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文檔簡介

砌田隧洞工程施工與質(zhì)量控制xx分局xxx摘要:xxx供水一期工程砌田隧洞工程由三段石洞與兩段土洞組成。石洞段的設(shè)計施工以新奧法為基礎(chǔ),采用全斷面開挖光面爆破掘進。初期支護以噴射混凝土為主,在不良地質(zhì)段采用鋼筋網(wǎng)錨噴、鋼筋拱架構(gòu)成聯(lián)合支護。二次支護為模筑鋼筋混凝土襯砌后進行回填、固結(jié)灌漿。馬蹄型土洞則采用傳統(tǒng)的礦山法施工工藝,臺階法分上下斷面開挖施工,使用木結(jié)構(gòu)作臨時支撐,設(shè)計使用條石、砼預(yù)制塊整體式襯砌。關(guān)鍵詞:隧洞工程、新奧法、光面爆破、傳統(tǒng)礦山法、噴射混凝土、管棚法1工程概況砌田隧洞工程分五段構(gòu)成,其中1#、2#、3#隧洞為石洞總長908m,4#、5#隧洞為土洞總長400m。銜接順序為:4#洞位于2#、3#石洞之間,5#土洞接3#石洞。石洞為城門型,毛洞斷面積為14.98m2,鋼筋混凝土襯砌后斷面積為lO.28m2,土洞呈馬蹄型,開挖后斷面積為14.7m2,襯砌后凈面積為9.1m2。2地質(zhì)概況石洞段巖體多為變粒巖,硬度大,埋深小,圍巖風(fēng)化程度高構(gòu)造裂隙比較發(fā)育,總體上較破碎。因此,開挖難度大(其中2#石洞,距土石分界線僅5.5m),三段石洞的有關(guān)特性見下表。土洞則處于土石界部位,4#洞少部分為砂質(zhì)粉質(zhì)粘土,約73%為全強化帶,局部洞底已伸入弱風(fēng)化帶,5#洞除洞口有少量全風(fēng)化層和砂質(zhì)粉質(zhì)粘土層外,其余均屬強風(fēng)化帶。隧洞洞體均處于地下水位線以下。砌田巖石隧洞特性匯總表段

別1#洞2#洞3洞#長

度(m))323285300埋

深(m))8.5~—42..57.5—18.OO12.5—18..5開挖深度(m)28.12—288.O27—89--27.77227.66----27.5ll地下水位(m)35.7—70..533—4340—45.5

jj圍巖類別Ⅱ一VⅢ一Ⅳ,距土石分界最多僅5.5mⅢ一V,距土石分界線最多僅17m巖

性閃長玢巖閃長玢巖花崗巖3石洞施工本工程石洞采用新奧法施工,即鉆爆開挖后充分利用圍巖產(chǎn)生變形的時間效應(yīng)及自持承載力,適時予以錨噴支護,并進行現(xiàn)場變形觀測,控制圍巖變形,充分發(fā)揮圍巖自承力達到洞室穩(wěn)定的施工方法。3.1石洞開挖由于本工程石洞斷面不大、工期較緊,為獲得較大的作業(yè)空間以便于開挖出碴,采用全斷面法鉆爆開挖掘進,開挖與襯砌流水作業(yè)。鉆孔(1)機具配置本工程選用YT27型氣腿式鑿巖機鉆孔。在一般中硬巖石中使用一字形片狀連續(xù)刃鉆頭,高硬度與節(jié)理裂隙發(fā)育的巖石中則使用十字形片狀連續(xù)刃鉆頭。(2)鉆孔布置及參數(shù)設(shè)計本工程斷面布孔基本型式如圖1所示,鉆孔基本參數(shù)如下表所示,施工中隨圍巖石的堅硬程度,完整性及構(gòu)造情況變化而略有調(diào)整變化。鉆孔參數(shù)表鉆機孔徑孔深斷面布孔數(shù)量(個個)孔

距(cmm)最小抵抗線(cmm)型號總數(shù)掏槽輔助周邊輔助周邊輔助周邊

YT27

41mm

2.2mm

5l

5

23

2l

73一118

53—58

48—70

58—65(3)鉆孔施工鉆孔一律打水平孔,在掌子面上安排三臺鉆機同時工作。鉆孔前應(yīng)檢查掌子面清理浮石,確認有無殘留炸藥并采取回收措施,檢查前二次爆破效果,以便確定改進措施。裝藥和起爆(1)火工品的選用炸藥使用直徑32mm藥卷,以硝胺為主,局部有水地帶使用乳化炸藥,雷管使用以毫秒微差電雷管為主,l—12段光爆孔采用導(dǎo)爆索。(2)裝藥起爆裝藥由人工完成,堵塞物采用炸藥包裝紙。裝藥前逐孔檢查所有鉆孔是否有坍孔,并檢查掌子面有無因鉆孔時產(chǎn)生的浮石,仔細加以排除。掏槽孔和輔助孔均連續(xù)裝藥,集中藥包;光面爆破周邊孔要間隔裝藥。掏槽孔和輔助孔采用電雷管爆破,需用規(guī)定的儀器檢查確認雜散電流,漏電等強度在安全范圍內(nèi)。爆破參數(shù)如下表所示,斷面內(nèi)各孔裝置雷管的段數(shù)分布情況如圖1爆破參數(shù)表炸藥類型藥卷直徑單耗q(kg/m3)循環(huán)裝藥量單孔裝藥量(kg)堵塞情況掏槽孔輔助孔周邊孔堵塞物長度(cm)乳化和硝胺32mm1.4l0.851.81.65O.53包裝紙和

黃泥泥條40---60裝碴、運輸l#、2#洞出碴由輪胎走行鏟斗式裝碴機裝車,后用農(nóng)用自卸車運輸。3#洞由人工裝碴斗車水平運輸,經(jīng)豎井由卷揚機提升出碴。質(zhì)量控制(1)軸線控制軸線控制要求貫通誤差在15em以內(nèi),洞體中間不能出現(xiàn)“S"形彎曲。施工中,在洞的底板每隔20m布設(shè)一個固定點。(2)成型控制a、周邊孔布孔位置要準確,特別是拱頂和腰部孔的位置不能有偏差。b、鉆孔角度要控制準確,周邊孔要由經(jīng)驗豐富的操作手專人打設(shè)。c、光面爆破要求圍巖不能產(chǎn)生爆破裂隙,并要求光爆殘留孔率達到70%,且相鄰兩臺炮的銜接臺階高度不大于15cm。d、對于破碎地段,鉆孔應(yīng)在斷面布孔基本型式圖基礎(chǔ)上加密布孔,特別要加密周邊孔。e、光面爆破要采用間隔裝藥,并且不耦合數(shù)至少不低于1.6。3.2初期支護本工程的初期支護以噴射混凝為主,在不良地質(zhì)段采用了鋼筋網(wǎng)噴射混凝土與錨桿或鋼拱架聯(lián)合支護噴射混凝土噴射混凝土具有強度增長快、粘結(jié)力強、密度大、抗?jié)B性好的特點,能較好的填充巖塊間的裂隙的凹穴,增加圍巖整體性,并與圍巖共同工作,發(fā)揮承載作用,為本工程主要初期支護結(jié)構(gòu)。(1)噴射工藝流程圖(2)噴射混凝土施工要點與質(zhì)量控制a、噴射時應(yīng)分段、分部、分塊并嚴格按先墻后拱,先下后上的順序進行,以減少混凝土因重力作用而滑動脫落現(xiàn)象發(fā)生。b、噴射時噴射移動采用S形往返移動前進。c、噴射時噴嘴要盡量垂直于受噴面,傾斜度不大于10°,距離在O.8~1.2m間。d、噴射混凝土較厚處應(yīng)分層噴射,分層噴射要在初噴的混凝土終凝后進行復(fù)噴。e、噴射前應(yīng)對開挖斷面進行檢查,如存在浮石、欠挖應(yīng)予以清除,并用高壓氣清除巖面浮塵土。f、噴射前要埋設(shè)噴層厚度檢查標(biāo)樁。g、當(dāng)噴射混凝土表面有干斑、裂縫、脫落、滲水等情況應(yīng)鑿除修補。鋼筋網(wǎng)錨噴混凝土當(dāng)?shù)刭|(zhì)為軟弱破碎圍巖時本工程施工中采用的初期支護結(jié)構(gòu)。(1)砂漿錨桿施工要點與質(zhì)量控制a、鉆孔直徑要比桿徑大15mm,孔位偏差不大于±lOcm,孔深允許偏差為±1cm。b、鉆孔方向盡量與巖層主結(jié)構(gòu)面垂直,鉆孔后必須用高壓水將孔沖洗干凈,再用高壓氣將水吹出。c、錨桿桿身必須調(diào)直且無缺損、油污、鐵銹。d、粘結(jié)砂漿應(yīng)拌和均勻,并調(diào)整其和易性,隨拌隨用。e、采用先注漿后插桿體法施工。注漿管插到孔底后開始注漿,注漿時徐徐將注漿管往外抽出,注漿體積略多于需要體積后抽出注漿管迅速插入桿體,其在孔內(nèi)長度不得低于設(shè)計長度的95%。(2)鋼筋網(wǎng)施工要點a、鋼筋網(wǎng)先加工成lOOcm×lOOcm網(wǎng)片,以便掛網(wǎng)安裝。b、鋼筋網(wǎng)應(yīng)根據(jù)被支護圍巖面的實際起伏形狀,在噴射一層混凝土后再行鋪設(shè),其保護層厚度不小于3cm。c、鋼筋網(wǎng)要與錨桿連結(jié)牢固,并盡可能多點連接,以減少噴射混凝土?xí)r使鋼筋發(fā)生“弦振”。鋼拱架支撐遇圍巖為軟弱破碎嚴重的Ⅲ類軟巖時,圍巖自穩(wěn)性極差。本工程施工中采用格柵鋼架與鋼筋網(wǎng)錨噴混凝土相結(jié)合構(gòu)成聯(lián)合支護,以增強初期支護剛度,阻止圍巖過度變形。鋼拱架施工與質(zhì)量控制(1)格柵鋼架采用鋼筋現(xiàn)場加工制作,在初噴射4cm厚混凝土后架設(shè)。(2)鋼拱架設(shè)在隧洞橫向豎直平面內(nèi),其垂直度允許偏差為±2°。(3)鋼拱的拱腳應(yīng)埋置一定深度并墊塊石以保證其穩(wěn)固。(4)鋼架應(yīng)盡可能與錨桿及鋼筋網(wǎng)焊接以增強聯(lián)合支護效應(yīng)。(5)噴射混凝土?xí)r,要將鋼架與巖面之間的間隙噴射密實,并將鋼筋網(wǎng)與鋼架包裹密實。3.3鋼筋混凝土襯砌本工程二次支護采用鋼筋混凝土襯砌,并進行回填、固結(jié)灌漿處理。施工時分部(底板、側(cè)墻、拱項)、分塊(邊墻、頂拱每20m一段,底板除設(shè)計施工縫外50m一段)進行施工。工序安排開挖驗收→底板澆筑→墻、拱頂鋼筋安裝→墻、拱混凝土澆筑施工工藝與質(zhì)量控制(1)墻、拱模制安材料選用:側(cè)墻采用膠合板,拱部采用木模板,模板拉條采用¢10圓鋼。邊墻和頂拱的模板安裝形式如圖2:(2)混凝土澆筑。底板混凝土由人工澆筑,側(cè)墻、頂拱混凝土采用風(fēng)動泵輸送灌筑。a、底板混凝土施工前,先用風(fēng)鎬松動并清除浮碴,在超挖較多處用漿砌片石回填。b、風(fēng)動泵灌筑時,粗骨料最大粒徑不得超過管徑l/3,坍落度挖制在15cm左右。c、邊墻、拱腳部分的混凝土振搗利用作業(yè)窗插入振搗器搗實,拱頂部分用振搗器振打模板內(nèi)表面。(3)襯砌背后灌漿a、灌漿先回填后固結(jié),混凝土澆筑時預(yù)埋回填灌漿管。固結(jié)灌漿孔在混凝土澆筑達到齡期后方進行鉆孔。b、固結(jié)灌漿初壓力為O.4MPa,加壓時壓力為O.8MPa,要在灌漿孔間鉆檢查孔檢查灌漿質(zhì)量。3.4塌方預(yù)防與處理在隧洞穿過斷層及其破碎帶或圍巖節(jié)理密集帶,開挖后潛在應(yīng)力釋放,圍巖失穩(wěn),易引起坍方;在軟弱結(jié)構(gòu)發(fā)育與泥質(zhì)充填物過多地段開挖極易產(chǎn)生較大坍方。因地質(zhì)資料不詳施工中因?qū)Σ涣嫉刭|(zhì)情況缺乏充分的了解、分析未能及時調(diào)整施工方案是造成坍方的主要原因。塌方預(yù)防措施(1)選擇安全合理的施工方法、措施是關(guān)鍵,在不良地質(zhì)段施工應(yīng)采取“短開挖、弱爆破、強支護、早襯砌"的原則施工。(2)加強施工現(xiàn)場觀測,及時采取防患措施。(3)對軟弱破碎嚴重的圍巖,采取必要的超前支護措施。(本工程采用了超前小導(dǎo)管注漿法)具體做法如下:將¢32mm的焊接鋼管,前端做成錐形,前段管壁每隔15cm交替鉆8mm的眼孔。在開挖面及5m范圍內(nèi)的坑道噴射5cm厚的混凝土封閉后,沿開挖外輪廊線以小角度(約15°)鉆孔,插入鋼管后灌注l:l的單液水泥漿(加速凝劑),注漿壓力控制在O.8MPa左右,灌注時在孔口壓力達到壓力值后停止注漿。塌方處理本工程在1#石洞的軟弱破碎圍巖段開挖中曾發(fā)生較大的塌方,后采用了管柵支護并注漿固結(jié)穩(wěn)固圍巖及碴體的方法。具體做法:先用混凝封閉掌子面,打排水孔排水,安裝穩(wěn)固花鋼拱架后,穿過花鋼拱架以較小的角度(約15~左右)沿開挖輪廊線鉆孔,再插入長4m、¢45mm花鋼管,形成管柵后用注漿泵注入單液水泥漿以固結(jié)圍巖和部分碴體,穩(wěn)定后再開挖。4土洞施工本工程的土洞段采用傳統(tǒng)的礦山法施工。全斷面以腰梁為界分為上下導(dǎo)洞,兩次開挖成型,上導(dǎo)洞先施工,下導(dǎo)洞后施工。每個施工段長度依據(jù)土質(zhì)情況而定;對于土質(zhì)好的地段,8一l0m;一段地段為6-8m;對于地質(zhì)軟弱的地質(zhì)減少至4—6m;搶險段為2m左右。4.1土洞施工工序流程上導(dǎo)洞掘進→腰梁澆筑→上拱部砌筑→下導(dǎo)洞掘進砌筑→下一循環(huán)4.2土洞開挖掘進方式本工程土洞掘進方式按巖土特性分別采用以下方式施工:(1)砂質(zhì)粉質(zhì)粘土層由人工鎬挖;(2)全、強風(fēng)化帶由人工搞挖,必要時先進行松動爆破;(3)對于土石混合部分,則挖除局部土方后再松動爆破,以減輕爆破振動對巖土穩(wěn)定性的破壞。均為3段l、3…表示毫秒電雷管的段數(shù)圖1鉆孔布置基本形式及雷管起爆順序布置圖上導(dǎo)洞掘進上導(dǎo)洞掘進的施工難度大、強度高。對于土質(zhì)好、地下水少的地段,上導(dǎo)洞可全斷面掘進;對于土質(zhì)差、地下水豐富的地段,上導(dǎo)洞要再分小導(dǎo)洞以分區(qū)掘進,然后向兩邊擴大,遇軟塑土層,中間要留臺階,以穩(wěn)定工作面。下導(dǎo)洞掘進下導(dǎo)洞掘進在完成上導(dǎo)洞襯砌之后進行,且至少應(yīng)在混凝土腰梁澆筑后24小時,避免腰梁發(fā)生裂縫、下垂,影響施工質(zhì)量。下導(dǎo)洞一次掘進長度一般為l一2.3m,邊挖邊砌。開挖下拱側(cè)壁時,松軟土層要用樁柱頂托腰梁,以減少懸空長度,避免不均勻沉陷。對于稀爛地帶,鋼桁架由三片組成,螺栓連接圖2墻拱模板安裝型式示意圖圖3臨時支撐架布置型式圖側(cè)壁要用板樁封閉,以防溜塌。臨時支撐上導(dǎo)洞掘進成型后,要隨即安裝臨時支撐架,即:短挖短撐。臨時支撐架采用15cmx15cm松方木拼接,便于搬運、安裝和拆除,其型式如圖3。臨時支撐架的安裝間距要視地質(zhì)情況而定;一般為80cm;對于土質(zhì)差的地段,要加密至40---50cm。臨時支撐架施工要點:a、支架要牢固可靠,方木要平口對接,不能留有縫隙,接點的雙側(cè)均用鉤釘加固,以防止脫落。b、支架以外要用方木、板塊墊滿.并用木楔塞緊,以限制周圍土體的變形空間;e、支架腳要先填l0cm厚砂層,并鋪一層墊板,以防止架腳集中受力而下沉;d、底腳還要預(yù)留lcm左右的沉陷量;e、支架安裝要準確、平直,不能歪斜,縱向軸線偏差和高程的誤差均不可大于5cm,兩側(cè)末節(jié)斜柱的傾角要一致。4.3土洞襯砌施工本工程土洞襯砌由腰梁、上半拱和下半拱三部分組成腰梁施工本工程的腰梁均為200#鋼筋混凝土,斷面40cm×40cm。掘進一個施工段后,兩側(cè)的腰梁一次性澆筑。為了縮短凝固時間,混凝土摻入2%早強減水劑(FDN),這樣8小時后可砌筑拱圈。拱架及模板拱架采用鋼制作,根據(jù)下半拱施工交通的需要,拱架不設(shè)下弦桿。拱架安裝間距為100cm。拱架控制砌體的成型,安裝要準確,高程要用水準控制。模板采用松木板,4cm×lOcm×lOOcm。上拱圈砌筑(1)施工步驟:安裝砌筑拱架,拆除臨時支撐架,鋪模板,鋪砂漿,砌條石。(2)材料選用:砌筑拱石為18cm×33cm條石,單粒拱石長度:大部分為lOOcm,拱頂個別為30--50cm;(3)施工要求①砌筑從外(接口)向里逐漸推進,每一道長度為lOOcm左右,即一榀拱架。每道砌筑均從兩側(cè)底腳開始,平衡上升。②砌筑前要先鋪砂漿3cm,坐漿砌筑。③拱石砌筑要錯縫,灰縫寬度為2—2.5cm,外側(cè)口縫要用小片石塞緊,灰縫填灌砂漿要飽滿。④條石拱圈以外的空洞用漿砌片石回填。(4)下拱圈砌筑下拱圈挖一段砌一段,每段長度為1—2.3m。砌筑前要先鋪砂墊層,使地下水能夠從砂層外排到集水井。由于砌筑與挖土交替進行,段與段間的交接處已砌好的條石容易粘污泥土,要特別注意清洗干凈,以保證接口質(zhì)量。5豎井設(shè)計施工本工程在4#土洞與5#土洞中各布設(shè)一口豎井,作為輔助施工坑道,以增加施工工作面和改善施工通風(fēng)條件。5.1豎井設(shè)計豎井平面尺寸為3.Om×4.5m,深度至洞底開挖高程。豎井結(jié)構(gòu)型式如圖4。圖4豎井設(shè)計5.2豎井施工工豎井開挖豎井開挖前,先在在中心位置用用沖擊錐打一一個直徑900cm的機井井。機井安裝裝預(yù)制混凝土土井環(huán),井底底比洞底低22m,成井后后用潛水泵抽抽水,使井壁壁周圍的孔隙隙水逐漸排出出,迫降地下下水位至洞底底附近。豎井開挖采用人工工挖方,土方方用卷揚機起起吊,棄土要要遠離井邊。分分層開挖,每每層挖深l—1.5m,先先在中心位置置挖小井(約80cm×80cm),用潛水泵泵排水稍干后后再進行正常常的開挖。開挖的井壁不可暴暴露時間過長長,邊開挖邊邊安裝井架。開開挖過程中發(fā)發(fā)生井壁坍,則則用鋼管打入入井壁,隔開開滑動體。5.5.2升降機機

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