水电站交通工程土建部分热呷隧道施工方案Word文档格式.docx
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此工程属于两河口电站库区料场运输道路,既是电站筹建期的控制性工程,也是电站库区复建公路的一部分,工期要求紧,采用的技术标准高,施工难度大,质量要求严格。
其中明线路基段地质结构复杂,即有大量堆积粉质土、孤石、强风化岩层,也有需要爆破的弱风化岩层,同时还存在岩堆、滑坡等地质灾害。
1.2隧道设计标准
1、公路等级:
三级;
2、设计速度:
30km/h;
3、隧道建筑限界:
正洞限界净宽高:
8.5m×
5.0m,
紧急停车带限界净宽高:
11.75m×
5.0m;
4、行车方式:
单洞双车道隧道双向行车;
5、隧道内纵坡:
-0.5%;
6、隧道路面横坡:
双面坡1.5%(直线段);
7、设计交通量:
1356辆·
标准小客车/日。
1.3隧道设计参数
表1热呷隧道(K9+653.00~K10+448.00)
衬砌类型
起止里程
长度(m)
SMP8.5
K9+653.00~K9+658.50
5.5
K9+658.50~K9+687.00
28.5
K9+687.00~K9+733.00
46
K9+733.00~K9+888.00
155
K9+888.00~K10+205.00
K10+245.00~K10+448.00
520
K10+205.00~K10+245.00
40
表2热呷段隧道各围岩支护参数
围岩类型
喷砼
类型
C25砼
厚度(cm)
10
15
22
25
系统
锚杆
Ф22砂浆
2.5
3.0
3.5
间距(环
×
纵)(m)
1.2×
1.2
1.0
1.0×
0.75
0.7
位置
拱部180°
拱墙
钢筋网
φ6.5
φ8
间距(cm)
25×
20×
20
拱墙单层
拱墙双层
超前
Ф25砂浆
4.5
0.35×
3.0
拱部120°
格栅
钢架
间距(纵)(m)
小导管
Ф42注浆
0.3×
2.8
型钢
I16工字钢
I18工字钢
1.0
二衬
仰拱
二衬钢筋
HPB235
φ6.5、φ12
HRB335
Ф22
Ф25
填充
C15片石砼
路面
面层
fr=5.0MPa
基层
C20砼
二、编制依据
1、两河口水电站交通工程【坝区至普巴绒土料场公路】Ⅱ标索依隧道出口段路线优化调整变更设计;
2、国家及其部、委颁布的现行技术规程规范和标准;
3、合同规定的质量标准、技术文件及其他相关条款;
4、业主颁布的有关工程质量管理的规章制度和管理办法。
三、洞门、明洞
3.1洞口段预加固
根据业主提供的施工招标图纸及地勘资料,洞口地质条件较差,对洞口浅埋、软弱风化破碎地段进行地表预加固。
施工结合洞口地形,地貌和地质条件,并针对洞口段工程的特点和难点,制定以“超前预报,超前支护,洞身开挖,加强支护,尽早封闭,监控量测,衬砌紧跟”为原则的洞口开挖方案,以确保边坡及仰坡的稳定。
进洞施工顺序如下:
截水天沟→边仰坡开挖→边仰坡锚喷→小导管进洞。
隧道洞门边仰坡开挖前按设计对进洞的各个桩点进行复核,对边仰坡进行放样,自上而下的顺序进行开挖;
土方开挖采用人工配合挖掘机开挖,石方开挖采用手风钻钻孔、弱爆破开挖;
做好边仰坡防护,开挖一段支护一段。
严禁盲目大挖大刷,造成人为高边坡。
热呷隧道出口端洞口边坡坡比为1:
0.5,仰坡坡比为1:
0.3,采用挂网喷锚进行防护,挂网喷锚支护参数为:
Ф22砂浆锚杆,长4.0m,间排距2.0m,梅花形布置,M30水泥砂浆注浆;
φ6.5钢筋网,网格尺寸20cm×
20cm;
喷C20砼厚12cm。
边坡坡底做临时排水沟,防止洞口积水。
边坡开挖线外侧5m设置矩形截水沟,截水沟采用机械开挖、人工修理的方式施工,M7.5浆砌片石砌筑,M10砂浆抹面,砌筑时从顶部往两端施工。
隧道施工进暗洞前,沿隧道开挖轮廓线外50cm布设两排Ф25砂浆锚杆、长4.5m,环向间距0.5m,排距0.5m,梅花形布置,M30水泥砂浆注浆,在隧道的拱部形成整体的支护结构,在其保护下进行开挖。
3.2隧道进洞
测量放线→洞门锁扣锚杆→超前小导管→洞身开挖→初期支护
完成洞口边、仰坡截、排水沟,待洞口加固达到一定强度后,开始进洞施工。
进洞采用环形开挖预留核心土法或台阶法掘进,循环进尺控制在1m以内。
凡能用十字镐、风镐挖动者,不用爆破。
必须爆破时,采用浅眼松动爆破,严格控制药量,人工风镐修边,控制超欠挖,减少对围岩的扰动。
开挖后立即湿喷砼封闭、架设钢架、施做结构锚杆、挂网、二次复喷,并使每一分部支护尽快形成闭合的受力体系,确保顺利进洞。
加强拱顶地表沉降及边坡稳定观测,在拱顶设置沉降观测点。
进洞后,加强内部围岩收敛值监测,达到要求后立即进行二次模筑砼衬砌施工,并封闭成环,以确保洞口段施工安全。
3.3明洞施工
明洞施工前,先测量放样,标定明洞与暗洞的开挖分界线,进行边坡整修,开挖仰拱,基底清理。
明洞洞身衬砌前先作仰拱,确保明洞边墙有足够的地基承载力,避免整体下沉和拱圈开裂。
仰拱施工时,注意预埋排水管道布置。
明洞洞身砼采用衬砌台车模筑,边墙外模及拱背外模采用木模拼接,保证拼接平整度和接缝密实度。
砼采用输送泵泵送,钢筋采用人工绑扎。
施工中注意预留孔洞和安设预埋件。
砼强度达到设计要求后采用人工按设计铺设防水层。
明洞采用人工进行回填,蛙式打夯机分层夯实。
施工中严格控制分层厚度。
3.4洞门施工
洞门拱墙与相邻段拱墙衬砌同时施工,连成整体。
洞门端墙、柱墙施工前,先完成洞顶水沟、截水沟的施工,边、仰坡的防护。
洞门端墙、柱墙采用钢模板,整体式一次浇筑成型。
洞门相邻段的衬砌施工时需预留连接钢筋增加整体稳定性。
连接钢筋设置双层HRB335钢筋,直径22mm,采用标准直弯钩,拱部120°
设置,环向间距400mm,与衬砌断面内纵向连接钢筋绑扎连接。
四、超前支护
4.1超前锚杆
超前锚杆用于Ⅳ级围岩超前支护,拱部120°
设置,外插角5°
~10°
,同时与锚固岩石层面夹角不小于5°
,可根据现场实际情况做适当调整。
采用Φ25砂浆锚杆制作,长4.5m。
Ⅳ8.51型支护环向间距为35cm,Ⅳ8.52环向间距35cm,纵向间距300cm,其相邻两环的纵向搭接长度水平方向不小于1m。
超前锚杆配合格栅钢架使用。
锚杆长度要大于孔深6~10cm,每根加工长度误差不大于±
1mm,并除去杆上油污、铁锈、杂质。
钎头的尺寸根据锚杆孔径要求决定,当钎头磨损后影响底部孔径尺寸达2mm时,则须更换钎头。
打眼时应严格控制方向。
钻到设计深度时,若流出的岩粉浆呈黄色或褐色,或钎头冲击声异常时,说明遇到较软弱的岩石或破碎夹层。
此时须变更锚杆的深度与位置。
钻孔完毕,用高压水清孔,检查合格后将锚杆边旋转边送入眼孔。
施工工艺见图1。
图1超前锚杆施工工艺框
注浆时必须保证浆液饱满和注浆质量,采用敲打锚杆排出气体,并严格控制注浆压力。
砂浆搅拌均匀,随拌随用。
拌合时按施工配合比施工,一次拌合的浆液在初凝前用完。
在注浆过程中,为防止浆液沉淀,要不停的进行搅拌。
注浆前对注浆泵进行试运行。
注浆压力不得大于0.5Mpa,直到钻孔注满流出为止。
注浆开始后中途暂停超过30分钟时,用水润滑注浆管及其管路。
注浆管应插至距孔底5~10cm时随水泥砂浆的缓慢匀速拔出,当浆液满时随即迅速将锚杆插入,锚杆杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%,锚杆插入到设计深度后立即采用锚固剂将锚垫板周围的空隙封堵密实;
若插入时孔口无浆液流出,应将杆体拔除重新注浆。
钻孔应符合下列要求:
孔径应与管径配合好,孔径比管径大15mm,孔位允许偏差为±
15mm~50mm;
孔深允许偏差为±
50mm,锚入长度不小于设计长度的96%。
孔钻好后用高压水将孔眼冲洗干净。
作好现场施工记录,包括锚杆的长度,注浆压力,注浆数量,起止时间等。
4.2超前小导管
洞口浅埋段、Ⅴ级围岩超前支护采用小导管注浆,其施工流程为:
钻孔→清孔→顶入钢管→注浆→清除管液、砂浆充填。
SQ8.5型支护小导管环向间距30cm,纵向间距280cm;
V8.5型支护环向间距35cm,纵向间距300cm。
超前小导管加工在现场专业车间进行,采用φ42无缝钢管(壁厚4mm)制作,管长4.5m。
先将导管一端做成尖形,另一端加焊φ6加劲箍,再设计要求布设注浆孔,管壁四周钻φ6~10mm注浆孔,间距为15cm,梅花型布置,尾部0.3m范围不钻注浆孔(预留止浆段)。
其注浆孔采用钻床成孔,并经质检人员检验合格方可交付使用。
小导管钻孔前,先进行孔位测量放样,做到位置准确,钻孔严格按放样进行,孔位外插角角度为5°
,避免造成串孔,影响注浆效果。
钻孔完成后,先用高压风(或水)清孔,然后进行注浆。
采用凿岩机钻孔,钻头采用梅花形钻头,钻头直径比导管直径大2cm,钻孔钻进要避免钻杆摆动,保证孔位顺直。
钻至设计成孔深度后,用风管将碎渣吹出,避免塌孔。
注浆采用1:
1的水泥浆,有水时可注水泥-水玻璃浆液,水泥浆/水玻璃=1:
0.8(体积比),围岩整体性较好时注水泥砂浆,W/C=0.5~0.8。
注浆压力控制在0.5~1.0MPa。
Ⅴ级围岩地段压注水泥砂浆进行围岩加固,必要时可注水泥-水玻璃浆。
注浆压力控制在0.4~0.6Mpa。
根据设计要求,通过试验确定注浆参数,在注浆压力达到终压,并稳定15分钟后,终止注浆,以保证钻孔四周均匀注满浆液。
图2注浆质量控制图
小导管施工时注意两排导管之间的搭接长度不小于1m,以利整体受力。
注浆过程中随时注意压力变化,压力值达到设计值,且注浆量与设计量相符后,即可停止注浆。
注浆结束后,再钻孔检查注浆效果是否达到设计要求,如未达到设计要求,进行补孔注浆。
整个过程做好记录,内容包括打孔的角度、间距、深度、钢管长度,注浆压力、注浆数量、起止时间等。
施工中设专人对注浆质量进行控制,施工中须控制的内容见图2《注浆质量控制图》。
五、开挖
5.1开挖方法
Ⅴ类围岩稳定性差,施工难度大,施工时按“短进尺、弱爆破、早封闭、强支护、勤量测”的原则掌握,施工前,沿拱部开挖轮廓线10cm处以外插角5°
布设超前小导管支护(支护参数详见本文《,以人工风镐开挖为主,浅眼松动爆破为辅。
上断面出渣采用人工配小车出渣至下断面,下断面采用LG855C侧卸式装载机装渣,自卸汽车运至弃渣点,全断面衬砌紧跟,每0.6~0.75m支立钢架一榀,开挖后立即进行锚、网、喷支护,及时封闭围岩,为减小马口开挖时因初期支护拱脚悬空引起的下沉,初期支护拱脚部位设锁脚锚杆加固,同时左右马口交错开挖。
Ⅳ类围岩施工采用台阶法施工,台阶长3.0m,作为上断面钻孔、喷锚的工作台。
上断面利用TY28型风枪钻孔,下断面视围岩情况利用两臂钻孔台车或钻孔台架钻孔。
上断面采用JMC型挖掘机扒渣到下断面,下断面由LG855C侧卸式装载机装渣,自卸汽车运渣。
洞身开挖后,立即进行喷锚支护,及时封闭围岩。
Ⅲ类围岩采用全断面开挖,实施光面爆破。
为搞好光面爆破,项目部派一名具有多年施工经验的工程师主管隧道掘进。
根据不同的围岩地质情况,随时设计修正相应的光爆参数,抓好断面测量、周边眼外插角、深度、间距、装药量等中间环节,特别是周边眼控制,钻孔间距不大于60cm,角度外偏不大于3°
,采用段差控制起爆,尽量减少对围岩的扰动。
作业程序:
钻爆设计→测量放线(画炮眼位置)→按眼钻孔→装药联线→起爆→通风除尘→排险撬顶→出碴→围岩量测。
5.2钻爆设计
根据隧道所穿越围岩的坚固性系数f以及岩石纵波波速等,选用威力适中、匹配性好、防水性能好、易于切割分装成小卷的2#岩石乳化炸药,引爆器材则选用国产Ⅱ系列15段非电毫秒微差雷管。
隧道爆破开挖的关键是掏槽,掏槽成功与否直接影响爆破效果,并且掏槽的深度亦直接影响隧道掘进的循环进尺。
根据所选用的钻孔机械不同而选用最佳的掏槽型式。
为提高爆破效果,控制灰尘,降低爆碴的大块率,便于出碴,掏槽眼、辅助眼采用连续装药结构。
周边眼间距取45cm,最小抵抗线55cm,采用复式楔形掏槽。
炮眼直径50mm,非电毫秒雷管起爆。
周边眼装药均采用φ20的小药卷间隔装药。
各段毫秒微差雷管脚线集束于掌子面中央悬挂,用火雷管+导火索引爆。
孔内微差低段雷管一般跳段使用,使各相邻段间隔时间大于50ms,以改善爆破效果和防止地震波叠加而产生较大的震动。
另外,为确保周边眼同时起爆,保证光爆效果,还将各孔内的导爆索延长至孔外,用一长主干导爆索顺拱部周边眼进行串联,使每个周边眼孔内有二套独立的起爆系统,确保同时起爆。
5.3光面爆破
钻眼前,测量人员用红铅油准确绘出开挖断面的中线和轮廓线,标出炮眼位置,其误差不超过5cm。
采用钻孔台架钻眼,台架与隧道轴线保持平行。
台架就位后按炮眼布置图正确钻孔。
对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高,开眼误差分别控制在3cm和5cm以内。
钻工要熟悉炮眼布置图,要能熟练地操纵凿岩机械特别是钻周边眼,由有丰富经验的老钻工司钻,台架下有专人指挥,确保周边眼有准确的外插角(眼深3m时,外插角小于3°
;
眼深5m时,外插角2°
),尽可能使两茬炮交界处台阶不小于15cm。
同时,根据眼口位置岩石的凹凸程度调整炮眼深度,保证炮眼底在同一平面上。
孔
装药前,用由钢筋弯制的炮钩和小直径高压风管输入高压风将炮眼石屑刮出吹净。
药
装药分片分组,按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行,雷管“对号入座”。
所有炮眼均以炮泥堵塞,堵塞长度不小于20cm。
起爆网络为复式网络,以保证起爆的可靠性和准确性。
联结时注意:
导爆管不能打结和拉细;
各炮眼雷管连接次数相同;
网络联好后要有专人负责检查。
起爆网络采用起爆器电力起爆。
发现瞎炮,首先查明原因。
如果是孔外的导爆管损坏引起的瞎炮,则切去损坏部分重新连接导爆管即可,但此时的接头尽量靠近炮眼。
超欠挖:
爆破后围岩面应圆顺平整,无欠挖,超挖量控制在设计要求范围内。
半眼痕迹率:
围岩为整体性好的坚硬岩石时,半眼痕迹率应大于85%,中硬岩石应大于80%,软岩大于60%。
对围岩的破坏程度:
爆破后,围岩面上无粉碎岩石和明显的裂缝,也不应有浮石(岩性不好时应无大浮石)。
5.4防塌技术措施
塌方是隧道开挖过程中要重点预防的,分析以往的塌方原因,实际上大部分是由于对复杂地质条件下围岩的属性研究不够彻底,应对措施不当造成的。
防止塌方是确保隧道施工顺利进行及保证工程质量的关键,为此结合本隧道的特点及其地质情况,拟采用以下主要的防塌措施:
1、当塌方规模小时,应先加固塌方体两侧洞身,并尽快喷射混凝土,或锚喷混凝土,或钢架喷锚混凝土联合支护,封闭洞穴顶部和周围,然后进行清渣拆除临时支撑。
2、当塌方规模较大时,洞室被全部堵塞,应采用先护后挖的方法,在查清塌穴的情况下,用管棚和注浆法固结塌塌的围岩,待其稳定后,按先上部后下部次序清除蹋渣,或用全断面按“短进尺、弱爆破、早封闭”的原则开挖蹋渣,从其“穿”过去。
3、模筑衬砌背后与塌方穴壁间之间,用浆砌片石或混凝土填筑,使其紧密连接。
如果塌穴较大,回填泵送混凝土或浆砌片石厚度应大于2m,其上应设钢支撑顶住围岩,使其保持稳定。
4、如果塌方是由地下水引发的,应先作好防排水,再按上述原则处理。
5.5防止超欠挖
隧道开挖过程中,由于地质情况的变化及爆破工作不规范等原因,造成超欠挖的现象是经常出现的。
控制超欠挖的最好办法就是加强光面爆破和预裂爆破,以控制爆破对岩体的损伤。
控制超欠挖的重点是控制钻孔精度、爆破和施工组织管理。
主要方法和途径有:
1、采用控制爆破(光面爆破和预裂爆破),优化爆破参数设计;
2、优先考虑采用操作简单且精度高、有良好性能的钻孔机械、测量放线仪器、断面检测仪器以及爆破器材等;
3、严格控制断面的测量放线精度;
4、严格控制钻孔精度,重点控制周边眼的外插角、开口误差以及炮眼在断面的分布均匀性;
5、严格控制重要爆破作业质量,特别是要控制装药量,并保证正确的起爆顺序;
6、做到及时检测和及时反馈;
7、必须强化施工组织管理、推行作业标准化并经常加强作业人员文化和责任心的教育等。
5.6出碴作业
出碴时采用JMC挖掘机和LG855C侧卸式装载机装碴,自卸式汽车运输。
为保证出碴运输安全,洞内设置足够数量的照明设备和信号灯,并设专人指挥调配。
出碴前应排烟一段时间,派专人检测掌子面有害气体浓度,确保安全后,机械设备才能进洞。
六、初期支护
隧道衬砌类型根据围岩类别的不同,采用不同的支护和衬砌方式。
6.1喷射砼施工
喷射砼骨料用拌合站分次投料拌和,由砼输送车运输至工作面,在工作面添加液体速凝剂经喷射机喷向工作面。
为减少回弹量降低粉尘,提高一次喷层厚度,喷射砼采用砼湿喷机湿式喷射作业。
喷射前首先撬除危石,利用隧道激光限界检测仪检查断面净空,用高压水冲洗岩面,检查供风、供电情况及湿喷机运转等情况。
选择满足设计要求的水泥、砂子、碎石、水及速凝剂,确保原材料的质量。
通过试验确定配合比。
喷锚支护喷射砼,分初喷和复喷二次进行。
初喷在开挖(或分部开挖)完成后立即进行,以尽早封闭暴露岩面,防止表层风化剥落。
复喷砼在锚杆、挂网和钢架安装后进行,尽快形成喷锚支护整体受力,以抑制围岩变位。
钢架间用砼喷平,并有足够的保护层。
喷射时尽量垂直于岩面,喷嘴距岩面一般保持0.6~1.0m为宜。
喷射砼分段、分片由下而上顺序进行,每段长度不超过6m,一次喷射厚度控制在6cm以下,喷射时插入长度比设计厚度大5cm的铁丝,每1~2m设一根,作为施工喷层厚度控制用,后一层喷射在前层砼终凝后进行,喷射砼按规定洒水养护。
6.2钢拱架施工
本隧道所用的钢架包括工字钢钢架和格栅钢架。
钢拱架在洞外按设计加工成型,洞内安装在初喷砼之后进行,与定位系筋焊接。
钢架间设纵向连接筋。
钢拱架拱脚必须安放在牢固的基础上,并与注浆小导管或锚杆焊接牢固,架立时垂直于中线,当钢拱架和围岩之间间隙过大时设置垫块,埋设在初衬砼内。
1、钢架按设计要求预先在洞外加工成型。
2、放样时根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割的加工余量。
将工字钢或钢筋冷弯成型、焊接,要求尺寸准确,弧形圆顺。
3、钢架加工后进行试拼,允许误差:
沿隧道周边轮廓误差不大于3cm;
钢架由拱部、边墙各单元钢构件拼装而成。
各单元用螺栓连接。
螺栓孔眼中心误差不超过±
0.5cm;
钢架平放时,平面翘曲小于±
2cm。
1、为保证钢架置于稳固的地基上,施工中在钢架基脚部位预留0.15~0.2m原地基;
架立钢架时挖槽就位,软弱地段在基脚处设槽钢以增加承载力。
2、钢架平面垂直于隧道中线,其倾斜度不大于2度。
钢架的任何部位偏离铅垂面不大于5cm。
3、为保证钢架位置准确,隧道开挖时在钢架的各连接板预留钢架连接板凹槽;
两拱脚处和两边墙处预留安装钢架槽钢凹槽,初喷砼时,在凹槽处打入木楔,为架设钢架留出连接板(或槽钢)位置。
4、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时设垫块,钢架与围岩(或垫块)间距不大于50mm。
5、为增强钢架的整体稳定性,将钢架与锚杆焊接在一起。
沿钢架设直径为Ф22的纵向连接钢筋,并按环向间距1m设置。
6、为使钢架准确定位,钢架架设前需预先打设定位系筋。
系筋一端与钢架焊接在一起,另一端锚入围岩中0.5~1m并用砂浆锚固,当钢架架设处有锚杆时尽量利用锚杆定位。
7、钢架架立后尽快喷砼作业,并将钢架全部覆盖,使钢架与喷射砼共同受力,喷射砼分层进行,每层厚度5~6cm左右,先从拱脚或墙脚处向上喷射,以防止上部喷射料虚掩拱脚(墙脚)不密实,造成强度不够,拱脚(墙脚)失稳。
8、钢架需设置长3.0m的Ф22砂浆锚杆作为锁脚锚杆,M30注浆稳固。
6.3锚杆施工
锚杆施工前,先了解围岩情况,使锚杆的锚固段尽量锚牢在较好的岩层中,保证与围岩共同作用。
在隧道横断面上,锚杆与岩体主结构面成较大角度布置。
当主结构面不明显时,与隧道周边轮廓垂直布置。
当围
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