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①洞口封锚
在洞口轮廊外0.5m及1.5m处,封两排φ22mm、L=3.5m、a=1m的砂浆锚杆,采用手风钻钻孔,吹孔后用注浆器注浆,人工安装锚杆。
②超前注浆小导管
首先对洞挖面进行喷砼(5cm)封闭,然后在顶部中心角°范围内进行小导管施工。
超前注浆小导管为Φ42×4mm的热轧无缝钢管,中心间距40cm,外插角度为10°,每榀小导管长度6m,小导管搭接长度不小于1m,有效开挖长度大于4.5m,注浆压力0.5~0.6MPa。
注浆超前小导管采用手风钻钻孔,或将头部加工成扁形用风镐打入,小导管为花管型,端部与型钢钢架焊接(或端部用φ16mm钢筋横向连接,再与糸统锚杆焊接),用NZA型专用注浆泵灌注水泥浆或双液浆,待凝后进行弱爆破开挖或机械及风镐直接开挖。一次小导管施工可进行4次循环开挖。
③短进尺、弱爆破全断面(除仰拱外)光爆开挖
采用车载架、手风钻钻孔、楔形掏槽、短进尺(1.5m)弱爆破光爆开挖(如能用反铲直接开挖更好),3m装载机装15t自卸汽车出渣,运往指定的弃渣场,每个循环进尺1.2m。
④型钢钢架架立
型钢钢架采用20a工字钢加工制作,排距0.6m,两榀钢架之间焊接纵向连接筋,连接筋为直径22mm的II级钢筋,环向间距1m,设内外两层。钢架脚部设置预制砼垫块(50×50×15cm),预制砼垫块下部为C20找平砼。钢架脚部用φ25mm、L=3.5m的锁脚锚杆固定柱脚。
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⑤系统锚杆
系统锚杆为φ22mm、L=3.5m、a=b=1.2m梅花型布置的砂浆锚杆(顶孔拟采用快凝水泥药卷),采用手风钻钻孔,吹孔后注浆器注浆,人工安装,风镐打入孔底,系统锚杆与型钢钢架焊接。
⑥喷钢纤维砼
采用5t自卸汽车运输拌合湿料,TK湿喷机+车载架进行喷护施工,钢纤维砼喷厚为25cm,分三~四次施喷。
(6)洞身开挖及支护
洞身开挖采用车载架、手风钻钻孔、楔形掏槽、全断面光面爆破开挖,人工装药,3m3装载机装15t自卸汽车出渣。Ⅲ类围岩开挖时,应结合地质预报,进行超前勘探钻孔,采用短进尺弱爆破开挖,及格栅钢架锚喷支护紧跟施工。施工中迂到断层及岩脉破碎带时,将根据实际情况,采用小导管预注浆加固后再按Ⅲ类围岩方法进行开挖及支护,开挖时应尽量避免爆破,采用机械及风镐开挖。
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①钻孔爆破
A.钻孔
采用车载架、手风钻钻孔、楔形掏槽、全断面光面爆破法开挖。Ⅲ类围岩钻孔深度为3.0m,Ⅳ、Ⅴ类围岩钻孔深度为4.0m。
施工中应保证钻孔质量,控制炮眼间距,误差不得大于5cm,;严格控制边顶孔钻孔位置、钻孔角度及钻孔方向,做到位置准确、角度合适、方向不偏。建立严格的技术交底制度,严格按照钻爆设计实施;实施定人、定位钻孔,加强检查,对不合格的边顶孔,坚持堵塞重打,杜绝边顶部严重超挖。
B.爆破
采用2#光爆炸药及一级乳化炸药,非电塑料导爆管微差爆破。装药作业要定人、定位、定段别;装药前,所有炮孔必须用高压风吹孔;严格按设计的装药量和装药结构装药;严格按钻爆设计的爆破网络由专人进行联网。施工中应结合实际情况不断修正爆破参数,以达到最佳爆破效果。爆破的实施由专业爆破小组进行,严格按规范实施。
②出渣
采用3m3装载机装15t自卸汽车出渣,运往指定的渣场。为改善洞内工作条件、减少装渣时的扬尘,除采用轴流风机压入式通风外,爆破后还采用水幕降尘法降尘。
Ⅳ类围岩手风钻钻爆炮孔布置见插图1.3.4.1-1,炮孔特性见表1.3.4.1-8、作业循环见表1.3.4.1-9;Ⅲ类围岩开挖作业循环见表1.3.4.1-10。
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③初期支护施工
隧道采取临时支护与永久支护相结合的施工方式。
A.支护型式
(a).Ⅲ类围岩段初期支护,采取超前锚杆+格栅钢架+系统锚杆+喷钢纤维砼联合支护:超前锚杆为φ25、L=4.5m、b=0.4m的早强砂浆锚杆;格栅钢架主筋为φ24mm、横断面为18×18cm、b=0.8m;系统锚杆为φ22mm、L=3.5m、
=1m的砂浆锚杆;喷钢纤维砼标号为C30、喷厚为25cm。(b).Ⅳ类围岩段采取喷锚网为初期支护:系统锚杆为φ22mm、L=3m、
=1.2m的砂浆锚杆;φ6mm钢筋网,=15cm;喷砼标号为C30、喷厚为10cm。(c).Ⅴ类围岩段采取喷锚网为永久支护:系统锚杆为φ22mm、L=3m、
=1.0m的砂浆锚杆;φ6mm钢筋网,=15cm;喷砼标号为C30、喷厚为20cm。大冶市管道水下铺设公司襄樊市沉管水下铺设公司安装施工单位
B.支护时间
Ⅳ、Ⅴ类围岩支护工作面距开挖面一般为30m,在开挖面钻孔及装药时段进行支护;Ⅲ类围岩支护工作面应靠近开挖面,一般在开挖面出渣后进行支护。
C.支护施工程序
Ⅲ类围岩段:超前锚杆→(短进尺弱爆破开挖)→喷钢纤维砼喷5cm厚→格栅钢架→系统锚杆→格栅钢架加固→喷钢纤维砼20cm厚。
Ⅳ(Ⅴ)类围岩段:糸统锚杆→钢筋网→喷C30砼10cm(20)厚。
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D.支护施工方法
(a)喷砼(钢纤维砼)
采用5t自卸汽车将拌制好的湿料运至洞内工作面,人工为TK湿喷机上料,利用组合钻架平台进行人工喷射施工。
喷砼的细骨料为细度模数为2.5~2.8的中粗砂,粗骨料为粒径小于15(10)mm的碎石。喷射砼配合比、掺量、外加剂配比等,应通过室内试验和现场多次试验选定。为提高砼强度并减少回弹量,拟在喷砼中掺硅粉及稠度稳定剂,硅粉掺量为水泥量的4%~8%(喷砼强度可提高一倍,边墙回弹量5%,可减小爆破对喷砼的影响),稠度稳定剂掺量为1~1.5%﹪,速凝剂掺量为2%~3%。
为保证喷砼的施工质量,应做好以下工作:
喷射前对喷射面进行检查,并做好以下准备工作:清除开挖面的浮石、墙脚的石渣和堆积物;处理好光滑岩面;用高压风水枪冲洗喷面,对遇水易潮解的泥化岩层,应采用高压风清扫岩面;埋设控制喷射砼厚度的标志;作业区应具有良好的通风和充足的照明设施。
应在受喷面滴水部位钻孔并埋设导管排水,导水效果不好的含水层可设盲沟排水,对淋水处可设截水圈排水。
一次喷射厚度以5~7cm为宜,喷厚为10cm时,应分层喷射,后一层应在前一层砼终凝后进行,若终凝1h后再进行喷射,应先用风水清洗喷层面。
喷射作业紧跟开挖工作面时,砼终凝至下一循环放炮时间不应少于3h。
回弹料应及时清理,绝对不允许再利用。
若天气干燥或洞内风大,喷射砼终凝2h后,应喷水养护,养护时间一般不得少于7昼夜。
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(b)锚杆施工
排水洞利用组合钻架平台,采用手风钻进行锚杆钻孔,注浆泵注浆,人工进行安装,顶部孔拟采用快凝水泥药卷锚杆。
为保证锚杆施工质量,应抓好以下几项工作:
水泥、水、骨料、锚杆材质及外加剂应符合规范及规定的要求。
注浆锚杆水泥砂浆的强度等级不应低于20MPa,水泥砂浆配合比及铝粉掺量(拟掺0.05%)均应通过试验选定。
锚杆安装前,必须严格地将孔内的岩屑清理干净,灌注砂浆要满孔,锚杆安装后孔口应采取临时性固定措施。
锚孔直径应比锚杆直径大15mm。
按规定进行锚杆抗拔力试验,其28天龄期的抗拔力应不低于50kN。
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(c).钢筋网安装
网筋为φ6mm、15×15cm。
施工方法:将加工厂预制好的网片运至现场后,人工安装、贴近岩面布置,并与系统锚杆(或插筋)焊接。钢筋网安装时要留有保护层,并保证网片搭接长度。
(d).超前锚杆施工
本工程采用的超前锚杆为φ25mm、L=4.5m、a=0.4m的早强砂浆锚杆,外插角5°~10°。采用手风钻钻孔,吹孔后,用注浆器注入早强砂浆,用风镐将锚杆打入孔底,孔口采取临时性固定措施。锚杆宜架焊在钢架上,或锚杆外端用φ16mm钢筋横向焊连,并与顶部系统锚杆焊结。
(e).格栅钢架施工
在Ⅲ类围岩中,采用短进尺、弱爆破开挖,出渣后,先喷5cm厚C30钢纤维砼,再架立格栅钢架,并进行糸统锚杆施工,与钢架焊连,填塞稳定及加固钢架,最后分2~3次喷20cm厚钢纤维砼包裹钢架。
格栅钢架由普通钢筋加工而成,钢架横断面为18×18cm,主筋为直径φ24mm的II级钢筋,箍筋和腹筋采用直径为12mm的I级钢筋,箍筋间距18cm,箍筋搭接长度≥30d,钢架接头采用10mm厚A3钢板焊接加φ16螺栓连接。前后两榀钢架中心间距0.8m,两榀钢架之间焊接φ22mm纵向连接筋,环向间距1m,设内外两层。钢架脚部设置预制砼垫块(50×50×15cm),预制砼垫块下部为C20找平砼。钢架脚部用φ22mm、L=3.5m的锁脚锚杆固定柱脚。
确保格栅钢架支护施工质量的注意事项:
钢架应与系统锚杆焊接,钢架之间连接牢固,钢架平面应与洞轴线垂直;钢架与岩面间的空隙,应该用铁件或硬岩块按点接触方式填塞挤紧,但不应全部填塞。
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(7)超前勘探
为查清洞中尚未开挖岩体及断层的地质情况、选择掌子面后的开挖断面尺寸、支护及排水措施,应在监理指定的掌子面钻设勘探孔。超前勘探孔用X-2PB地质钻机钻孔,钻孔孔径90mm,钻孔深度10~15m左右。完成超前勘探后,应立即通知监理查看钻孔岩芯、钻进记录,并及时将超前勘探资料报送监理。
(8)底部清理
洞挖结束后洞底留有不少石渣,均需在底部砼浇筑前分期逐段清除。底部清理采用推土机集料,人工配合PW小反铲装5t(或15t)自卸汽车出渣,最后用高压风吹净,报请监理验收。
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(9)施工通风及排水措施
①施工通风
为改善洞内工作条件、排除和稀释有害气体、供给工作人员充足的新鲜空气,做好施工通风工作十分重要。
根据规范规定,通风设备选择的依据为:A.隧洞内最低风速不小于0.15m/s;B.隧洞内最大风速应小于4m/s;C.确保供应隧洞内工作人员每人不小于3m/min的新鲜空气;D.对隧洞内的有害气体进行有效的稀释;E.吊挂风管平、直、紧、稳,风管转弯半径不小于风管直径的3倍。
选用天津产88-1型双级对旋轴流风机,配φ0mm软风筒,在大奔流沟隧道和景峰2#隧道支洞口各布置—台,向洞内压入式供风。该风机风量为0m/min,电动机为55×2kw,洞内风速为0.16m/s,符合规范要求。
景峰1#隧道由于两头掘进,洞深浅,采用KJ66-11轴流风机(30KW),配φmm软风筒压入式供风。
②排水措施
A.大奔流沟隧道为中间高两头低,因此可采用自流式排水,施工中应保持排水沟畅通。
B.景峰1#隧道为进口低、出口高,因此进口端可采用自流式排水;出口端采用机械排水,开挖工作面设一台3″水泵,经φmm钢管将水排至洞外。
景峰2#隧道为支洞低主洞高、进口低出口高。因此,由支洞向出口端开挖可采用自流式排水;由支洞向进口端开挖应采用机械排水,在开挖工作面设一台3″水泵,经φmm钢管将水排至洞外。
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(10)施工监测
①施工监测的目的
通过对围岩和支护的变位、应力量侧,了解围岩变化情况及支护的工作状态,及时提供围岩稳定程度和支护结构可靠性的安全信息,预见事故和险情,作为调整和修改支护设计的依据,并在复式衬砌中依据量测结果,确定二次衬砌的施工时间,以达到监控围岩和支护结构的变位与应力不超过设计标准。
②施工监测断面布置
主要布置在洞口仰拱段及Ⅲ类围岩段,其余地段一般不布置,若施工中出现较大断层,应增加布置断面。共布置14个断面,其中大奔流沟隧道布置7个断面,景峰1#隧道布置3个断面,景峰2#隧道布置4个断面。
量测断面上布置如下:一个拱顶下沉测点、二条水平收敛测线、—个锚杆轴力测点。并根据现场实际情况,与监理工程师共同商定,设置必要的围岩内部变形测点。