蔡官营隧道专项施工方案最新.docx
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蔡官营隧道专项施工方案最新
晋红高速公路BOT项目
蔡官营隧道专项施工方案
编制:
校核:
批准:
晋红高速Ⅳ标段项目部
2014年3月
1、编制依据
(1)、《公路隧道施工技术规范》(JTGF60--2009)。
(2)、《云南省高速公路施工标准化实施要点》
(3)、现场踏勘调查资料及我公司类似工程施工经验。
(4)、晋红高速公路相关设计文件。
(5)、《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)
(6)、《公路工程安全施工技术规程》(JTJ076-95)
(7)、蔡官营隧道专项方案专家评审会结果
2、工程概况
(1)晋宁至红塔区高速公路是昆明、玉溪两市基础设施建设的重要组成部分,项目的实施使昆明、玉溪两市的路网更加完善,是两市重要的区域路网公路之一,是玉溪市绕城高速公路的重要组成部分,也是昆磨高速公路中重要的一段。
该高速公路路线起点桩号为K0+000,位于昆明市晋宁县县城西南李和村,接于昆明绕城高速公路西南段(安晋高速);路线止点(K49+540)位于玉溪市飞井村。
主线按双向六车道标准建设,设计速度100Km/h、路基宽度33.5m;互通立交连接线均按一级公路标准建设,设计车速60km/h,路基宽度23.0m;桥涵设计荷载均采用公路—Ⅰ级,其余技术指标均符合部颁《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)的规定值。
晋红高速公路4标段起止桩号K30+700-K49+540,蔡官营隧道起点桩号K39+945,终点桩号K40+360,长415m,是一座双洞三车道连拱隧道。
进洞口位于玉溪市大营街镇甸苴村,出口位于师旗村,隧道所在路段纵坡为2%,隧道最大埋深约为52.5m,围岩类别如下表。
隧道名称
起点桩号
终点桩号
长度(m)
围岩类别(m)
明洞
V
IV
蔡官营隧道
ZK39+945
ZK40+360
415
41
254
120
(2)地形地貌、地质水文情况
隧道布设于师旗村,主要穿越一山包,隧道附近有水泥路通往隧道进出口附近,交通方便。
隧道区地形较为平缓,地表植被发育,现多为灌木、树林。
地质构造:
隧道范围内无断层及褶曲,岩层产状主要为280°∠46°,发育有两组节理:
234°∠32°、23°∠83°。
地形地貌:
隧道穿越区地层以前震旦系昆阳群美党组(Pt1m)为主,属构造剥蚀山地丘陵地貌,地形起伏较小。
入口段斜坡一般坡度15~20°,出口段斜坡一般坡度10°,穿越区为一山包。
气候水文:
隧道区区域上位于玉溪市红塔区,属高原亚热带季风温凉气候,气候温和,冬无严寒,夏无酷暑,昼夜温差大,具有干湿明显,冬暖夏凉、四季如春的气候特点,全年气候温暖,雨量充沛。
历年平均气温14.7℃,最冷为1月,平均气温为7.8℃,极端最低气温-5.1℃,最热为7月,平均气温19.8℃。
极端最高气温31.7℃。
年平气温20.2℃,年平均降雨量1094.1mm,年平均蒸发量1952.5mm,年平均相对湿度73%,属于夏秋雨区,雨季集中在6~10月,约占全年降雨量的70~80%,为地下水补给的旺盛期,历年最大日降雨量256.7mm,(1957年9月15);11月至次年5月为旱季,降雨量较少,其中3~5月往往有春旱发生,主要风向为西南,年平均风速为3.0m/s,最大风速为23.6m/s,最大积雪6cm,年平均日照时数2481.2h。
冬季为干燥的大陆季风,以西南风为主,夏季多受南东向海洋季风影响,但风力较弱。
(3)、主要工程量见下表
序号
工程项目
单位
数量
备注
1
洞口挖土方
m3
8923.8
2
洞口挖石方
m3
5949.2
3
挖土石方
m3
124984.96
4
注浆小导管
m
3048.0
5
管棚
m
4512.0
6
中空锚杆
m
71424.0
7
钢拱架(支撑)
t
1041.0
8
喷射混凝土
m3
8233.08
9
钢筋网
t
194.68
10
二衬
m3
27583.9
11
仰拱回填混凝土
m3
15559.4
12
防水与排水
m
830
13
洞内路面
M2
9337.5
(4)隧道设计技术标准
1、公路等级:
高速公路。
2、设计速度:
100km/h。
3、交通量:
按第20年(2035年)全线平均交通量为64547pcu/d进行设计。
4、隧道建筑限界
净宽:
0.75+0.50+3×3.75+1.00+1.00=14.50m;净高:
5.0m。
3、施工平面布置
3.1施工用水、电、风
(1)施工用水
根据隧道进出口附近现场水源调研情况,隧道进口为甸苴村,出口为狮旗村,村庄水源丰富,从当地接水管作为施工用水,在隧道右洞右侧山坡处设20m3高山水池蓄水,水池内设自动限位开关控制抽水量,以保证隧道集中用水的需要。
洞内供水主管路用钢管引入,并与开挖面距离保持在20m左右,再用高压软管接分水器,供开挖工作面用水,为了保证施工需要,必须保证洞内供水系统到达工作面的水压不小于0.3MPa。
洞口设总水阀,便于维修水管。
根据施工需要供水主管每隔50~100m并预留三通阀,供后续工序接管用水。
(2)、临时用电
隧道口附近均配置满足功率要求的变压器,由附近高压电缆接入。
具体为K39+945隧道进口处布置800KW变压器1台、出口K40+360处布置1台250KW变压器供隧道洞口施工用电,用电负荷见下表。
序号
名称
容量(KW)
数量
1
二衬台车及照明
45
1
2
输送泵
65
1
3
空压机
130
2
4
喷射混凝土站
50
1
5
22m3螺杆空压机
160
2
6
钢筋加工厂
60
1
7
生活区
60
1
合计
860
施工及照明用电由洞口配电箱分别引入,架空布设,电路系统采用三相五线制和两级漏电保护措施。
进洞电缆沿洞壁用角钢支架间距3~4m悬挂整齐,距地面高度3m,弯钩脚埋入洞壁深度不少于50mm,洞内变配电设备必须投护拦和警告标志,施工时预埋地线网,所有变配电都必须可靠接地。
变配电设备保护接地电阻不大于4Ω,移动用电设备及工作面灯具必须加装漏电保护装置,洞内照明电压采用380V电压,照明线路距地面2m,照明灯具按要求安装。
(3)施工用风
空压机房布置在隧道进洞口右侧,前期洞口刷坡、支护、喷混及洞口段开挖施工用风采用1台20m³固定式空压机提供施工用风,后期工作面稳定开展后,空压机房内布置4台20m³/min空压机,合计供风能力100m3/min。
采用DN150主管至施工工作面附近,支管接至各施工工作面供风。
隧道洞内施工通风采用压入式通风,在离洞口不小于20米处安风机供风,风管直径1200mm。
进入洞身700-1000m后,根据洞内通风情况相应增加稳压器,确保通风要求。
通风管的安装必须做到平顺,接头严密不漏风,管拐弯处采用相应处理措施,确保通风通畅。
通风软管布设与电力线路、照明发生冲突时,位置可适当调整,但必须采取对应措施,确保通风通畅。
经常测试风量、风速、风压,通风设备的供风能力和动力消耗,如出现异常情况,立即进行整修。
洞内施工采用综合防尘措施,进行施工环境综合治理,采用湿式凿岩,掌子面增设水幕降尘器扑尘,T式除尘机收吸空气中残余粉尘,进行综合防治,改善掌子面工作环境。
3.2施工场地及便道布置
一、施工平面布置
1、严格按照业主标准化工地施工要求,严格按设计规划范围合理安排、节约用地;各种临时工程与设施符合环保要求并适应当地气候条件。
2、施工现场规划原则:
整合资源、节省投资、节约用地、因地制宜、就地取材、方便施工、尽量利用既有设施。
3、施工平面规划主要内容:
生活生产房屋、施工便道、供电系统、供水系统、隧道供风、通风系统、临时排水系统、加工厂、弃土场等。
二、施工临时设施布置及规划
1、驻地生活、办公用房
驻地生活、办公用房统一采用新建彩钢板活动房,根据本工程上场人数,在隧道进口处修建生活营地,占地1200m2,分为厨房、办公室以及开挖班、支护班、二衬班、机械班等相应班组生活宿舍,并配备相应生活、办公设施及消防设施。
2、施工生产设施
洞口空地设喷混拌合站,占地600平米,主要提供隧道喷射混凝土使用,二衬等其他混凝土由商混提供。
钢筋加工厂占地1000平米,洞口附近设空压机房及变电站300m2、值班房12m2。
喷混站采用一台JS750强制间歇式搅拌机,单机额定功率为30m³/h。
根据现场调查及隧道施工进度计划安排,每天最大混凝土需求量计算如下:
a、以Ⅴ级围岩每延米喷射混凝土用量为计算依据
隧道Ⅴ级围岩共254m,每延米需喷射混凝土共23.22m3
b、按隧道每月成洞80米计算,每月混凝土用量为1857.6m3,则每天喷射混凝土用量61.9m3,JS750强制间歇式搅拌机工作三小时就能达到要求。
本隧道单向掘进施工,一个工作面,喷射混凝土日最大用量仅为61.9m3。
经验算,拌和机配型完全能满足喷射混凝土生产要求。
站内配备1个80t的散装水泥罐,根据C25喷混配合比水泥含量450kg/m3计算,日需水泥量为450*61.9/1000=27.8t,可满足高峰期3天的需求。
材料存放区共设立4个储料仓,料仓均设置为墙高1.5m,单仓长9m,宽6m,容量324m3(9×6×1.5m×4),根据喷混配合比砂及碎石含量各850kg计算,日需砂及碎石量为850*61.9/1000/1.4*2=70.8方,料仓可满足高峰期4天的需求。
3、施工便道
隧道进、出口分别位于甸苴村及狮旗村,须从两村乡村道路修筑施工便道通至隧道进出口处,施工便道满足工程施工机械、设备、人员走行,材料进场的要求,排水顺畅,无积水,无泥泞。
进口处主便道计划从当地一烧砖土场场地通过至施工现场,进场便道宽4.5m,采取C25混凝土硬化。
隧道出口狮旗村附近存在原有的便道,稍加修筑即可作为出口处施工场地便道使用。
临建设施详细情况见隧道平面布置图。
3.3弃渣方案
隧道弃渣时主要考虑的是弃渣后不能环境污染和水土流失,所以隧道弃渣应尽量利用,不能利用的弃渣,弃渣后应作好坡脚防护工程,采取表层覆土植树、种草绿化及复耕处理。
本次项目隧道弃渣计划选在进口附近的一块深沟,面积67亩,容量66.8万方,满足隧道弃渣要求。
4、施工方式及进度安排
(1)施工方式
隧道采用钻爆法施工,严格遵循“管超前、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭”的施工原则。
隧道施工以中导坑为主攻方向,确保中导坑先贯通,两侧导坑为辅助施工方向,中导坑贯通后,由中导坑中部向两洞口方向同时修筑中隔墙,待中隔墙砼达到设计强度及中隔墙侧边回填密实后,再进行隧道主洞施工。
隧道进口设一个工作面,左、右幅共2个工作面,单向朝出口方向掘进,施工时均采用汽车无轨出渣方式施工。
(2)进度安排
蔡官营隧道计划开挖(含支护)工程10个月,计划2014年7月前贯通中导洞,后续主洞掘进按照月平均进度80m/月的进度指标施工,12月底贯通隧道。
(3)进度保证措施
1.建立进度控制的组织系统项目部负责落实各层次的进度控制人员,落实具体任务和工作责任,并对工程总体进度计划按照分项工程进行层层分解。
认真研究、分析各单位工程的量,影响及制约因素,做出周密合理的施工计划图,施工中严格按照计划施工,如出现不符的情况,及时分析原因,提出补救措施。
2、加强各工序施工之间的协调工作。
各专业施工前应按总体计划作出本专业详细的月或旬作业计划,项目部统一管理,按照作业计划经常进行检查,若出现与计划进度偏离,及时进行调整,共同做好各专业之间的协调工作。
3、坚持工程例会制度。
项目部每星期召开一次工程会议,检查落实工程实际进度情况,分析和预测可能影响进度的因素,制订预防措施。
对因资金、材料或外部条件干扰工程进度的因素,制订解决办法。
各班组坚持每日下班前的碰头会,检查当日完成的工作量,并将存在问题及时报告项目部,把工程总体进度计划落实到班组和个人。
4.科学地、合理的组织平面流水施工交叉作业,项目部根据各专业、各工种的具体作业计划,配置必要的设备,供给充足的材料,安排合理的劳动力,进行流水作业和交叉作业,避免因资金、机械、材料和劳动力不足而影响工程进度。
5、资源配置
隧道机械、设备配置一览表
序号
名称
型号
单台功率(KW)
单位
合计
备注
1
电动空压机
20m3
130
台
5
2
钻架台车
自制
台
2
3
手风钻
YT28
台
30
4
风镐
G10
把
10
5
钢筋台车
AMV-30,Q=1t
台
2
6
砼喷射机
TK961
11
台
2
7
挖掘机
PC200,0.8m3
台
2
8
装载机
ZL50C,3m3
台
2
9
自卸汽车
东风/10t
辆
5
10
液压衬砌台车
长10.5m
30
套
2
11
砼搅拌运输车
8m3
辆
4
12
砼运输泵
60m3/h
55
台
1
13
砼振捣器
HZ60*60
1.5
台
10
14
砼振捣棒
1.5
根
10
15
电焊机
BX1-500
37.5
台
10
16
弯曲机
50型
5.5
台
2
17
切断机
50型
5.5
台
2
18
调直机
4
台
2
19
液压工字钢弯曲机
CH-250
20
台
2
20
污水泵
3
台
2
21
潜水泵
5.5
台
2
22
砂轮切割机
台
2
23
柴油发电机
200kw
台
2
24
锚杆注浆机
BW-250
25
台
2
25
钻机油动
YG60
台
2
26
节能灯照明
100瓦
0.1
套
50
上表设备为隧道高峰期施工数量表,可根据现场实际情况进行适当调整。
隧道人员配置一览表
序号
工种
单位
数量
备注
1
开挖班
个
24
2
支护班
个
24
3
二衬班
个
24
4
管理人员
个
5
5
试验员
个
2
6
测量员
个
2
7
电工
个
2
8
杂工
个
20
9
机械班
个
4
10
汽车班
个
8
11
爆破工
个
4
12
安全员
个
4
合计
个
123
上表人员数量为隧道高峰期施工数量表,可根据现场实际情况进行适当调整。
6、施工方案
本隧道工程采用静态施工,严格遵循“管超前、短进尺、强支护、早封闭”的施工原则。
隧道施工以中导坑为主攻方向,确保中导坑先贯通,两侧导坑为辅助施工方向,中导坑贯通后,由中导坑中部向两洞口方向同时修筑中隔墙,待中隔墙砼达到设计强度及中隔墙侧边回填密实后,再进行隧道主洞施工。
施工过程中重点注意蔡官营隧道以软岩为主的防坍塌风险控制措施,并加强超前地质预报及监控量测,详见6.8隧道不良地质段施工。
主洞施工时在隧道进口端采用30m大管棚超前进洞,钻爆法施工,人工风钻打眼,明挖采用分层台阶法,暗洞Ⅴ围岩采用三导坑法进行开挖,IV级围岩采用中导洞开挖法施工,围岩段台阶长度为5~10m。
同一端洞口左右侧主洞掌子面间隔20m以上。
开挖时挖掘机扒渣、集料,装载机装车,自卸汽车运渣,初期支护混凝土集中拌制,罐车运输,采用湿喷混凝土工艺。
初期支护采用人工钻眼、安设锚杆、钢筋网及钢架,湿喷机喷砼。
V围岩超前支护采用φ108长管棚和φ42小导管超前预注浆支护。
仰拱及填充采用自制仰拱防干扰平台浇筑。
防水板采用射钉铺设工艺,采用自制的防水板台车铺设土工布及防水板。
主洞当隧道衬砌位置距掌子面的距离及监控量测数据符合要求时,及早进行二次衬砌施工,采用液压模板台车整体模筑。
两侧洞室的衬砌大致对称进行,以防止隧道洞室偏压造成隧道二次衬砌拱脚开裂。
砼由洞外拌和站拌和,砼输送泵泵送浇筑。
隧道内侧壁导坑支撑在铺设防水层、绑扎钢筋时,拆一段施工一段,以策安全。
6.1洞口及明洞工程
洞口土石方及明洞路堑开挖前,先清除边、仰坡上的浮土、危石,做好边、仰坡的截排水天沟,将地表水、边仰坡积水引离洞口,以防冲刷造成边、仰坡失稳,确保施工安全。
土石方先外后内自上而下开挖,土方和强风化岩采用反铲挖掘机挖装,石方采用浅孔台阶钻爆法开挖。
边仰坡开挖后及时进行锚喷防护。
明洞在隧道主洞进洞后施工,浇筑仰拱、边墙基础及中隔墙砼后,采用液压模板台车整体浇筑。
明洞基底承载力达不到设计要求时需进行处理。
当明洞衬砌砼强度达到设计强度后,按图纸要求做好外贴式防水层及排水设施,然后进行回填。
明洞顶采用碎石土回填压实,压实度不小于90%,两侧对称回填至设计标高,并做好洞顶粘土隔水层及截排水设施。
6.2管棚导向套拱施工
1、管棚导向套拱施工
管棚施作平台形成后,首先沿拱部开挖轮廓线支立管棚导向套拱模板,绑扎钢筋,预埋φ140mm导向钢管(间距与设计对应),浇筑管棚导向墙混凝土。
导向套拱采用C20混凝土,截面厚0.6m,纵长2m,角度和长度应根据现场开挖所揭示的实际地质情况进行调整。
导向套拱的基础应设置在基岩中,同时为保证长管棚施工精度,导向套拱内应设4榀Ⅰ20工字钢架,钢架外缘设导向钢管,钢管与钢架焊接。
导向套拱断面及施工顺序如下图所示。
导向套拱工字钢正面布置图
导向套拱断面图
1
基坑开挖
养护
砼浇筑
模板安装装
钢架制安
测量放线线
管棚导向套拱施工顺序图
(1)基坑开挖的流程及方法与3.4.3土方开挖和3.4.4石方开挖相同。
(2)钢架在加工厂加工好后进行试拼并编号,用汽车运至施工现场,装载机配合人工安装。
(3)模板采用组合钢模人工现场拼装。
(4)砼采用混凝土罐车运送到施工现场后,泵车入仓,人工振捣。
(5)砼采用人工洒水后外覆塑料薄膜的方法进行养护。
6.2.1.管棚平台开挖及钻孔
(1)平台开挖
管棚钻孔平台开挖如下图所示。
具体开挖方法、流程参见明洞段开挖。
管棚钻孔平台开挖示意图
(2)钻孔
管棚在隧道拱部范围内环向布设,环向间距(中至中)0.4m。
钻孔选用125mm钻头,钻头用氧焊法焊在厚壁钢管上,钻机采用地质钻机,先钻孔、后插管(引孔顶入法)。
管棚钻机应具备可钻深孔的大扭矩,又要有能破碎地层中坚硬孤石的高冲击力;轻便、移动灵活方便。
开孔时,采取低速低压,待成孔1.0m后,适当加压,在土质层中钻孔采用低压钻进,保证钻孔精度,并在钻进过程中随时采用测斜仪量测钢管偏斜度,超出标准应及时纠正。
钻孔深度应达到设计孔深。
6.2.2管棚安装
洞口段长管棚采用Φ108*6mm热扎无缝钢管,环向间距中至中40cm,每环47根,外插角1~3°;注浆采用水泥浆液。
长管棚施工工作面钻孔采用两台电动钻机,采用注浆泵灌注。
施工时运用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度,保证钻孔方向准确。
为使钢管接头错开,编号为奇数的第一节钢管采用3m长钢管,编号为偶数的第一节钢管采用6m长钢管,以后每节均采用6m长钢管,避免钢管接头在同一断面。
注浆压力达到设计终压并继续注浆10min以上方可结束注浆。
长管棚施工流程如下图所示。
达到注浆压力
长管棚施工流程图
长管棚钢管采用Φ108热扎无缝钢管,钢管每根长度为30m。
管上钻注浆孔,注浆孔孔径12mm,孔间距为150mm,呈梅花型布置,尾部预留不钻孔的止浆段,止浆段长度为250cm。
详细构造如下图所示。
钢花管大样图
长管棚钢管布置如下图所示:
长管棚正面布置图
长管棚注浆液采用水泥浆液,水泥浆液水灰比为1∶1(重量比)。
初始注浆压力为0.5~1.0Mpa,终止注浆压力为2.0Mpa,注浆前应进行现场注浆试验,根据实际情况确定参数,取得管棚注浆施工经验。
注浆结束后用M20水泥砂浆填充钢管,以增强管棚强度。
注浆前对管口与孔口外侧进行密封处理,注浆从管棚底孔两侧向拱顶顺序注浆。
管棚钢管安装好后,检查确认管内无充填物后,用塑胶泥(35Be水玻璃拌合52.5#水泥即可)封堵导管周围及孔口,并对开挖工作面、拱圈及孔口管周围岩面根据地质条件,采用10~20cm厚C25喷射混凝土或20~50cm厚混凝土进行封闭,防止注浆时岩面缝隙跑浆。
注浆材料采用水泥浆液,水灰比1:
1(重量比),注浆压力初始控制在0.5~1.0Mpa,终压为2.0Mpa,注浆前应进行现场注浆试验,根据实际情况调整注浆参数,取得管棚注浆施工经验。
施工时先打设钢花管并注浆,然后打设钢管,以便检查钢花管的注浆质量。
注浆施工前,除根据注浆工艺要求配备应有的机具设备外,还应视工作条件,做好注浆站的选址和布置,进行试泵与压水实验,安装注浆管路和止浆塞、止浆岩盘,保证浆液拌制材料满足连续注浆要求。
注浆过程中应做好施工记录,并根据浆液扩散情况、注浆量、注浆压力等参数调整注浆材料和配比。
当注浆压力逐步升高至设计终压,则继续注浆10min以上,且注浆量不小于设计注浆量的80%、进浆速度为开始进浆速度的1/4,检查孔涌水量小于0.2L/min时,完成注浆。
注浆结束后应先打开泄压管阀门,再关闭进浆管阀门并用清水将注浆管冲洗干净后方可停机,防止堵管;及时用水泥砂浆充填密实,保证浆液凝结质量。
注浆分两步完成,当第一次注浆的浆液充分收缩后,进行第二次注浆,以使管棚填充密实,第二次注浆采用纯水泥浆。
管棚施工质量保证措施如下:
①钢管应采用热轧无缝钢管,壁厚不小于6mm;
②导向管长度不小于2.0m,直径为Φ140mm;
③管棚接头应采用丝扣连接,搭接长度大于3m,同时为改善管棚受力,接头应错开,隧道纵向同一截面内接头数不大于50%,相邻钢管接头至少错开1m;
④钻机应能准确定位,准确控制立轴方向,保证深孔钻进精确度;
⑤钢管施工误差:
径向不大于20cm,相邻钢管之间环向不大于10cm;
⑥管棚施工前,应对钢管主要材料进行材质检验;严格按设计配合比配制浆液。
⑦注浆前对管口与孔口外侧进行密封处理,注浆从管棚底孔两侧向拱顶顺序注浆。
管棚施工安全保证措施如下:
①施工人员进场时,均要经过三级安全教育,特殊工种须经过培训考核合格,获取操作证方能持证上岗;
②各作业点安全负责人每班须对当班施工作业人员进行相关安全教育;
③管棚作业平台搭设符合相关安全要求,现场施工人员劳保用品必须穿戴整齐,高空作业人员必须佩戴安全绳;
④保证管棚注浆材料和固结体无毒、无污染,对人体无害。
6.3中导洞施工
6.3.1中导洞开挖
中导坑施工前,先做好洞口的临时排水系统,并将未施工的洞面喷射混凝土进行封闭。
中导坑开挖里程为K39+956~K40+330,全长374m。
其中V级围岩长度254m,IV级围岩长度量120m。
采用台阶法开挖,上断面超前3~5m,作为钻孔喷锚作业平台;开挖前先施作小导管或药卷锚杆超前支护;以挖机配合人工风镐开挖为主,视围岩稳定情况,V级围岩每循环进尺1.5m,IV级围岩每循环进尺1.8m;初期支护采用锚、网、喷及钢拱架联合支护,紧跟开挖面及时施作,挖掘机扒渣,铲运机装渣,自卸汽车运
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