超前预支护专项施工方案.pdf
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1、 1 隧道支护专项施工方案 1 编制依据(1)根 据 沙 厂1号、2号 隧 道 施 工 图 设 计(2005J234B03S01(02)SD)(2)根据施工规范:公路隧道施工技术规范(JTJ042-94)、公路 隧 道 设 计 规 范 (JTG D70-2004)、公 路 工 程 技 术 标 准(JTJB01-2003)、公路工程质量检验评定标准(JTG F80/12004)和公路工程施工安全技术规程(JTJ07695)等。(3)根据我项目部进场后编制的实施性施工组织设计中的施工方案要求。(4)根据我单位在其他高速公路隧道的施工经验,和施工能力进行编制。(5)根据现场踏勘和对隧道明洞的开挖分析
2、。2 工程概况 京承高速公路(密云沙峪沟市界段)设计起点密云沙峪沟(京承二期终点),桩号 K68+300;终点市界,桩号为 K131+014.92,路线全长 62.66km,全长共分 15 个标段。本标段为第 3 合同段,起讫桩号为 K79+000K83+740,路线长 4.74km。本标段共有沙厂 1 号、2 号隧道两座,位于北京市密云县巨各庄镇沙厂村东南方向,隧道全长 2772。8 米。其中沙厂 1 号隧道左线起讫里程为 5K81+9335K82+206,单洞长 273 米;隧道右线起讫里程为1K81+9851K82+230,单洞长 245 米;沙厂 2 号隧道左线起讫里程为5K82+42
3、65K83+550,单洞长 1124 米;隧道右线起讫里程为1K82+444.21K83+575,单洞长 1130。8 米.2。1 超前支护简介(1)洞口第一环超前支护采用大管棚施工,大管棚采用 108、壁厚 6mm 无缝钢管,布置在拱顶 180。每环 47 根,每根长度 24 米,外插角 13,钢管环向间距为 50cm。当洞内遇到极破碎的围岩时,经地勘及设计院认为需要加设时施作。大管棚预注浆采用水泥浆(30MPa),其参数如下:注浆压力 0。51。0MPa;水泥浆水灰比 1:1;水泥标号为 425。(2)级围岩超前支护采用 22 超前砂浆锚杆施工,锚杆长 3.5 2 米,纵向间距 2 米,最
4、小搭接长度 1 米.(3)级围岩超前支护采用超前小导管施工,超前小导管选用42,壁厚 3.5mm 的钢管加工而成,在管段中间部位按0。15m 的间距施钻梅花形注浆孔,长 3。5 米,纵向间距 2。25 米,最小搭接长度 1 米,如围岩较为破碎,稳定性差,极易坍塌,则根据现场情况邀请三方召开现场办公会确定是否施作 108 大管棚超前支护.围岩类别及超前支护参数 项目名称 洞口第一环 IV 级围岩 V 级围岩 超前支护 108 大管棚 环向间距 50cm-13 L24m 42 超前小导管 环向间距 40cm-610L3。5m 22 超前砂浆锚杆 环向间距 40cm-610 L3.5m 2。2 初期
5、支护简介(1)级围岩开挖后,在拱部施作 22 砂浆锚杆,每环 11 根,长度为 2.5m,C25 喷射混凝土厚度 8cm;施工图中未设预留变形量,建议增设 24 cm 的预留变形量.(2)级围岩系统锚杆采用 R25 中空注浆锚杆,每环 27 根,长度为 3.5m;加强措施采用格栅钢架,纵西向间距 100cm;钢筋网采用 6。5 钢筋网,网格尺寸为 20cm20cm。C25 喷射混凝土厚度20cm;预留变形量 8cm.(3)级围岩系统锚杆也采用 R25 中空注浆锚杆,每环 25 根,长度为 4.0m;加强措施采用格栅钢架,纵向间距 75cm;钢筋网采用 6。5 钢筋网,网格尺寸为 20cm20c
6、m。C25 喷射混凝土厚度 25cm;预留变形量 25cm。围岩类别及初期支护参数 项目名称 级围岩(拱部)IV 级围岩 V 级围岩 初期支护 22 砂浆锚杆 150150cm L=2.5m R25 中空注浆锚杆 100100 L-3。5m 100100 L4.0m 6。5 钢筋网 2020cm 2020cm C25 喷射混凝土 8cm 20cm 25cm 格栅钢拱架 1 榀/米 1 榀/0.75 米 3 3 施工部署 3.1 工期安排 依据现场实际情况,各工序施工工期安排如下:(1)沙厂 1#隧道进出口大管棚:进口:2008 年 3 月 1 日2008 年 3 月 20 日;出口:2008
7、年 6月 1 日2008 年 7 月 1 日;(2)沙厂 2隧道进口大管棚:2008 年 8 月 1 日2008 年 9 月 1 日;(3)沙厂 2隧道出口大管棚:2008 年 3 月 16 日2008 年 4 月 1 日;(4)沙厂 1#隧道超前及初期支护:2008 年 3 月 1 日2008 年 9 月 30 日;(5)沙厂 2隧道超前及初期支护:2008 年 4 月 1 日2009 年 4 月 1 日.3.2 资源配置计划 3.2。1 劳动力计划 (1)大管棚施工 根据现场具体情况,在每个大管棚作业面配置一个作业工班,每个作业面工班班组配备见下表:每个大管棚作业面班组配置表 序号 工种
8、人数 备注 1 开挖工 12 钻孔施工及大管棚安装 2 钢筋工 10 大管棚加工、套拱、导向管施工 3 注浆工 6 注浆施工 合计 28 (2)超前小导管(锚杆)施工 因软弱围岩较多,每个作业面设置一个超前支护工班,每个作业 4 面超前支护工班班组人员配置如下表所示:每个超前支护作业面班组配置表 序号 工种 人数 备注 1 开挖工 12 钻孔施工及超前小导管(锚杆)安装 2 钢筋工 3 超前小导管(锚杆)加工 3 注浆工 6 注浆施工 合计 21 (3)初期支护施工 根据现场实际情况配备劳动力,在每个初期支护作业面配置一个作业工班,每个作业面工班班组配置如下表所示:每个初期支护作业面班组配置表
9、 序号 工 种 人数 备 注 1 开挖工 10 锚杆钻孔 2 架子工 5 架立钢拱架、铺设钢筋网 3 钢筋工 15 钢筋网、锚杆、钢架、钢筋加工 4 混凝土工 10 喷射混凝土施工 5 合计 40 3。2.2 主要材料计划 主要材料进场表 序号 材料名称 单位 数量 备注 1 1086mm m 9024 明洞开挖时进场 2 22 砂浆锚杆 吨 282.8 根据施工进度需要,陆续进场 3 423。5mm 钢管 吨 426.7 根据施工进度需要,陆续进场 4 6.5 钢筋 吨 194。9 根据施工进度需要,陆续进场 5 HRB335 钢筋 吨 2422.7 根据施工进度需要,陆续进场 5 3.2。
10、3 主要机具配备 (1)大管棚施工机具 每个大管棚作业面主要机具使用表 序号 设备名称 型号 单位 数量 备注 1 高压双液注浆泵 100/15B 台 1 2 水平液压钻机 YG60 台 2 3 空压机 22m3 台 2 4 钢管加工设备 套 1 (2)超前支护施工机具 每个超前支护作业面主要机具使用表 序号 设备名称 型号 单位 数量 备注 1 压浆泵 C232100/5 台 1 2 凿岩机 YT28 台 6 3 空压机 22m3 台 2 4 钢筋加工设备 套 2 (3)初期支护施工机具 每个初期支护作业面主要机具使用表 序号 设备名称 型号 单位 数量 备注 1 混凝土湿喷机 TK-500
11、 台 1 2 压浆泵 C232100/5 台 2 3 凿岩机 YT28 台 6 4 空压机 22m3 台 2 5 钢筋加工设备 套 2 6 罐车 3m3 台 2 运输喷浆料 4 施工方案 6 4。1 大管棚施工方案及方法 4.1.1 大管棚施工工艺 4。1.2 大管棚施工方法(1)施工准备 在开工前对施工方案进行仔细的分析,对主要施工内容需要的机械、人力、材料资源进行详细的配置安排,保证施工的顺利进行。(2)施工套拱、安装导向管 首先经精密测量标出隧道中心线及拱顶标高,进行仰坡开挖并预留核心土做为施工套拱和管棚施钻的工作平台,工作平台留成多台阶形式,方便管棚钻进施工。然后施工套拱并进行导向钢管
12、的定位安装,考虑洞口位置围岩破碎,稳定性差,套拱施工时将预留沉降量加大至 25cm,然后安装导向钢管,导向钢管的规格为 1334mm,长度为 2 米。导向钢管的安装原则为:保证管棚外插角度(13),同时考虑到隧道纵坡影响,适当进行调整.(3)安设钻机 安装钻机并调整好角度,确定钻孔位置及方向。(4)钻孔及清孔 钻孔施工开孔时低速钻进,钻进 20100cm 后转入正常钻速,钻孔时随着孔深的增长,对回转扭矩、冲击力及推力进行控制和协调,严格控制钻进推力.钻杆钻入岩层尾部剩余 2030cm 时钻进停止,用管钳卡紧钻杆,钻机低速反转,脱开钻杆,人工装入下一根杆节,钻机低速送至前一根钻杆尾部,方向对准后
13、联接成一体.钻孔完成后对孔内浮碴进行清除,用钻杆配合钻头来回扫孔,清除浮渣至孔底,防止堵孔。然后用高压风从孔底向孔口清理钻渣。完毕后对孔径、孔深、倾角、外插角进行检查,确保满足设计要求。(5)管棚安装 注浆循环作业 钻孔循环作业 施工准备 施作套拱,安装导向管 安设钻机 钻孔及清孔 顶进钢管棚 高压风清孔 孔口密封处理注浆管路检查 注浆 压力、流量达到要求、砂浆充填 安装注浆机具 准备注浆机料 拌浆 否 是 管棚加工 大管棚施工工艺框图 7 管棚钢管应在专用的管床上加工好丝扣(按每节 3-6 米加工),当第一根钢管推进孔内,孔外剩余 3040cm 时,开动钻机反转,使顶进联接套与钢管脱离,人工
14、装上第二节钢管,再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管,根据管棚设计长度,以同样施工方法顶进其他管节.为避免钢管接头在同一截面,第一根管及最后一根为调接管,中间管为标准节。成孔后及时顶管作业,防止塌孔影响顶管作业.钢管未到设计长度而无法顶进时,视顶进长度向上移位 300mm 另钻处理。相邻钢管的接头必须前后错开,同一横断面内的接头数不大于50,相邻钢管接头至少错开 1 m(如因围岩需要进行连续管棚施工时,纵向两环管棚的搭接长大于 3.0 米).(6)注浆 安装好管棚钢管并对管棚钢管孔口进行封闭处理,即对孔内注浆,注浆参数:水泥浆水灰比 11 的水泥浆.采用液压注浆机将水泥浆注入管棚钢管内,施压 0
15、.5 mpa1.0 mpa,持压 15 min 后停止注浆。注浆量一般为钻孔圆柱体的 1.5 倍,若注浆量超限,未达到压力要求,应调整浆液浓度继续注浆,直至符合注浆质量标准,确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙均为浆液充填,方可终止注浆.注浆结束后及时清除管内浆液,并用水泥砂浆充填,增强管棚的刚度和强度。施工中为避免长管棚钢管全部安装后注浆,导致先注浆孔的浆液流入相邻未注浆孔,引起堵塞钢管四周的小圆孔,造成注浆困难,采取安装一孔,立即注浆一孔的办法。钢管注浆完毕后,在钢管内填塞 M10 水泥砂浆,最后封口。(7)应注意的事项 管棚在注浆以前充分做好各项准备工作,特别是机具设备的检修工作,认真进行检查
16、并试运转,如发现问题,及时排除、予以修复,使其处于良好状态,结束后尽快卸开孔口接头,冲洗管路,以免造成管路中的剩余浆液凝结、堵塞管路。8 管棚注浆作业前后配合,统一指挥,保证注浆计划的实现,以期达到预期的目的和效果.操作过程中配备专业电工,以防电路、电器设备发生问题,造成意外事故。4.2 超前小导管施工方案及方法 4.2.1 超前小导管施工工艺 4。2。2 超前小导管施工方法 施工中严格遵守管超前的原则。超前小导管采用凿岩机打眼,人工安装注浆管入孔,如人工安装困难时辅助风钻顶入.超前小导管由钢拱架内穿过,管尾和格栅钢架焊接,注浆前用高压风将管内的砂石吹出.小导管安设后,封堵孔口及周围裂隙,小导
17、管注浆压力为 0.51.0MPa。具体步骤如下:(1)钢管加工 小导管选用 42 的钢管加工而成,在管段中间部位按0。15m的间距施钻梅花形注浆孔.(2)钻孔、安设小导管 精确定位,确定小导管的孔位并作好标记,钻孔方向垂直于开挖超前小导管施工工艺框图 否 施工准备 钻孔、安设小导管 连接注浆管及封闭管口 注浆 检查质量是否符合要求?注浆、拌浆机具检修 注浆浆液配制 小导管制作 小导管运到现场 注水试验 是 结束 9 面,仰角 610.采用凿岩机钻孔,孔口钻眼偏差不大于 50mm,孔眼长度大于钢管长度。在钻孔内插入 42 的钢花管,在管尾后段 30cm 处,将麻丝缠绕在管壁上成纺锥状,并用胶带缠
18、紧.开动钻机,利用钻机的冲击力将钢花管顶入围岩中,孔口露出喷射混凝土面 15cm,钢管顶进钻孔长度不小于管长的 95,尾端焊接在钢架腹部以增强共同支护能力。(3)连接注浆管及封闭管口 顶进钢花管至设计孔深后,将孔口用水泥浆将钢花管与孔壁之见的缝隙封堵,连接注浆管并进行注水试验,保证注浆回路正常且不漏浆。(4)注浆:采用水灰比为 1:1 的水泥浆注浆,注浆压力为 0。51。0Mpa,在孔口处设置止浆塞,浆液配合比由现场试验确定;注浆时先注无水孔,后注有水孔,从拱顶向下注,如遇窜浆或跑浆,则间隔一孔或几孔注。(5)注浆异常现象处理 发生串浆现象,即液浆从其他孔中流出时,采用多台泵同时注浆或堵塞串浆
19、隔孔注浆。注浆过程中压力突然升高,可能发生了堵管现象,停机检查,查明堵塞原因,清除堵塞部位后继续压浆至规定压力值。水泥浆液进浆量很大,压力长时间不升高,则调整浆液浓度及配合比,缩短凝胶时间,进行小量低压力注浆或间歇式注浆,使浆液在裂隙中有相对停留时间.(6)超前小导管的检验评定标准 序号 检查项目 规定值或允许偏差 检查方法和频率 权值 1 长度(mm)不小于 3。5m 尺量:检查 10%2 2 孔位(mm)50 尺量:检查 10%2 3 钻孔深度(mm)50 尺量:检查 10 2 水泥浆液注浆工艺流程图 搅拌机 水泥浆池 注浆泵 水泥 水 高压阀 孔口阀 止浆塞 注浆管 注浆孔 100cm
20、15cm 42 无缝钢管 钢花管示意图 10 4 孔径(mm)42 尺量:检查 10 2 4。3 超前锚杆施工方案及方法 4。3.1 超前锚杆施工工艺 4。3.2 超前锚杆施工方法(1)施工准备 在岩面上进行锚杆位置精密测量,将钻孔位置用红油漆在掌子面上进行明确标记。检查施工机具的完好性和安全性,确保施工的正常进行。(2)钻孔 采用凿岩钻机进行钻孔,在标记好的锚杆位置进行准确定位,纵向向上倾 610角钻孔,钻孔是控制用水量,以防坍孔.(3)注浆 钻孔完毕后,对锚孔进行冲洗,利用注浆泵往孔内注入水泥砂浆.注浆时,以水引路,将搅拌好的砂浆装入注浆器并充满管路,并将注浆管插入孔中,使管口离孔底 10
21、cm 间隙,开进风阀门,用高压空气将水泥砂浆压入孔眼中,注浆管逐渐被砂浆向外推挤,注到孔深 2/3以上时停止注浆,由插入的钢筋将孔内砂浆挤出填满为止。注浆过程中要始终保持管内有足够的砂浆(1/4 以上)。尤其是最后一根锚杆,防止高压风将孔眼中的砂浆吹掉,并确保安全.(4)锚杆制作 锚杆采用 22 钢筋,按 3.5 长度下料,将钢筋头部根据实际情况进行加工,然后在另一端以方便连接钻机为基准进行加工.(5)锚杆安装 安装前对锚杆进行矫直和清除污锈,并用水湿润,以保证和砂浆紧密结合,一般先注浆后插入锚杆。插入钢筋时,沿孔轴线缓慢推入,如遇插入阻力大,可用锤子轻轻打入。锚杆钢筋的搭接长度为 1 米。为
22、保证超前锚杆的有效搭接长度,施工准备 钻孔 注浆、拌浆机具检修 注浆浆液配制 锚杆制作 补钻 清孔 验孔 注浆 合格 不合格 安装锚杆 固定、封口 结束 11 施工过程中严格控制进尺以使下一循环的施工顺利进行。超前砂浆锚杆的检验评定标准 序号 检查项目 规定值或允许偏差 检查方法和频率 权值 1 长度(mm)不小于 3.5m 尺量:检查 10 2 2 孔位(mm)50 尺量:检查 10 2 3 钻孔深度(mm)50 尺量:检查 10 2 4 孔径(mm)22 尺量:检查 10%2 4。4 初期支护施工方案及方法 4。4。1 初期支护施工工艺 施工准备 修凿欠挖部分 测量中线、水平 初喷 30-
23、50mm 厚混凝土封闭围岩 钢筋网准备 安装单层钢筋网 钢架准备 安装钢架 施工中空注浆(砂浆)锚杆 喷混凝土准备 复喷混凝土至设计厚度 进入下一道工序 初期支护工艺流程图 4.4.2 初期支护施工方法 4.4.2。1 测量定位 首先测定出线路中线,确定高程,然后再测定其横向位置;钢架设于曲线上时,安设方向为该点的法线方向;安设于直线上时,安设 12 方向与线路中线垂直.每榀的位置定位准确,其余各榀位置,上下、左右偏差小于5cm,斜度2,同时为防止沉降侵界,钢架按设计抬高预留沉落量。4.4。2.2 安装准备 运至现场的单元钢架分单元堆码,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
24、架正确安设,安设拱脚或墙脚前,清除垫板下的松碴,尽量将钢架置于原状岩石上,如遇软弱地段或超挖无法将拱脚或墙脚置于原状岩石上,则采用下垫砼垫块的方法。4.4。2.3 钢架制作安装及挂网 钢架在地面钢筋加工场分节加工成型,在现场安装.钢架分片之间采用钢板打眼,螺栓连接。首先由测量组进行测量定位,然后人工将钢架用螺栓连接,架立在指定位置。钢架与钢筋网、锁脚锚杆、径向锚杆焊接牢固。钢筋网片根据开挖进尺在钢筋加工场按 1.0m 宽加工,长度可根据现场施工情况进行调整,采用 6。5 圆钢,间距 200200mm,在现场安装焊接。钢架和挂网在初喷混凝土和出碴后及时进行,钢架之间按环向间距 1.0m 设置纵向
25、连接筋焊接,钢架架立中心和垂直度需测量控制,中心线偏差不大于 5cm,斜度小于 2。钢架在加工场地分段制作,运至现场安装。其施工工艺流程图如下:钢架制作安装及挂网工艺流程图 加工做到尺寸准确,弧形圆顺;焊接成型时,沿钢架两侧对称进行,钢架中心与轴线重合,接头处相邻两节重合,连接孔位置准确.钢架加工先试拼,检查有无扭曲现象,接头连接每榀之间可以互换,沿隧道周边轮廓误差3cm。钢架单元组装,单元间用螺栓连接,安装时接头处焊接缝的厚度按设计要求布设。钢架安装完成后,和接触的锚杆头焊接,使之成为整体结构。测量定位 安装准备 挂钢筋网 钢架安装、施工径向锚杆 焊接纵向连接筋 喷混凝土 断面欠挖处理 初喷
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