隧道超前小导管施工方案.pdf

隧道施工方案 本工程为安徽省滁州市第四水厂引水隧道,本隧道为拱结构隧道.隧道全长 725m，隧道净空(宽高)：22。5m,该隧道为泥质粉砂岩夹砂质泥岩。隧道主要受大气降水和地表水渗入及附近河流渗流补给。隧道区内地下水补给条件较差，地下水含量高。隧道涌水量大.根据滁州地区环境水文化地质条件经验可知，该地地下水对混凝土结构在长期侵入水及干湿交替条件下均具弱腐蚀；对混凝土结构中的钢筋在干湿交替条件下具中腐蚀，长期侵水条件下具微腐蚀；对钢结构具微腐蚀。场地无污染源，土中的易溶盐已基本溶于水中，土对建筑材料的评价同地下水的腐蚀性评价 本隧道为类、III 类围岩，地质条件较差，施工中以“弱爆破、少扰动、强支护、早封闭、适时衬砌”为原则，并根据围岩监测结果及时调整施工方案，确保施工安全，保证工程质量。在施工过程中为保证安全，在进洞前根据现场情况,必须做好超前支护,并且做好引水、截水、排水和挡护设施，防止水害及山体滚石危及安全.1、进洞前支护 土石方开挖后的边坡须做好喷锚支护以及防止山体土石崩塌滚落到洞口造成车和人员的伤亡，洞口顶部必须浇筑挡土墙。2、施工超前支护 为防止石块塌方，必须用锚杆锚住石体,锚杆长度 68 米。两排纵向与洞口边缘方向呈 15向外插入岩体，每隔 300mm 一根，两排错开，然后每间隔 1 米与洞口方向垂直插入岩体，施工要点如下:选用 425 号普通硅酸盐水泥，细度模数大于 2。5 的硬质洁净砂，粒径 512mm 的级配碎石,经化验合格的拌合用水。喷射砼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。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、水溶崩解的破碎岩石进行清除和处理，清除浮石和墙角虚碴,并用高压水或风冲洗岩面.喷射机安装调试后先注水后通风，清通机筒及管路投料。连续喂料，经常保持料斗内料满，料斗上设 12mm 孔径的筛网一道，避免超径骨料进入机内,造成堵管。喷射时，先注水（注意喷嘴要朝下，避免水流入输料管），后送风,然后上料，根据受喷面和喷出的拌和物情况调整注水量，以喷后易粘着，回弹小和表面呈湿润光泽为度。喷射顺序：采取分段、分块，先墙后拱，自下布上的顺序,进行喷射作业。隧道内沿纵向 34m 为一段，每 2m 宽为一片。喷射时,喷嘴做缓慢的螺旋形运动,使喷射料束运动轨迹呈环形螺旋式移动，旋转直径约 2030cm，自喷射面的下部开始,水平旋转喷射,喷料要一圈压半圈,喷至段尾时上移返回，同时要求一排压排，如此往复喷射.喷射时如有个别受喷面凹洼不平应先喷该处，大致找平。为保证喷射砼密实度，减少回弹量，对于风压、水压及喷头的喷射距离、喷射角度都应合理调整。喷嘴至受喷面距离以 0.61。0m 为宜,料束以垂直于喷射面为佳。喷射料束放置速度及一次喷射厚度,以每 2 秒左右转动一圈为宜，一次喷厚以不回落时的临界厚度或达到设计要求厚度时向前移动，每次喷射厚度一般不小于 5cm。若喷射要求厚度较大，一次不能达到时,第二次喷射应在第一层砼终凝 1 小时后进行。两次喷射注意找平岩面，以便于铺设防水层。风压和喂料量,应根据喷射部位不同，以及采用的喷射机型号进行调整。喷射砼的养护：喷射砼终凝 2 小时后,进行喷水养护，养护时间不少于 14 天.爆破作业距喷射砼完成时间不小于 4 小时。有水地段喷射砼采取如下措施：当水点不多时，可设导管引排水后再喷射砼；当涌水量范围较大时,可设小导管注浆止水，然后再喷砼；当涌水严重时可设置泄水孔，边排水边喷砼。增加水泥用量，改变配合比，喷砼由远而近逐渐向涌水点逼近,然后在涌水处安设导管，将水引出再在导管附近喷砼。施工注意事项:喷射前仔细检查机具情况，提前处理危石,喷射机应布置在安全地带，并尽量靠近喷射部位,便于掌机人员与喷射手联系，随时调整工作风压。经常检查喷射机出料弯头,输料管和管路接头,发现问题要及时处理。开始喷射时一定要先注水，后送风，再开机上料。喷射作业结束时,将机内和管中的拌合料用完后再停机、关水、断风。每班完成施工作业后都要对喷射机进行清理、检修，保证下一班机器工作状态良好.施工过程中，拌料严格按设计配合比及拌和方法拌和，计量要准确,特别是外加剂的用量，必须满足设计要求.运输道路保证畅通,照明用电要有保证，风压、水压要稳定。质量控制和检查 喷射砼强度及抗渗性:通过工地喷大板，切割制取试件检查，或直接喷到无底试模中制成试件检查。与岩面的粘结力检测:在工地预留试件，用直接拉拔法试验或喷大板切割试块做劈裂试验求得强度值.喷射厚度控制：以锚杆外露部分作为标记进行检查或喷射时插入长度比设计值厚度长 5cm 的铁丝、纵横向 12m 设一根作施工控制.b.锚杆 采用22 砂浆锚杆，施工程序如下图:开挖后先进行第一层喷射砼施工,待该层砼终凝并形成一定强度后，按设计要求布置锚杆位置，用红油漆标示清楚。进行钻孔施工，钻孔完成后将安装好锚头的锚杆插入孔内至设计深度，打紧后安装止浆塞.注浆:注浆压力控制在 0。51。0MPa，并随时排除孔中空气,保证钻 孔 插入锚杆 孔道注浆 安装止浆塞 注浆设备就位 锚杆砂浆饱满.c。挂网 按设计要求加工钢筋网，随受喷面起伏铺设，并将钢筋网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。砼保护层厚度应大于 2cm.d.钢架 安装工艺流程见下图。钢拱架安装工艺流程图 施工注意事项：安装前分批检查验收加工质量(结构尺寸、焊接情况是否符合要求）.初喷 定位锚杆施工 中线标高测量 清除底脚浮碴 拱架加工、质量验收 钢拱架预拼 台架上安装钢拱架 与定位锚杆焊连定位 加设鞍形垫块 安装纵向连接筋 隐蔽工程检查验收 包裹底脚连板 喷砼 清除底脚处浮碴，超挖处加设钢（木)垫块，其中间段接头板用砂子埋住，以防砼堵塞接头板螺栓孔.按给定的中线，水平标高,标准间距垂直架立，支撑钢架应与围岩尽量靠近,留 23cm 的间隙做保护层,当钢架与围岩间隙较大时，安设鞍形砼垫块，确保岩面与拱架密贴。钢拱架安装左右偏差应小于 5cm，倾斜角应小于 2.控制钢拱架受力情况的薄弱环节在于节点联结螺栓,定位锚杆及纵向连结筋,因此，所有螺栓要上齐，旋紧、拧好,必须安设垫片后再拧紧螺栓，按设计焊连定位锚杆和纵向连接筋，确保安装质量。钢架施工中的安全注意事项 在搬运过程中，应将钢架构件绑扎牢固，以免发生碰伤人，车辆倾覆,构件坠落等事故.钢架的架设应由专人按规定的信号进行指挥，随时观察围岩动态或喷射砼的情况，防止落石，坍塌引起伤人事故。在架设钢架前应采用垫板将钢架基础找平，架设时，应将钢架与定位锚杆固定，用纵向连接筋连接牢固，防止发生钢架倾覆或扭转。当紧固顶部连接螺栓，楔紧钢架时，作业人员应以正确的姿势站在平稳，牢固的脚手架上，并配带安全防护用具防止发生坠落事故.对钢架应随时检查，如发现扭曲，压屈现象或征兆时，必须及时采取加固措施。必要时应使其他人员撤到安全地带，防止因坍塌造成伤亡事故.e 大管棚超前支护 引水隧道为、III 类围岩，设计采用了108 大管棚超前支护。根据我单位同类工程的施工经验,拟采用水平钻机施作较为经济，不仅速度快，而且作业安全。注浆部分参照小导管注浆工艺。(1）钻孔：钻孔工艺流程见下图。施工要点如下：在开挖外轮廓线以外施作C25 砼拱作为长管棚导向墙，使用水平液压钻机施钻。经过几次接杆完成长管棚钻孔。钻孔时随着孔深的增长，需要对回转扭矩、冲击力及推力进行控制和协调，尤其是推力要严格控制，不能过大。为了确保钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性,钻杆联接套应与钻杆同材质，两端加工成内螺扣（钻杆首尾端外螺扣），联接套的最小壁厚10mm。连接套及连接方式见右图.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.钻孔前由测量工准确画出钻孔位置。施钻时,钻机大臂必须顶紧在掌子面上，以防止过大颤动，提高钻机就位 钻机固定 测 量 布 孔 钻机大臂矫正 钻孔及接长钻杆 钻杆接长准备 钻杆分节退出卸下 施钻精度。钻机开孔时钻速宜低，钻深 20cm 后转入正常钻速。第一节钻杆钻入岩层尾部剩余 2030cm 时钻进停止，用两把管钳人工卡紧钻杆（注意不得卡丝扣），钻机低速反转，脱开钻杆。钻 机沿导轨退回原位，人工装入第二根钻杆,并在钻杆前端安装好联接套,钻机低速送至第一根钻杆尾部，方向对准后联接成一体。每次接长钻杆，均可按上述方法进行。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。引导孔直径应比棚管外径大 1520mm，孔深要大于管长 0。5m 以上。钻孔达到要求深度后，按同样方法拆卸钻杆，钻机退回原位。（2）顶管:施工工艺流程见下图。顶管工艺 采用大孔引导和管棚钻进相结合的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔，然后利用改装后钻机的冲击和推力,将安有工作管头的棚管沿引 波形螺纹 波形螺纹 钻杆联接套 导孔钻进，接长棚管,直至孔底.钢管顶进的作业要点 a。管件制作：管棚采用108 无缝钢管，管棚接长时先将第一根钢管顶入钻好的孔内，再逐根联接。事先加工好的管节联接套，要预先焊接在每节钢管两端，便于联接。第一根钢管前端要焊上合金钢片空心钻头，以防管头顶弯或劈裂。b.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.c.使用水平液压钻机施作大管棚施工时，用于钻引导孔的冲击钻头127mm，在顶管大臂的凿岩机上安装与管棚直径相应的钢管顶进联接套.d。顶管作业：先将钢管安放在大臂上后，凿岩机要对已钻好的引导孔，低速推进钢管,其冲击压力控制在 1822Mpa，推进压力控制在4。06。0Mpa。e.接管:当第一根钢管推进孔内,孔外剩余 30-40cm 时,开动凿岩机反转，使顶进联接套与钢管脱离,凿岩机退回原位，人工装上第二节钢管，大臂重新对正，凿岩机缓慢低速前进对准第一节钢管端部（严格控制角度）,人工持链钳进行钢管联接，使两节钢管在联接套处联成一体。凿岩机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管.根据管棚设计长度，按同样方法继续接长钢管.f.管棚补强：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,进行管棚补强。补强方法：在钢管内注入水泥浆（水灰比为 11）,注浆初压力为 0.52.0Mpa，终压力为 2.0Mpa。浅埋地段及围岩破碎且富水地段，建议在钢管内应先放置20 钢筋笼，再向管内充填水泥砂浆用以加强管棚的刚度。e.超前小导管预注浆 （1)施工方法：采用现场加工小钢管,喷射砼封闭岩面,用凿岩机钻孔再装钢管或用凿岩机直接将小钢管打入岩层，按设计要求注浆。注浆顺序为先注无水孔，后注有水孔，从拱顶顺序向下进行。工艺流程见下图:超前小导管预注浆工艺流程图 （2）施工参数:地质调查 浆液选择 注浆设计 现场试验 效果检查 配比试验 注浆参数 制定施工方案 设备准备 喷砼封闭掌子面 钻孔、安装小导管 注 浆 机具准备 材料准备 管材加工 施工准备 开 挖 超前小导管采用外径50mm，壁厚 5mm 的热轧无缝钢管加工制成，长 500cm，钢管前端加工成锥形，尾部焊接钢筋加固箍,管壁四周每 10-15cm 交错钻眼,眼孔直径为8mm（梅花形布置）.钢管沿隧道开挖轮廓线布置，外插角 570打入围岩,环向间距0.5m，纵向前后两排小钢管搭接长度不小于 1.5m。超前小导管预注浆参数选择参考：注浆压力 0.51.0Mpa，水泥浆水灰比 11，水泥标号为 425 号.施工中每孔注浆量达到设计注浆量时，或注浆压力达到在 1。0Mpa 时，可以结束注浆。超前小导管尾端焊于型钢支架腹部。(3）施工注意事项：导管应在开挖轮廓线上按设计位置及角度打入,孔位误差不得大于10cm,角度误差不得大于 3，超过允许误差时，应在距离偏大的孔间补管后再注浆。钢管每根实际打入长度不得短于设计长度，否则开挖 1 米后补管、注浆。检查钻孔、打管质量时，应画出草图,以孔位编号、逐孔、逐根检查并认真填写记录。单孔注浆量不得小于计算值的 80%，超过偏差必须补管注浆。在注浆过程中，如发生串浆现象时,则安装止浆塞或采用多台注浆机同时注浆。水泥浆压力突然升高，则可能发生堵塞，应停机检查，泵压正常后再进行注浆。进浆量很大，但压力长时间不升高,则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝结时间，进行小泵量低压注浆或间歇注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间,以便凝胶。注浆过程中要逐管填写记录，标明注浆压力，注浆量，发生情况及时处理。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。采用撬棍或小锤轻轻敲击钢管附近,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。开挖过程中要随时观察注浆效果,分析量测数据,发现问题后及时处理.注浆前要严格检查机具，管路及接头处的牢靠程度,以防压力爆破伤人。注浆时,操作人员应戴口罩、眼镜和胶皮手套，并要有良好的照明条件。接缝施工 横向施工缝：横向施工缝在每天工作结束或浇筑工序中断，超过砼初凝时间时设置。施工缝位置应设在设计的胀缝或缩缝处,与路面中心线垂直。当横向施工缝与横向缩缝分开设置时，其间距应大于 2m。横向缩缝：横向缩缝应全宽设置，有传力杆的提前安装传力杆。缩缝采用切缝法,当砼强度达到设计强度的 2530时,用切缝机进行切割。切缝工作完成后，及时清除缝内锯屑和杂物，灌入填缝料。横向胀缝：胀缝传力杆的活动端在缝的两边交错布置，传力杆必须平行于板面及路面中心线,传力杆长度的一半锚固于砼中，另一半涂沥青。纵缝：纵缝的位置按图纸要求布设，平缝纵缝施工时应对已浇砼板的缝壁涂刷沥青。浇筑邻板时,缝的上部应切割成规定深度的缝槽。纵缝拉杆布设在板厚中间,缝槽用规定的填缝料填塞缩缝。