暗挖隧道施工.1
区间暗挖隧道左线起讫里程:CK13+437.5~CK14+689.65,长1267.87m,右线起讫里程:CK13+435~CK14+689.65,长1262.484m,左右线线间距为13.2m。隧道断面为马蹄形断面。
本标段暗挖部分共设活塞风井两座,TVF机械风井一座。其中1号风井为活塞风井,设在深南大道南侧区间左线的正上方,里程CK13+805,风井为内净空4.6m³6.0m的矩形断面,深30.01m。2号风井为活塞风井,设在深南大道中央绿化带内,在区间右线正上方,里程CK14+115,风井为内净空4.6m³6.0m的矩形断面,深31.2m。3号风井为TVF机械风井,设在区间右线CK14+139右侧距线路中线47.2m处,风井为内净空4.6m³6.4m的矩形断面,深30.05m。1号、2号、3号风井在施工期间均作为施工竖井。
在3号风井与正洞间设横通道,横通道设计为双层风道,长64.6m,断面为9.0m³5.0m,9.75m³5.0m的直墙弧形拱断面;在区间CK14+163处,左右线间设排水泵房及联络通道,通道与左右线中线垂直,泵房上方设管道井通至地面。
左右线隧道之间,设五处施工通道,为解决正洞轨道与3号竖井连通的问题,在横通道右侧向侨城东方向增设一条与右线斜交45°的斜施工通道。施工通道断面为3.5m³3.7m的弧形断面。
本区间暗挖段分3个工作区进行施工,其中1号井工作区自1号井向竹子林方向施工,与明暗挖分界暗挖工作区贯通后,向侨城东方向施工至3号井;2号、3号井工作区,从2号、3号井向侨城东方向施工与侨城东站贯通。
6.1风井开挖及支护
区间暗挖隧道,首先安排1号、2号、3号风井的施工,根据地质资料显示,1号、2号、3号风井自上而下穿越素填土层,砾质粘性土层,全风化~微风化花岗岩层。地下水位在地表下5.0m左右。
风井施工采用人工开挖人工装碴,吊车提升,吊斗出碴,钢筋网、格栅钢架、喷砼初期支护,C25钢筋砼模筑衬砌。风井施工程序如下图:
施工准备测量定位设置安全栏杆锁口开挖锁口圈施作开挖土层0.75m初期支护二次衬砌爆破开挖岩层初期支护二次衬砌设置防水墙6.1.1风井开挖 土层地段风井施工采用人工配风镐开挖,吊车提升,吊斗出碴,循环进尺不大于0.75m,初期支护,模筑砼紧跟。挖至地下水位以下时,井底设积水坑,用抽水机抽水至井外。
岩层地段风井采用钻爆法开挖。爆破开挖断面:1、2号风井为7.4m³6.0m,3号风井为7.8m³6.0m,为取得好的爆破效果,减小爆破振动,爆破采用分部开挖,微差爆破。
I部24m2,采用单排孔楔形掏槽,光面爆破,参数为:周边眼间距45cm(外插角尽可能小),其它炮眼间距80-90cm,循环进尺1.0m,掏槽孔深1.2m,其它炮眼深1.0m,炸药单耗1.05kg/m3;Ⅱ部20.4 m2(22.8 m2),在I部爆破创造出临空面之后,Ⅱ部采用小台阶爆破,其参数为:周边眼间距45cm(外插角尽可能小),其它炮眼间距90cm,循环进尺1.0m ,炸药单耗0.83kg/m3。掏槽和掘进眼炸药选用防水较好的乳化炸药,周边眼则采用小直径低爆速的光爆药卷。
6.1.2风井支护 风井支护紧跟开挖之后进行,其工序流程为: 1、喷射C20砼,厚度5cm,将围岩面封闭。
2、架立格栅钢架。格栅钢架在井外分节预制,井内栓接成型。为了加工、安装方便,每环钢架分8节预制,格栅钢架固定采用钢筋锚杆打入地层,钢架整体挂在锚杆上。
3、喷射砼至设计厚度,为了解决喷砼过程中粉尘浓度高、回弹量大等问题,采用湿喷工艺。
湿喷分三次喷至设计厚度(30cm),两层喷射的时间间隔为15~20min。为防止回弹物附着在未喷的围岩面上而影响喷层与岩面的粘结力,喷射时按自下而上的顺序进行,喷前先找平受喷面的凹处,再将喷头按螺旋形缓慢均匀移动,力求喷出的砼层面平顺光滑。湿喷砼施工工艺将在6.8.4湿喷砼施工工艺节中详细叙述。
1号、2号风井及3号风井自地面下20m内,采用格栅钢架与喷砼C20作初期支护,3号风井下部10.5m穿过中~微风化花岗岩,其初期支护采用锚杆网喷C20砼,厚度100mm。锚杆为砂浆钢筋锚杆,掺加早
强剂,锚杆钻眼用气腿式YT-28型凿岩机,注浆时注到约眼深的2/3时停止注浆,将锚杆插入孔内,直至砂浆挤出为止。锚杆外露长度,与喷射砼的厚度相等,作为喷砼厚度的标志。锚杆施工工艺将在6.8.3节中详细叙述。
锚杆打设完成之后,初喷砼5cm,挂设钢筋网,钢筋网在现场预制成网片,成片安设,搭接长度不小于200mm,钢筋网与锚杆联结牢固,喷射时钢筋不得晃动,钢筋网在初喷完成后铺设。
4、风井内衬为模筑C25钢筋砼,厚度400mm。在土质地段二次衬砌紧跟开挖,在进行下道开挖之前,绑扎钢筋,支立模型板,浇筑砼,待砼强度达到设计强度的80%以后,再进行下一循环的开挖。
进入岩层地段,开挖进程中暂不做二衬,待风井挖至设计高程后,再从下向上搭接脚手架、立模板浇注二次衬砌砼,以加快施工进度。
1号、2号风井在二次衬砌时,根据隧道开挖轮廓预留隧道洞口,3号风井在二次衬砌时,根据风道开挖轮廓预留上下风道洞口。
6.2横通道、联络通道、施工通道开挖及支护
在区间CK14+139处,3号风井与正洞间设横通道,横通道中线与左右线线路中线垂直,横通道全长64.6m,断面为9.0m³5.0m、9.75³5.0m的直墙弧形拱断面。该横通道设计为双层风道,施工期间起施工通道的作用。
在区间CK14+163处,左右线间设排水泵房及联络通道,泵房上方设管道井通至地面,联络通道中线与左右线路中线垂直。联络通道断面为4.0m³3.7m,长8.1m。
在区间隧道暗挖段左右线隧道之间,设五处施工通道,具体里程
为右CK13+750~左CK13+763、右CK13+863.2~左CK13+850、右CK14+200~左CK14+213.2、右CK14+363.2~左CK14+350、右CK14+500~左CK14+513.0,通道断面为3.5m³3.7m的弧形断面,通道与正线交角为45°。为了解决正洞轨道与竖井连通运输的问题,在横通道接近右线处向侨城东方向,增设一条与右线中线斜交为45°的斜施工通道,长28.2m。
6.2.1横通道的开挖、支护 根据地质资料,3号风井的通道顶部多数位于强~中风化花岗岩层中,个别地段位于砾层粘性土层中,横通道下部位于微风化花岗层中,因通道断面高,为方便施工,通道施工采用台阶法施工,上、中部开挖支护完毕后,安排下部开挖支护,以减少翻碴次数。衬砌则先安排下层风道施工,下层风道衬砌结束后,安排上层衬砌施工,施工工序如图: Ⅱ1Ⅸ3ⅣⅧ5ⅥⅦ1、横通道的开挖
3号井开挖至横通道上部位置(横通道起拱线下0.5m)时,风井停止下挖,精确测出横通道位置,在风井初期支护面上画出开挖轮廓,沿开挖轮廓内挖出0.3m宽、0.3m深的槽,在槽内立设拱部格栅钢架,钢架与风井初期支护用连接钢筋焊接,然后打设拱部超前小导管,注浆预加固地层,喷砼履盖钢架,构成风井与横通道衔接面的支护体系后,开挖横通道上部断面,上部施工4m~5m后,向下挖风井至横通道中部位置与上部施工方法相同,进行中部施工。上部、中部全部施工完毕后,向下挖风井至横通道底部,与上部施工方法相同,进行下部施工。下部施工结束后,向下挖风井至设计标高。
风井土层采用人工开挖,岩层地段采用钻爆法施工,为了减小爆破振动,其中拱部采用光面爆破,楔形掏槽,非电毫秒雷管微差起爆。中部、下部采用预裂、微差爆破,循环进尺均为1.0m。
爆破参数见下表:
爆 破 参 数
部位 爆破 循环 周边眼开挖断面 炮眼(m2) 13.36 27.45 20.43~25.01 比装药量(kg/m) 3总装药量(kg) 14.7 28.8 20.6~25.3 方法 进尺(m) 间距(m) 1.0 1.0 1.0 0.45 0.40 0.40 个数 66 78 58~66 拱部 光面 中部 预裂 下部 预裂 1.10 1.05 1.01 2、横通道支护
横通道初期支护紧跟开挖工序,以保证施工安全,通道拱部由于位于风化岩层或砾质粘土层中,初期支护采用Ф22主筋格栅钢架,间距1.0m;Ф22超前锚杆,长3.5m,环向间距0.5m;φ6钢筋网,网
格150mm³150mm;C20喷射砼,厚0.3m。通道中、下部位于岩层中,初期支护采用φ6钢筋网,网格150mm³150mm;Ф22系统锚杆,纵横间距为 1.2m;C20喷射砼,厚0.1m。
横通道二次衬砌,首先安排下层风道施工。下层联络通道封堵施工,考虑施工方便,安排在区间施工完毕后进行。
6.2.2联络通道及施工通道的开挖、支护 1、土层地段开挖、支护
根据地质资料显示:右CK13+750~左CK13+763,右CK13+863.2~左CK13+850,右CK14+200~左CK14+213.2,右CK14+363.2~左CK 14+350,右CK14+500~左CK14+513.0等,五处施工通道位于砾质粘性土层、强风化花岗岩层中。故此五处施工通道施工采用台阶法开挖,预留核心土,循环进尺为1.0m。拱部采用超前小导管预支护,超前小导管采用Ф32钢管,长3.5m,环向间距0.3m,纵向搭接长度不小于1.0m。拱墙采用工字钢钢架,纵向间距1.0m,φ6A3钢筋网,网格150mm³150mm,喷砼厚度为0.25m。
施工作业程序见下图:
工作准备拱部超前小导管施作注 浆立设工字钢架、挂网拱部环形开挖出 碴立设工字钢架、挂网喷 砼出 碴下部开挖喷 砼
2、岩层地段开挖、支护
CK14+163处的联络通道及CK14+139处为施工运输增加的斜通道,均位于微风化的花岗岩地层中,施工采用全断面钻爆法施工,YT-28风钻钻孔、光面爆破,非电毫秒雷管微差起爆。
爆破参数为:周边眼间距0.45m,其它炮眼间距为0.7~0.75m,循环进尺1.0m,楔形掏槽,掏槽孔深1.2m,其它炮孔深1.0m,炸药单耗1.15kg/m3。施工支护紧跟开挖:采用Ф22局部锚杆,长2.0m,C20喷射砼,厚度为0.1m。施工通道无二次衬砌,CK14+163处联络通道的衬砌和泵房的施作安排在正洞开挖施工完毕后进行。
施工通道的封堵、回填安排到正洞施工完毕后进行,施工通道的封堵、回填严格按设计进行,交叉口口部采用1.0m厚M7.5浆砌片石封堵,通道中间拱部2.0m采用C15砼,其它部位采用夯实粘土回填。
管道井φ1200mm,深26m,采用人工挖孔桩方式开挖支护,紧跟二次衬砌。井口距地面1.6m,以砖墙围护并高出地面0.3m,以防止地表水流入井内。施工时,用作下料井。 6.3洞身开挖及初期支护
竹子林至侨城东区间隧道从深南大道南斜穿至深南大道地下,顶部覆土9.2~23.1m,地表地形略起伏。左线起讫里程为CK13+437.5~CK14+689.65,长1267.87m,右线起讫里程为CK13+435~CK14+689.65,长1262.484m,左右线间距为13.2m。
区间隧道洞身大部分穿越地层为砾质粘性土及全风化、强风化花岗岩,部分或局部在中风化或弱风化花岗岩中穿过,CK13+435~+550段隧道拱顶上覆饱和状砾砂层。
本工程地下水较少,但对砼结构和钢结构具有弱酸性腐蚀及弱腐蚀。
洞身开挖后,施作的初期支护必须有足够的强度和刚度,以保持围岩的稳定性和施工的安全性。
根据以上特点,我们采用“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测、控下沉”的二十一字施工原则。
管超前—在工作面开挖前,沿隧道拱部周边按设计打入超前小导管,以架立的格栅钢架为支点,起超前支护的作用。
严注浆—在打设超前小导管后,根据地层地质情况,注浆填充围岩孔隙加固地层,使松散的围岩胶结成整体,增强围岩的自稳能力和超前小导管一起,形成纵向超前支护体系,防止工作面失稳。
短开挖—每次开挖循环进尺要短,开挖和支护时间尽可能缩短。 强支护—采用格栅钢架和喷砼进行较强的早期支护。 早封闭—开挖后初期支护要尽早封闭成环,以改善受力条件。 勤量测—量测是对施工过程中围岩及结构变化情况进行动态跟踪的主要手段,对围岩和支护结构的应力,应变监测,根据监测数据绘制位移——时间曲线,当位移——时间曲线出现反弯点时,表明围岩和支护已呈不稳定状态,必须加密监视,加强支护,确保施工安全。
控下沉—严格控制地表的沉降变形拱顶下沉,确保地面建筑和地下管线的安全及隧道施工安全,是城市地铁隧道施工最重要的保证指标之一。
本区间暗挖段分3个工作区施工,明暗挖分界暗挖工作区向侨城东方向掘进,开挖长度约125m ,里程范围为CK13+435~CK13+560;1号井工作区首先向竹子林方向掘进约245m,与明暗挖分界暗挖工作区贯通,贯通后向侨城东方向掘进约334m与3号井贯通。1号井工作区开挖任务约579m,里程范围为CK13+560~CK14+139;2号、3号井工
作区向侨城东方向掘进,与侨城东站贯通,开挖长度约575m,里程范围CK14+115~CK14+689.65。
区间隧道采用台阶法施工。上台阶弧形导坑,各工区施工方法一致:土层为人工配风镐开挖,留核心土,岩层为微振动控制爆破法开挖。下台阶的施工:1号井与2号、3号井工作区内:土层为人工配风镐开挖,岩层为微振动控制爆破法开挖,履带式侧翻装载机装碴,梭式矿车运碴;明暗挖分界暗挖工作区施工方法为:履带式挖掘机开挖人工配合装碴,4.5T自卸汽车运输。
由于左右线间距为13.2m,净剩土体过薄,左右线并行开挖对安全不利,施工时控制两工作面相距60m左右,以减少对围岩的扰动。
6.3.1明暗挖分界处洞口施工 本标段明挖段基坑围护、基坑开挖、边坡支护施工结束后,紧靠明暗挖分界处施作20m 正线明挖结构,为暗挖提供施工条件。
洞口施工前,对边、仰坡进行安全检查,必要时,对边仰坡进行二次加固,疏通地面排水系统,保证洞顶边仰坡不受地表水影响。
在坡面上画出开挖轮廓,拱部沿开挖轮廓打设超前小导管(超前小导管长3.5m环向间距为0.3m),注浆预加固地层,以便开挖轮廓外 形成一个固结拱。开挖拱部0.6m,立设两榀格栅钢架,用定位钢筋固 定,拱脚打设锁脚钢管两根,喷射砼履盖格栅钢架,开挖0.75m,进入下一循环,拱部开挖5~6m后,下部进行开挖,下部开挖0.6m后,立设下部格栅钢架,钢架与拱部钢架栓接,用定位钢筋固定,喷射砼履盖格栅钢架,下部继续开挖0.75m,进入正洞施工。
6.3.2正洞与竖井、横通道、联络通道、施工通道衔接面施工 正洞与竖井、横通道、联络通道、施工通道衔接面处,断面复杂,
围岩自承能力因结构影响而减低,因断面变化,易产生应力集中,衔接面施工时,采取以下相应的技术措施,保证施工安全。
1、正洞与竖井衔接面施工:
本标段1号风井位于左线正上方,里程CK13+805处,2号风井位于右线正上方,里程CK14+115处。
风井开挖至隧道轮廓时,将风井格栅钢架断开,采用四根联结筋与上一环格栅连接,如下图所示,为正洞开挖预留位置,在正洞开挖时不致破坏风井初期支护。
风井开挖至正洞起拱线时,停止开挖,在风井初期支护面上画出开挖轮廓,在开挖轮廓内挖出0.3m宽,0.3m深的槽,在槽内立设格栅钢架,钢架与风井初期支护相连,然后打设拱部超前导管,注浆预加固地层,喷砼履盖钢架,构成风井与正洞衔接面的支护体系后,开挖上部断面,上部施工4m~5m后,向相反方向以同样方法开挖拱部4m~5m,下挖风井至隧道底标高,停止开挖,以开挖拱部的方法开挖下部。
2、正洞与横通道衔接面的施工
横通道高9.0~9.75m与正洞正交,正洞自横通道下部穿过。横通道施工的同时,施作左右线正洞衔接面施工。 3、由正洞开挖联络通道、施工通道的施工
正洞开挖支护至联络通道、施工通道时,在侧壁预留通道开挖轮廓,施工时,正洞格栅钢架应根据预留轮廓切断,利用连接筋与前后格栅钢架焊接,以保证初期支护的稳定。当正洞开挖面通过预留通道30m以上时,安排通道施工。
4、由施工通道开挖正洞
施工通道开挖正洞时,由于施工通道断面小,且底标高相同,开挖需向上挑顶,施工难度较大。施工时采取以下措施:
施工通道施工结束后,精确测出正洞中线,采用逐步扩挖法扩大断面至正洞断面,然后反向开挖渐变地段至要求高度和宽度。反向开挖时,做好施工超前支护。
6.3.3 Ⅱ类围岩开挖支护
该地质段施工里程:左CK13+437.5~左CK14+130,右CK13+435~右CK14+121、左CK14+210~左CK14+456,右CK14+207~右CK14+423、 左CK14+512~左CK14+689.65,右CK14+524~右CK14+689.65,
施工采用上、下台阶法。上部风镐、风铲人工开挖,留核心土,下台阶采用风镐配合人工开挖,机械装碴,循环进尺0.75m~1.0m。
作业程序说明:
(1)超前小导管作业,包括钻孔,布管注浆工作。 钻孔:超前小导管采用YT-28风钻。
布管:超前小导管选用Ф32mm、壁厚3.25mm,长3.5m的钢管加工而成。导管设于拱部范围内,环向间距0.3m,外插角7°~12°,每两榀格栅钢架打设一次,两次小导管纵向搭接长度≥1.0m,小导管尾端与钢架焊接为一体,注水泥、水玻璃双液浆,详见6.8.2“超前小导管注浆施工工艺”。
(2)上台阶弧形导坑开挖:人工沿拱部轮廓线开挖,预留核心土。循环进尺0.75~1.0m。
(3)初喷:在拱部开挖完后立即进行,以封闭、找平开挖面,防止表面剥离坍落,初喷层厚3~5cm。
(4)立格栅钢架:格栅钢架由主筋Ф22钢筋按设计焊接而成,格栅钢架安设紧贴初喷砼面,每排拱部钢架采用4根Ф16径向定位筋固定钢架,钢架间距0.75m ,钢架之间的纵向连接筋(Ф22mm钢筋)分别沿格栅钢架主筋每隔2m设一根,交替设置,与主筋焊接。拱脚处各设一根Ф32锁脚钢管,长2.5m。
挂网:钢筋网采用φ6mm、A3钢筋焊制,网格间距150mm³150mm,钢筋网在初喷和架立格栅钢架后铺设。
喷射砼:采用湿喷方式,复喷分2~3次达到设计厚度0.25~0.3m,掺加一定量的速凝剂提高早期强度。
(5)下台阶开挖,每次进尺1m。 (6)下台阶初喷。
(7)立设下部边墙和仰拱格栅钢架挂网,复喷至设计厚度。
6.3.4 Ⅳ类围岩开挖支护 施工里程:左CK14+130~+210,右CK14+121~+207、 左CK14+456~+512,右CK14+423~+524,该段采用上下台阶钻爆法,减震弱震控制爆破施工。
作业程序说明:
(1)上台阶弧形导坑开挖:YT-28风钻钻孔,弱震光面控制爆破,采用楔形掏槽方式,乳胶炸药,非电毫秒雷管微差起爆,人工扒碴。循环进尺1.2m。进度按两天三循环平均每天1.8m安排。
(2)上部喷射砼:采用湿喷方式,喷砼厚度为0.1m,局部锚杆:
φ22砂浆锚杆,2.0m/根。
(3)下台阶开挖:1号井工作区采用YT-28风钻钻孔,弱震预裂控制爆破,乳胶炸药,非电毫秒雷管微差起爆,机械出碴,循环进尺1.8m。
(4)下部喷射砼,采用湿喷方式,喷砼厚度为0.1m。 局部锚杆:φ22砂浆锚杆,2.0m/根。
6.3.5拱顶接近砂层地段开挖支护 CK13+435~+550段区间隧道根据地质资料显示,隧道顶部1.6m以上为砾砂层,砾砂层:饱和、无自稳能力、易坍塌,地质条件差,施工困难。
该段施工时,先作好地质超前预报,在开挖工作面上钻探测孔,孔深为开挖进尺的2倍,一当发现砂层,提前作好预防。钻探测孔,发现拱部距砂层的土层厚度很薄时,在原设计初期支护体系的基础上,拱部增加超前注浆导管,环向间距30cm,导管长6.0m,外插角为30°~ 40°,纵向间距为2.0m,注水泥—水玻璃双液浆,固结拱部开挖轮廓以外的土层或砂层,使拱顶部份形成一道厚约4.0m宽大于8m的固结拱,杜绝拱顶坍塌、涌砂、涌水事故的发生,确保施工安全。施工示意如下图:
砾砂层超前注浆导管L=6.0m砾质粘性土层Ⅱ超前注浆小导管L=3.5mⅣ在施工过程中,如果洞身穿透砂层时,采用以下方案施工:
(1)在封闭开挖工作面后,在工作面的周边及断面上均布设小导管,进行全断面加固并止水注浆,形式如下图所示,浆液采用普通水泥—水玻璃双液浆,注浆管长6.0m,加固范围为开挖轮廓线外3~4.5m 。
(2)该方案在洞内施工,由于注浆距离较短,开挖时严格遵照“管超前,严注浆,短开挖,强支护,勤量测,早封闭”的原则进行管理和施工。
程序作业说明: ① 注浆机理
在一定压力的推动下,混合后的双液浆通过含水砂层颗粒的间隙均匀渗透—扩散—固结砾砂层,而成为具有一定强度和较强止水性的砂层固结体,这样可保证隧道暗挖施工的安全 。
② 注浆材料
据以往经验,在本区间砾砂层采用普通水泥—水玻璃双液浆作为注浆材料,并按工艺要求选择外加剂。
水泥:选用标号不低于42.5强度等级的普通硅酸盐水泥。 水玻璃浆液:选用浓度35~40Be的水玻璃。 按照一定强度和凝胶时间的要求,配成注浆材料。
该浆液无毒无污染,渗透能力强,凝胶时间可控,结石体强度高,并且有微膨胀性,价格适中,施工工艺简单易行。
③ 注浆材料的配比:
水泥浆的水灰比采用0.8:1~0.5:1;水玻璃浓度为35~40Be,水泥浆与水玻璃的体积比宜为1:1~1:0.3。
④ 布孔下管工艺
根据地勘资料提供的砂层厚度,按砾砂层加固范围为开挖轮廓线外2m,以及开挖轮廓线内砾砂层部分,进行全断面布孔设计,采用相对坐标定位法定注浆孔的位置,并采用风钻钻孔和风镐顶进的工艺,将L=6m长的特制φ42,带注浆芯管的花管顶进到位。
⑤ 注浆工艺
根据注浆管长6m的控制条件进行注浆设计:一次注浆段长为4.5m,开挖长度为3.5m,留下1.0m后喷混凝土封闭工作面,然后进行下一循环注浆,如此循环进行施工。
⑥ 正确选择并严格控制注浆压力
砂层段隧道埋深较浅,注浆压力过小,浆液难以渗入砂层,注浆压力过大,不仅造成地层开裂,而且还会引起地面隆起。该段注浆压力选用0.5~1.0MPa。注浆过程中还要据观察压力变化,调节注浆压力,达到终压时即可结束注浆。
⑦ 注浆速度的选择和控制
注浆速度即注浆过程中心浆液流量,流量过大,则由于地层吸收不了而使压力过快升至终压;流量过小,则注浆时间延长,该段注浆过程中的注浆速度为30~50L/min。注浆过程中,要控制注浆速度,保证注浆质量。
⑧ 注浆结束的标准
砾砂层注浆后,要保证隧道开挖时不出现坍方、涌水、涌沙现象,因此,施工中采用双向指标控制注浆结束的标准,即定量注浆与定压相结合,注浆量达到设计注浆量,注浆压力达到设计终压。这样,就保证了浆液充填量,控制了注浆质量。
⑨ 注浆效果的检查与评价
注浆结束后,为保证注浆质量,采用分析法和钻检查孔法,对注浆段进行注浆效果检查,其方法是:
-- 分析法:对钻孔注浆记录进行分析、整理,对每个孔段的注浆压力,注浆量,串浆情况等进行分析,找出可能出现的薄弱部位。
-- 钻检查孔法:对可能出现的薄弱部位钻检查孔进行检查,检查孔深度一般为开挖长度,通过检查钻孔的难易程度、排出的岩粉中有无浆液凝胶体、封堵砂水的程度来分析注浆的效果。
6.3.6变断面、变工法地段的衔接施工 区间隧道左、右线在CK14+300处各设一道防护密闭隔离门。为此CK14+289.2~CK14+302.1长12.9m范围内,开挖断面扩大为高9.385m³宽9.36m的马蹄形断面。
根据地质资料显示,该段位于强风化花岗岩层中。由于左右线隔离门区段位于同一里程,线间距为13.2m,施工时两线间净剩岩柱不
足4m。为控制地层位移采用CRD法化大洞为小洞进行施工,其施工作业如下图:
超前预注浆管φ32³3.25L=2.5mⅡ (1)超前小导管作业: 超前小导管采用YT-28钻钻孔,安设拱部小导管注浆,超前加固地层。超前小导管环向间距0.3m,长2.5m,纵向搭接长度不小于1m。
(2)进行1部开挖,开挖循环进尺0.5m。
(3)Ⅱ部初期支护,1部开挖完后,初喷5cm砼封闭工作面,防止表面剥离坍落,按设计要求立设格栅钢架,安设中隔墙和临时仰拱钢格栅支撑。并挂网喷C20砼,及时封闭成环。
(4)在1部开挖进尺至2.5~3m时,进行3部开挖。
(5)Ⅳ部初期支护,立设边墙和仰拱格栅钢架,并立设中隔墙,挂网喷C20砼。
(6)在3部开挖全部结束后,由左侧导坑向前继续进行正洞施工,安排5部开挖。为避免5部7部开挖影响区间正线掘进:
①在1及3部开挖全部完成后再开始5、7部开挖。
②左右线均将1、3部安排在两中心线的外侧,先开挖支护。 ③1、3部开挖尺寸适当加大以便运输便道尽量顺直。
(7)Ⅵ部初期支护,立设拱部格栅钢架,中隔墙和临时仰拱,挂网并喷C20砼。
(8)在5部开挖进尺2.5~3m时,进行7部开挖。
(9)Ⅷ部初期支护,立设边墙、仰拱格栅钢架,并立设中隔墙,挂网喷C20砼。
(10)监控量测,结构位移稳定后,拆除中隔墙与临时支护。
6.4结构防水
竹子林—侨城东区间暗挖段隧道的二次衬砌采用C25防水钢筋砼,其抗渗标号不低于S8,初期支护和二次衬砌之间设置全封闭柔性防水层,初期支护设置注浆止水环,二次衬砌背后压浆封堵。
全封闭柔性防水层由1.5mm厚ECB防水板和350g/m2无纺布垫层组成。
变形缝处采用中置式橡胶止水带、防水嵌条等多道防水措施。施工缝处设两道缓膨型遇水膨胀橡胶止水条(BWⅡ型)作防水处理。
本区间地下水对砼结构具有弱酸性腐蚀,对钢结构具有弱腐蚀,因此,砼采用抗侵蚀性砼,其耐蚀系数不小于0.8。钢筋表面除锈,提高钢筋的耐腐蚀性。
1、防水原则
防水遵循:“以防为主、防排结合、刚柔相济、多道设防、因地制宜、综合治理”的原则。
2、防水等级
等级:防水标准为二级。
标准:结构不得有漏水,结构表面可有少量偶见的湿渍。 3、结构防水断面图
C20喷射混凝土2350g/m 无纺布1.5mm厚ECB板钢筋混凝土衬砌C25,S8线隧路道中中线线2.5m2.5m2.5mφ50硬塑料管泄水孔轨面隧道中线φ50硬塑料管泄水孔纵向施工缝排水沟排水沟断面防水图隧道排水系统平面4、注浆防水
初期支护与围岩之间的填充注浆、二次衬砌背后的压浆封堵构成本区间防水注浆(不含施工阶段的预注浆和加固注浆)。
浆液采用单液浆,水灰比: 水∶水泥=1∶1
(1)围岩与初期支护间填充注浆,预埋注浆管或用风钻开孔,压注水泥浆。 (2)控制措施
注浆过程中,严格控制注浆压力,防止出现结构变形、出浆,危害地下构筑物,地面建筑物的异常现象。当出现异常现象时,采用以下措施:
降低注浆压力或采取间隙注浆,直到停止注浆; 调整注浆实施方案。 (3)注浆结束的条件
围岩与初期支护间填充注浆达到设计压力后稳定10min。 (4)注浆效果检查
注浆结束后对注浆效果进行检查分析和判断。
对于初期支护背后注浆,采用径向钻孔,检查注浆范围,测试注浆加固体强度。
(5)二次衬砌背后的压浆封堵
在二次衬砌拱顶预埋注浆管(φ≥40mm)注浆压注。
对于二次衬砌背后的注浆,观察初期支护漏水量,根据注浆记录和绘制的P-Q-T曲线来判断注浆效果。P--注浆压力,T--注浆时间,Q—注浆量。
6.4.1防水层的施工 (1) 防水层施工程序 (2) 防水层施工工艺:
要点:Ⅰ材料选择,Ⅱ焊接工艺,Ⅲ铺设工艺:
--- 据设计要求选用1 .5mm厚的ECB薄膜与无纺布垫层(350g/m2)。
--- 采用无钉铺设无纺布垫层为固定缓冲层,固定缓冲层的垫圈
Φ60mm~80mm采用与ECB同材质的热塑性材料,然后采用热合机通过热传导将防水板与固定缓冲层的垫圈同时加热熔化粘合在一起,粘合牢固而不烧穿ECB薄膜。
--- 固定缓冲层的固定点间距,纵向为0.5~0.8m,环向边墙为0.5~0.8m,拱部为0.5m,仰拱为1.0~1.5m。
--- 为保证ECB接缝质量,采用双焊缝国产自动爬行热合机焊接工艺,焊缝严密且强度大于母材,工艺简易。 --- 选择此工艺,实现了无钉铺设,防水效果好。 具体施工工艺如下: 1)喷射砼基面处理
喷射砼基面粗糙、凹凸不平、锚杆头外露等,对铺设防水层质量有很大影响,为此,对喷射砼基面必须进行处理。要求及要点如下: 基面要求:
--- 喷砼凹凸度要求:D/L<1/6。
--- 基面不得有钢筋及凸出的管件等尖锐突出物,否则要进行割除,并在割除部位用砂浆抹成圆曲面,以免防水层被扎破。 --- 隧道断面变化或转弯时的角应抹成R>5cm的圆弧。 --- 底板基面要求平整,无大的明显的凹凸起伏。 --- 喷砼强度要求达到设计程度。
--- 防水层施工时基面不得有明水,如有明水应采取措施堵或引排。 处理要点:
--- 有突出钢筋、铁丝时,则应按图所示施工顺序处理。 --- 当有钢管突出时,则按图所示顺序处理。
--- 当金属锚杆端部外露较长时,则应从螺帽开始留5mm切断后,再用砂浆进行复盖处理。
2) 防水板施工工艺:
为保证防水可靠和便于施工,先将无纺布铺设在砼基面上,然后用“热合”方法将ECB防水板粘贴在固定圆垫片上,从而使ECB防水板无机械损伤,其施工程序如下: ① 基面清理:要求符合上述标准。 ② 无纺布垫层:
--- 铺设方法是在喷射砼隧道拱顶部正确标出隧道纵向的中线,再使裁剪好的无纺布垫层中心线与喷射砼上的这一标志相重合,从拱顶部开始向两侧下垂铺设。用射钉固定垫片,将无纺布垫层固定在喷射砼上。
--- 固定无纺布的垫片是隧道复合衬砌防水层施工的必要零部件,用射钉将它覆盖在无纺布垫层上,每隔50cm~150cm梅花形布设(拱顶50cm~80cm,边墙50cm~80cm,仰拱100cm~150cm)。
--- 防水层ECB板铺设:先在隧道拱顶部的无纺布上正确标出隧道纵向中心线,再使防水膜的横向中心线与这一标志相重合,将拱顶部与圆垫片热熔焊接,与无纺布垫层一样从拱顶开始向两侧下垂铺设,边铺,边与圆垫片热熔焊接。铺设时要注意与喷射砼面相密贴,并不得拉得太紧,一定要留出搭接余量(10cm左右)。ECB防水膜在与圆垫片用热焊器对准圆垫片所在位置进行热合,一般5余秒钟即可。 ③ 焊缝质量检查
防水膜搭接用热合机进行焊接,接缝为双焊缝,中间留出空腔以便充
气检查。
检查方法:用5号注射针与压力表相接,用打气筒进行充气(脚踏式或手动式皆可),充气时检查孔会鼓起来,当压力表达0.1至0.15Mpa时,停止充气。保持该压力时间少于1分钟,说明有未焊好之处,用肥皂水涂在焊接缝上,产生气泡地方重新焊接。可用热风焊枪和电铬铁等补焊,直到不漏气为止。检查数量,每100延长米焊缝抽检1处焊缝;为切实保证质量,每天、每台热合机焊接应取一个试样,注明取样位置、焊接操作者及日期。 ④ 防水层的保护
防水层施工完成后,必须严加保护,否则极易破坏,导致防水工程质量下降乃至完全失效,故要求各方面予以重视密切配合。 a、当底板防水层做好后,及时灌注二次衬砌砼底板进行保护。 b、二次衬砌的钢筋头应加塑料套防止搬运和安装钢筋时碰破防水板。
c、在没有保护层处(如拱顶、侧墙)进行其他工作时不得破坏防水层,焊接钢筋时必须在此周围用石棉水泥板或双层油毡进行遮挡,以免溅出火花烧坏防水层。
d、在灌注二次衬砌模注砼时,振捣棒不得接触防水层以免破坏防水层,振捣棒引起的对防水层的破坏不易发现,也无法修补,故二次衬砌模注砼施工时应特别注意。
e、不得穿带钉子的鞋在底板防水层上走动。
f、对现场施工人员加强防水层保护意识教育,严禁破坏。
6.4.2施工缝防水处理
施工缝是在施工过程中,由于不连续浇注而留下的两层砼之间的缝隙,这种缝隙是地下水渗出通道,会直接影响建筑物的防水质量,因此,须在施工缝处作防水处理。 处理方法:
隧道二次衬砌的纵向及环向施工缝的处理:
施工缝处砼预埋木条成槽,成槽尺寸宽28mm,深5mm,下一环砼浇筑前,在槽中施作氯丁粘结剂、粘结膨胀橡胶止水条,然后,进行下一环砼衬砌的浇筑。
6.4.3变形缝防水处理 (1)变形缝施工工艺要点: ①止水带的定位和固定。
②砼的灌注过程中保证止水带与砼之间粘结紧密并保证变形缝周围砼密实。
③变形缝缝宽和截面尺寸应满足设计要求并保证缝槽两边砼面平直。
④密封胶与砼面粘结紧密。 (2)工艺要求
①止水带的定位与固定如图。 变形缝处止水带。应表面平整、无砂眼钉孔、无浮皮、干净、无油渍。止水带接头应采用热熔对接,使止水带自身形成一环状封闭体系,且忌卷折、割伤、剪断止水带。
固定止水带的端头模板采用上图形式,避免止水带在砼灌注过程中走位,确保止水带中间空心圆孔与伸缩缝中心重合,支撑模板的支撑系统必须有足够的刚度。
对于竖直向的止水带应采取避免砼灌注过程中使止水带变形的可行措施。
水平向止水带用铁丝将止水带固定在钢筋上,形成盆形。 ②砼的灌注和振捣
竖直向止水带两边砼要加强振捣,保证缝边砼自身密实,同时将止水带与砼表面的空气泡排出。
水平向止水带的施工:待止水带下充满砼并充分振捣后,剪断固定止水带的铁丝,放平止水带并压少量砼浆,然后浇灌止水带上部砼,振捣上部砼时要防止止水带变形。
(3)密封胶的施工
缝槽嵌填密封胶之前,清洗槽内浮碴、尘土积水,密封胶粘结的砼基面平整、干燥、干净、无任何污染。 (4)相关措施
①为了确保变形缝的施工质量,施工单位认真做好变形缝的堵头模板,并指定专职人员安装定位。
②变形缝处砼的灌注由技术人员亲自监督和指导。 ③不经监理检查验收合格不得进行下一道工序的施工。
6.5洞身二次衬砌
本工程区间隧道二次衬砌为复合式结构,二次衬砌采用C25、S8
防水钢筋砼。区间隧道砼数量16004m3.
区间隧道结构形式为马蹄形断面,直线段断面宽5.1m,高5.505m,曲线段断面宽5.2m,高5.605m,衬砌厚度30cm。
另有人防密闭隔断门区段,左、右线各12.9m,断面为宽7.860³高7.885m的马蹄形断面,衬砌厚度45cm。
洞身衬砌分二次施工,首先进行仰拱施工,其次进行洞身二次衬砌施工。衬砌施工以不影响其它工序,确保衬砌质量的原则安排。 二次衬砌采用全断面液压模板台车,每环衬砌长度10m,采用商品砼泵送入模,砼运输分别为:侨城东~3号风井区间,由2号风井通过φ250钢管送入轨行式砼输送车,再用轨行式输送车输送至衬砌地段;竹子林~3号风井区间采用无轨运输,由明挖区间进洞,用3.5m3砼灌车直接运至衬砌地段。
洞身衬砌按工期要求安排4台模板台车分左右线同时衬砌,分别由竹子林、侨城东方向向3号竖井进行衬砌,于CK14+139处会合。衬砌施工布置见下图: 输送车输送泵1、仰拱施工 (1) 仰拱钢筋绑扎:
仰拱钢筋在防水层安装后进行,绑扎时必须对防水层采取保护措施,轻拿轻放,精心施工,确保钢筋不穿破防水层。钢筋绑扎时要求钢筋两端头加塑料套管,施工人员不允许穿带钉鞋。施工顺序为:先绑扎底层钢筋,底层钢筋下设砼垫块控制保护层厚度。然后安设架立钢筋绑扎顶层钢筋。架立筋要疏密均匀,保证符合设计要求,架立筋底层垫橡胶垫,砼浇注到该位置时抽掉。底板钢筋绑扎要牢固可靠,尽量避免电焊。
(2) 仰拱砼灌注
砼浇注前,仰拱底部必须清理干净,经监理工程师检查合格后方可进行。砼浇注采用泵送商品砼从前到后一次浇注成型,人工摊铺,振捣器捣固,初凝之前抹平压光。为保证仰拱曲面,采用纵向挂五道线绳来控制曲率。施工缝处嵌木板条预留止水条凹槽,端头在堵头模板上钉木条留止水条凹槽。砼为防渗防腐钢筋砼,施工时严格按防渗防腐砼施工要求办理。
仰拱施工工艺流程如下:
清理、找平仰拱基面 铺设防水层 绑扎仰拱钢筋 灌注砼仰拱 养生(强度75%) 安止水条 钢筋倒运 安堵头模板 凿毛处理 拆堵头模板
2、洞身二次衬砌施工
采用全断面液压模板台车整体衬砌,模板台车长12m,每次衬砌
长度10m。模板台车由我公司科技开发部负责设计,机械厂加工,单件最大重量不超过5T,便于运输和洞内现场拼装。模板台车加工完成后在厂内试拼装,各项性能检查合格后,用于衬砌施工。
(1) 模板台车浇注砼工艺流程图:
拆堵头模板 检查台车锁定装置 凿毛接头处理 养护 浇注砼 拆 模 走 行 铺设轨道 拆除通风管 台车前后就位调整并锁定 立 模 模板中线标高调整 (2)全断面模板台车施工程序说明: a、铺设轨道:
模板台车轨道为道碴轨道,要求轨距偏差不大于1cm,高差不大于2cm,严格按中线铺设,确保台车走行方便,以方便调整就位。
b、拆模:当衬砌砼达到拆模强度时,拆除堵头板,然后松开基脚千斤顶,回收侧向千斤顶油缸,拆除边墙模板,回收垂直千斤顶油缸,使模板完全脱离。最后清除模板表面粘结的砼,喷涂脱模剂。
c、走行:松开卡轨器,清除轨道上粘结砼和杂物,开启走行控制系统,走行到衬砌段位置锁定卡轨器。
d、台车就位调整模板:交替启动垂直和侧向油缸,使模板位于设计要求位置,然后挂上台车侧向千斤顶,检查模板就位情况,用侧向
千斤顶进行偏差调整,中线水平检查合格后锁定模板支承系统,安装堵头板,完成立模工序。
e、砼浇注:砼浇注通过模板两侧天窗自下而上对称地分层进行。为保证台车不偏压、不移位,两边砼浇筑高差不超过1m。捣固利用模板天窗人工用捣固棒捣固,砼浇注完成后按规定进行砼养生工作。 (3)施工注意事项:
① 拆模:
a、严格按照拆模操作程序作业,每道工序绝不能颠倒。 b、拆除下来的堵头板、螺栓、插销等应有序放在指定位置,严禁乱放乱丢。
c、拆模时需检查通风管路的连接软管是否拆除。 ② 立模:
a、立模时,底脚模板与仰拱必须密贴,漏浆地段用橡胶条密封,并锁紧基脚千斤顶。
b、模板就位后,在砼浇筑前,要对立模作业中的每一道工序作一次全面检查。
③模板台车走行:
a、走行前,应检查台车轨道是否符合铺设要求。
b、轮对、卡轨器及轨道上粘结的混凝土和杂物要清除掉,排除走行时的阻力,模板上所有作业窗要关闭。
c、走行中,必须有专人指挥。认真观察是否有可能发生撞击模板的物体。除通风管外,其余管路都应设在台车轨面下(走行地段),钢轨两侧石碴要清除干净。
d、台车走行时,洞内和台车上的电缆应专人负责看管和收放,严防台车轮子碾压。
④灌筑砼
a、检查接缝模板,堵头板是否安装牢固。 b、检查灌筑部位的作业窗是否关闭。
c、二衬砌砼为防水砼,材料的选用、配合比控制、搅拌、运输、灌筑及养生严格按防渗砼施工技术要求进行。
⑤液压及电器操作系统:
a、检查电动机、油泵状况是否良好,转动方向是否正确。 接通电源时控制台应绿灯显示。立、拆模时,台车上除液压及照明电源外,其它电源都应关闭。
b、严禁在台车行进中启动油泵,升降或收放模板。
c、操作台上的全部手柄、按扭、开关等需要用金属盖保护,专人操作及保管。
d、液压系统发生故障及渗漏油时,应立即排除,不准带故障作业。 3、洞身钢筋绑扎:
为方便施工,减少工序干扰,加快施工进度,洞身钢筋绑扎在模板台车衬砌工序的前一环进行。钢筋绑扎用门式钢管架做绑扎工作平台。为保证洞身钢筋位置准确,上下垂直,间隔均匀,在平台上按洞身截面尺寸,在拱顶、拱腰中间及起拱线处设五道纵向钢管做托架,架起洞身主筋,并固定钢筋位置,下部与仰拱钢筋搭接焊,然后从下至上对称绑扎纵向钢筋。二层钢筋中间设箍筋,箍筋处设砼垫块,保证二层钢筋间距和保护层符合规范要求。
为保证钢筋绑扎整齐,间距符合规范要求,绑扎前用卷尺划线。钢筋搭接时,搭接长度符合规范要求,在搭接焊周围用石棉水泥板进行遮挡,以免溅出火花烧坏防水层。
4、防密闭隔断门区段等非标准断面的二次衬砌
该段模板台车无法施工,模板台车施工到此处移至前方标准断面施工,待模板台车离开一定距离,在互不干扰情况下,依据异形断面尺寸制做钢拱架,用型钢、钢管脚手架支撑边墙立柱、钢拱架,用双曲组合钢模板人工立模,泵送砼进行异形断面衬砌施工。
6.6施工运输
1、运输方式的确定
本区间暗挖区分3个工作区进行施工,总出碴量约 9.7 万立方米。其中1号风井负担约579m(双米)的施工任务,出碴量约4.48万立方米;2、3号风井负担约575m(双米)的施工任务,出碴量约4.32万立方米;明暗挖分界暗挖工作区负担约125m(双米)的施工任务,出碴量约0.9万立方米。
综合出碴量、运输条件,场地布置以及减少环境污染等因素,定为1、2、3号风井工作区均采用有轨运输;明暗挖分界暗挖工作区采用无轨运输。
1、2、3号风井工作区施工初期,由于运距短,出碴量相对集中,无铺轨条件,短期内采用无轨运输。
2、有轨运输:
(1)设备配置:各井工作区均采用电动侧翻装载机装碴。S8梭式矿车出碴。砼采用砼搅拌输送车运输,电瓶车牵引。
(2)轨道辅设
轨道采用24kg/m3钢轨,762mm轨距,每隔150m铺设有效长20m的会车线,施工通道内铺联络线。
3、无轨运输
明暗挖分界暗挖工作区采用无轨运输,配置挖掘机开挖装碴,4.5T自卸汽车出碴。竖井工作区施工前期采用1.5T机动翻斗车倒碴。
4、垂直运输
1、2号风井口安设提升架及电动葫芦组成垂直运输系统;3号风井口安设提升塔架、栈桥等组成垂直运输系统。
(1)提升架电动葫芦垂直运输系统
①根据出碴量、井深、提升速度计算,选用φ37钢丝绳,3.36m3
碴斗(1.6³1.5³1.4m)及10T电动葫芦。
②为适应夜间运碴的规定,在各井口旁设100~150m2存碴场。 (2)提升塔架垂直运输系统
提升塔架系统由塔架、8T卷扬机、罐笼及栈桥几部分组成。洞内弃碴经电瓶车牵引,棱式矿车运输至风井底,棱式矿车将碴卸至罐笼内停放的2m3侧翻斗车内,8T卷扬机提升,罐笼沿罐道升至井口,经栈桥倒入卸碴场内。
(3)下料:
除1号、2号、3号井直接由竖井下料外,还利用联络通道泵房管道井输送喷砼集料。输送集料时,安装φ250mm钢管,集料从地面由钢管直入洞内集料运输车中。
5、地面范围运输
弃碴出井后,夜间的出碴直接装汽车运至南山市政后海弃碴场,白天的场内暂存,于夜间装载机二次装车运弃至南山市政后海弃土场。
工程用料、机具设备均由汽车运输。 6 、洞内运输严格遵守以下规定: (1)有轨运输
①道碴厚不小于15cm,轨枕间距不大于0.7m,钢轨接头处加设枕木,道岔范围铺长枕,钢轨接头配件齐全,连接牢固。曲线段加高加宽,曲线按R≥42m铺设。卸碴处设不小于1%的反坡。做到道床平整紧实,线路平顺、稳固。
②净空:双线地段保持两车间净距不小于40cm,钢轨外缘50cm,高1m范围内无物件侵入,车辆与洞壁、电线间距不小于20cm,人行道宽不小于70cm。
③洞内正常行驶速度不大于15km/h,道岔段、会车时视线条件不好时,行驶速度减至5km/h以内。
(2)无轨运输做到道路平整坚实,排水畅通,专人养护维修保持路面干净文明。施工地段车速不大于10km/h,成洞地段不大于20km/h。
(3)竖井提升
①实施的提升设备必须检算合格,并有能力储备,设有安全可靠的防坠落设备,使用前做运转试车。
②设上下联系信号,杜绝超负荷作业。 ③提升速度控制在0.75m/s以内。
(4)竖井与区间正线交会处运输繁忙,施工时将指派有组织指
挥能力的人员指挥运输,贯彻为出碴开绿灯的原则,确保掘进工序领先。
6.7施工通讯、通风、排水、供电
1、洞内通讯
洞内与洞外通讯采用磁石手摇电话。 2、洞内施工排水
隧道下坡施工时,设排水沟,将施工污水及地下水汇集于掌子面附近的汇水池,污水在汇水池处用污水泵排至竖井底汇水井,再定时排至地面沉淀池,经沉淀后排入市政污水管道。
隧道上坡施工时,施工排水自然汇集于管道井集水池抽排至竖井汇水井,再排至地面。排水管选用Ф80钢管。 3、洞内供风、供水
在竖井与横通道范围内设主供高压风、供水管道,在区间隧道交叉口处接三通阀分别送风、送水到各个施工面。
主供风、供水管分别采用Ф150、Ф100钢管,分供风、供水管为Ф80钢管。
明暗挖分界暗挖工作区用Ф150、Ф80钢管做为供风、供水管道。 4、供电和照明
动力线路采用三相380V供电线路,竖井地段使用铠装电缆,施工作业面使用橡胶套电缆。供电距离较远电压降较大时,安装稳压器。供电线路上设漏电保护装置,值班电工对线路经常检查。
照明线路,施工区域为36伏,成洞和不作业地段为220伏,低压输电线路长度不大于100m,低压变压器设在安全、干燥处,机壳接地。
5、施工通风与防尘 (1)通风要求:
隧道在整个施工过程中,洞内作业环境应符合下列卫生标准的规定:
①洞内氧气含量按体积比不得小于20%。
②粉尘最高允许浓度:每立方米空气中含游离二氧化硅在10%以上时,粉尘应不超过2mg/m3;含游离二氧化硅在10%以下时,不超过10mg/m3,水泥粉尘则不超过6mg/m3;
③有害气体最高允许浓度:一氧化碳含量不大于30mg/m3;二氧化碳按体积计不大于0.5%;氮氧化物(NO2)含量不大于5mg/m3;洞内气温不得大于28℃,噪声不大于90dB,甲烷(CH4)浓度不大于0.3%。
(2)通风方式与通风设备的选择
1号风井,2号、3号风井施工区采用有轨运输方式,施工污染源主要集中在掌子面附近,为减少污染源扩散,改善洞内施工作业环境,采用混合式通风方式进行通风。
明暗挖分界暗挖工作面为无轨运输,独头掘进125m,采用压入式通风方式进行通风。
采用风机通过计算进行选择,风量计算采用以下公式计算。 ① Q = 3Km(m3/min)
式中:3----每人每分钟供应的新鲜空气标准 K----风量备用系数,取1.1~1.25 m----同一时间内洞内工作最多人数 ② Q混压 = 7.8/t ²
3A.L2vS2
t----通风时间
Lv----风管距工作面的距离 A----同一时间爆破耗药量 S----开挖断面 ③ Q混吸=1.3Q混压
根据对风量的计算,通风机及风管选用:
吸出式通风用110KW或55KW轴流式通风机,风井及横通道地段用φ800铁皮通风管,区间隧道选用φ800负压风管,分岔地段用三通铁皮管连接。
压入式通风用44KW轴流式通风机,选用φ800负压风管。 明暗挖分界暗挖工作区压入式通风采用两台44KW轴流通风机压入通风,风管选用φ800负压风管。
(4)为保证通风效果,作到风管安装平顺,接头严密,破损地方及时修补或整节更换。通风管口距工作面距离压入式按不大于15m,吸出式不大于5m的要求实施。
为减少洞内粉尘含量,钻眼用湿式作业,放炮后加强通风,初期支护采用湿喷工艺。
6、洞内管线路布置:
竖井内按人行梯道区、管线布置区、竖井提升区分区布置。吸出式通风管、水管路、高压风管、电力线路布置在管线区,人行梯道区以隔离带分离,以策安全。风水管在井壁预埋角钢固定,电线路用绝缘线架设。抽风管布置在下料井内。
横通道内,风管布置在拱顶两侧,电线路架在拱角以上,分层架
设,水管沿仰拱底铺设与电线分两侧放置。
区间隧道内送风管与抽风管分别设在隧道两侧起拱线以上,高压风管、高压水管及排水管布置在靠竖井方向一侧仰拱底部。电线路布置在一侧起拱线以上。
6.8施工工艺 6.8.1爆破施工工艺 1、竹子林~侨城东区间隧道部分地段穿越中等风化或微风化花岗岩岩层,埋深20米,开挖时采用微震动控制爆破作业,针对竹子林~会展中心区间隧道工程的实际情况,利用萨道夫经验公式,根据我公司在广州地铁烈~东区间隧道和中山七路站爆破作业测试成果和以往的施工爆破经验,选用K=112.9,a=1.84经验数值,确定单段最大用药量Qm.
萨道夫经验公式Qm=[V/K]3/a³R3,一般地下管线埋深在地面下3米,以地下管线垂直振动1.5cm/s作为控制值,即V=1.5CM/S,K=112.9,a=1.84,R=15~17m,那么Qm=4.2kg,其中K、a值在风井爆破施工中作进一步修正。
该段围岩采用台阶法施工,上台阶采用单排楔形掏槽,周边眼采用小药卷间隔装药,光面爆破循环进尺1.2m,下台阶采用预裂爆破,循环进尺1.8m。
2、为控制隧道断面爆破掏槽时产生的垂直震动速度,选择减震效果较好的楔形掏槽,炮眼倾角为65°,眼底间距20cm,钻孔深度为1.4m.
3、上下台阶炮眼布置及光面爆破参数如下图
上台阶光面爆破参数表 序号 1 2 3 4 5 6 7 名称 周边眼间距E(cm) 周边眼最小抵抗线W(cm) 周边眼装药集中度(kg/m) 循环进尺(m) 其他炮眼间距(cm) 炸药单耗(kg/m3) 炮眼个数 岩层种类 中风化岩层 45 60 0.2 1.2 60~75 0.9 55 微风化岩层 50 70 0.3 1.2 60~75 1.0 55 下台阶预裂爆破参数表
序号 1 2 3 4 5 6 7 名称 周边眼间距E(cm) 周边眼最小抵抗线W(cm) 周边眼装药集中度(kg/m) 循环进尺(m) 其他炮眼间距(cm) 炸药单耗(kg/m3) 炮眼个数 岩层种类 中风化岩层 40 60 0.2 1.8 60~75 0.85 49 微风化岩层 45 70 0.3 1.8 60~75 0.95 49
4、装药结构
为防止药卷集中孔底造成超挖,对本段围岩爆破作业采用周边眼小药卷间隔装药结构。
5、炸药选用
考虑地下水影响,采用防水乳胶炸药。 6、钻孔
(1)钻眼前先画出开挖断面中线,水平线和轮廓线,标出炮眼位置。 (2)采用YT~28风钻或电钻钻孔,孔径42mm。
(3)当开挖面凸凹不平时,应按实际情况调查炮眼深度,要求所有炮眼眼底在同一垂直面上。
(4)钻孔完毕,按炮眼布置图进行检查并做好记录。 7、装药作业
装药前将炮眼内的泥浆,石粉吹洗干净,装药时严格按设计药量进行,装完药后,所有炮眼均用炮泥堵塞,堵塞长度L=20cm。 8、起爆作业
采用非电毫秒雷管塑料导爆管微差起爆。
6.8.2超前小导管注浆施工工艺 在隧道工作面开挖前,沿隧道拱部开挖轮廓线外打入带孔小导管,并通过小导管向围岩压注起胶结作用的浆液,在隧道轮廓线外形成一个0.6~1.2m厚的弧型加固圈。在此加固圈的保护下即可安全地进行开挖作业。
小导管注浆分单液浆和双液浆两种:本区间隧道以双液浆为主。 1、小导管采用φ32 mm,L=3.5m,壁厚3.25mm的无缝钢管,一端封
闭并制成尖状,以便顺利插入已钻好的导管孔内,当围岩松软时,也可以直接打入,小导管尾端采用φ8钢筋焊一圈加强箍,防止施工时导管尾端变形.小导管沿拱部环向布置,搭接长度≥1米。
2、注浆材料 双液浆:又称CS浆 水灰比:0.8:1~1.5:1 水玻璃浓度:35~40Be'
水泥浆与水玻璃浆体积比为1: 0.6~1:1,施工时,现场试验调整参数。 3、注浆工艺
(1)小导管安设采用引孔打入法,安设步骤如下:
① 用FS电钻开孔,开孔直径为60mm,并用吹管将砂石吹出(风压0.5~0.6MPa)钻孔深度为3.5m。
② 用带冲击的YT-28风钻将小导管顶入孔中,然后检查导管内有无充填物,如有充填物,用吹管吹出或掏勾勾出,也可直接用锤击插入钢管。
③ 用塑胶泥(40Be水玻璃拌合525#水泥即可)封堵导管周围及孔口。 ④ 严格按设计要求打入导管,管端外露20cm,以安装注浆管路。 (2)注浆浆液配制,搅拌:
① 水泥浆搅拌在拌合机内进行,根据拌合机容量大小,严格按要求投料,水泥浆浓度根据地层情况和凝胶时间要求而定,一般应控制在1.5:1~1:1.
② 搅拌水泥浆的投料顺序为:在加水的同时将缓凝剂一并加入并搅拌,待水量加够后继续搅拌1min,最后将水泥投入并搅拌3min.
③ 缓凝剂掺量根据所需凝胶时间而定,一般控制在水泥用量的
2%~3%.
④ 注浆用水玻璃的浓度一般为35Be ,浓水玻璃的稀释采用边加水,边搅拌,边用波镁计测量的方法进行.
⑤ 制备水泥浆或稀释水玻璃时,严防水泥包装纸及其它杂物混入,注浆时设置滤网过滤浆液,未经滤网的浆液不得进入泵内。
(3)小导管注浆采用双液注浆法,使用双浆泵将浆液输入至孔口混合器,经分浆器流入导管,进入地层。注浆施工时应注意以下几点:
① 注浆口最高压力须严格控制在0.5MPa以内,以防压裂工作面。 ② 进浆速度不宜过快,一般控制每根导管双液总进量应在30L/min以内。
③ 导管注浆采用定量注浆,即每根导管内注入400L浆液后即结束注浆。如压力逐渐上升,流量逐渐减少,虽然未注入400L浆液,但孔口压力已达到0.5MPa时也应结束注浆。
④ 注浆时,水泥浆与水玻璃浆的体积比(即C:S)应按所需凝胶时间选定,一般应控制在1:0.6~1:1。
⑤ 注浆结束后应及时清洗泵,阀门和管路,保证机具完好,管路畅通。
6.8.3 锚杆施工工艺 1、锚杆类型及其设置
锚杆:Φ22钢筋,L=2.5~3m,锚杆间距按设计图要求施作,呈梅花形排列。
钻孔:石质围岩采用风钻(YT-28型),土质围岩用SF电钻,孔眼方向深度和布设按设计规定,其方向垂直于岩层层面。
2、锚杆施工前的准备工作:
(1)检查锚杆类型,规格,质量及其性能是否与设计相符。 (2)根据锚杆类型,规格及围岩情况准备钻孔机具。
(3)采用砂浆锚杆时,应根据设计要求截取杆体并整直和除锈。在杆体外露端加工成螺纹,以便安装螺母,在杆体每隔1米安放隔离件,以使杆体在孔内居中,保证有足够的保护层。
3、钻孔精度要求
项 目 孔位偏差 孔 深 孔 径 精 度 ±150mm ±50mm 不小于35mm 4、锚杆安装采用以下两种工艺方案,具体选择实施应根据实际情况确定。
(1)砂浆锚杆施工工艺
锚杆注浆安装前须先做好材料、机具、脚手平台和场地准备工作,注浆材料使用标号大于425#水泥,粒径小于3mm的砂子,并须过筛,胶骨比1:0.5~1:1,水灰比0.4~0.45,砂浆标号不小于C20。
砂浆锚杆作业程序是:先注浆,后放锚杆,具体操作是:先将水注入牛角泵内,水占泵体积的三分之二,并倒入少量砂浆,初压水和稀浆湿润管路,然后再将已调好的砂浆倒入泵内。将注浆管插至锚杆眼底,将泵盖压紧密封,一切就绪后,慢慢打开阀门开始注浆。在气压推动下,水在前,砂浆在后,水湿润泵体和管路,引导砂浆进入锚孔中,随着砂浆不断压入眼底,注浆管跟着缓缓退出眼孔,直至砂浆注满眼孔后。立即把锚杆插入眼孔,接着用推,捶击方法,把锚杆插至眼底。然后用木楔堵塞眼口,防止砂浆流失。
注浆压力不宜过大,保持在0.2MPa为好。
压注砂浆时,必须密切注视压力表,发现压力过高,须立即停风,排除堵塞。
锚杆孔中必须注满砂浆,发现不满须拨出锚杆重新注浆。注浆管不准对人放置,以防止高压喷出物射击伤人。
使用掺速凝剂砂浆时,一次拌制砂浆数量不应多于3个孔,以免时间过长,使砂浆在泵、管中凝结。
锚注完成后,应及时清洗,整理注浆用具,除掉砂浆凝聚物,为下次使用创造好条件。
(2)快硬水泥锚杆的施工工艺
所谓快硬水泥锚杆就是利用早期凝结速度快,承载强度大为特征的水泥制成的锚固剂将锚杆固定在锚固位置的一种支护方法。做为这种锚固剂的水泥应符合以下几项要求:初凝时间应大于3分钟,终凝时间应小于10分钟;必须具有足够的小时抗压强度,一般在半小时到一小时的抗压强度应在0.2MPa以上;硬化后体积不缩小,且有微膨胀性。
① 水泥包的制造: ② 快硬水泥包浸水工艺
水泥包的直径Ф37mm,长度250mm。水泥包专用纸采用桑枝纸。用纸裁成水泥包的尺寸是300mm*126mm,制成水泥包的缝线尺寸如下图:
水泥包的配合比:水泥﹕砂﹕水=1:0.6:0.35
水泥包的最佳密实度为1.445~1.458克/cm3,水泥包在浸水前上端扎3~5个小孔(孔径1mm),浸水后通过滤纸进入水泥包中的水占据了水泥包中的微小空间。原微小空间的空气被挤排出,直到小孔不冒泡即浸水结束。这时的水灰比约为0.34~0.35,是最理想的范围,可取出马上安装使用,浸水时间约为1~1.5分钟。浸水过少,水泥水化不完全,影响锚固力。浸水过多,水泥浆易流动,充实不足也影响锚固力。
③ 锚杆体的安装方法
将打好的眼孔用高压风吹净,将浸好水的几个水泥包装入眼内,用炮棍送至眼底。将锚杆均匀插入,其位置应尽量居中,端部外露长度为15cm。
最好将锚杆的锚头制成丫字型,锚头端头最大宽度应与水泥包直径相等,将锚杆的锚头安放在水泥包底部,用TJ-9型风动搅拌机(电钻改装也可)带动锚杆快速旋转。边旋转边徐徐推进,锚头在旋转与推进中强烈搅拌浸水后的水泥包,使水泥浆获得良好的和易性。水泥浆如沿孔壁下滑,孔口用纸堵塞。施工过程中要求迅速,不要时间过长。
(5)锚杆抗拨检验
为了检验锚杆安装质量,须对锚杆进行抗拨力检验,进行此项工作时,应注意以下事项:
① 安装拉力计时,其作用线应与锚杆同心。
② 加载应匀速、缓慢,拉拨至设计吨位即停止。不做破坏试验。 ③ 按设计荷载加载,不做破坏性试验。 ④ 拉力计应固定牢靠。
6.8.4湿喷混凝土施工工艺
湿喷是将骨料、水泥和水按设计比例拌合均匀,用湿喷射机压送到喷头处,再在喷头上添加速凝剂后喷出。
1、喷射前准备工作
(1)检查受喷面轮廓尺寸,并修整,使之符合设计要求,若有松散,须清除干净。
(2)用高压风或水(地质差不用)清洗喷面。 (3)备好工作平台,防护用具。
(4)根据喷射量添加速凝剂,并转动计量泵转盘调节好速凝剂的用量。 (5)接好电源及风管、喷管、速凝管等。
(6)检查喷射机的转子、振动器、计量泵及安全阀、压力表是否完好,并进行试运转。
(7)向喷射机的料斗加入约半料斗砂浆(水泥:砂:水=1:3.5:0.45),开动主电机将砂浆转入转子腔和气料混合仓。
2、喷射作业
(1)严格按以下顺序进行操作
打开速凝剂辅助风→缓慢打开主风阀→启动速凝剂计量泵、主电机、振动器→向料斗加混凝土。
(2)开机后注意观察风压,起始风压达到0.5MPa,才能开始操作,并据喷嘴出料情况调整风压。一般工作风压:边墙0.3~0.5MPa,拱部0.4~0.65MPa。
(3)混凝土拌合要充分,直径大于15mm的粗骨料及时清除。 (4)喷嘴与受喷面尽量垂直,两者的距离一般为1.5~2.0m,对挂有钢筋网的受喷面,喷嘴宜略倾斜,距离也相应减少。
(5)喷嘴均匀地按螺旋轨迹,分区段(一般不超过6米),自下而上,一圈压半圈,缓慢移动,每圈直径约20cm。若受喷面不平,应先喷凹坑找平。
(6)喷射作业须有工作平台,有条件的,最好把喷嘴;固定在机械手上。
(7)停机前,喷射料斗中的混凝土须全部喷完,并严格按以下顺序关机:关主电机、振动器、关速凝剂计量泵、关主风阀;利用计量泵泵加水清洗速凝剂管路;再将喷嘴离开受喷面,依次打开主风阀、计量泵电机、主电机,向料斗中加水清洗气料混合仓、混凝土管道,最后关主电机、关主风阀、计量泵、停速凝剂风。
(8)清理喷射机表面的混凝土。 3、湿喷工艺机具配套表
湿喷工艺机具配套表
机具名称 湿喷机(轨行式) 强制式拌合机 砼输送罐车 多功能台架 空压机 型号 TK961 JZC500 GJB-Ⅰ 电动空压机 生产能力 5m3/h 20~25m3/h 6m3 20m3/mih 单位 台 台 台 台 台 数量 备注 4、湿喷砼的配合比 (1)原材料
① 水泥:为保证喷射混凝土的凝结时间和与速凝剂有较好的相容性,应优先采用42.5号以上的普通硅酸盐水泥,所使用的水泥其性能
应符合国家现行标准。
② 砂:为保证喷射混凝土的强度和减少施工操作时的粉尘,以及减少硬化时的收缩裂纹,采用坚硬而耐久的中砂或粗砂,细度模数一般大于2.5。
③ 碎石或卵石:为防止喷射混凝土过程中堵管和减少回弹量,采用坚硬耐久的细石,粒径不宜大于15mm。
④ 骨料成分和级配:若使用了碱性速凝剂,砂、石、骨料均不得含有活性二氧化硅,以免产生碱骨料反应,引起混凝土开裂,为使喷射混凝土密实和在输送管道中顺畅,砂石骨料级配应按国家标准控制。
⑤ 水:为保证喷射混凝土正常凝结,硬化,保证强度和稳定性,喷射混凝土用水采用饮用水。
⑥ 外加剂的选用
a、减水剂:湿喷混凝土的坍落度一般为10~13cm,水灰比较大,水泥用量大,且混凝土中水泥水化后多余的水要蒸发,使混凝土喷层产生“干裂”现象,降低喷混凝土的支护能力。在拌混凝土时加入高效减水剂,可以在同样坍落度时减少18%以上的水,从而提高支护质量。
b、速凝剂:在喷射混凝土工艺中,加入速凝剂,可以使混凝土喷到受喷面后迅速凝固,从而形成垫层,减少回弹量,增大喷层厚度,同时混凝土迅速凝固后,便有了强度形成支护能力。
(2)配合比的设计
设计配合比时,龄期按7天测定抗压强度,通过大量试验及广州地铁中山七路站和烈东区间使用,最后选定的湿喷混凝土的配合比为:水灰比=0.5,水泥:碎石:砂=1:1.21:1.81,速凝剂掺量5%,减水剂掺量
0.6%.坍落度为12cm。
5、劳动力安排
拌合机5人,其中进料4人,搅拌机司机1人;混凝土运输车司机1人,喷嘴2人;计12人。
6.8.5 格栅钢架施工工艺 1、格栅钢架是浅埋暗挖隧道增强初期支护强度的有效手段,它与超前小导管一起形成前超支护体系。
2、格栅钢架由四根Ф22主筋及其他钢筋等构成。 3、格栅钢架的加工
格栅钢架在现场设计的工装台上加工。工作台为δ=20mm的钢板制成,其上根据不同断面的钢架主筋轮廓放样成钢筋弯曲模型。钢架的焊接在胎模内焊接,控制变形。
按设计加工好各单元格栅钢架后,组织试拼,检查钢架尺寸及轮廓是否合格。
加工允许误差:沿隧道周边轮廓误差不大于3cm,平面翘曲应小于±2cm,接头连接要求同类之间可以互换。
格栅钢架各单元必须明确标准类型和单元号,并分单元堆放于地面干燥的防雨蓬内。
结构试验时,在工作台上将钢架拼装成环。外侧焊油顶座,采用油顶,仪表按设计荷载进行加压。使用钢筋应力计及收敛仪量测钢架内力和变形情况。
4、格栅钢架的安装
格栅钢架在初喷3~5cm后安设。确保主筋外缘有足够的砼保护层厚
度,在安设过程中当格栅钢架和围岩间有空隙时,应设垫块。
定位筋一端与钢架点焊在一起,另一端埋入围岩中,当钢架架设处有锚杆时,应尽量利用锚杆定位。
格栅钢架75~100cm一榀,钢架间设Φ22拉杆分别沿立筋每隔100cm设一根,交替设置,并与主筋焊接。
受砂层影响段,拱脚加设径向锁脚钢管,防止拱架下沉。 5、格栅钢架安装标准
(1)钢架安设前应检查掌子面开挖净空,并挖除钢架底脚处虚碴,决不允许用虚碴填在超挖拱脚底部,应垫方木或型钢进行高差调整,开挖尺寸允许误差±5cm。
(2)分片钢架用人工在掌子面组成整榀钢架,拧紧螺栓。 (3)钢架安装后,中线允许误差±3cm,高程允许误差±3cm,钢架垂直高度允许误差±2度。
(4)钢架落底接长在单边交错进行。每次单边接长钢架1~3排。在软弱地层可同时落底接长和仰拱相连并及时喷射砼。接长钢架和上部通过垫板用螺栓牢固准确连接。
(5)认真安装两榀之间的连接钢筋。 6、格栅钢架的加工焊接要求:
(1)格栅钢架的钢筋焊接接头应严格根据图纸,按规范标准及要求制作。接头长度要满足设计(或施工规范)要求,并按规定将相邻钢筋的接头错开。
(2)钢筋焊接所用的焊条,焊剂的牌号、性能以及接头中使用的钢板必须符合设计要求和有关规定。
(3)焊前清除焊缝水锈、油渍等,焊后焊接处不得有缺口、裂纹及较大的金属焊瘤。
(4)钢筋焊接前,根据施工条件进行试焊,经驻地监理工程师审查合格后可施焊,焊工必须有焊工考试合格证,并在规定的范围内进行焊接操作。
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