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隧道施工组织

隧道施工组织设计

1.综合说明

1.1编制说明

1.1.1编制依据与编制原则

⑴中铁工程设计咨询集团有限公司有关新建地方铁路遵化南至小寺沟线施工的设计图纸。

⑵国家、铁道部颁布的现行有关技术标准、施工规范、工程质量检验评定标准和有关规定。

⑶根据业主对本工程质量与工期要求,强化质量管理,编制科学的施工方案,合理安排工程进度、作业循环与劳力组织,确保工程质量,尽量缩短工期。

1.1.2编制范围

我单位参加投标的第二标段(DK0+000—DK10+100)为新建线路。编制范围为本段内洒河桥隧道。

1.2工程概况

1.2.1工程简介

本段隧道位于唐山市迁西县内,为低山丘陵区。本标段洒河桥隧道全长527m,位于低山区,绝对标高150~260m。隧道进口段属于低山剥蚀缓坡,自然坡25°~ 35°,第四系覆盖层较薄,植被较发育,局部可见基岩露头;隧道出口段属剥蚀缓坡,自然坡度30°~ 35°,局部基岩出露,交通不便,隧道最大埋深约100m。隧道进口位于直线上,其余地段均位于半径600m曲线段上。线路纵坡为3‰下坡。

1.2.2自然特征

1.2.2.1地层岩性状况

该隧道区域地表局部覆盖第四系全新统坡残积粉质黏土夹碎石,山坡均基岩出露,基岩为太古界片麻岩。各岩性特征分段描述如下:DK1+816~DK1+888段及DK2+290~DK2+343段:

地表覆盖第四系全新统坡残积粉质黏土:黄褐色,硬塑~软塑,含角砾及碎石,厚0.5~1.0m,为Ⅱ级普通土。

下伏基岩为太古界片麻岩:浅灰色,强风化~弱风化,节理较发育,岩体较完整,呈大块状,为Ⅳ级软石~Ⅴ级次坚石。

DK1+888~DK2+290段:地表基岩裸露,基岩为太古界片麻岩:浅灰色,强风化~弱风化,节理较发育,岩体较完整,呈大块状,为Ⅳ级软石~Ⅴ级次坚石。

1.2.2.2地质构造

此区无大的断裂通过,但是节理较发育,对隧道有一定影响。1.2.2.3水文地质特征

该区地表水发育,出口处滦河水量丰富。地表水主要受大气降水及上游水库排水影响,并受其补给。该隧道地下水主要为基岩裂隙水,基本为地表水沿节理裂隙下渗,主要受大气降水影响,并受其补给。

1.2.2.4围岩级别

如下表:

隧道施工组织

隧道施工组织

1.2.3现场施工条件

公路有邦宽公路贯穿本标段,距离隧道很近,可作为汽车运输出料的主要干道。本隧道出口有一条乡村公路隔断山体与滦河,施工时对此路进行导改与利用。

1.3采用的施工技术规范、规程及标准

执行国家及铁道部强制性标准,采用现行铁路桥梁工程的施工技术规范、规程及验收标准等。以及根据业主和有关部门的要求等进行相应调整。施工时采用的主要规范及规定如下:

《铁路隧道施工规范》〔TB10204-2002〕

《铁路隧道设计规范》〔TB10003-2005〕

《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》〔TB10108-2002〕

《铁路隧道防排水技术规范》〔TB10119-2000〕

《锚杆喷射混凝土支护技术规范》〔GB50086-2001〕

《铁路隧道施工规范》〔TB10204-200287〕

《铁路隧道施工技术安全规则》〔TBJ404-87〕

铁路工程设计技术手册-隧道等规范、规则。

2.总体施工组织布置及规划

2.1工程分析及施工组织总体思路

2.1.1工程特点及分析

本标段洒河桥隧道位于低山区。隧道进口段属于低山剥蚀缓坡,第四系覆盖层较薄,植被较发育,局部可见基岩露头;隧道出口段属剥蚀缓坡,局部基岩出露,交通不便。隧道进口位于直线上,其余地段均位于半径600m曲线段上。隧道附近有邦宽省道,车流量较大,本隧道出料主要靠此路运输。我单位合理安排施工时间减少施工时带来的不便,做好安全保证工作。

2.1.2根据工程需求采取的对策

针对本隧道工程特点施工采取如下对策:

⑴选派专业化的施工队伍,认真编制实施性施工组织设计和进度计划,保证隧道施工的质量和工期要求以及安全问题。

⑵根据本标段洒河桥隧道施工要求和施工环境制定相应的施工方案,根据洞内施工要求,及时施作初期支护,避免围岩长时间暴露,根据量测结果适时施作二次衬砌,合理安排施工时间并做好通风工作,确保在工期内高质量、无事故的完成隧道施工。

⑶建立质量管理体系,强化全面质量管理。建立健全安全保证体系,建立安全生产逐级负责制,坚持“安全第一、预防为主”的方针,做到分工明确、责任清楚、措施具体、管理到位,派安全人员24小时进行现场指挥,确保施工安全。

⑷根据隧道的特殊情况做出合理的施工安排,隧道按“早进晚出”

的原则,尽量减少洞口边仰坡的开挖和对环境的影响。对于浅埋地段实施超前支护、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、紧跟衬砌施工等技术措施,防止产生坍方,冒顶现象,保证施工安全。

2.1.3施工组织总体思路

我单位经过详细对本标段隧道工程进行分析研究,根据隧道的施工要求及自然情况,对本隧道的施工难点和重点进行剖析,强化组织协调,认真合理制定施工方案,确保施工安全、质量和工期。注重生态环境保护和水土保持,及时优化施工方案。

施工中,我们将本着对建设单位高度负责的原则,严密组织,精心施工,认真贯彻“五高”(高标准、高起点、高要求、高质量、高效率),落实“五个确保”(确保质量、安全、工期、环保和文明施工),做到“四个先进”(设备先进、技术先进、管理先进、观念先进),推广新技术、新工艺、新材料、新设备的应用。

2.2总体施工组织部署

2.2.1现场管理组织机构

以减少环境污染、保证施工安全、本着精干、高效的原则,统筹规划,针对隧道工程的特点和难点,抽调理论和实践经验丰富、综合素质高的技术、行政管理人员及具有丰富施工经验的施工队伍完成本合同段的隧道施工任务。

2.2.2施工队伍安排

本标段选派专业化、有丰富的施工经验的施工队伍来进行隧道施工。项目部根据具体隧道施工情况调整施工队伍配置,配备相应人员

和机械设备,确保按工期要求完成施工。

3.施工方案、技术措施、施工工艺和方法

3.1施工方案

根据本合同段隧道工程情况,项目经理部统一指挥,集中调度,隧道工程为本标段重点工程,项目部及时针对施工情况进行合理调配部署,工程实行专业化施工,统筹计划安排。抓紧工程进度,合理利用时间和空间,安全、优质、高效的完成施工任务。

3.2隧道工程施工措施、施工工艺和方法

本工程洒河桥隧道全长527m。采用一个隧道施工队从隧道进口明挖进洞,向出口方向掘进。隧道暗洞段按新奥法原理组织施工,光面爆破,锚喷支护,无轨运输;单线隧道Ⅲ级围岩采用全断面开挖,Ⅳ级围岩采用台阶法施工,喷锚支护,仰拱超前,拱墙一次衬砌。隧道衬砌采用自制钢模衬砌台车,拌合站生产砼,砼输送车运输,泵送入模,机械捣固。隧道通风采用压入式通风。本隧道衬砌形式为整体式衬砌,进行洞内外观察,必要时做简单的量测。

3.2.1洞口工程施工方法

洞口施工作业程序:测量放样→洞口排水→洞口地表加固→洞口土石方开挖→端墙基础施工→墙身混凝土施工→挡墙、翼墙混凝土及洞顶回填→边仰坡防护→洞口绿化。

隧道边仰坡采用锚喷防护加固措施。隧道洞口土石方采取从上向下,分层开挖,表层土采用挖掘机开挖,底层地层当机械开挖困难时采用钻爆法开挖,装载机配合自卸车运碴。

墙身混凝土模板采用大块钢模,整体浇注,不设施工缝。洞门施工完毕,及时对洞顶回填压实,理顺排水系统,防止雨季来临时冲刷

边坡。

3.2.2洞身开挖施工方法

Ⅲ级围岩采用全断面法开挖,Ⅳ级、Ⅴ级围岩拟采用台阶法开挖。其开挖步骤及方法见表3.2.2。

表3.2.2 隧道洞身开挖步骤及方法

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3.2.3.1钻爆设计

⑴钻爆设计总体说明

开挖掘进采用光面爆破,减少超挖,避免欠挖和减弱对围岩扰动,提高开挖质量,确保施工安全。

光爆药卷采用Φ25光爆专用药卷,非电毫秒雷管起爆,掏槽布置以直眼掏槽为主。单位炸药消耗量的确定以满足较高的炮眼利用率和降低大块率,便于机械装碴为原则。

⑵光面爆破参数选择

为控制超欠挖,降低洞壁粗糙率,减少隧道通风阻力等,对Ⅲ、Ⅳ级围岩采用光面控制爆破技术,开挖困难地段采用微差减振爆破技术。

决定光面爆破效果的主要因素是周边眼的光爆参数,上场后进行试验优化初步确定的光面爆破参数,现拟定光面爆破参数表4.5.3-1。

表3.2.3.1 光面爆破参数表

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⑶装药结构与堵塞

周边眼采用小直径药卷连续装药。当岩石很软时,可采用导爆索装药结构,用竹片和导爆索连接,为克服炮眼底部岩石夹制力,在炮孔底装半卷Φ32mm药卷做加强药包。其它炮眼孔采用Φ32mm药卷连续装药。装药后用炮泥对炮孔进行堵塞,炮眼堵塞长度不少于20cm。

⑷光面爆破炮眼布置原则及起爆顺序

掏槽眼采用中空直眼掏槽形式,为保证掏槽钻眼精度,掏槽位置选择在隧道中线偏下的位置。内圈眼所在位置在周边眼抵抗线的边

缘,内圈眼的孔距稍大于周边眼抵抗线(w)。扩大眼炮孔间距视岩石坚硬程度、装运手段、岩石破碎程度的要求等因素而定,一般取0.65~1.2m,岩石坚硬取小值,反之取大值。周边眼根据光面爆破选定的周边眼间距,严格控制外插角以减少超挖。底板眼沿开挖轮廓线布置,并适当增加药量起翻碴作用,使爆落的岩碴翻松,便于装载设备装碴。

起爆顺序:掏槽眼→内圈眼→扩大眼→周边眼→底板眼。

3.2.3.2钻爆施工工艺

⑴钻爆作业施工工艺

钻爆作业施工工艺框图见图3.2.3.2。

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图3.2.3.2 钻爆作业施工工艺框图⑵光面爆破质量标准

周边轮廓基本符合设计要求,岩石壁面平整。

爆破后,在保留的半壁面上无粉碎和明显新生裂隙,对围岩破坏轻微,危石、浮石较少。

⑶爆破试验

隧道爆破、开挖,对于不同的围岩地段,在开始施工前,都要根据初拟的钻爆设计进行钻爆试验,通过试验,一方面检验爆破设计是否合理,检验爆破振动对已支护段是否危害;二是对爆破效果进行检验,对达不到爆破效果的,对爆破参数进行优化,并将试验形成报告,送监理工程师核批,作为正式进行钻爆的开挖依据,同时检验机械配备、劳力组织、循环作业是否合理,对施组进行优化,以取得最优的施工进度。

⑷施工工艺要点

钻孔定位:钻孔作业前,划定好作业区域,规定作业时间,规定周边眼、底眼、掏槽眼开孔偏角及插入角,钻孔时严格按规定作业,力求钻孔方向、位置满足设计要求,准确控制周边眼外插角。

激光定向:用APS断面检测仪进行断面检测和炮眼定位,先把不同的围岩断面尺寸、炮眼布置图输入仪器,爆破后输入相应的里程、断面,仪器通过光束自动检测断面超欠挖,施工人员用油漆按投影布点。

钻孔标准:要达到准、平、直、齐。即钻孔按设计布眼钻孔,当受节理、裂隙影响时可稍稍移动孔位,但顶眼只能左右移动,帮眼只能上下移动,周边眼轮廓的放线误差控制在±1cm,眼口开眼误差:Ⅳ级围岩可从轮廓线偏内3cm;周边眼外插角的角度误差:浅眼以

0.03的斜度外插方向与轮廓线法线方向一致。边墙直线段炮眼先钻上方标准孔,插上炮杆,使边墙孔在同一条垂线上。周边炮眼相互平行。各炮眼底落在垂直隧洞轴线的同一平面上,掏槽眼加深10~20cm,钻孔深度要根据掌子面的起伏“凸”加,“凹”减。

装药作业:装药前用高压风清孔,吹干净孔内积水及碴粒并核对雷管段数使之与设计相符,同时按钻爆设计的装药结构及药卷规格药量装药。装药时药装到孔底,起爆药包用炮棍缓慢送入,防止拉雷管或破损导爆管。

装药时,将雷管段数标于孔外导爆管上,由检查人员对雷管段数进行复核,确保准确无误,同时核对药卷规格及装药长度,使每孔装药符合设计要求,检查后做好记录。所有炮眼装药后,用炮泥进行堵塞,其长度大于20cm。炮泥用机械加工,用炮棍顶进,堵塞做到封孔严密。

爆破作业:在所有非必须的机具、设备撤离爆破面之后,开始连结网路。连结时尽可能靠近眼孔,孔外网路尽量短,使连结整齐,便于直观检查网路。

网路连结好后,认真检查连结是否正确,保证每个眼孔的起爆药卷都包括进去。网络连结检查合格后,撤离受爆破影响范围内所有设备和非爆破作业人员,设好防护哨、发出起爆信号后即点燃导火索,爆破人员快速撤离进行爆破。

钻爆效果检验:每次掘进爆破通风排烟后,值班技术和质检员即进入对钻爆效果进行检查记录。检查记录光爆效果,炮孔利用率,平

均掘进长度,碴体的破碎程度,抛掷距离,围岩的损坏程度等,作为不断优化钻爆设计的依据。

3.2.3.3隧道各级围岩作业循环安排

隧道施工作业循环安排见表3.2.3.3。

表4.5.3.3-1 隧道工程施工作业循环安排表

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隧道各级围岩作业循环具体安排如下:

Ⅲ级围岩全断面法施工地段,钻眼深度5.0m,每循环进尺4.5m,每循环时间720min,每天2个循环,日进尺9.0m,每月按有效施工25天计算,保证月进尺225m。

Ⅳ级围岩正台阶法施工地段,钻眼深度2.5m,每循环进尺2.3m,每循环时间720min,每天2个循环,日进尺4.6m,每月按有效施工25天计算, 保证月掘进尺115m。

3.2.4系统支护施工方法

⑴砂浆锚杆注浆施工方法

砂浆锚杆施工工艺框图见图3.2.4-1。

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图3.2.4-1 砂浆锚杆施工工艺流程框图

钻孔前,根据设计要求及围岩情况,准确定出孔位。钻孔孔深误差不大于±5cm。砂浆配合比一般为1:1~1:1.5(重量比),水灰比为0.45。

注浆前先检查孔位、孔深是否符合要求,并将钻杆垫板与钻杆端头焊连,用高压风将孔内积水及岩碴吹净。并将注浆管插入至距孔底5~10cm,随砂浆的注入缓慢匀速拔出,然后将锚杆插入孔内,在孔口加设定位木楔,用大锤打紧,使锚杆固定。保证垫板紧贴岩面。

拉拔力试验:每300根锚杆中抽查3根进行拉拔试验。砂浆锚杆养护28天后,安装拉拔设备,逐级加载至锚杆拔出或拉断为止,拉力方向与锚杆轴线一致。

⑵钢筋网施工方法

钢筋网加工:在隧道外采用直径Φ6.5~Φ8的钢筋,加工成网

格20cm×20cm网片,每片大小2.0 m×1.5m,采用扎丝绑扎点并焊连接。

钢筋网安装:将网片搬运至施工面,安装到所需部位,网片与网片搭接长度不小于10cm,钢筋与钢筋,钢筋与锚杆采用焊接连接。钢筋网安装规整顺直,紧贴初喷混凝土表面。

⑶湿喷混凝土施工方法

湿喷混凝土施工工艺框图见3.2.4-2。

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图3.2.4-2 湿喷混凝土施工工艺流程框图

喷射混凝土前对喷射面进行净空检查,检查时先复核中线及高程,在确保中线高程准确后,用激光断面检测仪或坐标法检查开挖断面,认真做好记录,在检查合格确认断面不存在欠挖后,对岩面进行清洗。对于坚硬不软化已喷混凝土封闭的岩面采用高压水冲洗后用高

压风吹净;对于遇水软化的泥质岩面,用高压风吹净岩面灰尘,在已清净的岩面上,按要求埋设钉子,作为量测喷射混凝土厚度之作用,然后采用湿喷方法按试验配合比进行喷射作业。

喷射作业分片进行,喷射顺序自下而上进行。喷射操作沿水平方向以螺旋形划圈移动,并使喷头尽量保持与受喷面垂直,喷嘴口至受喷面以0.6~1.0m为宜。喷射时先给风、再开机、后送料;结束时先停机、后关风;喷射时工作风压满足喷射机工作风压的压力要求。后一层喷射在前一层混凝土终凝后进行。

3.2.5辅助技术措施施工方法

隧道辅助支护措施有超前锚杆、超前小导管预注浆、设格栅钢架等。

⑴超前小导管注浆加固支护的施工方法

小导管注浆施工工艺流程框图见3.2.5。