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经典图文 | 隧道标准化施工

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发表于 2017-11-6 12:19:01 | 显示全部楼层 |阅读模式

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一、工程概况
京台线建瓯至闽侯高速公路福州段牛岩山隧道,左线全长9252米,右线全长9198米,隧道设计行车速度:80km/h,最大埋深约500米。隧道左线采用三区段斜竖井送排式分段纵向通风,左线斜井水平距长度1366.66m,纵坡14.56%,竖井长XX米;隧道右线采用两区段斜井送排式分段纵向通风,右线斜井水平距长度1030m,纵坡16.05%。
二、隧道标准化施工
1、洞口工程
隧道洞口工程按照“零开挖”进洞理念,遵循“早进洞、晚出洞”施工原则。尽量避免对山体的大刷大挖,隧道洞顶截水沟以内植被禁止砍伐破坏,分离式隧道中间山体开挖时尽可能保护两侧山体,维护原有的生态地貌,洞门力求与自然环境、人文景观相协调。

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隧道洞口
洞口边仰坡开挖采用明挖法施工,自上而下分阶段、分层进行开挖,并随开挖随支护,确保边仰坡稳定。进洞大管棚套拱设置在稳定的基础上,套拱内孔口管间距、角度安装准确。钻孔采用地质钻机,钻孔完成后及时安装管棚,防止踏孔,管棚内注浆严格控制注浆压力。

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大管棚施工
2、超前地质预报
超前地质预报采用TGP、地质雷达、红外探顶、超前加深炮孔等,分别探测前方120-150米、30米、5米的围岩地质、水文等情况,通过长中短三种距离相结合的超前地质预报系统,动态掌控,相互验证,确保开挖作业全过程能够准确掌握前方地质情况,降低施工风险。

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地质雷达
3、洞身开挖
牛岩山隧道开挖方法主要有中隔壁法(CD法)、正台阶法、全断面法等。

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CD法开挖

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台阶法开挖

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全断面法开挖
隧道Ⅱ、Ⅲ级围岩开挖采用全断面法。石质隧道的爆破作业,采用光面爆破或预裂爆破。爆破作业根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、循环进尺和爆炸材料进行钻爆设计。钻爆设计根据爆破效果不断优化爆破参数。为了达到良好的爆破效果,施工过程中严格控制周边眼间距及装药量,严格控制外插角角度。周边眼间距一般40公分,装药采用间隔式装药,药卷需提前加工,将乳化炸药分段间隔捆绑在装有导爆索的竹片上,后放入周边眼内,所有装药炮眼均采用炮泥堵塞。钻孔过程中采用定人、定岗、定钻,分清责任区,以奖为主,奖罚分明的奖惩措施。

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钻爆开挖周边眼放点

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周边眼药卷加工

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隧道光爆效果(拱部)

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隧道光爆效果(边墙)
4、初期支护与辅助工程措施
(1)喷射混凝土
牛岩山隧道初期支护喷射混凝土采用湿喷工艺,湿喷设备采用全自动喷浆机械手,其具有操作轻巧方便、喷浆速度快、回弹料少、施工环境较好、安全系数较高等优点。喷射混凝土作业采用分段、分片、分层依次进行,喷射顺序自下而上,分段长度不宜大于6米。喷射时先将低洼处大致喷平,再自下而上分层、往复喷射至厚度控制标志。
喷射混凝土作业时喷嘴垂直岩面。喷嘴与受喷面间距宜为0.6~1.2米。喷射混凝土终凝2小时后,喷水养护,养护时间不小于7天。

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机械手湿喷

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隧道喷浆效果(拱部)

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隧道喷浆效果(边墙)
(2)锚杆施工
隧道锚杆采用风动凿岩机成孔,拱顶可采用YSP-45向上式高频钻机。锚杆钻孔利用支护台架施钻,按照设计间距布孔;钻孔方向尽可能垂直结构面或初喷砼表面;锚杆孔比杆径大15㎜,深度误差不得大于±50mm。

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YSP-45向上式高频钻机钻孔
砂浆锚杆作业程序是:先注浆,后安锚杆。采用单管注浆工艺,灌浆管插至距孔底50-100mm处,开始注浆后反复将注浆管向孔底送,使砂浆将孔内多余的水挤压出孔外,之后随水泥砂浆的注入缓慢匀速拔出,灌浆压力不宜大于0.4MPa。所有锚杆都必须安装垫板,垫板与喷射混凝土面紧贴。

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锚杆安装

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锚杆支护效果
(3)钢架施工
隧道钢架支护分为型钢钢架和格栅钢架两种。型钢钢架弯制结合隧道开挖方法采用型钢弯制机按照隧道断面曲率分节进行弯制,弯制完成后,先在钢拱架试拼台上进行试拼。格栅钢架在现场设计的工装台上加工,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。

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钢拱架整体冷弯成型

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钢拱切分成段

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钢拱架分段成品

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连接板加工机床

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拱架连接板

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连接板焊接效果
钢架安装在掌子面开挖初喷完成后立即进行。根据测设的位置,各节钢架在掌子面以螺栓连接,连接板密贴。为保证各节钢架在全环封闭之前置于稳固的地基上,安装前清除各节钢架底脚下的虚碴及杂物。

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拱架安装脚底基础钢板效果

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拱架安装效果
(4)钢筋网片
钢筋网片采用Ⅰ级φ6.5钢筋焊制,在钢筋加工场内集中加工。按图纸标定的位置挂设加工好的钢筋网片,钢筋网片随初喷面的起伏铺设,绑扎固定于先期施工的系统锚杆之上,再把钢筋片焊接成网,网片搭接长度为1~2个网格。

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钢筋网安装效果
(5)超前小导管
超前小导管和钢架联合支护时,宜从钢架腹部穿过。沿隧道开挖线向外10°~15°外插角安装,导管环向几间距宜为200-500mm。注浆前对开挖面及周边喷射混凝土封闭,以防注浆时孔口跑浆。

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超前小导管布设及注浆
5、仰拱与铺底
隧道设有仰拱时,及时安排施工,使支护结构早闭合。仰拱、铺底及时施作,与开挖面的距离宜为30米。仰拱砼整体浇注一次成型。仰拱施工时,可搭栈桥保证洞内临时交通通畅。仰拱、铺底施工前必须清除隧底虚碴、淤泥和杂物,超挖部分采用同级混凝土回填。

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仰拱施工

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底板施工
6、隧道防排水
牛岩山隧道防排水采用“防、排、截、堵相结合,因地制宜,综合治理”的原则,达到防水可靠,经济合理,不留后患的目的。隧道结构防水由喷射混凝土、全封闭柔性卷材防水层和二次衬砌结构自防水等组成。隧道二次衬砌混凝土采用防水混凝土,其抗渗等级不低于P8;拱墙设置PVC防水板加土工布;施工缝设置止中埋式止水带。拱墙每8~10m设1环φ50环向透水盲沟,两侧边墙外侧泄水孔标高处设纵向贯通的直径φ100“HDPE打孔波纹管”透水管,通过三通接头与环向盲沟及边墙泄水孔连通。
(1)排水盲管施工
排水管采用钻孔定位,定位孔间距在30cm~50cm。将膨胀锚栓打入定位孔或将锚固剂将钢筋头预埋在定位孔中,固定钉安在盲管的两端。用无纺布包住盲管,用扎丝捆好,用卡子卡住盲管,然后固定在膨胀螺栓上。采用三通与环向透水管、纵向波纹管、边墙泄水孔相连。

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排水管三通
(2)防水板施工
防水板施工前做好基面处理,平整度超标局部超挖段采用挂网补喷,使其表面平顺,表面钢筋头、锚杆头等切除后砂浆抹平。表面渗水采用注浆堵水设盲管引排。分离式防水板铺设采用从下向上的顺序铺设,松紧适度,一般松弛率环向10%、纵向6%。防水板铺挂前,用带热塑性圆垫圈的射钉将土工布平整顺直地固定在基层上,固定点的间距宜为拱顶0.5~0.8m、边墙0.8~1.0m、底部1.0~1.5m,呈梅花形排列。防水板宜采用电热压焊器热熔热塑性圆垫圈固定,使防水板与热塑性圆垫圈熔化粘结为一体。

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防水板热熔垫片

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防水板挂设效果
(3)止水带施工
止水带采用中埋式止水带,止水带埋设位置准确,其中间空心圆环与施工缝中心线重合,止水带固定采用钢筋卡固定,施工方法为:沿衬砌轴线每隔不大于0.5m钻一φ12的钢筋孔。将制成的钢筋卡,由待灌混凝土侧向另一侧穿过挡头模板,内侧卡进止水带一半,另一半止水带平靠在挡头板上。待混凝土凝固后拆除挡头板,将止水带拉直,然后弯钢筋卡紧止水带。

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止水带施工效果
7、二次衬砌
隧道初期支护完成后,为有效地控制其变形,仰拱尽量紧跟开挖面施工,二次衬砌距掌子面不得超过200m。
(1)二衬钢筋
二衬钢筋加工弯制前首先调直,并将表面油渍、水泥浆和浮皮铁锈等均清除干净。钢筋安装时钢筋长度、间距、位置、保护层厚度满足设计要求。为确保二衬钢筋定位准确,钢筋安装间距及保护层厚度满足要求,二衬钢筋安装采用钢筋定位架进行控制,钢筋保护层垫块采用高强砂浆垫块。

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钢筋定位卡具定位主筋间距

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钢筋层间距控制良好

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钢筋保护层垫块效果

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钢筋绑扎整体效果
(2)二衬混凝土
板衬砌台车必须按照隧道内净空尺寸进行设计与制造,钢结构及钢模必须具有足够的强度、刚度和稳定性。衬砌台车经施工单位会同监理单位验收合格后方可投入使用。为保证衬砌紧跟掌子面宜采用单洞双台车制度。现场重点控制原材料质量,实时调整混凝土坍落度,改进振捣工艺,加强模板台车的维修和保养,使二衬混凝土拆模后表面平整、密实、光洁,色泽一致,达到内实外美效果。

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二衬混凝土整体效果

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二衬混凝土局部效果

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喷淋式养护台架养护衬砌
8、监控量测
牛岩山隧道监控量测项目列入施工组织设计,贯穿施工的全过程。监控量测工作按要求及时布点、尽快读取初始数据,监测项目、量测断面、测点布置、监测频率应符合要求。现场量测数据处理后及时将量测信息反馈给施工部门和设计单位,指导施工。

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监控量测布点、测量

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隧道洞口设置监控箱及公示牌
9、附属工程施工
预留洞室位置准确提前开挖,洞室模板采用定型模板,模板定位准确与衬砌模板台车连接并固定牢固,与衬砌砼同时浇筑;预埋钢管、钢板、接线盒等,经测量定位后采取在衬砌台车模板上钻孔,用螺栓固定,并在管线内提前预留钢丝,便于混凝土浇筑完成后及时检查管线是否通畅,发现问题及时处理。

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隧道预留洞室

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隧道预埋管线试穿

10、安全文明施工
(1)施工场地人员管理
隧道洞口设立门禁系统和值班室,并由专人负责值班,日常施工人员进洞需携带电子信息卡以便管理,其他人员进洞实行书面登记制。所有进入施工隧道的人员必须按规定佩戴安全帽、带反光标识的防护服、防尘口罩、手套、耳塞等安全防护用品,进洞施工要领导带班。

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进洞人员登记

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领导代班公式牌
(2)隧道通风
隧道施工须建立通风管理制度,隧道通风机及通风管应设置专人定期维护、修理,如有破损,必须及时修补或更换。当隧道掘进距离洞口超过150m时,必须实施管道通风。通风应能满足洞内各项作业所需最大风量。送风式的进风管口宜设在距洞口30m以外。送风式通风管送风口距开挖面不宜大于15m,排风式风管吸风口距开挖面不宜大于5m。
长隧道通风采用巷道式通风,此通风方案具有工作面通风效果良好、污风排出速度快、节约用电等优点,以下以JTA4合同段牛岩山隧道为例进行介绍。
牛岩山隧道通风方案部署为隧道右洞进入新鲜空气,左洞排放污风,右洞掌子面污风通过2#行车横通道排放至左洞,再排出洞外,进风段右洞禁止行车,所有进出车辆进入右洞掌子面需从左洞经2#行车横通道后再前往右洞。将两台2*132kw轴流风机设置在右线距2#行车横通道50m左右靠洞口一侧,通过直径1.8m风管分别向两个开挖面送风;在距2台轴流风机50m左右靠洞口一侧设置2台30kw射流风机,此射流风机可保证洞口新鲜空气通过射流风机传送至轴流风机内,并保证右洞污风在2#行车横通道压入左洞;在左洞2#行车横通道口设置一台132kw轴流风机,通过直径1.8m风管由洞内向洞外排放污风;并在左洞1#行车横通道附近设置一台30kw射流风机,加快洞内污风排放。

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巷道式通风平面布置图

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隧道进风2*132KW轴流风机+30KW射流风机设置

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隧道排污132KW轴流风机设置

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隧道排污排污30KW设流风机设置
(3)隧道降尘
牛岩山隧道洞内降尘采用以水雾帘幕降尘结合环保除尘风送式喷雾机的综合降尘系统。水雾帘幕采用雾化装置安装与作业台架上,利用隧道施工用的高压风和高压水,即利用气体介质与液体介质之间的相互挤压、加速或剪切作用,将液体雾化,形成高压水微粒雾蔽带,使粉尘不能向外扩散,随着水粒降落。水雾帘幕在降尘效率、排烟时间、改善洞内施工环境等方面均取得了显著效果,且制作简单、操作方便,具有极高的经济和社会效益。

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水雾帘幕降尘
喷雾机采用3WD2000-30型环保除尘风送式喷雾机。其具有射程远、覆盖面积大、雾粒细小、操作灵活、使用安全可靠、推拉自如、喷雾速度快、对粉尘雾珠附着力强、工作效率高等优点。 爆破作业后首先采用环保除尘风送式喷雾机对洞碴喷雾降尘,同时开放水雾帘幕降尘系统,并在隧道底板已完成地段加设路面冲洗设备,对路面及来往车辆冲洗除尘,形成隧道综合降尘系统。

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喷雾机降尘

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底板冲洗降尘
(4)施工用电及防火
隧道施工供电采用三相五线供电系统,并做到三级配电两级保护。施工现场所有配电箱和开关应有责任人和用途标识。 隧道内施工注意防火,隧道内的变压器、衬砌台车、防水层台架处设置灭火器材,每处不少于2台。

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隧道三相五线供电系统

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隧道台车、台架配备灭火器
(5)隧道施工应急及救援
牛岩山隧道日常施工中应急抢险物资配备充足。在软弱围岩段施工时掌子面的附近有足够长度的逃生管道,管道管壁厚不小于10mm,管径不小于600mm。隧道施工期间,定期组织应急预案演练。发生紧急情况时,立即启动应急预案、并通知危险区域的人员撤离,优先保证人员安全,组织救险。

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隧道逃生管道

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应急演练
11、信息化管理
(1)隧道定位及考勤系统
隧道施工推广采用信息化管理手段,其中定位考勤系统可以实时统计隧道内外人员姓名与数量、隧道内人员区域分布,除在洞口监控室显示外,还可在洞口LED屏滚动显示。后台系统可模拟隧道地图显示、回放人员活动轨迹、信息多点远程共享。

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监控室监控定位考勤情况

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LED显示考勤情况
(2)远程视频监控系统
隧道施工采用远程视频监控系统,在隧道洞口、实验室、搅拌站、隧道内安装监控设备,通过网络实现各监控设备和隧道监控计算机间的通信,由隧道监控计算机对各监控设备进行远程集中管理,形成实时、可控的远程视频监控系统。

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远程视频监控系统


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