隧道工程施工方案施工方法及工艺.doc
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1、隧道工程施工方案施工方法及工艺1.1.隧道工程概况本标段共有隧道4.5座,双线总长29372.208m,占本标段线路总长的90.9%。各隧道工程概况见“隧道工程概况表”。4.5座隧道均是本标段重难点隧道工程,施工方案及方法详见“2.3.控制工程和重难点工程施工方案”。隧道工程概况表序号隧道名称进口里程出口里程长度(m)围岩级别级级级VI1老房子隧道D4K252+465D4K254+746228101050123102应山岩隧道D2K254+362D2K261+2236861396015601326153天蓬隧道D2K262+595D1K271+05884633320455059304埂上隧道D
2、1K271+576D3K277+037546112803175100605玉京山隧道D3K277+860D1K284+1646306.208356510851656.2080合计29372.20812125114205812.108151.2.隧道施工方案1.2.1.控制测量方案 单位接到中标通知书后,立即组织测量、技术管理人员进入施工现场,主动配合设计单位办理交接桩手续,由精测班负责隧道施工控制测量。采用GPS对线路控制桩进行复测,按规定要求和标准完成本标段的中线和水平贯通测量,并对控制点埋设护桩。为了确保隧道精确贯通,采用精密导线网取代传统的三角网作为洞内外的平面控制;沿着导线点采用光电测
3、距三角高程方法控制隧道高程。根据设计图纸及设计部门提供的隧道控制桩位和平面控制网等测控资料进行详细的复核,编制详细的测量放线实施方案,制定详细的施工控制测量措施。并将测量成果报送监理工程师批准后,即可进行放样工作,并办理开工申请手续。洞内测量是洞外控制点向洞内导线点的引测,主要内容为施工中线测量,水准测量及施工断面测量。洞内控制点的布设采用沿线路方向布设光电测距导线网的方式。布设导线时,尽量使导线靠近两洞口连线,以减少测距误差对横向贯通的影响;增加导线闭合环的个数,以减少环中导线点的个数,增加检核条件。为了减少测角误差对横向贯通精度的影响,尽量减少导线转折点的数量。为提高测角精度,维护边、角等
4、权观测的原则,使平差计算简单化,布网时相邻导线边的长度不相差悬殊。1.2.2.隧道开挖方案 隧道一般围岩地段开挖采用液压凿岩台车或多功能作业台架配钻机人工钻眼爆破开挖,采用光面爆破技术,浅埋隧道段采用人工配合机械开挖,减少对围岩的扰动,喷锚、型钢支护。明洞段、斜切延伸段采用明挖,明挖衬砌段施作完成并回填浆砌片石和夯填土石后,进行暗洞施工。、级围岩采用液压凿岩台车或多功能台架配风钻进行钻爆法开挖,级围岩采用人工手持风镐配合挖掘机进行开挖施工。级围岩采用台阶法,级围岩情况采用三台阶法,级围岩一般段采用三台阶法,个别围岩破碎段采用三台阶临时仰拱加横向支撑法,应山岩隧道洞口15m级围岩采用CRD法施工
5、。横洞斜井及平导开挖根据地质情况采用全断面法或台阶法。本标段隧道出渣均采用无轨装运方式,即挖掘机配合装载机装碴、自卸汽车运输至洞外弃碴场。超前地质预报和监控量测纳入施工工序。围岩破碎带及地下水发育地段坚持地质预报超前,围岩量测按规范要求操作,以大型专用设备为主,形成超前地质预报、钻爆、支护、装运、辅助作业、防水衬砌等多条主要生产作业线,实现机械化施工。1.2.3.初期支护方案 本标段初期支护采用锚喷网和钢支撑联合支护,初期支护能迅速控制或限制围岩松弛变形,充分发挥围岩自身承载能力。初期支护紧跟开挖及时施作,尽量减少围岩暴露时间,抑制围岩变形,防止围岩松驰剥落。临时坡面采用锚网喷防护;洞口边仰坡
6、采用锚网喷防护;初期支护采用C30早强喷射混凝土,施工均采用湿喷技术。型钢钢架、钢筋网等构件由洞外加工成半成品,经洞外检验后现场安装定位,按规范搭接。系统锚杆采用组合中空锚杆、边墙及临时支护锚杆采用全螺纹砂浆锚杆,并设置钢垫板、锚头、止浆塞。1.1.二次衬砌方案 按仰拱超前,拱墙二次衬砌采用一次立模灌注的原则组织施工。仰拱采用仰拱便桥全幅超前施工,仰拱及仰拱填充分开施工,分段整体浇筑。拱墙衬砌在洞内采用整体式模板衬砌台车施作,斜切式洞门段采用以整体式模板衬砌台车与定制斜切段模板配合衬砌。混凝土由自动拌和站集中搅拌,混凝土罐车运输,泵送入模,插入式振捣器捣固。1.2.5.隧道防排水方案 隧道防排
7、水采用“防、堵、截、排相结合,因地制宜,综合治理”的原则,采取切实可靠的措施,达到防水可靠,排水通畅、经济合理,不留后患的目的。以混凝土结构自防水为主体,以衬砌三缝为重点。在地下水的治理中突出“综合预报、先探后掘、全程跟踪、突出防突,预案在先、规避风险、实验先行、快速决策、安全第一、确保进度”的处理原则。对因地下水流失可能引发地表植被或居民生产生活受到影响的隧道段,以及地下水特别发育隧道段采取注浆堵水措施。隧道为上坡施工时,在正洞一侧挖排水沟自然排水至洞口污水处理池,达标后排放;为反坡施工时,在掌子面附近设置集水坑,污水经抽水管路抽排至洞外污水处理池,净化达标后排放。1.2.6.施工通风、防尘
8、方案 本标段隧道采用压入式或巷道式通风方式。隧道采取综合防尘技术,炮后立即喷雾洒水,出碴过程中派专人洒水,湿式钻孔,湿喷混凝土作业。加强设备维修管理,减少排放尾气、废气,达到综合防尘效果,并随时进行洞内环境监测,配置风速仪掌握通风情况及环境情况,确保洞内空气清新,创造良好的劳动环境。1.2.7.监控量测方案 监控量测是信息化设计与施工的重要内容。本标段严格按照铁路隧道监控量测技术规程(TB10121-2007)的有关要求进行监控量测。通过施工现场的监控量测,为判断围岩稳定性,支护、衬砌可靠性,二次衬砌合理施作时间,以及修改施工方法、调整围岩级别、变更支护设计参数提供依据,指导日常施工管理,确保
9、施工安全和质量。隧道监控量测主要包括隧道洞口段、浅埋和偏压段地表沉降监测、围岩及支护状态观察、拱顶下沉、周边位移及收敛、锚杆抗拔力、针对级围岩段观测锚杆轴力、围岩与支护结构的接触应力、支护结构的应力状态量测、隧道内分段涌水量和水压、涌水含砂量与含泥量观察、地表水水位观察等监测项目。1.2.8.机械化配套方案 为确保工期和质量,根据本标段隧道工程内容和特点,配置性能良好、配套完善、数量充足的隧道施工机械设备,拟配备的主要施工机械设备详见本投标书中的“表6-2拟投入本工程的主要施工设备表”。1.2.9.不良地质地段及特殊地段施工方案本标段隧道工程具有浅埋、高地应力、页岩地层(膨胀岩)、断层破碎带、
10、穿越煤系底层、洞口顺层等不良地质地段。施工时加强超前地质预报,把超前地质预报纳入施工工序管理,建立完善的超前地质预报系统,采用先进可靠的预报方法(TSP203地震波法、红外线探水仪、水平声波反射法、地质雷达和超前钻孔等),采取长短结合、相互验证的综合预报手段,根据预报结果采取相应的处理措施,制定可靠的处理方案和技术措施,科技攻关部进行科研攻关,专家组进行技术把关,借鉴长大隧道施工中处理大规模的不良地质的经验,及其他国内外类似工程的施工经验总结,准备好应对各种地质病害的预案,确保在施工安全的前提下,实现隧道的快速掘进。施工中成立专业的地质超前预测预报组,每个工点配备专职地质工程师及专职地质专业技
11、术人员做好地质预报及施工指导、监督工作。每个开挖工班均固定配一名工程师跟班值班。进行二十四小时全过程监控、指导,保证各种措施、技术标准、技术交底的落实,确保按操作规程标准化作业,安全顺利通过不良地质段。洞口施工之前落实是否存在危石及滑坡体,对可能影响施工安全的因素尽可能清除或及时防护和加固。1.3.隧道施工工艺、方法1.3.1.明洞及洞口段施工 1)洞口及明洞隧道口明洞采取明挖法施工。洞门及洞口段施工顺序为:测量放线洞口开挖(地表处理截水天沟洞口土石方开挖)边仰坡刷坡与防护超前大管棚施工暗洞进洞施工洞口段基底处理明洞衬砌洞门回填。(1)地表处理及截水天沟进出口洞门施工前先进行测量放线,根据测量
12、放线做好边坡开挖轮廓线和截水天沟,以利截排水,同时将洞口段开挖线以外1015米范围的漏斗、洼地、危石等进行处理,防止地表水向下渗漏或陷穴等继续扩大影响隧道安全,确保边仰坡稳定。(2)洞口土石方开挖洞口土石方用挖掘机挖装,开挖方法采用自上而下分层分台阶进行,台阶高度23米,石方采用弱爆破,挖掘机、装载机装碴,自卸汽车运碴。(3)边仰坡刷坡与支护边仰坡刷坡自上而下分层进行,每层高度23m,随开挖及时进行锚网喷等支护。做好坡面喷砼防护层与原坡面衔接,防止坡面风化,引起水土流失、导致边仰坡防护受到损坏。2)明洞施工(1)施工顺序明洞全部采用明挖法施工。具体施工顺序:测量放线排截水沟施作边仰坡开挖、支护
13、(锚网喷支护及抗滑桩施工)基底处理仰拱、填充施工拱墙衬砌明洞防水层施工洞顶回填无碴轨道基础施工。施工工序具体见“洞口段明洞施工工序及支护施工示意图”。(2)施工方法明洞土石方开挖采取横向分层纵向分段的方法进行施工,采用挖掘机开挖,必要时采取弱爆破和人工配合机械刷坡,装载机装碴自卸汽车出碴。按照设计施作边仰坡防护或抗滑桩。开挖完成后进行基底处理,基底承载力达到要求后施作仰拱、填充砼,填充砼在仰拱砼终凝后进行浇筑。隧道进出口明洞衬砌在仰拱填充完成后由洞内向洞口方向先仰拱后拱墙的顺序施工;全部为明洞的衬砌自一端向另一端施作。明洞衬砌均采用模板台车作内模(喇叭口段采用组合钢模作内模),外模采用组合钢模
14、对拱墙衬砌混凝土一次性灌注,混凝土由自动拌和站生产,罐车运输,泵送入模,插入式振捣器振捣。洞口衬砌与隧道洞门整体灌筑后进行洞顶回填施工。明洞回填分层填筑,每层层厚不大于1m,左右对称回填。码砌及浆砌分层错缝进行、夯填密实,确保施工质量。1.3.2.隧道洞身开挖施工 1.3.2.1.台阶法施工 本标段级围岩采用台阶法施工,台阶开挖法是将隧道设计断面分两次开挖,其中上台阶超前一定距离后,上下台阶同时并进的施工方法。其施工流程见下图。台阶开挖法施工工艺流程图图1.3.2.2.三台阶法本标段、级围岩因地质原按设计要求采用三台阶法施工,台阶长度控制在510米,保证初期支护及时落底封闭,以确保初期支护的承
15、载能力,二次衬砌紧跟开挖面1)施工工序(1)开挖上部台阶:施作上部台阶洞身结构的初期支护,即初喷4cm厚混凝土,架立钢格栅。钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度,底部喷10cm混凝土封闭。(2)上台阶施工至适当距离后,开挖中部台阶,接长钢格栅,施作洞身结构的初期支护及封底,可参照工序(1)进行。(3) 中台阶施工至适当距离后,开挖下部台阶,及时封闭初期支护。(4)下台阶施工至适当距离或根据监控量测分析结果,及时施工仰拱及该仰拱段隧底填充。(5)利用衬砌模板台车一次性灌注二次衬砌(拱墙衬砌一次施作)。2)施工注意事项(1)隧道施工坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。(2)如有超前
16、支护等施工辅助措施,首先利用上一循环架立的钢格栅施作完毕,再开挖。(3)开挖方式均采用弱爆破。爆破时严格控制炮眼深度及装药量。(4)设置锁脚小导管,以确保下台阶施工的安全。(5)各步台阶一次开挖长度宜在24m台阶,下台阶开挖后及时施工仰拱及隧底填充。(6)施工中,按有关规范及标准图的要求,进行监控量测,及时反馈结果,分析洞身结构的稳定,为支护参数的调整、灌注二次衬砌的时机提供依据。1.3.2.3.三台阶法临时仰拱法本标段石咀子隧道全长147米,地质条件差,全部为级围岩,按照设计采用三台阶临时仰拱法施工,设横向支撑,其他隧道级围岩破碎地段也采用此方法施工。施工时采用人工风镐铲凿岩或弱爆破,分台阶
17、开挖成型。根据断面情况采用机械出碴或人力倒运弃碴,由自卸车运弃至洞外弃碴场。1)施工工序(1)开挖上部台阶:施作上部台阶洞身结构的初期支护,即初喷4cm厚混凝土,架立钢架。钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度,底部喷10cm混凝土封闭。(2)上台阶施工至适当距离后,开挖中部台阶,接长钢架,施作洞身结构的初期支护及封底,可参照工序(1)进行。(3) 中台阶施工至适当距离后,开挖下部台阶,及时封闭初期支护。灌注该段内部仰拱,灌注该段内部隧底填充。(4)利用衬砌模板台车一次性灌注部二次衬砌(拱墙衬砌一次施作)。2)施工注意事项(1)隧道施工坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。(2)如
18、有超前支护等施工辅助措施,首先利用上一循环架立的钢架施作完毕,再开挖。(3)开挖方式均采用弱爆破。爆破时严格控制炮眼深度及装药量。(4)设置锁脚小导管,以确保下台阶施工的安全。(5)各步台阶一次开挖长度宜在0.60.8m台阶开挖后仰拱紧跟。(6)施工中,按有关规范及标准图的要求,进行监控量测,及时反馈结果,分析洞身结构的稳定,为支护参数的调整、灌注二次衬砌的时机提供依据。三台阶临时仰拱法施工工序流程见下页“三台阶临时仰拱施工工序横断面示意图”。1.3.1.交叉中隔壁法(CRD)法级围岩一般段以台阶法加临时仰拱为主,断层及物探显示极破碎、极软弱地段以CRD法或双侧导坑法为主。交叉中隔壁法(CRD
19、法)乃是将隧道分侧分层进行开挖,分部封闭成环。每开挖一部均及时施作锚喷支护、安设钢架、施作中隔壁、安装底部临时仰拱。一侧超前的上、中部,待初期支护完成且喷射混凝土达到设计强度70%以上时再开挖隧道的另一侧的上、中部,然后开挖一侧的下部,最后开挖另一侧的下部,左右交替开挖。其施工流程见下图。1.3.3.隧道超前及初期支护施工 1.3.3.1.喷射混凝土 本标段隧道初期支护喷射混凝土全部采用湿喷工艺。喷混凝土料由洞外自动计量拌和站生产,混凝土搅拌车运输至洞内。喷混凝土料用湿喷射机压送到喷头处,再在喷头上添加速凝剂后,湿喷机喷射。施工工艺流程见“喷射砼施工程序图”。喷射砼施工程序图湿喷式砼喷射机水泥
20、 中粗砂 碎石、耐腐蚀剂(如果有)水 砼拌和风压控制在0.450.7MPaTX-1型液体速凝剂水泥用量的4%受喷面(筛网10mm(滤出超径石子)1)喷射前准备工作(1)查受喷面轮廓尺寸,并修整,使之符合设计要求,若有松散,清除干净;(2)用高压风或水清洗喷面;(3)备好工作平台,防护用具;(4)根据喷射量添加速凝剂,并转动计量泵转盘调节好速凝剂的用量;(5)接好电源及风管、喷管、速凝剂管等;(6)检查喷射机的转子、振动器、计量泵及安全阀、压力表是否完好,并进行试运转;(7)向喷射机的料斗加入约半料斗砂浆(水泥:砂:水-1:3.5:0.45),开动主电机将砂浆转入转子腔和气料混合仓。2)喷射作业
21、(1)操作顺序打开速凝剂辅助风缓慢打开主风阀启动速凝剂计量泵、主电机、振动器向料斗加混凝土。(2)开机后注意观察风压,起始风压达到0.5MPa,才能开始操作,并据喷嘴出料情况调整风压。一般工作风压:边墙0.30.5MPa,拱部0.40.65MPa。(3)混凝土拌和要充分,直径大于15mm的粗骨料及时清除。(4)喷嘴与受喷面尽量垂直,两者的距离一般为1.52.0m,对挂有钢筋网的受喷面,喷嘴略倾斜,距离也相减少。(5)喷嘴均匀地按螺旋轨迹,分区段(一般不超过6m),自下而上,一圈压半圈,缓慢移动,每圈直径约20cm。若受喷面不平,先喷凹坑找平。1.3.3.2.锚杆(中空、砂浆锚杆)1)砂浆锚杆砂
22、浆锚杆施工工艺框图见“砂浆锚杆施工工艺框图”。孔 位钻 孔清 孔注 浆锚杆入孔锚杆加工安设垫板砂浆锚杆施工工艺框图砂浆拌制机具调试钻孔使用锚杆台车,凿岩机、煤电钻钻眼;锚杆预先在洞外按设计要求加工制作,施工时锚杆钻孔位置及孔深必须精确,锚杆要除去油污、铁锈和杂质。按设计要求钻凿锚杆孔眼,达到标准后,用高压风清除孔内岩屑,用注浆泵注浆,然后将加工好的杆体打入孔内,并将锚杆与钢筋网联为整体。施工工艺说明:(1)钻孔:采用锚杆台车或风枪。孔位偏差不大于10mm,孔深偏差不大于50mm,采用“先注浆后安装锚杆”的程序施工,钻头直径大于锚杆直径15mm。(2)安装:系统锚杆在围岩开挖和初喷混凝土后打设,
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