煤窑采空区专项施工方案施工方案.doc

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煤窑采空区专项施工方案
1 编制依据
国家、铁路现行《新建时速200~250公里客运专线铁路设计暂行规定》、《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》、《铁路隧道设计基本规范》、《铁路隧道施工规范》。
设计变更文件：四方会议纪要。
新中梁山隧道现场调查资料。
2 编制目的
为更好的进行新中梁山隧道进口煤窑采空区的施工，保证施工安全、指导施工生产，特编制此方案.
3 适用范围
本方案适用于新建铁路成渝客运专线CYSG—6标新中梁山隧道进口###＃###＃##30段煤窑采空区的施工.
4 工程简介
（1）＃＃＃##隧道采用双洞分修,长度分别为4124 m、4119m ，隧道位于中梁山中部，自西向东横穿观音峡背斜，背斜轴部为测区地下水的分水岭，其两侧形成两个独立的地下水体系。本区地下水补给来源主要为大气降水，含水层多为易溶蚀的碳酸盐岩，地表多成槽谷凹地，岩溶发育,有利于地表水汇集。
（2）**＊＊**隧道DK290+295～DK290+850、DK291+650～DK292+650、DK293+400～DKK294+050，右线隧道YDK290+325～YDK290+850、YDK291+670～YDK292+600、YDK293+360～YDK294+010段穿越煤系地层，局部有瓦斯积聚的可能，属低瓦斯隧道，采取本瓦斯施工方案。
根据区域地质资料， 隧道穿越三叠系上统须家河组的含煤地层1、3段以紫褐、灰黑色等泥页岩为主，夹薄层状砂岩、炭质页岩及薄煤层、煤线，煤层厚约0。1～0。4m，夹有数层煤层薄，瓦斯含量甚微，已有在观音峡背斜开挖的隧道，在穿越须家河组地层时实际瓦斯涌出量均比较小，其上限值多在0.2~0。4m3/min之间，而开采须家河组煤层的矿井，其瓦斯涌出量也在0.3m3/min以下。考虑到瓦斯涌出存在的不均衡性,这一地层的最大瓦斯涌出量应不大于0.5m3/min。因此隧道洞身穿须家河组,其瓦斯含量较小，属低瓦斯段,但不排除可能局部积聚瓦斯。
(3）涌水量计算
**＊左线隧道正常涌水量为12000m3/d，雨季最大涌水量为30000m3/d。
＊**＊右线隧道正常涌水量为8000m3/d，雨季最大涌水量为20000m3/d。
5 施工方案及技术要求
(1）对隧道拱部范围坍塌体进行小导管注浆固结，于YDK290+784处拱部位置施作φ42小导管注浆加固,浆液采用1：1水泥浆，小导管外插角45°，长6。0m，环向间距0。4m。
（2）待塌体注浆固结之后，于YDK290+780处拱部施作φ89大管棚，管棚长度20m，环向间距0.4m，外插角3～5°，并注1：1水泥浆。
(3）YDK290+780~+800段采用Ⅴ级I型复合式衬砌,初期支护采用拱墙I18工字钢架加强支护，间距0.6m/榀设置,并于采空区范围内拱顶预留3根φ108钢管。
（4)待采空区范围开挖支护完毕之后,二衬施作前对拱部空腔采用C20泵送混凝土回填，回填高度至拱顶以上2m。
（5）采空区对应左线隧道D3K290+776~+796段拱部采用Ф89大管棚进行超前支护，长度20m，环向间距0.4m。初期支护采用拱墙I18工字钢架加强支护，间距0.6m/榀设置.
（6)采空区对应左线隧道D3K290+776～+796段拱部采用φ89大管棚进行超前支护，长度20m，环向间距0.4m。初期支护采用拱墙I18工字钢架加强支护,间距0.6m/榀设置。
5.1施工作业平台
为方便小导管及管棚作业施工，采用隧道弃碴回填成作业平台.平台共分两个台阶,即小导管作业平台和管棚作业平台，小导管作业平台长6米，距离拱顶初支面垂直距离2米；管棚作业平台长8m，距离拱顶小导管作业平台垂直距离为2。5米，即距离拱顶初支面垂直距离4。5米；管棚作业平台距离仰拱填充面垂直距离为4.7米,填筑长为15。77米的缓坡,便于机械设备运至作业平台。弃碴回填过程中要用挖机分层碾压，避免机械设备使用过程由于平台不稳而失衡。详见附图1.
5。2小导管施工
5。2.1小导管参数
（1)规格：φ42，壁厚3。5mm；
(2）单根长度：6。0m；
（3)环向间距：40cm；
（5)倾角：外插角45°，可根据实际情况调整；
(6)注浆材料：1:1水泥浆。
5。2.2施工工艺流程
地质调查
现场试验
效果检查
制定施工方案进行施工
施工准备
设备准备
管材加工
材料准备
喷砼封闭掌子面
机具准备
拱部放样布孔
风枪成孔
清 孔
插入小导管
注浆
1:1水泥浆
超前小导管施工工艺流程图
5。2。3制作钢花管
小导管前端做成尖锥形，尾部焊接φ8mm钢筋加劲箍，管壁上每隔10～20cm梅花型钻眼，眼孔直径为6～8mm，尾部长度不小于30cm作为不钻孔的止浆段。小导管构造见下图。
注浆小导管结构图
φ8mm加劲箍
小钢管普通焊
>30cm
15～20cm

5.2。4小导管安装
（1）测量放样，在设计孔位上做好标记,用凿岩机钻孔,孔径较设计导管管径大20 mm以上。
(2)成孔后，将小导管按设计要求插入孔中.
5。2.5注浆
采用KBY-50/70注浆泵压注1:1水泥浆。注浆前先喷射混凝土5～10cm厚封闭掌子面，形成止浆盘。
注浆前先冲洗管内沉积物,由下至上顺序进行。单孔注浆压力达到设计要求值，持续注浆10min且进浆速度为开始进浆速度的1/4或进浆量达到设计进浆量的80%及以上时注浆方可结束。
注浆施工中认真填写注浆记录，随时分析和改进作业，并注意观察施工支护工作面的状态。注浆参数应根据注浆试验结果及现场情况调整.
注浆参数可参照以下数据进行选择：
注浆压力：一般为0。5～1。0Mpa
浆液初凝时间：1～2min
水泥：P。O42。5普通硅酸盐水泥
砂:中细砂
5。2.6注浆异常现象处理
（1）串浆时及时堵塞串浆孔。
（2）泵压突然升高时，可能发生堵管，应停机检查.
（3）进浆量很大，压力长时间不升高,应重新调整砂浓度及配合比，缩短胶凝时间。
5。3大管棚施工
5。3.1大管棚参数
（1）规格:φ89，壁厚6mm；
（2）长度：20m；
（3）环向间距：40cm；
（5）倾角：外插角3°~5°，可根据实际情况调整;
(6）注浆材料：1：1水泥浆。
5.3.2大管棚制作
管棚采用φ89mm热轧无缝钢管，壁厚6mm，长度为20m，在末端的钢管有一端加工成尖形；其它钢管的两端均加工成丝扣，丝口长度为15cm，采用外套丝扣连接。同一面上的接头不超过总管数的50%。钢花管上钻对穿钢管的注浆孔,孔径10～16mm，孔间距113mm,呈梅花型布置,尾部留不钻孔的止浆段150cm，相邻两对孔线成垂直状态。
5。3。3钻孔
钻孔采用YQ100-E管棚钻机。
①施工时,钻机放在平台上，用四根斜撑固定在平台上，以减小钻机工作时偏斜，提高施钻精度。为保证钻孔方向，钻机钻速及顶推压力要调到较小位置。
②钻孔时，将钻机的钻头接上孔口管，开始施钻.刚开始施工时要低速低压，钻深1m后转入正常转速。第一根钻杆外露0.2～0。3m时，停止钻进，用两根管钳人工卡紧钻杆(注意不得卡丝扣），钻机低速反钻，脱开钻杆，大臂退回原位，人工装入第二根钻杆,钻机低速送到第一节钻杆尾部，方向对准后联成一体。按此安装第三根、第四根或更多根，直到钻到设计长度。
③换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，不合格时及时更换，以保证正常作业。
④钻孔过程中遇到软质围岩或流塑状黏土时,应改用低压钻进，或者采用套管跟管钻成孔。
5.3。4安装管棚钢管
钻孔钻好后,将钻头退出，钻杆全部卸下，将预先加工好的钢管安装在大臂上，低速推进钢管,其冲击压力控制在18~20Mpa,风压控制在4。0～6.0Mpa。当第一根管推进孔内外露30～40cm时，停止钻进，使顶进的联接套与钢管脱离,大臂退回原位，人工装上第二节钢管，大臂低速钻进,使其对准第一节钢管端部（严格控制角度），人工持钳进行钢管联接，使两节钢管在联接套处联成一体，钻机再以冲击压力和推进压力顶进钢管。按同样的方法继续加长钢管至设计长度.
5.3.5注浆
(1）压水试验
压水试验的目的主要是测定岩层吸水性,核实围岩渗透性，为选择泵压、浆液配合比作参考,同时检查管路及止浆塞效果。开泵前应先将吸浆管伸入水桶,待泵吸水量正常时,关闭注浆球阀，观测泵压。
压力表正常时，持续5min不出故障即可。
（2）水泥浆的配制
浆液采用1：1水泥浆，浆液配合比需进行现场注浆试验,根据实际情况确定注浆参数.
（3）注浆施工操作要求及注意事项
①检查各种机具，进行试运转。
②注浆过程中根据地质情况等控制注浆压力，注浆压力一般为0。6~1。0MPa,注浆终压为注浆压力的2～3倍，注浆压力应逐步升高，达到终压并继续注浆10min以上。注浆过程中由专人做好记录.浆液达到要求的强度后方可进行洞身开挖.
③注浆过程中严格控制注浆压力，注浆顺序由拱脚向拱部逐管注浆.
5.4 YDK290+780~YDK290+800段支护
5。4.1洞身开挖
洞身开挖应按照《爆破安全规程》采用控制爆破或非爆破方法。
V级Ⅰ型围岩采用台阶法开挖，即上下台阶及仰拱开挖。开挖断面考虑预留变形量15cm。
V级围岩上断面开挖循环进尺不得大于60cm,下断面开挖循环进尺不得大于120cm，仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆，仰拱与掌子面的距离不得大于35m。
上台阶开挖10m后及时开挖下台阶，下台阶采用左右交错开挖，先开挖左半断面，开挖5m后开挖右半断面.
开挖时严格控制开挖断面中线及高程，按设计中线高程开挖。
开挖前应对掌子面进行断面放样，按放样开挖轮廓线开挖，不允许欠挖，拱部最大超挖值不超过15cm，边墙最大超挖值不超过10cm.
5。4.2型钢钢架
(1）设计参数：拱墙I18型钢钢架，钢架纵向间距0.6m,允许误差范围±10cm。
（2）钢架应采用胎膜焊接，在加工场地内现场绘制1:1的大样,根据设计大样图加工。
（3）钢架各焊接点要焊接牢固，不得出现脱焊、点焊、漏焊现象。
（4）钢架应在开挖或初喷混凝土后及时架设。
（5）钢架安装前应清除底脚下的虚渣及杂物，钢架底脚应置于牢固的基础上.钢架横向位置偏差±50mm，垂直度偏差±2°。
（6）钢架应尽量密贴围岩与锚杆焊接牢固，钢架之间采用φ22钢筋连接，沿钢架外缘每隔2m用混凝土垫块楔紧。
（7）钢筋拱脚打设锁脚锚杆（或锚管)，锚杆长度不小于3。5m，每侧数量为2～3组（每组2根），下断面开挖后钢架应及时落底。
（8）钢架应与喷射混凝土形成一体，钢架与围岩间的间隙用喷射混凝土充填密实,保护层厚度不得小于4cm。
5。4。3钢筋网片
（1)φ6钢筋盘条焊接成20×20cm网格,网格尺寸允许偏差±10mm，搭接为1～2个网格，允许偏差±5cm。钢筋网片焊接要牢固,表面无油污锈蚀。
（2）钢筋网应在初喷混凝土后安装，应与锚杆连接牢固。
(3)砂层地段应先铺挂钢筋网,沿环向压紧后再喷混凝土.
(4）钢筋网应随受喷面的起伏铺设，与受喷面保持一定距离,并与锚杆或其他固定装置连接牢固。
5.4.4锚杆
（1）拱部采用L-3。0m的Φ25组合中空注浆锚杆，边墙采用L—3。0mΦ22砂浆锚杆。中空注浆锚杆每延米11。5根,边墙锚杆每延米9根，间距1。2×1。0m（环×纵)。锚杆孔深要求大于10cm,锚杆孔距允许偏差±15cm,锚杆插入深度允许偏差满足设计长度的95％以上。
（2）锚杆施工应在初喷混凝土后进行，以保证锚杆垫板有较平整的基面。
(3）锚杆必须加锚垫板,垫板应用螺帽上紧并与喷层面紧贴.
（4）锚杆插入长度不得小于设计长度的95％。锚杆安装后不得随意敲击。
(5）用于边墙或俯角下倾的锚孔内,锚孔灌浆采用杆体中空通孔进浆，锚孔内排气的注浆工艺。
(6）用于锚孔上倾的仰角时,锚孔灌浆必须采用锚孔口进浆、中空锚杆体的中空通孔作排气回浆管的注浆工艺。
（7）中空注浆锚杆工艺流程见下图。
清洗整理
标出锚杆位置
钻 孔
检查锚杆
安装锚杆体、止浆塞和垫板
注 浆
封 口
制 浆
备 料
中空注浆锚杆工艺流程图

5.4.5喷射混凝土
（1)初期支护混凝土采用C25喷射混凝土，喷射厚度为23cm，最小厚度不小于2/3设计厚度，平整度允许误差100mm。
（2）喷射混凝土采用洞外自动计量拌合站拌合，湿喷工艺。喷射混凝土的回弹量：墙部不应大于15%,拱部不应大于25%。
(3）喷射混凝土的拌合要严格按照试验室开据的试验配合比施作。
（4)喷射混凝土作业应连续进行，要分层、分段、分片，按照自下而上的喷射顺序施工,分段长度不应大于6m。
（5）初喷混凝土在开挖后及时进行。
（6）分层喷射时，一次喷混凝土的厚度不小于40mm，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝后1小时后再喷射，应先用风水清洗喷射表面。
（7）复喷混凝土的一次喷射厚度：拱部为50～100mm，边墙为70～150mm.
（8)喷射混凝土终凝后3小时内不得进行爆破作业。
（9）喷射完成后要专人进行洒水养护，时间不小于14d，确保混凝土的强度。
（10）湿喷混凝土施工工艺流程见下图.
筛网φ10mm（滤出超径石子）
混凝土喷射机
混混凝土拌合
水泥
砂
石子
水
拌合时间≮1min
混凝土运输车运送
风压控制在0.45-0.7MPa
液体速凝剂
80-150cm
受 喷
围岩面
30cm
减水剂
湿喷混凝土施工工艺流程图

5.5泵送C20混凝土回填施工工艺
YDK290+780～YDK290+800段开挖支护过程中,于采空区范围内拱顶预留3根φ108钢管，二衬施作前对拱部空腔采用C20泵送混凝土回填，回填高度至拱顶以上2m。
5.5。1 原材料选择及其控制
⑴水泥的使用及保管
①水泥进场必须有出厂合格证，并经检验合格后方可使用。
②水泥进库后要注意保管,防止受潮。
③各种不同品种、标号的水泥应分别堆放，堆放时要考虑到先进先用的顺序，以免储存时期过长而失效。
④水泥出厂超过三个月有效期,或发现水泥有受潮结块现象时，均应经过鉴定后按情况使用。
⑵粗骨料
粗骨料粒径应控制在0.3～0.4D(D为管径)范围之内,D=100mm时最大粒径不能超过25mm；D=125mm时,最大粒径不能超过30mm；D=150mm时，最大粒径不能超过40mm，且应采用连续级配，针片状颗粒含量不宜大于10%。
⑶细骨料
细骨料宜采用中砂，通过0.315mm筛孔的砂不应少于15％。
⑷外加剂及掺合料的作用
①减水剂：改善砼的和易性及抹光性，增加抗渗性，减少泌水，防止离析。
②粉煤灰:提高砼和易性，增加抗渗性，减少泌水及离析，防止砼开裂，可节约水泥，利于泵送.
5。5。2 配合比设计
⑴泵送混凝土配合比，除必须满足混凝土设计强度和耐久性的要求外，尚应使混凝土满足可泵性要求。混凝土的可泵性，可用压力泌水试验结合施工经验进行控制.一般10s的相对压力泌水率S10不宜超过50%。
⑵泵送混凝土的水胶比宜为0.38～0.50。水胶比过小，和易性差，流动阻力大,容易引发堵塞；水胶比过大，容易产生离析，影响泵送性能。
⑶泵送混凝土的砂率宜为38％～45%。砂率过大，砼流动性差,泵送性能差，砂率过小，容易影响砼粘聚性、保水性,容易脱水，造成堵塞。
⑷采用高效减水剂时，泵送混凝土的坍落度宜控制在150～180mm范围之内.
⑸泵送混凝土的最小水泥用量（含掺合料)不宜小于300kg/m3，水泥用量过小,影响管壁润滑膜的形成及质量.
5。5.3 砼搅拌
⑴混凝土各种原材料的质量应符合配合比设计要求，并应根据原材料情况的变化及时调整配合比。一般情况下每班抽测2次，雨天应随时抽测。
严格按照经批准的施工配合比准确称量混凝土原材料,其最大允许偏差应符合下列规定（按重量计):胶凝材料（水泥、矿物掺合料）为±1%；外加剂±1％，粗细骨料为±2%，拌合用水为±1％。
⑵混凝土原材料计量后,宜先向搅拌机投放细骨料、水泥和矿物掺和料，搅拌均匀后加水并将其搅拌成砂浆，再向搅拌机投入粗骨料,充分搅拌后再投入外加剂,并搅拌均匀.
⑶水泥、砂、石储备要满足砼不间断施工需要。
⑷泵送混凝土搅拌的最短时间，不应小于3.0min。
⑸每种配合比的泵送混凝土全部拌制完毕后，应将混凝土搅拌装置清洗干净，并排尽积水。
5。5。4 砼运输
⑴砼在运输中应保持其匀质性，做到不分层、不离析、不漏浆。运到灌注点时,要满足坍落度的要求。
⑵混凝土宜在搅拌后60min内泵送完毕，且在1/2初凝时间内入泵，并在初凝前浇筑完毕。
⑶混凝土搅拌运输车装料前，必须将拌筒内积水倒净。当运至现场的混凝土发生离析现象时,应在浇筑前对混凝土进行二次搅拌，但不得再次加水。
⑷混凝土搅拌运输车在运输途中，拌筒应保持2~4r/min的慢速转动。当搅拌运输车到达浇筑现场时，应高速旋转20～30s后再将混凝土拌和物喂入泵车受料斗.
⑸混凝土搅拌运输车给混凝土泵喂料时，应符合下列要求：
①喂料前，中、高速旋转拌筒，使混凝土拌合均匀，若大石子夹着水泥浆先流出，说明发生沉淀，应立即停止出料,再顺转搅拌2～3min，方可出料。
②喂料时，反转卸料应配合泵送均匀进行，且应使混凝土保持在集料斗内高度标志线以上。
③中断喂料作业时，应使拌筒低速搅拌混凝土。
⑹严禁将质量不符合泵送要求的混凝土入泵.
⑺混凝土搅拌运输车喂料完毕后，应及时清洗拌筒并排尽积水。
5.5。5泵送砼操作规程及其注意事项
⑴混凝土泵的操作人员必须经过专门培训合格后,方可上岗操作。
⑵混凝土泵与输送管连通后,应按所用混凝土泵使用说明书的规定进行全面检查,符合要求后方能开机进行空运转.
⑶混凝土泵启动后,应先泵送适量水以湿润混凝土泵的料斗、活塞及输送管的内壁等直接与混凝土接触部位。方法之一润滑混凝土泵和输送管内壁.
①泵送水泥浆；
②泵送与施工混凝土相同配合比但粗骨料减少50％的混凝土通过管道。
⑷开始泵送时，混凝土泵应处于慢速、匀速并随时可反泵的状态。泵送速度应先慢后快，逐步加速.同时,应观察混凝土泵的压力和各系统的工作情况,待各系统运转顺利后，方可以正常速度进行泵送.
⑸泵送混凝土时，如输送管内吸入了空气，应立即反泵吸出混凝土至料斗中重新搅拌，排出空气后再泵送。
⑹泵送混凝土时，料斗内应保持足够的混凝土。
⑺当混凝土泵出现压力升高且不稳定、油温升高、输送管明显振动等现象而泵送困难时，不得强行泵送，并应立即查明原因，采取措施排除。可先用木槌敲击输送管弯管、锥形管等部位，并进行慢带泵送或反泵，防止堵塞。
⑻当输送管被堵塞时，应采取下列方法排除：
①重复进行反泵和正泵，逐步吸出混凝土至料斗中，重新搅拌后泵送。
②用木槌敲击等方法,查明堵塞部位，将混凝土击松后，重复进行反泵和正泵，排除堵塞。
③当上述两种方法无效时,应在混凝土卸压后，拆除堵塞部位的输送管，排出混凝土堵塞物后，方可接管。重新泵送前,应先排除管内空气后,方可拧紧接头.
⑼泵送混凝土有计划中断时，应预先确定中断浇筑的部位,且中断时间不宜超过1h.
⑽管道清洗
①洗管前先进行反吸，以降低管内压力.
②洗管时，料管出口方向前方严禁站人。
③预先准备好排浆沟、管，不得将洗管残浆灌入已浇筑好的砼上。
⑾排除堵塞,重新泵送或清洗混凝土泵时,布料设备的出口应朝安全方向,以防堵塞物或废浆高速飞出伤人.
⑿管道安装原则
管线宜直、转弯宜缓，以减少压力损失；接头严密，防止漏水漏浆，避免下斜，防止泵孔空管，灌筑点应先远后近，并符合下列要求：
①管道合理固定，不影响交通运输，不影响已绑扎好的钢筋，不影响模板振动。
②管道、弯头、配件存有备品，可随时更换。
⒀如遇混凝土泵运转不正常或混凝土供应脱节，可放慢泵送速度，或每隔4～5min使泵正、反转两个冲程,防止管路中混凝土阻塞。同时开动料斗中搅拌器，搅拌3～4转，防止混凝土离析.
⒁严禁向混凝土料斗内加水。
6、安全与环保
（1）施工现场要做好防火工作,按规定配备灭火器、消防砂箱、水池等完好有效消防设施和器材,安全标牌齐全且符合规定，禁止在施工现场抽烟。
（2）焊接操作时应戴防护眼镜和手套，并站在橡胶板或木板上。工作棚要用防火材料搭设，棚内严禁堆放易燃易爆物品，并备有灭火器材。乙炔瓶与氧气瓶不得同放一处，气瓶存放和使用间距必须大于5m,距易燃、易爆物品和明火的距离,不得少于10m。
（3）搅拌机进料斗升起时，严禁任何人在料斗下通过或停留。工作完毕后应将料斗固定好。运转时，严禁将工具伸进滚筒内。
（4）施工人员要戴安全帽，使用震动棒、平板震动器应穿绝缘胶鞋，湿手不得接触开关，电线不得有破皮漏电现象，用电设备必须要有漏电开关。
（5）施工垃圾不能随意丢弃,要有固定的垃圾存放点,定期清理；施工时尽量少破坏树木植被.
（6)洞内抽水和洞外水沟相结合，以保证不对森林环境造成破坏.
（7）开挖土（石)弃至指定弃碴场，严禁乱到。
(8）隧道爆破完后必须立即清除危石。
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