隧道施工方案 措施和方法

2021-11-05 10:43:08 字數 4654 閱讀 4066

1指導思想

根據本工程特點、重點和難點,確定本標段施工指導思想為:科技引路,快速均衡,文明安全,質量零缺陷。

科技引路:成立科技科,以專案為依託,開展技術攻關。運用先進的地質預報裝置和量測裝置。

開展定期定段落的地質超前預報和施工監控量測工作,並利用預報地質資料採用3d-σ軟體進行開挖工況施工模擬分析,做到施工前心中有數,應對有方,避免災害和坍塌事故,為快速施工提供強有力的技術支援。

快速均衡:運用公司上市後引進的國外先進的掘進、裝碴、運輸、支護、襯砌裝置,將日開挖迴圈控制為兩個,確保每迴圈進尺5公尺,使正常開挖日進尺達10公尺以上,月均進尺達250公尺以上。

文明安全:施工全過程實現「五化」。即各項臨時設施工廠化;開挖定位、初期支護、砼生產等施工控制智慧型化;工序作業專業化;施工手段機械化;過程管理制度化。

質量零缺陷:引入國外先進管理理念,追求質量零缺陷。在常規的質量管理工作之外,本標段工程採用地質雷達對初期支護和襯砌進行全過程檢測,對已施工的隱蔽工程質量進行定性定量分析,並將發現的質量問題在施工過程中加以補救。

2施工方案

2.1總體施工方案

根據施工指導思想,結合本工程的特、重、難點制定施工總體方案為:無軌運輸、全斷面掘進施工方案,包含三方面內容:一是科學預報超前,二是快速均衡施工,三是嚴格檢測質量零缺陷。

按照招標檔案,為繞避進口破碎ⅱ類圍岩段狹窄的施工場地,同時考慮為西線隧道施工創造條件。在東、西兩線隧道間設定乙個長180m,坡率為8%,與東線正洞斜交45°的斜井作為施工作業口。因此,施工場地,臨時設施均設定在斜井井口。

斜井進入正洞後,迅速向出口方向掘進,出口掘進270m以後斜井工區同時展開進口方向施工,進口貫通後,將斜井機械抽水改為進口正洞順坡自然排水,出碴進料仍為斜井方案。

2.1.1快速均衡施工

斜井出口工區為主攻口,配備鑽眼深度5.5m,進尺5m,超挖控制在8%,乙個迴圈僅170分鐘的amv三臂全電腦台車,從量測布孔到鑽眼作業全過程均由電腦控制;配備裝碴能力達352m3/h的broyt液壓鏟裝機裝碴;配備19.5t的volvo自卸汽車運碴配備工作能力達15m3/h的amv7450型噴漿機械人為噴射砼裝置;配備總工率為550kw的通風裝置通風;配備集中砼拌合站,砼攪拌運輸車、砼輸送幫浦、襯砌台車組成的襯砌施工裝置,兼顧斜井進、出口兩個工區施工。

進口工區為輔助工區,配備台架、裝載機、自卸汽車施工。主攻口最低月掘進尺108m,最高月掘進尺280m,平均月掘進尺256m,襯砌月均進尺180m。

2.1.2科學預報超前

本工程不良地質情況為12條斷層和岩爆。據有關資料,已施工的鐵路秦嶺隧道在dyk64+505~+530段埋深為60m左右洞口地段為岩爆明顯發生段。dyk64+530~+807段偶而也有岩爆發生,dyk64+827~dyk65+150段為岩爆明顯發生段。

dyk64+807~+827、dyk65+135~+200段為岩爆發生強烈地段,以上地段與本標段工程位置相近,岩層相似,且岩爆均發生在埋深不深地段,施工中必須高度重視。為確保快速掘進暢通無阻,擬配備tsp203超前地質預報系統,充分利用已施工的秦嶺鐵路隧道的施工地質資料和病害資料,開展每月定期和不良地質重點地段的超前預報工作。對設計院提供的地質資料加以複核,並採用3d-σ軟體進行工況模擬分析,為正確制定施工方法和措施提供科學依據,輔佐施工正常開展。

因此地質超前預報工作主要任務是針對12條斷層帶(斷層帶詳細資料見第5.3條附表),尤其是對fq4、fsn16、fsn17三條影響洞身長度達40m以上斷層的預報工作。分析圍岩區域性坍塌的可能性、發生大變形的可能性及支護引數是否合理,並提出相應措施;另參考鐵路秦嶺隧道岩爆情況,重點對k65+000~k65+600段利用測得的地應力引數,運用3d-σ軟體進行工況模擬分析,預報岩爆發生的可能性並提出應對措施。

2.1.3嚴格檢測質量零缺陷

對本標段初期支護和二次襯砌質量採用sir-200型地質雷達探測儀進行檢測並定性定量分析。其檢測密度為初期支護每150m,二次襯砌每200m進行一次,檢測專案為拱頂、起拱線邊牆三條線,其中起拱線與邊牆的檢測位置交錯布置,對發現問題及時補救,努力實現質量零缺陷。

2.2其他分項施工方案

2.2.1通風

本隧採用壓入式通風,風機設在斜井井口,開挖初期(700m以內)採用單風機單風管通風,開挖在700~2000範圍採用雙風機雙風管通風,開挖大於2000m時,在洞內增加一台風機串聯加強通風。

2.2.2排水

本標段採用斜井進洞,斜井為下坡,施工時,每隔一段距離設一集水池,機械抽水排出洞外,正洞為上坡,正洞進口方向貫通以前,採用在洞內設集水池,經斜井機械抽水排出洞外,正洞進口方向貫通後,採用順坡自然排水。於洞外設沉澱池,對洞內排水淨化後排放,防止汙染水源。

2.2.3供電

(1)施工用電

施工用電採用搭接西康鐵路高壓電(10kv)至斜井口,洞口配置三颱 200kw內燃發電機備用。洞口變壓器容量滿足洞內施工500~600m要求,當作業面超過600m後,線路末端電壓降很大,採用高壓進洞方案,用10kv高壓電纜進洞,洞內設變電站,配備2臺500kva變壓器每400m交替隨掘進長度延伸。洞內施工動力供電線路採用400/230v三相五線電纜,動力裝置電壓採用三相380v。

斜井及正洞進口方向抽水裝置採用雙迴路供電系統,所有施工用電符合施工規範和用電安全要求。

(2)施工照明

成洞地段照明用電電壓220v,作業地段照明電壓36v,由36v低壓變壓器輸出,白熾燈照明,施工地段照明每平方公尺不低於15w,成洞地段每10m安裝一盞60w燈泡。

2.2.4斜井

斜井採用全斷面開挖,無軌運輸,進洞前對洞口邊仰坡進行噴錨加固,超前錨桿加固洞口,採用amv三臂全電腦液壓鑿岩台車鑽孔,光面爆破,broyt液壓鏟裝機裝碴,自卸汽車運輸,拱牆系統錨桿,區域性掛網,噴砼支護。斜井設為雙車道,斜井斷面尺寸如右圖示。

3技術措施

3.1超前地質預報

採用tsp203超前地質預報系統每月對前方150~300m

進行**,及時準確的將分析結果反饋到第一線,有效的

制定施工方案和方法指導施工,確保合同工期的兌現。

tsp203超前地質預報系統工作前需在隧道左側或右側邊牆上打爆破孔和接收器孔。工作時先安裝接收器,然後逐孔爆破,同時接收**波訊號。為了保證預報準確,採集資料時要求隧道掌子面停止作業。

下圖為tsp系統工作示意圖。

根據地質構造變化情況和施工安排需要,每150~300m進行一次超前預報。

3.2工況數值模擬分析

⑴工況數值模擬分析目的

採用3d-σ軟體對隧道整體結構支護進行工況模擬分析,掌握支護結構在開挖過程中的受力狀態及地質構造對結構受力的不利影響,得出結構的受力情況,再針對結構內力調整相應的支護方法及施工順序,確保在結構穩定、施工安全的前提下,滿足施工進度要求。

⑵工況數值模擬分析方法

利用已貫通的鐵路平導和本隧道工程的超前地質預報和測試工作,提前探明地質,獲得地層引數(初始地應力引數、岩體物理力學引數),結合擬採用的施工方法,根據結構斷面,施工開挖方案,施工作業方式,包括分部開挖步序,支護結構形式和施作時機等具體施工步驟,選擇相應的分析域,模擬施工作業流程,進行三維彈塑性有限元數值分析(3d-σ軟體),得出施工前後地層的應力場和位移場、塑性區情況以及支護結構內力,為現場施工技術人員提供進行優化設計、施工的數值和理論上的依據。

⑶工況數值模擬分析結果與應用

計算結果包括各施工段不同的圍岩特性、不同開挖方案下的圍岩應力場、隧道周邊(拱頂、牆頂、牆中)的最大位移,以及地面沉降和圍岩屈服區、主應力等值線等。通過分析結果,闡明各施工階段圍岩和支護應力隨時間的增長變化、應力集中位置、最危險的部位以及預報到達危險的時刻,進而建議合理的開挖方案和支護措施,另外還應結合現場監控量測,根據實測資料,反演設計的合理引數,指導設計修正。

⑷本標段(k64+796~k67+796)模擬分析內容

a.斜井方案分析:如從右側打斜井進洞,對擬採取的進洞方式、洞口加固方案、圍岩穩定性、支護結構、與正洞交叉處結構等進行模擬分析後,進一步制定詳細的施工方案與措施。

b.對洞口加強段(k64+796~+852)的圍岩穩定性、支護結構進行分析。

c.根據施工順序,對各圍岩類別(ⅱ~ⅴ)的穩定性及支護結構引數進行分析,包括圍岩變形、應力應變、圍岩屈服區變化情況,接觸面、噴層受力情況、錨桿的受力情況、ⅲ類超前錨桿、ⅱ類超前小導管受力情況。從而決定是否制定新的支護引數,或者是否要調整施工方案等,以指導施工。

d.斷層破碎帶對結構的影響分析:要盡量探明地質的複雜性態,得到合理的地層引數,對k65+105~+136的fsn5斷層帶,k65+271~+332的fsn3、fsn4斷層帶, k66+005~+055的fsn8 、fsn6斷層帶,k66+562~+772的fsn9斷層帶,k67+135~+398的fsn11~ fsn15斷層帶,分析圍岩區域性坍塌的可能性及支護引數是否合理;對fq4、fsn16 fsn17斷層帶通過洞身長度在40m以上,分析圍岩區域性坍塌的可能性、發生大變形的可能性及支護引數是否合理,並提出相應的加固措施。

e.岩爆**:根據測得的地應力引數,通過模擬分析,**岩爆發生的可能性並提出採取的處理措施。

f.對行車橫通道交叉口處、緊急停車帶處復合襯砌支護引數進行分析檢算。

3.3監控量測

⑴監控量測的目的:

為了掌握圍岩在施工中的動態,以便控制圍岩變形;了解支護結構的效果,及時採取相應措施,保證施工安全;及時修正支護引數,保證隧道既穩定且經濟。

量測專案如下表:

隧道監控量測專案表

⑵ 監控量測在隧道施工中的運用

① 洞內周邊位移量測

洞內周邊位移量測採用taps202隧道斷面測量儀、wrm-4周邊收斂儀進行,根據設計與現場實際情況,選定每15公尺乙個斷面,並距開挖工作面2公尺的範圍內安設,開挖爆破前讀取初始讀數,爆破後24h內讀取第二次讀數,量測頻率按下錶進行。

周邊收斂量測頻率表

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