明挖隧道施工方案课程设计大学论文.doc
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1、兰州交通大学博文学院明挖隧道施工方案 专业:土木工程 班级:13级土木一班 指导老师:金柏祥 姓名:王得阔 学号:20132089 明挖隧道施工方案 本标段区间隧道明挖段起讫里程:右线CK13+250.0CK13+435.0长185m、左线CK13+250.0CK13+437.5长187.5m及车辆段出入段线,采用明挖法施工,断面形式为矩形钢筋砼框架结构。车辆段出入段线沿区间隧道左右线之间以3、34.35的坡度上坡,前行至左CK13+547.141处从区间隧道左线上方穿出地面,区间隧道左右线从CK13+250.0开始以3上坡,到CK13+290转为-25下坡至明暗分界里程后暗挖进洞。7.1区间
2、明挖段施工方法 该区间隧道明挖段基坑右侧靠近深南大道,为防止该侧地表沉降,基坑围护采用1200人工挖孔桩排桩,桩插入基坑底以下6.0m,桩顶设冠梁,桩身设腰梁及预应力锚索。桩顶冠梁顶面至地面13m按1:1坡度放坡开挖,土钉支护。基坑左侧及东西侧均采用1:1放坡开挖,土钉支护。7.1.1围护结构施工(一)人工挖孔桩施工 在人工挖孔桩施工前先将桩顶冠梁标高以上13m厚的土体按1:1放坡开挖并作土钉支护,其施工工艺见“土钉墙支护”。1200人工挖孔桩密排布置,桩芯相切,护壁咬合,基坑右侧共设置156根,其排列布置如下图: (1)孔桩的开挖及支护 人工挖孔桩,采用间隔三孔跳挖方式进行,每开挖1.0m高
3、度,立模灌注一次护壁砼,在砾质粘性土及砂质粘性土易塌壁地段,分段开挖高度控制在0.51.0m范围内,采用插板法开挖。孔内出土采用小型电动卷扬机提升吊桶出土,护壁模板采用外八字型钢模板,拆上节立下节循环周转使用。根据地质资料,挖孔桩未入岩,成孔由人工配合风镐、铁铲开挖。 (2)挖孔桩成孔的质量控制及允许偏差 开挖前准确定位放样,并从桩中心位置向四周埋设护桩。当第一节桩孔挖好并安装护壁模板时,必须用桩心点来校正模板位置,并在第一节砼护壁上设十字控制点,每节护壁模板的安装必须用桩心点校正其位置,检查护壁厚度。 挖孔桩施工允许偏差见下表:项 次 项 目 允许偏差(mm)1 顺桩排轴线方向桩位 752
4、垂直桩排轴线方向桩位 503 垂直度 0.5%L4 桩径 -0,+505 有效桩长 -0,+100注:L为挖孔桩桩长桩孔开挖后应尽快灌注护壁砼,且必须当天一次性灌注完毕:灌注护壁砼时,采用插入式振捣器振捣,确保砼灌注密实。护壁模板的拆除,应根据气温等情况而定,一般在24h后进行。终孔时应清除护壁污泥、孔底的残碴、浮土、杂物和积水。检验合格后,应迅速封底、安装钢筋笼、灌注桩身砼。(3)挖孔桩的安全措施 为防止地面施工人员和物体坠落桩孔内,孔口护壁高出地面150mm,同时在孔口四周设置0.8m高的护栏进行围护。 供人员上下井所使用的电葫芦、吊笼等应安全可靠并配有自动卡紧保险装置,不得用人工拉绳子运
5、送工作人员或脚踩护壁凸缘上下桩孔。电葫芦宜用按钮式开关,使用前必须检验其安全起吊能力。孔内必须设置应急软爬梯,并随挖孔深度放长到工作面。 当桩孔开挖深度超过5m时,每日开工前应进行有毒气体的检测,并向孔内送风5min,使孔内混浊空气排出,才准下人。孔深超过10m时,地面应配备向孔内送风的专门设备,风量不宜小于25L/S。 挖出的土石方应及时运走,孔口四周2m范围内不得堆放淤泥杂物,机动车辆的通行不得对井壁的安全造成影响。 当桩孔挖至5m以下时,应在孔口设置半圆形的防护罩,防护罩可用钢木板或土,注意安全。 开挖复杂的土层时,每挖深0.51m应用手持风钻或不小于16钢筋对孔底做品字形探查,检查孔底
6、面以下是否有洞穴、涌砂等,确认安全后,方可继续进行挖掘;认真留意孔内一切动态,如发现流砂、涌水、护壁变形等不良预兆以及有异味气体时,应停止作业并迅速撤离。 施工场内的一切电源、电器在安装后必须经验收合格才准接通电源使用。各桩孔用电必须分闸,严禁一闸多用。孔上电线、电缆必须架空,严禁拖地和埋压土中。孔内电缆、电线必须绝缘,并有防磨损、防潮、防断等保护措施,孔内作业照明应采用安全矿灯或12V以下安全灯。(4)钢筋笼制作及吊装 钢筋笼制作允许偏差见下表:钢筋笼制作允许偏差项 次 项 目 允许偏差(mm)1 主筋间距 102 箍筋间距 203 钢筋笼直径 104 钢筋笼长度 100 钢筋笼长度在20m
7、之内,整笼一次加工成型。主筋采用对焊连接,箍筋与主筋点焊连接,相邻主筋接头相互错开,距离至少大于50cm,保证同截面的接头数目不多于主筋根数的50%。 钢筋笼吊装采用一台30T汽车吊车和一台20T汽车吊车相互配合整体起吊安装。起吊时,两吊车同时起吊,先使钢筋笼离开地面一定距离,然后30T主吊机升高,辅吊机配合使钢筋笼底端不接触或冲撞地面,直至主吊机将整个钢筋笼垂直吊起,对准孔位,吊直扶稳,缓慢下放,就位后固定在设计标高位置。(5)桩身砼灌注 桩身使用商品砼,砼抗压强度等级按设计要求配制,砼要有良好的和易性,坍落度控制在58cm内。 砼下料采用串筒或用砼溜管,不得在孔口抛铲或倒车卸入,砼连续分层
8、浇筑,每层厚度不得超过1.0m,用插入式振捣器振捣密实。当机械或人工振捣困难时,采用大坍落度砼利用其下沉力使之密实,桩上部靠砼下沉力不能使之密实时,采用振捣器振捣密实。如果桩内渗水量大于1m3/h时,采用导管水下砼灌注法。(6)桩顶冠梁施工 人工挖孔桩桩顶设计有桩顶冠梁相连,冠梁断面尺寸为1200mm1000mm。待桩身砼达到设计强度后,开挖土体凿除护壁,对桩顶进行凿毛处理,绑扎桩顶冠梁钢筋,立模、浇筑冠梁砼。一次灌注长度不小于20米。(二)预应力锚索施工 区间明挖段挖孔桩在开挖后悬臂长度较大,设计中采用预应力锚索、腰梁来保证其稳定。锚索间距2.4m,设两排锚索梅花型布设。锚索向下倾斜,与水平
9、方向夹角15。第一排锚固长度20m,第二排锚固长度15m,自由段长度5m。1、预应力锚索施工工艺流程预应力锚索施工工艺流程如下图: 2、造孔 钻孔直径120mm,采用地质钻机钻进,为了保证钻孔精度,方便固定钻机,在开挖到锚索孔口时,即进行造孔作业。 钻孔所用的钻杆统一规格,按锚索设计长度将钻孔所需钻杆数好,放整齐,做到钻杆用完孔深恰好到位,钻孔实际深度比锚索设计长度一般深0.2m。孔位和角度严格测量,实际孔位和设计孔位误差控制在10cm以内。钻孔方位角用罗盘仪控制。钻孔完成后逐根拔出钻具。再逐根装上25钢风管至孔底,并注入清水,用高压风清孔,直至吹出清水,以保证注浆时水泥砂浆与孔壁的粘结。对渗
10、漏量较大的孔段,须进行灌浆处理后重新造孔。3、编索 编索在工棚内进行。编束前先对钢绞线进行外观检查,检查合格的钢绞线才能使用。下料长度须预留张拉所需长度,钢绞线用砂轮切割机切割。编束时应严格按照设计图纸安装对中支架、固线塞、限浆环等并逐根编号。保证锚索的“平、直、顺”。成型锚索为375,编束时内锚固段要预留注浆管位置,保证安装时注浆管能插入孔底。4、锚索安装 安装前,应对洗净锚孔再用高压风清孔一次,并核对锚索编号与孔号是否一致。安装时注浆管一并随锚索到孔底,随后应向外拉出0.2m左右,确保注浆管畅通。5、内锚段注浆 内锚段注浆是内锚型锚索施工的关键工序。采用水泥砂浆为胶结材料进行注浆。在砂浆中
11、掺入微膨胀早强剂,用量占水泥用量的10%。水泥砂浆配比为0.4:1:1。采用定量注浆施工内锚段,当实际注入量稍大于计算注入量时即停止注浆。6、腰梁制作及安装 腰梁采用36a的槽钢和10mm钢板加工制成的型钢腰梁。 腰梁沿水平方向是连续的,安装时分段安装,为使锚索受力合理地传递给围护结构,腰梁在安装时要密贴挖孔桩。7、锚索张拉与锁定 锚索张拉采用YCW150型千斤顶,预张拉采用YDC240Q型千斤顶,油泵采用ZB4-500型。 张拉前须对千斤顶和压力表进行配套标定,并绘制出油压-张拉力曲线。当内锚段水泥砂浆达到设计强度且腰梁安装完成后,即可进行张拉。张拉前将钢绞线、腰梁清理干净,再依次套入锚垫板
12、、工作锚板、限位板,并使其与钻孔成一系列同心圆。为使钢绞线受力均匀,先用YDC240Q千斤顶对单根钢绞线按一定次序进行预张拉,预张拉力控制在20KN,预张拉完成后,再依次安装千斤顶,自动工具锚,对钢绞线张拉至设计吨位。 锚索张拉分8级加载,油压每上升5Mpa 为一级,每级加载后稳压时间不小于2min。最后一次加载完成后稳压时间不小于5min再锁定。达到每一级控制吨位时,均记录千斤顶活塞伸长值和油泵压力表读数。锚索张拉力用压力表读数控制,同时用测力计及钢绞线伸长量辅助控制,当钢绞线理论伸长量值与实际测量值误差超过规范要求时,应停止张拉并分析原因。8、自由段回填灌浆 采用与内锚固段相同浆液,由安装
13、至第一次注浆体顶面的注浆管注浆。注浆时边注浆边适当向上拔注浆管,从孔口的回浆管回浆。注浆时严格控制浆液浓度和注浆压力。(三)土钉墙施工1、土钉墙设计概况: (1)区间明挖段基坑左侧采用1:1放坡(中间有一2m平台),与暗挖段衔接端处,箱形结构顶板上3m以上,采用1:1放坡,其下采用1:0.75放坡开挖,土钉支护。土钉支护范围的基坑深度为9.61m12.418m。(2)土钉孔眼直径100,间距1.2m梅花型布置,垂直坡面,土钉采用22螺纹钢,长度为4.0m,沿土钉长度每隔1.5m设一定位器。(3)注浆采用1:0.5水泥浆,强度20Mpa.(4)钢筋网采用A3、6钢筋,间距为150150mm。喷砼
14、厚度100mm,强度等级C20。2、土钉墙施工工艺 (1)工艺流程图(2)施工程序说明1)、土方开挖土方按分层高度1.5m开挖。2)、人工修平边坡 为保证坡面坡度、喷射砼厚度及喷射面平整度,施工中对坡面严格控制。机械清坡后,剩余30cm厚度由人工修整。人工修整时,每间隔5m先修出一标准样坡,然后再将修坡工作扩展到整个施工段。修坡时在坡面上挂线,以保证坡面的平整。3)、初喷砼 土钉墙坡面修好后先喷4cm厚C20砼。采用42.5#普通硅酸盐水泥,干净的中砂,含水量宜为5-7%,下雨天防止淋湿。碎石粒径不大于15mm。喷射砼根据工期要求加早强剂及速凝剂。喷射前清理坡面浮土和杂物,喷射砼终凝后喷水养护
15、。喷射前在坡面上用短钢筋打上厚度标志,用以检验喷层厚度。用熟练喷射手,喷射手要严格控制喷嘴处加水量,喷射轨迹由低到高,螺旋上升,喷射回弹量不大于15%,喷射表面平整,无滑移和流淌现象。砼初喷工序可根据具体情况而定。当坡面干爽时可在编网前进行,当预报天气有雨时就必须在修坡后立即进行。喷射砼层的施工缝位置要与土钉加强筋错开,与土钉加强筋距离必须大于30cm。喷射砼质量保证措施:a、在原材料选用方面,水泥必须有出厂合格证。砂的级配良好,碎石粒径符合要求。b、喷射干料拌制时严格按配比执行,喷管头部的水阀开关根据喷料量计算调节。c、砼试块试验结果保证满足强度要求。d、喷射砼进行抗压强度试验的试块数量每5
16、00取一组,每组试块不少于三个,试块采用现场喷射无底模砼试块法。4)、布设土钉、泄水孔孔位根据施工放线,用红油漆在土面上标定土钉、泄水孔的点位。5)、制作土钉钢筋、泄水管土钉钢筋、泄水管提前加工制作,保证随时供应。钢筋使用前要进行外观检查,除锈、除油后使用。土钉钢筋间隔1.5m焊定位器,保证土钉钢筋保护层厚度不少于25mm。土钉钢筋接长采用双面帮条焊,焊缝饱满,长度满足设计要求。泄水管采用硬质塑料管,管身打花孔,外包缠尼龙网布。6)、钻孔并放土钉钢筋、泄水管土钉、泄水管均采用洛阳铲或锚杆钻机成孔。若出现塌孔现象,则用锚杆钻机带套管成孔。地下水位以下的土钉,钻孔后要及时插放土钉并注浆。土钉成孔中
17、如遇地下管线、既有建筑物时,上下左右移位再打,布孔位置允许偏差100mm,孔径允许偏差5mm,孔深允许偏差50mm,如确实打不过而致孔深不能满足设计要求时,向设计及监理如实及时反映。泄水孔成孔结束后,立刻放入塑料管,并用碎石填塞孔中缝隙。不论是土钉钢筋还是泄水管,在安放之前,都应将孔内残留及松动的废土清除干净。土钉、泄水管分批成孔后,把土钉钢筋、泄水塑料管放在孔口,一字摆开,由现场监理复核长度和孔深后,马上放入孔内,露头长10-15cm范围内。7)、压力注浆若成孔时发现孔内土壤含水量较大,则压力注浆应紧随上一工序进行。 注浆管应与土钉钢筋一起插入孔内,注浆管底部与土钉钢筋用胶布粘绑,距离孔底2
18、50mm5mm,在孔口位置设置止水塞及排气管。 采用简单适用的注浆袋法实现压力注浆,确保注浆压力达到设计要求,注浆时从孔底向外注浆,当注浆袋饱满密实后在同一压力下维持5分钟,然后抽出注浆管并迅速扎紧袋口。 注浆泵压力表要定期进行检测,损坏的压力表不能使用,计量不准确的及时调换。 浆液采用纯水泥浆或水泥砂浆,纯水泥浆的水灰比为0.40.45。水泥砂浆灰砂重量比重为1:0.51:1,为提高注浆早期强度,保证浆体与周围土体紧密结合,可掺加适量的加早强剂和微膨胀剂,掺量通过试验确定。 水泥净浆要拌和均匀,随拌随用,一次拌和的浆液在初凝之前用完。 注浆之前将孔内的土屑、泥皮等清除干净,浆中严防石块、土块
19、和杂物混入。 浆液初凝收缩后及时在孔口补浆。8)、绑扎钢筋网及复喷砼 在第一层砼喷射、土钉安装完成后进行,施工方法如下: 钢筋使用之前调直并去锈污。 网片钢筋采用绑扎,搭接长度须满足设计要求。 编网时坡面一律拉线,钢筋网水平方向错开搭接,钢筋网与坡面的间距不小于30mm以控制水平钢筋的间距和钢筋的平顺。 复喷砼在绑扎完钢筋网后进行,一次喷射至设计厚度。喷射前要将初喷面清理干净。喷射工艺同初喷砼。9)、其它工艺 坡顶处所挂钢筋网应折过坡顶2.0m,沿网边缘间距1.5m打入1.0m长,用25固定钢筋,以保证坡顶砼面层的整体稳定。 基坑土方开挖与支护要配合施工,开挖后立即进行土钉施工,工作面暴露时间
20、不超过24小时。10)、抗拔力试验讨论 按规范要求,土钉墙施工前作土钉抗拔力试验,根据试验数据调整土钉长度。7.1.2降排水施工 区间隧道明挖段将揭露砾质粘土层和部分砾砂层,其含水量较大,需进行降水。根据本段具体情况拟采用深井井点降低水位,并在基坑内外设置水位观察井,做到随时掌握水位变化情况,并在降水期间对坑外的地下管线及高大建筑施行监测保护。1、深井井点系统设备(1)井管:采用600mm钢管做成,井管下部过滤部分管壁上呈梅花形钻直径为1218mm的孔,管壁外包两层滤网,内层为41孔/cm2镀锌铁丝,外层为10孔/2镀锌铁丝。(2)水泵:采用型号为QY-25型的潜水电泵。2、深井布置及埋设(1
21、)深井布置 区间明挖段基坑基底长186.25m,基坑基底宽3135.6m,开挖深度:9.61m17.85m,拟在此明挖段布置两排深井井点,一排在基坑中线上,一排在基坑南侧边坡外侧,井点间距30m,共布设15个。井深采用下式计算: HH1+h+iL+l 式中:H-井点管埋置深度(m) H1-井点埋设面与基坑底的距离(取13m)h-降水后地下水位至基坑底的安全距离(取 0.5m)i- 降水曲线坡度(取0.1)L-井点管中心至基坑侧边的距离(取18m)l-滤水管长度(取2m)经计算:井管埋深为17.3m。钻孔深定为17.3m。(2)深井埋设及洗井 深井采用旋转钻机成孔泥浆护壁,成孔直径为800mm。
22、 深井井管沉放前先进行清孔,清孔采用吊筒反复上下提升洗孔。井管安放必须垂直,井管与孔壁间用粒径3-15mm砾石填充作过滤层,井口下0.5m内用粘土填充夯实,并设井盖防护。安放水泵前,再进行一次清洗滤井,冲除沉渣,保持滤网畅通。 潜水电泵用绳吊入滤水层部位,潜水电机、电缆及接头要有可靠的绝缘,并配置保护开关控制。3、深井井点施工顺序 井位放样做井口、安护筒钻机就位、钻孔回填井底豆石垫层吊放井管回填管壁与孔壁间过滤层安装水泵及控制电路试抽降水井正常工作4、井点监测沿基坑四周布设86mm的降水观测孔,利用电测水位仪、自测水位仪进行水位量测。其要求包括:(1)降水开始前,所有抽水井、观测井统一联测静止
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