高速公路隧道工程的施工方案和施工方法.doc

高速公路隧道工程的施工方案和施工方法第1节 总体施工方案雁门关隧道为复合式衬砌设计，按喷锚构筑法施工。本合同段左线和右线分别由两洞口向分界点掘进。施工过程中采用超前预报系统进行地质超前勘探。为充分利用车行横洞作为辅助导坑，增加工作面，实现长隧短打，加快施工进度，提前贯通分界里程。主体工程采用“左洞半断面超前，右洞全断面稳进，分部开挖作业，平行交错跟进，衬砌完善配套”多工作面推进的施工方案。总体实施掘进<钻爆、无轨运输出碴）支护<管棚、拌、运、锚、喷）衬砌<拌、运、灌、振捣）三条机械化作业线。通风采用大功率通风机、大口径软管、压入式长大隧道供风技术。dvzfvkwMI1I 类围岩采用人工配合反铲式短臂挖掘机开挖。II 类围岩采用YT28 风动凿岩机打眼；III、IV 类围岩采用H174.H178 两臂、三臂液压钻孔台车打眼，非电毫秒雷管光面爆破。超前支护采用液压钻孔台车及ZtGZ-60/120 注浆机施作长大管棚及超前导管，初期支护采用YSP45 锚杆钻机打注浆锚杆，TK96-1 湿式混凝土喷射机喷射混凝土，人工架立钢支撑，出碴运输采用CAT966D及ZL50C 装载机装碴，济南斯太尔、瑞典A20、重庆铁马1519t 自卸汽车完成无轨运输施工。rqyn14ZNXI衬砌混凝土采用混凝土自动计量拌和楼，混凝土搅拌运输车，混凝土输送泵、大模板整体液压衬砌台车<自制）完成全断面衬砌一次成型。路面混凝土和洞内喷涂施工采用集中时间、机械化流水作业，一次施工，一次成优。EmxvxOtOco第2节 隧道工程施工1、 洞口工程<一）施工方案根据我集团公司多年隧道施工的经验及雁门关隧道出口位置的具体情况，经过经济性、安全性、可行性综合分析比较后，决定进洞前先完成地表排水系统，采取分层开挖，分层支护，自上而下，边挖边护的洞口加固处理方法：洞口仰坡、明洞边坡采用锚、网喷混凝土加固技术，明洞挖方在满足机械开挖的条件下，使用挖掘机开挖，装载机配合自卸车装运弃碴至指定弃碴位置，人工辅助修坡。不能直接用机械开挖的次坚石采用定向弱爆破，人工辅助机械装运弃方。进洞采用先施工作超前小导管，短进尺，弱爆破，快循环，早封闭的施工方案。SixE2yXPq5<二）施工方法(1>首先开挖并施作洞口边仰坡截水沟，以截排地表水，截水天沟距边仰坡开挖边缘不小于5m，沟底纵坡不小于3。排水沟与路基排水系统相衔接。6ewMyirQFL(2>开挖洞口顶部及明挖部分土石方，开挖土石方均自上而下进行，能用机械直接作业的，均选用机械开挖，人工配合。机械或人工不能直接开挖的土石方，采用浅孔台阶控制爆破开挖。开挖形成的坡面按设计要求及时进行封闭防护，避免长时间暴露，造成坡面坍塌。kavU42VRUs(3>沿开挖轮廓线打超前小导管<长3.5m）注浆，小导管间距40cm，并外露1m 以便于与钢格栅相连接。y6v3ALoS89(4>用类围岩的施工方法开挖暗洞2m，完成支护体系。(5>定位放线，组装台车，绑扎钢筋，浇筑明洞及暗洞钢筋混凝土。(6>混凝土达到设计要求时拆模，施做明洞防水层，两侧对称回填。2、 洞门施工雁门关隧道左线洞门为端墙结构，右线洞门为偏压式结构，设计有外装修，同时洞门及地表做了景观美化设计，因此在明洞施工完，安排合理时间进行左右线洞门施工，并做好景观设计。同时恢复植被，搞好绿化。M2ub6vSTnP3、 正洞洞身工程<一）开挖作业隧道开挖作业根据不同围岩类别分别采取不同的开挖方法。其中左线隧道开挖方法见表7-1；右线隧道开挖方法见表7-2。<二）钻爆设计、类围岩段台阶法开挖爆破设计见图7-2；类围岩段全断面开挖爆破设计见图7-3。<三）作业循环时间1. 类围岩及类浅埋双侧壁导坑法开挖作业循环时间见表7-3。1. 放样布眼钻眼前，测量人员要用红铅油准确绘出开挖面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5cm。在直线段，可用35 台激光准直仪控制开挖方向和开挖轮廓线。0YujCfmUCw2. 定位开眼采用钻孔台车钻眼时，台车与隧道轴线要保持平行。台车就位后按炮眼布置图正确钻孔。对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其他眼要高，开眼误差要控制在3cm 和5cm 以内。eUts8ZQVRd3. 钻眼钻工要熟悉炮眼布置图，要能熟练地操纵凿岩机械，特别是钻周边眼，一定要有丰富经验的老钻工司钻，台车下面有专人指挥，以确保周边眼有准确的外插角<眼深3m 时，外插角小于3；眼深5m 时，外插角小于2），尽可能使两茬炮交界处台阶小于15cm。同时，应根据眼口位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮眼深度，以保证炮眼底在同一平面上。sQsAEJkW5T4. 清孔装药前，必须用由钢筋弯制的炮钩和小于炮眼直径的高压风管输入高压风将炮眼石屑刮出和吹净。5. 装药装药需分片分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。GMsIasNXkA6. 联结起爆网路起爆网路为复式网路，以保证起爆的可靠性和准确性。联结时要注意：导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管应用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm 以上处。网路联好后，要有专人负责检查。TIrRGchYzg7. 瞎炮的处理发现瞎炮，应首先查明原因。如果是孔外的导爆管损坏引起的瞎炮，则切去损坏部分重新连接导爆管即可；但此时的接头应尽量靠近炮眼。如因孔内导爆管损坏或其本身存在问题造成瞎炮，则应参照公路隧道爆破安全规程有关条款处理。7EqZcWLZNX8. 质量检验标准<1）超欠挖。爆破后的围岩面应圆顺平整无欠挖，超挖量<平均线性超挖）应控制在10cm<眼深3m）和13cm<眼深5m）以内。lzq7IGf02E<2）半眼痕保存率。围岩为整体性好的坚硬岩石时，半眼痕保存率应大于80%，中硬岩石应大于70%，软岩应大于50%。zvpgeqJ1hk<3）对围岩的破坏程度。爆破后围岩上无粉碎岩石和明显的裂缝，也不应有浮石<岩性不好时应无大浮石），炮眼利用率应大于90%。NrpoJac3v1<六）超前支护施工方法及工艺流程1. 超前长管棚注浆预支护施工方法及工艺流程<1）钻深孔工艺流程。钻深孔工艺流程图见附图5-1。<2）钻深孔的操作要点。液压台车的钻杆长度为4.3m、5.525m，钻深孔时必须接杆。因此，随着孔深的增长，需要对回转扭距、冲击功及推力进行控制和协调，尤其要严格控制推力，不能过大。为了确保钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性，钻杆联结套应与钻杆材质相同，两端加工内螺扣<配合钻杆首尾端外螺扣），联结套的壁厚10mm。钻杆连接套见图7-4。为防止钻杆在推力和振动力的双重作用下，上下颤动，导致钻孔不直，钻孔时，应把扶直器套在钻杆上，随钻杆钻进向前平移。1nowfTG4KI1>台车就位固定后，由测量工站在台车臂托蓝上准确画出钻孔位置。2>施钻时，台车大臂必须顶紧在掌子面上，以防止过大颤动影响施钻精度。3>钻机开孔时钻速宜低，钻进20cm 后转入正常钻速。4>第一节钻杆钻入岩层，尾部剩余2030cm 时停止钻进，人工用两把管钳卡紧钻杆<注意不得卡丝扣），钻机低速反转，脱开钻杆。钻机导轨退回原位，人工装入第二根钻杆，并在钻杆前端安装好联结套，钻机低速送至第一根钻杆尾部，方向对准后联结成一体。fjnFLDa5Zo5>起拱线以上的孔位，由于台车大臂离地面较高，不便装卸钻杆，波形螺纹图7-2-4 钻杆连接套示意图7-4 钻杆连接套示意这时应将大臂落下，人工在地面安好钻杆后，大臂重新升起就位。6>每次接长钻杆，均可按上述方法进行。7>换钻杆时，要注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心水孔是否畅通等，不符合要求的应更换，以确保正常作业。tfnNhnE6e58>引导孔直径应比棚管外径大1520mm，孔深要大于管长0.5m以上。9>钻孔达到要求深度后，按同样方法拆卸钻杆，钻机退回原位。<3）顶管的工艺流程1>顶管工艺流程，顶管工艺流程图见图5-2。2>顶管工艺及作业要点。采用大孔引导和棚管钻进相结合的工艺，即先钻大于棚管注浆的引导孔，然后利用钻机的冲击和推力<顶进棚管HbmVN777sL时凿岩机不使用回转压力，不产生扭距）将安有工作管头的棚管沿引导孔顶进，逐节接长棚管，直至孔底。管件制作：棚管采用89 普通钢管，钢管节长为6m，管棚长度20m，因此必须接长。棚管接长时先将前一根钢管顶入钻好的孔内再联结。事先加工好的管节联结套，要预先焊接在每节钢管两端，便于联结。第一根钢管前端焊上合金钢片空心钻头，以防管头顶弯或劈裂。V7l4jRB8Hs见管节联结套示意图7-5。接长管件应满足管棚受力要求，相邻管的接头应前后错开，避免接头在同一断面受力。使用H174 双臂液压钻孔台车施作大管棚施工时，一个大臂用于钻引导孔<102冲击钻头、见示意图7-6），另一大臂用于顶进89棚管。在顶管大臂的凿岩机上必须安装与管棚直径相应的钢管顶进联接套<见示意图7-7），并在大臂上改换特制钢管扶直器<见示意图7-8）。待引导孔钻好后，使用顶管大臂进行顶进作业。83lcPA59W9顶管作业：将钢管安放在大臂上后，凿岩机对准已钻好的引导孔，低速推进钢管，其冲击压力控制在1.82.0MPa，推进压力控制在46MPa。mZkklkzaaP接管：当前一根钢管推进孔内，孔外剩余3040cm 时，开动凿岩机反转，使顶进联结套与钢管脱离，凿岩机退回原位，大臂落下，人工装上后一节钢管，大臂重新对正，凿岩机缓慢低速前进对准前一节钢管端部<严格控制角度），人工持链钳进行钢管联结，使两节钢管在联结套处联成一体。凿岩机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管。AVktR43bpw棚管补强：为了加强管棚的刚度和强度，按设计将管棚钢管全部打好后，应先用钻头掏尽钢管内残碴，进行钢管补强。补强方法：一般地段，在钢管内注入水泥砂浆，形成钢管混凝土；坍方及围岩破碎且ORjBnOwcEd富水地段，钢管内先放置20 钢筋笼，再向管内注水泥浆<水灰比1:1）或水泥水玻璃浆液<双液比1:0.5，水玻璃浓度为3035Be）。2MiJTy0dTT<4）机具设备和劳动力组织1> 机具设备机具设备见表7-9。2>劳动力组织。分为2 个工班进行作业，每工班12 人，其中：施工指挥1 人，施工技术指导1 人，测量工1 人<负责布孔、定位、量测、质量检查），台车凿岩机司机1 人<负责钻孔、下管），普通工4 人<负责装卸钻杆、装接钢管），电工1 人<负责供水供电），电焊工1 人，汽车司机1 人<负责运料），洞外调度1 人。gIiSpiue7A2. 超前小导管施工方法及工艺流程根据设计，小导管选用50 焊管，L=4.5m，小导管布置沿隧道开挖轮廓线向外倾斜，外插角一般为56。注浆压力应根据地层致密程度决定，一般为0.51.0MPa，纵向前后相邻两排小导管搭接的水平投影长度一般不宜小于1.0m，环向间距根据设计取30cm。uEh0U1Yfmh<1）施工工艺。施工工艺流程见附图5-3。<2）施工要点。双排管或多排管布置时，为避免串浆，可分层施工，即先打一排管，注完浆后再打下一排管。1> 施工准备熟悉设计图纸；调查分析地质情况，按可灌比或渗透系数确定注浆类型；渗入性注浆要通过实验确定注浆半径、注浆压力、单管注浆量，选取导管间距；加工导管，准备施工器材；准备施工队伍，培训施工人员。IAg9qLsgBX2> 钻孔打小导管。测量放样，在设计孔位上作标记。用钻孔台车或手持风钻钻孔后，将小导管沿孔打入；如地层松软也可用钻孔台车或手持风钻直接将小导管打入。对砂土类，可用20 钢管制作吹风管，将吹WwghWvVhPE风管缓缓插入土中用高压风射孔，成孔后将小导管插入。3>注浆单液注浆：采用单液注浆泵UB-3 型注浆。注浆前先喷混凝土封闭掌子面以防漏液，对于强行打入的钢管应先冲清管内积物，然后再注浆。注浆顺序由下而上，浆液可用拌和机搅拌，亦可用人工搅拌。小导管单液注浆示意图见图7-9。asfpsfpi4k水泥浆水灰比为1.5:1. 1:1. 0.8:1 三个等级，浆液由稀到浓逐级变换，即先注稀浆，然后逐步变浓直到0.8:1 为止。考虑到注浆后需尽快开挖，注浆宜用普通水泥或早强水泥，拌浆时可掺入减水剂。ooeyYZTjj1渗入性注浆按实验所确定的压力及注浆量施工，无实验条件时按注浆半径20cm，由大到小调整，选定压力及注浆量。劈裂、压密注浆按有效固结厚度大于40cm，在施工中由大到小，逐步选取最佳注浆压力及注浆量。注浆宜选用压力4.0MPa 以上的高压注BkeGuInkxI浆泵。当采用额定注浆压力为1.5MPa 的UB-3 型注浆泵时，压力达到1.5MPa 后，将注浆泵停下，等待几分钟后，若压力降到0.6MPa 以下，再继续注浆，这样反复几次直到压力不能下降为止。PgdO0sRlMo注完浆的钢管要立即堵塞孔口，防止浆液外流。水泥水玻璃双液注浆采用ZTG-60/120 型双液注浆泵注浆。在地下水丰富或有淤泥、流砂等复杂地质条件下，宜选用水泥水玻璃双液注浆，注浆时将有两种不同的浆液分放在两个容器内，使用双液注浆泵或两台注浆泵按配合比分别吸入两种浆液，两种浆液在混合器混合后注入注浆管。水泥水玻璃双液注浆工艺示意图详见图7-10。3cdXwckm15注水泥水玻璃双液浆时，水泥浆水灰比为1:1，水玻璃模数为2.4，水玻璃浓度为35 波美度，水泥、水玻璃浆体积比为1:0.5，注浆初压为0.5MPa，终压为2.02.5MPa。初凝时间可用不同配合比和少量磷酸氢二钠来控制。h8c52WOngM4> 注浆异常现象的处理。在注浆过程中，经常发生浆液从其他孔中流出的现象，这种现象称为串浆。发生串浆时，在有多台注浆机的条件下，应同时注浆，无条件时应将串浆孔及时堵塞，轮到该管注浆时，再拔下堵塞物，用钢丝或细钢筋将管内杂物清除并用高压风或水冲洗，然后再注浆。v4bdyGious单液注水泥浆压力突然升高，可能发生了堵管，应停机检查。当堵管时，要敲打并滚动以疏通注浆管，无法疏通时要补管。J0bm4qMpJ9水泥与水玻璃双液注浆压力突然升高，则关停水玻璃泵，进行单液注浆或注清水，待泵压正常时，再进行双液注浆。XVauA9grYP水泥浆单液或水泥与水玻璃双液注浆进浆量很大，压力长时间不升高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间。bR9C6TJscw<3）质量标准：导管在开挖轮廓线上按设计位置及角度打入。渗入性注浆施工时，孔位误差不得大于5cm；角度误差不得大于2；劈裂、压密注浆施工时，孔位误差不得大于10cm，角度误差不得大于3<角度用地质罗盘仪检查）。超过允许误差时，应在距离偏大的孔间补管、注浆。pN9LBDdtrd钢管实际打入长度不得短于平均每根实际打入长度30cm，否则，开挖1.0m 后补管、注浆。检查钻孔、打管质量时，应画出草图，对孔位编号、逐孔、逐根检查并认真填写记录。渗入性注浆单孔注浆量不得少于平均每孔注浆量的80%，劈裂、压密注浆单孔浆量不得少于平均每孔注浆量的60%，超过偏差必须补管、注浆。DJ8T7nHuGT注浆过程中，要逐管填写记录，标明注浆压力、注浆量、发生情况及处理过程。固结效果检查宜在搭接范围内进行，主要检查注浆量偏少和有怀疑的钢管，要认真填写检查记录。渗入性注浆通过钻孔检查厚度，小于30cm 时，应补管、注浆，劈裂、压密注浆采用小撬棍或小锤轻轻敲打钢管附近，判断固结情况，并配合风钻钻速测试，检查注浆范围，固结不良或厚度不够时，要补管、注浆。QF81D7bvUA开挖过程中，要随时观察注浆效果，分析测量数据，发现问题后必须停工处理。3. 自进式锚杆超前支护施工采用YSP45 锚杆钻机钻孔，专用注浆泵或ZTGZ-60/120 注浆泵注浆施工。<1）施工工艺。施工工艺流程图见附图5-5。<2）双液预注浆的参数设计1> 注浆压力一般为地下水静水压的23 倍，同时应考虑岩层的裂隙阻力，根据现场情况实验后确定。但瞬间最高压力值不应超过0.5MPa。4B7a9QFw9h2> 浆液的扩散半径r 的确定根据已有资料进行工程类比及现场碴体注浆实验情况选定注浆压力范围，确定浆液扩散半径r 的大小。3>注浆孔距D 与排距L 的计算L=Dsin60D=2rcos304> 单孔注浆量Q 注= r2h 式中：r浆注扩散半径<m）h压浆段有效长度<m）岩石裂隙率浆液在裂隙内的有效充填系数5> 洞内注浆结束的标准达到下述两种情况之一者即可停止单孔注浆施工。(A> 注浆压力达到0.35MPa(B> 单孔浇筑量达1000kg<七）隧道初期支护工艺与方法1. 网喷混凝土工艺。在喷射混凝土之前要按照规范和标准对开挖断面进行检验，按湿喷工艺施工。采用成都产TK961 型湿喷机。<1）工艺流程湿式喷射混凝土工艺流程图见附图5-4<湿式喷射混凝土施工工艺框图）。<2）施工要点1> 选用普通硅酸盐水泥，细度模数大于2.5 的硬质洁净砂或粗砂，粒径512mm 连续级配碎(卵>石，化验合格的拌合用水。2> 喷射混凝土严格按设计配合比拌和。配合比及搅拌的均匀性每班检查不少于两次。3> 喷射前，认真检查隧道断面尺寸，对欠挖部分及所有开裂、破碎、出水点、崩解的破损岩石进行清理和处理，清除浮石和墙角虚碴，并用高压水或风冲洗岩面。4> 喷头距岩面距离以1.5m2.0m 为宜，喷头应垂直受喷面，喷射钢支撑附近和有钢筋网时，可将喷头稍加偏斜，角度大于70。喷射路线应先边墙后拱部，分区、分段“S”形运动，喷头作连续不断的圆周运动，后一圈压前一圈1/3，螺旋状喷射。5> 喷射混凝土作业采取分段、分块，先墙后拱、自下而上的顺序进行。喷射时，喷嘴做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约2030 ，以保证混凝土喷射密实。6> 隧道喷射混凝土厚度5 时分两层作业。第两次喷射混凝土如在第一层混凝土终凝1h 后进行，需冲洗第一层混凝土面。初次喷射注意先找平岩面。7> 喷射混凝土终凝2h 后，进行喷水养护，养护时间不少于7d。8> 喷射混凝土后开挖时，下次爆破距喷射混凝土完成时间的间隔，不得小于4h。9> 有水地段喷射混凝土采取如下措施：当水点不多时，可设导管引排水后再喷射混凝土；当涌水量范围较大时，可设树枝状导管后再喷混凝土；当涌水严重时可设置泄水孔，边排水边喷混凝土。增加水泥用量，改变配合比，喷混凝土由远而近逐渐向涌水点逼近，然后在涌水安设导管，将水引出，再向导管附近喷混凝土。当岩面普遍渗水时，可先喷砂浆，并加大速凝剂掺量，保证初喷后，再按原配比施工。当局部出水量较大时采用埋管、凿槽、树枝状排水盲沟措施，将水引导疏出再喷混凝土。10> 当喷射混凝土局部凹凸不平尺寸大于下述要求时应进行处理即：墙D/L=1/6拱D/L=1/8式中：L喷射混凝土相邻两凸面间的距离D喷射混凝土两凸面凹进的深度2. 挂网按设计要求加工钢筋网，钢筋网采用8 钢筋网<20cm20cm 网格），洞外分块预制，洞内铺挂，随开挖面起伏铺设，同定位锚杆固定牢固。钢筋网与受喷面的间隙以3cm 左右为宜，混凝土保护层大于2cm。3. 自进式锚杆施工工艺自进式锚杆施工工艺见超前支护。4. 砂浆锚杆<1）早强砂浆锚杆。采用YSP45 锚杆钻机钻孔，ZW 早强锚固剂锚固。锚杆尾部设丝扣，安装钢垫板。ZW 锚固剂使用方法为：1> 将药卷浸入清水1min 后取出<以软而不散为度）；2> 将锚固卷逐个用炮棍装入孔内捣实；3> 利用凿岩机的冲击力打入锚杆旋转直至浆液流出。装锚固剂长度不得少于孔长1/3。<2）普通砂浆锚杆。采用YSP45 锚杆钻机钻孔，搅拌机拌制普通砂浆，牛角泵浇筑。施工工艺见附图5-6<砂浆锚杆施工工艺框图）。注浆压力控制在0.51.0MPa，并注意随时排除孔中空气，对长锚杆按我局深锚杆排气注浆工法实施。5. 型钢钢架及格栅钢架制作与安装<1）制作：本合同段型钢钢架有I20a、I20b、I16 型号及425 格栅钢架，因初期支护需用量较大，故需在现场建加工车间，进行现场加工。型钢采用弯轨机冷弯，25 格栅现场拼装加工。根据不同断面需要，精确放样下料，分节焊制而成，连接板用Q235 钢，厚度不小于20mm。栓孔用钻床定位加工，螺栓、螺母采用标准件，焊接及加工误差应符合有关规范。加工成型后的格栅和型钢进行详细标识，分类堆放，做好防锈蚀工作后待用。<2）安装：根据不同断面，选用不同形式的钢架支撑。机械运至安装现场，人工作业平台配合装载机安装，安装时应注意钢架的垂直度，防止出现左前右后或前倾后倒现象。安装时，新安装的钢架应同超期安设的纵向焊接，使之成为整体。安装施工工艺见附图5-7。<八）出碴运输采用挖掘机CAT966D，ZR50C 侧卸装载机，济南斯太尔、瑞典A20、重庆铁马1519t 自卸车配合，无轨运输一次性将洞内弃碴运至指定弃碴场，弃碴场事先应按设计要求做好防护。4、 洞身衬砌<一）衬砌分类及施工方法m本合同段洞内衬砌按复合式衬砌设计，衬砌分类及施工方法见表7-10，各类围岩衬砌结构见图7-11。