张夏隧道洞挖施工方案.doc
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1、张夏隧道洞挖施工方案一、 编制依据1、新建京沪高速铁路土建工程施工总价承包JHTJ3标投标文件技术分册和新建京沪高速铁路土建工程施工总价承包JHTJ3标承包合同。2、 现场踏勘调查所获得的工程地质、水文地质、当地资源、交通状况及施工环境等调查资料。3、 中国水利水电建设集团公司所拥有的技术装备力量、机械设备、管理水平、工法及科技成果和多年积累的工程施工经验。4、铁路混凝土强度检验评定标准5、铁路混凝土工程施工质量验收补充标准6、客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准7、铁路混凝土工程施工技术指南8、客运专线铁路隧道工程施工技术指南9、铁路工程结构混凝土强度检测规程10、铁路工程水质分析规程1
2、1、铁路工程岩石试验规程12、铁路隧道喷锚构筑法技术规范13、铁路隧道防排水技术规范14、铁路隧道衬砌质量无损检测规程15、铁路工程施工安全技术规程(上、下册)16、京沪高速铁路隧道施工实施细则17、铁路工程技术规范及国家行业标准、规则、规程18、国家及地方关于安全生产和环境保护等方面的法律法规。19、国家、铁道部和地方政府(省、直辖市)的有关政策、法规和条例、规定。20、铁路建设工程设计概(预)算编制办法铁建设2006113号二、 工程概况张夏隧道洞挖段里程为DK427+995DK428+657,全长662m。隧道位于低山区,地形起伏较大,山坡坡度进口处约10o,出口约为15 o,其中级围岩
3、施工段290m、级围岩施工段372m,隧道内纵坡坡度为4.5的下坡,隧道位于R7000的曲线上,隧道洞身地表植被较少。本隧道按最高行车速度350km/h、客运专线双线隧道设计。暗挖段采用复合式衬砌,洞门帽檐式结构。、级围岩的衬砌结构采用曲墙带仰拱形式。衬砌混凝土采用C30混凝土或C35钢筋混凝土。初期支护采用C25喷射混凝土湿喷工艺。隧道防排水以“防、堵、截、排相结合,因地制宜,综合治理”为原则,采用了全封闭防水设计,隧道双侧设置排水沟。隧道内采用型板式无砟轨道。张夏隧道主要工程量如下:张夏隧道主要工程量序号项目单位工程量1洞身土石方开挖m3101404.42C25喷射混凝土m310658.2
4、33钢筋网t80.084型钢钢架t416.165格栅钢架t1244.206锁脚锚管m514047管棚m241808超前小导管m48657925中空注浆锚杆m41501.51022锚杆m39241三、 工程地质及水文地质特征隧道区除局部表覆第四系上更新统破洪积层(Q3d1.p1)外,主要有分布于山顶古滑移体堆积层及其底部少量压碎岩体,以及分布于洞身的寒武系下统(2)的粉沙岩加页岩,灰岩,泥灰岩,页岩等构成。隧道区地处鲁中隆断区的泰山突起地带,该区为下古生界盖层出露区,中生代长期处于隆起状态,主要发育不同方向的脆性断裂。新生代构造活动较强烈,主要表现为上垄遭受强烈剥蚀,又加上地质条件的差异性,使本
5、区寒武系张夏组石灰岩产生了众多重力式划移体,成为本区新构造运动行迹的一个重要特征。隧道通过的滑移体据推测在上更新世之前形成,兼具滑坡与崩塌的特征,其垂直落距大,滑移距离短,无明显的滑面。地震:根据中国地震动参数区划图(GB18306-2001)附录A中国地震动风值加速度区划图,本场地地震动峰值加速度为0.05g(地震基本烈度为度)。土壤最大冻结深度0.5m。水文地质特征:隧道内有少量基岩裂隙水。四、 开挖方案的确定隧道洞身围岩为、级,施工中严格按新奥法原理组织,遵循“管超前,严注浆,短进尺,弱爆破,强支护,早封闭,勤量测” 的施工原则。其中级围岩段总长330m;级围岩段总长362m,开挖总量1
6、15004.9m3。根据隧道施工规范对开挖轮廓的要求,级围岩选择台阶法开挖,级围岩选择双侧壁导坑法开挖,出渣采用装载机装渣、自卸汽车运输。根据施组安排,开挖循环进尺级围岩段1.5m、级围岩段1.0m,周边采用光面爆破,手风钻钻孔。围岩级别划分及施工方法划分,详见下表;洞内开挖施工方法划分表起讫里程围岩级别长度(m)施工方法附 注DK427+995DK428+04045双侧壁导洞法DK428+040DK428+11070台阶法DK428+110DK428+380270双侧壁导洞法DK428+380DK428+600220台阶法DK428+600DK428+65757双侧壁导洞法五、 施工组织1、
7、 施工组织机构及施工队伍划分为全面实现工期、质量、安全、文明施工、环保等目标,根据本隧道单位工程的特点组建二工区下辖各职能部门、施工处,施工处下设钻爆班组、支护班组、钢筋班组、机械运输班组、砼施工班组、杂工班组等,各作业班组布置以方便施工为组织原则。组织机构详见下图。施工组织管理机构框图2、 进场施工机具进场施工机具详见附表;进场施工机具统计表。3、 施工用水在隧道出口线路右侧打设一口基井,用水泵将水泵送至洞顶高压水池,后用管路接至施工场地及生后区,满足生产、生活用水要求。4、 施工用电施工用电采用永久和临时供电相结合方式,自备发电机以满足前期永久用电未接入,施工用电要求;并且满足正常施工阶段
8、应急供电要求。在隧道左侧设400KVA变压器“T”接引入线,再设置电杆将电接入施工场地提供生产、生活用电。六、 循环作业施工程序1、 双侧壁导洞法施工(1)级围岩地段,采用双侧壁导坑法开挖。双侧壁导坑法开挖坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。双侧壁导坑法施工步骤如下图所示。施工顺序为:第一步:利用明挖段开挖出的平台作为超前长管棚施工的作业面。第二步:待超前长管棚施工结束,明挖完成后弱爆破开挖部;喷5cm厚砼封闭掌子面;施作部导坑周边的初期支护和临时支护。第三步:滞后部位一段距离后开挖部。第四步:滞后部位一段距离后弱爆破开挖部。第五步:滞后部位一段距离后弱爆破开挖部。第六步:弱
9、爆破开挖部;第七步:拆除临时支护,进行第部的开挖,挖到开挖设计线后立即组织仰拱的初支和二次衬砌。(2)双侧壁导坑法开挖施工作业循环时间见下表:双侧壁导坑法开挖施工作业循环时间表 序号作业名称作业时间(min)备注1测量、地质预报302超前支护672长管棚18m3开挖1804通风155挂网喷锚1456装碴运输607支护808合计1182月进尺30m备注:级围岩作业时间包含长管棚施作时间,平分至每个施工作业循中。(3)侧壁导坑形状近似椭圆形,导坑断面宽度约为整个断面的1/3。(4)双侧壁导坑法施工过程中,每个部位都要要滞后距离,其中与、与、与滞后距离为1525m为宜,中间台阶面与滞后距离为68m为
10、宜。也可根据现场岩体情况做进行适当的调整。2、 台阶法施工张夏隧道围岩地段,采用台阶法施工,喷、锚、挂网初期支护,并辅以中空注浆锚杆、沙浆锚杆及格栅钢架、型钢钢架联合支护。(1)施工方法上台阶开挖采用风动凿岩机钻眼,复式楔型掏槽;下台阶采用风动凿岩机钻眼,塑料导爆管非电起爆系统,毫秒微差有序起爆,光面爆破。上台阶由挖掘机翻碴,下台阶由3m3装载机装碴,20t自卸汽车运碴。施工中合理调整工序,实行“钻爆、装碴、运输”机械化一条龙作业。开挖后及时施作初期支护,下半断面开挖后仰拱紧跟。爆破器材选用乳胶炸药、塑料导爆管非电起爆系统、毫秒微差起爆。上部采用光面爆破,周边眼间距E=45cm,抵抗线W=80
11、cm,下部采用光面爆破,周边眼间距E=50cm,抵抗线W=55cm。炮眼深度:掏槽眼眼深2.7m,其它炮眼深2.5m,计划循环进尺2.25m,起爆方式为孔内微差起爆。周边眼采用25mm小直径药卷间隔装药,其它炮眼采用32mm药卷连续装药。级围岩台阶法施工步骤、上下断面开挖工艺流程见下图: 施工步骤图施作仰拱及隧底填充二次模筑衬砌电缆槽、水沟等下断面开挖边墙初期支护上断面开挖拱部初期支护(喷、锚、网、局部钢架)级围岩上、下断面开挖工艺流程框图装药爆破通风散烟,喷水除尘安全清撬、危石支护出渣、清底延伸风水电管线,转入下一循环安全监测以前循环的系统锚杆作业及喷砼施工准备测量、地质预报钻 孔上下台阶开
12、挖示意图(2)施工循环时间及开挖进度级复合式加强衬砌每循环进尺2.5m,每循环用时870min。级围岩台阶法开挖作业循环时间表序号作业名称作业时间(min)备注1测量地质预报302超前支护300超前导管3开挖1804通风155挂网喷锚1656装碴运输1007支护808合计870月进尺约80m七、 洞内初期支护设计参数说明本隧道初期支护采用锚网喷支护形式,各衬砌分类段支护参数如下。1、 级围岩复合式加强衬砌级围岩复合式衬砌喷射混凝土工程,采用湿喷技术其强度等级为C25,拱墙初期支护喷射混凝土参用合成纤维,参量为1.2kg/m。拱墙初期支护设置8钢筋网,网格间距为20cm20cm。拱部系统锚杆采用
13、25中空注浆锚杆,边墙采用22普通砂浆锚杆,锚杆长3.5m,锚杆间距:1.0m1.0m(环纵)。锚杆尾端均应配有垫板、螺母。2、 级围岩复合式加强衬砌级围岩复合式加强衬砌喷射混凝土工程,采用湿喷技术其强度等级为C25,拱墙初期支护喷射混凝土参用合成纤维,参量为1.2kg/m。拱墙初期支护设置8钢筋网,网格间距为20cm20cm。拱部系统锚杆采用25中空注浆锚杆,边墙采用22普通砂浆锚杆,锚杆长4.0m,锚杆间距:0.8m1.0m(环纵)。锚杆尾端均应配有垫板、螺母。3、 超前支护进口DK427+995DK428+025、出口DK428+627DK428+657段为保证进洞安全以及洞身DK428
14、+110DK428+380段穿滑移体地段,采用108mm长管棚超前支护,保证隧道进洞安全,级围岩采用42mm超前支护,局部破碎地段注浆加固围岩,级围岩采用42mm超前小导管注浆加固围岩。级加强地段格栅间距0.8m/榀,级加强地段格栅间距0.6m/榀。八、 主要施工环节施工工艺1、 施工爆破(1)、施工方法张夏隧道、级围岩采用光面爆破。采用人工装药、堵塞、网络连接,瞬发电雷管起爆,爆堆采用装载机装渣,载重自卸汽车外运。(2)、钻孔机具设备隧道开挖采用手风钻打眼,配备作业台架一个,空压机采用20m3电动空压机4台及供风管道。地下通道洞口石方开挖采用分钻进行。(3)、主要爆破参数本隧道根据本隧道制定
15、的开挖特点,编制相应的爆破设计。主要设计参数详见下表。(4)、爆破施工工艺施工顺序:施工放样画出隧道中线和轮廓线精确布眼钻眼装药连线引爆具体施工工艺详见下页:光面爆破施工工艺框图。放样布眼钻眼前,由测量人员用红油漆准确绘出开挖断面的中线和轮廓线,标出炮眼位置,其误差不得超过5cm。在直线段,可用激光指向仪控制开挖方向和开挖轮廓线。定位开眼钻机就位后按炮眼布置图正确钻孔。对于掏槽眼和周边眼精度要求比其它眼要高,开眼误差要控制在3cm和5cm以内。钻眼钻工要熟悉炮眼布置图,要能熟练地操纵凿岩机械,特别是钻周边眼,由有较丰富经验的老钻工司钻,钻机下面专人指挥,以确保周边眼有准确的外插角,尽可能使两荐
16、炮交界处台阶小于20cm。同时,根据眼口位置岩石的凹凸程度调整炮眼深度,以保证炮眼底的同一平面上。光面爆破施工工艺框图清孔钻眼完成后,按炮眼布置图进行检查并做好记录,有不符合要求的炮眼应重钻,经检查合格后才能装药爆破。装药前,必须用小直径高压风管输入高压风将炮眼石屑括吹净。装药装药前,应重新测量各项数值进行装药量计算,对过浅或过深的炮孔,要调整装药量。装药需分片分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行,雷管要“对号入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞,要分多次回填,边回填边用木制炮棍捣实,禁止使用铁棍捣固,并注意保护好孔中的雷管引线,堵塞长度不小于20cm。联结起爆网络起爆网络为导爆管复式网路,以保证
17、起爆的可行性和准确性。联结时要注意:导爆管不能打结和拉细;各炮眼雷管连接次数应相同;引爆雷管就应用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处。网络联结好,对起爆系统各联接点要有专人负责认真检查,确认各联接点连接牢固后,方可进行起爆。2、 喷射混凝土(1)原材料的选取水泥:选用425普通硅酸岩水泥,使用前做强度复核试验。砂:采用硬质洁净的中砂或粗砂,细度摸数大于2.5,含水率严格控制在57%左右。石:采用坚硬耐久的碎石或卵石,粒径不大于15mm,级配良好。水:水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质,不得使用污水。速凝剂:必须采用质量合格的产品,使用前应对速凝剂做实验,以了解其兼容性和水泥
18、净浆凝结的效果,及最佳掺量。(2)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
19、凿槽、埋管等方法进行引导疏干处理。(3)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。(4)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
20、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:除在土砂地层中开挖隧道外,钢筋网在喷射一层混凝土后铺挂;当采用双层钢筋网时,第二层钢筋网应按在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设;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2cm;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。(5)喷合成纤维砼隧道初期支护喷合成纤维混凝土的施工方法和技术要
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