岩溶暗河施工组织设计1

武武 隆隆 隧隧 道道 横横 洞洞 工工 区区 岩溶暗河整治施工组织设计岩溶暗河整治施工组织设计 编制 审核 批准 中铁十四局渝怀铁路工程指挥部五公司 二 二年十二月十日 岩溶暗河整治实施性施工组织设计 1 武隆隧道岩溶 暗河治理施工组织设计武隆隧道岩溶 暗河治理施工组织设计 一 编制依据 铁道部有关规程 规范 及相关验收标准 武隆隧道岩溶暗河整治处理方案施工图 武隆隧道横洞工区 实施性施工组织设计 武隆隧道横洞工区 质量计划 二 编制范围 正洞 D2K192 235 315 段及平导 PD0 460 510 段 1 暗河综合治理 正洞 D2K193 170 355 段 2 3 岩溶暗河综合治理 武隆隧道泄水洞 三 编制原则 从施工组织 设备配置 物资保证等方面 确保 2003 年雨季 5 月 30 日 来临之前 泄水洞贯通 2 3 岩溶暗河基底处理 集水廊道 施工完毕 1 暗河处理完毕 在岩溶暗河治理过程中 遵循以下原则 当进度与安全发生矛盾时 遵循安全第一的原则 当质量与进度发生矛盾时 遵循质量第一的原则 第一部分 1 暗河施工组织设计 工程概况 2001 年 10 月 13 日 武隆隧道横洞工区平导掘进至 PDK0 492 揭露出 1 暗河 暗河顶板与平导底部标高基本相同 暗河水面距平导底标高相距 约 3m 暗河与平导近于正交 宽度约 15m 水面宽约 2m 深度 3m 流 量大 流速大 暗河于平导右侧发育成溶腔 开挖两天后溶腔顶部发生坍 塌 坍塌宽度 20m 高度 15m 左右 2002 年 3 月 10 日正洞掘进至 D2K192 283 时 又遇 1 暗河 暗河从隧道底板下面穿过 底板厚度不足 1m 爆破时将底板揭开 暗河宽度 8 0m 水面宽度 3m 最大水深 3 5m 暗河与线路成 78 交角 揭露时属于枯水季节 测得水流量 3 5m3 d 左右 雨季时成倍增长 暗河位置如下图 岩溶暗河整治实施性施工组织设计 2 水位 正洞 平导 坍落体 二 总体施工方案 暗河排水采取在隧道仰拱底面线以下 50cm 修筑有压排水涵的方法 涵洞位于河道内 净宽 4 0m 净高 3 3m 结构形式采用钢筋混凝土拱涵 为解决在流水中涵洞开挖与混凝土施工及主体涵洞流水量可能不足的 问题 采用在暗河一侧 10m 处先挖迂回涵洞的方法 其净尺寸为 2 0m 2 5m 迂回涵洞基底低于主体涵洞基底 50cm 迂回涵洞通过竖井向 两侧开挖 竖井低于迂回涵洞 1 0m 便于放置提升料斗 竖井施工完成后 将暗河水引至迂回涵洞内 再进行主体涵洞施工 两涵洞布置图如下 岩溶暗河整治实施性施工组织设计 3 暗河水 竖井 200 250 隧 道 中 线 平 导 中 线 迂回涵洞 涵 洞 轴 线 曲墙模筑5000 级钢筋混凝土衬砌 三 施工工艺 工艺流程 竖井施工 因暗河壁为页岩 透水性较好 为防止在竖井靠开挖中暗河水渗流 竖井距离暗河不少于 10m 因为暗河向小里程方向隧道基底为溶洞充填物 泥夹块石 向大里程方向隧道基底岩性较好 因此选择竖井位置为大 里程方向一侧与河道净间距为 10m 竖井尺寸为 2 0 2 5m 每向下开挖 2m 施作一次壁护 如下图所示 竖井开挖深度比迂回涵洞基底深 1m 一是便于集中抽水 二是便于放置提升设备 如图 竖井出碴采用电动葫芦垂直提升 自行加工 1 0 1 0 1 0m3的钢板料 斗 在竖井内并排放置两个 料斗下方制作成活动开关 人工装碴 电动 葫芦提升到井口上面后 沿工字钢轨道水平运输至停放在一侧的梭矿上 打开料斗下面的开关 将碴卸出 河道清碴 水深大于 50 清理平导坍方体 对溶腔进行支护 主涵洞平行开挖 开挖竖井 开挖迂回涵洞 迂回涵洞衬砌 引流暗河水 主涵洞开挖 主涵洞衬砌 岩溶暗河整治实施性施工组织设计 4 提升装置布置如下图所示 8 50 喷射砼 5 8 40 12 50 铺底 迂回涵洞 m 开挖衬砌 为解决主题涵洞在流水状态中开挖及混凝土施工的问题 采取先开挖 迂回涵洞的方案 并在迂回涵洞施工中 采取先贯通迂回涵洞下游 使迂 回涵洞下游出口与暗河河道接通 再将迂回涵洞上游打开 在迂回涵洞开 挖过程中应注意做好支护 特别是平导下方为动载条件下的受力 应加强 支护 开挖支护完成后即可将暗河水拦截引入迂回涵洞内 主体涵洞与迂 回涵洞间距及高差如下图所示 铺底厚度 衬砌厚度30 77 19 10 涵洞衬砌采用格栅钢架 组合钢模板衬砌 格栅钢架间距 1 5m 每两 段作为一个循环 两段之间加沥青木板作为沉降缝 四 施工进度安排 竖竖 井井 开开 挖挖 进进 度度 安安 排排 断面方 m2 5开挖深度 m 9 23循环进尺 m 0 7 打眼时间 h 3出碴时间 h 5 交接班极吃 饭时间 h 4 每天进尺 m 1 8护 壁1 天 岩溶暗河整治实施性施工组织设计 5 工期天数6 天开竣工时间 11 7 11 13 迂迂 回回 涵涵 洞洞 进进 度度 安安 排排 迂回涵洞施工期间 主体涵洞清碴可平行作业 开挖深度按 2m 计算 还剩余 2m 则开挖量为 2 0 7 0 30 420m3 每天出渣量按 70m3计算 需 6 天完成开挖 涵洞基础每 3m 一个分段 中间加沥青木板 混凝土方量 42m3 基 础每 6 m 作为一个循环 中间加设沥青木板 混凝土方量为 84m3 基础 施工至平导左壁 施工长度 30m 每循环 2 天 5 个循环需要 10 天 涵身每 6m 为一循环 混凝土方量为 1 692 1 91 2 3 2 33m3 每循环 2 天 基础施工完两个循环后可安排涵身平行作业 实际涵身施工实际需要时间 4 天 主主 体体 涵涵 洞洞 进进 度度 安安 排排 基 础 施 工 基础开挖6 天循环长度6m循环方量84m3 开挖长度30m循环次数5 次循环时间2 天 主体涵洞基础完成时间共需要 16 天 涵 身 施 工 循环长度6m循环次数5循环方量33m3 平行作业时间8 天实际需要时间2 天 第二部分第二部分 武隆隧道泄水洞施工组织设计武隆隧道泄水洞施工组织设计 一 工程概况 上游14断面方 m2 7 26 开挖长度 m 下游50 循 环 进 尺 2 2 打眼时 间 h 2 5 出碴虚方 m3 出 碴 车 数 350 出碴 时间 5 5h 通风时 间 h 0 5 交接班及 吃饭时间 3 每天循 环次数 2 2每天进尺 4 4m 上 下游 14m 范围可平行作业 平行作业折减系 数 0 728m 开挖时间8 天 下游 36m 范围单独作业 每天进尺4 4 m开挖时间9 天 衬砌时间6 天铺底时间2 天 迂回涵洞完成时间 25 天 开竣工时间 11 14 12 10 岩溶暗河整治实施性施工组织设计 6 武隆隧道泄水洞位于横洞口向武隆方向约 900m 处 进口下穿武丰公 路流入乌江 上游与 D2K193 355 右侧 3 溶腔相接 长度为 965m 于 XK0 600 630 及 XK0 270 300 段设两处错车道 泄水洞 V 级围岩段 及洞口下穿公路段采用模筑衬砌 其余地段采用锚喷衬砌 下穿公路地段 拱部采用 25 超前锚杆及拱墙工字钢架加强支护 V 级围岩段采用 42 小导管及拱墙工字钢架加强支护 超前锚杆或小导管环向间距 30cm 纵向 间距 2m 每根长 3m 工字钢架每米设一榀 泄水洞下穿公路武丰公路段 XK0 000 015 采用钢筋混凝土衬砌 二 总体施工方案 泄水洞施工采用全断面开挖 每循环进尺设计为 2 3m 采用 LWL150 扒碴机装碴 小型农用汽车运输 喷射混凝土及模筑混凝土设备采用横洞 工区的拌和站拌料 汽车运输至泄水洞使用 三 临时设施布置 临时用电 临时用电采用横洞口高压电网 川东电力公司 架设至泄水洞口 并根据用电量计算 在泄水洞口设置一台 500KVA 的变压器 因泄水洞长 度较大 且出碴设备为 LWL150 扒碴机电机功率为 55KW 所以在进洞 600m 后 考虑高压进洞 高压进洞变压器采用 250KVA 的容量 施工用水 采用横洞工区高位水池 100 钢管接长至泄水洞口 经计算高位水 池与泄水洞口高差为 67m 与泄水洞末端高差为 49m 扣除管道摩阻 弯 道及水阀阻力 完全满足高压用水的需要 高压供风 掌子面开挖断面约 12 5m2 采用 5 台 T28 风枪钻孔 采用一台 20m3空 压机即可满足要求 但考虑到喷射砼同时作业及备用系数 从横洞工区下 场设备中调两台 20m3空压机使用 岩溶暗河整治实施性施工组织设计 7 压风管道的选择 应满足钢管终端的风压不小于 6 kg cm2 工作风压 不小于 5kg cm2 根据计算高压风管选择 100 钢管即可满足要求 风水管安装注意事项 a 管道敷设要求平顺 接头密封 防止漏风 凡有裂纹 创伤 凹陷 等现象的钢管不能使用 b 靠近空压机 150 米以内 风管的法兰盘接头宜用耐热材料制成垫片 如石棉衬垫等 c 压风管道在总输出管道上 必须安装总闸阀以便控制和维修管道 主管道上每隔 300 500 米应分装闸阀 按施工要求 在适当地段 一般 每隔 60 米 加设一个三通接头备用 管道前端至开挖掌子面距离宜保持 在 30 米左右 并用高压软管接分风器 与分风器联结的胶皮软管长度不 宜大于 10 米 四 爆破开挖 1 工艺流程 3 2 施工工艺 2 1 爆破参数 炮眼数量 掏槽眼 直眼掏槽 6 个 辅助眼 12 个 周边眼 18 个 炮眼深度 周边眼和辅助眼深度均为 2 8m 掏槽眼深度为 3 0 m 周边眼间距 取 40 50cm 装填系数 取 0 7 装药量 A 型断面 55kg 装药结构 周边眼采用反向间隔不偶合装药 导爆索连接 导爆索 搭 脚 手 架 测 量 布 孔 钻 孔 清 孔 装 药 清 理 现 场 连 线 起 爆 通 风 排 烟 清 理 危 石 加工爆破器材 岩溶暗河整治实施性施工组织设计 8 用竹片和电工胶布与炸药绑在一起 2 2 炮眼布置及装药量详见附图 4 1 4 2 五 初期支护 喷射混凝土作业 喷射作业先从拱脚或墙脚向上堆喷 以防止上部喷射回弹料虚掩拱脚 墙脚 而不密实 以致强度不够 造成失稳 先将凹洼部分找平 然后 喷射突出部分 并使其平顺连接 喷射作业应沿水平方向以螺旋形画圈移动 并使喷头尽量与受喷面垂 直 喷射口至受喷面距离以 0 6 1 0m 为宜 喷射混凝土表面应大致平整并呈湿润光泽 无干斑或滑移流淌现象 施作结构锚杆及钢筋网 锚杆安装前必须除去锚杆油污锈蚀并将钻孔吹干净 孔内灌注砂浆应 饱满 锚杆安装后外露长度不宜大于 10cm 钢筋网在洞外预先焊接绑扎成片 运至洞内铺设 钢筋网为 8 6 钢筋焊接而成 网格为 25cm 钢筋网应随受喷面铺设 其间距不大于 3cm 钢筋网应与锚杆体连接牢固 喷砼后钢筋网片不外露 最小保护层 厚度 2cm 安装钢架 按照设计尺寸在平面上放出 1 1 大样 并把整榀格栅钢架分成若干个 单元 分节长度不得大于 4m 并焊好连接法兰 法兰的焊接准确周正 孔眼对应 钢架安装注意事项 为保证钢架置于稳固的地基上 施工中应在钢架基脚部位预留足够 的坚实地基 架立钢架时挖槽就位 为增强钢架的整体稳定性 应将钢架与纵向连接筋 结构锚杆 定 位系筋和锁脚锚杆焊接牢固 钢架平面应垂直于隧道中线 其倾斜度不大于 2 钢架的任何部位 偏离铅垂面不应大于 5cm 岩溶暗河整治实施性施工组织设计 9 钢架连接接头要连接牢固 拱脚部位易发生塑性剪切破坏 故该部 位接头除螺栓连接外 还应四面帮焊 确保接头的强度和钢度 钢架尽可能与围岩贴靠紧密 当钢架和初喷层存在较大间隙时设楔 形混凝土垫块顶紧围岩 钢架与围岩的间距不应大于 5cm 4 超前小导管注浆 级围岩地段采用 42 超前小导管加强支护 长度为 3 0 米 导管 中心环向间距 30cm 纵向间距 2m 每环间纵向搭接 1 0 米 小导管的构造 小导管前部钻注浆孔 孔径为 6 8mm 孔间距 20 30cm 呈梅花形布置 前端加工成锥形 尾部长度不小于 80cm 作为 不钻孔的预留止浆段 尾部焊有 8mm 钢筋弯成的铁箍 小导管安装 首先进行施工放样 在打孔的位置上做出标记 钻孔时 应准确掌握钻进的倾角 完成钻孔作业后 及时清孔 而后将小导管沿钻 孔打入 六 二次衬砌 泄水洞 V 级围岩地段及洞口下穿公路段采用模筑衬砌 其余地段采用 锚喷衬砌 并设混凝土流水槽 共设三种衬砌类型 其中 C1型衬砌断面 790m C2型衬砌断面 60m D 型衬砌断面 85m 模筑混凝土等级均采用 C15 混凝土 模筑混凝土采用组合钢模板 自制钢拱架和衬砌台架浇注混 凝土 混凝土输送泵入模 灌注过程一次成形 循环长度为 6 米 要求平 整度 尺寸 板缝均达到规范要求 立模及加固 衬砌模板的加固应着重模板底部和两端 模板纵向加固采用刚性支 撑 钢管 连接 两端必要时可采用在边墙内锚固钢筋 然后加螺栓紧固的 方法 台车的其余部位必须用刚性支撑顶紧 经检查合格后方可灌注混凝 土 脱模后要认真进行清理 对模板表面的水泥浆 锈斑 污渍等用砂 纸或磨光机打光 并均匀涂刷脱模剂 机油加适量柴油或专用脱模剂 岩溶暗河整治实施性施工组织设计 10 混凝土灌注 混凝土灌注过程中 边墙侧压力最大 为防止 跑模 混凝土应水平 分层进行灌捣 厚度应为 30 40 cm 且应一次连续灌筑 且应控制边墙 灌注速度 两侧交替灌注高度不超过 1 0m 若混凝土灌注过程中因故中断 需采取如下措施 当温度达到 30 时 时间减至 1 5h 当温度减至 10 时 时间延长至 2 5h 如灌注时间超过上述时间 应停止灌注砼 且在 24h 后方 可再灌注砼 且必须在旧砼接触面凿毛并用高压水冲洗干净 混凝土振捣 振捣是影响砼外观质量的重要因素 振捣厚度一般以 30 40 cm 为宜 振点间距 20 cm 与模板距离 15cm 振动时间 25 30s 但也应视震动棒 性能略作调整 应逐层平行振捣 快插慢抽 垂直振捣 做到不漏振不过 振 以将砼中的气泡充分引出 把浆提出 砼不再下沉为标准 确保砼的 密实性和表面的光洁 混凝土拆模 控制拆模时间 砼强度达到 2 5Mpa 时可拆模 如果需要提前拆模 可采用加热法 拆模过程中应防止磕碰 对施工好的砼要做好防护 混凝土养护 拆模后应重视砼养护 确保砼内部水化热散发 避免局部出现干缩龟 裂现象 在衬砌地段洞内相对湿度 90 时采用自然养生 60 90 时洒水 养护 7 天 60 时洒水养护 14 天 七 通风排烟 选用通风机的计算参数 泄水洞开挖断面积 SC1 13 71m2 SC2 21 18m2 SD 19 18m2 一次开挖长度 L 2 3m 一次爆破用药量 A 55kg 隧道内最多作业人数 n 15 人 岩溶暗河整治实施性施工组织设计 11 爆破后通风排烟时间 t 30min 管道百米漏风率 1 3 泄漏系数 P 1 1 L 100 各种条件下的需风量计算 按洞内同时工作的最多人数计算 Q k m q 1 2 15 3m3 min 54m3 min 按稀释一次爆破炸药量所产生的有害气体需风量计算 Q 7 8 t 3 A S2 L2 7 8 30 3 55 13 712 1502 553m3 min 按汽车出碴产生的废气计算 Q ni A 30 3 90m3 min 按洞内允许最小风速计算需风量 QC1 60 V SC1 60 0 15 13 71 123m3 min 选择风机风量 采用压入式通风 稀释爆破产生的有害气体是所选通风机的最大风量 Q压 Q供 1 L 100 553 1 0 013 965 100 627m3 min 风压计算 系统阻力计算表 取用计算式参 数 意 义 0 8m 1 0m 1 2m 空气密度 1 2kg m3 1 21 21 2 V 管口末端风速 4Q D2 18 34m s11 7m s8 15m s 动压 Pa Hd 2 2 V Hd 动压 201 8Pa82 13Pa39 85Pa 管道摩擦系数 0 019 0 019 0 0190 019 L 通风距离 965m 965m965m965m d 风管直径 0 8m1 0m1 2m V0 管内平均风流速度 Qa Q 2 60 4 D2 19 56m s12 52m s8 69m s 静 压 摩擦阻力 h d LV 2 2 hf 0 1h hs h hf h 摩擦阻力 5261 1Pa1724 4Pa629 3Pa 岩溶暗河整治实施性施工组织设计 12 hf 局部阻力 526 1 Pa172 4 Pa69 2 Pa hs 静压 5787 2 Pa 1896 8 Pa 761 5 Pa 系统风压 Pa H Hd hs H 系统风压5989 Pa1979 Pa801 4 Pa 由上表可见 选用 0 8m 的风筒不能满足通风的需要 选用 1 2m 直径的风筒 风压损失是