沙坝隧道施工组织设计

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沙坝隧道施工组织设计

隧道衬砌作业线由砼生产线、供给线和砼浇注线组成,施工方法采用洞外自动计量砼拌和站机械拌合砼,轨行式搅拌车运输、砼泵输送、衬砌台车衬砌的方式组织施工。

进口、出口衬砌机械配套

DBJ50/T-350-2020 主城区两江四岸消落带绿化技术标准自制10m衬砌台车+HBT60砼输送泵+JCJY6C轨行式砼搅拌运输车+HPJ1200配料机+JS500A拌合机组成砼拌合站

自制10m衬砌台车+HBT60砼输送泵+矿斗+(HPD800配料机+JS750拌合机)组成砼拌合站

(4)辅助机械设备配套

在进口、出口及斜井处各设一自备电站,自备电站的发电机组作备用电源及上场初期临时用电。正式施工用电则以10KV电源为主。

进口、出口及斜井各设一处水泵房,提供施工点的施工和生活用水。水池高度以保证施工用水点水压0.4Mpa为准。

进口排水考虑以自然排水为主,局部用潜水泵辅助排水.出口排水在顺坡段考虑以自然排水为主,进入反坡段后,采用机械排水.斜井排水采用机械排水,根据设计文件,在距斜井接入点9m处建水仓和泵房,正洞施工积水用潜水泵抽入水仓,然后从水仓用水泵排出洞外.

三个工区均采用压入式通风,在斜井与出口贯通后,采用巷道式通风.(详见8.6.3.7隧道通风与防尘)

(7)沙坝隧道设备选型核算

a)测量、划线,每次设为60min,即

三臂台车对孔及钻孔时间,以进尺3.5m为例,每孔3min,单线隧道采用光爆一般每个断面炮孔数为90~120孔,以120孔为例,钻孔时间

t2=(3×120)÷3=120min=2h

在钻孔同时,可采用台车上的工作篮进行装药,在钻孔完成后,装药时间延续90min,即

d)排烟,设定为45min,即

以配置的WZ160为例,其设计装碴能力为160m3/h,实际装碴能力约为90m3/h,装碴时采用两台WZ160挖装机齐头同时工作,以S14型梭矿装运,每车梭矿的装碴时间为11min,由于梭矿不可能完全满载,一般都在75~85%左右,以80﹪为例。每次梭矿对位的时间设为2min,设每排炮进尺3.5m,开挖断面54m2,松方系数为1.4,需出碴量为:3.5×54×1.4=264.6m3。需要装运车数为:264.6/(14×0.8)=24(车)

t5=(11+2)×24/2=156(min)=2.6(h)

每循环喷锚时间设为2h,即

T=t1+t2+t3+t4+t5+t6

V=3.5/9.85×24=8.7(m/d)

设备配套的计算能力,一般应为设计要求能力的1.3倍,即:实际每日最大进度为:8.7/1.3=6.7(m/d)

j)工期进度要求:贯通工期为30个月,进口施工全长为3422.8m,日进尺要求为:3.81m;出口施工全长为:2577m,日进尺要求为:2.9m。

根据以上计算,设备配置的工作能力为每日6.7m。按招标文件进口要求为每日掘进3.81m,出口为每日2.9m,设备配套能力均较工期要求富裕较多,可满足招标文件工期要求。

采用设有8台风钻的自制台车钻孔,进尺3.5m,每孔钻孔时间为7min,移动、对位时间设为5min,平均每孔成洞时间为12min。断面炮眼总共设为120个。每个断面的钻孔时间为:

t2=(120÷8)×12=180(min)=3(h)

设平均每斗车装碴时间为4min,每斗车满载率90%,每循环进尺碴量为:3.5×54×1.4=264.6m3。需要装运斗车的车数为:264.6/(4×0.9)=74(车)

t4=4×74=296(min)=5h

e)排烟时间设为45min,

T=t1+t2+t3+t4+t5+t6=13.25(h)

日进度:V=3.5/13.25×24=6.3(m/d)

按1.3的裕量配置施工机械设备,其实际工作能力

为:V/1.3=6.3/1.3=4.8(m/d)

贯通工期为30个月,斜井施工全长1966m,招标文件工期要求日进尺2.18m。配套的设备能力为每日4.8m,设备能力较工期要求富裕较多,设备可满足招标文件工期要求。

进口工区最长施工距离为3606m,卸碴点距洞口距离设为500M,电瓶车的行走速度约为5km/h,梭矿每个来回的时间约为(3606+500)÷(5000/60)+4≈53(min),4min时间为换机头和卸碴时间.装碴能力由1.1.5可知,每装一车为13min。53min可装4车.每台装碴机需要4台梭矿与之配合.考虑周转及维修备用的因素,两台装碴机各备用1台,即进口配备10台梭矿.

出口工区最长施工距离为2300m,,卸碴点距洞口距离设为500m,电瓶车的行走速度约为5km/h,梭矿每个来回的时间约为(2300+500)÷(5000/60)+4≈37.6(min)。4min为换机头和卸碴时间,每装一车为13min.作业时装碴机需要3台梭矿与之配合.考虑周转及维修备用的因素,两台装碴机共备用2台,即出口工区配备梭矿8台.

斜井工区出碴由掌子面用电瓶车将矿斗拖至斜井车场,在斜井车场由卷扬机拉出洞外.出碴主要由洞内运能控制.洞内出碴最长距离为2066m.每个来回的时间为2066÷(5000/60)+3≈28(min),3min是换机头和会车等时间.每列3台矿斗,装车时间15min,作业时装碴机需要2列矿斗与之配合.考虑周转、运砼及维修备用的因素,共配备4列计12台矿斗.

A)进口、出口相同配置,均为:

喷射机:Q1=3×9×K同×K磨

=3×9×0.6×1.1

=17.82m3/min

锻钎机:Q2=1×4×K同×K磨

另星风钻:Q3=3×3.18×0.85×1.15

=9.33m3/min

总用风量ΣQi=9.33+4.4+17.82=31.55m3/min

b)空压机站出口风量ΣQ=∑Qi×gn查表:gn为:漏风系数1.2

=37.86m3/min

c)空压机站计算风量:

Q总=ΣQ×(1+g)×K×K磨(g取中间值0.4)

=37.86×(1.4)×1.1×1.1

=64.13m3/min

B)选型:选用3台4L—22/7型空压机,其总供风量3×22=66>64.13。

砼喷射机:Qa=1×9×K同×K磨

=9.9(M3/MIN)

锻钎机Qb=1×4×K同×K磨

=4.4(M3/MIN)

风动凿岩机:Qc=8×3.2×K同×K磨

=8×3.2×0.85×1.15

=25.5(M3/MIN)

∑Q=qn×(9.9+4.4+25.5)

=47.76(M3/MIN)

其中:风管漏风系数qn=1.2

Q总=∑Q×(1+g)×K×Km

=47.76×1.4×1.1×1.1

=81(M3/MIN)

B)选型:斜井电动空压机选用5台4L—20/7型空压机,总供风量为100立方m/min。

8.6.4.1洞口施工

(1)洞口土石方开挖前先做好洞口的天沟、排水沟等排水设施,临时排水沟一定使用浆砌片石,保证不渗漏及长久使用以便洞口排水时时畅通。在场地平整过程中考虑一定的排水坡度

(2)隧道进出口均有危岩落石,采取以下处理方法

对洞口上方危岩落石进行清除。

危险但不能清除地段采用喷、锚、网防护。

在洞口范围涉及人员及设备安全地带,建立型钢防护格栅网。

(3)由于隧道进口与沙坝中桥怀化端台尾相距只有3.29m,隧道出口与核桃园中桥重庆端台尾相距只有3.67m,为减少干扰桥台靠前安排施工以有利于隧道施工。桥台施工安排如下:

①开工即安排一台拖拉式空压机进场,在洞口施工的同时进行桥台基坑开挖。

②材料供应人员及时与材料供应方联系桥台所用材料,以保证桥台按计划完工,不影响隧道施工

③桥台所用模板、砼拌合机及相关设备及时进场。

④桥台施工一定保证工程质量

⑤桥台施工完工后,在隧道施工过程中采取防护措施保护桥台。8.6.4.2明洞施工

隧道进口设计有9m双耳墙明洞,墙部采用C15素砼,拱部为C20钢筋砼。进口采取明挖法施工,先墙后拱衬砌。

因为其拱墙结构设计不一样,在浇筑砼时墙、拱分开。

衬砌采用液压衬砌台车,输送泵输送砼。其施工程序如下

开挖到位(注意开挖后岩体稳定性)——处理基底——测量放样——浇注仰拱——衬砌台车就位——浇筑边墙到拱脚——安设拱部钢筋笼——灌注拱圈混凝土——浇注耳墙——完成明洞混凝土施工——混凝土达到强度后拆模——砌筑拱顶浆砌石——施工防水层(防水层予留伸入整体式衬砌0.5m)——采用小型压实机具进行墙背和拱顶回填压实(同时施工洞门)——施工粘土隔水层。

出口设计有8m双耳墙明洞,采取拱部及外墙明挖,拱下及内边墙暗挖,先拱及外墙衬砌,后内墙衬砌。其衬砌模架不能采用衬砌台车。另一方面其拱部为钢筋砼,下部为素砼,所以拱墙分开浇注。

初期采用简易钢拱架,输送泵输送砼。具体施工程序如下:

外边墙及拱部土石方开挖(注意未开挖岩体稳定性)——浇筑拱脚以下外边墙——浇注拱圈——分段暗挖内边墙及仰拱——分段浇注内边墙——浇注仰拱——砼达到强度——明洞上方工程

岩堆:分布于隧道出口DK300+970~DK301+170设计里范围内,岩堆前端距洞口30m,再考虑出口设计明洞8m,实际距暗洞进洞

施工前首先对岩堆的情况进行详细的调查,发现可能危及隧道安全时,采取相应的方法进行处理,确保施工安全。主要详细调查内容有:(1)岩堆的位置(2)岩堆的形成机理(3)分析岩堆的稳定性(4)调查岩堆与隧道相对位置及可能对隧道施工及运营造成的影响(6)决定是否处理。

在施工中采取的施工方法为:(1)在洞口土石方开挖时采取松动控制爆破以减少对岩堆的扰动。(2)若在洞口或明洞开挖时发现可能触及岩堆坡脚时,尽量不开挖。如果必须开挖应先设置挡护结构。(3)洞内通过岩堆段措施:在按设计施作锚杆的前提下打设Φ50mm小导管并注浆作为超前支护,长度3.5m,每2m一环,环向间距30cm;开挖控制长度在1~1.2m并及时支护,确保施工安全。

a、光爆参数依据经验设计,在施工中根据爆破效果调整设计参数以求得最佳的爆破效果

b、在施工中炮眼内装药后必须堵塞炮泥。

c、每次计划进尺3.5m,炮眼深度3.7m。

(2)本隧道岩石属水平层岩,在施工中采取以下措施防止坍塌。

周边眼避开岩层层理并且周边眼间距不能大于50cm,孔内间隔装药并堵塞炮泥。

及时施作格栅、锚杆、挂网及喷砼支护。

锚喷支护施工见隧道施组总体部分8.4.11锚喷支护

8.6.4.5IV、V级围岩施工

沙坝隧道IV、V级围岩仅有950m,此节仅对IV、V级围岩作一般性的叙述。IV、V级围岩采用台阶法施工,台阶长度控制在一倍洞径左右。上台阶一次进尺1.5~2m,下台阶一次进尺2m,下部施工采用交错方式,必要时采用跳槽施工方式。

IV级围岩采用喷、锚、网作为初期支护。采用Ф25中空注浆锚杆进行支护,每延m5根,每根长2.5m。

V级围岩采用水平超前Ф25中空注浆锚杆,超前中空注浆锚杆每2m一环,环向间距0.4m,锚杆长3.5m;喷、锚、网、钢格栅作为喷锚支护,格栅钢架每m一榀,系统锚杆拱部每延m6根,长3.5m。

(1)弃碴场及弃碴方式:

全隧道共分进口1#、2#弃碴场、出口弃碴场、斜井弃碴场四处。各弃碴场地应在弃碴前做好挡碴墙、拦碴坝。出口弃碴场在完成弃碴后修筑排水沟与既有排水沟相连。

隧道进口工区在洞外设置弃碴转运场,有轨运输至转运场卸碴平台,再由自卸汽车倒运至1#、2#弃碴场;出口工区直接有轨运输至

弃碴场弃碴;斜井工区运输至斜井底部水平段,由单滚筒绞车单钩提升将矿车提升至斜井洞口外有轨运输至弃碴场。(2)洞内运输线路

本隧道在主洞内采用43kg/m钢轨、900mm轨距单线加会车道运输方案,会车道间距150~200m,并在两端设5号道岔。

轨道铺设原则必须满足钻眼、出碴、衬砌作业同时正常运行。

(3)斜井运输防滑措施

在斜井轨道中间安设滚轮,避免钢丝绳与枕木、道床、岩面发生摩擦并起到导向作用。

绞车自带深度指示器及防过卷装置,在钢丝绳上设明显的深度标志。

使用带防溜滑保险装置的矿车。

在斜井内安设电动防跑车装置。

⑥在列车挂钩处加保险栓。

(4)斜井与正洞相接处出碴线路

斜井内采用单线出碴线,斜井工区内正洞采用双线。

斜井与正洞出碴线采用5号单开道岔相接。

洞内两线之间采用5号窄轨渡线道岔相接。

8.6.4.7施工排水

隧道进口工区为上坡,采用自然排水;出口工区进洞400m后为反坡,采用机械排水;根据水量每隔一定距离开挖集水井,抽水机进行反坡逐级向洞外排水;斜井工区洞外从洞口向外设3%的反坡,避免雨水进入洞内,斜井工区洞内为反坡,隔一定距离开挖集水井与设计的泵房及水仓组成联合排水系统。

8.6.4.8衬砌防渗漏措施详见8.4.16洞内防排水第四条衬砌防渗漏措施

8.6.4.9隧道通风与防尘

为确保隧道内环境卫生,创造良好的工作环境,保证一线职工和施工人员健康,必须加大通风除尘措施,降低各种作业产生的粉尘和有害气体。主要包括如下措施:

沙坝隧道通风设备在设计中已经进行了配备。配备情况如表所

两套独立的通风系统同时运营。

两套独立的通风系统同时运营。

示。其中风管采用我局生产的DSR系列高强度涤纶塑胶帆布通风软

管,其密封性好,百m漏风率为1%,通风阻力小,风管摩擦阻力系

Qjs=5Ab/t=5×(55×3.5×1.4)×40÷45=1198m3/min

采用我局生产的WSFG型风管,百m漏风率为1%,漏风系数为:

p=1/(1-L×1%÷100)=1/(1-3606×1%÷100)=1.564

风机供风量:Q=p×Qjs=1.564×1198=1874m3/min

设计给出的通风方式为两台92—1型风机独立压入式通风,供风量为:2×1250=2500(m3/min),大于需风量1874(m3/min)

风管动压损失取110Pa

磨擦风阻:磨擦阻力系系数:α=0。0014

R=6.5×(α×L)/D5

=6.5×0.0014×3606/1.25

风管压力损失:Pys=R×Qjs×(Qjs÷p)÷3600+110=3449Pa<4800Pa(风机出口风压)

所以,该通风方案合理、可行。

由前面计算可知,工作面需风量Qjs=1198

漏风系数p=1/(1-L×1%÷100)=1(1-2300×1%÷100)=1.35

风机供风量Q=p×Qjs=1.35×1198=1617(m3/min)

设计给出的通风方式为两台SDF—№10型风机独立压入式通风,供风量为:2×1350=2700(m3/min)>1617(m3/min)

风管动压损失取110Pa

磨擦风阻:磨擦阻力系系数:α=0。0014

R=6.5×(α×L)/D5

=6.5×0.0014×2300/1.25

风管压力损失:Pys=R×Qjs×(Qjs÷p)÷3600+110=2582Pa<4800Pa(风机出口风压)

所以,该通风方案合理、可行,斜井工区通风距离短,可满足要求。

(2)在斜井与正洞相接处采用铁制风管接头,设置平顺的通风管路,减少通风阻力;采取优良的接缝处置技术,减少漏风。

在爆破、出碴、喷混凝土作业时进行喷雾洒水以清除这些作业所产生的粉尘,溶解部分有害气体。隧道施工中将在掘进面附近、装碴机上以及洞内每隔100m左右安装一定数量的喷雾器和洒水装置。

在掘进面、喷混凝土、锚杆施工等作业时工作人员配带防尘口罩,防噪音的耳塞及防护眼镜,减少吸入体内的粉尘含量,降低噪音对听力的影响,避免回弹物体对眼睛的伤害。

8.6.4.10洞内管线布置

进出口工区施工三个月,洞外及明洞工程2个月;斜井施

工三个月,泄水洞及洞外施工三个月,斜井施工三个月。

(2)Ⅲ级围岩掘进及衬砌进度:根据设备配套方案中进度的计算进、出口工区平均每日掘进能力6.7m,每月按照25工作日计算则月进度6.7×25=167.5m,考虑运距增加及施工干扰等因素,按月进度150m计;斜井工区每日掘进能力4.8m,月进度4.8×2.5=120m,由于在斜井内出碴运输受影响并且采用小容量运输车及排风等因素的影响,按月进100m计。二次衬砌在进、出口采用10m长单台车双模板衬砌,斜井采用10m长衬砌台车可以满足衬砌紧跟开挖的需要。

(3)Ⅳ、Ⅴ级围岩进度:其进度主要由上台阶进度决定。上台阶每日2m,平均每月按25天计则月进度50m,下台阶完成50m。

(4)水沟、电缆槽:水沟、电缆槽在隧道贯通后由洞中心向洞口施工,月进度450m,需要8.86个月。

考虑全断面施工干扰较小,设计中出口工区的277.2mⅢ级围岩由斜井工区和进口工区施工。施工工期按照三个工区工期最长者计算。

进口工区:3286.8/150+177.2/150+133/50+3+2++28.86=41.6

斜井工区:1966/100+100/100+3+3+3+1+2=32.66

则:计划工期为41.6个月,比设计提前1.13个月

由于是长隧道施工,充分的施工准备是保证工程计划完成的前提条件,所以本工期计算中安排施工准备均为三个月,考虑到斜井工区施工干扰较大和出口工区围岩较差的特点,计算中安排其富余一个月,衬砌及收尾滞后开挖按二个月计算。

8.6.6围岩量测、地质超前预报、水质分析

沙坝隧道在Ⅳ、Ⅴ级围岩段进行围岩量测。围岩量测主要项目有:地质和支护情况观察、拱顶下沉、洞口段地表下沉。在施工中及时进行围岩量测,对收集的量测数据进行分析,位移反分析论证围岩参数,推算最大位移,反馈于设计和施工。

在施工中采用TSP202型地质超前预报仪进行地质超前预报,预测围岩情况,指导施工。

在施工过程中,根据地质预报和观察到的掌子面地质情况,结合围岩量测情况对隧道地质进行认真分析DB37T 5135-2019标准下载,用以指导施工,围岩量测方法详见8.4.14变形量测。在施工过程中,及时提取隧道内水样,送水质化验部门检验,将化验结果上报设计单位。

质量保证措施详见第六部分《保证质量、工期、安全及施工环保、水土保持的主要技术措施》。

保证隧道不开裂、不渗、不漏。

8.6.8有关安全保证措施详见第六部分《保证质量、工期、安全及施工环境保护、水土保持的主要技术措施》。

8.6.9环境保护注意事项

8.6.9.1严格按设计弃碴,高标准修建防护和支挡结构,防止弃碴流失堵塞河道。弃碴完毕后表面整平还耕,不做耕地时要予以绿化。

8.6.9.3运输道路设专人养护,并配备洒水车洒水以预防粉尘污染。

8.6.9.4边仰坡如有可能采用绿色防护。

西站小学教学楼施工组织设计其它有关内容祥见第六部分《保证质量、工期、安全及环境保护、水土保持的主要技术措施》

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