斜井与正洞相交处施工方案.docx
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斜井与正洞相交处施工方案
包西铁路通道省界(陕西)至张桥段BXS-1标
(DK427+563~DK429+180)
新七楞山隧道斜井与正洞相交处
施工方案
编制:
复核:
中铁十七局集团第四工程有限公司包西铁路项目
二○一○年四月十八日
新七楞山隧道斜井与正洞相交处施工方案
一、编制依据
1、新七楞山隧道施工图。
2、《隧道施工规范》。
3、《铁路工程施工安全技术规程》(上册)。
4《铁路工程施工质量验收标准》TB10414-2003
二、工程概况
新七楞山隧道斜井与正洞相交于DK428+450,平面角度30°53′35″,坡度为3.3%,斜井长367.79米,斜井采用单车道无轨运输方式,按非永久工程设计。
斜井与隧道洞身交叉处均为Ⅳ级围岩,属于砂质黄土。
斜井与隧道平面关系图如下:
三、施工总体方案
3.1施工方案
斜井与隧道洞身交叉处为异型断面跨度大,开挖后引起围岩应力重新分布产生应力集中,围岩受力复杂多变,易发生坍塌,必须加强支护。
交叉处施工时,采用小导洞短开挖,强支撑,做到步步为营,稳扎稳打,保证施工安全。
斜井施工至与正洞交界后,以曲线形式转体进入正洞,同时上坡开挖至正洞拱顶高程,并继续沿相同方向掘进一定距离;形成作业空间后,转向相反方向施工,扩挖临时支护达到正洞标准断面。
斜井
进入正洞平面关系见附图1,施工程序详见表1。
3.1.1施工步骤
⑴根据斜井与正洞相交角度30度,以间距0.5m间距安装异型钢架,完成由垂直于斜井中线到平行于正洞中线的过渡(如图1)。
⑵斜井与正洞交叉口段以0.5m间距架立I16异型钢钢架,保证相交地段三维受力状态围岩的稳定。
在最后一榀采用两榀焊接一块I16型钢架立,在此型钢钢架上焊接I25a型钢横梁,并在横梁两端螺栓连接I25a型钢立柱,为正洞钢架提供落脚平台。
⑶斜井进入正洞内的导洞施工
①导洞设计净宽最小3.6m,采用渐变方法过渡到正洞标准断面。
支护参数为:
拱部设超前φ42小导管,拱墙设I12.6型钢钢架,间距1榀/0.8m,Φ22锚杆,长度3.0m,间距1.0×1.0m,梅花型布置;φ6钢筋网,网格间距0.2×0.2m;喷射C20砼,厚度18cm。
支护施工中严格按施工规范指南操作,保证锁脚锚杆和纵向连接筋的施工质量。
②为加快爬坡导坑施工进度,减少不安全因素,爬坡道长度设计为5米,爬坡道的坡度设计为8%。
③完成爬坡后,按照线路设计坡度向包头方向按Ⅴ级围岩开挖方法、支护参数继续进行弧行导坑掘进,施工30米后,喷砼封闭包头方向掌子面,反向向西安方向开挖正洞,每循环先开挖上部,立上部钢架后,再拆除导洞钢架。
由于导洞施工空间狭小,出碴采用装载机单向出碴。
④反向开挖支护
反向开挖按正洞V级围岩上部弧形导坑的高度进行,先开挖顶部,再开挖两侧,墙角、拱脚等隅角处应预留60-70厘米人工开挖,严禁超挖。
开挖时仅对有影响的导洞钢架进行拆除,按正洞设计要求间距进行钢架施工,相应完善其他支护。
对斜井与正洞交叉处有影响的拱架,按照每开挖0.6米,拆除一榀,支护一榀的方法进行施工。
正洞过交叉口时,正洞钢架靠斜井侧落脚在交叉处的两榀焊接一块I16型钢上,另一侧落脚在坚实的地基上,及时喷锚封闭。
⑤正洞落底后要及时进行正洞仰拱施工,以便初期支护与仰拱尽早成环,确保施工安全。
⑥在斜井与正洞交叉处,及时施作斜井二衬30米,以保证斜井施工安全。
⑦斜井进洞后严禁长台阶施工,分部开挖台阶长度不能超过1倍开挖洞径,仰拱紧跟,距开挖面距离控制在30米,二衬安全距离控制在60米。
⑧及时拼装台车,尽快施作一板二衬,然后才向西安方向扩挖正洞。
3.1.2各分项工程施工方法
超前小导管施工
超前小导管采用Φ42热轧无缝钢管加工,长度为3.5m,拱部间距0.4m,外插角5~10度,其搭接长度不小于1.0m。
采用风动凿岩机或煤电钻钻孔,并保证小导管纵向搭接长度不小于1m,先喷射混凝土5~10cm封闭掌子面起稳定掌子面的作用,随时分析和改进作业,并注意观察施工支护工作面的状态。
开挖前试挖掌子面。
安装超前小导管并与钢架焊接固定,尾部与钢架焊接到一起,共同组成预支护体系,小导管外插角符合要求。
小导管的制作,前端做成尖锥形,尾部焊接φ8mm钢筋加劲箍,小导管加工见图。
小导管加工图
四、施工注意事项
⑴开挖过程中严格按方案下达的技术交底书施工,控制开挖断面,每开挖循环均测量放样标出钢架中线位置和开挖轮廓线,严格控制超挖。
当出现超挖时,采用喷锚等永久支护体系时,多次复喷,直至大面平顺。
(2)开挖过程中,重视锁脚锚杆的施工,以确保钢架基础稳定,确保下一个工序的安全施工,必要时底部增设临时横撑,保护基底。
(3)施工中必须加强围岩量测,根据量测结果及时反馈支护信息,确保支护措施安全合理。
(4)交叉口段斜井衬砌应及早施作,挡头板沿正洞线路方向安设。
(5)斜井与正洞掌子面施工时,应设专人值班,随时观察围岩及支护状态的的稳定性。
(6)制定挑顶施工的安全应急预案,做好应急材料、物资的储备。
五、安全保证措施
针对斜井与正洞交叉处主要是砂质黄土及含水量较大,存在不安全因素的实际情况,施工中做好超前支护,防止隧道坍塌,确保施工安全。
任何人进洞必须佩戴安全帽和其它防护用品,接受洞口值班人员检查,遵章守纪,听从指挥;同时加强安全保卫,禁止闲杂人员进入。
施工中发现隧道内有险情,要立即将工作人员全部撤离危险地段,工班长、领工员必须立即在危险地段设立明显标志或派人看守,并迅速报告施工值班人员及时采取处理措施。
六、预防坍方的施工方案
(1)施工过程中严格贯彻“先治水、短进尺、快支护、勤量测、紧封闭、早成环、稳中求快”的原则。
新黄土开挖一定要留核心土,分台阶,下部开挖亦要前后错开,先拉边槽,不宜采用拉中槽的方法,以确保拱脚稳定。
初期支护及衬砌工序要及时跟上,工序间距要尽可能缩小。
(2)斜井与正洞相交处地层承载力低,黄土地层的承载力都在120~300kPa之间。
因黄土围岩壁立性好,但拱部范围地层稳定性较差,开挖后拱部垂直荷载较大,而且初期支护与周边地层的粘结力低。
型钢拱架的基座一般直接落在黄土上,在垂直荷载和初期支护自重的作用下,初期支护的沉降量较大,一旦外力超过基底承载力极限,拱脚或墙脚容易失稳,甚至导致拱顶坍塌,特别是在进行下半断面开挖时,需要采取有效措施,防止拱脚下沉、拱部坍塌。
一般可采取如下措施:
尽早施作仰拱、铺底,使全断面的初期支护尽早封闭成环。
在上断面初期支护的拱脚位置设斜向外侧的锁脚锚杆,以增强初期支护的稳定性。
(3)针对黄土隧道竖向压力小,侧向压力大的特性,施工中拱脚边墙部位的锚杆要加强,要注重钢拱架的连接和锁定,钢拱架与岩面要密贴,喷混凝土要密实,要有足够厚度,从而确保整体受力效果。
(4)施工中要特别注意用水管理和渗水地段的引排措施,严禁拱脚、墙脚长时间受水浸泡。
当含水量较大且拱脚、拱顶变形量较大时,要及时采用横撑、立撑进行加强,必要时要采取锚喷加固措施进行补强。
(5)加强坍方的预测,及时发现坍方的可能性征兆,并根据不同情况采用不同的施工方法及控制坍方的措施,拟采用观察法、一般量测法、微地震学测量法等方法预测坍方。
七、隧道坍方的处理措施
隧道发生坍方时,应及时的处理。
处理时必须详细观测坍方范围、形式、坍穴的地质构造,查明坍方发生的原因和地下水活动情况,认真分析制定处理方案。
坍方处理应先加固未坍塌地段,防止其继续发展,未坍塌地段加固方法:
(1)小坍方,纵向延伸不长、坍穴不高,首先加固坍体两端洞身,并抓紧采用锚杆和喷射混凝土联合支护,封闭洞穴顶部和侧部,再进行清碴。
(2)大坍方、坍穴高、坍渣数量大,坍渣体完全堵住洞身时,采用先支护后清渣的方法。
在查清坍穴规模大小和穴顶位置后,采用超前小导管或型钢法稳定围岩体和渣体,待其基本稳定后,按先上部后下部的顺序清除渣体,采取短进尺、早封闭的原则挖坍体。
(3)治坍应先治水,采取以下措施:
地表水沉陷和裂缝,用不透水粘土夯填紧密,开挖截水沟,防止地表水渗入坍体。
坍体内有地下水活动时,用管槽引至排水沟内,防止坍方扩大。
坍方地段的衬砌,可视坍穴大小和地质情况予以加强,衬砌背后与坍穴洞孔周壁间必须紧支撑。
当坍穴较小时,用喷射混凝土回填圆顺,当坍穴较大时,采用钢拱架上设置套拱的形式加固。
八、需说明的问题
此文仅针Ⅴ级围岩地段斜井进正洞方案进行了介绍,相应的中导洞支护参数和正洞开挖方法均参照了V级围岩隧道的施工设计。
当斜井与正洞处于Ⅴ级围岩地段时,中导洞开挖及正洞扩挖时应采取与之相适应的施工方法,相应的支护参数应予以加强,从而确保施工安全。
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