白家坝隧道初期支护

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白家坝隧道初期支护

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-19 2728


 国道主干线西安~汉中高速公路XH—26合同段白家坝连拱隧道初期支护施工方案、施工方法

  第一节 施工方案

  根据本项目的工程特点、工程规模及工期要求,白家坝隧道的施工由出口方向掘进;开挖顺序:开挖中导洞→贯通后施工中隔墙→施工左幅明洞→施工左幅侧导洞→至Ⅵ类围岩后左幅主洞开挖→回填反压左幅明洞段→右幅明洞开挖→右幅侧导洞开挖→至Ⅵ类围岩后右幅主洞开挖→正常掘进。隧道施工采用机械化施工方案,形成开挖、支护、衬砌顺序作业。

  一、洞口开挖及洞口地表加固处理开挖前应对围岩进行预加固措施。

  采用超前预注浆锚杆加固岩层后,用钢拱架紧贴洞口开挖面进行支护,再进行开挖作业。洞身开挖中,支撑应紧随开挖工序,随挖随支。施工支护采用25cm厚的网喷砼,系统锚杆支护;架立钢拱架或格栅的间距为0.8m.

  二、隧道开挖初期支护洞身开挖

  采用自制多功能台架人工手持风钻钻眼,光面或预裂爆破,装载机装碴自卸汽车运输。洞身浅埋及偏压地段采用环状开挖留核心土施工方法,以“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、快支护、勤量测”作为本隧道施工的指导方针。

  开挖完成后及时施做格栅 架、锚杆和挂网混凝土初期支护及下循环超前支护。

  三、通风、排水通风:在洞口设置3CKW鼓风机,采用Ф600拉链式风管,通风。

  排水:反坡施工时采用潜污泵抽水,通过Ф100钢管排出洞外,顺坡施工时采用自然水流水和潜水泵抽水相结合的施工排水方式。

  洞外设沉淀池,经处理后排出,以防污染环境。

  第二节 施工方法

  一、洞口、明洞与浅埋地段

  (1)洞口及浅埋地段开挖洞口段浅埋及偏压地段开挖,严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、早封闭、勤量测”的原则施工。洞口段浅埋及偏压地段采用环状开挖留核心土的施工方法:先进施作超前支护(小导管注浆加固地层)开挖上部环状土并进行拱部初期支护→核心土开挖→下部开挖及初期支护→进入下一循环。

  拱部环状土开挖完成后,初喷砼5cm,检查修整断面,按设计架立格栅钢架、安设纵向连接筋,网架架立完成后要进行中线、高程及净空尺寸检查(施工误差,预留变形量为钢架加工及架立时所必需考虑的)。

  经检查合格后,及时在钢架与围岩间设置砼垫块,施作系统锚杆、挂钢筋网、复喷砼至设计厚度。拱部初期支护施工完后,开挖核心土。

  如果拱部监控量测变形较大或有扩大趋势时,在监理工程师许可下可适当加设初期,以确保施工安全。核心土开挖完成后,进行下部开挖,采用跳槽方式开挖。开挖完成后,及时初喷砼,同时接长格栅拱架,施工系统锚杆,挂网,复喷砼至设计厚度。进入下一循环。

  施工时为确保安全,施工前备用一定数量为止围岩松动坍塌的钢构件,钢构件采用定型工字钢制作,结构形式及其连接方式应简单牢固,易于装卸、使用。同时备用足够数量的超前小导管,在围岩极为破碎时,在监理工程师许可下,可根据实际情况加密、加长或全断面布设超前注浆小导管。

  (2)Ⅱ类围岩复合式衬砌段施工Ⅱ类围岩复合式衬砌段原则上采用侧壁导坑施工方法。

  一般情况下采用所工作部环状开挖前,先施工超前小导管注浆,加固地层。拱部环状土开挖完成后,初喷砼5cm,检查修整断面,按设计架立格栅钢架、安设纵身连接筋,钢架架立完成后要进行中线、高程及净空尺寸检查(施工误差,预留变形量为钢架加工及架立时所必需考虑的)。经检查合格后,在钢架与围岩间设置砼垫块,施作系统锚杆、挂钢筋网、复喷砼至设计厚度。拱部初期支护施工完成后,开挖核心土。开挖完成后及进初喷砼,接长格栅钢架,施工系统锚杆,挂钢筋网,复喷砼到设计厚度。进入下一循环。

  (3) Ⅲ类围岩

防渗膜是以pe膜作为基材,与土工布复合而成的防渗材料,它的防渗性能主要取决于pe膜。东方防渗膜应用的pe膜,主要有聚氯乙烯和聚乙烯、EVA(乙烯/醋酸乙烯共聚物),它们是一种高分子化学柔性材料,比重较小,延伸性较强,适应变形能力高,耐腐蚀,耐低温,抗冻性能好。其主要机理是以塑料薄膜的不透水性隔断土坝漏水通道,以其较大的抗拉强度和延伸率承受水压和适应坝体变形。

复合式衬砌段施工Ⅲ类围岩复合式衬砌段开挖施工采用侧壁导坑法;

  与Ⅱ类围岩相同,只是依照围岩地质情况主洞采用上下台阶法开挖。初期支护与Ⅱ类围岩相同。

  (4)Ⅳ类围岩段施工Ⅳ类围岩采用中导洞贯通后施作中隔墙,主洞全断面开挖或上下台阶开挖的施工方法。

  开挖完成后,初喷砼5cm,检查修整断面,径向锚杆、钢筋网、复喷砼至设计厚度,进入下一循环。

  二、施工初期支护方法

  1、锚杆施工方法洞身开挖完经初喷砼后,先由测量人员用油漆按设计标定锚杆位置。

  锚杆采用手持风钻进行钻孔,钻孔完成后,需进行检查,发现不合格的孔应补钻。

  锚杆必须与岩体主结构面成较大角度布置,当主结构面不明显时,与隧道周边轮廓垂直呈梅花形布置。锚杆的钻孔及其安装方法应经监理工程师批准,锚杆的钻孔应圆直,空口岩面应平整,钻孔应于岩面垂直。注浆锚杆的注浆材料、所使用的外加剂、拌和方法、注浆压力、设备和注浆方法都应严格按监理工程师批准,一般注浆压力为0.5-1.0Mpa,终压为2.0-2.5Mpa.在孔中锚定锚杆后,将锚杆 伸至规定的轴向荷载。

  每根锚杆的抗拔力不得低于设计规定,并不应低于50KN,每300根锚杆必须抽样一组进行抗拔立试验,每组不少于3根,并符合《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GBJ-85)的规定。

  2、喷砼施工方法隧道开挖完成后应立即对岩面喷射砼,以防岩体发生松驰。

  喷射砼采用湿喷工艺,在喷射砼前用压缩空气或压力水将所的待喷面吹净,吹除喷砼面上的松散杂质或石粉。砼由预制厂生产采用强制搅拌机拌合,砼输送车运输送入湿喷机料斗由砼喷射手向待待喷面喷射。喷射要用先下后上S型喷射方式分层喷射,并在喷射砼达到凝后方可喷射下一层。喷射时要注意严格控制风压同时保证喷射速度适当,使喷嘴与受喷面保持适当距离(0.6~1.2m),喷射角度尽量接近90.,正确掌握喷射顺序,不使角隅钢筋前面出现蜂窝或砂襄,发现出现此现象时,及时清除受喷面上的砂襄或下垂的混凝土,以便重新喷射,喷射砼质量及厚度不小于现行规范规定和设计要求,喷射工作结束后要认真清洗喷嘴。

  3、超前小导管注浆施工方法按设计架立拱部钢架经检查合格后,施作定位锚杆之后,在钢架上标定小导管施作位置,利用手持风造孔,并按设计严格控制外插角,再用风钻将已加工好的钢花管顶入,尾部与钢架焊成整体;用塑料胶泥封堵孔口及周转裂隙,必要时注浆前先行应对工作面及5m内坑道进行喷砼封闭做止液墙,然后采用单液注浆泵进行注浆,水泥浆标号不小于30号,注浆压力0.5~1.0Mpa,达到设计压力时持续15分钟时即可结束。

  注浆过程中要随时观察注浆压力及注浆泵排浆量的变化,分析注浆,防止堵管、跑浆、漏浆,做好注浆记录,以便分析注浆效果,结束5h的进行研究。

  利用前次注浆的1.0m左右未开挖的加固段做为止浆墙再进行小导管注浆,重复以上工作。

  4、钢架加工制作及架设的施工方法钢架加工制作时,构件是连接关键性工艺,应按《钢结构工程及验收规范》GB50205-95的规定执行,确保各类焊缝及螺栓连接质量。

  4.1钢架加工制作

  (1)钢架预制按设计图放大栏,放样时应根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割、刨边的加工余量。将主钢筋、要求尺寸准确、弧形圆顺。

  (2)格栅钢架架按设计图配置加强筋与主筋焊接。焊接时,沿钢架两边对称焊接,防止变形。

  (3)严格焊前及焊缝检查焊接材料均应附有质量证明书,并应符合设计文件的要求和国家标准规定。

  钢筋及其他钢材应按照材质证明书进行现场复检。有锈蚀的钢格禁止使用,对轻微浮锈、油污等应清除干净并应对焊点进行防锈处理。焊制前进行焊工摸底试焊,按照手工电弧焊规范经考试合格评定焊接等级。并按规范选用焊接电泫、电压、引弧速度等,并要求供电质量稳定。施焊前焊工应复查组装质量及焊缝区的处理情况,如不符合要求,应修整合格后才能施焊。接完毕后应清除熔碴及金属飞溅物。

  按《钢结构工程验收规范》要求检查焊接质量,不允许出现漏焊和假焊现象。

  (4)钢架加工后要进行试拼,其允许误差沿隧道周边轮廓误差不应大于3cm.钢架由拱部,边墙各单元钢构件拼装而成。各单元螺栓连接。螺栓也眼中心间距公差不超过±0.5cm.钢架平放时,平面翘曲应小于±2cm.

  4.2钢架架设

  (1)为保证钢架置于稳固的地基上,施工中应在钢架基脚部位顶0.15~0.20m原地基,架立钢架时挖槽就位,并在钢架基脚处设槽钢以槽增加基底承载力。

  (2)钢架平面应垂直于隧道中线,其倾斜度不大于2度。

  钢架的任何部偏离铅垂面不应大于5cm.

  (3)为保证钢架位置安设准确,在隧道开挖时:

  ①在两拱脚处、两边墙脚处预留安装钢架槽钢凹槽,其尺寸为8.3cm(高)×8cm(深)。

  ②在初喷混凝土时,应在凹槽处打入木楔,为架设钢架留出连接板(或槽钢)位置。

  (4)钢架应按设计位置安设,在安设过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙时应设骑马垫块、钢架与围岩(或垫块)接触间距不应大于50mm.

  (5)为增强钢架的整体稳定性,将钢架与锚杆焊接在一起,各种钢架应设纵向连接钢筋。

  (6) 为使钢架准确定位,钢架架设前均需预先安装定位系筋。系筋上端与钢架焊接在一起,另一端插入围岩中0.5-1.0m并用砂浆锚固,当钢架架设处有锚杆时应尽量利用锚杆定位。

  (7)钢架架立后应尽快施作喷射混凝土,并将钢架全部覆盖,使钢架与喷混凝土共同受力。

  喷射混凝土应分层进行,每层厚度5-6cm左右,先从拱脚或墙脚向上喷射,以避免回弹料虚掩拱脚(墙脚)而不密实,强度不够,造成拱脚(墙脚)失稳。

  三、施工中应注意:

  ①严格按设计要求预留和顶埋消防供电、照明、维修电源插座等营运设施使用所需的洞室和线路管、孔、槽。

  ②边墙基底虚碴、污物和基坑积水必须清除干净。

  严禁向有积水的基坑内倾到混凝土干拌和物。

  边墙基底的埋置深度应符合设计要求,扩大基础的扩大部分及仰拱的拱座应结合边墙施工一次完成。

  ③复合式衬砌施工前严格按设计铺设防水层和顶埋排水管,并应在初期支护基本稳定后进行。浇筑混凝土时不得损坏防水层。

  ④隧道衬砌混凝土浇筑的施工方法程序,就经监理工师批准。

  衬 砌施做时间,根据围岩稳定情况和支护情况确定,必须注意开挖爆破不得危害已经衬砌的混凝土。

  四、施工中的防水和排水

  1、施工防排水

  ①采取隧道施工防排水设施和结构防排水相结合,以确保施工中良好的施环境,保证施工的安全与质量。

  ②隧道施工防排水工作以防、截、排、堵相结合的综合治理原则进行。

  ③隧道施工前根据隧道工程地质、水文地质资料制定防排水方案。

  施工中应按现场施工方法、机具设施等情况,选择不妨碍施工的防排水措施。

  ④隧道进洞前先做好洞顶、洞口的地面排水系统,防止地表水的下渗和冲刷。

  ⑤施工中应对洞内的出水部位、水量大小、涌水情况、变化规律、衬给来源及水质成分等做好观测和记录,不断改善防排水措施。

  ⑥隧道防排水工程施工质量应符合:拱部、边墙不滴水;

  路面不冒水、不积水,设备箱洞处渗水;洞内排水系统不淤积、不堵塞,确保排水通畅。

  2、洞口施工防排水措施隧道洞口必须按设计要求及时做好排水系统;

  地表积水应及早处理,并符合以下要求:勘探用的坑洼、探坑等应回填粘土,并分层夯实。

  洞顶上方如有沟谷通过且沟谷底部岩层裂缝较多、地表水渗漏对隧道施工有较大影响时,应及时用浆砌片石铺砌沟底,或用水泥砂浆勾缝、抹面;洞顶附近有井、泉等,应妥善处理,不宜将水源截断、堵死;清理洞口附近杂草的树丛,开沟疏导封闭积水洼地,不得积水;洞顶排水沟就与路基边沟顺接组成排水系统。

  3、隧道洞内排水顺坡水订采用自然排水的施工方法,反坡时采用潜污泵抽水通过隧道一侧的排水管引排至洞外:

  ①排水管采用ф80排水管,洞内适当位置设置集水坑。

  ②洞内有大面积渗漏水时,采用钻孔将水集中汇流引入集水坑,通过排水管排出。钻孔的位置、数量、孔径、深度、方向和渗水量等应作详细记录,以便在衬砌时确定拱墙背后设施的位置。

  五、锚杆拉拨试验

  是为确认锚杆安装后锚固效果的生果试验,应用空心千斤顶进行。作抽样检查试验,300根检查一组(3根),一般系统锚杆按照50-100m作一组试验,记录在资料上,可绘出荷载拨位移曲线。评价标准:锚杆拉拨不得小于设计或规范规定。

  应力—应变量测:采用应变计、应力合、测力计等监测钢架、锚杆和衬砌受力变形情况。

  六、风、水、电及通风防尘措施

  1、供风及供水

  (1)洞口设50m2电动空气压缩站一座,以满足隧道开挖、支护等风动机械作业需求,隧道开挖面风压不小于0.5Mpa.

  (2)在洞口高压风管最低处设置油水分离器,定时放出管中的积油和水。

  (3)洞内供水采用洞外高位150m3水池供水,隧道开挖面水压水应小于0.3Mpa.

  (4)高压风、水管路应敷设平顺、接关严密、不漏风、不漏水。

  (5)高压风、水管路敷设在电缆电线相对的一侧,避免妨碍运输和影响边沟施工。

  (6) 在空气压缩机站和水池总输管上设总闸阀,主管上每隔100M应分装闸阀。

  (7)管路前端至开挖面宜保持30m距离,并用高压软管连接分风器和分水器,通往上导坑开挖面使用的软管长度不宜大于50m.分风器、分水器与风动机具间连接的胶皮管长度,不宜大于10m,上导坑、马口、挖底地段不宜大于15m.

  (8)风、水管路使用中应有专人负责检查、养护。

  2、供电及照明

  (1)电力线接口、架接电线路至洞口,供隧道施工用电,并设250KVA内燃发电机组1套以备临时停电使用。

  (2)洞内采用400/230V三相四线系统供电,动力设备采用感想380V;

  隧道照明,成洞段和不作业地段采用220V,一般作业地段不大于36V,手提作业灯为12-24V;选用的输电线截面应使线路末端的电压降不得大于10%,36V及24V线不得大于5%.

  (3)成洞地段固定的电线路,应使用绝缘良好的胶皮线架设,施工地段的临时电线中宜采用橡套电缆。

  (4)照明和动力线路安装同一侧,并分层回设。

  电线悬挂坑度距人行地面的距离在2.5m以上。

  (5)涌水地段的电动排水设备,采用双回路输电,并设可靠的切换装置。

  (6)36V低压变压器应设在安、干燥处,机壳接地,输电线路长度不大于100m.

  (7)动力干线上的每一分支线,必须装设开关及保险丝具。

  (8)隧道作业地段必须有足够的照明,洞外照明按一般建筑工地要求。

  (9)对各种电气设备和输电线路应有专人经常进行检查维修,作业时,应参照现行的《电业安全工作规程》的规定办理。

  3、通风防尘及防有害气体

  (1)隧道施工采用30kw的通风机通风。

  (2)隧道施工通风量必须符合规范要求。

  (3)通风管直径采用600mm的拉链式风管。通风送风口距开挖面的距不应大于10m.因此隧道施工时,应作好预测、预报工作,坚持以预防为主原则,在确保安全的前提下,制定切实可行的施工方案并作业专门设计,报请监理工程师批准。隧道通过崩塌、卸荷裂隙等不良地质地段,施工前应对设计文件提供的地质资料进行详细的分析了解,制定相应的预防措施,备足有关应急的机具材料。不良地质地段隧道施工,采用短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌的工程措施,稳步前进。


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