隧道开挖工艺试验施工方案.doc
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1、新建XXXXX隧道开挖工艺试验方案编制: 审核: 批准: XX铁路项目经理部XX年三月目 录1、编制目的12、编制依据13、编制范围14、工程概况24.1 隧道概况24.2工程地质24.3设计要求25、施工机械、人员配置及劳力组织35.1施工机械35.2人员配置35.2.1管理人员组织情况35.2.2工班人员组织情况46、计划节点安排47、质量标准及关键技术48、施工方法及工艺流程58.1“三台阶法”施工工艺及方法58.2爆破设计88.2.1爆破参数88.2.2 装药结构设计128.2.3 爆破网络设计128.2.4爆破参数的调整128.3爆破施工组织和施工工艺138.3.1施工组织138.3
2、2施工工艺168.4支护施工方法及工艺流程198.4.1喷射混凝土施工218.4.2钢拱架施工248.4.3钢筋网施工268.4.4锚杆施工268.5监控量测288.5.1监测项目及方法298.5.2监控量测断面及测点布置原则308.5.3监控量测频率318.5.4 变形超标处理措施329、施工中应注意和重点控制的事项3310、工程质量保证措施3311、施工安全、环保保证措施34中铁十一局集团有限公司连盐铁路项目经理部 焦庄隧道开挖工艺试验方案 XX隧道开挖工艺试验方案1、编制目的为了更科学的指导施工,通过XX隧道三台阶法开挖工艺试验,总结出三台阶开挖的工艺性参数,为本标段的开挖及初期支护积
3、累经验,以指导本标段的爆破开挖,达到良好的爆破效果及工作效率,降低施工成本。拟取得的开挖参数:开挖各台阶高度,爆破周边眼、掏槽眼、辅助眼的装药量、装药结构、堵塞长度、炮眼间距和个数等;喷射混凝土的坍落度及速凝剂掺量。2、编制依据2.1中铁第五勘察设计院施工组织设计及XX隧道设计图;2.2铁路隧道工程施工技术指南(TZ204-2008);2.3铁路隧道工程施工质量验收标准(TB10417-2003);2.4爆破安全规程(GB6722-2011);2.5关于公布上海铁路局建设工程工艺试验管理办法的通知(上铁建发201128号);2.6关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通
4、知(铁建设【2010】120号)2.7国家、总公司(原铁道部)、下发的有关铁路建设施工安全、质量、文明施工的有关标准、文件和通知等;2.8现场踏勘、调查获得的相关资料。3、编制范围XX隧道首段开挖工艺试验选在出口洞口处,试验里程为XWD1K10+382XWD1K10+400,为级围岩,包括开挖工法、爆破、初期支护等施工内容。4、工程概况4.1 隧道概况XX隧道通过地区位于连云港经济开发区前云台山,属云台山脉,地势陡峭,走向近南北,峰岚叠嶂,山高坡陡,属剥蚀丘陵低山区,隧道最大埋深约293m。隧道出口位于连云港云台乡朱麻村八组。交通较为便利。隧道起讫里程为XWDK5+785 XWDK10+400
5、全长4615m,为单线隧道,洞身XD1K7+755.78至XWD1K8+153.2段位于R=3000m的右偏曲线上,洞内纵坡+3和-3人字坡。这其中包括级围岩1205m,级围岩260m,级围岩2500m,级围岩650m。4.2工程地质所选开挖工艺试验位置,局部岩石裸露,植被较发育,洞顶有大约1m厚的坡积物碎石土,属强、弱风化片麻岩夹强风化片岩,节理裂隙发育,岩体呈角砾碎石状松散结构,稳定性差,易掉块。工程地质较为复杂,无偏压现象。4.3设计要求采用级围岩加强复合式衬砌,三台阶法施工,预留变形量为7cm;开挖后断面尺寸:宽为6.82m,高9.16m,开挖后断面面积为57.03;钢架采用I16工
6、字钢,间距60cm,纵向采用HRB40022连接钢筋,间距100cm。拱部采用D25中空注浆锚杆,长3m,布置间距100100cm,梅花形布置;边墙采用22砂浆锚杆,长3m,布置间距100100cm,梅花形布置;HPB3008钢筋网,网格尺寸20cm20cm,单层布置;采用C25喷射混凝土,厚度为23cm。5、施工机械、人员配置及劳力组织5.1施工机械试验段施工机械数量见下表。工艺试验主要施工机械数量表序号名称规格型号产地数量进场时间备注1自制钻孔台架自制12014.32风动凿岩机YT-28沈阳222014.33装载机ZL50C厦工12014.34挖掘机PC200山东12014.35自卸汽车金
7、王子250山东重汽42014.36锚杆注浆泵NZ130A/1辽宁22014.37砼喷射机TK500成都22014.38砼拌和站HZS120、HZS90山东12014.39砼运输车JC8湖北42014.410空压机22m3沈阳42014.311变压器630KVA江苏12014.312发电机250KW上海12014.35.2人员配置5.2.1管理人员组织情况主要管理人员配置表序号姓名职称职务备注1教授级高级工程师项目经理2高级工程师项目总工3高级工程师安全总监4工程师工程部长5质检工程师安质部长6高级工程师分部经理7高级工程师分部总工8安全工程师分部安全总监9工程师 分部试验室副主任10工程师分部
8、工程部长11工程师分部安质部长5.2.2工班人员组织情况工艺试验工班人员配置表工班名称人数(人)担负主要任务掘进组20钻眼、装药、爆破等运输组12出碴、运输、调度、维修、保养等综合保障组5风、水、电及其设备维修、保养,道路养护钢构件加工组8各种钢构件加工小 计456、计划节点安排按照上、中、下台阶每台阶试验1015个循环,XX隧道开挖工艺试验施工工期计划为18天,具体时间安排如下: 各试验部位工期安排表序号试验部位起止里程工期安排备注1上台阶XWD1K10+391-XWD1K10+4002014.4.202014.4.27依据铁建设2010120号文,V级围岩上台阶每循环进尺1榀,中下台阶每循
9、环进尺2榀。2中台阶XWD1K10+382-XWD1K10+4002014.4.262014.5.33下台阶XWD1K10+382-XWD1K10+4002014.5.12014.5.87、质量标准及关键技术 7.1采用控制爆破技术,选择合理的爆破参数,减小爆破对基岩的破坏程度。 7.2提高钻孔作业水平,对超欠挖进行严格控制。 7.3优化喷射混凝土配合比,减少粉尘及回弹量。 7.4优化工序之间的衔接,加强作业组织与协调,提高施工生产效率。8、施工方法及工艺流程8.1“三台阶法”施工工艺及方法采用三台阶法进行开挖,三台阶法是将隧道断面分成上、中、下三大部分开挖。(1)三台阶法施工方法上中下断面先
10、制作简易台架,均采用YT28凿岩机湿式凿眼。下部台阶开挖在上部台阶锚喷支护基本稳定后进行,开挖前采取设置锁脚锚杆等有效措施确保支护体系的稳定,下部开挖后立即喷射混凝土,并按规定做好初期支护。每循环进尺0.6m。上中下断面采用塑料导爆管毫秒雷管微差起爆,爆破后上半断面采用挖掘机扒碴入下半断面,再用侧卸式装载机装碴,自卸汽车运碴的无轨运输方式运至指定弃砟场。施工工序:(1)在上一循环的超前支护防护下,弱爆破开挖第1部分,施作第1部分周边的初期支护:初喷4cm厚的C25混凝土,铺8钢筋网,架立I16工字钢钢架或格栅钢架,间距1m,焊接22纵向连接筋,间距1m,每榀设2根4m长的42锁脚锚管,并采用”
11、L”形22钢筋与钢架焊接牢固,钻设3m长的D25中空注浆锚杆(间距1m1m),复喷混凝土至设计厚度;台阶长度保持在35m。(2 ) 弱爆破开挖第2部分。施作第2部分周边的初期支护:初喷4cm厚的C25混凝土,铺8钢筋网,架立I16工字钢钢架或格栅钢架(设锁脚锚管),焊接22纵向连接筋,间距1m,钻设3m长的D25中空注浆锚杆,复喷混凝土至设计厚度;台阶长度保持在35m。(3)弱爆破开挖第3部分,施作第3部分边墙初期支护,即初4cm厚的C25混凝土,铺8钢筋网,架立I16工字钢钢架或格栅钢架(设锁脚锚管),焊接22纵向连接筋,间距1m,钻设3m长的22砂浆锚杆,复喷混凝土至设计厚度;台阶长度保持
12、在810m。(4)开挖部,施作隧底初期支护(施工步骤除无锚杆外,其他同1、2、3部),开挖长度为23m。根据铁建设120号文,、级围岩封闭成环位置距离掌子面不得大于35m。(5)灌注仰拱与边墙基础;待仰拱初凝后,灌注仰拱填充部至设计高度;仰拱一次性浇注长度为46m。(6)根据监控量测分析,确定二次衬砌施作时机,铺设环+纵向透水盲沟、防水板+土工布,利用衬砌模板台车一次性灌注部(拱墙)衬砌。二次衬砌距离掌子面距离:级围岩不得大于90m,级围岩不得大于70m。加工制作管棚钢管清理掌子面,画开挖断面施作超前支护、注浆监控量测开挖部,进尺同钢架间距喷射5cm砼封闭掌子面施作洞身锚杆架立拱部、临时钢架及
13、横撑开挖部位,进尺同钢架间距施作锚喷支护,闭合成环加工钢拱架、钢筋网施工仰拱混凝土施作防水层浇注二次衬砌监控量测开挖台阶,进尺同钢架间距架立拱部钢架施作锚喷支护开挖施作仰拱初支,闭合成环三台阶法施工工艺流程图施工注意事项:隧道施工应坚持弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测的原则。尽可能减少洞口段的爆破振动,若必须采用爆破,则应采用弱爆破。爆破时严格控制炮眼深度及装药量。工序变化处之钢架(或临时钢架)应设锁脚锚管,且必须对锁脚锚管进行注浆,以确保钢架基础稳定,下台阶安全,防止塌方。钢架之间纵向连接筋按要求设置,及时施作并连接牢固。复合式衬砌在施工时,须按有关规范及参考图的要求,进行监控量测,根
14、据监控量测的结果进行分析,确定灌注二次衬砌的时机及时调整支护参数,必要时可喷混凝土封闭掌子面。8.2爆破设计8.2.1爆破参数(1)炮孔直径d主要考虑断面大小、炸药性能和钻孔速度来确定炮孔直径。目前我国多用3545 mm的炮孔直径。在具体岩石、隧道断面、炸药、孔深、钻孔设备条件下,选择最佳炮孔直径,使掘进所需钻爆和装岩总工时为最小。本隧道使用的是乳化炸药,周边眼、辅助眼和掏槽眼炮孔直径均为d=42mm。本项目采用YT-28凿岩机。(2)装药直径j根据炸药性质及现场施工需要,掏槽眼及辅助眼药卷直径j=32 mm,重0.15kg,炮眼直径j=42 mm,采用光面爆破,确保围岩稳定。(3)炮孔深度L
15、炮孔深度是决定掘进进度的重要因素。采用浅孔多循环还是深孔少循环,要根据具体条件进行具体分析,特别是围岩条件、爆破环境和允许装药量等。根据现场实际情况,遵循“短进尺、弱爆破”的施工原则,级围岩炮眼深度掏槽眼为1.1米,辅助眼0.8米、周边眼为0.8米,考虑爆破效率100%,每循环进尺为0.6m。(4)炮孔数目炮孔数目主要同隧道断面面积、岩石性质及炸药性能等因素有关,可按下式估算=3.3(65757)1/3=88.8本隧道级围岩炮眼数目N取89个。式中,为炮孔数目;为岩石坚固性系数;为隧道断面面积。XX隧道级围岩炮孔数量表序号围岩等级岩石坚固系数断面面积炮眼数备注1级657.089 注:岩石坚固系
16、数查表所得。(5)单位耗药量根据普氏公式计算,即=1.1525(6/57)1/2/210=0.89 kg/m3。式中,为岩石坚固性系数;为隧道断面面积;为修正系数,其中为爆力。(6)光面爆破设计不耦合系数D:光面爆破的不耦合系数为D= 42/32=1.3。炮孔间距E:E=500 mm。最小抵抗线W:W=600 mm。表1 光面爆破参数参数数值岩石种类装药不耦合参数D周边眼间距E(cm)最小抵抗线V(cm)相对距E/V周边眼装药集中度q(/m)硬岩1.251.50557070850.81.00.300.35中硬岩1.502.00456060750.81.00.200.30软岩2.002.5030
17、5040600.50.80.070.15注: 软岩隧道光面爆破的相对距宜取小值。XX隧道级围岩开挖钻爆参数设计表序号炮眼名称眼深m眼数(个)装药量起爆雷管段别装药结构药卷(mm)每孔装药量(kg)小计(kg)s上台阶1掏槽眼1.16连续32150-30.452.712辅助眼0.89连续32150-1.50.2252.0253、53周边眼0.823连续32150-1.50.2255.17594底板眼0.85连续32150-20.31.5115小计4311.4中台阶6辅助眼0.810连续32150-1.50.2252.251、3、57周边眼0.88连续32150-1.50.2251.878底眼0.
18、85连续32150-20.31.599小计235.55下台阶10辅助眼0.813连续32150-1.50.2252.9251、3、511周边眼0.84连续32150-1.50.2250.9712底眼0.86连续32150-20.31.89、1113小计235.625开挖面积上台阶18.2m2 中台阶13.6 m2 下台阶25.23m2炮眼密度1.56个/ m2单位用药量1.04Kg/ m3炮眼利用率100%计划进尺0.6m8.2.2 装药结构设计 掏槽眼、辅助眼、周边眼采用不耦合装药反向起爆装药结构,如图所示。光爆炸药装药结构图8.2.3 爆破网络设计爆破采用簇并联导爆管起爆网络。起爆网络由起
19、爆器、导爆管、连接块和导爆管雷管等组成,如图所示。导爆管雷管导爆管起爆网络示意图8.2.4爆破参数的调整对于不同的围岩地段,在开始施工前,根据初拟的钻爆设计进行钻爆试验,通过试验,一方面检验爆破设计是否合理,检验爆破振动对已支护段是否危害,二是对爆破效果进行检验,对达不到爆破效果的,对爆破参数进行优化,并将试验形成总结报告,送监理工程师、建设指挥部核批,作为正式钻爆的开挖依据,同时检验机号配备、劳力、组织循环作业安排是否合理,对施组进行优化。隧道爆破参数现场记录表工程名称:XX隧道 施工单位:中铁十一局连盐铁路项目经理部序号装药结构周边眼辅助眼掏槽眼间距(cm)最小抵抗线深度(cm)个数间距(
20、cm)深度(cm)个数掏槽位置掏槽形式123456789101112138.3爆破施工组织和施工工艺8.3.1施工组织(1)管理组织机构设置根据本工程沿线交通环境、工程特点和工程量分布情况,经理部设工程部、物设部、安质部、计划部、财务部、中心试验室、精测队及综合办公室。项目经理部管理组织机构如下:(2)部门职能项目经理为经理部的总负责人,负责该项目的全面工作。工程部负责整个工程的生产、进度、质量计划、试验、施工方案的编制等技术工作,以及施工质量检测、监督工作。物设部负责材料的采购、贮存、运输、发放、机械设备的调度维修、保养等工作。安质部负责项目的施工生产安全环保等工作。计划部负责项目的成本预测
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