吾鼻溪隧道进洞工程施工方案.docx
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吾鼻溪隧道进洞工程施工方案
吾鼻溪隧道进洞工程施工方案
一、工程概况及地区特点
1、工程概况
隧道平面线型受路线控制,纵面线型设计综合考虑了地形、地质条件、通风、排水、施工及隧道两端的接线条件。
吾鼻溪隧道设计为分离式双向四车道,隧道曲线段,左线平曲线半径为1490米,右线为1400米。
隧道右线里程为YK154+461~YK155+280,长819m,纵坡为1.85%;左线里程为ZK154+482~ZK155+284,长802m,纵坡为1.85%。
洞口位置的确定一般遵循早进洞晚出洞的原则,成洞面位置的确定一般遵循洞顶覆盖厚度1.0~3.0米的原则,尽量减少洞口边仰坡开挖高度,同时兼顾洞口地形、地质条件,以及左右洞口的协调美观等综合因素,选用经济、美观、和谐自然并有利于行车视线诱导的洞门型式。
吾鼻溪隧道进出口均采用墙式洞门,吾鼻溪隧道进口采用反压回填进洞,出口应在左洞左侧反压回填后进洞。
洞口段围岩均为Ⅴ级围岩,为确保进洞施工安全,在左右线进口洞口段分别设φ108×6mm(热扎无缝钢管)大管棚超前注浆支护措施,左右线出口洞口段分别设φ50×5mm(热扎无缝钢管)超前小导管注浆支护。
洞口主要工程量如下:
吾鼻溪隧道洞口主要工程量
项目
单位
数量
土方开挖
m³
3302.1
石方开挖
m³
1574.7
M10浆砌料石
m³
492.5
M10浆砌块石
m³
738.7
M10浆砌片石
m³
1231.2
C15片石砼洞门墙基础
m³
759.6
M7.5浆砌片石截水沟
m³
189.5
5%水泥稳定土回填
m³
2107
C20喷射混凝土
m³
156.9
Φ22砂浆锚杆
kg
5899.8
HPB235钢筋网
kg
2322.8
200g/m2无妨土工布
m2
1136.1
20cm厚砂层
m³
224.9
2、地质条件简述
2.1、地形、地貌
隧址区属于剥蚀丘陵地貌,穿越一组北东向的山丘沟谷,地形起伏较大,进口处地面标高约305.0m。
出口处地面标高约324.0m,隧道轴线最高点高程约520.0m,山脊(顶)浑圆,进口侧山坡自然坡度约20~35°,出口侧山坡自然坡度约25~33°,植被较发育。
2.2、水文地质条件
隧道位于当地侵蚀基准面之上,山坡坡体起伏,有地表水系经过,地表水总体较发育。
除有1条岩性接触带通过外,未见其他规模较大、透水性较好的断裂构造发育。
地下水主要有基岩风化网状裂隙水和基岩裂隙水,据地下水采样分析成果,并按照规范《公路工程地质勘察规范》(JTJ064—98)附录D进行判定,该隧道场址区地下水对混凝土无腐蚀性。
对隧道进行分段计算得出:
隧道单洞最大涌水量Qo约为1039~1351m3/d。
二、编制依据
1.《公路工程技术标准》JTGB01-2003;
2.《公路隧道施工技术规范》(JTGF60-2009);
3.《公路工程施工安全技术规范》JTJ076—95;
4.《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004);
5.海西高速公路网厦沙线三明段A7合同段两阶段施工图设计;
6.《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GBJ50086-2001);
7.福建省高速公路施工标准化管理指南;
8.《公路施工安全技术规程》、《爆破安全规程》。
三、编制目的
为确保本标段隧道工程建设质量,立足于“预防为主,先导试点”的原则。
根据吾鼻溪隧道围岩级别,通过首件制工程认可,确定正确的施工工艺,技术管理及质量控制措施,带动、促进和保障后续工作的质量。
四、施工准备
1、隧道临时设施布置
1.1、由于当地水量充沛,隧道生产用水和生活用水计划在隧道洞口附近凿井取水,深井井径为Φ168mm,出水量要求为日出水量大于80T。
并在出洞口上方设容量为150m3高位水池一座,供施工生产用水。
1.2、由于主线路大电问题未解决,为确保隧道早日进洞施工,本隧道暂时拟订在出口设1台315KVA变压器,另配备一台500KW发电机组备用。
配电房长10m,宽5m。
待主线路大电问题未解决后,再增加变压器至满足隧道正常施工需求。
1.3、在隧道出洞口右线右侧,安装20m3/min空压机5台供隧道开挖使用,风管采用Φ150mm钢管。
空压机数量随洞身开挖长度,结合现场实际情况进行调整。
(空压机房平面布置图附后)。
隧道供风、水、电布置见下图:
4.《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004);
5.海西高速公路网厦沙线三明段A7合同段两阶段施工图设计;
6.《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GBJ50086-2001);
7.福建省高速公路施工标准化管理指南;
8.《公路施工安全技术规程》、《爆破安全规程》。
三、编制目的
为确保本标段隧道工程建设质量,立足于“预防为主,先导试点”的原则。
根据吾鼻溪隧道围岩级别,通过首件制工程认可,确定正确的施工工艺,技术管理及质量控制措施,带动、促进和保障后续工作的质量。
四、施工准备
1、隧道临时设施布置
1.1、由于当地水量充沛,隧道生产用水和生活用水计划在隧道洞口附近凿井取水,深井井径为Φ168mm,出水量要求为日出水量大于80T。
并在出洞口上方设容量为150m3高位水池一座,供施工生产用水。
1.2、由于主线路大电问题未解决,为确保隧道早日进洞施工,本隧道暂时拟订在出口设1台315KVA变压器,另配备一台500KW发电机组备用。
配电房长10m,宽5m。
待主线路大电问题未解决后,再增加变压器至满足隧道正常施工需求。
1.3、在隧道出洞口右线右侧,安装20m3/min空压机5台供隧道开挖使用,风管采用Φ150mm钢管。
空压机数量随洞身开挖长度,结合现场实际情况进行调整。
(空压机房平面布置图附后)。
隧道供风、水、电布置见下图:
1.4、隧道出口喷浆搅拌站布置在右洞右侧50米。
出口采用JS750型拌合机一台,拌合站长度为8m,宽度为4m.砂石料场建在拌合站侧面,砂石料场建四仓式集料仓,每个分料仓长度为16m,宽度为8m(附平面布置图)。
2、隧道测量控制
2.1、洞外控制测量
本隧道导线已采用GPS测量设备复测完毕,洞外已布设导线控制网,并进行隧道出口段控制网联测。
洞外高程控制测量采用水准仪实施四等水准精度控制,在出口设2个基准水准点。
2.2、洞内控制测量
洞内中线控制采用全站仪控制;洞内高程控制采用水准仪实施四等水准控制。
五、洞口施工方案
本着早进洞、晚出洞、零开挖的原则。
减少对原山体的破坏和地貌地表的扰动,尽量零开挖,在确保施工安全的前提下,实现早进洞。
根据业主、设计、监理尽量减少破坏隧道洞口植被的要求,我项目部组织人员到现场踏勘实际测量,隧道出口仰坡尽量零开挖。
出口右线成洞面覆土厚度约1米。
左右线均采用超前小导管辅助施工措施,小导管注浆施工完毕可直接进入暗洞开挖。
隧道出口左右线刷坡前采用GPS根据原设计坡率放出开挖控制边桩,根据高程做出开挖轮廓线并按设计洞门坡比1:
0.25刷坡。
洞口施工开挖前作好地表截、排水沟,确保地面水不流入开挖面,不影响边仰坡稳定。
洞门施工按照“先排水、再开挖、统筹安排、减少干扰”的原则进行。
洞口开挖施工工序示意图
洞口开挖施工工序示意图
洞口开挖
施工准备
套拱浇筑
洞口防护
测量放样
截水沟施工
管棚施工
1、测量放样
施工前布设满足规范要求的高等级测量控制网。
施工时,根据定测的施工控制网,精确测设出洞门位置和进洞方向及边、仰坡开挖线。
在洞口施工前做好地面防排水设施,避免地表水渗入围岩。
2、排水措施
2.1、施作洞顶截水沟
洞顶截水沟安排在洞口开挖前完成。
首先清理洞口红线范围内的地表植被、灌木及山坡危石;再测放截水沟中线,随后采用人工配合小型机械开挖,开挖时截水沟距边仰坡不小于5米,坡度根据地形设置,当截水沟坡度大于20%时,应设置急流槽,急流槽坡率应根据实际地形确定,沟渠开挖完后,基底夯实整平,进行M7.5浆砌片石砌筑,急流槽采用坚硬小石块或河卵石铺底,每砌筑10米设一道伸缩缝。
2.2、施作洞口外临时排水沟
由于隧道出口均位于山坳处,且隧道开挖掘进为反坡开挖,在进行洞口土石方开挖前,洞口做好临时排水沟,将山体地表积水引排至临时排水沟,防止雨水倒流入洞内。
3、洞口段开挖
洞口开挖前,先调查洞口段岩石的稳定性;对设计开挖线以内存在不安全因素的边仰坡,进行处理和采取相应的防护措施,山坡上所有危石及不稳定岩体撬挖排除;尽量减少洞口刷坡或不刷破。
开挖过程中利用挂线和坡度尺控制和检查坡率,每开挖2m用全站仪检查一次坡面位置。
特别是左线出口开挖因地制宜,减少对山体破坏,严禁深开挖,大刷坡。
4、洞口段开挖防护
在开挖洞口段同时,仔细观察土体的稳定性,如若土体不稳或有滑动迹象,必须对洞口进行及时的加固和防护措施,以保证施工安全。
洞口防护要随开挖一起进行,坡面的防护是隧道进洞阶段防止地表水渗入软化围岩,保证进洞安全的一个关键措施,严格按设计采用锚杆、钢筋网、喷射砼相结合的方法,锚杆为φ22砂浆锚杆,长4.0m,间距d(坡积粉质粘土、5%水泥稳定反压回填土锚杆间距d取值为1.0米,砂土状、碎块状强风化花岗岩锚杆间距d取值为1.5米)梅花形布置;钢筋网为φ6圆钢,间距20x20cm;C20喷射砼厚度为15cm。
施工工艺流程:
初喷砼→锚杆施工→挂网→复喷砼
4.1、喷射砼
在每段边仰坡面开挖完后,立即初喷砼,初喷厚度5cm。
喷射作业先从坡脚自下而上,分段分片进行,以防止上部喷射回弹料虚掩坡脚而不密实,导致强度不够,造成失稳;对于坑凹不平部分先喷射砼找平,然后再继续喷射混凝土,使其平顺连续。
喷射完成后,受喷表面要平顺一致,不得有凹凸不平现象。
同时应检查喷射混凝土与岩面粘结情况,可用铁锤敲击检查。
确认喷射砼厚度是否满足设计和规范要求,当有空鼓、脱壳时,应及时凿除,冲洗干净进行重喷,
湿喷混凝土流程图如下所示:
速凝剂
压缩空气
细骨料
粗骨料
湿式喷射机
水
水泥
外加剂
4.2、普通砂浆锚杆施工
锚杆施工工艺流程
测设布孔→凿岩机就位→钻孔→清孔→注浆→打入锚杆。
按设计图结合围岩产状,沿岩壁标出锚杆位置;锚杆钻孔采用风枪凿岩机;钻孔前根据设计要求并结合围岩产状定出孔位,作出标记,将钻头对准标定的位置,尽可能使钻进方向垂直岩层结构面,以便起到更好的加固作用,钻孔结束时,保持锚杆外露段长度在5~10cm;钻至设计深度后,用水或高压风清孔,确认畅通后卸下钻杆连接套;注浆采用注浆泵注浆,检查注浆设备,按配合比配制砂浆,开动注浆泵注浆,直至浆液从孔口周边溢出或压力表已达设计压力值时终止。
采用锤击或风枪顶入的方式打入锚杆。
4.3、挂钢筋网
铺设应符合以下要求:
4.3.1、钢筋使用前应清除锈蚀;
4.3.2、在洞外做成网片(φ6~20×20cm),若人工铺网片时注意钢筋网片间搭接长度应至少一个网格;
4.3.3、钢筋网应随受喷面的起伏铺设,与受喷面的间隙一般不大于3cm,保护层厚度应不小于2cm.
4.3.4、钢筋网应与锚杆连接牢固,必要时增加固定装置以确保在喷射砼时不得晃动;
5、辅助施工措施
5.1、超前小导管
为保证进洞施工安全,辅助施工措施采用超前小导管注浆,设计参数为:
①超前小导管规格:
热轧无缝钢管,单根长5m,外径50mm,壁厚5mm。
在中部钻孔,孔径φ8mm,在孔壁上每隔15cm钻梅花形布置的溢浆孔,前端(10cm)加工成锥形,尾部不钻孔长度不小于100cm,作为预留止浆段。
②小导管环向间距50cm。
③倾角:
钢管外插角为15º。
④注浆材料:
水泥浆液。
⑤水泥浆液水灰比0.5:
1(重量比)或现场确定。
⑥注浆压力:
0.5~1MPa。
⑦配合使用的型钢钢架和格栅钢架为保证小导管的支护效果,减小小导管的外插角,可在型钢腹板穿孔以便小导管穿过,钢管尾部应与钢架焊接牢固,以增强整体刚度,发挥其最佳支护效能。
5.2、小导管加工制作方法
小导管采用φ50钢管加工,导管的管口位置设φ8钢筋加强环;钢管前段不小于30cm范围内不钻出浆孔,其余部分每隔15cm在环向钻四个孔,孔径8mm。
相邻两道孔口方向交错45°角;管尖长10cm,先用氧焊切除缺口,再加工成尖端,并进行焊接。
5.3、钻孔与顶进
开挖前沿拱部开挖轮廓线外10cm标出孔位,采用YT-28风枪钻孔,施工中采用自制的钻杆,连接套进行接长施工。
钻杆直径比管径大3~5mm。
采用带冲击的YT-28风钻将小导管穿入钢架顶入孔中。
导管的外露端支承在随后安装的钢拱架上,与型钢钢架共同组成预支护体系。
用高压风将钢管内的砂石吹出,清孔干净后用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙。
5.4、配制浆液
水泥浆的搅拌在高速搅拌机内进行,水泥浆的浓度严格按照施工配合比进行投料配合。
配置好的浆液存放在由低速搅拌器的储浆罐内,防止浆液由于存放时间稍长产生沉淀、离析等现象。
5.5注浆
施工前做注浆试验,以确定合理的注浆参数;也可根据现场注浆效果进行调整。
当达到设计注浆量时,可结束注浆。
注浆完毕后应进行注浆效果检查,并做好记录。
注浆前先喷射混凝土3~5cm封闭掌子面作止浆盘,注浆顺序原则上遵循着“先两侧后中间”、“跳孔注浆”、“由稀到浓”的原则。
为防止串浆和跑浆,利用分浆器,同时灌注四个小导管。
注浆孔位要准确,定位偏差小于5cm,孔底偏差不大于孔深的1%至2%。
顶管施工作业过程中会使管内混入一些碎石和碎屑,在注浆施工前用高压风或水进行吹洗。
注浆设备采用高压注浆泵,注水泥浆,注浆压力一般为0.5~1Mpa。
拌浆时严禁纸屑等杂物混入浆液,拌好的浆液要经过过滤,未经过滤的浆液严禁进入泵体,以防堵塞。
注浆过程中,要时刻注意泵口及孔口的压力变化情况,发现问题及时处理。
做好钻孔、注浆纪录,为分析注浆效果提供依据。
注浆结束后,要彻底的清洗泵体和管路,以保证下次注浆安全顺利进行。
小导管注浆施工示意图
5.6、注浆施工质量保证
注浆施工作业中,浆液注入的压力是一个最为关键的现场施工过程控制因素。
根据流量计显示的孔口压力变化可以判断注浆施工的基本发展状况,并及时采取相应措施。
若压力逐渐上升,但达不到设计要求的压力,原因是:
浆液浓度低、凝胶时间较长、浆液在碎石中形成劈裂脉或者是部分浆液溢出,适度加大浆液浓度、短时间间隔注浆。
若注浆开始后压力不上升,甚至出现初始压力呈下降的趋势,原因是:
表明浆液已经外溢。
此时采取大浓度浆液和较低注入速度,如果情况无改变,则先停止注浆。
若注浆压力上升后突然下降,表明浆液从注浆管周围溢走,或者是注入速度过大,扰动碎石岩层,或遇到空隙薄弱部位。
此时适度降低注入速度。
若压力反复升降,但总趋势呈上升态势,原因是:
注浆浆液的凝胶时间较短,此时适度调长浆液凝胶时间。
若压力上升很快,而注入速度上不去,原因是:
表明注浆岩层较为密实或者浆液的凝胶时间太短。
若压力有规律上升,即使达到容许压力时,注浆速度也比较正常,这表明注浆施工作业是有效的。
若压力上升后又下降,然而后来压力又再度上升,并达到设计的要求值。
可以认为是有效的。
5.7、小导管施工中注意事项
①小导管安设一般采用钻孔打入法,即先按设计要求钻孔,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,用塑胶泥封堵口及周围裂隙,必要时在小导管附近及工作面喷射混凝土,以防止工作面坍塌。
③隧道的开挖长度应小于小导管的注浆长度,预留部分作为下一次循环的止浆墙。
④注浆前应进行压水试验,检查机械设备是否正常,管路联接是否正确,为加快注浆速度和发挥设备效率,可采用群管注浆(每次3~5根)。
⑤注浆量达到设计注浆量或注浆压力达到设计终压时可结束注浆。
⑥注浆过程中要随时观察注浆压力及注浆泵排浆量的变化,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。
注浆小导管加工图
超前小导管施工工艺框图
六、洞身开挖施工方案
本隧道严格遵循“管超前、严注浆、弱爆破、短进尺、强支护、勤量测、早封闭、紧衬砌”的原则组织施工。
隧道安全进洞施工工艺流程图见下表:
吾鼻溪隧道计划从出口向进口掘进。
超前支护、开挖、初期支护、出碴全部采用机械化作业。
洞口段采用全断面模筑钢筋砼衬砌;Ⅴ级围岩洞口段20米以及Ⅴ级土质围岩采用CD法开挖,Ⅴ级石质围岩及Ⅳ级围岩地段采用台阶法开挖。
Ⅱ、Ⅲ级围岩地段采用全断面开挖。
每循环开挖完成后,对掌子面准确测量放样,按照放样轮廓线进行开挖,在开挖过程中及时修正钻爆设计,严格控制超欠挖。
隧道出口端为反坡,两侧设置排水沟,采用接力式机械抽水,将隧道积水排至洞外。
1、隧道正洞开挖施工方法
1.1、Ⅴ级围岩洞口段20米及Ⅴ级土质围岩的有仰拱
下列顺序应在施工辅助措施完成并达到强度后进行
①开挖左侧导坑上台阶。
、左侧导坑上台阶初期支护(包括侧壁临时支护、拱墙初期支护及临时仰拱),施工上台阶锁脚锚杆。
③开挖左侧导坑下台阶(包括临时仰拱)。
左侧导坑下台阶初期支护(包括侧壁临时支护、拱墙初期支护及仰拱初期支护),必要时边墙脚设置锁脚锚杆。
⑤开挖右侧导坑上台阶。
、右侧导坑上台阶初期支护(包括拱墙初期支护及临时仰拱),施工上台阶锁脚锚杆。
⑦开挖右侧导坑下台阶(包括临时仰拱)。
、施工下台阶初期支护(包括仰拱初期支护),必要时边墙脚设置锁脚锚杆。
、拆除中隔壁临时支护。
、分步施工防排水系统和仰拱、边墙、拱部二次模筑混凝土衬砌。
1.3、Ⅳ级围岩地段以及Ⅴ级石质围岩地段台阶法开挖
隧道Ⅳ级围岩采用台阶法开挖,开挖长度按两榀钢架间距为一循环进尺。
上台阶长度控制在3~5m,上下台阶距离不大于15m。
开挖断面采用光面爆破减少对围岩的震动。
上台阶围岩爆破后挖掘机扒碴至下断面,并利用装载机配合自卸汽车出碴。
施工过程中严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测”的原则。
a.施工顺序及方法:
I.拱部超前导管注浆预支护
2.上半断面开挖
Ⅲ.上半断面初期支护(安装钢拱架、挂钢筋网、安装锚杆、喷砼)
4.下半断面开挖
Ⅴ.下半断面初期支护(安装钢拱架、挂钢筋网、安装锚杆、喷砼)
Ⅵ.浇注仰拱(无仰拱型支护该步骤取消)。
Ⅶ.铺设环向盲沟及防水板,采用钢模台车全断面一次浇注二衬砼
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