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1、1.线路概况招兵沟隧道地处省市丰宁县胡麻营沟乡境,设计为双线隧道。进口里程为DK217+694,出口里程为DK218+000,全长306m。正洞围岩情况:级围岩占47%,级围岩占28%,级围岩占25%。该隧道为曲线隧道,隧道纵坡为单向上坡。隧道出口处植被较茂盛,地表土层相对较厚。隧道出口位于山谷,交通不便,洞口和弃碴场需自523县道新修施工便道约3.3km。现场施工场地较为狭小,均需移挖作填,临建土方工程较大。施工所用水源采用自钻井,施工场地较为狭小,无不良地质状况。本隧道位于燕山山脉西段低区,区山峰林立资源丰富,地表水较为丰富,生态环境脆弱,施工期间需做好环境保护,水土保持工作,设置环保机构
2、和专职环保人员,针对便道、弃土、弃碴等临时工程制定详细的保护方案,贯穿整个施工期间。 1.1地形地貌 地形起伏较大,山上植被覆盖较少。隧道进出口处自然坡度2045,自然条件不好。 1.2工程地质 隧道地层岩性:隧道地层为片麻岩。洞身主要位于片麻岩中,灰色,弱风化,节理裂缝隙较发育,岩体呈块状、碎石状构造。 1.3水文地质 本隧道地下水类型主要为基岩裂隙水。基岩裂隙水:由于该隧道围岩多为片麻岩,雨季地下水会对施工造成较大影响。2.隧道开挖方案 2.1明洞及洞门开挖方案 明洞段开挖先进展仰坡锚喷加固后,采用明挖的方式进展开挖洞门为翼墙式洞门w=170。洞口构造段施工测量放样,确定洞口准确位置。并详
3、细计算各段的坐标及尺寸,做好与之相应的模板及支撑的设计。 2.2进洞方案 首先开挖并施作洞口边仰坡截水沟,以截排地表水,截水天沟距边仰坡开挖边缘不小于10m,沟底纵坡不小于1。排水沟与路基排水系统相衔接。机械或人工不能直接开挖的土石方,采用浅孔台阶控制爆破开挖。开挖形成的坡面按设计要求及时进展封闭防护,防止长时间暴露,造成坡面坍塌。对开挖面进展注浆封闭,并及时施工支护。 2.3台阶法开挖方案 本隧道级围岩共71m,级围岩总长度为91m,级围岩总长度为144m,采用台阶法开挖。 2.3.1开挖工艺流程 台阶法开挖施工工艺流程见下列图。台阶法开挖施工工艺流程图2.3.2施工工艺 台阶法开挖施工工序
4、见下列图。 台阶法开挖施工工艺流程图2.3.3施工方法步骤 示意图说明第一步钻眼爆破,台阶法开挖。根据地质情况,必要时先施作拱部超前小导管,然后开挖1部土石方,及时施作初喷4cm厚微纤维砼,再图纸要求施作锚杆;再安装格栅钢架;挂钢筋网;最后复喷砼至设计厚度,上断面每循环进尺为.5m 第 二 步钻眼爆破,台阶法开挖。待1部进尺6-10m后,及时开挖2部土石方,并及时施作初喷4cm厚微纤维砼,然后在边墙按图纸要求施作锚杆;接长格栅钢架;在拱墙、仰拱挂钢筋网;最后复喷砼至设计厚度,下断面开挖距 第 三 步仰拱、构造防水及二次衬砌:初期支护完成后,可根据实际情况安排施工仰拱,仰拱完成后及时进展仰拱填充
5、,之后按要求施作构造防水设施,主要是铺设防水板、横纵透水盲管、安装施工缝止水带,待构造防水设施安装完成后绑扎二衬钢筋、液压衬砌台车就位进展二衬砼浇筑。 第 四 步水沟电缆槽:待洞其他土建工程完成后,及时施作水沟电缆槽,采用隧道全长连续施作,以利控制其线型和几何尺寸3.新奥法施工方案设计 3.1新奥法施工总体原则 以往,人们都认为在地层中开挖坑道必然要引起围岩坍塌掉落,开挖的断面越大,坍塌的围也越大。因此,传统的隧道构造设计方法是将围岩看成是必然要松弛塌落,而成为作用于支护构造上的荷载。传统的隧道施工方法则是将隧道断面分成为假设干小块进展开挖,随挖随用钢材或木材支撑,然后,从上到下,或从下到上砌
6、筑刚性衬砌。这也是和当时的机械设备、建筑材料、技术水平相一致的。近十几年来,岩石锚杆、喷射混凝土的机械和岩石力学方面的进展,人们对开挖隧道过程中所出现的围岩变形、松弛、崩塌等现象有了深入的认识,为提出新的、经济的隧道施工方法创造了条件。1963年,由奥地利学者L腊布兹维奇教授命名为新奥地利隧道施工法NewAstriaTunnellingMethod,简称新奥法NATM正式出台。它是以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段,以锚杆、喷射混凝土为主要支护方法,理论、量测和经历相结合的一种施工方法。同时又是一系列指导隧道设计和施工的原则,其中包括:1.因为岩体是隧道构造体系中的主要承载单元,所以在施工中必
7、须充分保护岩体,尽量减少对它的扰动,防止过度破坏岩体的强度。为此,施工中断面分块不宜过多,开挖应当采用光面爆破、预裂爆破或机械掘进。2.为了充分发挥岩体的承载能力,应允许并控制岩体的变形。一方面允许变形,使围岩中能形成承载环;另一方面又必须限制它,使岩体不致过度松弛而丧失或大大降低承载能力。为此,在施工中应采用能与围岩密贴、及时砌筑又能随时加强的柔性支护构造,例如,锚喷支护等。这样,就能通过调整支护构造的强度、刚度和参与工作的时间包括底拱闭合时间来控制岩体的变形。3.为了改善支护构造的受力性能,施工中应尽快使之闭合,而成为封闭的筒形构造。另外,隧道断面形状要尽可能地圆顺,以防止拐角处的应力集中
8、。4.在施工的各个阶段,应进展现场量测监视,及时提出可靠的、数量足够的量测信息,如坑道周边的位移或收敛、接触应力等。并及时反应用来指导施工和修改设计。及时砌筑又能随时加强的柔性支护构造,例如,锚喷支护等。这样,就能通过调整支护构造的强度、刚度和参与工作的时间包括底拱闭合时间来控制岩体的变形。5.为了敷设防水层,或为了承受由于锚杆锈蚀,围岩性质恶化、流变、膨胀所引起的后续荷载,采用复合式衬砌。上述新奥法的根本原则可扼要的概括为:少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭。 3.2新奥法总体施工方案和部署1、该隧道整体高宽比都小于1.7,可以采用光面爆破开挖,但应控制好爆破用药量,减少对围岩的扰动,保证开挖轮
9、廓圆顺,减少超挖,不允许欠挖。2、初次支护紧跟开挖面,爆破以后立即对围岩进展初喷、打设锚杆、挂钢筋网、初喷厚度不小于4mm,喷射砼分13次复喷到达设计要求,并覆盖钢筋网和锚杆露头。中空锚杆施工采用专门设备和专用工艺。要求注浆饱满。3、钢筋网必须单根现场绑扎,并随岩面起伏,贴岩面。4、初期支护到达设计要求后的地段距开挖面的距离不得大于10m。 5、二次衬砌砼浇筑采用机械泵送,一次成型。 6、加强施工监控量测工作,及时掌握围岩衬砌的应力、应变状态。量测信息应及时反应,施工、监理、设计随时掌握围岩和构造的工作状态,以便及时调整设计参数,制定合理的施工措施和支护手段,节约工程费用,保证施工平安。 3.
10、3洞门施工方法 洞口开挖采用开挖一段,防护一段的原则进展。明洞开挖时随时核对地质与地下水状态,如发现与设计不符及时提出,以便修正设计。施工中假设遇地下水,先取样化验,了解有否侵蚀性,以便决定是否变更水泥品种,调整水灰比或采取其它措施,以防侵蚀。明洞施工采用流水作业,逐段成型。仰拱填充不得与仰拱混凝土同时灌注,且不留纵向施工缝;仰拱施工前严格清底,不得留有虚碴杂物和积水。明洞回填料符合设计要求,分层填筑,每层厚度不大于30cm,左右对称回填。码砌及浆砌分层错缝进展、夯填密实,确保施工质量。明洞设置变形缝处变形缝两侧设置不小于一组沉降观测点,以便记录施工阶段及至铺轨前的沉降级差异情况数据。为保证洞
11、门美观,测量放线一定要准确,施工前要做好大样板并挂线,棱角要清楚,墙体坡度顺直符合设计;端墙混凝土一次灌注,施工前严格检查、检修拌和站、混凝土运输车、混凝土输送泵等施工主要设备,防止出现灌注中发生故障;灌注时从下向上、左右对称灌注混凝土。 3.4洞身施工方法 该隧道采用新奥法施工,新奥法的根本概念是以控制爆破(光面爆破、预裂爆破等)为开挖方法;以喷锚作为主要支护手段,通过监测控制围岩变形,动态修正设计参数和变动施工方法的隧道施工理念,其核心容是充分发挥围岩的自承能力。隧道不良地质地段施工坚持弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测的原则。开挖前,采用超前钻孔机并辅以TSP203和红外线探水仪做好
12、超前地质预报,根据预测结果采取对应的开挖方法和支护措施,如需变更提前上报业主设计,做好相应的变更方案和应急措施。采用光面爆破或预裂爆破,减少对周边围岩的扰动,开挖后及时支护,保证开挖成型质量。隧道施工过程中进展监控量测,及时掌握围岩动态和支护工作状态,保证围岩稳定和施工平安。经过现场试验,确定合理的爆破参数,周边眼采用光爆小药卷不耦合装药,选择合理周边眼间距和光面层厚度,以确保光面爆破。施工时设备操作人员相对固定,以利于提高钻眼质量。成立超欠挖管理领导小组,编制超欠挖管理方法,制订详细的奖罚措施,并严格执行。派专人负责超欠挖控制,每次爆破由专业工程师值班检查监视爆破全过程,以保证钻爆作业按设计进展。每循环用断面仪对开挖面进展检查,并根据检查结果进展分析,及时将分析的信息反应到施工中,不断优化设计,以进一步改良光面爆破质量。 3.5断面开挖方法 本隧道级围岩共71m,级围岩总长度为91m,级围岩总长度为144m,采用台阶法施工。台阶法施工将断面分为上下两局部,为了保证开挖轮廓圆顺、准确,维护围岩自身承载能力,减少对围岩的扰动,拱部及边墙采用光面爆破。上台阶断面采用简易工作台架、YT28风钻钻孔;下台阶断面采用凿岩机钻孔,围岩开挖进尺2.5m。采用装载机装渣,自卸汽车运渣。全断面液压衬砌钢模台车衬砌。