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58省道隧道施工组织设计

   2006-04-27 中国路桥网 佚名 0
隧道开挖方案
(A)Ⅱ类围岩地段施工
Ⅱ类围岩施工采用留核心土超短台阶开挖法施工,先支护后开挖,机械配合人工进行开挖,个别地方石方开挖采用放小炮松动,机械出碴。施工时严格遵守软弱围岩不良地段“早预报、管超前、严注浆、弱爆破、短进尺、强支护、勤量测、快封闭、紧衬砌”的原则,认真做到稳扎稳打,步步为营。
关键工艺要求:
(1)超前小导管施工要注意保持环与环间的设计搭接长度。
(2)主要采用机械配合人工开挖,局部辅以弱爆破,“震松法”施工,尽量减少对地层的扰动,爆破要密打眼,少装药。
(3)拱部环形开挖后应立即完成该部分的钢支撑安装和锚喷支护。
(4)仰拱及填充层在初期支护完成后尽快施做,先于二衬进行施工,采用搭设防干扰平台技术进行混凝土全断面灌注。必要时,钢支撑脚部设锁脚砂浆锚杆,以保证稳定和安全。
(5)Ⅱ类围岩左右侧每循环开挖长度控制在2.0m左右,初期支护紧跟掌子面,及时施做仰拱,使整个断面尽快形成封闭环。
(6)二次衬砌根据围岩量测监控的信息情况,适时施做,以保证初期支护和施工安全的关键措施。一般二次衬砌距初期支护2~3倍洞径处开始浇注。
(7)施工时认真做好洞内排水工作,保证排水畅通,防止基底软化。两侧临时排水沟要保证顺畅,合理位置设集水井,配备抽水机抽水。
Ⅱ类围岩施工方案示意图见表1-8图。

B.Ⅲ类围岩地段施工
Ⅲ类围岩地段采用正台阶施工方案,台阶长15~20m,先支护后开挖,微震光面爆破,装载机和自卸车出碴。
1、关键工艺要求:
(1)先拱部φ22(φ25)超前先锚后灌式砂浆锚杆施工,然后上台阶开挖采用简易台架人工风枪钻眼,楔形复式减震掏槽,微震光面爆破开挖,循环进尺1.0~1.5m。
(2)拱部初期支护施工顺序为初喷、挂钢筋网、复喷20#砼至设计厚度。
(3)下部开挖后及时进行锚喷初期支护,灌注仰拱混凝土,片石砼仰拱回填,分左、右半幅进行调平层施工。
(4)铺设环向排水软管及隧道专用复合防水卷材,初期支护基本稳定后施做整体模筑二次衬砌,二衬段与台阶距离不大于30m。
III类围岩施工方案示意图见表1-9图。
2、爆破设计
Ⅲ类围岩正台阶法开挖,上半断面采用微震光面爆破,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,不但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。如表1-10图示。








(3)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。如表1-11图所示。











(4)爆破参数及炮眼布置
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431.211379.20.72.831.65
下台阶约532.07575.681.011.750.8
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3130
2311305.20.8762.628
3辅助眼421204.60.7763.102
4掘进眼633、4、5、6、71204.50.76848.38
5周边眼2581256.50.5213.00
6底板眼1391204.80.80610.478
7底板眼2101204.80.8061.612
8合计11379.2
1下台阶掘进眼441、2、3、42.26.41.08747.82
2周边眼1252.256.10.4855.82
3底板眼1162.26.81.1612.76
4底板眼872.26.81.169.28
5合计7575.68















(5)Ⅲ类围岩正台阶开挖施工工艺流程图
















(5)循环时间
循环时间安排表(Ⅲ类围岩)
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1515
2测量、布眼2020
3钻爆破眼6060
4装药、连线2030
5机械人员撤离、爆破1515
6通风、排烟2020
7找顶10
8出碴5080
9施工初期支护及钢支撑200120
合计470420
Ⅲ类围岩循环作业主要参数:每环开挖按上台阶两环、下台阶一环,全断面进尺2.0m计,循环作业时间16h。
㈢Ⅳ、V类围岩地段施工
采用全断面光面爆破的方法掘进。三臂液压台车钻眼、光面爆破作业。钻眼深
度为3.0米,循环进尺2.8米;装药台车装药联线;侧卸式轮式装载机配合自卸汽车装运出碴。找顶和清除危石人工和PC200C长臂挖掘机相结合。Ⅳ、V围岩开挖后按设计要求打设φ25先锚后灌式砂浆锚杆、初喷、挂钢筋网,复喷砼至设计厚度进行初期支护。附图:Ⅳ、V类围岩施工方案:
























IV、V类围岩爆破设计
Ⅳ、V类围岩段开挖后进行初期支护,全断面开挖示意图如下:

























(1)施工工艺流程:













(2)爆破设计
采用全断面光面爆破,爆破设计如下。
A.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。
B.孔深进尺设计:采用2.8m进尺,钻孔深度3.0m。
C.掏槽形式设计:采用四方形4中孔眼直眼掏槽。如表1-18图:

















D.爆破参数及炮眼布置
主要经济技术指标表
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822.8172360.362.12.211.65
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4315
291、3、5、631515.42.61923.57
3掘进眼1017、8、9、10、11、12300142.39241.55
4周边眼391330515.91.26849.45
5底板眼111430014.22.4126.51
6底板眼81530014.22.4119.28
7合计172360.36















(4)循环时间
a.循环作业时间表
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
b.循环作业主要参数
全断面进尺2.8m计,循环作业时间14h。
七、初期支护施工及辅助施工措施
(1)施工作业程序
初期支护施工作业程序如表1-20图所示。
(2)施工方法及技术措施
⑴锚杆
①R25自进式锚杆注浆
R25锚杆自带钻头,可以钻进。有钻杆和锚杆两种功能,不必再退出锚杆插导管或锚杆,故能避免塌孔。
工艺流程见下图。
②系统锚杆
初期支护布设系统锚杆,锚杆采用Ф22的钢筋,菱形布置。
钢筋锚杆施工工艺流程如下:
表1-22图钢筋灌浆锚杆施工工艺流程图
采用凿岩机钻孔,用高压风清孔,用高压注浆泵向孔内注水泥砂浆。注浆时,将拌好的砂浆装入注浆器,一人操纵手把和进风阀门,另一人将注浆管插入眼中,使管口离眼底10厘米间隙,待砂浆注入孔眼后,注浆管逐渐被砂浆向外推挤,此时可将注浆管均匀向外退出,注到眼深的2/3以上时停止注浆,由插入的钢筋将孔内砂浆挤出填满为止。注浆完成后,向孔内插入锚杆钢筋,插入钢筋时不可左右摇晃,沿孔轴线缓缓推入。锚杆的外露长度与喷混凝土厚度相等,作为喷混凝土厚度的标志。
⑵格栅钢架
钢架由主筋与箍筋按设计要求型式焊接而成,钢架之间用Ф22mm纵向连接筋焊接在一起。格栅钢架安装紧贴初喷砼面,为防拱脚下沉在拱脚设置锁脚锚杆。钢拱架按施工图纸在洞外加工成型。安装在初喷砼后进行,与锚杆焊成整体。架立时垂直隧道中线,当钢架和围岩之间间隙过大时,设置骑马垫块。
⑶钢筋网
按设计要求立好格栅钢架或打锚杆后,紧贴初喷砼面挂钢筋网。
钢筋网的安装:挂钢筋网在锚杆施作后进行,钢筋网在洞外加工成型,钢筋网联接处用铁丝绑扎或点焊,根据岩面起伏形状铺设,并紧贴砼初喷砼面。钢筋网与锚杆应绑扎在一起。
⑷喷砼
采用湿喷法。喷射混凝土在洞外采用集中拌合站拌制,由砼输送车运至喷射点,由湿式喷射机配合砼喷射机械手施喷。施工按初喷和复喷进行,开挖后即进行初喷,安装好锚杆(钢筋网)和钢拱架支撑后,再进行复喷,直至满足达到设计厚度要求。喷射砼示意见表1-23图。
①工艺流程
工艺流程见表1-24图。
②施工
a.施喷时,先打开计量泵,送风后调节风压在0.5Mpa—0.6Mpa之间,风压过大,
粗骨料碰到钢筋网、格栅会回弹;风压过小,喷射冲量减少,导致喷层不密实。因此,要求湿喷机司机和喷射手密切配合。
b.喷嘴与受喷面距离以0.6—1.0m为宜,可将喷头固定在机械手上进行作业;若人工操作,应两人掌握或用简易支架辅助作业。喷头应保持与受喷面垂直。
c.喷头作连续不断的螺旋形运动,后一圈压前一圈1/3。喷射线应自下而上,呈“S”运动。隧道内应先边墙,后拱脚,最后拱顶。
⑸超前小导管
为确保隧道开挖时撑子面的稳定,对软弱围岩段在掌子面开挖前,沿隧道拱部设置超前小导管注浆支护如表1-25图所示。
超前小导管在格栅钢架完成后,复喷砼前施作,小导管注浆作业包括封面、钻孔、安管、注浆四道工序。
①封面:注浆前喷射砼封闭掌子面,防止漏浆,喷层厚度不宜小于40mm。
②布孔:按设计图纸,将小导管位置正确测设在工作面上。
③钻孔安管:小导管采用φ42mm的无缝钢管加工而成,长度3500mm。施工时对钢管尾部焊箍,顶部做成尖椎状,管壁按梅花形布置溢浆孔,孔径为6~8mm,间距15cm。采用钻机或YT-28型风枪成孔,孔眼长度应大于小导管长度。沿格栅钢架腹部将加工好的小导管打入孔中,外插角控制在7度以内,尾部置于钢架腹部并与格栅钢架焊接,增强共同支护能力。小导管纵向搭接长度不应小于1.5m。
④注浆:采用双夜注浆泵压注水泥、水波璃双液浆,注浆压力控制在0.2~0.5Mpa。在孔口处设置止浆塞,浆液类型及配合比根据地层的渗透系数及地质情况,由现场实验确定。
(八)围岩监控量测
1.监控量测的目的
对于采用新奥法施工的隧道,监控量测是新奥法施工过程中必不可少的施工程序,是确保隧道施工安全的信息化手段,现场监控量测是隧道施工过程中,对围岩支护系统的稳定状态进行监测,为初期支护和二次衬砌的参数调整提供依据,是确保施工安全、指导施工程序、便利施工管理的重要手段。
2.监控量测工具方法及监测项目表
量测工具收敛计选用洛阳产的JSS30—10/15A型数显示收敛计,地质罗盘,水平仪,水平尺,挂钩钢尺等。然后采用铁科院西南分院研制的监控量测分析软件进行数据分析,提供施工参数。根据设计要求以及工程所在位置地质情况,借助以往施工类似隧道量测取得的施工经验,经过认真分析,遵循可行、可靠、易于操作的原则。确定隧道量测断面见表1-26图和隧道现场监控量测项目及量测方法表如下:


隧道现场监控量测项目及量测方法表

序号项目名称方法及工具布置量测间隔时间
1-15d16d-1个月1-3个月大于3个月
1地质和支护状况观察岩性、结构面产状及支护裂缝观察或描述,地质罗盘等全长度每次爆破后进行
2周边位移(隧道内空变位)收敛计用短锚杆K1-K5必要时或每40m,测H1、H3、D1-D4收敛情况1-2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月
3拱顶下沉仰拱顶隆起量水平仪、水准尺、钢尺或测杆每20m,一点F每30m,一点FF1-2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月
4锚杆内力及抗拔力各类电测锚杆、锚杆测力计及拉拔器每30m一个断面,每个断面至少做5根锚杆~~~~
5地表下沉水平仪、水准尺(判定稳定性)每5-50m一个断面,每断面至少7个测点、每隧道至少2个断面。中线每5-20m一个测点;水准点(锚杆)开挖面距量测断面前后<2B时,1-2次/天;开挖面距量测断面前后<5B时,1次/2天开挖面距量测断面前后>5B时,1次/周
注:B为隧道开挖宽度;表中1-4项为必测项目,5为选测项目。
3.监控量测施工流程见表1-27图
4.量测数据的处理和应用
a.施工时,将各项量测情况填入记录中,及时绘制位移-时间曲线和相关图表,并注明当前施工工序及开挖掌子面离量测断面的距离。
b.稳定性判别
当位移-时间曲线趋于平缓时,进行数据处理和回归分析,推算最终位移和变化规律;当位移-时间曲线出现反常的急骤变化时,表明此时的围岩、支护系统已处于不稳定状态,必须立即停止开挖、对危险地段加强支护,确保已开挖段的安全。
(九)洞内防排水设施
1、环向排水管沿岩面布设,采用5cm长钢钉固定,拱部钉距1.0m,墙部钉距1.2m。
2、施工缝、沉降缝施作方法按设计图纸执行,沉降缝中橡胶止水带必须用钢筋卡固定,钢筋卡间距不大于50cm。
3、铺设防水层前,应首先按照设计图纸的要求对钢丝、钢筋、管道、锚杆等凸出部位进行处理,并对喷射砼表面的凸凹不平进行找平处理。
4、铺设防水层时,人员站在自制的工作平台上,首先用专用垫射钉把无纺布固定在喷射砼表面,再把防水卷材按照规定用手动熔接器加热,焊接在专用塑料固定片上。
5、铺设过程中,无纺布和防水卷材应留有一定的富余量,并检查防水层的完整性,对破损处,应随时补好。
6、工作缝连接处应预留30cm搭接,两幅之间搭接宽度不小于10cm,搭接后用自动熔接机热熔焊接,不得出现漏焊,焊缝必须用气压检查合格方可进行下一道工序。
(十)二次衬砌
1、仰拱与填充作业
为了及早封闭岩面,增强衬砌的整体受力,改善洞内作业环境,仰拱及填充施工超前于墙拱衬砌。为达到平行作业,仰拱施工不影响洞内运输作业,使用仰拱防干拢作业台车。仰拱与填充的具体施工工艺如下:
①测量放线,严格控制底部标高。
②铺设防水层,绑扎焊接钢筋,立挡头板。
③砼拌合站拌制砼,砼输送车运送砼至工作面。
④浇筑砼,插入式捣固捧捣固。
⑤砼拌合时应严格按配合比执行,浇筑砼时,应注意仰拱砼与填充砼的标号不同,严禁填充砼侵入仰拱之内。
⑥浇筑填充砼时,应做好排水管,检查好孔位和横向引水管的预埋及预留工作。
2、墙、拱衬砌
二次衬砌模筑混凝土采用液压整体钢模台车施做,施工示意如表1-28图。

① 测量放线,标出中线和标高。
② 利用工作台车,铺设防水层,绑扎焊接钢筋和预埋件安装、预留孔洞。
③ 液压衬砌台车就位。
④ 砼拌合站拌制砼,砼输送车运送至工作面,砼输送泵泵送至模板内,施作时应对称浇筑,用插入式捣固捧捣固,并在挡头预埋橡胶止水带。
⑤ 拆模、养生,进入下一循环。
(十一)行车(人)横洞施工
为确保总工期,隧道正洞的墙、拱衬砌越过横洞位置后,且正洞掌子面距横洞口约100m,即可开挖横洞。正洞在横洞口初期支护、二次衬砌时,必须按设计实施加固,以策横洞与正洞结合部的安全。开挖采用微台阶全断面法,衬砌采用全断面法。
(十二)洞内风、水、电路布置
洞内风、水、电管线布置如下图:

1、施工通风
经计算每个洞口设置1台风机通风,采用天津通风机厂生产的TZ-112型隧道子午加速轴流风机(每分钟风量为1800m3/min)和我局机械厂生产的Ф1200的软式通风管进行压入式通风,风机安装在距洞口25m左右的位置。
2、施工排水
由于该隧道进洞方向均为下坡,洞内两侧设水沟和集水井,集水井间距50米,设分级水泵,将洞内集水抽至洞外水沟。
3、施工用电及照明用电
本隧道距离在880米以内,每洞口设1台400KVA变压器,通过变压器直接供给各工点。
4、施工用高压风、高压水
每座隧道出口设压风机站安装1台4L-20/8压风机提供高压风。高压水由高位水池直接供给。
5、水沟、电缆沟施工
① 测量放线,标出中线和标高。
② 人工立模,预埋电缆沟托架,拌合站拌合砼,砼输送车运至工作面,人工浇筑砼,插入式捣固棒捣固。
③ 拆模、养生
④ 人工安装预制好的水沟管节,管节与管节之间,管节与填充底部,管节与电缆沟之间用水泥砂浆固结。
⑤ 盖好电缆沟盖板
(十三)洞内路面
1)清除杂物,并用高压水冲洗基层表面,确保接合部的施工质量。
2)先施工砼基层,再施工面层。
3)按照设计图纸的要求预分块,加工制作Ф16长80㎝的拉杆和Ф25长60㎝的传力杆以及角偶补强钢筋,胀缝边缘钢筋,并立模加固。
4)混凝土由拌合站拌合,运输车运至工作面后由摊铺机进行摊铺,摊铺时应缓慢、均匀地进行,保证连续操作,模板和水沟边缘采用人工摊平。振动梁进行捣固,并辅以插入式捣固棒捣固,真空吸水,压光。
5)路面砼施工应从隧道贯通面开始,由里向外进行。
6)当路面混凝土强度达到设计强度的30%时用切割机沿横向切割横缝(间距每5m一条)。切割时导尺应准确固定。纵缝与施工缝吻合、不需要另行切割。
7)横缝切割完后,随即用刻纹机在混凝土表面沿横向刻作防滑槽,保证路面的抗滑要求。
(十四)隧道内装饰施工
隧道内拱部装饰采用隧道专用漆,侧墙、洞门瓷砖饰面。拱部装饰施工采用人工利用小型机具进行,施工前清除洞内壁表面的油腻及污物,涂料采用机械喷涂,涂层分两次喷涂。
面砖贴面装饰将装饰作业的表面清洗干净并作好20mm厚水泥细砂浆基层,隧道所有变形缝均要断开,断缝宽度4cm。面砖贴面采用无缝式,所有面砖交接处用白水泥填缝。作到交接缝顺直,粘贴牢固、整齐、面平、美观,不允许背后有空响。洞口装饰表面平整、清洁。
(十五)特殊地质地段施工
本隧道可能出现的不良地质情为断层、溶洞、涌水。在施工过程采取以下措施:
1、加强超前地质预报和围岩量测。通过超前钻孔施工情况,判断开挖面前方地质类别及涌水量、水压等情况,制定相应对策。
2、在开挖不良地质地段之前,对临近断裂带的开挖地段及时完成二次模筑砼衬砌,以提高意外时的应对能力。在断裂带施工期间,二次模筑衬砌紧跟开挖施工,减短断裂带开挖后的暴露时间。
3、在分析超前钻孔所获得的有关资料后,采用小导管注浆超前支护措施。在出水量大,开挖施工安全难以保证时,经监理工程师同意后,采取改用大管棚超前支护措施;必要时采用深孔全封闭帷幕法注浆,以起到止水和加固岩体的作用,确保施工安全和质量。">


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