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5施工方法...................................................................................................................8
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小导管施工.........................................................................................................9
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新正阳隧道斜井平面图
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本隧道位于重庆市黔江区境内,中心里程:ZDK296+,最大埋深约355米。进口ZDK294+~ZDK294+,洞身ZDK295+~ZDK296++~ZDK297+,分别为半径1200米右偏,半径6000米左偏,以及半径1200米右偏的曲线,其余地段为直线,设计纵坡为-‰,-‰,-3‰的单面下坡。
隧道位属中低山剥蚀地貌,地面高程558米~903米,相对高差月345米,地形起伏,可溶岩段多现溶洞,封闭凹地,落水洞、竖井及暗河。植被较差,村舍及民房较多,其他以农田,旱地为主,进口接石灰坝大桥,交通不便,出口接黔江车站,交通便利。
斜井位于DK283+700右侧一破旧土房处,土房已弃之不用,房屋前为一片稻田。斜井和正线交角58度,和正洞相交里程为DK283+,,,斜井洞口地面标高311米,正线DK283+。斜井口四周无袒露岩石,表面为腐植土,和正洞相接处为V级围岩,洞身主要穿过全、强风化砂岩夹页岩段,地质条件差,施工比较困难。
斜井平面位置见附图。
⑴增加斜井后能的确有效地缩短工期。
⑵有较好的施工用水、用电等外部环境。
⑶有较好的施工条件、场地及弃渣用地。
⑷设置斜井的位置尽量少占用场地,避开拆迁。
⑸斜井的选线尽量避开房屋建筑,以削减施工干扰。
⑹经济合理的原则。
基于以上原则,对壁山隧道全线进行了具体的勘察、对比,最终确定将斜井进洞位置选择在DK283+700右侧一破旧土房处。但此处埋深较浅,且上部土体均为积累土,一旦斜井施工,可能会引起四周土体滑坍,威逼四周居民区平安。
斜井施工进洞前有一55米埋深较浅段采纳长拉槽开挖,开挖后采纳C20砼
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重力式挡墙支护,挡墙墙高2~6米;同时对暗挖段地表进行注浆加固,然后采纳超前管棚进洞。斜井进洞后采纳台阶法施工,遵循短开挖、弱爆破、强支护、快封闭、早成环的原则。斜井施工至和正洞交界后,在正洞左侧边墙和横洞交界里程处,以组合焊接一起的3榀I20b钢架作为基础,在此型钢钢架上焊接3榀I20b型钢横梁,为正洞钢架供应落脚平台;同时以圆曲线形式转体进入正洞,同时上坡开挖至正洞拱顶高程,并接着沿相同方向掘进15米(此段设置临时支护,采纳拱墙I20b工字钢);形成作业空间后,转向相反方向施工,扩挖临时支护达到正洞标准断面,然后同时向出口施工。如下图:
其中斜井—隧道出口施工至DK285+446,其施工时间如下表:
隧道名称
施工段落
项目
支配起先时间
支配结束时间
支配施工时间(天)
壁山隧道斜井
斜井
(125m)
开挖及支护
2010/11/1
2010/1/31
91
衬砌及其它
2010/12/1
2011/2/20
81
斜井—正洞出口(1666m)
开挖及支护
2010/11/1
2012/6/15
592
衬砌及其它
2010/12/1
2012/6/30
607
注:其中Ⅴ级围岩按40米/月,Ⅳ级围岩按75米/月,Ⅲ级围岩按120米/月计算,斜井转入正洞后向出口施工(其中斜井转正洞施工进度未计折扣)
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⑴斜井设置里程:XJK0+000~XJK0+,拉槽里程为XJK0+000~XJK0+055
⑵斜井长度:(其中拉槽55米)
⑶斜井纵、横坡:纵坡-%(斜井进口至正洞方向)、横坡1%(单向坡)
⑷斜井净空:6m×5m(如下图):
基于斜井全段围岩较差,为保证施工平安及后期运用期间的平安,确定采纳先挂网锚喷,后采纳模筑衬砌C30砼,其主要支护参数为:
地表加固:斜井XJK0+055~XJK0+070段沿中线左右15m范围内采纳地表注浆加固,注浆导管采纳φ42钢管,间距为100㎝×100㎝,梅花型布置,深度20m。
超前支护:超前支护采纳拱部超前管棚和双层超前φ42小导管。其中超前管棚22根,长30m,外插角度0°;超前小导管每环40根,,3m一环;
加强支护:加强支护采纳全环工I20b钢架,,钢拱架锁脚锚杆为Φ42钢管,,每环8根,钢架之间采纳Φ22钢筋连接,环向间距1m;
系统支护:系统支护主要由喷射混凝土、钢筋网、锚杆组成,拱墙采纳Φ22锚杆,长度
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6m,×,梅花型布置;φ8钢筋网,×;喷射C25砼,厚度28cm;
开挖
土石方
m3
7435
拉槽
C20砼
m3
180
地表加固
φ42钢管
根
4200
m
42000
水泥砂浆
m3
427
衬砌圬工
C30砼
m3
520
初期支护(包括15米临时支护)
喷砼
C25砼
m3
363
钢筋网
HPB235钢筋
kg
11965
锚杆
Φ22砂浆
根
2142
m
8568
管棚
φ108钢管
根
22
m
660
超前小导管
φ42钢管
根
816
m
3672
支护注浆
水泥砂浆
m3
133
钢架
Φ22连接钢筋
kg
10943
Ⅰ20b型钢
kg
94371
锁脚锚管
φ42钢管
根
1224
m
5508
临时支护在扩挖时分段分层破除。
施工便道
施工便道可由大慈寺村水泥路面进入,,。。便道每隔100米设一错车道,错车道长10米,宽6米。
在弃渣场旁边平地修建施工生活居住区,办公生活区设办公室、职工宿舍、职工食堂、浴室、厕所等办公生活设施;统一采纳彩钢房结构。生活区统一规划、集中布置,营区四周设围护,围护采纳砖墙结构,涂以明显色调。
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施工用电采纳永临结合方案,主要施工电力和骑龙咀隧道进口共用同一线路,从旁边的高压电线接入,线路长约1KM;在离洞口50米左右安装一台800KVA变压器,另配备2台200KW内燃发电机。
斜井所在地旁边地下水较丰富,埋深较浅,生活用水可利用钻井取水或从旁边鱼塘取水,经取样检验合格后饮用;施工用水利用旁边水塘水,经抽水泵至斜井顶部高山水池,水池最大储存量150t,管路采纳φ100钢管管路进洞。
为满意隧道钻爆法施工所需风量,在洞口50米处设置4台20m3电动空压机。
因斜井长度较短,斜井施工阶段可暂不用通风,在进入正洞后采纳长管路独头压入式通风方案:进洞口设置一台2×110W通风机,配直径1200mm风筒,风机安装在距洞口20米处,设置双回路电源。
高压风管和风筒和水管设于同一侧,安置于斜井左侧,其中高压风管和水管置于地面,风筒悬挂于拱腰处。
斜井口位于冲沟边,拉槽进洞后斜井口简单积水;为此,考虑在斜井口和斜井和正线相交位置设置大型的集水坑;采纳抽水泵分级抽排水。
斜井口施工为逆坡排水,设集水井由抽水泵分级排出洞外(洞口经沉淀后排出)。洞口设置50m3污水处理池,污水经三级沉淀和油污处理,达到环保要求的排放标准后,才能排入地表的自然排水系统内。
混凝土拌合站
斜井初期支护喷射砼和二次衬砌等主体工程混凝土采纳项目部拌合站集中供应。
钢筋加工房设在经理部旁,占地约60亩,集中加工全线全部钢筋,隧道初支型钢和二衬钢筋在加工房加工好后运至施工场地,严禁现场加工型钢和二衬钢筋。
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弃碴场
在斜井口右侧100m处占地53亩的弃碴场,用于斜井及壁山隧道弃碴,,,。碴场坡脚设M10浆砌片石挡墙挡护,顶部外侧设M10浆砌片石截水天沟,底部每隔20m开挖设置碎石盲沟。
严格依据成渝线施工组织设计工期要求组织施工,斜井定于2010年11月1日开工,支配于2010年1月31日斜井工程全部结束,总工期3个月。
依据斜井长度及施工难易度,依据高度专业化、机械化作业的原则配备施工队伍,组成钻爆、支护、衬砌、运输等机械化作业线,实行弹性编制,按24小时三班制支配施工。施工劳动力支配见下表。
隧道施工劳动力支配表
工班
序号
人员及
组别
人数
职责分工
每个工作面
掘
进
班
1
开挖组
10
钻孔、装药、起爆
2
出碴组
5
装碴、运碴
3
支护组
10
超前锚杆、喷砼、锚杆、挂网、立钢拱架
4
风水组
3
供水、排水、供高压风、通风、管道延长和修理和保养
5
排险组
3
排险、平安
小计
31
衬
砌
班
1
砼浇筑组
6
开砼输送泵、安装、拆卸管路、砼浇筑、振捣
2
拆立模组
8
拆模、台车就位、立模、安装挡头板
小计
14
杂工班
5
附属工作及现场文明施工
保
障
组
1
管理人员
2
现场管理、调度
2
平安组
1
平安
3
运输组
3
各种材料运输、汽车保养
4
电工组
1
电气设备安装和修理
5
机修组
2
各种机械设备修理
小计
9
技
1
技术员
1
全面技术工作
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术
室
2
质检员
1
质量、自检签证
3
测量组
2
施工测量、监控量测、地质超前预报
4
试验组
1
试验、化验
小计
5
拟机械设备见下表:
机械设备配置
序号
设备名称
数量
技术状况
用于部位
备注
1
砼输送泵
1
良好
隧道开挖
2
电动空压机
5
良好
隧道工程
3
装载机
2
良好
隧道工程
4
变压器
1
良好
隧道工程
5
砂浆搅拌机
1
良好
拌合站
6
发电机
2
良好
拌合站
7
双液注浆机
1
良好
隧道工程
8
高压水泵
2
良好
隧道工程
9
出渣车
3
良好
隧道工程
10
衬砌台车
1
良好
隧道工程
11
风镐
12
良好
隧道工程
12
超前钻机
1
良好
隧道工程
13
凿岩机
28
良好
隧道工程
14
通风机
1
良好
隧道工程
15
湿喷机
2
良好
隧道工程
斜井进洞前先将洞顶松散体和危石清除,同时进行明挖段拉槽施工,再进行隧道地表注浆加固处理,洞口边仰坡开挖及支护。之后施工斜井暗洞口部管棚导向墙及管棚并注浆,方可进洞。
隧道斜井洞口土石方施工,先对边坡进行放样,完成边、仰坡外的截排水沟。土石方开挖按自上而下依次分层开挖。施工过程中要常常检查断面,发觉问题刚好更正,边仰坡做到随挖随护,刚好施作喷锚网防护以策平安,施工过程中加强对山坡稳定状况的观测、检查,发觉问题刚好实行措施后方可接着施工。斜井口洞门采纳M10浆砌片石结构。
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管棚施工
依据斜井长度,管棚分段长度30m,纵向搭接长度5m。
管棚施工前须要设置导向墙,导向墙采纳C20砼,纵向长度为1m,,为保证长管棚施工精度,导墙内设2榀I20b工字钢架,钢架外缘和Ф133导向钢管(壁厚5mm)用φ18钢筋焊接固定。
管件加工制作:管棚采纳φ108mm(壁厚6mm)一般钢管,钢管节长4~6m;钢管四周钻φ10出浆孔(靠掌子面一端2m不钻),孔眼间距20cm。将事先加工好的管节联接套焊接在每节钢管的两端,第一节钢管前端焊接上合金钢片空心钻头。
管棚施工工艺主要分为:开挖;施作导向墙、制作管件;钻孔平台、安装钻机;钻孔;清孔、验孔;安装管棚钢管(分节顶管);注浆(检验注浆压力是否达设计要求)。
在管棚超前支护下,斜井段管棚之间设置φ42超前小导管预支护,,环向间距40cm,纵向3m一环布置,超前小导管和I20b钢架协作运用,,。小导管安装完备后用注浆机注入M20砂浆。小导管从型钢钢架焊接坚固提高支护系统完整性。
按设计要求在掌子面上精确画出本循环需设的小导管孔位。
采纳风钻钻孔,用风钻将小导管顶入,钢管尾端外露足够长度,超前小导管外插角严格按设计要求施作,尾部和钢架焊接在一起。超前小导管和线路中线方向大致平行。孔位钻设偏差不超过10cm,孔眼长大于小导管长。
钢管加工及施工:将前端加工成尖锥状,尾部焊φ6加肋筋。,其余部分按15cm间距交织设置注浆孔,孔径8mm。
钢管插入及孔口密封处理:钢管由专用顶头顶进,顶进钻孔长度≮90%管长。钢管末端除焊上挡圈外,再用胶泥麻筋缠箍成楔形,以便钢管顶进孔内后其外壁和岩壁间隙堵塞严密。钢管顶进时,留意爱护管口不受损变形,以便和注浆管路连接。注浆前导管孔口先检查是否达到密闭标准,以防漏浆,然后按设计比例配浆。
采纳注浆机压注浆,一般状况下压注水泥浆,水泥浆水灰比1:1,~。一般按单管达到设计注浆量作为结束标准。当注浆压力达到设计终压不少于20分钟,进浆量仍达不到注浆终量时,亦可结束注浆。注浆结束后,将管口封堵,以防浆液倒流管外。
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隧道斜井洞身开挖采纳台阶法施工,机械开挖为主,人工手持风镐协助,局部孤石采纳小药卷弱爆破开挖。依据现场施工须要,台阶长度限制在10米内,。洞身锚杆采纳多功能作业台架钻孔施作,喷射混凝土采纳湿喷机和机械手进行作业。钢筋、钢拱架及锚杆采纳钢筋加工房按设计要求进行加工制作,并运至作业平台进行安装。下台阶施工采纳挖机开挖或弱爆破左右分部进行,初期支护完成后进行出碴。
施工过程中加强监控量测,依据监测信息刚好调整支护参数和施工方法。
斜井排水
斜井排水为反坡排水,采纳高扬程大流量分段逐级接力机械抽排方式。洞内路面设1%一字型横坡,×,间距50m设一临时集水井,水井的大小和间距依据地下水渗流状况适当调整。掌子面积水采纳多台小型移动潜水泵将积水抽至旁边水箱式移动水仓(容量4~6m3)内,再由潜污泵抽至下一级泵站水仓,如此接力抽至洞外污水处理厂。施工至正洞相交处,在靠斜井段左侧设一大型集水井(依据洞内水量设置集水井大小),用于正洞施工污水集中,然后采纳大扬程抽水机排至洞口外污水沉淀池。
喷射混凝土
开挖后为缩短围岩的暴露时间,必需先初喷C25混凝土4cm厚再封闭围岩;待I20b工字钢及钢筋网安设好后,再喷混凝土24cm;最终在下一循环喷射混凝土时喷射至设计厚度。
(1)采纳湿式喷射混凝土工艺,减小洞内粉尘污染及回弹量。
(2)喷射前用高压风将岩壁面的粉尘和杂物吹干净,水泥、粗、细骨料加少量水,用搅拌机干拌,水量按水灰比配制混凝土应加入水总量的20%;拌好后将干料运至喷射作业点再进行人工拌和,并加入适量速凝剂。
(3)喷射作业分段、分片由下向上依次分层进行,每段长度为3m。为加快混凝土强度的增长速度及提高混凝土的喷射效果,用多盏碘钨灯提高作业环境温度。
(4)喷头喷射方向和岩面偏角小于10°,夹角为45°;~