公路工程隧道开挖支护专项施工方案.doc
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1、隧道开挖支护专项施工方案明洞采用明挖法,因洞口一般围岩较差,爆破以小型控制爆破为主,以锚喷为支护手段;暗洞开挖采用新奥法,锚喷支护为主,围岩较差时可采用管棚超前支护,拱架加强支撑。施工过程紧紧贯彻新奥法精神,定期用精密仪器对围岩变形情况进行实时监测,及时将结果反馈到临时支护设计过程中,以确定最佳支护方案和二次衬砌的时间,保证隧道安全保质施工。开挖支护配备施工机械:挖掘机、装载机、自卸车、凿岩台车、凿岩机、风镐、空压机、硝铵炸药、乳化炸药、火雷管、导爆索、导火索、非电毫秒雷管等。1、洞口及明洞开挖支护1.1、洞口及明洞开挖支护施工洞口施工前先做好洞顶天沟,将地表水、仰坡水汇流引离洞口,并在完善洞
2、口附近的防排水设施后,再进行明洞开挖。先利用出碴平整场地,以利洞口场地布置。在洞口开挖过程中,结合洞口路堑施工分层开挖,边仰坡开挖与边仰坡防护同步进行。对弱风化砂砾岩,采用减弱松动爆破配合风镐挖掘,装载机及自卸汽车装运。当开挖边坡和仰坡稳定性较差时,采用全部或局部临时挂网喷锚予以加固。明洞开挖至暗洞里程时,暗洞外采用C25钢筋混凝土施作2m长套拱,作为长管棚导向墙,确保安全顺利进洞。待洞口长管棚施工完成后按先拱后墙法开挖进洞,上台阶拱部要采用环形开挖预留核心土法,拱圈砼达到设计强度70%后方可进行下部断面开挖,下部边墙部位开挖后,应及早、及时做好支护,确保上部砼拱的稳定。明洞衬砌和洞门利用作业
3、台车人工绑扎钢筋,钢模台车整体灌注混凝土,灌注时架设外模,以保证混凝土施工质量,混凝土强度达到设计70%后,进行洞顶防水层铺设,浆砌片石回填和碎石盲沟的设置,及碎石土回填和粘土隔水层等其他附属工程施工。1.2、洞口及明洞工程施工顺序:洞口开挖洞顶天沟、刷边仰坡,锚喷防护明洞开挖、暗洞里程预留台阶进行大管棚钻装注浆洞顶防水层铺设、浆砌片石回填、碎石盲沟的设置碎石土回填和粘土隔水层等其他附属工程施工。2、洞身开挖支护根据“新奥法”施工要求,隧道开挖必须尽可能减轻对围岩的扰动,充分发挥围岩的自承能力,在钻爆作业中采用光面爆破技术,同时优化光面爆破技术参数,并根据围岩情况,及时修正爆破参数,达到最佳爆
4、破效果,并形成整齐圆顺的轮廓,减少超欠挖。开挖支护施工遵循总原则是:疏排水、少扰动、管超前、短开挖、弱爆破、快喷锚、强支护、勤量测、早封闭。为减少对围岩的扰动,保证隧道施工的安全,各级围岩的开挖方法各不相同,级围岩采用环形开挖,预留核心土的施工方法;级围岩采用台阶法施工,台阶长度视围岩情况定;、级围岩可采用全断面开挖法施工。2.1、 级围岩施工采用台阶分部开挖法进行开挖施工,支护采用钢拱支撑为18工字钢,间距为符合设计要求;小导管、砂浆锚杆超前支护;255mm先锚后灌式中空注浆锚杆长3.5米,间距0.51m1m,梅花形布设;设15156的钢筋网;喷C20混凝土、厚25 cm。开挖考虑预留10c
5、m。2.1.1、级围岩采用七步流水开挖作业法(台阶分部开挖):2.1.1.1、“七步开挖作业法”基本原理“七步开挖作业法”即在隧道开挖过程中,在三个台阶上分七个开挖面,以前后七个不同的位置相互错开同时开挖,然后分部同时支护,形成支护整体,缩小作业循环时间,逐步向纵深推进的作业方法。这种开挖作业法吸收了上下导坑法,侧壁导坑法,台阶法甚至全断面开挖法的内在特点,集各法之精髓而采用的新型施工方法,见示意图:该法的具体实施,包括以下内容:(1)开挖掘进以三个台阶七个工作面同时进行。(2)初期支护先上后下,分布实施,然后连成整体形成一个承载拱。(3)依据围岩量测的结果调整支护参数(喷C20砼厚度、钢支撑
6、间距等),来决定每一循环进尺,并视围岩破碎程度控制在0.5-1.0之间。“七步开挖作业”摒弃了侧壁导坑法中需要拆除临时支护的“麻烦”和浪费,同时吸取了三台阶加大核心土稳定作用的思想,并将在台阶中的弧形开挖由两部分分割成三部,使这个方法在相邻的两类软弱围岩的施工过渡时,只需调整各分部进尺就可达到目的。也就是说,相对与其他方法而方,“七步开挖作业法”是介于正台阶与双侧壁导坑法之间的施工方法,可以实用于类围岩起的任何围岩的施工。当上台阶降低高度时,中台阶即成为核心土支挡开挖工作面,(图三)当下台阶落底降低时,可转为正台阶施工。(图四)当围岩达到类以上条件时,下台阶拉槽后,则可进行全断面开挖。(图五)
7、由此可见,它为围岩状态变更后,缩短作业调整期,创造了前提。见作业透视图所示:(图二)2.1.1.2、“七步开挖作业法”满足了新奥法施工对围岩加强控制的要求新奥法的观点归纳起来就是:适当支护围岩使其稳定;围岩与支护是不可分割的整体;支护后的围岩本身具有承载能力;支护的工艺打破传统的单一模筑形式。由此可见,新奥法并不单纯是一种设计施工理论,而且还是一种工程技术方法,这个方法集中一点就是在整个施工过程中对围岩加强控制,特别要作到尽量不破坏围岩的原有强度,减少对围岩的扰动,控制围岩的变形,防止围岩的松驰。通过监控量测选择恰当的支护方式,“七步开挖作业法”适应了新奥法的这些基本要求。“七步开挖作业法”要
8、求在隧道全断面划分的七个部位同时开挖,由于七个部位分别处于七个不同的里程,从而使每一个开挖断面处的围岩所暴露的面积减到最小。第1步:拱顶在超前管棚(或小导管)的“保护伞”下,将传统的矩形上导坑改为弧形导坑,开挖结束后,先初喷3cm砼,即用18#钢支撑,同时施做锁脚锚杆,并挂设钢筋网,喷至10-13cm厚C20砼,施做系统锚杆,形成较稳定的承载拱。第2、3步:在拱顶承载拱的支护下,分段扩大拱脚,以一定的时间差按同样方法进行支护。第4步:拱顶完成后中部拉槽第5、6步:在以完成拱部支护后,分段左右开挖马口,以一定的时间差作边墙支护。第7步:下台阶核心土挖除。2.1.1.3、“七部开挖作业法”可以为高
9、效掘进,确保工期创造了条件隧道工程的进度或工期,最终取决于平均日成洞进尺,而日成洞的多少受制于每一个作业循环的时耗,缩小时耗的唯一途径便是缩短每一工序的作业时间,这就要看作业面能否投入更多的劳动力与机具,“七步开挖作业法”适应了这一基本原则,要达到这样高的工效,双侧壁导坑及上下导坑开挖显然难度非常大,前者虽较安全,但作业面太小,无法使用大型出碴机械,工效难以提高;后者只能使用大型机械,但因开挖面太大,每一断面上围岩由于过多暴露,而受到扰动的时空拉大,影响其稳定,将会带来不利的后果。“七步开挖作业法”的优点在于减少了对围岩的扰动,充分利用空间的错位及人工掘进的特点,而且参与了大型机械的施工,使得
10、劳力与设备得到充分的施展,因此使每一次作业循环加快,满足类围岩日进尺2m以上的工期要求,工期上得到了保证。2.2、 级围岩段施工采用短台阶法进行开挖施工,支护为255mm先锚后灌式中空注浆锚杆,必要时采用22螺纹砂浆锚杆、设1515cm6的钢筋网;锚杆长3米,间距1m1.2m,洞周喷射15cm厚的C20混凝土。开挖考虑预留6cm。2.2.1、级围岩短台阶法施工作业顺序:开挖上半断面 施作拱部初期支护(安装锚杆、挂钢筋网、喷混凝土) 开挖下半断面 施作边墙初期支护(安装锚杆、挂钢筋网、喷混凝土)仰拱开挖 浇注仰拱混凝土、回填片石砼铺挂防水板、安设排水管 整体浇注二次衬砌。级围岩台阶法开挖各工作面
11、布置:初期支护紧跟开挖面;下半断面开挖面距上半断面开挖面3米,以利装碴;仰拱开挖浇注工作面距下台阶开挖面20米;衬砌工作面距下台阶开挖面50米。 2.2.2、主要技术措施严格控制每循环进尺在2.0m以内,尽量减少对围岩的扰动;上台阶长度为3m;开挖成形后应及时进行初期支护,确保工序衔接,当地层变差时,应随时喷射早强混凝土封闭工作面;施工过程中应对围岩及支护结构进行位移及应力量测,以便监控稳定状态。2.3、级围岩段隧道施工采用全断面法进行开挖施工。支护采用255mm先锚后灌式中空注浆锚杆,锚杆长3.0米,间距1.51.5m,设1515cm6的钢筋网,洞周喷射10cm厚的C20混凝土。2.3.1、
12、施工方法级围岩采用自制凿岩台车进行钻孔,全断面掘进,每循环进尺2.7m。开挖后视情况喷混凝土封闭,每掘进一个循环,立即钻设锚杆、挂网,复喷混凝土至设计厚度。2.3.2、级围岩全断面法施工作业顺序:爆破开挖 施作初期支护,初喷混凝土安装锚杆挂设钢筋网复喷混凝土铺挂防水板、安设排水管整体浇注二次衬砌。2.3.3、主要技术措施严格控制每循环进尺在3m以内,采用光面控制爆破,尽量减少对围岩的扰动;开挖成形后应及时进行初期支护,确保工序衔接,当地层变差时,应随时喷射早强混凝土封闭工作面。施工过程中应对围岩及支护结构进行位移及应力量测,以便监控稳定状态。2.4 小净距隧道开挖为减少对围岩扰动及减少超挖,采
13、用预裂爆破、光面爆破技术。(1)SB、SC型小净距隧道暗洞施工: V级围岩区段:左、右洞均采用侧壁导坑、拱部留核心土弧型开挖,各部分施工开挖前应做好超前支护措施。隧道施工先掘进洞模筑衬砌应超前后掘进洞开挖工作面不小于50m。 IV级围岩区段:隧道施工先掘进洞模筑衬砌应超前后掘进洞开挖工作面不小于40m。后掘进洞宜采用侧壁导坑、拱部留核心土弧型开挖,先掘进洞采用短台阶法施工。(2)SD型小净距隧道暗洞施工:V级围岩区段:先掘进洞施工方案同正常分离式隧道暗洞V级围岩段。后掘进洞宜采用侧壁导坑、拱部留核心土弧型开挖,各部分施工开挖前应做好超前支护措施。隧道施工先掘进洞模筑衬砌应超前后掘进洞开挖工作面
14、不小于50m。IV级围岩区段:隧道施工先掘进洞模筑衬砌应超前后掘进洞开挖工作面不小于40m。后掘进洞宜采用侧壁导坑、拱部留核心土弧型开挖,先掘进洞采用短台阶法施工。III级围岩区段:隧道施工先掘进洞模筑衬砌应超前后掘进洞开挖工作面不小于30-50m。先掘进宜采用台阶法或全断面法开挖;后掘进洞开挖时,先在断面底部中心开挖一道宽2-3m、高4-5m的超前导洞,超前长度5m,然后采取光面爆破开挖剩余断面一次到位。2.4 连拱隧道开挖连拱隧道一般长度较短,围岩也较差,左右洞以中隔墙相连,施工难度大。主要施工方案有中导洞施工法和三导洞施工法。(1)中导洞施工法:中导洞开挖可以从隧道两端同时施工,在隧道中
15、间贯通,也可以从隧道一端开挖,在另一端贯通,根据地质条件中导开挖分全断面和短台阶两种施工方法,围岩较好可采用全断面开挖中导,加快施工进度在围岩破碎,节理发育及在洞口地段采用短台阶也可保证安全。无论采用哪种方法,皆采用光面爆破技术尽量减少中导洞对两侧正洞围岩的扰动,每一循环进尺要控制在1M以下,围岩好的情况下也不能超过1.5M。支护要紧跟开挖面,不允许围岩暴露时间太长,杜绝坍方,中导洞即使有小面积坍方,也会给正洞开挖带来很大影响。 中隔墙砼的施工顺序刚好和中导开挖顺序相反,根据现场情况,可采用从隧道中间向两端施工的顺序。如一座隧道只设一个拌和站。一般采用远离拌和站的一端向靠近拌和站的一端的施工顺
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