某隧道施工总体及施工组织设计方案

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某隧道施工总体及施工组织设计方案

钻爆法开挖是否经济、高效,关键是控制好超欠挖,钻爆施工中将采取如下措施:

⑴根据不同地质情况,选择合理的钻爆参数,选配多种爆破器材,完善爆破工艺,提高爆破效果。

⑵提高画线、钻眼精度,尤其是周边眼的精度,是直接影响超欠挖的主要因素,因此要认真测画中线高程某市某花地花园住宅小区市政工程施工组织设计,准确画出开挖轮廓线。

⑶提高装药质量,杜绝随意性,防止雷管混装。

⑷断面轮廓检查及信息反馈:了解开挖后断面各点的超欠挖情况,分析超欠挖原因,及时更改爆破设计,减少误差,配专职测量工检查开挖断面。

初期支护能迅速控制或限制围岩松驰变形,充分发挥围岩自身承载能力,是隧道施工的重要环节。严格按照有关规范和设计要求进行施工,做好初期支护,保证隧道施工和运营安全。

水泥:425#普通硅酸盐水泥

砂:机制砂、细度模数>2.5

水泥:砂:石子:水:硅粉:高效减水剂=1∶2.47∶1.53∶0.43:0.1:0.007

施工过程:先将水泥、砂、石子、水、硅粉和高效减水剂按配合比投入强制式搅拌机进行拌合,然后由搅拌运输车运至洞内,卸至喷射机进料口,在喷嘴处再加入液态速凝剂4~7%后,喷射岩面上,工艺流程见《湿喷砼施工工艺流程框图》。

筛网Ф10mm(滤出超径石子)

湿喷混凝土施工工艺流程图

·喷射作业应分段、分片、分层,由下而上,依次进行,如有较大凹洼时,应填平。

·喷砼作业前,应清除所有的松动岩石,并使岩面保持一定湿度。

·速凝剂掺量准确,添加要均匀,不得随意增加或减少。

·钢拱架与岩面之间的间隙必须用喷射砼充填密实,喷射顺序先下后上,对称进行,先喷钢拱架与围岩之间空隙,后钢拱架之间,钢拱架应被喷射砼所覆盖,保护层不得小于4cm。

·砼分2~4次喷射,拱部一次喷射厚度5~6cm,边墙一次喷射厚度7~10cm,分层喷射的间隔时间一般为15~20min。

⑴钻完孔后,用高压风吹净孔内岩屑;

⑵采用NZ130A型砂浆锚杆专用注浆泵灌注砂浆。注浆时将注浆管插入钻孔中,使管口离孔底10cm,并随水泥砂浆的注入缓慢匀速拔出,砂浆随拌随用,一次拌合砂浆在初凝前用完。

⑶注浆完成后,迅速将锚杆插入锚杆孔直至孔底,并上紧垫板。

⑴根据设计要求,在加工厂利用胎架分节加工制作;

⑵钢格栅分节运至开挖面,就地拼装。架设时中线、高程和垂直度由测量技术人员严格控制;

⑶相邻钢格栅之间用Φ22钢筋联接为一体;

⑷将锚杆与钢架焊接连为整体。

钢格栅安装程序见《钢格栅安装工艺流程框图》。

钢筋网采用φ6或φ8钢丝加工成方格网片,纵横钢筋相交处可点焊成块。

有钢格栅时,将钢筋网点焊在两榀钢格栅的外弧上,无钢格栅时,用短锚筋固定在岩面上随岩面起伏铺设。

钢格栅安装工艺流程框图

四、超前小导管预注浆施工

钢管采用外径Ф42mm、壁厚3.5mm的热轧无缝钢管,钢管长度3.5m。为便于超前小导管插入围岩内,钢管前端加工成尖锥状,尾部焊Ф6加劲箍。管壁四周按15cm间距梅花形钻设Ф10mm注浆孔,尾端1m范围不钻设花孔,作为止浆段。

其施工程序见表7主要分项工程施工工艺框图中的《超前小导管预注浆施工工艺流程框图》。

1、加强装运碴设备的维护保养,备足易损配件,发现故障及时排除。

2、设专人养护道路,保持道路平整、无积水,定期铺碴维修。尤其雨季,设专人及时排除不安全隐患。

3、加强洞内排水与照明,保持洞内有良好照明和路况。

4、加强通风,保证洞内空气新鲜。

5、弃碴场采用推土机平整,专人指挥倒碴。

6、教育司机遵守交通规则,礼貌行车,严禁带故障行车和酒后驾车。

7、施工便道经常洒水,防止尘土飞扬。

仰拱施工超前二次衬砌进行,软弱围岩段,仰拱随初期支护及时修筑,以利于初期支护结构的整体受力。为减少施工干扰,仰拱施工分段进行。仰拱施工采用仰拱大样挡头板控制仰拱尺寸,仰拱浇筑前清除浮碴,排除积水。两侧衔接部位捣固密实。

仰拱填充待仰拱砼达到设计强度70%后进行。在施作前清除仰拱面的碎碴、粉尘,并冲洗干净,不得有积水。

防排水采用“以排为主,防、排、截、堵相结合”的综合治理原则。本隧道采用的防排水措施为:二次衬砌采用防水混凝土,混凝土抗渗标号不低于S6;在全隧道拱墙初期支护与二次衬砌间铺设EVA复合土工布防水板;在施工缝、变形缝处设置橡胶止水带。采用的排水措施为:隧道内路面两侧设排水沟,隧道内仰拱以下设中心深排水沟,全隧道拱墙初期支护与二次衬砌间环向设置环向盲沟,地下水丰富地段加密。

EVA复合土工布防水板在初期支护和盲沟完成后进行铺设。防水板的铺设采用防排水板铺挂台车进行施工,采用无锚钉和双缝焊接铺设。铺设时土工布靠初期支护一侧铺设,防水板挂在11号铁丝上,纵向铁丝比模筑混凝土灌注段长2m,铁丝一端固定在ф12mm的锚固钉上。防水板接头用专用粘结剂粘结或爬焊机焊接。其施工程序为:

⑴先切除钢筋等突出部分,然后用锤铆平抹砂浆素灰。

⑵有突出的管道时,切断、铆平后用砂浆素灰抹平。

⑶洞外焊接大幅复合式防排水板,其长度比隧道边墙开挖轮廓线和拱部开挖轮廓线略长,每大幅宽度6~8m。

⑷焊接(粘接)质量检查合格后,将其卷成筒状待用。

⑸拱部大幅复合防排水板无锚钉铺设:

①将防水板铺设台架移至作业地段;

②沿隧道拱顶中心线纵向铺设尚未充气的圆柱型气囊;

③在支撑架上纵向铺设悬承用φ6圆钢拉丝和11#铁丝;

④将一个循环长度卷成筒状的防排水板置于支架中央,放开防水板使之自由垂落在支撑架两侧;

⑤旋转丝杆将支撑架升起,使防水板尽量紧贴喷混凝土面;

⑦卸掉上一循环固定悬承拉丝的膨胀螺栓,将上循环的拉丝露头与本循环的悬承拉丝逐根相连,张拉铁丝将防排水板与壁面贴紧,之后将悬承拉丝的另一端固定在临时膨胀螺栓上。

⑧悬承顺序为先拱后墙,由上而下进行,考虑到拱部受力较大及悬承拉丝有一定的弹性变性,拱顶及两侧拱脚各设置2道φ6圆钢悬承;

⑨相邻循环防水板之间的搭接缝,采用15cm宽的三合板置于锚喷与前一组防水板端头作为粘(焊)接平面,边粘(焊)边沿移动三合板,粘(焊)接毕撤出三合板;

⑩旋转丝杠下降支撑架,随衬砌级体放掉气囊中空气,取出气囊。其施工工艺流程见表7主要分项工程施工工艺框图中的《防水板施工工艺流程框图》。

在洞内工作缝、伸缩缝、沉降缝处设置橡胶止水带。其施工程序如下:

⑵安装内侧挡头板,并在内侧挡头板上按环向间距0.5m安装φ10mm两端加工成弯钩的止水带固定钢筋;

⑶由拱顶向两侧逐段铺设橡胶止水带,逐段安装外侧挡头板,并用固定钢筋将橡胶止水带固定;

在安装过程中止水带的长度留一定的余量,不能绷紧,止水带安装位置径向处于衬砌中部、纵向以工作缝、伸缩缝、沉降缝为中线两模衬砌各占一半止水带宽度;灌注衬砌砼时,随时注意止水带位置的变化,防止被砼横向压弯变形,止水带周围砼振捣密实。

根据施工断面渗水情况,二次衬砌铺设防排水板前由拱顶向两侧安设环向透水管盲沟,两侧墙角铺设纵向透水管盲沟,环向盲沟与纵向盲沟相连通。环向透水管沿环向每隔1m用薄铁皮和锚钉固定。

1、立模设专人指挥,以防防水板损坏,衬砌台车定位时要精确测量中线和水平。

2、每次衬砌砼前要进行超欠挖检查,并请监理工程师检查认证。

3、将浇筑范围内积水、泥浆、油污等杂物清除干净方可砼浇筑施工。

4、衬砌端头模板按标准形式制作,并按要求安装止水条。

5、砼灌注过程中及时安放预埋件,同时做好设备安装孔的预留。

6、灌注砼时两侧对称进行,两侧灌注高差不超过1m。混凝土采用分层浇注,每层厚约25cm。砼灌注过程中要注意振捣,防止过捣或漏捣现象出现,保证砼密实,表面光滑,无蜂窝麻面。振捣时间以混凝土开始泛浆、不冒气泡和不再沉落为止。封顶由封顶口倒退逐一泵送砼,以确保拱顶砼回填密实。

7、砼浇注完后,及时洒水养护,养护时间不少于14天,在养护期间使混凝土表面保持湿润。

8、砼泵应连续运转,输送管宜直,转弯宜缓,接头严密,泵送前润滑管道。灌注结束清理现场,及时检修、保养输送泵和清洗管道,以备下循环使用。

洞内砼路面施工待隧道二次衬砌施工完毕后进行,由洞内向洞口方向施工。路面砼由洞外砼搅拌站自动计量拌和,砼运输车运输,人工进行铺料,辊轴式摊铺整平机整平,平板振捣器振实。其施工工艺流程见表7主要分项工程施工工艺框图中的《洞内砼路面施工工艺流程框图》。

水沟电缆槽施工在模筑衬砌、仰拱施工、仰拱填充及路面砼完成后进行。

水沟电缆槽施工采用组合钢模板浇筑,立模时严格控制尺寸、标高,同时检查是否固定稳固,确保位置准确不跑模;按设计位置预埋泄水管。边沟盖板采用预制方式,盖板铺设平稳,盖板与沟缝的缝隙用砂浆填平,不得晃动。

十一、洞内装饰及设备安装

洞内装饰及设备安装在二次衬砌和洞内路面及侧沟施工完毕后进行。边墙及拱顶采用防火涂料喷涂。喷涂前,清洗干净衬砌表面的灰尘、油烟等杂物,喷涂时,注意厚薄均匀,表面光滑圆顺,交接部位成直线,以确保装修美观。设备安装打孔时注意钻孔深度,防止防水板穿孔破坏。

第四节监控量测及信息反馈

一、监控量测项目及方法

监控量测是新奥法设计、施工重要环节,目的在于掌握围岩变形动态,了解支护结构稳定状态,谋求设计和施工的经济性、安全性,并反馈于设计、指导施工,根据本隧道特点及新奥法施工原理,施工中做到严格按设计要求进行监控量测。

监控量测项目、仪器及方法见《监控量测项目、仪器及方法表》。

监控量测洞内项目测点布置见图《施工监控量测测点布置示意图》。

监控量测项目、仪器及方法表

地质状况、支护裂缝观察、描述、记录、制表,地质罗盘等

每次开挖和支护后逐断面进行

设点、精密水准仪、水准尺

每20~50m一个断面,每断面1~3个测点

每10榀钢支撑设一对压力计

围岩内部位移(洞内设点)

洞内钻孔中安设单点或多点位移计

每30~100m一个断面,每断面2~22个测点

支护、衬砌内应力,表面应力及裂隙

砼内应力计,测缝计及表面应力解除法

代表性地段量测,每断面设11个测点

2其中1、2、3项为必测项目,4、5、6、7项为选测项目

施工监控量测测点布置示意图

二、监控量测资料整理及信息反馈

1、及时根据量测数据绘制周边位移,拱顶下沉时态曲线,以及距开挖面距离关系图等。

2、对初期的时态曲线进行回归分析,选择与实测数据吻合的函数进行回归分析,预测可能出现的最大拱顶下沉及周边收敛值。

3、根据开挖面状态,周边位移,拱顶下沉量的大小以及速率综合判断围岩及支护的稳定性。

4、根据量测结果及下表初步规定指导施工。

变 形 管 理 等 级 表

Un/3≤U0≤2Un/3

注:U0—实测变形值;Un—允许变形值

东门关隧道由于进、出口段地质条件复杂,洞身围岩条件差,围岩质软破碎,并有少量地下水,工程地质条件差。为此在施工过程中,我们将高度重视地质超前预报工作,确保施工安全。

地质超前预报工作能准确判定开挖面前方工程地质、水文地质情况,为施工和设计单位提供第一手地质资料,以便设计和施工单位及时修改设计和施工方案,并在机具和材料上准备充分,最大限度减少坍塌、水灾及人员伤亡事故。

第五节隧道施工辅助系统

为了达到尽早开工的目的,隧道出口施工前期临时采用内燃发电机供电,待隧道出口端高压电引入后,采用高压电力引入的供电方式,内燃发电机作为备用电源。隧道进口端由于没有可利用高压电源,采用自发电解决,配4台250kW的内燃发电机作为施工电源。隧道出口生活用电采用高压电引入方式,隧道进口生活用电采用当地既有电源。

洞内的动力及照明供电线路布置详见下图。

隧道施工用风、水、电洞内管线布置图

为满足隧道风动凿岩机、喷混凝土设备等施工用高压风,在隧道进、出口洞口处各设一座空压机站,根据施工中风动凿岩机等机械所需高压风量,两空压机站各配2台20m3/min、2台10m3/min的电动空压机,备用1台20m3/min的内燃空压机。集中送风管采用φ150mm的无缝钢管,主管路每隔100m设分装闸阀,在管路最低处设置油水分离器。高压风管的洞内布置位置见《隧道施工用风、水、电洞内管线布置图》。

沿线大部分地段均有水源分布,基本可以满足生活及施工用水,拟在隧道进、出口各设泵站一座,安装两台150S78型高扬程水泵,一用一备,配φ100钢管为输水管,泵送至两洞口高位水池内。在隧道进、出口洞口山坡上,距隧底高差50m左右各设一座高位蓄水池,水池容量为100m3。

东门关隧道出口工区为上坡施工,采用顺坡自然排水系统,排水沟纵向坡度不小于3‰,施工时视水量大小在隧道两侧(或单侧)挖出排水沟;东门关隧道进口工区为反坡施工,采用机械排水,施工时视水量大小,在洞内每50~70m设一集水坑,用潜水泵将掌子面积水抽至集水坑,再用抽水机将集水坑内的水排出洞外,排水管用ф150mm钢管。每个施工工区洞外挖一沉淀池,洞内污水排入池内,经过沉淀处理符合排放标准后排走。排水示意见下图。

排出洞外φ150钢管抽水机集水坑潜水泵

四、施工通风和粉尘污染防治措施

粉尘防冶控制标准是每立方米空气中含量不大于2mg。隧道施工中,掘进工作面粉尘量最高,按作业内容划分,以钻爆和出碴时粉尘浓度最大。主要防止措施:

⑴湿化凿岩标准化:全隧道采用湿式钻孔使岩粉湿润,减少扬尘。

⑵机械通风正常化:机械通风是降低粉尘浓度的重要手段,不但放炮后通风,而且装碴、喷射砼期间常通风,风速控制在1.5~3.0m/s左右。

⑶喷雾喷水正规化:爆破后及装碴期间向碴堆、岩壁、洞内路面喷雾洒水,降低粉尘、溶解有害气体、降低作业面温度、净化空气。

⑷人人防护普遍化:爆破后及喷射砼时作业面人员必须戴防护口罩。

⑸采用湿喷技术,且砼在洞外搅拌。

⑹采用GCL150除尘器。

第六节特殊不良地质地段隧道施工

隧道施工预防坍方首先做好地质预报,选择相应的安全合理的施工方法和措施。在施工过程中主要做到以下几点:

⑴先排水:在施工前和施工中均应采取相应的防排水措施,尽可能将隧道外之水截于隧道之外,特别是含泥岩地段。

⑵短开挖:各部开挖工序间的距离要尽量缩短,以减少围岩暴露时间。

⑶弱爆破:在爆破时,要用浅眼、密眼,并严格控制用药量。

⑷快、强支护:每部开挖后要及时进行初期支护,针对地压情况,确保支护结构有足够的强度。

⑸快衬砌:衬砌工作须紧跟开挖工作面进行,力求衬砌尽快成环。

⑹勤检查、勤量测。发现围岩变形或异状,立即采取有效措施及时处理隐患。

坍方发生后,首先应防止坍方范围继续扩大:

①在坍方范围的顶部与侧壁危石及大裂缝,应先行清除或锚固。

②加强原有支护。对坍方范围前后原有的支护进行加固,以防止坍方扩大。

③在坍方范围内架设支撑或喷射混凝土,必要时加设锚杆。

④加快衬砌。对坍方两端应尽快作好局部衬砌,以保证坍方不扩大。

如坍方体积较小,且坍方范围内已进行喷锚或已架设好较为牢固的构件支撑时,可由两端或一端先上后下地逐步清除坍碴,随挖随喷射混凝土,随架设临时构件支撑支顶。

如坍方体较大,或地表已下沉,或因坍体堵塞无法进入坍方范围进行支护时,则可注浆加固坍体,然后用“穿”的办法在坍体内进行开挖、衬砌。

坍方地段采用Ф50(长4.5m)小导管超前预注浆,既可达到加固坍体的目的,与钢支撑组合,又可起到支承坍体的棚架作用,双液注浆加固施工工艺流程如下。

⑶注浆加固施工注意事项:

①小导管外露端部与钢支撑之间应焊接牢固。

②每一循环开挖之后,立即架设钢支撑并喷混凝土充填。

③每一循环小导管之间应保持不小于1.0m的搭接长度。

④钢支撑要尽快形成闭合环,必要时在拱、墙脚设临时横撑或仰拱。

⑤在格栅拱脚处打锁脚锚杆,并将钢支撑与锚杆焊接在一起,使之形成整体受力。

⑥必须爆破时要严格按设计进行,认真施作,确保不再塌方。

对隧道涌水采取“泄、堵、排”综合处理措施。

“泄”就是做好超前地质预报,对可能发生涌水的地段按设计要求进行超前地质钻探,根据钻探结果,判明涌水情况。对于间隙性涌水可采用泄水孔进行排水。

“堵”主要采用注浆堵水封堵裂隙、隔离水源、堵塞水点,以减少洞内涌水量,改善施工条件。对于不间断涌水可采用注浆帷幕的形式进行治理,浆液采用水泥浆—水玻璃双液浆。

应根据实际情况选择注浆材料及合适的注浆工艺,对于突水地段,可用高压注浆代替渗透注浆。

在大量涌水、流速大的条件下,单纯注浆要耗费大量浆液,为节省浆液材料可先压注砂、砾石、岩屑等,利用这些材料充填过水通道,缩小过水断面,增加浆液流动阻力,防止跑浆。

三、软弱围岩及大变形地段施工

根据招标文件及参考资料,东门关隧道地质条件较复杂,软弱围岩地段在施工中有可能产生坍塌或大变形,施工中应引起高度重视,我们将采取如下措施:

⑴如地下水是由地表补给,应在地表设置排水系统引排。对承压水,应在每个掘进循环中,在掌子面处钻超前探孔,以探明地下水情况。

⑵水量较小时,应随工作面的向前推进挖好排水沟;水量较大时,先进行注浆止水,尽可能将隧道外之水截于隧道之外。

通过软弱围岩及大变形地段时,各施工工序之间的距离尽量缩短,并尽快进行全断面衬砌封闭,以减少岩层暴露、松动和地压增大。

①采用爆破法掘进时,严格掌握炮眼数量、深度及装药量,尽量减少爆破对围岩的震动。

②采用分部开挖时,其下部开挖采取左右两侧交替作业,并尽早封闭成环。

①支护作业必须紧跟开挖面,支护宁强勿弱,并经常检查加固。

②开挖面先初喷射一层4cm厚混凝土,再架设钢支撑。

③加长锚杆并扩大锚设范围,抑制围岩变形;采用自进注浆锚杆,防止锚孔塌孔而影响锚杆施工,实现长锚杆施作。

④采用可伸缩钢拱架,允许围岩在一定范围内变性,使围岩压力得到一定程度的失放。

JGJ/T 403-2017标准下载⑤分部开挖时采用临时仰拱尽早使支护结构封闭成环。

⑥加强量测工作,以修正支护结构的强度。

衬砌紧跟开挖面且衬砌断面尽早封闭。

第七章各分项工程的施工顺序

隧道采用进、出口两个工作面组织施工成都市钢材生产车间钢结构施工组织设计,具体施工顺序为:

洞口工程→洞内开挖与初期支护→仰拱及仰拱填充→防排水设施→二次衬砌→洞内路面及水沟电缆槽→洞内装修→竣工收尾。

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