斜井进正洞挑顶施工方案

改建南平至龙岩铁路扩能改造工程南戴云山隧道1斜井进正洞挑顶法施工方案编制复核审核中铁十一局南龙铁路V标第三项目部二0一四年七月二十日目录一编制依据1二编制目的1三工程概况1四地质情况2五施工方案2六施工控制要点8七监控量测9八劳力、机具设备配置11九质量控制措施12十安全及环保要求15十一施工注意事项16南戴云山隧道1斜井进正洞挑顶方案1、编制依据11、铁路隧道工程施工技术指南（TZ2042008）12、铁路隧道工程安全技术规程（TB10304200913铁路隧道工程施工质量验收标准（TZ104172003、J287200414、南龙铁路南戴云山隧道设计图（图号南龙施隧4301）15、铁路隧道辅助坑道设计参考图16、工程所在地地理位置、交通条件及地质条件。17、可利用的新技术、新工艺、新材料、新设备资料。18、国家及行业有关工程建设的法律、法规、标准、条例等。2、编制目的21、在地质条件复杂的隧道挑顶施工中，要宁慢勿快、及早成型，尽快抑制围岩变形。22、通过增设临时支护，且不需拆除临时支护即可使正洞支护一次成型，确保初期支护质量、结构稳定及施工安全。3、工程概况南戴云山隧道位于福建省永安市西洋镇与漳平市双洋镇交界处，进口里程DK141913，位于永安市西洋镇上螺村，出口里程DK1540819，位于漳平市双洋镇温坑村，隧道全长121689M。本隧速度目标值为200KM/H。隧道最大埋深约900M。隧道纵坡最大坡度8，最小坡度38。南戴云山隧道围岩分类为级围岩220延米,明洞89延米，级围岩4779延米，级围岩2610延米，级围岩8735延米，帽檐斜切式缓冲结构23延米，喇叭口倒切式缓冲结构14延米。南戴云山隧道1斜井位于线路前进方向右侧，与隧道正洞交于DK145500里程处，斜井采用无轨运输双车道断面。斜井综合坡度为991，井口里程XD1K1460，与线路平面夹角为90。斜井井身按250M左右的间距共设置4处缓坡段，井底缓坡段长65M，洞身部分缓坡段长30M,以利安全，缓坡段坡度2。斜井平长1460M，坡度为1137（平台处采用2），采用无轨双车道运输，内净空尺寸为62M（高）75M（宽）。4、地质情况与线路相较于DK145500，与线路夹角为90。斜井隧道洞身围岩为燕山早期第二次侵入（523B）黑云母花岗岩，灰白色间肉红色，块状构造，弱风化，岩石坚硬，工程性质较好。井口表层为坡积层（QELDL）粉质粘土，褐黄色硬塑，厚12M，下伏燕山早期第二次侵入（52B）黑云母花岗岩，灰白色间肉红色，中粗粒华岗结构，块状构造；全风化弱风化，全风化厚1020M，强风化厚58M，以下为弱风化，岩体节理裂隙发育，稳定性较差，易坍塌。地下水以基岩裂隙水为主，较发育。斜井井身围岩以为主，井口处围岩划为级。五、施工方案（纵向爬坡导坑法）51、总体方案辅助坑道施工至正洞交界处，以圆曲线形式转体进入正洞，同时上坡开挖至正洞拱顶高程，并继续沿相同方向按正洞支护形式掘进一定距离，形成作业空间后，转向相反方向施工，扩挖临时支撑达到正洞标准断面。辅助坑道1斜井挑顶进正洞平面图见图1，交叉口正洞钢架落脚平台立面图见图2，施工程序详见表1。正洞钢架落脚点并列焊接2榀I8钢架横梁作为正洞钢架落脚平台1型钢支撑（两榀连接）正洞钢架立柱支撑斜井范围外正洞钢架I18型钢支撑（两榀连接）正洞钢架立柱支撑斜井范围外正洞钢架斜井I18型钢钢架两榀连接斜井型钢钢架两榀连接图2、交叉口正洞钢架落脚平台立面图上上2上I18上I18上上上隧道中线加强环并列焊接2榀18拱架横梁作为正洞钢架落脚平台辅助坑道洞口辅助坑道中线斜井向正洞转向的路线斜图1、斜井挑顶进正洞平面图表1斜井与正洞相交处施工程序表施工顺序示意图说明11、辅助坑道掘进至正洞开挖轮廓线后，在交叉口处施作加强支护及斜交口处支撑架。2、及时施作辅助坑道交汇段二次衬砌。21、按照确定的曲线半径测设爬坡导坑中线。2、沿隧道一侧方向，斜向上开挖爬坡导坑至正洞拱顶。3、爬坡导坑断面可根据围岩情况调整。3爬坡导洞拱顶与正洞拱顶位于同一高程后，在导洞内直接向正洞进行扩挖，一端正洞施工10M后喷射混凝土封闭掌子面。4上上1、调头按正洞相应围岩级别施工方案进行开挖，开挖过程中对有影响的爬坡导洞的钢架进行拆除；2、施工中可根据需要开挖一段距离后，暂停该方向开挖，并喷射混凝土封闭掌子面，再按设计开挖方向正常工序进行开挖及支护。5按照相应围岩等级的施工工法进行正洞开挖52施工步骤辅助坑道交叉段辅助坑道与正洞交接处设计加强钢架，加强环中设置2榀I18斜井拱顶爬坡导坑正洞正面图斜井正洞拱顶爬坡导坑（爬坡导坑纵断面）图上上上并联辅助坑道型钢钢架，外侧增设I18门型钢架，门型钢架分节与辅助坑道钢架焊接在一起，相邻钢架采用22纵向钢筋连接。I18型钢钢架由横梁和立柱组成，横梁与辅助坑道18型钢钢架之间的空隙，从两侧对称焊接竖向18A型钢立柱短撑，钢架安装后该空隙喷射混凝土回填密实。在横梁上按照正洞套拱的间距纵向设置I18钢柱头，作为正洞套拱的支撑点，门型钢架每侧增设610根42锁脚锚管和系统锚杆。交叉段门架底脚处设25纵向槽钢、扩大门架拱脚和底稿地基承载力。1斜井与正洞为正交，靠近正洞段7M辅助坑道原设计格栅拱架替换为I18型钢拱架，间距调整为15M。正洞仰拱钢架与辅助坑道加强环最外侧的仰拱钢架焊接，正洞仰拱衬砌钢筋和辅助坑道仰拱衬砌中的预埋钢筋连接，确保正洞和辅助坑道交叉口处的紧密连接，能共同受力。爬坡导洞开挖完成辅助坑道加强环和交叉段二次衬砌后，爬坡导洞现已辅助坑道断面形式，按R1015M的圆曲线半径，以不大于30的坡度爬到正洞拱顶高程，同时爬坡导洞的净宽增加至90M。爬坡导洞支护参数I18型钢钢架，间距15M/榀，每榀钢架设35M长42锁脚锚管12根；8钢筋网，网格2020CM；22系统锚杆，长度30M，间距1010梅花型布置，20CM厚喷射混凝土。施工中应保证锁脚锚管和纵向连接筋的施工质量。正洞施工完成爬坡后，在导洞向一端直接扩挖正洞，待施工约10M后封闭掌子面，回头进行反向正洞施工。反向开挖正洞时，先开挖顶部，再开挖两侧。开挖时仅对有影响的导洞钢架进行拆除，并相应完善其他支护。六、施工控制要点正洞与辅助坑道相交地段处于复杂的三维受力状态，为保证正洞安全挑顶施工的完成，正洞初期支护必须座落于一个牢固的落脚平台，同时应加强该段正洞初期支护的锁脚锚杆施工，防止拱架下沉。辅助坑道斜井变断面段施工，应加强初期支护，支护参数应比正常断面相应提高。交叉处加强环设置由于正洞开挖断面较大，为确保扩顶段正洞施工安全，在辅助坑道斜井与正洞交接处设置一加强环，加强环由2榀18型钢钢架组成，钢架间采用22钢筋连接，喷设混凝土覆盖钢架。设置托梁，为正洞拱架提供落脚平台在正洞与辅助坑道斜井拱顶交界里程处，沿正洞方向设置拱顶纵向托梁，托梁采用18型钢，牢固焊接于辅助坑道斜井钢架拱顶，托梁与斜井钢架间空隙设置18A型钢竖向立柱，立柱应与正洞拱架位置相对应，牢固焊接并喷射C25砼回填密实。加密设置正洞初期支护锁脚锚管，每榀钢架单侧不少于610根锁脚锚管，锚管长40M，注水泥砂浆，锁脚锚管与钢架牢固焊接，防止拱架下沉。斜井到达正洞位置后，需要在XDK0000至XDK0010范围内，按照设计围岩级别进行初期支护，正洞开始扩挖后，按照围岩进行初期支护。辅助坑道斜井进入正洞开挖前，必须先完成辅助坑道交叉段的衬砌施工。辅助坑道交叉口处的加强环必须深入正洞初期支护断面，保证为正洞的支护提供有力的支撑。在辅助坑道向正洞转化的整个过程中，加强监控量测工作，并及时根据量测数据进行调整支护参数和施工工序。，正洞交叉段开挖后要及时进行正洞仰拱、二次衬砌的施工，以便初期支护和仰拱尽早成环，确保施工安全。加强强交叉口段内的通风，在抬高进入正洞的导洞内应设置降温设备。七、监控量测斜井与正洞形成的喇叭口，开挖断面大，作为施工通道放置时间长，围岩在应力重分布和应力释放的过程中，会引起支护结构产生位移、变形，直至支护结构破坏，危及隧道安全，因此在施工中建立严密的监控量测是保证安全的主要手段，同时也是调整支护参数的信息来源。量测点布设隧道每个量测断面各布置一个拱顶下沉测点和一条水平净空收敛量测基线（台阶法开挖时，在拱脚以上05M加测一条）。在交叉处正洞及斜井位置，分别布设三个断面，测点布置见图5为确保量测精度和加快量测速度，在隧道拱顶下沉和水平收敛量测中采用目前比较先进的无接触围岩量测技术，采用全站仪。无接触法围岩量测的原理与方法量测方法图55、量测点布置图测量人员定期对隧道断面上布设的观测点进行全自动多测回全圆观测，得到这些点的相对坐标，根据相对坐标计算出各观测点间的弦长，以第一次的弦长为基准，以后各期观测的弦长与第一次比较得到变形量，各次观测所得变形量绘制在直角坐标系中，将各点连线形成变形曲线图，在完成多次观测以后，对变形量（变形率）散点进行回归分析，对今后的变形量（变形率）进行预测。根据有关规范、规程、设计资料及类似工程经验，该段监控量测水平收敛变形管理等级见表2表2变形管理等级管理等级管理位移（MM）施工状态U200停工，采取特殊措施后方可施工监控量测注意事项为取得开挖后围岩早期状态变化数据，各项测点应尽量靠近上开挖面布置（不大于2M）,在爆破后24H内或下次爆破前，读取初次读数。周边收敛、拱顶下沉及地表下沉各项测点应尽量集中设在一个断面，以便量测成果的协调分析、综合运用。采用台阶法开挖时，当下半断面开挖靠近上半量测断面时，量测频率应适当增加。八、劳力、机具设备配置开挖作业人员20人；钢架、钢筋网及锚杆施工10人；喷射混凝土作业14人。主要施工机具配置小型挖掘机2台（或大型挖掘机1台），装载机1台，湿喷机2台，压入式通风机（视斜井长度设置）等。九、质量控制措施1、施工中必须加强围岩量测，根据量测结果及时反馈支护信息，确保支护措施安全合理。交叉口段斜井衬砌应及早施作。斜井与正洞掌子面施工时，应设专人值班，随时观察围岩及支护状态的的稳定性。隧道在开挖过程中，尽量减少挖掘机对隧道边沿的开挖，减少对围岩的扰动，避免侧壁或拱顶掉块现象。开挖完毕后，应尽早对围岩进行支护封闭，减少围岩暴露的时间。在挑顶处设置缓行标志，必要时安排人员指挥交通。在向洞内运输爆破器材时，雷管与炸药放置在带盖的容器内分别运送。当人工运送爆破器材时，直接送到工作地点，严禁中途停留，且有专人防护；汽车运送爆破器材时，炸药与雷管分别装在两辆车内专车运送，由专人护送，严禁其他人员搭乘，汽车排汽口加装防火罩。施工期间，现场施工负责人会同技术人员对各部支护进行定期检查。在挑顶变断面地段，每班责成专人检查。锚杆的质量、长度，喷混凝土的质量、厚度，以及钢拱架的安装位置、间距等严格按本方案施工。若已锚地段有较大变形或锚杆失效，立即在该地段增设加强锚杆，长度不小于原锚杆长度的15倍。用于临时支护的立撑底面加设垫板或垫梁，并加木楔塞紧。2、质量控制进洞挑顶施工质量控制要点主要是控制隧道开挖断面及钢架加工制作及安装两个方面。隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求制作钢架所用型钢进场检验必须按批抽取试件作力学性能（屈服强度、抗拉强度和伸长率）工艺性能（冷弯）试验，其质量必须符合现行国家标准碳素结构钢（GB700）、热扎普通工字钢（YB（T）56）等的规定和设计要求。检验数量以同牌号、同炉罐号、同规格、同交货状态的型钢，每60T为一批，不足60T应按一计。每批抽检一次。制作钢架的钢材品种和规格必须符合设计要求。型钢钢架的弯制应符合设计要求。钢架的结构尺寸应符合设计要求，并报监理工程师复检确认。钢架安装不得侵入二次衬砌断面，底部不得有虚碴，相邻钢架及各节钢架间的连接应符合设计要求。钢架的混凝土保护层厚度不得小于3CM。表面覆盖层厚度不得小于3CM。沿钢架外缘每隔2M应用钢楔或混凝土预制块与初喷层顶紧，钢架与初喷层间的间隙应采用喷射混凝土喷填密实。2、质量检验隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求，并报监理工程师按照有关文件规定复检。检验数量每一开挖循环检查一次。检验方法采用全站仪、水准仪测量。隧道开挖应严格控制欠挖。拱脚和墙脚以上内断面严禁欠挖，并报监理工程师复检确认。检验数量每一开挖循环检查一次。检验方法施工单位采用自动断面仪测量等仪器测量周边轮廓断面，绘断面图与设计断面核对；监理工程师见证测量，现场核对开挖断面。钢筋、型钢等原材料应平直、无损伤，表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀。检验数量全部检查，并报监理工程师见证确认。检验方法观察。钢架制作应符合下列规定采用型钢弯制钢架时，分节长度应根据设计尺寸及所采用的开挖方法确定，各节长度不应大于4；钢架节点焊接长度应大于4CM，且对称焊接；钢架周边拼装允许偏差为3CM，平面翘曲应小于2CM。检验数量每榀钢架检查一次，并报监理工程师复检确认。检验方法观察、尺量。钢架安装允许偏差的检验应符合下表的规定钢架安装允许偏差序号项目允许偏差1间距100MM2横向50MM3高程50MM4垂直度25保护层和表面覆盖层厚度5MM检验数量每榀钢架检查一次，并报监理工程师复检确认。检验方法测量、尺量。十、安全及环保要求1、安全要求根据地质预报材料核对地质情况，如地质情况与设计不符则及时调整施工方案。坚持“短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。正洞斜井相交段施工时应及时设置监控量测点，加强监控量测，如发现异常，应立即采取加固措施。机械开挖时，为防止挖掘机等大型机械对已支护好钢架进行碰撞，造成钢架损坏，开挖时，指派专人对开挖作业进行指挥，严格限制机械作业界限，以防止碰撞钢架。爆破作业时所有人员应撤至不受有害气体、振动及飞石伤害的安全地点。安全地点与爆破工作的距离不应小于200M。构件支撑的立柱不得置于虚碴和松动围岩上。在软弱围岩地段，立柱底面需加设垫板或垫梁。钢架的安装作业时，作业人员之间须协调动作，在本排钢架未安装完毕，并与相邻的钢架和锚杆连接稳妥之前，不得擅自取消临时支撑。钢架每一循环安装作业时，中途不得停止，要一气呵成，交接班在工作面进行，使支护快速形成，并及时喷护，以便围岩开挖面尽早形成封闭对围岩变形起到一定的约束作用，减少不安全事故的发生。交叉口段斜井衬砌应及早施作，挡头板沿正洞线路方向安设。斜井与正洞掌子面施工时，应设专人值班，随时观察围岩及支护状态的的稳定性。作业人员应佩戴安全帽，穿防滑鞋，严禁酒后上岗。制定挑顶施工的安全应急预案，做好应急材料、物资的储备。2、环保要求施工中应加强通风，保持洞内空气质量。弃碴时要由专人指挥、堆放整齐、边坡平