隧道洞挖与支护施工方案

11工程概况场内道路第Ⅰ施工标段起点位于乌拉斯台沟沟口上游，衔接电站的对外公路的终点，控制高程约为1656.4m，终点与大坝下游坝坡的上坝公路衔接，控制高程约为1690.0m，线路全长约2.62km，其中，明线长度为1875m，两座隧道长度为745m。本工程有2条隧道，1#隧道长460m（K0+0450~K0+910），隧道建筑限界尺寸8.5×4.5m，断面采用城门洞形，纵坡为4.0%、-1.376%。2#隧道长285（K2+325~K2+610），隧道建筑限界尺寸10.5×4.5m，断面采用城门洞形，纵坡为-0.61%。1.1主要工程项目及工程量隧道开挖与支护施工主要包括：石方洞挖、挂网喷护、系统锚杆支护、随机锚杆、衬砌混凝土、随机钢拱架支护等。主要工程量见下表：表1-1隧道洞挖与支护主要工程量表序号施工项目工程量备注单位数量1石方洞挖m3498202喷射混凝土m32365C25,10cm、25cm厚3钢筋网挂设t39.261φ6.54砂浆锚杆根1143Φ25，L=4.5m5砂浆锚杆根7840Φ25，L=3.0m6衬砌混凝土m34958C257钢筋制安t258.124衬砌混凝土钢筋8钢支撑制安tM,85.518#工字钢9钢格栅制安t412施工布置2.1、工作面布置1#隧洞以出口作为主要工作面，进口工作面作为最后隧洞在洞内贯通交汇的工作面；2#隧洞以进口作为主要工作面，在在最后贯通阶段由出口向洞内掘进2.2、道路布置1#隧道进口施工道路布置：利用K0+000~K0+450明线段路基开挖临时施工道路至1#隧道进口进行施工；1#隧道出口施工道路布置：利用K0+910以后明线段路基开挖临时施工道路至1#隧道出口进行施工；2#隧道进口施工道路布置：待榆树沟涵洞施工完成后，沿原临河施工便道修建一条施工道路，2做为2#隧道进口施工道路。2.3、风、水、电布置本工程主要有3个工作面，1#隧道进、出口，2#隧道进口。前期主要是以1#隧道出口为主，施工供风采用1台20m3移动式空压机供风，供电采用1台400kw，移动式柴油发电机供电，供水利用水泵直接从开都河抽取至洞口顶部水箱供水。待业主供电到位后，风、水、电布置如下：⑴供风：在1#隧道出口处布置3台20m3电动空压机，作为1#隧道进出口开挖施工的主要供风设备；2#隧洞在进口处布置2台20m3电动空压机作为主要供风设备；1#隧道出口直接从空压机所在位置通过D100风管到达距工作面20～30m处，再借助风包头通过高压胶管送至各用风设备。1#隧道进口：利用出口处空压机站，沿山体小路（西北院修建临时道路）铺设风管至1#隧道进口，作为进口开挖施工供风。⑵供水：主要是钻孔、喷锚支护以及混凝土施工用水，由布置洞口处的水箱供水，用D100水管引至工作面。⑶供电：1#隧道进、出口工作面及2#隧道进口工作面由业主提供变压器（1#隧道出口位置），架设电缆至工作面进行供电。2.4施工场地布置根据现场地形条件，生活区、拌合系统、钢筋加工场、材料仓库均布置在1#隧道出口位置，砂石加工系统布置在下游约6km项目部旁边。3施工进度安排两条隧道作为两个独立的部分组织施工，根据现场施工条件，1#隧道施工做为前期施工重点，待业主供电到位后安排2#隧道施工。1#洞计划于2012年06月01日开始进行进洞施工、2012年8月31日完成隧洞贯通。2#隧洞计划于2012年08月10日开始进行进洞施工、2012年10月10日完成隧洞贯通。4施工方法4.1洞身开挖隧道洞身段开挖按照“新奥法”原理组织施工，隧道洞身开挖以单头掘进为主，1#隧道从出口端向进口端掘进、2#隧洞由进口端向出口端掘进。洞室开挖采用全断面方式开挖，进洞初期循环进尺控制在1.2m～1.5m，钻孔作业以自制钻孔台车配YT-28气腿钻为主，周边光面爆破，中间楔形掏槽，导爆管或毫秒雷管起爆。由2.3m3侧卸式装载机装车，15t自卸汽车运输。在围岩好转后，将循环进度逐渐调整至2.4～2.7m，爆渣由2.3m3侧卸式装载机装车，15t自卸汽车运输。洞身段开挖方法示意见附图《隧道洞身段开挖支护施工示意图》。隧洞采用全断面法进行开挖，钻孔采用TY-28汽腿式手风钻造孔，人工装药，非电导爆管分3段起爆，微差控制爆破，钻孔深度3.0m，有效进尺2.7m。洞挖爆破后，排除烟尘，用反铲配合人工对开挖面进行初期排险。爆破渣料采用2.3m3侧卸式装载机挖装，15t自卸汽车运输出渣。每循环开挖完成后，及时进行初喷混凝土和随机锚杆施工，系统支护滞后掌子面30m～40m施工。4.1.1施工工艺⑴测量放样：使用莱卡702无棱镜反射全站仪放样，测量放样出周边轮廓线特征点及洞轴线方向，并用红油漆作好标记。⑵布孔钻孔：钻孔之前，由施工员按爆破孔布置图设计要求，在开挖断面上进行布孔，并用红油漆作出标记，确保造孔的间排距在爆破设计要求范围内。爆破孔钻孔采用作业台车配气腿钻机作业。⑶装药连线：炸药使用2#岩石乳化炸药，人工装药。装药前，检查钻孔深度、角度及间排距，掏槽孔及崩落孔采用底部集中连续装药结构形式，周边孔采用不耦合间断装药结构形式。⑷爆破：爆破采用火雷管引爆非电毫秒延期雷管微差爆破网络。爆破网络按从内（中部掏槽）向外（爆破孔）的段位顺序起爆。⑸通风排烟及清危排险：爆破后，开启隧道施工配置的通风排烟设备排除烟尘，采用反铲和人工配合进行掌子面的危石清撬，确保进入洞内施工的人员和设备安全。⑹出渣采用2.3m3侧卸式装载机挖装，15t自卸汽车运输出渣。出渣完毕后，根据围岩出露情况及施工设计进行必要的随机支护。支护完毕，进行下一循环作业。4.1.2爆破参数隧道洞身段洞挖钻爆参数根据相关规范、资料以及类似工程的施工经验初步拟定，实际施工中通过现场爆破试验调整完善，确定具体爆破参数。1#隧洞洞挖平均每循环作业时间12h，循环进尺2.8m，炸药单耗约1.37kg/m3。2#隧洞洞挖平均每循环作业时间20h，循环进尺2.8m，炸药单耗约1.32kg/m3。典型洞段爆破参数初设见附图《1#隧道标准断面Ⅰ开挖钻爆设计图》、《1#隧道标准断面Ⅱ开挖钻爆设计图》、《2#隧道标准断面Ⅰ开挖钻爆设计图》、《2#隧道标准断面Ⅱ开挖钻爆设计图》。4.1.3不良地质洞段处理⑴不良地质洞段掘进前，通过短期详细的地质勘探判断出前方岩石情况并制定确实可行的支护措施以及急措施，配备足够的支护及应急材料。⑵浅埋偏压及断层破碎带地段开挖时，采用短进尺、弱爆破、多循环、少扰动、初期支护紧跟掌子面的原则进行施工，靠近洞口超浅埋地段尽可能采用人工开挖。施工中加强围岩的监控量测工作，当发现围岩变形不收敛或其它异常情况时采取加强支护措施，以策安全。⑶隧道开挖施工中，如由于难以预见的原因或施工方法不当，造成围岩失稳而发生隧道塌方等紧急情况时，采取以下应急处理措施：4①在坍塌范围的顶部与侧壁危石及大裂缝，先进行清除或锚固。②加强原有支护，在坍方范围内架设钢支撑或喷混凝土，必要时加设锚杆。③对塌方两端尽快作好局部衬砌，以保证坍塌不再扩大。④如塌方体积小，且塌方范围内已进行喷锚或已架设好较为牢固的构件支撑时，可由两端或一端先上后下地逐步清除坍碴，随挖随喷射混凝土，随架设临时构件支撑。⑤对不良地质段及时与设计沟通，采取必要的加强支护措施，如钢支撑及钢格栅，确保洞内作业安全。4.2洞身段支护施工根据施工设计，隧道洞身支护包括砂浆锚杆、挂网喷混凝土、格栅拱架及钢支撑等。4.2.1砂浆锚杆施工洞内锚杆施工，拟采用先注浆后插杆的工艺施工，工艺流程为：洞壁处理→钻孔→清孔验收→灌注砂浆→安插锚杆→孔口加楔固定→验收。⑴洞内锚杆利用TY-28气腿式手风钻造孔，锚杆孔均借助自制台车造孔，钻孔完成后，用压力风将孔内岩屑吹出孔外。⑵锚杆孔砂浆灌注采用2SNS型砂浆泵进行，砂浆采用JQ350型立式砂浆搅拌机拌制，随拌随用，一次拌和的砂浆应在初凝前用完，灌浆管深入孔底，并严防石块、杂物混入。⑶锚杆安装采用人工进行，锚杆插到孔底。⑷锚杆安装完成后，立即在孔口加楔固定，并将孔口作临时性堵塞，确保锚筋在孔内居中。锚筋施工完成后，三天内严禁敲击、碰撞、拉拔锚筋和悬挂重物。4.2.2挂网喷混凝土挂网喷混凝土施工，按照“喷—网—喷”的程序进行，即锚杆施工后，先初喷一层混凝土，然后挂钢筋网，再喷混凝土至设计厚度。⑴钢筋网在工地加工厂按2～4m2一块进行编焊，运至工作面后，人工在平台车上铺挂，利用锚杆头点焊固定，中间用膨胀螺栓加密固定，网间接头用铅丝扎牢。⑵混凝土喷射采用PZ-5B型混凝土湿喷机喷护，混合料用JZC350强制搅拌机拌制，搅拌运输车运输进洞，配合比按监理工程师批准的数值执行。拌和料必须拌和均匀，随拌随用。⑶混凝土喷射前，应清撬围岩表面危石和欠挖部分，用高压风吹冲岩面粉屑，确保岩面洁净，正式喷混凝土时，先采用高压水雾湿润岩面，使喷混凝土能更好地粘贴在受喷岩面上，减少回弹，提高喷混凝土效率。⑷喷护完成后，及时对喷护面进行湿润养护。4.2.3格栅拱架（钢支撑）施工洞挖施工中，在局部不良地质洞段采用格栅拱架或钢支撑加固处理。格栅拱架施工程序为：5岩面清理→锁脚锚杆施工→钢格珊（钢支撑）安装→钢楔紧固→焊接。⑴格栅拱架（钢支撑）在加工厂分节加工制作，编号后通过平板车运至洞挖现场待用。⑵格栅拱架（钢支撑）安装时，由装载机将格栅拱架（钢支撑）分节运至安装作业面，装载机配合人工分节安装就位，利用洞壁锚杆头焊接固定，节间用螺栓连接，拱脚及腰部打锁脚锚杆固定。⑶格栅拱架（钢支撑）安装后，及时进行混凝土喷护。对于较大空腔，增加副拱或点支撑，以保证格栅拱架（钢支撑）与围岩有效接触。4.3洞身混凝土衬砌施工4.3.1施工方法隧道洞身混凝土衬砌采用可穿行式简易钢筋台车配和简易钢模台车分段施工，标准分段长度15m。钢筋台车和钢模台车在洞口外安装后，由行走装置将台车牵引沿隧道底板上铺设的轨道进洞作业。混凝土料用3m3混凝土搅拌运输车运输进洞，HBT-60泵机泵送入仓，主要采用附着式砼振捣器进行，插入式振捣棒辅助捣固。隧道洞身混凝土衬砌施工示意见附图《隧道洞身混凝土衬砌施工示意图》。4.3.2施工工艺洞身砼衬砌施工工艺流程见下图。⑴洞身衬砌钢筋在工地加工厂制作后，运输到施工现场，采用钢筋台车进行人工绑扎焊接安装。⑵洞身衬砌钢模台车在洞口外安装，主要由桁架式撑系统、收分模板系统和行走系统组成。台车安装在隧道内铺设的轨道上，由行走装置将台车牵引沿轨道向前移动，移动至混凝土浇筑部位定位调整，用液压装置支撑模板定位，然后上紧预埋螺栓加固模，最后安装封头模板，封头模板设计专用定型小型组合式拼装模板，与基岩面交界处辅以木模嵌缝。钢模台车就位后，纵向必须固定并与轨道连成一体，以防砼浇注过程中台车纵向移动。⑶洞身衬砌混凝土料采用3m3砼搅拌车运输，HBT-60砼泵泵送，从钢模台车模板上预留的下料口下料。①混凝土下料浇筑前，首先将台车模板与底板接缝用砂浆密封，再通过混凝土泵管分料器从模板下料口两侧对称下料，分层均匀浇筑上升，每层浇筑厚度30～40cm。两侧灌注高差不超过1m，下料倾落的自由高度不超过2m。②拱圈下部衬砌时，混凝土采取自一端向另一端进料的方式入仓浇筑，用振捣棒从下料口伸入将混凝土振捣密实；顶拱混凝土浇筑从台车顶拱进料口自一端向另一端浇筑，用附着式振捣器及混凝土泵压振捣密实；顶拱混凝土浇筑完成时，采用封拱器封拱，封拱时混凝土泵在一定时间内保持一定压力，使其混凝土充填密实。6③在混凝土浇筑过程中加强对模板、支架、钢筋、预埋件和预留孔洞等的观察，发现出现变形、移位时，及时采取措施进行处理。④混凝土泵作业时应连续运转，泵送前用少量水灰比为0.7水泥砂浆湿润导管；换接管时先湿润后接；泵送过程严禁加水、空泵运行。输送管宜直，转弯宜缓，接头严密，输送顺序先远后近。灌注结束清理现场，及时检修、保养输送泵和清洗管道，以备下循环使用。5资源配置5.1、人力资源配置根据工作需要，我部拟投入的人力资源如下表：表5-1人力资源表序号人员名称数量单位1施工技术员4人2测量员2人3钻工30人4爆破工8人隧道砼施工工艺流程图基岩面、初期支护、锚杆等验收