偏压、浅埋隧道施工方案.doc
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1、新建合武铁路标段偏压、浅埋隧道施工方案合肥至武汉新建铁路三标隧道工程(DK163+000DK169+130)浅埋偏压段施工方案中铁十局合武铁路项目经理部一工区二OO六年二月编 制: 审 核: 项目总工: 项目经理: 目 录1编制依据及编制原则51.1编制依据51.2编制原则52工程概况52.1工程概述52.2工程地质与水文地质条件62.2.1沿线地形地貌特征62.2.2地质岩性62.2.3气象特征62.2.4水文特征73施工方案73.1浅埋洞门段的开挖73.1.1边仰坡开挖73.1.2大管棚超前支护施工工艺83.1.3小导管超前支护施工工艺83.2偏压、浅埋洞身段的施工93.2.1小管棚超前支
2、护施工工艺93.2.2超前锚杆支护施工工艺103.2.3中空注浆锚杆113.2.4砂浆锚杆施工113.2.5钢架施工123.2.6开挖施工133.2.7钢筋网施工173.2.8湿喷混凝土施工工艺173.3二次衬砌193.3.1二次衬砌施工工艺203.3.2衬砌施工准备203.3.3砼灌筑、养护与拆模223.3.4衬砌背后注浆施工工艺223.4防排水施工233.4.1基面处理233.4.2防水板施工243.5监控测量263.5.1净空水平收敛量测及拱顶下沉量测263.5.2地表下沉量测283.5.3监控量测项目的管理基准293.5.4量测数据的处理及应用304安全保证措施314.1安全管理组织机
3、构314.1.1建立安全管理组织机构324.1.2明确安全管理职责324.2施工现场安全保证措施324.3高处作业安全保证措施344.4.1开挖及钻孔施工安全保证措施354.4.2火工品运输及爆破施工安全保证措施374.4.3装碴及运输安全保证措施384.4.4支护、衬砌安全保证措施394.4.5隧道临时用电及照明安全保证措施411编制依据及编制原则1.1编制依据新建铁路合肥至武汉标站前工程总体实施性施工组织设计;铁路隧道施工规范TB10204-2002;铁路隧道施工质量验收标谁TB10417-2003;客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标谁铁道部2005160号文;铁路工程施工安全技术规程
4、TB10401-2003;新建铁路沪汉蓉通道合肥至武汉段新建工程施工图(先期开工段);现场调查的资料及本单位施工队伍、技术装备能力及施工实践经验;国家、铁道部现行设计施工规范及验收标准和国家、地方的有关政策和法规;本工程所涉及的地方和国家有关政策和法规,特别是环境保护、水土保持方面的政策和法规。1.2编制原则遵循招标文件条款,响应招标文件要求。指导思想是:科学组织、合理投入、优质安全、快速高效、不留后患。坚持实事求是的原则,根据本单位的能力,确保施工组织的可行性、先进性和合理性。实行“项目法施工”的组织原则。做到依靠科技、精心组织、合理安排、突破重点。重视隧道的工程地质、水文地质调查及超前地质
5、预报工作,把超前地质预报纳入施工工序。建立以地质工作内容为先导、以量测为依据的信息化施工管理体系。2工程概况2.1工程概述 本工区施工的五座隧道中,有多处属于浅埋地段,如鹰嘴石隧道出口段、红石庙隧道入口段、许家湾隧道入口段、尹湾隧道出口段及中间地段,其中尹湾隧道中间地段DK167+300+450买深很浅,地表为种植水田地表水丰富,是施工的重点控制地段,需在旱季组织施工。2.2工程地质与水文地质条件2.2.1沿线地形地貌特征本标段属于大别山中段北坡,为江淮分水岭主脉,群山连绵,沟谷深切,自南向北地势由高趋低,为低山区,相对高差最高达500m,其间河谷深切,植被绿化良好,局部丘陵区相对高差1050
6、m。 2.2.2地质岩性本标段位于金寨至麻城段大别山区,基岩基本裸露,以区域变质岩-石英片岩、片麻岩、花岗岩、闪长岩为主。 浅埋地段多为全风化或强风化二长花岗岩,且地下水发育。尹湾隧道浅埋段围岩见“表2-1隧道围岩特征及分级表”。表2-1 隧道围岩特征及分级表序号地层时代特 征所处地段1石炭纪下统佛子岭诸佛岩组表层为残坡积粉质粘土,褐黄色,其下为云母石英片岩,全风化,下为强风化,灰色,岩体结构大部分已破坏,风化呈碎块状。 DK167+129-DK167+1802侏罗系上统三合单元二长花岗岩,棕红色,全弱风化,弱风化层岩质坚硬,岩体较完整,DK167+270+300为ANCZF石英片岩与J3Z二
7、长花岗岩接触带。DK167+244 DK67+4503侏罗系上统三合单元表层为全风化二长花岗岩,褐黄色,强风化,下为强风化,褐黄色,其下为弱风化,岩体较完整。DK167+560DK167+600 2.2.3气象特征沿线属北亚热带季风气候,冬季干旱,夏季多雨,干湿交替,四季分明。线路所经地区,年均降雨量9001600mm,每年69月为汛期,此期间降雨量一般占全年降雨量的60以上。全年平均气温为14.616.4,七月最热,平均气温27.228.7,极端最高气温43.3;一月最冷,平均气温1.43.3,极端最低气温-12.9。平均无霜区为210259天左右,风力最大89级,风速为21m/s25m/s
8、。2.2.4水文特征本线跨越淮河和长江两大流域,大别山为两大水系的分水岭。大别山以北属淮河流域,大别山以南属长江流域。大别山以南主要跨越长江北岸的滠水、倒水、举水及其支流水系,大别山以北主要跨越淮河流域的支流淠河。3施工方案3.1浅埋洞门段的开挖3.1.1边仰坡开挖隧道进洞前按设计图放出仰坡及路堑开挖轮廓线,做好洞顶截水天沟,以防地表水冲刷边仰坡,导致边仰坡失稳坍塌。截水天沟结合现场地形修建,施工时首先将沟底虚土清理干净,然后施作砌体,要求坡面顺畅、不漏水。边仰坡分上、中、下三台阶进行。仰坡台阶开挖先挖一层台阶至洞口处,进洞后再开挖下部台阶,开挖台阶标高与隧道进洞台阶标高一致,并与边坡相协调,
9、开挖过程中严格控制边坡位置及坡度,并及时做好边、仰坡防护。边仰坡防护采用22砂浆锚杆(L=3m),间距1.5m梅花型布置,挂8钢筋网(网格2525),喷10cm厚C20混凝土。3.1.2大管棚超前支护施工工艺隧道洞口段V级围岩较差,采用大管棚超前支护。用108mm的钢管20根和108mm的钢花管21根间隔制作拱顶大管棚,管棚按设计长度施工,其走向与隧道中线平行。在钻孔过程中,为防止钻头下垂侵入净空,设外插角24。大管棚钻孔采用管棚钻机,钻孔前先施作套拱,套拱预留孔作为管棚钻孔导向作用。人工插入钢管。钢管应按6m,10m分节制作,前端按梅花型布置注浆孔,未端4m不钻孔,外露2m锚固于套拱,前端制
10、作成楔形。插管时注意相邻钢管接头错开2m,同一截面节头不超过50%。其注浆压力应不小于2MPa。其施工工艺详见 “大管棚施工工艺流程图”。大管棚施工工艺流程图施工准备测量放样钻 孔插 管注 浆下道工序钻机准备钢管制作工程试验3.1.3小导管超前支护施工工艺在V级围岩地段除上项使用大管棚超前支护地段,部分采用超前小导管预支护。对浅埋地段、结构松散、稳定性差的软弱围岩地段,采用超前小导管注浆予加固,使其达到支护掘进进尺范围内拱部围岩,有效地约束围岩在开挖的一定时间内不发生松弛坍塌,为大面积开挖与喷锚支护创造条件。超前小导管尾端支撑在格栅拱架上。超前小导管的施工,在土质围岩中,采用螺旋钻钻孔;在石质
11、围岩中,采用风钻钻孔。小导管采用42mm钢管制作,长4.5m左右,间距50cm,外插角510,管前端做成楔状,在管前部2.54m范围内按梅花形布置,钻6mm的注浆孔,以便钢管顶入地层后对围岩空隙注浆。其注浆压力应不小于2MPa。其施工工艺详见下页“超前小导管注浆施工工艺流程图”。3.2偏压、浅埋洞身段的施工3.2.1小管棚超前支护施工工艺隧道洞身浅埋地段,围岩均较差,根据施工图采用小管棚超前支护。用89mm的钢管20根和89mm的钢花管21根间隔制作拱顶小管棚,管棚按设计长度施工,其走向与隧道中线平行。在钻孔过程中,为防止钻头下垂侵入净空,设外插角13。小管棚钻孔采用管棚钻机,钻孔前先在隧道掌
12、子面(施做小管棚断面)上外扩出小管棚尺寸位置,喷射混凝土并预留孔,作为小管棚钻孔导向孔,人工插入钢管。超前小导管注浆施工工艺流程图开 挖量 测架立格栅锚喷支护钻 孔插 管注 浆钻孔准备导管制作模筑衬砌工程试验钢管应按6m,10m分节制作,前端按梅花型布置注浆孔,未端4m不钻孔,外露2m锚固于套拱,前端制作成楔形。插管时注意相邻钢管接头错开2m,同一截面节头不超过50%。其注浆压力应不小于2MPa。3.2.2超前锚杆支护施工工艺隧道洞身浅埋地段,围岩岩层较稳定时,根据施工图采用超前砂浆锚杆支护,锚杆采用25螺纹钢,长3.5m,外插角1030不等,环向间距40cm,粘接材料采用砂浆,尾端支撑于钢架
13、上,纵向搭接长度1.5m。采用风动凿岩机钻孔打入。3.2.3中空注浆锚杆按照设计要求及时安设环向注浆锚杆,先在岩面上测放出需施设锚杆孔的点位,在凿岩台车架上使用风枪凿岩机钻孔。孔位偏差不大于5cm,成孔后用高压风枪清孔,孔内清洗干净后,浆锚杆塞入孔内,安止浆塞,套接注浆管,把锚杆与孔壁间的空间用早强水泥砂浆注满,然后加垫板和螺母,待锚杆有一定抗拉强度后拧紧螺母。锚杆的锚固力不得低于设计和规范所确定的抗拔力,每300根至少作一组锚杆抗拔力试验,每组不少于3根。3.2.4砂浆锚杆施工原材料及配合比:锚杆杆体采用22mm的螺纹钢,锚杆平直、无锈,使用前先除油,砂浆采用中砂和42.5水泥拌制,砂最大粒
14、径不大于2.5mm,使用前过筛清洗。砂浆配合比控制在(水泥:砂子)1:11:0.5之间,水灰比控制在0.450.5之间。砂浆拌合均匀,随合拌随使用,在砂浆初凝前使用完毕。钻孔:采用锚杆台车或手持凿岩机钻孔,钻孔的深度、方向和布置严格按设计施工,孔深误差不超过5cm,孔径大于杆体直径15mm,钻孔完毕吹净孔内积水、积粉和岩碴。灌浆、安装:采用牛角泵灌浆。灌浆开始和中途停止超过30分钟,用水或稀水泥浆润滑注浆泵及管路。灌浆时注浆管插入距孔底5-10厘米处,随砂浆的注入缓慢均匀拔出,灌浆压力不大于0.4Mpa。避免孔中砂浆漏灌,保证锚杆全长锚固。注浆完后安装锚杆,锚杆的插入长度不小于设计长度的95%
15、,其外露长度满足设置托板、钢筋网要求,锚杆安装后不得随意敲击。砂浆锚杆施工工艺流程图布 点点钻 孔点注 浆点安 装 锚 杆点点安 止 浆 塞点养 护点拉 拔 试 验点3.2.5钢架施工钢架加工:按照设计尺寸在平整的场地上放出11大样,把整榀钢架分12 个单元,并焊好连接法兰,法兰的焊接准确周正,孔眼对应。使用前将各单元编号预拼,无侧弯、扭曲、错台、变形等缺陷,方可使用。钢架架立:首先要测量准确,架立后复核,钢架尽可能与围岩贴靠紧密(空隙小于5cm),两侧底脚使用垫块支垫牢固。如基底松软则安装时设置垫板,防止支撑受荷载下沉,必要时用砼加固基底。锁脚:每单元接头处施作锁脚锚杆,通过钢架或型钢钢架与
16、锚杆的焊接,将钢架锁定到墙上。锚杆打设,与水平成约45角倾斜向下,以改善受力状态。连接:法兰之间对正,用螺栓连接牢固,钢架与纵向锚杆焊牢,钢架与钢架之间用22螺纹钢焊接连成整体,起到整体支护效果。纵向连接筋按八字型交错连接成桁架结构,结点呈不可活动绞形式。此法抗扭性好,利于整体性和稳定性的提高。加楔:在格栅与围岩间空隙加砼预制楔块,保证围岩压力均匀传至格栅钢架上。3.2.6开挖施工 偏压地段开挖施工采用交叉中隔壁(CRD)法,以确保初期支护质量、减小对地层的扰动、安全开挖,开挖施工工序(如图所示): 、a利用上一循环架立的钢架施作隧道及中隔壁超前支护。b弱爆破开挖部。c 喷8cm厚混凝土封闭掌
17、子面。d施作部周边的初期支护和临时支护,即初喷4cm厚混凝土,架设I18钢架及I18临时钢架,并设锁脚钢管。e 导坑底部喷15cm厚混凝土,施作部临时仰拱,安设I18横撑。f钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。(2)a在滞后于部一段距离后,弱爆破开挖部。b喷8cm厚混凝土封闭掌子面。c施作部导坑周边的初期支护和临时支护,即初喷4cm厚混凝土,架设I18钢架及I18临时钢架,并设锁脚钢管。e导坑底部喷15cm厚混凝土,施作部临时仰拱,安设I18横撑。f钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。(3)a利用一循环架立的钢架施作隧道超前支护。b开挖部并施作导坑周边的初期支护和临时支护,步骤及工序同。(4)
18、a开挖部并施作导坑周边的初期支护和临时支护,步骤及工序同。 (5)a在滞后于部一段距离后,弱爆破开挖部。b喷8cm厚混凝土封闭掌子面。c隧底周边部分初喷4cm厚混凝土。d接I18钢架及I18临时钢架。e钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。(6)a在滞后于部一段距离后,弱爆破开挖部。b喷8cm厚混凝土封闭掌子面。c隧底周边部分初喷4cm厚混凝土。d架设I18钢架使钢架封闭成环。e钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。(7)逐段拆除靠近已完成二次衬砌68m范围内中隔壁底部钢架单元。(8)灌筑仰拱及隧底填充(仰拱与填充应分次施作),接中隔壁底部I18临时钢架托换单元,使得钢架底支撑于隧底填充顶面。(9
19、)a根据监控量测结果分析,拆除I18临时钢架及临时横撑。b利用衬砌模板台车一次性灌筑拱墙部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。3.2.7钢筋网施工开挖轮廓面设8钢筋网,沿环向和纵向间距20cm布置,锚杆与钢筋网连结。施工要点:1、钢筋网应根据被支护围岩面上的实际起伏铺设,且应在初喷一层砼后再行铺设。钢筋与岩面或与初喷砼面的间隙应不小于35cm,钢筋网保护层厚度不小于3cm,有水部位不小于4cm;2、为便于挂网安装,浆钢筋网先加工成网片;3、钢筋网应与锚杆或锚钉头连结牢固,并应尽可能多点连接,以减少喷射砼时使钢筋发生“弦振”,锚钉的锚固深度不得小于20cm;4、开始喷射时,应缩短喷头到受喷面之间的距离,并
20、适当调整喷射角度,使钢筋网背面砼密实。3.2.8湿喷混凝土施工工艺湿喷混凝土工艺流程见 “湿喷混凝土工艺流程图”。喷射机械安装好后,先注水、通风、清除管道内杂物,同时用高压风吹扫岩面,清除岩面尘埃;保证连续上料,严格按施工配合比配料,严格控制水灰比及坍落度,保证料流运送顺畅;操作顺序:喷射时先开液态速凝剂泵,再开风,后送料,以凝结效果好、回弹量小、表面湿润光泽为准。水泥:采用不低于32.5#普通硅酸盐水泥,使用前做强度复查试验,其性能符合现行的水泥标准。湿喷混凝土工艺流程图原材料选择配合比设计上料计量喷射质量检查湿喷机拌合砼运输砼岩面清理液体速凝剂砂、石、水泥、水结 束复喷补强合格不合格喷射头
21、岩面高压风机具设备调试管路连接细骨料:采用硬质、洁净的中砂或粗砂,细度模数大于2.5;粗骨料:采用坚硬耐久的碎石,粒径不大于15mm,级配良好。使用碱性速凝剂时,不得使用含有活性二氧化硅的石料;水:采用不含有影响水泥正常凝结与硬化等有害杂质的水;速凝剂:使用前与水泥做相容性试验及水泥凝结效果试验,其初凝时间不得大于5min,终凝时间不得大于10min。掺量根据初凝、终凝试验确定,一般为水泥用量的5%左右。搅拌混合料采用强制式搅拌机,搅拌时间不小于2分钟。原材料的称量误差为:水泥、速凝剂1%、砂石3%;拌合好的混合料运输时间不得超过2小时;混合料应随合拌随用;混凝土喷射机具性能良好,输送连续、均
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