洞身开挖常见工法图解
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一级建造师施工图解:洞身开挖常见工法图解
一、施工方法
本标段工程各隧道洞身段开挖,单线隧道Ⅲ级围岩采用全断面法,Ⅳ、Ⅴ级围岩采用台阶法或CRD法,Ⅵ级围岩采用环形开挖预留核心土法;双线隧道Ⅲ、Ⅳ级围岩采用台阶法,Ⅴ级围岩采用三台阶七步作业法或大拱脚台阶法施工。
二、开挖工艺
详见“图4-4-2隧道断面开挖施工工艺流程图”。
图4-4-2隧道断面开挖施工工艺流程图
三、开挖方法
(1)全断面开挖法
全断面法开挖施工程序见图4-4-3。
图4-4-3全断面法开挖顺序图(2)台阶开挖法
根据围岩状况,确定上台阶领进长度L,台阶法施工程序见图4-4-4。
台阶法施工程序:开挖1,施作。Ⅱ拱部初期支护;开挖3,施作。Ⅳ曲墙部分初期支护;施作Ⅴ及Ⅵ步仰拱及填充;适时进行Ⅶ步施工,施作防排水系统及二次衬砌。
图4-4-4台阶法开挖顺序图
(3)三台阶七步开挖作业法
开挖法施工程序及步骤见图4-4-5。
1、上部环形土开挖,进行初期支护;
2、左侧导坑开挖,进行初期支护;
3、右侧导坑开挖,进行初期支护;
4、左侧导坑开挖,进行初期支护;
5、右侧导坑开挖,进行初期支护;
6、预留核心土开挖;
7、仰拱开挖;Ⅷ、仰拱部支护;Ⅸ、仰拱回填浇筑;Ⅹ、拱墙防水板及二次衬砌。
图4-4-5三台阶七步开挖法施工程序及步骤图
(4)大拱脚台阶开挖法
大拱脚台阶开挖法施工程序及步骤见图4-4-6。
1、上部左侧开挖,回填大拱脚、进行初期支护;
2、上部右侧开挖,回填大拱脚、进行初期支护;
3、下部左侧开挖,进行初期支护;
4、下部右侧开挖,进行初期支护;
5、仰拱开挖;Ⅵ、仰拱部支护衬砌;Ⅶ、仰拱回填浇筑;Ⅷ、拱墙防水板及二次衬砌。
图4-4-6大拱脚台阶开挖法施工程序及步骤图
CRD开挖法施工程序及步骤见图4-4-7。
1、左侧拱部开挖,进行初期、临时支护;
2、左侧拱墙开挖,进行初期、临时支护;
3、右侧拱部开挖,进行初期支护;
4、右侧拱墙开挖,进行初期支护;
5、仰拱开挖、支护;Ⅵ、仰拱回填浇筑;Ⅶ、拱墙防水板及二次衬砌。
图4-4-7CRD开挖法施工程序及步骤图
双侧壁导坑法开挖支护程序见图4-4-6。
超前地质预报;Ⅰ、超前支护注浆;2、开挖两侧导坑;Ⅲ、施作两侧上导坑初期支护临时支护;4、开挖两侧下导坑;Ⅴ、施作两侧下导坑初期支护临时支护;6、开挖中间上部核心土;Ⅷ、施作中上部初期支护;8、开挖中心下台阶;Ⅸ、施工作中心底部的初期支护;Ⅹ、拆除临时支护铺设防水层;Ⅺ、模筑二衬混凝土施作内部结构。
图4-4-8双侧壁导坑法开挖法施工程序及步骤图
四、开挖施工
按光面爆破设计布眼,采用YT28型凿岩机钻孔,塑料导爆管非电起爆、毫秒微差爆破。
(1)测量放线
钻孔前测量放样,准确绘出开挖轮廓线及周边眼、掏槽眼和辅助眼的位置,用激光铅直仪控制边线。距开挖面50m处埋设中线桩,每100m设置临时水准点。每次测量放线的同时,要对上次爆破断面进行检查,利用隧道开挖断面量测系统对测量数据进行处理,及时调整爆破参数,以达到最佳开挖断面效果。
(2)钻孔作业
钻眼前,钻工要熟悉炮眼布置图,严格按钻爆设计实施。特别是周边眼和掏槽眼的位置、间距及数量,未经主管工程师同意不得随意改动。
定人定位,周边眼、掏槽眼由经验丰富的司钻工司钻。准确定位凿岩机钻杆,使钻孔位置误差不大于5cm,保持钻孔方向平行,严禁相互交错。
周边眼钻孔外插角度控制:眼深3m时外插角<3°,眼深5cm时外插角<2°,使两茬炮接口处台阶不大于15cm。
同类炮眼钻孔深度要达到钻爆设计要求,眼底保持在一个铅垂面上。
(3)周边眼的装药结构
周边眼的装药结构是实现光面爆破的重要条件,严格控制周边眼装药量,采用合理的装药结构,尽量使炸药沿孔深均匀分布。施工时采用不耦合装药结构,不耦合装药系数一般控制在1.4~2.0范围内。
(4)装药及起爆
根据岩石强度选用不同猛度爆速的炸药,有水地段及周边眼选用乳化炸药,其余均用2号岩石硝铵炸药。周边眼用φ25×200小药卷,不耦合装药;其余炮眼用φ40×200药卷,连续装药。采用塑料导爆管复式起爆网路非电起爆。
装药按钻爆设计图确定的装药量定人、定位、定段别,自上而下顺序进行,导爆管要“对号入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞,堵塞长度不小于20cm。
(5)爆破作业管理控制
按“一标准、二要求、三控制、四保证”的原则进行光面爆破施工。
“一标准”即一个控制标准。“两要求”即钻眼作业要求和装药联线作业要求。“三控制”即控制钻眼角度、深度、密度;控制装药量和装药结构;控制测量放线精度。
“四保证”即搞好思想保证,端正态度,纠正“宁超勿欠”等错误思想;搞好技术保证,及时根据爆破实际情况调整钻爆设计参数;搞好施工保证,落实岗位责任制,组织QC 小组活动,严格工序自检、互检、交接检;搞好经济保证,落实经济责任制。
装药前,所有炮眼全部用高压风吹洗;严格按爆破设计的装药结构和药量施作。
严格按设计的联接网络实施,控制导爆索连接方向和连接点牢固性。
(6)微震爆破
隧道周边采用光面爆破,不良地质、浅埋地段采用微震控制光面爆破。微震爆破作业段最大一段允许装药量:
Qmax=R3×(Vkp/K)3/a式中:
Qmax—最大一段爆破药量,kg;
Vkp—安全速度,cm/s;取Vkp=2cm/s;
R—爆破安全距离,m;
K—地形、地质影响系数;
a—衰减系数。
K、a值是针对隧道的具体情况,通过多次试爆基础上进行K、a值回归分析后确定。根据爆破物距爆心的安全距离要求,并由此推出的每段的最大装药量。
根据以往施工经验,爆破产生大振速部位通常为:掏槽爆破、底板或底角爆破、周边光面(预裂)爆破,为此,采用的措施一是采用楔形复式掏槽技术;二是根据根据爆破震动衰减规律公式反算控制最大单响起爆药量,将药量大的炮眼,分段进行起爆。
(7)钻爆设计