支护鸡冠山隧道交叉中隔壁法工程施工设计方案

鸡冠山隧道中隔壁CRD法施工方案

一、工程概况

1、设计围岩情况

K7+100-K7+200左5m地段附近有裂隙破碎带2和断层破碎带Fw3通过现未施工段为K7+100-K7+139设计衬砌类型为SF5b 支护参数 ©25中空锚杆L=400cm 间距100 X70cm;C25喷射砼厚27cm,©8双层钢筋网15 X15cm; 120b钢拱架 间距70cm;预留变形量12cm;400g土工布及1.2mm自粘式防水卷材;

C35防水钢筋砼厚60cm ;按设计要求,分离式隧道断层破碎带采用 CRD法开挖。

2、现场施工情况

2015年6月26日鸡冠山隧道出口端右幅掌子面里程施工至 K7+140,拱部左侧出现塌方其规模、坍塌数量、部位等机理特征与2015年6月7日本隧道现K7+148.8塌方相似一拱部A单元5-6m发生溜塌,塌腔约12-15m 3,延伸至掌子面前方1.5-2.0m,拱顶以上塌高约1.5-3.5m,未引起过大沉降和初支开裂通过现场勘查地质结构为褐黄色全-强风化泥岩为主夹风化泥质砂岩 围岩节理裂隙很发育 富含基岩裂隙水掌子面呈饱水状渗水严重 围岩极松散呈碎块状手动剥落容易手捏即碎成细粒土泥岩遇水软化泥化严重手握可塑层间结合力差开挖后拱部与中导侧壁自稳能力差 。确认造成坍塌的主要原因是全-强风化泥

岩破碎松散强度低渗水软化软化的泥岩随着渗水流出在掌子面临空情况下致使失稳坍塌。

处理措施为对塌腔喷素砼护壁反压回填封堵坍塌逸出口再素喷砼封闭掌子面对塌腔拱弧段按20cm间距加密施做超前注浆小导管 ©42 X4,L=3.0m为后续回填喷砼提供足够支撑力对塌腔定位增设5根上仰注浆钢花管©42X4,L=4.5m仰角50度 满足后续回填灌浆需要;对K7+142-K7+138段拱架的B接头处左右侧隔一榀设置一根©89 X6钢花管 L=5.0m共设8根

K7+140-K7+125段按SF5c衬砌类型施工支护参数 ©25中空锚杆或©42 X4注浆小导管L=450cm 间距100 X60cm;C25喷射砼厚29cm,©8双层钢筋网15 X 15cm; 122b钢拱架 间距60cm;预留变形量15cm;400g土工布及1.2mm自粘式防水卷材 C35防水钢筋砼厚70cm ;调整超前小导管©42 X4按2榀一循环 L=3.0m施工调整锁脚小导管©42 X4按每榀16根L=3.0m设置。

现掌子面里程K7+139仰拱里程至K7+150二衬里程至K7+155塌腔已处理完成K7+142-K7+139段拱架的B接头处左右侧隔一榀设置一根L=5m的©89 X 6钢花管已完成但K7+150-K7+139段至今未趋于稳定拱顶下沉值偏大需增设中隔壁及临时仰拱。

根据2015年7月14日会议讨论确定K7+150向小里程段开始采用CRD法开挖具体终止里程根据现场围岩情况确定后附〈中隔壁CRD法施工程序示意图》 。

二、施工准备

1、人员安排

在人员方面紧急调派管理班子和技术骨干参与此项坍塌处理事件。

项目部现场负责人陈玉网

项目部现场技术负责人郭春生

项目部现场技术员李拥军

工区施工负责人严平

工区技术主管孟令海

工区现场主管 尚发茂

钻孔班班长徐富乾钻孔班共8人 

支护班班长曹志勇支护班共12人 

2、根据鸡冠山隧道出口施工要求本着先进、适用、配套合理”的原则配置机械设备形成以隧道施工为主的专业化 、机械化作业线主页机械设备详见下表。

主要施工机械表

3、试验室准备措施

试验室及时对现场进场原材料取样检测严禁不合格原材料进场及时做好施工配合比为施工服好务提供各种施工配合比作为施工的依据进行工程半成品、成品的质量检验配合监理单位、第三方检测单位进行质量检查管理工作。

4、物资准备措施

项目部抓紧物资的采购认真把好检验试验关确保用于永久工程的主辅材料符合设计标准、合同要求供货及时保障工程顺利按计划开展。

四、施工方法

I、施工工艺

交叉中隔壁法CRD法在软弱、破碎围岩大跨度隧道中先就隧道一侧采用三部分层开挖施作初期支护、 中隔壁和横隔板临时支护再采用相同的方式开挖隧道另一侧并进行相应的初期支护的施工方法主要用于V级浅埋、破碎围岩地段。

施工工艺流程见下表

1、 中隔壁CRD法施工工序流程图如下所示

中隔壁C RD法施工工序流程图

U、进洞方案

为保证隧道的施工质量、安全拱顶下沉预留量设定为30cm,施工中根据具体下沉量及围岩情况进行调整。施工中采用人工配合机械开挖为主松动爆破为辅。 中隔壁和横隔板均采用118型钢做为临时钢架每循环进尺与初期支护循环进尺一致均为0.6m,每部开挖后及时施作初期支护和临时支护 闭合成环。为减小导洞下部开挖时因拱脚悬空引起的下沉拱脚部位设锁脚锚杆加固。在仰拱浇筑前后根据监控量测结果确定是否拆除中隔壁、横隔板及每次拆除的长度每次拆除不宜大于5m。

1、 1 右上半断面上台阶开挖,施作①右上半断面上台阶初期支护、 a上中隔壁临时支护为确保中隔壁开挖安全开挖前在中隔壁处先设置©42 X 4mm超前小导管小导管长4.5m每6榀一循环每循环6根 间距为40cm

详见中隔壁CRD法施工程序示意图 。

1.1采用人工配合挖掘机开挖0.7m较钢架间距0.6m富余0.1 m以利施工 每循环开挖进尺同时控制在0.7m开挖断面尺寸高约3.0m、宽约5.4m。

1.2初期支护导坑周边初喷3-4cm厚混凝土架立I22b型钢钢架A单元铺设①8双层钢筋网片 网格尺寸为15cm X15cm;复喷混凝土至设计厚度并保证钢架覆盖层不小于3cm;A单元拱脚处向下倾斜约30。角打入锁脚钢管①42 mm、壁厚4mm、长3.0m施工过程中用U型筋将管底锁焊保证焊接牢固。

1.3临时支护 中隔壁与正洞同时进行2-3cm混凝土初喷架立118临时钢架纵向间距0.6m ,1 18临时钢架拱脚处向下倾斜约30。角打入锁脚钢管①42 mm、壁厚4mm、长3.0m 。复喷混凝土覆盖I 18工字钢保证22cm厚度。 中隔壁处钻设25中空锚杆详见中隔壁CRD法施工程序示意图 长度3.0m梅花形布置 间距为1.0m

X0.6m。

1.4开挖支护5m后停止1 右上半断面上台阶掘进施工采用2~4cm喷射混凝土圭寸闭掌子面转入U 右上半断面下台阶掘进施工。

2、 U右上半断面下台阶开挖,施作②右上半断面下台阶初期支护、 a

下中隔壁及b 临时仰拱临时支护为确保中隔壁开挖安全开挖前在中隔壁处先设置©42 X4mm超前小导管小导管长4.5m,每6榀一循环每循环6根间距为40cm 详见中隔壁CRD法施工程序示意图 。

2.1采用人工配合挖掘机开挖0.7m较钢架间距0.6m富余0.1 m以利施工 每循环开挖进尺同时控制在0.7m开挖断面尺寸高约5.0m、宽约5.4m。

2.2初期支护导坑周边初喷3-4cm厚混凝土架立I 22b型钢钢架B单元铺设①8双层钢筋网片 网格尺寸为15cm X15cm;复喷混凝土至设计厚度并保证钢架覆盖层不小于3cm;B单元拱脚处向下倾斜约30。角打入锁脚钢管①42 mm、壁厚4mm、长3.0m施工过程中用U型筋将管底锁焊保证焊接牢固。

2.3临时支护 中隔壁、临时仰拱与正洞同时进行 2-3cm混凝土初喷架立I 18临时钢架纵向间距0.6m 复喷混凝土覆盖I 18工字钢保证22cm厚度 临时I 18工字钢中隔壁与临时仰拱连接处向下倾斜约 30°角打入锁脚钢管

①42 mm、壁厚4mm、长3.0m 施工过程中管头应产生交叉并用U型筋将管底锁焊保证焊接牢固;注意B单元、a右下、b的连接。B单元处钻设25中空锚杆长度4.5m梅花形布置 间距为1.0m X0.6m;中隔壁处钻设25中空锚杆

详见中隔壁CRD法施工程序示意图 长度3.0m梅花形布置间距为1.0m X 0.6m。

2.4开挖支护4m后停止U 右上半断面下台阶施工采用2~4cm喷射混凝土圭寸闭掌子面转入川左上半断面上台阶施工。

3、川左上半断面上台阶开挖,施作③左上半断面上台阶初期支护同时施工1 右上半断面上台阶  。

3.1采用人工配合挖掘机开挖0.7m较钢架间距0.6m富余0.1 m以利施工 每循环开挖进尺同时控制在0.7m开挖断面尺寸高约3.0m、宽约5.4m。

3.2初期支护导坑周边初喷3-4cm厚混凝土架立I 22b型钢钢架A单元 铺设①8双层钢筋网片 网格尺寸为15cm X15cm;复喷混凝土至设计厚度并保证钢架覆盖层不小于3cm;A单元拱脚处向下倾斜约30。角打入锁脚钢管①42 mm、壁厚4mm、长3.0m 。

. 专业学习资料

3.3开挖支护5m时停止施工川左上半断面上台阶转入W左上半断面下台阶施工。

4、W左上半断面下台阶开挖,施作④左上半断面下台阶初期支护 c 临时仰拱

临时支护同时施工U 右上半断面下台阶  。

4.1采用人工配合挖掘机开挖0.7m 较钢架间距0.6m富余0.1 m以利施工 每循环开挖进尺同时控制在0.7m,开挖断面尺寸高约5.0m、宽约8.4m。

4.2初期支护导坑周边初喷3-4cm厚混凝土,架立I 22b型钢钢架B单元 铺设①8双层钢筋网片,网格尺寸为15cm X15cm;复喷混凝土至设计厚度并保证钢架覆盖层不小于3cm;B单元拱脚处向下倾斜约30。角打入锁脚钢管 ①42 mm、壁厚4mm、长3.0m ;B 单元处钻设25中空锚杆长度4.5m,梅花形布置 间距为1.0m X0.6m。

4.3临时支护 临时仰拱与正洞同时进行架立I 18临时钢架纵向间距0.6m 复喷混凝土覆盖I 18工字钢 临时仰拱保证22cm厚度。

4.4待I开挖支护12m、U开挖支护10m、川开挖支护10m、W开挖支护8m转入V 右下半断面施工。

5、 V 右下半断面开挖,施作⑤右下半断面初期支护、 d 中隔壁临时支护。

5.1采用人工配合挖掘机开挖0.7m 较钢架间距0.6m富余0.1 m以利施工  每循环开挖进尺同时控制在0.7m开挖断面尺寸高约3.3米、宽约8.4米。

5.2初期支护导坑周边初喷3-4cm厚混凝土架立I 22b型钢钢架C、 D、 E单元 注意E单元与临时中隔壁的连接复喷混凝土至设计厚度并保证钢架覆盖层不小于3 cm C 单元处钻设25中空锚杆长度4.5m梅花形布置 间距为1.0m X0.6m。

5.3临时支护 中隔壁与正洞同时进行 2-3cm混凝土初喷架立I 18临时钢架纵向间距0.6m 复喷混凝土覆盖I 18工字钢 中隔壁保证22cm厚度。

5.4开挖支护5m后转入W左下半断面 。

6、 切左下半断面开挖,施作⑥左下半断面初期支护。

6.1 W左下半断面开挖支护5m,施工方法同V 右下半断面施工。

7、根据监控量测分析收敛稳定后拆除a、 b、 c、 d 临时中隔壁与临时仰拱 拆除过程监控量测必须及时跟进保证施工安全施工A 仰拱拱圈 

&待A 仰拱拱圈施工完成后施工B 仰拱填充砼 待仰拱填充混凝土达到7天强

度后方可上重车期间利用仰拱栈桥形成临时通道保证掌子面通车和下方仰拱施工。

9、依次进行施工待仰拱长度满足二衬施工长度时C铺设防水层、浇筑二衬混凝土 。

五、施工工艺说明

一 、开挖

1、开挖前测量人员必须精确放样在进行初喷混凝土以前对开挖断面进行检查对欠挖部位及时处理。

2、各部开挖支护自上而下开挖后及时施做初期支护、 中隔壁临时支护、临时仰拱尽早成环。

3、各部开挖时相邻部位的喷射混凝土强度应达到设计强度的70%以上。

4、缩短各部开挖工作面的间距使初期支护尽早封闭成环。

5、严格控制步距长度仰拱距掌子面的距离不得超过30m二衬距掌子面不得超过55m。

二 、支护

1、各部开挖后同时施工初期支护、侧壁临时支护、临时仰拱使各部及时闭合成环以保证隧道稳定性。

2、初喷砼一次喷射砼3-4cm作业前清除所有的松动岩石并使岩面保持一定湿度速凝剂掺量准确添加均匀、不得随意增加或减少。喷射作业分段、分片、分层 由下而上依次进行如有较大凹洼时用混凝土填平型钢钢架与岩面之间的间隙用喷射砼填充密实喷射顺序先下后上对称进行先喷钢架与围岩之间空隙,后喷钢支撑之间,型钢钢架被喷射砼所覆盖。正洞初期支护保护层不得小于3cm。

3、初期支护钢架、中隔壁和横隔板钢架均采用118工字钢在洞外加工工字钢构件连接采用厚度为10mm的钢板和M24螺栓进行连接。架立工字钢之前必须将脚部架立钢板底部的虚渣清除干净必要时采用钢板或混凝土块垫实连接钢板要求密贴若存在间隙必须用钢板垫实连接螺栓要求正反向安装 以保证工字钢不下沉工字钢就位后必须采用临时支撑保持其稳定。工字钢纵向间距0.6m。

4、钢筋网在工地加工成型现场人工安装 网片大小按1.0 X0.6m加工安装时用电焊点焊固定在钢架及锚杆外露头上 以防喷射砼时晃动。 网片间搭接长度不小于15cm。

5、 系统锚杆

拱部为①25带排气装置的注浆锚杆长度均为4.5米 间距环1.0mX纵0.6m梅花型布置。

1钻孔前先标定钻孔位置。

2孔深误差不大于5cm孔径大于锚杆直径15mm钻孔完毕后孔内积水、积粉及岩碴要吹洗干净。

3锚杆采用风钻顶入并设好孔口注浆塞注浆采用0.45-0.5:1的水泥浆 压力控制在

0.5-1.0Mp a。

4锚杆在工字钢架设后施作锚杆可从工字钢中间穿过或与工字钢贴边打入使端部与工字钢焊连成一整体。

5锚杆的插入长度不小于设计长度的90%安装后不得随意敲击。

六、监控量测

项目部成立隧道监控量测小组编制监控量测实施方案设专人负责现场量测及数据整理。

1、监控量测点的布置

施工中应力变化产生的可能变形与威胁隐患点有拱顶 、起拱线向上1.5m处、AB单元接头处。

洞内拱顶下沉及周边位移观测点按每5m一个断面在洞内拱顶、起拱线向上1.5m处、AB单元接头处设置沉降及周边位移观测点按设计要求频率观测。

2、量测工具收敛计选用JSS30- 10/15A型数显示收敛计地质罗盘水平仪水平尺挂钩钢尺等。

3、监控量测管理措施

1项目部、工区联合组成隧道监控量测领导小组项目总工任组长工程部部长任副组长隧道专业工程师专职负责队技术室参加共同组建管理体系加强隧道监控量测工作。项目部量测中心负责日常量测数据处理、仪器保养维修工作以及数据信息整理并反馈于第三方检测单位。专业工程师检查落实施工队技术室设专职量测小组每小组4人负责测点埋设负责配合项目部、第三方检测单位进行日常量测工作。