隧道施工方案施工方法施工工艺【图】.pdf
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1、隧道施工方案施工方法施工工艺【图】5.1 隧道工程施工方案 5.1.1 隧道施工机械配套方案 隧道施工机械配套是针对客运专线铁路隧道大断面的特点,以实现机械化均衡生产为目标,配套的生产能力为均衡施工能力的1.2以上。施工中的关键机械,如混凝土的运输设备、混凝土喷射机、混凝土输送泵、通风机、抽水机等都有备用数量。隧道施工配置栈桥式跨越设备,来确保仰拱施工超前;衬砌结构采用边墙、拱部一体化施工的整体式衬砌台车。施工机械选用排污达标、噪音小的机械,动力选择电力机械。开挖作业机械配套示意图、初期支护机械配套示意图、防水板及二次衬砌机械配套示意图如下图所示 砼输送管道安装钢架初期支护机械配备:型湿喷机+
2、喷射作业台架+多功能作业台架+农用输送车+运输车(运送锚杆、钢筋网、钢架)+自动计量搅拌站 初期支护机械配套示意图喷射混凝土台车(喷射砼作业台架)多功能作业台架注浆泵农用运输车运输车 CD 法、CRD 法开挖机械配备:气腿凿岩机+挖掘机+装载机+15t 自卸汽车。开挖作业机械配套示意图 台阶法开挖机械配备模式:上台阶采用气腿凿岩机+挖掘机+装载机+15t 自卸汽车;下台阶采用气腿凿岩机+装载机+15t 自卸汽车。5.1.2 洞口段施工方案 先施做洞顶截水沟,清除危石。边、仰坡及明洞土石方分层开挖,随挖随喷锚支护,尽量减少植被的破坏。开挖至暗洞的上半断面底标高后,施做管棚加做套拱形成支点再进暗洞
3、。5.1.3 洞身施工方案 5.1.3.1 超前综合地质预报方案 隧道超前地质预报,就是根据设计的地质勘测资料,对不良地质段进行补充地质探查,进一步了解和掌握隧道通过区的水文地质条件,对水源及其通道作出初步判断,以便根据不同的地质情况选用不同的施工方法,确保施工安全。施工时在正洞工作面按照“由远至近,逐步加密”的综合地质预测方法,根据设计文件,先用物探手段探测掌子面前方及坑道周围的地质异常体,特殊地段用水平钻孔法进行验证,对开挖面前方及周围的地质情况进行准确预报,确定施工方案。5.1.3.2 洞身开挖及出碴施工方案 级围岩采用CRD法,施工循环进尺35m。采用挖掘机、装载机配合15t自卸汽车出
4、碴。实际施工时根据围岩的情况好坏,可适当将CRD法改为台阶法施工(走设计变更程序),以节约成本,提高工效。附:隧道开挖台架及主要开挖方法示意图(见下页)。5.1.3.3 初期支护施工方案 初期支护紧跟掌子面,喷射混凝土采用ZSP-型湿喷机喷射作业台架;锚杆利用打钻台架用风钻打眼,人工安设;型钢钢架(钢筋网)在洞外分段(分片)加工、校正,运进洞组装架(挂)设。喷料在洞外自动计量拌合机拌合,农用运输车 机械配备:多功能台车+模板台车+混凝土输送泵+混凝土输送车+农用运输车(运输防排水材料)+自动计量搅拌站 隧道二次衬砌示意图 送料。5.1.3.4 防排水施工方案 采用二大技术:热风双面焊缝技术及分
5、区防水技术。防水板加土工布采用射钉和热熔衬垫铺设,板材在洞外裁板加工,洞内利用多功能平台配合人工进行防水层的挂设作业。防水板接头采用热焊法焊接。焊接完后对焊缝进行充气检查,有问题时采用加焊处理。防水板设于拱部及边墙,要求与施工缝、沉降缝设置的中埋式止水带,以及排水盲管配合使用,形成防水分区,分区长度为9m。5.1.3.5 仰拱及二次衬砌施工方案 仰拱超前,采用仰拱作业简易栈桥,整体浇注。填充混凝土全幅施工。栈桥跨度为10m、桥面宽4.0m。混凝土搅拌运输车配溜槽浇注,天福梁场拌合站拌制混凝土。二衬施工配置L=10.2m的模板台车(一套模板),拱墙整体浇注。配3台6 m3的混凝土输送车,泵送入模
6、。附着式振动器、插入式捣固棒捣固。5.1.4 隧道供电、供风、供水方案 5.1.4.1 施工供电方案 施工现场设315KVA变电站一座,采用三相五线制供电,三级供电、二级保护。照明用电,在隧道成洞地段采用220V/250W的高压钠灯,每隔40m安装一盏。掌子面和需要移动的地段,经由变压器变压后采用36V的安全电压,使用白炽灯或矿用碘灯。施工现场配备200kw的柴油发电机一台供备用。5.1.4.2 施工供风方案 在隧道出口设置1台20m3/min的电动空压机,风管采用150mm钢管。5.1.4.3 施工供水方案 施工采用井水,用水泵抽取后送往高山水池,给水管用150mm钢管,洞内给水管采用120
7、mm钢管,管节采用法兰连接。作业地段采用50mm的高压胶管分头供水。5.1.4.4 洞内管线布置(详见下页图)5.1.5 隧道通风方案 隧道通风在进口设220KW通风机一台。5.1.6 隧道排水方案 xx隧道施工方向为顺坡排水。设计地下水不发育,局部有基岩裂隙水,在两侧边墙内开挖排水沟进行排水。50250300350380V动力线10kV高压线高压风管150高压水管 10011081330线路中线2%隧道中线线路中线道床底面内轨顶面2%正洞管线布置图(单位:cm)220V照明线路 5.1.7 隧道应急救援预案 项目队经理部针对本隧道潜在的重大危险源制定管理方案和应急救援预案,在全体职工中进行传
8、达和学习。配备满足法律、法规要求的应急设备,培训相关人员,同时由主管部门在施工前组织应急演练,并对应急救援预案、程序及配备资源的适用性和有效性进行评审。通过演练暴露的问题按程序进行纠正和预防。在紧急情况发生时,启动应急救援预案。5.2 隧道工程施工方法 5.2.1 洞口段施工 5.2.1.1 洞口边、仰坡及截水沟施工 洞口截水沟结合地形条件选择地面植被破坏小、排水畅通的地方进行设置。截水沟开挖采用人工配合风镐进行,水沟浆砌片石采用挤浆法,人工进行砌筑。洞口边仰坡按设计坡度,人工配合挖掘机,自上而下分层进行开挖,随挖随刷一次到位,局部大孤石采用松动爆破。5.2.1.2 边仰坡防护 采用锚喷网防护
9、,并采用喷混凝土植生技术对坡面进行绿化。防护自上而下随挖随喷分层进行,并设置22砂浆锚杆和6钢筋网,锚杆长度3m,间距1.5m梅花型布置,钢筋网网格2020cm;喷射混凝土强度等级C20,厚度10cm。5.2.1.3 洞口、洞身长管棚施工 长管棚支护,可承受土体的垂直和侧向压力,长管棚超前预支护具有棚架、锚固、固结地层的三种功能,它将部分荷载有效地吸收和传递到已封闭的支护结构上。在软弱松散不良地质地带,通过长管棚注浆补充固结土体,增强隧道上方土体的稳定性,保证隧道进洞安全,满足围岩开挖稳定的要求。长管棚施工示意图 长管棚 xx 隧道长管棚施工示意图 洞口长管棚设计参数 隧道出口段1397+60
10、0DK1397+647段采用47m长的长管棚,长管棚采用1086mm的无缝钢管,入土深度46m。洞口长管棚环向间距 40cm,设在开挖轮廓线外 25cm 处,拱部 140范围布置。外插角 13,与隧道中线方向一致。施工采用地质钻水平钻孔,风钻配合顶入,注浆泵注浆。隧道必须在管棚施工以后才能进洞开挖。洞身长管棚设计参数 隧道DK1397+540DK1397+580段采用10m一环的长管棚,长管棚采用895mm的无缝钢管,每环搭接不小于3m,管距环向间距40cm。并且进行注浆,注浆材料采用水泥浆。长管棚施工工艺 地质调查测量放线劳材机准备导向墙施工搭设工作平台钻机就位钻孔与清孔打入钢管注 浆隧道开
11、挖浆液制作长管棚加工 长管棚施工注浆工艺流程图(详见下页)长管棚施工方法 根据长管棚施工的过程,可以分为以下几个步骤:制作导向墙 钻孔 顶管 封口 注浆。导向墙 导向墙的作用是保证钻孔方向的正确,使其孔向不发生偏斜,要求自身要有足够的强度和刚度,用混凝土制作而成。xx隧道设计采用钢筋混凝土导向墙,纵向长度1.0m,高度 1.0 m,导向墙做在暗洞初期支护之上。导向墙施工时首先在洞外明暗洞的交界处架立两榀I18a工字钢架,间距50cm,在钢架上安装140mm,长1m的导向钢管,与管棚位置方向一致,然后浇注厚的C20钢筋混凝土包裹钢支撑和导向管。导向墙完成后,喷射 C20混凝土10cm厚封闭周围仰
12、坡面,作为注浆时的止浆墙。长管棚施工注浆工艺流程图 施工准备钻 孔顶进钢管清孔注浆管路检查注浆压力流量达到要求?孔位检查拌浆结束否是 导向墙施工工艺流程详见下图。测量放样 开挖导向墙环形槽 导向墙基础开挖 安装固定导向墙内钢架 将导向管固定在钢架上 立导向墙混凝土施工支撑钢架 安装导向墙模板 浇注导向墙混养生、拆模 加工导向架模板 施工钢架加工 导向管加工 导向墙内钢架加工 混凝土制、运 钻孔 钻孔时间应在导向墙混凝土强度达到 75%之后,方可进行。钻机型号根据钻孔深度来选择。钻机就位时,搭设平台所用的各种杆件应连接牢固,保证钻机稳定。钻机顺序由高孔位向低孔位进行,并间隔错开。若由高到低连续钻
13、孔,则因孔距过小,会造成前一个成型孔在未顶管时已出现塌孔现象。在钻到一定深度时,要用测斜仪检查孔的倾角是否正确,以便及时进行纠正,深度达到要求后,应边退钻边清孔。在钻孔过程中,如果出现卡钻、塌孔现象,应及时退钻,然后采用往孔内压注浆液的方法,待浆液凝固后,再行开钻;如果出现掉钻头、钻杆断裂的现象,可用打捞器取出。钻孔也可为超前地质预报提供一定的依据,因此每一个孔在开钻时,都必须有详细记录,包括开钻时间、结束时间及遇到的问题等。顶管 长管棚钢管采用的是钢花管(单号)和无缝钢管(双号)。管棚钢管和第一节应做成尖锥状,起导向和减小摩擦阻力的作用。在钻孔成型后,顶管工作进行得越早越好,否则因拖延时间太
14、长,可能导致孔壁变形或孔内塌方,给顶管造成困难。顶管由钻机顶进,钢管节段间用丝扣连接。封口及注浆 钢管顶到位后,钢管与导向管间隙用速凝水泥或其它胶结材料堵塞严密,以防浆液冒出。注浆前应进行现场注浆试验,根据实际情况调整注浆参数,取得最佳注浆参数。浆液采用注浆机灌注。当排气孔流出浆液后,关闭排气孔,续灌浆液,达到设计注浆量或注浆压力时,方可停止注浆。施工过程中,为了防止注浆过程中发生串浆,每钻完一个孔,随即就安设该孔的钢管并注浆,然后再进行下一孔的施工。注浆结束标准:注浆压力逐步升高,达到设计终压(0.8Mpa)并继续注浆 10min 以上;进浆量,一般为2030L/min。注浆结束后用 M5
15、水泥砂浆填充钢管,以增强管棚刚度。5.2.1.4 明洞及洞门施工 明洞基础开挖:施工前放线测量,采用挖掘机配合人工开挖、局部石方松动爆破,挖到标高后进行基底承载力试验,承载力满足设计后进行下道工序的施工,如不能满足设计制定加固方案,加固后再进行下道工序的施工。基础及拱墙混凝土:内模利用洞身的模板台车、外模组合钢模板拼装、桁架固定,4台6m3的混凝土输送车,配合输送泵入模。附着式振动器配合插入式捣固棒捣固,仰拱和边墙基础一次进行浇注,待该部混凝土强度达到5MPa后,拆模凿毛施工缝,拱墙整体浇注。防水层及回填:混凝土强度达到设计强度后,按设计要求施工防水层,按程序检查完对称分层回填。5.2.2 洞
16、身施工 5.2.2.1 超前综合地质预报 根据本隧道的地质情况,结合国内同类工程的施工经验,本着“地表和洞内相结合、长距离和近距离相结合、构造探测和水探测相结合”的“三结合”原则,在隧道开挖中做到“先探后挖、有疑加强、不探不挖”,充分发挥多种手段综合预报的优势,解决本隧道的超前地质预报和整治问题。超前地质预报组织机构 为了对掌子面前方地质情况进行超前预报并对初期支护和围岩变形状况进行有效监测,我们成立专门的施工监测及超前地质预报管理小组,组织机构框图见下图。组织框图 第四项目队超前地质预报管理小组(详见下页)超前地质预报计划 xx 隧道从进口开始施工,进入暗洞施工时采用地质雷达进行地质探测和预
17、报,其xx 武广客运专线 xx 标项目经理部 工程部 中心试验室 第四项目队总工 第四项目队工程部 第四项目队试验室 第四项目队四作业队 第四项目队四作业队 后根据施工进度采用地质雷达或地质钻机进行地质探测并结合现场做好地质预报工作,直至隧道施工完成。超前地质预报工作流程 超前地质预报方法 采取 TSP203 超前地质预报系统或地质雷达、地质钻机进行超前地质探测和预报。当开挖深度超过 70 米且前方距离较长时(超过 60100 米),使用 TSP203 超前地质预报系统进行探测和预报,并出具报告。当开挖深度在 70 米以内且前方距离较短时(2060 米),使用地质雷达进行探测和预报,并出具报告
18、。第四项目队超前地质预报小组 组长:xx(总工)工程部:xx 试验室:xx 物设部:xx 二作业队:xx 四作业队:xx 现场施工准备 洞口施工 报请地质探测 经理部工程部、中心试验室 进行超前地质预报、分析 暗洞施工 下一个循环 使用地质钻机探测时,做好钻探记录和分析。当使用 TSP203 地质预报系统时,每次预报距离为 80200 米左右,当使用地质雷达时,每次预报距离为 1525 米左右,当使用地质钻机时,根据现场地质情况确定钻探距离和部位。做好现场施工地质素描,进行现场验证和分析工作。5.2.2.2 洞身开挖及出碴运输 施工方法:洞身开挖采用台阶法开挖(备选施工方法为CRD法),初喷、
19、锚、网、钢架、网、复喷初期支护,拱部辅以42小导管超前支护进行加强支护。施工方法示意图 台阶法 21 21 级 围 岩 正选施工方法 交叉中隔壁法(CRD 法)346521 521643 适 用 于 级围岩加强段 开挖施工工艺图 台阶法开挖(正选开挖方法)上、下台阶采用凿岩机打眼,非电毫秒雷管、二号岩石乳化炸药爆破开挖,拱部边墙采用光面爆破。上台阶的碴用长臂挖掘机扒到下台阶,再用铲装机配自卸汽车运隧道断面开挖 级围岩加强段 台阶法开挖及支护 监控测量 开挖完毕,进行下道工序 往弃碴场;开挖断面宽度小于7m时,采用短臂挖掘机和铲装机配合自卸汽车出碴。喷、网、锚等联合支护,上部初喷混凝土采用湿喷机
20、,复喷和下部采用湿喷机+喷射作业台架。CRD 法开挖(备选开挖方法)上部采用人工配合风镐开挖,下部采用挖掘机开挖,个别硬块石采用松动爆破。上部用人工扒碴到下部后,采用挖掘机和装载机配合自卸汽车出碴。大管棚、小导管超前支护,初喷、锚、网、型钢钢架、网、复喷等联合支护。上部喷射混凝土采用喷射混凝土作业台架,人工配合湿喷机,下部采用 ZSP-湿喷机+喷射混凝土作业台架进行。A、开挖部,利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁42小导管超前支护。掘进34m后,喷8cm厚的混凝土封闭掌子面;喷4cm厚混凝土封闭周边暴露岩面,施作隧道侧壁型钢钢架和中壁临时钢架、横向临时钢架,打设锁脚钢管,安设横撑及径向锚杆后复
21、喷混凝土至设计厚度。B、开挖部,滞后部35m。先喷8cm厚混凝土封闭掌子面,周边初喷4cm厚混凝土,接长钢架和临时钢架,并设锁脚钢管、安设横撑,施作径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。C、开挖部并施作周边的初期支护和临时支护,步骤及工序同。部与部的前后错开距离不宜小于33m。D、开挖部并施作导坑周边的初期支护和临时支护,步骤及工序同。部与部之间距离为3m。E、开挖部,在滞后部63m后开挖,开挖段长度为35m,搭设仰拱栈桥。隧底周边部分初喷4cm厚混凝土,接长型钢钢架及临时钢架,复喷混凝土至设计厚度。待喷射混凝土强度达到设计强度的100%后用洞碴填平,维持运输通道。F、开挖部,同部开挖。G、逐段拆除
22、靠近二次衬砌68m仰拱范围内中隔壁底部临时钢架,施工仰拱混凝土和填充混凝土。待填充混凝土强度满足后,接长中隔壁底部临时钢架,使钢架底部支撑于仰拱填充表面。H、根据监控量测结果分析,当拱顶下沉量7天的增量小于2mm、净空下沉量7天的增量小于4mm时,拆除中隔壁临时钢架。出碴运输 中隔壁拆除的管理基准 管理水平 管理阶段 中隔壁拆除中(mm)中隔壁拆除后(mm)安全 3 6 注意 6 12 危险 12 24 本隧道均采用无轨运输组织施工,隧道分部开挖采用小型装载机翻碴,后部采用装载机装碴,自卸汽车运输。隧道超欠挖的检查 隧道超欠挖应符合客运专线铁路工程施工技术指南表6.2.1和表6.2.5的规定。
23、隧道超欠挖的测定方法见下表:隧道超欠挖测定方法 测定方法及采用的测定仪器 方法简述 直接量测开挖断面积的方法 用激光隧道限界测量仪 由免棱镜测距全站仪(测量仪)和手提电脑组成,对掌子面(或任一断面)测量,直接打印出设计断面与实际断面,并标出设定点的超欠挖值。5.2.2.3 超前支护 本隧道DK1397+175DK1397+300、DK1397+495DK1397+600段超前支护采用超前小导管;DK1397+300DK1397+495超前支护采用超前锚杆;DK1397+540DK1397+580超前支护采用洞身长管棚。超前小导管及超前锚杆布置在拱部范围内,其环向间距为40cm,纵向间距为2.4
24、m,外插角为35,可根据实际情况作适当调整,但外插角10。每组导管(锚杆)长度3.5m,两组搭接长度不小于1.0m。小导管直径为42,壁厚为3.5mm。管材采用无缝钢管(钢花管),其前端加工成尖锥型,管身每隔15cm钻一直径为10mm的小孔,并沿管身呈梅花型均匀布置。导管尾端 30cm留作止浆段。小导管及超前锚杆利用风钻钻孔,钻孔前先喷混凝土8cm封闭掌子面,其后按设计范围、间距准确地定出管口位置。钻孔时按要求的外插角开孔,钻进至设计孔深后利用高压风吹净孔眼内的粉尘及岩石碎屑,人工锤击或风钻钎尾顶入小导管。小导管管口用麻丝或塑性胶泥封堵,防止浆液从孔口溢出。小导管及超前锚杆采用水泥浆液,注浆参
25、数为:水灰比(重量比)1:1或根据现场确定,注浆压力为0.51.0Mpa。施工时可根据具体情况调整注浆参数。小导管的安装方法:在预定的位置,用沾有CS胶泥的麻丝缠绕成不小于孔径的纺锤形柱塞。把管子插入孔内,带好丝扣保护帽,再用冲击设备把管子打入到要求的深度,使麻丝柱塞与孔壁充分挤压紧。然后再用CS胶泥填充孔口。注浆管的外露长度为50cm,以便连接孔口阀门和管路。超前小导管施工劳动力组织:加工组:37人,分工制作小导管及临时支护材料。电工及机械司机:47人,分管空压机、注浆泵、搅拌机等。打管工班:69人,负责钻孔、打管。注浆工班:12人,分管注浆及封闭开挖面工作。5.2.2.4 初期支护 初期支
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