隧道双侧壁导坑法施工方案

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隧道双侧壁导坑法施工方案

柳林聚鸦公路第三合同段项目部

(1)初期支护施工程序 4

(3)湿喷法喷射砼 4

2014版江苏省建筑与装饰工程计价定额(上册).pdf(4)型钢拱架施工 6

(6)中空锚杆、砂浆锚杆及锁脚钢管 8

(7)超前小导管支护工艺 8

三、施工供风、供水、供电及排水方案 11

1、施工供风及通风 11

马路河隧道进口K2+960~K2+920由于围岩为松散覆盖层、强风化及中风砂岩,局部夹泥岩,岩质极软,节理裂隙极发育,初勘物探显示岩体破碎,点滴状出水,拱顶及侧壁易坍塌,围岩级别为Ⅵ级,稳定性极差,此段除需地表加固注浆外,开挖方法拟采用双侧壁导坑开挖法。

施工准备→洞口掌子面预加固→开挖平台就位→断面测量、放样→施做超前支护→按分步顺序开挖,进尺控制在1.0~1.2m→喷8cm封闭掌子面,并初喷4cm砼封闭岩面(C25砼)→出碴→找顶→架立钢架、挂网、打设锚杆→分层喷射砼直至设计厚度→开挖平台就位→施工下一循环。

马路河隧道以新奥法为施工原理,K2+960~K2+920段洞身开挖采用“双侧壁导坑法”,初期支护全环采用型钢钢架,锚喷挂网支护,临时钢架采用I20b工字钢。

“双侧壁导坑法”即延隧道两侧对称设置两处导坑,每处导坑并分上下台阶进行开挖,同时对导坑靠中线部位用I20b工字钢支护,同洞身主钢架螺栓连接牢固。

具体分部位置的断面示意图见附图2:

(1、⑴利用洞口导向措施或洞身上一循环架立的钢架施作隧道洞身,侧壁导坑纵向超前支护。

 ⑵开挖1部,同时,每进尺0.8m,掌子面喷8cm厚混凝土封闭。

 ⑶施作1部导坑周边的初期支护和临时支护,架立钢架(包括导坑的竖向临时钢架及底部临时横撑),并设置锁脚钢管,钻设径向锚杆,台阶底部和竖向临时钢架间及时喷射20cm混凝土封闭。

 ⑷复喷混凝土至设计厚度。

(2、⑴开挖2部,同时,每进尺0.8m,掌子面喷8cm厚混凝土封闭。

 ⑵施作2部导坑周边的初期支护和临时支护,架立钢架(包括导坑的临时钢架),钻设径向锚杆。

 ⑶复喷混凝土至设计厚度。

(3、开挖3部并施作导坑周边的初期支护和临时支护,步骤及工序同1。

(4、开挖4部并施作导坑周边的初期支护和临时支护,步骤及工序同2。

(5、⑴开挖5部,喷8cm厚混凝土封闭掌子面(下一循环拱部超前支护掌子面处)。   

 ⑵拱部架设拱部钢架,钻设径向锚杆,复喷混凝土至设计厚度。

(6、⑴开挖6部.喷8cm厚混凝土封闭掌子面(下一循环拱部超前支护掌子面处)。

 ⑵拱部架设拱部钢架,钻设径向锚杆,复喷混凝土至设计厚度。

(7、⑴两台阶法施工第7、8部。

 ⑵喷8cm厚混凝土封闭掌子面。

 ⑶导坑底部安设钢架封闭成环,复喷混凝土至设计厚度。

(8、逐步拆除临时钢架,灌筑Ⅸ部仰拱。

(9、灌筑Ⅹ部隧底填充。

(10、根据监控量测结果分析,待变形收敛后或根据需要,利用衬砌模板台车一次性灌筑Ⅺ部二次衬砌(拱墙衬砌一次施作)。

(11、双侧壁导坑法施工注意事项:

(1)、隧道应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤测量”的原则。

(2)、开挖方式均采用弱爆破或人工开挖。爆破时严格控制炮眼深度及装药量。

(3)、工序变化处之钢架(或临时钢架)应设锁脚钢管,且必须对锁脚钢管注浆,以确保钢架基础稳定。

(4)、当现场导坑开挖孔径及台阶高度进行适当调整时,应保证侧壁导坑临时支护与主体洞身钢架连接牢固,横向钢支撑可根据监控量测结果适当调整其位置,并考虑侧壁导坑自身的稳定及施工的便捷性。

(5)、钢架之间纵向连接筋应按要求设置,及时施作并连接牢固。

(6)、临时钢架的拆除应等洞身主体结构初期支护施工完毕并稳定后,方可进行。

(7)、施工中应按有关规范及标准图的要求,进行监控量测并及时反馈结果,分析洞身结构的稳定,为支护参数的调整,灌筑二次衬砌的时机提供依据。

施做超前支护→掌子面喷8cmC25砼→找顶→洞身岩面初喷4cmC25砼→架设钢架→挂设钢筋网→打设径向锚杆→复喷C30素纤维砼至设计厚度→检查验收。

①喷射混凝土所用的原材料应符合以下要求:

水泥:采用普通硅酸盐42.5号水泥。

骨料:细骨料采用河砂,细度模数应大于2.5,含泥量不大于3%;粗骨料采用坚硬耐久的碎石,粒径5~16mm,含泥量不大于1%。

外加材料:所使用聚脂纤维、钢纤维为经过检验的合格产品。

外加剂:所使用的外加剂符合国家规定,速凝剂要求初凝时间不大于5min,终凝时间不大于10min。

1)喷射砼前撬去掌子面危石和欠挖处理。用高压水、高压风清除杂物,用高压水冲洗表面。遇到表面水量大时,采取措施将水集中引排。

2)施工所需的机具设备及原材料均已准备,并且机具设备能够正常运行,原材料经检验合格,粗骨料加工拌和前要再次过筛,以防止超径骨料混入,造成堵塞。细骨料堆放在防雨料库,以控制含水量,且数量满足施工需要。

3)机电检查:喷前进行电器及机械设备检查和试转,检查各部分连接是否符合要求,在施工作业场所配备充足照明及通风设备。

喷射混凝土施工程序图如下所示:

喷射机械安设调整好后,先注水、通风,清除管道内杂物,清除掌子面杂物尘埃。

喷射混凝土大堆料要储放于储料棚内,避免露天堆放、淋雨、环境污染和倒运材料而引起的泥污染集料,引起堵管和强度降低等现象。

喷射前,先开风,再送料,后开速凝剂阀门,以易粘结、回弹小、表面湿润光泽为准。严禁随意增加速凝剂和防水剂掺量,尽量用新鲜的水泥,存放较长时间的水泥将会影响喷射混凝土的凝结时间。

喷射层厚度边墙7~10cm,拱部5~7cm,厚度过大会削弱混凝土颗粒间的凝聚力,促使喷层因自重过大而脱落,或拱顶处与围岩面间形成空隙;如果一次喷射厚度过小,则粗骨料容易回弹,后一层与前一层喷射时间间隔12-20min。影响喷层厚度的主要原因是混凝土坍落度、速凝剂的作用效果和气温。喷射混凝土厚度采用预埋钢筋法测设,不够设计厚度的重新加喷补够。

喷射混凝土终凝2h后,对喷射混凝土进行养护,喷射混凝土由专人湿润养护,养护时间不小于14天,以减少由于水化热引起的开裂,若发现裂纹用红油漆作上标识,进行观察和监测,确定其是否继续发展并找出原因进行处理。对不再发展的裂纹,采取在其附近加设土钉或加喷一层混凝土的办法处理,以策安全。

型钢拱架在洞外的钢筋加工厂内进行加工,加工前先按1∶1的比例进行放样,确定主要杆件的下料尺寸。型钢拱架利用型钢弯曲机弯曲成型,而后焊接接头钢板并进行试拼,经检查加工拱度满足要求后存放于构件场内备用。

拱架加工的焊接不得有假焊,焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷,钢架接头应焊接密实、焊缝饱满,接头处应贴10×10cm钢板并焊接密实,每榀钢架加工完成后应试拼,周边误差为±3cm,平面翘曲应小于2cm,偏差超出规定或焊接质量达不到要求的钢架严禁使用。

型钢拱架在洞外分片堆放,上盖下垫,在洞内安装时,使型钢拱架与隧道中心线垂直,最后焊接连接筋,使钢架成为一个整体。

主要施工技术要求:立设型钢拱架、挂网、打设锚杆应在隧道开挖初喷4cm混凝土后进行;型钢拱架和钢筋网片的钢筋种类、型号、直径和间距等应符合设计要求。所有加工好的钢架必须标示明确,将各单元名称用红油漆标注于钢架两侧,如:A单元应标注“A”,临时钢架A单元应标注“临A”。

型钢拱架利用平板车运进洞内,人工配合机械进行安装。立拱时各节钢架联结牢固、位置正确,脚板间设橡胶垫板。钢架安装必须严格按照设计间距0.4m一榀进行架设。

每榀钢架安装时,要认真定位,不偏、不斜,轮廓要符合设计要求。对型钢拱架的加工误差及变形值应采取有效措施加以控制,严禁采用热加工,避免降低钢架强度及刚度。安装时使段与段之间的连接板结合紧密,不留有缝隙。

安装前应彻底清除底脚下的虚碴及杂物。底脚标高不足时,不得用洞碴回填,必要时可用混凝土加固基底。确保钢架底脚置于牢固的基础上。

钢架利用平板车运进洞内,钢架在台架上逐榀安装。

拼装可在开挖面以后进行,各节钢架间连接板必须设置橡胶垫板,并同钢架连接板密贴,然后用M20*60螺栓螺母连接牢固,螺栓连接时螺母方向应交错开布置。

钢架沿外缘每隔2m用钢楔或混凝土预制块楔紧。

钢架与锚杆焊接牢固,相邻钢架之间纵向采用φ22mm钢筋连接,呈折线形布置于钢架腹板中央,于水平保持30°的夹角,环向间距小口处0.654m,大口处1.346m,焊接采用周边焊,同钢架焊接牢固。

分步开挖施工时,钢拱架拱脚应打设φ42mm的锁脚锚管,锚杆长度4m,每侧脚板处数量为2根,并采用φ22“U”形钢筋同钢架满焊连接。下半部开挖后钢架应及时接长落底至基岩。

钢架与围岩间的间隙应用喷混凝土充填密实;喷射混凝土应全部覆盖钢架,保护层厚度不得小于4cm。

开挖下台阶时,应在钢架拱脚下设砼垫块,砼垫块、岩石和钢架连接密实、牢固。

钢筋规格、材质应满足设计要求,进场须经试验合格。

钢筋应冷拉调直后使用,钢筋表面不得有裂纹、油污、颗粒或片状锈蚀。

钢筋网铺设平整,与钢架联结牢固,网片之间搭接长度不小于20cm(一个网格)。

钢筋网在洞外提前加工成1.0×1.4m钢筋网片,钢筋网片网格采用点焊连接,运输至洞内安装焊接在锚杆上。安装时,钢筋网紧贴受喷岩面的起伏铺设。钢筋网的混凝土保护层不小于3cm,且与锚杆连接牢固,在进行喷射作业时不颤动。

(6)中空锚杆、砂浆锚杆及锁脚钢管

拱部、拱墙采用带排气装置的中空注浆锚杆,锚杆间距1.2×0.6m(环×纵),锚杆长3.5米;所有锚杆尾部均配备垫板和螺母。中空锚杆杆体选用φ25mm的空心钢。

钻孔前先标定钻孔位置。孔深应大于锚杆设计长度10cm,孔径应符合设计要求,锚杆孔距允许偏为±15cm,孔内积水、积粉及岩碴要吹洗干净。

锚杆采用多功能台架安设,锚杆端头安装垫板并与喷砼面密贴,设好孔口注浆塞。

注浆采用注浆泵,中空锚杆则直接将注浆管道连接到注浆塞上注浆。

注浆开始或中途停止超过30min时,应用水润滑注浆罐及其管路。注浆孔口的压力不得大于0.4MPa。

锚杆的插入长度不小于设计长度的95%。锚杆施工完成后,应由试验室进行拉拔试验。

(7)超前小导管支护工艺

超前小导管注浆工艺流程见图。

超前小导管配合钢架使用,相邻两排小导管的水平搭接长度不小于1.5m。小导管设计参数为:小导管采用热轧无缝钢花管,单根长5m,外径50mm,壁厚5mm。环向间距0.3m。倾角:前排40°,后排5~10°交错布置,注浆材料为水泥净浆,比重1:1,当岩层变化时可根据现场调整,注浆压力0.5~1Mpa。

小导管制作在前部钻注浆孔,孔径10mm,间距15cm,呈梅花形布置,前端加工成锥形,尾部预留30cm止浆段不钻孔。导管布置图及大样图如下所示:

①小导管安设一般采用打入法,即先钻孔,钻孔直径比钢管直径大3~5mm,然后将小导管穿过钢架,用锤击或钻机顶入,顶入长度不小于钢管长度的90%,并用高压风将钢管内的砂石吹出。

②小导管安设后,用塑胶泥封堵孔口及周围缝隙,必要时在小导管附近及工作面上喷射砼,防止工作面坍塌。

③隧道开挖长度必须小于导管的注浆长度,预留部分作为下一次的止浆墙。

④注浆前必须进行压水试验,检查机械设备是否正常,管路连接是否正确,为发挥设备效率加快施工速度,可采用群管注浆,每次3~5根。

⑤注浆量达到设计量或注浆压力达到设计压力时可停止注浆。

⑥注浆过程中要随时观察注浆压力机注浆泵排浆量变化,分析注浆情况,防止堵管、跑浆、漏浆。做好注浆记录,以便分析注浆效果。

①发生串浆现象:即浆液从其它孔中流出时,采用多台泵同时注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆;

②注浆压力突然升高:可能发生了堵管,停机检查;

③注浆量很大,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浆液的凝胶时间。

初期支护施工完毕后及时进行监控量测,以量测结果来调整支护参数和确定临时支护的拆除时间,以及二次衬砌的施工时间。监控量测点布置严格按照监控量测交底布置。

洞内监控量测点不得焊于钢架上,必须单独打孔直接安装于岩体中。量测点采用φ8mm的光圆钢筋加工成三角形焊于φ20mm螺纹钢筋端头,三角形为4cm的等边三角形,φ20钢筋长为26cm。并标识保护。标识牌长30cm,宽20cm,上部为红底白字,下部为白底红字。详见下图标识牌图及监控点埋设。

标识牌图及监控量测点埋设

三、施工供风、供水、供电及排水

隧道洞口配备一座80m3/min的风站,风站内配备20m3/min电动空压机4台。主要负责主洞开挖、喷锚支护供风。风管采用Φ150mm的钢管,管节利用法兰连接。

隧道采用压入式通风,根据公路隧道通风要求及参数计算结果,隧道洞口配备通风机2台,供风量为2000m3/min,可满足洞内通风要求,选用Φ1800mmPVC软式通风筒,悬挂在拱顶。

隧道洞顶设50m3高位水池一座,为洞内供水。水池至洞口的下水管采用φ100mm的钢管、洞内采用φ80mm的钢管,掌子面处采用φ50mm的高压胶管分头供水。

根据洞内用电设备负荷大小,洞口设配电站一处,采用1台容量500KVA,再引向洞内。为了保证前期使用及备用,另自备1台容量250KW的发电机。

动力用电等级为380V,照明用电成洞地段为220V,作业地段为36V,采用干式电缆供电。隧道成洞地段采用220V/400W和220V/250W的高压钠灯,每隔15m或20m安装一盏,并要求每盏灯安装一个开关。掌子面和需要移动照明的地段,采用36V的白炽灯或36V的矿用碘钨灯。

掌子面渗水采用集中汇水,距离掌子面及两侧墙脚各1.5m处,开挖临时环向排水沟,引排至临时集水坑,水坑大小根据水量确定,在集水坑内设置潜水泵,抽排至隧道中心水沟内排出,当中心水沟未施工时,应安装临时排水管道,直接抽排至洞口处沉淀池内。

1)所用材料必须满足规范和设计要求。

2)喷射砼前应检查开挖断面,处理好超欠挖,岩面应清理干净。超欠挖控制必须符合下列要求:

隧道允许超挖值(cm)

3)喷射砼应与围岩紧密粘结,喷层厚度应符合要求,不能有空洞,喷层内不允许添加片石及杂物,喷射砼严禁挂模喷射,受喷面必须是原喷面。

4)支护前应做好排水措施,对渗漏水孔洞、缝隙应采取引排、堵水措施,保证喷射砼质量。

5)无漏喷、离鼓、裂缝、钢筋网外露。

6)喷射砼的强度符合设计。1天强度不得低于10Mpa。

7)喷层平均厚度大于等于设计厚度,检查点的80%大于等于设计厚度,最小厚度不小于设计厚度的2/3,表面平整度的允许偏差侧壁5cm,拱部7cm。

8)喷射应严格控制水灰比,喷射角度也可适当调整,喷射混凝土应覆盖钢筋网2cm以上。钢架与围岩之间的间隙必须用喷射混凝土充填密实,喷射混凝土应将钢架覆盖,避免钢架锈蚀,并应由两侧拱脚向拱顶方向喷射。

A、锚杆的数量砂浆的强度应符合设计要求。

C、锚杆孔的深度应大于锚杆长度的10cm。

D、锚杆插入长度不得小于设计长度的95%,且应位于孔的中心。

E、锚杆孔距允许偏差为:±15cm。

10)钢筋网片质量要求

(1)钢筋网在使用前应先清除锈蚀;

(2)钢筋网应随受喷面的起伏铺设,与受喷面间隙不大于3cm;

(3)钢筋网应在岩面喷射一层混凝土后再铺挂,底层喷射混凝土的厚度不得小于4cm;

(4)钢筋网搭接长度应为1~2个网孔,允许偏差±50mm;

(5)钢筋网的网格间距应符合设计要求,网格尺寸允许偏差为:±10mm。

11)型钢钢架质量要求

(1)型钢拱架的弯制应符合设计要求。钢架的结构尺寸应符合设计要求。

(2)钢架安装不得侵入二次衬砌断面,底部不得有虚碴,相邻钢架及各节钢架间的连接应符合设计要求。钢架的混凝土保护层厚度不得小于4cm。

(3)钢架节点焊接长度应大于4cm,且对称焊接。

(4)钢架安装允许偏差的检验应符合下表的规定:

保护层和表面覆盖层厚度

(5)钢架接头钢板、钢架与钢架、纵向连接筋必须焊接牢固,锚杆长度必须符合设计,锚杆尾部设锚垫板和螺母,钢筋网片搭接不小于1个网格,网片之间及同锚杆、钢架必须焊接牢固。

施工前所有施工人员必须熟悉本方案JB/T 11870.1-2014 重型弯管机 第1部分:参数.pdf,总的要求:坚持贯彻“安全第一、预防为主”的安全生产方针,体现“以人为本、关爱生命”安全生产理念,实现出口工区零安全事故的目标。具体要求如下:

1、隧道开挖前必须根据设计要求采用的方法做好超前地质预报工作,至少选择两种以上方法,确保地质预报的准确性和可靠性,本隧道主要以超强地质雷达和超前水平钻孔进行围岩地质情况验证。

2、开挖时至上而下分台阶进行,挖机必须专人指挥,作业半径内严禁人员施工,每台阶刷坡完成后立即施做坡面防护。

3、各电器设备及隧道掌子面处均应设置防火消防设施,并应对施工人员进行操作规程的培训,确保熟练掌握器材使用方法。

4、现场设专职安全员对施工中的安全进行监督管理,所有施工人员进入工地,必须佩戴好安全防护用品,如安全帽、安全绳、防滑鞋等,特殊工种应佩戴特殊防护用品,如:防尘面罩、绝缘鞋等。

5、洞口设置值班室,24小时监控,禁止非施工人员进入施工现场,隧道“三管两线”必须布置到位,电线和水管必须分开布置,不得布在相同一侧。悬挂高度具填充面不得超过1m,并采用5*60mm的等边角钢三角支架,φ12长16cm的膨胀螺栓锚固与衬砌或初支砼上。管道与支架必须安设固定卡。

6、特种作业人员必须持证上岗,严厉杜绝酒后上班,做到“上班不喝酒、喝酒不上班”。对于自制的开挖平台必须设置爬梯和围栏,施工时当高度大于2m时为高空作业住宅楼地基处理及锚杆施工组织设计,施工人员必须配备安全绳和防滑鞋,且禁止在同一竖直线上上下层同时作业。

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