长大隧道斜井进洞施工方案.docx
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长大隧道斜井进洞施工方案
隧道斜井进洞施工方案
1.编制目的
为明确斜井开挖作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准,指导、规范斜井施工,尽可能地减少超、欠挖,保证斜井的开挖作业安全,确保斜井施工质量,特编制本施工方案。
2.编制依据
⑴《铁路隧道工程施工指南》
⑵《铁路隧道工程施工质量验收标准》
⑶隧道设计图纸及相关隧参图
3.工程概况
3.1隧道概况
隧道全长3368m。
隧道所经地区地势平缓,相对高差约2~5m,最大埋深近65m。
巩义隧道下穿巩义市新区,与多条道路及建筑设施立体交叉,主要有:
下穿国道;下穿国道和铁路专用线;下穿市政道路紫荆南路;下穿65+442~514浅埋地段以明挖通过;隧道上方地面有多处民宅等建筑设施,多为1~3层,基础深度1~2m。
3.2斜井工程概况
为加快施工进度,满足工期要求,本隧道设置斜井一座,斜井设于DK65+450线路前进方向右侧,与隧道中线大里程方向的平面夹角为45º,斜井水平长度135m,斜长135.47m。
斜井采用无轨运输。
斜井净空采用单车道断面,斜井纵坡9%,其中斜井与正洞交接段以及错车道段采用2%缓坡。
斜井的支护型式采用喷锚支护整体式衬砌,斜井交叉点等薄弱环节衬砌采用降低一级。
隧道建成后斜井改做紧急出口通道,为满足使用要求,隧道施工完成后应自施工斜井出口衔接一段水平长度为25.1m的紧急出口通道结构,坡度为20%。
斜井及紧急出口通道总长161.1m。
紧急出口通道外场坪设向洞外10%的坡,防止洞外地表水进入斜井。
3.3自然及地质条件
斜井地段地表水及地下水不发育,对斜井无不利影响。
XK0+000-XK0+91段为Ⅳ级围岩,dl+plQ2粘质黄土,棕红色,褐红色,硬塑,结构较致密,局部为砂质粘土,地下水不发育。
XK0+91-XK0+161.1段为Ⅴ级围岩,上部为al+plQ3砂质黄土,灰黄色,稍湿,稍密—中密,空隙较发育,结构疏松,垂直节理发育;下部为dl+plQ2粘质黄土,棕红色,褐红色,硬塑。
4.总体施工部署
本线隧道斜井按新奥法原理组织施工,由于处于典型的黄土段,施工工法单一,施工时要根据监控量测结果,适时施作整体衬砌。
施工严格按照“管超前、短开挖、强支护、勤量测、早衬砌”的原则组织施工,应特别注意地表冲沟、陷穴对隧道的影响,要加强调查和处理。
4.1劳力、机具设备配置
开挖作业人员20人;钢架、钢筋网及锚杆施工10人;喷射混凝土作业14人。
主要施工机具配置为小型挖掘机2台(或大型挖掘机1台),装载机1台,湿喷机2台,压入式通风机3台,钢架弯制机1台等。
4.2施工便道、施工用电、施工用水
自紫荆南路新修施工便道300米至斜井洞口,交通便利,但坡度较陡。
施工用电采用当地电网高压电为主,自发电为辅。
施工用水采用当地自来水,高位水池设在斜井上方的山坡上,安全可靠。
施工便道图详见图4.2。
4.3施工平面布置图
施工平面布置图详见图4.3。
4.4测量及试验
测量控制详见右图及表4.4。
试验资料见后附表。
表4.4:
隧道控制点成果表
点号
纬距(N)
经距(E)
备注
TC5
3846383.115
503970.351
巩义隧道进口
TC06
3846012.055
503541.816
TC07
3846175.615
503313.003
TC08
3845809.724
503290.568
GX1
3844551.077
501565.002
巩义隧道斜井
GX2
3844266.691
501653.990
GPS26_1
3845540.589
501886.678
gC1
3843476.613
500646.879
巩义隧道出口
gC2
3843302.068
500646.719
NJ1
3842979.520
500587.722
NJ2
3842915.055
500281.306
DK63+332
3845847.006
503301.285
巩义隧道进口左线中心
XDK0+000
3844425.726
501730.963
巩义隧道斜井起点中心
XDK0+135
3844432.125
501596.115
巩义隧道斜井出口中心
DK66+700
3842442.577
499557.653
巩义隧道出口左线中心
5.进洞方案
5.1边仰坡开挖及加固
隧道开挖前,首先完成洞口截水沟、洞口土方及边仰坡防护施工。
洞口边仰坡开挖边坡为1:
1,自上而下分层开挖,分层高度不大于5m,并及时做好坡面防护,开挖一段防护一段。
边仰坡防护采用挂网锚喷法,钢筋网为Φ8@20×20cm,锚杆采用Φ22砂浆锚杆,长度3m,1.2m×1.2m梅花形布置。
喷射混凝土厚度10cm,混凝土强度等级为C20,示意图见图5.1.1。
喷射混凝土采用集中拌合站拌和,混凝土运
输车运输,湿喷机喷射。
在边仰坡开挖完成后,先喷射4cm厚混凝土封闭岩面,然后打设锚杆、挂钢筋网,对初喷岩面进行清理后复喷至设计厚度。
土方采用挖掘机配合装载机施工,大型自卸汽车运输。
5.2防洪措施
洞口开挖线以外5m设置截水沟,示意图5.2。
边仰坡坡角设置排水沟,水沟通过斜向水沟引排至低洼处。
隧道洞内侧沟与路堑侧沟顺接。
为加强排水,在洞口接原有排水涵管再续埋500mΦ600混凝土涵管,引排水至低洼处。
隧道出洞方向为上坡,在洞外1—2米处设路面盲沟一道,以截排洞外汇水,进洞方向左设汇水井一座,C20素混凝土浇筑,静空3×3×3m,侧壁及底板厚度30cm,采用一台抽水机抽排。
同时洞外水沟作成不小于2‰的反坡排水。
进洞施工方案
斜井进洞方案采用超前小导管预支护,格栅钢架加强支护,锚喷挂网初期支护,整体式衬砌。
为确保洞口施工安全,采用洞门外架设一榀格栅钢架并施作与洞身相同的衬砌结构。
5.3进洞超前小导管预支护
斜井洞口开挖前,先进行拱部152.5º范围超前小导管预支护,示意图见图5.3。
小导管采用Φ42mm热轧无缝钢管,长3.5m,环向间距40cm,纵向间距2.4m,每环23根。
纵向搭接长度1m。
锚杆施工外插角3—5º,可根据现场实际情况予以调整。
小导管施工工艺流程图见图5.3.1。
5.3.1制作钢花管
小导管采用φ42mm热轧无缝钢管,壁厚3.5mm,前端做成尖锥形,尾部焊接φ8mm钢筋加劲箍,管壁上每隔15cm梅花型钻眼,眼孔直径为10mm,尾部长度不小于30cm作为不钻孔的止浆段。
5.3.2小导管安装
⑴测量放样,在设计孔位上做好标记,用煤电钻钻孔,孔径约50 mm。
⑵成孔后,将小导管按设计要求插入孔中,外露20cm焊接在后序架设的钢架上,与钢架共同组成预支护体系。
5.3.3注浆
注浆前先冲洗锚杆内沉积物。
单孔注浆压力达到设计要求值,持续注浆10min且进浆速度为开始进浆速度的1/4时注浆方可结束。
注浆参数可参照以下数据:
注浆压力:
一般为0.5~1.0Mpa;浆液初凝时间:
1~2min;水泥:
P.O32.5普通硅酸盐水泥;砂:
中细砂。
超前小导管施工工艺流程图(图5.3.1)
5.4格栅钢架
斜井洞口进洞段采用格栅钢架加强支护,示意图见图5.4。
钢架纵向间距0.8~1.0m,相邻钢架采用Φ20钢筋连接,环向间距1m,内外交错布置。
钢架采用定位锚杆定位,各单元间由螺栓连接,边墙底部垫槽钢。
5.4.1工艺流程及技术要求
隧道各部开挖完成初喷砼后,分单元及时安装钢架,采用与定位锚杆、径向锚杆以及双侧锁脚锚管固定,纵向采用Φ20钢筋连接,钢架之间铺挂钢筋网,然后复喷混凝土到设计厚度。
钢架施工工艺流程图见图5.4.1。
5.4.1.1钢架加工
⑴格栅钢架加工:
格栅钢架在现场设计的工装台上加工。
工作台为δ=20mm的钢板制成,其上根据不同断面的钢架主筋轮廓放样成钢筋弯曲模型。
钢架的焊接在胎模内焊接,控制变形。
按设计加工好各单元格栅钢架后,组织试拼,检查钢架尺寸及轮廓是否合格。
加工允许误差:
沿隧道周边轮廓误差不大于3cm,平面翘曲应小于2cm,接头连接要求同类之间可以互换。
钢架施工工艺流程图(图5.4)
格栅钢架各单元必须明确标准类型和单元号,并分单元堆放于地面干燥的防雨蓬内。
结构试验时,在工作台上将钢架拼装成环。
外侧焊油顶座,采用油顶,仪表按设计荷载进行加压。
使用钢筋应力计及收敛仪量测钢架内力和变形情况。
5.4.1.2钢架安装
钢架安装在掌子面开挖初喷完成后立即进行。
根据测设的位置,各节钢架在掌子面以螺栓连接,连接板应密贴。
为保证各节钢架在全环封闭之前置于稳固的地基上,安装前应清除各节钢架底脚下的虚碴及杂物。
同时每侧安设2根锁脚锚管将其锁定,底部开挖完成后,底部初期支护及时跟进,将钢架全环封闭。
Ⅴ级围岩需在拱部钢架基脚处设槽钢以增加基底承载力,为保证钢架位置安设准确,隧道开挖时在钢架的各连接处预留连接板凹槽。
初喷砼时,在凹槽处打入木楔,为架设钢架留出连接板(和槽钢)位置。
钢架按设计位置安设,在安设过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙应每隔2m用砼预制块楔紧,钢架背后用喷砼填充密实。
为增强钢架的整体稳定性,将钢架与锚杆焊接在一起。
钢架纵向连接采用钢管(钢筋),环向间距1m。
钢架落底接长在单边交错进行,每次单边接长钢架1~2排。
在软弱地层可同时落底接长和仰拱相连并及时喷射砼。
接长钢架和上部钢架通过垫板用螺栓牢固准确连接。
为使钢架准确定位,架设钢架时尽量利用径向锚杆定位固定。
架立钢架后应尽快进行喷砼作业,以使钢架与喷砼共同受力。
喷射砼分层进行,先从拱脚或墙角处由下向上喷射,防止上层喷射料虚掩拱脚(墙角)不密实,造成强度不够,拱脚(墙角)失稳。
5.4.2施工要点
⑴钢架应按设计位置安设,钢架之间必须用钢筋纵向连接,并要保证焊接质量。
拱加安设过程中当钢架与围岩之间有较大的空隙时,沿钢架外缘每隔2m应用混凝土预制块楔紧。
⑵钢拱架的拱脚采用纵向托梁和锁脚锚管等措施加强支承。
⑶钢架应尽可能多地与锚杆露头及钢筋网焊接,以增强其联合支护的效应。
⑷喷射混凝土时,要将钢架与岩面之间的间隙喷射饱和达到密实。
⑸喷射混凝土应分层次分段喷射完成,初喷混凝土应尽早进行“早喷锚”,复喷混凝土应在量测指导下进行,即“勤量测”的基本原则,以保证喷射混凝土的复喷适时有效。
⑹型钢钢架应采用冷弯成型,钢架加工的焊接不得有假焊,焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。
⑺每榀钢架加工完成后应放在水泥地面上试拼,周边拼装允许误差为±3cm,平面翘曲应小于2cm。
⑻钢架安装前应清除底脚下的虚碴及杂物,钢架底脚应置于牢固的基础上。
5.5洞口段开挖
开挖采用台阶法施工,见图5.5。
台阶长度2.0~3.0m。
黄土段人工配合挖掘机进行,出碴采用装载机配合大型或中型自卸汽车无轨运输。
石质段采用钻爆法开挖,出碴采用装载机配合大型或中型自卸汽车无轨运输。
在施工过程中加强超前地质预测、预报,加强围岩监控量测管理。
根据量测结果,及时调整预留变形量及支护参数,适时施作整体衬砌,确保隧道安全。
5.5.1监控量测
5.5.1.1量测项目
根据本线隧道的特点,必测项目包括:
⑴洞内、外观察;⑵二次衬砌前净空变化;⑶拱顶下沉;⑷地表下沉;⑸二次衬砌后净空变化。
5.5.1.2量测方法和要求
拱顶下沉、收敛量测起始读数宜在3~6h内完成,其他量测应在每次开挖后12h内取得起始读数,最迟不得大于24h,且在下一循环开挖前必须完成。
测点应牢固可靠、易于识别,并注意保护,严禁损坏。
基底处理完毕经检测符合各项指标后,在仰拱回填顶面横断面上设3个测点,纵向每10m设一排,采用精密水准仪进行沉降观测。
隧道浅埋地段地表下沉
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