隧道进洞专项施工方案洞口设计以“早进洞,晚出洞”为原则,最大限度地降低洞口边坡、仰坡的开挖高度,以保证山体的稳定,同时减小对洞口自然景观的破坏。
根据对隧道进口洞门处地面线进行测量,确定明暗洞交接点。
放出边仰坡开挖线,分层开挖边仰坡,按照设计进行边仰坡临时支护。
采用两侧施作三榀I20a钢拱架作为套拱,拱架间以纵向钢筋连接为整体,并在钢拱架上预设超前管棚导向管,浇注混凝土封闭钢拱架形成套拱衬砌,然后施作超前大管棚作为超前支护,管棚完毕后,采用CD法进行隧道洞口浅埋段施工开挖。
(一)洞口工程施工的特点和难点铜岩隧道进口下穿县道952路段,交通流量大,且县道路面与隧道顶最大埋深为13m,最小为1.5m,表层覆盖1.5-4.5m厚的坡积土,K77+735-751段洞顶上围岩主要为坡积土,砂土状碎块状强风化石英二长斑岩,围岩成碎裂状松散结构,K77+751-755段围岩主要以中风化石英二长斑岩,节理裂隙极发育,岩体破碎,顶板岩体厚度较薄,爆破振动过大,可产生较大坍塌,且水系发达,勘查期间地下水高于隧道顶板,所以施工中要加强监控量测,并及时反馈施工,确定安全合理可靠的施工措施,确保施工安全。
对进口段落严格按CD法短进尺开挖。
隧道进口洞顶靠近县道952区域安装混凝土防撞护栏及其防护网。
(二)施工顺序施工结合洞口地形,地貌和地质条件,并针对洞口段工程的特点和难点,制定以“强支护、弱爆破、早封闭,勤监测,早成环”为原则的总体施工方案。
进洞施工顺序如下:截水沟施工→明洞开挖→边仰坡开挖及支护→洞口套拱施工→超前管棚施工→进洞开挖(CD 法)。
(三)洞顶截水沟施工洞顶截水沟采用M7.5浆砌片石结构。
截水沟的沟邦及沟底厚度均为30cm,水沟内底宽为 40cm。
洞顶截水沟施工图如下:施工技术措施(1)洞顶截水沟位置根据实际情况设置在洞口边、仰坡和地面交接线5米以外。
(2)基础要在稳定的地层中,若遇软地基,应对软地基进行夯实处理。
(3)洞顶截水沟每15米设置一道伸缩缝,缝用沥青麻筋填塞饱满。
(四)明洞开挖明洞开挖分层、分段进行,开挖必须保证边仰坡的稳定,边仰坡率符合设计要求。
(1)明洞总体分层开挖安排边仰坡开挖分层分段开挖,高度控制在3m左右,远离边仰坡处明洞开挖深度可以达到4m。
①测量组精确放出隧道中线及明暗分界里程,并在地表放出刷坡边线,做出明显标志。
②挖掘机到位清理地表杂物,并为装载机、出碴车等修理出作业平台。
③按照技术交底要求分层开挖,挖掘机开挖,人工修坡,遇到较硬围岩,采用松动爆破。
④分层开挖至设计高度后,报监理工程师验收合格后,喷射混凝土至设计厚度,然后准备下层开挖。
开挖至明暗交界断面位置,预留核心土,为进洞时施作管棚提供平台。
(2)明洞开挖注意事项①由于明洞地表不规则,分层开挖时应保持开挖台阶底部保持在同一平台上。
②明挖部分要从上至下分层进行开挖,必须边开挖边进行边坡防护,每层开挖高度不超过4m。
明洞及边仰坡开挖主要采用挖掘机开挖。
③如需爆破作业时采用微震爆破,爆破时边仰坡炮孔最后起爆,边仰坡周边炮孔采用间隔装药,孔眼间距50cm,确保边仰坡开挖坡面质量;局部欠挖采用人工配合挖掘机或风镐破除;确保边仰坡坡度质量,无欠挖,坡面不陡于设计坡度。
④分层开挖,检查完毕边仰坡后进行初喷封闭坡面;之后进行锚杆钻孔作业、喷锚支护。
(五)边坡、仰坡开挖支护边、仰坡开挖与明洞开挖同时进行,边仰坡施工工序:⑴.开挖洞口土石方前,先清除边仰坡上的浮土、危石,在边、仰坡刷坡顶外5m处做好边、仰坡的截排水天沟,将地表水、边仰坡积水引离洞口,以防地表水冲刷而造成边仰坡失稳。
⑵.仰坡坡顶危石清理完毕后,需要对原始地形断面进行测量。
确认无误后测量组放样边、仰坡开挖线,土石方开挖遵循先土后石、自上而下的分层进行开挖,利用机械开挖要预留30cm,以便于人工修整,确保边坡不被扰动,用坡度尺随时检测坡度,保证坡面平整,准确。
土层采用挖掘机开挖;若遇岩层采用风钻钻孔、浅孔爆破,推土机集碴,装载机配合自卸汽车装运,弃于指定弃碴场。
爆破时严格控制药量,控制爆破振动。
根据明挖段边仰坡高度,每开挖一台阶,应及时对边仰坡进行支护。
⑶.开挖面采用锚网喷防护,喷射C20砼,厚10cm;钢筋网采用ф6钢筋,网格间距 20cm×20cm;锚杆采用ф22砂浆锚杆,每根长5m,间距1m,梅花型布置。
永久开挖边坡采用浆砌片石或骨架护坡防护,并撒草籽绿化。
(六)套拱施工套拱施工工序:基础施工→拱架施工→导向管施工→砼浇注→拆模养护(1)洞口套拱施工方法①.基础:套拱两侧拱脚基坑采用机械开挖,人工修整,若遇石方采用小药量弱爆破进行开挖。
开挖到位后进行地基承载力试验,若地基承载力满足设计要求,则进行下一步套拱拱架的施工;若不满足设计要求,则反馈设计代表,由设计院进行变更调整,基础沿纵向长度2.2m,基础厚度根据实测地基承载力的大小确定,宽度至开挖基坑边线。
②.拱架:套拱纵向长度2-8.6米,设三榀I20b工字钢拱架,根据施工图布置间距为0.7m。
工字钢拱架由钢筋加工场预制完成后运输到现场进行安装,安装时根据测量人员测定的高程和拱架安装控制线准确定位,并严格检查拱架的垂直度,严格将拱架控制在同一平面。
焊接纵向连接筋:使用φ25螺纹钢筋按环向间距100cm将各榀拱架焊接成整体。
③.导向管施工:I20b工字钢拱架安装后,精确测量将导向管定位,导向管使用φ127×4mm钢管,环向间距50cm,长3m-11m,以1°~3°(不包括路线纵坡)外插角,使用三角垫片钢板焊接固定在钢拱架上。
导向管管口先塞进编织袋然后用砂浆封堵,防止浇注混凝土时混凝土进入导向管。
(2)套拱衬砌混凝土施工当套拱拱架安装完毕,导向管定位后,浇注混凝土形成套拱衬砌。
套拱混凝土浇注采用核心土作内支撑,底模、侧模和外模均采用木模板。
浇注厚度为60cm,沿隧道纵向长度为2m。
(七)超前管棚施工当套拱端模和外膜拆除完毕后,随即进行超前管棚施工。
(1)管棚设计参数。
拱部150°范围内,50cm环向间距布设超前钢管,共35根,超前管棚采用Ф108×6mm热轧无缝钢管,管棚平均入土长度15m,钢管前端呈尖锥状,钢管末端应处在同一断面上。
(2)钻孔采用地质钻机Ф120取芯钻头钻孔,禁止使用钻孔液,以防施工用水对粘土层的软化。
为方便钻机施工,明洞拱部土质开挖采用环形开挖,拱部核心土高度留至暗洞开挖外轮廓线下1.0m。
将核心土作为钻机平台,从拱顶向两侧顺序钻孔,随着孔位高度的降低,降低核心土平台高度。
(3)φ108钢管安装将加工好的φ108钢管,采用人工结合钻机顶进的方法安装。
每钻完一孔便顶进一根长钢管。
管棚施工顺序为自下而上。
拱部管棚施工前必须架设拱部管棚施工平台。
管棚施作时先钻设钢花管,注浆凝固后再设无孔钢管,在无孔钢管的钻孔过程中检查钢花管的注浆质量,当注浆质量达到要求时,再安装无孔钢管,并注浆使管周浆液饱满;当浆液质量达不到要求时,则安装钢花管并进行补充注浆。
安装时第一节加工成尖锥形,钢管节段间用φ114钢管以丝扣方式连接,管节长4m、6m,钢管接头要错开,保证隧道同一横断面内的接头数不大于50%,相邻钢管的接头至少错开1米。
(4)管棚注浆φ108钢管安装到位后,安装PVC注浆管和排气阀,钢管导向管间隙用速凝水泥或其他堵塞严密,以防注浆冒出。
注浆液采用C25水泥浆液。
浆液采用HFV-5D注浆机灌注,注浆时当排气孔流出浆液后,关闭排气孔,继续注浆,直至达到设计注浆压力为止(初始压力0.5-1.0Mpa,终压1.5-2.0Mpa),持续15分钟后停止注浆。
注浆时,先施工奇数孔,再施工偶数孔,以免注浆时串浆,同时偶数孔也作为奇数孔的检查孔。
(5)大管棚施工质量保证措施:①管棚施工前的工作面封闭,不仅可稳定工作面,也是止浆层,喷射混凝土厚度满足要求。
②孔内注浆施工难度较大,选择责任心强、经验丰富的专人负责施作。
③管棚施工精度要求极高,不仅应测量放样标注孔位,其允许误差小于1.0㎝;就位后的钻机应以钻杆前后端的坐标测定,前后端三维坐标点测定误差小于0.5㎝。
④孔内钻孔的精度因钻具自重及地层阻力,不可避免地产生钻孔下沉或偏斜。
施工中除预留钻孔下沉高度外,钻孔中应根据地层变化情况进行钻进速度和旋转速度的调整,以减少钻孔误差,成孔后的钻孔应及时进行质量检查,不合格者应套钻清孔。
(八)洞口段开挖支护铜岩隧道左右洞进口均为Ⅴ级围岩,洞口段采用控制开挖方法和加强支护衬砌措施施工。
以Ф108大管棚预注浆超前支护,采用CD法开挖,系统φ25中空注浆锚杆、20b钢拱架和C25喷混凝土和20cm*20cm钢筋网联合加强支护。
1、施工工序CD法施工工艺流程见图1。
2、CD法施工工序说明CD法施工工序见图2。
⑴、①.用上一循环架立的钢架施作隧道导坑侧壁Ф108大管棚超前支护。
②.人力配合机械开挖①部,高约为4.0m,宽约为5.5m。
③.施作①部导坑周边的初期支护和临时支护,即初喷4cm厚混凝土,安装径向锚杆,铺设钢筋网片,架立I20b型钢钢架和钢格栅及I18临时钢架,并设锁脚锚杆(管),复喷混凝土至设计厚度。
⑵、①.在滞后于①部一段距离后,挖掘机开挖②部,人工整修表面。
②.导坑周边部分初喷4cm厚混凝土。
③.接长型钢钢架和I18临时钢架,并设锁脚锚杆(管)。
④.钻设径向锚杆并铺设钢筋网片,复喷混凝土至设计厚度。
⑶、在滞后于②部一段距离后,挖掘机开挖③部,人工整修表面,施作导坑周边初期支护,步骤及工序同①。
⑷、在滞后于③部一段距离后,挖掘机开挖④部,人工整修表面,施作导坑周边初期支护,步骤及工序同②。
⑸、⑴在滞后于④部一段距离后,挖掘机开挖⑤部。
⑵接长I18临时钢架至隧底,底部垫槽钢。
⑹、①.根据监控量测结果分析,待初期支护收敛后,拆除I18Ⅵ部边墙基础与仰拱。
临时钢架。
②.利用仰拱栈桥灌筑○⑺、利用仰拱栈桥灌筑仰拱填充○Ⅶ部至设计高度。
Ⅷ部衬砌(拱墙衬砌一次施⑻、利用衬砌模板台车一次性灌注○作)。
系统径向锚杆架)C D )法施工工序平面示意图图2 C D 法施工工序图3、CD法施工控制要点⑴上导坑①、③部的开挖循环进尺控制为1榀钢架间距(0.7~0.8m),下导坑②、④部的开挖可依据地质情况适当加大。
⑵坑开挖孔径及台阶高度可根据施工机具、人员等安排进行适当调整。
⑶架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固。
4、开挖(1)隧道开挖断面的中线、高程必须符合设计要求,每次开挖后采用断面仪进行测量检查一次,并与设计轮廓线进行比较。
(2)隧道开挖应严格控制欠挖。
当围岩完整、石质坚硬时,岩石个别突出部分(每1m2 不大于0.1m2)侵入衬砌应小于5cm。
但拱脚和墙脚以上1m内断面严禁欠挖。