青石岭5类围岩开挖施工方案

承秦高速公路秦皇岛段第一合同段（K92+943—K99+500）隧道Ⅴ类围岩开挖专项施工方案中交一公局桥隧工程有限公司承秦高速公路秦皇岛段一合同项目经理部2010年6月青石岭隧道Ⅴ类围岩开挖施工方案一、编制依据及原则：1、根据承秦高速公路第1合同段隧道施工图、招标文件、投标文件、合同文件等。2、根据设计院下发的第1合同段两阶段LK97+570～LK98+395；RK97+520～RK98+390施工设计图。3、国家和交通部现行的设计、施工、验收采用的规范、规则和标准。4、我单位多年类似隧道工程施工经验和目前施工技术水平及机械设备状况。二、施工方案:1、工程地质概况根据承秦高速公路第一合同段，两阶段青石岭隧道左右洞施工设计图纸，左洞桩号为LK97+570～LK98+395,长825米；右洞桩号为RK97+520～RK98+390,长870米。本隧道岩石破碎，工程地质条件极差，隧道部位未见大的断裂，局部可能有小的隐伏断裂存在。隧址区岩性主要为混合岩化片麻岩、变质安山岩、石英岩。表1-1：青石岭隧道左洞围岩类别分段划分一览表里程桩号围岩级别长度(m)工程地质条件水文地质LK97+570～LK97+664Ⅴ94围岩为混合岩化麻岩，变质安山岩，石英岩：强风化，节理裂隙发育，岩体呈碎块状，碎裂-裂隙块状结构，局部镶嵌结构，易坍塌掉块，处理不好，易塌方，洞口局部有粗砂加碎石，稳定性极差。洞室基本干燥，水量小。LK97+664～LK98+055Ⅳ391围岩为混合岩化麻岩，变质安山岩，石英岩：中风化，节理裂隙发育-较发育，岩体呈碎石-碎块状镶嵌结构，岩体较稳定，但有掉块现象，局部有小断层存在。有滴水或线状流水LK98+055～LK98+395Ⅴ340围岩为混合岩化麻岩，变质安山岩，石英岩：强风化，节理裂隙发育，岩体呈碎块状，碎裂-裂隙块状结构，局部镶嵌结构，易坍塌掉块，处理不好，易塌方，洞口局部有粗砂加碎石，稳定性极差。洞室基本干燥，水量小。表1-2：青石岭隧道右洞围岩类别分段划分一览表里程桩号围岩级长度(m)工程地质条件水文地质别RK97+520～RK97+763Ⅴ243围岩为混合岩化麻岩，变质安山岩，石英岩：强风化，节理裂隙发育，岩体呈碎块状，碎裂-裂隙块状结构，局部镶嵌结构，易坍塌掉块，处理不好，易塌方，洞口局部有粗砂加碎石，稳定性极差。洞室基本干燥，水量小RK97+763～RK98+340Ⅳ577围岩为混合岩化麻岩，变质安山岩，石英岩：强风化，节理裂隙发育，岩体呈碎块状，碎裂-裂隙块状结构，局部镶嵌结构，易坍塌掉块，处理不好，易塌方，洞口局部有粗砂加碎石，稳定性极差。有滴水或线状流水RK98+340～RK98+390Ⅴ50围岩为混合岩化麻岩，变质安山岩，石英岩：强风化，节理裂隙发育，岩体呈碎块状，碎裂-裂隙块状结构，局部镶嵌结构，易坍塌掉块，处理不好，易塌方，洞口局部有粗砂加碎石，稳定性极差。有滴水或线状流水2、开挖方案隧道出口段围岩围岩为混合岩化麻岩，变质安山岩，石英岩：强风化，节理裂隙发育，岩体呈碎块状，碎裂-裂隙块状结构，局部镶嵌结构，易坍塌掉块，处理不好，易塌方，洞口局部有粗砂加碎石，稳定性极差。围岩划分为Ⅴ级，主要为基岩裂隙水及空隙潜水，雨季降水大量入渗，洞室一般潮湿或点滴状出水，围岩极不稳定，开挖易坍塌，需超前支护并加强防水措施。针对青石岭隧道洞口为软弱围岩地段、开挖时容易坍塌的特点，左右洞均采用Ⅴ级浅埋和Ⅴ级浅埋偏压段采用台阶分部开挖法（又称“环形开挖中心留核心土法”）施工，根据围岩条件及围岩的自稳时间确定每环进尺最大为1.5倍榀距左右，采用浅眼弱爆破，上部留核心土支挡开挖工作面；严守“短进尺，弱爆破，强支护，早成环”的原则，采用微震或预裂爆破施工；，左幅洞口先是30米长管棚支护，紧接着是超前小导管支护进洞；右幅为20米长管棚支护进洞，然后是超前小导管支护。洞内装碴运输采用无轨运输，挖掘机和装载机配合自卸汽车出碴。三、隧道施工风、水、电保障:1、高压风在隧道洞口安装5台20m3空压机和1台10m3，为隧道施工提供高压风。2、通风由于该隧道较短，断面大，采用自然式通风,并配备轴流风机以防自燃通风不能满足施工需要时备用,并采用单管路压入式通风方式；风管安放位置见《洞内管线布置示意图》3、施工用水施工生产、生活用水在拌合站钻井取水（水质已钻化验合格）安装抽水泵引至高压水池，抽水机扬程根据地形条件选用200米扬程，铺设临时给水干管路，管径Φ50mm。为了保证供水压力（不小于0.3MPa），在工地设高山水池，水池容积不小于100m3，用多级泵抽水接力至高山水池。由于青石岭隧道施工为2.157%上坡施工（出口往进口掘进），隧道开挖掌子面水头压力逐渐降低，必要时在洞内设置气压式增压泵，即可保证施工用水压力。4、施工用电、照明施工用电主要采用地方电力，在隧道出口修建一处800KVA+315KVA变电站，同时配备250KW的柴油发电机组做为进场初期和施工期间应急备用电源。变电站电源在跨越施工地区，电线最低点距人行道和运输线路的高度不得小于6.5m。洞内施工用电采用三相五线系统供电，电线固定于成洞段边墙上部。成洞地段，额定电压不得超过380V；作业地段，额定电压不得超过36V。隧道作业地段必须有足够的照明。运输道路照明：未成洞地段每隔6米设一盏灯，成洞地段每隔10米设一盏灯。400低压线路φ80高压水管φ150高压风管照明电灯φ1500通风管100400洞内管线布置示意图排水沟排水沟四、施工工期安排:五、施工人员配备:项目部管理人员已到位（见组织管理体系图附后），施工队已进场95人，施工队主要负责人也均已进场，洞身开挖管理人员及劳动力安排如下:序号职务姓名备注1施工队长2技术负责人兼测量员3质检员4材料员5安全员6电工7实验员8其他人员95人六、施工中使用的主要机械设备、测量及试验设备：CAT320挖掘机2台；柳工ZL50C侧卸式装载机2台；斯太尔自卸车（15T）6台；无锡产20m3空压机5台、10m3空压机1台；YT28风动凿岩机56台；电焊机BX1-4004台；主要测量及试验设备见后《测量试验仪器设备表》。七、施工工艺流程和施工方法:1、超前小导管在Ⅴ浅埋偏压段小导管L=5.0Ф50*5㎜，每环41根；Ⅴ浅埋段小导管L=4.5的Ф50*5㎜，每环41根；Ⅴ深埋段小导管L=4.5Ф50*5㎜小导管，每环37根；Ф50*5㎜的钢管为热轧无缝钢管。超前小导管长度按照图纸，外插角控制在12°，对容易坍塌的地方适当加大倾角，每排小导管纵向搭接长度浅埋偏压段不小于129.1cm，浅埋段不小于115.2cm，深埋段不小于120.2cm。（1）施工方法a、钢管搭接长度不小于设计要求，环向间距浅埋偏压段及浅埋段为35cm，深埋段为40cm,外插角控制在12°，尾端支撑或焊接于钢架或锚杆尾端上。b、加工小导管时，在管壁四周每隔0.15m交错钻Ф8mm的注浆孔，为防漏浆，管端无孔部分长1.2m，管前端锻成铁尖，尾端焊上Ф6钢筋作加劲箍，作为与注浆机输送管连接的卡环。c、对开挖面结合出碴进行初次喷射混凝土，喷层厚度为3cm，超前小导管配合钢架施工，先架立钢架并做好纵向连接。d、开挖面周边布置注浆孔。按布置的注浆眼位置钻孔，孔径为60mm，采用80mm的钻头钻孔，孔深按设计。用钻机将钢管顶入岩层。钢管顶入长度不小于钢管长度的95%，并用高压风将钢管内的砂石吹出。e、孔口止浆封堵。钢管打入后用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙，防止孔口跑浆。f、连接管路压注浆液。注浆前先进行压水试验，检查机械设备是否正常，管路连接是否正确。注浆压力控制在0.5～1.0Mpa，注浆达到设计注浆量和注浆压力时可结束注浆。注浆过程中随时观察注浆压力，分析注浆情况，防止堵塞、跑浆，做好注浆记录，以便分析注浆效果。g、液浆应严格按配合比配制（水：水泥=1：1），并随配随用，以免浆液在注浆管、泵中凝结。（2）施工工艺详见《小导管注浆工艺详见施工工艺框图》小导管注浆施工工艺框图是否准备工作封闭工作面制作小导管管安设小导管联接管路及密封孔口压水检查达到要求？注浆压力流量达到要求？机具设备检修拌浆浆钻孔否是5）、小导管施工要求（1）、小导管安设后，用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙，必要时在小导管附近及工作面喷射砼，以防止工作面坍塌，（2）、注浆前进行压水试验，检查机械设备是否正常，管路连接是否正确，为加快注浆速度和发挥设备效率，采用群管注浆（每次3～5根）。（3）、注浆量达到设计注浆量和注浆压力达到设计终压时可结束注浆。（4）、注浆过程中要随时观察注浆压力及注浆泵排浆量的变化，分析注浆情况，防止堵管、跑浆、漏浆。做好注浆记录，以便分析注浆效果。（5）、导管不得侵入隧洞开挖界内，相邻的钢管不得相撞或立交。（6）、注浆从下到上的顺序进行,两侧对称施工，局部有水的注浆孔应先注浆止水。（7）、为保证注浆效果，必要时在孔口处设置止浆塞。2、Ⅴ级围岩开挖针对青石岭隧道洞口为软弱围岩地段、开挖时容易坍塌的特点，左右洞Ⅴ级浅埋和Ⅴ级浅埋偏压段均采用台阶分部开挖法（又称“环形开挖中心留核心土法”）施工，根据围岩条件及围岩的自稳时间确结束束定每环进尺最大为1.5倍左右，采用浅眼弱爆破，上部留核心土支挡开挖工作面；左幅洞口先是30米长管棚支护，紧接着是超前小导管支护进洞；右幅为20米长管棚支护进洞，然后是超前小导管支护。施工时围岩可能发生失稳和坍塌，甚至出现地表下沉或冒顶。为了确保施工安全，严守“短进尺，弱爆破，强支护，早成环”的原则，采用微震或预裂爆破施工，并在施工中加强监控量测，根据量测结果，及时调整开挖方式和修正支护参数。施工顺序见下图：台阶分步开挖法1）、施工工艺流程中线、水平测量→喷混凝土封闭开挖面→超前小导管施工→注浆固结→上部环形断面①开挖（或爆破）→喷混凝土封闭岩面→出渣→初喷4cm厚砼→打系统锚杆→挂钢筋网→立拱部钢架→拱部二次喷砼至设计厚度→核心土③开挖（或爆破）→下部台阶④开挖。2）、主要施工方法青石岭隧道V级浅埋开挖顺序图2451367说明:1.直径50超前小导管支护,V级浅埋偏压L-4.5m,@-35cm,外插角-6度.2.环形开挖上半断面。3.上半断面直径25中空锚杆，L-3.5m，@-100×65cm。直径6.5钢筋网双层,@-20×20cm。安装20a型钢拱架,纵向间距65cm。喷C25早强砼26cm。4.开挖予留核心土。5.下半断面开挖。6.下半断面直径25中空锚杆，L-3.5m，@-100×65cm。直径6钢筋网双层,@-20×20cm。安装20a型钢拱架,纵向间距65cm。喷C25早强砼26cm。7.45cmC25砼仰拱施工。设计高程⑴、水平、中线放样，钻眼施作超前小导管支护、注浆加固围岩；⑵、开挖环形拱部①，开挖时预留核心土，每循环进尺1.5米，核心土纵向长5米；⑶、对拱部进行初期支护②（喷、锚、网、钢架连接）；在开挖左右两侧围岩前，拱部初期支护基础一定要稳固，需施工锁脚锚杆；⑷、开挖核心土③；⑸、开挖下部围岩④，边墙两侧必须错位开挖，错位距离5米，挖至边墙底部；⑹、出渣采用2台CAT320挖机配合2台柳工ZL50C侧卸式装载机装渣，6台斯太尔15吨自卸汽车出渣。3）、施工注意事项由于Ⅴ级围岩段岩性软弱，破碎程度严重，稳定性差，所以在施工过程中，把确保围岩稳定、杜绝坍塌放在首位，一般采用风镐人工配合机械开挖，若需要爆破时要严格控制装药量，并不断修正爆破参数，爆破开挖施工见爆破炮眼布置及钻爆参数图。及时有效地做好初期支护工作，严禁盲目掘进其施工原则是：“弱爆破、强支护、短进尺、多循环”。同时注意如下几点：⑴、开工前，对围岩状况进行充分的研究分析，准确预测围岩类别，尤其对工程力学特性进行研究，进而制定周密、可靠的施工方案，并决定是否采取相应的辅助措施，并严格要求按设计图纸施作钢架，保证安全。说明：1、本图为示意，图中尺寸以厘米计。本设计适用于II类围岩台阶开挖保留核心土法开挖光面爆破施工；2、周边眼采用D=25mm细药卷和导爆索间隔装药，表中周边眼药量含导爆索；3、本设计为初步设计，