大保隧道出洞专项施工方案(2014.8.11)

海南西环铁路海口至凤凰机场段 XHZQ 6 标四分部跨三亚环城高速公路双线特大桥施工专项方案 1 1 中国建筑股份有限公司中国建筑股份有限公司 新新建建海海南南西西环环铁铁路路海海口口至至三三亚亚段段 X XH HZ ZQ Q 6 6 标标段段 另另含含三三亚亚动动车车所所及及三三亚亚西西货货站站工工程程 大保隧道出洞专项施工方案大保隧道出洞专项施工方案 编编 制 制 审审 核 核 批批 准 准 中国建筑海南西环铁路海口至三亚段中国建筑海南西环铁路海口至三亚段 XHZQ 6XHZQ 6 标段项目经理部标段项目经理部 二零一四年八月十一日二零一四年八月十一日 海南西环铁路海口至凤凰机场段 XHZQ 6 标四分部跨三亚环城高速公路双线特大桥施工专项方案 2 2 大保隧道安全出洞专项施工方案大保隧道安全出洞专项施工方案 一一 编制说明编制说明 1 11 1 编制依据编制依据 1 新建海南西环铁路 XHZQ 6 标施工总承包合同 招标文件及 大保隧道设计施工图 2 现场调查所获得的工程地质 水文地质 当地资源 交通状 况及施工环境等调查资料 3 国家及相关部委颁布的法律 法规和铁道部颁布的现行设计 规范 施工规范 铁路工程质量验收标准及其它有关文件资料 赣龙 铁路筹备组下发文件通知 1 21 2 资源准备说明资源准备说明 本隧道由施工正洞及现有的配置的人员 机械 设备进行施工 此方案不再单独说明 二二 工程概况工程概况 2 12 1 工程简介工程简介 隧道位于海南省三亚市天涯镇保一村附近 进口段紧邻既有铁路 出口位于保一村附近 隧道附近有西线高速及乡村公路 交通条件较 好 隧道最大埋深 21 6m 大部分埋深 9 5m 15m 左右 纵坡为单面下 坡 大保隧道中心里程为 D1K351 742 5 进口端里程为 D1K351 570 出口段 D1K351 915 全长 345m 本隧道进口端 151 513m 其余洞身段 位于半径为 2800m 的左偏曲线上 本隧道由于进口端邻近既有铁路线 海南西环铁路海口至凤凰机场段 XHZQ 6 标四分部跨三亚环城高速公路双线特大桥施工专项方案 3 3 无任何施工便道可以通过来施工 因此只能采用从出口向进口方向单 头掘进施工 进口出洞交界里程为 DK351 570 隧道进出口均采用 108 洞口长管棚 其中进口口段管棚长度 20m 环形间距 40cm 外插角 1 3 洞口永久边仰坡防护 永久边坡采用横平竖直的 C25 混凝土拱形 截水骨架护坡 骨架内砌筑空心砖植草植灌木防护 骨架内土层设置 长 10m 的 120 仰斜排水孔间距 3 0 3 0m 孔内插入 110 素纤排水 滤管 洞口临时开挖面防护措施 挡墙背后临时开挖面防护 土层 全 风化层 W4 采用喷锚网进行支护 喷 C20 砼厚 15cm 锚杆采用 25HRB335 砂浆锚杆 间距 1 2m 1 2m 锚杆长度如图所示 挂 20cm 20cm 8 钢筋网 锚杆西部构造详见 海西海凤段施隧附 03 12 图 注 本次安全出洞的主要地质问题为 邻近既有铁路高边坡的安全 稳定性的问题 2 22 2 隧道进口处施工情况调查隧道进口处施工情况调查 根据原设计方案要求 该隧道进口采用的是 20m 超前大管棚 套拱 进行施工 确保出洞安全 但是根据现场实际情况 无任何施工场地 进行该处的超前大管棚 套拱进行施工 同时在隧道进口处 K351 510 还 存在一条铁路通信线 沿着山体截水沟方向进行布设 施工前必须将 该铁路通信光缆线进行迁改 根据迁改要求 该通信光缆线迁改到既 有铁路路基侧 迁改里程为 K350 300 K351 300 迁改长度为 1km 迁 海南西环铁路海口至凤凰机场段 XHZQ 6 标四分部跨三亚环城高速公路双线特大桥施工专项方案 4 4 改单位为中铁二局 具体详见附图 大保隧道出洞平面布置图及剖面 图 2 32 3 隧道围岩类别划分及施工方法隧道围岩类别划分及施工方法 大保隧道全长 345m 根据设计图纸要求 对大保隧道围岩进行划 分如下 序号里程段桩号长度围岩类别具体施工方法 1DK351 570 DK351 58515m V 级 2DK351 585 DK351 60015m V 级 3DK351 600 DK351 68080m IV 级 4DK351 680 DK351 70020m V 级 5DK351 700 DK351 77070m V 级 6DK351 770 DK351 79020m V 级 7DK351 790 DK351 86070m IV 级 8DK351 80 DK351 91555m V 级 2 42 4 目前施工进展及地质情况目前施工进展及地质情况 根据现场实际开挖情况 目前掌子面已经开挖至 DK351 615 距离 隧道出洞里程 DK351 570 还有 45m 三 出洞方案三 出洞方案 3 13 1 总体施工方案总体施工方案 大保隧道为隧道出口向进口单向掘进 根据掌子面及设计围岩情 况拟定以下出洞方案 掌子面上台阶开挖至 DK351 580 处掌子面时采用小导洞 4 5m 出洞 小洞贯通后 施作进口边仰坡 截水天沟和大管棚 待洞口大 管棚施工完后 DK351 580 掌子面继续向前掘进至隧道终止里程 出洞方案示意图见方案后附图一 四四 隧道单向掘进小导洞出洞方案隧道单向掘进小导洞出洞方案 海南西环铁路海口至凤凰机场段 XHZQ 6 标四分部跨三亚环城高速公路双线特大桥施工专项方案 5 5 4 14 1 上台阶小导洞出洞方案上台阶小导洞出洞方案 根据设计图纸所示地质情况 DK351 560 580 段出口表层为粉质黏 W4 厚约 3 6m 下伏基层为 W2 岩层约 6 14m 隧道掌子面施工至进口端里程 10m 时 DK358 580 处 每循环钻 眼增加 2 3 个探眼 探眼深度 5m 以探明具体剩余距离 便于安全出 洞 剩余最后 10m 时采用上台阶小导洞出洞方案 小导洞位于隧道顶 部中间位置 导坑宽度尺寸为 5m 高 4m 宽 具体详见下图 该导洞以便装载机出渣为宜 小导洞采用 短进尺 弱爆破 强 支护 的方式进行小药量爆破开挖 以确保安全 4 24 2 小导洞超前支护小导洞超前支护 因本次小导洞未设置大管棚 因此为确保安全 小导洞采用拱部 及腰部 2m 采用双排超前小导管 超前小导管环向 20cm 4 34 3 小导洞初期支护方案小导洞初期支护方案 小洞支护施工工序流程为 开挖后初喷砼 系统支护 拱架 锚 杆 钢筋网 施工 复喷砼至要求厚度 挖后及时对拱顶和边墙岩面进行初喷 4 厘米的 C25 砼 海南西环铁路海口至凤凰机场段 XHZQ 6 标四分部跨三亚环城高速公路双线特大桥施工专项方案 6 6 初支拱架采用 I18 型钢钢架 安装间距 1 2m 拱顶和边墙网片挂设 采用 8 钢筋制作的 20cm 20cm 网片 拱顶和边墙系统锚杆施作 22 砂浆锚杆 L 2m 间距 1 2m 1 2m 布置 复喷 16 厘米的 C25 砼 4 3 1 喷射砼施工 C25 喷射砼采用湿喷工艺 工艺流程见图 1 用高压风水冲洗受喷面 设置控制喷砼厚度的标志 喷射作业 分段 分片 分层 由下而上进行 有较大凹洼处 先喷射填平 前期准备 施喷面的清理 计量配料 拌 合 砂 石 水泥 水 外 加剂 改性聚酯纤维 混凝土搅拌 站 装运喷料 现场喷射砼 综合检查 结束 加速凝剂 不合格 混凝土喷射机 补喷混凝土 合格 图 1 湿喷混凝土工艺框图 喷嘴垂直于岩面 距受喷面 0 8 1 2m 呈螺旋移动 风压 0 3 0 5MPa 液态速凝剂由自动计量在喷嘴处掺入 海南西环铁路海口至凤凰机场段 XHZQ 6 标四分部跨三亚环城高速公路双线特大桥施工专项方案 7 7 喷射混凝土时按照施工工艺段 分片 由下而上依次进行 分 层喷射混凝土时 后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行 喷混凝土料由洞外自动计量拌和站生产 混凝土搅拌车运输混 凝土 卸入湿喷机 机械手配合湿喷机喷混凝土 4 3 2 拱架施工 制作 拱架主筋采用型钢弯曲机进行预弯 各种构造筋用钢筋 弯曲机弯曲 在定型模上焊接而成 制作时严格按施工图纸进行 保 证每节的弧度与尺寸均符合设计要求 每节两端均焊连接板 节点间 通过连接板用螺栓连接牢靠 加工后必须进行试拼检查 严禁不合格 品进场 施工准备 连接钢筋加工 拱架拼装 检查 查 拱架架立 测量定位 断面检查 欠挖处理 洞外拱架加工 检查 倒运 焊接纵向 连接筋 喷混凝土结 束 合格 返 工 合格 不合格 不合格 初喷混凝土 图 2 钢拱架施工工艺框图 海南西环铁路海口至凤凰机场段 XHZQ 6 标四分部跨三亚环城高速公路双线特大桥施工专项方案 8 8 安装 拱架按设计要求安装 安装尺寸允许偏差 横向和高程 为 5cm 垂直度 2 拱架的下端设在稳固的地层上 高度低于开 挖底线以下 15 20cm 拱脚开挖超深时 加设钢板或混凝土垫块 每 榀拱架安装后利用 4 根长 2m 的 22 锁脚锚杆定位 超挖较大时 拱背 喷填同级混凝土 以使支护与围岩密贴 控制其变形的进一步发展 两 排钢架间用连接钢筋纵向连接牢固 以便形成整体受力结构 4 3 3 砂浆锚杆施工 砂浆锚杆采用风钻钻锚杆孔 锚杆钻孔利用台架施钻 按照 1 2m 1 2m 排距 尽可能垂直结构面打入 高压风吹孔 用注浆泵将 孔内注满早强砂浆 再用风枪将锚杆送入孔内 使杆体位于孔位中央 然后安装垫板 垫板必须用螺帽紧固在岩面上 增强锚杆与喷砼的综 合支护作用 砂浆锚杆施工工艺框图见图 3 海南西环铁路海口至凤凰机场段 XHZQ 6 标四分部跨三亚环城高速公路双线特大桥施工专项方案 9 9 否 孔口处理 验 收 固定锚杆 插入锚杆杆体 加工锚杆杆体 注浆准备 补孔 不合格 合格 测量定锚杆孔位 钻 孔 清 孔 验 孔 填塞砂浆 进行下道工序 图 3 砂浆锚杆施工工艺流程图 4 3 4 钢筋网铺设 钢筋须经试验合格 使用前必须除锈 在洞外分片制作 制作尺 寸为 1 0 1 4m 一张 网格间距为 20cm 20cm 安装时搭接长度不小 于一个网格 人工铺设贴近岩面 与锚杆点焊焊接牢固 在靠近岩面一侧 确 保整体结构受力平衡 喷混凝土时 减小喷头至受喷面距离和控制风 压 以减少钢筋网振动 降低回弹 4 4 4 4 洞口长管棚施工洞口长管棚施工工艺工艺 4 4 1 制作钢花管 制作导向墙 海南西环铁路海口至凤凰机场段 XHZQ 6 标四分部跨三亚环城高速公路双线特大桥施工专项方案 10 10 1 制作钢花管 管棚采用 108 壁厚 6mm 热轧无缝钢管制作 管壁 打孔 布孔采用梅花型 孔径为 10 16mm 孔间距为 15cm 两端均预 加工成外丝扣 为防止浆液倒流 每根管棚尾部不钻孔长度 110cm 2 制作导向墙 采用 C20 混凝土护拱作为管棚的导向墙 止浆墙 紧贴洞口仰坡面 导向墙模板固定在钢架上挂模浇筑混凝土 护拱内 设 2 榀钢拱架为环向支撑 孔口管应牢固焊接在工字钢上 防止浇筑 混凝土时产生位移 它安设的平面位置 倾角 外插角的准确度将直 接影响管棚钻孔的质量 应用经纬仪以坐标法在工字钢架上定出其平 面位置 用水准尺配合坡度尺设定孔口管的倾角 用前后差距法设定 孔口管的外插角 导向墙施工图 钢花管大样图 海南西环铁路海口至凤凰机场段 XHZQ 6 标四分部跨三亚环城高速公路双线特大桥施工专项方案 11 11 大管棚钢管连接接头示意图 4 4 2 钻孔 钻孔采用液压钻机钻孔 选用的钻机首先应适合钻孔深度和孔径 的要求 钻机要求平稳灵活 能在 360 度范围内钻孔 钻机定位 钻机要求与以设定好的导向管方向平行 必须精确核 定钻机位置 用经纬仪 挂线 钻杆导向相结合的方法 反复调整 确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线吻合 为减少因钻具移位引起的钻孔 偏差 钻机立轴方向应准确控制 钻进过程中要经常采用测斜仪量测 钻杆钻进的偏斜度 发现偏斜超过设计要求时及时纠正 4 4 3 顶管 清孔 安装钻孔检测合格后 将钢管连续接长 用钻机旋转顶进将其装 入孔内 为使钢管接头错开 第一节管采用 8m 和 6m 交替布置 编号 为奇数的第一节管采用 6m 长钢管 编号为偶数的第一节采用 8m 长钢 管 同一断面内的接头数量不得超过钢管总数的 50 相邻钢管的接头 至少要错开 1m 钢管用钻机顶进 双号孔顶进无孔钢管 单号孔顶进 有孔钢管 如遇故障 需清孔后再将钢管插入 4 4 4 注浆 水泥浆液水灰比 1 1 重量比 注浆压力 初压 0 5 终压 2 0MPa 海南西环铁路海口至凤凰机场段 XHZQ 6 标四分部跨三亚环城高速公路双线特大桥施工专项方案 12 12 注浆前应进行现场注浆试验 根据实际情况调整注浆参数 取得管棚 注浆施工经验后展开施工 单根钢花管的注浆量按下式估算 Q Rk2L 式中 Q 注浆量 Rk 浆液扩散半径 取 Rk 0 6Lo Lo 为钢花管中中至中的距离 L 钢花管长度 空隙率 砂土 40 粘土 20 断层破碎带 5 钢管顶进到位后 用小木楔在钢管与围岩壁楔紧 再用防水胶泥 锚固剂 将空隙封闭住 止浆板与注浆泵之间用管接器相连 管接 器由 20 闸阀和长 10cm 的 20 的镀锌管制作 镀锌管两边加工成丝 扣 注浆时一般总是先注无水孔 后注有水孔 在无水地段可从拱脚起顺 序注浆 注浆速度根据注浆孔出水量大小而定 一般应从快到慢 注 浆结束时将闸阀关闭 卸下进浆管 进入下一循环 浆液由高速制浆机拌制 采用注浆机将水泥浆注入管棚钢管内 注 浆量达到设计注浆量或达到终压 2MPa 后可停止注浆 4 54 5 上断面开挖出洞上断面开挖出洞 在完成大管棚注浆后 按照设计的要求进行剩余上台阶断面的开 挖 开挖时每个断面增加 2 3 个探眼 探眼深度 5m 同时采用 短进 尺 弱爆破 的原则进行开挖 五 施工安全特别注意事项五 施工安全特别注意事项 海南西环铁路海口至凤凰机场段 XHZQ 6 标四分部跨三亚环城高速公路双线特大桥施工专项方案 13 13 施工前安排专人对洞内围岩进行观察 对存在的安全隐患及时 采取排除或加固措施 施工人员提前对进口进行警戒 防止飞石危及周边村民及施 工人员 施工过程中 加强施工管理 减少由于人为因素导致的洞碴滚 落 安全施工保证小组对洞内外作业进行 24h 巡查 确保施工安全 贯通距离剩余不足 10m 时 每循环钻眼时增加 2 3 个探眼 探 眼深度 5m 以探明具体的剩余距离 便于安全出洞 在爆破后进入掌子面施工前 应先对掌子面周边围岩进行详细 调查 将因爆破震动产生的危石清理干净后方可继续进行正常施工 开挖后及时进行初喷和初期支护 并加强对掌子面附近围岩的 巡回找顶工作 以防落石伤人 本隧道进口临近既有线 洞口左侧既有线边坡平台上设双层防 护排架 洞身开挖采用控制爆破施工 既有线路基高边坡爆破允许振 速 8cn s 爆破时可采用沙袋覆盖 防止飞石危及既有线运营安全 六 出洞施工进度安排六 出洞施工进度安排 进度安排见下表 工序名称开始日期结束日期施工天数 天 DK351 620 580 开挖支护2014 8 202014 8 3010 小导洞开挖支护2014 8 312014 9 56 洞口大管棚2014 9 52014 9 2015 海南西环铁路海口至凤凰机场段 XHZQ 6 标四分部跨三亚环城高速公路双线特大桥施工专项方案 14 14 DK351 580 570 开挖支护2014 9 202014 9 3010 边仰坡开挖支护2014 9 62014 10 630 七 监控量测七 监控量测 7 17 1 洞内监测洞内监测 围岩及支护状态观察 采用观测的方法 对围岩的岩性 岩质 节理裂隙发育程度和方向 有无松散坍塌 剥落 掉块现象 有无漏 水等 初期支护状态包括喷层时候产生裂缝 剥离和剪切破坏 钢支 撑是否压屈等 观察分析 一一进行描述 记录 以此作为支护参数 选择的参考与量测等级选择的依据 拱顶下沉 周边位移及收敛量测应布置在同一断面 断面间距 级围岩不得大于 10m 级围岩不得大于 5m 拱顶下沉量测测点布置 在拱顶 周边位移量测以初期支护上个点的绝对位移为主 同时增加 水平及斜向收敛量测 以便校核水平位移结果 拱顶下沉 周边位移及收敛量测在开挖后尽早进行 拱顶下沉 收敛量测起始读数宜在 12h 内取得 其它量测读数在开挖 24h 内且在 下一循环开挖前读取 测点应牢固可靠 易于识别 并注意保护 严 防爆破损坏 7 27 2 地表监测地表监测 洞口段覆盖层薄 开挖后围岩难以自稳成拱 地表易沉陷 为了 确保洞口浅埋段的施工安全 进行地表沉降监测 地表浅埋段设置地 表观测点 观测点与洞内量测点尽量布置在同一断面上 以便反映量 测数据的关联性 地表量测断面间距为 5m 每个量测断面上测点间距 海南西环铁路海口至凤凰机场段 XHZQ 6 标四分部跨三亚环城高速公路双线特大桥施工专项方案 15 15 为 2m 每日量测 2 次 每日对观测数据进行统计分析 特别是洞口范围的洞内外监测数 据 要进行综合分析 通过分析成果及时反映围岩下沉 收敛动态 正确指导施工 及时调整支护参数 八 贯通测量八 贯通测量 8 18 1 隧道贯通误差隧道贯通误差 隧道贯通后 经贯通测量所得到的实际贯通误差 包括平面上的 纵 横向贯通误差和方位角贯通误差以及高程上的贯通误差 这些资 料不仅是隧道调整线地段确定施工中线的依据同时积累和研究不同测 量技术条件下的贯通资料 对贯通理论及计算方法验证 确定贯通限 差 改进测量设计以及为测量规范的修订都是极宝贵的 8 28 2 隧道贯通误差估算隧道贯通误差估算 根据 铁路工程测量规范 TB10101 2009 中的规定 隧道相邻 两开挖洞口间高程路线长度小于 5000 米 一般主要针对横向贯通误差 规范规定 隧道相向开挖长度小于 4km 地面导线对横向中误差的影响 要求小于 30mm 洞内导线对横向中误差的影响要求小于 40mm 寨下隧 道贯通误差的估算 主要就地面 洞内导线对横向中误差的影响作估 算 使用的测量仪器 采用徕卡 TCR1201 全站仪 测角精度 1 测距 精度 1 1 5ppm 1 地面控制导线对横向中误差的影响 地面导线对横向贯通误差的影响为 My 横向中误差的估算公式如 海南西环铁路海口至凤凰机场段 XHZQ 6 标四分部跨三亚环城高速公路双线特大桥施工专项方案 16 16 下 My my 2 myl2 my m Rx2 myl ml l dy2 My 三角锁测量误差影响所产生在贯通面上的横向中误差 my 由于测角误差影响所产生在贯通面上的横向中误差 myl 由于测边误差影响所产生在贯通面上的横向中误差 根据规范和现使用的测量仪器 公式中 m 和 ml 取值仪器标称精 度 m 1 ml 1 5mm l 200m 四等导线平均边长 2 隧道内导线对横向中误差的影响 洞内导线对横向中误的影响为 My 横向中误差的估算公式如下 My my 2 myl2 my m Rx2 myl ml l dy2 根据规范和现使用的测量仪器 公式中 m 和 ml 取值仪器标称精 度 m 2 ml 2mm l 100m 洞内导线平均边长 8 38 3 贯通误差测定方法贯通误差测定方法 1 纵 横向贯通误差 我们在隧道内主要采用导线法进行贯通误差的测定 在实际贯通 点附近任选一点作为测量的贯通点 分别由隧道的进出口端的导线测 出它的坐标 由进口端测得的为 X 进 Y 进 由出口测得的为 X 出 Y 海南西环铁路海口至凤凰机场段 XHZQ 6 标四分部跨三亚环城高速公路双线特大桥施工专项方案 17 17 出 由此算得实际贯通误差 线量 为 F Y 出 Y 进 2 X 出 X 进 2 如果是直线隧道统筹选定中线方向为 x 轴时 横向的贯通误差就 为 Y 出 Y 进 纵向贯通误差为 X 出 X 进 如果是曲线隧道 贯通面方向与实际贯通误差 线量 间有一夹 角 a 平面上的贯通误差的两个分量为 横向贯通误差 F cosa 纵向贯通误差 F sina a 角按下式计算 a artan Y 出 Y 进 X 出 X 进 E 式中 E 是贯通面方向的方位角 可根据贯通点在曲线上的位置算 得 至于取方位角的正 反方向值由贯通误差 线量 所在象限而定 方位角贯通误差 用贯通导线将两端洞内导线联通后 对于同一 方位边由两端算得的方位角之差即为方位角贯通误差 该误差是洞外 和洞内测角误差的总影响 隧道贯通后若再考虑洞外角度误差分配已 经没有实际意义 洞内以衬砌地段的导线角也不宜再调整 顾及到方 位角贯通误差一般不大 通常在几秒至一二十秒的范围内 故方位角 贯通误差可忽略不计 2 高程贯通误差 由进 出口端的洞内高程点 分别进测至贯通点附近的高程点 H 得到 H 点的两个高程 H 进和 H 出 两点的高程差 H 出 H 进 f 即为 高程贯通误差 海南西环铁路海口至凤凰机场段 XHZQ 6 标四分部跨三亚环城高速公路双线特大桥施工专项方案 18 18 九 质量保证措施九 质量保证措施 1 施工前对要使用的测量控制点进行复测 确认无误后方可进行 施工测量放样 2 进场材料必须经过检验合格后方可使用 严禁含泥量或含粉尘 量过高的河砂 米石进入工程主体 3 喷射混凝土在搅拌站集中生产 采用自动计量系统 确保施工 配合比准确 4 喷锚支护做到喷料随拌随用 时间不超过规定 喷射前清理岩 面 厚度较大时分层喷射 严格掌握水压 风压和喷射距离 作到厚 度符合设计和安全要求 表面平顺 5 严格按照设计 技术交底所规定的参数进行支护 钢架施工时 作到加工正确 间距 倾斜度和垂直度符合要求 钢架的底脚落在原 状地层 接头板密贴 上齐连接螺栓 对锚杆的方向 数量和深度进 行严格控制 十 环境保护 文明施工措施十 环境保护 文明施工措施 10 110 1 施工环保 水土保持方案施工环保 水土保持方案 1 建立与质量安全保证体系并行的环境保护保证体系 配备相应 的环保设施和技术力量 与当地政府和环保部门联合协作 全面控制 施工污染 减少污水 空气粉尘及噪音污染 严格控制水土流失 达到 国家环保标准 2 施工方案同时要具备环保防范措施 以保护现场环境 避免由 于施工方法不当引起对环境的污染和破坏 强化环保宣传和思想教育 海南西环铁路海口至凤凰机场段 XHZQ 6 标四分部跨三亚环城