广塔隧道出口换拱专项方案修改教学提纲Word下载.docx
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(2)《铁路隧道工程施工技术指南》(TZ204-2008)
(3)《铁路隧道工程施工质量验收标准》(TB10417-2003)
(4)《铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南》(TZ231-2007)
(5)玉磨铁路隧道施工图参考图;
(6)中交二航局玉磨铁路实施性施工组织设计;
(7)新建玉溪至磨憨铁路招标文件、站前澄清、站前二次澄清和甲供清单。
(8)《铁路隧道工程施工安全技术规程》(TB10304-2009);
(9)《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》(2007)200号;
(10)本公司所拥有的技术力量、机械设备状况、管理水平、工法及科研成果和多年积累的工程施工经验;
(11)国家、铁路总公司和地方政府关于安全生产和环境保护的法律法规。
二、工程概况
广塔隧道位于勐养~西双版纳区间,进口里程DK359+085,出口里程为DK361+161,全长1076m,为双线隧道,左右线间距为4.2m~4.306m,隧道线路纵坡:
进口段115m位于平坡段,出口段961m位于10%0上坡。
线路平面:
全隧除DK359+758.645~出口DK360+161段位于半径R=3000的左偏曲线上外,其余地段均位于直线上,隧道进口紧邻景洪澜沧江双线大桥桥台。
隧道洞身最大埋深约87m,最小埋深约9m。
三、设计地质描述
3.1、顺层偏压
广塔隧道穿越三叠系上统小定西组下段(T[3]x
(1))泥岩、砂岩地层,岩层产状为N80°
E/40°
SE,岩层走向与线路夹角34°
,倾向线路左侧,横断面视倾角35°
,隧道右侧存在顺层偏压。
隧道进口路堑右侧边坡存在顺层问题,边坡开挖时可采用顺层清方等措施。
3.2、砂土液化
根据《铁路工程抗震设计规范》(GTJ004-2006)、《建筑抗震设计规范》(GBJ11-2010)及《铁路工程地质原位测试规程》(TB10018-2003),DK360+250~DK361+500段20m以上<
5-8>
粉土、<
5-9>
细砂层为轻微液化土层。
3.3、膨胀土
DK360+250~DK361+686.39段分布四系全新统冲洪积(Q[4](al+pl))层粉质黏土<
5-7>
具弱~中等膨胀性,测区段落针对粉质黏土<
取土样176组,其中54组具有膨胀性,其自由膨胀率为36~83%,蒙脱石含量M=7.17~25.25%,阳离子交换量CEC(NH[4](+))=113.5~307mmol/kg。
DK359+650~DK360+250段分布四系全新统坡洪积(Q[4](dl+pl))层粉质黏土<
4-7>
取土样9组,其中7组具有膨胀性,其自由膨胀率为40~81%。
膨胀土土体随环境的干湿变化,具有显著膨胀、软化、崩解和失水急剧收缩、开裂、硬结现象,并能产生往复膨胀变形,对路堑挖方边坡影响较大,路堑边坡开挖应加强防护措施。
施工中做好防排水措施。
测区膨胀土大气影响深度为4.0m,大气影响急剧层深度为1.8m。
DK360+145~DK360+090段围岩设计为Vpzk,施工方法为三台阶法。
其中DK360+145~DK360+115段设计φ108大管棚超前支护、DK360+115~DK360+090设计φ76中管棚超前支护。
四、隧道施工情况描述
广塔隧道出口目前掌子面里程为DK360+110,仰拱端头里程为DK360+125,二衬端头里程为360+145(明暗交接)。
DK360+133~DK360+113段施工日期为2016年10月18日至2016年11月8日。
施工工法:
DK360+133~DK360+115计φ108大管棚超前支护向设计47根。
环线间距0.4米。
钢架采用I22b型钢支护间距0.5米。
拱部采用φ25组合中空锚杆、边墙采用φ22砂浆锚杆间距均为2*1(环*纵),φ8钢筋网片,采用C25耐腐蚀混凝土,喷射厚度为29cm.初期支护完成后,对DK360+133~DK360+113段进行长时间连续的沉降观测每天均有3~5mm的匀速沉降及周边收敛。
在2016年11月7日至9日该地区有连续的大雨天气,雨水渗透地表覆盖层(浅埋段5~7m),初支断面出现掉块、拱架开裂,进过测量发现变形量已经超过初期支护预留量,部分已侵入二衬厚度。
五、换拱原因分析
DK360+133~DK360+113段围岩为顺层偏压膨胀土,膨胀土体随环境的干湿变化,具有显著膨胀、软化、崩解和失水急剧收缩、开裂、硬结现象,并能产生往复膨胀变形。
由于洞口段为浅埋段,进过长时间的雨水渗透,遇水承载力急剧下降,开挖后,自稳时间短,围岩收敛过程长,沉降量偏大,导致拱顶下沉形成侵限欠挖。
六、变形段处理原则
2016年11月11日经过设计院、监理、施工单位一起勘察现场后,确定处理意见:
1.洞内加固处理
(1)掌子面停止掘进,封闭掌子面;
(2)DK360+136~+113段初支拱架每节增设2根锁脚锚管,锚管采用φ42小导管,长度5m;
(3)DK360+136~+113段拱墙进行φ42小导管注浆加固处理,采用1:
1水泥浆,间距为0.5m(环)*0.8(纵),长度5m,注浆压力0.5~0.8MPa.
2、地表处理
地表及截水天沟开裂处采用砂浆进行封堵,DK360+120~140段地表采用锚网喷进行封闭;
喷C25耐腐蚀砼,厚12cm,φ8钢筋网,网格间距20cm*20cm,封闭宽度26m.
3、加强地表、洞内变形观测,加固处理完,待变形稳定后进行断面净空测量。
七、换拱方案
鉴于DK360+133~DK360+113段部分初期支护已侵入二衬,为满足设计拱墙衬砌厚度要求,在确保安全及质量的前提下必须对该段隧道初期支护做换拱处理。
根据现场测量结果,确定处理方式:
1对于侵入二衬砌厚度H≤3cm,人工用风枪凿除部分初支表面砼,确保拱墙衬砌满足设计要求。
2对于侵入二衬砌厚度H>3cm部位,人工或采用挖机炮锤开槽拆除侵限位置钢架,重新设置钢架,确保拱墙衬砌满足设计要求。
7.1施工计划安排
根据现场施工情况对广塔隧道出口换拱段做以下施工进度计划安排:
DK360+133~DK360+113:
2016.12.03~2016.12.31
图7.1-1广塔隧道换拱施工横道图
工作内容
开始时间
完成时间
2016年
12上旬
12中旬
12下旬
初支换拱
2016年12月03日
2016年12月31日
7.2施工准备
⑴制定换拱施工方案,并报监理审批后实施换拱。
⑵进行人员、机械、设备及换拱所需的材料的准备工作。
⑶对换拱工班进行安全培训和技术交底。
7.3人员及设备安排
表1广塔隧道领导小组人员
序号
班组
人数(人)
备注/范围
1
项目经理
方刚
2
总工
吴忠仕
3
项目副经理
罗德、薛涛、周君(兼安质经理)
4
项目副总工
周洋
5
工程部
裴小刚、赵瑶、王瑶
6
安质部
涂家林、周君、王建营、靳伟光
表2换拱作业人员安排表
职务
人数
分工
队长
负责全面协调
技术主管
负责技术指导工作
测量员
负责换拱期间监控量测
安全员
负责安全指导和安全值班
工人
9
负责凿除、换拱等工作
表3换拱机械设备安排表
设备名称
型号
数量
备注
挖掘机、炮捶
PC220
自有
装载机
LG856
空压机
20立方
风动凿岩机
天水YZ-28型
风镐
\
电镐
台架
7
湿喷机
耿力≥7m3/h
7.4、加强监控量测工作
本工程按照《铁路隧道监控量测技术规程》(Q∕CR9218-2015)的有关要求进行监控量测。
新奥法隧道施工的特点是,借助现场量测对隧道围岩进行动态监测,据此指导隧道的开挖作业,使支护结构的设计与施工进一步优化。
现场监控量测不仅监测各施工阶段围岩和支护动态、确保施工安全,而且是调整初期支护设计参数、确定二次衬砌和仰拱的施作时间的依据。
隧道监控量测工作紧跟开挖面进行,在隧道换拱喷砼完成后,及时进行监控量测,随时掌握初期支护的工作状态,指导和确定二次衬砌施作时间。
监控量测不仅对原初期支护变形进行观测,对换拱后的的初期支护同样要加强观测,对换拱前后拱顶下沉及围岩收敛观测每天2次,测量人员应及时对测量结果进行分析,汇总并上报工程部。
换拱过程中注意观察初期支护状态包括喷射混凝土层是否产生裂缝、剥离和剪切破坏、支撑是否变形进行观察分析。
对以上情况进行详细描述、记录,作为及时采取支护参数选择的参考级量测等级选择的依据。
现场量测根据开挖、换拱各工序作业持续时间加大测量频率。
7.5、监控联测项目及测点布设
结合本隧道具体条件,确定开展的必测监控量测的项目有:
洞内外观察、拱顶下沉、周边位移、收敛以及浅埋段的地表下沉,选测项目暂定为围岩应力量测和格栅应力量测,量测项目、方法及布置见表5.3.1-1。
地表沉降横向测点布置示意图见图1-1,台阶法围岩量测监控点布置示意图见图1-2。
图1-1地表沉降横向测点布置示意图
图1-2三台阶围岩量测监控点布置示意图
7.6换拱前准备工作和加固措施
⑴初期支护未侵限的,在拱顶下沉和围岩收敛基本稳定后,加紧隧道二衬施工,尤其是仰拱混凝土要及时施做。
二衬施做由大里程向小里程方向施做,待换拱完成稳定后,立即施做换拱段二衬。
⑵换拱前,应该对换拱段拱墙部位进行注浆固结,注浆孔按梅花形布置,孔口环向间距为0.8m,纵向间距0.5m,注浆管采用钢花管,钢花管制作采用φ42mm,壁厚3.5mm的热轧无缝钢管,钢管长5.0m,
注浆管应埋设牢固,并有良好的止浆措施。
注浆采用水泥浆,注浆压力1.0~2.0MPa,浆液水灰比1:
1(重量比)。
⑶初期支护侵限处理需要破除原有的喷射混凝土,打开拱架连接板,
此时隧道原有的平衡状态将会遭到破坏,拱架会在自重及偏压作用下发生坍塌。
为了避免此种情况发生,确保施工安全,在拆除初期支护前,必须对两侧原有的支护系统设立临时支撑,使隧道两侧拱架单元与临时支撑形成稳定的支撑体系。
临时支撑采用I20a型钢加工制作成支撑排架,其顶端与初支钢架B单元顶端周边焊接牢固,底角埋入底座混凝土中。
底座采用宽60cm,厚30cm的混凝土现场浇筑于仰拱填充面上。
临时支撑样式见图1I20钢临时支撑示意图及图2广塔隧道出口换拱示意图。
图1I20钢临时支撑示意图
广塔隧道出口换拱示意图
7.7换拱具体实施步骤
先进行隧底开挖、仰供及填充施做,初支闭合成环。
对于径向注浆施工完毕且龄期3d的初期支护进行换拱作业。
从距二衬端头2榀拱架的位置开始凿除初期支护混凝土,初支混凝土的凿除采用风镐或者炮锤进行,凿槽深度以达到设计断面半径加沉降预留量30cm考虑;
置换顺序:
利用换拱台车从大里程逐环进行,对每环的拱架置换应遵循先墙后拱的原则,每段长度为一榀拱架的间距(50cm).
(1)边墙范围内初期支护处理
处理边墙钢拱架时左右两侧错开3~5m进行,当选择从右侧开始时,按照如下步骤进行:
右侧边墙钢拱架初期支护拆除前,需先对右侧临时支撑进行拆除。
临时支撑拆除采用风镐凿除混凝土,割断临时支撑与钢拱架间的连接。
人工手持风镐对右侧边墙钢拱架部分进行凿出至设计断面,松开
处连接板连接螺栓,然后调整边墙钢拱架至设计位置,连接好②处的连接螺栓,重新拧紧①处连接螺栓,挂设钢筋网,按设计要求打设锚杆及锁脚锚管并按要求注浆,喷射混凝土至设计厚度。
左侧初期支护侵限处理滞后右侧3~5m进行,施工方法参照右侧初期支护侵限处理步骤进行。
新处理的初期支护封闭成环后,及时进行二次衬砌施工,确保结构的稳定。
(2)拱部范围内初期支护处理
拱部范围内断面凿除至预留沉降为30cm开挖轮廓线后,先初喷一层混凝土封闭开挖面防止拱部掉块。
然后打开接头③处连接板,同时打开接头②、⑤处连接板,将钢拱架抬高并加宽至设计位置。
现场加工预留沉降为30cm的钢拱架,把加工好的钢拱架安装至打开的接头③位置。
此时拱部与边墙单元间的连接连接板将会错位,因此要在②、⑤接头处打设锁脚锚管固定拱架。
然后施作锚网喷支护,打设超前小导管,小导管采用Ф42m,壁厚3.5mm热轧无缝钢管,钢管长5m,环向间距0.8米,纵向0.5m一环。
小导管注浆采用水灰比0.5~1.0(重量比)的水泥砂浆,注浆压力0.5~1.0MPa。
然后喷射混凝土至设计厚度。
7.8施工工艺
7.9换拱注意事项
⑴凿除初支混凝土时主要以风镐为主,严禁采用爆破作业,且每次只能换一榀,刻槽时注意预留沉降量不小于30cm。
⑵监控量测点的布设要与换拱作业同步进行,按要求布设好监控量测点,加密量测断面间距不大于5米并根据现场实际加密观测频率,采用每天定时与不定时相结合的方法进行监控量测(每24小时不得少于2),并及时分析数据,发现问题及时采取处理措施;
监控量测观测项目包括:
未拆除段的拱顶下沉、周边收敛;
已拆除置换段的拱顶下沉、周边收敛;
变形段的洞外山体下沉、位移等。
并认真做好记录和数据处理工作,据以修正支护参数,保障施工安全。
并派专人在洞外对山体进行观测,如有异常,及时上报。
1已换拱段,必须及时进行二次衬砌,每段二衬按照12米考虑。
2拱部换拱时对不侵限阶段进行锁脚锚管加固,以防止出现掉拱情况。
八、安全保障措施
8.1组织措施
项目部成立以项目经理为组长,书记、总工和副经理为副组长,工程部、安质部和架子队参加的换拱施工应急领导小组。
领导小组负责方案调整、技术交底、现场协调、监控量测和安全监控工作;
施工队:
组织有经验的专业施工队伍,施工前对所有施工人员进行安全交底,严格按照换拱方案及有关技术要求进行施工,现场必须听从技术及管理人员的指导。
(1)实行领导包保制度,实行定期值班制度,确保在换拱期间项目部至少有一名领导在现场值班,确保施工进度和安全;
(2)启动应急保障预案,在隧道两端设置专人负责安全监控;
(3)施工前,就换拱注意事项、风险源、风险因素及劳动纪律进行再交底,提高各级人员的质量安全意识。
8.2具体措施:
⑴险情应急处理
现场施工时间专职安全人员在场监视围岩变化,用哨声通知作业人员撤离,在换拱台架的前后各堆放沙堆,在极度危险的情况下,人员可以跳到沙堆上迅速撤离。
施工期间,现场施工负责人会同技术人员对各部支护进行定期检查。
当发现量测数据有突变或异变时,立即通知现场负责人,采取应急措施或通知施工人员撤离危险地段。
加强围岩开挖后变形量测,根据量测数据分析结果,反馈指导施工,保证开挖及换拱的安全和质量。
施工中,指定专人对洞内围岩及地面位移变形情况进行观测,出现异常情况立即停工处理。
⑵安全教育
对所有现场人员进行全员安全教育,并进行安全技术交底,从思想上高度重视。
建立安全领导小组,落实岗位责任制。
施工人员进行岗前培训,技术人员上课、现场指导。
所有进入隧道工地的人员,佩戴安全防护用品。
对隧道施工人员要坚持班前安全教育,严禁酒后上班。
作业到达工作面时,先检查工作面是否处于安全状态,如有松动的岩石,立即加以支护或清除。
⑶安全物资
配足必要抢险物资,如砂子、工字钢、方木、灭火器、急救药品、纱布、强光电筒、安全标示、救援管道及食品以及一部车辆在工地等。
九、防止侵限措施
⑴加强过程监控量测工作,并及时将量测数据反馈到决策部门,根据沉降量,定出合适的预留变形量。
⑵根据预留变形量,预制支护拱架。
⑶加强单元拱架连接处之间锁脚锚管锚固力度。
⑷利用混凝土预制块,垫平拱架脚底处,减小拱架下沉量。
⑸开挖后,初期支护及时施做,并封闭成环。
⑹及时进行仰拱及填充混凝土施作。
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