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新庄科隧道广南端洞口工程专项施工方案
西南交通建设集团股份有限公司
广那高速公路第四分部
新庄科隧道广南端
洞口工程专项施工方案
西南交通建设集团股份有限公司
广那高速公路(那洒段)第四分部项目经理部
二O一七年八月九日
目 录
一、工程概况 - 1 -
(一)隧道概况 - 1 -
(二)新庄科隧道广南端洞口地质概况: - 1 -
(三)设计情况: - 2 -
二、编制原则和依据 - 2 -
(一)编制依据 - 2 -
(二)编制原则 - 2 -
三、施工计划 - 3 -
(一)施工进度计划 - 3 -
(二)材料计划 - 3 -
(三)人员、设备投入计划 - 5 -
四、施工准备 - 6 -
五、主要施工方法及工序安排: - 8 -
(一)施工放样: - 8 -
(二)施工临时排水系统: - 9 -
(三)边、仰坡开挖: - 9 -
(四)洞口边、仰坡的防护: - 11 -
(五)边、仰坡监测: - 12 -
(六)偏压墙施工 - 12 -
(七)隧道挂口的辅助施工措施: - 13 -
(八)明洞衬砌施工: - 16 -
(九)明洞防水层的铺设: - 16 -
(十)明洞回填: - 16 -
(十一)明洞顶防、排水: - 17 -
(十二)超前支护: - 17 -
(十三)进洞方式: - 18 -
(十四)洞口段开挖、初期支护: - 18 -
六、监控量测: - 22 -
(一)现场监控量测目的: - 22 -
(二)隧道主洞监控量测: - 23 -
(三)超前地质预测、预报 - 28 -
八、安全管理措施 - 35 -
九、环保、水保措施: - 38 -
十、文明施工措施: - 39 -
十一、工期保证: - 40 -
十二、附件:施工流程图 - 40 -
一、工程概况
(一)隧道概况:
新庄科隧道为分离式长隧道,隧道左线起止桩号:ZK39+290~ZK41+850,长2560m;右线起止桩号: K39+355~K41+915,长2560m,双向四车道,设计速度80km/h,建筑限界0.75+0.5+2×3.75+0.75+0.75=10.25m,限界高度为5.0m,设计荷载为公路-I级。本隧道广南端位于曲线上,洞口纵坡坡度左线+2.6%,右线+2.6% (广南至那洒方向上坡为正)。隧道广南端洞口隧道轴线与山体正交,洞门型式左右线均采用1:0.1偏压端墙式洞门;左线明洞长度为5米,左线明暗洞分界线为ZK39+295;右线明洞长度为8米,右线明暗洞分界线为K39+363。
成型效果图
(二)新庄科隧道广南端端洞口地质概况:
新庄科隧道广南端位于云南省广南县境内,地理坐标为北纬23度24分~24度19分,东经101度35分~102度3分之间。根据现场实际情况,隧道洞口坡面上陡下缓,隧道广南端位于斜坡的陡缓相间处。隧道口坡面植被茂密,无基岩裸露。洞口围岩表层为灰黄色碎石,呈松散结构,下覆基岩为灰黄色,棕黄色石英砂岩夹细砂岩,多呈强风化碎石状,局部呈中风化碎石块,节理发育,岩体破碎,呈角(砾)碎(石)状松散结构,覆盖层较厚,风化强烈,仰坡坡陡,稳定性较差。地下水类型主要为第四系孔系水,基岩裂隙水,围岩稳定性差,开挖后遇易风化破坏,初期支护不及或支护(处理)不当时时易产生中-大规模的坍塌侧壁稳定性差,易引起地表下滑和坍塌,隧道边仰坡开挖后稳定性较差。施工前必须先挖除隧道洞口的松散土层,至出露基岩为止,同时施工好洞口临时排水系统,作好隧道洞口边、仰坡防护。
(三)设计情况:
“弱化人工痕迹,融入自然风貌”的设计理念,“早进洞,晚出洞”的施工原则,主要目的:一是避免盲目大挖大刷,造成人为高边坡,导致洞口边、仰坡失稳;二是减少对周边植被的破坏,保护生态环境。根据新庄科隧道广南端斜坡稳定情况,结合洞口段及边、仰坡围岩的稳定性,同时考虑隧道洞口地形。新庄科隧道广南端管棚设计为左右线各40米Ф108*6mm管棚超前支护,左线明洞为5米,右线明洞为8m。
二、编制原则和依据
(一)编制依据
1.1《广南至兴街高速公路(那洒段)隧道前期工程》。
1.2施工现场踏勘和调查资料。
1.3《公路工程质量检验及评定标准》(JT GF80/1-2012)。
1.4《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)
1.5《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)
1.6《公路隧道施工技术细则》(JTG/T F60-2009)
1.7《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTG E30-2005)
1.8《爆破安全规程》
1.9《云南省高速公路施工标准化实施要点》
1.10《高速公路施工标准化技术指南》
1.11其他相关技术规范和合同文件等。
(二)编制原则
2.1严格遵守国家、交通部、地方政府的法规、条例和政策。
2.2严格按照国家、当地法律、法规要求,做好环水保和文物保护工作。
2.3根据南方湿热的自然环境、气候条件制定本施工方案,力求突出重点和难点。
2.4采用新工艺、新技术,确保工程质量和造价的高度统一和经济节约。
2.5突出工程重点,强调施工方案的科学性、可实施性、科操作性,实现连续、均衡而紧凑的施工。
2.6节约成本,杜绝不必要的污染和对环境的破坏。
2.7施工技术、质量、安全、效益、进度、文明施工、标准化施工、环水保高度统一,有机结合。
2.8其他
三、施工计划
(一)施工进度计划
隧道广南端计划在2017年8月18日开始洞口开挖,2017年9月10日隧道洞口工程施工结束, 2017年10月5日隧道开始右线洞口Ⅴ级浅埋围岩开挖进洞施工。左线隧道广南端Ⅴ级浅埋围岩开挖支护施工日期2017年10月25日。
洞口工程施工进度计划表
工程名称
施工起止日期
时长(天)
开始日期
结束日期
施工准备
10
2017/8/15
2017/8/25
截水沟施工
6
2017/8/18
2017/8/24
土石方开挖
5
2017/8/24
2017/8/29
边仰坡防护
7
2017/9/3
2017/9/10
明洞开挖及排水处理
3
2017/9/12
2017/9/14
偏压墙施工
8
2017/9/15
2017/9/22
套拱及管棚施工
10
2017/9/23
2017/10/2
(二)材料计划
工程材料根据本工程的工期工求,结合施工进度,在保证原材料质量的前提下,所有工程材料满足总承包部和招标文件及施工进度要求。
表3-4洞口工程主要材料使用计划一览表
序号
材料名称
型号
进场数量
验收情况
备注
1
工字钢
I18
20t
验收合格
2
工字钢
I20
30t
验收合格
3
D25中空锚杆
D25
10000m
验收合格
4
螺纹钢
Φ12
10t
验收合格
5
螺纹钢
Φ22
20t
验收合格
6
钢筋网
Φ8
18t
验收合格
7
钢筋网
Φ6
22t
验收合格
8
钢花管
Φ108×6mm
3000m
验收合格
9
钢管
Φ133×4mm
150m
验收合格
10
注浆小导管
Φ42×4mm
3000m
验收合格
11
水泥
P.O42.5
30t
验收合格
12
碎石1
0.52-0.9
100t
验收合格
13
碎石2
100t
验收合格
13
砂
河砂
200m³
验收合格
14
水玻璃
35玻美度
1t
验收合格
(三)人员、设备投入计划
新庄科隧道广南端洞口工程施工各工种劳动力投入表
序号
工种名称
隧道施工一队(人)
砼拌和站 (人)
合计(人)
1
混凝土工
5
5
2
钢筋工
4
4
3
模板工
5
5
4
架子工
5
5
5
喷浆、支护工
10
10
6
爆破工(掘进工)
5
5
7
电焊工
2
2
8
机修工
2
1
3
9
汽车司机
4
2
6
10
机械司机
4
2
6
11
测量工
3
3
12
电工
2
1
3
13
安检员
2
2
14
质检员
2
2
15
试验员
2
1
3
16
普工
8
8
17
管理人员
10
1
11
18
合计
75
8
83
用于本分项工程的施工机械和测量仪器清单
仪器名称
规格
单位
数量
工作性能
挖掘机
小松PC220
台
2
良好
自卸汽车
20吨东风
台
4
良好
装载机
山工656D
台
2
良好
模板台车
SDF-13
台
2
良好
砼拌和站
JSJ1000
个
2
良好
砼搅拌运输车
红岩
辆
4
良好
电动空压机
24立方米螺杆
台
4
良好
隧道通风机
SDF(B)-NO12.5
台
2
良好
开挖及喷浆台车车车
台
2
良好
锚喷支护设备
喷浆手
台
1
良好
砼输送泵
HBT60B
台
2
良好
压浆机
GB-R36/7
台
2
良好
发电机组
200GF
台
2
良好
变压器
1200型
台
2
良好
电焊机
500
台
4
良好
污水泵
50W20
台
2
良好
钢筋切割机
台
2
良好
全站仪
中玮ZT15
台
1
良好
水准仪
Spring32
台
1
良好
钢尺
50m
把
1
良好
塔尺
5m
把
1
良好
四、施工准备
认真组织,确保该隧道洞口工程施工质量、进度、安全等满足要求,保证工程施工顺利推进。我部从人员、机械设备、技术、场地、材料等各方面做了大量具体而充分的施工准备,并制定了相应的施工方案和计划。完成四通一平等工作。
①、施工便道、施工场地准备已经完成
②、工程施工所需的机具设备、检测仪器已进场,工作性能良好。
③、材料准备:所有用于工程实体施工的材料均经过现场取样试验,各项指标满足要求,经过监理单位批准进场使用,施工过程中,严格加以管控。
④、技术准备
导线点、水准点已加密、复测,测量成果符合设计与规范要求、
现场施工放样已完毕,中、边线控制桩按设计文件要求进行放样。
完成图纸审核,分级技术交底工作完成,施工技术准备工作完成。
1、便道准备:
本工程项目使用的便道主要有九克村原有便道,红线内纵向便道,新建便道已建成通车,能够满足本工程所需材料的运输工作。便道宽度6.5米,每400米设置错车道一个,错车道宽度8.5米,长度40米,路面根据设计进行硬化和处置。排水提供通顺,能及时、顺利排出地表水和浅层积水。
- 40 -
维修完成后的纵向便道
2、施工用水:
混凝土等主要用水项目材料由混凝土部统供,自来水已经落实,管道架设已经完成,满足施工和生活用水需求。
3、施工用电:
前期由发电机组发电供应施工用电(配备200和250型发电机组各一台发电供施工用电使用),根据总包部计划,2017年10月底架设完成一条500KW施工用电线路,供应隧道施工初期用电供应。11月底完成施工用电架设工作,确保用电供应满足施工要求。
4、场地平整:
施工前已经完成施工场地平整、临建设施施工和初步建设,施工平台及施工场地平整工作满足施工要求。钢筋加工厂、小型拌合站各一个,钢筋加工厂面积不小于1000M2~1500m2,住宿区面积不小于2.5~3.5m2/人,办公面积每人不小于6.00m2/人,会议室面积不小于60m2。住宿区、钢筋加工棚、拌合站分区布置,每个分区严格按照文明施工和平安工地考核标准进行建设和布置。具体如下:
驻地办公室372m2,空压机房1个225m2,高位水池一个150m3,两台1000KVA、变压器组成的变配电房两个250m2,职工宿舍1672m2,混凝土拌和站及存料场3535m2,停车场600m2。具体布置详见《广那高速公路(那洒段)第四工段隧道一队施工总体布置平面图》。
五、主要施工方法及工序安排:
根据新庄科隧道广南端斜坡稳定情况,结合洞口段及边仰坡围岩的稳定性,同时考虑隧道洞口地形,新庄科隧道广南端采用端墙式洞门,对称式明洞(左线0米,右线5米),Ф108*6mm管棚超前支护的施工进洞,施工过程中若发现实际情况与设计不符,及时上报相关单位,进行设计变更。
边、仰坡开挖时要尽量减少对周边围岩的的扰动。边、仰坡开挖施工时尽量避免仰坡开挖超欠挖,应根据实际地形,精确放样;边坡施工前必须认真复测隧道洞口段平纵面线,不要盲目大挖大刷,造成人为高边坡,影响隧道洞口安全。
隧道洞口边、仰坡开挖过程中,强化设计的“零”开挖理念,严格控制边、仰坡成形坡比及隧道洞口桩号。在边、仰坡坡比满足设计及规范要求,同时确定开挖后边、仰坡的稳定程度符合安全要求的前提下,应尽量少破坏边、仰坡周围的埴被,以减少对坡面围岩原始内应力的扰动,确保边、仰坡的稳定。
隧道洞口工程是确保隧道施工安全的关键所在,加之隧道洞口地质条件复杂,隧道埋深较小,隧道洞口边、仰坡开挖后容易失稳。为确保安全进洞,洞口对称式明洞段采用明洞明作施工法施工,洞门采用端墙式洞门,Ф108*6mm管棚超前支护的施工进洞方案,右洞先行,左、右洞掌子面错开距离不得小于30米,以确保隧道施工安全)。洞口加固遵循“宁强勿弱”的原则。洞口施工内容主要有边、仰坡开挖、洞口边、仰坡加固及防护、排水系统、对称式明洞衬砌、明洞顶回填、洞门工程等。
主要施工程序为:施工放样→洞顶截水沟施作→洞口及明洞分层开挖→边、仰坡防护→洞口加固→施工作暗洞超前支护→明洞衬砌→明洞顶回填→施作永久排水系统→洞门工程施工→进洞。
(一)施工放样:
隧道洞口边、仰坡开挖施工前,应先对隧道进广南端控制点分组平行进行联复测,在确保结果符合测量规范的前提下,在隧道口适当位置埋设固定加密点,加密点经过分组平行测设,精度满足要求后,再使用。采用坐标法进行放样,认真核对施工设计文件,确保设计文件无误后,加强施工放样复核和检测,确保洞口边仰坡施工放样准确,开挖坡口宜比设计适当外移5-10cm确保路基宽度和边坡坡比。。
(二)施工临时排水系统:
测量工作完成,确保无误后,及时施作完善的临时排水系统。要求洞顶截、排水沟(截水沟距边、仰坡开挖边线一般5米以上,设计有说明按照设计进行控制)流水纵坡、线型、实体质量、几何尺寸、砂浆(混凝土)强度等各项指标满足规范和设计要求,当流水纵坡大于3%时,应采取加固措施进行加固。具有足够的过水能力,坡脚采取防冲刷措施,严防雨季洪水倒灌进洞。为了保证洞口排水畅通无阻,洞顶截水沟直接接至隧道洞口外的原自然水沟内,与周围排水设施形成一个完整、封闭的系统,减少积水对隧道洞口的冲蚀,以确保隧道施工安全。洞顶截水沟施工用材料在隧道洞口边、仰坡开挖前采用人工配合机械首先运送至施工现场。洞顶截水沟沟槽开挖采用人工开挖,每开挖一段(不超过15米)砌筑一段,浆砌片石采用坐浆挤浆、分层错缝、片石大面朝下的施工工艺进行,片石尺寸15~45cm,片石强度不得小于30兆帕,砂浆强度满足要求,配合比严格按照设计配合比进行控制,所用原材料经过取样检测,各项指标满足要求,经过监理及其他相关单位批准进场使用。片石使用前剔除尖角、表面影响结构的污染物质,确保片石和胶结体(砂浆)良好胶结;截水沟施工过程中必须设置专人进行安全监控,严防滚石伤人。
(三)边、仰坡开挖:
洞顶截水沟施工完成,形成良好排水系统后,进行边仰坡施工。边仰坡施工必须严格按照规范、设计和施工方案进行,由专人进行指挥,选派技术熟练操作人员进行开挖,施工前,首先对坡面情况进行检测,清除危石、孤石等危险因素。整个施工过程由专人进行指挥,随时观察观察地质变化以及滑坡情况,一旦出现危险迹象,及时有序组织撤离,撤离首先以人员安全为主,确保人员安全的前提下,再撤离施工机械设备等。
洞口边、仰坡采用人工配合机械进行开挖。为了保证隧道工程施工进度,开挖前做好各项准备工作,包括场地平整、弃土场设置、便道修筑、机械调试、交底等各项工作。边、仰坡开挖由上至下分级进行,开挖完成一级边坡,及时组织进行防护,杜绝边坡长期外露,被雨水冲刷,造成安全隐患甚至造成人为因素坍塌,一旦发现地质情况与设计不吻合,坡比过陡,边坡防护形式不能满足要求,及时上报,现场进行踏勘,对设计进行变更或者采取相应措施进行加固。开挖宽度、边坡坡比、外观质量等各项指标满足设计及规范要求,开挖讲究曲线段圆滑、直线段直顺,开挖前制作专门坡比架,开挖过程对开挖边坡坡比进行检测和控制,开挖坡口线应提前确定,直线段及地形平整地段1颗桩/10米,曲线或者地形变化大的地段1颗桩/3-5米。坡口采用双飞粉或者其他显眼的物质进行标记,挖机、装载机等操作人员经过培训考核合格,持证上岗,选用技术熟练、具备良好边坡开挖技术操作人员进行边坡开挖。开挖由专人进行指挥和管理,所有参建人员必须服从指挥人员的管理。
洞口和明洞边、仰坡按设计的坡率分层开挖,并严格控制隧道洞口里程桩号。每开挖一级,及时对边、仰坡进行锚、网、喷防护。遇石质围岩时,采用带破碎头的挖掘机破碎围岩,严禁采用深孔爆破,以减小对边仰坡围岩的扰动,同时采用挖掘机集碴,装载机配合自卸汽车装运,弃于指定弃碴场。边、仰坡开挖时要尽量减少对周边围岩的的扰动。边、仰坡开挖施工时尽量避免仰坡开挖超欠挖,根据实际地形,精确放样,超前支护紧贴原始地面施工;边坡施工前必须认真复测隧道洞口段平纵面线,不要盲目大挖大刷,造成人为高边坡,影响隧道洞口安全。
隧道洞口边、仰坡开挖过程中,强化设计的零开挖理念,严格控制边、仰坡成形坡比。在边、仰坡坡比满足设计及规范要求,同时确定开挖后边、仰坡的稳定程度符合安全要求的前提下,应尽量少破坏边、仰坡周围的植被,以减少对坡面围岩原始内应力的扰动,确保边、仰坡的稳定。
洞口开挖应随时检查、观察边坡和仰坡的稳定,如有滑动、开裂等现象,应适当放缓坡度,保证边(仰)坡稳定和施工安全。
当洞口出现地层滑坡、崩塌、偏压时,应采取相应应急措施:
a、滑坡:可采取地表锚杆、深基桩、挡墙、土袋或石笼等加固措施;
b、崩塌:可采取喷射混凝土、地表锚杆、锚索、防落石棚、化学药液注浆加固等措施;
c、偏压:可采取平衡压重填土、护坡挡墙或偏压上方地层挖切等措施,以减轻偏压力;
d、开挖中对地层动态应进行监控量测,检查各种处理措施的可靠性。
(四)洞口边、仰坡的防护:
测量放样→开挖→边仰坡开挖验收→钻孔定位→钻孔→注浆→注浆、锚杆验收及锚杆安装→挂网→验收→喷射混凝土→下道工序施工。
洞口边、仰防护加固应遵循“宁强勿弱”的原则。边坡、仰坡放坡开挖形成的临时边、仰坡采取挂ф6mm、@20cm钢筋网,喷射10cmC25混凝土,采用长3.5米、间排距1.2*1.2m的Ф22普通砂浆锚杆交错支护及加固措施。为确保安全进洞对暗洞段洞口采用Ф108*6mm超前管棚及钢支撑护拱加固。所有边坡防护和洞口加固措施,均应严格按照设计图纸和施工技术规范要求及时施作。
1、根据洞口边、仰坡的地质情况,在洞口边、仰坡进行喷射C25混凝土前应将岩面粉尘和松动石块、浮土清除干净,接着全面初喷4cm厚的C25喷射混凝土,最后按设计要求施作锚、喷、网防护。C25喷射砼使用原材料各项指标经过取样检测满足要求,严格按试验室提供配合比拌制,喷混凝土回弹率应符合规范要求,按照规范进行取样、养护、制作试块进行检测。为了确保隧道洞口边、仰坡防护施工的安全,在施工过程中,必须严格控制初喷砼的质量,特别是初喷砼的厚度、施工工艺及强度。
2、为确保隧道洞口边、仰坡的长期稳定,边、仰坡锚杆施作时遵循锚固药卷的使用要求,精确控制其泡水时间,随泡随用。锚杆施作方向一般沿轮廓线法向施作。当遇软弱的岩层面和节理裂隙可能对隧道稳定性产生不利影响时,锚杆方向应垂直于不利结构面施作。挂钢筋网在砂浆锚杆施作后安设,钢筋类型及网格间距按设计要求施作。钢筋网随被支护岩体的实际起伏状铺设,并在初喷混凝土后进行,与被支护岩面间隙小于3cm。钢筋网与钢筋网连接处、钢筋网与锚杆连接处点焊在一起,使钢筋网在喷射时不易晃动。钢筋网在加工场加工成片,在施工现场再焊接起来形成整体。
(五)边、仰坡监测:
隧道洞口边、仰坡开挖、支护完成后,及时在坡面外适当位置埋设监控量测点,并定期进行量测,及时掌握坡面的变形情况,并进行量测数据分析,为隧道洞口安全建立完整的监控量测档案,准确控制隧道洞口安全。
(六)偏压墙施工
1、基槽挖土方:本工程挖基槽土方采用挖掘挖机及人工配合进行开挖。挖基配合墙体施工分段进行,先测量放线,定出开挖中线及边线,起点及终点,设立桩标,注明高程及开挖深度,用1m3反铲挖掘机开挖,多余的土方装车外运弃土。在施工过程中,应根据实际需要设置排水沟及集水抗进行施工排水,保证工作面干燥以及基底不被水浸。
2、地基处理:地基承载力要求达到250MPa以上,如未达到,需对地基进行加固处理
3、钢筋绑扎,根据设计图(图号S5-14-2-4)进行钢筋绑扎。安装,钢筋接长,采用单面10d焊接。接头错开,同一截面接头数量不太于50%
4、现浇砼基础:按挡土墙分段长,整段进行一次性浇灌,在清理好的垫层表面测量放线,立模浇灌。 砼标号为C30钢筋砼
5、现浇墙身砼:采用分层浇注,每层高度为1.5~2.0m,现浇砼挡土墙与基础的结合面,应按施工缝处理,即先进行凿毛,将松散部分的砼及浮浆凿除,并用水清洗干净,绑扎钢筋,然后架立墙身模板,砼开始浇灌时,先在结合面上刷一层水泥浆或垫一层2—3公分厚的1:2水泥砂浆再浇灌墙身C30砼。
墙身模板采用光面七夹板拼装,竖枋用8×10cm枋间距为40cm,用钢管作围楞,用8×10cm的木枋作斜撑进行支撑,侧模用ф16的螺栓对拉定位,螺栓间距为80cm,螺栓穿孔可采用内径为20—25cm的硬塑料管,拆模时,将螺栓拔出,再用1:2水泥砂浆堵塞螺栓孔,墙身模板超过4米高采用二次立模的办法。当砼落高大于2.0m时,要采用串筒输送砼入仓,或采用人工分灰,避免砼产生离析。砼由砼加工厂,用砼运输车运至现场,混凝土输送泵进行浇灌,砼浇灌从低处开始分层均匀进行,分层厚度一般为30cm,采用插入式振捣器振捣,振捣棒移动距离不应超过其作用半径的1.5倍,并与侧模保持5—10cm的距离,切勿漏振或过振。在砼浇灌过程中,如表面泌水过多,应及时将水排走或采取逐层减水措施,以免产生松顶,浇灌到顶面后,应及时抹面,定浆后再二次抹面,使表面平整。
6、泄水孔的处理
挡土墙泄水孔为Φ110mm的PVC管,纵向每隔2m预埋一根。
(七)隧道挂口的辅助施工措施:
洞口套拱及大管棚施工
新庄科隧道为双车道隧道,在洞口浅埋地段及Ⅴ级浅埋软弱围岩地段施工难度较大,施工时采取强有力的辅助施工措施与初期支护相结合。本隧道主洞Ⅴ浅埋级开挖采用的辅助施工措施为超前长管棚。
隧道广南端洞口围岩表层为灰黄色碎石,呈松散结构,下覆基岩为灰黄色,棕黄色石英砂岩夹细砂岩,多呈强风化碎石状,局部呈中风化碎石块,节理发育,岩体破碎,呈角(砾)碎(石)状松散结构,覆盖层较厚,仰坡坡陡,稳定性差。左右线均采用40米长φ108超前长管棚方案辅助进洞。长管棚材料采用φ108钢花管,壁厚为6mm,管棚的施工工艺如下:
导向墙(套拱)施作:在明洞外轮廓线外由测量人员用测量仪器定位标出,导向墙整体由C30钢筋砼浇注而成,厚度为70cm,安装4榀I18工字钢和33根长度为2米的φ127导向钢管,采用φ25钢筋固定,见图号S5-14-5-2所示。导向钢管环向间距为40cm,工字钢纵向间距60cm,环向采用Φ22钢筋连接,环向间距为100cm。长管棚外插角采用相对隧道纵坡的3°夹角,利用电焊机在拱架和导向管间点焊定位使导向管的倾角达到设计角度后再浇注砼固管(管口预先用编织袋填塞);地基承载力要求不小于250KPa;导向墙浇注从两侧拱脚向拱顶对称进行。当地基不能满足承载力时,套拱基础下增设注浆小导管加固。管棚在施工过程中必须保证套拱的稳定,不偏移不沉降,必要时可增设临时支撑。套拱在暗洞开挖前完成。
套拱施工工艺流程:测量放样,套拱环形槽开挖,套拱基础开挖,套拱拱架制作安装,连接筋安装,导向管加工定位、检验导向管角度,模板安装、加固,浇筑套拱砼,养生、拆模。
套拱内刚拱架由I18工字钢(Q235钢)组成,段与段之间采用螺栓连接,I18工字钢焊接在22×20×1.4cm钢板上。见图号S5-14-5-2所示。
(2)钻机就位,检验钻杆方向与角度,必须与导向管在一条轴线上,并外插角与导向管相符。用红油漆标示出奇偶数孔位,钻机立轴方向必须严格准确控制,钻孔施工顺序根据洞口地质情况确定,左线地表土为全~强风化砂岩,采用隔1~2孔钻进,右线地表强~中风化基岩外露,采用隔孔钻进。从拱顶中央部位先偶数后奇数向两侧施工。大管棚孔位编号见图号S5-14-5-2所示,先施工拱顶第19孔,然后施工15、21孔直到1、33孔,最后施工18、20孔直到1、32孔。
(3)钻孔进尺和纠偏:钻机初始速度不宜过快,在钻进50cm后再转入正常速度,保持匀速钻进,同时施工过程中要经常用测斜仪量测钢管钻进的倾斜度,发现偏超设计时立即纠正后再施工。每换一次钻杆前向孔内压入高压风并缓慢提出钻杆将孔内的残碴吹出,反复几次后再继续换杆钻进,大管棚长度15m,钻孔深度略长于钢管长度50cm。
(4)钢管加工安装和注浆:长管棚设4.5m无孔端预留止浆端和有孔钢花管,有孔钢花管采用电钻钻孔径大小为φ15mm的注浆孔,孔间距为30cm,梅花形布置,见图图号S5-14-5-2;管节连接头采用30cm长φ102*6套丝管,上满丝扣,钢管编组务必保证多根钢管在同一横段面上接头数不大于50%,相邻钢管的接头至少错开1米距离以上。
管棚采用履带式潜孔钻机钻孔作业,管棚安装采用挖机辅助循序顶进,均匀加压,不要过快、过猛,发现顶进阻力大时,可边旋转、边顶进,甚至借冲洗液辅助顶进。
①顶管工艺
采用大孔引导和管棚钻进相结合的工艺,即先钻大于棚管直径的引导孔,然后利用改装后钻机的冲击和推力,挖机配合将安有工作管头的棚管沿引导孔钻进,接长棚管,直至孔底。
②钢管顶进的作业要点
a.管件制作:管棚采用Φ108×6mm无缝钢管,采用套丝连接,单节管棚长度采用3m、6m,接长时先将第一根钢管顶入钻好的孔内,再逐根联接。事先加工好的管节联接套,要预先安装在每节钢管两端,便于联接。第一根钢管前端要焊上合金钢片空心钻头,以防管头顶弯或劈裂。
b.接长管件应满足管棚受力要求,相邻管的接头应前后错开,避免接头在同一断面受力。
c.使用水平液压钻机施作大管棚施工时,用于钻引导孔的冲击钻头Φ127mm, 在顶管大臂的凿岩机上安装与管棚直径相应的钢管顶进联接套。
d.顶管作业:先将钢管安放在大臂上后,凿岩机要对已钻好的引导孔,低速推进钢管,其冲击压力控制在18~22Mpa,推进压力控制在4.0~6.0Mpa。
e.接管:当第一根钢管推进孔内,孔外剩余30-40cm时,开动凿岩机反转,使顶进联接套与钢管脱离,凿岩机退回原位,人工装上第二节钢管,大臂重新对正,凿岩机缓慢低速前进对准第一节钢管端部(严格控制角度),人工持链钳进行钢管联接,使两节钢管在联接套处联成一体。凿岩机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管。
在注浆施工中为避免先注浆孔的浆液流入相邻未注浆孔,引起堵塞钢管四周的小圆孔,造成相邻孔注浆困难,采用隔孔注浆。注浆液采用水泥-水玻璃双液浆,水泥浆水灰比为1:1,水泥浆与水玻璃体积比为1:0.05,压浆初始压力为1.0MPa,终压压力在2.0MPa,注浆最后保持终压压力对注浆管续压20分钟以上。为保证施工质量,在实际注浆施工前进行现场原位注入试验,做好注浆记录,确定科学的注浆方法及最优注浆参数等,来指导注浆施工,以注浆密实。管棚孔口设排气阀,注浆前排气阀打开排气,等浆液从排气阀开始流出时,再把排气阀关掉。如果注浆过程注浆速度过快可能发生跑浆现象,应立即关闭注浆孔,在水泥浆初凝前采用间歇性注浆,一定确保注浆效果。
在每根钢管注浆完成后,紧接着在全部钢管内注满M30号水泥砂浆,达到增强钢管的刚度和强度的目的。
钢支撑套拱施工完成并在其混凝土强度达到设计要求后才能爆破进洞。
(八)明洞衬砌施工:
隧道洞口明洞衬砌采用12m长衬砌台车作内模,组合钢模作外模一次性浇灌。在隧道洞口边、仰坡能暂时稳定时,明洞衬砌采用先墙后拱法施工,与隧道洞身开挖平行作业,以加快施工进度。为确保洞口浅埋段的稳定和明暗洞的衔接,分别进行洞身段和明洞段衬砌。明洞衬砌在隧道进洞50m后进行,先施工暗洞衬砌一环,再退回施工明洞衬砌,待明洞衬砌施工完成后,再返回施工暗洞衬砌。
明洞衬砌施工时应注意下列事项:
①、灌注混凝土前应复测中线及高程,衬砌不得侵入设计轮廓线;
②、拱圈应按断面要求制作定型挡头板、外模和骨架,并应采取防止走模的措施;
③、浇筑明洞衬砌拱圈混凝土达到设计强度70%以上时,方可折除内外支模拱架。
仰拱、仰拱填充、矮边墙的混凝土浇筑采用组合钢模板、插入式振捣器浇筑。曲边墙和拱部二次衬砌采用12m长模板衬砌台车一次浇筑混凝土成形,其施工工艺详见《模注砼衬砌施工工艺框图》附后。施工时要特别注意固定衬砌模板,防止跑模和漏浆。混凝土衬砌明洞洞口胸坡应与洞门胸坡保持一致。
(九)明洞防水层的铺设:
当明洞衬砌混凝土强度达到设计强度70%后,铺设防水层和边墙纵向排水暗管,以保排水畅通。防水层采用两布一膜,即由两层土工布和一层防水板构成(无纺布+EVA防水板+无纺布)。注意各片防水板之间的搭接应牢固、搭接长度符合设计及规范要求。防水层中的土工布各片之间采用搭接,防水板采用热风双焊缝施工工艺。明洞防水板伸入暗洞长度≮1.0m。在施工隧道暗洞防水层时要注意防水层的起铺位置。因本隧道施工为上坡,防水层的纵向搭接一定要注意靠掌子面的在上,洞口的在下;环向搭接上面的在内,下面的在外。
(十)明洞回填:
明洞回填高度不大于3米,不宜小于1.5米。明洞拱背回填,土石料应满足规范要求:填料采用最大粒径不超过5cm的碎石土混合料。回填采用人工填筑,分层夯实,层厚不得超过0.3米,两侧对称填筑,两侧回填的土面高差不得大于0.5米。回填至拱顶齐平后,应立即分层满铺填筑至要求高度。当明洞拱背回填需使用机械时,应待拱圈混凝土强度达到设计强度且由人工夯实填至拱顶以上1.0m后方可进行。拱背回填作粘土隔水层时,隔水层应与边、仰坡搭接良好,封密紧密,防止地表水下渗影响回填体的稳定。施作时应注意纵向排水沟的通畅以及与暗洞盲沟的衔接。在靠近明洞拱圈防水层50cm范围进行回填施工时,要特别注意保护好明洞防水层,以免损坏造成明洞渗漏水。
(十一)明洞顶防、排水:
明洞顶排水沟应在雨季前完成,取代先前施作的临时的排水设施,形成完整的永久性防排水体系,并按设计要求进行洞口绿化。永久性排水系统(洞顶排水沟)要在明洞顶回填体稳定的前提下施作,以免回填体沉降造成排水沟变形或开裂。
(十二)超前支护:
为保证进洞安全,隧道左右洞错开分次挂口施工。隧道洞口V级围岩地段按挂口方案施工,隧道挂口开挖前(即洞口边仰坡、护拱施工完成后),在拱顶120°范围内按环向间距0.4m施作一组Ф108*6mm超前管棚(一组33根,单根长42米)。管棚经过套拱内施作好的导向管穿入围岩。施工Ф108*6mm超前管棚时要求钢管轴线与衬砌外缘线夹角在控制在1°~3°之间,Ф108*6mm超前管棚沿隧道轴向同一横断面内的接头数不得超过钢管总数量的50%,相邻接头至少错开1m。超前管棚采用Ф108*6mm热轧无缝钢花管加工制作面成,直径108mm,壁厚6mm,单根长42米。每根用每节长3~6m的Ф108*6mm热扎无缝钢花管以丝扣连接而成 ,其环向中心间距中至中为40cm。钢花管上应钻注浆孔,孔径为15mmm,孔间距为30cm,呈梅花形布置,尾部450cm不钻注浆孔作为止浆段。超前管棚前端的施工误差不超过20cm。超前管棚施作后在钢管中注W:C=1:1的纯水泥浆浆液(添加水泥浆液体积5%的水玻璃),注浆初始压力为0.5~1Mpa,终止压力为2.0 Mpa。注浆水泥强度等级为42.5。注浆前应进行现场注浆试验,根据实际情况调整注浆参数,取得管棚注浆施工经验。注浆结束后用M30水泥砂浆充填,以增强钢管的强度和刚度。注浆实际采用配合比根据施工工艺水平现场试验确定。
(十三)进洞方式:
因隧道广南端为V类围岩,围岩稳定性较差,容易出现坍孔和冒顶。因此在隧道洞口浅埋地段施工中采用Ф108*6mm超前管棚和单层超前注浆小导管先对隧道前方拱顶围岩进行注浆加固。开挖后辅以锚、喷、网、钢支撑支护以保证隧道洞口段山体稳定,防止坍塌伤人,确保隧道施工安全。严格按照设计和规范要求方法进行施工。针对隧道洞口浅埋地段,施工中坚持“管注浆超前,弱爆破,短进尺,强支护,早成环,勤量测,二次衬砌紧跟(对于Ⅴ级围岩,初支紧随掘进,仰拱距离掌子面距离不得大于20米,待围岩变形量达到设计80~90%后,及时进行二衬,二衬距离掌子面距离不超过50m)”的原则,步步为营,稳扎稳打,以策施工安全。
(十四)洞口段开挖、初期支护:
因隧道洞口段围岩自稳性较差,左右洞之间隧道洞口挂口后,为确保隧道洞口山体稳定,防止坍塌,确保施工安全,隧道挂口进洞后,洞口段S5a型衬砌地段同样要采取特殊施工方法。具体如下:
1、隧道开挖:
洞口V级围岩浅埋地段(围岩破碎地段)采用台阶分部开挖法(环形开挖留核心土法)主要用于隧道洞口V级较为软弱的围岩地段。施工中上部留核心土支挡开挖工作面,利于及时施作拱部初期支护以增强开挖工作面的稳定,核心土及下部开挖在拱部初期支护保护下进行,施工安全。仰拱初期支护。隧道洞口浅埋地段施工开挖根据围岩情况,采用挖掘机破碎开挖,必要时辅以弱爆破开挖。施工过程中应严格控制开挖进尺,加强初期支护。爆破中坚持合理布孔、多布孔、浅眼孔、少药量、弱爆破。严格控制炮眼间距和装药量。开挖中尽量控制对周边围岩的扰动。
隧道左右幅必须前后错位开挖和施工,先行洞选择在偏压侧或者地址较为软弱侧,存在明显偏压时候,遵循“先难后易、先外后内“的施工顺序,先行洞掘进、初支、仰拱和二衬完成30米,强度达到设计强度后再进行后行洞的施工和掘进。先行洞二衬和后行洞二衬间距30~50米。隧道爆破开挖前,根据开挖段围岩的地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、爆破材料等因素编制详细的钻爆设计,并报监理工程师批准后实施。钻爆设计的主要内容包括炮眼布置、数目、深度和角度、装药量和装药结构、起爆方法和爆破顺序等。爆破人员按爆破设计图表及说明严格施工,并根据爆破效果及时修正爆破参数,以达到理想的爆破效果。
隧道爆破采用光面爆破、预裂爆破爆破,光面爆破的参数根据工程类比法或通过现场试爆确定。在软弱围岩中开挖时,爆破开挖一次进尺根据开挖宽度和围岩自稳时间严格控制;在坚硬完整的围岩中开挖时,应考虑有利于控制超挖因素综合确定进尺。在软岩爆破时周边眼间距控制在4
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