施工方案
1.工程概况
XXX隧道出口左右线分别位于R=2600m和R=1600m的圆曲线上,洞身设置一处曲线,半径分别为左线R=1500m,右线R=1500m。隧道左右线均设置为单向坡,左线纵坡为-1.9%/2330m,右线纵坡为-2%/2371m;出口为正坡施工。隧道出口洞门处于浅埋地段、地质条件差、且处于滑坡堆积层上;为V级浅埋地段,岩体破碎,结构松软,节理裂隙发育,全风化-强风化。
2.施工方案
2.1施工方法
① 采用的钻具、设备:
钻孔安装设备:导轨式冲击旋转凿岩机(管棚钻机);φ108中空自钻式钢管体;钢管连接套:用于加长钢管至设计长度;钻头:根据不同围岩地质情况采用不同钻头;
注浆设备:注浆机采用KBY-50/70型。
②测量布孔:管棚孔的孔位用红油漆标出,钻孔的方向垂直于开挖面,外插角1°。管棚从左至右编号1~36号。
③钻进: 管棚为40m,每节采用4~6m的热轧无缝钢管(φ108壁厚6mm)以焊接连接而成,且采用V形对焊或丝扣连接。钢管上钻注浆孔,孔径为12mm,孔间距15cm,呈梅花形布置,尾部留不钻孔
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的止浆段300cm。施工时先打设奇数管并注浆,然后打设偶数管,以便检查注浆质量。自钻式管棚法采用φ108中空自钻式钢管体作为杆体,钢管连接套用于加长杆体,配以直径大于Φ120mm的钻头,使用轨导式冲击旋转凿岩机钻孔并安装,管棚节段间用采用首节不等长管节,后面采用等长管节,以保证隧道纵向同一横断面内的接头数不大于50%,接头错开不小于1m,管棚顶到位后,钢管与导向管之间用速凝水泥或其它堵塞严密,以防注浆时冒出。
④安装钢筋笼:钢筋笼为4根φ16钢筋和φ6.5间距20cm的箍筋组成。钢筋笼安装完毕后给导管封闭加装止浆阀防止注浆后浆液倒流。
⑤ 注浆:将管杆钻至设计深度,尾部露出岩体面15cm,以便注浆施工。将止浆塞套于钢管上,塞入孔中,喷射混凝土封闭岩面后,采用KBY-50/70型注浆机进行注浆而在隧道顶部的破碎地层中形成加固带。
注浆根据地质情况采用水泥浆或水泥-水玻璃双液浆,水灰比由试验室根据现场实际需要确定设计规定W/C=1.0,注浆压力0.5~1.0MPa。注浆结束后用M7.5水泥砂浆充填钢管,以增强管棚钢度。
⑥ 注浆顺序:自下而上,先两边后中间,两侧对称注浆,一根注浆完毕后施工下一根。 2.2 施工技术措施
① 钢管原材料规格、长度、直径应符合设计要求,钢管体应除锈。
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②施工所用的钢材、水泥、砂、石材等原材料均要求送检,原材料性能均要满足设计和规范的要求后方可使用。
③ 钻孔前用测量确定钻头方向和夹角,保证钢管与线路中线的夹角正确。
④钢管钻进要避免管体摆动等因素,保证管体顺直。 2.3 质量保证措施
①严格按技术交底进行施工。
②小导管及管棚管节堆放严禁翘曲,严格注意管节两端的对口丝扣保护。
③精确调整钻机导向架,严格控制每根管节的空间位置。 ④在钻进过程中,经常量测钻进的高程和方向,发现不对及时调整。
⑤下管节时要及时、准确、快速。
⑥保证钻机的正常运转,配备足够的维修技术人员和零配件。
3. 钻爆方案
3.1 爆破方案
洞口辅助进洞措施施工完毕后开始开挖进洞,开挖采用钻爆法开挖,为保证开挖轮廓成型质量,岩面平整,减少围岩扰动,增强围岩的自身承载能力,保护围岩不被破坏,减小安全隐患,采用光面爆破技术进行施工。 3.2 施工方法
Ⅴ级围岩及洞口浅埋段采用短台阶法施工,隧道上台阶开挖至最
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大跨处,上台阶开挖高度6.45m,下台阶开挖高度3.86m,洞口Ⅴ级加强段上断面循环进尺50cm,下断面循环进尺1m;Ⅴ级普通浅埋段循环进尺1.2m,Ⅳ级围岩采用短台阶法开挖,开挖高度与短台阶相同,上台阶开挖循环进尺2m,下台阶开挖循环进尺3.0m。为保证施工进度,不影响上台阶施工,下断面分左右幅开挖。仰拱全断面采用浅孔爆破. 3.3 施工机械及火工品
① 施工机械
钻孔采用YT-28型气腿式凿岩机,钻头采用“一”字型,成孔直径42mm。开挖工作台架采用工字钢、钢管、钢筋等焊接制成,台架上安装有高压风管、钢管、通用闸阀、连接风钻、照明配电盒、照明灯具、防护栏等。机械排险后,用装载机将台架抬至工作面,只需5分钟即可就位。就位后,人工在台架的各个区域排险,互不影响,出砟采用装载机装砟、自卸汽车运输。
② 爆破器材
炸药采用QD型2号岩石乳化炸药,性能见表“乳化炸药性能指标”;雷管采用“第二系列”非电毫秒雷管,实施孔内毫秒微差爆破。
乳化炸药性能指标 项目 参数 药卷密度 -3g·cm 炸药密度 -3g·cm 殉爆距离 cm ≥3 爆 速 -1m·s ≥3200 猛度 mm ≥12 作功能力 mL ≥260 0.95~1.30 1.00~1.30 3.4 钻爆设计 3.4.1 钻爆设计原则
根据隧道开挖技术特点,以及为使隧道开挖成形良好,尽量减少
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超挖量,减少爆破对围岩的扰动和破坏,确保地表建筑物以及相邻隧道结构安全,在开挖中采用光面爆破技术以及减震爆破技术。
①在确保高质量的隧道开挖断面和进尺的同时,将爆破震动控制在允许范围,以保证爆破对周边建筑物的安全,并尽量减少对生活工作的干扰。
②采取有效的控制爆破技术,减少振动与降低噪音,同时要求成形效果好,采用光面爆破。根据地质条件,开挖断面、开挖进尺、爆破器材、振速要求等条件编制爆破设计。
③根据围岩特点合理选择周边眼间距E及周边眼的最小抵抗线W,辅助炮眼交错均匀布置,周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上。
③根据《爆破安全规程》(GB6722-2003)的规定,交通隧道安全振动速度标准按 V≤10~20cm/s。在下穿房屋时为保证地表及建筑物的安全和减小周围环境的影响,爆破施工时爆破震动波速控制在1.5~2.0cm/s。
④周边眼炸药选择低爆速、低猛度、高爆力、传爆好的炸药。严格控制周边眼的装药量,借助导爆索、竹片进行间隔装药,使药量沿炮眼均匀分布,以确保隧道周边成形良好,并减少对围岩的扰动。
⑤雷管选用微差毫秒雷管,避免地震波的叠加,减轻震动。 ⑥根据爆破效果,调整掏槽眼形式及爆破参数,并适当加深掏槽眼深度(比其它眼深约20~30cm),以保证掏槽效果。合理分布辅助眼,以达到炮眼数量最少、材料最省、同时砟块又不致过大。
⑦合理选择循环进尺:不同级别的围岩根据结构安全要求及循环
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施工能力等因素来综合考虑。 3.4.2钻爆参数的选择 3.4.2.1 炮眼深度与循环进尺
炮眼深度一般根据围岩的稳定性、凿岩机的钻凿能力和掘进循环安排。Ⅴ级围岩洞口加强段循环进尺取0.5米,浅埋段取1.0米;Ⅳ级围岩段循环进尺取3m;掏槽孔适当加深0.1~0.2m。在实际操作中应视掌子面的凹凸情况,调整各炮眼钻孔长度,使所有炮眼眼底处于同一垂直面上。 3.4.2.2 掏槽眼布置
① 掏槽眼布置
掏槽采用复合式楔形掏槽,根据断面大小,主隧道Ⅳ、Ⅴ级上断面布置三排,掏槽眼布置在开挖面下部。掏槽眼较其它眼加深0.2m,Ⅳ级围岩上断面循环进尺3.0m,经计算掏槽眼深3.2m。其余各眼炮孔深度取3.0m。具体布置见钻爆设计图。
② 掏槽眼装药量
掏槽眼在满足填塞长度要求的前提下,尽量多装药,以保证良好的掏槽效果。主隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩上台阶掏槽眼装药36.4Kg; 3.4.2.3 辅助眼
① 辅助眼布置
辅助眼的布置主要是解决炮眼间距和最小抵抗线的问题,一般抵抗线W约为炮眼间距的60~80%,并在整个断面上均匀排列,W一般取0.6~0.8m。辅助眼弧形布置与直线形布置相结合的方式。
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② 辅助眼装药
辅助眼的装药量与围岩的坚硬程度、炸药单耗、炮眼长度及辅助眼的炮眼数量及间排距等参数有关。辅助眼的单孔装药量按下式计算:
q?????L
式中 q— 辅助眼的单孔装药量,Kg。
?— 装药系数。根据炮孔间排距及围岩性质,ⅣⅤ级围岩τ
=0.4,并根据炮眼位置适当调整。
γ— 每米药卷的炸药质量,Kg/m。直径为32mm的乳化炸药,γ=1Kg/m。
L— 炮眼长度,m。
3.4.2.4 光爆参数
本工程采用光面爆破进行爆破施工,光面爆破参根据表“光面爆破参数表”进行选择,并在施工中根据爆破试验进行调整。
光面爆破参数表
参 岩 数 石 种 类 硬岩 中硬岩 软岩 饱和单轴抗压极限强度Rb(MPa) >60 30~60 ≤30 装药不偶合系数 D 1.25~1.5 1.5~2 2~2.5 周边眼 间距 E(cm) 55~70 45~60 30~50 周边眼最小抵抗线W(cm) 70~85 60~75 40~60 周边眼装药集中度 q(Kg/m) 0.30~0.35 0.20~0.30 0.07~0.15 相对距 E/W 0.8~1.0 0.8~1.0 0.5~0.8 ①周边孔间距E
周边眼按开挖轮廓线布置,光爆孔的孔底朝隧道开挖轮廓线方向倾斜3~5°。当爆孔孔径D为42mm时,周边孔间距E =(10~16)D,
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隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩为0.50m;
②光爆层厚度W
光爆层厚度就是周边眼最小抵抗线,它与开挖的隧道断面大小有关。断面大,光爆眼所受到的夹制作用小,岩石比较容易崩落,可以大些;断面小,光爆眼受到的夹制力大,光爆层厚度相对要小些。同时,光爆层厚度与岩石的性质和地质构造有关,坚硬岩石光爆层可小些,松软破碎的岩石光爆层可大些。光爆层厚度W取50~60cm。
③密集系数K
周边眼密集系数是周边眼间距E与光爆层厚度W的比值,是影响爆破效果的重要因素,K=E/W(K取值0.8)。
④孔深L
围岩循环进尺:在实际操作中应视掌子面的凹凸情况及炮眼利用率,调整各炮眼钻孔长度,使所有炮眼眼底处于同一垂直面上。
⑤装药量
装药量Q=qEW,一是确定炸药单耗量q,炸药单耗量对装药效率、炮孔利用率、开挖壁面的平整程度和围岩的稳定性都有较大的影响。它取决于岩性、断面积、炮孔直径和炮孔深度等多种因素。本工程q取值1.1~1.3 kg/m3。二是装药集中度Q。光面爆破装药量的计算,主要是确定周边眼光爆层炮眼装药集中度,经计算Q确定为0. 3~0.4kg/m。
⑥炮孔数量N
炮孔数量取决于掘进断面积、岩石性能和炸药性能。孔数过少将
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造成大块增多,周壁不平整,甚至会出现炸不开的情况;相反,孔数过多将使凿岩工作量增大。
N=0.0012qS/ad2
式中N—炮孔数量,个;q—单位炸药消耗量;S—开挖断面面积,a—炮眼装填系数,取0.6;d—炸药直径,2乳化炸药为32mm。按上式计算:隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩上断面炮孔数量经计算为N=135个,实际按138个布置。
3.4.3 装药结构及堵塞方式
① 装药结构
周边眼采用光面,装药结构为空气间隔装药;掏槽孔和掘进孔、底板孔采用连续装药结构。
② 炮孔堵塞
炮孔采用人工堵塞,堵塞材料为粘性土卷(需提前加工),用木制炮棍压紧。堵塞长度一般不小于25~30厘米。填塞材料采用炮泥,炮泥由砂子和黏土混合配置而成,其重量比为3:1,再加上20%的水。填塞应采用分层捣实法进行,不得有空隙或间断。各炮眼应填塞足够长度的炮泥,除周边眼根据光面爆破、预裂爆破的要求填塞外,其他各炮眼填塞炮泥的长度不得小于30cm。
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电雷管 电工胶布缠紧 6-10非电毫秒雷管根导爆管 塑料导爆管脚线 塑料导爆管脚线 药泥 药泥 装药结构图 药卷 竹片 加强药卷 导爆索 毫秒雷管 药卷 掏槽眼: 掘进眼: 周边眼: 起爆网络连接方式及装药结构示意图
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3.4.4 各级围岩钻爆设计图
151313111199999971515777537535351511511515151151151111135157151717771113535977999997995791111111191515151513131515151513151513周边眼间距40~50cm1513131111915151515151513131313131313131313131315111115内圈眼间距70~80cm151515131313131313131313131313131513辅助眼间距70~80cm底板眼间距80~90cmⅤ级围岩上部开挖爆破设计图
Ⅴ级围岩上部开挖各孔装药参数表(H=2.0m) 炮孔数量 炮孔名称 (个) 14 掏槽孔 6 8 掘进孔 内圈孔 周边孔 拱部 边墙 27 23 35 12 13 138 (ms) 1 3 5 7、9、11 9、11、13 15 13、15 15 (kg) 14Φ32=1.4 6Φ32=1.2 8Φ32=1.2 4Φ32=0.8 4Φ32=0.8 2Φ32=0.4 3Φ32=0.6 6Φ32=1.2 (kg) 19.6 7.2 9.6 21.6 18.4 14 7.2 15.6 113.2 雷管段别 单孔装药量 炮孔装药量 装药方式 正向 反向 反向 反向 反向 药串 药串 反向 堵塞长度 备注 (cm) 30 30 30 40 40 30 30 30 3底板孔 合计 炸药单耗:q=0.78kg/m
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Ⅳ级围岩上部开挖各孔装药参数表(H=3.0m) 炮孔名称 炮孔数量 (个) 6 8 掏槽孔 6 8 掘进孔 内圈孔 拱周边孔 部 边墙 底板孔 合计 28 19 24 5 7 7Φ32=1.4 7Φ32=1.4 8.4 11.2 33.6 22.8 14.4 反向 反向 反向 反向 药串 30 30 40 40 30 雷管段别 (ms) 1 3 单孔装药量 (kg) 4Φ32=0.8 8Φ32=1.6 炮孔装药量 (kg) 4.8 12.8 装药方式 正向 正向 堵塞长度 (cm) 30 备注 9、11、13 6Φ32=1.2 11、13、15 17 3Φ32=0.6 6Φ32=1.2 12 13 124 15、17 17 4Φ32=0.8 8Φ32=1.6 9.6 20.8 138.4 药串 反向 30 30 3 炸药单耗:q=0.77kg/m 3.4.5 爆破效果监测及爆破设计优化 3.4.5.1 爆破效果检查
①爆破后围岩的稳定情况应符合:硬岩无剥落;中硬岩基本无剥落;软弱围岩无大的剥落或坍塌。
②超欠挖检查。
隧道的允许超挖值应符合本表规定
围岩级别 Ⅳ 开挖部位 平均超挖cm 拱部 最大超挖cm 边墙超挖cm 25 +100,-0 第12页,共31页 15 15 10 Ⅴ 平均超挖cm 仰拱、隧底 最大超挖cm 10 25 隧道开挖不应欠挖,当围岩完整、石质坚硬时,允许岩石个别突出部分侵入衬砌(每1m2不大于0.1 m2、高度不大于5cm)。拱脚和墙脚以上1m范围内严禁欠挖。
③开挖轮廓符合设计要求,开挖面平整。
④爆破进尺达到设计要求,爆出的石块块度满足装砟要求。 ⑤周边眼炮眼痕迹保存率:硬岩≥85%,中硬岩≥60%,并在开挖轮廓面上均匀分布。
⑥ 两次爆破的衔接台阶尺寸:采用风动凿岩机打眼,炮眼深度在3m以内时,两茬炮衔接处的台阶不得大于15cm。 3.4.5.2 爆破设计优化
每次爆破后检查爆破效果,分析原因及时修正爆破参数,提高爆破效果,改善技术经济指标。
①根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况,修正眼距,用药量,特别是周边眼。
②根据爆破后石砟的块度修正参数。石砟块度小,说明辅助眼布置偏密;块度大说明炮眼偏疏,用药量过大。
③根据爆破振速监测,调整单段起爆炸药量及雷管段数。 ④根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度,掏槽眼眼底基本上落在同一断面上。
3.5 爆破安全校核与安全保证措施
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本次爆破施工,隧道正洞出口开挖地段距离乡村便道路和村民居住房屋较近,应按《爆破安全规程》的要求采取有效的安全防护措施,以确保爆破施工的安全。 3.5.1 爆破振动安全校核
二峨山隧道正洞出口口洞顶周围100~300m分布有不同类型的村庄建筑物(砖混和土坯结构房屋)考虑爆破振动对其的影响。对周边建筑物综合取震动系数V=2cm/s,距离取100m,对衬砌混凝土安全振动系数取10cm/s,距离按最小距离Ⅴ级围岩二次衬砌距掌子面40m考虑。
爆破振动单段最大允许装药量计算: Q=R3(v/k)3/a=1003×(2/250)3/1.8=320kg
式中:Q——一次允许使用单段最大药量(Kg)
R——爆区距应保护建筑物最近距离(m),对周围建筑物
取100m,对衬砌混凝土取40m
V——保护对象所在地质点振动安全允许系数,查《爆破安
全规程》表4,取2cm/s,衬砌混凝土安全振动系数取10cm/s
K、a——系数,查 《爆破安全规程》表5取K=250,a=1.8。 按两种情况计算单段最大允许装药量分别为:320Kg、300Kg,在实际施工中,每单段最大起爆炸药量不超出100公斤,因此爆破振动对爆区周边建筑物及结构混凝土不会造成损害。 3.5.2 爆破飞石的安全校核
隧道爆破施工爆破飞石主要存在于隧道洞口段0~50m的爆破飞
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石,隧道掘进50m后,基本无飞石飞出,按照有关巷道爆破的安全规定,进行安全警戒时应将距离爆破掌子面200m以内的人员和机械设备撤离即可。但隧道口爆破仍应设置遮挡屏障墙进行安全防护。 3.5.3 隧道开挖时爆破后毒烟的保证措施
隧道爆破后应及时通风排烟,隧道施工通风应能提供洞内各项作业所需的最小风量,每人应供应新鲜空气3m3/min,采用内燃机械作业时,供风量不应小于3m3/(min.Kw)。隧道施工单口掘进长度超过20m时,应采用机械通风。通风设计根据隧道长度、断面大小、施工方法、设备条件等综合确定;施工通风采用大功率(2×132Kw)通风机、大直径(1.8m)通风管压入式通风并辅以射流风机加快风速。隧道施工通风的风速,在分部开挖的隧道中不应小于0.25m/s,但均不应大于6m/s。 3.6 质量保证措施
①严格按照工程部下发的钻爆设计说明书进行钻眼、装药和引爆,并及时反馈信息,以便修正钻爆参数。
②钻眼前由工程技术人员定出开挖断面中线、断面轮廓,开挖作业人员按照钻爆设计说明书的要求标出炮眼位置。
③经检查符合设计要求后方可钻眼,钻眼深度、眼孔间距按钻爆设计进行,周边眼布置在开挖轮廓线上,周边眼的外插角不大于3度,周边眼外的其它眼轴线方向应与平导中线平行。并符合下列精度要求:
掏槽眼:眼口间距误差不大于3cm,眼底间距误差不得大于5cm; 辅助眼:眼口排距、行距误差均不得大于5cm;
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周边眼:眼口位置误差不得大于3cm,眼底不得超出开挖断面轮廓线3~5cm/m(深眼取大值,浅眼取小值)。
④周边眼间距与抵抗线的相对距离要合理,通常减小周边眼间距和抵抗线,爆破后轮廓成形好。
⑤周边眼装药集中度太大易造成超挖,而太小易造成欠挖。装药结构应均匀分布,眼底可相对加强一些。软岩周边眼装药宜采用导爆索。
⑥周边轮廓线和炮眼的放样宜采用全站仪或其他类似的仪器,尽量减少人工操作。周边轮廓线的放样误差应不大于±2cm。
⑦减少周边眼开眼误差,硬岩开眼位置在轮廓线上,软岩可向内偏5~10cm。
⑧钻设周边眼应减小外插角的误差,一般小于3m时外插角的斜率宜为0.05;外插角的方向应与该点轮廓线的法线方向相一致。
⑨当开挖面凹凸较大时,按实际情况调整炮眼深度,并相应调整装药量,力求除掏槽眼外的所有炮眼眼底在同一垂直面上。
⑩装药前将炮眼内泥浆、石屑吹洗干净。所有装药的炮眼均用炮泥堵塞,周边眼的堵塞长度不小于20cm。其它炮孔按装药长度余孔全部堵塞。
4. 隧道支护
因为洞口出去滑坡体上且围岩结构松软,开挖进洞后应该及时施工初期支护,保证初期支护质量并加强拱顶及管棚位移量测。 4.1 初期支护施工
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隧道初期支护根据围岩级别由钢筋网、喷射混凝土、锚杆、格栅(型钢)钢架、中空注浆锚杆一种或多种组成。初期支护施工程序见下“初期支护施工程序图”。由于超前锚杆和超前小导管的施工方法与系统锚杆相同,且施工时间与初期支同步进行,故将超前小导管和超前锚杆的施工纳入初期支护。
不同级别的围岩段采用不同的初期支护方式,施工过程中应对应实际围岩情况结合设计采用相应的初期支护措施。各级围岩采用的支护参数如下表。
喷砼厚度 支护措施 (cm) 围岩级别 拱墙 Ⅴ加强 Ⅴ浅 Ⅳ Ⅳ停 24 24 18 24 仰拱 24 24 φ6.5@20 φ6.5@20 φ6.5@25 φ6.5@20 (cm) 中空 3/@0.5×1 3/@0.6×1 3/@1×1.2 3.5/@0.8×1 砂浆 格栅 @100 型钢 I18@50 I18@60 I18@80 钢筋网 锚杆/纵×横(m) 拱架 隧道Ⅴ级围岩洞口浅埋段拱部采用φ108大管棚超前支护,环向间距0.4m,外插角1~2°。Ⅴ级浅埋地段拱部采用φ42L=4.5m双层注浆小导管作为超前支护,环向间距0.4m,外插角下层12°上层35°交错布置,纵向搭接不小于1.0m。Ⅴ级围岩一般地段拱部采用φ42L=4.5m注浆小导管作为超前支护,环向间距0.3m,外插角10-14度,纵向搭接不小于1m。Ⅳ级围岩一般地段和紧急停车段拱部采用药卷锚杆作为超前支护,环向间距0.4m,外插角5-10度,纵向搭接
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不小于1m。
是否符合标准 是 施作系统锚杆 否 调整 初喷混凝土 测 量 放 线 开 挖 施 工 放 样 安装钢架及挂钢筋网 喷射混凝土达到设计厚度 监 控 量 测 反馈、调整确定支护参数 初期支护施工程序图
4.2 初期支护施工方法 4.2.1锚杆施工
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施工工艺流程见“中空注浆锚杆施工工艺框图”。
施工准备 注浆配比设计与试验 钻孔/清孔 注浆配件加工 中空锚杆安装 注浆站布置 不 合 格 注浆施工注浆检查 合格 浆液配制 下道工序 中空注浆锚杆施工工艺框图
本单位工程中空注浆锚杆位置、长度和数量根据其所处围岩地段的不同情况设置。
①钻孔:应严格控制锚杆孔口位置、方向、直径,钻孔前标出孔位,采用风动钻机进行钻孔,钻孔直径为42mm。锚孔钻完后用高压风清孔,并检查锚孔是否平直畅通,不合格者重新钻孔。锚杆孔位偏差不大于15mm,孔洞保持直线,孔深偏差不大于50mm
②锚杆安装:将锚头安装在锚杆一端,另外一端安装止浆塞,然后将锚杆旋转插入孔中。锚杆深入孔底,将止浆塞推向孔口处,塞入孔内,安上垫板和螺母,按照需要采用锚固剂对孔口进行密封,杆体露出面的长度,不大于喷层厚度。
③注浆:连接注浆管路,将注浆接头拧在锚杆上。注浆机采用KBY-50/70型,注浆材料根据实际围岩情况选用,一般为水泥砂浆,水灰比1.0,注浆压力控制在0.5~1.0MPa。注浆结束标准为管内浆
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液溢出,孔内注浆饱满。 4.2.2锚杆质量检查
① 抽样方法和数量
锚杆是一种主要支护措施,确保锚固质量,严格按照设计孔位、角度、孔深施工。每300根锚杆抽取一组以上的试件,每组试件不少于3根锚杆。对于不同的锚杆类型、材料类型、施工工艺、工程部位和地质变化情况,均抽取不少于一组试件进行检验,以保证其结果能全面反映各种情况下的锚杆施工质量。
② 检验内容 a注浆体的质量
被检验的注浆体一般在施工现场提取,也可按施工时的配合比制作试件,在现场环境下养护28天,其抗压强度不小于设计规定。
b锚杆的锚固力
对于端头锚固式锚杆须做拉拔试验,当被检测锚杆的锚固力符合设计要求时,说明锚杆质量合格;当锚杆的抗拔力不符合要求时,要采用加密锚杆的方法予以补强。 4.2.3 喷射混凝土
喷射混凝土均为C20防腐蚀喷射混凝土,Ⅳ、Ⅴ类围岩喷射混凝土厚度分别为18cm、24cm。
开挖完成后立即进行初喷封闭围岩,充分发挥围岩的自稳能力。喷混凝土采用TK961湿喷机进行作业。喷射机具必须密封性能良好,喷嘴料流均匀连续;生产率大于5m3/h,允许骨料最大粒径为15mm;
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机旁粉尘小于10mg/m3;速凝剂系统计量精度大于2%,与混凝土混合必须均匀。每个工作面配备2台TK961湿喷机。
施工准备 受喷面处理埋设喷层厚度标钉机具到位接通风水电,试机初喷混凝土作业复喷、三喷混凝土作业 原材料进场检查 选定混凝土配合比自动计量搅拌混凝土 搅拌车运输喷料 补喷、调整配合比质量检查合格结束 不合格喷射混凝土施工程序图
本隧道所有喷射混凝土均采用湿喷工艺进行施工。 湿喷混凝土施工工艺见图“湿喷混凝土施工工艺流程图”。
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水 泥 速凝剂 砂 碎 石 水 外加剂 砼拌制 砼运输 受喷面 洒水养护 砼喷射机 湿喷混凝土施工工艺流程图
4.2.3.1 混凝土生产
喷射混凝土生产在拌和站内完成,根据设计配合比,采用自动计量拌和站生产,并达到以下指标:
喷射混凝土采用搅拌机容量1000L双卧轴式强制搅拌机生产,投料顺序为先投入砂、碎石干拌10秒钟左右,然后投入水泥、外加剂再加入水搅拌120秒左右即可。坍落度控制在8-15cm。
搅拌配料计量允差胶结料和水不超过2%,砂、石集料不超过3%。
4.2.3.2 混凝土运输
喷射用混凝土采用混凝土罐车运输至工作面。施工时加强工作面和拌合站之间的联络,确定相邻罐车到达工作面的时间差,确保喷射工作施工不因运输不到位而停顿,又保证运输到工作面的混凝土等待时间不能过长。 4.2.3.3 施工准备
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① 受喷面处理
⑴拆除作业面障碍物、清除开挖面的浮石和墙脚的岩砟等。 ⑵用高压风水冲洗受喷面;对遇水易潮解、泥化的岩层,则用高压风清扫岩面。
⑶埋设控制喷射混凝土厚度的标志。
⑷受喷面有滴、淋水时,喷射前按下列方法做好治水工作:有明显出水点时,可埋设导管排水;导水效果不好的含水岩层,可设盲沟排水。
⑸对破损岩面,清除所有暴露的破损岩石,并在破损岩面范围内提供和安装附加的岩石加固钢筋或钢支撑。
⑹在已有混凝土面上进行喷射时,清除剥离部分,以保证新老混凝土之间具有良好的粘结强度。将被下一层覆盖的喷砼层首先达到初凝,并使用扫帚、水冲或其他方式除去所有松散物、尘土或其他有害物质。
②机具设备准备
喷射作业前,对机械设备、风、水管路,输料管路和电缆线路等进行全面检查及试运转,并检查速凝剂的泵送及计量装置性能。
喷射机司机与喷射手不能直接联系时,配备联络装置;作业区有良好的通风和足够的照明装置。 4.2.3.4喷射混凝土施工
① 施工方法
⑴喷射作业应分段、分片由下而上先墙后拱顺序进行,每段长
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度不宜超过6m。
⑵喷射作业时,喷嘴要垂直受喷面做反复缓慢螺旋形运动,螺旋直径约20~30cm,同时与受喷面保持一定的距离,一般取0.6~1.0m。若受喷面被钢筋网或格栅钢架覆盖时,可将喷头稍加倾斜,但不小于70度,以保证混凝土喷射密实,保证钢支撑背面填满混凝土,粘结良好。
⑶喷混凝土一般分二次施喷完成,第一次喷射4cm混凝土后,施作锚杆、格栅钢架,再分复喷至设计厚度。后一层在前一层混凝土终凝后进行,若终凝1h后再喷射时,先用风水清洗喷层面。
⑷喷射作业分段、分片,由下而上的顺序进行,分层喷射,边墙每层厚度按3-4cm控制,拱部按2.5-3cm控制,后一层在前一层混凝土终凝后进行,直至复喷到设计厚度。喷嘴与受喷面保持垂直,距受喷面0.6~1.0m,喷射机压力不小于0.2MPa。
⑸喷射混凝土作业紧跟开挖面,下次爆破距喷射混凝土作业完成时间的间隔不得小于4h。
⑹严格执行喷射机操作规程:连续向喷射机供料;保持喷射机工作风压稳定;完成或因故中断喷射作业时,将喷射机和输料管内的积料清除干净。
⑺喷射混凝土的回弹率控制不大于15%。
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1 5 6 3 7 9 5 6 2 4 8 拱脚线 3 4 10 拱部中心 2 1 a边墙 拱脚线 b拱部 喷锚施工顺序图
②喷射混凝土养生
新喷射的混凝土按规定洒水养护。当干斑点首先出现在喷混凝土层表面时,利用水枪每4小时喷水一次,保持混凝土湿润,养护时间不少于14天。
③喷射混凝土质量要求
喷射混凝土局部凹凸不平尺寸大于下述要求时,进行处理。边墙:D/L=1/6;拱部:D/L=1/8,式中:L:喷射混凝土相邻两凸面间的距离,D:喷射混凝土两凸面凹进的深度。 4.2.3.5 质量控制与检验
①质量控制措施
⑴ 严把材料进场质量检验关
严格按照《铁路施工技术规范》要求采购相关原材料,并按照试验规程对原材料进行进场检验,保证材料质量
⑵ 严格进行施工配合比控制
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混合料的配合比严格按喷射混凝土设计配合比执行,采用自动称量仪计量。每次施工前1h必须测定砂、石含水率,确定施工配合比,混合料的用量按施工配合比实施。
原材料必须按重量控制加入,称重允许偏差:水泥、硅粉、粉煤灰等胶凝材料、高效减水剂和拌合水均为±1%,砂、石料为±2%。
⑶ 规范混合料的拌制工艺
高性能混凝土搅拌时负荷非常大,拌制时先投入砂,再投入水泥、硅粉、粉煤灰、纤维等,搅拌30s后,再加入水、减水剂搅拌60s,最后投入粗骨料进行搅拌,搅拌时间不少于60s。
施工时如拌合混凝土工作性不能满足施工要求,可向罐车内增掺0.1%~0.2%的减水剂,快速旋转罐体搅拌90s恢复其工作度后再施工,严禁加水增加其工作性。
⑷ 规范喷射混凝土施工工艺
喷射混凝土采用湿喷工艺,除速凝剂外包括水在内的所有集料均在洞外拌合站搅拌均匀,然后运到洞内送入喷射机械进行喷射,喷射混凝土做到密实、饱满、表面平顺,其强度达到设计要求。
⑸ 加强施工过程中的质量控制
a配备专职的质量管理工程师,负责喷射混凝土的测试、制作、操作及验收证明,在喷射过程中与监理工程师取得密切联系,自始至终强调遵守操作的工艺要求和执行规范的规定,确保喷射混凝土的制作和良好的喷射质量。
b对已喷射的混凝土,按《公路隧道施工技术规范》及《锚杆喷
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射混凝土支护技术规范》有关规定取样作抗压强度试验,对混凝土试件的试验结果未能达到设计强度、未满足规范要求时,要找出原因,采取补救措施。
c在复喷砼前,先对上一层进行检查,所有喷砼在施作后8h检查,不合格者按规定修复。
②质量检验
⑴喷射混凝土的强度应符合设计图纸要求,抗压强度应以同批内标准试块(100×100×100mm)的代表值为三个试块试验结果的平均值;同组试块应在同块大板上制取,有明显欠缺的试块,应予舍弃;三个试块中的过大或过小的强度值,与中间值相比超过15%时,以中间值代表该组的强度。
⑵喷射混凝土强度的合格条件应按《铁路工程质量检验评定标准》有关条款进行检查。
⑶喷射混凝土厚度用凿孔或电测等方法进行检查,每10m隧道检查一个断面,每个断面从拱顶中线起,每间隔3m布设一个检查点。每个面上全部检查点的喷层厚度,60%以上不小于设计厚度;最小值不小于设计厚度的一半,同时,一个断面检查点厚度的平均值不小于设计厚度。 4.2.3.6 安全防护
①施工前,认真检查和处理锚喷支护作业区的危石,施工机具布置在安全地带;
②锚喷支护必须紧跟开挖工作面,先喷后锚,喷射作业中有人
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随时观察围岩变化情况。在IV、V 级围岩中进行锚喷支护施工时,锚喷支护必须紧跟开挖工作面,且先喷后锚,喷射混凝土厚度不小于40mm,锚杆施工宜在混凝土终凝3h后进行;
③喷射机、水箱、风包、注浆机经密封性能和耐压试验,合格后方可使用。
④施工中,定期检查电源线路和设备的电器部件,确保用电安全;经常检查输料管和管路接头有无磨薄、击穿或松脱现象,发现问题,及时处理。
⑤喷射作业中发生堵管时,将输料管顺直,必须紧按喷头,疏通管路的工作风压不得超过0.4MPa。
⑥处理机械故障时,必须使设备断电、停风。向施工设备送电、送风前通知有关人员。
⑦喷射作业中,非操作人员不得进入正进行施工的作业区,喷头前方严禁站人。
⑧喷射混凝土的操作人员必须穿戴安全防护用品。 ⑨喷射施工用的工作台架牢固可靠,并设置安全栏杆。 ⑩所有机械和运输车辆人员必须持证上岗,在操作时严格按照相应操作规程进行;车辆在洞内行进时,严格按限速标准行进。 4.2.4 钢筋网
钢筋须经试验合格,使用前进行除锈,在洞外分片制作,安装时搭接长度不小于一个网格长度。
人工铺设钢筋网,贴近岩面铺设并与锚杆和钢架焊接牢固。钢筋
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网焊接在钢架靠近岩面一侧,以确保整体结构受力。
喷混凝土时,减小喷头至受喷面距离和控制风压,以减少钢筋网振动,降低回弹。钢筋网喷混凝土保护层厚度不小于2cm。
钢筋网施工工艺流程见“钢筋网施工工艺流程图”。 下料 调直 除锈、去油污 焊接 运 输 安装 钢筋网施工工艺流程图
4.2.5 格栅/工字钢拱架施工
施工工艺见“格栅(工字)钢架安装工艺流程图”。
本标段隧道采用格栅钢架支护及型钢钢架支护,钢架按设计预先在洞外钢构件场地加工成型,在洞内用螺栓连接成整体。
初喷 钢支撑加工质量检验 钢支撑组拼 中线标高测量 清除底脚浮砟 安装钢支撑 和锚杆焊接定位 隐蔽工程检查验收 复喷混凝土 格栅(工字)钢架安装工艺流程图
制作加工:
型钢钢架采用冷弯成型;格栅钢架采用胎模焊接。钢架加工焊接不得有假焊,焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。每榀钢架加工完成后放在水泥地面上试拼,周边拼装允许误差为±3cm,平面翘曲小于2cm。钢架在开挖或喷混凝土后及时架设。
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钢架架设工艺要求:
安装前清除基底虚砟及杂物。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,垂直度误差为±2°。
钢架拼装可在开挖面以外进行,各节钢架间以螺栓连接,连接板密贴。沿钢架外缘每隔2m用钢楔或混凝土预制块楔紧。钢架底脚置于牢固的基础上。钢架尽量密贴围岩并与锚杆焊接牢固,钢架之间按设计纵向连接。
分部开挖法施工时,钢拱架拱脚打设锁脚锚杆,数量为2~4根。下半部开挖后钢架及时落底接长,封闭成环。钢架与喷混凝土形成一体,钢架与围岩间的间隙用喷射混凝土充填密实;钢架全部喷射混凝土覆盖,保护层厚度不小于设计厚度。 4.3 安全措施
①针对工程特点,定期进行安全生产教育,重点对专职安全员、安全监督岗岗员、班组长及从事特种作业的爆破工、电工、焊接工、机械工、机动车辆驾驶员进行培训和考核。
②未经安全教育的管理人员及施工人员不准上岗。未进行三级教育的新工人不准上岗。变换工种或参加采用新工艺、新工法、新设备及技术难度较大的工序的工人必须经过技术培训,并经考试合格者才准上岗。
③特殊工种的安全教育和考核,严格按照《特种作业人员安全技术考核管理规则》执行。经过培训考核合格,获取操作证方能持证上岗。对已取得上岗证者,要进行登记存档规范管理。对上岗证要按期
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复审,并要设专人管理。
④通过安全教育,增强职工安全意识,树立“安全第一,预防为主”的思想,提高职工遵守施工安全纪律的自觉性,认真执行安全操作规程,做到:不违章指挥、不违章操作、不伤害自己、不伤害他人,不被他人伤害,确保自身和他人安全,提高职工整体安全防护意识和自我防护能力。
⑤认真执行安全检查制度
项目经理部要保证检查制度的落实,规定定期检查日期、参加检查的人员。作业班组实行每班班前、班中、班后三检制,不定期检查视工程进展情况而定,如:施工准备前、施工危险性大、采用新工艺、季节性变化、节假日前后等时要进行检查,并要有领导值班。对检查中发现的安全隐患,要建立登记、整改制度,按照“三不放过”的原则制定整改措施。在隐患没有消除前,必须采取可靠的防护措施。如有危及人身安全的险情,必须立即停工,处理合格后方可施工
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