某高速公路隧道工程施工方案.pdf
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1、主要工程项目的施工方案和施工方法第一节总体施工方案下庆沟、梅花洞隧道为复合式衬砌设计,按喷锚构筑法施工。本合同段两隧道由洞口两端向分界点掘进。施工过程中采用超前预报系统进行地质超前勘探。为充分利用车行横洞作为辅助导坑,增加工作面,加快施工进度,提前贯通分界里程。总体实施掘进(钻爆、无轨运输出碴)、支护(管棚、拌、运、锚、喷)、衬砌(拌、运、灌、振捣)三条机械化作业线。II类围岩采用YT28 风动凿岩机打眼;III、IV、类围岩采用H174、H178两臂、三臂液压钻孔台车打眼,非电毫秒雷管光面爆破。超前支护采用液压钻孔台车及ZTGZ-60/120 注浆机施作长大管棚及超前导管,初期支护采用YSP
2、45锚杆钻机打注浆锚杆,TK96-1 湿式混凝土喷射机喷射混凝土,人工架立钢支撑,出碴运输采用CAT966D及 ZL50C装载机装碴,济南斯太尔、瑞典A20、重庆铁马1519T 自卸汽车完成无轨运输施工。衬砌混凝土采用混凝土自动计量拌和楼,混凝土搅拌运输车,混凝土输送泵、大模板整体液压衬砌台车(自制)完成全断面衬砌一次成型。路面混凝土施工采用集中时间、机械化流水作业,一次施工,一次成优。第二节隧道工程施工一、洞口工程(一)、施工方案根据我集团公司多年隧道施工的经验及下庆沟、梅花洞隧道位置的具体情况,经过经济性、安全性、可行性综合分析比较后,决定进洞前先完成地表排水系统,采取分层开挖,分层支护,
3、自上而下,边挖边护的洞口加固处理方法:洞口仰坡、明洞边坡采用锚、网喷混凝土加固技术,明洞挖方在满足机械开挖的条件下,使用挖掘机开挖,装载机配合自卸车装运弃碴至指定弃碴位置,人工辅助修坡。不能直接用机械开挖的次坚石采用定向弱爆破,人工辅助机械装运弃方。进洞采用先施作超前小导管,短进尺,弱爆破,快循环,早封闭的施工方案。(二)、施工方法1、首先开挖并施作洞口边仰坡截水沟,以截排地表水,截水天沟距边仰坡开挖边缘不小于5m,沟底纵坡不小于3。排水沟与路基排水系统相衔接。2、开挖洞口顶部及明挖部分土石方,开挖土石方均自上而下进行,能用机械直接作业的,均选用机械开挖,人工配合。机械或人工不能直接开挖的土石
4、方,采用浅孔台阶控制爆破开挖。开挖形成的坡面按设计要求及时进行封闭防护,避免长时间暴露,造成坡面坍塌。3、沿开挖轮廓线打超前小导管(长3.5m)、注浆,小导管间距40cm,并外露1m以便于与钢格栅相连接。4、用类围岩的施工方法开挖暗洞2m,完成支护体系。5、定位放线,组装台车,绑扎钢筋,浇注明洞及暗洞钢筋混凝土。6、混凝土达到设计要求时拆模,施做明洞防水层,两侧对称回填。二、洞门施工梅花洞隧道洞门为翼墙式结构,下庆沟隧道洞门为削竹式结构,在明洞施工完,安排合理时间进行洞门施工,并做好景观设计。同时恢复植被,搞好绿化。三、正洞洞身工程(一)、开挖作业隧道开挖作业根据不同围岩类别分别采取不同的开挖
5、方法。其中下庆沟隧道开挖方法见表7-2-1;梅花洞隧道开挖方法见表7-2-2。下庆沟隧道分段开挖方法表表 7-2-1 序号里程(桩号)长度(M)围岩类别开挖方法支护形式1 K86+245+520 275 II 台阶分部法格栅钢架配合小导管注浆2 K86+520+646 126 III 大断面超前锚杆3 K86+646+686 40 IV 全断面4 K86+686+722 36 III 大断面格栅钢架配合超前锚杆5 K86+722+846 124 IV 全断面6 K86+846+874 28 III 大断面格栅钢架配合超前锚杆7 K86+874 K87+002 128 IV 全断面8 K87+0
6、02+183 181 III 大断面超前锚杆9 K87+183+300 117 II 台阶分部法格栅钢架配合小导管注浆梅花洞隧道分段开挖方法表表 7-2-2 序号里程(桩号)长度(m)围岩类别开挖方法支护形式1 K90+760+852 92 II 台阶分部法格栅钢架配合小导管注浆2 K90+852+916 64 III 大断面超前锚杆3 K90+916 K91+027 111 IV 全断面4 K91+027+143 116 全断面5 K91+143+180 37 IV 全断面6 K91+180+230 50 全断面7 K91+230+270 40 全断面型网门架钢架支护8 K91+270+40
7、0 130 全断面9 K91+400+470 70 IV 全断面10 K91+470+588 118 III 大断面超前锚杆11 K91+588+680 92 II 台阶分部法格栅钢架配合小导管注浆(二)、施工方法及施工步骤隧道类围岩施工方法与施工步骤见表7-2-3;隧道类围岩施工方法与施工步骤见表7-2-4;隧道、类围岩施工方法与施工步骤见表7-2-5。(三)、钻爆设计类围岩段台阶分部法、类围岩段大断面法开挖爆破设计见图7-2-1;、类围岩段全断面开挖爆破设计见图7-2-2。(四)、作业循环时间1、类围岩台阶分部法开挖作业循环时间见表7-2-6。类围岩台阶分部法开挖作业循环时间表表 7-2-
8、6 序号工序名称类围岩1 测量30min 2 超前小导管180min(按进尺平均到每一循环)3 钻孔240 min 4 装药爆破120 min 5 通风排烟30 6 清理危石30 min 7 初喷30 min 8 出碴180min 9 支护240min 10 循环进尺2m 11 日进尺2.67m 12 月均进尺80m 2、类围岩大断面开挖作业循环时间见表7-2-7。类围岩大断面开挖作业循环时间表表 7-2-7 序号工序名称类围岩1 测量30min 2 超前锚杆120min(按进尺平均到每一循环)3 钻孔130min 4 装药爆破80min 5 通风排烟30 6 清理危石30min 7 初喷30
9、min 8 出碴100min 9 支护120min 10 循环进尺3m 11 日进尺6.7m 12 月均进尺200m 3、类围岩全断面开挖作业循环时间见表7-2-8。、类围岩全断面开挖作业循环时间表表 7-2-8 序号工序名称类围岩1 测量30min 2 钻孔180min 3 装药爆破120min 4 通风排烟30min 5 清理危石30min 6 出碴180min 7 支护150min 8 循环进尺4m 9 日进尺8.0m 10 月均进尺240m(五)、光面爆破施工工艺1、放样布眼钻眼前,测量人员要用红铅油准确绘出开挖面的中线和轮廓线,标出炮眼位置,其误差不得超过5cm。在直线段,可用35
10、台激光准直仪控制开挖方向和开挖轮廓线。2、定位开眼采用钻孔台车钻眼时,台车与隧道轴线要保持平行。台车就位后按炮眼布置图正确钻孔。对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高,开眼误差要控制在3cm和 5cm以内。3、钻眼钻工要熟悉炮眼布置图,要能熟练地操纵凿岩机械,特别是钻周边眼,一定要有丰富经验的老钻工司钻,台车下面有专人指挥,以确保周边眼有准确的外插角(眼深3m时,外插角小于3;眼深 5m时,外插角小于2),尽可能使两茬炮交界处台阶小于15cm。同时,应根据眼口位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮眼深度,以保证炮眼底在同一平面上。4、清孔装药前,必须用由钢筋弯制的炮钩和小于炮眼直径的高压风管输
11、入高压风将炮眼石屑刮出和吹净。5、装药装药需分片分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行,雷管要“对号入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞,堵塞长度不小于20cm。6、联结起爆网路起爆网路为复式网路,以保证起爆的可靠性和准确性。联结时要注意:导爆管不能打结和拉细;各炮眼雷管连接次数应相同;引爆雷管应用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处。网路联好后,要有专人负责检查。7、瞎炮的处理发现瞎炮,应首先查明原因。如果是孔外的导爆管损坏引起的瞎炮,则切去损坏部分重新连接导爆管即可;但此时的接头应尽量靠近炮眼。如因孔内导爆管损坏或其本身存在问题造成瞎炮,则应参照公路隧道爆破安全规程有关条款处理。8、质量
12、检验标准(1)、超欠挖爆破后的围岩面应圆顺平整无欠挖,超挖量(平均线性超挖)应控制在10cm(眼深3m)和 13cm(眼深 5m)以内。(2)、半眼痕保存率围岩为整体性好的坚硬岩石时,半眼痕保存率应大于80%,中硬岩石应大于70%,软岩应大于50%。(3)、对围岩的破坏程度爆破后围岩上无粉碎岩石和明显的裂缝,也不应有浮石(岩性不好时应无大浮石),炮眼利用率应大于 90%。(六)、超前支护施工方法及工艺流程1、超前长管棚注浆预支护施工方法及工艺流程(1)、钻深孔工艺流程钻深孔工艺流程图见附篇表5、图 1(钻深孔施工工艺框图)。(2)、钻深孔的操作要点液压台车的钻杆长度为4.3m、5.525m,钻
13、深孔时必须接杆。因此,随着孔深的增长,需要对回转扭距、冲击功及推力进行控制和协调,尤其要严格控制推力,不能过大。为了确保钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性,钻杆联结套应与钻杆材质相同,两端加工内螺扣(配合钻杆首尾端外螺扣),联结套的壁厚 10mm。钻杆连接套见图7-2-4。为防止钻杆在推力和振动力的双重作用下,上下颤动,导致钻孔不直,钻孔时,应把扶直器套在钻杆上,随钻杆钻进向前平移。、台车就位固定后,由测量工站在台车臂托蓝上准确画出钻孔位置。、施钻时,台车大臂必须顶紧在掌子面上,以防止过大颤动影响施钻精度。、钻机开孔时钻速宜低,钻进20cm后转入正常钻速。、第一节钻杆钻入岩层,尾部剩余2030c
14、m时停止钻进,人工用两把管钳卡紧钻杆(注意不得卡丝扣),钻机低速反转,脱开钻杆。钻机导轨退回原位,人工装入第二根钻杆,并在钻杆前端安装好波形螺纹波形螺纹图 7-2-4 钻杆连接套示意图联结套,钻机低速送至第一根钻杆尾部,方向对准后联结成一体。、起拱线以上的孔位,由于台车大臂离地面较高,不便装卸钻杆,这时应将大臂落下,人工在地面安好钻杆后,大臂重新升起就位。、每次接长钻杆,均可按上述方法进行。、换钻杆时,要注意检查钻杆是否弯曲,有无损伤,中心水孔是否畅通等,不符合要求的应更换,以确保正常作业。、引导孔直径应比棚管外径大1520mm,孔深要大于管长0.5m 以上。、钻孔达到要求深度后,按同样方法拆
15、卸钻杆,钻机退回原位。(3)、顶管的工艺流程、顶管工艺流程顶管工艺流程图见附篇表5、图 2(顶管施工工艺框图)。、顶管工艺及作业要点采用大孔引导和棚管钻进相结合的工艺,即先钻大于棚管注浆的引导孔,然后利用钻机的冲击和推力(顶进棚管时凿岩机不使用回转压力,不产生扭距)将安有工作管头的棚管沿引导孔顶进,逐节接长棚管,直至孔底。a、管件制作:棚管采用89 普通钢管,钢管节长为6m,管棚长度20m,因此必须接长。棚管接长时先将前一根钢管顶入钻好的孔内再联结。事先加工好的管节联结套,要预先焊接在每节钢管两端,便于联结。第一根钢管前端焊上合金钢片空心钻头,以防管头顶弯或劈裂。见管节联结套示意图7-2-5。
16、图 7-2-5 管节联结套示意图接长管件应满足管棚受力要求,相邻管的接头应前后错开,避免接头在同一断面受力。使用 H174双臂液压钻孔台车施作大管棚施工时,一个大臂用于钻引导孔(102 冲击钻头、见示意图 7-2-6),另一大臂用于顶进89 棚管。在顶管大臂的凿岩机上必须安装与管棚直径相应的钢管顶进联接套(见示意图7-2-7),并在大臂上改换特制钢管扶直器(见示意图7-2-8)。待引导孔钻好后,联接内螺纹连接外螺纹接头 B 接头 A 使用顶管大臂进行顶进作业。b、顶管作业:将钢管安放在大臂上后,凿岩机对准已钻好的引导孔,低速推进钢管,其冲击压力控制在 1.8 2.0Mpa,推进压力控制在46M
17、pa。c、接管:当前一根钢管 推 进孔 内,孔 外 剩余30 40cm时,开动凿岩机反转,使顶进联结套与钢管脱离,凿岩机退回原位,大臂落下,人工装上后一节钢管,大臂重新对正,凿岩机缓慢低速前进对准前一节钢管端部(严格控制角度),人工持链钳进行钢管联结,使两节钢管在联结套处联成一体。凿岩机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管。d、棚管补强:为了加强管棚的刚度和强度,按设计将管棚钢管全部打好后,应先用钻头掏尽钢管内残碴,进行钢管补强。补强方法:一般地段,在钢管内注入水泥砂浆,形成钢管混凝土;坍方及围岩破碎且富水地段,钢管内先放置20 钢筋笼,再向管内注水泥浆(水灰比1:1)或水泥水玻璃浆液(双液比1
18、:0.5,水玻璃浓度为30 35Be)。图 7-2-8 台车大臂扶直器示意图图 7-2-7 管棚顶进联接套示意图波形螺纹波形螺纹图 7-2-6 102冲击钻头示意图(4)、机具设备和劳动力组织、机具设备机具设备见表7-2-9。管棚施工机具设备表表 7-2-9 序号设备名称及规格单位数量备注1 H174 液压钻孔台车台1 双臂、瑞典产2 汽车台1 运料3 交流电焊机台1 4 2TGZ-60/210 注浆机台1 锦西注浆泵厂产5 链钳把2 6 管钳把2 7 大号扳手把2 8 大锤把1 9 钻杆根5 10 102 冲击钻头个2 钻引导孔用11 76 冲击钻头个2 掏管用12 钻杆联结套个4 购置13
19、 钢管顶进联结套个2 自制14 注浆混合器个2 自制、劳动力组织分为 2 个工班进行作业,每工班 12 人,其中:施工指挥1 人,施工技术指导1 人,测量工 1 人(负责布孔、定位、量测、质量检查),台车凿岩机司机1 人(负责钻孔、下管),普通工4 人(负责装卸钻杆、装接钢管),电工 1 人(负责供水供电),电焊工1 人,汽车司机1 人(负责运料),洞外调度1人。2、超前小导管施工方法及工艺流程根据设计,小导管选用50 焊管,L=4.5m,小导管布置沿隧道开挖轮廓线向外倾斜,外插角一般为 56 度。注浆压力应根据地层致密程度决定,一般为0.5 1.0Mpa,纵向前后相邻两排小导管搭接的水平投影
20、长度一般不宜小于1.0m,环向间距根据设计取30cm。(1)、施工工艺施工工艺流程见附篇表5、图 3(小导管注浆施工工艺框图)。(2)、施工要点双排管或多排管布置时,为避免串浆,可分层施工,即先打一排管,注完浆后再打下一排管。、施工准备熟悉设计图纸;调查分析地质情况,按可灌比或渗透系数确定注浆类型;渗入性注浆要通过实验确定注浆半径、注浆压力、单管注浆量,选取导管间距;加工导管,准备施工器材;准备施工队伍,培训施工人员。、钻孔打小导管测量放样,在设计孔位上作标记。用钻孔台车或手持风钻钻孔后,将小导管沿孔打入;如地层松软也可用钻孔台车或手持风钻直接将小导管打入。对砂土类,可用20 钢管制作吹风管,
21、将吹风管缓缓插入土中用高压风射孔,成孔后将小导管插入。、注浆单液注浆:采用单液注浆泵UB-3型注浆。注浆前先喷混凝土封闭掌子面以防漏液,对于强行打入的钢管应先冲清管内积物,然后再注浆。注浆顺序由下而上,浆液可用拌和机搅拌,亦可用人工搅拌。小导管单液注浆示意图见图7-2-9。水泥浆水灰比为1.5:1、1:1、0.8:1三个等级,浆液由稀到浓逐级变换,即先注稀浆,然后逐步变浓直到0.8:1为止。考虑到注浆后需尽快开挖,注浆宜用普通水泥或早强水泥,拌浆时可掺入减水剂。渗入性注浆按试验所确定的压力及注浆量施工,无试验条件时按注浆半径20cm,由大到小调整,选定压力及注浆量。劈裂、压密注浆按有效固结厚度
22、大于40cm,在施工中由大到小,逐步选取最佳注浆压力及注浆量。注浆宜选用压力4.0Mpa 以上的高压注图 7-2-9 小导管单液注浆示意图浆泵。当采用额定注浆压力为1.5Mpa 的 UB-3 型注浆泵时,压力达到1.5Mpa 后,将注浆泵停下,等待几分钟后,若压力降到0.6Mpa 以下,再继续注浆,这样反复几次直到压力不能下降为止。注完浆的钢管要立即堵塞孔口,防止浆液外流。水泥水玻璃双液注浆采用 ZTG-60/120 型双液注浆泵注浆。在地下水丰富或有淤泥、流砂等复杂地质条件下,宜选用水泥水玻璃双液注浆,注浆时将有两种不同的浆液分放在两个容器内,使用双液注浆泵或两台注浆泵按配合比分别吸入两种浆
23、液,两种浆液在混合器混合后注入注浆管。水泥水玻璃双液注浆工艺示意图详见图7-2-10。注水泥水玻璃双液浆时,水泥浆水灰比为1:1,水玻璃模数为 2.4,水玻璃浓度为 35 波美度,水泥、水玻璃浆体积比为 1:0.5,注浆初压为 0.5Mpa,终压为 2.0 2.5Mpa。初凝时间可用不同配合比和少量磷酸氢二钠来控制。1 1、浆液桶2、注浆泵3、压力表4、高压胶管5、注浆嘴6、堵浆嘴7、小导管8、进浆管8 2 3 4 5 6 7 图 7-2-10 水泥水玻璃双液注浆工艺示意图、注浆异常现象的处理在注浆过程中,经常发生浆液从其他孔中流出的现象,这种现象称为串浆。发生串浆时,在有多台注浆机的条件下,
24、应同时注浆,无条件时应将串浆孔及时堵塞,轮到该管注浆时,再拔下堵塞物,用铁丝或细钢筋将管内杂物清除并用高压风或水冲洗,然后再注浆。单液注水泥浆压力突然升高,可能发生了堵管,应停机检查。当堵管时,要敲打并滚动以疏通注浆管,无法疏通时要补管。水泥与水玻璃双液注浆压力突然升高,则关停水玻璃泵,进行单液注浆或注清水,待泵压正常时,再进行双液注浆。水泥浆单液或水泥与水玻璃双液注浆进浆量很大,压力长时间不升高,则应调整浆液浓度及配合比,缩短凝胶时间,进行小泵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,以便凝胶,但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间。6 10 1 2 4 3 7 11 68 951
25、611水泥一次搅拌 2水泥二次搅拌 3水玻璃一次稀释搅拌4水玻璃二次稀释搅拌 5闸阀6高压水阀7双液注浆泵8水泥泵压力表9水玻璃压力表 10泄浆阀11混合器6 9 5 10 10 600 5(3)、质量标准导管在开挖轮廓线上按设计位置及角度打入。渗入性注浆施工时,孔位误差不得大于5cm;角度误差不得大于2 度;劈裂、压密注浆施工时,孔位误差不得大于10cm,角度误差不得大于3 度(角度用地质罗盘仪检查)。超过允许误差时,应在距离偏大的孔间补管、注浆。钢管实际打入长度不得短于平均每根实际打入长度30cm,否则,开挖1.0m 后补管、注浆。检查钻孔、打管质量时,应画出草图,对孔位编号、逐孔、逐根检
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