隧道施工工艺介绍

隧道主要施工工艺介绍一．大管棚施工工艺套拱施工：施工放样，模板安装、钢筋绑扎、导向管放样，127导向管安装，砼浇注。管棚施工：钢管规格：热扎无缝钢管φ89㎜，壁厚6㎜，节长3米，6米；1.管距：环向间距40㎝；2.倾角：仰角3°（实际施工按4°施工，实际中因为钻头及钻管的自重将下沉，根据经验选定1°），方向与线路中线平行；3.钢管施工误差：径向不大于20㎝；4.隧道纵向同一截面内接头数不大于50%，相邻钢管的接头至少错开1米。4.1管棚施工方法：测量人员准确放样，标出洞中心线及拱顶标高，开挖预留核心土作为管棚施工的工作平台，开挖进尺为2.5米，开挖结束后，人工两边对称开挖（品字型）工作平台，台阶宽度1.5米，高度2.0米，作为施工套拱和管棚施钻的平台。管棚应按设计位置施工，应先打有孔钢花管，注浆后在打无孔钢花管，无孔管可作为检查管，检查注浆质量，钻机立轴方向必须准确控制，以保证孔口的孔向正确，每钻完一孔便顶进一根钢管，钻进中应经常采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求，及时纠正。钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15㎝，为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节管采用3米钢管，编号为偶数的第一节管采用6米钢管，以后每节均采用6米长钢管.4.2管棚施工机械：4.2.1钻孔机械：配备XY-28-300电动钻机，钻进并顶进长管棚；4.2.2注浆机械：BW-250/50型注浆泵2台；4.3注浆参数：采用水泥-水玻璃浆液。水泥浆与水玻璃体积比1：0.5；水泥浆水灰比1：1；水玻璃浓度35波美度；水玻璃模数2.4；注浆压力初压0.5~1.0MPA；终压2.0MPA。二.小导管注浆施工工艺1.工艺程序：小导管注浆施工工艺程序如下图所示：小导管注浆施工工艺流程注:本图是指每1.5m打一排小导管,而非指每循环进尺1.5m。2.施工准备2.1隧道超前小导管采用外径42mm，壁厚3.5mm热轧无缝钢管，钢管前端呈尖锥状，尾部焊上Ф6加劲箍，管壁钻6mm压浆孔，尾部1m不设压浆孔，超前小导管施工时，钢管以140外插角打入围岩，钢管环向间距45cm，超前小导管应保持1.0m的搭接长度。2.2超前小导管注浆采用水泥—水玻璃浆液，注浆参数如下：水泥浆与水玻璃体积比：1：0.5水泥浆水灰比:1:1水玻璃浓度:35波美度,模数:2.4注浆压力:.0.5～1.0Mpa2.3钻孔一般按单管达到设计注浆量作为结束注浆的标准，当注浆压力达到设计终压力不少于20分钟，而进浆量仍达不到设计注浆量时也可结束注浆。3.钻孔打小导管3.1测量放样，在设计孔位上作标记。3.2用钻孔台车或手持风钻钻孔后，将小导管沿孔打入，如地层松软可用游锤或钻施工准备初期支护钻孔打入小导管分三次开挖1.5m封闭开挖面喷射混凝土注浆孔台车或手持风钻直接将小导管打入。4.注浆注浆前先喷砼封闭掌子面以防漏浆，清理干净钢管内积杂物，然后再注浆。注浆顺序由下向上。注浆时将两种不同的浆液分放在两个容器内，使用双液注浆泵按配合比分别吸入两种浆液在混合器混合后注入浆管。5.注浆异常现象的处理5.1注浆过程中，如发生串浆（浆液从其他孔流出）现象时，应将串浆孔及时堵塞，轮到该管注浆时再拔下堵塞物，用铁丝或细钢筋将管内杂物清除并用高压风或水冲洗（拔塞后向外流浆的注浆管不必进行此工序），然后再注浆。另在发生串浆时，如果有多台注浆机的条件下应同时注浆。5.2如注浆压力突然升高，则关停水玻璃泵，进行单液注浆或注清水，待泵压正常时，再进行双液注浆。5.3当注浆时进浆量很大，压力长时间不升高，则应调整注浆浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间。6.主要机具设备主要机具设备见下表：小导管注浆施工的主要机具设备序号机具名称规格数量备注1手持风钻1钻孔打管2游锤自制1打管3吹风管Ф20钢管1吹孔4注浆泵BW-2502注浆5拌和机2拌水泥浆6混合器自制17注浆嘴1注浆用8注浆桶29波美表310量杯211水桶312胶管高压管13木尺计量注浆量附注：注浆嘴钢管外径应略小于导管内径；混合器是一种联接两根进浆管与出浆管的三通管路并与阀门配套的工地自制设备。7.质量标准及安全措施7.1导管应在开挖轮廓线上按设计位置及角度打入，孔位误差控制在5~10cm以内，角度误差控制在20～30以内，超过允许误差时应在距离偏大的孔间补管、注浆、角度检查用地质罗盘检查，小导管的尾端外露10cm左右，与系统锚杆或钢拱架焊接牢固。7.2检查钻孔打管质量时，应画出草图，对孔位编号，逐孔逐根检查并填写记录。7.3注浆过程中，要逐管填写记录，标明注浆压力、注浆量、发生故障情况及处理过程。7.4固结效果检查宜在搭接范围内进行，主要检查注浆量偏少和有怀疑的钢管，要认真填写检查记录。固结不良或厚度不够时要补管注浆。7.5开挖过程中，要随时观察注浆效果，分析测量数据，发现问题后必须停工处理。7.6注浆前应严格检查机具、管路及接头处的牢靠程度，以防压力超限破裂伤人。三.超前锚杆施工工艺1.超前锚杆施工程序锚杆预制钻孔清孔注浆插入锚杆清洗机具。2.超前锚杆孔用手持风钻钻孔，按设计尺寸间距、仰角等参数认真打眼布孔。3.砂浆锚杆为20MnsiФ22钢筋，钻孔直径43mm，锚杆环向间距40cm，外倾角70，施工时应根据围岩层理、产状，确定锚杆的最佳插入方向。4.锚杆采用注浆前须将孔内岩屑用高压风吹净。5.锚杆采用20MnsiФ22钢筋，按设计长度L=3.5m下料,不得弄弯、弄脏。6.锚杆注浆安装前，须做好材料、机具、脚手平台和场地准备工作。注浆材料使用32.5R水泥，料径小于0.3mm的砂子，胶骨比1:0.5～1:1,水灰比0.4～0.45，砂浆强度等级M20。7.注浆：先将水注入牛角泵内，水占泵体体积的三分之二，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，将注浆管插入至锚孔眼底，一切就绪后，慢慢打开风阀开始注浆，直至砂浆注满眼孔。8.插入锚杆：砂浆注满眼孔后，立即把锚杆插入眼孔，接着用推、锤击方法，把锚杆插至眼底，然后用木楔固紧锚杆头。防止杆体移动或掉下伤人。9.锚注完成后应及时清洗、整理注浆用具，除掉砂浆凝聚物，为下次使用创造条件。10.使用掺有速凝剂砂浆时，一般应随用随拌，数量不应多于3个孔的用量，以免时间过长，使砂浆在泵、管中凝结。11.锚杆应保持1.0m的重叠长度。锚杆尾端应焊接在钢架上或系统锚杆的尾端。四.系统锚杆施工工艺对于V级围岩地段采用小导管作为系统锚杆。1.施工作业程序处理岩面，钻孔台车就位打眼高压风清孔先插入锚杆后注浆。2.施工工艺2.1在钻凿孔眼前，检查岩面有无松动石块或初喷混凝土有无空壳、开裂现象，若有需经处理后方能开钻。2.2锚杆位置的确定：严格按照设计图纸布置位置；2.3锚杆方向：系统锚杆一般按径向布置，在地层有明显结构面时，亦可沿层面垂直方向布置。2.4锚杆杆体需按设计长度截取并调直、除锈和除油，在搬运、堆放过程中避免污损。2.5注浆材料：使用32.5R水泥，粒径小于0.3mm的砂子，砂浆配合比（质量比）：水泥：砂：水宜为：1：（1～１.5）:(0.45～0.5),砂浆强度等级M20。2.5.1对于普通砂浆锚杆：用高压风清孔后，将灌浆管插到距孔底5～10cm处。先将水注入浆泵内（占泵体体积2/3左右），并倒入少量砂浆，初压水和稀浆湿润管路，然后再将调好的砂浆倒入泵内，打开风阀开始注浆，水引导砂浆不断压入眼底，注浆管随着浆液的注入而缓慢匀速拔出，注浆压力控制在0.4Mpa以下。若发现压力过高,须立即停风,排除堵塞。浆液注满眼孔后，立即把锚杆插入眼孔，其插入长度不得小于设计长度的95%，如发现砂浆不满须拔出锚杆重新注浆。注浆管不得对人放置，注浆器在未打开排风阀前，不准搬动，开启密封盖，以防高压喷出物射击伤人。2.5.2对于注浆加固锚杆：用高压风清孔后，将锚杆插入眼孔至孔底，打开风阀从锚杆的中空孔注入砂浆，直到注满为止。然后拧紧螺母使垫板与围岩表面贴紧。围岩表面必须平整，使其与垫板紧密贴合。2.6对锚杆锚固力的检验应按规定进行拉拔试验，一般情况下，每批300根应进行一组（随机抽样3根）拉拔试验。五.钻爆设计与钻爆作业1.钻爆参数设计根据工程地质资料，隧道所处岩层为花岗岩，考虑到尽量减少爆破地震及噪声影响，现针对该岩层确定隧道断面的钻爆设计参数如下：光面爆破参数附注:1.导坑炮眼数目可按rqs公式估算式中：Ｓ为断面面积，q为单位装药量软岩取0.4-0.8kg/m3，r选炸药Ф25×200时为0.45kg/m，装药系数取0.48；这样当Ｓ＝10m2，Ｎ＝37个（施工时结合实际布眼确定）。2.内圈眼间距取1.2-1.3倍周边眼间距：50-60cm；辅助眼间距取1.3-1.5倍内圈眼间距：60-70cm。参数岩石种类周边眼间距Ｅ(cm)抵抗线Ｗ(cm)相对距Ｍ(m)装药不耦合参数d/装药集中度QL(kg/m)软质岩35-4545-600.75-0.81.70.07-0.123.炮孔深度根据地质条件、钻孔机具及进度控制为2-3m，施工中将根据围岩变化情况经过初爆和几次爆破试验后确定准确参数，并及时调整。2.炮眼布置炮眼分为掏槽眼、扩槽眼、辅助眼、底板眼、周边眼，周边孔布置在断面轮廓线上，沿轮廓线调整的范围和掏槽眼的孔位偏差不能大于5cm，其它炮孔的孔位的偏差不能大于10cm。眼深控制在0.5-1.2m，开挖深度可达到0.5-1m。考虑到爆破震动对周边环境的影响，掏槽眼采用楔形掏槽布置。施工中根据逐步揭示的围岩地质情况及爆破效果，不断总结、修改和完善不同洞段的钻爆设计参数，制定适合不同围岩地质条件的具体光面爆破设计要求。实施过程中，要求钻孔、装药爆破作业各个环节的施工人员，严格按钻爆设计实施操作。通过上述措施，确保光面爆破的效果，开挖断面岩石表面起伏差小于15cm。本隧道采用双侧壁导坑法、CRD法、CD法掘进，开挖轮廓线采用光面爆破，以控制超欠挖。爆破器材选用2#岩石硝铵炸药，塑料导爆管非电起爆系统毫秒微差有序起爆，双发火雷管引爆。3.凿岩3.1钻眼前先定出开挖断面中线，水平线和断面轮廓线，标出炮眼位置，符合要求后再开钻，作业人员站在自制的钢结构操作平台上钻眼。3.2查工作面的顶帮，处理活石和浮石，采用8台风动式凿岩机三班轮流作业。钎头直径为38-42mm，钎杆选用高强度空心钢钎。4.装药和起爆4.1严禁使用过期变质炸药，加强防潮、防水，保证堵塞质量，爆破后加强通风，一切人员必须等到有毒气体稀释至允许的浓度0.2mg/升以下时，才准返回工作面。4.2在观测点与爆源之间采用树木防护排架形成阻波墙，同时在墙正面覆盖水袋层。4.3施工注意事项:4.3.1在施工过程中根据地质情况的变化，围岩的类别及时调整各项光面爆破的参数。4.3.2掏槽眼眼深比辅助眼深20-30cm，辅助眼和周边眼要落在同一平面上，眼孔垂直工作面且保持互相平行。4.3.3岩层有涌水和底板积水时采用乳化炸药，装药后用炮泥堵塞炮眼尾部约40cm。4.3.4装药起爆安排专业人员，实行岗位负责制，装药爆破严守安全操作规程。4.3.5进行爆破时，所有人员都要撤至安全点，在有害气体排出后，再进入开挖面工作。六.钢拱架制作安装工艺1.钢拱架（钢格栅）制作安装工艺合格材料准备按设计图分段下料按设计图加工成型焊接安装。2.原材料的材质鉴定：原材料的申请、贮存、保管由工程、机材办负责，材质鉴定等试验，由质检办负责，绝不允许不合格的原材料进场。3.按照钢拱架（钢格栅）设计图中所示半径弯制并按I、II、III具体的尺寸分段下料。要求下料尺寸准确，确保成拱后符合总体尺寸要求。4.原材料精确下料后，按照设计图分段组焊接成型。应注意严格检查各段的角度尺寸，成型后再进行试拼。以保证成品合格。5.焊接：钢拱架（钢格栅）均采用焊接，焊接厚度不得小于4mm，其操作应由合格的焊工进行。成型后要按照设计图纸及相关焊接工艺对尺寸，外观等进行检查，并进行总体拼接误差检验，只有经抽样检查合格后，方可流入下道工序