矿山法隧道施工方案-secret.doc
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1、精品文档,仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除第五章 矿山法区间施工方案与技术措施一、 竖井、联通道施工1、 简介区间设一个临时竖井及联通道(K20+124.44),隧道施工完成后拆除回填。其结构如图5-1 区间竖井联通道结构示意图所示。图5-1 区间竖井联通道结构示意图竖井施工流程图见图5-2。2、 竖井与联通道支护参数竖井支护参数见下表:项目材料及规格结构尺寸初期支护锚杆25中空注浆22砂浆锚杆L=4.5m,间距1.01.0mL=3.5m,间距1.01.0m钢筋网6.5150mm四周铺设喷射砼C20网喷砼厚度0.3m格栅钢架22、14、6钢筋纵间距1.0、0.75、0.5m二衬C30S8
2、防水钢筋砼厚度0.4m联通道支护参数见下表:项目材料及规格结构尺寸初期支护锚杆22砂浆锚杆L=2m,间距1.0(1.2)1.0(1.2)m钢筋网6.5150mm四周铺设喷射砼C20网喷砼厚度0.2m格栅钢架22、14、6钢筋纵间距1.0、0.75m二衬C30S8防水钢筋砼厚度0.3m测量放线、定井位竖井锁口圈开挖 施 工 准 备封 底安装提升架及电动葫芦井圈C30模筑砼施工井身开挖及支护马 头 门 加 固爬梯及防护网安装开洞,转入隧道施工模筑二衬图5-2竖井施工工艺流程图3、 锁口圈梁施工测量定出锁口圈的开挖轮廓线,井口段采用小型反铲挖掘机配合人工进行开挖,人工对井壁进行修整;竖井锁口圈挖至设
3、计标高后,外模采用砖砌,其内侧用砂浆抹平,然后绑扎井圈钢筋,同时预埋提升井架基础预埋件、护栏;锁口圈绑扎钢筋时向下预埋连结筋;井圈采用C30商品砼,一次性连续灌注。模筑井圈砼时,沿竖井井圈四周同时浇筑一道宽500mm、高300mm的挡水墙。4、 垂直提升系统前期起吊系统没有安装好时,采用吊车做垂直运输;井圈施工后竖井垂直运输采用15T龙门吊机,装土斗采用4t活底吊斗。5、 井身开挖与支护施工竖井采用明挖施工,待锁口圈梁砼强度达到70%后,采用人工配合风镐开挖,当无法用风镐开挖时采用微振控制爆破法施工;。开挖时每循环进尺0.751m,由中心向四周扩挖,靠近井壁处预留50cm由人工修整至设计尺寸;
4、经检查符合设计要求后立即初喷约5cm厚混凝土封闭围岩,然后施作锚杆;锚杆施作完成后,挂网,安装钢格栅,格栅钢架间每隔1m焊接22 纵向连接筋,喷射C20喷砼至设计厚度;为确保竖井支护安全,其上部设I162000临时钢横撑。钢格栅在井外分节制作、预拼,井内安装,螺栓连接。喷砼采用湿喷工艺,一侧喷砼支护后再进行另一侧开挖。施工期间在井壁设临时爬梯,供施工人员上下。开挖至地下水位以下时,井底设集水坑,用潜水泵将水抽至井外。6、 井身二衬施工竖井二次衬砌为模筑C30混凝土,厚度40cm。二衬施工前清理井底浮碴,铺设井底防水层,绑扎钢筋,浇筑井底混凝,随后从下往上搭设钢管脚手架和工作平台,铺设井身防水层
5、,绑扎井身钢筋、支立组合钢模。模板采用大块钢模板,每次衬砌高度6m,商品混凝土串筒入模,插入式振捣器振捣,待混凝土强度达到设计强度70%方可拆模,进行下一循环施工,严禁过早拆模以防竖井失稳。7、 竖井提升系统竖井提升系统采用1台15t双梁式龙门吊,提升系统见图5-3 提升系统示意图。起重设备,请有安装资质人员进行提升装置的安装调试,试运行合格后并报市安全检查监督站、业主、驻地监理检验审查合格,方可投入使用。行走卷扬机(电葫芦)贝雷架(1.53.0m)支架43kg钢轨枕木钢筋砼冠梁电葫芦枕木行走卷扬机枕木及钢轨双排贝雷架工字钢支架龙门吊行走轮钢轨1500工作平台15004003009003007
6、000图5-3 提升系统示意图8、 联通道施工联通道长46m,采用矿山法暗挖施工,锚喷支护,二衬为C30模筑砼,其开挖、施工方法与区间主线施工相同,详见下工艺。通道施工注意事项:1) 联通道施工过管线地段,要加强监测,必要时采取有效措施,以确保管线安全;2) 联通道两端5m范围内施做C30钢筋砼二衬;3) 交叉口段施工中应加强量测,增加架设临时横撑;4) 区间主线隧道开洞后,先行施做开洞段10m范围内的二衬钢筋砼,确保施工期间交叉口结构稳定和施工安全。9、 竖井马头门施工竖井马头门即竖井与隧道交叉处,在竖井开挖至马头门标高时开始施作,是竖井施工的关键部位。9.1 马头门加强环施工随竖井开挖,并
7、打入超前锚杆支护,在每榀格栅间安放预制好的短格栅(横通道支护格栅),马头门范围竖井开挖完毕后,马头门部位短格栅形成加强环。9.2 分部破除马头门处井壁砼,割除竖井钢格栅竖井封底后,破除马头门上导坑竖井井壁砼,割除井壁钢格栅,并排架设上导坑两榀格栅拱架,并将其主筋与周围的竖井井壁钢格栅焊接牢固,并及时喷射砼。9.3 马头门上半断面开挖、支护横通道上半断面开挖时,马头门开口并排安设两榀格栅钢架。9.4 马头门下半断面开挖、支护破除下部竖井壁砼,割除该部位的钢格栅支撑,架设下部并排两榀格栅拱架,同样将其主筋与周围的竖井钢格栅焊接牢固,并及时喷射砼。二、 隧道支护方案1、 超前支护暗挖隧道在级围岩施工
8、中在拱部打入超前小导管注浆加固,小导管施工采用323.25mm钢管,用风枪打入,按梅花形布置,搭接长度1.5m,钢管尾部焊接,顶部做成尖锥状,管壁按梅花形布置溢浆孔,小导管施工布置及花管形式见图5-4。小导管注浆采用压浆泵注水泥浆,为充分发挥机械效能,加快注浆进度,采用分浆器一次可对35根小导管注浆,分浆器如图5-5所示。进浆口阀门主体管堵头图5-5分浆器示意图水泥浆采用425普通硅酸盐水泥,水灰比为0.61并掺入2%的氯化钙,注浆压力为0.51.0Mpa。小导管施工工艺流程见下图5-6。2、 开挖掘进 2.1 开挖掘进方法区间隧道掘进级围岩采用台阶法,级围岩采用短台阶法施工,开挖型式如图5-
9、7、5-8所示,隧道开挖循环进尺,在级围岩中为0.75m,在级围岩为1.0m。 2.2 出碴各类土层及严重风化的岩层采用人工风镐配合短臂反铲挖掘机进行开挖,部分坚硬岩层采用爆破作业配合机械凿除,小型装载机装碴。出碴采用无轨运输,小型柴油翻斗车运碴至竖井,通过竖井提升到井口堆碴场或直接运出洞外。见图5-9出碴示意图。施工准备钻 孔安装导管封 面注 浆检查分析开挖支护导管制作浆液制作图5-6 小导管注浆施工工艺流程图212115-20m 图5-7 台阶法施工示意图12213-5m图5-8 短台阶法施工示意图 2.3 开挖注意事项开挖前应制定防坍塌方案,备好抢险物资,并在现场堆码整齐。在级围岩中可先
10、开挖后支护,台阶留置长度不超过5B(B为隧道开挖跨度);图5-9 无轨运输出碴示意图在级围岩地段,台阶留置长度不超过1.0B(B为隧道开挖跨度),初期支护的挖、支、喷三环节必须紧跟。隧道应按设计尺寸严格控制开挖断面,不得欠挖,其允许超挖值见下隧道允许超挖值表5-10。表5-10 隧道允许超挖值(mm)隧道开挖部位岩层分类爆破岩层土层和非爆破岩层坚岩次坚岩软岩平均最大平均最大平均最大平均最大拱部100200150250150250100150边墙及仰拱100150100150100150100150双洞平行开挖时,其前后开挖面错开距离应大于15m。同一条隧道相对开挖,当两工作面相距20m时应停挖
11、一端,另一端继续开挖,并做好测量工作,及时纠偏。其中线贯通允许偏差为:平面位置30mm,高程20mm。在台阶法施工时,在拱部初期支护结构基本稳定,喷射混凝土强度设计强度的70%,方可开挖下台阶,并应符合以下规定:需采用单侧或双侧交错开挖边墙时,严禁使拱部悬空;一次循环开挖长度在级围岩地段1.5m、在级围岩地段2.0m;边墙挖到设计标高后,须立即支立钢格栅和喷射混凝土;仰拱应根据监测数据及时跟进浇筑。开挖过程中应进行地质描述记录,必要时应联系业主、设计院进行超前地质勘探。3、 初期支护 3.1 喷射砼喷射砼分初喷和复喷,初喷后,立即安装钢格栅,及时封闭,找平开挖面,防上围岩表面剥离脱落;分次喷射
12、砼到设计厚度。喷射砼施工采用湿喷施工工艺,工艺流程见下图5-11。运 输砼搅拌STC增粘剂喷 射 作 业喷 砼 机DS液体速凝剂 图5-11 湿喷砼工艺流程图喷射砼作业除满足有关技术规范规定外,增加如下技术要求:初喷砼紧跟工作面,复喷前按设计完成锚杆、钢筋网的安装工作。渗漏水地段的处理,当围岩大面积渗水但水量不大时,在喷射砼前用高压风吹扫;开始喷射砼时,喷射砼由远而近;临时加大速凝剂掺量,缩短初、终凝时间,逐渐合拢喷射砼,水止后,按正常配合比喷射砼封闭。试验室负责优选喷射砼配合比与施工控制,以减少回弹和粉尘;按配合比称料拌和,电动流量计控制外加剂的掺量,确保喷射砼强度符合设计要求。每隔5m,测
13、绘出开挖断面和喷射砼完毕后的断面,两断面相减就是喷射砼厚度,不够设计厚度的重加喷补够。喷砼由专人喷水养护,以减少开裂,发现裂纹用红油漆作好标记,进行监测是否继续发展,并找出原因进行处理;对可能掉下的喷射砼撬下重喷;对不再发展的裂纹,采取在其附近加设锚杆或加喷一层砼的办法处理,以策安全。岩层已完全风化成土时,为加强喷射砼与土状岩体的粘结力,采用在受喷面上设一层用3.5mm铁丝编成的铁丝网片,网格尺寸5cm5cm。坚决实行“四不”制度,即喷锚工艺不完毕,掌子面不前进;喷射砼厚度不够不前进、不开挖;喷锚后发现的问题不解决不前进;量测结果判断不安全未经补强不前进。以上制度由工地领工员负责实施,并将实施
14、情况填入工程日志簿备查,技术负责人负责检查督促。 3.2 锚杆支护锚杆采用25中空注浆锚杆和22砂浆锚杆两种型式,L3.0m。采用梅花形布置,安放时间为初喷之后,复喷之前进行。 3.3 挂网在安装完系统锚杆后,挂钢筋网;采用6.5钢筋,网格间距均为150 mm150 mm。 3.4 格栅钢架钢架由22主筋按设计型式焊接而成,加工及安设方案见后。 3.5 初期支护背后注浆初期支护封闭成环510m后,立即对其拱背压注水泥浆,填实初期支护与围岩间的空隙,减小地面沉降。三、 格栅钢架加工安设方案格栅钢架是增强初期支护强度的有效手段,它与管棚、超前小导管一起形成超前支护体系。格栅钢架在初期支护中的施工顺
15、序为:格栅钢架由四根22主筋及其箍筋构成。1、 格栅钢架的加工格栅钢架在加工场专用工作台上加工。工作台上根据不同断面的钢架主筋轮廓放样成钢筋弯曲模型,钢架的焊接在胎模内焊接,控制变形;按设计加工好各单元格栅钢架后,组织试拼,检查钢架尺寸及轮廓是否合格。加工允许误差:沿格栅钢架周边轮廓误差不大于3cm,平面翘曲小于2cm,接头连接要求同类之间可以互换。格栅钢架各单元必须明确标准类型和单元号,并分单元堆放于地面干燥的防雨蓬内;进行格栅钢架抽样结构试验时,在工作台上将钢架拼装成环。外侧焊油顶座,采用油顶,仪表按设计荷载进行加压。使用钢筋应力计及收敛仪量测钢架内力和变形情况,检验符合设计要求后方可使用
16、。2、 格栅钢架的安装格栅钢架在初喷5cm后,按设计间距安设格栅钢架,钢架间设22拉杆,分别沿格栅环向立筋交替设置,并与主筋焊接。定位测量首先测出线路中线,确定高程,然后再测定其横向位置,安设方向与线路中线垂直;每榀的位置定位要准确。准备工作运到现场的钢架分单元堆码,安设前进行断面尺寸检查,及时处理欠挖侵入净空部分,保证钢架正确安设,钢架外侧有不小5cm的喷射砼,安设拱脚或墙脚前,清除垫板下的松碴,安放垫板,将钢架置于钢板上。钢架安设钢架与封闭砼之间紧贴,安放过程中,两排钢架沿周边用钢筋联接定位;钢架安装完成后,与接触的锚杆头焊接,使之成为整体结构;钢格栅架立应符合设计和规范要求,连接螺栓必须
17、拧紧上齐,节点板密贴对正,钢格栅连接应圆顺。表5-12 竖井钢格栅架设允许偏差序号项 目允许偏差(mm)检查频率检验方法1中线30每榀格栅用钢尺2标高20用水平仪3同步30用钢尺4环向闭合50用钢尺5垂直度30锤球、钢卷尺四、 干扰减震爆破新技术的的运用暗挖隧道需在现有道路下穿过,沿线建筑物、管线众多,因在级围岩中需采用爆破掘进,鉴于传统的爆破控制工法对建筑物安全和居民心理的影响较大,因此从安全和减震考虑,拟采用干扰减震爆破新技术进行掘进施工,以达到安全、环保的目的。1、 爆破施工对建筑物损害的主控因素分析爆破时地层震动对构筑物的危害程度主要由地面质点的垂直振速,而垂直振速取决于装药量和炮孔至
18、建筑物的距离。我国的爆破安全规程中规定了如下主要建筑物类型的地面质点安全振动速度:1.土窑洞、土坯房、毛石房屋:1cm/s;2.一般砖房、非抗震大型砌块建筑物:23cm/s;3.钢筋混凝土框架房屋:5cm/s。规程中给定的关于振速、装药量及爆破距离之间的关系用下式表示:V=K(Q1/3/R)a式中,V质点振动速度(mm/s)Q齐爆药量或单孔药量(kg)R炮孔至建筑物的距离(m)K与爆破点地形、地质等条件有关的系数,一般取 50350,a与爆破点地形、地质等条件有关的衰减指数,一般取1.32.0。采用常规爆破施工,由于选用楔型掏槽时为避免夹制,需同时起爆2个或4个炮孔,从而产生共振,使振动波相互
19、叠加,导致起爆瞬间振速过大;而掏槽后的扩槽炮孔爆破时受雷管段位少、精度差的限制,容易产生串段、误爆,发生共振或增加夹制作用,也会导致振速过大,其爆破垂直振速超过35cm/s,且离爆破工作面越近的测点振速越大,在靠近建筑物基础下方或道路路面下施工爆破作业时,不能达到安全标准,必须采用新型安全的爆破技术。2、 干扰减震爆破技术为了降低爆破振速,避免多炮孔同时起爆发生共振,应使各炮眼爆炸后振动波相互干扰、抵消。测试资料表明,单炮孔爆破时引起的振动持续时间较短,因此雷管延时差大于3T(全振动周期)时就不会产生共振;而干扰减震技术就是采用多段位高精度系列雷管,使多炮孔爆破振动波能相互抵消,其同一段位延时
20、起爆时间精度要高,不同段位雷管延时间隔时间长,以达到随机干扰的效果,通过对多段位雷管进行组合达到减振的目的。 2.1 控制爆破作业方案首先,为了防止掏槽区起爆的炮孔之间产生共振,要求雷管的延时差应大于 75100ms,即延时差大于3T(T为单孔爆破时爆破振动周期,T=1030ms),采用大直径中空孔的五眼龟裂平行直眼掏槽法,每个炮孔用一个段位雷管。其次,为了防止扩槽区、掘进区和其它区域炮孔起爆后产生共振,采用了较高段位并具有一定延时差的高精度雷管,同段雷管的延时偏差值100ms,以实现随机干扰。 2.2 实施方法控制爆破方案确定后,在开挖方法、掏槽方式、炮孔布置、炮孔直径、装药量等各方面均需作
21、精确设计。上半断面掏槽采用70mm的2个空孔直眼龟裂掏槽,装药炮孔直径为 4042mm,掏槽中心孔装填25mm药卷,分8个段别起爆,单孔单段位,雷管延时差为 100ms。上半断面周边采用光面爆破,掘进孔、内圈孔及周边孔按“随机干扰减震”的方法来确定起爆顺序、段别、延时差。每段齐爆的允许装药量QM分别取为:掏槽孔0.6kg,扩槽孔0.2kg。雷管采用特制的高精度延时非电毫秒雷管,按矩形起爆原理设计起爆顺序,上半断面采用25段位系列雷管。下半断面采用复式V形起爆法起爆,用非电毫秒雷管分21个段位起爆。3、 隧道爆破施工通过道路及建筑物时的其他措施 3.1 对建筑物及地面进行监测在爆破前组织有关人员
22、对建筑物进行评定,对原沉降裂缝,拍照或摄象纪录存档;定期观测其变化,在楼内设置监测点,每次爆破时用震动信号自动记录采集信息,反馈到施工中,便于及时调整装药量及炮孔位置、起爆时间。 3.2 开挖后的洞室加固及监测对开挖后洞室及时采用锚喷初期支护,并做好壁后注浆工作。同时采用用数字收敛仪定期观测围岩变位情况,以指导后期施工钻爆。 3.3 干扰减振爆破相关技术措施设立严格管理办法和严密的监控体系,施工过程中及时监测,发现地面下陷、建筑物沉降过大等问题及时采用加固措施处理。为降低起爆时的振动速度,应采用矩形原理设计炮孔的起爆顺序,以避免每个炮孔在夹制状况下起爆,并配合使用高精度、多段位雷管。五、 出碴
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