發(fā)鳩山隧道三臺階臨時仰拱法開挖施工方案

1、山西中南部鐵路通道ZNTJ-10標段隧道工程發(fā)鳩山隧道三臺階臨時仰拱法開挖施工方案編制： 復核： 審核： 中鐵五局中南部鐵路通道十標項目部2010年11月發(fā)鳩山隧道三臺階臨時仰拱法開挖施工方案一工程概況發(fā)鳩山隧道進口位于黃土高原的丘陵及低山區(qū)，覆蓋層為新生界第四系新黃土、老黃土、砂及卵礫石，第三系黏土和粉質(zhì)土、半膠結(jié)礫石巖，下伏中生界砂巖、頁巖、泥巖。弱風化，節(jié)理發(fā)育，巖體破碎，圍巖自穩(wěn)能力差，開挖是容易坍塌。D2K440+342-367（25m）圍巖級別為級，采用三臺階臨時仰拱法開挖。二編制范圍編制范圍為：發(fā)鳩山隧道DK440+342DK440+367段三臺階臨時仰拱法開挖。三、施工工藝原理

2、及特點1 、工藝原理大斷面隧道三臺階臨時仰拱開挖法是將隧道斷面分成上中下三個部分進行開挖的施工工法；要求及時施作各部臨時仰拱；各部位的開挖與支護沿隧道縱向錯開、平行推進的隧道施工方法。2、 工藝特點.施工空間較大，可進行機械化施工，可以多作業(yè)面平行施工，工效較高。.在地質(zhì)條件發(fā)生變化時，便于及時、靈活地調(diào)整施工方法，轉(zhuǎn)換施工工法。.適應不同跨度和多種斷面形式，初期支護工序操作便捷。.在臺階法開挖的基礎上，分上、中、下三部分錯開開挖，有利于開挖工作面的穩(wěn)定。.當圍巖變形較大或突變時，在保證安全和滿足凈空要求的前提下，可盡快調(diào)整閉合時間。四、三臺階臨時仰拱具體施工方案1 、臨時支護參數(shù)臨時鋼架采用

3、I18輕型工字鋼，每榀鋼架間距與主洞身鋼架一致，且與洞身鋼架以螺栓連接（接頭處加設3mm厚橡膠墊片），洞身鋼架架設后在相應位置焊接預埋鋼板并預置螺栓，以便臨時鋼架連接，連接鋼板接頭處焊縫高度不小于6mm；相鄰鋼架采用HRB22鋼筋連接，環(huán)向間距1m，焊接于鋼架內(nèi)翼緣除；每臺階兩側(cè)拱腳鎖腳錨管采用2根42無縫鋼管，壁厚5mm，L=3.5m；采用C25噴射混凝土，臨時封底厚15cm，鋼架與初噴混凝土間要噴射密室、粘結(jié)。2 、三臺階臨時仰拱法施工工藝流程三臺階臨時仰拱法施工工藝流程圖3 、施工方法1 第一步1) 開挖部。2) 施作部導坑周邊的初期支護。即先初噴厚4cm的混凝土,再鋪設鋼筋網(wǎng)片,然后人

4、工配合機械架立型鋼鋼架。鋼架施作鎖腳錨管，鎖腳錨管設置于臺階鋼架拱(墻)腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角30打入，并于鋼架牢固焊接。拱腳采用鋼墊板（規(guī)格為200mm220mm16mm）。同時,為保證拱腳基礎牢固,防止拱頂下沉量過大,對拱腳位置采用槽鋼或木板支墊。 3) 打設徑向錨桿后復噴混凝土到設計厚度。底部架立臨時仰拱（I18臨時鋼架），噴射15cm混凝土封閉。開挖過程中,根據(jù)施工時圍巖的地質(zhì)情況及監(jiān)控量測資料調(diào)整支護結(jié)構(gòu)形式,必要時加設中間豎撐（采用圓木）,使圍巖支護得到有利的保護和加強。2 第二步1) 在滯后部35m距離后, 先拆除部12榀I18臨時鋼架，再人工配合機械開挖

5、部。開挖進尺為12榀鋼拱架間距。2) 導坑周邊部分初噴厚4cm混凝土。3) 鋪設鋼筋網(wǎng)片,架立型鋼鋼架，打設徑向錨桿后復噴混凝土到設計厚度。4) 架立臨時仰拱（I18臨時鋼架）, 打設鎖腳錨管，封閉臨時仰拱。3 第三步1) 在滯后于部35m距離后，開挖部，同時錯開2m開挖部兩側(cè)邊墻，以便施作鋼架，每循環(huán)開挖進尺保持在1.5m。開挖邊墻時，在拱腳處向開挖輪廓線外開挖303030cm的擴大拱腳。擴大拱腳采用C30噴射混凝土。 2) 施作臺階周邊的初期支護。4 第四步1）開挖部其余仰拱部位，每次循環(huán)開挖進尺不大于3m。2）及時施作仰拱部位初期支護并封閉成環(huán)。封閉位置距離掌子面不得大于30m。5 第五

6、步1) 根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果分析,待初期支護收斂后,拆除部臨時仰拱。2) 澆筑部仰拱及部仰拱填充(仰拱與仰拱填充分開施作)。6 第六步利用襯砌模板臺車一次性灌注部拱墻二次襯砌(拱墻襯砌一次施作)。4 鋼架安裝要求初噴混凝土施工完畢后進行鋼支撐的架設，鋼拱架在洞外加工，加工前在鋼板板上放出鋼拱架1：1大樣圖，或制作模具，然后根據(jù)大樣或模具進行鋼拱架的加工制作。初噴完成后及時安設鋼拱架，永久支護采用I20a型鋼，臨時支護采用I18工字鋼，工字鋼縱向間距75cm。每榀鋼拱架安裝時，要測量人員準確定位，不偏、不斜，輪廓要符合設計要求，確保凈空尺寸。為保證鋼架整體受力，設置縱向連接鋼筋。連接筋為22鋼筋焊接

7、，環(huán)向間距1.0m。為減少鋼支撐的沉降，永久支撐和臨時支撐落地腳板必要時安設25a槽鋼或采用1003010cm的方木作為支撐，增大受力面積，減小下沉量。鋼拱架安裝工藝流程圖測量放樣清除底腳浮渣安裝鋼拱架和系統(tǒng)錨桿焊連定位鋼拱架加工質(zhì)量驗收鋼拱架組拼加設鞍形墊塊打鎖腳錨管焊縱向連接筋隱蔽工程檢查驗收5 超前小導管支護工藝超前小導管注漿工藝流程見圖。小導管采用42無縫鋼管，鋼管前端做成20cm尖楔狀，便于插入孔中或直接打入，在管身前部2.0m范圍內(nèi)按梅花形布置，鉆10mm的注漿孔，以便鋼管進入地層后對圍巖空隙注漿。注入純水泥漿時，水泥漿水灰比為0.5:1.0(重量比)，水泥漿由稀到濃逐漸變換，即先

8、注稀漿，然后逐級變濃至0.8：1為止。為注漿后盡快開挖，選用普通水泥或早強水泥并摻入一定量的三乙醇胺與氯化鈉溶液，以縮短初凝、終凝時間，提高強度，提高水泥漿的可壓注性；注漿采用PF-40A型注漿泵，注漿壓力控制在0.51.0MPa。注漿異常現(xiàn)象處理：發(fā)生串漿現(xiàn)象：即漿液從其它孔中流出時，采用多臺泵同時注漿或堵塞串漿孔隔孔注漿；注漿壓力突然升高：可能發(fā)生了堵管，停機檢查；注漿量很大，壓力長時間不升高：則應調(diào)整漿液濃度及配合比，縮短凝膠時間，進行小量低壓力注漿或間歇式注漿，使?jié){液在裂隙中有相對停留時間，以便凝膠，但停留時間不能超過漿液的凝膠時間。6錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射砼施做要求1.鋼筋網(wǎng)鋼支撐施工完

9、畢后進行鋼筋網(wǎng)的安設，鋼筋網(wǎng)縱向采用HPB6mm鋼筋、環(huán)向采用HPB8mm鋼筋，網(wǎng)格尺寸為2020cm，鋼筋網(wǎng)貼鋼支撐外弧進行布設，鋼筋網(wǎng)必須和工字鋼焊接牢固。2.錨桿在鋼支撐施工完畢后進行系統(tǒng)錨桿施工，拱部采用長度為3.5m，22mm組合式中空注漿錨桿，縱環(huán)間距為0.75（縱）0.75（環(huán)）m，墻部采用22mm砂漿錨桿長度3.5m，縱環(huán)間距為0.75（縱）0.75（環(huán)）m，呈梅花型布置。3.噴射砼1) 初噴混凝土應在開挖后立即進行，以減少圍巖暴露時間。2) 用高壓風自上而下吹凈巖面，埋設控制噴射混凝土厚度的標志釘。3) 工作面滴水或淋水時，宜采用鉆孔埋管做好引排水。大面積潮濕的巖面宜采用粘結(jié)

10、性強的混凝土，通過添加外加劑、摻合劑、素纖維改善混凝土性能。4) 噴射混凝土必須滿足設計強度、厚度及其與巖面粘結(jié)力要求。5) 噴射作業(yè)應分段分片、分層依次進行，噴射作業(yè)從拱腳或墻腳自下而上進行，作業(yè)時應避免上部噴射回彈料虛掩拱(墻)腳；先找平凹洼部分，后噴射凸出部分，各部平順連接。噴頭應與受噴面垂直，噴嘴口至受噴面距離宜保持在0.61.0m，沿水平方向以螺旋形劃圈移動。配備設備及勞力組織方法砼制備運輸方案、噴射方法噴砼試驗配合比報批材料試驗報告材料、機具、勞力準備方案報批風、水、電準備斷 面 檢 查清 洗 巖 面強制式辦合計拌和施工準備分次投料拌和砼輸送車運輸砼制備砼運輸濕噴機初 噴復 噴S形

11、運動、螺旋狀噴射先墻后拱、分層、分區(qū)進行首層著重填平、補齊結(jié) 束強度檢驗：壓試件方案報批質(zhì)量檢查濕噴砼工藝流程圖7.仰拱施工 專人指揮仰拱開挖，隧底開挖應采用全幅分段施工，上面架設仰拱棧橋，每循環(huán)開挖長度宜為3m。當仰拱施工滯后下部臺階開挖面大于10m時，應停止前方工作面開挖或短距離跳槽進行隧底開挖。短距離跳槽的次數(shù)不得多余2次，每次跳槽間隔不得大于5m。 隧底開挖后，應及時清除虛渣、雜物、泥漿、積水，立即初噴4cm厚混凝土封閉巖面，按照設計要求安裝仰拱鋼架，復噴射混凝土至設計厚度，使初期支護及時閉合成環(huán)。 仰拱應超前拱墻襯砌，每循環(huán)澆筑長度宜為3m。仰拱混凝土應分段全幅澆筑，一次成型，不留縱

12、向施工縫，仰拱施工縫和變形縫應設置中埋式橡膠止水帶。 仰拱填充混凝土應在仰拱混凝土終凝后澆筑，澆筑前應清除仰拱表面的雜物和積水，連續(xù)澆筑，一次成型，不留縱向施工縫。填充混凝土強度達到5MPa后允許行人通行，達到設計強度的100后允許車輛通行。仰拱填充表面坡度應符合設計要求，應平順、排水通暢。五、技術(shù)保證措施1、 一般技術(shù)措施1）隧道施工應堅持“弱爆破、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的原則。2）機械開挖時預留20cm部分采用人工開挖，可有效緩解對圍巖的擾動，減少超挖，確保安全。3）開挖需要爆破時，均采用弱爆破或人工開挖，爆破時嚴格控制炮眼深度及裝藥量。開挖控制在23m，必須采用多打眼，少裝藥，

13、弱爆破，不得超挖。專職安全員控制裝藥量，減少對圍巖的擾動。在滿足作業(yè)空間和臺階穩(wěn)定的前提下，盡量縮短臺階長度。4）鋼架（或臨時鋼架）應設鎖腳鋼管，且必須對鎖腳鋼管注漿，以確保鋼架基礎穩(wěn)定。鋼架之間縱向連接鋼筋應及時施作并連接牢固。5）施工過程通過監(jiān)控量測，掌握圍巖和支護的變形情況，及時調(diào)整支護參數(shù)和預留變形量，保證施工安全。6）三臺階臨時仰拱法施工時，各步臺階一次開挖長度宜為23m，下臺階開挖后仰拱應緊跟。各臺階開挖長度控制，上臺階：510m，中臺階：510m，下臺階：1015m。7）本段洞身施作初期支護時，拱部錨桿間距（環(huán)縱）為0.750.75m，墻部錨桿間距（環(huán)縱）為0.750.75m。8

14、）如到達各種預埋洞室及預埋件安設位置，根據(jù)實際情況可以不預留，待初期支護在本斷面范圍內(nèi)完成或二次襯砌前另行開挖或預埋。9）對上導下底臨時橫撐用枕木進行支墊時，必須高于底橫撐面，并盡可能的減少空隙，以減少行車對鋼支撐的擾動。10）施工中重點解決好上、中、下各臺階的施工干擾問題，下部施工減少對上部圍巖、支護的擾動。11）上臺階施作鋼架時，采用擴大拱腳或施作鎖腳錨桿等措施，控制圍巖和初期支護變形；中臺階在上臺階噴射混凝土達到設計強度70%以上時開挖，開挖完成后施作接長邊墻鋼架及中臺階臨時仰拱鋼架，使之形成閉合環(huán)；下臺階在中臺階噴射混凝土達到設計強度70%以上時開挖。上中臺階開挖依次超前一個循環(huán)后，上

15、、中、下三臺階可平行開挖。2、監(jiān)控量測初期支護施工完畢后及時進行監(jiān)控量測，以量測結(jié)果來調(diào)整支護參數(shù)和確定臨時支護的拆除時間，以及二次襯砌的施工時間。測點、測線布置詳見下圖。凈空變化測點布置洞內(nèi)監(jiān)控量測點不得焊于鋼架上，必須單獨打孔直接安裝于巖體中。量測點采用8mm的光圓鋼筋加工成三角形焊于20mm螺紋鋼筋端頭，三角形為4cm的等邊三角形，20鋼筋長為26cm。并標識保護。標識牌長30cm,寬20cm，上部為紅底白字，下部為白底紅字。詳見下圖標識牌圖及監(jiān)控點埋設。 標識牌圖及監(jiān)控量測點埋設3.鉆探法根據(jù)本隧道有斷層破碎帶、部分地段地質(zhì)復雜性和多變性的工程地質(zhì)特點，對本隧道一般圍巖地段采用地質(zhì)素描

16、法時，應在每次開挖后進行；斷層破碎帶和其他不良地質(zhì)地段，采用超前水平鉆機鉆孔進行預報，其預報頻率為1030m預報一次。超前水平鉆機鉆孔搭接長度不小于5m。水平鉆機是在隧道掌子面進行水平地質(zhì)鉆探，從而獲取地質(zhì)信息的一種地質(zhì)超前預報方式。通過水平鉆機在鉆進過程中的鉆速、沖洗液、巖屑和巖粉的變化來判斷開挖面前方較短距離內(nèi)的地質(zhì)情況，為提高其預報的準確度，與地質(zhì)素描配套使用。根據(jù)本隧道超前預報設計和實際地質(zhì)情況，進、出口決定采用Z-GP150型管棚鉆機鉆孔，孔徑130。每3050m一個循環(huán)，每循環(huán)搭接長度為58m。洞身采用開挖炮孔或者地質(zhì)鉆機短距離進行超前地質(zhì)鉆探。同時，嚴格控制巖芯鉆探的巖芯采取率，

17、需重點查明的部位應加密孔數(shù)。施工現(xiàn)場應做好施工記錄，如:進尺速度、涌水點、巖性變化等。六隧道塌方的整治措施1、隧道發(fā)生塌方，應及時迅速處理，不得隨意拖延時間。處理前，必須仔細觀察塌方的范圍、形狀、數(shù)量大小及坍體的地質(zhì)狀況、地下水的分布、活動情況等，分析塌方發(fā)生的原因，研究制定處理方案。2、隧道塌方應根據(jù)發(fā)生的部位、規(guī)模及地質(zhì)條件、采取“治塌先治水、治塌先加強”的原則，采取噴錨支護、注漿、管棚、加強二次襯砌、設置護拱等技術(shù)措施，不失時機、不留隱患地進行處理。3.塌方處理遵循“先加固、短開挖、強支護、快落底、早封閉” 的原則，采用“三臺階”“暗過”的方式通過塌方段。、首先回填反壓塌方影響段，根據(jù)現(xiàn)

18、場實際，必要時設置28cm的圓木橫撐和豎撐。其次對塌渣面采用C20噴射砼進行封閉，噴射砼厚度10cm。塌渣采用小導管注水泥漿加固，小導管長3m，間距1.0m1.0m。、塌方處理遵循“先加固、短開挖、強支護、快落底、早封閉” 的原則，采用“三臺階”開挖通過塌方段。雙層超前支護塌方段拱墻部設置雙層小導管注水泥漿加固塌體進行超前支護：內(nèi)層導管為42，導管長3.5m/根，搭接長1.5m，環(huán)向間距30cm，外插角為不得大于15；外層設置42小導管，小導管外插角度控制在45左右，小導管長4.0m/根，縱向2.0m一環(huán)，環(huán)向間距30cm。臨時仰拱塌方段上、中臺階設置臨時仰拱，臨時仰拱的采用I20a型鋼，間距

19、60，22縱向連接鋼筋間距為100，用C25噴射混凝土回填密實。初期支護全斷面采用I22a鋼架，間距60cm，鋼架內(nèi)外緣設22縱向連接筋，間距100cm。鎖腳采用42小導管，長5.0m，每個鋼架接頭處2根，噴C25混凝土，厚28。開挖落底人工或機械清理塌體，嚴禁爆破。開挖采用超短臺階并預留核心土，每次開挖進尺不得大于1.5m，預留變形量為30cm，應隨開挖隨支護。在落底未完成之前，不得拆除臨時仰拱。只有準備開始二襯作業(yè)，才能逐榀拆除臨時仰拱。襯砌長度根據(jù)實際，適時安排，及時施做。4、加強防排水工作：1）地表沉陷和裂縫，應采用注漿填充和加固，或采用不透水土壤夯填緊密，開挖截水坑，防止地表水下滲進

20、入塌體；2）通頂陷穴口的地表四周應挖溝排水，搭設防雨棚遮蓋穴頂洞內(nèi)襯砌通過塌方后，陷區(qū)應及時回填，回填應高出原地面，并用黏土或漿砌片石封閉穴口，做好排水：3）塌體內(nèi)有地下水活動時，采用管、槽引至排水溝排出，無法進行引排時可采用注漿堵水。5、建立健全應急預案，成立應急領導小組，儲備一定的應急搶險物資。應急領導小組組長：文國光 副組長：楊俊峰成員 ：陳志堅、肖志國、郭浩、黃子健。6、物質(zhì)儲備由于下歷窠隧道、級圍巖較多，圍巖穩(wěn)定性較差，涌水量較多，易引起塌方。因此處理塌方的物質(zhì)儲備對安全生產(chǎn)至管重要，儲備物質(zhì)如下：序號材料數(shù)量1鋼工架30噸2鋼管1000米3水玻璃1噸4編織袋2000個5方木20方機

21、械利用原有洞內(nèi)施工機械及從其他隧道調(diào)用機械。六、施工供風、供水、供電及排水方案1、施工供風及通風隧道洞口配備28m3/min空壓機三臺，主要負責主洞開挖、噴錨支護供風。風管采用100mm的鋼管，管節(jié)利用法蘭連接。2、施工供水隧道洞頂設160m3高位水池一座，為洞內(nèi)供水。水池至洞口的下水管采用150mm的鋼管、洞內(nèi)采用100mm的鋼管，掌子面處采用50mm的高壓膠管分頭供水。3、施工供電根據(jù)洞內(nèi)用電設備負荷大小，洞口設配電房一處，采用1臺容量500KVA，再引向洞內(nèi)。為了保證前期使用及備用，另自備1臺容量250KW的發(fā)電機。動力用電等級為380V,照明用電成洞地段為220V，作業(yè)地段為36V，采

22、用干式電纜供電。隧道成洞地段采用220V/400W和220V/250W的高壓鈉燈,每隔15m或20m安裝一盞,并要求每盞燈安裝一個開關。掌子面和需要移動照明的地段，采用36V的白熾燈或36V的礦用碘鎢燈。七、隧道施工安全保證措施1、質(zhì)量保證措施、質(zhì)量保證體系1、在企業(yè)職工中開展質(zhì)量培訓，使其認識到質(zhì)量工作的好壞與企業(yè)、個人利益的關系，把質(zhì)量工作貫穿到施工的全過程中，深入到企業(yè)的每個人，形成道道工序齊抓共管理，上下自律，使工程質(zhì)量始終處于受控狀態(tài)。2、施工前組織技術(shù)人員，對照工地實際，細致復核圖紙，發(fā)現(xiàn)問題及時與設計單位取得聯(lián)系，待設計單位確認明確后，方可進行施工。3、嚴格按照國家和公路技術(shù)規(guī)范

23、及設計要求施工。4、堅持測量雙檢制，隱蔽工程簽證，質(zhì)量掛牌，質(zhì)量講評，質(zhì)量雙檢，質(zhì)量事故分析等行之有效的質(zhì)量管理體系。5、嚴格執(zhí)行施工前的技術(shù)交底制度，對作業(yè)人員堅持進行定期質(zhì)量教育和考核。6、項目經(jīng)理部建立嚴格的質(zhì)量檢查組織機構(gòu)，全力支持和充分發(fā)揮質(zhì)檢機構(gòu)人員的作用。主動接受監(jiān)理的監(jiān)督和幫助，積極為監(jiān)理工程師的工作提供和創(chuàng)建便利條件。7、隧道施工開挖應根據(jù)設計位置、中線、水平、地質(zhì)情況，預計可能產(chǎn)生的下沉量和施工誤差掌握施工部位尺寸，保證開挖及襯砌斷面符合設計要求，合理確定循環(huán)進尺以便各工序相互配合。八、洞身開挖安全措施1、利用各種宣傳工具，采取多種教育形式，使職工樹立安全第一的思想，不斷強化全員意識，建立安全保證體系，使安全管理制度化、教育經(jīng)?；?。2、運輸車輛及施工機械嚴加管理，經(jīng)常檢查制動和運轉(zhuǎn)部分情況，防止意外事故發(fā)生。在運輸繁忙的道口，設立安全監(jiān)督崗，指揮行人和車輛，確保汽車運輸及行人安全。3、對爆破人員進行爆破技術(shù)培訓，無合格證者不得從