西王村隧道施工毕业设计.doc
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1、目 录第一章 工程概况31.1 编制依据31.2 编制范围31.3工程概况3第二章 施工准备42.1施工准备的内容42.2二绘制施工场地布置图42.3绘制三管两线图并说明隧道辅助作业42.3.1 施工供风、排水42.3.2洞内管线布置5第三章 施工方案选择63.1洞口工程63.1.1 明挖施工73.2洞身工程83.2.1全断面法施工83.2.2台阶法93.3施工要点103.3.1三台阶临时仰拱法123.3.2 CRD法施工15第四章 钻爆设计194.1光面爆破施工工艺194.2爆破特点及要求194.3钻爆设计原则204.4钻爆设计204.4.1钻爆计算204.42爆破器材214.43装药结构2
2、14.44炮眼布置原则224.45控制要点234.46不同围岩钻爆设计23第五章 装渣运输选择255.1 装渣运输方式25第六章 支护工程266.1初期支护266.1.1砂浆锚杆266.1.2组合中空注浆锚杆276.1.3钢筋网276.1.4钢架、钢筋格栅286.1.5喷射混凝土296.2超前支护施工296.2.1超前注浆小导管296.3仰拱施工方法356.4混凝土二次衬砌366.4.1混凝土拌和与运送39第七章 隧道防排水施工427.1排水盲沟427.2防水层防水427.3防水板焊接447.4防水板的保护457.5结构缝防水45第八章 毕业设计总结49第一章 工程概况1.1 编制依据1、本标
3、段施工合同文件及已到位的设计图纸,包括线路平面图,线路纵断面图,地质平面图、隧道施工设计图等。2、我标段对现场地质、地形、水文条件、交通条件的调查。3、我标段对周边物资市场的调查。4、我单位的施工经验及施工力量。5、国家有关标准、规范,建设方下发的文件及实施细则等。6、铁路混凝土工程施工质量验收标准铁建设【2005】160号;7、铁路隧道工程施工安全技术规程(TB10304-2009);8、铁路隧道施工技术指南(TZ204-2008);9、铁路隧道工程质量验收标准(TB10417-2003);10、铁路隧道设计规范(TB10003-2005);11、铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南(TZ231
4、-2007);12、铁路混凝土与砌体工程施工规范(TB0210-2001)1.2 编制范围西王村隧道(DK87+105.000DK87+517.000)1.3工程概况郑州至卢氏高速公路洛宁至卢氏段西王村隧道DK87+105.000DK87+517.000,全长412米,隧道为第四系上更新统黄土状粉土和粉质粘土,硬塑至坚硬,表面5米以上黄土为一级轻微湿馅性围岩为四级加强。第二章 施工准备2.1施工准备的内容 隧道施工前的准备工作,是隧道施工组织管理重要的工作内容之一。做好施工前各项准备工作,是隧道施工能够顺利进行,达到省快安全地完成施工任务的重要保证,应对予以足够的重视。 施工准备工作内容一般包
5、括:确定施工组织机构及人员配备;对设计文件进一步了解和研究;对施工现场的补充调查和复核;进行接桩复测及洞口投点等;结合施工单位的经验和技术条件,对设计中需要变更与改进的地方想建设单位和设计单位提出意见,并通过协商进行修改;根据进一步掌握的情况和资料,对投标时所拟定的施工方案、施工计划、技术措施等重新评价和深入研究,修订或重新编写指导性施工组织设计。还要做好现场基本施工条件及物质准备工作。2.2二绘制施工场地布置图2.3绘制三管两线图并说明隧道辅助作业2.3.1 施工供风、排水 (一)高压供风隧道出口设一座空压机站,每座空压机站根据洞内供风量大小安装48台电动空压机,向洞内提供高压风,空压机根据
6、需风量分别启用,由阀门控制,隧道内选用200mm高压风管。高压风通过150 mm的主风管送至各施工工作面30m附近,再用50mm高压胶管与主管和分风器相连向工作面送风。(二)施工排水方法隧道开挖时为反坡施工,施工时结合隧道内综合洞室每隔300m设一个积水坑,采用多级泵接力抽水至洞外。洞内未衬砌地段在两侧设临时排水沟,地下水较发育的隧道,掌子面要备足大功率污水泵,作为隧道发生涌水突发事件时的应急设备。隧道内设双侧排水沟。洞外用暗管排水。二次衬砌背后设置纵、环向排水盲沟,盲沟为透水式软管盲沟,将水引至隧道内排水沟排出。洞口边、仰坡视地质情况进行必要防护,并在边仰坡顶外5-10m处设截水天沟排水,并
7、与线路路堑边坡外的天沟顺接。在隧道排水口设置污水净化处理池,将洞内排出的污水经净化处理达标后排入当地的自然沟渠内。2.3.2洞内管线布置隧道洞内三管两线(为高压水管、高压风管、通风管、高压线以及低压照明线路)按照安全、合理、方便施工的原则布置。风、水管与电缆分别布设在隧道两侧,高压电缆、动力电缆与地面间保持规定的安全距离。洞内电缆全部采用绝缘电缆,采用支架固定在隧道边墙上。反坡排水采用水泵通过排水管将施工用水或隧道流水排到洞外。洞内正洞内管线布置见图4-12-1。图4-12-1 隧道正洞内管线布置图第三章 施工方案选择3.1洞口工程洞口段施工时避开雨季,施工前先做好洞顶截水沟,然后自上而下分层
8、逐段拉槽开挖,并按照设计逐层进行边坡防护。施工时根据现场实际地质、水文、地形等诸多因素,遵循早进洞原则,综合选定洞口端开挖进洞方法和边仰坡防护措施,严禁对山体大刷大挖,开挖过程中应加强坡面稳定监测,保证边坡稳定和施工安全。一 地表水拦截和欲加固洞口开挖前,先施作洞顶截、排水沟,完善临时排水系统,使开挖面不积水、排水顺畅。对于围岩稳定性差、滑坡、浅埋或偏压地段应先采取预加固措施进行加固处理。(一)拉槽开挖根据测量放线,采用挖掘机进行自上而下分层逐段拉槽施工,局部岩石采用钻孔松动爆破,装载机装碴,自卸车配合运输。开挖时,边、仰坡要一次开挖到位,边挖边刷,为边、仰坡及时防护创造好条件。仰坡开挖采用上
9、半断面小切口开挖,确保安全进洞及仰坡的稳定,施工时遵循“少刷坡、少扰动、强支护”的原则。(二)边仰坡防护根据设计及现场地质情况,每开挖一个台阶要及时对边、仰坡进行防护处理,以防坍塌或滑坡。在施工过程中在边坡顶部设置监测点,监测点布置必须符合要求,及时反馈边坡稳定信息,根据反馈信息必要时要加强边坡支护措施。(三)洞口段超前支护根据设计和具体围岩情况,当仰坡开挖至拱架安装位置时,测量放线,开挖改为人工开挖风镐辅助的方式进行,开挖完成后进行暗洞超前支护。(四)洞门及附属工程隧道洞门在进洞施工正常后,尽早安排洞门衬砌混凝土,混凝土达到设计强度后,两侧先回填浆砌片石,然后回填碎石土,自下而上,按设计对称
10、分层回填。回填土应分层夯实,最后回填50cm厚黏土隔水层。施工过程中确保防水层不被破坏。当回填完成后,及时进行洞口及洞顶的绿化和防护工作,避免雨水冲刷,洞门力争在雨季前完成,以增强洞口稳定。施工工艺流程见下图3-2-1。施工准备边坡位置复核洞顶截水天沟施工洞口坡面处理地表加固边、仰坡开挖及防护洞口超前支护开挖进洞洞口段衬砌边、仰坡测量放样地质围岩条件不稳定稳定图3-2-1 洞口段施工工艺流程图洞口段施工时避开雨季,施工前先做好洞顶截水沟,然后自上而下分层逐段拉槽开挖,并按照设计逐层进行边坡防护。施工时根据现场实际地质、水文、地形等诸多因素,遵循早进洞原则,综合选定洞口端开挖进洞方法和边仰坡防护
11、措施,严禁对山体大刷大挖,开挖过程中应加强坡面稳定监测,保证边坡稳定和施工安全。3.1.1 明挖施工明挖法是软土地下工程中最基本、最常见的施工方法。明挖法施工是先将地表土层挖开一定深度,形成基坑,然后在基坑浇筑结构,完成结构施工后进行土方回填,最终完成地下工程施工。明挖施工具有悠久的明挖施工优点:(1)工艺简单,施工面宽,作业条件较好;(2)可安排较多劳动力同时施工,便于使用大型、高效率的施工机械,以缩短工期(3)造价低,施工质量易于保证。1洞口工程洞口测量:依据设计准确放出开挖边线、截水沟的位置及洞口中心桩位置、洞门里程和底板高程,并报审监理工程师,批复后方可施工。洞口土、石方开挖:采取自上
12、而下,分层开挖,分层高度35米,表层土采用挖掘机开挖,以下采用钻爆开挖,装载机配合自卸车运渣 洞口喷锚防护:人工配合修整边坡到设计要求,然后对边仰坡锚喷网保护。2洞门段施工(1)洞松动。门段开挖。洞门明洞段开挖采用挖掘机配合自卸车自上而下分层开挖,石质坚硬是,采用爆破松动。开挖后及时对两侧边坡实施喷锚网加固防护。 (2)明洞衬砌。明洞衬砌采用衬砌台车,钢筋集中制作,现场安装。混凝土由拌合站集中拌合,输送车运输,泵送入模,机械振捣。明洞回填:明洞混凝土强度达到设计强度的70%后方可拆模,外膜i拆除后几时施工防水设施。采用分层回填,压实度满足设计要求。3.2洞身工程采用风动凿岩机YT28钻孔,水压
13、光面爆破,实现快速施工。对于软弱围岩及浅埋破碎带地段,严格按照“先预报、管超前、短开挖、弱爆破、强支护、勤量测、快封闭”的原则,施工则由人工配合机械开挖或弱爆破进行开挖,稳扎稳打。3.2.1全断面法施工级围岩采用全断面法施工,按设计断面将隧道一次开挖成型,再施作衬砌。施工工艺流程见图4-1-1。采用风动凿岩机YT28钻孔,为提高爆破效率,缩短循环时间,各工序尽量平行交叉作业,大直径中空直眼掏槽,中空眼直径为102mm,超钻深度200300mm。选用2#岩石硝铵炸药(有水时改用水胶炸药或乳化炸药),塑料导爆管非电毫秒雷管微差起爆。周边采用光面爆破,空气柱间隔装药,其余炮眼采用连续装药和水压爆破技
14、术,提高施工效率,保护施工环境。施工准备测量放线钻 眼装药爆破通 风完成初期支护监控量测断面检查、爆破效果分析按规定处理并反馈信息超前地质预报初喷支护装渣运输爆破设计下一循环施工差良好图4-1-1 全断面施工工艺流程图3.2.2台阶法一、施工工艺级、级围岩采用两台阶法施工。即将设计断面分两次开挖,其中上台阶超前一定距离后,上下台阶同时并进。台阶法开挖,循环进尺以23m为宜;、级围岩采用锚、网、喷初期支护,级围岩一般不设钢支撑。施工中,应根据围岩情况,采用合理的施工顺序和确定上、下台阶间的距离。开挖后,先初喷混凝土封闭岩面,及时施做初期支护和临时支护。钢支撑安装后,要及时打设锁脚锚杆。尽早施工仰
15、拱,使隧道断面形成一个封闭环,增加隧道的稳定性。3.3施工要点根据围岩条件,合理确定台阶长度,一般不超过1倍孔径,以确保开挖、支护质量及施工安全。台阶高度根据地质情况、隧道断面大小和施工机械设备情况确定,其中上台阶高度确定为3.5m。上台阶施工钢架时,采用扩大拱脚或施做锁脚锚管等措施,控制围岩和初期支护变形。下台阶在上台阶喷射混凝土达到设计强度70%以上时开挖。当岩体不稳定时,采取缩短进尺,必要时上下台阶可分左、右两部错开开挖,并及时施做初期支护和仰拱。施工中解决好上下台阶的施工干扰问题,下部施工减少对上部围岩、支护的扰动。上台阶开挖超前一个循环后,上下台阶可同时开挖施工工艺流程见下图4-2-
16、1。施工准备上、下台阶测量放线上台阶钻眼装药爆破通 风初期支护监控量测断面检查、爆破效果分析按规定处理并反馈信息超前地质预报初喷后出渣装渣运输爆破设计下一循环施工差良好下台阶钻眼图4-2-1 台阶法施工工艺流程图3.3.1三台阶临时仰拱法级围岩浅埋偏压加强段采用三台阶临时仰拱法施工。一、工艺流程三台阶临时仰拱法施工程序见图4-3-1三台阶临时仰拱法施工工艺见图4-3-2。二、施工方法三台阶临时仰拱法就是将大断面划分成自上而下三个小单元进行开挖,缩小开挖断面;采用临时仰拱就是使每个小单元及时封闭成环,形成环向受力,有效地发挥初期支护整体受力效果,有效阻止支护结构变形。三、施工要点利用上一循环架立
17、的钢架施作隧道超前支护;开挖上台阶;施作上部洞身结构的初期支护,即初喷4cm厚混凝土,架立初支钢架及I20临时钢架,并设锁脚锚(管)杆;导坑底部喷10cm厚混凝土;钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度,如为注浆环节,则在掌子面喷10cm混凝土封闭。如地质条件比较差,上部台阶开挖时可适当留下核心土。在滞后一段距离后弱爆破开挖中部,施作中部导坑周边的初期支护,即初喷4cm厚混凝土,架立初支钢架及I20临时钢架,并设锁脚锚(管)杆;导坑底部喷10cm厚混凝土;钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。在滞后一段距离后,开挖下部台阶,及时封闭衬期支护。最后灌注该段仰拱和隧道底部填充。图4-3-1 三台阶临时仰
18、拱法施工程序图施工准备上、中、下台阶、仰拱测量放线上台阶钻眼仰拱钻眼装药爆破、通风初期支护监控量测断面检查、爆破效果分析处理并反馈信息超前地质预报初喷后出渣装碴运输爆破设计下一循环施工差良好下台阶钻眼中台阶钻眼图4-3-2 三台阶临时仰拱法施工工艺流程图3.3.2 CRD法施工隧道CRD法施工指导性施工工法1 前言CRD又称交叉中隔法,在软弱围岩大跨隧道中,先开挖隧道一侧的一或二部分,施作部分中隔壁和横隔板,再开挖隧道另一侧的一或二部分,完成横隔板施工;然后再开挖最先施工一侧的最后部分,并延长中隔壁,最后开挖剩余部分的施工方法。主要应该于级围岩浅埋、偏压地段以及级围岩段的施工。2 工法特点CR
19、D法施工是大跨度、软弱围岩隧道分部开挖、钢架支撑、仰拱先行施工方法的一种。CRD法一般上下分3层、左右两侧共6部施工。先开挖隧道一侧的上、中层开挖及支护,施工横竖中隔壁;待喷射混凝土达到设计强度等级的70%后,进行另一侧的上、中层开挖及支护,施作横中隔壁;最后开挖左右侧底部,完成初期支护和中隔壁,形成带有竖向中隔壁和2层横向中隔壁的网格状支护系统。最后,拆除中隔壁,施作仰拱、拱墙衬砌和填充。CRD法的每部开挖均形成环形封闭支护体系。其优、缺点为:优点:各部开挖及支护自上而下,步步成环,及时封闭,各分部封闭成环时间短,中隔壁能有效的阻止支护结构和收敛变形和下沉,在控制地面沉降和土体水平位移等方面
20、优于其他工法。缺点:拆除中隔壁时风险较大;工序繁杂,施工速度较慢。3 适用范围项目V级偏压V级浅埋V级深埋级偏压级浅埋级深埋双线高速铁路200350km/h 适用适用可选可选可选适用 4 工艺原理CRD法又称交叉中隔壁法,即在隧道断面中部设置竖横中隔壁,将断面分块,达到减小开挖跨度和降低开挖高度的效果。进行分部开挖,分块成环,化大为小,步步封闭,环环相扣形成全断面初期支护封闭结构的施工方法。同时在施工中,加强监控测量,依靠测量数据指导支护施工。5 工艺流程及操作要点(1) CRD法施工工艺流程 CRD法施工工艺流程图超前地质预报测量放线左侧上部超前支护左侧上部开挖、出渣;施工初期支护和中隔壁左
21、侧中部开挖、出渣;施工初期支护和中隔壁左侧下部开挖、出渣;施工初期支护和中隔壁拆除中隔壁、仰拱衬砌仰拱填充、二衬施工下一工序围岩监控量测右侧上部超前支护右侧上部开挖、出渣;施工初期支护和中隔壁右侧中部开挖、出渣;施工初期支护和中隔壁右侧下部开挖、出渣;施工初期支护和中隔壁围岩监控量测围岩监控量测围岩监控量测(2)风、水、电管线敷设、施工便道、施工现场布置,机具设备、人员配置、材料装备、修建防排水设施等。(3) 根据地质勘探资料和施工设计,详细了解工程地质和水文地质情况,制定相应的施工方法和措施,编制施工组织设计,制定施工监测计划。6、 超前小导管施工小导管采用42的无缝钢管,钢管前端做成尖楔状
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