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隧道施工方案
隧道施工方案
1.工程概况
本合同段内有1座隧道(铁锁关隧道),为带中墙的整体式双连拱结构隧道。
隧道全长257m,隧道净空(宽×高):
2×9.75×5m,隧道位于半径R=3435.91m的圆曲线内,该隧道为泥质粉砂岩夹砂质泥岩,围岩类别为Ⅱ类。
隧道的地下水主要来源于大气降水,补给量受地形、地貌、岩性、构造和降水方式的控制。
隧道区内地下水补给条件较差,地下水贫乏。
隧道涌水量不大,但分布不均匀,一般呈渗水滴水状态,局部可能形成富水地段,如断层破碎带,裂隙发育地带等,会出现淋水或股流状态。
本隧道为Ⅱ类围岩,地质条件较差,施工中以“弱爆破、少扰动、强支护、早封闭、适时衬砌”为原则,并根据围岩监测结果及时调整施工方案,确保施工安全,保证工程质量。
2.施工组织及主要施工方法
隧道由有经验的专业化施工队伍负责施工,根据洞内不同工序,隧道施工队分为:
测量班、掘进班、锚喷班、衬砌班等工班,分别负责各工序的施工。
本隧道是本合同段控制工期的主要工程,拟配备性能良好的机械设备,主要机械设备有:
电动压风机、装载机、自卸汽车、砼喷射机、水平钻机、钻孔(衬砌)台车等。
详见拟投入本合同工程的主要施工机械表(表3)。
隧道按新奥法施工,出碴采用无轨运输方式,自制简易钻爆台车配合7655型风动凿岩机钻孔,实施掘进(钻、爆)、出碴(装、运)、锚喷(拌、运、锚、喷)和衬砌(拌、运、灌、捣)等四条机械化作业线。
3.施工进度安排
根据现场调查和招标文件工期要求,拟采用单口掘进的施工方法,从隧道进口开始掘进。
隧道路面为2%的纵向上坡,从进口端掘进也有利于洞内排水。
根据隧道的结构特点及地质情况采用三导坑半断面,先墙后拱法施工(隧道开挖采用中导洞+侧壁导洞+上下导坑开挖法)。
本工程拟2001年1月10日开工,2002年2月10日完工,施工时间为13个月。
4.临时工程
4.1施工便道
施工便道按7m宽、0.2m厚泥结碎石路面新建和整修。
施工便道主要利用原有乡间道路,对旧路进行调直,加宽整修,以保证施工运输的需要。
4.2施工用电
隧道进口端安装一台500KVA电力变压器,保证生活及生产用电,同时配备一台250KW的柴油发电机以备电网停电时使用。
4.3施工用水
隧道进口紧邻玉带河,安装二组变频恒压供水装置,利用河水,供施工使用。
4.4高压供风
隧道进口建压风站一座,安装2台20m3/min电动空压机,供应进口施工用风。
4.5三管两路及洞内排水
隧道内通风管采用软质风管,通风方式采用压入式通风。
风管悬挂于一侧边墙,高压风管、水管安装在通风管同侧临时水沟上方。
隧道动力线、照明线安装在另侧边墙顶部。
隧道两侧分别设置排水沟,排水沟不得侵入砼衬砌基础,并防止基础被积水浸泡。
施工道路做好横向排水,确保道路不积水,保证道路畅通。
4.6施工通讯
采用有线与无线对讲机相结合的联络方式。
4.7生产和生活用房
生产及生活用房在拟洞口附近自建,由于本地区雨量较大,因此采用砖石结构,临时房屋位置见施工总平面布置(表4)。
4.8挡护及防、排水工程
在施工过程中为保证安全,在进洞前根据现场情况,做好引水、截水、排水和挡护设施,防止水害及山体滚石危及安全。
5.主要施工方法
5.1明洞施工
隧道进出口处各设有一段明洞,采用明挖法施工。
开挖时要根据现场工程地质和水文地质条件,本着“早进、晚出”的原则进行开挖。
开挖后及时进行明洞钢筋砼施工,以保证进洞施工安全。
明洞土方采用机械开挖,石方采用7655风枪钻孔,控制爆破。
施工过程中对洞门仰坡及边坡尽量避免扰动,并加强对该处坡面的观测,如在开挖过程中有滑坡迹象应及时采取加固措施,并采取保留核心土的办法,先将明洞和洞门衬砌好,再挖除核心土。
5.2进洞施工
待洞口边坡防护及初期支护完成,明洞浇注完成后,砼达到允许强度时,进行中墙导洞开挖及边墙导洞开挖。
5.3掘进
开挖方法:
本隧道为Ⅱ类围岩拟采用三导坑先墙后拱法施工,具体施工方法为:
隧道开挖时先挖中隔墙,完成初期支护后,浇筑中隔墙砼;再挖两边墙,完成初期支护后,浇筑边墙二次衬砌砼;最后开挖拱顶部分,完成初期支护后,浇筑拱顶部分二次衬砌砼。
5.3.1钻孔
钻孔施工在导洞开挖时采用人工搭建施工平台配多台7655型风动凿岩机钻孔,正洞开挖时,使用自制简易台车配多台7655型风动凿岩机钻孔。
钻孔前,先进行钻爆设计,钻工要熟悉炮眼布置图,施工时严格按钻爆设计实施,钻工要熟悉炮眼布置图,定人、定位,周边眼、掏槽眼由经验丰富的司钻工司钻确保位置和角度的正确。
严格控制炮眼间距,误差不得大于5cm,特别是掏槽眼和周边眼,采用斜眼掏槽时,外插角必须控制好,严禁相互交错穿孔。
采用直眼掏槽时,钻孔要相互平行,且垂直于开挖断面。
周边眼数量,间距要严格按照钻爆设计施作。
爆破后要求硬岩残眼率达80%以上,中硬岩达到70%以上,软岩开挖轮廓要圆顺,符合设计轮廓,周边眼外插角应严格控制,并根据钻孔深度进行调整,使相应邻两茬炮之间错台不大于15cm。
钻孔施工时,应满足以下要求:
a.掏槽眼眼口间距和眼底间距误差控制在5cm以内。
b.辅助眼眼口排距、行距误差均不得大于5cm。
c.周边眼沿隧道设计断面轮廓线上的间距误差不大于5cm,外斜率不大于5cm/m,眼底不超出开挖轮廓线10cm,最大不得超过15cm。
d.内圈炮眼到周边眼的排距误差不得大于5cm,炮眼深度超过2.5m时,内圈炮眼与周边眼应采用相同斜率。
e.当开挖面凹、凸较大时,应按实际情况调整炮眼深度和装药量,力求除掏槽眼外的所有炮眼底部处于同一垂直面上。
5.3.2爆破
采用预裂爆破,并按微震控制爆破设计,塑料导爆管非电起爆。
施工中根据预裂爆破设计,结合现场地质情况进行爆破试验,并不断修正设计参数,以达到最佳爆破效果。
成立爆破小组,实行定人、定位、定标准的岗位责任制,精细正规实施,其具体措施如下:
钻眼完成后,按炮眼布置图进行检查,并做好记录有不符要求的炮眼应重钻,经检验合格后才可装药爆破。
装药作业要定人、定位、定段别。
装药前应将所有炮眼内泥浆、石屑用高压风、水吹洗干净。
严格按设计的装药结构和药量装药,装药时应使用专门的炮棍装药,炮棍可选用木制、竹制或塑料材料。
炮棍要直顺、顶端要齐平,直径比炮孔直径稍小,并保证装药时不损坏导爆管或雷管脚线。
为满足不同部位的爆破要求,装药的密度要求不同,当需提高装药密度时,药卷可一节一节的装并随即捣实,使药与眼壁间不留缝隙。
要降低装药密度时,可采用间隔装药、小直径药卷或几个药卷同时装入后再推进。
已装好药的炮眼要及时用炮泥封堵,周边眼的封堵长度不宜小于20cm,封堵材料可应地取村,但要求其不可燃并要有可塑性,易于密实,与炮孔壁摩擦作用大,能结成一个整体。
可选用一部分石屑、石粉、或粗砂配粘土加适量水混合配制。
装炮泥时开始要慢用力、轻捣,以后炮泥须依次捣实至孔口,捣炮泥时要用手拉住雷管脚线,导爆管要拉直,但不得过紧。
潮湿有水的炮孔应最后排除积水、岩粉后及时装药,药卷可加防水套或使用防水炸药。
装药后及时起爆,避免时间过长或因其它原因使防水作用破坏,造成爆破效果降低或失效拒爆。
接线、联接网络应严格按钻爆设计实施,注意导爆索的连接方向和连接点的牢固性。
装药前将主要的钻孔器具收集整理好,移至安全地段后方可起爆。
5.3.3出碴
隧道出碴采用无轨运输方式,装载机装碴,自卸汽车运输。
5.3.4测量放线
洞内施工测量采用中线法,中线测桩间距不短于50m,每100m设一水准点,根据需要适当加密。
在每排炮开钻前准确绘出开挖轮廓线,周边眼、掏槽眼的位置。
每次测量放线的同时,对上一次爆破断面进行检查,利用我局自行开发的计算机软件,《隧道开挖断面量测系统》对测量数据进行处理。
及时调整爆破参数,以达到最佳爆破效果。
5.4支护
a.喷砼
按半湿裹砂喷射砼工法实施,并掺用我局自行研制并通过铁道部鉴定获国家专利的STC粘稠剂。
工艺流程
拌和物
运送用的空气,0.8m
喷砼机械
空气流运送
压缩空气
空
气
运送用空气量计STC粘稠剂+水+空气
STC粘稠剂
液体STC粘稠剂
1000L900L877L
反弹10%压实3%
料斗中的砼粘到隧道壁上的砼
半湿法喷砼工艺流程图
喷射砼工艺流程见下图(半湿法喷射砼工艺流程图)
在含砂量大的土质地层喷射砼时,先低压喷射,同时加大STC掺量,待喷好一层后再按常规喷射。
施工要点如下:
①选用425号普通硅酸盐水泥,细度模数大于2.5的硬质洁净砂,粒径5~12mm的级配碎石(或卵石),经化验合格的拌合用水。
喷射砼严格按设计配合比拌和,配合比及搅拌的均匀性每班检查不少于两次。
②喷射前,认真检查隧道断面尺寸,对欠挖部分及所有开裂、破碎、水溶崩解的破碎岩石进行清除和处理,清除浮石和墙角虚碴,并用高压水或风冲洗岩面。
③喷射机安装调试后先注水后通风,清通机筒及管路投料。
连续喂料,经常保持料斗内料满,料斗上设12mm孔径的筛网一道,避免超径骨料进入机内,造成堵管。
喷射时,先注水(注意喷嘴要朝下,避免水流入输料管),后送风,然后上料,根据受喷面和喷出的拌和物情况调整注水量,以喷后易粘着,回弹小和表面呈湿润光泽为度。
喷射顺序:
采取分段、分块,先墙后拱,自下布上的顺序,进行喷射作业。
隧道内沿纵向3~4m为一段,每2m宽为一片。
喷射时,喷嘴做缓慢的螺旋形运动,使喷射料束运动轨迹呈环形螺旋式移动,旋转直径约20~30cm,自喷射面的下部开始,水平旋转喷射,喷料要一圈压半圈,喷至段尾时上移返回,同时要求一排压排,如此往复喷射。
喷射时如有个别受喷面凹洼不平应先喷该处,大致找平。
为保证喷射砼密实度,减少回弹量,对于风压、水压及喷头的喷射距离、喷射角度都应合理调整。
喷嘴至受喷面距离以0.6~1.0m为宜,料束以垂直于喷射面为佳。
喷射料束放置速度及一次喷射厚度,以每2秒左右转动一圈为宜,一次喷厚以不回落时的临界厚度或达到设计要求厚度时向前移动,每次喷射厚度一般不小于5cm。
若喷射要求厚度较大,一次不能达到时,第二次喷射应在第一层砼终凝1小时后进行。
两次喷射注意找平岩面,以便于铺设防水层。
风压和喂料量,应根据喷射部位不同,以及采用的喷射机型号进行调整。
④喷射砼的养护:
喷射砼终凝2小时后,进行喷水养护,养护时间不少于14天。
爆破作业距喷射砼完成时间不小于4小时。
有水地段喷射砼采取如下措施:
当水点不多时,可设导管引排水后再喷射砼;当涌水量范围较大时,可设小导管注浆止水,然后再喷砼;当涌水严重时可设置泄水孔,边排水边喷砼。
增加水泥用量,改变配合比,喷砼由远而近逐渐向涌水点逼近,然后在涌水处安设导管,将水引出再在导管附近喷砼。
施工注意事项:
喷射前仔细检查机具情况,提前处理危石,喷射机应布置在安全地带,并尽量靠近喷射部位,便于掌机人员与喷射手联系,随时调整工作风压。
经常检查喷射机出料弯头,输料管和管路接头,发现问题要及时处理。
开始喷射时一定要先注水,后送风,再开机上料。
喷射作业结束时,将机内和管中的拌合料用完后再停机、关水、断风。
每班完成施工作业后都要对喷射机进行清理、检修,保证下一班机器工作状态良好。
施工过程中,拌料严格按设计配合比及拌和方法拌和,计量要准确,特别是外加剂的用量,必须满足设计要求。
运输道路保证畅通,照明用电要有保证,风压、水压要稳定。
质量控制和检查
喷射砼强度及抗渗性:
通过工地喷大板,切割制取试件检查,或直接喷到无底试模中制成试件检查。
与岩面的粘结力检测:
在工地预留试件,用直接拉拔法试验或喷大板切割试块做劈裂试验求得强度值。
喷射厚度
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