大独山隧道顺层偏压专项施工方案.pdf
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1、中铁二十局集团有限公司沪昆 9 标大独山隧道顺层偏压专项施工方案大独山隧道顺层偏压专项施工方案大独山隧道顺层偏压专项施工方案一、编制依据(1)铁路混凝土工程施工质量验收标准TB104242010;(2)铁路混凝土工程施工技术指南铁建设【2010】241 号;(3)高速铁路隧道工程施工技术指南铁建设【2010】241 号;(4)高速铁路隧道工程施工质量验收标准TB107532010;(5)大独山隧道设计图 第二册 共四册;(6)大独山隧道设计图 第三册 共四册;(7)时速 350 公里双线隧道辅助施工措施及施工方法;二、编制范围根据设计图纸顺层偏压:D1K864+450D1K864+654 倾向
2、线路左侧,隧道右侧边墙顺层。根据现场施工揭示,需变更的也适用此编制方案。三、工程概况工程地质概况:大独山隧道位于关岭普安区间,起讫里程为D1K852+772D1K864+654,全长 11882m.全隧共设置 2 座横洞 1 座贯通平导,均采用无轨单车道。在 D1K856+500 线路左侧设置长约 1043m 的一号横洞,在 D1K861+500 线路左侧设置长约 1361m 的二号横洞,贯通平导长11829m,起讫里程为 PD1K852+768PD1K864+597,平行设置于线路前进方向右侧,与左线线路中线的距离为 35m。隧道洞身主要穿越白云岩、灰岩、泥岩、泥灰岩、泥岩夹砂岩等地层,其中
3、可溶岩段长 8753m。1中铁二十局集团有限公司沪昆 9 标大独山隧道顺层偏压专项施工方案四、施工措施顺层偏压:D1K864+450D1K864+654 段倾向线路左侧,隧道右侧边墙顺层。D1K864+639D1K864+654 段为斜切洞门,明挖法施工。D1K864+639D1K864+480 段为 Vc 型复合衬砌,台阶法加临时仰拱。c 级围岩初期支护:全环设置工22a 的拱架,规格:工22a 拱架,间距0.6m,拱部 140设置锚杆25x7 中空锚杆 L=4.0m,间距为 1。0mx1。0m,长度为 4.0m/根,拱部 140以下设置22 砂浆锚杆 L=4。0m,间距为 1。0mx1.0
4、m,长度为4。0m/根。拱部及拱墙部位设置8 的钢筋网片,网格间距为20cm20cm。拱部及拱墙喷射混凝土厚度28cm的C30混凝土,仰拱喷射混凝土厚度为28cm的C30混凝土.暗洞处拱部设置108大管棚,间距 0。4m,共 50 根,每 35m/根。拱部设置42 小导管 L=4。0m,环向间距 0.4m,共 50 根,纵向每 2。4m/环,每 35m/根。D1K864+480D1K864+450 段为 Vb 型复合衬砌,台阶法加临时横撑。b 级围岩初期支护:全环设置工 20b 的拱架,规格:工 20b 拱架,间距0。6m,拱部 140设置锚杆25x7 中空锚杆 L=4.0m,间距为 1。2m
5、x1。0m,长度为 4.0m/根,拱部140以下设置22 砂浆锚杆 L=4.0m,间距为1.2mx1。0m,长度为 4。0m/根。拱部及拱墙部位设置8 的钢筋网片,网格间距为20cm20cm。拱部及拱墙喷射混凝土厚度28cm的C30混凝土,仰拱喷射混凝土厚度为28cm的C30混凝土。拱部设置42小导管L=4.0m,环向间距 0。4m,共50 根,纵向每 2.4m/环,每35m/根。小导管注浆采用水泥净浆 1:1 的水灰比。2中铁二十局集团有限公司沪昆 9 标大独山隧道顺层偏压专项施工方案五、施工工艺流程浅埋段施工前需先进行地表处理后,才能进行暗洞施工。进、出口段需施工完成永久截水天沟、开挖边仰
6、坡面及洞口预加固后方可进行暗洞施工。1、施工前准备工作在施工前由项目部总工组织全体技术人员及各级管理人员对浅埋段原地物、地貌以及裸露岩体进行实地踏勘,勘查结果与设计图纸进行比对,澄清有关技术问题。组织测量组对该浅埋段进行地形测绘,绘制地形图。并对参加的施工人员进行技术交底和培训。地表清理通过施工放样,边仰坡边桩(地表处理区段中边桩)后,挖除不小于30cm 保护土层,清除地表耕植土、植被草皮、淤泥等杂质,当原始地面坡度陡于 1:5 时,地表应开挖台阶,台阶宽度不得小于 1m。施作永久截水天沟永久截水天沟在地表清理完成后进行,采用 C20 混凝土,为避免山洪冲刷,应在水沟入水口及出水口处采用M10
7、 浆砌片石铺砌。边仰坡喷射 C20 混凝土 12cm,设置砂浆锚杆 4.5m/根,呈梅花型布置 1.51。5m。2、明洞与暗洞分界处大管棚设置:超前支护管棚设计参数:导管规格:外径108mm,壁厚6mm;孔口管:热轧无缝钢管,外径133,壁厚5mm;管距:环向间距40cm;倾角:外插角13为宜,可根据实际情况作调整;注浆材料:1:1水泥浆或M203中铁二十局集团有限公司沪昆 9 标大独山隧道顺层偏压专项施工方案水泥砂浆;设置范围:拱部 140范围;管棚单根长度:根据施工图确定。管棚数量:50根一环。管棚施工工艺管棚施工主要工序有施作套拱;搭钻孔平台、安装钻机;钻孔;清孔、验孔;安装管棚钢管;注
8、浆.工序技术要求高,工艺复杂,施工工艺详见下图。管棚施工工艺流程图管棚施工工艺流程图1)导向墙或管棚工作室施工当为洞外开始施作管棚时,采用导向墙做为管棚施作平台.导向墙采用 C20 混凝土,在开挖轮廓线以外拱部 150范围内施作,断面尺寸为 1m1m,导向墙内设 2 榀 I18 工字钢架,钢架外缘设133壁厚 5mm 导向钢管,钢管与钢架焊接。钢架各单元由连接板焊接成型,单元间由螺栓连接,接头处焊缝高度:腹板 9mm,翼缘 12mm。孔口管作为管棚的导向管,它安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量.用全站仪以坐标法在工字钢架上定出其平面位置;用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角;
9、用前后差距法设定孔口管的外插角。孔口管应牢固焊接在工字钢上,防止浇筑混凝土时产生位移。导向墙布置图见附件。当大管棚是在洞口施作,为保证大管棚施工的空间,需要开辟大管棚工作室。按单节导管长6 米,钻机机身及主动钻杆共 2。0m,则工作室的长度应为 800cm,扩挖较设计设计断面大。4中铁二十局集团有限公司沪昆 9 标大独山隧道顺层偏压专项施工方案2)施作导向管工作室开挖、支护完成后,继续向前开挖 2 榀比设计断面大 25cm左右的断面,尽快初喷,封闭掌子面,厚度 4cm,形成止浆墙,架设钢架,采用全站仪以极坐标法放样法,在工字钢架上定出其平面位置;用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角;用前后差距法
10、设定导向管的外插角,将导向管焊接在钢架上。导向管与钢架高差可通过钢垫板实现调节。焊接应牢固,使钢架与导向管形成整体,并迅速喷射混凝土形成套拱。导向管长度 1m,采用外径 133mm、壁厚 5mm 热扎无缝钢管。3)搭钻孔平台安装钻机 钻机平台可用方木或钢管脚手架搭设,搭设平台应一次性搭好,钻孔由钻机从低孔位向高孔位进行.平台支撑要着实地,连接要牢固、稳定.防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量.钻机定位:钻机要求与已设定好的孔口管方向平行,必须精确核定钻机位置。用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法,反复调整,确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合.4)钻孔 为了便于安装钢管,钻头
11、直径采用127mm.地质较好的情况下可以一次成孔;钻进时产生坍孔、卡钻,需补注浆后再钻进.钻机开钻时,可低速低压,待成孔 1。0m 后可根据地质情况逐5中铁二十局集团有限公司沪昆 9 标大独山隧道顺层偏压专项施工方案渐调整钻速及风压。钻进过程中经常用测斜仪测定其位置,并根据钻机钻进的现象及时判断成孔质量,并及时处理钻进过程中出现的事故。钻进过程中确保动力器,扶正器、合金钻头按同心圆钻进。认真作好钻进过程的原始记录,及时对孔口岩屑进行地质判断、描述。作为开挖洞身的地质预探预报,作为指导洞身开挖的依据。5)清孔验孔 用地质岩芯钻杆配合钻头(127 mm)进行来回扫孔,清除浮渣至孔底,确保孔径、孔深
12、符合要求、防止堵孔.用高压气从孔底向孔口清理钻渣。用全站仪、测斜仪等检测孔深,倾角,外插角。6)安装管棚钢管 钢管应在专用的管床上加工好丝扣,棚管四周钻8 出浆孔(靠掌子面 45m 的棚管不钻孔);管头焊成圆锥形,便于入孔。棚管顶进采用大孔引导和棚管机钻进相结合的工艺,即先钻大于棚管直径的引导孔(127mm),然后可用 10t 以上卷扬机配合滑轮组反压顶进;也可利用钻机的冲击力和推力低速顶进钢管.接长钢管应满足受力要求,相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于 50,相邻钢管接头至少错开 1m。7)注浆安装好有孔钢花管、放入钢筋笼(有的情况下)后即对孔内注浆,浆液由ZJ-400高速
13、制浆机拌制。6中铁二十局集团有限公司沪昆 9 标大独山隧道顺层偏压专项施工方案注浆材料:注浆材料为水泥浆或M20水泥砂浆。采用注浆机将砂浆注入管棚钢管内,注浆压力一般为0。61.0MPa,具体浆液配合比和注浆压力由现场实验确定,当无吸浆量情况下,持压15min后停止注浆。注浆量应满足设计要求,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,确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙充填饱满。注浆时先灌注“单”号孔,再灌注“双”号孔。四、台阶法加临时仰拱(横撑)施工工艺管段内大独山隧道出口之外浅埋顺层偏压段均采用台阶法加临时仰拱(横撑)方法进行施工,台阶法加临时仰拱(横撑)
14、法施工工艺如下。1)目前隧道的施工方法有多种多样,地质条件较好的隧道在施工方法选择上较为灵活,而地质条件较差的隧道在施工方法选择上有一定的局限性,主要体现在安全与效益的有机协调统一上。三台阶临时仰拱法主要应用于软弱围岩隧道中,从上而下分三个台阶进行开挖,各台阶成环受力的施工方法。2)工法特点a。施工空间大。方便机械化施工,可以多作业面平行作业.部分软岩活土质地段可以采用挖掘机直接开挖,工效较高。b。在地质条件发生变化时,便于灵活、及时地转换施工工序,调整施工方法.c.适应不同跨度和多种断面形式,初期支护工序操作便捷。7中铁二十局集团有限公司沪昆 9 标大独山隧道顺层偏压专项施工方案d。在台阶法
15、开挖的基础上,预留核心土,左右错开开挖,利于开挖工作面稳定.e.当围岩变形较大突变时,在保证安全和满足净空要求的前提下,可尽快调整闭合时间。f。各部开挖及支护自上而下,步步成环,及进封闭,各分部封闭成环时间短,临时仰拱(横撑)能有效阻止支护结构的水平收敛,减少隧道围岩变形。3)工艺原理三台阶临时仰拱(横撑)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(横撑)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。4)施工工艺流程采用短台阶,分步平行开挖,爆破施工分成多个作业面进行,将集中爆破化为分散爆破,,既减少对围岩的扰
16、动,又充分利用时间,还增加了爆破临空面,降低炸药消耗.分步平行施作拱墙初期支护,混凝土仰拱超前施作及时闭合构成稳固的初期支护体系,保护围岩的天然承载力,有效抑制围岩变形。全断面一次施作防水层和灌筑混凝土衬砌,确保了混凝土衬砌施工质量。监控量测信息反馈指导施工,及时调整支护参数。在断层带、破碎带等自稳性较差地层和富水地层中,则采用大管棚和超前小导管预注浆固结、止水等辅助措施后,上部弧形导坑法短开挖施作拱部初期支护,再左右错位开挖及施作边墙初期支护;混凝土仰拱8中铁二十局集团有限公司沪昆 9 标大独山隧道顺层偏压专项施工方案紧跟下台阶并及时施作尽早闭合成环受力。a.工艺流程(详见工艺流程图)图 工
17、艺流程图b。施工方法1)、开挖(见图 1,图 2,图 3)开挖 1 部台阶;a 施作 1 部洞身结构的初期支护,即初喷 4cm 厚混凝土,架立钢架;b 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;上台阶施工至适当距离后,开挖2 部台阶,接长钢架,施作洞身结构的初期支护及封底;开挖 3 部台阶,及时封闭初期支护;灌筑该段内 IV 部仰拱;灌筑该段内 V 部仰拱填充;利用衬砌模板台车一次性灌筑 VI 部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。图 1 三台阶临时仰拱(横撑)法工序横断面示意图图 2 三台阶临时仰拱(横撑)法工序纵断面示意图图 3 三台阶临时仰拱(横撑)法工序平面示意图2)初期
18、支护初期支护是由锚杆、钢筋网、钢架和喷射混凝土组成的一种联合受力结构。为保护围岩的天然承载力,初期支护要尽快施作,其施工流程见初期支护施工工艺流程。图 4 初期支护施工工艺流程9中铁二十局集团有限公司沪昆 9 标大独山隧道顺层偏压专项施工方案a、初喷混凝土封闭岩面用高压风自上而下吹净岩面,埋设控制喷射混凝土厚度的标志钉,如工作面有滴水或淋水,钻孔埋管做好引排水工作。从拱脚或墙角向上堆喷,以防止上部喷射回弹料虚掩拱脚(墙角)而不密实,以致强度不够,造成失稳;先将凹洼部分找平,然后喷射凸出部分,并使其平顺连接.沿水平方向以螺旋形划圈移动,喷头与受喷面垂直,喷嘴至受喷面距离 0。61.0m.喷射混凝
19、土表面应大面平整并呈湿润光泽,无干斑或滑移流淌现象.b、施作结构锚杆,挂设钢筋网初喷混凝土后应及时施作锚杆,锚杆必须设置垫板。各台阶初期支护连接处左右均需设不少于 2 根锁脚锚杆,确保初期支护不失稳。钢筋网为8mm 的钢筋焊接而成,网格为 20cm 或 25cm。钢筋网搭接 1 个网格,网片间采用焊接。c、安装钢架钢架是软弱围岩初期支护的重要组成部分,应严格按设计图及设计要求加工制作和架设.钢架安装注意事项及要求:钢架拱(墙)脚应架设在稳固的基岩上或底部铺垫槽钢,以保证钢架基础稳固.安装前应清除基脚下的虚碴、虚土及杂物.钢架平面垂直于隧道中线,倾斜不大于 2;钢架的任何部位偏离铅垂面不大于 5
20、cm.为增强钢架的整体稳定性,应将钢架与纵向连接筋、锁脚锚杆焊10中铁二十局集团有限公司沪昆 9 标大独山隧道顺层偏压专项施工方案接牢固。钢架连接接头要牢固。拱脚部位易发生塑性剪切破坏,故该部位接头除栓接外,还应四面帮焊,确保接头的刚度和强度。条件允许时,接头最好采用角钢连接板,便于混凝土全面握裹。钢架和初喷层间有较大间隙时要设骑马或楔形垫块顶紧;钢架与围岩的间距不应大于 5cm.d、施作拱部超前支护和二次喷射混凝土拱部按设计参数施作下一循环超前支护,并把该支护尾端焊在钢架上.分层喷射混凝土到设计厚度,每层厚 56cm;钢架保护层不小于 2cm。整个喷射混凝土表面要平顺。五、监控量测严格按设计
21、要求进行拱顶下沉和周边收敛位移量测,通过监控量测的信息反馈,及时调整支护参数,以保证衬砌结构的安全。根据施工图及铁路隧道监控量测技术规程(TB10211-2007),将监控量测作为关键工序列入现场组织,并对支护体系的稳定性进行判别,并对监控量测数据进行分析,以指导现场施工管理.监控量测项目及量测点布置:监控量测项目结合本项目部隧道具体条件,确定开展监控量测的必测项目有:洞内外观察、拱顶下沉、净空收敛、地表沉降;选测项目包括:围岩内部位移、围岩压力、钢架内力、喷混凝土内力、二次衬砌内力、初期支护与二次衬砌间接触压力、锚杆轴力等.1)洞内、外观察:开挖面地质描述,包括围岩岩性、岩质、断层破11中铁
22、二十局集团有限公司沪昆 9 标大独山隧道顺层偏压专项施工方案碎带、节理裂隙发育程度和方向、有无松散坍塌、剥落掉块现象、有无渗漏水等;初期支护状态包括喷层是否产生裂隙、剥离和剪切破坏、钢支撑是否压屈进行观察分析。详细描述、记录、并予以评估,作为支护参数选择的参考及量测等级选择的依据.2)拱顶下沉、净空收敛:将拱顶下沉及净空收敛位移量测布置在同一个断面,断面间距为级为50m,级为 30m,级为 20m,级为10m。拱顶下沉量测测点布置在拱顶.净空收敛量测以量测初期支护上各点的绝对位移为目的,通过水平及斜向收敛量测,验证周边位移结果。净空收敛量测测点按设计或规范要求布设。3)地表沉降:量测断面布置与
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