平洞施工方案.doc
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1、前陡泉隧道平洞进洞专项方案一、 工程概况前陡泉隧道位于黄土梁峁区,地形起伏较大,多开辟为耕地。左线隧道起讫里程为改MDK38+730 改MDK40+237,隧道全长为1507m。左线隧道起讫里程为改右MDK38+670.37 改右MDK40+237,隧道全长为1566.63m。隧道于改MDK39+900由单洞单线并为单洞双线隧道,隧道最大埋深94.13m,最大线间距92m。隧道平洞由改右MDK39+086处进洞,此处距右线中心线为40m,埋深为45.5m。此处地质为级围岩。二、 施工准备 平洞施工前先将便道修好,在洞口处因为有一个山包,先将山包挖平,进行洞口的场地平整,做好洞口的场地布置,将洞
2、口的平面布置好,弃碴场利用变更后的在改右MDK39+300线路右侧的弃碴场进行弃碴。1. 劳动力准备上场人员一览表序号工种名称人员数量(人)1管理人员52挖掘机司机23装载机司机24搅拌机司机25混凝土喷射手86汽车司机67风枪工88钢筋工39电焊工210爆破工311机械修理工212电工22上场机械设备一览序号机械设备名称规格型号单位数量1挖掘机360台2装载机ZL50C台2自卸汽车台6电焊机21kw台2混凝土湿喷机5 m3/h台3钢筋弯曲机4kw台1钢筋切割机7.5kw台2空压机20m3台3风动凿岩机YT-27台6柴油发电机250kw台2轴流风机110kw台1注浆机5 m3/h台2配料机4.
3、4kw套1三、 洞口平面布置洞口平面布置如下图所示:四、洞口开挖进洞前对洞口进行刷坡,洞口刷坡坡比不小于1:1.25。洞口边仰坡采用1*1米间距22*3.5m砂浆锚杆挂8 20*20网片,喷射c25砼,喷射砼厚度5cm。洞口两侧设置排水沟,使平洞中的水经排水沟排出。五、 正洞施工1.开挖开挖前拱部140范围内施作采用108mm大管棚超前支护,管棚长40m,环向间距为0.4m。开挖施工时,应特别注意施工安全, 设置专门围岩观测人员,及时发现并及时处理隐患。 根据大鼓山隧道设计图纸及新奥法“早进洞、晚出洞”的原则, 平洞掘进采用短台阶法掘进。平洞开挖按照双线隧道的尺寸进行开挖,开挖宽度为8m,开挖
4、高度为8.35米。开挖按照台阶法进行,上台阶与下台阶之间的距离符合要求,开挖后及时进行初期支护。开挖平洞的同时在隧道两侧挖好排水沟。管棚加固区域具有一定强度,各项准备工作(拱架制作、连接钢 筋下料、配套设备检测调试、人员分工、施工前教育)完成后,开始隧道掘进施工。具体施工步骤如下: 部上台阶开挖时拱部安设长 3.5m 的外径42mm超前小导管,钢管采用外径42mm、厚3.5mm的热轧无缝钢管。钢管环向间距 40cm,纵向每隔两榀格栅施作一环,相邻两排的搭接长度不小于100cm;外插角 1015。小导管注浆一般地段采用水泥砂浆,黄土地段不注浆。采用水泥浆液时水灰比采用0.5:1 2:1,注浆压力
5、 0.51Mpa。开挖采用钻爆施工,利用YT-27凿岩机进行打眼,眼打好后进行装药起爆,爆破完成后通风半小时进行出渣作业。42超前注浆小导管施工方法施工顺序:钻孔清孔安装小导管孔口密封注浆。施工方法测量放样:按拱部120范围,在掌子面上按设计环向间距准确定位布设管孔位置,用红油漆标记。钻孔:凿岩机钻孔,孔径为5,孔深3.5m,外插角1015。注浆导管加工:每根钢管加工成长3.5m,将前端加工成锥形状,尾部焊6加劲箍筋;除尾部0.5m外,管体上每隔15cm交错钻4排6mm的压浆孔,梅花型布置,以便浆液向围岩内压注。详见“超前注浆小导管施工方法示意图”。钢管插入及孔口密封处理:钻孔完成后,再将钻杆
6、换成特殊钎尾,用专用顶头将导管顶入孔中,注意保护钢管尾部不被损坏,以便与高压注浆管连接。在钢管末端除焊6加劲箍筋外,再用锚固剂将导管外壁与孔内岩壁间隙堵塞严密。钢管尾端外露长度30,每环搭接长1m,并与钢架焊接牢固。小导管注浆:注浆材料采用水泥浆,水泥浆水灰比0.5:1 2:1,注浆压力为0.51.0Mpa。注浆参数根据现场试验予以调整,并用压力控制法控制注浆量,即当单孔注浆正常进行无渗漏现象、注浆终压达到设计终压、注浆量达到设计量,或虽未达到设计终压但已达设计浆量时,即可结束该孔注浆。注浆结束后,将管口封堵,以防浆液倒流管外。长3.5m,间距40cm50超前小导管1515(a)小导管全图管箍
7、(6钢筋加焊)(b)小导管展开图500外插角15-206注浆孔350小导管加工示意图42钢管6注浆孔拌搅浆注浆储机机桶 超前注浆小导管施工方法示意图钻 孔安 设 导 管制 作 导 管止浆塞封闭孔口连 接 管 路注 浆设 备 就 位制 浆参 数 控 制效 果 检 查(报检)补 孔结 束合格不合格测 量 放 线超前小导管施工流程图 2初期支护在开挖完成后立即进行初期支护施工,支护和开挖施工顺序相同上台阶开挖完成后进行上台阶初期支护施工,下台阶开挖完成后进行下台阶初期支护施工。平洞初期支护采用格栅钢架+锚杆+钢筋网进行,格栅钢架拱墙间距为1.2m,锚杆采用3.5m长的在拱墙布设,布设间距为环、纵向间
8、距1m1m,钢筋网片采用拱墙铺设,纵向为和环向分别为8和8的钢筋,钢筋的网片的网眼尺寸为2020cm。(1)22早强砂浆锚杆施工方法施工顺序:初喷钻孔清孔灌浆安装锚杆安设垫板。施工方法画眼:开挖断面检查合格后,按设计要求在岩面上画出本次锚杆孔位。钻孔:采用人工手持风钻造孔。钻孔技术要求:孔径为42mm;开口偏差小于5cm;方向偏差小于2%;孔深比锚杆插入部分长35cm。灌浆砂浆。将锚杆慢慢顶入孔内。待锚固后安装锚杆垫板,拧紧紧固螺帽,铺设钢筋网,并点焊在锚杆上,钢筋搭接长度20cm,钢筋网随岩面起伏铺贴。(2)钢筋网片施工方法 钢筋网利用按照要求的网眼尺寸预先绑扎好的网片进行施工,将网片固定在
9、预先打好的锚管上,网片与网片之间用焊接好。(3)格栅钢架施工方法施工顺序:洞外放样分节加工洞外试拼运至开挖面洞内测量及开挖面处理人工架立就位螺栓联接焊连接钢筋加设垫块打定位锚杆固定。施工方法制作:格栅钢架的加工在工地加工场内进行,将场地平整后,平铺10mm厚钢板,由测量组在钢板上放出格栅钢架的准确形状、尺寸,沿画出的尺寸线焊22短钢筋桩形成固定模具;焊制好的格栅钢架使用前在加工场内进行试拼,将整个隧道轮廓各节拱架进行整体试拼,以检查连接部位是否吻合,加工误差符合规范要求的格栅拱架才可运到工地使用。安装:每榀格栅安装前,用全站仪、水平仪准确测量定出格栅安装的中线、标高及拱脚设计位置;修凿局部欠挖
10、;格栅安装由人工借助机具进行架立就位,拱脚必须架立在坚固的基岩上,用短钢筋将格栅焊牢在锚杆上;焊接纵向连接筋将各榀格栅焊接成整体;超挖较大部位加设砼预制块;台阶法开挖时,台阶底部两侧每榀钢架脚部打设3根锁脚锚管,锁脚锚管采用外径42mm热轧无缝钢管,t=3.5mm,锁脚锚管应于钢架焊接牢固。以限制初期支护下沉,其尾部与格栅拱架焊接牢固。格栅拱架施工流程图前期准备 断面检查合格准确测量测量定位洞外格栅拱架加工,贮存,检验,倒运洞内格栅拱拼装格栅拱就位连接筋加工等焊纵向连接筋,焊联锚杆头打锁脚锚杆喷砼固定 结 束(4)喷射混凝土施工采用湿喷工艺,混合料由自动计量搅拌站拌制,自卸式运输车运送。施工顺
11、序:施工准备施喷面清理砂石、水泥、水、外加剂等计量拌和装运喷料添加速凝剂喷射砼综合检查。施工方法基层岩面处理:应先清理松动危石,如果岩面地下水较多,按设计预制型排水管进行引水;喷砼前用高压水或高压风自上而下冲、吹洗基岩表面并使岩石表面干净,接近饱和状态;严重超挖部分,采用同级别喷砼填平。搅拌:搅拌时间规定为23min,拌和好的混合料使用自卸式运输车运送,水泥优先选用PO.32.5R,粗骨料为小于16细石,细集料为坚硬机制中粗砂,细度模量宜大于2.5,速凝剂掺量为水泥掺量的5%。喷射:喷射时应分段、分部、分块,先墙后拱、自下而上进行,喷嘴作小圆周或S形运动,螺旋直径约2030;工作风压0.10.
12、15Mpa,水压应稍高于风压为0.150.2Mpa,喷拱部时稍大;喷嘴至工作面距离在1.52.0m,喷嘴尽量垂直岩面;复喷时一次喷到设计厚度。喷拱部0.1-1.5MPa喷边墙0.1MPa风 压喷拱部2-3m3/h进料量喷边墙3-4m3/h喷射机1.52.0m围岩面投料搅拌拌合时间(分)强制式拌合机第一次投料第二次投料2323第二次投料石子(以干料)G水泥100kg砂(按干料)S100粉剂与水泥一起加入拌合水中粘稠剂CX%第一次投料水灰比W100早强剂喷射混凝土施工流程图六、隧道监控量测监控量测主要是针对初期支护,因为隧道开挖完成后,围岩本身应力的释放是一个缓慢的过程,隧道二次衬砌是需要初期支护
13、沉降、变形完全稳定之后才开始施做。监控量测的主要作用是保监控量测为围岩稳定性和支护、衬砌可靠性提供信息、提供二次衬砌合理的施作时间和为施工中调整围岩级别、修改支护系统设计和变更施工方法提供依据。4.1 量测目的为了掌握施工中围岩、涌水和支护的力学动态信息及稳定程度并及时反馈,以指导施工作业,保证施工安全。通过对围岩和支护的变位、应力量测,及时修改支护系统设计。监控量测配置了相应的设备和人员,在隧道开挖和初期支护施工期间,安排专人负责监控量测工作。制定监控量测管理办法,为隧道施工提供依据和在隧道施工中的安全提供保障。具体的安全监控人员见下表:安全监控人员安排表姓名职位备注冉斌总工总负责张小涛技术
14、员协助赵文昭技术员协助邓晶测量班长实施王航波测量员实施贺乾晖测量员实施4.2 量测项目选择及测点布置1、隧道现场监控量测项目及量测方法。项目名称方法及工具布置量测时间间隔1-15天16天-1月1-3月3月以上必测项目地质及支护状态观察洞内观察及地质描述,地质罗盘全长度,开挖后及初期支护后进行每次爆破后及初期支护后周边位移各种类型收敛计或测杆每10-60m一个断面每断面2-3对测点1-2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月拱顶下沉水平仪、水准尺或测杆每10-50m一个断面,每断面2-3个测点1-2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月地表下沉精密水平仪每隧道至少2个断面开挖面距量测断面前后
15、距离d2D时,每天1-2次;2Dd5D时,每两日一次;当d5D时,每周一次。锚杆轴力及抗拔力各种测力锚杆千斤顶等拔拉设备每代表性地段2-10个断面,每断面2-5测点1次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月选测项目围岩压力各种类型压力盒每代表性地段2-10个断面,每断面2-5测点1次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月围岩内部位移洞内钻孔安设单点或多点位移计每代表性地段1-2个断面,每断面5-10个测点2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月喷射混凝土轴向应力各种应变计应力传感器代表性地段1-2个,每断面5-10个测点1次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月复合式衬砌围岩压力及接确压力各
16、种类型压力盒每代表性地段2-10个断面,每断面2-5测点1次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月2、测点布置见“隧道监控量测布置图(一)”和“隧道监控量测布置图(二)”。说明:(1)本设计根据需要分为必测项目和选测项目,图中尺寸以厘米计。(2)施工初期阶段或地质变化显著,位移及下沉量大时量测断面间距可适当加密。(3)对围岩位移量较大,位移值突然增大、位移速度加快等情况,量测频率应适当增加。进行洞内状态观测时应对每个开挖面都要观察,一般应每天观测一次。对于选测项目的量测断面布置及项目选择,应根据地质条件和设备情况确定。(4)量测元件安设时,量测断面应尽量靠近开挖面,距离应小于一次开挖进尺。(5
17、)量测元件的安设及初读的时间应在爆破后24小时内并在下一次爆破之前完成。(6)根据量测资料可得位移时间曲线,位移速度时间曲线,位移距开挖面曲线,并对量测资料进行回归分析得出位移时间曲线,当水平收敛位移速度为0.1-0.2mm/天,拱顶位移速度为0.1mm/天以下时,一般可认为围岩已基本稳定,此时可做二次衬砌。(7)隧道施工初期,初期支护按本设计施作,经一段时间量测得到可靠量测资料后,有以下情况时,可对支护参数进行调整:a.当位移速度增大时,位移量过大,围岩有长期不稳定,喷射混凝土出现大量裂隙,则应加强量测并采取补强措施;包括提前施作仰拱,增加喷射混凝土厚度,锚杆长度和数量,当围岩仍达不到稳定,
18、初期支护难以制止围岩变形,可提前施作二次衬砌,用以承担部分围岩压力。b.当围岩变形极小,且围岩完整性较好,实际围岩类别比预设计所示的高时,经设计单位和监理工程师同意后,下阶段同类围岩的初期支护可适当减弱。 (8)量测资料全部纳入竣工资料,说明未详之处按公路隧道施工技术规范办理。3、 监测数据处理和应用及时对现场量测数据绘制时态曲线(或散点图)和空间关系曲线。当位移-时间曲线趋于平缓时,进行数据处理或回归分析,以推算最终位移和掌握位移变化规律。当位移-时间曲线出现反弯点时,则表明围岩和支护已呈不稳定状态,此时应密切监视围岩动态,并加强支护,必要时暂停开挖。隧道周壁任意点的实测相对位移值或用回归分
19、析推算的总相对位移均小于规范隧道周边允许相对位移值所列数值。当位移速率无明显下降,而此时实测位移值已接近规范数值,或者喷层表面出现明显裂缝时,应立即采取补强措施,并调整原支护设计参数或开挖方法。埋设量测元件情况和量测资料,整理清楚报监理工程师核查,并作为竣工交验资料的一部分。根据量测结果进行综合判断,确定变形管理等级,据以指导施工。隧道监控量测布置图(一) 隧道监控量测布置图(二)隧道监控量测布置图(三)4.3超前地质预报前陡泉隧道平洞处围岩整体性较差,可能局部存在围岩破碎带不良地质情况,影响隧道施工的稳定,同时施工中可能存在其他不可预见的异常地质情况,拟采取系统的地质物探和超前钻探相互配合进
20、行地质预测预报。预报范围主要集中在改右MDK39+086进洞方向30m范围内。(1)、 TSP地质预报系统根据前陡泉隧道平洞处的地质情况,在进洞开始掘进时采用TSP进行预报一次。(2)、 地质雷达地质雷达作为TSP超前地质预报系统的补充,对距异常段开挖面前方30米范围内的地质情况进行预报,作好相应措施防止坍塌。(3)、 红外线探水仪HY-30红外线探水仪通过接收岩体的红外辐射强度,根据围岩红外辐射场的变化来分析判断开挖面前方30米范围内是否存在含水体。(4)、 超前水平钻孔探测根据TSP地质预报系统、地质雷达、红外探水仪的探测信息,结合开挖面地质情况,对探测到的不良地质情况进行确认。超前水平地
21、质钻孔平均每断面设置5个孔,超前探水孔长30米,开挖25米,留5米,常规预报在掌子面前方520米。(5)、地质描述对已开挖的围岩岩性、岩层走向倾角等进行地质描述,并利用数码成相技术进行分析和判断。(6)、地质综合分析技术由从事地质工作多年,富有经验的专业地质工程师根据各种预测手段收集到的地质信息进行综合分析,作出判断,提出地质预报成果,作为施工、设计的依据。七、隧道关键工程的施工方案、方法和措施前陡泉隧道平洞施工中如何科学防治塌方是隧道能否如期安全顺利建成的关键。1防塌措施及塌方整治措施(1)防止塌方的措施以“以防为主,宁强勿弱,步步为营,稳中求快”的16字为指导思想,以“短进尺、弱爆破、强支
22、护、严封闭、勤量测”的18字为施工原则。加强地质超前预报工作,摸清地质情况,进行地表地质复查,掌子面地质描述,发现异常情况出现时,及时研究并采取相应对策措施。选用合适的施工方法及有效的支护手段,采用光面爆破和预裂爆破技术,减少对围岩的扰动。采用管棚或超前注浆导管超前支护。加强初期支护,开挖后及时喷锚,保证初期支护质量。软弱围岩地段尽快完成二次模注混凝土和仰拱,形成封闭环。其它围岩段根据量测结果确定最佳施作时间。加强量测,及时反馈信息,以量测数据指导施工。(2)塌方整治措施隧道塌方后,应仔细观察塌方的范围、形状、数量大小及塌体的地质状况、地下水的分布、活动情况等,分析塌方发生的原因,研究制定处理
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