长沙市营盘路湘江隧道东岸主线暗挖普通段施工方案.docx
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长沙市营盘路湘江隧道东岸主线暗挖普通段施工方案
1编制依据、原则及适用范围
1.1编制依据
1、长沙市营盘路湘江隧道工程施工图纸设计;
2、长沙市营盘路湘江隧道实施性施工组织设计;
3、劳动力组织、施工机械配备和施工组织管理;
4、长沙市营盘路湘江隧道有关合同文件;
5、本标段总体工期情况。
1.2编制原则
1、在熟悉施工设计图纸、场地水文地质情况及施工现场管线、结构物调查的基础上采用先进、合理、经济、可行的施工方案;
2、施工进度、劳力资源等安排均衡、高效;
3、保护环境、保护文物,文明施工;
4、严格贯彻“安全第一”的原则;
5、确保工程质量和各种既有管线、结构物的安全运行;
6、加强施工管理,提高生产效率,降低工程造价。
1.3适用范围
本方案适用于东岸南北主线隧道普通暗挖段,分岔大跨段及断层带施工方案另见专项方案。
2工程概况
2.1工程位置
长沙市营盘路湘江隧道工程位于长沙市市区内,连接开福区与岳麓区,处于橘子洲大桥和银盆岭大桥之间,其中江中段距橘子洲大桥约1.3km,距银盆岭大桥约2.1km,隧道东端接线道路为营盘路,隧道西端接线道路为咸嘉湖路,西岸设一进一出两匝道,接主线北侧的潇湘北路;东岸设一进一出两匝道,进口匝道接主线南侧的湘江中路,出口匝道接主线北侧的湘江中路,如图2-1“工程地理位置图”。
2.2设计概况
长沙市营盘路湘江隧道工程位于长沙市市区内,连接开福区与岳麓区,处于橘子洲大桥和银盆岭大桥之间,其中江中段距橘子洲大桥约1.3km,距银盆岭大桥约2.1km,主线平面分南、北两线设计,北线全长2843m,南线全长2850.61m。
北线暗挖施工里程NK0+682-NK2+544,长1862m,其中暗挖普通段长1401.026米,大跨段及连拱段里程为NK0+885.5-NK0+991.5、NK1+830.026-NK2+017,长292.974m,断层破碎带里程为NK1+334-NK1+422、NK2+140-NK2+220,长168米。
南线暗挖施工里程SK0+578.716-SK2+443.150,长1864.434m,其中暗挖普通段长1313.093米,大跨段及连拱段里程为SK0+695-SK0+945、SK1+828.159-SK1+945,长366.841m,断层破碎带里程为SK1+189-SK1+273、SK2+019.5-SK2+120,长184.5米。
东岸南北线最小净距5.3m;江底最小埋深14.4m,陆域最小埋深8.3m,南北线间设有车行横通道。
南北主线隧道平面图见图2-2。
南北主线隧道纵断面图见附图2-3。
江底断层破碎带PS衬砌结构设计见图2-4;陆域Ⅴ级围岩L5衬砌结构设计见2-5图;江底Ⅴ级围岩S5衬砌结构设计见2-6图;江底Ⅳ级围岩S4a、S4b衬砌结构设计见2-7图;陆域小净距段LX5a、LX5b衬砌结构设计见2-8图。
图2-1工程地理位置图
图2-1工程地理位置图
图2-2南北主线隧道平面图
图2-3江底断层破碎带PS衬砌结构设计图
图2-4陆域Ⅴ级围岩L5衬砌结构设计图
图2-5江底Ⅴ级围岩S5衬砌结构设计图
图2-6江底Ⅳ级围岩S4a、S4b衬砌结构设计图
图2-7陆域小距段LX5a、LX5b衬砌结构设计图
2.3施工参数
东岸主线暗挖隧道设计参数表2-1
断面形式
施工参数
LX5a、LX5b
S5
PS
L5
S4a、S4b
预注浆
地面袖阀管预加固
全断面超前帷幕预注浆,注浆圈6m,水泥-水玻璃双液浆
地面袖阀管预加固
全断面超前帷幕预注浆,注浆圈6m,水泥-水玻璃双液浆
管棚
T76自进式管棚环距30cm,L=18m,拱部150°打设。
T76自进式管棚环距30cm,L=18m,拱部130°打设。
T76自进式管棚环距30cm,L=18m,拱部180°打设。
T76自进式管棚环距30cm,L=18m,拱部150°打设。
/
超前小导管
(见示意图)
单层Φ42超前小导管t=4mm,L=5.0m,环向间距30cm,拱部150°布置。
单层Φ42超前小导管t=4mm,L=5.0m,环向间距30cm,拱部150°布置。
单层Φ42超前小导管t=4mm,L=5.0m,环距30cm,拱部180°布置。
单层Φ42超前小导管t=4mm,L=5.0m,环距30cm,拱部150°布置。
双层Φ42超前小导管t=4mm,L=5.0m,环距30cm,拱部130°布置。
土方开挖方量
每延米93.82m3
每延米97.33m3
每延米99.10m3
每延米95.57m3
每延米94.87m3
钢拱架
I22b工字钢,钢架间距@50cm
I20b工字钢,钢架间距@50cm
中空锚杆
Φ25中空注浆锚杆,L=4m,500mm(纵向)*750mm(环向),梅花形拱墙布置
纵向连接筋
单层Φ22钢筋,环向间距1m,斜向内侧布置
钢筋网
双层Φ8钢筋@150mm×150mm网格,全断面布置
双层Φ8钢筋@200mm×200mm网格,全断面布置
锁脚钢管
Φ50钢管t=3.5mm,L=4.5m,每拱脚处打设2根
防水卷材
自粘式防水板
二衬钢筋
环向主筋Φ25、Φ22,纵向连接钢筋Φ14,拉勾φ8
二衬混凝土
C35防水钢筋混凝土
2.4工程地质及水文地质
2.4.1工程地质
隧道穿越及洞顶的岩、土层有:
杂填土、素填土、淤泥及淤泥质土、粉质粘土、粉细砂、圆砾、残积粉质粘土、强风化板岩、中风化板岩、微风化板岩及断层破碎带。
(1)杂填土①(Q4ml)(①为地层代号,下同)
灰色、褐色、褐黄色,干—湿,松散状,物质构成以建筑垃圾及生活垃圾为主,混粘性土,局部以粘性土成分为主,具高压缩性,软硬不均,工程性状差,堆填时间在10年以上,广泛分布于东西两岸,厚度1.20-10.50m,重型圆锥动力触探试验击数范围一般为1-5击。
(2)素填土②(Q4ml)
褐黄色,湿,粘性土成分为主,软可塑状,局部充填较多生活垃圾或腐生物等有机质,具高压缩性,工程性状差,堆填时间较短,一般为筑堤新近堆填,局部时间较长,见于两岸河堤及橘子洲上,厚度0.60-7.20m。
重型圆锥动力触探试验击数范围一般为4-6击。
(3)淤泥(淤泥质土)③(Q4h)
褐灰色、灰黑色,软可塑-流塑状,局部充填较多生活垃圾或腐生物等有机质,具高压缩性,工程性状差。
线路东西两岸沿线已回填的老沟渠、池塘等位置及河堤范围内广泛分布,厚度1.10-4.20m。
(4)粉质粘土⑤(Q4al)
褐灰色,软可塑状,含黑色铁锰质氧化物。
捻面较光滑,无摇震反应,干强度低,韧性低。
见于东西两岸河堤附近范围内及江心洲,厚度0.80-7.90m。
(5)粉细砂⑥(Q4al)
褐黄色,湿,松散-稍密状,成分为石英质,含云母,粘土充填。
见于橘子洲及两岸河堤,厚度0.80-9.00m。
(6)圆砾⑦(Q4al)
褐黄色,饱和,中密状。
圆砾含量60%以上,成分以石英质为主,磨圆度较好,一般粒径0.20-2cm。
混卵石20%以上,粒径为4-6cm,中粗砂充填。
见于东西两岸河堤附近范围内及江心洲,厚度0.20-6.50m。
其内局部见粉细砂夹层。
(7)圆砾⑨(Q2al)
褐黄、黄色,稍湿-饱和,稍密-密实状。
圆砾含量60%,成分以石英质为主,磨圆度较好,分选性差,一般粒经0.2-2cm。
混卵石,砂、粘性土充填,分布于东西两岸,厚度0.30-6.40m。
(8)残积粉质粘土⑩(Qel)
灰色、黄色、褐红色,硬塑-坚硬状,由板岩及泥质粉砂岩风化残积形成。
捻面较光滑,无摇震反应,中等干强度,中等韧性。
见于东西两岸,厚度0.30
-2.00m。
(9)强风化泥质粉砂岩⑪(K)
褐红、紫红色,岩芯呈土夹块状及碎块状,极软岩,岩块用手易折断,冲击钻进较困难,岩体基本质量等级为Ⅴ类。
分布于东岸湘江大道以东,厚度0.10-4.70m。
(10)中风化泥质粉砂岩⑫(K)
红、紫红色,节理裂隙较发育,多呈闭合状,节理裂隙面上可见黑色铁锰质浸染。
岩面粗糙,偶见溶蚀小孔,岩芯呈柱状,极软岩,敲击声哑,岩体基本质量等级为Ⅳ类。
分布于东岸湘江大道以东,厚度>6.30m。
(11)微风化板岩⑱(Pt)
灰色、灰褐色、褐红色、青灰色,为较软岩,岩芯呈大块状、块状,短柱状、长柱状,锤击声脆,板理发育,节理稍发育,岩体基本质量等级为Ⅲ类。
在该层中局部夹有强风化板岩透镜体。
分布于西岸、湘江河道及东岸湘江大道附近,最小厚度4.20
2.4.2水文地质
2.4.2.1地下水类型
根据钻探揭露,按地下水埋藏条件,场地内地下水可分为孔隙水及基岩裂隙水二种类型。
1、孔隙水
(1)上层滞水:
主要赋存于表层人工填土层中,受大气降水和周边生产生活用水补给,含水层透水性差,水量小。
(2)孔隙承压水:
含水层由粉细砂、圆砾层组成,广泛分布湘江阶地及河漫滩、江心洲,地下水量丰富,地下水化学类型主要为HCO3—Ca,粉细砂⑥渗透系数K=0.91m/d,圆砾⑦渗透系数K=11.98-27.60m/d,影响半径R=36.61-69.92m,圆砾⑨渗透系数K=9.06~15.85m/d,影响半径R=15.05~19.91m。
2、基岩裂隙水
赋存于基岩各风化带中,随着深度增加,水量逐渐减弱。
河床中板岩节理裂隙较发育,地下水渗透性呈中等~较差状态。
2.4.2.2地下水补给、迳流、排泄条件
地下水主要接受大气降水补给及外围侧向补给。
枯水期时,地下水由两侧向湘江径流。
以侧向渗流运动方式向河流排泄。
汛期时,河流水位急剧抬升,河水向两侧补给地下水。
地下水动态变化较大,水位变幅一般为1.5~5.0m,汛期可达10.0m以上。
由于湘江防洪堤及堤内防渗帷幕的实施,削弱了浅层地下水与地表水的水力联系。
2.4.3地形地貌
地貌单元由典型的河流侵蚀堆积地貌、湘江河床、江心洲、漫滩及其Ⅰ~Ⅳ级堆积阶地组成。
隧道湘江段沿线开阔,两岸平直,岸坡较平缓,现均已修筑防洪堤,橘子洲傅家洲为江心洲,将湘江分为东、西河汊,江心洲宽约460m,其中有一小河汊呈北东向将洲分为东西两半,东边为橘子洲、西边为傅家洲,小河汊宽约80m,标高31.09~34.50m,洲周边均已施工砌置挡墙,高约4~6m,东汊河床宽约420m,西汊河宽约310m,河漫滩标高变化24.81~27.46m。
湘江东西两岸现主要为城市街区,西岸地形标高变化32.38~38.60m,东岸地形标高变化34.00~40.11m。
2.5工程数量表
主线隧道工程数量表表2-2
断面类型
项目
型号
单位
每延米量
长度(m)
工程量
S4a
土方开挖
m3
94.87
172
16317
喷射砼
C25
m3
9.53
1639
钢筋网(圆钢)
Φ8
t
0.275
47.3
中空注浆锚杆
φ25
m
48
8256
小导管
φ42
m
76
13072
T76自进式管棚
φ76
m
69
11868
工字钢
I22b
t
2.15
369.8
连接筋(螺纹钢)
φ22
t
0.18
30.96
钢板
16mm
t
0.352
60.544
螺栓及螺母
M30
套
72
12384
锁脚钢管
φ50
m
72
12384
仰拱砼
C35
m3
6.34
1090.48
仰拱填充砼
C15
m3
10.59
1821.48
拱墙砼
C35
m3
10.95
1883.4
自粘式防水卷材
m2
33.16
5703.52
钢筋
HRB335
t
1.292
222.24
钢筋
HPB235
t
0.148
25.456
S5
土方开挖
m3
97.33
225.6
21957.33
喷射砼
C25
m3
10.33
2330
钢筋网(圆钢)
Φ8
t
0.372
83.9
中空注浆锚杆
φ25
m
40
9024
小导管
φ42
m
90
20304
T76自进式管棚
φ76
m
82
18499
工字钢
I22b
t
2.552
575.7
连接筋(螺纹钢)
φ22
t
0.12
27
钢板
16mm
t
0.422
95.2
螺栓及螺母
M30
套
80
18048
锁脚钢管
φ50
m
72
16243
仰拱砼
C35
m3
6.95
1567.92
仰拱填充砼
C15
m3
10.59
2389.10
拱墙砼
C35
m3
12.00
2707.2
自粘式防水卷材
m2
33.48
7553.8
钢筋
HRB335
t
2.026
457.06
钢筋
HPB235
t
0.198
44.67
PS
土方开挖
m3
99.10
180.5
17887
喷射砼
C25
m3
10.42
1880
钢筋网(圆钢)
Φ8
t
0.365
65.88
中空注浆锚杆
φ25
m
24
4332
小导管
φ42
m
105
18952
T76自进式管棚
φ76
m
94
16967
工字钢
I22b
t
2.582
466
连接筋(螺纹钢)
φ22
t
0.12
21.66
钢板
16mm
t
0.422
76.17
螺栓及螺母
M30
套
80
14440
锁脚钢管
φ50
m
72
12996
仰拱砼
C35
m3
7.57
1366.39
仰拱填充砼
C15
m3
10.59
1911.50
拱墙砼
C35
m3
13.06
2357.33
自粘式防水卷材
m2
33.79
6099.10
钢筋
HRB335
t
2.90
523.45
钢筋
HPB235
t
0.299
53.97
L5
土方开挖
m3
95.57
189.15
18077
喷射砼
C25
m3
10.24
1936
钢筋网(圆钢)
Φ8
t
0.269
50.88
中空注浆锚杆
φ25
m
20
3783
小导管
φ42
m
90
17023
T76自进式管棚
φ76
m
82
15510
工字钢
I22b
t
2.529
478.3
连接筋(螺纹钢)
φ22
t
0.120
22.69
钢板
16mm
t
0.422
79.82
螺栓及螺母
M30
套
80
15132
锁脚钢管
φ50
m
72
13618
仰拱砼
C35
m3
6.34
1199.211
仰拱填充砼
C15
m3
10.59
2003.099
拱墙砼
C35
m3
10.95
2071.193
自粘式防水卷材
m2
32.53
6153.05
钢筋
HRB335
t
2.279
431.073
钢筋
HPB235
t
0.296
55.988
LX5a
LX5b
土方开挖
m3
93.82
458
42969
喷射砼
C25
m3
10.13
4639.54
钢筋网(圆钢)
Φ8
t
0.335
153.43
中空注浆锚杆
φ25
m
20
9160
小导管
φ42
m
90
41220
T76自进式管棚
φ76
m
82
37556
工字钢
I22b
t
2.514
1151
连接筋(螺纹钢)
φ22
t
0.120
54.96
钢板
16mm
t
0.379
173.58
螺栓及螺母
M30
套
72
32976
锁脚钢管
φ50
m
72
32976
仰拱砼
C35
m3
5.73
2624.34
仰拱填充砼
C15
m3
10.59
4850.22
拱墙砼
C35
m3
9.91
4538.78
自粘式防水卷材
m2
32.85
15045.3
钢筋
HRB335
t
2.006
918.748
钢筋
HPB235
t
0.180
82.44
3施工方案及部署
3.1施工总原则
为确保施工过程中的安全,施工过程中遵循以下施工原则:
(1)对湘江大堤进行认真的调查,对其结构形式、基础等了解清楚及与隧道的关系。
(2)遵循“早预报、预加固、小断面、短进尺、强支护、早封闭、勤量测、快衬砌”的原则进行开挖支护施工,及时封闭成环,改善支护受力条件,充分发挥其支护效果,严格控制开挖进尺,及时施作初期支护。
(3)加强超前地质预报,将超前地质预测预报纳入施工工序管理并认真实施,主要采取TSP超前预报和超前探孔相结合的方式进行。
(4)严格按照预注浆方案进行全断面注浆,在检验合格后方可进行隧道开挖。
(5)开挖前要严格按设计进行超前管棚及小导管的施工,支护效果达到设计要求,否则不得进行开挖作业。
(6)严格控制隧道开挖循环进尺,减少隧道的超挖量,保证施工安全。
(7)隧道开挖时,遇到渗水时采用喷射混凝土方式进行封堵,遇到涌水时立即封闭工作面,重新进行注浆止水。
(8)根据实际情况选用CRD工法,化大洞为小洞,步步为营,及时封闭初支,保证初期支护的强度与刚度,减小地表变形。
开挖主要采用机械配合人工风镐修整成形,尽量避免爆破施工,减少爆破震动对岩体的扰动,以最大程度的发挥岩体的自承载作用。
(9)严格按照设计进行施工,确保施工质量。
隧道初支尽早封闭成环,二次衬砌施工紧跟初支,改善护结构受力条件,保证施工安全。
(10)穿越湘江大堤时,南、北线采取分别通过的方式,即在先行洞完成二次衬砌后,后行洞方进行开挖通过。
(11)加强对湘江大堤的监测工作,严格控制大堤变形,堤顶沉降不大于10mm,水平位移不大于10mm;根据受力、变形情况,进行信息化施工。
(12)隧道内设计足够的积水坑和抽水设备,安设防水闸门、准备足够的抢险物资和设备,以备突水时使用并做好逃生路线规划。
(13)在湘江汛期,安排专人进行24小时巡视,发现问题及时向长沙市防汛领导小组报告。
3.2暗挖段初支方案
3.2.1暗挖普通段开挖初支方案
南北主线暗挖段开挖初支断面为“三心圆”马蹄型断面,开挖工法采用三台阶临时仰拱法、四步CRD法和六部CRD法开挖。
初期支护采用I22b的钢拱架,纵向间距50cm,布置双层
Φ8的钢筋网,连接筋为Φ22螺纹钢,C25喷射混凝土厚度为30cm,二衬施工紧跟开挖初支面。
主线暗挖段采用的超前支护有:
全断面超前帷幕注浆,注浆加固圈固结范围为开挖轮廓线外6m。
每段注浆长度为30m,分三段实施,第一段长14m,第二段长20m,第三段长30m;T76自进式管棚,拱部120°~180°范围内设置,环向间距30cm,每环打设37根,管棚长18m,纵向间距12m,纵向搭接长度为6m;Φ42超前小导管,小导管沿拱顶与管棚钢管间隔布置,环向间距设计为30cm,外插角15°,纵向搭接长度≥2m,拱部120°~150°范围内设置。
辅助施工措施采取径向后注浆,初期支护拱部预埋5m长的φ32钢管,3-5根/每环,纵向间距1.0m,压注水泥浆。
主线暗挖段的施工方法有三台阶临时仰拱法、四部CRD法和六部CRD法施工。
三台阶临时仰拱法施工台阶长度:
上、中、下各台阶之间的长度均为4~5m,开挖时以人工配合挖机开挖为主,局部弱爆破辅助施工,洞内出碴采用挖掘机配合自卸汽车装运卸至井底,由45T门吊吊出卸置临时碴槽,再经挖机配合自卸汽车装运运至指定碴场。
采用四部CRD法施工时,1部超前,4部及时跟进成环,1、3部开挖一榀支护一榀。
土方开挖时,四部CRD法1、3部采用人工开挖,并配合手推小斗车出渣至2部、4部后采用小型挖机装渣,小型农用车运渣至竖井口;四部CRD法2、4部拟采取人工配合小型挖机开挖,采用小型农用车出渣至竖井口,地表45T门吊垂直提升至地表渣坑。
采用六部CRD法施工时,1部超前,6部及时跟进成环,1、3部开挖一榀支护一榀。
土方开挖时,六部CRD法每部均采用人工开挖,且人工推斗车的方式运渣至挖机工作范围,然后集中装渣,自卸汽车运至竖井口后,由地表45T门吊提升至地表渣坑。
3.2.2小净距隧道超前支护方案
东岸陆域暗挖段圆砾层厚度为7.2m,且与江底相连通。
为保证安全施工,先进行地表袖阀管加固注浆。
加固范围为隧道开挖轮廓线外6米,加固深度应以进入中或强风化岩2米为标准,对于隧道底部个别地质变差时,加固深度应达到隧道底部6米。
袖阀管间距为1.5m,梅花形布置;注浆材料为1:
1水泥水玻璃双液浆。
施工超前大管棚及超前小导管预支护,并结合超前地质预报,待预加固及预支护合格之后再进行土石方开挖,并且两隧道之间采取错开的方式开挖,其余见普通段施工方案。
3.3初支施工方法
主线南线暗挖段SK1+640~SK2+443.150分段长度及开挖工法表3-1
序号
起讫里程
开挖工法
衬砌类型
分段长度(m)
1
SK1+640~725.5
三台阶临时仰拱法
S4a
85.5
2
SK1+725.5~828.159
6步CRD法
S5
102.659
3
SK1+828.159~926.232
大跨段
/
98.073
4
SK1+926.232~945
连拱小净距
/
18.768
5
SK1+945~SK2+19.5
6步CRD法
S5
74.5
6
SK2+19.5~SK2+120
6步CRD法
PS
100.5
7
SK2+120~SK2+214.15
4步CRD法
L5
94.15
8
SK2+214.15~SK2+290
先4步CRD后6步CRD
LX5a
75.85
9
SK2+290~SK2+443.15
先4步CRD后6步CRD
LX5b
153.15
主线北线暗挖段NK1+743~SK2+544分段长度及开挖工法表3-2
序号
起讫里程
开挖工法
衬砌类型
分段长度(m)
1
NK1+743~830.026
三台阶临时仰拱法
S4a
87.026
2
NK1+830.026~991.5
大跨段
/
161.474
3
NK1+991.5~NK2+17
连拱段
/
25.5
4
NK2+17~NK2+140
6步CRD法
S5
123
5
NK2+140~NK2+220
6步CRD法
PS
80
6
NK2+220~NK2+315
4步CRD法
L5
95
7
NK2+315~NK2+395
先4步CRD后6步CRD
LX5a
80
8
NK2+395~544
先4步CRD后6步CRD
LX5b
149
3.3.1四部CRD法施工
1、施工方法
主线隧道陆域Ⅴ级围岩L5、陆域小净距LX5a、LX5b先行隧道采用四部CRD工法,2、4部又采用上下台阶法进行开挖施工。
2、施工
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