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隧道施工方法及工艺
2025-10-03 15:05:43 责编:小OO
文档
隧道施工方法及工艺

作者:佚名    转贴自:未知    点击数:495

一、工程简介

    本标段共有4座连拱隧道,包括雅二隧道、太平港一号隧道、太平港二号隧道、太平港三号隧道,总长度为1585米(×2)。

    1、雅二隧道:长度为490米,里程K101+260~K101+750;平面曲线半径R=1000m,隧道路面横坡右超高3%。

    A、明洞:总长度为50米,里程位置分别为进口K101+260~K101+270长度10米,围岩类别为Ⅲ类;出口K101+710~K101+750,长度40米,围岩类别Ⅱ类。

    B、暗洞:长度为440米,里程K101+270~K101+710;其中里程段K101+300~K101+510,K101+540~K101+690,长度为360米,围岩类别为Ⅳ类;K101+270~K101+300,K101+510~K101+540,K101+690~K101+710段,长度80米,围岩类别为Ⅲ类。

    2、太平港一号隧道:长度为365米,里程为K102+935~K103+300,其中K102+935~K103+085围岩类别为Ⅱ类,K103+085~K103+155及K103+225~K103+300围岩类别为Ⅲ类,K103+155~K103+255围岩类别为Ⅳ类;进口明洞为偏压明洞。

    3、太平港二号隧道:长度为280米,里程为K106+540~K106+820;其中K106+655~K106+725,K106+788~K106+820围岩类别为Ⅱ类,K106+540~K106+570,K106+615~K106+655及K106+725~K106+788围岩类别为Ⅲ类,K106+570~K106+615围岩类别为Ⅳ类。

    4、太平港三号隧道:长度为450米,里程为K107+850~K108+300,其中K107+850~K107+870围岩类别为Ⅱ类围岩,K107+900~K107+920,K108+190~K108+210,K108+260~K108+300围岩类别Ⅲ类,K107+920~K108+190,K108+210~K108+260围岩类别为Ⅳ类。

二、施工方法

    该标段4个隧道全部为连拱隧道,全断面开挖一次成型跨度太大,洞体围岩易失稳造成坍塌事故,故主要采用三导坑超前先墙后拱法施工,另一侧洞体拱部及“核心土”的开挖(“核心土”待初期支护完成后开挖)必须待一侧洞体相应位置段的全部衬砌完成并能承载后方可进行;装碴采用挖掘装碴机;运碴采用14立方米梭式矿车和4立方米侧卸式矿车电瓶车牵引运输;初期支护采用三联机完成。二次模注衬砌采用液压活动模板台车,泵送高压喷注完成(0.5~1Mpa)。

    隧道通风采用11KW风机或28KW风机接负压柔性φ600风管压入式通风,安设在洞口和风管位置相同的平台上,成洞地段采用铁皮风管。隧道施工排水采用线路坡度排水或设置集多个水坑用抽水机通过管道将水排至洞外。

    1、雅二隧道

    (1)K101+260~K101+270及K101+710~K101+750明洞段施工采用松动弱爆破开挖,利用挖掘机和斗车转运土石方;开挖成型检查合格后,及时搭架支模,边墙拱圈砼浇注一次成型,砼浇注时注意对称浇注,边拱砼完成后跳段完成仰拱,并及时施工边洞门和回填,回填土填土坡率不大于1:1.25,锥坡部分1:1至自然坡。

    (2)K101+270~K101+300及K101+690~K101+710段暗洞采用三导坑掘进,每掘进10米,完成同一侧拱部及核心土的开挖、成型,检查断面后即进行初期支护,安设纵向每间隔1米一榀14号工字钢拱架,共7榀,纵向采用钢筋拉杆连接形成整体,喷射砼厚20厘米及安装φ25×5先锚后灌中空注浆锚杆,锚杆径向间距120厘米,纵向间跨100厘米,另一侧洞体导坑继续掘进,并采取临时支护确保安全,并及时施做矮边墙,拱部及“核心土”不开挖,待一侧洞体二次衬砌完成,承载后再进行。其中K101+510~K101+540段穿越断层构造影响带,采用φ108×6mm超前管棚注浆改善围岩状况及加强支护,预防坍方。

    (3)K101+300~K101+510及K101+540~K101+690段,由于围岩整体性较好,拟采用一侧洞体全断面开挖,并分别按照设计要求围岩Ⅲ类设计标准及时初期支护(同上)及Ⅳ类围岩初期支护(挂网喷砼15cm,安设φ25×5mm先锚后灌中空注浆锚杆,锚杆径向间距120厘米,纵向间距200厘米);另一体洞体仍按导坑掘进,并及时施工边墙,其余分部开挖时间同上。

    2、太平港一号隧道

   (1)K102+935~K103+085段施工采用三导坑掘进,爆破采用光面爆破。爆破前采用专用水平钻机钻孔,安装长度为8米108×6mm大管棚,并利用管棚围壁设置的梅花形注浆孔对围岩进行预注浆,以固结围岩,改善围岩稳定条件,对于开挖成型段及时进行初期支护,当围岩变形基本稳定后,及时施做中隔墙及一侧洞体矮边墙;当中隔墙能承载后,在中隔墙顶用木块临时锲紧其上部围岩,起到临时支撑作用。

   (2)K103+085~K103+155及K103+225~K103+300段采用三导坑先墙后拱法施工,超前小导管注浆对洞顶围岩加强,采用短进尺,小爆破掘进,并及时进行初期支护(喷砼厚20厘米,含14#工字钢拱架,纵向间距为1米,φ25×5mm先锚后灌中空注浆锚杆,锚杆径向间距1.2m,纵向间距1m)。

   (3)K103+155~K103+225段,围岩类别为Ⅳ类,完整性、稳定性好,采用全断面开挖,并按设计要求进行初期支护。

    3、太平港二号隧道

   (1)K106+570~K106+615段围岩类别为Ⅳ,完整性整体性好,一侧洞体采用全断面先墙后墙施工,另一侧洞体采用小导坑掘进,分部开挖,开挖时间同前所述。

   (2)K106+540~K106+570、K106+615~K106+655及K106+725~K106+788段围岩类别Ⅲ类,岩体破碎,采用三导坑先墙后拱法施工,开挖掘进前利用超前小导管注浆加固拱顶围岩,并采用短进尺、小爆破开挖成型,及时进行初期支护,并尽早施做中隔墙,能承载后及时用木块锲紧墙顶上的围岩,起临时支撑作用。

   (3)K106+655~K106+725及K106+788~K106+820段围岩类别为Ⅱ类,开挖前钻孔安装φ108×6mm管棚,并进行预注浆加固围岩,采用短进尺、小爆破掘进成型,尽早进行初期支护,按设计施做。

    4、太平港三号隧道

   (1)K107+850~K107+900段围岩类别Ⅱ,洞口为F1断裂破碎带,易发生较大范围的坍塌或冒顶,开挖前施做安装超前φ108×6mm管棚,并对围岩进行预注浆,改善围岩稳定条件;每一循环进尺不超过1米,及时进行初期支护,锚杆采用长5米的φ25×5mm先锚后灌中空注浆锚杆,锚杆径向距离按设计为1.2m,纵向间距1米,喷砼厚20厘米(含每间隔1米安装的14号工字钢拱架,相邻拱架用钢筋连接);在施工中做好防止水措施,尽量避开雨季施工。

   (2)K107+900~K107+920段围岩类别Ⅲ类,先进行导洞开挖,后全断面开挖,及时进行初期支护,包括喷砼20厘米(含14号工字钢拱架,纵向间距为1米),安设长度为3米的φ25×5mm先锚后灌中空注浆锚杆(锚杆径向间距1.2米,纵向间距1米)。

   (3)K107+920~K108+190、K108+210~K108+260段围岩类别为Ⅳ,围岩完整性和稳定性较差,故开挖成型后及时进行初期支护(挂网喷砼15厘米及2.5米长的先锚后灌中空注浆锚杆)。

   (4)K108+190~K108+210段通过F2断裂破碎带,故开挖前打入φ108×6mm超前管棚,并预注浆,改善围岩稳定条件,采用小爆破、短进尺(不超过1米)掘进,开挖成型后立即设计要求进行初期支护。

三、施工工艺 

    1、施工程序图

    2、钻爆作业

    隧道边墙及拱部均按光面爆破设计进行钻眼、装药、接线和引爆;爆破后不得有欠挖,以减少对围岩的二次扰动。

   (1)每次爆破进尺视围岩状况确定,对于Ⅳ类围岩一次进尺不大于3米;Ⅲ类围岩一次进尺根据围岩的稳定状况不大于2~3米;Ⅱ类围岩不大于1.5米。每次爆破后由地质工程师到现场对围岩及稳定性作出评估,以确定下次循环进尺。

   (2)要取得良好爆破效果,必须提高钻孔精度,要求炮孔开口误差不大于3厘米,方向偏差不大于3cm/m。方法如下:

    A、采用激光导向仪确定工作面的中线、水平;

    B、将所有炮孔用油漆画在岩壁上;

    C、所有边孔及拱部炮孔外插2°~4°,以确保下次钻孔正常进行。

   (3)采用非电塑料导爆管起爆系统

   (4)光面爆破药  采用φ25mm炸药卷及导爆索组成,导爆索应具有良好防水性能,其数量按边墙及拱部爆破孔总长度1.1倍计算。

   (5)爆破参数根据现场实验予以确定。

    3、支护作业

    支护及时紧跟,因在欠稳定围岩中,支护质量将直接影响隧道施工进度。

    在Ⅲ、Ⅳ类围岩中,每循环进尺爆破完成后,找顶清危石、检查断面尺寸后立即进行初喷作业,喷砼2~3厘米,并及时封闭开挖面稳定围岩变形;然后在进行下一循环作业爆破钻孔的同时按设计进行锚杆、挂网喷至设计厚度。

    Ⅱ类围岩地段及断层按设计用φ108×6mm超前管棚或超前小导管注浆加固围岩,并按设计要求用14号工字钢拱架锚喷及时进行初期支护。

   (1)先锚后灌中空注浆锚杆施工

     A、按设计要求制作锚杆及垫板;

     B、按要求钻孔,并严格控制孔深;

     C、用锚杆送入后将树脂药包搅破锚固,后灌浆安装垫板并拧紧螺母;

     D、对树脂选型、力矩施加大小等参数通过现场实验确定。

   (2)砼喷设工艺流程图

   (3)14号型钢拱架施工工艺

     A、在现场冷弯或热弯制作,按1:1比例放样,设计胎模分段的加工工作平台,根据需要分单元制作后运至现场拼、安装。

     B、加工时做到尺寸准确,弧形圆顺,安装方便,加工后应进行试拼。

     C、安装时定位测量,确定里程后测定横向位置:位于曲线上,安设方向为该点法线方向;位于直线上时,安设方向与线路中线垂直。

     D、安装完成后,应和接触的锚杆头焊接,使之成为整体结构。

    (4)注浆施工工艺

     根据设计要求,对围岩进行注浆加固,采用8米长φ108×6mm超前管棚预注浆。

     A、管棚布置图

    B、工艺流程图

    C、注浆结束标准采用定压注浆,注浆终压达到设计压力,稳压10分钟以上可结束注浆。

    D、通过检查浆液注入量及围岩固结情况确定注浆效果。

    4、碴运作业

    整个隧道碴运作业且采用有轨运输。

   (1)运输钢轨采用A324kg/m L=12m,木桩1400根/km,(掌子面施工地段采用16#槽钢加工的轨枕)。

   (2)衬砌模板分车及凿岩台车均设置钢轨,采用A338kg/m L=12.5m,木枕1250根/km。

   (3)行车速度:成洞地段15km/h,施工地段5km/h。

   (4)建立工程运输调度,统一指挥减少工序干扰,提高运输效率,运输线路应专人按标准进行维修和养护,使线路始终处于良好状态,线路两侧碴废料要随时清除。

    5、仰拱、中隔墙施工

    Ⅱ、Ⅲ类围岩地段为曲墙仰拱全封闭类型衬砌,在二次模注衬砌之前应完成仰拱、中隔墙、矮边墙的施工,为确保施工时不中断运输,采用扣轨方式,跳开分段进行,每段长度6米,开挖一段灌注砼一段。在砼施工前注意按设计预埋管件、预留孔槽。

    6、衬砌、防水层施工

    二次衬砌的施工时间在初期支护基本稳定,并具备下列条件的情况下进行:

   (1)隧道周边位移速度有明显减缓趋势。

   (2)水平收敛速度小于0.2mm/d或拱顶位移速度小于0.15mm/d。

   (3)已产生的位移占总收敛量的80%以上。

   (4)当不能满足以上条件,围岩变形无收敛趋势时根据要求加强衬砌,及时施工,使结构尽早形成闭合环。

    防水层安设尽量保证与初期支护密贴,如初期支护中有外露锚杆头,应切除并用砂浆抹平。

    模注砼采用洞外砼拌合楼——→砼输送车——→砼输送泵——→衬砌钢模台车组成的生产作业线,设两套钢模板,交替使用。

    对衬砌完成地段继续观察隧道稳定状况,注意衬砌变形、开裂、浸入净空等现象,及时记录并反馈给主管工程师,以采取相应措施。

四、监控测量

    1、测点大部分设置在Ⅱ类围岩及断层破碎带的段落,在Ⅲ、Ⅳ类围岩中设置少量测点。

在拱顶设置两上下沉观测点,上半断面及下半断面各设一条水平收敛基线。

    2、量测仪器

   (1)拱顶下沉测量:精密水准仪和钢卷尺;

   (2)收敛测量:收敛计;

   (3)地表下沉:精密水平仪和塔尺;

   3、量测方法

   (1)测点埋设

    拱顶下沉测点用钢筋加工,一端用水泥砂浆埋入岩体,另一端可悬挂钢卷尺;水平收量测的两边测点埋设要保持轴线方向基本一致,要牢靠,测点要有明显标志,测站进程要有标志牌。

拱顶下沉测量的后视点测设两个,并和地面水准点建立联系,当数据出现异常时较验后视点是否移动。

   (2)埋设时间

   尽早埋设测点和读取初读数,一般在滞后一个循环进尺进行。

   (3)量测频度

    1~15天内:1~2次/天

    16天~1个月内:1次/2天

    1~3个月内:1~2次/周

    3个月以后:1~3次/月

    4、根据位移变化记录,及时画出时志变化图,据此判断围岩稳定状况;并结合肉眼观察经验判断补充。

    5、稳定性判别方法

    稳定性判别可根据位移量值及位移变化速率结合观察结果综合判断。用位移率和位移变化趋势来判断比较有利,一般距离工作面二倍开挖宽度时,位移应基本趋向稳定;若位移变化率仍无减少趋势或速率减少不明显,说明支护强度是不够的,应该加强,若速率量呈上升趋势,则说明洞室有失稳的可能,则应停止掘进,立即采取措施加强支护。

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