秦岭公路隧道施工工艺

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秦岭公路隧道施工工艺

隧道支护施工工艺流程见图8.3.1。

采用凿岩台车打孔,钻孔保持顺直,锚杆孔位要求与设计孔位偏差不大于100mm,钻孔偏差不大于±50mm。

砂浆锚杆砂浆配合比按试验确定。注浆前采用高压风将孔内石屑清除干净,插入注浆管,当注浆管距孔底5~10cm时开始采用注浆机注入水泥砂浆,砂浆采用砂浆搅拌机拌和,并随浆液的注入缓慢拔出注浆管。对拱部锚杆注浆,在注浆管拔出后,孔口用橡胶塞或棉纱堵塞,插入φ22钢筋后,钢筋周围空隙也必须堵塞,防止浆液流失,保证锚固质量。

灌注砂浆后及时插入锚杆GBT51152-2015标准下载,插入长度不小于设计长度的95%。

施工工艺流程见图8.3.2。

(1)锚杆孔位与孔深必须精确,符合设计及规范要求。

(2)杆体在使用前必须严格保管,防止遇水生锈,以保证锚杆质量。

(3)锚杆孔注浆压力,要达到设计要求。

钢筋网一般在系统锚杆施作之后安设,但如遇到围岩松散地层,拱部易坍塌或掉块,为了给作业人员提供防护,可先施作钢筋网(必要时亦可先架设钢拱架),其网格为15×15cm及20×20cm方块形两种规格。钢筋网采用φ8钢筋事先加工制作成2×2m的方片,施工时运至工作面进行焊接安装。钢筋网加工制作及安装时应注意:

1.加工时要进行调直,除锈、去油污、确保钢筋质量要求。

2.铺设钢筋网前,先喷射5cm厚的C20砼形成钢筋保护层。

3.钢筋网铺设时,应随砼初喷面起伏敷设,并与壁面接触紧密。

4.钢筋网的节点与锚杆接头采用电焊焊接牢固。

钢拱架采用I16工字钢在加工厂加工成单元拱架,在洞内现场进行拼接安装,各单元之间采用钢板螺栓联接,严格按照设计要求间距布设。安装时拱架预与隧道轴线垂直并将基脚置于稳定的基础上,必要时在基脚挖槽设置槽钢以增加基底承载力。拱架安装后根据情况及时施作锁脚锚杆,相邻两拱架间加设纵向连接钢筋,以增强其整体稳定性。钢拱架安装前先初喷5cm厚的砼做为保护层,并按一定间距设置定位锚杆,并与拱架焊接牢固。钢拱架安装合格后,尽快喷射砼将拱架封闭密实。

在Ⅱ类围岩地段及断层破碎带施工时,针对地质情况采用Ф42小导管进行地层预加固。小导管注浆施工方法如下:

1.在施工前,对掌子面及5.0m范围内的岩层喷射砼封闭以防漏浆。

(1)小导管加工:小导管按设计长度进行切割,并将端头加工成锥形。尾部焊φ8圆钢环,从尾部50cm以外至楔端管体钻6~8mm孔,梅花形布孔,间距15cm。

(2)施工测量放样,沿拱部开挖轮廓线外沿标记出导管孔位。用钻孔台车或手持式风钻按标记孔位钻孔,根据围岩情况、导管长度、掘进进尺进行适当调整,外插角控制在8(~10(。纵向前后相邻两排小导管搭接的水平长度1~1.2m,完成钻孔后,将小导管打入。如果围岩松软也可用游锤或钻孔台车或手持风钻直接将小导管打入。

根据本标段地层的水文地质特点,基本无地下水或微量裂隙水,双液注浆主要用于加固围岩。对于超前小导管不易成孔部位,采用R32N自进式注浆锚杆,注浆工艺与超前小导管相同。

注浆时,将水泥和水玻璃分放在两个容器内,使用双液注浆泵或两台注浆泵按水泥浆、水玻璃体积比1∶1~1∶0.3配合比分别吸入水泥浆和水玻璃浆。两种浆液在混合器混合后注入浆管。

小导管注浆施工工艺流程见图8.3.4。

(一)按同一时间洞内作业最多人数计算

洞口工区同时作业最多人数为50人,斜井工区最多为40人。

Q=3·k·m(m3/min)

3—每人每min供应的新鲜空气(m3);

k—风量备用系数,取k=1.25;

m—洞内同时作业最多人数。

Q=3×1.25×50=187.5m3/min

Q=3×1.25×40=150m3/min

(二)按工作稀释炮烟浓度计算

G—一次爆破最大装药量,洞口工区均取G=737.5kg,斜井工区取G=782.23kg。

L—隧道施工长度(m)

S—隧道开挖断面积(m2),洞口工区取S=112.16m2,斜井工区取S=89.78m2

t—稀释炮烟至允许浓度所需时间,取t=30min

(三)按洞内同时作业内燃机最大功率计算

q—内燃机每千瓦每分钟所需风量,q=4m3/kw·min

ΣN—同时作业内燃设备总功率(kw)(装载机按其功率的三分之二计算,运输空载车按其功率的三分之一计算)。

内燃设备主要考虑,1台CAT966D装载机(功率149kw)和2台沃尔沃自卸汽车(功率为137kw)同时作业,按1辆空车、1辆重车计算,所需风量为:

Q=q·ΣN=4×[(2/3)×149+(1/3)×137+137]=1128m3/min

按1台CAT966D装载机(功率149kw)、1台波依特D600T铲装机(206KW)和4台沃尔沃自卸汽车同时在洞内作业,按2台空车、2台重车计算,所需风量为:

Q=q·ΣN=4×[2/3×(149+206)+(1/3)×2×137+2×137]=2408m3/min

(四)洞内按最小允许风速计算

V最小—洞内最小允许风速,取0.15m/s

S—隧道施工断面积(m2)

Q=0.15×112.16×60=1009.4m3/min

Q=0.15×89.78×60=808m3/min

比较以上计算风量,取其最大者,作为计算风量

Q洞口=1140.3m3/min

Q斜井=2408m3/min

三、风机实际所需风量计算

在实际通风过程中,由于管道深风影响,产生风量损失,在选用风机时,必须考虑风量损失,风机实际所需风量以下式计算:

Q洞口=PQ1=1.05×1140.3=1197.3m3/min

斜井工区通风分近期和远期两种方案。近期是在洞口段开挖完成之前,由斜井外压入式通风,预计施工长度1500m;远期通风方案为,洞口段开挖完后,通过正洞压入式通风,通过斜井向外吸出污浊风流,压入式风管长度按2900m计算,所以:

Q洞口=PQ1=1.18×2408=2841.4m3/min

Q洞口=PQ1=1.38×2408=3323m3/min

V=Q洞口/(S·60)=1197.3/(88.52×60)=0.23m/s>0.15m/s

V=Q斜进/(S·60)=2841.4/(89.78×60)=0.53m/s>0.15m/s

故风量能够满足洞内风速要求。

为保证工作面具有足够的风量,并在出风口保持一定的风速,风机必须具有足够的压力,以克服风管阻力。

洞口工区仅计算风管磨擦阻力,为了满足隧道远期通风要求,选用φ1800mm的塑料风管。

h阻=а(LU/S3)·Q2

а—风管磨阻系数,取а=0.00013

S—管道断面积(m2)

U—风管管道周长(m)

Q—风机风量(m3/s)

h阻=а(LU/S3)·Q2=0.00013×(400×1.8л)×(1197.3/60)2/[л(1.8/2)2]3

斜井工区选用Ф1800mm塑料风管。

h阻=h磨阻+h局=а(LU/S3)·Q2+ξ·Q2/2gs2

ξ—风管局部阻力,取0.1

g—重力加速度,取9.8m/s2

=а(LU/S3)·Q2+ξ·Q2/2gs2

=0.00013×1500×1.8л/[л×(1.8/2)2]3×(2841.4/60)2+0.1×(2841.4/60)2/{2×9.8×[л(1.8/2)2]2}

h磨阻=а(LU/S3)·Q2

=0.00013×2600×1.8л/[л×(1.8/2)2]3×(3323/60)2

根据以上计算的风量和压力,通风机选配见表8.5.1。

表8.5.1隧道通风设备参数表

风机风量(m3/min)

洞内最小风速(m/s)

防排水是影响隧道施工质量的关键因素,特别是长大隧道,其防排水对以后线路的运营和安全尤其重要。本隧道施工采用防、排相结合的方法防水。在物探手段上,加强地质预报,探明水系走向及水量大小,做到提前预防,在施工工艺上,采用无钉孔铺设防水层技术,加强结构缝的防水措施,确保隧道表面无渗漏现象发生。

软式透水管分环向和纵向两种,均采用软式透水管,环向为Ф100mm纵向盲沟,边墙底横向安装Ф50mm的PVC硬塑管,将环向和纵向盲管的地下水汇集,并引排至排水侧沟内。

(一)软式透水管安装工艺流程

软式透水管安装工艺流程见图8.6.2。

(二)软式透水管安装方法

隧道开挖后,根据设计要求,或地下水分布情况,在适当位置布设软式透水管盲沟。其施工方法如下:

1.首先在安设盲沟的位置将岩面找平,清除岩石尖角、坑洼地方砂浆找平。

2.将先加工好的透水管沿拱部环向采用锚固钉及PE板条锚固在岩面上。锚固钉长5cm,PE板事先裁剪成8×20cm的窄条,锚固钉间距按50cm设一处。固定时先固定拱部,后固定两侧,必须注意两侧墙脚要留有足够的长度,以便与纵向透水管相接。

3.透水管固定好后,要仔细检查水管接头是否严密,管壁有无破损,管身是否顺直,如有问题,必须调整至满足要求。

4.及时采用喷射砼将盲管封闭,并喷砼至设计厚度。

5.在纵向排水管安装后,按照设计要求与纵向排水管连接,形成网状排水系统。

结构缝主要有施工缝和变形缝,施工缝采用设置遇水膨胀橡胶止水条的办法,施工时,在上循环浇注砼接头中部预留一凹槽,待进行下循环衬砌前,采用粘结剂将止水条固定在凹槽内,封好堵头模板,浇注砼。变形缝采用橡胶止水带防水,止水带设于变形缝砼中部,两侧各埋入其宽度的二分之一。施工中在未浇注另一半砼之前要对止水带加设保护膜,防止止水带遭受破坏,浇注砼时,要防止止水带错位,同时不允许止水带扭曲和变形。施工缝防水构造见图8.6.4。

图8.6.4施工缝防水构造图

本标隧道衬砌主要为复合式衬砌,在洞口地段56mⅡ类围岩,采用模筑衬砌,衬砌必须紧跟开挖工作面,其余地段为复合式衬砌,采用整体式钢模板台车施工。

复合式衬砌的初支完成后,二衬施工时间由围岩量测结果确定,当周边围岩的收敛变形基本稳定后即可施工,其施工工艺流程见图8.7.1。

复合式衬砌采用整体式钢模板衬砌台车施工,台车长度为10m。砼在洞外拌和站集中拌制,由砼输送搅拌车运至衬砌工作面,泵送入模,插入式振捣器和附着式振动器振捣,确保砼质量和衬砌表面光洁平整。

(一)衬砌前的施工准备

衬砌施工前,先进行场地清理,中线及标高测量,检查断面尺寸是否符合设计要求,切除外露钢筋和锚杆头,修整找平锚喷面,铺设防水层。完成钢筋绑扎(洞口Ⅱ类围岩段)后将衬砌台车就位,涂刷脱模剂,将台车固定牢固。同时,调试好施工机具,进行砼灌注前的一切准备工作。

砼在拌和站集中拌制,做好原材料质量控制,准确计量,严格按试验配合比拌制砼,控制好水灰比和坍落度,以满足砼良好的和易和对方面军性要求。为保证砼拌和质量,确定由拌和站集中进行拌制。砼出料后,由搅拌运输车运送,运输时间不得超过45min,以防上产生离析和初凝,如发现初凝的砼,必须报废,不得重复使用。

砼衬砌时,先对墙脚砼基础进行凿毛并清理干净,在铺薄层砂浆后浇筑砼。砼浇筑时要从两侧分层对称浇筑,防止形成偏压。每浇筑一层。必须采用插入式振捣棒振捣密实,使砼充满所有空间。拱圈浇筑中的间歇及封顶层面为辐射状。封顶采用钢管压筑法施工,必要时预埋注浆管,对顶部进行压浆,确保封顶密实度要求。

砼捣固时,必须注意如下要点:

1.一振点的捣固延续时间,应使砼表面呈现浮浆和不再沉落。

2.振捣器的移动间距不大于振捣器作用半径的1.5倍。

3.捣固棒与模板的距离不大于其作用半径的0.5T/CECS151-2019 沟槽式连接管道工程技术规程及条文说明.pdf,以避免碰撞钢筋、模板、预埋件等。

4.振动棒插入下层洞内的深度不小于50mm。

5.施工中按规定要求在灌注砼现场作试件,并详细填写施工记录。

砼灌注完成10~12h后,松开模板拱脚两侧的支撑丝杆,打开各进料窗口,开始洒水养护,以保持良好的硬化条件。当封顶砼强度达到设计强度的70%以上时,方可拆模,并继续养护7~14天。

第八节垫层、水沟及电缆槽施工

隧道铺底对影响出碴运输效率至关重要,良好的运输条件不但可以提高车辆的运行速度DB51T 5058-2020标准下载,而且对车辆的维护保养起到很大作用。为此,在隧道施工时,铺底工作安排在开挖、支护工作后及时施工。

垫层施工之前,先将底部的松动岩石或污泥砂清除干净,安装两侧端模,在两侧准确测出设计标高位置,作为浇注标高控制点。检查断面尺寸满足设计要求后,铺设C15砼至路面面层底标高。人工摊铺,机械振捣。

水沟及电缆槽施工,均采用定型模板,模板内侧面铺设白铁皮。施工时,准确测设中线及标高,模板上涂刷优质脱模剂,保证墙面光洁平整,颜色一致。浇注时须分层捣固密实,确保砼质量和侧墙,线条直顺、美观。

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