标上奉隧道洞口浅埋段及Ⅴ级围岩段施工方案.docx
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1、A20标上奉隧道洞口浅埋段及级围岩段施工方案1.工程概况1.1上奉隧道为分离式长隧道,起讫桩号为:右线YK88+577YK90+972,隧道总长2395米;左线ZK88+577ZK90+977,隧道总长2400米;该隧道由本标段及B1标分别施工,分界桩号为K89+800。1.2隧道采用分离式断面,左右平面设计线之间距约为37米,左右线均在平曲线内,全隧道洞内采用人字坡,左线竖曲线变坡点桩号为K89+500,H=292.144,R=20000m,T=238.342,E=1.40,i1=0.903%、i2=-1.481%,右线竖曲线变坡点桩号K89+500,H=292.162,R=20000 m,
2、T=237.551,E=1.411,i1=0.9%、i2=-1.476%,隧道内不设超高,横坡为2%。 1.3 隧道洞门主要处于级围岩,洞门采用削竹式洞门;对于洞口附近及破碎带处均采用超前锚干、超前小导管等辅助施工措施,隧道进出洞口处覆盖层较薄,围岩级别低,稳定性差,属浅埋段,对其采用了长管棚(30m)预加固措施。同时对于明洞地基承载力较弱,采用了注浆导管加固措施。1.4本隧道洞口段设计为级围岩,地质条件较差,主要为全风化花岗闪长岩,岩质松软,胶结性弱,施工中极易坍塌失稳,隧道区地表植被发育,地下水丰富,对施工极为不利,因此施工中以“弱爆破、少扰动、强支护、早封闭、勤量测、适时衬砌”为原则,根
3、据实际地质情况选择施工方法,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.施工组织及施工方案21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:技术管理班、掘进(开挖)班、锚喷(支护)班、衬砌班、综合班等工班,分别负责各工序的施工(祥见主要人员一览表表-1)。本隧道是本合同段控制工期的“拦路虎”工程,而洞口浅埋段施工是整个隧道施工进程的咽喉部位、对它施工得好与坏、快与慢将直接影响整个隧道工程的质量与工期,因此拟采用先进、适用、安全、高效、优质、快速的施工工艺及施工方法,精心组织、科学管理;同时配备性能良好的机械设备,主要机械设备有:电动空压机、装载
4、机、挖掘机、自卸汽车、砼喷射机、水平钻机、钻孔(衬砌)台车等。详见拟投入的主要施工机械设备表(表-2)。主要人员一览表 表-1 工种类型管理人员开挖班支护班衬砌班防水板班机运班电工班机修班综合班碎石厂单位人人人人人人人人人人数量10255030101244305备注根据需要增加根据需要增加根据需要增加根据需要增加根据需要增加根据需要增加根据需要增加根据需要增加根据需要增加根据需要增加 主要机械设备表 表-2序号机械名称规格及型号额定功率(kw)吨位(T)或容量(L)数量 (台、套)进场日期1工具车江铃CA104665KW22006-52挖掘机PC200-5、CAT320125KW22006-5
5、3装载机ZL503.0M332006-54自卸汽车康明斯85注浆机KBY-50/7026潜孔钻KQJ-120型47气腿风枪YT28508风镐G10109液压衬砌台车12m210通风机Y93-12110kw211砼湿喷机TK-9615m3/n512组合拌合站JS75065.5kw213拌合机JZC500500L114砼输送泵HBT6060 m3/n215砼输送车216插入式振动器50型1.1kw2017平板振动器2.6kw518电动空压机4L-20/820 m3519发电机TFE4S12-4200kw120直流电焊机AX4-320315A621钢筋切割机GQ403kw322电运单级泵6BA-12
6、323潜水泵1024台式钻床IQ4124型0.75kw125木工刨床2.2kw126拌合机350350L127砼推铺机128砼抹光机Y90S129砼切逢机400型122 施工方案221施工概况本标段上奉隧道自从今年7月1日开工以来洞口位置经过两次变更,第一次因隧道洞口涌水量大,路面设计位置太低及成洞面仰坡地质条件太差、不稳定等原因给施工带来很大困难,因此洞口位置由K88+500设计变更至K88+533,洞口向前推进33米,成洞面桩号为K88+550,该处地质条件上层有所好转,但下层还是属全风化花岗闪长岩,岩质松散,遇水软化流淌,因此虽然按设计要求采取了各种超前加固及支护措施及采用了控制围岩下沉
7、的施工及开挖方法掘进支护了几十米,但终究没能挡住太大的围岩压力而变形破坏,在这种情况下进行了二次变更,拟定的变更桩号为:进口位置由K88+533移至K88+577,成洞面位置相应由K88+550移至K88+594,洞口向前推进44米。根据现场实际测量,K88+594K88+660,洞身最大埋深为26米,小于两倍毛洞洞跨,根据隧道施工技术规范规定属于浅埋,因此应根据浅埋段施工方法施工。222方案选定综合考虑实际地形及水文、地质情况,洞口浅埋段及级围岩地段采用双侧壁导坑法施工,以有效控制施工中变形量,确保施工质量及施工安全;超前管棚注浆及超前小导管注浆预先加固围岩,在管棚及小导管棚洞的掩护下进行侧
8、壁导坑、中部开挖及支护。侧壁导坑临时壁墙采用16型工字钢做支撑并喷射20cm厚C20早强混凝土,待仰拱封闭成环并变形稳定后再行拆除。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YT28型气腿式风动凿岩机钻孔,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 .主要施工方法 3.1洞口边仰坡开挖 边仰坡开挖前先沿边仰坡开挖开口线以外3-5米处开挖截水沟,根据设计图纸要求采用座浆法砌筑,并使截水沟与天然排水系统或路基排水系统相连接,确保坡面排水通畅。边仰坡开挖边开挖边支护,自上而下开挖,能用机械直接作业的,均选用机械开挖,人工
9、配合。机械或人工不能直接开挖的土石方,采用浅孔台阶控制爆破开挖。开挖形成的坡面按设计要求及时进行检查并修整。3.洞口管棚预加固施工3.2.1导向套拱施工3.2.1.1施工准备:在明洞及边仰坡开挖到明洞衬砌位置处预留核心土,人工细挖精刷作为导向套拱施工的底模,核心土在路线纵向预留5m以便后续施工。3.2.1.2导向套拱端头锚固钢筋的施工:锚固钢筋为25mm,长度3m。3.2.1.3钢筋、工字钢加工及安装:根据图纸加工导向套拱25mm导向管固定筋和18型工字钢支撑。在测量人员按设计桩号位置用全站仪准确放样四榀工字钢支撑位置后准确安装并采用22钢筋纵向连接牢固。3.2.1.4预埋127mm4mm导向
10、管及模板安装:(1)导向管的安装:根据设计图纸沿导向套拱纵向布置,中心间距为40(50)cm,偏差不大于5mm,并根据路线纵坡确定外插角符合设计,设计值为12。(2)导向管用预先制作好的25mm固定筋与每榀套拱钢拱架焊接牢固,保证在浇筑混凝土时导向管不会挪动、偏位。(3)导向管安装完毕后安装模板,报质检人员和监理工程师检验合格后浇筑混凝土。3.2.2 超前长管棚注浆预支护施工方法及工艺流程3.2.2.1 钻孔方法及工艺采用潜孔钻钻空,每节钻杆长度为1m,钻深孔时必须接杆。因此,随着孔深的增长,需要对回转扭距、冲击力及推力进行控制和协调,尤其要严格控制推力,不能过大。为了确保钻杆接头有足够的强度
11、、刚度和韧性,钻杆联结套应与钻杆材质相同,两端加工内螺扣(配合钻杆首尾端外螺扣),联结套的壁厚10mm。为防止钻杆在推力和振动力的双重作用下,上下颤动,导致空向偏位,钻孔时,应把扶直器套在钻杆上,随钻杆钻进向前平移。钻机就位钻机固定测 量 布 孔钻机大臂矫正钻孔及接长钻杆钻杆接长准备钻杆分节退出卸下1)潜孔钻就位固定后,由测量人员站在潜孔钻边上准确测量钻头方向,有偏位时,严格调整准确。2)施钻时,潜孔钻台架必须固定牢固,以防止过大颤动影响施钻精度。3)钻机开孔时钻速宜低,钻进20cm 后转入正常钻速。4)第一节钻杆钻入岩层,尾部剩余2030cm 时停止钻进,人工用两把管钳卡紧钻杆(注意不得卡丝
12、扣),钻机低速反转,脱开钻杆。钻机沿导轨退回原位,人工装入第二根钻杆,钻机低速送至第一根钻杆尾部,方向对准后联结成一体。5)换钻杆时,要注意检查钻杆是否弯曲,有无损伤,中心水孔是否畅通等,不符合要求的应更换,以确保正常作业。6)引导孔直径应比管棚外径大1520mm,孔深要大于管长0.5m以上。7)钻孔达到要求深度后,按同样方法拆卸钻杆,钻机退回原位。3.2.2.2 顶管工艺及作业要点顶管施工工艺流程钻机上安装钢管顶进联接套接第二节管棚管顶第二接管棚管注 浆水平钻机钻孔准备管节联接套加工制作钻管棚孔眼顶第一节管棚管1)采用大孔引导和管棚钻进相结合的工艺,即先钻大于管棚注浆的引导孔,然后利用钻机的
13、冲击和推力,将安有工作管头的管棚沿引导孔顶进,逐节接长管棚,直至孔底。(A)管件制作:管棚采用89 热轧无缝钢管,钢管节长为3m、6m,管棚长度30m,因此必须接长。管棚接长时先将前一根钢管顶入钻好的孔内再联结。事先加工好的管节联结套,要预先焊接在每节钢管两端,便于联结。第一根钢管前端焊上合金钢片空心钻头,以防管头顶弯或劈裂。见管节联结套示意图2-2。图2-2 管节联结套示意图接长管件应满足管棚受力要求,相邻管的接头应前后错开,避免接头在同一断面受力。使用潜孔钻施作大管棚施工采用 110冲击钻头(如图2-3),在顶管钻机上必须安装与管棚直径相应的钢管顶进联接套(见示意图2-4),并在钻机上改换
14、特制钢管扶直器(见示意图2-5)。待引导孔钻好后,再进行顶进作业。图2-3 110冲击钻头意图图2-4 钢管顶进联接套示意图图2-5 钢管扶直器示意图(B)顶管作业:将钢管安放好之后,钻机对准已钻好的引导孔,低速推进钢管,其冲击压力控制在1.82.0MPa,推进压力控制在46MPa。 (C)接管:当前一根钢管推进孔内,孔外剩余3040cm 时,人工装上后一节钢管,重新对正,然后缓慢低速前进对准前一节钢管端部(严格控制角度),人工持链钳进行钢管联结,使两节钢管在联结套处联成一体。再低速顶进钢管。(D)管棚注浆:为了加强管棚的刚度和强度,按设计将管棚钢管全部打好后,应先用钻头掏尽钢管内残碴并注水泥
15、浆后,进行钢管补强。补强方法:在钢管内注入M30水泥砂浆;水泥浆(水灰比1:1)或水泥水玻璃浆液(双液比1:0.5,水玻璃浓度为3035Be)。33超前小导管预支护 (1)施工方法:采用预先按设计要求加工好的42小钢管,喷射砼封闭岩面,用凿岩机钻孔再装钢管或用凿岩机直接将小钢管打入岩层,按设计要求注浆。注浆顺序为先注无水孔,后注有水孔,从拱顶顺序向下进行。工艺流程见下图:超前小导管预注浆工艺流程图地质调查浆液选择注浆设计现场试验效果检查配比试验注浆参数制定施工方案设备准备喷砼封闭掌子面钻孔、安装小导管注 浆机具准备材料准备管材加工施工准备开 挖 (2)施工参数: 超前小导管采用外径42mm,壁
16、厚3.5mm的热轧无缝钢管加工制成,长400cm,钢管前端加工成锥形,尾部焊接钢筋加固箍,管壁四周每15cm交错钻眼,眼孔直径为6mm(梅花形布置),小导管尾端60cm不设注浆孔 。 钢管沿隧道开挖轮廓线布置,外插角15-200打入围岩,环向间距0.4m,纵向前后两排小钢管搭接长度不小于1m。 超前小导管预注浆参数选择参考:注浆压力0.51.0Mpa,水泥浆水灰比0.461,水泥标号为PO42.5号。施工中每孔注浆量达到设计注浆量时,或注浆压力达到在1.0Mpa时,可以结束注浆。超前小导管尾端焊于工字钢支撑腹部。 (3)施工注意事项: 导管应在开挖轮廓线上按设计位置及角度打入,孔位误差不得大于
17、10cm,角度误差不得大于2,超过允许误差时,应在距离偏大的孔间补管后再注浆。 钢管每根实际打入长度不得短于设计长度,否则开挖1米后补管、注浆。 检查钻孔、打管质量时,应画出草图,以孔位编号、逐孔、逐根检查并认真填写记录。 单孔注浆量不得小于计算值的80%,超过偏差必须补管注浆。在注浆过程中,如发生串浆现象时,则安装止浆塞或采用多台注浆机同时注浆。 水泥浆压力突然升高,则可能发生堵塞,应停机检查,泵压正常后再进行注浆。进浆量很大,但压力长时间不升高,则应调整浆液浓度及配合比,缩短凝结时间,进行小泵量低压注浆或间歇注浆,使浆液在裂隙中有相对停留时间,以便凝胶。 注浆过程中要逐管填写记录,标明注浆
18、压力,注浆量,发生情况及时处理。 固结效果检查宜在搭接范围内进行,主要检查注浆量偏少和有怀疑的钢管,要认真填写检查记录。采用撬棍或小锤轻轻敲击钢管附近,判断固结情况,并配合风钻钻速测试,检查注浆范围,固结不良或厚度不够时要补管注浆。开挖过程中要随时观察注浆效果,分析量测数据,发现问题后及时处理。 注浆前要严格检查机具,管路及接头处的牢靠程度,以防压力爆破伤人。注浆时,操作人员应戴口罩、眼镜和胶皮手套,并要有良好的照明条件。34洞身开挖及支护 开挖方法:本隧道洞口浅埋及级围岩段采用双侧壁导坑法开挖,先墙后拱法进行初期支护并用超前小导管预先支护前方围岩。341侧导坑断面参数及临时壁墙支护结构确定侧
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