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第1章各项专业工程施工方案1.1超前地质预报组建地质超前预报专业小组,采用先进科技手段进行超前地质探测预报,提前准备各种可能的不良地质条件的施工预案,超前处理不良地质,是实现隧道的安全施工和快速掘进的必要条件。物探作业中各种方法的特点:TSP203作业快,测距长,干扰相对少,可以与多种预测法结合应用,但精度不高,解释难度大,适于做长距离预测;地质雷达可以准确测定短距离内隧道四周和底部的空洞、水体情况,可补充TSP203的不足;红外线探水仪适于判断地下水情况,作业快,较准确,干扰少,但水量及水压无法测定;超前水平钻孔基本可以100%的揭示地下水及有害气体的流量、压力、及围岩物理力学性能,但干扰大,用时长,费用大。详见下表“超前地质预报方式工作范围及作用方式表”。超前地质预报方式工作范围及作业方式表预报方式工作范围作业方式TSP203正洞隧道施工时,进行钻孔、设备安装、隧道停止施工后,进行引爆监测后恢复隧道施工。地质雷达接近和通过不良地段时使用,以准确推断隧道四周及底部的岩溶、水体的形态。短时间占用施工时间,接近岩溶、水体等之前开始施测,有水岩层10m/次,无水岩层<20m/次。红外线探水仪探测地下水分布。利用施工空隙时间,每掘进20~30m测一次,测点纵向间隔5m,每个测点向拱顶、两侧及隧底测四个方向,靠近工作面的测点还需要向前量测。超前水平钻孔隧道不良地质地段。停止施工约12~24h,探测深度30~100m时,水平钻机使用MGY-60钻机。短距离水平钻孔探测,为日常监测项目。在地质较差地段进行。不单独占用施工时间,在每循环钻孔时,将若干辅助眼加深5m,直觉确定围岩变化情况。常用地质法开挖面均进行地质素描。不占用施工时间,每次爆破后进行素描,绘制展示图,进行推测。
在本隧道施工中,根据物探作业中各种方法的特点我们确定地质超前预报的原则是:以常规地质综合分析法为基础,TSP203地质超前探测预报系统做长距离宏观控制,地质雷达做近距离判断,红外线探水仪做连续地下水探测,水平钻孔等为必做项目,形成综合地质超前预报系统。组织专业预报小组,建立健全隧道地质超前预报工作制度,配备先进的仪器设备,开展地质超前预报工作。综合超前地质预报系统程序见“综合超前地质预报系统程序图”。无其他情况无其他情况工地质分析预测判断前方有大型断层破碎带TSP203超前地质预报30~100米超前钻孔8~30米超前钻孔判断前方有小型断层破碎带30米红外线、雷达补充物探30米内红外线补充探水动态设计根据设计施工判断前方无不良地质隧道周壁雷达、红外线补探结束有不良形态施工隧道周壁雷达、红外线补探施工有不良形态动态设计综合超前地质预报系统程序图1.1洞口工程
洞口开挖前需先做好截排水及天沟,在施作完成暗洞大管棚后,方可进行暗洞施工。洞口临近既有线采用非爆破机械开挖,并于既有线旁及明洞基坑外围设置单层防护排架等防护设施,防止滚石、机械、人员侵入既有线内。本隧道采用挡墙式明洞口,洞口右侧边坡采用喷混植生防护,洞口左侧边坡及仰坡采用M10浆砌片石嵌补护坡,明洞段线左侧设置挡墙防护。DY1K2021+790进洞设置Φ108大管棚进行超前支护,大管棚单根长40m。DY1K2021+750-800段于既有线旁及明洞基坑外围设置单层防护排架(高6m)。本隧道除DY1K2021+760-850、DY1K2022+130-320段采用非爆破开挖外,其余段落均采用控制爆破开挖。爆破震速按《爆破安全工程》(GB6722-2014)规定控制,振动速度按2.5cm/s控制。进口洞口施工工序:截排水及天沟施作→明洞基坑开挖→暗洞导向墙及管棚施作→明洞施作→洞顶回填→洞口段施工→洞门施作→暗洞施作。1.1明洞段1.1.1施工方法进出口明洞施工前先进行测量放线,根据测量放线做好边坡开挖轮廓线和截水天沟,以利截排水,确保边仰坡稳定。洞口土石方用挖掘机挖装,开挖方法采用自上而下分层分台阶进行,台阶高度2~3米,石方采用破碎锤,挖掘机、装载机装砟,自卸汽车运砟,开挖一层,按设计进行加固、防护一层,直至全部开挖完成。开挖至明暗分界线后,先施做导向墙混凝土,然后施做暗洞超前大管棚,随后进行暗洞施工,洞口段、洞口明洞段开挖支护完成后及时进行衬砌施工。人工绑扎明洞钢筋,衬砌台车立模,泵送混凝土,机械捣固。明洞衬砌时,按设计要求预留排水盲沟,衬砌完成后,按要求做好明洞防水、洞顶回填及进行洞口绿化、排水设施。洞门端墙施工安排与隧道明洞衬砌同时施作。衬砌台车就位后,绑扎端墙钢筋,立设端墙模板。端墙模板采用木模,模板内贴PVC塑料板,钉设木条设置隧道轮廓线假缝,安置隧道铭牌,做到洞门端墙一次成型。1.1.2明洞定位放线
为了确保隧道准确贯通,向进、出口按一级导线各引一组控制点,形成洞外控制网,然后用全站仪采用坐标法放出隧道起、终点,按设计图纸放出边线,并用水准仪对所放主点桩原地面高程进行复测,将复测的实际高程与图纸设计高程、边坡坡率进行计算,算出实际的刷坡宽度,并计算出其边桩坐标,然后根据其坐标用全站仪放出桩位,用皮尺连点,撒上灰线,开始刷坡,清理洞面。隧道进、出口明洞基坑清理、换填至设计要求后,根据设计图纸用全站仪放出进、出口明洞中桩及边桩,并用水准仪、配合钢尺定出仰拱底部圆弧曲线,用红油漆或挂线作上记号;待明洞仰拱及填充施工后再重新进行中线及明洞外轮廓边桩放样。1.1.1明洞高程测量在复核设计院提拱的水准点后,按四等水准要求加密工程所需水准点,并引至洞口附近作为高程控制点,复测确保无误后方可使用。1.1.2明洞基底处理1)根据设计图按实际的开挖边线进行明洞基坑开挖,采用挖掘机开挖,装载机配合进行。2)明洞基坑开挖至设计标高后,向监理工程师进行报检,待基坑长、宽、基底标高报检合格后再施工。3)明洞基地基容许承载力不小于设计要求。1.1.3明洞衬砌施工明洞衬砌及仰拱为55cm厚C35钢筋混凝土,设钢筋网,仰拱填充为C20素混凝土。明洞钢筋主筋采用φ20的带肋钢筋,纵向间距20cm;纵向连接筋采用φ10带肋钢筋,环向间距25cm;箍筋采用φ8的光圆钢筋,环向间距25cm,纵向间距20cm。上下两侧混凝土保护层厚度均为5cm。1)进行仰拱钢筋安装施工,仰拱采用大样模板,砼运输车运砼,插入式振捣器振捣,浇注时由仰拱中心向两侧对称一次浇注成型。仰拱与边墙基础衔接处捣固密实。仰拱填充C20素混凝土施工同仰拱方法施工。2)待填充混凝土达到一定强度后,进行明洞钢筋安装、绑扎、焊接等的施工,待填充砼强度满足规范要求时,衬砌模板台车就位,并安装明洞衬砌轮廓外模,进行拱墙衬砌施工。1.1.4结构防排水隧道防排水设计采用“防、堵、截、排结合,因地制宜,综合治理”的原则,衬砌采用防水混凝土,抗渗等级不低于P10。施工采用“双掺”技术,掺加一级粉煤灰及具有补偿收缩功能的抗裂高效防水剂,粉煤灰掺量占水泥重量不小于30%,抗裂高效防水剂掺量占水泥重量的8%~12%,混凝土施工前做试配试验。
隧道排水系统组成为:⑴隧道内设置双侧水沟。⑵初期支护与防水层之间设HDPE80/67打孔波纹管,平均4~5m一环,在两侧边墙脚外侧防水板底端纵向设置HDPE107/96双壁打孔波纹管,纵、环向排水管均直接与隧道侧沟连通,纵向排水管线路纵坡一致。1.1.1明洞回填明洞衬砌施工完成后,待混凝土28天抗压强度达到设计要求,对明洞进行回填。明洞回填由拱脚至6米高的位置采用M10浆砌片石回填,浆砌片石回填应每隔4米做一道1米宽的干砌片石回填。浆砌片石回填上部采用碎石土回填,碎石土回填应分层夯填并且明洞两侧均匀回填,以保证回填的密实性和均匀受力。碎石土回填上部采用50cm粘土隔水层。粘土隔水层施作完毕,应再用素土覆盖,素土顶面采用植草绿化。1.2超前大管棚本隧采用Ф108、Ф89超前大管棚,超前大管棚分布于隧道进出口及明洞段,管棚施工采用导向墙定位,钻机造孔,并利用钻机的冲击力和推力低速顶进钢管的施工方案。大管棚环向间距40cm,外插角以1°~3°为宜,可根据实际情况做调整。导向墙采用C20混凝土,截面尺寸为1m×1m,洞口开挖至上台阶底面时施做导向墙,导向墙内设2榀I18工字钢拱架。1)工艺流程超前大管棚施工工艺流程见下图。
管棚施工工艺流程图2)管棚加工采用热轧无缝钢花管,外径89mm,壁厚6mm,若大管棚无法一次安装,则采用管棚连接套分节安装,节长4~6m,钢管两端在专用的管床上加工好外丝扣,丝扣长15cm,节间用丝扣连接,单双序孔的连接丝扣应错开半个节长。管棚连接套见下页图。注浆钢花管四周钻孔径6~10mm注浆孔,尾部150mm不钻孔,作为止浆段,孔间距10~15cm,呈梅花型布置,管头焊成圆锥形,便于入孔。
管棚连接套示意图管棚导管构造示意图为提高管棚的抗弯能力,设计在管棚内增设钢筋笼,钢筋笼用四根主筋和固定环组成,主筋直径为18mm,钢筋笼内采用砂浆或细石混凝土填充,固定环采用短管节,将其与主筋焊接,按1m间距设置。导管内钢筋笼布置见下图。钢筋笼示意图3)管棚定位大管棚利用混凝土套拱作为长管棚的导向墙,用全站仪坐标法在工字钢架上定出导向管平面位置;用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角;用前后差距法设定孔口管的外插角。
孔口管外插角示意图孔口管应牢固焊接在工字钢上,防止浇筑混凝土时产生位移。导向墙基础须置于稳定地层上,下部嵌入稳定地层(承载力不小于400kPa)内不小于0.5m,否则应对基础进行加深或扩大处理。孔口管为热轧无缝钢管,外径127mm,壁厚5mm。4)钻孔利用管棚钻机旋转液压推进,钻孔到设计深度。钻机开孔时要低速,待成孔1.0米以上,可升高到正常压力,遇软岩或流塑软粘土,应改用低压钻进。钻进时产生塌孔、卡钻者,必须补浆后再钻进。5)清孔成孔后用高压水将孔内余碴清洗干净,防止扦管时卡管,必须做到随钻随清孔随插管。6)校孔测定时拔出钻杆及钻头,在钢管内安光源装置并将钢管扦入孔内,用仪器测定其偏移量。造成钻孔弯曲的原因有两个:(1)由于地质因素造成,措施如下表:地层状态弯曲方向原因措施软弱层前端向下钢管自重使用小直径或薄壁管从钻进开始即把管靠上定位硬层前端向上受到钻进时碴粉的妨碍及钢管挠度影响加大钢管的刚性,降低回转速度,控制推力砾石土前端向上碴粉影响降低回转速,慢速推进大块孤石避开孤石方向孤石影响降低回转速度,慢速推进
(2)由施工原因造成的弯曲。可通过提高现场技术人员,工人的操作熟练程度,加强责任性,奖优罚劣的措施来提高钻孔定位精度,并根据地质情况及时修正钻孔参数等措施。(3)弯孔的修正,在弯曲部分填充比周围强度大的砂浆,等其凝固后,从开始弯曲的起点重新钻孔。7)装入钢管,钻孔完成后,可利用钻机的冲击力和推力低速顶进钢管。奇数号孔为钢花管,偶数号孔为钢管,先施工钢花管并注浆,然后施工钢管,以便检查钢花管的注浆质量。导向墙内导管布置见下图。导向墙内导管布置图8)封堵。堵孔包括钢管自身的封堵和钢管与孔壁之间空隙的封堵。(1)钢管自身封堵。在钢管最外端150cm范围内不设置注浆孔,孔口用厚3~5mm钢板焊接与注浆管等直径小导管来封堵。如下图所示:(2)钢管与孔壁之间空隙的封堵。利用自制工具将早强水泥砂浆塞和孔口封堵,封堵材料装入孔内长度不小于1.0米,以确保封堵质量。如下页图所示:
9)高压注浆(1)安装好有孔钢花管后即对孔内注浆,注浆后再施工无孔钢管,钢管内用M10水泥砂浆填充,增强管棚强度。(2)注浆参数:水泥浆水灰比1∶1,注浆压力一般为1.0~2.0MPa,具体浆液配合比和注浆压力由现场试验确定。10)单孔注浆结束标准(1)注浆压力逐渐提高,当达到设计终压并稳定10min;(2)注浆量不小于设计注浆量的80%;(3)进浆速度小于开始进浆速度的1/4。1.1超前小导管施工本隧超前小导管采用Ф42无缝热轧钢管制成,长度为4.5m,外径42mm,壁厚4.0mm。小导管环向间距40cm,外插角以10°~12°为宜,施工时可根据实际情况酌情调整,并注水泥砂浆预加固围岩。1)施工工艺小导管施工工艺流程见下图。
超前小导管施工工艺框图2)施工方法采用风动凿岩机钻孔,人工安装超前小导管并与钢架焊接固定,小导管外插角符合设计,用注浆泵进行注浆作业,注入水泥砂浆液浆,注浆压力一般为0.5~1.0MPa,施工中根据现场试验确定合理的注浆参数。小导管采用Ф42无缝热轧钢管制成,在前部钻注浆孔,孔径6~8mm,孔间距20~30cm,呈梅花形布置,前端做成尖锥形,尾部长度不小于100cm,作为不钻孔的止浆段。小导管加工见下图。注浆小导管加工图钻孔完毕后,将小导管按设计要求插入孔中,围岩软弱地段用游锤或凿岩机直接将小导管沿格栅钢架中部打入,尾部与钢架焊接到一起,共同组成预支护体系。注浆前先喷射混凝土5~10cm封闭掌子面作止浆墙,当单孔注浆量达到设计注浆量时,结束注浆。注浆参数应根据注浆试验结果及现场情况调整。注浆作业中认真填写注浆记录,随时分析和改进作业,并注意观察施工支护工作面的状态。小导管注浆工艺流程见下页图:1.1.1.1小导管制作
小导管采用φ42壁厚4.0mm热轧钢管制成,长度按设计要求确定。沿杆体每15cm钻φ6~8mm孔,四周梅花型布置出浆孔,端封闭并制成尖状,以便顺利插入已钻好的导管孔内,钻孔采用凿岩机施做,当围岩松软时,用锤击直接打入。超前小导管注浆工艺流程图1.1.1.1钻孔及小导管安设用风钻按设计长度和间距钻孔,开孔直径、深度符合设计要求,并用吹管将砂石吹出。用带冲击的风钻将小导管顶入孔中,也可直接用锤击插入钢管。用塑胶泥封堵导管周围及孔口,工作面上的裂缝也同时封堵。导管外露20cm,以便安装注浆管路。1.1.1.2注浆施工注浆采用注浆泵施做,注浆压力一般为0.5~1.0MPa。注浆结束标准:注浆压力逐步升高,当达到设计终压并稳定10min;注浆量不小于设计注浆量的80%;进浆速度不小于开始进浆速度的1/4。1.2机械开挖施工本隧DY1K2021+790至DY1K2021+850、DY1K2022+130至DY1K2022+320段采用非爆破开挖,本段开挖拟采用掘进机开挖的施工方案,隧道掘进机施工(见下图)。
隧道掘进机施工图1.1.1开挖原则开挖方式采用台阶法开挖,运输采用无轨运输,及时封闭开挖面施做初期支护,做好隧道监控量测,以监测结果及时调整支护参数和防水、衬砌施做时间。本段施工遵循“短进尺、强支护、早封闭、勤量测、衬砌紧跟”的原则。1.1.2施工方法施工准备、掘进机开挖、局部人工修整、初喷4cm厚砼、钢格栅架设、就位铺钢筋网、打锚杆、喷锚支护。上台阶出碴利用挖掘机扒碴至下台阶,下台阶利用装载机装碴,自卸汽车运碴至指定的弃碴场地。喷砼采用湿喷机作业。风钻或台车钻锚杆孔,机械配合人工安装锚杆、拱架和钢筋网。为确保施工安全量测及时进行。施工用电以接引地方电为主,自发电为辅。为保证施工正常,在洞口配备发电机作为备用电源。1.1.3施工工艺上台阶开挖→上台阶初支→下台阶左侧开挖→下台阶左侧初支→下台阶右侧开挖→下台阶右侧初支→开挖隧底→施作隧底支护→施作仰拱及边墙基础→施作防水及二次衬砌。1.2爆破施工隧道开挖必须尽可能减轻对围岩的震动,充分发挥围岩自承能力。钻爆作业是保证开挖断面轮廓平整准确、减少超挖、降低爆破震动、维护围岩自承能力的关键。
采用光面爆破技术进行爆破作业,根据围岩情况,及时修正爆破参数,达到最佳爆破效果。在爆破初期,先针对相应的岩性和结构进行爆破试验,使得待爆破的岩石得到松动,且岩壁不受或少受破坏;试验时,对爆破效果进行分析,在此基础上调整设计参数,及时进行总结。爆破设计程序见下图。爆破设计流程图具体爆破设计参数如下:1)上台阶(1)根据隧道的地质情况,采用直眼掏槽。(2)炮眼数量N:N=qS/αγ式中N—炮眼数量,不包括未装药的空眼数;q—单位炸药数量消耗,本隧道断面尺寸>40,取q=1.0kg/m³;α—装药系数,即装药长度与炮眼全长的比值,取α=0.45;γ—每1m药卷的炸药质量(kg/m),本隧道药卷直径为φ32,取γ=0.78kg/m;N=(1×28)/(0.45×0.78)≈79个(3)炮眼深度L:L=l/η式中L—炮眼深度(m);l—每掘进循环的计划进尺数(m),取l=0.8m;η—炮眼利用率,取0.9.
L=0.8/0.9≈0.9m施工中取0.9m。(4)计算各炮眼长度:辅助眼:因辅助眼垂直于开挖面,故L辅=0.9m掏槽眼及底眼:L掏、底=0.9m+0.2m=1.1m;周边眼:L=0.92+(0.05+0.1)2=0.9m(5)炮眼布置:①周边眼间距E周=Ki×dKi—孔距系数,一般取Ki=10~18;d—本隧道炮眼直径d为42mm,隧道跨度小、坚硬和节理裂隙发育的岩石E宜取小值,则E=0.45m②周边眼、辅助眼排距W1=E周/KE周—周边眼间距,E=0.45m.K—周边眼密集系数,实践表明,K=0.8较为合适W=0.45m/0.8=0.562m取W1=0.6m③辅助眼间距与排距辅助眼的布置主要是解决炮眼间距和最小抵抗线的问题,这可以由施工经验决定,一般抵抗线W辅约为炮眼间距的60%~80%,并在整个断面上均匀排列。W辅值一般取0.8m,则E=0.8m/0.8=1m④掏槽眼直眼掏槽由若干个垂直于开挖面的炮眼所组成掘进速度,掏槽深度不受围岩软硬和开挖断面大小的限制,可以实现多台钻机同时作业、深眼爆破和钻眼机械化,从而为提高掘进速度提供了有利条件。
(6)每一循环装药量Q的计算及炮眼装药量分配:根据炸药供应及围岩情况,使用煤矿专用乳化炸药,其药卷直径为32mm,长度为200mm,每卷药卷为0.15kg。q=1kg/m³V=28×0.8=22.4m³Q=qV=1*22.4=22.4kg各个炮眼的装药量(折合卷数)分配如下:22.4/0.15=150卷。因为前面采用α=0.45,设各炮眼的装药系数:掏槽眼为0.5,辅助眼为0.45,周边眼为0.4,底眼为0.5,则12×0.5+22×0.45+29×0.4+16×0.5=(12+22+29+16)α计算得α=0.449与预先计算值0.45较为接近,故可取,按上列装填系数进行分配是可以的。实际每个炮孔装药量如下:每个掏槽眼装药量=0.78×1.1×0.5=0.429kg,折合为2.9卷,采用3卷;每个辅助眼装药量=0.78×0.9×0.45=0.316kg,折合为2.106卷,采用2卷;每个周边眼装药量=0.78×0.9×0.4=0.281kg,折合为1.872卷,采用2卷;每个底眼装药量=0.78×1.1×0.5=0.429kg,折合为2.9卷,采用3卷。各种炮眼用药量为:掏槽眼12×3卷=36卷辅助眼22×2卷=44卷周边眼29×2卷=58卷底眼16×3卷=48卷总共186卷,与计算值150卷相差较为接近,故认为合理,选用186卷。2)下台阶(1)炮眼深度L:L=l/η
式中L—炮眼深度(m);l—每掘进循环的计划进尺数(m),取l=0.8m;η—炮眼利用率,取0.9。L=1.6/0.9≈1.8m(2)计算各炮眼长度:辅助眼:因辅助眼垂直于开挖面,故L辅=1.8m周边眼:L=1.82+(0.05+0.1)2=1.8m(3)炮眼布置:①周边眼间距:W=0.45m②周边眼、辅助眼排距:W1=0.6m③辅助眼间距与排距:W辅=0.8m,W排=1m4)每一循环装药量Q每个辅助眼装药量=0.78×1.8×0.45=0.632kg,折合为4.212卷,采用5卷;每个周边眼装药量=0.78×1.8×0.4=0.5616kg,折合为3.744卷,采用4卷;每一循环装药量:Q=13×5×0.15+14×4×0.15=18.15kg。本隧炮眼布置见下图。
炮眼布置图3)爆破器材选用用低爆速、低猛度炸药是降低爆破振速的有效途径之一,根据现场设备条件,隧道爆破钻孔机具采取YT-28风动凿岩机,Ф42直径的钻头钻孔。钻头为“一”字形硬质合金钢,钻杆规格为中空六菱形,钻杆长度分别为2m、2.5m、3.5m三种规格。根据爆破规程及岩性,拟选用2号岩石炸药作为主起爆炸药,非电导爆管雷管起爆。所需爆破器材如下:引爆雷管:8号火雷管。8号非电雷管:5-9m非电导爆管雷管(MG803-B1-30段)炸药:2号岩石炸药(Ф32、Ф22),爆速不小于3200m/s.传爆线:1650塑料导爆管、6600m/s导爆索。4)装药结构及堵塞方式(1)装药结构
周边眼采用光面爆破或预裂爆破,装药结构为间隔装药;掏槽眼和掘进眼、底板眼采用连续装药结构。掏槽眼、掘进眼、辅助眼:连续装药结构,如下图所示。连续装药结构示意图(2)堵塞方式所有炮眼的剩余部分应用炮泥封堵,炮泥应用水炮泥和粘土泡泥。周边眼堵塞长度不小于40cm。5)起爆网络设计爆破网路和连线,必须符合下列要求:(1)必须采用串联连接方式。线路所有连结接头应相互扭紧,明线部分应包覆绝缘层并悬空。(2)母线与电缆、电线、信号线应分别挂在巷道的两侧,若必须在同一侧时,母线必须挂在电缆下方,并应保持0.3m以上间距。(3)母线应采用具有良好绝缘性和柔软性的铜芯电缆,并随用随挂,严禁将其固定。母线的长度必须大于规定的爆破安全距离。(4)必须采用绝缘母线单回路爆破。(5)严禁将瞬发电雷管与毫秒电雷管在同一申联网路中使用。(6)电力起爆必须使用防爆型起爆器作为起爆电源,一个开挖工作面不得同时使用两台及以上起爆器起爆。1.1台阶法加临时仰拱1.1.1台阶法加临时仰拱施工工序图(见下图)
台阶法加临时仰拱施工工序图
台阶法施工工序纵断面图1.1.1施工工序1)开挖①部;施做①部掌子面喷砼及周边的初期支护:初喷混凝土,铺设钢筋网,架立拱部钢架,复喷混凝土至设计厚度,打设系统锚杆;施做下一循环超前支护。2)施做①底部临时仰拱。3)开挖②部;施做②部初期支护:即初喷混凝土,铺设钢筋网,接长钢架,复喷混凝土至设计厚度,打设系统锚杆。4)开挖③部;施做③初期支护:即初喷混凝土,铺设钢筋网,接长钢架,复喷混凝土至设计厚度,打设系统锚杆。5)开挖④部;施做隧底初期支护,即初喷或复喷砼,架立钢架铺设钢筋网复喷混凝土至设计厚度(适用于有隧底喷混凝土和设钢架的情况)。6)清理隧底,灌注⑤部仰拱及边墙基础,仰拱应整幅灌筑,仰拱及基础环向施工缝、基座纵向施工缝应做好止水措施。7)灌筑⑥部仰拱填充。8)施做衬砌外防排水工程,关于纵向盲沟的施工时机应根据其位于边墙上的高度位置确定工序;一次性灌筑⑦部(拱墙)衬砌;完成侧沟及盖板。1.1.2施工注意事项1)
隧道施工应按《铁路隧道设计规范》、《铁路隧道监控量测技术规程》、《客货共线铁路隧道工程施工技术规程》等的要求,控制开挖振动和进尺,减小对围岩的扰动,实施监控量测和反馈分析,及时支护,适时衬砌。对于变形异常的情况,应及时加强支护和衬砌。并应根据《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》,严格工序间隔、安全步距、支护设置等监管,切实落实设计与施工规定和设计要求与参数,以确保安全。2)工序变化处之钢架应设锁脚锚杆,钢架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固,以确保钢架稳定。3)台阶长度、高度可根据围岩条件及施工机具、人员安排等进行适当调整。4)各步台阶开挖长度不宜过长,可根据围岩条件进行调整,但必须满足相关规范及技术要求,其中①部台阶长度不宜超过10m。5)当钢拱拱脚下沉或内移较明显时,应立即采取应急加强支护或支撑,以及相应补强措施等保证安全,同时分析原因并调整工法等措施,保证钢架稳定,以确保施工安全。1.1台阶法加临时仰拱加预留核心土1.1.1施工流程图(见下图)
台阶法+临时仰拱+预留核心土法施工工序横断面示意图台阶法+临时仰拱+预留核心土法施工工序纵断面示意图
台阶法+临时仰拱+预留核心土法法施工工序平面示意图1.1.1施工工序1)利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护。机械开挖分部开挖①,同时,每循环进尺一次,掌子面喷5cm厚混凝土封闭。分部施作①部导坑周边的初期支护,即初喷4cm厚混凝土,架立钢架,施作锁脚锚管,钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度;2)开挖③部并施作临时仰拱;3)在滞后③部一段距离后,机械开挖左右交错开挖④、⑤部。喷5cm厚混凝土封闭掌子面。周边部分初喷4cm厚混凝土,施作钢架;4)开挖⑧部;5)开挖⑨部。隧底周边部分喷10cm厚混凝土;6)灌筑Ⅺ部仰拱及隧底填充(仰拱及隧底填充应分次施作);7)根据监控量测结果分析,利用衬砌模板台车一次性浇筑Ⅻ部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。1.2初期支护
本工程锚喷支护内容包括:挂钢筋网、安装钢架、系统锚杆、喷混凝土。具体采用中空注浆锚杆、φ22砂浆锚杆、钢筋网、型钢钢架、格栅钢架、喷射混凝土等支护措施。支护紧跟开挖面及时施作,以减少围岩暴露时间,抑制围岩变形,防止围岩在短期内松弛剥落。喷锚支护施工工艺流程图(见下图)钢架、钢筋网和锚杆由洞外构件厂加工,人工安装钢架,挂设钢筋网,锚杆台车或风动凿岩机施作系统锚杆,湿喷机喷射混凝土。喷锚支护施工工艺流程图1.1.1.1系统锚杆
全隧拱部系统锚杆采用φ25中空砂浆锚杆,中空注浆锚杆必须满足现行《中空锚杆技术条件》;边墙及临时支护采用φ22砂浆锚杆。1)中空注浆锚杆(1)锚杆安装采用锚杆台车或凿岩机钻孔,钻进至设计深度后,高压风清孔;检查锚杆孔中是否有异物堵塞;若有,应清除干净后,再将锚杆插入孔内,锚杆外露孔口长度满足安装止浆塞、垫板螺栓为宜;将止浆塞通过锚杆外露端打入孔口10cm左右,安装垫板及螺母,此时不宜上紧。(2)锚杆注浆检查注浆泵及其零件是否齐备和正常,熟悉有关泵的操作程序。用水或风检查孔体是否畅通,孔口返水或风即可。迅速将锚杆和注浆管及泵用快速接头连接好。配制浆液,使水灰比、和易性符合设计和规范要求。锚杆用砂浆强度等级不低于M20。开动泵注浆,整个过程应连续不停顿,一次完成,观察到浆液从止浆塞边缘流出或压力表达到设计值,即可停泵。当完成一根锚杆注浆后,应迅速卸下注浆软管并安装至另一根锚杆,进行注浆。完成整个注浆后,应及时清洗及保养注浆泵。在灰浆达到初始设计强度后,方可上紧垫板及螺母。(3)施工注意事项:在软岩土层中施作时,需环向隔开一定距离隔孔钻进,避免岩体注水太多可能导致围岩面滑坍。浆液应严格按配合比配制,并随用随配。为保证注浆效果,止浆塞打入孔口不应小于10cm,而且待排完气后应立即用快凝水泥砂浆封闭止浆塞以外的孔隙,保证在规定压力下浆液不致窜出。2)砂浆锚杆
锚杆预先在洞外钢构件厂按设计要求加工制作。砂浆强度不得低于M20。砂浆锚杆施工工艺流程为:钻孔→清孔→注浆→插入杆体→安装锚杆垫板。施工采用风动凿岩机或锚杆台车,按设计要求钻孔,达到标准后,用高压风清除孔内岩屑;用注浆泵将水泥砂浆注入孔内,砂浆至少填充锚杆孔体积的2/3后方可停止注浆;及时将加工好的杆体插入孔内,安装锚杆垫板,垫板尺寸150×150×6mm。施工时应注意:锚杆钻孔位置及孔深必须准确;锚杆要除去油污、铁锈和杂质;锚杆体插入孔内不小于设计长度的95%。3)钢筋网本工程隧道钢筋网采用φ8mm钢筋,按设计预先在洞外钢构件厂加工成型。钢筋类型及网格间距符合设计要求施作。钢筋网根据初喷混凝土面的实际起伏状铺设,并与受喷面间隙不大于3cm。钢筋网与钢筋网、钢筋网与锚杆、钢筋网与钢架连接筋点焊在一起,使钢筋网在喷射时不晃动。钢筋网在构件加工厂加工成片,洞内焊接形成整体。施工注意事项:钢筋网制作前对钢筋进行校直、除锈及油污等处理;安装前,岩面初喷4cm厚混凝土形成钢筋保护层。4)格栅钢架按设计预先在洞外钢构件厂加工成型,在洞内用螺栓连接成整体。(1)施工工艺格栅钢架施工工艺流程(见下图)。
格栅钢架施工工艺流程图(2)制作加工本隧全环格栅钢架由10个单元组成,拱墙格栅钢架由6各单元组成,施工时可根据实际情况调整各个单元的长度,并调整相应接头的位置,严禁接头设于拱顶。钢架单元在洞外预制,由主筋、联系筋、角钢(厚度12mm)焊接而成。主筋与角钢之间采用焊缝连接,焊接接头处hf=10mm,主筋与连接筋之间也采用焊缝连接,焊缝采用全长焊接且焊缝有效长度不小于4mm,各单元间以螺栓连接,螺栓孔眼中心间距公差不超过+0.5mm,钢架焊接几螺栓连接应按《钢结构工程施工验收规范》的要求办理,以确保钢架施做质量。格栅钢架主筋用钢筋弯曲机弯制,弯制时要求弧形圆顺、尺寸准确;钢筋放样时根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割刨边的加工余量;拱部边墙等各单元钢架应分别加工、堆放;钢架堆放场地要先用混凝土硬化。钢架加工后进行试拼。(3)钢架架设工艺要求格栅钢架在开挖初喷混凝土4cm后架设,并复喷混凝土将钢架覆盖,其保护层厚度不小于3cm,复喷支护面与二次衬砌的空隙用与二次衬砌同级混凝土回填。为保证钢架置于稳固的地基上,开挖时在钢架基脚部位预留0.15~0.2m原岩,架立钢架时人工风镐挖槽就位,必要时用混凝土回填基底。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设混凝土垫块,每榀拱架按8~10处计列数量,施工时可根据实际情况酌情调整其数量及设置位置。
为增强钢架的整体稳定性,将钢架与锚杆焊接在一起。沿钢架设置Φ22mm的纵向连接筋。按环向间距1m设置。施工过程中锁脚锚杆的设置角度和方向应结合岩层倾角及走向、节理发育方向等确定。有仰拱钢架地段,利用防干扰平台一次开挖到位,清除底部虚碴,将墙脚预留连接钢板处喷射混凝土凿除,用螺栓连接成整体。钢架架立后尽快喷射混凝土,并将钢架全部覆盖,使钢架与喷混凝土共同受力。5)型钢钢架(1)加工按设计加工好各单元格钢架后,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,平面翘曲小于±2cm,接头连接要求同类之间可以互换。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。(2)安装钢架在初喷4cm后安设。确保主筋外缘有足够的混凝土保护层厚度,在安设过程中当钢架和围岩间有空隙时,设垫块。定位筋一端与钢架点焊在一起,另一端埋入围岩中。钢架按设计间距安设,钢架间设拉杆,拉杆沿立筋按设计间距交替设置,并与主筋焊接。(3)钢架安装标准钢架安设前检查掌子面开挖净空,并挖除钢架底脚处虚渣,垫方木或型钢进行高差调整,开挖尺寸允许误差±5cm。分片钢架用人工在掌子面组成整榀钢架,拧紧螺栓。钢架安装后,中线允许误差±10cm,高程允许误差±5cm,钢架垂直高度允许误差±2度。
钢架落底接长在单边交错进行。每次单边接长钢架1~3排。在软弱地层可同时落底接长和仰拱相连并及时喷射混凝土。接长钢架和上部通过垫板用螺栓牢固准确连接。认真焊接两榀之间的连接钢筋。(4)加工焊接要求钢架的钢筋焊接接头严格根据图纸,按规范标准及要求制作。接头长度要满足设计和施工规范要求,并按规定将相邻钢筋的接头错开。钢筋焊接所用的焊条,焊剂的牌号、性能以及接头中使用的钢板符合设计要求和有关规定。焊前清除焊缝水锈、油渍等,焊后焊接处不得有缺口、裂纹及较大的金属焊瘤。钢筋焊接前,根据施工条件进行试焊,经驻地监理工程师审查合格后可施焊,焊工必须有焊工考试合格证,并在规定范围内进行焊接操作。6)喷射混凝土喷射混凝土采用洞外自动计量拌和站拌和。湿喷机喷射混凝土作业。喷射混凝土作业,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,以尽早封闭暴露开挖面,防止表层风化剥落。复喷混凝土在系统锚杆、钢筋网、钢架安装施作后进行,尽快闭合支护整体受力,以抑制围岩变位。钢架间用混凝土复喷平整,并有足够的保护层。按照设计厚度利用原有部件如锚杆外露长度标出刻度,做为标记。也可在岩面上打入短钢筋,混凝土湿喷机安装调试好后,在料斗上安装振动筛(筛孔10mm),以避免超粒径骨料进入喷射机。喷射时,送风之前先打开计量泵,送风后调整风压,使之控制在0.45~0.70MPa之间。1.1仰拱施工仰拱施工包括仰拱开挖、仰拱初支、仰拱及仰拱填充四部分。本隧均设置仰拱,二次衬砌、仰拱采用C35钢筋混凝土,仰拱填充采用C20混凝土。
现场仰拱施工图为了保证出碴和进料运输与仰拱施工平行作业,减少施工干扰,加快掌子面的掘进速度,并保证仰拱闭合后支护结构的受力效果,仰拱混凝土施工采用全幅整体灌筑,采用自制移动栈桥解决洞内出碴进料与仰拱施工之间的干扰问题。1.1.1施工工艺仰拱施工工序流程(见下图)。仰拱施工工序流程图
根据铁建设(120)号文规定:隧道开挖后初期支护应及时施作并封闭成环,Ⅳ、Ⅴ级围岩封闭位置距离掌子面不得大于35m。仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆(管),每循环开挖进尺不得大于3m。1.1.1测量放线根据导线点测量出仰拱填充线的位置及标高,用红油漆标记出仰拱填充线,根据仰拱填充线计算出仰拱开挖深度,并下发技术交底。仰拱开挖人员按照技术交底对仰拱指挥开挖。利用仰拱填充线将其余四线标记于墙上,其余四线分别为“高钢筋线、矮钢筋线、纵向盲管线、环向盲管线”。放线长度不能大于3米,避免领工员指挥开挖产生误解。1.1.2仰拱开挖仰拱开挖采用机械开挖或者钻爆开挖,仰拱开挖长度每循环不能大于3米。挖掘机一次性开挖到位(全断面开挖爆破一次到位,暂不出碴),人工辅助清理底部浮碴杂物;将上循环仰拱(底板、填充)混凝土接头凿毛处理。仰拱开挖尺寸验收1)隧底开挖底部高程应符合设计要求。隧底范围岩石局部突出每平方米内不应大于0.1m2,侵入断面不大于5cm。2)边墙基础及隧底地质情况应满足设计要求,基底内无积水浮渣。3)当基底需要进行加强处理时,应符合设计要求。4)隧底轮廓符合设计要求,隧底允许最大平均超挖值为10cm。1.1.3浮渣清理仰拱开挖成型后应立即进行浮渣清理,保证仰拱面上无杂物及浮渣,仰拱清理至基岩面。反坡排水隧道内应配备足够的抽水设备,预留集水井,如有水则将水抽干后立即清理浮浆及浮渣。1.1.4立仰拱钢架1)仰拱钢架制作仰供钢架必须于仰供开挖前制作完毕并运至洞口备用,钢拱架在钢筋加工场制作,加工后要试拼,允许误差为:沿隧道周边轮廓偏差为±30mm,平面(翘曲)偏差±20mm。
2)钢拱架安装安装前,应检查钢拱架制作质量是否符合设计要求,不合格禁用。钢拱架安装时应与初喷混凝土间紧密接触。钢拱架两侧拱脚应与下台阶接头板连接稳固。分片钢拱架在开挖面组装成整榀钢拱架,每节连接螺栓应拧牢固。3)验收钢架安装允许偏差应符合下列要求:(1)钢架间距允许偏差为±100mm;(2)钢架横向允许偏差为±50mm;(3)高程偏差允许偏差为±50mm;(4)垂直度偏差允许偏差为±2°;(5)钢架保护层厚度允许偏差为-5mm。1.1.1仰拱喷射混凝土1)施工工艺流程图2)施工方法按施工配合比要求,将混凝土用料在洞外搅拌机中进行拌合,用搅拌运输车运至洞内,然后送入喷浆机中,在喷射机喷头处加入速凝剂,采用空压机压缩空气动力将混合料喷出,施喷压力为0.1~0.15MPa,喷射分段、分片、分层,由下向上,从无水、少水向有水、多水地段集中,多水处安放导管将水排出。施喷时,喷头与受喷面基本垂直,距离保持0.6~1.2m。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,第一次喷混凝土厚4cm,喷后要平整圆顺。喷射砼分段、分片由下而上顺序进行,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铁丝,每1~2m设一根,作为施工喷层厚度控制用。
喷射混凝土施工工艺流程图3)检测标准喷射砼分层喷射时,底层喷射厚度不小于4cm。喷射砼表面密实、平整,无裂缝、脱落、漏喷、露筋、空鼓和渗漏水。4)施工要点喷射作业前,要检查水泥、砂、石、速凝剂、减水剂、水的质量,满足规范要求;喷射机、砼搅拌机等使用前均检修完好,就位前要进行试运转;并埋设好测量喷射砼厚度的标志。检查开挖断面,欠挖处要补凿够,敲帮找顶、清除浮石。用高压水或高压气清除附着岩面的泥污、灰尘和细岩碴等。涌水量较小时,可以增加水泥用量和速凝剂掺量,变更配合比后喷射;涌水量较大的地方,可先采用集中排水措施后,再进行砼喷射。对超挖部分喷射同标号砼或采用同级混凝土回填。1.1.1仰拱钢筋施工仰拱衬砌钢筋应符合设计及规范要求,钢筋在加工弯制前应调直;钢筋表面的油渍、铁锈等应清楚干净;钢筋拉直、弯钩、弯折、弯曲应采用冷加工。1)仰拱钢筋在隧道外按照设计图纸尺寸进行预弯。各类勾筋及箍筋必须严格按照设计图纸进行制作。受拉热轧光圆钢筋的末端应作180°弯钩,其弯曲直径不得小于钢筋直径的2.5倍,钩端应留有不小于钢筋直径3倍的直线段。受拉热轧光圆和带肋钢筋的末端,当设计要求采用直角形弯钩时,直钩的弯曲直径不得小于钢筋直径的5倍,钩端应留有不小于钢筋直径3倍的直线段。2)钢筋在仰拱面或者临时堆放场地加工的必须满足以下要求。(1)钢筋必须下垫20cm以上,避免污泥或污水侵泡、污染钢筋。
(2)单面搭接焊搭接长度大于等于10d;双面搭接焊搭接长度大于等于5d。焊缝厚度S不应小于0.3d,焊缝宽度b不小于0.8d。钢筋采用搭接焊时两焊接钢筋必须同心同轴。3)钢筋采用板扎连接时根据设计图纸做好末端直角弯勾,直角弯勾根据设计图纸进行制作。仰拱预留二衬钢筋尺寸必须符合设计要求。4)钢筋接头应避开钢筋弯曲处,距弯曲点的距离不得小于钢筋直径的10倍。在同一根钢筋上应少设接头。“同一截面”内,同一根钢筋上不得超过一个接头。5)钢筋焊接接头连接区段的长度为35d(d为纵向受力钢筋的较大直径)且不小于500mm,凡接头中点位于该连接区段长度内的焊接接头均属于同一连接区段。位于同一连接区段内纵向受力钢筋的焊接接头面积百分率,不应大于50%。6)钢筋采用绑扎时,仰拱预留二衬钢筋长度必须满足设计长度要求,其他绑扎接头钢筋的搭接长度必须满足以下要求。(1)绑扎接头面积百分率小于50%之间,最小搭接长度为1.25×40d;(2)当带肋钢筋直径Φ>25mm时,其最小搭接应按相应数值乘以系数1.1取用;7)钢筋保护层采用混凝土垫块定位保护层厚度,垫块的尺寸和形状宜为工字形或锥形,垫块的强度应高于砌结构本体强度,水胶比不大于0.4;二次衬砌结构两侧面和底面的垫块应至少4个/m2,绑扎垫块和钢筋的铁丝头不得伸入保护层内。8)钢筋的验收(1)钢筋安装和保护层厚度的允许偏差和检验方法应符合以下的规定。序号名称允许偏差(mm)检验方法1双排钢筋的上排钢筋与下排钢筋间距±5尺量两端、中间各1处2同一排中受力钢筋水平间距拱部±10边墙±203分布钢筋间距±20尺量连续3处4箍筋间距±205钢筋保护层厚度+10尺量两端、中间各2处检查数量:全部检查。
1.1.1仰拱填充仰拱和填充分次浇注,待仰拱混凝土强度达规定要求后进行填充混凝土施工,为提高仰拱混凝土的早期强度,仰拱混凝土在拌制时可按试验确定的配合比掺加早强剂。在仰拱填充施工后,针对无轨运输的特点,对隧底混凝土尤其是表面采取保护措施,利用仰拱栈桥保证施工正常进行,并满足其早期强度龄期的需要;通过掺加外加剂或其它材料,提高混凝土的早期强度和抗磨性能。1.1.2初支断面检测及措施在挂设防水板之前,必须对初支断面进行检测,以控制二衬混凝土厚度及保证二衬混凝土不侵界。1.1.2.1检测频率初支断面检测以每一循环为一个断面进行测量,并与设计断面比较得出超欠情况,并要求防水板挂设前必须对断面检测。1.1.2.2检测方法断面仪法精度高、速度快、效率高,应首先选用。通过洞内的施工控制导线可以获得断面仪的定点定向数据,在计算机软件的帮助下,自动完成实际轮廓线与设计轮廓线的空间三维匹配,最后形成输出图形,已达到检测目的。1.1.2.3侵界处理方法侵线处理方法流程图(见下页)小面积侵界只需用人工手持风镐进行凿除,以符合要求。若大面积变形侵限,则需进行换拱处理。1)保证换拱处初支封闭成环,并以施作仰拱及仰拱填充。2)对换拱处进行全断面注浆固结处理,预防替换拱架施工造成二次扰动,导致不安全隐患事故发生。
3)注浆完毕待注浆强度符合要求后,用风镐在变形初期支护的格栅拱架处开槽凿除欠挖部分,槽宽50cm,长度至拱腰上下未欠挖段100cm以上,切除侵限格栅拱架,在切除点重新焊接连接角钢,安装新的格栅拱架,按设计要求施作好系统锚杆,并安设锁脚锚杆。采用同样方法继续处理第二榀侵限格栅拱架,新格栅拱架安装、施工系统锚杆、锁脚锚杆后利用风镐凿出两榀拱架之间侵限初期支护喷射混凝土,安装钢筋网片,纵向连接筋,报监理检查合格后立即喷射混凝土封闭。1.1施工防排水1.1.1结构防排水隧道防排水设计采用“防、堵、截、排结合,因地制宜,综合治理”的原则,衬砌采用防水混凝土,抗渗等级不低于P10。施工采用“双掺”技术,掺加粉煤灰及具有补偿收缩功能的抗裂高效防水剂,粉煤灰掺量占水泥重量不小于30%,抗裂高效防水剂掺量占水泥重量的8%~12%,混凝土施工前做试配试验。隧道排水系统组成为:⑴隧道内设置双侧水沟。衬砌背后的积水通过环向和纵向盲管的汇集后引入侧沟,在经过侧沟的汇集和沉淀后排出洞外。⑵全隧二次衬砌背后设Ф80环向透水管盲沟,纵向每10m一环,集中出水处视水量大小酌情加密设置;量测边墙脚设Ф80纵向透水盲管;当地下水较发育时,可在环向盲管间每隔3-5m单独设置边墙泄水孔,泄水孔直径为80mm,将地下水引入洞内测沟。纵、环向盲管两端直接弯入洞内测沟。暗洞段纵向盲管不得与明洞段纵向盲管连通。
侵界处理方法流程图1.1.1洞内施工排水隧道纵坡为单面上坡时,两侧设临时水沟,自然排水至洞外;洞内衬砌地段在两侧设临时排水沟,地下水较发育的地段,掌子面要备足大功率污水泵,作为隧道发生涌水突发事件时的应急设备。1.1.2施工(变形)缝防水施工隧道结构防排水施工工艺流程(见下页图)。采用专用夹具对止水带进行定位,避免其在混凝土浇筑过程中发生移位。浇筑混凝土时注意避免混凝土中的尖角石子和锐利的钢筋刺破止水带。在二次衬砌混凝土浇筑后的
12小时内,拆除堵头模板,然后用钢丝刷将接缝处的混凝土刷毛,并将接缝处清理干净。在下组混凝土浇筑前先将接缝混凝土洒水润湿,然后刷水泥浆两道,30分钟后可以浇筑混凝土。止水带全环施作,止水带施作除材料长度原因外只允许有左右两侧矮边墙上部两个接头,接头搭接长度不小于30cm。背贴式止水带安装完成后,及时在上面安装注浆软管,注浆软管置于背贴式止水带两牙口内槽,用防水板边角料热焊焊在止水带上,焊点间距50cm。混凝土施工完毕后,及时注入水泥净浆,充填止水带牙口内不密实的混凝土空隙。隧道结构防排水施工工艺框图1.1.1防水板铺设
初期支护与二次衬砌间设防水板和土工布作为防水层,材质符合设计要求标准。防水板及止水带均采用全环铺设,且两幅防水板之间的焊接必须进行气密检查。施工现场防水板铺设1)基面处理基面处理:铺设防水层前对初期支护找平,边墙及拱部补喷找平、底部砂浆找平。对外露的锚杆、管棚等切除、磨平,水泥砂浆封堵找平。出水点处理:在铺设防水板前,初期支护喷层表面漏水及时处理,采用注浆堵水或埋设排水管直接排水到边沟,保持基面的干燥。2)吊挂土工布、铺设防水板基面处理完毕后,利用作业台车将单幅土工布移动至预定位置,然后设专用热熔衬垫,并采用专用设钉将土工布固定在喷射混凝土上,专用射钉应采用暗钉;专用热熔衬垫及射钉按梅花型布置,一般拱部0.5-0.8m,边墙0.8-1.0m,底部1.0-1.5m(必要时),呈梅花型排列,并左右上下成行固定。土工布应与喷砼表面密贴,铺设应平顺,无隆起,无褶皱;土工布搭设宽度不小于50mm,一般仅设环向接缝,当长度不够时,设纵向接缝应确保上部(靠近拱部的一张)压紧下部(靠近底部的一张)土工布。3)防水板焊接防水板接缝采用热合机自动双焊缝进行热熔焊接,搭接宽度15cm。焊接前先取小样进行焊接试验,以确定最佳的焊接温度和走行速度。防水板焊接示意图(见下图)。
4)防水板质量检查和处理(1)外观检查防水板铺设均匀连续,搭接宽度15cm,焊接完毕后焊缝焊迹应透明、无气泡、无杂质,接缝平顺、无褶皱、均匀连续,无假焊、漏焊、焊穿或夹层等现象。防水板焊接示意图(2)接缝质量检查防水板的搭接缝焊接质量检查应按充气法检查,将5号注射针与压力表相连,用气筒充气,达0.25MPa时停止充气,保持15min,压力下降在10%以内,说明焊缝合格;否则,说明不合格,应用肥皂水涂在焊缝上,有气泡的地方重新补焊,直至不漏气为止。检查数量采取随机抽样的原则,每10条抽试一条,为保证质量,每天每台热合机焊接制取一个试样,注明取样位置、焊接操作者及日期,供试验检查之用。(3)二次衬砌混凝土浇筑前加强对防水层的保护,注意钢筋的运输及绑扎、混凝土浇筑过程中可能对防水板产生的损伤,发现有破损及时修补。5)铺设防水板的施工技术措施(1)防水板铺设前,先割除混凝土衬砌表面外露的锚杆头,钢筋尖头等硬物,凸凹不平处需先喷平,使混凝土表面平顺;局部漏水处需先进行处理。(2)防水板,特别是在凸凹较大的基面上,要预留足够的松散系数,使其留有变形余地,并在断面变化处增加悬挂点,保证缓冲面与混凝土表面密贴。同时做好防水板与泄水孔的密闭性连接。(3)铺设防水板地段距开挖工作面不小于爆破安全距离。
(4)衬砌混凝土灌注前检查防水板质量,填写检查证。在二次衬砌混凝土浇筑中加强对防水层的保护,不得损坏塑料防水板。(5)防水板是易燃物品,一旦烧穿,影响防水效果,因此工作区内禁止烟火,并设消防设施和高压水管备用。1.1.1排水盲管铺设1)环向排水管隧道初期支护与防水板间设环向波纹管,在泄水孔标高处直接弯入与隧道排水侧沟相连通。环向盲管设置间距满足设计要求。2)纵向排水管沿纵向分段设置布设于隧道左、右墙脚外侧泄水孔标高处设纵向排水盲管,间隔每两环衬砌,直接弯入与隧道排水侧沟相连通。按规定划线,以使排水管位置准确合理,安设的坡度与线路坡度一致。沿线钻孔,定位孔间距在30cm~50cm。将膨胀锚栓打入定位孔或用锚固剂将钢筋头预埋在定位孔中,固定钉安在盲管的两侧。用无纺布包裹盲管,用扎丝捆好,用卡子固定在膨胀螺栓上。3)横向排水管设置Φ80mm为横向排水管,按设计段长设排水管与水沟沟身连接,在水量较大地段适当加密。1.2二次衬砌施工混凝土采用集中拌和站生产,混凝土罐车送至施工地点,采用混凝土泵和混凝土输送车输送混凝土。为保证入模倾落自由高度不超过2.0m,二次衬砌浇筑拟采用分窗浇筑的方式,二衬台车长度计划为9m。二次衬砌浇筑现场施工见下页图。混凝土灌筑前做好钢筋的布设工作,钢筋角隅处要加强振捣,并做好防水层
二次衬砌现场施工图铺设及各类预埋件、预留孔、沟、槽、管路的设置。二次衬砌的施工时间。除洞口加强段和断层破碎带二次衬砌及时施作外,其余地段根据围岩和支护量测的变化规律,确定二次衬砌和仰拱的施作时间,与掌子面的距离不得超过规范要求。1.1.1施工方法模筑衬砌混凝土一次施工长度9m,采用混凝土输送泵作业,由下向上,对称分层,先墙后拱灌筑,入模倾落自由高度不超过2.0m,机械振捣。挡头模板采用带气囊制式钢模,确保施工缝处混凝土质量。混凝土生产由洞外自动计量拌和站生产,混凝土拌和站设置满足冬期、雨季施工要求。混凝土灌筑前做好钢筋的布设工作,钢筋角隅处要加强振捣,并做好防水层铺设及各类预埋件、预留孔、沟、槽、管路的设置。1.1.2混凝土施工工艺隧道模筑混凝土衬砌施工程序及工艺流程见下图。
隧道模筑混凝土衬砌施工程序及工艺流程图1)施工准备测量工程师和隧道工程师共同进行水平、高程测量放样。起动台车液压系统,根据测量资料使钢模定位,保证钢模衬砌台车中线与隧道中线一致,拱墙模板定位后固定,测量复核无误。
清理基底杂物、积水和浮碴;衬砌台车前端装设带气囊的钢制挡头模板,并按设计要求安装固定止水带;拆除上组衬砌混凝土施工缝处止水带保护模,并自检防水系统设置情况。自检合格后报请监理工程师隐蔽检查,经监理工程师签证同意后灌筑混凝土。2)混凝土原材料骨料:细骨料采用河砂,粗骨料在指定石料场加工。在石料场建立粗骨料加工系统,保证粗骨料生产质量满足混凝土对粗骨料的各项指标的要求。到工地后,按混凝土原材料试验规范进行检验。水泥:水泥采用散装水泥,备用袋装水泥,进场必须有出厂合格证。进场后,由工地试验室按规范要求,进行各项性能检验。水泥进库后按规程要求上盖下垫分批堆放,水泥出厂超过三个月有效期,或发现水泥有受潮结块现象时,均应经过鉴定后降级使用。水:使用前对水进行有害物质含量化学分析试验,污水、废水、PH值小于4的酸性水、大于9的碱性水及硫酸盐含量超过水重1%者均不得用于混凝土拌制。3)混凝土搅拌混凝土搅拌严格按设计配合比计量拌和,配合比设计在满足设计强度、和易性的要求和合理使用材料和经济的原则下,计算与试验相结合,采用质量法设计。泵送混凝土配合比的技术要求:骨料最大粒径与输送管内径之比,碎石不大于1:3;通过0.315mm筛孔的砂不小于15%。混凝土生产必须满足冬期施工要求。4)混凝土运输混凝土在运输中应保持其匀质性,做到不分层、不离析、不漏浆。运到灌筑点时,要满足坍落度要求。从搅拌机卸料到灌筑完毕的延续时间不超过120分钟。5)混凝土灌筑混凝土自采用泵送,由模板窗口灌入,由下向上,对称分层,先墙后拱灌筑。因意外混凝土灌筑作业受阻不得超过半个小时,否则按施工缝处理。衬砌混凝土施工均为机械振捣,插入式振动棒和附着式振捣器振捣密实,并避免碰撞钢筋、模板、预埋件和止水带等。振动棒插入下层混凝土50mm左右。
6)混凝土养护及整修模筑混凝土衬砌应根据不同地段承压情况,混凝土强度分别达到设计强度的100%、70%及8.0MPa时方可拆模。1.1.1质量保证技术措施拱墙环向止水带定位:衬砌台车使用钢、木组合端模,通过对夹精准定位中埋式环向止水带,增加U型钢筋卡固定,以确保在浇筑砼过程中止水带不会被砼挤压、折叠;为环向施工缝质量控制提供了保障。如下页图所示:拱墙环向止水带定位衬砌施工前,应对中线、高程、断面尺寸和净空大小进行仔细检查核对,准确无误符合设计要求后,方可灌筑混凝土。拱墙环向止水带定位施工前做好地下水的封堵、引排,仰拱及基础部位的浮碴、积水必须清理干净,衬砌混凝土必须在无水情况下进行施作,以保证混凝土质量。混凝土灌筑前,对模板、支架、钢筋、预埋件和止水带进行仔细检查,符合要求后方能灌筑。混凝土中掺入粉煤灰和减水剂、引气剂,控制混凝土的水胶比,控制混凝土中水泥用量等措施,增加混凝土的密实性并减小因水化热引起的混凝土温度应力和收缩。混凝土衬砌灌筑过程中,严禁损坏防水板。工地试验室按规定要求在灌筑混凝土现场做试件,并详细填写施工记录。
1.1拱顶注浆1)拱顶注浆采用纵向预留管道法,设置注浆花管与排气管。预贴注浆花管采用φ30钢管,长度等于衬砌长度加20cm(外露),钢管布设溢浆孔,孔径6-8mm,孔间距15-20cm,呈梅花形布置,外露端应连接注浆机。排气管不打孔,按排气要求安设。施工现场拱顶注浆2)预贴注浆花管与排气管时须小心施作以免将衬砌背后防水板捅破而影响隧道的防水能力。3)本循环二次衬砌施作完成,拆模作前,并在孔口封堵材料达到一定强度后,进行衬砌拱顶充填注浆,注浆压力控制在0.2MPa以内,注浆材料采用M20水泥砂浆(有特殊要求的地段,可采用强度高、流动性好的自流贫水泥浆),注浆达到0.2MPa或排气管出浆时即可终止注浆。注浆结束后将注浆孔封堵密实。
注浆管正面布置图注浆管纵向剖面布置图A大样注浆花管构造图4)注浆材料要求(1)浆液具良好的可灌性;(2)固结收缩小具有良好的粘结性、抗渗性、耐久性和化学稳定性;(3)注浆工艺简单,操作方便、安全。5)注浆施工要求(1)拱顶回填注浆应纳入工序,并在衬砌脱模前及时进行。(2)注浆浆液一般为水泥砂浆,施工前浆液的配合比必须经现场试验后确定。(3)注浆结束标准可根据注浆压力、注浆量、排气管是否出浆及有关的检测资料综合判断确定。
(4)注浆结束后,将注浆孔采用弱膨胀水泥砂浆封填密实,以减少运营隐患,膨胀剂物理性能指标应符合《混凝土膨胀剂》(GB23439-2009)标准,胶凝材料(水泥膨胀剂和掺合料的总量)最少用量为350kg/m³,膨胀剂掺和量不宜大于15%,不宜小于10%,水胶比不宜大于0.5。1.1施工监控量测围岩监控量测是隧道工程动态设计和动态施工的重要内容,是按照新奥法原理施工隧道工程的“眼睛”。通过施工现场的监控量测,是为判断围岩的稳定性,支护、衬砌的可靠性,二次衬砌合理施作时间以及修改施工方法、调整围岩级别、变更支护设计参数提供依据,指导日常施工管理,确保施工安全和质量。1.1.1监控量测内容、方法和仪器隧道监控量测按照《铁路隧道监控量测技术规程》(Q/CR9218-2015)要求,量测项目主要包括洞内外观察、水平净空收敛、拱顶下沉量测、地表下沉,在断层破碎带增加隧底上鼓和围岩内位移等量测项目。量测的方法和频率按设计要求进行。1.1.2地质和支护状况观察在每次开挖后进行一次,以便及时掌握围岩与支护的稳定情况,为施工安全提供直观的必要信息。每天安排专人进行观察并做好地质描述。观测范围在工作面及初期支护后的地段进行,使用的仪器为地质罗盘、水压计等。对开挖后还没有支护的围岩的观察内容包括:地质描述,开挖工作面的稳定状态、顶板有无坍塌现象;涌水情况、涌水位置、涌水量、水压;是否有底板隆起现象等。对开挖后已支护地段围岩的观察内容包括:是否发生锚杆松动、拉断或垫板脱离围岩的现象;喷射混凝土是否发生裂纹、剥离或剪切破坏现象以及钢架支护工作状态等。1.1.3周边位移该项目主要是用于围岩稳定性判别及位移分析,贯穿于隧洞施工的全过程,为预测和反馈提供参数,为二次衬砌提供依据,是各项量测的重点。进洞5m处设第一个量测断面,以后视围岩的具体情况每10~50m一个断面,在围岩变化处(断层地带)加设断面。1.1.4拱顶下沉拱顶下沉量测与周边位移量测在同一量测断面进行。若有障碍物影响,拱顶下沉量测测点可适当移动位置。
1.1.1地表下沉因隧道洞口松散,开挖后围岩难以自稳成拱,地表易沉陷,为了确保洞口段的施工安全,将此项目作为必测项目。地表下沉量测在隧道开挖前进行,借以获得开挖过程中全位移曲线。地表下沉量测采用地表埋桩布点,用精密水准仪和铟钢尺进行;布点原则:在洞口Ⅴ级围岩且埋深小于40m的地段沿隧道轴线每隔5~10m布设,测点与周边位移量测和拱顶下沉量测的测点布置在同一断面上,每断面至少三个点。1.1.2选测项目围岩内位移:观测围岩内部位移情况,从而获得围岩内部应力变化信息。量测方法为在断层破碎带地段,每隔5~10m一个断面,每个断面1~2测点,在钻孔中安设单点、多点杆式或钢丝式位移计。隧底上鼓:在断层破碎带地段,每5~10m设一个断面,每断面2~3个测点,使用仪器为水平仪和水平尺。其他项目如围岩压力、锚杆内力、支护及衬砌的应力、钢支撑的应力及外力、围岩弹性波速等项目如施工过程确需掌握其信息,以便作为指导安全施工或变更设计或科研需要时,将加以安排测试。1.1.3量测频率与结束标准1)量测频率量测频率根据量测数据变化情况而定,按下表规定进行。量测频率表项目量测仪器设备量测时间间隔围岩地质及支护状态观察目测、地质罗盘等工作面每次开挖后进行,已支护地段喷混凝土、锚杆、钢架1次/天地表沉降精密水准仪,铟钢尺或者全站仪开挖面距量测面<2B时,2次/天;开挖面距量测面2B~5B时1次/2天,开挖面距量测面>5B时,1次/周周边位移收敛收敛计、全站仪1-15天16—30天1—3月3月以上2次/天1次/2天1~2次/周2次/月拱顶下沉同上
精密水准仪,铟钢尺或者全站仪围岩内位移在洞内钻孔安设多点位移计1-15天16—30天1—3月3月以上2次/天1次/2天1~2次/周2次/月其他项目根据需要进行注:B为开挖面宽度2)结束标准根据收敛速度判别。一般地段,收敛速度>5mm/d时,围岩处于急剧变化状态,加强初期支护系统;收敛速度<0.2mm/d时,围岩基本达到稳定。浅埋地段和断层带,除满足上述要求外,必要时加强初期支护强度和刚度,控制过大变形。各量测项目在持续变形基本稳定2周后结束,软弱围岩大变形地段位移长时间不能稳定时,延长量测时间。1.1.1量测数据统计分析和信息反馈施工期间,监测人员在每次监测后根据数据绘制拱顶下沉、水平位移等随时间及工作面距离变化的时态曲线,了解其变化趋势,并对初期的时态曲线进行回归分析,预测可能出现的最大值和变化速率。根据开挖面的状况,拱顶下沉、水平位移量大小和变化速率,综合判定围岩和支护结构的稳定性。变形管理等级标准见下表。变形管理等级标准表管理等级管理位移施工状态ⅠU02Un/3采取特殊措施注:Un为允许最大位移量,U0为当前位移量1.1.2数据统计和分析将量测记录及时录入计算机系统,根据记录绘制纵横断面地表下沉曲线和洞内各测点的位移u-时间t的关系曲线(见下图)。
位移u-时间t关系曲线图若位移-时间关系曲线如上图中b所示出现反常,表明围岩和支护已呈不稳定状态,须加强支护,必要时暂停开挖并进行施工处理。当位移-时间关系曲线如上图中a所示趋于平缓时,进行数据处理或回归分析,从而推算最终位移值和掌握位移变化规律。回归分析函数在下列函数中选择:对数函数:u=a+b/lg(1+t)或u=a×lg(1+t)指数函数:u=a×e-b/t或u=a×(1-e-b/t)双曲函数:u=t/a+b×t或u=a×[1-(1/(1+b×t))2]式中:a、b—回归常数;t—初读数后的时间(d);u—位移值(mm)。各测试项目的位移速率明显收敛,围岩基本稳定后,才能进行二次衬砌的施作。1.1.1监控量测与信息反馈程序监控量测与信息反馈程序见下页图。
监控量测与信息反馈程序图1.1.1监控量测管理量测工作按计划实施,决不中断。根据量测资料进行回归分析得出围岩总位移值及变化规律后,将其值与规范规定值进行比较:当计算值小于或等于规范规定值时,将回归分析值作为围岩变形控制依据,建立变形管理等级标准。量测数据及时、准确,结果及时报告,以便掌握动态信息。记录正规,资料齐全,计算正确,以便为竣工文件积累资料。1.2不良地质段施工1.2.1浅埋段施工采用大管棚施工:采用热扎无缝钢管,管节长3m、6m、9m,注浆采用水泥浆。施工方法:大管棚施工工作面钻孔采用电动钻机,注浆宜采用注浆泵。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,以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以上时结束注浆。1.1.1岩溶发育地段施工技术措施施工方法和措施:按照“断面封闭、超前注浆、释能降压、超前支护、快速开挖、加强支护、及时封闭、监控量测、信息反馈、优化设计”的原则施工。开挖采用台阶法短进尺光面爆破,严控装药量,尽量减少对围岩的扰动,合理疏排地下水,加强支护结构,快速封闭成环,改善支护结构的受力状态,控制隧道的收敛及拱顶下沉。施工中加强超前地质预报工作,做好超前地质钻探,做好防排水,加强洞内外监控量测,将超前地质预报和监控量测纳入工序管理,根据预报和监测结果,及时发现问题,及时调整工程设计和施工措施,必要时采用超前帷幕、周边注浆或局部注浆加固围岩并封堵地下水,优化调整相应的施工方法和支护措施,改善围岩结构,提高围岩自稳能力,加强工艺、工序控制,确保工程质量安全。1.1.2断层破碎带施工施工方法和措施:按照“早预报、先治水、管超前、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测”的原则施工,步步为营,稳步前进。根据设计文件进行注浆堵水,并视围岩情况采用三台阶七步预留核心土法或中隔壁法短进尺、弱爆破辅以人工风镐开挖,严控装药量,尽量减少对围岩的扰动,合理疏排地下水,加强初期支护和二次衬砌结构,快速封闭成环,改善支护结构的受力状态,控制隧道的收敛及拱顶下沉。施工中将超前地质预报和监控量测纳入工序管理,根据预报和监测结果,评价支护的可靠性和围岩的稳定状态,及时调整工程设计和施工措施,优化调整相应的施工方法和支护措施,改善围岩结构,提高围岩自稳能力,确保工程质量安全。1.1.3突涌水施工技术措施洞内突水对隧道施工的危害很大,施工中必须采取相应的防水、排水措施。根据涌水量的大小,提前封堵和疏排,同时做好应急准备,一旦发生涌水,要尽快安装设备,迅速排出,以防大量地下水涌入洞内,造成危害。1)涌水预测根据本投标人在类似地质条件隧道工程施工中的成功经验,以超前钻孔探测为主,相似比拟法预测为辅。2)施工方案施工中认真研究设计文件,加强地质调查,进行超前钻孔探测,采用综合物探手段预测预报,判明水源补给、涌水量和突出水压等情况,针对性地采取帷幕注浆、超前注浆或管道引排等方案。3)施工顺序
地质预测量、预报。根据设计文件,在开挖进入富水地段前,加强地质预测、预报工作,准确掌握前方地下水含量、压力、分布,并结合预测结果设置超前探水孔,判断是否有发生涌水的可能。根据水源补给、涌水量和突出水压等预测预报情况,分别采用帷幕注浆、超前注浆和管道引排等方法,排除部分地下水,减少水量,降低水压。采用台阶法施工,并辅以超前小导管预注浆止水(浆液采用水泥-水玻璃双液浆)穿越突水段。按顺序分步开挖隧道断面,施作支护。1.1.1危岩落石对于隧道洞口处的危岩落石,先人工排除,清理掉松动的小石块,大的石块作出标记,然后采用机械排除,最后再人工检查,确认松动岩石全部排除。洞口要按照设计要求施工防护以及加固设施。隧道边、仰坡地表存在零星和母体已经脱离的孤石和危岩体,设计分别采用一道被动防护网或主动防护网进行防护,并对仰坡采用锚杆框架梁进行坡面加固处理。1.2施工技术措施1.2.1洞口段施工技术措施洞口开挖采用“开挖一段,防护一段”的原则进行。明洞开挖时随时核对地质与地下水状态,如发现与设计不符及时提出,以便修正设计。施工中若遇地下水,先取样化验,了解有否侵蚀性,以便决定是否变更水泥品种,调整水灰比或采取其它措施,以防侵蚀。明洞施工采用流水作业,逐段成型。仰拱填充不得与仰拱混凝土同时灌注,且不留纵向施工缝;仰拱施工前严格清底,不得留有虚砟杂物和积水。应特别重视浅埋段、偏压段的施工组织,避免坍塌、扰动山体及破坏地表植被,确保施工安全。明洞回填料符合设计要求,分层填筑,分层厚度符合设计和规范要求,左右对称回填。码砌及浆砌分层错缝进行、夯填密实,确保施工质量。明洞设置变形缝处变形缝两侧设置不小于一组沉降观测点,以便记录施工阶段及至铺轨前的沉降差异情况数据。
为保证洞门美观,测量放线一定要精确,施工前要做好大样板并挂线,棱角要分明,墙体坡度顺直符合设计;端墙混凝土一次灌注,施工前严格检查、检修拌和站、混凝土运输车、混凝土输送泵等施工主要设备,避免出现灌筑中发生故障;灌注时从下向上、左右对称灌注混凝土。1.1.1洞身开挖施工技术措施隧道不良地质地段施工坚持“短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测”的原则。成立超欠挖管理领导小组,编制超欠挖管理办法,制订详细的奖罚措施,并严格执行。采用光面爆破,减少对周边围岩的扰动,开挖后及时支护,保证开挖成型质量。隧道施工过程中进行监控量测,及时掌握围岩动态和支护工作状态,保证围岩稳定和施工安全。选择合理的爆破参数,周边眼采用光爆小药卷不耦合装药,选择合理周边眼间距和光面层厚度,以确保光面爆破。1.1.2初期支护施工技术措施1.1.2.1湿喷混凝土施工技术措施初期支护与围岩为暗洞隧道的主要受力结构,施工中遵循"保护围岩"的原则,确保初期支护的施工质量;同时初期支护的参数与采用的施工工法密切相关,在施工过程根据具体的地质情况合理确定施工方法,必要时适当调整支护参数。开挖后及时初喷,喷射混凝土前处理危石,检查开挖断面净空尺寸,如有欠挖及时处理后再喷;在不良地质地段,设专人随时观察围岩变化情况,当受喷面有涌水、淋水、集中出水点时,进行径向注浆,按“以堵为主,限量排放”原则进行排水处理。喷射支护前撬去表面松土和欠挖部分,用高压风清除杂物;遇开挖面水量大时,采取措施将水集中引排。喷前对设备进行检查和试运转;在受喷面、各种机械设备操作场所配备充足照明及通风设备。按照设计厚度利用原有部件如锚杆外露长度等,也可在岩面上打入短钢筋,标出刻度,做为标记。
粗骨料加入拌和前要再次过筛,以防超径骨料混入,造成堵管。细骨料应堆放在防雨料库,以控制含水量。混凝土喷射机安装调试好后,在料斗上安装振动筛(筛孔10mm),以避免超粒径骨料进入喷射机。喷射时,送风之前先打开计量泵,送风后调整风压,使之控制在0.45~0.70MPa之间,若风压过大,粗骨料碰围岩后会回弹;风压小,喷射动能小,粗骨料冲不进砂浆层而脱落,都将导致回弹量增大。以混凝土回弹量小、表面湿润有光泽、易粘着为度来控制喷射压力。喷射方向与受喷面垂直,工作中喷头与受喷面采用计算机自动控制,与岩面方向垂直、等距喷射;若受喷面被钢架、钢筋网覆盖,可将喷咀稍加偏斜,但不宜小于70°。一次喷射厚度不宜超过5~6cm,过大会削弱混凝土颗粒间的凝聚力,使喷层因自重过大而大片脱落,或使拱顶处喷层与围岩面形成空隙;过小,则粗骨料容易弹回。分次喷至设计厚度,两层喷射的时间间隔为15~20min。影响喷层厚度的主要原因是速凝剂作用效果和气温。为提高工效和保证质量,喷射作业应分片进行。为防止回弹物附着在未喷岩面上影响喷层与岩面间的粘结力,按照从下往上施喷,呈“S”形运动;喷前先找平受喷面的凹处,再将喷头成螺旋形缓慢均匀移动,保证混凝土层面平顺光滑。喷混凝土的原材料、配合比(包括速凝剂的添加量)不仅要满足要求,而且速凝剂的凝结时间、与水泥的相容性、对强度的影响都要达到要求。喷射混凝土的现场配比应适当提高其强度等级,以确保附着在围岩面上的喷混凝土层的设计强度。喷射混凝土紧跟开挖掌子面进行,当围岩破碎、稳定性差时,一般采用小药量的松动爆破,初喷(厚4cm以上)、锚杆、钢筋网、钢架、复喷(二喷、三喷)等作业可以连续进行,直到达到设计要求。架设好格栅钢架后,迅速用喷射混凝土封填,使之发挥支护能力。围岩较完整、稳定时间较长时,初喷、锚杆、钢筋网等施工后即可进行开挖作业,待下一循环初期支护时间再复喷,可将设计厚度的喷层厚分两、三次完成,由于每层间隔为一循环时间,每层因爆破产生的裂纹在下一次喷混凝土时被填充,而新喷层距掌子面渐远,所受的爆破振动亦越小,使喷混凝土层的支护能力更强。1.1.1.1钢筋网施工技术措施
钢筋网在初喷混凝土后铺设,钢筋网随岩面起伏铺设,与受喷面间隙不大于3cm,且钢筋保护层厚度大于2cm。软弱地层地段先加铺钢筋网,沿环向压紧后再初喷混凝土。喷射中如有脱落的石块或混凝土块被钢筋网卡住,及时清除后再喷射混凝土,保证其背后密实。1.1.1.1钢架施工技术措施钢架加工时特别加强对型钢(或钢筋)与连接钢板之间的焊接质量。钢架安装时,严格控制其内轮廓尺寸,且预留沉降量,防止侵限。钢架安装好后,用锁脚锚管固定,防止其发生移位。在开挖及初喷混凝土后及时安装。钢架与围岩之间的间隙用垫块或喷混凝土喷密实。钢架要全部被喷射混凝土覆盖,保护层厚度不小于4cm。1.1.1.2管棚施工技术措施在进行暗洞长管棚施工前,对洞口衬砌外1~3m范围内的边仰坡进行锚喷(网)加固,然后进行长管棚套拱的施作,严格控制套拱内导向钢管设置及倾角,确保长管棚外插角控制在设计和规范要求的范围内。1.1.2附属设施施工技术措施隧道边墙内的综合洞室,采用自制钢模板,布设钢筋及预埋件后,一次浇筑完成,模板圆顺,固定牢固。各种附属设施预埋管件位置准确,安设齐全,固定牢固,浇筑混凝土以及拆模时不得对预埋(预留)管件有所损伤、碰歪等不良情况。1.1.3隧道防排水技术措施防水工程是控制隧道工程质量的关键,隧道工程防水要求满足《地下工程防水技术规范》(GB50108-2008)规定的一级防水标准,衬砌表面无湿渍,其抗渗等级满足设计要求。隧道防排水采用“防、排、堵、截”相结合等措施,因地制宜进行综合治理。1.1.3.1洞外防排水技术措施
明洞施工避开雨季,否则采取棚盖措施,避免雨水下渗造成不良影响。明洞防排水采用多层防水措施,明洞圬工采用抗渗钢筋混凝土,结构外缘与填土面接触部分以外依次采用喷涂水泥基防水涂料,水泥砂浆保护层、防水板及水泥砂浆保护层。明洞结构在土石回填后铺设粘土隔水层,粘土隔水层结合地形纵向贯通,不得出现断层或错台,隔水层纵坡做成人字坡,以利排水。粘土隔水层与边坡的搭接、防水层与边坡的搭接均良好;环向施工缝、纵向施工缝、变形缝等薄弱环节加强防水。在明洞衬砌拱脚背后(或边墙背后)设置纵向坡度不小于2‰的纵向排水盲沟,边墙衬砌背后按设计间距设置竖向塑料排水盲沟,墙底设泄水管,衬砌外汇水通过竖向盲沟和与之相接的纵向盲沟,由泄水管引入洞内侧沟。1.1.1.1暗洞防排水技术措施初期支护与二次衬砌间敷设土工布、防水板。在初期支护与无纺布间设置环向透水盲沟;在隧道两侧边墙脚外侧防水板底端设纵向塑料透水管盲沟;环纵向盲沟均直接与隧道侧沟连通,以便必要时维护;每段纵向盲沟中部设置一处泄水孔连接到隧道侧沟。隧道二次衬砌混凝土抗渗等级满足设计要求等级,二次衬砌采用抗渗混凝土,混凝土抗渗等级不低于P10。针对地下水发育、地下水无控制排放影响生态环境情况,采用开挖前预注浆或开挖后径向注浆等措施对地下水进行截堵,在隧道开挖线外一定范围内截断地下水与隧道之间的水流通路,达到限制地下水向洞内排放的目的。根据综合超前地质预报成果判定,水量丰富、导水性好的断层破碎带等地段当围岩无自稳能力,施工中可能产生突水、突泥时,采取超前预注浆措施;当在一般地段裂隙水较发育、围岩涌水量超过允许排放量、施工中围岩可自稳时,采用开挖后围岩径向注浆措施,对围岩自稳性好、局部面状淋水或局部渗流、渗水量超过允许排放量等状况,采用局部注浆。对于注浆材料,根据地质情况选择使用普通水泥、超细水泥及其他特殊材料,提高浆液材料的耐久性。隧道由出口向进口方向进行施工时,为反坡排水。故采用机械排水,设置多级泵站接力排水。施工工作面积水采用移动式潜水泵抽至就近泵站或临时积水坑内,其余已施工地段出水经临时集水坑自然汇积到泵站水池内,集水坑设置按
50m一处考虑。由工作泵将水经管路抽排至前一段泵站内,如此接力抽排到洞外经污水池处理后排放。泵站水仓容量按15min设计涌水量设计,并考虑施工和清淤方便综合确定;临时集水坑根据汇水段水量大小而定。工作水泵按使用1台、备用1台配备;同时,为防止断层突水,设置1套应急排水系统。并设专业排水队伍进行管理和操作。1.1.1.1初期支护防水施工技术措施喷射混凝土施工前,视受喷面渗漏水情况,预先采用引排或封堵措施,受喷基面处理满足施工要求。喷射混凝土配合比及外加剂掺量经试验确定,抗渗等级不小于设计要求,拌制喷射混凝土的原材料满足设计和规范要求。初期支护确保施工质量,保证喷射混凝土的均匀、密实性。喷射混凝土局部表面低洼处用防水砂浆填平,外露钢筋头、钢管头切掉后用防水砂浆补平,喷射混凝土表面局部渗水严重处进行注浆堵漏处理,然后在初期支护表面全环采用防水砂浆抹平,确保防水层施工时无水作业和基面平整。1.1.1.2结构防水施工技术措施1)系统盲管施工技术措施按规定划线,以使盲管位置准确合理,划线时注意盲管尽可能走基面的低凹处和有出水点的地方。集中出水点沿水源方向钻孔,然后将单根集中引水盲管插入其中,并用速凝砂浆将周围封堵,以使地下水从管中集中引出。盲管用无纺布包裹。2)防水板施工技术措施防水板铺设前,先割除混凝土衬砌表面外露的锚杆头,钢筋尖头等硬物,凸凹不平处需先喷平,使混凝土表面平顺;局部漏水处需先进行处理。防水板,特别是在凸凹较大的基面上,要预留足够的松散系数,使其留有余地,并在断面变化处增加悬挂点,保证缓冲面与混凝土表面密贴。同时做好防水板与泄水孔的密闭性连接。衬砌混凝土灌注前检查防水板质量,填写检查证。灌注衬砌混凝土时,不损坏塑料防水板。防水板是易燃物品,一旦引燃,将造成火灾,因此工作区内禁止烟火,并设消防设施和高压水管备有。3)止水带施工技术措施
止水带防止被刮伤、刺破,如发现及时修补。止水带安装顺直、防止扭曲。在固定止水带和灌注混凝土过程中防止止水带偏移。加强混凝土振捣,排除止水带底部气泡和空隙,使止水带和混凝土结合紧密。1.1.1.1抗渗混凝土施工技术措施混凝土抗渗等级不低于设计要求。混凝土全部采用自动计量拌和站混凝土,混凝土运输车运输,输送泵浇筑,施工时控制好钢筋的保护层厚度和定位精度。混凝土分层浇筑,分层机械振捣。施工过程中保证混凝土的密实性、整体性,减少结构裂缝的产生,提高结构的自防水能力。1.1.2隧道衬砌施工技术措施隧道衬砌混凝土为使衬砌混凝土抗渗等级满足设计和结构物寿命期要求,达到内实外美,不渗、不漏、不裂和混凝土表面无湿渍的质量标准,施工过程采取以下主要技术措施进行控制。1.1.2.1混凝土品质控制按照设计要求严格试验钢材、水泥、粗细骨料、水、外加剂等原材料,经试验后选用符合设计强度标准的原材料进行配合比设计并不断优化。对不同地段的出水点水质进行检验,是否对混凝土有侵蚀性。施工中严格按配合比准确计量,严格按配合比拌制混凝土,采用自动计量搅拌站拌和,保障混凝土搅拌时间,运输过程不出现离析;混凝土拌和完成后在规定的时间内用完,否则将重新进行试验检验或报废。混凝土浇筑全部采用泵送混凝土入模。经试验后确定脱模时间,脱模后及时进行养护,养护时间不少于28d。1.1.2.2隧底施工技术措施在施工仰拱混凝土前,检查隧底开挖支护净空情况,并将隧底松砟、杂物和积水清理干净。钢筋混凝土衬砌地段,钢筋骨架固定牢固,确保钢筋安装位置正确。超挖部分全部用同标号混凝土回填。1.1.2.3施工缝和接茬面措施墙体纵向施工缝不留设在剪力与弯矩最大处或底板与侧壁的交接处,留在高出底板顶面不小于30cm的墙体上。纵向施工缝施工前,将表面凿毛,清除浮粒和杂物,用水冲洗干净,保持湿润,涂刷混凝土界面剂后及时浇注混凝土。
变形缝嵌填材料嵌填密实,与两侧粘接牢固。每环施工缝间设止水带,进行凿毛并加接茬钢筋进行连接,施工缝在浇筑混凝土前经充分润湿。拱墙立模前先检查断面、渗漏水情况、中线水平、排水盲管和防水板安装质量。泵送混凝土自下而上,从已灌筑段接头处向未灌筑方向,分层对称浇灌,防止偏压使模板变形。1.1.1.1拱顶混凝土密实度和空洞解决措施1)分层分窗浇注泵送混凝土自下而上,从已灌筑段接头处向未灌筑方向进行。充分利用台车上、中、下三层窗口,分层对称浇注混凝土,在出料管前端加接3~5m同径软管,使管口向下,避免水平对混凝土面直泵。混凝土浇筑时的自由倾落高度不宜超过2米。2)采用封顶工艺当混凝土浇筑面已接近拱圈顶部(以高于模板台车顶部为界限),进入封顶阶段,为了保证空气能够顺利排除,在堵头的最上端预留两个圆孔,安装排气管(采用φ50mm焊管),要避免其沉入混凝土之中。将排气管一端伸入仓内,且尽量靠上。随着浇筑继续进行,当发现有水(实为混凝土表层的离析水、稀浆)自排气管中流出时,即说明仓内已完全充满了混凝土,停止浇筑混凝土,疏通排气管和撤出泵送软管,并将挡板的圆孔堵死。封顶混凝土时尽量从内向端模方向灌注,以排除空气。后期利用排气管对拱顶因混凝土收缩产生的空隙进行填实。3)其它技术措施冬、雨季施工时,混凝土拌合运输和浇筑严格按保障措施和规范要求执行。每循环脱模后及时对模板台车进行养护:清刷模板,对变形和麻面处进行整修和打磨,涂脱模剂。