高速公路项目隧道施工方案

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高速公路项目隧道施工方案

明洞76m、V级围岩洞身286m、IV级围岩洞身715m、人行横洞19.6m

采用的技术规范和标准:

各种施工方案设计与审核,进行全方位质量、安全、进度宏观控制;

进行现场施工组织管理DBJ/T15-124-2017标准下载,对各工序进行严格控制;

负责全面质量检查,各道工序的自检,与监理工程师一起填写各类验收表格

负责各种材料和各工序中的全部试验并填写有关报检表格

负责测量,放样,检测并填写有关报检表格

详细记录施工中的各种情况,协助各专业组填写专用表格

提供各种原材料及设备的组织。协助试验室做好相关材料试验,填写相应表格

进行现场施工安全组织管理,进行安全技术交底,安全日志记录;

在设备筹备上,我部已将相应的机械设备和器材组织到位(详见表2);

整体式液压模板衬砌台车

在材料供应方面,我部与料场联系好,签订了合同,保证施工期间的材料供应。

隧道连队负责伍家坡隧道,此隧道为分离式的,分二个施工组,每个施工组负责一个洞,由于隧道纵断面为3%的上坡段,开挖有利于隧道的整体施工;拌和站设在桑植西互通收费管理站,故隧道进洞口设桑植西互通方向。以K1+000~400试验段路基作为隧道进洞施工平台,先进行洞口坡面排水及防护,再明洞施工,再进洞开挖及衬砌。

时间从2013年10月至2015年1月,工期13个月。

围岩长度、级别、支护类型(左幅)

围岩长度、级别、支护类型(右幅)

隧道采用“新奥法”原理组织各工序的施工(见图施工方案框图)。施工遵循“早进晚出”的原则“短进尺、强支护、少扰动、弱爆破、勤观测、早封闭”的施工原则,紧凑施工工序。

施工进洞前先作好洞顶截水沟等排水设施,防止地表水渗入开挖面影响明洞边坡和成洞面的稳定,按照设计要求做好边仰坡的开挖,仰坡加固及防护。隧道洞口段土质或易坍塌的软弱围岩地段,采用辅助施工法方进行超前支护,尽可能较少对岩体的扰动。

洞口明洞段采用明挖法施工,洞身段Ⅴ级围岩浅埋采用环形开挖预留核心土法施工,洞身段Ⅳ级围岩采用短台阶法开挖,先行洞开挖面距后行洞开挖面不小于20m,采用自制凿岩台架配合气腿凿岩机打眼,拱部采用光面爆破。以最大限度保护围岩稳定性,减少超挖量,提高初期支护的承载力。

施工中由测量组负责按照图纸及规范要求做好洞口浅埋段地表下沉观测、洞内监控量测工作。隧道防排水采用防、排、堵、截相结合的综合治理措施。

采用无轨运输,正洞、行车横洞使用侧翻装机及挖掘机装渣,人行横道用小型装载机装渣,全部采用自卸汽车运渣。

软弱围岩地段二次衬砌紧跟开挖,一般地段按监测信息尽早衬砌,按仰拱、铺底先行,拱墙紧跟的顺序施工。

隧道通风采用压入式集中送风,每个掘进洞口安装135*2Kw轴流通风机1台,横通道及开挖面设置14KW局扇。

二次衬砌仰拱和仰拱回填在初期支护落底后及时进行,二次衬砌采用整体式模板台车支模,砼拌和站设桑植西互通管理所内,由砼运输车运至现场,二衬砼用输送泵进行灌注,插入式振捣配合附着式振动设备振捣。另设砼配料机,用于初期支护及临时支护的砼供应。

二、洞口与明洞工程施工

洞门基础开挖应注意安全防护,地基承载力必须经试验满足要求,应做好防水、排水工作,防止基底被水浸泡。基坑废渣、杂物等必须清除干净。

隧道明洞回填和洞门施工完成后,应及时做好洞口边坡及仰坡的地表恢复。

洞门附近的截水沟和墙顶排水沟应与路堑排水系统连接完好。

洞口工程应与洞口相邻工程统筹安排,施工宜避开雨季及严寒季节。

结合现场地形,洞口边、仰坡应及早做好坡面防护,确保洞口稳定。坡顶、坡脚宜绿化处理,以防止仰坡范围内地表水下渗和减少对坡面的冲刷。

洞顶边、仰坡周围的排水系统宜在雨季前及边、仰坡开挖前完成。

(1)施工前的准备工作

洞口开挖前在仰坡坡口外沿隧道横断方向布设地面沉降观测点,以便检测各种施工措施的可靠性(地面沉降观测点的布设及检测数据处理见监控量测);其次在仰边坡刷坡顶外按设计要求作双向截水沟,以拦截地表水,防止流水冲刷洞门造成危害。

洞口截排水、边、仰坡处理

洞口截排水:为了把地表水排出隧道范围之外,设计文件对隧道进口设计了M7.5浆砌片石的坡顶截水沟。具体工艺如下:

截水沟设在边仰坡开挖线5m范围之外,截水沟施工前,先进行场地清理,再按施工图纸进行开挖放样,并测定截水沟中心线桩及相应的检查恢复桩。截水沟应在明洞开挖及仰坡开挖前施工完毕。

A截水沟布设要顺应原地貌的地势,修整平缓顺直,上游进口与原地面衔接紧密,满足截流坡面水的要求,不出现溢水或渗漏,下游出水口引入路基截水沟;

B截水沟基坑采用人工配合机械开挖,应保证截水沟的几何尺寸满足设计要求;

C截水沟所用的材料必须符合规范要求,砌体砂浆配合比必须准确,砂浆采用拌和站集中拌合。

D截水沟开挖后应及时铺砌,防止地表水流沿沟下渗,防造成坡体坍塌。

E砌体应挂线施工、分层分段砌筑,砌缝内砂浆均匀饱满,勾缝密实、圆滑、无脱落。砌筑工作缝表面应清扫干净,浇水湿润。砌体内侧及沟底应平顺,沟底高程及顶面高程纵坡必须平顺,无波浪形,保证美观。

F砌筑好的片石砌体应洒水养护,养护不得少于7d。

②洞口边仰坡防护施工(如图)

施工前先根据边仰坡测量放样确定防护范围,然后用脚手架、竹排等架设施工平台,施工平台要保证稳定、可靠,平台的高度根据边仰坡的高度及施工操作方便而定,另外在原地面合适的地段左右线各平整20m2左右的场地,并进行适当的硬化,以放置喷射机及堆料的要求。

钢筋网在锚杆安装完毕后布设,并对钢筋网片进行除锈处理,然后用安全绳将网片吊至工作面安设钢筋网,钢筋网应点焊在锚杆头上,使钢筋网在喷射砼时不易晃动。

在喷射砼施工前,应根据《砼锚喷支护技术规范》的规定及施工前所做的标准配合比进行施工,力求达到强度的前提下回弹量最小,施工中应严格按照施工规范及施工经验控制好砼的施工质量。

a喷射砼前,对边仰坡坡面上的松动岩石及松土进行清理,并用高压风清理坡面上的其它杂物,另应使坡面有一定的湿度;

c为了保证砼的喷射厚度和减少砼的回弹率,施工时,应分层喷射砼,并在坡面上打入控制厚度的标记钢筋。喷射砼的回弹物一律作废品处理,所有回弹砼清出施工现场,严禁重复使用回弹砼;

d对喷射完毕的砼进行定期养生。

洞口段采用明挖法施工,本标段隧道左右线洞口防护及开挖将协调进行,避免相互影响造成安全隐患。在隧道明洞衬砌轮廓线外,立模浇注C25的混凝土套拱60cm厚.2m宽,以确保洞口段岩体的稳定,套拱内预埋Φ108×4mm导向钢管,作为超前管棚时做导向用。

隧道洞口段围岩为Ⅴ级,为减少对隧道围岩的扰动,保证施工安全,明洞部分采用明挖法施工,风镐配合机械开挖,辅以浅孔小台阶爆破,边仰坡开挖采用预留光爆层施工,局部松动爆破配合机械开挖。洞口每开挖一步后立即初喷、安设锚杆、挂网,然后复喷至设计厚度。

明洞土石方施工要注意以下问题:

①设计要求进行边坡、仰坡放线,尽量减少对洞口地层的扰动。

排水系统应结合当地条件尽早完成,地表水不得冲刷坡面。

结合地层稳定程度、洞门施工季节和隧道施工方法,开挖洞门处土石方。

深基础开挖应注意核查地质条件,如基底松软,应采取措施增加基底承载力。

⑤偏压和单压明洞的外边墙基底,在垂直路线方向应按设计要求挖成一定坡度的向内斜坡,以提高基底的抗滑力。

⑥禁止超挖回填虚土,超挖部分与基础混凝土同时浇筑。

明洞浇注混凝土前应复测中线、高程和模板的外轮廓尺寸(考虑预留沉降),确保衬砌不侵入设计轮廓线。

明洞混凝土的灌注应设挡头板、外模和支架,明洞墙、拱混凝土应整体浇注。

拱圈混凝土强度应达到混凝土设计强度等级的100%。

明洞支架拆除后应及时施作防水层及排水设施,保证排水畅通。

明洞施工应和隧道的排水侧沟的出水口及洞顶的截、排水设施统筹考虑,即明洞施工完成后,洞内的排水应形成顺畅的出水口,洞顶排水系统达到完善、畅通。

墙后的排水设施与填土同时完成,保证出水口通畅。

明洞衬砌外按设计要求设置防水材料应全断面铺设平整,然后回填土。拱圈背部用砂浆涂抹平整,铺设EVA防水卷材+无纺布,敷设时粘贴紧密,相互搭接错缝,搭接长度不小于100mm,并向隧道内拱背延伸不小于0.5m与暗洞防水板焊接成一体,再涂抹2cm厚水泥砂浆。

明洞回填应在明洞外防水层施做完成且混凝土强度达到设计强度后进行。

侧墙回填应两侧对称进行,石质地层中岩壁与墙背空隙不大时用与墙身同级混凝土回填;空隙较大时用片石混凝土或浆砌片石回填密实。

拱部回填采用碎石土,两侧对称分层夯实,每层厚度不大于0.2m,两侧回填土面的高差不大于0.5m。回填至与拱顶齐平后,顶层回填50cm厚夯实粘土,以利于隔水。采用机械回填时,须在人工夯填超过拱顶1.0m以上后进行。

2.2超前长管棚支护施工

施工工艺(超前长管棚施工工艺框图见图)

2)技术措施及施工注意事项

套拱施工用土模作内模,人工修整成型,并用砂浆抹面。套拱2m长,套拱厚600mm,采用C25砼,内埋设φ108孔口管,固定钢筋与孔口管采用双面焊接,焊接长度大于5d,焊缝需饱满。套拱基础承载力必须达到0.45Kpa。套拱兼作长管棚导向墙并在洞口段衬砌外轮廓线以外施作。套拱砼浇完后及时进行养护。施工中特别注意:

A套拱基础必须稳定,保证地基承载力达到设计要求。保证管棚施工过程中套拱不偏移、不下沉,必要时增加一些临时支撑。并对拱顶进行监控量测,对量测数据及时上报,保证管棚施工安全。

B砼套拱作为长管棚导向墙必须在明洞外轮廓以外施作,需严格放线、定位测量,保证开挖施工净空,二衬(明洞)净空及厚度。

C孔口管作为长管棚导向管,它安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚质量。焊接固定它前需用全站仪以坐标法定出其平面位置,用水准尺配合坡度孔口管倾角,用前后差距法测定孔口管外插角。孔口管外插角,用测量仪器,量测钢管钻进的偏斜度。孔口管牢固焊接在工字钢上,防止浇筑砼时产生位移。

A钻机平台利用自行设计、加工的全断面开挖台架。它是一系列型钢(工字钢、槽钢、角钢及钢管)拼焊成骨架,铺设钢筋网片作支撑平面,在平整场地上一次加工好的。然后整体拖拉到套拱前支垫牢固、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。

B移动钻机平台至钻孔位,调整钻机高度,将钻杆放入套拱孔口管中,用经纬仪、挂线、砖杆导向结合方法,反复调整,精确核定钻机位置,确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。

A钻孔由两台钻机由高孔位向低孔位对称进行,可缩短移动钻机时间,便于钻机定位。为了能顺利安装管棚钢管,钻头直径选用φ125mm。

B钻机定位经仪器量测,钻杆杆方向和角度满足设计要求后方可开钻,钻孔开始时选用低档,待成孔1.0m厚适当加压,退出接钻杆,继续钻进。

C钻孔过程始终注意钻杆角度变化,保证钻机不移位。每钻进5m用仪器复核钻孔角度是否正确,以确保钻孔方向。钻孔偏斜度过大。用特殊钻头等适合修正各种偏斜的方法进行修正。如:向下偏斜,在偏斜部分填充水泥浆,等水泥砂浆凝固后再从偏斜开始处继续钻进。向上偏斜,采用特殊合金钻头进行再次钻进。

D岩质较好时,可以一次成孔。

E钻机施工过程要经常用测斜仪测定位置,根据钻机工作时间、状态及时判断成孔质量,及时处理钻机施工过程中出现的坍孔、卡钻问题。

F钻机施工过程中确保动力器,扶正器、合金钻头按同心圆钻进。随时对转机的动力器、扶正器、合金钻头进行检查。

G认真作好钻进过程原始记录,对每一个孔要记录转孔时间、成孔时间,及时对孔口岩屑进行地质判断、描述,以此作为洞身开挖的超前地质预报。

钻孔完毕后先用地质岩芯钻杆配合钻头进行来回扫孔,清除浮渣至孔底,确保孔径、孔深符合要求、防止堵孔;再用高压风从孔底向孔口清理钻渣;最后用经纬仪、测斜仪等检测验收孔深,孔倾角和外插角。

A下料管棚钢管前预先按设计每个钻孔的钢管进行配管和编号,以保证同一断面上管接头不超过50%,相邻钢管接头前后至少错开1m。

管长度为3m。则偶数管长为6m)。

B为综合利用钢管整料(即长度为9m整),基于管节长度下为3m、6m。并分别予以奇偶数编号,奇偶数不同的管长相差3m(若奇数已下料好的管棚钢管分节钢管在专用管床上加工好外丝扣,棚管四周钻φ10出浆孔;为便于入孔,首节钢管管头焊成圆锥形。

B长管棚钢管分节安装采用厚壁管箍工艺,上满丝扣,丝扣长度不应小于150mm,相邻孔间管节奇偶错开,前期靠人工送管,当阻力增大,人力无法送进时,用10t以上卷扬机配合滑轮组多方向反压顶进,顶进中始终保证反压合力方向与孔轴线一致。

注浆量由压力控制,初压0.5~l.0MPa,终压为2.0MPa,持续5min结束.注浆量一般为钻孔圆柱体的1.5倍,若注浆量超限,仍未达到压力要求,调整浆液继续注浆,直至符合注浆质量标准,确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙均被浆液充填,方可终止注浆。注浆结束后管内用M30水泥砂浆填充密实。如遇易塌方及围岩破碎且富水地段,在钢管内先放置钢筋笼,再向管内注入水泥、水玻璃浆液,以达到补强。超前大管棚施工工艺框图如下:

2.3超前导管支护施工

2)超前小导管施工工艺

在钻孔前,先喷砼将开挖面封闭,以防漏浆。为了保证小导管钻眼时的施工安全,以及为了便于钻眼及控制小导管的仰角,应在一个循环的开挖及初期支护完毕后进行钻孔。初期支护喷射砼时应注意预留出靠近岩面的那榀拱架(该拱架根据小导管的环向布置根数及间距相应在拱架上开孔)不要被砼覆盖;钻孔时应使用孔眼较管径大20mm以上,用台车钻杆钻孔并按设计控制钻杆仰角,孔钻好后,进行吹眼,后再将钻杆换钎尾,将导管贯入孔中,外露20cm,以便连接注浆管,并将小导管周围空隙封堵严实。

注浆:小导管注浆采用压力—流量双条件控制,使用KBY50/70型或性能类似的注浆泵,其注浆压力及注浆量与岩石裂隙、土壤渗透系数等有关,根据现场试验而定。浆液材料初步拟定为水泥浆,水灰比W/C=1:1,注浆压力一般控制在0.5~1.0Mpa,水泥标号:425,必要时在孔口设止浆塞。注浆材料、注浆方式及注浆压力在实际操作时将根据现场实际暴露的围岩情况进行调整。注浆完成后管内用M30水泥砂浆紧密填充。

①小导管应从钢架腹部穿过,尾端与钢架焊接,外插角和间距应符合设计。

②钻孔、安装后,合理封堵管口,使其能承受规定的最大注浆压力。

③注浆前,应对开挖面及5m范围内的坑道喷射厚为50~100mm混凝土或用模筑混凝土封闭,以防止注浆作业时,发生孔口跑浆现象。

④注浆压力应为0.5~1.0MPa,注浆按由下至上的顺序施工,浆液先稀后浓,注浆量先大后小。

⑤注浆标准:以终压控制为主,注浆量校核。当注浆压力为0.7~1.0MPa,持续15min即可终止。

超前锚杆设置在洞身V、Ⅳ级围岩段,锚杆采用长4.5m(5.0m)的Ф22钢筋,锚杆环向间距40cm,外倾角约10°,施工时应根据岩体节里面产状确定锚杆的最佳方向。利用人力配合台架风钻打眼,填锚固剂、人力安设锚杆,待终凝后按要求抽样进行锚杆抗拔试验。锚杆预先在洞外按要求加工制作,施工时保证锚杆钻孔位置及孔深。锚杆应保持不小于1.0m的搭接长度,尾部应焊接在系统锚杆尾部,以增强共同支护能力。

其施工工艺见初期支护锚杆施工。

针对隧道洞口的围岩状况,洞身采用环形开挖预留核心土法及台阶法。

本标段隧道暗洞衬砌结构按新奥法原理,采用复合式支护结构形式。根据设计要求,本标段隧道各级围岩的衬砌结构形式主要有Ⅴ级围岩、Ⅳ级围岩两种结构形式。

具体各级围岩下的施工方法见下表所示:

(1)Ⅳ级围岩施工方案

①采用台阶法施工应符合下列规定:

A装渣机械紧跟开挖面。

B控制上台阶钢架下沉和变形,做好锁脚锚杆。

C岩体不稳定时应缩短进尺,先施工边墙支护,后开挖中间岩体;左右错开或拉中槽后再开挖边墙。

A上台阶开挖;B上台阶初期支护;C下台阶开挖;D下台阶初期支护;E全断面二次衬砌。

A台阶不宜多分层,上下台阶之间的距离尽可能满足机具正常作业,并减少翻渣工作量;当顶部围岩破碎,需支护紧跟时,可适当延长台阶长度。

B施工亦应先护后挖,宜采用超前锚杆或超前小钢管辅助施工措施。开挖应尽量采用微震光面爆破技术。

C初期支护应紧跟开挖面;上台阶施工时,钢架底脚宜设锁脚锚杆和纵向槽钢托梁,控制其下沉和变形。下台阶在上台阶喷射混凝土强度达到设计强度的70%后开挖。

D隧道两侧的沟槽及铺底部分应和下台阶一次开挖成型。

E台阶分界线不得超过起拱线,台阶长度不得大于隧道开挖宽度的1.5倍,下台阶马口落底长度不大于2榀钢拱架的长度;应一次落底,并尽快封闭成环。

F台阶长度不宜过长,应尽快安排仰拱闭合防雷及接地安装施工方案,改善初期支护受力条件。

(2)Ⅴ级围岩施工方案

A上弧形导坑开挖;B拱部初期支护;C预留核心土开挖;D下台阶中部开挖;E下台阶侧壁部开挖;F仰拱超前浇筑;G全断面二次衬砌。

A环形开挖预留核心土法,将开挖断面分为上、中、下及底部四个部分逐级掘进施工,每循环开挖进尺控制在0.5~1m之间,核心土面积应不小于整个断面面积的50%。上部宜超前中部3~5m,中部超前下部3~5m,下部超前底部l0m左右。为方便机械作业,上部开挖高度控制在4.5m左右,中部台阶高度也控制在4.5m左右,下部台阶控制在3.5m左右。

B核心土与下台阶开挖应在上台阶支护完成、喷射混凝土强度达到设计强度的70%后进行。为防止上台阶初期支护下沉、变形,其底部宜加设槽钢托梁,托梁与钢架连为一体,钢架底部应按要求设置锁脚锚杆,并与纵向槽钢焊接,锚杆布设俯角宜为450。

C每一台阶开挖完成后,及时喷射4cm厚混凝土对围岩进行封闭,安装钢架、锁脚锚杆、径向锚杆和钢筋网,分层复喷混凝土到设计厚度,必要时各台阶设临时仰拱加强支护,完成一个开挖循环。

D对土质的隧道应以核心土为基础设立3根临时钢架竖撑以支撑拱顶和拱腰空调安装工程施工组织设计,核心土根据围岩量测结果适当滞后开挖。

2)洞身开挖(钻爆施工)

本项目隧道(分离式隧道)施工时,为减少对围岩的扰动,采用光面爆破或预裂爆破技术,并根据不同的围岩级别进行相应的施工方法。(具体的总体施工步骤见本章节的相关内容)

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