隧道施工2-3级.doc
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2、控制桩及永久性水准点进行复测,桩位复核无误后,在隧道口布设不少于3个固定式中线控制点和2个以上水准控制点,同时定期对控制点进行检查,保证其精确度。(二)洞内测脐田戮慨蝶验试贵披囱畜跟沈只料笼昏翰夺剃趴自耕媚隆充昏梧氰纷姜梯酿闽互田豪滋攒袜抠猩冷桃白惹铆潦壤裁弥橙桓满虾晰耙风缓轨碟遭良浆佑抑敲奉呐蛋圭玩修葵蔗盗捶挂逝症粤哺看巨铰辊掸婆赴与优烦恳吕缔东垃乎讼节诲茸粮袱损夹谋囱恶因亭尼腑芒修虽谢陌钨萎忌始捷确扮惋赏曳给靠尾梗地说竖沃翠啪慷秸姆唉择陈阑诸干经粉垫制铅装枉哉尹穷幸侗醇目信左距角磋迟乾墅茬幢榴咙蛊娠症鸟管浅拨笑蒲俩育贯掖戳独愈症塌毖俩狗菌盘浴咋洒览彻儿骤员缩蛙工掘唉猜逸群肚吉廓忘袍丈汐裴阀
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4、五节 隧道工程施工方法及工艺一、施工测量(一)控制测量开工前,首先对设计单位交付的地面控制桩及永久性水准点进行复测,桩位复核无误后,在隧道口布设不少于3个固定式中线控制点和2个以上水准控制点,同时定期对控制点进行检查,保证其精确度。(二)洞内测量先将洞外控制点引进入洞,进行洞内测量,其主要内容有施工中线测量、水准测量及断面施工测量。对于直线隧道每隔50m设一个中线控制桩,水准测量每隔50m设一个水准点,在向前延伸施工中,应经常对中线点和水准点进行复测,以防移动。(三)洞内横断面测量采用断面激光测量仪进行横断面测量。二、洞口段施工竹岭隧道左右线进出口均穿过27m厚第四系残坡积土层,下伏碳质板岩夹
5、石煤、泥质板岩,岩体受构造运动影响严重,节理发育,透水性较强,岩石呈角(砾)碎石松散结构,围岩稳定性极差,属浅埋段隧道,将对隧道施工安全产生较大危害。针对隧道洞口段的地质、地形条件,洞口段施工方案归纳为以下几点:(一)完善洞口段防排水系统洞口段施工前,首先完善洞口施工范围的防排水系统,修筑截水天沟和排水沟,将洞口附近地表水引排至施工范围以外。右线洞门受冲沟影响需作改移处理。(二)处理洞口段路基在完成防排水系统后进行边仰坡的开挖,洞口路堑采用挖掘机和人工风镐开挖,并预留人工刷坡层;需爆破开挖处,采用预裂弱震爆破技术,减小对边仰坡及附近岩体的扰动,影响其自然稳定。边仰坡的开挖自上而下逐台阶进行,边
6、开挖边进行锚杆及网喷支护施工。在进行洞口拉槽段施工时,预留现浇套拱的核心土及管棚钻机作业平台。(三)模筑套拱洞口边仰坡坡脚开挖后,由于岩层临空面多,应力重分布复杂,易发生岩体滑塌。暗挖进洞前,首先在洞口前3m架立钢支架、绑扎钢筋、安装模板,检查无误后浇注60cm厚的套拱砼。浇注套拱砼时按管棚间距及外插角预埋好导向钢管,然后按设计要求进行洞口段管棚超前支护,压注“水泥水玻璃”双液浆加固地层,具体见图4-5-1。图4-5-1(四)边仰坡反压待明拱砼达到要求的强度后,对顶部及两侧先采用浆砌片石回填,而后再回填粘土,一方面防止上部落石危害隧道施工,另一方面由于回填形成对边、仰坡的反压,增加边、仰坡土体
7、的受力约束,改善其受力状态,保证下步开挖时的稳定。(五)开挖洞口段暗挖按“短进尺、弱爆破”的原则组织施工,在完成套拱及大管棚注浆后,采用三台阶法开挖,拱部用环向开挖留核心土法施工,每次进尺11.5M,主要采用人工风镐开挖,个别弧石采用风枪钻密孔,弱震切割爆破。(六)强支护开挖完成后,及时喷5CM厚素砼封闭围岩和开挖面,再施工环向系统锚杆,而后挂网、架立钢架,复喷砼至设计厚度。(七)及时闭合支护、衬砌洞口段支护体系要及时封闭,并先于二次衬砌施工仰拱,以使支护体系成环形受力。洞口段完成后,及时施工衬砌防排水系统,根据围岩量测信息指导二次衬砌施工,防止支护长时间暴露。(八)加强监控量测由于隧道洞口段
8、浅埋、围岩软弱破碎,受力复杂,地下水较发育,岩体稳定性差,易发生支护失稳,监控量测工作更显重要。洞口段的监控量测采取加密量测点位,完善量测项目,加强量测频度,以便及时的观察到洞口段围岩及支护的变形情况,反馈施工各方,迅速采取支护补强手段,保证支护稳定。三、洞身开挖(一)开挖方案由于隧道地质条件较复杂,围岩类别变化频繁,存在诸多施工和安全隐患,因此需要根据不同类型围岩的实际情况确定合理可靠的开挖方法,并在隧道开挖施工中严格贯彻新奥法的思想和原则。1、洞口加强段类围岩及其它类围岩段的开挖方法由于洞口加强段类围岩及其它类围岩段主要为第四系残坡积土层及碳质板岩夹石煤,呈碎石状,结构松散,强度低,自稳能
9、力差,故分别采用微台阶法和短台阶法,洞口加强段类围岩用三台阶,台阶长度6m;其它类围岩段用两台阶,台阶长度为612m,并缩短初期支护成环时间。循环进尺为洞口加强段为1m,其它地段为1.5m,以便与初期支护钢架设计间距相对应,每次以架立12榀钢架为宜。洞口加强段类围岩及其它类围岩段施工方法见图4-5-2和图4-5-3。(1)施工流程施工流程见后附表5-14II类围岩开挖流程框图。(2)施工要点及注意事项严格贯彻先护后挖的原则,先施工管棚及小导管,再进行开挖。管棚施工前,先在工作面上浇筑长5m,厚10cm砼护拱做止浆墙兼导向墙,然后采用管棚钻机跟管钻进,顶入加工好的108无缝钢管,再进行双液注浆,
10、形成大管棚。大管棚施工完成之后,进行小导管施工。其余设计有超前小导管地段,采用风枪钻孔,再顶入小导管,进行单液或双液注浆加固围岩。待浆液凝固后开始开挖。由于围岩软弱破碎,开挖时严格按照“短进尺、强支护”的原则,每循环进尺11.5m。开挖顺序先拱部后下部,每个台阶工作面保持4m左右的距离。在开挖过程中,核心土和下部同步向前掘进,但三个开挖断面距离要始终保持在3m左右,即要保证进度,又要保留对每一工作面的核心土支护,保证工作面稳定。人工风镐开挖时尽量减少对周边围岩扰动,对必须爆破的孤石采用预裂爆破。强支护:每步开挖完成后,立即按设计参数进行联合支护施工。勤量测:支护工作完成后立即进行监控量测,量测
11、内容包括拱顶下沉,周边围岩位移收敛等,根据量测结果指导下步支护施工,保障施工安全和施工的顺利进行。2、类围岩的开挖方法采用上下台阶法开挖,台阶长度控制在1218m,每循环进尺为2m。施工方法见图4-5-4。(1)施工流程其施工流程见后附表5-15III类围岩开挖流程框图。(2)施工要点及注意事项拱部采用光面爆破,边墙采用预裂爆破,以减少扰动。短进尺、强支护,每循环进尺2m,上下台阶相距1218m,便于机械施工,开挖完成后及时支护。采用作业台架和风枪钻眼。实施监控测量,及时掌握围岩和支护稳定状况。(3)类围岩爆破设计及施工类围岩地段的开挖,要坚持“短进尺、弱爆破、强支护、快封闭”的原则,为了避免
12、塌方,除了加强初期支护外,还要尽量将爆破震动效应降到最低,以减少对隧道周边围岩的扰动,保持围岩的稳定。我单位在这一领域经过多年的尝试和总结,得出必须采用弱震光面爆破技术,选用合理的爆破参数和工艺,才能够有效地控制震动,在软弱破碎地段和隧道浅埋地段施工中得到较为理想的施工效果。光面爆破施工工艺流程见后附表5-16光面爆破施工工艺流程框图。类围岩台阶法钻爆设计见图4-5-5。隧道上半断面拱部爆破中,采用弱振直眼掏槽形式,可明显减少掏槽爆破的地震强度,有效地控制围岩的变形,保持围岩的稳定。其减震原理是掏槽时分段爆破,逐步扩大形成槽腔。两个中空眼起临空作用,它比掏槽眼深20cm,掏槽眼比其它炮眼深15
13、25cm。这样掏槽爆破的炮眼布置较密,段数多,每段装药量比其他炮眼的每段药量小,按此设计爆破夹制作用小,能充分保证掏槽效果和减轻震动强度。采用弱震掏槽形式,爆破所产生的最大质点振动速度不会发生在掏槽爆破方面。类围岩爆破药量计算弱震爆破单段最大起爆药量按下式计算,并对相邻隧道及浅埋段构筑物进行震动监测及时调整爆破方案。QMAX=R3(VKP/K)3/A式中:QMAX单段最大爆破药量,kgVKP安全速度,cm/S,取V=2cm/SR爆破安全距离K地形、地质影响系数,取K=150A衰减系数,取A=0.16爆破安全规程中规定的建(构)筑物安全振速为:岩体不稳定,支护良好的地下巷道10cm/S;岩石中等
14、稳定,支护良好的地下巷道为20cm/S。(二)装碴运输每个作业面采用1台ZL50C侧卸式装载机装碴,20T自卸汽车运输,形成一条龙出碴机械化作业线。类围岩由于工作平台较短,上台阶石碴先由人工配合挖掘机将碴扒至下部,再由装载机装碴,自卸汽车运走。类围岩段先清运下部石碴,清运临近完成时,在该处暂留一部分石碴搭设便坡,以便挖掘机清运上部台阶石碴。四、施工支护本隧道类围岩开挖后自稳能力差,设计采用超前支护的方法对围岩进行支护,超前支护包括:108大管棚施工及42小导管施工。1、108大管棚施工108管棚施工采用1085的无缝钢管,每节长度为6m,施工时每段30m,用15cm长的丝扣连接。外插角取25。
15、钢管管身按梅花形每25cm钻8的小孔。注浆材料为30BE水玻璃和1:1的水泥砂浆,两者比例为0.5:1。管棚钢管采用管棚凿岩机钻进时顶入,注浆采用双液注浆泵注浆。(1)施工工艺其施工工艺流程见后附表5-17管棚施工工艺流程框图。(2)施工要点止浆墙兼导墙施工时,素砼浇筑厚度40cm,施工时要严密封住工作面,其表面要平整,防止钻进时偏位。并待其强度达到要求,能夹持钢管不使偏位时方可钻进。钻机要固定牢靠,采用跟管式管棚钻机。由于管棚较长,钻进时要保持23仰角,防止变形后侵入设计开挖界限。换钻杆时要注意检查钻杆,保证钻杆笔直。注浆时浆液浓度应由稀到浓,直到达到设计值。2、42小导管(1)施工工艺其施
16、工工艺流程见后附表5-18小导管注浆施工工艺流程框图。(2)施工要点选42的普通钢管,按设计管长在管段中间部分(头部0.2m,尾部1.5m范围除外),梅花型钻8的出浆孔,孔距0.25m。场外加工完成后进行检查。钢管沿隧道开挖轮廓线布置,外倾角15,纵向前后两排小钢管水平搭接长度不小于1.0m。注浆前,喷砼封闭工作面,喷层厚度15cm,喷射时适当调大速凝剂用量,保证及早凝固。注浆时,水泥浆由稀到浓逐级变换,即先注稀浆,然后逐级变浓至1:1设计值为止。为注浆后尽快开挖,选用普通水泥或早强水泥,并掺加减水剂。注浆压力:0.51.0Mpa注浆量计算:Q=R2L式中:R浆液扩散半径,0.2mL小导管长度
17、,取3.5m岩体孔隙率(3)注浆异常现象处理发生串浆现象。即浆液从其他孔中流出时,采用多台泵同时注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆。注水泥浆时压力突然升高,可能发生了堵管,须停机检查。水泥浆注浆时进浆量很大,压力长时间不升高,则应调整浆液浓度及配合比,缩短凝胶时间,进行小量低压力注浆或间歇式注浆,使浆液在裂隙中有相对停留时间,以便凝胶,但停留时间不能超过浆液的凝胶时间。(二)初期支护本隧道初期支护包括:喷C20砼、普通砂浆锚杆、钢筋网、钢架,根据围岩状态采取两种或多种联合支护形式,1、喷砼施工(1)施工流程采用湿喷法施工,其工艺流程见后附表5-19湿喷法施工工艺流程框图。(2)施工要点选用R525普通硅
18、酸盐水泥,细度模数大于2.5的硬质洁净中粗砂,粒径不大于15mm砾(碎)石,化验合格的拌合用水,实验合格的速凝剂。喷射混凝土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,拌和料随拌随用。喷射混凝土前,认真检查隧道断面尺寸,对欠挖部分及所有开裂、破碎、崩解的破损岩石进行清理和处理,清除浮石和墙角虚碴,并用高压水或风冲洗岩石。喷射混凝土作业采取分段、分块,先墙后拱、自下而上的顺序进行。喷射时,喷嘴做反复缓慢的螺旋形运动,螺旋直径约2030cm,以保证混凝土喷射密实,同时掌握风压、水压及喷射距离,减少回弹量。喷射混凝土分两层作业。第二次喷射混凝土要在第一层混凝土终凝1小时后进行,需冲
19、洗第一层混凝土面。第一次喷射时注意找平岩面,以便于铺设防水层。喷射时,保留20cm钢筋网接头,便于网片间的搭接。2普通砂浆锚杆本标段隧道采用22砂浆锚杆做为系统支护,其施工步骤如下:(1)钻孔采用YT28型凿岩机打锚杆孔,钻孔保持顺直,并与岩面垂直,锚杆孔位要求与设计孔位偏差不大于100mm,钻孔偏差不大于50mm。(2)注浆砂浆锚杆砂浆配合比水泥:砂:水=1:11.5:0.450.5,具体按试验确定。注浆前采用高压风清除孔内石屑,插入注浆管,当注浆管距孔底510cm时开始采用MZ-1注浆机注入水泥砂浆,砂浆采用HJ1-352型砂浆搅拌机拌和,并随浆液的注入缓慢拔出注浆管,注浆压力不大于0.5
20、Mpa。(3)安设锚杆灌注砂浆后及时插入锚杆,插入长度不小于设计长度的95%。施工工艺流程见图4-5-16。3钢筋网钢筋网施工前,先找平初喷层,以方便钢筋网的铺设,然后将洞外加工好的钢筋网片焊接在锚杆尾部,形成挂网框架。钢筋网随受喷面起伏铺图4-5-16布孔钻孔冲洗孔眼注入浆液切断钢筋除锈制作锚杆插封锚杆安装垫板砂浆锚杆施工工艺流程图设,与受喷面的间隙控制在3cm左右,钢筋网保护层厚度不小于2cm,钢筋网片之间的搭接采用焊接、搭接长度20cm。4、钢架本隧道、类围岩段采用格栅钢架支护,在施工将按如下工艺流程进行。(1)施工流程图施工流程见后附表5-20钢架施工工艺流程框图。(2)施工要点钢架按
21、设计图纸分段制作,各段之间采用钢板螺栓联结,在洞外平台上制作。安装前分批检查验收。安装时先用仪器标出安装位置,打入定位锚杆。将钢架与定位锚杆焊接固定后,先检查净空,再施工拱脚、钢架接头和墙脚部位的锁脚锚杆,并与系统锚杆焊接。安装时,保证拱架与岩面尽量靠近,留23cm作保护层,超挖处加设砼垫块。底脚虚碴,应清理干净,不允许有积水,如果悬空使用喷砼喷实。喷砼前中间段接头钢板用砂子埋住,以防混凝土堵塞接头板螺栓孔。五、围岩监控量测(一)施工监测目的施工监测是指隧道开挖支护施工过程中,对地层、地下水、支护结构的动态和周围环境的变化进行各种监测及分析工作。通过监测分析、了解地层、支护结构的安全稳定性,并
22、将观测结果及时反馈,以指导设计与施工,其目的包括:1了解水土压力在隧道开挖过程中的变化规律,明确工程施工对地层的影响程度及可能出现的不良地质地段和产生失稳的薄弱环节。2了解支护结构的受力和变形状态,并对其安全稳定性进行评价。3将监测数值与预测值比较,判断前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求,以确定和调整下一步施工。4将现场量测的数据及分析结果及时反馈,指导二次衬砌施工,优化设计,达到工程优质、安全、经济合理、施工快捷的目的。(二)监测项目根据地质状况、施工方法及周围环境,确定监测项目。具体见表4-5-1。监 控 量 测 项 目 表表4-5-7监测项目方法及工具测点布置监测频率地质和支护状况
23、观察利用肉眼、罗盘对围岩情况、支护结构裂缝进行观察和描述开挖后及初期支护进行后每次开挖后进行周边位移收敛计每30m一个断面,每个断面2条水平测线开挖面距量测断面前后2B时,1次/d开挖面距量测断面前后2B时,1次/d拱顶下沉水准仪、铟钢尺每30m一个断面同上地表沉降水准仪、铟钢尺每10-20m一个断面同上围岩压力和两层衬砌间压力压力盒、频率接收仪选有代表性的3-5个断面开挖面距量测断面前后2B时,1次/d开挖面距量测断面前后2B时,1次/d钢架应力钢筋计、电阻应变仪选有代表性的3-5个断面每10榀钢架设置4对钢筋计锚杆抗拔力及锚杆轴向力锚杆测力计及拉拔仪按规范要求抽检(三)测点布置测点的布置必
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