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隧道工程进出洞施工方法及要点

隧道工程进出洞施工方法及要点1.1.1设计优化根据项目进场后对洞口位置复勘的结果,焦树坪隧道出口地形与原设计严重不符,出口左右洞均位于陡峻峭壁位置,悬壁临河,现场地形十分复杂,具备山陡、沟深、谷窄、临路、近水等特点,隧道进洞施工条件极差。

图4-12 隧道洞口位置三维地形图隧道右洞洞口位于50m高陡峻峭壁位置,下临河道,与河道高差约50m,水平距离约43m,且洞口深入岩体6m,洞口段埋深约20m,隧道不具备直接进洞条件,围岩实际为中风化片麻岩,灰绿色、灰黄色,完整性较好,片麻状构造,节理裂隙较发育。

如按原设计方案施工,存在以下问题:(1)隧道洞口位于山体内,洞口边仰坡爆破开挖方量大,约2400m³,将对山体结构破坏严重,施工耗时较长,对其他工程干扰极大,安全风险极高。

(2)削坡后隧道洞口缺乏作业平台,受洞口场地限制,无法进行大管棚作业、正常进洞施工和二衬台车拼装等。

针对现场问题,通过动态的设计和合理的方案应用,彻底解决陡峻峭壁位置隧道进洞问题。

(1)将洞口大开挖设计优化为“隧道延长+倒削竹洞门”形式,为避免大规模的山体爆破开挖,实现隧道“早进洞”,将隧道暗洞进行3m延长,从而减少开挖方量,同时将洞门形式调整为倒削竹,避免了端墙式洞门墙趾对桥台背墙的影响。

焦树坪隧道右洞1:0.3便道营盘河大桥0#台图4-13 隧道洞口段调整后示意图(2)采用小型钻孔机具进行“分层分段爆破”技术,施作洞口5m 小平台;同时根据洞口围岩较好情况,通过动态设计将超前大管棚变更为双层超前小导管,利用洞口小平台,完成超前作业,保证进洞时间和安全;并采用洞渣进行多级挡墙砌筑和回填,扩宽洞前平台至13m ,解决陡峻峭壁位置进洞难题,实现了资源的合理利用。

(3)在洞前短平台问题(洞前平台仅13m )上采用二衬台车“逐段拼装逐段进洞”技术,降低了交叉作业造成的施工干扰,解决了短平台二衬台车拼装难题。

1.1.2边仰坡施工1.1.2.1 分层分段爆破削坡流程图图4-14 分层分段爆破削坡施工工艺流程图1.1.2.2 测量放样按照变更后图纸中给定的洞口边仰坡坡率、平台宽度、明暗洞交界点、边仰坡起点设计高程、宽度,同时结合实际情况,进行洞口边仰坡开口线测量放样。

然后根据实际开挖坡线及地形,用钢尺量距开挖坡线5米外的位置,作为截排水沟和被动防护网位置,根据实际地形情况,可做适当调整。

1.1.2.3 危石处理及被动防护网施作首先安排人员测设、收集山体及周边地形的基本参数,寻找可以攀爬至山顶的路线,为洞顶排危做好准备。

然后进行洞顶山坡危石排除,参照4.2.3.1节施作洞顶被动防护网。

1.1.2.4 分层分段爆破施工隧道洞口位于陡峻峭壁位置,较大型钻孔设备运至洞顶困难,且无法在洞顶进行钻孔作业,项目采用小型钻孔机具(YT28风动凿岩机)进行洞顶钻孔作业。

在爆破削坡过程中,必须最大限度的控制炸药用量,尽量降低爆破振动对山体边坡稳定所造成的不利影响,禁止采用集中装药的大爆破。

项目针对边仰坡爆破削坡采用分层分段钻爆技术,属于浅孔低药量控制爆破,控制爆破冲击波、震动、噪音和飞石,避免对山体围岩完整性造成破坏。

焦树坪隧道右洞1:0.3便道营盘河大桥0#台图4-15 分层分段爆破削坡示意图 (1)施工原则为了确保施工安全,最大限度的降低作业难度,结合本工程的具体情况,采取分层分段松动微差爆破作业方法,此方法主要关键点为: 1)选择自由面是关键,通过自由面的选择,以改善抵抗线距离大小的均匀性,最大程度地控制飞石方向;2)合理地布置炮孔和药包,形成多点分散装药方式,避免单孔或单药包的药量过分集中;3)炮孔深度根据分层方案及现场地形特点,从开口线往下竖向1.5m分为一层,横向2m分为一段,炮眼深度按1.5m控制;4)清理干净作业面浮碴,避免爆破飞石危及他人安全。

(2)爆破参数设计1)主要爆破参数如下:钻孔直径(d)d=φ42mm;最小抵抗线(W)W=0.8m;孔距(a)a=0.5m;炮孔深度(L)L=1.5m(根据实测地形及局部变化在现场进行调整)超深(L1)L1=0.5m线装药密度采用预裂爆破的线装药密度视岩石性质、钻眼直径和炸药品种而定,对于小直径的岩石炸药,线装药密度一般为0.12~0.38kg/m,本工程暂取0.3 kg/m,可通过试验和岩性进行适当调整。

2)单孔装药量计算(Q)Q=0.3×1.5=0.45kg根据现场爆破效果对孔距、排距、线装药密度再做适当的调整。

3)装药长度:采用间隔装药,装药长度为0.6m4)装药结构与堵塞①装药结构采用间隔装药,用32mm直径的标准药卷间隔绑在导爆索上。

绑在导爆索上的药串可以再绑在竹片上,缓缓送入孔内,应使竹片贴靠保留岩壁一侧。

装药时,炮孔底部1.0~2.0m区段的装药量应比设计值大1~3倍。

取值视孔深和岩石性质而定。

接近堵塞段顶部1m的装药量为计算值的1/2或1/3。

炮孔的其他部位按计算的装药量装药。

②堵塞为保证爆破效果,应该进行堵塞。

堵塞时先用牛皮纸或编织袋放下堵塞段的下部,再回填黄泥或钻屑。

需要注意的是要保持装药段空气间隔。

以利于发挥空气对四周孔壁的均匀爆破压力。

5)起爆方式为避免爆破时振动过大,降低对山体围岩的扰动,将爆破孔分段起爆,采用25ms~50ms 延时毫秒雷管。

根据地形条件,在分段时,一段的孔数满足振动要求,采用3孔同时起爆。

(3)分层分段爆破施工1)布孔设计炮孔标定必须按照设计好的爆破参数准确地在爆破体上进行标识,不能随意变动设计位置。

布孔前应先清除爆破体表面积土和破碎层,根据施工测量确定的开口线上进行孔位的布置。

根据地形及爆破削坡后坡面需要,钻孔形式为倾斜钻孔,钻孔倾角为控制在70°左右,采用一字型布孔,避免在岩质显著变化或起伏地形的凹处布孔。

2)布孔和孔位确定孔位应根据设计由技术人员进行布孔,测量孔深,按技术交底由现场领导安排钻孔,具体要求“准、正、平、直、齐”。

3)钻孔由于待爆破山体为陡峻峭壁位置,且附近也没有通道可以绕行至洞顶爆破处,经过研究后,只能制作简易支架,利用滑轮将潜孔钻设备运至待爆山体上,然后进行钻孔作业。

开孔深度一般为1.5米;开孔要求孔口要端正,要规整;钻头离地送风,吹净浮渣;提升钻具时在钻具出孔前停止风转,以防破坏孔口。

凿岩遵循“硬岩快打”原则,在操作过程中做到“一听、二看、三检查”。

钻孔施工中,由于意外原因较多,极易导致孔眼被堵而报废,因此必须重视钻孔检查和堵孔处理工作、防渗水措施。

在钻孔过程中,应严格控制钻孔的方向、角度和深度,特别是倾斜度应严格符合设计要求。

钻孔完成后,及时清理孔口的浮碴,清孔直接采用胶管向孔内吹气,吹净后,应检查炮孔有无堵孔、卡孔现象,以及炮孔的间距、眼深、倾斜度、实际的最小抵抗线是否与设计相符,若和设计相差较多,应对参数适当调整,如果可能影响爆破效果或危及安全生产,应重新钻孔。

先行钻好的炮孔,用编织袋将孔口塞紧,防止杂物填塞炮孔。

(4)装药结构与填塞1)装药结构采用间隔装药,用32mm直径的标准药卷间隔绑在导爆索上。

绑在导爆索上的药串可以再绑在竹片上,缓缓送入孔内,应使竹片贴靠保留岩壁一侧。

装药时,炮孔底部1.0~2.0m区段的装药量应比设计值大1~3倍。

取值视孔深和岩石性质而定。

接近填塞段顶部1m的装药量为计算值的1/2或1/3。

炮孔的其他部位按计算的装药量装药。

采用手工连续装药,当装药长度大于2m时,布置两个起爆药包,一个置于距孔底0.5—1.0m处,另一个置于距药柱顶0.5—1.0m处。

图4-16 炮孔装药示意图在装药过程中如发现堵塞,应停止装药并及时处理;严禁用钻具处理装药堵塞的钻孔。

装药前,要仔细检查炮孔情况,清除孔内积水、杂物。

装药过程中应严格控制药量,把炸药按每孔的设计药量分好,边装药边测量,以确保线装药密度符合要求。

为确保能完全起爆,起爆体应置于炮孔底部并反向装药。

2)填塞①填塞材料使用粘土或砂加粘土,严禁用石块填塞。

②为保证填塞质量,药卷安放后应立即进行填塞,每填入0.3m处用木棍或竹竿捣固密实。

③严禁不填塞进行爆破。

(5)起爆网络根据本工程的现场实际情况和周边环境等因素,为确保起爆网络的安全传爆、改善爆破质量减少爆破危害、方便施工操作,浅孔爆破起爆网络采用非电毫秒雷管孔内和孔外相结合的复式延时起爆网络。

起爆网络采用塑料导爆管和四通连接,起爆器点火起爆。

(6)爆破安全距离洞顶削坡爆破为浅孔爆破,由于爆炸能引起的有害效应,包括爆破振动、爆破冲击波、个别飞散物安全允许距离。

根据《爆破安全规程》规定,露天岩土浅孔爆破施工时,个别飞散物的最小安全允许距离为200m,当复杂地质条件下或未形成台阶工作面时不小于300m。

因此,在陡峻峭壁位置爆破削坡作业时,以爆破点为圆心,设置大于300m范围的警戒线,每次爆破前要对警戒区进行排查,不留隐患,保证施工安全。

(7)爆破安全防护措施根据爆破周边环境和条件,爆破需防护的安全内容主要为飞石与爆破地震波。

因此确保爆破安全防护措施为加强填塞和近体覆盖,严格控制单段起爆药量,做好微差起爆网络,确保爆破震动符合设计要求,所以炮孔填塞要使用细纱和黄泥拌合成的填塞材料填塞,堵孔不小于最小抵抗线。

1.1.3超前支护通过“小型钻孔机具+分层分段”爆破的方法,在洞口峭壁位置爆破出5m宽小平台,根据山体爆破削坡情况,洞口段围岩为中风化片麻岩,灰黄色,岩体完整性较好。

由于洞口爆破削坡后仅有5m小平台,且洞口位置与沟谷底部高差较大,可利用空间狭小,洞口场地无法进行大管棚施做,根据现场实地情况及围岩条件,进行动态设计变更,将超前大管棚支护变更成双层超前小导管支护,其施作方法参照4.2.4.1双层超前小导管施工方法进行。

1.1.4进洞施工洞口段围岩为中风化竖向层状片麻岩,灰黄色,岩体完整性较好,但洞前平台仅有5m 宽小平台,受洞口浅埋和洞前短平台影响,隧道进洞采用“双层小导管+上下台阶法”。

首先进行上半断面开挖,并及时施作初期支护;再进行下半断面开挖,并及时进行初期支护;最后进行仰拱混凝土及二次衬砌,仰拱铺底距离掌子面:I、II、III级围岩不得超过60m,IV、V、VI级围岩不得超过35m。

上台阶风钻钻孔,光面爆破开挖。

下台阶风钻钻孔,人工装药,非电毫秒雷管微差控制爆破,光面爆破开挖施工完毕后,初喷混凝土封闭围岩。

待混凝土初凝后,按设计支护参数施作中空注浆锚杆。

锚杆安装完,在锚杆外端挂设钢筋网片,复喷混凝土达到设计厚度。

护上下台阶法开挖施工注意要点:(1)隧道采用台阶法开挖,施工中先开挖上台阶然后时初期支护,然后跳槽开挖下半台阶,施作相应的初期支护,然后仰拱的二次衬砌,再施作仰拱回填,待初期支护趋于稳定后施作洞身二次衬砌。

(2)施工过程中应加强超前地质预报与监控量测根据量测信息指导隧道施工,若围岩级别与设计不符,应立即调整施工方案。

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