牛角湾隧道边坡开裂及初支变形处理施工方案.docx
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牛角湾隧道边坡开裂及初支变形处理施工方案
炎汝高速公路第十二合同段
牛角湾隧道出口变形处理
专项施工方案
中国中铁
编制
审核
批准
中铁隧道集团有限公司
炎汝高速第12合同段项目部经理部
2013年1月25日
一、编制依据1
二、工程概况1
2.1隧道情况1
2.2施工进展情况1
2.3前期存在问题及应对措施1
2.4主要工程量2
三、施工组织3
四、施工总体部署3
4.1总体施工方案3
4.2施工工艺流程4
4.3施工工艺要求4
五、监控措施11
5.1量测断面布置11
5.2量测方法、频率12
5.3数据分析与信息反馈13
六、资源配置13
6.1劳动力计划13
6.2材料计划14
6.3设备计划14
6.4施工计划安排15
七、安全、质量、环保保证措施15
7.1安全保障措施15
7.2质量保障措施17
7.3环境保护措施19
八、施工注意事项20
一、编制依据
1、现场实际地形和施工情况;
2、牛角湾设计施工图纸、牛角湾出口边坡开裂处理会议纪要、牛角湾隧道
汝城端洞口开挖防护变更设计图等相关资料;
3、本标段工程的《实施性施工组织设计》;
4、JTCF80/1-2004年《公路工程质量检验评定标准》;
5、依据GB/T19001-2000质量标准体系、GB/T24001-2004环境管理体系和GB/T28001-2001职业健康安全标准建立的质量、环境和职业健康管理体系。
二、工程概况
2.1隧道情况
牛角湾隧道为一座分离式单洞隧道,位于R1000米左偏圆曲线上,起讫里程
桩号YK49+750-YK49+900长150米,最大埋深42米,隧道净空:
10.25mX5.0m。
炎陵端洞口洞门型式采用削竹式,汝城端洞口采用偏压端墙式。
纵坡采用3.0%
单向上坡接1.7%的单向上坡。
牛角湾隧道出口段为较陡斜坡,自然山坡坡向2460,坡度角320,仰坡方为1930。
山坡坡体层由表及里依次为角砾土和强风化砂质页岩。
原设计为边坡一级坡坡率为1:
0.3,二级坡坡率为1:
0.5,仰坡开挖坡率为1:
0.5,防护采用©6钢筋网(20X20cn)+©22砂浆锚杆(L=3.5m,间距1.2X1.2m,梅花形布置)+10cm厚C20喷射砼锚喷支护。
2010年11月变更为:
边坡防护段支护采用3.5m和6.0m长的①42钢花管加固,锚杆间距120X120mm梅花形布置,挂设©6钢筋网(20X20cm),并喷射10cm厚C20砼。
2.2施工进展情况
目前,牛角湾隧道进口上台阶已施工至YK49+865中台阶、下台阶、仰拱
里程均为YK49+854二衬施工至YK49+846出口边仰坡已施工完毕。
隧道出口进洞里程为YK49+885.2,上台阶已施工至YK49+875中台阶施工至YK49+8792.3前期存在问题及应对措施
(1)2013年1月4日,隧道出口仰坡出现开裂,呈竖直状,左侧边坡也出
现竖直状裂缝,沿着便道边出现原状土挤压剥落;隧道内部YK49+882-887段上
台阶初支右侧出现环向裂缝。
(2)在隧道边仰坡和洞内初期支护出现开裂和变形后,项目部立即停止施工,同时采取措施进行加固处理:
一是在YK49+88L887.6段增加临时仰拱(临时支撑采用I18工字钢,间距为60cm共施工11榀,浇筑厚20cmC2(砼)。
每榀临时支撑两端均设置斜撑,并与原初支工字钢焊接成整体;二是对边仰坡进行了补喷。
图1-1牛角湾临时仰拱图
(3)2013年1月20日〜22日,对YK49+875-879上台阶和YK49+874888中台阶初期支护进行了注浆加固。
施工加固参数为:
径向©42小导管长6m纵、环向间距1m*1n,梅花型布置,总共注浆15用。
(3)目前监控量测情况
1洞内监测情况:
布点位于YK49+8751月20布点,截止1月28日,监控数据表明:
累计沉降6.0mm/d,21号沉降4.8mm/d,28号,沉降0.24mm/d;累计收敛0.68mm/d,21号收敛0.18mm/d,28号收敛0.02mm/d。
边仰坡监测情况:
布点位于YK49+882处上方,1月25日布点,监控数据表明:
累计沉降0.2mm/d,水平位移0.02mm/d。
沉降、收敛和水平位移呈下降趋势,趋于稳定状态。
2.4主要工程量
表1-1牛角湾隧道主要工程量
项目
单位
数量
备注
①42小导管
m
1100
C25混凝土
3m
23
洞口回填碎石土
3m
568
50cm厚隔水粘水层
2m
61.77
M7.5浆砌片石
3m
218.68
C20喷射砼
3m
200
工字钢
t
22
钢筋
t
31
D25
m
1430
三、施工组织
1、供水、供电、道路、排水等,在开工前应准备就绪;施工场地进行平整处理;隧道轴线的控制点和水准点设置在不受施工影响的地方。
对各种机械进行检修、调试,达到正常使用要求。
高压风已从空压机往大奎隧道右洞的主风管处安装一接入口(YK49+895左侧50米),高压水已从右洞水池往左洞的主水管处安装接入口,并保证正常使用,明洞浇筑台车使用大奎隧道右洞台车。
2、人员已定岗位定职责,作业人员经安全、技术培训合格,机具设备已准备到位,满足施工要求。
3、边坡监控量测点重新布设完成,并完成初始读数。
4、施工开始前,对未来一周的天气进行调查,尽量避开雨季,做好临时排水系统,防止雨水淤积。
5、施工所需模板、水泥、砂石料及外加剂等原材料到场并经检验合格,储备足够,包括其他周转性材料。
四、施工总体部署
4.1总体施工方案
隧道出口变形处理及剩余工程总体施工顺序:
先施工出口明洞衬砌和YK49+882-893二次衬砌,保证出口边仰坡稳定后,然后由进口端进行剩余洞身开挖,以完成隧道贯通任务。
为解决出口偏压和浅埋问题,在明洞边墙基础下增加6根抗滑桩;隧道进口端洞身开挖采用CD法施工。
4.2施工工艺流程
施工工艺流程见图4-1
图4-1施工工艺流程
4.3施工工艺要求
(1)YK49+893-903段明洞施工(含挖孔桩)
明洞基础开挖(仰拱浇筑)一施工挖孔桩一仰拱回填一台车就位一支模一浇筑明洞混凝土一防水层施做,详见图4-2明洞施工工艺框图。
合格
图4-2明洞施工工艺图(含挖孔桩)
1)明洞基础开挖
明洞仰拱基础均采用人工开挖,从大里程方向沿小里程开挖,明洞仰拱基础尽可能挖至基岩面,超挖部分利用C15浆砌片石回填。
2)仰拱施工
1仰拱底进行清理,保证无虚渣、无杂物、无积水。
2仰拱开挖尺寸应符合设计要求,欠挖部分人工风镐凿除,超挖部位应采用C15浆砌片石回填。
3模板采用5cm厚木板,立模型板及堵头时应严格按照测量放线施工,撑子
必须设置牢固,不得有虚设或松动现象。
4仰拱砼浇筑采用整幅施工,施工长度为10m
5采用插入式振捣棒捣固,振捣充分,施工中,仰拱砼与仰拱填充砼必须分开浇筑。
3)挖孔桩施工
仰拱施工完毕后,在抗滑桩位置开孔,进行抗滑桩施工,绑扎钢筋时,桩顶预留77cm长C22主筋,呈扇形布开植入仰拱内。
仰拱基础增加6根挖孔桩。
要求:
直径1.2m,长度根据开挖后岩层情况决定,保证嵌岩深度1.5m以上。
主
筋采用C22@20箍筋C10@200抗滑桩桩孔布置如图4-3:
IM9+893"K-19+^03
图4-3仰拱挖孔桩布置图
施工时,先开挖靠山体内侧,并跳孔开挖,依次浇筑
1整平孔口地面,做好桩区地表截、排水及防渗工作。
2设置好对滑坡变形、移动的观测设施。
3应分节开挖,每节高度适宜为im挖一节应立即支护一节。
4孔下操作人员不宜超过两人,必须戴安全帽;随时测量孔下空气污染物浓度,及时增设通风设施,孔下照明必须采取安全电压。
5护壁应加强,设置钢筋。
6桩基砼应一次性浇筑完成,一次成型。
4)仰拱回填
抗滑桩施工完毕后,进行仰拱回填施工。
4)明洞施工
明洞拱墙衬砌为60cm厚C25钢筋混凝土,采用大奎隧道右洞12m液压式行走模板台车做内模。
1外模选择采用5cm厚木板,内贴质量较好的三合板。
2模板安装:
两边向拱顶开始安装模板,根据钢筋配置预埋止水带位置。
3明洞混凝土浇筑由砼运输车和砼输送泵完成,由下而上连续、对称、一次性灌注。
4明洞防水层在拱圈外模拆除后,先沿拱圈外缘施做2cm厚M1(砂浆保护层,再沿衬砌外侧全断面设置防水层,最后再沿拱圈外缘施做2cm厚M10保护层。
左侧偏压挡墙位置预留出来。
防水层施做后,应做好拱脚处的纵向盲沟,保证排水顺畅。
5)铺设防水层
在明洞的模筑砼达到规定的强度以后开始进行防水层施作。
隧道明洞的拱顶部分采用防水板与无纺土工布。
1在防水层铺设前,必须将拱墙背的灰尘污垢和积水清除干净,用砂浆抹平,然后才能铺设防水层与无纺土工布。
2上面铺粘土再回填。
3回填土顶部采用50cm粘土施做防渗层。
(2)YK49+88A893段(下台阶初支、仰拱、二衬)和明洞偏压式挡墙施工明洞YK49+893-903段施工完毕后,可同时进行YK49+882-893段(下台阶初支、仰拱、二衬)和明洞偏压式挡墙施工
1)YK49+882〜893段施工:
沿小里程方向,施工YK49+89〜891段仰拱,从YK49+891处,对已施工的隧道内上台阶初支进行下台阶接拱和仰拱施工,下台阶接腿每次一榀,左右错开
3米(左侧先行),仰拱分两段浇筑,具体里程:
YK49+89〜885、YK49+885-882。
仰拱浇筑完毕后,二衬紧跟。
施工至YK49+882处,对掌子面喷射10cm厚C20混凝土封闭。
1下台阶接腿采用人工开挖,掌子面右侧存在岩石,进行小药量爆破。
2安设系统锚杆、钢拱架、钢筋网及喷砼,施工同上断面。
3施作仰拱,封闭初期支护。
4初支稳定后,进行二衬施工。
2)明洞偏压式挡墙施工
1明洞挡墙、洞门基础采用人工开挖(挡墙基础从大里程方向沿小里程开
挖),基础尽可能挖至基岩面,并将基岩面挖成台阶状,超挖部分利用浆砌片石回填,施工时,如挡墙基础地基承载力小于250KPa则上报业主,进行设计变
更后按要求进行地基处理,保证地基承载力满足设计要求。
2偏压式挡墙外侧采用5mm厚定型组合钢模板,并按照设计墙面分块大小
的计算成果焊接圆钢钢筋条,钢筋条采用©20mm圆钢,分块尺寸同上,按一丁
一顺布置。
采用©16螺纹钢筋作对拉拉筋,间距70cmx70cm布置。
3偏压式挡墙分层浇筑,每次浇筑2m,浇筑前应将原浇筑混凝土表面浮浆、杂物清理干净,并用水清洗、湿润砼表面。
(3)剩余隧道开挖和出口洞门施工(浆砌片石回填一洞门浇筑一明洞回填)YK49+882-893段(下台阶初支、仰拱、二衬)和明洞偏压式挡墙洞门施工施工完毕后,可同时进行剩余隧道开挖和出口洞门施工(浆砌片石回填一洞门浇筑一明洞回填)。
1)剩余隧道开挖
牛角湾隧道剩余工程从进口按照CD法施工实现贯通。
原临时仰拱上台阶高
3.4米,在临时仰拱上,从掌子面左侧退后三榀立拱做中隔壁,挂网喷浆后,进行左上台阶开挖(贯通后)一左下侧开挖(贯通后)—右上台阶开挖(贯通后)f右下侧开挖(贯通后)f仰拱、二衬施工。
1施工参数
a、开挖预留沉降量22cm
b、超前支护:
拱部采用4米长①42小导管超前预支护,并注水泥浆。
c、开挖进尺:
各分部开挖进尺为1榀钢架间距即0.6m。
d、台阶高度:
上台阶采用现在已浇筑完毕的临时仰拱做基础,高度3.4米,下台阶高度。
e、开挖工作面间距:
左上台阶开挖(贯通后)f左下侧开挖(贯通后)f右上台阶开挖(贯通后)f右下侧开挖(贯通后)f仰拱、二衬施工。
f、施工支护措施:
中隔壁临时支护采用118,初期支护为I20工字钢。
g、拱部按设计数量施做3.5m长D25中空锚杆、2.5m长©22边墙砂浆锚杆,但施工程序更改为在初期支护结束后在施做。
2施工方法
隧道分为左、右导坑进行开挖,每侧导坑又分为两步台阶。
为保护好围岩,
围岩尽量采用机械辅人工开挖,每循环进尺按每榀钢架间距0.6m。
先开挖掌子面右侧导坑。
开挖方法见下图4-4。
图4-4中壁法施工示意图
3施工步骤
a、施做右洞室①42超前注浆小导管;开挖右洞室上台阶(循环进尺0.6m);及时施做初期支护,设置中隔壁临时支撑(设置临时仰拱)。
b、右洞室上台阶贯通后,开挖右洞室下台阶(循环进尺0.6m),及时施做下洞室初期支护,接长中隔壁临时钢支撑。
c、右侧洞室贯通后,施做左洞室①42超前注浆小导管;开挖右洞室上台阶(循环进尺0.6m);及时施做初期支护,设置临时仰拱。
d、左上洞室贯通后,开挖左洞室下台阶(循环进尺0.6m),及时施做下洞室初期支护,施做下台阶和仰拱初期支护,及早形成封闭圈。
e、分段拆除临时中隔壁钢支撑,每次拆除长度不得超过6米,每拆除一次,初支稳定后,及时浇筑仰拱、二衬混凝土。
再进行下一段拆除。
4中壁拆除
在CD法中的一个关键问题是拆除中壁,中隔壁拆除时间应在全断面成环后,各部位位移充分稳定后,才能拆除,其要求如下:
a、拱顶下沉量:
7d的增量小于2mm
b、净空收敛值:
7d的增量小于4mm(拱顶下沉的2倍)
5作业要点
a、施工超前导管
1部与3部开挖之前,对拱部周边部位按变更要求施作超前导管进行超前支护。
1部开挖贯通后,随即依次开挖2部、3部、4部,采用挖掘机及人力配合风镐开挖,出渣车出土。
开挖循环进尺与设计钢架间距相同,即每次开挖进尺为一榀钢架距离。
b、初期支护
按照变更后支护参数及中壁墙设计参数,每开挖分部开挖后及时施作周边、中壁墙,使每分部及早封闭成环。
2)出口洞门施工
出口洞门设计图见下图,施工顺序按照:
浆砌片石回填一洞门浇筑一明洞回填顺序进行。
1浆砌片石回填:
a、浆砌片石砌筑采用挤浆法分层、分段砌筑,分段位置设在沉降缝或伸缩缝处,两相邻段的砌筑高差不大于120cm,分层水平缝大致水平。
各砌块的砌缝相互错开,砌缝饱满。
b、砌体砌筑完毕及时覆盖,并经常洒水保持湿润,常温下养护期不得少于
7d。
c、砌筑砂浆用铁板或彩条布铺底,防止污染砂浆。
d、各部位接缝处,要预留石牙接茬,防止通缝。
2洞门浇筑
参照明洞偏压式挡墙施工进行。
3洞口回填
洞口回填碎石土时,采用人工回填,以避免对明洞节后背后防水卷材及土工布破坏。
明洞拱背回填土石对称夯实,每层厚度不宜大于0.3m,回填至拱顶齐
平后,再分层满铺至设计高度,严禁任意抛填。
回填完成后,铺设厚50cm粘
土隔水层。
隔水层设置排水横坡,将地表水引至两侧排水天沟。
五、监控措施
在施工管理中全过程以监控量测为管理依据,通过监控量测数据的及时反馈,用以指导设计与施工。
5.1量测断面布置
目前根据牛角湾隧道的实际情况,监测点布置基本上按照约5〜10m设置。
牛角湾隧道监控量测主断面统计见表5-1o
表5-1隧道监控量测主断面统计表
隧道名称
断面桩号
长度(m)
断面数量
备注
ZK49+875
-
1
V级围岩
ZK49+879
4
1
V级围岩
ZK49+885
1
Tv级围岩
牛角湾隧道
ZK49+873
-
1
仰坡布点
ZK49+879
-
1
仰坡布点
ZK49+888[
-
1[
T仰坡布点
隧道右侧边坡
-
1
右侧边坡
表5-2必测项目断面数量统计表
序号
监控量测项目
断面数量
备注
1
地质及支护状态观察
——
P2
周边位移
6
3
拱顶下沉
3
4
地表沉降
16
备注
1.为便于方案实施,地表沉降为必测项目。
图5-1周边收敛与拱顶下沉测点、测线布置示意图
备注:
1牛角湾隧道处于浅埋偏压段,除以上正常布点外,还必须在相应位置进行仰拱底布点。
2开挖后,每榀拱架必须进行布点监控,保证每天正常测量2次。
稳定后及时施工二衬。
3预留沉降量先加大至22cm施工时根据监控量测数据进行调整。
5.2量测方法、频率
(1)量测方法
采用数显收敛计进行洞内收敛量测;采用精密水准仪、水准尺、钢卷尺进行拱顶下沉量测;
洞内测点布置如图5-1所示。
常规方法中的拱顶下沉测点顶端采用图示中的倒三角,以确保测试精度,嵌入围岩部分采用螺纹钢筋,避免测点受到外力作用发生松动;周边位移测点顶端采用圆形钢筋圈,嵌入围岩部分亦采用螺纹钢筋。
(2)量测频率
监控量测每天坚持2次:
1如检测数据显示位移大幅发展,相应增加频率。
2如隧道边坡或初支出现量测数据变化超出量测频率(沉降和位移超过
2cm),须立即停止施工,报相应上级单位,制定新的施工方案。
3同时通过巡查观测,如果在未布置监控点的断面出现混凝土开裂、剥落等现象,必须立即在相应断面增加新的监控量测点。
5.3数据分析与信息反馈
(1)每次观测后现场计算位移发展增量,出现异常情况,重新测量排除操作失误后立即报告相关部门。
(2)每次测回数据交数据处理员输入计算机,进行位移增量、位移发展速率的计算,绘制位移一时间曲线和位移发展速率一时间曲线,并应用函数拟合和灰色预测等方法进行位移发展短、长期预测。
(3)绘制地表下沉横向分布曲线,分析隧道开挖对地表的影响范围和程度。
(4)绘制地表下沉纵向分布曲线,分析隧道开挖在隧道轴线方向的影响范围及程度。
(5)根据隧道开挖对地表的影响范围和程度,提出能够保证隧道施工安全的合理工艺参数、地表下沉控制措施等建议,上报项目部技术负责人。
⑹隧道沉降达到0.5mm/d,收敛达到0.2mm/d时,需停止施工,继续观测,并报告相关部门。
六、资源配置
6.1劳动力计划
根据本工程主要是打设小导管注浆和施工明洞的工程特点,配备具有丰富施
工经验的专业队伍承担施工任务,配备具有丰富施工经验的专业工程师负责相关的技术工作,配备充足的劳动力,对各技术工种做好技术培训工作,达到持证上岗。
关键工序由技术人员跟班作业指导施工。
劳动力配置见表6-1。
表6-1劳动力配置计划
工种类别
数量(人)
备注
管理人员
2
测量工
2
试验员
1
电工
2
电焊工
2
砼工
5
模板工
7
风钻工
6
小导管钻孔、开挖
锚喷作业
10
修理工
1
挖机司机
1
装载机司机
1
汽车司机
2
卷扬机操作手
1
普工
5
施工中协助各工序施工
装修
1
翼墙
安全员
1
合计
50
6.2材料计划
根据材料消耗计划,提前备足所需施工材料,做到有计划地超前储料。
进场材料抽检合格后方可使用。
对砂、石料等地材要考虑天气等自然条件的影响及施工过程中可能出现的施工计划的调整,早备料,备足料,确保施工过程中的材料供应。
主材供应计划见下表6-2。
表6-2材料计划表
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
r小导管
①42*3.5mm
P吨
3.8
2
水泥
P.O42.5
吨
75
3
钢筋
HPB235
吨
4.9
HRB335
P吨
26
4
碎石
5〜31.5mm
m3
630
5
中粗砂
m3
310
6
p水玻璃
35波美度
P吨
1.15
7
20工字钢
吨
16.9
8
16工字钢
吨
5.6
9
r砂浆锚杆
—吨
1.2
10
D25中空锚杆
m
1430
6.3设备计划
在机械设备的配备上,综合考虑每台机械设备在整套系统中的协调性,确保整套设备中的机械可以互相配合,共同发挥最大作用,实现快速施工的目的。
同时加强机械设备和便道的维修力量,保机械完好率,努力提高机械装备效率,确保工程进度,设备配置见表6-3。
表6-3投入主要施工机械设备表
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
1
空压机
20m3
台
6
2
挖机
PC200-8:
台
「1
3
转载机
LG855B
台
1
4
钢筋切断机
6-40
台
1
5
砼搅拌机
JS1000
台
「1
6
注浆机
UB-3
台
2
7
钻机
YT-28
台
4
8
喷浆机
耿力7m3
台
r2
9
台车
自制
台
r1
10
卷扬机
台
1
6.4施工计划安排
根据机械设备投入和现场实际情况,考虑春节期间正常施工,拟定施工计划
见表6-4。
表6-4施工计划表
序号
工作内容
开始时间
结束时间
备注
1
明洞施工(YK49+893-903):
2013.1.28
2013.3.5
含挖孔桩
2
二衬施工(YK49+88A893)
2013.3.5
2013.4.5
3
明洞偏压式挡墙施工
2013.3.5
2013.3.25
4
进口开挖贯通
2013.4.5
2013.5.15
5
出口明洞浆砌片石回填
2013.4.5
2013.4.15
6
洞门浇筑
2013.4.15
2013.4.30
7
明洞回填
2013.4.30
2013.5.31
七、安全、质量、环保保证措施
7.1安全保障措施
⑴制度保证措施
1贯彻执行国家安全生产、劳动保护方面的方针、政策和法规。
对职工进行安全教育,牢固树立“安全第一”的思想,坚持“安全生产、预防为主”的方针。
2建立健全安全生产保证体系,建立和实施安全生产责任制。
项目经理是安
全第一责任人,主管施工生产的项目副经理是安全生产直接责任人,项目主抓安
全的副经理对劳动保护和安全生产的工作负责。
经理部设安全生产领导小组,并设专职安全检查工程师,工区设专职安全员,作业队设专职安全员,各作业点设有“共青团安全监督岗”和“党员建岗创区”活动。
3根据施组和工程实际情况,编制详细的安全操作规程、细则,并制定切实可行的安全技术措施,分发至工班,组织逐条学习、落实,抓好“安全五同时”
(即:
在计戈V、布置、检查、总结、评比生产的同时,计戈V、布置、检查、总结、评比安全工作)和“三级安全教育”。
4严格执行交接班制度,坚持工前讲安全、工中检查安全、工后评安全的“三工制”活动。
坚持每周一的安全活动日活动。
5每一工序开工前,做出详细的施工方案和实施措施,及时做好施工技术及安全工作的交底,并在施工过程中督促检查,严格执行
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