水电站一级坝区辅助道路改建工程隧道施工方案及施工方法.doc
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1、水电站一级坝区辅助道路改建工程隧道施工方案及施工方法1.1.工程概述本标段共有3座隧道,大奔流隧道、景峰1、2隧道,建筑限界标准:净宽12.0m,净高5.0m。1.1.1.大奔流沟隧道工程概述大奔流沟隧道全长1530m,其中类围岩120m;类围岩300m;类围岩700m;类围岩410m。地质以板岩和硅质岩为主。隧道纵断面自九龙河口至锦屏为2.0%的上坡和0.4%的下坡。洞门型式为衡重式挡土墙结构。根据不同围岩类别采取不同的衬砌和支护型式,见表4-3-1。大奔流沟隧道支护参数表 表4-3-1支护型式衬砌断面喷C30混凝土厚(mm)喷C30钢纤维混凝土厚(mm)6钢筋网间距(mm)22锚杆C25模
2、筑混凝土厚度(mm)格栅钢架间距(m)型钢钢架间距(m)42超前注浆小导管25超前早强砂浆锚杆长度(m)间距排距(m)间距(m)长度(m)长度(m)间距排距(m)A型衬砌(适用类围岩)20015031.01.0B型衬砌(适用类围岩)10015031.21.2600C型衬砌(适用类围岩)2503.51.01.00.84.5m0.40.5D型衬砌(适用类围岩)2503.51.21.210000.60.46隧道内路面为32cmHEC路面板,下层为10cm 6%水泥稳定碎石层。1.1.2.其它隧道工程概述景峰1#隧道全长280m,起止里程为K47+460K47+740,其中类围岩30m;类围岩120m
3、;类围岩100m;类围岩30m。地质以大理岩、石英岩及砂板岩为主。洞门为端墙式洞门。景峰2#隧道全长550m,起止里程为K47+820K48+370,其中类围岩40m;类围岩260m;类围岩200m;类围岩50m。地质以大理岩、石英岩及砂板岩为主。洞门为端墙式洞门。1.2.总体施工方案大奔流沟隧道分别从进出口两个工作面同时掘进,由于景峰2#隧道是本标段后面3km路基挖方的主要运输通道,因此为保证全标段的工期,景峰2#隧道也从进出口同时施工。景峰1#隧道从出口掘进。施工过程中采用超前预报系统进行地质超前勘探。总体实施掘进(钻爆、无轨运输出碴)、支护(拌、运、锚、喷、钢架)、衬砌(拌、运、灌、振捣
4、)三条机械化作业线。大奔流沟隧道通风采用大功率通风机、大口径软管、压入式隧道供风技术。、类围岩采用台阶分步开挖法,上台阶保留核心环形开挖,每环进尺控制在0.51.0m,台阶长度控制在1015m,采用弱爆破,初期支护及封闭。类围岩下半断面采用左右交错开挖及时封闭法,类围岩下半断面采用全断面开挖,并及时完成初期支护。IV、类围岩采用全断面开挖,每循环开挖进尺控制在3.5m4m。大奔流沟隧道进口II类围岩采用YT28风动凿岩机打眼;III、IV、类围岩采用H178三臂液压钻孔台车打眼;出口先期采用风动凿岩机钻孔,锦峰2#隧道贯通后,用锦峰2#隧道进口的凿岩台车钻孔。爆破采用非电毫秒雷管光面爆破。超前
5、支护采用液压钻孔台车及注浆机施作超前导管、超前早强砂浆锚杆,初期支护采用风动凿岩机和液压钻孔台车打砂浆锚杆,湿式混凝土喷射机喷射混凝土,人工架立钢支撑,出碴运输采用大功率装载机及大吨位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站,混凝土搅拌运输车,混凝土输送泵、大奔流沟隧道进出口和景峰2#隧道进口采用大模板整体液压衬砌台车(自制)完成全断面衬砌一次成型,景峰1#隧道采用组合钢模板衬砌,支架采用脚手架。两侧沟槽在衬砌完成后进行,与衬砌平行作业。隧道贯通后,再进行路面及附属工程施工,附属工程施工与路面施工同步,平行交叉作业。下面以大奔流沟隧道为例介绍施工方法,景峰1#、2#隧道施工
6、方法及工艺参照大奔流沟隧道。1.3.施工方法1.3.1.洞口开挖、进洞方法与步骤1.3.1.1.洞口开挖本标段隧道进出口地势险峻,场地狭窄。进洞时要采用先支后挖法施工,洞外拉沟要从上至下分层开挖与支护。洞口仰坡、采用锚杆、喷混凝土防护,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。进洞采用超前小导管,正台阶双侧壁保留核心土开挖,施作护拱,再短进尺,弱爆破,强支护,早封闭,快循环的施工方法,稳扎稳打,步步为营。1.3.1.2.进洞方法与步骤首先处理危石,并施作洞口边仰坡截水沟,以截排地表水
7、,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或排入洞口河沟中。从上至下施作洞外拉沟()并进行边仰坡防护,其标高至上台阶底。沿外轮廓线,施作L4.5m,423.5超前小导管(其环向间距40cm、外露1m)并注浆。开挖上台阶仰坡脚,要保留核心,从两侧开挖,宽度不超过1.5m,深度至与暗洞交界处止并喷混凝土封闭岩面。架立2榀型钢支撑并与超前小导管焊接,其纵向施焊纵向连接筋,使其成为一个稳固的框架。(见图4-3-1)图4-3-1 洞口工程施工示意图开挖暗洞上台阶2m ,施作系统锚杆,立洞内钢支撑,施焊纵向连接筋。吊模施作混凝土护拱。开挖洞外(),接立洞口钢支撑与吊
8、模打混凝土。开挖洞内下台阶,接钢支撑,吊模打混凝土。拆模,按设计厚度喷射混凝土。1.3.2 洞门施工在洞口拉沟及隧道顺利进洞后,选择合理时间开始洞门施工,采用大块组合钢模板,现浇C20混凝土。1.3.3 洞身掘进及初期支护1.3.3.1 开挖方法及步骤、类围岩采用台阶分步开挖法,上台阶保留核心环形开挖。类围岩下半断面采用左右交错开挖及时封闭法,类围岩下半断面采用全断面开挖。、 类围岩采用全断面开挖。各类围岩开挖步骤见图4-3-2。图4-3-2 各类围岩开挖顺序图1.3.3.2 光面爆破施工1.3.3.2.1 爆破设计以类围岩全断面钻孔台车开挖爆破设计为例,见图4-3-3所示。图4-3-3 类围
9、岩爆破设计图1.3.3.2.2.爆破设计施工工艺流程光面爆破施工工艺流程见“施工组织设计建议书表5图g1光面爆破施工工艺框图”所示。1.3.3.2.3.爆破设计施工工艺要点(1)放样布眼台车或人工钻眼前,测量人员要用红油漆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台激光准直仪控制开挖方向和开挖轮廓线。(2)定位开眼钻孔时,钻杆要与隧道轴线要保持平行。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)钻眼台车钻眼:钻工要首先熟悉炮眼布置图,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
10、钻工司钻,有专人指挥,以确保周边眼有准确的外插角,尽可能使两茬炮交界处台阶小于15cm。同时,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。人工钻眼:利用自制的多功能操作平台施工,钻眼要点同台车钻孔。(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;引爆雷管用黑胶布包扎
11、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,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,参照公路隧道爆破安全规程有关条款处理。(8)质量检验标准超欠挖:爆破后的围岩面应圆顺平整无欠挖,超挖量控制在设计和规范规定的范围以内。超欠挖检测采用隧道断面测量仪进行。超挖部分、类地段采用喷射混凝土回填,类地段采用衬砌同标号混凝土回填。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%。对围岩的破坏
12、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%。(9)爆破参数调整根据检测的情况适时调整爆破参数,为下一循环光面爆破提供理想的参数。1.3.3.3.支护施工本隧道超前支护形式主要采用超前小导管,超前锚杆支护,初期支护形式采用砂浆锚杆、喷素混凝土和钢钎维混凝土(混凝土)型钢钢架及格栅钢架支护。1.3.3.3.1.超前小导管施工本隧道在类围岩地段采用小导管超前注浆;直径为42,长度L=6m,仰角57,环向间距均为40cm。(1)施工方法钻孔采用钻孔台车打眼、推进小导管,注浆采用注浆机注浆,灰浆机拌制浆液,注浆压力根据地层致密程度决定,一般为0
13、.51.0Mpa,纵向前后相邻两排小导管搭接的水平投影长度一般不宜小于1.0m。(2)施工工艺超前小导管施工工艺流程见“施工组织设计建议书表5超前小导管施工工艺框图”所示。(3)施工工艺要点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,按设计加工导管,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。14561、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2378234567图4-3-4 小导管注浆示意图用手持风钻钻孔后,将小导管沿孔
14、推入,对砂土类,可用20钢管制作吹风管,将吹风管缓缓插入,用高压风射孔,成孔后将小导管插入。注浆采用单液注浆泵注浆。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,浆液用灰浆机搅拌,注浆示意图见图4-3-4。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。压密注浆按有效固结厚度大于40cm,在施工中由大到小,逐步选取最佳注浆压力及注浆量。注浆选用高压注浆泵。
15、当采用额定注浆压力为1.5Mpa的注浆泵时,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再下降为止。注完浆的钢管要立即堵塞孔口,防止浆液外流。预注浆的参数设计注浆压力:一般为地下水静水压的23倍,同时应考虑岩层的裂隙阻力,根据现场情况试验后确定。浆液的扩散半径r:根据已有资料进行工程类比及现场岩体注浆试验情况选定注浆压力范围,确定浆液扩散半径r的大小。单孔注浆量:Q注=r2h式中:r浆注扩散半径(m)h压浆段有效长度(m)岩石裂隙率浆液在裂隙内的有效充填系数注浆量:围岩破碎严重,涌水量大时,单孔注浆量815m3。洞内注浆结束
16、的标准:一般情况下达到注浆压力达到1.5Mpa或单孔灌注量达1000kg两种情况之一者即可停止单孔注浆施工。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,同时注浆,否则将串浆孔及时堵塞,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。(4)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;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,在距离偏大的孔间补管、注浆。
17、导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,画出草图,对孔位编号、逐孔、逐根检查并认真填写记录。渗入性注浆单孔注浆量不得少于平均每孔注浆量的80%,压密注浆单孔浆量不得少于平均每孔注浆量的60%,超过偏差必须补管、注浆。注浆过程中,要逐管填写记录,标明注浆压力、注浆量、发生情况及处理过程。固结效果检查宜在搭接范围内进行,主要检查注浆量偏少和有怀疑的钢管,要认真填写检查记录。渗入性注浆通过钻孔检查厚度,小于30cm时,补管、注浆,压密注浆采用小撬棍或小锤轻轻敲打钢管附近,判断固结情况,并配合风钻钻速测试,检查注浆范围,固结不良或厚度
18、不够时,要补管、注浆。开挖过程中,要随时观察注浆效果,分析测量数据,发现问题后停工处理。1.3.3.3.2.超前锚杆施工(1)施工方法超前锚杆施工成孔采用手风枪钻孔,早强砂浆锚固。(2)施工工艺流程见“施工组织设计建议书表5超前锚杆施工工艺框图”所示。(3)施工工艺要点按设计用红油漆标定锚杆位置;钻孔时注意外插角度,控制在57度。钻孔完成后用高压风清孔,然后用高压水清洗。注浆,必须使用止浆塞,防止砂浆外流。1.3.3.3.3.初支砂浆锚杆施工(1)施工方法采用YT28风动凿岩机钻孔,灰浆搅拌机拌制普通砂浆,“高浓度砂浆真空法”注浆施工。注浆压力控制在0.51.0MPa,并注意随时排除孔中空气。
19、(2)施工工艺流程此工艺流程与超前锚杆相同。(3)施工工艺要点用红油漆在岩面上标出锚杆孔位置,呈梅花状布置,左右、上下偏差控制在5cm以内。钻孔时保证钻杆与岩面垂直。用高压风吹尽孔内岩屑,再用水冲洗。注入早强砂浆,然后安装杆体。1.3.3.3.4.型钢钢架及格栅钢架制作与安装(1)施工方法制作本隧道采用20a工字型钢钢架及24格栅钢架,进行现场加工。精确放样下料,分节焊制而成,连接板用A3钢,厚度不小于20mm。栓孔用钻床定位加工,螺栓、螺母采用标准件,焊接及加工误差须符合有关规范。加工成型后的格栅和型钢进行详细标识,分类堆放,做好防锈蚀工作后待用。安装根据不同断面,选用不同形式的钢架或格栅支
20、撑。机械运至安装现场,人工配合装载机安装。2、型钢钢架安装施工工艺流程见“施工组织设计建议书表5型钢钢架安装施工工艺框图”所示。3、安装施工要点安装前对岩面初喷5cm混凝土。测量拱架安装设计顶面标高。施作定位锚杆,锚杆采用22钢筋,深度不小于1.5m,外露20cm。清除拱架底角浮碴。拱架加工好后要进行预拼(分六节),合格后方可使用。工作平台就位后,用装载机配合人工安装拱架,自上而下进行,拱架应尽量与围岩接近,与围岩间隙较大时,设置垫块垫紧,垫块可为坚硬的片石。安装时,拱架要保持与中线垂直,上下左右偏差控制在5cm,斜度小于2。拱脚有一定的埋置深度,并落到原状岩石上,并设置锁脚锚杆。与定位锚杆焊
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