城市浅埋硬岩大断面隧道施工工法2【完整版】

【完整版】法中铁隧道集团三处唐果良刘建国邓青平随着我国城市建设事业的发展,地面空间已不能满足城市功能的需要,向地下拓展空间已成为城市建设的新方向。城区隧道与山岭隧道差别很大：一是位于市区，周边建筑较多，开挖爆破需要严格控制;二是城市地铁车站，商场的断面大，远大于铁路三线隧道。体式钢模台车进行二次衬砌，同时采用综合监测手段对施工过程进行动态监控和实时处理的庆轻轨较新线一期工程临江门车站工程建设过程中形成。次衬砌面与核心开挖面的距离，从而减小变形，控制地表沉降,保证工程安全。2、紧临建、构筑物的开挖爆破通过超前导洞先行、预留光爆层光面爆破、周边密排空3、采用全断面整体式钢模台车进行二次衬砌，保证结构的整体性和防水效果,加快施工进度，从而保证工程质量，提高经济效益。4、采用综合监测技术,实时反馈信息，动态修正施工方法和支护参数，确保工程安全。1、适用于新奥法指导施工的大断面、特大断面隧道及地下工程(即开挖宽度18m及以2、紧临既有建筑物需要采用控制爆破开挖，Ⅱ~Ⅲ级围岩的浅埋暗挖特大断面地下工程.1、采用双侧壁导洞预留核心岩柱的方法，将大跨减小，大断面隧道分割成几个小洞室2、以控制爆破理论和新奥法理论为基础，通过各种综合减震手段，减小爆破开挖时的法中铁隧道集团三处唐果良刘建国邓青平随着我国城市建设事业的发展,地面空间已不能满足城市功能的需要,向地下拓展空间已成为城市建设的新方向。城区隧道与山岭隧道差别很大：一是位于市区，周边建筑较多，开挖爆破需要严格控制;二是城市地铁车站，商场的断面大，远大于铁路三线隧道。体式钢模台车进行二次衬砌，同时采用综合监测手段对施工过程进行动态监控和实时处理的庆轻轨较新线一期工程临江门车站工程建设过程中形成。次衬砌面与核心开挖面的距离，从而减小变形，控制地表沉降,保证工程安全。2、紧临建、构筑物的开挖爆破通过超前导洞先行、预留光爆层光面爆破、周边密排空3、采用全断面整体式钢模台车进行二次衬砌，保证结构的整体性和防水效果,加快施工进度，从而保证工程质量，提高经济效益。4、采用综合监测技术,实时反馈信息，动态修正施工方法和支护参数，确保工程安全。1、适用于新奥法指导施工的大断面、特大断面隧道及地下工程(即开挖宽度18m及以2、紧临既有建筑物需要采用控制爆破开挖，Ⅱ~Ⅲ级围岩的浅埋暗挖特大断面地下工程.1、采用双侧壁导洞预留核心岩柱的方法，将大跨减小，大断面隧道分割成几个小洞室2、以控制爆破理论和新奥法理论为基础，通过各种综合减震手段，减小爆破开挖时的(二)开挖步序施工准备施工准备仰拱及铺底砼施工受力监测竣工交验双侧壁错开步距同初初期支护ⅠⅠ6临时型钢支撑(20b工字钢)纵向间距500mm2Ⅱ临时型钢支撑(20b工字钢)纵向间距500mmⅢ39二次衬砌ⅡⅢ3部边墙基础ⅥⅠ6Ⅰ临时型钢支撑(20b工字钢)纵向间距500mm2Ⅱ临时型钢支撑(20b工字钢)3964内部开挖轮廓线100mmC25喷射混凝土临时型钢支撑(20b工字钢)0Φ22锚杆L=500mm间距1500x150007089ⅠⅡ6Ⅲ3部边墙基础Ⅱ纵向间距500mm隧道轴线~9548临时锚杆采用普通药包锚杆。2.图中阿拉伯数字表示开挖及施工二次衬砌部序,罗马数字表示初期支护及临时支护部序。1、双侧壁上导洞1的开挖,施工该部初期支护(包括锚杆、喷射混凝土及格栅拱)Ⅰ、2、双壁中部导洞2的开挖，施工该部初期支护Ⅱ、临时中隔墙及其支护Ⅱ、临时型钢5、拆除临时中隔墙及其支护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。8、采用模板台车施工隧道拱墙全断面二次衬砌6(控制二次衬砌面与核心岩柱开挖面的距离)。(四)施工方法及注意事项1.1熟悉设计图纸，调查收集工程环境、周边建、构筑物的基础资料.评估工程施工对周边环境、建筑物的影响及控制指标。1.2分析工程重点、难点及风险,制订详细的施工方案和措施,针对关键工序如爆破开挖、二次衬砌砼浇灌编制作业指导书。设计制作全断面整体式衬砌台车。1.3编制监测方案,在分析工程重点、难点及风险的基础上，针对性的选择关键部位、关键断面作为重点监测对象,根据工程风险及难度选择合适的监测项目、监测频率和监测密1。4编制测量方案，布置测量桩点，引入测量导线并完成施工测量准备。2、开挖爆破2.1爆破方案设计原则2。1。1以地面建筑物基础底部(或地面)至爆源中心距离R为安全控制半径，借助于经验公式:Q＝R3(V/K)3/a，并以设计质点振动波速度限值作为控制标准,进行反算各部分mkp所允许的单段用药量,并进行试爆试验，取得合理的爆破参数。2。1.2采用微台阶分部开挖，以创造多临空面条件,每部分又分多次爆破，控制爆破规模和循环进尺,以达到控制质点振动速度的目的。2。1。3炮眼按浅密原则布置，控制单眼装药量,使有限的装药量均匀地分布在被爆破体中，采用非电毫秒不对称起爆网路降低隧道爆破的地震动的强度.2.1。4上导洞1部掏槽眼位尽量布置在开挖部位的底部靠核心土一侧，以加大掏槽部爆源至地面建筑物基础底部(或地面)的距离,减小掏槽爆破对周围建筑物的震动影响。筑物基础底部(或地面)的距离，同时降低爆破振动对核心岩石的破坏和临时支撑的破坏，保证上部支撑基础的稳定。2。1。7地面洞内均需配合爆破振动监测，及时调整钻爆参数,满足环境及施工要求.2.2减小爆破振动强度的方法在许多座隧道进行的爆破振动观测表明：光面爆破与普通爆破法相比可收到保护围岩、减小爆破振动效果的效果，质点振速可减小14％左右.此外，必要时可采用低爆速炸药、开2.3预留光爆层确保施工安全的方法侧壁中导洞2部的开挖是在1部爆破开挖后初期支护及临时支护施工完毕的前提下施工若下部的格栅拱及临时型钢支撑不能及时接上,喷混凝土不能及时封闭岩面和格栅拱，整个避免上部格栅拱脚及临时型钢支撑底部同时悬空，下部的格栅拱及临时型钢支撑能及时接上,及时喷混凝土封闭岩面和格栅拱,整个支护体系形成封闭环。确保开挖稳定,有利于控制隧道2.4爆破参数的选择度符合安全规定的前提下，提高隧道开挖成型质量和施工进度。爆破设计的炮眼深度主要受爆破地震动强度控制，设计炮眼深度根据爆破部位不同和控制标准经计算后确定。一般为1~2。0m。炮眼直径采用φ42mm，每次开挖面积约为36~50m2，单位面积钻眼数为1.5个(未包括光面爆破炮眼)。2。4.3。1周边炮眼采用经验公式和工程类比法确定：间距：E=(8~12)d(d为炮眼直径),抵抗线：W=(1.0~1。5)E,装药集中度：q=0。1~0。15kg/m.2。4.3。2掏槽眼关键是减小爆破振动速度，保证开挖面与周围建筑物之间岩柱的稳定.在对隧道爆破的质点槽爆破只有一个临空面，需用最大的装药密度来破碎和抛掷这部分岩石,为随后爆破的炮眼提供第二临空面之故。如果对掏槽区多加注意，能在最初就提供第二临空面,便可显著地降低掏槽爆破的地震动强度.因此，从掏槽效果及减小地震动强度等方面的综合考虑,采用空眼双层复式楔形混合掏槽。2。4。3。3掘进炮眼炮眼深度L：环进尺来确定。确定抵抗线W:抵抗线通常均小于炮眼深度,否则各个炮眼将成为各自独立的漏斗爆破，达不到理想的W＝(15~25)d或W＝(0。3~0。6)d(L)在坚硬难爆的岩体中，或炮眼较深时,应取较小的系数，反之则取较大的系数.单眼装药量的计算隧道爆破，炮眼所在的部位不同，所起的作用是不同的。掏槽眼要求抛掷;掘进眼只要求松动,而在掏槽部位的两侧与其上、下部位各部分的炮眼要求又不一样，侧部要求松动,药量，否则可能底板爆破失败。所以各部位炮眼的装药量是不同的。周边眼装药参数在上面已确定.其它炮眼的装药量均可按以下公式计算：q=k×a×w×L×λ(kg)式中q—--—-单眼装药量(kg);a--—-—炮眼间距(m);w--——-炮眼爆破方向的抵抗线(m)；L—-—--炮眼深度(m)；表1中硬岩隧道炮眼部位系数二二台底板炮眼炮眼1.2~1。51.5~2.0掘进槽下1。0~1。2掘进槽上0.8~1。0眼0。5~0.8槽眼。0~1.2槽1。5~2掘进槽侧12。4.5炮眼堵塞堵塞作用使炸药在受约束条件下作充分爆炸应力提高能量利用率,因此堵塞长度不小于和间断.同的爆破器材炸药：在无水地段，采用二号岩石硝铵炸药；在有水地段，采用乳化炸药，周边炮眼采用小药卷，直径φ25mm,其它炮眼采标准药卷φ32mm(乳化)、φ35mm(销铵).雷管：孔外采用火雷管起爆，连接件及孔内均采用非电毫秒微差雷管(1~15段)。导火索及导爆索：火管雷采用导火索引爆，周边炮眼间隔装药采用传爆线传爆。2。4.7装药结构隧道爆破炮眼中的炸药采用正向或反向起爆，其装药结构参见图3.实验结果表明，仅爆,这样可得到较好的岩碴块度。周边眼采用间隔不偶合装药形式,为保证每个周边眼内炸药同时起爆须使用导爆索连结各药卷。导爆管炮泥管药卷炮泥、底板眼管导爆管竹导爆管竹片炮泥管导爆管管导爆管2.5爆破注意事项2。5.1采用非电不对称起爆网络技术起爆联线时，要确保起爆顺序和每一炮孔都能起2。5.3围岩强度不同，产状不同，爆破效果已不一样，爆破震动强度也不一样,施工时需进行爆轰试验，取得可靠合理的爆破参数。爆破震动安全检算采用公式为：mkp式中Q--最大一段允许用药量(kg)；mV——振动安全速度(cm/s)；kpR——爆源中心到振速控制点的距离(m).a取1。8.K/—-修正系数序序号减振措施K/1中空眼减振1。05~1.152小直径炸药1.15~1。253增加临空面1.2~2.04周边密排空眼减震1。2~1.8爆破震动衰减系数随采取的减震措施而选取合理值，通过试爆确定。3、初期支护施工3.1格栅拱制作与安装3。1。2制作过程中严格控制加工质量,其中连接钢板与钢筋连接的“T”型焊接部位是薄弱环节,加工过程中要3.1.3单节格栅拱钢筋不宜搭接,必要时可以采取闪光对焊;3.2湿喷钢纤维混凝土施工3。2。1施工工艺流程(参见图4)湿喷控制重点及关键技术3.2。2。1喷头控制是湿喷作业的重点，宜使用自动化机械手。喷头与受最佳.喷射时喷头作顺时针旋转,一圈压半圈，纵向蛇行进行；3.2。2.2喷射时先补平坑洼低处。喷射时分段、分部、分层进行，并按初喷、复喷(间隔4~6小时)分两次进行，初喷时先拱后墙，复喷时先墙后拱；砂、石砂、石水计量喷机输料管喷嘴机具清洗移位高压风初喷复喷养护3。2。2。3喷射工作风压：大容量湿喷机为0。4~0.7Mpa，中小容量湿喷机在0。3~0。7Mpa,风压的大小与湿喷机型号关系密切，风压过小容易造成堵管；。4一次喷层厚度：边墙为7~15cm，拱部厚度为5~8cm，后一层喷射应在前一层终凝后才进行；3。2。2。5钢纤维掺入后容易造成堵管。因此,应严格筛选骨料，防止超径骨料混入，准确控制水灰比，保持正常风压，保持管路畅通。同时，钢纤维应在搅拌中达到均匀分布，不能有结块现象，必要时可先将钢纤维浸泡15分钟，单独搅拌至均匀散开后再掺入；4、二次衬砌施工4。1.1台车采用自行液压组合门架式,即行走机构为两组涡轮涡杆减速器通过链传动驱动四对行走轮,升、拆模通过液压油缸操作,操纵机构为电气操纵；4。1.2台车长度以9~12m为宜。施是在门架立柱上增加横向支撑,一边支撑在门架立柱上，一边支撑在核心岩柱上，采取以上两项措施后，台车衬砌时的稳定性就大大提高了。4.1。4台车的升、脱模通过集中油泵供油，调节支撑千斤顶来完成的，在台车拱架拱墙支撑千斤顶收缩，边模与混凝土脱离，然后拱顶支撑三角架的千斤顶下降,顶模与混凝土分离,脱模完成，设计拱顶最大脱模高度台车模板采用定型组合钢模板，以增加模板刚度.4。1.6模板上预留浇注孔，间距不大于2m。因断面大，拱顶上较平,拱顶上两侧各应2个刹尖孔。4。2衬砌台车的强度验算最大，分别验算门架横梁、立柱、上纵梁、下纵梁、上部三角架、水平横撑等关键受力部位4.3衬砌混凝土施工工艺及质量控制措施施工准备施工人员的管理配备持术准备模板台车轨道安装模板台车清洗打油模板台车就位测量放线准备衬砌断面检查验收；仰铺防水板，钢筋及预埋件制作安装监理工程师验收关挡头板机具设备准备商品砼进行场前的准备设并设备有好急完应原材料检查好急设备砼泵进场、接管砼合格泵送、浇筑砼混凝土养护照明、捣固设备已准备好砼进场砼不合格，退货拆模板品混凝土施工工艺流程图4。3。2衬砌的施工准备4。3.2。1人员的管理和配备(1)衬砌施工管理人员、操作人员固定，实行定岗定人，做到对责任有可追溯性。(2)施工人员分工明确，确保“熟人、熟岗”；(4)严格执行奖罚制度，做到有奖有罚。对事故责任人从重处罚，对工作中有积极表现、贡献的施工人员进行奖励，增强施工人员的工作责任心；(5)设混凝土调度三人，负责24小时值班，指挥混凝土的调度;(6)车站内设程控电话派专人值班，负责联络人员及调度指挥的传达；(1)各种预埋件、孔洞、挂钩的技术交底，明确其尺寸、数量、现场位置，预留孔洞(2)施工缝、变形缝、沉降缝处理的交底止水带应用钢筋夹具夹牢，止水带在缝两侧嵌入混凝土宽度应尽量相等，误差不能超过5cm。施工中应保护好止水带，不能将止水带拉裂或拉断；(3)模板的技术交底：板台车在就位前，将模板表面的油污，混凝土“锅巴”清理干净；刷脱模剂。脱模剂采用新鲜机油配柴油,配比为：机油:柴油=1:2~1：3。配好后搅拌均匀，并检查其粘度，确保粘度不能偏大，关模前涂刷在模板面上,刷油后严禁弄脏模板。变形模板；外轮廓尺寸与设计的混凝土断面轮廓尺寸一致。由于模板台车在制作时已将断面尺寸放大5cm，所以，模板台车就位时，不能再加大断面尺寸；⑤、模板及台车加固：上好模板台车上所有钢筋支撑，拧紧或撑紧。在台车窗口、两头端头处加木撑.模板台车模板最低处(与矮边墙接缝处)加过河撑(撑在核心土上)。过河b字钢做过河撑b字钢做过河撑台车钢肋已施作初期支护开挖断面80cm厚的C30砼7cm厚木模板20b工字钢筋挑出水平向或径向100×100mm方木支撑竖向或环向100×120方木立柱固支撑，减小模板台车与已浇筑混凝土之间的缝隙。挡头模制作应工整、平顺,无错台，减小挡头木模之间的缝隙.在砼浇筑过程中，应随时检查，发现有漏浆的地方及时进行封堵.⑦、模板的检查与验收:严格按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204—2002)第4节模板分项工程中的要求进行。5、监控量测项目表测试工具及仪测试工具及仪表普通水准仪净空变位位移计监测项目地表下沉拱顶下沉边墙收敛序344爆破震速测震仪必测5锚杆轴力应力计选测6格栅拱应力应力计必测7临时支撑应力应力计必测8喷射砼与围岩接触压力压力盒选测9二衬钢筋应力应力计选测10二衬混凝土内应力应力计选测5。2监测点布置测点布置距离值断面间距断面间距(m)5水平收敛5表面位移22拱顶下沉55ⅢⅡ支护内应力量测接支护内应力量测接触压力量测衬砌压力量测拱顶下沉量测钢支撑内力钢支撑内力道轴线锚杆轴力量测收敛量测收敛量测钢支撑内力收敛量测钢支撑内力5。3量测频率(参见表5)位移速度(位移速度(mm/日)与工作面距离率(0-1)D1~2次/日5~105。4围岩稳定性应变基准(参见表6)表6隧道周边相对位移值(%)覆盖厚度(m)0~100Ⅲ0.20~0。800.60~1.601。00~3。00Ⅱ0。15~0。500.20~0。800。20~0.80化速率小于0.5mm/d时，基本稳定。当实测位移超过上表所述允许值或位移无明显下降时，立即采取补救措施,预防安全事以上表中所列数据为参考数据，可用于日常管理和控制。表7主要机具设备参考表备备注开挖打眼喷射混凝土根据断面大小及施组配置出碴勾齐头，出碴材料设备周转根据断面类型配置挖初期支护锚杆注浆喷射混凝土喷射混凝土机具名称变压器多功能组合台架装载机反铲挖掘机全断面模板台车凿岩机强制制式搅拌机注浆泵对焊机湿喷机混凝土灌车混凝土输送泵规格/型号600KVA20m33.0m3YT-286m3121421212211221234567898劳动力组织表高峰时人数60(随工程进度逐步投入)2备注开挖爆破二衬机械维修工种类别开挖工钢筋工工混凝土工喷射工机修工开工时开工时衬砌时衬砌时初支时设备进场时投入时间2345677开工时34(随工程进展逐渐增加)8架子工初支开始后初支、二衬9钳工开工时1机械维修对焊工开工时3钢筋对焊开工时3值班普工计开工时配合其他工作本工法除执行施工设计图纸和相应规范的有关技术要求外，尚应注意以下事项：1、严格控制二次衬砌面与核心开挖面的距离。一般衬砌面与全断面初期支护面的距离控制，以充分保证工程质量和施工安全。2、格栅拱的连接做到牢固,喷混凝土要达到密实，锚杆确保全粘结。3、因断面特大，全断面衬砌时要注意挡头模的加固，防止爆模。4、全断面衬砌浇灌混凝土时应控制两侧混凝土的高度差最大不超过100cm。5、全断面台车在衬砌前应尽可能采取加固措施,同时衬砌台车门架上不得存放机具，材料，掉落的混凝土残碴及时清理，减小台车上的人为负荷。6、施工时设专职技术人员跟班作业，及时处理施工中存在的各种问题，严格按技术要1、紧临