三导洞法开挖施工作业指导书.pdf
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1、SYC/ZY/GCB06-1中铁隧道集团一处有限公司份号:三导洞法开挖施工作业指导书编号:SYC/ZXSGFA/20拟制:校对:初审:(公司工程部工程师)审核:(公司工程部部长)批准:(公司总工程师)日期:日期:日期:年月年月年月年月年月日日日日1日期:日日期:目目录录一、编制目的一、编制目的.1二、编制依据二、编制依据.1三、适用范围三、适用范围.1四、施工工艺流程四、施工工艺流程.1五、施工方法及要求五、施工方法及要求.25 5。1 1 施工准备施工准备.25 5。1.11.1 技术准备工作技术准备工作.25.1.25.1.2 现场施工准备现场施工准备.35.25.2 施工方法及要求施工方
2、法及要求.35 5。2 2。1 1 三导洞法施工工序三导洞法施工工序.35 5。2 2。2 2 侧导洞施工侧导洞施工.45.25.2。3 3 正洞施工正洞施工.45.35.3 超前支护超前支护.55.3.15.3.1 施工工艺施工工艺.55.35.3。2 2 施工方法施工方法.55.45.4 开挖开挖.65.4.15.4.1 爆破开挖爆破开挖.75.45.4。2 2 特殊情况下针对性开挖措施特殊情况下针对性开挖措施.75.55.5 支护体系施工支护体系施工.75.55.5。1 1 找顶与初喷找顶与初喷.85 5。5.25.2 钢拱架钢拱架.815 5。5.35.3 钢筋网钢筋网.95.5.45
3、.5.4 锚杆锚杆.95 5。5.55.5 喷射混凝土喷射混凝土.115.55.5。6 6 锁脚锚杆锁脚锚杆(管)施工管)施工.125.5.75.5.7 临时支撑施工临时支撑施工.135 5。5 5。8 8 仰拱初期支护仰拱初期支护.135.65.6 监控量测监控量测.135.65.6。1 1 监控目的监控目的.135 5。6 6。2 2 监测项目监测项目.145 5。6.36.3 监测频率监测频率.155 5。6 6。4 4 测线和测点的布置测线和测点的布置.155 5。6.56.5 注意事项注意事项.16六、质量标准及检验方法六、质量标准及检验方法.166.16.1 超前导管超前导管.16
4、6.1.16.1.1 基本要求基本要求.166.1.26.1.2 实测项目实测项目.176.26.2 洞身开挖洞身开挖.176 6。2.12.1 基本要求基本要求.176.26.2。2 2 实测项目实测项目.186 6。3 3 钢支撑支护钢支撑支护.186.3.16.3.1 基本要求基本要求.186 6。3.23.2 实测项目实测项目.1926 6。4 4 锚杆支护锚杆支护.196.4.16.4.1 基本要求基本要求.196.4.26.4.2 实测项目实测项目.196 6。5 5 钢筋网支护钢筋网支护.206.5.16.5.1 基本要求基本要求.206.56.5。2 2 实测项目实测项目.20
5、6.66.6 喷射混凝土喷射混凝土.216 6。6.16.1 基本要求基本要求.216 6。6 6。2 2 实测项目实测项目.21七、劳动力组织七、劳动力组织.22八、设备配置八、设备配置.22九、施工安全及环境保护措施九、施工安全及环境保护措施.239 9。1 1 施工安全保证措施施工安全保证措施.239.1.19.1.1 开挖及钻孔施工安全保证措施开挖及钻孔施工安全保证措施.239 9。1 1。2 2 火工品运输及爆破施工安全保证措施火工品运输及爆破施工安全保证措施.239.1.39.1.3 出碴及运输安全保证措施出碴及运输安全保证措施.249.1.49.1.4。支护安全保证措施。支护安全
6、保证措施.249 9。1.51.5。洞内排水安全保证措施。洞内排水安全保证措施.259.19.1。6 6。通风与防尘安全保证措施。通风与防尘安全保证措施.259 9。1 1。7 7。临时用电及照明安全保证措施。临时用电及照明安全保证措施.259 9。2 2 环保注意事项环保注意事项.269 9。2.12.1 施工场地及生活区建设施工场地及生活区建设.2639 9。2.22.2。施工便道。施工便道.279 9。2.32.3 弃碴防护弃碴防护.279.2.49.2.4。大气污染及粉尘污染防治。大气污染及粉尘污染防治.279 9。2.52.5。噪声污染防治。噪声污染防治.289.29.2。6.6.固
7、体废弃物处理固体废弃物处理.284一、编制目的一、编制目的确保在大跨度隧道软弱围岩中的施工安全。二、编制依据二、编制依据2。1 招标文件、投标文件、施工合同;2.2 隧道工程施工设计图;2。3 施工范围现场实地勘察情况;2.4 国家标准、规范建筑施工组织设计规范(GB/T 50502-2009);铁路隧道监控量测技术规程TB101212007;工程测量规范(GB50026-93);给水排水管道工程及验收规范(GB50268-2008);建筑钢结构焊接规程(JGJ81-2002);建筑施工安全检查标准(JGJ59-99);公路隧道施工技术规范(JTG F60-2009);地下工程防水技术规范(G
8、B 501082008)。三、适用范围三、适用范围该指导书适用于隧道断面跨度大、地表沉陷难于控制的级软弱松散围岩中。四、施工工艺流程四、施工工艺流程采用三导洞法施工,施工工序见图图 1 1三导洞法施工工序断面图三导洞法施工工序断面图及平面示意图及平面示意图,施工工艺流程见图图 2 2三导洞法施工工艺流程图三导洞法施工工艺流程图。1图图 1 1 三导洞法施工工序断面图及平面示意图三导洞法施工工序断面图及平面示意图图中编号所代表工序如下::侧导洞开挖、施作边墙初期支护及导坑临时支护;:开挖正洞上半断面,施作拱部初期支护;:开挖正洞下半断面,施作仰拱初期支护,初期支护封闭成环;:浇筑仰拱二次衬砌;:
9、浇筑仰拱填充;:全断面模注二次衬砌钢筋混凝土。施工准备图图 2 2侧壁导洞法施工工艺流程图侧壁导洞法施工工艺流程图洞口长管棚施工管棚准备五、施工方法及要求五、施工方法及要求侧导洞开挖支护5 5。1 1 施工准备施工准备5 5。1.11.1 技术准备工作技术准备工作(1)测量放线正洞上部开挖支护正洞中部开挖施工前根据设计图纸及现场地形条件,做好工程控制网桩的测量正洞下部仰拱开挖支护、拆除临时支撑定位,同时做好定位桩的闭合复测工作,并做好标识加以保护,为精仰拱及填充准测量做好准备工作。全断面模注二次衬砌钢筋砼(2)图纸审核接到设计图纸后,组织项目技术人员对施工设计图纸进行认真复核,针对有关施工技术
10、和图纸存在的疑点做好记录,对设计图纸有疑问时主动与设计单位联系,求得明确答复.2(3)试验准备在隧道开始施工前,提前做好进场原材料的试验检测工作,并严格按照规范要求进行试验,及时向监理工程师提供详细试验报告.(4)交底编制根据三导洞法施工工艺,组织技术人员进行施工方案的编制和技术交底工作,并报上级审批,以便工程施工能顺利开展。并及时组织施工人员做好施工技术方案、交底的培训工作。5 5。1.21.2 现场施工准备现场施工准备(1)做好现场劳动力组织,准备好各种施工机械,并保证施工机械的完好率,使其能满足施工要求。(2)预备好施工使用的各项材料,使其满足施工要求。(3)完成隧道洞门口的排水系统。5
11、 5。2 2 施工方法及要求施工方法及要求5.2.15.2.1 三导洞法施工工序三导洞法施工工序侧导洞开挖先行,正洞上台阶滞后侧壁导洞 3050m 后进行开挖掘进,正洞上中下台阶长度保持 35m 距离后,同时跟进,其施工工序详见如图二。侧导洞、正洞施工流程如下:(1)侧导洞开挖、支护:测量超前支护(大管棚、超前小导管)钻眼装药、连线爆破出碴通风测量找顶、清帮初喷立拱架锁脚锚杆系统锚杆钢筋网复喷至设计厚度;3(2)正洞上台阶开挖、支护:测量钻眼装药、连线爆破出碴通风测量初喷立拱架锁脚锚杆系统锚杆钢筋网复喷至设计厚度;(3)正洞中下台阶开挖、支护:测量钻眼超前支护(大管棚、超前小导管)装药、连线爆
12、破出碴通风测量初喷立拱架锁脚锚杆系统锚杆钢筋网复喷至设计厚度。(4)拆除侧壁导洞临时支撑.备注:侧导洞开挖、支护中包括侧壁临时支护。5 5。2 2。2 2 侧导洞施工侧导洞施工侧导洞开挖前,测量组先进行测量放线,确定开挖轮廓线,开挖支护采用“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测原则进行。侧导洞采用分部开挖法,分上下台阶开挖成型,上下台阶相距35m,开挖完成后,根据测量交底检查开挖尺寸,对欠挖处及时处理,保证喷射混凝土支护厚度等初期支护质量。隧道各分部每开挖一循环后及时施作钢拱架加锚网喷联合支护。侧导洞开挖过程的地质情况应记录详尽,为正洞开挖做好超前地质预报.5.25.2。3 3 正洞施工正洞
13、施工正洞上台阶滞后侧壁导洞 3050m 后进行开挖掘进,正洞分上中下三部开挖,上部采用环形开挖,上中下三台阶长度以 35m 为宜,中部预留核心土,光面弱爆破,汽车配合挖掘机出碴。同时严格控制每循环进尺,并随开挖随支护,初期支护必须紧跟掌子面开挖。坚持4“弱爆破、短进尺、强支护、勤测量”的原则。5 5。3 3 超前支护超前支护每循环支护施作结束后开始下循环超前支护施作,确保超前有效支撑前方岩体.超前支护外插角以712为宜,注浆加固,上组超前小导管与下组超前小道管之间要保证一定搭接长度.打孔至设计深度后,立即用水和高压风洗孔,直至返水或返气,方可将超前导管打入孔内,及时安装垫板及螺母,固定超前导管
14、.超前导管注浆材料及注浆压力严格按设计要求进行施作,浆液的配合比按照试验人员给定配合比拌制。5 5。3.13.1 施工工艺施工工艺施工工艺见图图 3 3超前导管施工工艺框图超前导管施工工艺框图.5.35.3。2 2 施工方法施工方法(1)测量放样:按设计要求,在掌子面准确画出本循环需施设的导管孔位。(2)钻孔:采用手持风钻钻孔,孔深适当超深。(3)导管加工及安装:将前端加工成尖锥状,尾部焊一圈光圆钢筋作为铁箍,并预留一定的止浆段,管壁四周钻压浆孔,以便浆液向四周围岩内压注。(4)钢管插入及孔口密封处理:施工时,手持风钻先钻孔,再用去掉回转爪的风钻将钻杆换成特殊钎尾,用冲击的办法将导管贯入孔中。
15、为防止注浆漏浆,在导管的尾部用胶泥麻筋缠箍成楔形,以便钢管顶进孔内后其外壁与岩壁间隙堵塞严密。钢管尾端外露足够长5度,并与钢架焊接在一起。钢管顶进时,注意保护管口不受损变形,以便与注浆管路连接.超前导管严格按照设计注浆参数进行注浆超前加固.浆液配合比和注浆压力可根据现场试验确定。达到设计注浆量或注浆压力时,稳定 10 分钟以上方可停止注浆。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安装,然后再进行下一孔的施工。在注浆前充分做好各项准备工作,特别是机具设备的检修工作,发现问题及时排除,使其处于良好状态;认真检查注浆管路系统,包括混合器、接头、阀门等,如有破损立即
16、更换,不好用的接头、阀门,不得使用,防止在高压下发生脱扣的危险事故;注浆前,在洞外将管路全部接通,进行试压,试压可用清水进行。在试压时,如管路不通或接头有漏水现象,予以排除,保持管路系统各部件完好畅通;根据现场注浆情况,注浆浆液的参数可适当调整;在注浆过程中,所有拆卸下来的接头、阀门,安排专人及时清洗干净,以备轮换使用;配备专业电工,在电路、电器设备发生故障时及时排除;注浆完毕后,清除管内浆液,用水泥砂浆紧密充填,以增强管棚的强度和刚度。认真清洗所有的机具设备,特别是搅拌机、注浆管、接头、阀门、贮浆桶等,以备下阶段注浆时使用。测量放线图图 3 3 超前导管施工工艺框图超前导管施工工艺框图钻机定
17、位5 5。4 4 开挖开挖钻孔6掏孔检查5.45.4。1 1 爆破开挖爆破开挖根据隧道围岩情况采用爆破技术进行开挖,施工中采用人工手持风钻打眼,浅孔微震爆破技术,采用非电毫秒雷管隔段微差爆破的起爆方式进行控制爆破。对于特殊围岩地段,围岩较差时,可采用预裂爆破的方法进行开挖,减小对周边围岩的扰动,保证特殊地段的施工安全。5 5。4 4。2 2 特殊情况下针对性开挖措施特殊情况下针对性开挖措施当监测结果显示收敛及拱顶下沉异常时,根据围岩应力、锚杆轴力、钢支撑应力、喷射混凝土应力等项观测项目结合超前地质观测结果分析引起异常情况的原因,可能产生以上问题的原因有:(1)围岩地质情况变坏,初期支护受力明显
18、增大而产生变形。(2)围岩裂隙发育不能自稳导致初期支护不能承受较大压力而产生变形。(3)开挖下部时因拱架下沉而产生变形.根据实际情况分析可能产生变形的原因,采取以下针对性技术措施处理。(1)增加临时仰拱支撑数量,必要时横向钢支撑加上支撑预应力.(2)采取弱震松动爆破,进一步减小开挖爆破时对已初支好部位支撑的影响或直接采用人工配合机械进行开挖。5 5。5 5 支护体系施工支护体系施工初期支护采用锚网喷结构形式,主要为:钢拱架、锚杆、钢筋网及喷射混凝土等;施工顺序:开挖后初喷混凝土(包括临时支撑喷混凝7土)架立钢拱架(包括临时支撑)安装锚杆(包括临时支撑锚杆)铺设钢筋网(包括临时支撑钢筋网)复喷混
19、凝土至设计厚度(包括临时支撑喷混凝土)。初期支护施工流程见图图 4 4初期支护施工流程初期支护施工流程图图超前导管养生5.55.5。1 1 找顶与初喷找顶与初喷喷混凝土图图 4 4 初期支护施工流程图初期支护施工流程图打眼测量隧道每部每循环开挖完成后,为确保施工安全,应有专人对拱部挂钢筋网及边墙部的危石进行清除,清理完成后及时对掌子面进行初喷,喷射找顶砼厚度 5cm,使裸露围岩进行初步封闭.打锚杆爆破5 5。5 5。2 2 钢拱架钢拱架初喷立拱架(1)采用液压弯曲机加工钢架,把平面翘曲度控制在允许范围内,并充分保证连接板与钢架的焊接质量,将加工好的钢架先在平整的场地上预拼,检查合格后批量加工,
20、编号、分类存放.(2)钢架安装时,拱脚置于牢固的基础,连接钢板的螺栓必须拧紧,确保整体钢架发挥承力作用。(3)钢架之间采用纵向钢筋连接。(4)安装好的拱架在拱脚处按设计打好锁脚锚杆(管),并与钢架焊接牢固.(5)拱脚岩层为土质时,必须在拱脚下方垫大体积方木或钢板,清除虚碴,确保拱脚不发生沉降。(6)混凝土喷射时,应先将钢架与围岩间隙以喷射混凝土充填密8实,再喷钢架周围,将钢架用喷射混凝土包裹,最后喷平钢架之间部分.5.5.35.5.3 钢筋网钢筋网钢筋网使用光圆盘条加工,钢筋加工前调直除锈,按规定长度下料、焊接。钢筋网必须安装顺直,随初喷混凝土表面起伏铺设,并与锚杆末端固定牢固;钢筋网成形后,
21、在复喷混凝土时,钢筋网不得晃动。钢筋网加工允许偏差:间距10mm,搭接长度15mm;表面保护层厚度不小于 10mm。钢筋网的铺设设在初喷和锚杆施工后进行。5 5。5 5。4 4 锚杆锚杆锚杆在拱架安装后进行施作。施作前锚杆运送至施工现场,并准备好注浆材料或锚固剂。中空注浆锚杆施工顺序:测量定位打孔清孔打入锚杆注浆安设垫板、螺栓。图图 5 5 中空注浆锚杆施工流程图中空注浆锚杆施工流程图。砂浆锚杆施工顺序:测量定位钻孔清孔注入砂浆打入锚杆安设垫板、螺栓。图图 6 6砂浆锚杆施工流程图砂浆锚杆施工流程图。施工方法:砂浆锚杆采用人工手持风钻钻孔,清孔后将砂浆注入锚孔,当砂浆达到孔深的 70%80%时
22、,人工插入锚杆,水泥砂浆终凝后安设孔口垫板.中空注浆锚杆采用人工手持风钻钻孔,清孔后插入锚杆,然后开始注浆,浆液终凝后安设孔口垫板。9测量定锚杆孔位钻 孔清 孔补孔验 孔否是顶入锚杆不合格注浆浆液制备孔口处理合 格验 收进行下道工序图图 5 5 中空注浆锚杆施工流程图中空注浆锚杆施工流程图10测量定锚杆孔位钻 孔清 孔补孔验 孔否是注浆配制注浆液不合格顶入锚杆孔口处理合 格验 收进行下道工序图图 6 6 砂浆锚杆施工流程图砂浆锚杆施工流程图5 5。5 5。5 5 喷射混凝土喷射混凝土混凝土喷射工艺流程图图 7 7喷混凝土工艺流程图喷混凝土工艺流程图所示。(1)喷射混凝土前,认真检查开挖断面尺寸
23、,欠挖部位予以凿除,11修整断面,清理浮石及拱脚的虚碴等。(2)先进行初喷,拱架、钢筋网、锚杆等施作完成后再进行复喷.(3)施喷前用高压风、高压水清洗岩面,将附着在岩面上的粉尘、岩屑冲洗干净,以保证混凝土与岩面粘结牢固.对于土质围岩采用高压风清扫岩面杂物.(4)喷射混凝土的工艺参数:工作风压:一般为 0。20。4MPa;喷射角度与喷射距离,喷射料束与受喷面垂直时,回弹量最小;喷头与受喷面距离一般宜保持在 0。61。0m;按照设计要求添加外加剂。前期准备砼搅拌站计量配料砂、石、水泥、水拌 合装 运清理受喷面加速凝剂喷浆机初喷施作其他支护补喷砼图图 7 7 喷射混凝土施工工艺流程图喷射混凝土施工工
24、艺流程图5 5。5 5。6 6 锁脚锚杆锁脚锚杆(管管)施工施工侧导洞及正洞拱架锁脚锚杆(管),位于拱架起拱线、拱脚处设置,12分部开挖后拱脚位置按设计设置锁脚锚杆(管),锁脚锚杆(管)打设时必须将锚杆孔用锚固剂填充饱满,且锚杆(管)要与拱架连接牢固。锁脚锚杆(管)施工工艺与系统锚杆相同.5.5.75.5.7 临时支撑施工临时支撑施工临时支撑初期支护施工工艺与永久支护相同。5.5.85.5.8 仰拱初期支护仰拱初期支护仰拱底部开挖石质部分采用人工手持风钻钻孔,弱爆破开挖,土质或围岩较软地段采用人工配合机械开挖,严重控制超挖、杜绝欠挖。开挖后人工清除底部虚碴及积水.按要求施作底部初期支护,钢拱架
25、两端接头要与边墙拱架连接牢固.喷射混凝土时必须确保不超限,防止侵入仰拱净空,混凝土面必须平顺,仰拱混凝土施作前清除喷混凝土面虚碴。5 5。6 6 监控量测监控量测5.65.6。1 1 监控目的监控目的(1)确保施工安全及隧道衬砌结构的长期稳定性;(2)验证支护结构效果,确认支护参数和施工方法的准确性和适用性,并为调整支护参数和施工方法提供依据;(3)确定二次衬砌最佳施作时间;(4)有效控制隧道工程施工对周围环境、地表房屋建筑安全稳定的影响;13(5)积累量测数据,为隧道信息化设计与施工提供依据。(6)通过监控量测,预测施工中可能出现的地面沉降、拱顶下沉、初期支护变形超限等问题,以便及时采取工程
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