级围岩段三台阶法施工方案.docx

新建京沪高速铁路隧道工程级围岩段三台阶法施工方案编 制 ： 审 核 ：批 准 ：中国水电建设集团京沪高速铁路土建工程三标段项目经理部二00八年八月级围岩段三台阶法施工方案1、 概述 由我工区承建的张夏隧道和西渴马二号隧道出口段，隧道洞身围岩为、级。原设计级围岩段采用台阶法、级围岩段采用双侧壁导坑法进行开挖，在施工的过程中发现两隧道级围岩段的地质条件较原设计好，但双侧壁导坑法施工存在工艺复杂、进度缓慢的弊端。根据2008年8月3日隧道施工研讨会的会议精神，我部拟对剩余的级围岩段部分采用台阶法开挖，并编制三台阶法施工方案。2、 工艺原理及特点将隧道分成三部分开挖，施工时先开挖上台阶，待开挖到一定长度后再同时开挖中台阶及下台阶，形成上、中、下三台阶同时并进的施工方法。将隧道断面分上中下台阶开挖，爆破施工分三次进行，可以减小爆破对围岩的扰动，保护围岩，上台阶开挖后中下台阶的开挖创造临空面，降低炸药消耗，同时三台阶开挖可减小隧道开挖后的空间效应，初期支护能尽早施工，可充分发挥围岩的自稳、自承能力，获得安全的地下空间。3、 施工工艺3.1开挖步骤三台阶法开挖施工工艺流程如下图所示；施工步骤如下图所示；第1步，上部弧形导坑开挖：在拱部超前支护后进行，开挖高度为5.5米；循环进尺根据设计钢架间距控制，但最大进尺不超过1.5m；开挖后立即初喷35cm厚混凝土；及时进行锚、网、喷系统支护；架设钢架，在钢架拱角以上 30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30打设锁角锚管，锁角锚管与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。第2、3步，左右中台阶开挖：开挖高度为5.5米；开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过2m；左、右侧台阶错开45m；开挖后立即初喷35cm厚混凝土；及时进行锚、网、喷系统支护；接长钢架，在钢架拱角以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30打设锁角锚管，锁角锚管与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。 第3、4步，隧底开挖：开挖至设计仰拱标高；开挖循环进尺为34m；左、右侧台阶错开34m；开挖后及时施做仰拱初期支护，完成另个隧底开挖、支护循环后，及时施做仰拱，仰拱分段长度为6m。3.2施工要点说明（1）超前支护 施工上台阶开挖前，先进行超前支护，超前支护采用108大管棚和42注浆小导管。小导管采用42热轧钢管，每环42根，环向间距0.4m，施工外插角35。导管长3.5m，纵向搭接长度不小于1m。结构件在加工厂提前制作，前端做成尖锥形，除尾部3050cm不布眼作为止浆段外，其余均在管壁上每隔15cm交错钻眼，眼孔直径8mm，注浆工艺及钢花管结构见下图。注浆工艺流程图水泥水搅拌机水泥浆池注浆泵高压阀孔口阀止浆塞注浆管注浆孔15cm42无缝钢管钢花管示意图注浆材料采用水泥浆或水泥水玻璃双浆液，水泥浆液水灰比1：1（重量比），水泥水玻璃体积比1：0.8，注浆压力0.40.6MPa。钻孔注浆采用注浆机施工，采用凿岩机钻孔，钻头采用50大钻头将小导管插入钻孔内，外露35cm，小导管尾部应穿过钢架与钢架焊接，与钢拱架共同组成支护体系。长管棚采用108热扎无缝钢管，每环41根，外插角12；注浆采用水泥浆液或水泥砂浆。长管棚施工工作面钻孔采用两台电动钻机，采用注浆泵灌注。施工时运用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，保证钻孔方向准确。为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节钢管采用3m长钢管，编号为偶数的第一节钢管采用6m长钢管，以后每节均采用6m长钢管，避免钢管接头在同一断面。注浆压力达到设计终压并继续注浆10min以上方可结束注浆。施工程序见长管棚施工流程框图见下图。长管棚施工流程框图顶驱双作用冲击回转钻机退回原位套管内注水清洗分节装入钢花管接长钻杆及套管一节钻孔结束继续钻进开挖周边放样布孔套拱施工管棚钻机就位安装内钻杆及套管取出钻杆取出套管钻进结束双液注浆隧道开挖钻至设计长度达到注浆压力作业平台搭设下一根下一根管棚钻进长管棚钢管采用108热扎无缝钢管，管上钻注浆孔。注浆孔孔径1016mm，孔间距为150200mm，呈梅花型布置尾部留不钻孔的止浆段，止浆段长度为150cm。（2）初期支护掌子面放炮后，迅速进行初期支护，初期支护主要采用一下形式：型钢（格栅）支撑、系统锚杆、挂设钢筋网、施喷混凝土四种形式联合作用，其施工顺序见下图：施工准备掌子面放炮初喷砼封闭通风排烟找顶测量放样架立钢支撑施作锚杆复喷砼至设计厚度出渣至下一循环挂设钢筋网围岩量测信息反馈修改参数初期支护施工流程图中空注浆锚杆中空注浆锚杆采用风钻钻孔，将锚杆用风钻顶入。用TBW系列注浆泵压注水泥砂浆。上仰孔设止浆塞和排气管。砂浆锚杆施工锚杆材料的品种应符合设计要求，并应进行以下检验：外观质量检验：杆体直径要均匀、一致，无严重锈蚀、弯折。抗拉强度试验应满足工程要求。加工后的锚杆的杆体尺寸应符合设计要求，车丝部分无偏心。锚杆使用前，应在现场进行工艺、力学试验。锚杆预先在洞外按设计要求加工制作，施工时锚杆钻孔位置及孔深必须精确。锚杆要除去油污、铁锈和杂质。用高压风清除孔内岩屑，用注浆泵将水泥砂浆注入孔内，然后将加工好的杆体插入孔内，并将锚杆与钢筋网焊结为整体。上仰孔若采用注浆器压注锚固砂浆时应设止浆塞和排气管。待孔内砂浆终凝后按规范要求抽样进行锚杆抗拔试验。宜采用中细砂，粒径不大于3毫米，使用前应过筛；砂浆配合比：水泥比砂为1：11：（重量比），水灰比宜为0.0.5。砂浆锚杆施工工艺流程为：钻孔清孔注浆插入杆体型钢钢架工字钢架采用冷弯机冷弯加工，在洞外按设计加工成型。洞内安装在初喷砼之后进行，与定位筋焊接。测量定位：按设计位置现场测量定位。首先测定出隧道中线，确定高程，然后再测定钢架的纵向位置；钢架平面必须与隧道中线垂直。现场准备：运至现场的单元钢架分单元堆码，安设前进行断面尺寸检查，及时处理欠挖侵入净空部分，保证钢架正确安设，安设拱脚前，清除垫板下的松碴，将钢架置于原状岩石上，在软弱地段，采用拱脚下垫钢板或槽钢的方法。钢架安设：在初喷混凝土后进行，置于稳固地层上，超挖部分用混凝土回填。安装时备好风镐，随时剔除个别突出部位，保证钢架就位准确，受力可靠。钢架与封闭混凝土之间紧贴，在安设过程中，当钢架与初喷混凝土面之间有较大间隙时安设垫块楔紧，垫块数量不少于10个，两排钢架间沿周边每隔1m用22纵向钢筋联接，形成纵向连接系。拱脚高度不够时设置钢板调整，拱脚高度低于上半断面底线以下10cm。钢架各单元之间用螺栓联接，钢架纵向间距符合设计，误差100mm。除纵向用钢筋连接外，与外露的锚杆头亦焊接牢固。背部用混凝土垫块塞紧。钢架落底接长根据围岩条件沿隧道两侧交错进行。钢架安装后，即挂网、分层复喷混凝土，先喷钢架处，然后喷钢架之间的砼，直至喷够设计厚度，将钢架完全覆盖。现场可用肉眼观察和锤击法进行检查。钢筋网钢筋网在锚杆施作后安设，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，与被支护岩面间隙约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。钢筋网在加工厂加工成片，在洞内再焊接起来形成整体。喷射砼施工A)喷射混凝土施工要点配料拌合：按实验确定的配合比准确计量砂、石料、水泥、水、减水剂及防水剂投入拌合设备。搅拌时间应根据实验确定，且不小于2min。石料、砂、水泥、减水剂、防水剂、水的计量误差不得大于规范要求。拌合料输送：拌合好的湿喷混凝土料，采用混凝土输送车送至湿喷机，在输送过程中要特别防止混凝土的离析。基底表面处理和其它准备工作：在喷射混凝土之前，应对基底表面的粉尘等其它附着物进行彻底的清理。一般采用高压水冲洗，对于遇水易潮解、泥化的岩层采用高压风冲洗。及时埋设控制喷射厚度的标志。检查机具设备和风、水、电等管线，并试运转。对有滴水、淋水、出水点等处的受喷面采用凿槽、埋管等方法进行引导疏干处理。B)喷射作业(A)喷枪距离：喷枪到工作面的距离一般为1.52.0m，其最佳距离，根据现场实验确定。(B)喷射角度：喷嘴应大致垂直于受喷面，并稍倾斜于喷附的砼面。(C)工作压力：工作压力应根据湿喷机性能、水灰比、软管长度、围岩条件，由现场实验确定。(D)速凝剂投放：速凝剂投放应保证计量准确，投放稳定。C)喷射工艺(A)一般地段：喷射作业应分段、分序、分层、由下而上，依此进行，如有较大凹洼时，应先填平，喷射时喷嘴要反复缓慢地作螺旋形转动，螺旋直径约为2030cm，并遵循先墙后拱。分层喷射逐次加厚时后一层应在前一层终凝后进行。(B)富水地段：对有涌水、渗水或潮湿的岩面喷射前应按不同情况进行处理：大股涌水宜采用注浆堵水后再喷射混凝土。小股水或裂隙渗漏水宜采用岩面注浆或导管引排后再喷射混凝土。大面积潮湿的岩面宜采用粘结性强的混凝土，如添加外加剂、掺合料以改善混凝土的性能。(C)钢筋网喷射混凝土：钢筋网在初喷一层混凝土后铺挂；钢筋网应与锚杆或其它固定装置联结牢固；开始喷射时，应减少喷头至受喷面的距离，并调整喷射角度，钢筋保护层厚度不小于4cm；喷射中加有脱落的岩块或混凝土被网住时应及时清除后再喷射。（3）仰拱及填充超前施作下台阶开挖支护后，采用仰拱作业桥进行仰拱及填充混凝土的施工。（4）二次衬砌拱墙衬砌砼采用液压模板衬砌台车全断面浇筑成形，采用砼输送车及混凝土输送泵运送砼，插入式振动器捣固，附着式振动器配合。超挖回填采用同级配砼，衬砌砼每一板长12m。砼浇筑时对称分层浇筑，两侧高差控制在0.5m以内。纵向工作缝竖直，相邻段浇筑时，先对已浇砼端头凿毛冲洗干净后再浇筑砼。砼浇筑必须连续施工，当间歇时间大于1.5小时，必须作停工处理，并留置施工缝。所有施工缝、变形缝均按设计安置止水带、止水条作防水处理。液压模板台车应准确对位，支撑牢固，保证刚度，浇筑中不变形，不走移。拆模时，混凝土强度不小于8MPa。落模后及时养护，养护时间不少于14天。（5）围岩量测及信息反馈严格按照围岩监控量测方案要求进行围岩变形观测，拱顶下沉及周边收敛的量测，及时进行数据处理分析。反馈指导施工，为支护参数调整和衬砌时机提供依据。3.3注意事项（1）施工中一定要注意采用弱爆破、紧支护的原则，每循环进尺控制在1.5m以内。（2）对局部极软弱部位要加强支护，尽量减少对围岩的扰动。（3）钢支撑一定要坐落在基岩上，由于是分部开挖，特别注意上下台阶钢支撑的连接。（4）下台阶距离衬砌端头不宜过长，一般控制在40m左右。4、 机械设备单口施工机械配置一览表编号设备名称规格型号单位数量备注1凿岩机YT-28台302电动空压机20m3/min台43风镐G10台64管棚钻机PG-115台25湿喷机TK961台46挖掘机CAT320台27装载机ZLC50C台2侧斜式8通风机SDDY-12.5台1轴流式9作业台车台2自制10仰拱栈桥L=12台1自制11砼拌合站HLS120台112衬砌台车液压12m台113砼输送泵HBT60C台214砼罐车AH5253GJB台415自卸汽车20T台816变压器630KVA台117变压器350KVA台118地质钻机XU-300-2A台219柴油发电机250KW台120注浆泵KBY-50/70台221灰浆搅拌机TBW50/15台222砼振捣器HZ670台205、 劳动力安排劳动力安排一览表编号工种人数备注1风钻工252支护工153运转工64炮工45司机126电工27起重工28电焊工89修理工410模板工1511钢筋工1612砼工1013水泵工414普工2015测量工416质检员417试验员418技术员419管理员4合计1656、 循环用时每循环用时计算表序 号项 目工程量耗时备注1测量11加施工前准备2开挖76m33加通风3出碴76m32.5加排险4初喷砼1.2延米1.55钢架安装2榀1.5加超前6锚网及超前1.2延米47复喷砼1.2延米3合计16.5说明：以上统计根据上台阶开挖以每循环1.2m计算；中、下台阶施工时间为上台施工间隙，穿插施工，不单独计时。7、 施工安全措施（1）加强全员安全意识教育，认真执行安全施工规范与安全操作规则。（2）所有机械操作人员及爆破工必须经过专业培训持证上岗。（3）加强对火工品的管理，坚持用多少发多少，用不完的立即交回。（4）定期不定期的进行安全大检查，查出隐患及时消除，各项指标与安全挂钩，并确立安全一票否决制。（5）加强对机械设备维修保养，杜绝机械事故隐患。8、 质量要求（1）首先制定明确的质量目标及建立相应的质量保证体系。（2）层层鉴定质量包保责任制，从原材料基础工序开始抓好质量工作。（3）成立质量检查小组，严格质检程序，奖罚分明，坚持实行三检制。（4）加强围岩量测工作，及时反馈信息，指导工程施工，杜绝质量后遗症。