台阶法开挖施工.docx
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台阶法开挖施工
台阶法开挖施工作业卡控手册
一、技术要求
1、隧道开挖作业应尽量减少对围岩的扰动,保护围岩的自承能力。
2、开挖后及时进行初期支护,及时封闭成环.
3、仰拱紧跟下台阶,及时闭合构成稳固的支护体系.
4、根据对围岩和支护量测的变形规律,确定二次衬砌的施做时间.
5、完善洞内临时防排水系统,防止地下水浸泡拱墙脚基础。
6、施工中加强监测,可适当增加监测点及监测频率及时反馈监测信息指导施工。
二、施工程序与工艺流程
根据设计,隧道正洞Ⅲ级围岩地段采用凿岩台车或者多功能作业台架台阶法开挖,台阶长度3~5m,周边采用光面爆破减少对围岩的扰动以控制成形。
挖掘机扒碴到下断面,装载机装碴,为确保施工安全量测及时进行。
台阶法开挖方法施工工序见图2-1。
根据设计,Ⅳ级围岩采用三台阶开挖法施工,中、下台阶开挖时左、右侧交错进行,同一榀钢架两侧基础不得同时悬空。
掌子面稳定性较差时预留核心土(三台阶七步开挖法)。
三台阶法开挖方法施工工序见图2-2。
隧道内Ⅴ级围岩原设计采用三台阶七步开挖法(三台阶预留核心土法)施工;若掌子面稳定性较好,自稳时间大于三个循环时间时可缩短核心土长度或取消核心土。
三台阶临时仰拱法施工示意图见图2-3。
图2-1台阶法施工工序示意图
图2-2三台阶法施工工序示意图
图2-3三台阶七步法施工示意图
表2-1:
光面爆破参数表
围岩类别
周边眼间E(cm)
周边眼最小抵抗线W(cm)
相对距E/W
周边眼装药参数(kg/m)
硬岩
55~70
60~80
0.8~1.0
0.25~0.3
中硬岩
45~65
60~80
0.8~1.0
0.2~0.25
软岩
35~50
40~60
0.5~0.8
0.07~0.12
三、施工要求
1、开挖施工
(1)开挖1部台阶,同时每循环进尺一次,均应做好超前支护。
(2)施作1部洞身结构的初期支护,即初喷4cm厚混凝土,架立钢架及临时钢架,并设置锁脚锚杆(管)。
(3)钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
(4)上台阶施工5~8m距离后,左右错开开挖2、3部台阶,接长钢架,施作洞身结构的初期支护。
(5)中台阶施工至5~8m距离后,左右错开开挖4、5部台阶,接长钢架,施作洞身结构的初期支护。
(6)开挖6、7部台阶,及时封闭初期支护,参见工序3进行。
(7)隧底开挖每循环开挖长度宜为2~3m,开挖后及时施作仰拱初期支护,完成两个隧底开挖、支护循环后,及时施作仰拱,仰拱分段长度宜为4~6m。
2、初喷混凝土封闭岩面
⑴初喷混凝土应在开挖后立即进行。
⑵用高压风自上而下吹净岩面,埋设控制喷射混凝土厚度的标志钉。
⑶工作面滴水或淋水时,宜采用钻孔埋管做好引排水。
大面积潮湿的岩面宜采用粘结性强的混凝土,通过添加外加剂、掺合剂改善混凝土性能,也可采用干喷形式快速封闭渗水岩面。
⑷喷射混凝土必须满足设计强度、厚度及其与岩面粘结力要求。
⑸喷射作业应分段分片依次进行,喷射作业从拱脚或墙脚自下而上进行,作业时应避免上部喷射回弹料虚掩拱(墙)脚;先找平凹洼部分,后喷射凸出部分,各部平顺连接。
喷头应与受喷面垂直,喷嘴口至受喷面距离宜保持在1.0~2.0m,沿水平方向以螺旋形划圈移动。
3、系统锚杆、钢筋网施做
⑴初喷混凝土后应及时施做锚杆,锚杆必须设置垫板。
⑵钢筋网采用为φ6.5~8mm的HPB235钢制作,网格尺寸宜采用20cm~25cm,搭接长度应为1~2个网格,网片间采用焊接方式连接。
⑶钢筋网随受喷面起伏铺设,其间隙不应大于3cm,钢筋网应与锚杆、钢架连接牢固,且钢筋保护层厚度不应小于4cm。
4、安装钢架
⑴拱部单元安装工序:
放样确定钢架基脚位置→施做定位锚杆→架设钢架→布设纵向连接筋。
⑵墙部单元安装工序:
墙脚部位铺设槽钢或钢垫板垫实→施做定位锚杆→对应拱部单元架设墙部钢架单元→布设纵向连接筋。
拱、墙部钢架单元宜采用栓接的方式连接。
⑶加强钢架拱(墙)脚锁脚锚管施工,各台阶每单元钢架拱(墙)脚以上30cm高度处,紧贴钢架两侧边沿按下倾角30。
打设4根锁脚锚杆管,锁脚注浆导管须采用Φ22“L”型钢筋卡与初支钢架焊接牢固,锁脚锚管直径采用φ42mm,长度不得小于4.0m,以控制基脚变形。
⑷钢架安装允许偏差:
钢架间距、横向位置和高程与设计位置的偏差不超过±5cm,垂直度允许偏差为±2。
⑸钢架与纵向连接筋、锁脚锚管焊接牢固,以增强钢架的整体稳定性。
⑹钢架和初喷混凝土间有较大间隙时,每隔2m应采用骑马或楔形垫块顶紧;钢架与围岩的间隙不应大于5cm。
5、仰拱施工
(1)待喷锚支护全断面施作完成后,采用分段全幅进行仰拱施工,每循环开挖长度宜控制在2~3m,掌子面与仰拱距离尽量控制在30m之内。
(2)为保证施工质量,仰拱混凝土进行全幅整体浇筑,同时解决出碴、进料运输与仰拱施工干扰及仰拱混凝土在未达到要求强度之前承受荷载的问题,采用仰拱栈桥进行施工。
(3)隧底开挖采用全幅分段施工,上面铺设仰拱栈桥,每循环开挖长度宜控制在2~3m。
当仰拱施工滞后下部台阶开挖面30~40m时,应停止前方工作面开挖或短距离跳槽进行隧底开挖。
短距离跳槽的次数不得多余3次,每次跳槽间隔不得大于10m。
(4)隧底开挖后,应及时清除虚渣、杂物、泥浆、积水,立即初喷3~5cm厚混凝土封闭岩面,按照设计要求安装仰拱钢架,复喷射混凝土至设计厚度,使初期支护及时闭合成环。
(5)仰拱应超前拱墙衬砌,每循环浇筑长度宜为4~6m,仰拱应采用浮放模板支架成型。
仰拱混凝土应分段全幅浇筑,一次成型,不留纵向施工缝,仰拱施工缝和变形缝应设置止水带。
仰拱表面应平顺,不积水。
(6)仰拱填充混凝土应在仰拱混凝土终凝后浇筑,浇筑前应清除仰拱表面的杂物和积水,连续浇筑,一次成型,不留纵向施工缝。
填充混凝土强度达到5MPa后允许行人通行,达到设计强度的100%后允许车辆通行。
仰拱填充表面坡度应符合设计要求,应平顺、排水通畅、不积水。
(7)当仰拱施工滞后超出《铁建设(2012)120号》所规定的安全距离应停止掌子面施工或短距离跳槽进行隧底仰拱施工。
6、衬砌施工
(1)根据对围岩和支护量测的变形规律,确定二次衬砌的施做时间。
待围岩变形稳定后方可进行衬砌砼施工。
(2)隧道正洞设计为复合式衬砌,二次衬砌采用C35钢筋砼。
(3)二次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定后施作,变形基本稳定应符合:
拱脚水平收敛小于0.2mm/d,拱顶下沉收敛速度小于0.15mm/d。
(4)隧道正洞混凝土衬砌,采用全液压衬砌台车,衬砌混凝土一次施工长度12m,采用混凝土输送车运输,混凝土输送泵作业,由下向上、对称分层、先墙后拱灌筑,入模倾落自由高度不超过2.0m,机械振捣;混凝土采用自动计量拌和站生产。
(5)当二衬离掌子面超出《铁建设(2012)120号》所规定的安全距离时,应停止掌子面施工,待二衬距掌子面安全距离达标后方可进行掌子面施工。
四、质量检验
1、主控项目
●隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求。
检验数量:
施工单位每一开挖循环检查一次;监理单位按施工单位检查数量的10%平行检验。
检验方法:
采用仪器测量。
●隧道开挖应严格控制欠挖。
当围岩完整、石质坚硬时,岩石个别突出部分(每1m2不大于0.1m2)侵入衬砌应小于5cm。
拱脚和墙脚以上1m内断面严禁欠挖。
检验数量:
施工单位、监理单位每一开挖循环检查一次。
检验方法:
施工单位采用自动断面仪测量等仪器测量周边轮廓断面,绘断面图与设计断面核对;监理单位见证测量,现场核对开挖断面。
●洞身开挖中,应在每一次开挖后及时观察、描述开挖面地层的层理、节理、裂隙结构状况、岩体的软硬程度、出水量大小等,核对设计地质情况,判断围岩稳定性。
检验数量:
施工、监理单位每一开挖循环检查一次。
检验方法:
施工单位进行工程地质观察和描述;监理单位见证检查。
●光面爆破或预裂爆破钻眼前,应根据钻爆设计图准确标出炮眼位置,钻孔时应按钻爆设计要求严格控制炮眼的间距、深度和角度。
掏槽眼的眼口间距和深度允许偏差为5cm。
周边眼的间距允许偏差为5cm,外插角应符合钻爆设计要求,眼底不应超出开挖轮廓线15cm。
检验数量:
施工单位每一开挖循环检查全部掏槽眼和10个周边眼;监理单位按施工单位检查数量的20%见证检查。
检查方法:
测量。
●隧底开挖轮廓和底部高程应符合设计要求。
隧底范围石质坚硬时,岩石个别突出部分(每1m2不大于0.1m2)侵入衬砌应小于5cm。
检验数量:
施工单位、监理单位每一开挖循环检查一次。
检验方法:
施工单位用仪器测量底部高程,绘断面图与设计断面核对;监理单位见证测量,核对开挖断面。
●隧底开挖后应及时核对隧底地质情况。
当需要进行加固处理时,应符合设计要求。
检验数量:
施工单位、监理单位每处检查一次。
检验方法:
施工单位进行地质描述;监理单位见证检查。
11.2.2一般项目
●光面爆破或预裂爆破的炮眼痕迹保存率,硬岩不应小于80%,中硬岩不应小于60%,并在开挖轮廓面上均匀分布。
检验数量:
施工单位每一开挖循环检查一次。
检验方法:
对照钻爆设计资料,观察、计数检验炮眼痕迹保存率。
●水沟开挖位置、基底高程应符合设计要求,靠边墙的水沟应与边墙基础同时开挖、一次成型。
检验数量:
施工单位每一开挖循环检查一次。
检验方法:
观察、仪器测量。
五、安全注意事项
1、施工准备
(1)隧道开挖应根据施工方法及地质情况制订相应的安全技术措施。
隧道内施工应提供足够的通风,进风口设在洞外空气清新处,避免污浊空气再循环。
风管密封,出风口接近工作面,经常检查风管的破损和扭绞情况,并及时修复。
定期检查开挖面风流中气体质量和有毒有害物质的浓度,按体积计氧气不得低于20,二氧化碳不得超过0.5。
开挖作业面开工和复工前,必须进行通风和分析空气中有害气体浓度,确认合格后方可进入。
人员严禁在风管的进出口停留。
(2)照明:
工作面和通道均应提供足够的照明。
危险地段设特殊照明灯。
定期检查、维修、清洁。
洞外进风工作面出风通道照明工作面照明。
(3)供电设施遵守国家对电力设施的要求。
供电线路及管线稳固地支承在支架上,防止碰撞、弯曲、磨损、拉伸。
所有电力设施的安装、改移、维修应由有资格的电工操作。
使用断路电流不大于30mA的接地故障断路开关。
定期检查、维护,使用适当的配件。
(4)紧急设施:
制订齐全和切实可行的遇险应急预案。
于定期进行预案的应急演练。
提供有效的应急灯和供电设施供电线路,紧急通信设备并定期检查。
配备足够数量急救和营救设施。
2、开挖钻孔
(1)做好超前地质预报工作,采用TSP、超前钻孔、地质雷达等综合预报手段对开挖面前方的地质情况作出详细的预报。
开挖过程中,配备有经验的地质工程师,24小时轮流值班,及时掌握地质变化,监控指导现场施工。
(2)施钻人员到达工作面后,应首先检查工作面是否处于安全状态。
支护、拱顶是否稳定,如有松动危石应清除并加以支护。
(3)操作人员必须互相配合,并保持必要的安全操作距离。
(4)司钻工钻孔前,对风钻和工具作如下检查,不符合要求的应立即修理或更换:
机身、螺栓、卡套、弹簧和支架是否正常完好。
管路是否良好,连接是否牢固。
钻杆是否弯曲、带伤,防止作业时断钎伤人。
湿式凿岩的供水装致是否良好。
(5)风钻钻孔时,将支架安装稳妥。
在钻孔台架上打眼时,先检查平台架及斜撑是否稳定,平台上是否铺满板,外侧的防护栏杆是否牢固,防止高处坠落。
(6)严禁在残眼中继续钻孔,严禁在打眼的同时装药。
不得在工作面折卸、修理风钻。
手持风钻打眼,开孔时应用较短的钻杆,其长度不超过0.8~1m。
钻头未入岩壁前,风门不宜开大。
操作时做到退钎子与凿岩机一条线,司钻工要在风钻的左侧方,严禁骑着气腿操作风钻,钻眼时先开水后开风,停钻时先关风后关水。
(7)用风镐开挖时工作前检查气压及风镐的连接。
工作中,要防止空打,卡钎时不可猛摇风镐,要及时更换磨钝的镐钎,发现滤风网被污物堵塞,需及时排除。
(8)两工作面接近贯通时,按规范要求,两端加强联系,确保统一指挥、安全施工。
两工作面相向开挖时,相距50m时必须停止一方掘进,由另一方掘进贯通,另一方爆破时必须向对方通知。
3、火工品运输及爆破
(1)爆破作业时统一指挥:
根据施工条件,洞内每日放炮次数,开挖作业循环时间明确规定;警戒要统一行动;多工作面放炮相互影响时,首先要保证隧道掘进的需要,起爆顺序应由里向外,里面的人员末撤出前,外面禁止放炮。
(2)爆破时所有的人员应撤至不受有害气体、震动飞石伤害的地点,其安全距离:
独立导坑内不小于200m,半断面开挖不少于400m,全断面开挖不少于500m。
(3)爆破器材加工,在洞外远离洞口50m以外的加工房工作台上操作。
洞内使用非电雷管。
装配起爆管时必须先试验。
导爆管凡有过粗、凡管体压扁、破损锈蚀、加强帽歪斜者,严禁使用。
加工好的起爆管分段装入木箱内,防止混段(不准把段数标签失落)。
(4)人工运送炸药每人一次运送量不超过20kg或原包装一箱,运送爆破器材前后30m应专人防护,严禁中途逗留。
(5)汽车运送爆破器材时应遵守下列规定:
车厢的黑色金属部分应用木板或胶皮衬垫(用木箱或纸箱包装除外),汽车排气管设在车前下侧,并应佩带隔热和熄灭火星的装置;必须由爆破工专人护送,其它人员不得搭乘。
运送途中要显示红灯与鸣笛,车上应配备灭火器材,应按国家有关规定执行,炸药与雷管不准同车运送(公安机关审批的防暴车可通车运输)。
出车前,车库(或队长)应认真检查车辆状况;在扬尘、起雾、大雨、暴风雪天气时速度酌减;在斜坡道上用汽车运输爆破器材时行驶速度不应超过10千米/小时;在雨天或冰雪路面上行驶时,应采取防滑安全措施。
(6)装药时严禁火种,无关人员和机具等均应撤离到安全地点。
周边眼间隔装药,用胶布包扎在竹片上固定牢实。
(7)洞内大断面开挖,雷管段数量、装药量大时,爆破指挥人员应先明确分工,自上而下分区分段装药各负其责,防止混段和漏装,禁止超量装药。
(8)遇有下列情况禁止装药:
作业面照明不足;工作面岩面破碎未及时支护;可能有大量涌水的地段。
(9)装药完毕,工作面所有的机具、材料撤离,经检查无漏装,炮口堵塞完后进行网络连接(采用簇连),网络连接好后,应专人检查是否合格,经确认连接无误,爆破人员已撤至安全地带即可起爆。
(10)其他注意事项:
洞内严禁明火点炮,洞内所有爆破、导爆索长度均不少于2.0m;起爆后必须通风排烟15~30分钟后才准工作人员进入工作面,并经下列各项检查和处理后,其它工作人员才准进入工作面:
有无瞎炮及可疑现象;有无残余炸药及雷管;顶部、两端有无损坏及变形;进行爆破器材加工和爆破作业的人员,严禁穿化纤衣服;爆破器材的领取必须由有合格证的人员办理,一定要帐物相符;双方签字。
每次装药完毕后未用完的爆破器材立即退回库房,并办理清库签字手续。
4、装碴及运输
(1)各种运输设备不得人货混装,装载机不准载人。
(2)装碴时,运碴车辆应停稳并制动,起动前应鸣笛
(3)在衬砌台车(或作业台架)作业地段应设“慢行”标志,台车(台架)两端设红色警示灯。
(4)洞内车辆行驶应遵守下列规定:
严禁超车。
会车时空车让重车,重车减速行驶,两车厢间距离不小于0.5m。
同向行驶,前后两车间距离至少为20m,洞内能见度差时,应加大间距。
洞内车辆相遇或发现有行人时,应关闭大灯,改用小光灯或近光灯。
车辆起动前应了望或鸣笛,进出隧道口时应鸣笛。
洞内车辆倒车必须开灯、鸣笛或专人指挥。
车辆在使用前应详细检查,不得带病行驶。
(5)洞内车辆行驶时,施工人员应遵守下列规定:
行人走两侧人行道,不与机械车辆抢道,不准扒车追车和强行搭车。
(6)洞外卸碴场地应符合规定的坡度,并应在碴堆边缘内80cm处设置挡木,以防车辆翻沟。
(7)车辆运行前应保持其机况、照明刹车良好;确认前后无人并给一次信号,方可启动。
(8)洞口、交叉路口和狭窄的施工场地,应设“缓行”标志,必要时应专人指挥交通。
洞内车辆、机械停放处,应设臵有足够的照明、并设红色警戒灯。
(9)机械设备必须建立严格的管、用、养、修制度,并切实执行,实行奖罚,使设备经常处于良好状态。
(10)汽车及走行机械,严格执行“三不超(不超速、不超载、不超劳)、五不开(无证、无令、带病、病车、酒后不开)”、“三勤、三检”制度。
(11)在施工中运输保证道路质量,由综合班按标准养护。
安排调度值班,统一指挥,保证出碴、进料运输畅通无阻,洞内每隔500m设一醒目的交通标志,洞外既有公路或便道转弯处或陡坡处设臵醒目、温馨的安全标识。
在弃碴场安排推土机或装载机经常推碴,推碴时留适当的余碴,并安排卸碴指挥人员对自卸汽车进行卸碴指挥,确保自卸汽车倒车和弃碴安全。
(12)编制机械安全技术操作规程,组织专人深入现场,督促检查机械设备安全工作情况,发现问题及时纠正,消除隐患,使机械设备达到安全、优质、高效、低耗地运行。
严禁违章指挥、违章操作,违反劳动纪律等行为。
(13)施工人员必须进行岗前安全培训并经考核合格后上岗。
对施工中违反操作规程的人员不仅要进行安全处罚,并责令其重新学习,并进行考核。
(14)施工人员配足安全防护用品设施,施工中检查佩带情况,不按要求佩带时,进行安全处罚。
5、支护、衬砌
(1)隧道开挖后必须及时进行支护,支护质量必须达到设计规定标准。
(2)施工期间,现场值班负责人员每天应同安全质检人员对开挖面地质以及各部支护情况进行一次检查。
不良地质地段每班检查一次,当发现支护变形或损坏时立即加固处理并作好详细记录。
(3)量测人员发现量测数据有突变或异变时,应于量测后及时向技术负责人或现场负责人汇报,并立即采取应急措施或通知施工人员暂时撤离危险地段。
(4)钢拱架架立时不得臵于虚碴或活动石上,软弱围岩地段基底夯实加设垫板或加设木楔楔紧。
锚杆支护,孔深、间距、方位必须到设计要求,注浆要饱满,钢筋网初喷混凝土必须达到设计厚度。
(5)洞内支护,坚持“随挖随支护”的原则,支护紧跟开挖面;如遇石质破碎、风化严重时,尽量缩小支护工作面。
(6)喷射支护前,清除危石及松动石块,喷射手配戴防护用品;机械各部完好正常,压力保持在0.4MPa左右,喷浆管喷嘴严禁对人放臵。
喷混凝土要进行喷雾养护,养护时间14天。
(7)随着隧道各部开挖工作的推进,及时进行衬砌或压浆,特别是洞门建筑的衬砌必须尽早施工,地质不良地段的衬砌尽早完成。
(8)机械转动部分设臵防护罩,电动机必须有接地装臵,移动或修理机器及管线路时,先停电,并切断电源、风源。
(9)二次衬砌前铺设防水层,工作台架下净空必须符合设计要求。
工作台架承载重量,不得超过要求。
两端应设不低于1m的栏杆和上下人员的梯子。
(10)铺设防水层台架及模板台车距作业开挖面应有足够的安全距离,齐头爆破时要防止空气波冲破防水层。
工作台架衬砌台车就位后,应用卡轨器固定在轨道上,防止溜车。
(11)衬砌台车使用时遵守下列规定:
台车上不得堆放料具,工作台上应铺满木板,并设安全栏杆。
拆除混凝土输送软管时,必须停止混凝土泵的运转,两端挡头板应安装牢固。
衬砌台车工作台架上施工用照明用电线路每天要进行一次检查,确保电线绝缘良好,防止电线破损、漏电伤人(装臵漏电保护器)。
(12)二次衬砌拆模后要立即进行养护,洒水、喷雾养护或喷养护液进行养护。
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