开裂情况项目部测量组提供的监控量测数据如下:
沉降值及收敛值均已mm计:
日期(2013年)里程
3月4日
3月5日
3月6日
3月7日
3月8日
3月9日
3月10日
3月11日
3月12日
3月13日
3月14日
3月15日
3月16日
沉降值
收敛值
沉降值
收敛值
沉降值
收敛值
沉降值
收敛值
沉降值
收敛值
沉降值
收敛值
沉降值
收敛值
沉降值
收敛值
沉降值
收敛值
沉降值
收敛值
沉降值
收敛值
沉降值
收敛值
沉降值
收敛值
DK116+280
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
DK116+275
1
2
2
2
1
3
1
2
1
2
DK116+270
0
1
0
0
1
0
2
1
2
1
DK116+265
5
5
2
2
2
2
2
3
2
3
DK116+255
0
0
2
3
0
2
3
2
3
2
3
4
2
0
3
1
0
2
1
2
0
0
0
7
2
1
DK116+245
1
4
3
4
5
3
4
4
4
3
4
3
3
8
10
5
2
3
2
3
9
4
4
3
3
4
DK116+240
6
0
4
0
4
0
4
0
4
0
5
3
0
2
4
0
1
3
1
2
13
4
6
14
3
2
DK116+230
14
4
0
4
2
2
0
2
3
3
-7
3
0
4
0
2
DK116+225
3
2
3
3
12
6
6
4
3
2
DK116+220
2
2
DK116+215
2
3
2013年2月25日掌子面施工至DK116+253,拱部开始出现纵向开裂,共有2道纵向裂缝,裂缝宽约1.7cm,裂缝处可见连接筋及拱架,随时间裂缝宽度逐渐增大。
纵向裂缝由DK116+260开始持续向掌子面延伸,2013年3月14日上台阶拱部纵向裂缝已开裂至DK116+220,其中DK116+235-DK116+227段拱部钢拱架出现扭曲变形,拱部开裂处开始向下脱落混凝土块。
掌子面及中台阶右侧已开挖,为保证安全应及时支护。
DK116+235拱部钢拱架已变形
2.2开裂原因分析
⑴围岩较差,揭示围岩为泥岩夹砂岩,拱顶有砂岩,胶结性差,在开挖过程中,破坏了原有的土体平衡,在掌子面往前施工时,已立好及喷好初支的部位,由于拱顶上部胶结性差的砂岩自重作用,对初支产生一定荷载,造成拱部初支开裂。
⑵施工过程中有做的不到位的地方。
3下一步处理方案
3.1工艺流程详见《东村隧道出口初支开裂处理工艺流程图》。
(东村隧道出口拱部开裂处理工艺流程图)
3.2土方回填
为方便架设套拱及增设锚管。
从弃碴场拉抗压强度较高的碴土回
填,将碴土直接运至中台阶,从DK116+235处开始向掌子面回填,一直延伸至DK116+224位置,回填高度2.0m,与拱顶距离2.8m左右。
土方回填后挖机整平、压实,挖机将初支台车放置回填土上,初支台车高1.8m,台车平稳后加固处理。
回填土两侧与中台阶保持在1.5m
的距离,经挖机整平呈60°坡度,方便开挖班打设系统锚管。
(见下
图)
3.3掌子面支护、封闭
因掌子面已开挖,应及时将该循环支护。
掌子面及中台阶右侧立架、喷砼。
在施工过程中,应安排专人时刻注意该段初支开裂处变化,避免发生意外情况,及时安排支护班工人撤离至安全位置。
掌子面支护完成后封闭,暂停掌子面施工。
3.4加设套拱
DK116+235-DK116+227段变形开裂较大,在该段加设套拱,套拱加设范围:
DK116+235-DK116+227段,并向两边各延伸一榀。
套拱间距同既有钢拱架间距一致。
套拱采用Ⅰ18型钢钢架;在安装套拱前先清理拱部开裂起皮的混凝土块,避免脱落伤人。
因初支表面平整度存在差异,套拱在拱部处与既有拱架之间存在较大空隙,空隙达15cm-30cm,为保证套拱与拱架整体受力,在空隙处填塞木楔、工字钢,间距为50cm,并拿木楔塞紧。
套拱拱脚安放木板,防止底部不实造成套拱偏移。
套拱间加设Φ22连接筋,环向间距1m,并与套拱焊接牢固。
上台阶套拱按照3节进行拼装,套拱安装后及时打设锚管。
3.5打设系统锚管
对DK116+235-DK116+227段套拱逐榀打设锚杆,系统锚管采用Φ42热轧无缝钢管,单根长4m,环向间距1m,左右两侧对称安装,锚管外露20cm,用2根“∟”筋与套拱焊接牢固。
定位好后采用YT28凿岩机42mm钻头钻孔,角度90°垂直于岩面打设。
安装系统锚管后,进行径向注浆固结处理。
3.6加强监控量测安装套拱过程中安排专项监控量测工作,对已施工完成的初期支护是否仍存在开裂进行排查,重点是DK116+235-DK116+227拱部开裂段是否仍有较大沉降变形。
在初期支护上台阶布设监控点(每2.0m为一组),纵向5m布设一组,每组布设三个监控点,分别布置于拱顶及拱腰180°位置,每天进行3次观测,频率为8小时/次;项目部测量班上午及下午进行量测,架子队测量员晚上进行量测,并及时将数据反映到现场施工员手中,当监控量测数据超出规定范围,立即停止现场施工,第一时间上报工区总工。
3.7清除开裂处皱皮、喷平
拱部开裂处均存在不同程度的皱皮现象,自DK116+260逐步清除拱部皱皮的混凝土,程度较轻处拿铁锤敲除,程度较大处用风镐处理。
待清理完毕,再次补喷平整。
有监控两侧点的,注意量测点的保护,防止碰到量测点或将量测点喷住。
3.8错开落下导
在安装套拱时可同时开挖下导坑,下导坑必须错开4榀后方可两侧同时开挖,每循环下导开挖进尺不得大于2榀,并及时支护。
3.9紧跟二衬、仰拱
抓紧施做二衬及仰拱,保证掌子面安全。
争取在6天内浇筑2板二衬和一板仰拱。
4施工工期
⑴2013.03.15上午初支开裂段回填土,下午安装3榀套拱,跟进中导及下导;绑扎二衬钢筋、走台车定位。
⑵2013.03.16安装5榀套拱,二衬内综合洞室安装模板;
⑶2013.03.17跟进下导,浇筑1板二衬;
⑷2013.03.18浇筑1板仰拱;
⑸2013.03.19铺设土工布、防水板,绑扎二衬钢筋;
⑹2013.03.20浇筑1板二衬;
5质量保证措施
建立由项目经理(孙朝阳)任组长,总工程师(梅启好)、项目书记(严旅勇)任副组长,质检负责人员参与组成的质量管理领导小组,工程管理部、安全质量部、物资设备部、计划财务部、试验室负责人为成员,全面负责初支开裂变形处理,施工架子队负责人、主管工程师具体落实,质量管理组织机构如下图:
领导小组质量管理
主管工程师、架子队负责人
各施工作业班组
6安全保证措施
建立健全安全生产责任制,项目经理是安全生产的第一责任人。
现场设置的安全机构,配备2名安全员,专职负责所有施工人员的人身安全、预防事故的发生。
坚持“安全第一、预防为主”和坚持“管生产管安全”的原则,加强安全生产宣传教育,增强全体施工人员的安全生产意识,建立健全各项安全生产管理机构和安全生产管理制度。
见下面《工区安全管
工区安全管理组织机构框图)
7应急预案初支拱部开裂处理、安装套拱主要危险源为塌方、高空坠物伤人,为了防止坍塌带来的严重损失,使坍塌概率在可控范围内(先注浆整体加固),消除爆破蔓延条件,(分块开槽爆破施工)。
防止突发性或连锁事故发生(及时衬砌补强)。
并在事故发生后迅速有效控制和处理事故,尽力减轻事故对人员和财产的损失,项目部制定隧道坍方应急预案。
7.1、事故应急救援领导小组
组长:
孙朝阳
严旅勇
副组长:
梅启好
张兴涛
汤海军
成员:
于维治
张晓华
高树军徐财德孙银鹏尹玉高
7.2、应急准备与预防措施
7.2.1、相关技术人员施工作业人员严格按照施工方案施工。
7.2.2施工中须有专门的技术人员、安全人员全程进行监督指导。
7.2.3掌子面安放逃生管道,配备应急物资,现场必须有药品箱、饮用水、食品等。
7.2.4监控量测数据超出相关要求范围时,必须立即停止洞内施工,撤离相关人员,并按照相关程序上报处理。
7.2.5、当发现坍塌时,发现人应及时发出警告信号,在危险区域的人员立即撤离,同时禁止其他工作人员接近或进入危险区域。
7.3、外援联系电话
当地乐都县中心医院急救中心:
120
7.4、应急物资
序号
项目
单位
数量
存放地点
备注
1
急救箱
个
2
洞内
2
应急管道
套
2
洞内
3
内部电话
台
1
洞口
4
对讲机
台
4
洞口
5
手电
把
10
洞口
6
灭火器
个
20
洞口、现场
7
饮用水
箱
5
现场
8
食品
箱
5
现场
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