大坪山进洞方案.doc

大坪山隧道左线进口进洞方案 1 工程概况大坪上隧道为泉厦高速公路的扩建隧道，扩建采取新建2座分离式两车道隧道，左线长1088.3，里程ZK393+744.7ZK394+833;右线长1082.5，里程YYK393+734YYK394+816.5,扩建方案为在原两洞之间新建一两车道隧道，并在右洞的右侧新建一两车道隧道，这样大坪山隧道形成了四洞小近距隧道群。其中原隧道中间的新建隧道施工必须要保证既有线的行车安全，且受到施工场地限制，是本隧道施工的重难点。2 工程地质本隧道左洞进口设计为级围岩，洞口坡面中部地表覆盖0.50.7米的原洞回填土，左右两侧回填土厚度为1.01.5米。清除洞口坡面回填土后即出露岩体，其中部围岩整体性较好，为弱风化花岗岩，节理裂隙发育，呈巨块（石）碎（石）状镶嵌结构；两侧较破碎，为强风化花岗岩，节理裂隙发育，呈碎裂结构，局部夹砂土。洞口围岩无地下水渗出。2008.4.18日经设计院、业主代表等多方现场勘察，将围岩定性为级，进洞超前支护由原15米超前大管棚变更为超前注浆小导管，洞口级围岩段开挖方法在确保安全的前提下，可由原设计中隔壁导坑法改为上下台阶开挖法。3 洞口临时设施及对既有公路的防护措施根据实际地质情况，本隧道洞口段大部分为岩体，开挖时需打眼放炮。由于隧道左洞是在两条既有行车线之间进行施工，为不影响高速公路通车安全及正常运营，开挖时多打眼、少装药，采用控制爆破，同时在左洞口两侧修建围墙隔离封闭、设置防护排架，并在爆破面覆盖“炮被”及防护网，防止飞石侵入既有行车线，确保安全。1）修建围墙隔离封闭由于在既有隧道的中央隔离带内施工，首先将既有高速路的左、右两行车道两侧分别用围墙封闭，使行车道与中央分隔带均独立起来。围墙高两米，从洞口边仰坡开挖线，沿着既有线两侧隔离栅一直到隧道拌和站，里程ZK393+750ZK393+450，确保施工现场与既有线的全部隔离。2）洞口排架防护隧道左洞洞口段开挖前为防止飞石、滚石、滑石在爆破时侵入公路行车限界，妨碍行车安全，在行车道两侧设置钢管防护排架。防护排架为双层，从原洞坡面起，与坡面紧密衔接，至ZK393+720里程处止，长度25.0米，高度为6.0米。排架采用48*3.5mm的钢管安装而成，钢管间距8080cm，间隔2.4米设置交叉斜向剪力撑，各节点采用抱箍牢固连接。排架底端通过48*3.5mm钢管与地面斜撑固定，基础浇注C20混凝土，同时在作业面用钢丝绳锚固于地面，确保排架牢固稳定。排架安装好后，在每层排架上满铺一层安全网，网眼尺寸22cm，以确保有效阻挡飞石。排架设置及构造详见“左洞口开挖防护排架图”。3）炮被及防护网覆盖进洞口开挖点药爆破前，在开挖面覆盖一层竹排或废旧轮胎，利用缓冲原理减小爆破飞石的速度。跑被外再覆盖一层防护网，防护网每片之间用“U”形扣锁紧，并将网片牢固锚固于洞口坡面，网片适当松弛，使之有效阻挡飞石及跑被。4 洞口段洞身施工方法 4.1 级围岩洞口超前注浆小导管进洞施工根据2008.4.18日变更设计，将隧道左洞进口原设计的15米超前管棚进洞更改为超前注浆小导管，变更里程ZK393+752ZK393+767。超前小导管采用管径50、壁厚5mm的热轧无缝钢管，导管长7.0m，钢管前端加工成锥形，尾部焊接6钢筋箍，管壁四周钻压浆孔，压浆孔间距15cm，按梅花型布置。导管均匀布置在隧道拱部，每循环37根，导管环向间距50cm，纵向间距4.9m（见下图：超前小导管布置图）。超前导管的钻孔方向严格控制，按15外插角打设，以确保能够对隧道周边围岩起固结支护作用，切不可出现超前导管伸入隧道洞身断面内。超前小导管施工顺序如下：（详见下图 超前小导管施工工艺流程图）1）搭钻孔平台并安装钻机钻机平台可用枕木或钢管脚手架搭设，搭设平台一次性搭好，钻孔由两台钻机由高孔位向低孔位对称进行，可缩短移动钻机与搭设平台时间，便于钻机定位。平台支撑要着实地，连接要牢固、稳定。防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。2）钻机定位并钻孔钻机要求与已设定好的孔口管方向平行，必须精确核定钻机位置。用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线也孔口管轴线相吻合。A、为了便于安装钢管，钻头直径大于小导管直径；地质调查超前小导管施工工艺流程图注浆设计现场试验设备准备效果检查管材加工制定施工方案进入施工施工准备材料准备混凝土封闭掌子面孔位放样风枪钻孔高压风吹洁孔内钻碴安设小导管联接管路及密封孔口注浆机具准备B、岩质较好的可以一次成孔；钻进时产生坍孔卡钻，需补注浆后再钻进。C、钻机开钻时，可低速低压，待成孔一定距离后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。D、钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的现象及时判断成孔质量，并及时处理钻进过程中出现的事故。3）小导管制作与安设小导管采用50mm无缝钢管制成，前端做成尖锥头，管壁梅花行交错布置孔径为8mm的孔眼，孔眼间距15cm。注浆管采用风枪钻孔插打或风枪两种方式进行，土质松软时采用风枪直接将钢管顶入；土质较硬时采用风枪钻孔插管，即沿隧道纵向开挖轮廓线向外以15的外插角钻孔，将小导管打入地层。为防止孔眼堵塞而影响注浆效果，注浆前采用高压风清洗注浆管。4）小导管注浆在小导管前安设分浆器，一次可注入35根小导管，浆液水灰比为0.5:1,注浆压力为0.51Mpa。注浆时由小到大，从开始0Mpa升到终止压力1Mpa，稳压3min。流量计显示注浆量较小时，即可结束注浆。必要时可在孔口处设置止浆塞，止浆塞应能承受规定的最大注浆力或水压；注浆时由两侧对称向中间进行，自下而上逐孔注浆，如有窜浆或跑浆时，采用间隔注浆，最后全部完成注浆。施工注意事项：第一，喷35cm厚混凝土封闭掌子面作为止浆墙，为注浆作好准备工作；第二，准确测量隧道中心线和高程，并按设计标出小导管的位置，误差15mm；第三，用线绳定出隧道中心面，随时用钢尺检查钻孔或推进小导管的方向，以控制外插角达到设计的标准；第四，施工顺序从两侧拱腰向拱顶进行，为提前注浆留好作业空间。4.2洞口段级围岩开挖4.2.1 洞口段施工方法及顺序隧道左洞进口根据实际地质情况，围岩以弱风化花岗岩为主，围岩自稳能力较好，开挖时采用半断面正台阶法施工，上台阶在施工7.0m长超前小导管并注浆后采用光面爆破开挖，下台阶进行松动爆破后用挖掘机挖除。台阶长度根据情况控制在810米，进洞第一循环开挖进尺控制在1.0米左右，进洞后开挖进尺控制在1.5米左右，主要采用控制爆破掘进作业。（见下图：左线洞口段开挖及支护顺序图）。隧道进洞第一循环为确保开挖断面效果、减少放炮对周围围岩的扰动，在控制进尺1.0米的同时，将上导坑分为两部开挖，即先进行上导坑中部掏槽开挖，然后再进行光爆区放炮开挖。自第二循环后上导坑一次起爆放炮开挖。4.2.2 洞口开挖钻爆设计钻爆设计原则:采用短进尺、弱爆破、多打眼、少装药进行光面爆破，在满足施工安全、工程质量、施工工期，按照工程的具体情况，合理选择爆破参数，并且在施工中不断总结，使爆破参数达到最优化，以不断提高工程质量为原则。4.2.2.1炸药性能及尺寸性能：爆破器材采用非电毫秒雷管（120段），炸药采用爆速较低的2号岩石硝铵炸药，其性能如下：爆速km/s-1猛度/mm殉爆距离cm密度/g.cm-3临界直径3-3.216-198-121.112-16尺寸：根据设计要求，选用以下直径和长度的炸药，根据公式Q = 计算出单筒药量及线装药密度：-直径mm-单筒药长cmQ-单筒药量g-线装药密度g/m掏槽区3220150833崩落区3220150667光爆区32201502854.2.2.2钻爆设计（1）单位炸药的消耗量采用类比法根据岩石坚固系数查表选出单位炸药的消耗量:q = 0.65 kg/m3 确定了单位炸药的消耗量后，根据设计进尺和单位面积计算出单个进尺总药量：_单个进尺药量, kg_ 炮孔长度 m, 这里取L=1.5m（第一循环L=1.0m）S_ 掘进单位面积，S=73.7 m2_炮眼利用率, 取90%计算得出单个进尺总药量= 0.91.573.70.65=65.0 kg（第一循环=48.0kg）（2）掏槽区设计:在施工中选取掏槽区面积为4m2, 为方便凿岩台车钻孔, 选断面中部偏下区域钻孔, 以减小抛掷距离。如图1：A、掏槽区药量 掏槽区药量可根据公式Qt = L T t Nt 计算式中 Qt 掏槽区药量mL孔深m, L =1.5（实际操作时加深2030cm，第一循环L=1.0m）T装药系数，这里取60%t掏槽区线装药密度g/m，t =1520Nt掏槽孔数，Nt =14个计算 Qt = L T t Nt=1.50.60.8314=10458g = 10.5 kg(第一循环=7.0)B、掏槽区单孔药量掏槽区药量可根据公式Qt单= L计算式中 Qt单掏槽区单孔药量kg掏槽区线装药密度,=1520g/m 装填系数（5080%），这里取60%计算Qt单= L =0.830.61.5 = 0.75kgC、掏槽区单孔装药个数 Nt单= Qt单 / Q=0.75 / 0.15= 5个D、掏槽区装药结构图 （2）光爆区设计A、光爆区最小抵抗线 光面爆破的最小抵抗线可根据经验式W=(1020) d 确定：W光面爆破最小抵抗线，md 钻孔直径，d=0.04m计算得w = 0.50.8 mB、光爆参数光面爆破的孔距可采用a=（0.60.8）w确定：a =0.30.8m 这里取0.5m。排距b = w = a / mw mw孔密集系数，（取mw=0.7）b= 0.5 / 0.7 = 0.7 mC、光爆区面积及钻孔个数光爆区面积Sg = S S1 如图：Sg = 17.2m2钻孔个数Ng=6.850.5= 42个D、光爆区单孔药量光爆区单孔药量可按公式Qg单= L 确定： Qg单 光爆区单孔药量 光爆区线装药密度,=320g/m 装填系数（=0.40.7）,这里取=0.7Qg单= L=285 1.5 0.7=299.3 = 0.30 kg（第一循环=0.20kg）E、光爆区总药量 光爆区总药量可根据公式 Q g = Q g单Ng 计算：式中：Q g光爆区总药量kg计算Qg = Qg单Ng =0.30 42 = 12.6 kg(第一循环=8.4kg)F、光爆区单孔装药个数在光爆区孔眼底部选用32mm的药卷，则：N =299.3/150=1.99 取N =2 个G、光爆区装药结构图光爆区装药结构如图4所示，采用不偶合间隔装药，间隔距离5cm,采用两个32mm的药卷，用导爆索配合雷管起爆。（3）崩落区设计A、崩落区单孔药量崩落区单孔药量可根据公式Q b= L 计算：式中崩落区线装药密度，=1050 g 装填系数（=0.40.7）,这里取=0.6计算Qb= L =0.670.61.5 =0.603 kg（第一循环=0.45kg）B、崩落区单孔装药个数崩落区单孔装药个数可根据公式N b= Q b / Q 计算N b = Q b Q =0.603 0.15 =4.02 取N b= 4 个C、崩落区总药量崩落区总药量可用单个进尺药量减去掏槽区和光爆区药量所得：Q b = Q -Qt - Q g = 6510.5- 12.6 = 41.9 kgD、崩落孔数 N b =Q b Q b =41.90.603 = 69.4在施工中应取整数,可作适当调整,这里取70个F、崩落区孔距排距按公式A=a b = aw计算（其中a=m b, b=w）得A=mw2a _孔距 m， b _排距 m m _炮孔密集系数（取m=0.9）则：w = b = = 1m a =10.9=0.9 m 在实际施工中，可取a=0.8m,b=0.8m,使钻孔数目与设计值相符。G、崩落区装药结构图在实际施工中，为安全起见，单孔可采用2发雷管起爆。 4.2.2.3炮眼布置及装药分配洞口段开挖炮眼布置及装药结构详见下图：洞口级围岩上台阶开挖炮眼布置图。4.3爆破施工工艺（1）施工准备：包括场地布置、施工便道修建、供风供电供水、作业面开挖、钻孔平台修建。（2）钻孔：孔口要完整，孔壁要光滑。操作要领：开口小风压，提着打，不见硬不加压。硬岩快打，软岩慢打。（3）炮孔检查：主要检查以下项目:孔位、孔深、炮眼间距、排距等是否适合设计要求。同时检查孔内是否堵塞，孔内是否有水。（4）装药：用导爆索联接，周边眼采用间隔装药，中间炮孔连续装药，底部采用加强装药。第3页 共 18 页 （5）堵塞：堵塞材料采用砂、粘土等。注意堵塞长度，严禁用石块堵孔。（6）起爆网络连接与起爆：控制爆破只能用电爆、导爆索、导爆管，严禁用火花起爆，重要的用复式网路。起爆前特别注意两点：a、检查确认网路无误方才起爆；b、警戒完毕根据指挥员命令起爆。（7）爆破完毕后经安全员检查无危险后方可撤除警戒；（8）爆破效果分析：每次爆破后检查爆破效果，分析情况，及时调整各爆破参数，以便达到更好的爆破效果。5、隧道洞口段开挖应急措施（1）瞎炮处理：爆破后如有瞎炮，由原施工人员进行处理，采取安全措施排除。对中小爆破，可在距瞎炮的最近距离不小于0.6m处，另行打眼爆破。（2）危石处理：爆破开挖后出现的危石、险石及松动岩石，必须用人工进行清除。（3）坡体变形和裂缝处理：开挖后若发现坡体变形，节理发育与岩层走向及裂缝应立即停止爆破和开挖，及时与有关部门取得联系。（4）防止坍塌的措施A.采用超前小导管注浆防止工作面失稳和减少地面下沉。B.严格控制每循环进尺长度。因为拱顶局部的坍方高度一般是进尺长度的0.5倍。C.控制台阶的长度，充分利用地层纵向承载拱的作用。D.短进尺、弱爆破，是减少地层松弛的重要措施。E.及时封闭支护结构，使其形成一个完整的受力体系，大大地提高结构的承载力，减少地表沉降。F.仰拱喷混凝土和安装钢拱架要紧跟。G.加强监控量测工作，及时进行信息反馈，正确指导施工生产。H.建立标准施工卡片，严格施工工序，施工纪律，加强生产管理。6、爆破安全保证措施（1）建立安全保证和监督检查体系，成立安全领导小组。本项目成立了专职安全小组，由项目经理任组长，并设专职安全员： 组长：林国宣付组长（现场指挥）：林桂林组员