隧道专项施工方案(修改)

编制依据及编制原则编制依据及编制原则 一 编制依据一 编制依据 1 桂平至来宾高速公路工程总承包合同文件 2 桂平至来宾高速公路两阶段施工图设计文件 3 交通部现行的施工技术规范 验收标准及有关文件 4 桂平至来宾高速公路土建工程施工项目招标文件 5 对施工现场的实地勘察 调查资料 6 我公司积累的成熟技术 科技成果 施工工艺方法及同类工程的施工经 验 7 桂来高速公路路基土建工程总体施工组织设计 二 编制原则二 编制原则 1 工期保障原则 根据业主对本标段工程总工期及节点工期要求 科学组织施工 合理配置 资源 计划安排周密 使各项分部工程施工衔接有序 资源利用充分 以保证 总体施工计划的实现 从而确保总工期 2 技术可靠性原则 施工方案制订遵循技术先进 安全可靠 经济适用相结合的原则 根据本 项目工程特点 吸收国内外类似工程施工和管理的成熟技术 结合我单位相关 施工的成功经验 选择可靠性高 可操作性强的施工技术方案 确保工程安全 优质 快速建成 3 经济合理性原则 充分考虑了工程的实际需要及我单位相应资源配置 力求方案经济合理 并在施工过程实施动态管理 以使施工方案优化 效率提高 施工成本降低 4 安全 环保 职业健康原则 以确保安全生产 文明施工为原则制订各项措施 严格执行安全操作规程 施工现场全过程处于严密监控状态 以有利生产 方便生活为目标布置施工总 平面 5 突出重点及难点的原则 根据本项目工程特点 以隧道 桥梁工程为重点 以各分项工程的难点进 行编制 总体上使施组具有重点 难点突出 内容全面 思路清晰的特点 第一章 工程概况 第一节 工程简介 广西壮族自治区桂平至来宾高速公路马鞍山隧道进口位于桂平市石龙镇三 陀村北西向约 950m 处 出口位于桂平市石龙镇那生村南西向约 500m 处 隧道 右线起迄桩号为 K157 140 K160 029 全长 2889m 左线起迄桩号为 ZK157 150 ZK160 023 全长 2873m 设计隧道为双向分离式 小净距隧道 洞高 8 07m 洞宽 15 36m 隧道断面 采用三心圆曲墙式断面 半径为 R1 8 5m R2 5 7m 隧道建筑限界净宽为 14 5m 净高为 5m 隧道设计采用柔性支护体系结构的复合式衬砌 二次衬砌断面全部采用曲 边墙式等截面断面 根据地质情况 对隧道洞口 级围岩浅埋段进暗洞第一环 采用大管棚超前支护进洞 其后采用小导管对前方围岩进行注浆加固 深埋 级及 级围岩段采用小导管对前方围岩进行注浆加固后再开挖 开挖时采用打 锚杆 安装型钢钢架 挂钢筋网及喷射混凝土等初期支护 由于本隧道全部处于地下水位以下 因此防水要求高 采用与二衬混凝土 反应粘结并达到粘及不可逆粘结效果的 CPS 反应粘结型预铺高分子三合一复合 防水板 二次衬砌采用 C25 防水混凝土 其抗渗标号为 S8 一 地形 地貌 隧址区属中低山 丘陵地貌 山体走向大致与马鞍山隧道走向一致 多为北 东 南西方向 穿越山体由沉积碎屑岩构成 山体陡峭 地形切割较深 山体较 尖峭 隧道来宾端一带地表横向沟谷发育 主要为杂树及松树 桉树经济树林 局部地段见粉砂岩 砂岩 含砾砂岩等出漏 未见滑坡 崩塌等不良地质现象 隧道桂平端洞口地势较陡 坡度 20 35 地表植被较为发育 多为松 树及灌木 来宾端地势稍平缓 坡度 15 25 地表植被一般发育 主要为 灌木等 二 地质构造 本项目位于广西山字型构造的前弧东翼和盾地部分 区内主要经历了加里 东 印支 华力西及燕山运动三个构造发展阶段 总的构造线呈北东 南西向 隧址区内褶皱主要为莲花山背斜 轴向北东 为一长轴背斜 长约 50Km 宽约 15Km 轴部出露寒武系砂岩 泥质砂岩等 隧道桂平端洞口段内地层整体 表现为单斜构造 局部小褶皱稍发育 来宾端洞口发育较多的小背斜 向斜 受褶皱挤压影响 构造带岩体较破碎 三 隧道围岩地质特性 1 隧道穿越山体地层位第四系冲洪积 Qa1 p1 残坡积 Qe1 d1 覆盖 层和泥盆系下统 D1 寒武系 基岩 其中第四系冲洪积 Qa1 p1 层主 要岩性为卵石 漂石 层厚变化较大 主要分布于山涧沟谷一带 呈带状分布 第四系残坡积 Qe1 d1 层主要岩性为粉质粘土 含碎石粉质粘土 坡脚处局 部为碎石 块石 主要分布于山体表层 在隧道两端洞口及洞口段亦有分布 厚度不均匀 泥盆系下统 D1 寒武系 基层主要由泥岩 泥质粉砂岩 粉砂岩 砂岩 含砾砂岩组成 岩性呈互层状变化 隧道洞身段围岩的主体为 砂岩 粉砂岩及泥岩 2 第四系冲洪积 Qa1 p1 层卵石 漂石呈中密 密实状 残破积 Qe1 d1 层粉质粘土 含碎石粉质粘土呈硬塑状 土质不均匀 第四系覆盖 层力学强度较低 多含亲水性矿物 易受外界条件影响 工程稳定性差 3 下伏基岩呈中厚 厚层状构造 层间结合紧密 按风化程度可分为强风 化 中风化层 强风化岩一半分布于山体浅层 厚度 5 20m 隧道两端洞口有 分布 中风化岩层分布于隧道的大部分地段 4 基岩强风化层岩石质软 较软 节理 裂缝呈网状发育 分布不连续 通常强风化岩岩体纵波波速 Vp 850 1895m s 视电阻率约在 600 1500 M 完整性系数 Kv 0 15 0 35 岩体完整程度以破碎 较破碎为主 局部较完整 工程稳定性较差 5 基岩中风化层分布连续 泥岩饱和单轴抗压强度 Rc 13 21MPa 平均值 为 17 2 MPa 属较软岩 粉砂岩饱和单轴抗压强度 Rc 17 42MPa 平均值为 31 8 MPa 属较软岩 较硬岩 砂岩饱和单轴抗压强度 Rc 33 88MPa 平均值为 54 1MPa 属较硬岩 坚硬岩 泥岩 粉砂岩 砂岩的结构关系呈互层状或夹层 状产出 围岩呈软硬状互层 中风化岩层的岩体纵波波速一般 Vp 2010 2995m s 局部达 Vp 3900m s 以上 视电阻率约在 2800 3800 M 间 局部达 4500 M 完整性系数 Kv 0 41 0 82 岩体完整程度属较破碎 完整 节理 裂缝较发育 工程稳定性较好 6 隧道区内发育有那梨山正断层 根据物探解释成果及地质调查推断 为 断层破碎带 产状约 120 65 对隧道为岩岩体有一定影响 其构造型节 理 裂缝较发育 岩体较破碎 结构面多为陡倾角状 倾向北西 同时发育较 多的小背斜 向斜 受褶皱构造挤压影响 构造带岩体较破碎 断层一带控制 性节理主要发育有 6 组 每组密度为 1 6 条 m 7 隧址区地表溪流网密度较大 地下水较丰富 各构造裂缝 岩层接触带 的导水作用会降低围岩的稳定性 四 气象 水文 隧址区位于北回归线以南 属亚热带季风气候区 夏秋炎热 冬春寒冷 年平均气温 21 4 区内温湿多雨 年均降雨日 166 天 大气降雨具季节性 11 月至次年 3 月为枯水期 4 8 月属丰水期 气候温和 雨量充沛 隧址区内无大的地表水 地表水体主要为沟谷的泉水 地表流水汇合后形 成的溪流 区内地表径流较为发育 溪流网密度较大 各支流汇合形成的主干 溪流经过隧道进口 出口附近 水量较小 流向隧道进出口两侧地洼地段 地 表溪流具季节性 水流量受大气降雨影响较大 隧道两端洞口处设计高程大于 主干溪流水面高程 溪流对其影响不大 从勘察结果看 隧道开挖时涌水量较大的地段主要分布在隧道轴线里程左 线 ZK158 500 ZK159 400 和隧道右线 K158 450 K159 450 段 涌水方式以线 状 淋雨状为主 局部股状 在丰水期强降雨后 可能会出现短暂性的突水现 象 在左右线隧道的其他地段 涌水方式以潮湿 点滴状 线状为主 局部为 淋雨状 股状 第二节 工程特点 重点及施工对策 一 本工程特点 1 本隧道跨度较大 标准断面最大开挖宽度为 17m 2 洞口 级围岩段 围岩自稳能力差 易坍塌 3 隧道整体处于地下水位以下 防水要求高 4 在隧道进出口洞口均为地形偏压 5 C20 无砂大孔透水混凝土直接位于路面结构层以下 此混凝土为新型道 路建筑材料 6 按照全项目工程施工进度计划 本隧道施工工期为 22 个月 工期紧是 本工程的另一特点 二 施工重点 1 防隧道塌方 冒顶是施工时的一个重点 2 本隧道的防排水是本隧道施工的质量控制重点 三 实施对策 1 隧道施工采用新奥法施工原理 坚持 短进尺 强支护 勤量测 快封 闭 的原则 级围岩浅埋加强段采用双侧壁道坑法施工 级围岩地段 采 用环形开挖留核心土的开挖方法 级围岩采用台阶法开挖 施工车行 人行 通道采用全断面光面爆破钻爆法施工 认真做好初期支护作业 尤其是软弱破 碎地带 严格按设计和规范要求做好超前预支护 钢架安设 锚喷网作业 确 保围岩稳定和施工安全 2 防排水工程严格按照设计进行施工 对于新型的 CPS 三合一复合防水板 在施工时保护采取以下方式 1 采取二衬钢筋上部的在加工场焊接 侧下部采用绑扎的方式对防水板 进行保护 2 对于初衬表面外露的钢筋头 钢管头及喷射混凝土凸物在施工防水板前 均进行打磨平整 局部采取高强砂浆找平 3 在施工时根据隧道断面掌握好防水板的松铺系数 保证防水板不致铺 设太紧被二衬混凝土挤压破裂 4 对于排水管道 在施工前检查管道质量 施工时保证管道无堵塞 施 工后管道无破损 第三节 施工总体部署 一 工作面部署 马鞍山隧道右线起迄桩号为 K157 140 K160 029 全长 2889m 左线起迄桩 号为 ZK157 150 ZK160 023 全长 2873m 工程总承包部计划施工工期为 26 个月 计划于 2013 年 4 月份完成全部工程 隧道标准断面为三车道断面 施工 难度大 工期紧 为保证工程进度计划 隧道进出口各设置一个专业隧道施工 队伍 采用两段掘进的方式进行施工 二 洞内施工辅助作业计划 施工通风 洞口采用管道压入式通风 在各洞口均设一台 150KW 轴流式通 风机作主扇 风管均采用 120cm 的大口径软管 防尘 全隧道采用湿式钻孔 出碴时喷雾洒水 砼在洞外拌合 通风降尘 风速控制在 1 5 3 0m s 左右 施工用电 在进出口各架一台 800KV A 的变压器 接驳如当地电网 在隧 道一侧靠边墙处设照明电 工作地段采用 36V 安全电压 其余地段 220V 动力 线 照明线分架在两侧边墙上 动力线按三相四线配置 以电缆引入洞内 施工用水 在山顶修建蓄水池 采用高水位水池供隧道施工用水 潜水泵 用于抽出隧道内积水 三 机械设备配置 根据马鞍山工程特点 现场施工条件和施工工期要求 合理选择机械设备 及配置情况 1 开挖机械设备选型 本隧道施工开挖主要以钻爆为主 每个施工队配置 8 台 20m 以上空气压缩 机 配备若干风枪及风镐进行钻眼施工和休整岩面 同时配备挖掘机台对于能 利用机械开挖的围岩段采取机械开挖 2 支护机械设备选型 隧道各队分别配置 4 台潜孔钻 1 台 3PN 注浆泵 喷射混凝土采用 GSP B 型混凝土喷射机 各洞口配备 4 台 共 16 台 钢拱架采取在隧道洞外设立加工成自行加工 故每队配置一台钢拱架弯曲 机 电焊机 10 台 同时用于隧道钢筋施工用 3 出碴机械设备选型 各洞配置 1 台履带式挖掘机 1 台 ZLC50 侧卸式装载机 配自卸汽车 3 辆 装岩运输 4 二次衬砌机械设备选型 各洞口配置 1 台定制全液压钢模台车配 68m3 h 混凝土输送泵 砼运输采用 JCQ6 型混凝土输送车 砼拌料采用强制式搅拌机 四 劳动力安排 计划每队配备 200 人进行施工 在隧道贯通以后 逐渐减少人员 五 施工进度计划 服从于桂来高速总体进度计划 马鞍山隧道总体计划工期 26 个月 计划于 2011 年 4 月份正式进洞 2013 年 6 月份整体完工 第二章 主要施工方案及施工方法 隧道根据 新奥法 施工原理 坚持 弱爆破 短进尺 少扰动 早喷锚 勤量测 紧封闭 的原则 根据监控量测结果 及时调整开挖方法 分析情况 恰当调整支护参数 以保证安全 第一节 施工准备及施工测量 一 施工准备 开工之前首先修筑临时施工便道 架设施工供电线路 铺设供水管道 砌 筑洞顶截水沟 开挖隧道进出口明挖段土方 洞口场地开挖完成后 进行场地 平整碾压和硬化工作 修建生产和生活房屋 然后安装和修建隧道供风 供水 发电 喷射混凝土生产 钢结构加工等设备与设施 洞门工程在进洞施工正常 后及时安排施工 尽量避开雨季 二 施工测量二 施工测量 开工前期要依据设计文件进行施工测量 施工测量分为洞内测量和洞外测 量两部分 开工前主要是洞外测量 洞外测量采用 GPS 确定洞口的位置 高程 组织测量队进行连侧 模拟贯通测量 加密水准点和导线点 洞内采用全站仪 设置导线点 进行施工放样 1 工程测量组织 1 项目部成立测量组 隶属工程部管理 专门负责本工程的施工测量 及围岩监控量测工作 2 由于马鞍山隧道进出口分属于一 二合同段分别施工 故除对开工 前对各自标段及相邻的导线点 水准点进行系统的复测工作 一标及二标合同 段测量人员要相互联系 共同联测两个标段的隧道控制点及测设出隧道洞口位 置 确保无误 并向监理工程师提交复测报告 3 当复测结果在规范规定的误差范围内时 经监理认可 在此基础上 根据施工需要进行导线点和水准点加密 作为施工测量的依据 若发现复测误 差超限时 应再进行复测 直至达到规范要求的精度为止 每年对导线 水准 都要复测一次 4 测量仪器配备 GPS 全站仪 J2 经纬仪 自动安平水准仪等 各种 测量仪器定期送交有资质的检验单位进行检验 使其保持良好的状态 5 各种测量原始资料 计算成果和图表 必须记录真实 清楚并不得 涂改 测量资料必须保持完整 整理成册 分类分项归档 2 洞内施工测量 1 洞内导线 洞内导线应根据洞口投点向洞内作延伸测量 洞口投点应纳入控制网内 由洞口投点传递进洞方向的联接角测角中误差 不应超过测量等级的要求 后 视方向的长度不宜小于 300 米 导线点应尽量沿路线中线布设 控制导线边长 在直线地段不宜短于 200m 曲线地段不宜短于 150m 无闭合条件的单导线 应 进行二组独立观测 相互校核 3 开挖前应在开挖断面标出设计断面尺寸线 开挖工作完成后应及时 测量给出断面图 采用上下导坑法施工的隧道 上部导坑的中线每延伸一定距 离后 应与下部导坑的中线联测一次 用以校核上部导坑的中线点或向上部导 坑引点 4 供衬砌用的临时中线点 必须用经纬仪测定 其间距可视放样需要 适当加密 但不宜大于 10m 5 衬砌立模前 应复核中线和高程 标出拱架顶 边墙底和起拱线高 程 用设计衬砌断面的支距控制架立拱模和墙模 立模后必须进行检查和校正 确保无误 6 洞内水准测量 洞内水准路线应由洞口高程控制点向洞内布设 结合洞内施工情况 测点 间距 200 500 米 洞内施工用的施工点 应根据洞外 洞内已设定的水准点 按施工需要加设 满足施工要求 3 贯通误差的测定及调整 1 贯通误差的测定应按下列要求进行 采用精密导线测量法 在贯通面附近定一临时点 由进测的两方向分别 测量该点的坐标 所得的闭合差分别投影至其垂直的方向上 得出实际的横向和 纵向贯通误差 在置镜于该临时点测求方位角贯通误差 水准路线由两端向洞内进测 分别测至贯通面附近的同一水准点或中线 点上 所测得的高程差值即为实际的高程贯通误差 2 贯通误差的调整应按以下方法进行 采取精密导线测量 贯通误差用坐标增量及角度平差来调整 进行高程贯通误差调整时 贯通点附近的水准点高程 采用由进出口分 别引测的高程平均值作为调整后的高程 隧道贯通后 施工中线及高程的实际贯通误差 应在未衬砌的 100m 洞 段内 即调线地段 调整 该段的开挖及衬砌均应以调整后的中线及高程进行 放样 4 竣工测量 1 隧道竣工后 应在直线地段每 50m 曲线地段每 20m 及需要加测断 面处 测绘以路线中心为准的隧道实际净空 标出拱顶高程 起拱线宽度 路 面水平宽度 2 隧道永久中线点 应在竣工测量后用混凝土包埋金属标志 直线上 的永久中线点 每 200 250m 设一个 曲线上应在缓和曲线的起终点各设一个 曲线中部 可根据通视条件适当增加 永久中线点设立后 应在隧道边墙上画 出标志 3 洞内水准点每公里埋设一个 并在隧道边墙上画出标志 第二节第二节 洞口段工程洞口段工程 一 洞口段工程一 洞口段工程 1 洞口段土方开挖 马鞍山隧道进出口主要为残坡积层块石夹土 故开挖采用挖掘机或人工风 镐进行洞口段土方开挖前 施工前先人工开挖并施作截水沟 明洞段采用明挖法进行施工 开挖由外 向里 从上自下分台阶进行施工 开挖主要以挖掘机进行 由装载机配合挖掘 机装渣 大吨位自卸汽车运输 开挖不得采用爆破法 以免破坏洞口土体稳定 2 明洞段临时边仰坡 明洞临时边坡基岩为 1 0 3 土层为 1 0 5 在洞口边 仰坡处 机械 预留 30cm 左右由人工进行刷坡 确保边坡休整圆顺 美观 为保证明洞开挖临时边仰坡稳定 对边仰坡采用挂网防护 支护参数为 采用 42 4 小导管 长度 3 5m 布置间距为 1 0 1 0m 挂 8 钢筋网 间距 为 25cm 喷射混凝土采用 C20 砼 厚度为 10cm 3 明洞及洞门端墙 偏压耳墙混凝土施工 由于本隧道地形复杂 洞口围岩属于 级围岩 埋深浅 围岩对隧道洞口 产生偏压 为减少围岩对隧道结构产生的偏压 桂平端左线洞口采用接长 10 m 偏压明洞进洞方案 右线洞口采用接长 8 m 偏压明洞进洞方案 来宾端左线洞 口采用接长 5 m 偏压明洞进洞方案 右线洞口采用接长 10 m 偏压明洞进洞方案 施工时 洞门端墙与明洞一次性整体浇筑 洞门端墙 偏压耳墙外模采用 尺寸为 150 50 0 5 cm 长 宽 厚 的钢模 内模和模板台车内模共用 堵头模 板采用 3 cm 的木模 明洞浇注模板砼时 分成仰拱 拱墙两步进行 端墙基础和仰供整体浇注 先施工仰拱及边墙脚部钢筋砼并设置接茬筋 端墙和二称钢筋分开焊接及绑扎 拆模后将施工接缝面凿毛 然后施工拱墙部钢筋砼 仰拱及边墙脚砼采用组合钢模板 人工立模浇注 拱墙砼施工采用整体移 动式模板台车作内模 外模采用组合钢模板 先固定整体框架 随砼浇筑高度 增加逐层安装外模 拱墙及洞门端墙 偏压耳墙砼施工使用搅拌站生产砼 运 输车运至施工地点 利用泵送砼入模 插入式捣固器振捣 拱墙砼一次浇筑成 型 耳墙上部在拆模后另行支模一次性浇注 浇筑顺序如下图中 为提高洞门轮廓的整体性和美观性 灌注洞口明洞时堵头采用大面胶合板 按洞门弧形轮廓下料 接头处使用胶水粘接并打磨光滑 灌注砼时连续施工 减少施工冷缝 达到洞门轮廓圆顺 光洁度 平整度高 砼质量内实外美的目 的 明洞混凝土强度达到设计强度的 70 时 才可拆卸模板 明洞洞顶应及时 回填夯实 回填要求对称进行 分层夯填密实 同时 及时施工永久边仰坡 第三节第三节 超前支护超前支护 超前支护有在进洞前的大管棚超前支护和洞内小导管超前预支护两种形式 一 大管棚施工 1 导向墙施工 在施工大管棚前首先施工导向墙 导向墙是第一环大管棚的固定端 暗洞 开挖前进洞前必须完成 开挖导向墙时要预留核心土 核心土要有足够的面积 本次设计导向墙宽度为 2m 厚度为 60cm 的 C25 混凝土 套拱内架设三榀 I20b 工字钢支撑 在其上采用 16 固定钢筋选用双面焊焊接 127 的导向管 安装导向管时要注意与设计管棚外插角保持一致 0 5 1 套拱拱脚混凝土基础要置于岩层上 当置于土层上时 基底地基承载力不 小于 350kpa 导向墙沿明洞衬砌外轮廓布置 导向墙施工完后在施工大管棚时 必须保证不偏移不沉降 2 大管棚制作 本次设计管棚超前支护采用 108mm 壁厚为 8mm 的热轧无缝钢管 每节钢管 可采用 4 6m 不等长加工 钢管之间采用丝扣连接 最前端钢管制作成锥状 每节钢管上均要按照 15cm 间距 梅花桩布设 16 注浆孔 管端 2 3m 不做注浆 孔 作为止浆段 3 管棚施工 在导向墙达到设计混凝土强度的 70 后 根据围岩条件采用潜孔钻机 110 冲击器 带 110 钻头 进行钻孔 钻孔按照隧道周边 0 5 至 1 的外插角进行 钻孔达到设计深度即 22 95m 时 采用高压风进行清空 安装管棚 为使钢管接 头不在同一平面上 钢管按 4m 5m 6m 不等长分别间隔选用 钻孔时要隔孔进行开钻 先钻设奇数号 再钻偶数号孔 先两端再中间 边成孔边安装管棚 4 注浆 在每根管棚安装完成后进行注浆 浆液采用 M30 水泥砂浆 注浆采用注浆 机进行 注浆量为按最大 2MPa 注浆压力 28 6 孔隙率 50 充填率确定的设计 压注量 注浆时 每根管棚孔口必须焊接止浆阀门 保证注浆完成后立即关闭 使已注浆液不会露出 保证注浆质量 二 超前小导管二 超前小导管 马鞍山隧道 级加强以上围岩衬砌地段 拱部采用超前小导管注浆加 固地层 采用 YT 28 风动凿岩机钻孔 安装超前小导管并与钢架焊接固定 小导管 外插角符合设计 用注浆泵进行注浆作业 注入水泥单液浆 注浆压力一般为 2 0MPa 施工中根据现场试验确定合理的注浆参数 小导管在构件加工厂制作 前端做成尖锥形 尾部焊接 8mm 钢筋加劲箍 管壁上每隔 15cm 交错钻眼 眼孔直径为 6 8mm 小导管加工见图 钻孔完毕后 将小导管按设计要求从工字钢腹板部开孔穿过 插入孔中 尾部焊接在钢拱架上 小导管搭接长度不小于 1 5m 第四节第四节 洞内施工洞内施工 在施工方法 级围岩浅埋段采用双侧壁道坑法 CRD 法或三台阶法进行施 工 级围岩地段 采用环形开挖留核心土或三台阶法的开挖方法 级围岩 采用上下台阶法或全断面开挖进行施工 洞身 级围岩采用光面爆破和微震动控制爆破工艺开挖 风动凿岩机 钻孔 塑料导爆管微差毫秒雷管起爆 级围岩开挖采用风镐或挖掘机开挖 必要时辅以弱爆破 形成超前支护 开挖 初期支护 仰拱填充 二次衬砌 15c m 8mm 加劲箍 42mm 钢管 50c m 附属工程均衡生产 整体推进的施工格局 断层破碎带及其影响带地段初期支 护及时成环 根据围岩量测结果及时施作二次衬砌 一 双侧壁导坑法施工一 双侧壁导坑法施工 双侧壁导坑开挖适合隧道进口端 级浅埋段及 级浅埋偏压段 本段岩性 主要为碎石粉质粘土及强风化泥岩 围岩无自稳能力 1 施工过程中应严格遵循 管超前 浆严注 短进尺 弱爆破 强支护 早成环 勤量测 的原则 2 开挖时 一侧导洞的的开挖应滞后另一侧导坑 两侧导洞均采用正台 阶法进行施工 3 隧道开挖按照支立两榀钢拱架为一循环进尺 初期支护要边开挖边支 护 二次衬砌要根据监控量测结果综合分析 适时施工 4 侧导洞初期支护钢拱架要在主洞初期支护钢拱架闭合之后方可拆除 5 施工时要根据监控量测结果及时调整预留变形量 6 隧道开挖必须严格控制爆破施工中的震动效应 采用微差爆破 起爆 时间间隔应不小于 100ms 爆破作业用应采用预裂爆破 后行隧道爆破作业时 应保证先行隧道处最大临界震动速度小于 13cm s 7 二次衬砌距掌子面的距离最大不得超过 80m 8 施工开挖及支护顺序详见下图 二 二 CRDCRD 法施工法施工 断面中含软弱夹层地段采用 CRD 工法施工 CRD 法是将隧道分侧分层 进行开挖 分部封闭成环 每开挖一部均及时施作锚喷支护 安设钢架 施作 中隔壁 安装底部临时仰拱 施工步骤是先超前开挖 支护施工一侧的上部 待初期支护完成且喷射混凝土达到设计强度 70 以上时再开挖同侧的下部 然 后开挖另一侧的上部 最后开挖另一侧的下部 1 保持各分部开挖断面和各部的纵向间距 开挖轮廓线要圆顺 以减少 出现应力集中现象 2 每块小断面开挖长度 3 5m 及时设置临时仰拱封闭 步步成环 尽 量缩短成环时间 必要时进行掌子面喷射混凝土临时支护 3 中隔壁设置为弧形临时支护 隧道左右开挖小断面底部临时仰拱保持 在同一断面上 各节点的连接一定要对齐 螺栓连接牢固 并及时施作锁脚锚 管 4 必须保证中隔壁和临时仰拱钢架的规格数量和喷射混凝土的厚度 钢 架之间纵向连接钢筋及时施作并连接牢固 5 为减小支护结构对地基的压力 提高地基的承载能力 对型钢拱架的 底部设置 40 40 20 厘米的木制垫块 6 侧导洞初期支护钢拱架要在主洞初期支护钢拱架闭合之后方可拆除 7 二次衬砌距掌子面最大距离最大不得超过 100m 8 施工开挖及支护顺序详见下图 三 三台阶法三 三台阶法 隧道工程不同地质情况 微三台阶法适用于标准断面标准段的施工 施工中严格 遵循 管超前 严注浆 短进尺 强支护 快封闭 勤量测 的十八字方针 微三台 阶法是在超前地质预报和超前支护完成后 首先进行上部弧形导坑开挖并施作拱部初 期支护 再左右错位开挖下台阶并及施作边墙初期支护 适时挖除上下台阶核心土 然后紧跟施工底部开挖和初期支护 尽早使初期支护封闭成环的软弱围岩及土质隧道 的开挖支护施工方法 其施工工艺流程如图所示 11 12 14 11 11 12 14 42 42 42 42 2 12 超前小导管 超前小导管 栈桥 栈桥 1 2 3 0 5 0 75 4 4 5 1 基本施工方法 上台阶开挖 预留核心土 开挖 部时采用人工风镐配合挖掘机开挖 在开 挖时沿轮廓线预留 50cm 土体 人工采用风镐沿轮廓线进行开挖 避免由于挖掘机开 挖时对土体的振动太大 造成土体塌方 形成超挖 同时 拱脚处至少留深 20cm 土 用人工开挖 严禁拱脚超挖 拱脚采用 40 40 20cm 方木垫实 防止因拱脚原状土 被破坏或承载力不足而造成支护下沉 开挖时采用每次进尺 0 5 0 75m 上台阶支护 在开挖后初喷 4cm 厚 C25 钢纤维混凝土对开挖面进行封闭 以 免孔隙水从断面处渗出 而使土体失稳 然后架设型钢拱架 相邻两榀工字钢之间 纵向采用 22 连接钢筋在工字钢内外缘交错连接 环向间距 80cm 布设钢筋网时 随初喷混凝土表面起伏铺设 8 钢筋网格间距为 20cm 20cm 钢筋网片必须严格 按设计要求先在洞外定型加工 且每片加工面积不宜小于 1 然后在洞内安装 且相互之间的搭接长度不应小于 30d d 为钢筋直径 同时导管尾端焊接于拱架腹 部 以增强共同支护作用 拱架与开挖轮廓之间的所有间隙用 25 号砼喷射充填密实 先喷拱架与轮廓之间空隙 再喷拱架 然后再喷拱架之间 直至喷到规定的厚度 下台阶交错开挖支护 首先通过在上台阶的钢拱的拱脚打锁脚锚管 以防止 拱架及围岩变形与下沉 每侧拱脚设置 4 根锁脚锚管 锚管长度 5m 钻进后进行注 浆 通过钢筋与型钢拱架焊接 以便整体受力 在上台阶初期支护稳定的条件下 开始交错开挖 部 错开距离 1 2m 部开挖左右错开 开挖长度以能支立 一榀为准 根据不同围岩级别为 0 5 0 75m 边墙的型钢钢架应与拱部钢架上下 对正 并螺栓连接牢固 钢架支立完成后进行钢筋网 锁脚锚管和喷射混凝土施工 核心土开挖 根据现场机械施工要求 适时挖除核心土 但必须保证核心土 的长度 仰拱开挖及支护 仰拱开挖采用全幅施工 上面铺设仰拱栈桥 开挖长度控 制在 1 5m 在仰拱开挖完成后挖除中央排水沟位置土体 进行中心水沟施工 然后 安装仰拱拱架并喷射混凝土达到设计厚度 使初期支护成环 仰拱混凝土 仰拱回填和混凝土基层施工 当仰拱初期支护连续有 3 0m 长 时 开始在仰拱初期支护上面安装仰拱钢筋 施作仰拱 仰拱保温层和仰拱回填 2 施工控制要点 a 由于围岩自稳能力差 开挖时采用人工风镐开挖为主 机械开挖为辅 在开 挖时指挥手控制挖掘机开挖深度 保证掌子面平齐 防止出现悬空 为便于作业 开挖长度可增加 20cm b 开挖时减少挖掘机对隧道边沿的开挖 采用人工风镐对隧道周边进行修整 当风镐开挖有超挖掉块现象时采用镐头修整轮廓线 c 核心土长度控制在 3 0m 以上 核心土必须保证其长度和宽度 上台阶核心土 上口宽度不小于 6 0m 下口宽度不小于 7 5m 下台阶核心土上口宽度不小于 4 2m 下口宽度不小于 7m 为发挥机械施工功效和便于安装拱部钢架 上台阶核心 土高度为 2 0m 核心土顶面距拱顶高度 2m d 下台阶在上台阶喷射混凝土达到设计强度 70 以上且完成锁脚锚管时开挖 e 要求仰拱开挖作业全幅整体一次性进行 及时施作仰拱 使初期支护全环钢 架及时封闭成环 f 在施工过程中 为作到各作业面的平行作业 避免窝工 设专人负责各工序 的衔接和作业顺序的安排 g 所有工序施工过程中一定要严格控制施工用水 杜绝水浸泡洞身 同时当土 性变化时 及时进行土工实验 h 仰拱初支封闭到掌子面间距离严格控制在 13 5 米之内 并尽量缩短 i 仰拱砼到掌子面间的距离严格控制在 16 5 米 并尽量缩短 j 同一断面上台阶开挖到仰拱初支封闭 施作时间严格控制在 12 天之内 如由 于其他原因不能按时封闭时 要施作临时仰拱或支撑 k 同一断面上台阶开挖到仰拱砼浇筑 施作时间严格控制在 15 天之内 如由于 其他原因不能按时封闭时 要施作临时仰拱或支撑 l 为减小临时支护段初期支护结构对地基的压力 提高地基的承载能力 对型 钢拱架的底部设置 40 40 20 厘米的木制垫块 四 爆破施工四 爆破施工 马鞍山隧道 级 级围岩段落较长 开挖主要以爆破作业为主 加强监测 尽量减少施工中对围岩的扰动 发挥围岩的自身承载能力 计划拱部采用光面爆破 边墙采用预裂爆破 施工采用气腿式风钻凿岩打眼 非电导爆管起爆系统 炸药爆 破 采用装载机装渣 自卸汽车运输至弃渣场倒渣 1 光面爆破和预裂爆破参数的选择 光面爆破眼的起爆时间后于内圈眼起爆 而预裂爆破眼的起爆时间先于内圈眼 起爆 硬岩宜采用光面爆破 软岩宜采用预裂爆破 光面爆破和预裂爆破参数见下表 光面爆破参数光面爆破参数 参数 岩石种类 饱和单轴抗 压极限强度 Rb MPa 装药不耦合 系数 D 周边眼 间距 E cm 周边眼最 小抵抗线 V cm 相对 距 E V 周边眼装 药集中度 q kg m 硬岩 601 25 1 555 7070 850 8 1 00 3 0 35 中硬岩 30 601 5 2 045 6060 750 8 1 00 2 0 3 软岩 302 0 2 530 5040 600 5 0 8 0 07 0 15 注 软岩隧道光面爆破的相对距宜取小值 预裂爆破参数预裂爆破参数 参 数 岩石种类 饱和单轴抗压极 限强度 Rb MPa 装药不耦合 系数 D 周边眼 间距 E cm 周边眼至内圈 崩落眼间距 cm 周边眼装药 集中度 q kg m 硬岩 601 2 1 340 50400 35 0 4 中硬岩 30 601 3 1 440 45400 25 0 35 软岩 301 4 2 030 40300 09 0 19 适用范围 炮眼深度 1 0 3 5m 炮眼直径 40 50mm 药卷直径 20 32mm 根据表 中所列的各种爆破参数 在实际施工中 再试验作相应的调整 2 掏槽方式 为提高围岩环状开挖爆破效率 减小对围岩的扰动 在环状开挖三个部分分别 设置掏槽眼 各类围岩掏槽方式见图 450 450450 450 级围岩掏槽眼布置图 350 450 250 150 级围岩掏槽眼布置图 450450 450 级围岩掏槽眼布置图 3 炮眼直径及深度 级围岩中空眼直径为 42 mm 装药眼直径为 38 mm 掏槽眼深度为 1 3 m 中空眼为 1 5 m 其它眼为 1 3 m 级围岩中空眼直径为 42 mm 装药眼直径为 38 mm 掏槽眼深度为 1 8 m 中空眼为 2 0 m 其它眼为 1 8m 级围岩掏槽眼深度为 3 8m 其它眼为 3 6m 4 炮眼装药结构 为确保爆破效果 严格按照设计的炮眼装药量及装药结构 炮眼堵塞方式进 行装药 并在施工过程中不断地总结经验 随时修正钻爆设计 确保达到较好的光 爆效果 相邻两孔间的岩面平整 围岩中没有明显可见的爆震裂隙 开挖面的超挖值符合 公路隧道施工技术规范 第 5 3 2 条的规定 不允许 欠挖 各类炮眼装药结构如图所示 31 2 6 45 掏槽眼装药结构示意图 31 2 45 6 辅助眼装药结构示意图 31 2 6 45 周边眼装药结构示意图 31 2 54 6 底板眼装药结构示意图 5 起爆方式及起爆顺序 起爆方式为 导火线 火雷管引爆 导爆管传爆 起爆顺序为 掏槽孔 辅助孔 周边孔 底孔 不同类别的炮眼 利用不同段别的导爆管控制起爆时间 延迟时间 50 100ms 6 钻孔爆破施工 1 钻孔的测定和开孔质量应符合下列要求 钻孔孔位应依据测量定出的中线 腰线及开挖轮廓线确定 周边孔应在断面轮廓线上开孔 沿轮廓线的间距偏差不应大于 5 炮孔的孔底落在爆破图规定的平面上 炮孔经检查合格后 方可装药爆破 2 按围岩和建筑物的抗震要求 严格控制最大一段起爆药量 爆破震动的安 全质点震动速度可参照 爆破安全规程 的有关规定 3 炮眼的装药 堵塞和引爆线路的联结 应由经考核合格的炮工负责 并严 格按爆破图的规定进行 4 光面爆破和预裂爆破效果应达到以下要求 钻孔孔口位置 角度和孔深应符合爆破设计的规定 钻孔偏差不得大于 1 残留炮孔痕迹应在开挖轮廓面上均匀分布 炮孔痕迹保存度 硬岩大于 85 以上 中硬岩大于 70 软岩大于 50 相邻两孔间的岩面平整 孔壁不应有明显的爆震裂隙 相邻两茬炮之间的台阶形误差不大于 15 工作面在爆破后 出碴前清除所有的开挖面残留的危石及碎块 以确保进入 人员和设备的安全 应经常检查已开挖洞段的围岩和对护稳定情况 及时采取处理 措施 如清除可能塌落的松动岩块及采用喷混凝土 锚杆或钢拱架等措施加固不稳 定岩体 应根据施工开挖情况 不断优化爆破参数 避免岩石出现爆破裂隙 或使原 有构造裂隙的发展超过允许范围 以及使岩体的自然状态产生不应有的恶化 7 开挖循环作业循环时间表 初步拟定 级围岩掘进综合作业循环图表如下 在施工过程中 由于 地质条件复杂 循环时间根据具体情况而定 级围岩掘进综合作业循图级围岩掘进综合作业循图 时 间 作 业 工 序 工时 h 2468101215 5 凿 岩 5 5 爆 破 2 5 敲帮问顶 1 0 初期支护 2 5 装岩运输 3 0 测量 监测 安检 1 0 级围岩掘进综合作业循环图级围岩掘进综合作业循环图 时 间 作 业 工 序 工时 h 246810121415 5 凿 岩6 0 爆 破2 0 排 烟0 5 敲帮问顶1 0 初期支护2 0 装岩运输3 0 测量 监测 安检1 0 级围岩开挖作业循环图级围岩开挖作业循环图 时 间 作 业 工 序 工时 h 24681012141617 5 凿 岩 8 0 爆 破 2 5 排 烟 1 敲帮问顶 1 装岩运输 4 5 测量 监测 安检 0 5 五 初期支护五 初期支护 1 中空注浆锚杆 本次设计在马鞍山隧道 级围岩段及 级围岩段系统径向锚杆均为 25 中空注 浆锚杆 1 设计参数 级围岩段锚杆设计长度 L 4m 间距为 100 50cm 呈梅花型布置 2 施工方法 利用 TY28 风枪钻眼 同时利用高压风进行清孔 钻眼深度达到设计要求 清空 完成后 将已安装好带倒刺锚头的中空锚杆和排气管一块插入孔内 锚头倒刺立即 可将锚杆挂住 安装好止浆塞 锚垫板等附件后 利用挤压式注浆机进行注浆 注浆压力要达 到设计要求 注浆完成后等砂浆强度达到设计强度的 90 后方可拧紧螺母施加预应 力 2 砂浆锚杆 在马鞍山隧道 级围岩段 系统锚杆为 22 砂浆锚杆 长度 L 3 0m 间距为 120 100cm 砂浆锚杆的施工工艺流程如下图 施工方法如下 在开挖完成后 立即对隧道基岩上欠挖部分进行处理 并将岩面进行整理 初 喷一层 3 4cm 后的混凝土 根据施工图纸布置的部位及间距利用红油漆在岩面上进 行布孔 利用简易钻台采用 TY28 风枪进行钻孔 钻孔方向要与岩面垂直进行 钻孔 要比设计深度长 10cm 左右 钻孔清孔结束后 利用注浆泵及注浆管对孔内进行注浆 注浆不能太满 以方 便锚杆的安装 锚杆插入孔内长度不得小于设计的 95 将锚杆要安装锚垫板 待 第二次喷射混凝土时 将锚杆 锚垫板全部包裹 3 预应力中空注浆锚杆 在 级围岩浅埋段设计有 25 预应力中空注浆锚杆与 25 中空注浆锚杆联合 支护 其施工工艺如下 锚孔定位钻眼 清孔注 浆安装锚杆 锚孔定 位 钻眼 清 孔 孔口整平安装锚杆预应力施 工 注浆 在开挖完成后 立即对隧道基岩上欠挖部分进行处理 并将岩面进行整理 初 喷一层 3 4cm 后的混凝土 根据施工图纸布置的部位及间距利用红油漆在岩面上进 行布孔 利用简易钻台采用 TY28 风枪进行钻孔 钻孔方向要与岩面垂直进行 钻孔 要比设计深度长 10cm 左右 为保证锚杆与锚垫板的垂直与受理均匀 在清孔完成后 利用快凝水泥砂浆将 孔口参差不平的岩面进行找平平处理 待砂浆低昂度达到设计强度 20 时 安装锚 杆 预应力中空注浆锚杆采用厂家定制的锚杆 利用简易脚手架将锚杆插入孔内 使用厂家专用套筒使钢质锚头涨开 紧紧卡住岩基岩 达到锚固的目的 本设计预应力值为 50KN 利用扭力扳手施加预应力 扭力扳手使用前将扭力扳 手设定到相应的扭矩值上 两人协作进行施工 正式张拉前 先取扭力的 20 进行 1 2 次的张拉 使锚杆体各部位 锚杆锚头与基岩紧密接触 当锚杆达到预应力值 扭力扳手达到设计扭矩时 扭力扳手会发出声音 此时 锁定锚杆 开始注浆 4 钢筋网片施工 挂钢筋网在系统锚杆施作后安设 钢筋类型及网格间距按设计要求施作 钢筋 网根据被支护岩面的实际起伏状况铺设 并在初喷砼后进行 钢筋网连接处 与锚 杆连接用细铁丝绑扎或点焊在一起 使网筋网在喷射时不易晃动 钢筋网安设时应 注意 施作前 初喷 2 4cm 厚砼形成钢筋保护层 制作前进行校直 除锈及油污等 确保施工质量 钢筋网钢材必须有出厂合格证并经现场检验合格 钢筋网间距必须符合设计 网格纵横钢筋必须点焊 钢筋网与初喷砼基本密贴 钢筋网片之间搭接长度不小于 200mm 在喷射砼时钢筋不得晃动 5 钢拱架及格栅钢架施工 钢拱架在加工厂内采用 I22 工字钢根据施工方案分段进行加工 拱架在洞内各 段用高强螺栓连接 格栅钢架采用钢筋与钢板分段焊接而成各段之间也采用高强螺 栓连接 钢架中间接头钢板要与钢架紧密焊接 钢架与初喷混凝土间务求紧密接触 空隙处采用垫块嵌紧 钢架与围岩间的混 凝土保护层厚度不应小于 4cm 相邻钢架之间用 22 的纵向拉杆焊接为一体 连接 筋沿钢架环向每 1m 设置 1 根 6 喷射混凝土施工 喷射砼骨料用强制式拌合机分次投料拌合 为减少回弹量 降低粉尘 提高一 次喷层厚度 喷射砼采用 HPZV 5 型砼喷射机 湿式喷射作业 初期支护喷射砼 一般分初喷和复喷二次进行 初喷在开挖 或分部开挖 完 成后立即进行 以尽早封闭暴露岩面 防止表层风化剥落 复喷砼在锚杆 挂网和 钢架安装后进行 尽快形成初期支护整体受力 以抑制围岩变位 初喷砼分段 分片由下而上顺序进行 每段长度不超过 6 m 一次喷射厚度控 制在 6cm 以下 喷射时插入长度比设计厚度大 5cm 铁丝 每 1 2m 设一根 作为施 工长度控制用 后一层喷射在前层砼终凝后进行 新喷射的砼按规定洒水养护 喷射砼质量保证措施如下 a 对喷射砼所用材料 配合比及拌合均匀性 每工班至少检查两次 确保符合 规范要求 b 速凝剂的掺量 应通过试验确定 c 喷砼作业前 清理岩面粉尘及杂物 撬除空响 裂隙岩石 d 每作业班 都要做砼试件 及时进行抗压强度试验 如试件不合格 要对相 应喷砼部位采取复喷等措施 给以补强 e 喷射作业要分段 一般不大于 6m 分片 自下而上呈螺旋形进行 岩面凹 凸较大时 应先对凹处喷一遍 以使岩面平顺 再大面积喷射 f 喷砼初凝后 采用洒水自然养护 养护期为 14 天 g 用凿孔或事先在岩壁设钢筋头的办法 检查喷砼厚度 h 用锤敲击 检查喷砼与围岩的粘结情况 如有空响 应凿除清洗后重喷 i 如喷层有裂缝 脱落 露筋 渗漏水等情况 应予以补喷或用其它措施予以 整治 7 喷射混凝土施工要点 喷射混凝土采用湿喷工艺 钢架间喷混凝土应饱满平顺 钢架与围岩之间的 间隙应用喷混凝土充填密实 格栅钢架内和钢架背后禁止填塞片石 喷射混凝土时 喷嘴应与受喷面保持垂直 同时与受喷面保持一定的距离 一般可取 0 6 1 0m 喷射混凝土回弹物严禁重复利用 隧道爆破开挖后 应坚持先喷后锚的原则 即应先初喷混凝土封闭岩面 然 后再施作系统锚杆 挂钢筋网 架立钢架 最后复喷达到设计厚度 隧道系统锚杆为 25 中空注浆锚杆和 22 早强砂浆锚杆 为保证注浆质量 锚杆必须设置垫板 并灌注水泥净浆液 水泥浆水灰比为 1 1 注浆压力初压为 0 5 1 0MPa 终压为 2 0 MPa 注浆顺序自拱两边向拱顶 锚杆孔内注浆应密实饱 满 施工时锚杆垫板必须与围岩密贴 锚杆尽量垂直岩石层面施作 六 仰拱施工 本隧道在 级围岩段不设仰拱 在 级围岩段和 级围岩段仰拱和隧道洞身下 台阶一起开挖 1 边墙基底清理 对要施工地段仰拱的边墙基底进行人工清底 保证基地无虚渣 然后立模进行 混凝土施工 仰拱和边墙基础要一次浇筑完成 2 仰拱施工 仰拱应根据围岩量测数据分析 尽早安排施工 为保证施工的连续性及保证施 工工期 计 划在双侧壁导坑及 CRD 法施工时 制作仰拱平台 以保证仰拱混凝土质 量及各施工工序的正常进行 在采用上下台阶开挖的时候 采用半幅施工半幅通车 的措施 保证仰拱能紧跟掌子面 从而保证二衬与掌子面的距离 仰拱平台就位后 进行人工清底 将平台下仰拱底部虚碴清理干净 抽出积水 然后架立仰拱堵头模板 浇筑仰拱及隧道填充混凝土时 采用运输车将混凝土运至 仰拱平台 向中间及两侧倾倒 或直接用混凝土输送泵送至仰拱模板内 用人工将 混凝土摊平 插入式振动棒进行振捣 混凝土浇筑完毕后 进行自然养护或洒水养护 达到可以通行运输车辆的强度 时 拖移仰拱施工平台进入下一段仰拱施工 在采用半幅施工地段 交错到另半幅 开始施工 七 防排水工程 由于马鞍山隧道整体处于地下水位以下 故具有涌水 突水的可能性极大 故 在方排水施工要严格按照设计及工程师要求进行 以保证隧道施工质量 在施工隧道洞身防排水时遵循 防 排 截 堵结合 因地制宜 综合治理 的原则 达到排水畅通 防水可靠 经济合理 不留后患 严格按照设计图纸施工 使修成后隧道排水畅通 防水可靠 洞内无渗漏水 安装孔眼不渗水 洞内路面干 燥 保证衬砌结构和洞内设备正常使用及使用安全 1 开挖施工时的涌水 突水处理 施工前根据详细地勘资料以及地质超前预报 对可能存在涌水地段进行详细的 交底 在施工中随时注意观察围岩变化情况 其次在可溶岩灰岩区内存在岩溶管道 此地段发生涌 突水的可能性较大 对开挖时的防水堵水采取 开挖后周边预注浆 堵水 深孔周边预注浆 堵水 等方式进行施工 1 开挖后周边预注浆 适用条件 底层裂隙发育地段 开挖后大面积淋水 无法进行初期支护的段落 注浆材料 裂隙较大而水压较小时采用 CS 浆 C S 1 0 6 1 0 体积比 水泥浆水 灰比 0 8 1 1 1 水玻璃模数 2 6 2 8 水玻璃浓度 35B 开挖后周边注浆布设 为隧道开挖轮廓线外 5m 注浆孔孔口环向间距 1 5m 纵向间距 1 5m