诺普矿业工程斜坡道第四系表土层施工技术方案

诺普矿业工程斜坡道第四系表土层施工技术方案（粘土、粉质粘土及钙质粘土等不透水层）中铁十四局集团有限公司安徽诺普矿业工程项目经理部二○○八年十月十八日-1-诺普矿业工程斜坡道第四系表土层施工技术方案（本方案应用范围：第四系富水性较弱的粘土、粉质粘土及钙质粘土层）安徽诺普铁矿辅助斜坡道设计全长4580米。为了确保第四系表土层斜坡道的施工安全及整体工程质量，斜坡道如何穿过（中细砂、钙层、砂砾石等含水层和风化基岩破碎带除外）粘土、粉质粘土、钙质粘土层，针对以上地层的开挖、临时支护及永久性支护（二衬）施工技术方案编制如下：一、掘进及临时支护总体施工方案1．超前支护方式：对于第四系粘土、粉质粘土、钙质粘土层斜坡道的掘进施工，为防止开挖后的临空面掉土坍塌，必须采取超前支护预防措施。本工程开挖之前，采用打入小管棚的超前支护方式，以确保安全开挖；2．开挖方式：软弱土层较宜采用分层、分步的方法进行开挖。针对第四系粘土层采用正台阶法开挖方式，分上下两个台阶开挖，下台阶分左、右交错前进开挖。首先开挖洞身上半部分（即断面起拱线以上），完成顶部的临时支护后，再开挖起拱线以下部分。上、下台阶开挖面错步距离控制在1.0~1.5米之内，同时应注意观察围岩性质随进尺的变化情况，严禁错距过大。错距一旦过大，上导坑的临时支护产生变形过大甚至失稳。总之，严格执行“短进尺、强支护”的原则；3．预留沉降收敛量：洞身开挖断面尺寸在图纸断面设计尺寸的基础上扩大15cm作为洞身沉降收敛预留量；4．临时支护设计方案：临时支护骨架采用16#工字钢型钢拱架全断面封闭成环，纵向榀间距0.5m，且采用环向间距1.0m、规格Φ22钢筋纵向联结，在每榀拱架的拱顶、起拱线及边墙上下等受力弱点共打设长度2.5m、Ф18螺纹钢的锁骨锚杆14根，然后铺设焊接规格Φ6mm网格度15×15cm钢筋网片，喷射C20素混凝土厚度20cm；5．工序间错步距离：仰拱初支封闭施工作业面距离前方开挖掌子面长度控制在5~6米之间，永久性支护浇筑作业面距掌子面8.0~10.0m，在施工过程中定期对临时支护断面进行沉降收敛观测，如发现临时支护沉降收敛值过大时，及时调整临时支护参数，确保临时支护断面相对稳定，为后序施工提供安全空间及保证整体工程质量。二、施工工艺1.工艺流程-2-2.施工工序2.1测量放样施工测量人员采用全站仪及精密水准仪根据洞外地表导线、水准基准点引入洞内，根据斜坡道设计走向完成导线控制网的布设及中腰线的放样划线，项目部测量人员定期进行跟进布设复核。（具体过程略）2.2超前小导管超前支护采用超前小导管是加固托撑开挖后拱部的土体，防止在开挖洞身时出现冒顶掉土，根据围岩性质可增加注浆作业效果更佳。⑴超前小导管采用长3.5m，外径42mm、壁厚3.5mm热轧无缝钢管制作，顶部削尖亦入土前行；⑵根据小导管的环向设计间距40cm和开挖断面的中线，沿拱顶外轮廓线进行布孔放样，并以插钎作为标记控制小导管的间距；⑶架设方向架，确定打孔方向、位置和仰角，采用风枪打眼成孔，钻孔方向要求顺出现片邦冒顶测量放样超前锚杆施工开挖上台阶人工修整洞身轮廓素砼初喷5cm钢筋网片铺装型钢拱架支立安装锁脚锚杆喷射素砼15cm渣土提升外运进入下道循环作业测量复核开挖下台阶-3-直，不得弯曲和塌孔等。钢管沿斜坡道走向以10～12o外插角打入拱部围岩土层，钢管环向间距40cm，每两个循环（前后两排）之间钢管搭接长度不少于1.0m。2.3洞身开挖及临时支护方法首先开挖洞身上半部分（即断面起拱线以上），完成顶部的临时支护后再开挖下部。上、下台阶开挖面错步距离控制在1.0~1.5米之内，同时应注意观察围岩性质随进尺的变化情况，错距不宜过大。总之，掘进过程中确保施工作业安全可靠。机械开挖过程中，边开挖边提升出渣，如果机械作业能力受限，需要配置一定的人工配合装渣，尽量提高出渣效率，缩短整个循环作业时间。同时要准备冒顶及偏邦的应急预防措施，在来不及初喷的情况下，如局部焊接设置锚杆搭设木板防坠落土块。具体控制要点如下：⑴洞身开挖断面尺寸在图纸断面设计尺寸（见附开挖断面设计图）的基础上扩大15cm(作为预留洞身沉降收敛值),即掘进及临时支护施工完成后的洞身轮廓尺寸比永久性二衬混凝土外轮廓尺寸大15cm。⑵严格按照台阶法施工，禁止全断面开挖及每循环超进尺，上台阶每循环开挖进尺控制在1.0~1.5米之内，分台阶开挖方式控制要点如下：①首先对起拱线以上部分开挖，每次开挖进尺约1.0m左右,然后支立上台阶钢拱架，在每榀拱架的拱部及两侧各用2根锚杆打入、尾端弯折搭接焊固定；②然后交错对边墙开挖施工，每开挖0.5米（一榀）后，支立型钢腿架与拱圈联结，底脚用混凝土楔块塞垫，禁止连续开挖2榀以上，致使拱圈底脚悬空时间过长，极易发生上导坑的临时支护底脚失去支撑持力点，突然发生沉降。③当前方掘进掌子面距后方临时临时支护封闭成环前断面5.0~6.0m时，回头立即开挖仰拱底板土基焊接钢支架的底拱，确保拱架成环后喷射C20素混凝土封闭；④待喷射砼的强度达到设计强度的80%后，可进行二次开挖，绑扎永久性钢筋混凝土底板钢筋、并立模浇筑底板、仰拱填充及部分边墙砼。⑶当机械开挖出洞身大样轮廓后，需要小型挖掘机具配合人工修整轮廓，边修整边测量复核，直至修整至所需轮廓尺寸，绝对不允许出现超欠挖现象，对于出现超挖部位采用素砼充填。⑷施工过程中一定做好洞内初支到掌子面间的排水工作，绝不允许洞内积水，可采用人工配合继电式污水泵进行排水。2.4初喷素砼-4-斜坡巷道洞身开挖完成后，开挖断面后如有必要，应及时进行素混凝土初喷，确保后序工程安全作业。对于围岩松散段落，开挖洞身后，容易出现偏邦冒顶现象，要及时对整个洞身的拱部及边墙进行喷射5cm厚的C20砼封面，然后才能进入下道工序的作业。2.5型钢拱架制作支立⑴钢架加工制作16#工字钢型钢钢架在洞外采用型钢弯曲机分段加工，加工过程中严格按设计半径控制型钢拱架的曲率，每榀拱架分5段编号拼装，每片端部焊接1cm厚的20×30mm联结板（至少设置四个螺栓孔）,焊接联结板时严格控制好板面与型钢端面的设计角度。拱架安装前按设计要求对各部位尺寸、焊接质量进行检查验收，加工质量不合格的禁止使用。⑵钢架施工工艺框图⑶施工要点①按照台阶开挖顺序首先安装拱圈部位的型钢拱架，每安装2榀拱部型钢拱架后，再次交错安装边墙拱架。确保每榀拱架的平面与巷道纵向轴线垂直，另外，在拱架在铅锤于巷道底板（即底板法线）的基础上，设立3~5°的迎山角-----即将整个型钢拱架沿底脚为轴向上山方向倾斜3~5°（或者以型钢拱架拱圈顶部为轴点，底脚向下山方向偏转3~5°）作为迎山角，如下图：型钢拱架制作加工断面检查测量定位拱架架立就位拼装联结锁骨锚杆的施工榀间Φ22纵向连接筋铺设钢筋网片喷射砼固定结束Φ18钢筋焊接锁脚固定锚杆设置监控量测桩欠挖处理拱架加工质量检查验收-5-掘进方向②对于每榀钢拱架采用5片封闭成环，对于每片钢拱架端部焊接1.0cm厚的20cm×30cm钢板，每两片间采用螺栓固定联结端部钢板，钢板间确保联结紧密。③对于两相邻钢拱架不可同时均在拱顶处设置片间联结点，即相邻榀间钢拱架的拱顶联结点应尽量错开，不能在同一纵向轴线上，防止拱顶处形成薄弱纵向断面，因受力出现裂缝；④安装边墙拱架之前，清除底脚处浮碴，超挖处(即墙身拱架底脚处)加设砼垫块，其中间段接头板用砂子埋住，以防喷射砼堵塞接头板螺栓孔。按设计焊连定位钢管，用于调整拱架定位，调正定位好拱架后，再行安装焊接两榀间Φ22纵向连接筋，纵向连接筋按环向间距1.0米设置，每三榀间的Φ22纵向连接筋应交错布置。⑤底拱型钢拱架的安装必须按设计要求进行开挖拼装，且与边墙底脚必须采用钢板螺栓斜接，禁止采用焊接方式施工。⑥严格控制中线及标高。因设迎山角的原因，拱架起拱线以上与岩面间可塞设楔形砼或木垫块，确保岩面与拱架全表面密贴，增大持力面。拱脚须支在基底上不得悬空，若悬空或下面为软弱土层必须用洞口外的矿石块或砼块、片石塞紧。拱架安装后必须保证平面与侧墙的垂直度，不能发生扭曲变形，并注意及时施工锁骨锚杆，做到整体牢固。2.6锁骨锚杆的施工为了加强型钢拱架的稳定及支撑作用，在型钢拱架的受力薄弱点设置膨胀水泥药卷锚固类型的锚杆，锚杆规格采用Φ18，长2.5m。每榀拱架的拱顶、起拱线处及边墙上下分别设锁脚锚杆各2根，每侧边墙拱架中部设锚杆2根，锚杆布置位置随同每榀型钢拱架，每榀全断面合计14根。⑴施工工艺流程10°18′23″洞身断面法线型钢拱架拱架与法线间夹角3~5°-6-施工中严格按照如下顺序进行：清理开挖面、施工锚杆孔、清孔、塞入锚固剂、送入锚杆、两锚杆尾部对向弯折搭接后焊牢。⑵对于锁点处的锚杆施工方式：在井巷内采用风枪钻杆钻出安装孔后，将锚固剂药卷浸湿后塞入安装孔内，锚杆在无旋转状态下由单体锚杆机或风煤钻机顶入填充锚固剂的锚杆安装孔中，送入洞身土体内长度1.7m，实现从孔底到孔口的全长粘结锚固，两锚杆剩余0.3m尾端部分用气焊配合相关机具弯折搭接焊牢，形成对型钢拱架的捆绑形式；⑶锚杆质量检查和验收锚杆孔主要检查锚杆的孔位、孔向、孔径、孔深质量等项目，锚杆体主要检查锚杆材质、长度、直径、锚固剂性能等，最后是按规范要求抽样进行锚固力检查，其平均值不能低于设计值，以确保锚杆施工质量。2.7钢筋网的安装开挖初喷后，清理喷射砼表面，完成支立型钢拱架，将规格Φ6mm、网度15cm×15cm的网片铺设在每两榀拱架之间，两端焊接在工字钢拱架顶部翼缘板上。2.8喷射混凝土临时支护采用C20强度等级，喷射混凝土采用湿喷工艺施工。混合料采用JDC350型强制式拌和机拌和，绞车提升矿斗送入洞内。⑴喷射混凝土施工工艺流程⑵原材料规格及混凝土质量控制要求①原材料严格按《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001)的规定进行。其中：骨料5~16mm、砂率51%、海螺牌P.O42.5水泥、湿喷混凝土用水采用对混凝土无腐蚀的饮用水，PH值不小于4、硫酸盐含量(以SO42-计)不超过1%的清水(按重量计)；②C20喷射混凝土试验室配比设计每立方砼材料用量是：水泥：中砂：碎石：水:速凝剂=466kg：826kg：793kg：215kg：27.96kg；③坍落度控制在12～16cm，并且具有良好的粘聚性；④砼拌和料停放时间不大于30min，喷射砼的初凝时间不小于5min，终凝时间不大喷砼作业运输拌合计量原材料选择配合比设计风压控制粉状速凝剂-7-于10min。⑶施工要点①受喷面清理按要求全面清理待喷射的基面，用喷气法清理岩石表面。喷射前认真检查巷道断面，对欠挖部分及所有开裂、破碎、出水点、崩解破损岩石进行清理和处理，清除浮石和墙角虚碴，在起拱线处的拱架对接板上下严禁出现欠挖土，一定要对拱架间的欠挖土彻底清理干净，确保喷射混凝土的厚度和整体性。对破损岩面，清除所有暴露的破损岩石，并在破损岩面范围内安装附加的岩石加固钢筋或钢支撑。在有水从岩石流出的地方，利用排水沟等方式在实施喷砼前导流出去。二次喷射混凝土时，清除已喷混凝土的剥离部分，以保证新老混凝土之间具有良好的粘结强度。被覆盖的喷砼层首先达到初凝，并使用扫帚、水冲法除去所有松散物、尘土或其他有害物质。②喷射砼施工操作喷射混凝土采用湿喷工艺，严格按设计配合比进行拌和，配合比及搅拌的均匀性每班检查不少于两次。混合料在运输、存放过程中，严防雨淋、滴水及大块石等杂物混入，装入喷射机前过筛。喷射作业应分段、分片由下而上先墙后拱顺序进。回弹料禁止再次使用。喷混凝土设计厚度较厚时，一般分二次施喷完成，第一次喷射混凝土后，后一层在前一层混凝土终凝后进行。若终凝1h后再喷射时，先用风水清洗喷层面。喷射混凝土作业紧跟开挖面。③喷射混凝土养生新喷射的混凝土按规定洒水养护。当干斑点首先出现在喷砼层表面时，利用水枪每4小时喷水一次，保持混凝土湿润，养护时间至少7天。④有水地段喷射混凝土有水地段喷射混凝土采取下列措施：洞壁设置泄水孔，边排水边喷混凝土。同时增加水泥用量，改变配合比，喷混凝土由远而近逐渐向涌水点逼近，然后在涌水点安设导管，将水引出，再