安康市安平二级公路改建工程隧道工程施工组织设计

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安康市安平二级公路改建工程隧道工程施工组织设计

本标段共有2座隧道,累计227延长米。其中大麻柳树隧道152m,何家沟口隧道75m。两座隧道两端洞口埋深浅,围岩以泥质板岩块,碎砾石组成的坡积碎石土为主。隧道洞身主要通过地层为弱、中、强状风化千枚岩,层状构造,片理发育,层间云母充填,呈丝绢质光泽,属中薄层。风化严重,节理发育,强度较低,以II、III类围岩为主。

大麻柳树隧道K51+500~K51+652位于平利县老县镇菜河村二组西北约250m处,洞顶最大覆盖层厚50余米,山体基岩裸露。原公路从山梁的鞍部通过切削山坡,公路以北上边坡呈陡崖状,易形成风化块石而塌落甚至塌方;东西两侧公路下边坡则为碎石堆填边坡,受河水冲蚀滑塌现象严重。出口拱部以上2.5m为既有公路,施工时保证安全和公路畅通尤为重要。I类围岩15m,II类围岩56m,III类围岩81m。

何家沟口隧道(K63+615~K63+690)位于平利县老县乡土桥沟村以南50m,隧道区地貌单元属低山区,所穿山脉走向东西DLT1487-2015 单相智能电能表技术规范,南侧地势较缓,北侧较陡,高约100m,相对高差46m左右,最大覆盖层厚38m,植被茂盛,I类围岩8m,II类围岩20m,III类围岩47m。

不良地质主要存在于:大麻柳树隧道进口段山梁斜坡较陡,风化严重,容易坍塌,边坡需锚喷防护,明洞配筋通过;出口段原公路以下2.5m为隧道拱部,埋深浅,岩体破碎,开挖时需大管棚注浆加固后通过。

二、施工原则及施工方案

根据招标文件和总体安排,隧道工程不属本标段控制工期工程,同时,根据现场情况,大麻柳树隧道进口弃碴场上设有预制厂,又是本标段最长的隧道,可组织队伍由进口先行施工,洞身主体完工后,再组织队伍流水施工何家沟口隧道。

1.抢先施工隧道洞口附近涵洞、路基填方工程,为隧道施工创造良好的环境。

2.两座隧道均采用单口施工,进洞前首先施工洞口截排水系统及明洞,隧道施工正常后,及时修筑洞门。

3.坚持“早进晚出”原则,尽量不动或少动原山坡,以保护环境,两座隧道均采用台阶法,光面爆破,无轨运输,自然通风,仰拱超前,衬砌紧跟的方法施工。

4.为保证工程质量全面创优,两座隧道均采用衬砌台车,砼输送泵,按先墙后拱法施工。

5.围岩较差和洞口浅埋地段,严格遵循“管超前、严注浆、弱爆破、强支护、紧衬砌”的施工原则。

6.何家沟口隧道弃碴全部为路基填方利用,大麻柳树隧道弃碴运至设计指定位置并做好挡护和环境保护。

本标段隧道按“新奥法”设计施工。施工中始终坚持“管超前、严注浆、强支护、早封闭、勤量测”的原则。

I、II类围岩地段,主要为呈片状、板块状的坡积碎石土及强风化千枚岩,埋深浅,围岩破碎,自稳能力差,施工中采用台阶分步法开挖,Ф89超前大管棚或Ф42超前小导管注浆加固地层。大麻柳村隧道出口I类围岩段拱预上方2.5米为既有公路,施工时采用单侧壁导坑法分部开挖。

III类围岩地段,主要为弱风化千枚状泥层板岩,薄一中层状构造,围岩完整性较好,具有一定的自稳能力,施工中采用台阶法开挖。

I、II类围岩上台阶人工风镐开挖,下台阶采用人工配合带削头挖掘机开挖、装碴。III类围岩采用钻爆法开挖,施工中边开挖边支护,支护方式主要为:锚、喷、网、型钢钢架联合支护;洞内出碴为无轨运输,PC200型挖掘机或装载机装碴,9T自卸汽车运碴;二次衬砌采用模板衬砌台车全断面施工,砼输送车送砼,砼输送泵泵送入仓,插入式振动棒捣固密实;施工时仰拱超前,衬砌紧跟,仰拱采用施工平台施工,以避免施工干扰。

1.施工任务划分及队伍安排:

根据本标段总体安排及工程特点,结合现场情况,拟设一个隧道专业人,上员126人,先由进口方向施工大麻柳树隧道,洞身主体完工后,再由进口施工何家沟口隧道,两座隧道各工序采用交叉顺序作业。

根据总体安排,本标段隧道工程于2001年9月1日开工,2002年7月31日完工。针对隧道围岩软弱的特点,结合机械设备配备和队伍安排情况,本着安全、经济、合理的原则,大麻柳树隧道共需210天(7个月),其中施工准备25天,明洞施工20天,暗洞施工平均月成洞33m,需时133天,路面工程及收尾配套32天。何家沟隧道共需120天(4个月),其中施工准备15天,暗洞施工平均月成洞30m,需时75天,路面及收尾配套30天。

负责洞身上台阶开挖,配合挖掘机扒碴,修整壁面,清理仰拱基底及工作面钻孔爆破工作。

负责洞内外水电的保障维修与检查、洞内排水工作

安装锚杆、铺设钢筋网、安装钢架、喷射砼、超前小导管及大管棚加固施工

出碴、卸碴、配合挖掘机或装载机装碴以及材料运输

负责开挖炮眼的布置、净空检查,围岩量测

负责锚杆、钢支撑、小导管、钢筋网等构件的加工

负责防水层的铺设、衬砌台车定位,砼浇筑台车整修、砼养护

隧道主要施工机械设备配置表

开工前,首先对设计单位交付的地面控制桩及永久性水准点进行复测,桩位复核无误后,在隧道口布设不少于3个固定式中线控制点和2个以上控制点,同时定期对控制点进行检查,保证其精度。

先将洞外控制点引入洞内,进行洞内测量,其主要内容有:施工中线测量、水准测量及断面施工测量。并定期对洞内中线点和水准点进行复测,以防移动。

采用断面激光测量仪进行横断面测量。

先进行路基拉槽,施工时采用人工配合挖掘机,辅以松动爆破,自上而下开挖,装载机装碴,自卸车配合运输。洞口附近有涵洞时,集中力量突击施工,为尽早进洞创造有利条件。

先施作截、排水沟,再进行边、仰坡开挖,并按设计要求及时进行喷锚防护,以防围岩风化和雨水渗透引起坍塌或滑坡。

隧道洞门在进洞施工正常后,尽早安排施工,力争在雨季前完成,以增强洞口稳定。

洞门附近的排水,截水设施,应配合洞门施工及早完成,并与路基排水系统连通。

①进洞前必须完善截、排水工程。

②基础必须置于稳固的地基上。

③洞门砼应与洞内相邻的拱墙衬砌同时施工连成整体。

④洞门端墙的砌筑与回填应两侧同时进行,防止对衬砌产生偏压。

⑤对于两座隧道进出口坡面先进行必要的防护后,再开挖。

本标段明洞在大麻柳树隧道进口K51+500~K51+505段,长5m,明洞施工采用自上而下分台阶开挖,弱爆破,边开挖边防护,砼浇筑按先墙后拱法施工,并用浆砌片石及贫混凝土进行拱背回填。拱顶回填土石必须对称分层夯实,层厚不大于0.3m。

大麻柳树隧道明洞施工完成后,首先对明洞顶及明暗衔接处的边仰坡防护加固,然后施作Ф89大管棚超前支护,管棚环向间距30cm,每根12m长。开挖暗洞时,每循环进尺控制在1m以内,同时架立型钢钢架,及时喷砼并紧跟衬砌。

①边墙基础挖到设计标高后,核对地基承载力是否与设计要求相符,基础必须置于稳固的地基上。

②防水层施工时,必须清除干净拱背的灰尘污垢和积水,且应伸入隧道衬砌0.5m。

③作隔水层的粘土要严格选料,隔水层应与边仰坡搭接良好,封闭严密。

④明洞顶部设置的截水和排水设施应配合明洞施工,明洞排水盲沟要保持畅通、尽早完成。

1.I、II类围岩开挖

1.喷锚、挂网、型钢钢架支护

(1)普通砂浆锚杆施工

本标段两座隧道采用砂浆锚杆作为系统支护时,其施工步骤如下:

钢筋网一般在系统锚杆施工作之后安设,但如遇到围岩松散地层,拱部易坍塌或掉块,为了给作业人员提供防护,可先施作钢筋网(必要时亦可先架设型钢钢架),钢筋网采用Ф8或Ф6钢筋,事先加工制作成2×2m的方片,网格尺寸:Ⅰ、Ⅱ类围岩地段15×15cm,Ⅲ类围岩地段20×20cm。施工时运至工作面进行焊接安装,钢筋网加工制作及安装时应注意:

①钢筋加工时要进行调直,除锈、去油污、确保钢筋质量要求。

②铺设钢筋网前,先喷射3~5cm厚C20砼形成钢筋保护层。

③钢筋网铺设时,应随砼初喷面起伏状敷设,并与壁面接触紧密。

④钢筋网的节点与锚杆接点采用电焊的办法焊接牢固。

本标段隧道全部采用型钢钢架支护,钢架按设计要求在洞外加工成型,架立时,Ⅰ类围地段3榀/2m,Ⅱ、Ⅲ类围岩地段1榀/m,钢架应垂直隧道中线,为增加基底承载力,可在基脚处设垫板,沿纵向将钢架用Ф22联接钢筋连接,同时将钢架与锚杆头焊接。

水泥:采用不低于425#的普通硅酸盐水泥,使用前作强度复查试验,其性能符合现行的水泥标准。

细骨料:采用硬质、洁净的中砂或粗砂,细度模数大于2.5。

粗骨料:采用坚硬而耐久的碎石,粒径不宜大于15mm,级配良好。若使用碱性速凝剂时,不得使用含有活性二氧化硅的石料。

水:就近取用河水。不得使用含有影响水泥凝固硬化的有害物质的水。

速凝剂:使用合格产品。使用前与水泥做相容性试验及水泥凝结效果试验,其初凝时间不得大于5min,终凝时间不得大于10min。

a.搅拌混合料采用强制式搅拌机,搅拌时间不小于2min。原材料的称量误差为:水泥、速凝剂1%,砂石3%;拌和好的混合料运输时间不得超过2H;混合料应随拌随用。

b.砼喷射机具性能良好,输送连续、均匀,技术性能满足喷射砼作业要求。

c.喷射砼作业前,清理受喷面并检查断面尺寸,保证尺寸符合设计要求。喷射砼作业区有足够的照明,作业人员佩带好作业防护用具,确保工作质量及安全。

d.喷射砼在开挖面暴露后立即进行,作业应符合下列要求:

喷射砼作业应分段分片进行。喷射作业自下而上,先喷型钢钢架与拱壁间隙部分,后喷两钢架之间部分。

喷射砼分层进行,一次喷射厚度根据喷射部位和设计厚度而定,拱部宜为3~5cm,边墙为5~7cm,后喷一层应在先喷一层凝固后进行,若终凝后或间隔一小时后喷射,受喷面应用高压风、水清洗干净。

e.喷射砼终凝2h后开始洒水养护,洒水次数应以能保证砼具有足够的湿润状态为度;养护时间不得少于14d。

f.喷射砼表面应密实、平整,无裂缝、脱落、漏喷、空鼓、渗漏水等现象,不平整度允许偏差为±3cm。

③保证喷射砼密实度的技术措施

a.严格控制砼施工配合比,配合比经试验确定,砼各项指标都必须满足设计及规范要求,砼拌和采用自动计量上料,保证精度符合规范要求。

b.严格控制原材料的质量,原材料的各项指标都必须满足要求。

c.喷射砼施工中确定合理的风压,保证喷料均匀、连续。同时加强对设备的保养,保证其工作性能。

d.喷射作业由有经验、技术熟练的喷射手操作,保证喷射砼各层之间衔接紧密。

本标段两座隧道Ⅱ类围岩长76m,拱部周边全部采用Ф42超前小导管注入水泥浆加固地层。小导管长4.5m,环向间距30cm,外插角5~7°。

使隧道拱部形成拱形支护体系,增加施工安全。施工时,可根据围岩富水情况,采用水泥—水玻璃双液注浆,以减少地下水对隧道施工的影响。注浆范围为隧道拱部144°。

小导管采用Φ42钢管在加工房加工制作,管身前端切削成尖锥状,导

施工前,首先对掌子面进行喷射砼封闭,然后按设计要求布孔,采用手持风钻按布孔位置以外插角5°~7°钻孔,并将小导管沿孔打入,前后相邻两排小导管搭接长度不小于1m。对于地层松软类可用游锤或手持风钻直接将小导管打入;对于砂土类,可用Ф20钢管制成吹风管,将吹风管缓缓插入孔中用高压风射孔,成孔后将小导管插入。

(4)小导管施工技术措施及注意事项:

①小导管采用钻孔布设时,钻孔深度大于导管长度,采用锤击或钻机顶入时,插入长度不小于管长的90%;前后两排小导管搭接长度不小于1.0m。

②为防止孔口漏浆,用水泥药卷封堵注浆管与钻孔之间的空隙。

③为防止注浆管堵塞,影响注浆效果,注浆前先清洗注浆管。

④压浆管与超前注浆管之间采用方便接头,以便快速安拆。

⑤严格控制注浆配合比及胶凝时间,初选配合比后,用胶凝时间控制调整配合比,并测定凝结体的强度,选定最佳配合比。

⑥注浆压力由小到大,从开始0MPa升到终止压力1.5MPa,稳压3min,流量计显示注浆量较小时,结束注浆;为保证注浆质量,必要时可封闭开挖面。

⑦注浆由两侧对称向中间进行,自下而上逐孔注浆,如有窜浆或跑浆时,间隔注浆,最后全部完成注浆。

⑧注浆完成后要检验注浆效果,在隧道开挖后可检查注浆固结体厚度,如达不到设计要求时,在注浆时调整注浆参数,改善注浆工艺。

⑨注浆过程中,专人记录注浆情况,并根据实际情况调整注浆压力、进度,保证注浆效果;完成后检验注浆效果,不合格者进行补注。

⑩小导管注浆时不得对环境造成污染。注浆期间应定期对地下水取样化验检查,如有污染应立即采取有效的技术措施。

⑾注浆结束,待岩层达到充分的固结强度后方可进行开挖作业。

大麻柳树隧道出口K51+642~K51+652段及何家沟口隧道进口K63+615~K63+623Ⅰ类围岩地段,拱部周边分别用Ф89管棚L=12m、10m超前支护,环向间距30cm,外插角1~3°。

先进行管件制作,采用Ф89普通钢管作为棚管,把加工好的管节联接套焊接在钢管两端。然后将钢管安放在钻机钻臂上,凿岩机对准已钻好的引导孔,低速推进钢管。当前一根钢管推进孔内,孔外剩余30~40cm时,要接长钢管,直至达到棚管设计长度。用钻头掏尽钢管内残碴,再向管内注入水泥砂浆。

(3)管棚施工技术要点

①管棚钻孔外插角度允许偏差应控制在0.5%以内。

②钻孔应由高孔位向低孔位进行。

③钻孔孔径应比钢管直径大30~40mm。

④遇卡钻、坍孔时应注浆后重钻。

⑤钻孔合格后及时安装钢管,其接长时连接必须牢固。

⑥管棚采用的钢管纵向连接丝扣长度不小150mm,管箍长200mm,并均采用厚壁钢管制作。

⑦注浆浆液采用水泥砂浆,水泥砂浆配合比为1:0.5~3。

⑧注浆浆液必须充满钢管及周围空隙,其注浆量和压力应根据试验确定。

隧道二次模筑砼衬砌前,根据设计要求,先安装各种防排设施,防水板在洞外按一次衬砌长度制作成型,洞内防水板采用吊挂台架无钉孔铺设,防水板施作的同时施作好环向和纵向排水盲管,并与墙趾Ф100mm泄水孔相连。

在隧道开挖之后,先初喷一层砼以封闭岩面。对于渗漏水严重地段先采用钻孔或挖槽的办法,使之尽可能地汇集于一体,然后在主要出水部位安装排水半管,排水半管采用带钢丝半管,半管应与受喷面接触紧密,接缝处采用胶粘片进行密封,再用细铁丝网将半管罩裹,铁丝网用水泥钉固定,最后喷射砼至设计厚度将排水半管封闭。

施工前首先对喷砼凹凸不平的部位进行分层喷射砼,以找平受喷面,补喷砼量不超过5cm,将外露的锚杆头、钢管截断并用砂浆摸平后,再将TDT450土工布用衬垫贴于喷射混凝土表面,有排水板时同时贴,然后用射钉上水泥钉锚固,水泥钉长度不小于50mm,平均每平方米拱顶布设3~4个,边墙2~3个;最后采用手动专用熔接器将防水板热熔在衬垫上,两者粘结剥离强度不得小于母体的抗拉强度;防水板应先根据一次衬砌长度及规定搭接长度下料,提前在洞外焊接好。

(1)将防水板铺设台架移至作业地段就位;

(2)在支撑架上纵向铺设悬承用的φ6圆钢拉丝和8#号铁丝;

(3)将一个循环长度卷成筒状的防水板置于支架中央,放开防水板使之自由垂落在撑架两侧,将无纺布与防水板密切叠合后整体铺设;

(4)旋转丝杠将支撑架升起,使防水板尽量紧贴隧道壁面;

(6)悬承顺序为先拱后墙、由上而下进行,考虑到拱部受力较大及悬承拉丝有一定的弹性变形,拱顶及两侧拱脚各设置2道φ6圆钢悬承;

(7)相邻循环防水板之间的搭接缝,采用15cm宽的三合板置于锚喷面与前一组防水板端头作为粘(焊)接平面,边粘(焊)边沿环向移动三合板,本循环的悬承拉丝逐根相连,张拉粘(焊)接完成后撤出三合板。

(8)旋转丝杠下降支撑架,安装防水板即告完成。

对地下水丰富地段,砼衬砌时为防止渗水现象,在接头砼中间放入E(300×22r18×8)橡胶止水带以止水。具体施工方法:

(1)进行砼施工前,根据衬砌厚度和衬砌形式,自制拼装式挡头模板,每块模板的宽度为衬砌厚度的一半,同时将模板按安装顺序编号。

(2)衬砌台车就位后,按照挡头模板编号安装挡头模板,同时将橡胶止水带沿隧道环向夹在挡头板中间,两块挡头板用U型钢筋卡固定。

(3)预留一半橡胶止水带浇注在下一循环砼衬砌中。

监控量测是“新奥法”施工的重要部分,为了掌握围岩在开挖过程中的动态和支护结构的稳定,必须进行现场监控量测,通过对量测数据的分析和判断,对围岩支护体系和稳定状态进行预测,并据此确定相应的施工措施,以确保围岩及结构的稳定。

2.量测项目及测点布置

利用肉眼、罗盘仪对围岩情况、支护结构裂缝进行观察和描述

Ⅰ类围岩地段每5~10m一个断面,其它地段每20~30m一个断面,每个断面有两条水平测线

开挖面距量测断面前后<2B时,1次/d,

开挖面距量测断面前后>2B时,1次/d

Ⅰ类围岩地段每5~10m一个断面,其它地段每20~30m一个断面

覆盖层HH>B时,每10~20m一个断面,H>2B时,每20~50m一个量测断面

每100根锚杆抽取一根测试,每300根为一组

隧道开挖支护时,及时埋入观测计或锚固件,拱顶下沉用S1型精密水准仪悬挂钢卷尺进行量测,水平收敛用围岩收敛仪量测,洞口浅埋段地表观测采用精密水准仪,洞外观察由有经验的工程师用地质罗盘、钢尺、地质锤等工具。量测断面及频率,按设计要求操作。

在取得量测数据后,将同一断面的各种量测数据互相验证,以确认量测结果的可靠性,对位移等物理量随时间变化的时曲线进行回归处理,监视时态曲线的变化规律,利用电子计算机进行数据处理,分析围岩变形的空间分布规律,了解围岩的稳定性特征。

用经验法对量测情况进行信息反馈。通过对目测和位移量测结果的分析,对围岩稳定状态、施工方法、支护措施和安全情况进行评判,将评判结果反馈到施工中,确定二次衬砌施工时间,及时调整施工方法和支护设计参数。

本标段隧道均为复合式衬砌,衬砌全部采用先墙后拱全断面整体式浇筑。为了保证衬砌质量,加快衬砌速度,两座隧道配备一台6m长衬砌台车,采用HBT30C型砼输送泵灌注,MR4510型搅拌运输车,运输砼。灌注时采用泵压法,插入式振动器进行振捣。其具体施工操作要点如下:

(1)要求砼生产和输送能力与砼输送泵的灌注能力相匹配。

(2)砼自进入搅拌输送车至卸料时间不得超过初凝时间。

(3)隧道衬砌封顶采用钢管压注法,选择合适的砼坍落度,使隧道拱顶砼回填密实。

(4)在灌注砼时,要注意连续性和对称性,因特殊原因不能连续灌注而必须间隙灌注时,停工时间不得超过砼的初凝时间,同时,砼的表面做成粗糙面,必要时插连接筋;若间歇时间超过初凝时间时,则必须待砼达到2.5MPa以上的强度后方可继续灌注。

(5)砼脱模强度必须达到2.5Mpa以上,方可拆模。

2.输送泵施工及防堵管措施

灌注砼前必须对输送泵进行检查,上足润滑油,并与洞内灌注工作处加强通信连络4.国家网信办关于创建新型智慧城市标杆建设要点.pdf,同时对管道安装要求顺直,转弯缓;泵送前先用少量水泥

砂浆湿润导管,再开始由远而近灌注;泵送过程严禁加水、空泵;开泵后无意外情况中途不能停歇,换节管时先湿润后接驳,泵送砼结束时,先行后吸,以降低管内压力;洗管时,从进料口塞入海绵球或橡胶球,用水将存浆推出。

堵管是影响输送泵正常工作的主要障碍,它不仅关系到衬砌质量和施工安全,而且处理堵管费工费时,影响进度。消除堵管事故,应以预防为主。具体预防措施如下:

①砼:对砼的骨料级配、水灰比、配合比,以及拌和、运输等操作,都应严格按规定要求办理,同时在砼内掺入适量塑性外加剂。

②输送泵:活塞漏水流入砼内影响配合比,如发现有漏水时,应立即停泵更换活塞零件。

③输送管路:管路接头不密封,发生漏浆,应立即将接头修理使锁接紧密;管路变形或未正确接好,应事先检查、处理。泵送前,接头要平顺,锁接配件和垫圈要干净。

①清除泵体堵塞:停泵拆开输送管,清除泵体内堵塞现象;将泵停在排送阀最大开启的位置,用手持刮板或捣杆将堵塞物除去;拆下吸入阀,从阀箱工作室及装料斗中清除障碍。

②清除输送管内堵塞:主要在弯管处先检查,判明堵管位置储罐牺牲阳极保护施工方案,可将砼

泵稍做转动,观察管路情况,堵塞的管路地段会发生微微振动,而其余地段无此现象,就可在该处拆管,排除管内堵塞物。若管路较长时,宜分段同时检查,迅速查明堵管位置并立即排除堵塞物,清洗弯管,接好后继续开泵。

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