化马隧道施工组织设计

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化马隧道施工组织设计

本工程施工组织设计按以下依据编制:

2、企业自身实力,施工队伍、机械设备能力实际情况;

3、施工现场实际施工条件和环境;

4、工程建设规模;工程施工工期;

化马隧道位于甘肃省宕昌县境内,属秦岭高中山区T/CEC 136-2017标准下载,隧道进出口高程分别为1424.858m和1261.710m,隧道洞身最*埋深约1300m,最小埋深约122m。

隧道起讫里程为DK301+282~DK313+862,进口位于秦峪羊古堆沟,隧道出口位于董家庄沟内,全长12580m,为双线隧道。隧道进口左线105.22m、右线3504.588m分别位于R=3500m、R=3504.588m的左偏曲线上,洞身左线1243.42m、右线1262.29m分别位于R=3504.588m、R=3500m的右偏曲线上外,其余*段位于直线*段;隧道内线路分别为12.8‰、13‰、的单面下坡。

围岩分级计算长度(m)

隧道洞身通过的*层主要为第四*全新统坡积砂质黄土、碎石土,二叠*下统灰岩夹砂岩、石炭*中上统灰岩、泥盆*中统灰岩、泥盆*上统灰岩夹板岩、志留*中上统硅质岩夹板岩。隧道通过区位于秦岭褶皱*,*质构造复杂,褶皱发育。受构在影响岩层产状较乱,层面多闭合——张开,节理以近垂直岩层走向的节理为主,多为张节理,节理面微张——张开。并发育有两处背斜、两处向斜,7断层条。其中F4断层为区域性断层。

隧道区*下水主要为灰岩溶蚀裂隙水、断层带破碎带断层裂隙水以及长*节理裂隙水。预测隧道正常涌水量为5230m3/d、最*总涌水量为15690m3/d。

2.1.2主要技术标准

正线数目:兰州至重庆双线。

限制坡度:兰州至广元段双机13‰(不进行隧道折减)。

路段旅客列车设计行车速度与最小曲线半径:兰州至重庆速度目标值200km/h,对应的最小曲线半径一般3500米(困难2800米)。

牵引质量:4000吨。

到发线有效长度:880米。

建筑限界:满足双层集装箱运输的要求。

2.1.3*形*貌、*质、水文、气象特征

线路由北向南经过黄秦岭高中山区*貌。本段*层岩性变化较*,并与构造作用密切相关。沿线通过甘肃省南部*质构造十分复杂,从北向南,经过秦岭褶皱***构造单元。

沿线*表水主要为江河水、溪水、沟水,*表水*发育,较*的*表水*主要有白龙江、岷江均为常年流水,河水位受季节性降雨变化,雨季河水汹涌。测区山间溪沟及次级小河流不发育,一般流程较短,流量受*气降雨控制,因季节变化而变化,以蒸发、下渗和径流等形式排泄。*下水类型主要为第四*孔隙潜水、基岩裂隙水及岩溶裂隙水。

本工区主要利用的公路为G212国道,*部分线路基本与G212并行,由公路通往工点的道路比较困难,需要新建便桥2座及*量施工便道。

本工区所经*区分布有岷江、白龙江常年流水河,同时分布有二三级支流,多为季节性河流。天然水质*多较好,适宜作多种用途的水源,对混凝土无侵蚀性。

沿线电源分属甘肃省陇南市,根据*方电源分布情况,以及本工区实际情况,采用部分*段贯通10KV电力线路或35KV电力线路,部分*段就近从*方10KV线路“T”接供电方式。施工前期,采用200Kw柴油发电机进行供电。

本工区沿线燃料供应相对比较充足,施工用的燃料可就近购买。

2.1.8洞内管线布设

洞内布置管线主要有:动力线、照明线、高压水管、通风管、高压风管。为方便施工,且不影响运输和行人,管线布置按通风管及排水管布置在隧道线路前进方向的一侧,其他管线布置在线路前进方向的另一侧为原则进行布置。

通风管设在左侧,根据通风设计,采用压入式通风。通过衬砌台车处用铁皮风筒过渡,避免在此处断开或形成瓶颈。风管采用接头为拉链式φ1500mm的塑布软管和钢风管。

高压风管设于左侧边墙上,主管道每隔200m分装闸阀,高度位于轨面高度,不影响仰拱及铺底施工。用角钢做支架,管道前段距开挖面30m距离,用高压软管接分风器。

给水管路与高压供风管设于同一角钢支架上,管道距开挖面40m,用直径50mm软管接分水器。

设于右侧边墙上,施工用电采用三相五线制,供电电压为380/220V,作业*段照明采用36V低压。380/220V供电线路采用95mm2塑料绝缘铝绞线。电线悬挂高度距人行*面380V以下不小于2m。供电线路分层架设,干线在上、支线在下,动力线在上,照明线在下。

本标段隧道反坡施工段,每100m~150m设一个积水仓,采用多级泵接力排水至洞外。同时掌子面配备2~3台污水泵,防止掌子面出现涌水。

2.2化马隧道斜井各项参数

化马沟斜井长度1329.200米(斜距1330.882),斜井洞口开挖底板高程:1434.700m;坐标为N=3735131.065,E=484983.725;斜井与主洞交点里程:DK305+700,坐标为N=3734231.419,E=485962.198;交点底板高程:1367.810;斜井为5.03%下坡。斜井按照每250~300m修建一个30m长的平坡段,平坡段修建后斜井的整体坡度为5.4%。

石家院斜井长度1988.743米,斜井洞口开挖底板高程:1518.298m;坐标为N=3731776.658,E=484262.970;斜井与主洞交点里程:DK309+700,坐标为N=3730253.575,E=484541.765;交点底板高程:1315.793m;斜井为10.18%下坡。斜井按照每250~300m修建一个30m长的平坡段,平坡段修建后斜井的整体坡度为11.2%。

断面尺寸见附图:单车道斜井模筑衬砌断面设计图、双车道斜井模筑衬砌断面设计图

⑵项目部试验室已按要求成立,具备了对进场原材料、半成品、成品进行检验和试验的能力。已经进场的工程材料均经检验合格。

⑶完成了控制桩点复测,导线点加密,以及工程位置的测量和放样工作。

⑴施工便道已经贯通,可保证施工运输。施工现场三通一平准备就绪。

⑵出碴道路、场*已齐备。

⑶制定了施工安全、质量、进度、环境保护和文明施工措施,能够保证施工安全、质量、进度。

各工作面洞口设置空气压缩机房,设高压风管至开挖面。施工先采用1台12m3内燃空气压缩机供风,紧接将建成7台电动20m3空气压缩机供风。

施工用水及生活用水自山坡水沟引到现场供现场施工或从G212国道旁江河附近打井抽水引至施工现场。

施工用电采用永临结合方式,以接入供电为主,自备发电机为辅。在隧道进出口设一座800KVA变压器,两斜井各设立2台630KVA变压器,隧道出口设2台800KVA变压器;动力设备采用三相380V,隧道内照明采用三相四线制供电线路进洞(动力用电380V,照明电用220V),在作业面附近设变压器220/36,使作业面照明电压为36V,电线悬挂高度距人行道2m,成洞和不作业*段220V,一般15m布置一盏。为保证施工正常进行,每个隧道口配备发电机若干。

3.1.4.1通风方案拟定条件

⑴.隧道主要采用钻爆法施工;

⑵.独头掘进最远送风距离为3600m;

⑶.因工期紧张,要求快速掘进,通风排烟不能占有循环时间过长,按30min考虑(平时送风不占用循环时间);

⑷.污染主要是爆破作业产生的有害气体和粉尘;

⑸.用可提供足够风量、风压的风机及漏风小、阻力小的风管;

3.1.4.2通风方案制定的考虑和依据

能够供给足够的新鲜空气,并冲淡、排除有害气体和降低粉尘浓度,以改善劳动条件、保障作业人员的身体健康。

3.1.4.3通风方案的确定

考虑化马隧洞各工作面的施工特点,选择压入式通风方式,进入正洞后根据实际情况采用混合式通风的方式。

考虑综合因素,选用压入式132kw×2通风机。

⑵.考虑正洞开挖断面*的特点选φ150PVC增强维纶布管。

管道通风与风管掌子面有50米距离。风管吊挂平直,拉紧吊稳,避免出现褶皱增加阻力,在交接处避免死弯。

3.1.5.1拌和*统

化马隧道各工作面洞口临时设立一台JS500强制式搅拌机、混凝土湿喷机,供喷射砼用。另外在化马隧道各工作面洞口建设一台HZS60混凝土搅拌站供衬砌混凝土和喷射混凝土。

3.1.5.2水泥库房

水泥库房邻近搅拌站设置。库房采用整体板房、防雨篷布围护,底部以砖石支垫并铺设油毡隔潮,保持通风。房址设在*势较高的位置,并完善排水*统。

3.1.5.3砂石料仓

砂石料仓邻近搅拌站设置。各料仓用浆砌片石挡墙间隔,并设置防雨、雪及防冻设施。

3.1.6锚杆、拱架加工

化马隧道各工作面洞口设钢加工棚,在钢筋加工棚加工锚杆、格栅钢拱架和管棚。

630KVA+800KVA

洞挖放线定位,控制高程

化马隧道掘进按钻爆法组织施工。主体隧道开挖采用进口工作面、出口工作面和二个斜井工作面掘进,无轨运输出碴。

从两端洞口工作面、斜井工作面施工正洞时,原则上尽量利用*型机械施工。Ⅲ级围岩*段,采用凿岩台车进行全断面开挖,Ⅳ、Ⅴ级围岩及时进行工序转换,采用人工钻爆法台阶开挖或环形开挖预留核心土法施工。*跨度隧道施工严格控制进尺,每次开挖一榀钢架间距并尽快施作初期支护。做到“管超前、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”。隧道开挖均采用光面爆破技术,严格控制超挖和减少对围岩的扰动,保证开挖成形质量,以充分发挥围岩的自承能力。

各工作面依据洞口控制点放样出洞口开挖边线,再进行洞口开挖、防护。隧道开挖前,首先完成洞口截水沟、洞口土方及边仰坡防护施工。

洞口土方采用挖掘机配合装载机自上而下分层施工,*型自卸汽车运输,并及时做好坡面防护,开挖一段防护一段。

开挖时测量跟班作业,控制开挖轮廓。采用人工配合挖掘机清除*表植被,再沿着洞口分层开挖,每层控制开挖厚度2m,剥离土方用自卸汽车运至指定弃碴场。开挖过程中发现土层变化时,及时报监理工程师同意后修改挖方坡度,准备石方开挖工作。

采用人工钻孔预裂爆破,挖掘机装碴,修边坡,自卸汽车运碴。

抵抗线长度W=HDηD/150(硬度*数D取0.52,爆破深度H取2.5m高度影响*数η取1.0)

超深深度h=0.15H炮眼深度L=H+h

单孔装药量Q=0.33q.a.b.H(kg)

单位体积耗药量取1.5kg/m3

为避免雨天冲刷,在开挖前将洞口距边、仰坡开挖线3~5m处修建排水沟,能够将雨水顺利排除,避免雨水冲刷边坡。

4.1.4洞口边坡加固保护措施

洞口边坡符合设计要求后,采用小导管并挂钢筋网喷砼防护。

⑴.钢管型号为φ40,长3.0m,间距1.5m×1.5m梅花型布设,方向垂直于坡面。⑵.钢筋网片为φ8钢筋编制,网眼尺寸20cm×20cm与小导管相邻处用电焊机焊牢固。⑶.在坡面埋设长1mφ50钢管(埋入80cm),并与网片固定,做排水管。⑷.在小导管、钢筋网、排水管安装完成后,进行喷砼防护。⑸.在喷浆工作完成后对小导管进行注浆。

化马隧道各工作面洞口均为Ⅴ级围岩,岩性主要为泥岩,因此进洞之前对洞口环向采取加固措施,确保安全进洞。隧道进、出口采用超前*管棚进行超前支护,两斜井采用超前注浆小导管超前支护,洞口5m范围内环设I18(斜井口)、I20b(进口、出口)工字钢拱架喷砼加强措施,间距1榀/0.5m。

两侧边坡采用小导管挂网喷C25混凝土,小导管长3.0m,间排距1.5m×1.5m梅花型布设,喷砼厚度为15cm;钢筋网采用为φ8钢筋,网孔间距20cm×20cm。排水孔采用φ50钢管(埋入80cm),梅花型布置,间排距3.5×3.5米。

超前导管采用φ40钢管,长3.5m,间排距0.4m×0.3m梅花型布设。其施工工艺如下:

⑴测量放线:按设计开挖轮廓线,外放30cm,为施做小导管位置。⑵小导管环向间距40cm,外插角5~10度。⑶小导管制作尾部宜采用套丝并与注浆器相配套,方便注浆。⑷注浆浆液采用1:0.8水泥浆,注浆压力不*于0.3MPa,注浆压力达到0.3MPa关闭注浆器阀门,停止注浆。

洞外管棚施工,采用脚手钢管搭设管棚钻孔作业平台,见洞外管棚施工示意图。

管棚采用φ108×6mm热轧无缝钢管制作,采用常规先钻孔、后插入的安设方法,其施工工艺如下:

套拱部位开挖应现场*质条件确定,采用预留核心土开挖;当*质条件允许时,可一次落到底,须及时做好开挖面的防护工作,要做到钢架底脚坚实、孔口管位置准确、套拱混凝土成型美观。套拱施工工艺流程见下图:

管棚定位:以套拱内预埋的孔口管定向、定位,严格控制其上抬量和角度。

打试验孔:为保证长管棚施工质量,在拱脚部位,选2个孔作为试验孔,找出*层特点,并进行注浆和砂浆充填试验。

钻孔及清孔:选用*质钻机或管棚钻机风动干钻法钻进成}L。风动冲击回转钻头直径、钻压、转速、风量、风压等钻进参数应满足施工要求。

顶管:钻孔检查合格后,将钢管连续接长,由钻机旋转顶进将其装入孔内。管棚节间用丝扣连接,要求隧道纵向同一截面处钢管接头数不*于50%。

堵孔:为确保注浆质量,在钢花管安装后,管口用麻丝和锚固剂封堵钢管与孔壁间空隙,钢管自身利用孔口安装的封头将密封圈压紧,压浆管口上安装三通接头。

注浆作业(以双液浆为例):用双液注浆泵按先下后上,先单液浆、再双液浆,先稀后浓原则注浆。注浆量由压力控制.初压0.5~1.0Mpa,终压为2.0MPa。达到结束标准后,停止注浆。

充填砂浆:注浆后,扫排管内胶凝浆液,用水泥砂浆紧密充填,增强管棚的刚度和强度,对于非压浆孔,直接充填即可。

注浆浆液的配合比应符合设计要求。注浆压力应符合设计要求,注浆浆液应充满钢管及其周围的空隙。

两斜井洞口段位均于坡积体范围内,全部为土质或土夹石,*质情况非常差,属于浅埋暗挖施工。根据这种*质情况采取以下施工方案:

⑴为了确保进洞口的安全,化马沟斜井采用环形开挖留核心土法施工,石家院斜井采用短台阶法施工。上导开挖面与下导开挖面保留不*于3m的台阶。而且在进行下导开挖时采用的是半幅开挖,在半幅支护完成后再进行另外半幅的开挖。

⑵由于*质情况很差,在支护方式上进行了加强,所采用的支护方式为I18工字钢拱架,拱架间距为0.5m。同时,保证每榀拱架形成闭合的环,即在仰拱混凝土施工时做横向的工字钢支撑。

⑶为了确保施工安全,及时进行了仰拱施工,仰拱与掌子面的间距控制在20m以内。

⑷在制定了详细的施工方案的同时也加强了对隧道的监控量测。详细的监控措施及方案详见《4.5.9监控量测》。

隧道进、出口段为Ⅴ级围岩,采用上下导钻爆法开挖进洞,围岩特差时采用弱爆破辅助人工开挖、修边。其施工工艺流程见开挖爆破作业施工工艺流程框图。

⑴施工准备:进行钻爆设计,并选取与隧道石质情况相似的围岩进行爆破试验。进行机械设备和机具的维修和保养,准备火工品等材料。

⑵测量画线:用经纬仪确定方向,水准仪控制标高,用红油漆准确绘出开挖面的中心线和轮廓线,按钻爆设计标出各类炮孔的位置,其误差不超过5㎝;

⑶风动凿岩机就位:将风动凿岩机移到开挖面,接好风水管道;

⑷钻孔:按爆破设计炮眼位置准确定出钻孔位置,周边眼和掏槽眼的精度要比其它眼精度高,钻眼误差不大于5㎝。周边眼钻孔时,要保证钻杆平行于隧道轴线,钻杆外插角不大于30°,确保开挖台阶不大于3㎝。掏槽眼严格控制眼间距、深度和角度,严禁炮眼打穿或相交,掏槽眼要比其他眼深20㎝;

⑺找顶、排险:待爆破掌子面没有烟尘后,由专人进行找顶作业,用钢钎排除爆破面的危石险石,并向碴体喷水降尘;

⑻找顶排险必须到位,不能遗留危石;找顶作业时专职安全员必须在场观察指挥,并检查找顶排险是否达到要求,找顶作业时必须保证足够的光线强度。

根据掌握的地质资料和初步钻爆设计,结合拟采取的施工方法,将采用的爆破材料和钻孔机械条件,对本工程的爆破工作先进行试验,以确定爆破需要用的各种技术参数,以便为准确的钻爆设计提供依据,我单位以支洞口向内20m作为试验段。同时对爆破进行监控量测。

A.残留炮孔痕迹应在开挖轮廓面上均匀分布,且残留炮根深度不大于炮眼深的15%(炮眼利用率大于85%);

B.周边炮眼半痕率(痕迹保存率):Ⅱ、Ⅲ类较完整或完整性较差岩石不小于50%;Ⅳ类较破碎或破碎岩石不小于20%;

C.相邻两孔间岩面完整、孔壁不应有明显的爆震隙;

D.相邻两炮接茬台阶不大于3㎝。

A.钻爆作业过程中,安全员始终坚守岗位,观察岩石变化情况,发现异常情况及时采取有效措施;

B.确保地下砼衬砌灌浆和支护结构不受破坏,并经试验确定现场安全距离;

C.掘进中如岩石发生较大变化,必须报工程师,所采取的处理方案必须经工程师批准后山区高边坡预应力锚索高边坡防护施工方案,方可继续进行钻爆施工;

4.3.4光面爆破设计

光面爆破受多种因素影响,包括围岩强度、整体性、节理、层理等地质因素,现场围岩地质结构千变万化,爆破参数进行现场设计动态调整。同一类围岩经试爆取得的技术参数,做为初步依据,每一循环爆破作业都由有经验的爆破工程师根据上一循环爆破效果,以及本循环围岩特征进行适当调整,选择一组最佳技术参数。上一循环是下一循环的预设计和试爆破。光面爆破设计工艺流程见光面爆破设计流程图。

钻爆采用凿岩台车。凿岩台车钻孔作业:固定人员司钻,固定部位孔眼,凿岩台车1#臂进行拱部周边眼及辅助眼钻孔,严格控制外插角和周边眼间距;2#臂司钻中部炮眼;3#臂司钻下部炮眼。在拱部周边眼钻孔完毕后,利用装药平台进行装药联线作业。整个钻孔过程,分为准备、定位、开口、拔杆、移位五步。

准备:开工前准备工作做到“四查”。即:查钻机、钻臂的运转及钻机油管各部件;查水电及管路连接部位是否牢固;查钻头钻杆等配件是否备全;查易耗材料、器材是否有充分的备用量。

定位:在掌子面画出各炮孔位置及中线和高程十字线钻孔灌注桩施工工艺(泥浆护壁法),确定钻孔范围,并明确钻孔先后次序。

开口:凿岩台车开口时缓慢推进,并特别注意钻臂方向与隧道中线的夹角是否符合设计外插角。

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