煤窑采空区专项施工方案施工方案.doc

编制： 复核： 审核： 煤窑采空区专项施工方案1 编制依据国家、铁路现行新建时速200250公里客运专线铁路设计暂行规定、客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准、铁路隧道设计基本规范、铁路隧道施工规范。设计变更文件：四方会议纪要。新中梁山隧道现场调查资料。2 编制目的为更好的进行新中梁山隧道进口煤窑采空区的施工，保证施工安全、指导施工生产，特编制此方案。3 适用范围本方案适用于新建铁路成渝客运专线CYSG-6标新中梁山隧道进口#30段煤窑采空区的施工。4 工程简介（1）#隧道采用双洞分修，长度分别为4124 m、4119m ，隧道位于中梁山中部，自西向东横穿观音峡背斜，背斜轴部为测区地下水的分水岭，其两侧形成两个独立的地下水体系。本区地下水补给来源主要为大气降水，含水层多为易溶蚀的碳酸盐岩，地表多成槽谷凹地，岩溶发育，有利于地表水汇集。（2）*隧道DK290+295DK290+850、DK291+650DK292+650、DK293+400DKK294+050，右线隧道YDK290+325YDK290+850、YDK291+670YDK292+600、YDK293+360YDK294+010段穿越煤系地层，局部有瓦斯积聚的可能，属低瓦斯隧道，采取本瓦斯施工方案。根据区域地质资料, 隧道穿越三叠系上统须家河组的含煤地层1、3段以紫褐、灰黑色等泥页岩为主，夹薄层状砂岩、炭质页岩及薄煤层、煤线，煤层厚约0.10.4m，夹有数层煤层薄，瓦斯含量甚微，已有在观音峡背斜开挖的隧道，在穿越须家河组地层时实际瓦斯涌出量均比较小，其上限值多在0.20.4m3/min之间，而开采须家河组煤层的矿井，其瓦斯涌出量也在0.3m3/min以下。考虑到瓦斯涌出存在的不均衡性，这一地层的最大瓦斯涌出量应不大于0.5m3/min。因此隧道洞身穿须家河组，其瓦斯含量较小，属低瓦斯段，但不排除可能局部积聚瓦斯。（3）涌水量计算*左线隧道正常涌水量为12000m3/d，雨季最大涌水量为30000m3/d。*右线隧道正常涌水量为8000m3/d，雨季最大涌水量为20000m3/d。5 施工方案及技术要求（1）对隧道拱部范围坍塌体进行小导管注浆固结，于YDK290+784处拱部位置施作42小导管注浆加固，浆液采用1:1水泥浆，小导管外插角45，长6.0m，环向间距0.4m。（2）待塌体注浆固结之后，于YDK290+780处拱部施作89大管棚，管棚长度20m，环向间距0.4m，外插角35，并注1:1水泥浆。（3）YDK290+780+800段采用级I型复合式衬砌，初期支护采用拱墙I18工字钢架加强支护，间距0.6m/榀设置，并于采空区范围内拱顶预留3根108钢管。（4）待采空区范围开挖支护完毕之后，二衬施作前对拱部空腔采用C20泵送混凝土回填，回填高度至拱顶以上2m。（5）采空区对应左线隧道D3K290+776+796段拱部采用89大管棚进行超前支护，长度20m，环向间距0.4m。初期支护采用拱墙I18工字钢架加强支护，间距0.6m/榀设置。（6）采空区对应左线隧道D3K290+776+796段拱部采用89大管棚进行超前支护，长度20m，环向间距0.4m。初期支护采用拱墙I18工字钢架加强支护，间距0.6m/榀设置。5.1施工作业平台为方便小导管及管棚作业施工，采用隧道弃碴回填成作业平台。平台共分两个台阶，即小导管作业平台和管棚作业平台，小导管作业平台长6米，距离拱顶初支面垂直距离2米；管棚作业平台长8m，距离拱顶小导管作业平台垂直距离为2.5米，即距离拱顶初支面垂直距离4.5米；管棚作业平台距离仰拱填充面垂直距离为4.7米，填筑长为15.77米的缓坡，便于机械设备运至作业平台。弃碴回填过程中要用挖机分层碾压，避免机械设备使用过程由于平台不稳而失衡。详见附图1。5.2小导管施工5.2.1小导管参数（1）规格：42，壁厚3.5mm；（2）单根长度：6.0m；（3）环向间距：40cm；（5）倾角：外插角45，可根据实际情况调整；（6）注浆材料：1:1水泥浆。5.2.2施工工艺流程地质调查现场试验效果检查制定施工方案进行施工施工准备设备准备管材加工材料准备喷砼封闭掌子面机具准备拱部放样布孔风枪成孔清 孔插入小导管注浆1:1水泥浆超前小导管施工工艺流程图5.2.3制作钢花管小导管前端做成尖锥形，尾部焊接8mm钢筋加劲箍，管壁上每隔1020cm梅花型钻眼，眼孔直径为68mm，尾部长度不小于30cm作为不钻孔的止浆段。小导管构造见下图。注浆小导管结构图8mm加劲箍小钢管普通焊30cm1520cm5.2.4小导管安装（1）测量放样，在设计孔位上做好标记，用凿岩机钻孔，孔径较设计导管管径大20mm以上。 （2）成孔后，将小导管按设计要求插入孔中。5.2.5注浆采用KBY-50/70注浆泵压注1:1水泥浆。注浆前先喷射混凝土510cm厚封闭掌子面，形成止浆盘。注浆前先冲洗管内沉积物，由下至上顺序进行。单孔注浆压力达到设计要求值，持续注浆10min且进浆速度为开始进浆速度的1/4或进浆量达到设计进浆量的80%及以上时注浆方可结束。注浆施工中认真填写注浆记录，随时分析和改进作业，并注意观察施工支护工作面的状态。注浆参数应根据注浆试验结果及现场情况调整。注浆参数可参照以下数据进行选择：注浆压力：一般为0.51.0Mpa浆液初凝时间：12min水泥：P.O42.5普通硅酸盐水泥砂：中细砂5.2.6注浆异常现象处理（1）串浆时及时堵塞串浆孔。（2）泵压突然升高时，可能发生堵管，应停机检查。（3）进浆量很大，压力长时间不升高，应重新调整砂浓度及配合比，缩短胶凝时间。5.3大管棚施工5.3.1大管棚参数（1）规格：89，壁厚6mm；（2）长度：20m；（3）环向间距：40cm；（5）倾角：外插角35，可根据实际情况调整；（6）注浆材料：1:1水泥浆。5.3.2大管棚制作管棚采用89mm热轧无缝钢管，壁厚6mm，长度为20m，在末端的钢管有一端加工成尖形；其它钢管的两端均加工成丝扣，丝口长度为15cm，采用外套丝扣连接。同一面上的接头不超过总管数的50。钢花管上钻对穿钢管的注浆孔，孔径1016mm，孔间距113mm，呈梅花型布置，尾部留不钻孔的止浆段150cm，相邻两对孔线成垂直状态。5.3.3钻孔钻孔采用YQ100-E管棚钻机。施工时，钻机放在平台上，用四根斜撑固定在平台上，以减小钻机工作时偏斜，提高施钻精度。为保证钻孔方向，钻机钻速及顶推压力要调到较小位置。钻孔时，将钻机的钻头接上孔口管，开始施钻。刚开始施工时要低速低压，钻深1m后转入正常转速。第一根钻杆外露0.20.3m时，停止钻进，用两根管钳人工卡紧钻杆（注意不得卡丝扣），钻机低速反钻，脱开钻杆，大臂退回原位，人工装入第二根钻杆，钻机低速送到第一节钻杆尾部，方向对准后联成一体。按此安装第三根、第四根或更多根，直到钻到设计长度。换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，不合格时及时更换，以保证正常作业。钻孔过程中遇到软质围岩或流塑状黏土时，应改用低压钻进，或者采用套管跟管钻成孔。5.3.4安装管棚钢管钻孔钻好后，将钻头退出，钻杆全部卸下，将预先加工好的钢管安装在大臂上，低速推进钢管，其冲击压力控制在1820Mpa，风压控制在4.06.0Mpa。当第一根管推进孔内外露3040cm时，停止钻进，使顶进的联接套与钢管脱离，大臂退回原位，人工装上第二节钢管，大臂低速钻进，使其对准第一节钢管端部(严格控制角度)，人工持钳进行钢管联接，使两节钢管在联接套处联成一体，钻机再以冲击压力和推进压力顶进钢管。按同样的方法继续加长钢管至设计长度。5.3.5注浆（1）压水试验压水试验的目的主要是测定岩层吸水性，核实围岩渗透性，为选择泵压、浆液配合比作参考，同时检查管路及止浆塞效果。开泵前应先将吸浆管伸入水桶，待泵吸水量正常时，关闭注浆球阀，观测泵压。压力表正常时，持续5min不出故障即可。（2）水泥浆的配制浆液采用1:1水泥浆，浆液配合比需进行现场注浆试验，根据实际情况确定注浆参数。（3）注浆施工操作要求及注意事项检查各种机具，进行试运转。注浆过程中根据地质情况等控制注浆压力，注浆压力一般为0.61.0MPa，注浆终压为注浆压力的23倍，注浆压力应逐步升高，达到终压并继续注浆10min以上。注浆过程中由专人做好记录。浆液达到要求的强度后方可进行洞身开挖。注浆过程中严格控制注浆压力，注浆顺序由拱脚向拱部逐管注浆。5.4 YDK290+780YDK290+800段支护5.4.1洞身开挖洞身开挖应按照爆破安全规程采用控制爆破或非爆破方法。V级型围岩采用台阶法开挖，即上下台阶及仰拱开挖。开挖断面考虑预留变形量15cm。V级围岩上断面开挖循环进尺不得大于60cm，下断面开挖循环进尺不得大于120cm，仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆,仰拱与掌子面的距离不得大于35m。 上台阶开挖10m后及时开挖下台阶，下台阶采用左右交错开挖，先开挖左半断面，开挖5m后开挖右半断面。开挖时严格控制开挖断面中线及高程，按设计中线高程开挖。开挖前应对掌子面进行断面放样，按放样开挖轮廓线开挖，不允许欠挖，拱部最大超挖值不超过15cm，边墙最大超挖值不超过10cm。5.4.2型钢钢架（1）设计参数：拱墙I18型钢钢架，钢架纵向间距0.6m，允许误差范围10cm。（2）钢架应采用胎膜焊接，在加工场地内现场绘制1：1的大样，根据设计大样图加工。（3）钢架各焊接点要焊接牢固，不得出现脱焊、点焊、漏焊现象。（4）钢架应在开挖或初喷混凝土后及时架设。（5）钢架安装前应清除底脚下的虚渣及杂物，钢架底脚应置于牢固的基础上。钢架横向位置偏差50mm，垂直度偏差2。（6）钢架应尽量密贴围岩与锚杆焊接牢固，钢架之间采用22钢筋连接，沿钢架外缘每隔2m用混凝土垫块楔紧。（7）钢筋拱脚打设锁脚锚杆（或锚管），锚杆长度不小于3.5m，每侧数量为23组（每组2根），下断面开挖后钢架应及时落底。（8）钢架应与喷射混凝土形成一体，钢架与围岩间的间隙用喷射混凝土充填密实，保护层厚度不得小于4cm。5.4.3钢筋网片（1）6钢筋盘条焊接成2020cm网格，网格尺寸允许偏差10mm，搭接为12个网格，允许偏差5cm。钢筋网片焊接要牢固，表面无油污锈蚀。（2）钢筋网应在初喷混凝土后安装，应与锚杆连接牢固。（3）砂层地段应先铺挂钢筋网，沿环向压紧后再喷混凝土。（4）钢筋网应随受喷面的起伏铺设，与受喷面保持一定距离，并与锚杆或其他固定装置连接牢固。5.4.4锚杆（1）拱部采用L-3.0m的25组合中空注浆锚杆，边墙采用L-3.0m22砂浆锚杆。中空注浆锚杆每延米11.5根，边墙锚杆每延米9根，间距1.21.0m（环纵）。锚杆孔深要求大于10cm，锚杆孔距允许偏差15cm，锚杆插入深度允许偏差满足设计长度的95%以上。（2）锚杆施工应在初喷混凝土后进行，以保证锚杆垫板有较平整的基面。（3）锚杆必须加锚垫板，垫板应用螺帽上紧并与喷层面紧贴。（4）锚杆插入长度不得小于设计长度的95%。锚杆安装后不得随意敲击。（5）用于边墙或俯角下倾的锚孔内，锚孔灌浆采用杆体中空通孔进浆，锚孔内排气的注浆工艺。（6）用于锚孔上倾的仰角时，锚孔灌浆必须采用锚孔口进浆、中空锚杆体的中空通孔作排气回浆管的注浆工艺。（7）中空注浆锚杆工艺流程见下图。清洗整理标出锚杆位置钻 孔检查锚杆安装锚杆体、止浆塞和垫板注 浆封 口制 浆备 料中空注浆锚杆工艺流程图5.4.5喷射混凝土（1）初期支护混凝土采用C25喷射混凝土，喷射厚度为23cm，最小厚度不小于2/3设计厚度，平整度允许误差100mm。（2）喷射混凝土采用洞外自动计量拌合站拌合，湿喷工艺。喷射混凝土的回弹量：墙部不应大于15%，拱部不应大于25%。（3）喷射混凝土的拌合要严格按照试验室开据的试验配合比施作。（4）喷射混凝土作业应连续进行，要分层、分段、分片，按照自下而上的喷射顺序施工，分段长度不应大于6m。（5）初喷混凝土在开挖后及时进行。（6）分层喷射时，一次喷混凝土的厚度不小于40mm，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝后1小时后再喷射，应先用风水清洗喷射表面。（7）复喷混凝土的一次喷射厚度：拱部为50100mm，边墙为70150mm。（8）喷射混凝土终凝后3小时内不得进行爆破作业。（9）喷射完成后要专人进行洒水养护，时间不小于14d，确保混凝土的强度。（10）湿喷混凝土施工工艺流程见下图。筛网10mm（滤出超径石子）混凝土喷射机混混凝土拌合水泥砂石子水拌合时间1min混凝土运输车运送风压控制在0.45-0.7MPa液体速凝剂80-150cm受 喷围岩面30cm减水剂湿喷混凝土施工工艺流程图5.5泵送C20混凝土回填施工工艺YDK290+780YDK290+800段开挖支护过程中，于采空区范围内拱顶预留3根108钢管，二衬施作前对拱部空腔采用C20泵送混凝土回填，回填高度至拱顶以上2m。5.5.1 原材料选择及其控制水泥的使用及保管水泥进场必须有出厂合格证，并经检验合格后方可使用。水泥进库后要注意保管，防止受潮。各种不同品种、标号的水泥应分别堆放，堆放时要考虑到先进先用的顺序，以免储存时期过长而失效。水泥出厂超过三个月有效期，或发现水泥有受潮结块现象时，均应经过鉴定后按情况使用。粗骨料粗骨料粒径应控制在0.30.4D（D为管径）范围之内，D=100mm时最大粒径不能超过25mm；D=125mm时，最大粒径不能超过30mm；D=150mm时，最大粒径不能超过40mm，且应采用连续级配，针片状颗粒含量不宜大于10%。细骨料细骨料宜采用中砂，通过0.315mm筛孔的砂不应少于15%。外加剂及掺合料的作用减水剂：改善砼的和易性及抹光性，增加抗渗性，减少泌水，防止离析。粉煤灰：提高砼和易性，增加抗渗性，减少泌水及离析，防止砼开裂，可节约水泥，利于泵送。5.5.2 配合比设计泵送混凝土配合比，除必须满足混凝土设计强度和耐久性的要求外，尚应使混凝土满足可泵性要求。混凝土的可泵性，可用压力泌水试验结合施工经验进行控制。一般10s的相对压力泌水率S10不宜超过50%。泵送混凝土的水胶比宜为0.380.50。水胶比过小，和易性差，流动阻力大，容易引发堵塞；水胶比过大，容易产生离析，影响泵送性能。泵送混凝土的砂率宜为38%45%。砂率过大，砼流动性差，泵送性能差，砂率过小，容易影响砼粘聚性、保水性，容易脱水，造成堵塞。采用高效减水剂时，泵送混凝土的坍落度宜控制在150180mm范围之内。泵送混凝土的最小水泥用量（含掺合料）不宜小于300kg/m3，水泥用量过小，影响管壁润滑膜的形成及质量。5.5.3 砼搅拌混凝土各种原材料的质量应符合配合比设计要求，并应根据原材料情况的变化及时调整配合比。一般情况下每班抽测2次，雨天应随时抽测。严格按照经批准的施工配合比准确称量混凝土原材料，其最大允许偏差应符合下列规定（按重量计）：胶凝材料（水泥、矿物掺合料）为1%；外加剂1%，粗细骨料为2%，拌合用水为1%。混凝土原材料计量后，宜先向搅拌机投放细骨料、水泥和矿物掺和料，搅拌均匀后加水并将其搅拌成砂浆，再向搅拌机投入粗骨料，充分搅拌后再投入外加剂，并搅拌均匀。水泥、砂、石储备要满足砼不间断施工需要。泵送混凝土搅拌的最短时间，不应小于3.0min。每种配合比的泵送混凝土全部拌制完毕后，应将混凝土搅拌装置清洗干净，并排尽积水。5.5.4 砼运输砼在运输中应保持其匀质性，做到不分层、不离析、不漏浆。运到灌注点时，要满足坍落度的要求。混凝土宜在搅拌后60min内泵送完毕，且在1/2初凝时间内入泵，并在初凝前浇筑完毕。混凝土搅拌运输车装料前，必须将拌筒内积水倒净。当运至现场的混凝土发生离析现象时，应在浇筑前对混凝土进行二次搅拌，但不得再次加水。混凝土搅拌运输车在运输途中，拌筒应保持24r/min的慢速转动。当搅拌运输车到达浇筑现场时，应高速旋转2030s后再将混凝土拌和物喂入泵车受料斗。混凝土搅拌运输车给混凝土泵喂料时，应符合下列要求：喂料前，中、高速旋转拌筒，使混凝土拌合均匀，若大石子夹着水泥浆先流出，说明发生沉淀，应立即停止出料，再顺转搅拌23min，方可出料。喂料时，反转卸料应配合泵送均匀进行，且应使混凝土保持在集料斗内高度标志线以上。中断喂料作业时，应使拌筒低速搅拌混凝土。严禁将质量不符合泵送要求的混凝土入泵。混凝土搅拌运输车喂料完毕后，应及时清洗拌筒并排尽积水。5.5.5泵送砼操作规程及其注意事项混凝土泵的操作人员必须经过专门培训合格后，方可上岗操作。混凝土泵与输送管连通后，应按所用混凝土泵使用说明书的规定进行全面检查，符合要求后方能开机进行空运转。混凝土泵启动后，应先泵送适量水以湿润混凝土泵的料斗、活塞及输送管的内壁等直接与混凝土接触部位。方法之一润滑混凝土泵和输送管内壁。泵送水泥浆；泵送与施工混凝土相同配合比但粗骨料减少50%的混凝土通过管道。开始泵送时，混凝土泵应处于慢速、匀速并随时可反泵的状态。泵送速度应先慢后快，逐步加速。同时，应观察混凝土泵的压力和各系统的工作情况，待各系统运转顺利后，方可以正常速度进行泵送。泵送混凝土时，如输送管内吸入了空气，应立即反泵吸出混凝土至料斗中重新搅拌，排出空气后再泵送。泵送混凝土时，料斗内应保持足够的混凝土。当混凝土泵出现压力升高且不稳定、油温升高、输送管明显振动等现象而泵送困难时，不得强行泵送，并应立即查明原因，采取措施排除。可先用木槌敲击输送管弯管、锥形管等部位，并进行慢带泵送或反泵，防止堵塞。当输送管被堵塞时，应采取下列方法排除：重复进行反泵和正泵，逐步吸出混凝土至料斗中，重新搅拌后泵送。用木槌敲击等方法，查明堵塞部位，将混凝土击松后，重复进行反泵和正泵，排除堵塞。当上述两种方法无效时，应在混凝土卸压后，拆除堵塞部位的输送管，排出混凝土