
隧道工程技术专项
施工方案
编制:
审核:
批准:
中交第一公路工程局有限公司
天镇—大同高速公路第三合同段项目经理部
2010年3月7日
一、 工程概况
1.1 工程简介
由中交第一公路工程局有限公司承建的天镇~大同高速公路第三合同段位于山西省大同市天镇县新平镇四方墩村,路线起止桩号K13+000~K17+000。本合同段包括路基、涵洞、桥梁和隧道工程等,其中以隧道工程为主。合同段包括3条隧道,分别是黑石崖隧道446m,大梁山隧道左线3237m,大梁山隧道右线3258m,大梁山隧道还包括一条长665.35m的通风斜井及长217.92m的排烟通道。主洞隧道中Ⅳ、Ⅴ级围岩长1722m,占全部隧道的24.8%,Ⅲ级围岩长5160m,占全部隧道的75.2%。结合隧道进出口地形和工程地质条件,隧道洞门均采用削竹式。隧道衬砌采用复合式衬砌。黑石崖隧道通风采用自然通风,大梁山隧道通风采用全纵向机械通风方式。
1.2 技术标准
1、道路等级:双向四车道
2、设计车速:80Km/h
3、隧道建筑限界:分离式建筑限界采用单洞限宽10.25m,组成为:(0.75+0.5+3,75×2+0.75+0.75)m,限高5.0m。
人行横通道:限宽2.00m,限高2.50m;
车行横通道:限宽4.50m,限高5.00m;
紧急停车带:限宽13.00m,限高5.00m,横断面组成为(0.75+0.5+3,75×2+3.5+0.75)m;
4、隧道洞内正常段路面横坡:2.00%
5、汽车载荷等级:公路-Ⅰ级
1.3 工期
本标段的合同工期为20个月,计划开工日期为2009年11月15日,计划竣工日期为2011年7月15日。
1.4 主要工程量
主要工程数量统计表 表1.1
| 序号 | 项目 | 单位 | 数量 | 备注 |
| 1 | 开挖量 | m3 | 690133.8 | |
| 2 | 喷射混凝土 | m3 | 38482 | C25 |
| 3 | 中空注浆锚杆 | m | 291387.5 | |
| 4 | 砂浆锚杆 | kg | 339983.7 | |
| 5 | 型钢 | kg | 2030618.3 | |
| 6 | 超前管棚 | m | 3712.4 | Φ108 |
| 7 | 小导管 | m | 73411.8 | Φ42 |
| 8 | 二衬、仰拱混凝土 | m3 | 81034.9 | C30 |
| 9 | 路面 | m2 | 54920.3 | 砼面板 |
| 10 | 水沟、电缆槽 | m3 | 8488.6 | C25 |
施工场地的布置本着最大限度保证生活区不受干扰,同时方便施工的原则进行。
隧道施工场地平面布置图
三、总体施工方案
3.1 施工原则
采用大型施工机械配套施工,开挖出渣机械配套作业线、初期支护砼机械配套作业线与二次衬砌砼施工作业线相配合一条龙作业。软弱围岩坚持“管超前、严注浆、弱爆破(或不爆破)、短进尺、强支护、勤量测、早成环”的原则,开挖后仰拱及时跟上封闭成环。施工中进行超前地质预报,采用先进的量测探测技术对围岩提前做出判断,拟定相应的施工方案。
3.2 施工总体安排
初期支护
衬砌台车
二衬砌
1.5m通风管
落底
仰拱栈桥
施作仰拱地段
施作仰拱地段
隧道根据施工现场场面状况,结合总体工期要求,我项目部设置2个隧道作业队,分别从大梁山进口段和黑石崖出口段、通风井同时开挖掘进。洞内施工开挖、出渣初期支护与二次衬砌模筑砼平行作业。隧道路面待贯通后从洞身中间向洞口段反向施工。
隧道总体施工布置图
3.3 总体施工方案
根据大梁山隧道围岩情况、及断面设计,结合我公司现有技术装备力量和多年的隧道施工经验,确定V级围岩采用环型预留核心土开挖法施工,Ⅳ级围岩采用上、下断面正台阶开挖法施工,Ⅲ级围岩采用全断面法施工。隧道出渣采用侧翻装载机装车,自卸汽车运输。初期支护施作及时可靠,衬砌砼采用机械化作业,二次衬砌采用砼输送车、输送泵和全断面液压衬砌台车相配合的方案。施工过程中加强监测,及时处理分析数据,调整支护参数。开挖前做好超前地质预报、探测工作,根据围岩情况采取相应的施工方案。
3.4 测量控制
为保证隧道贯通精度,拟定如下测量控制方案:
3.4.1、地表平面控制
(1)为保证洞口投点的相对精度,平面控制网根据设计提供的控制点和实地地形情况布设精密控制网,并保证洞口附近有二个或二个以上的精密控制网点。
(2)地表控制网经过多次复测,复测无误后方可引线进洞的测量工作。
3.4.2、洞口联系测量
为保证地面控制测量精度很好地传递到洞内,采用如下洞口控制测量方案:
(1)在洞口仰坡完成及洞口施工至设计标高后,在洞口埋设二个稳固的导线控制点。
(2)洞口附近在基础稳定处埋设2~4个水准点,与地表水准控制网级网观测及平差计算,以便于隧道进洞水准测量。
四、分项施工方案
4.1 洞口工程
在洞口开挖、隧道进洞之前,由于洞口地质条件相对较差,先进行仰坡加固处理及做好洞顶截水沟。首先在边、仰坡线外5m修建截水沟,然后进行边仰坡施工,采用自上而下分层开挖法,用CAT320B挖掘机与自卸汽车配合装运施工。遇到石质采用人工打眼浅孔松动爆破,明洞开挖至距拱顶中心下4.5m位置时,先根据地形采用吊模法修筑套拱,之后进行管棚施工。大管棚按设计长度一次性钻进施工,在管棚施作结束后,依次分层开挖明洞至起拱线标高。每次开挖后及时进行边坡临时支护。当洞口明洞挖至设计标高后,开始施作管棚注浆,采用预留核心土的上弧形导坑法开挖进洞。在隧道暗挖开挖支护50m左右后,及时施作明洞及洞门,施工时从明暗交界处向洞外进行。明洞采用整体衬砌台车浇注施工,并根据规范要求及时进行明洞回填,使进洞口段早日稳定。
4.1.1 洞口仰坡开挖及加固处理
洞口边坡处于暂时平衡状态,为确保洞口仰坡的长期稳定和隧道洞口段的施工安全,并满足抗震要求,在隧道施工前,加强排水和锚喷或植草防护。
①在进场进行导线复测后,根据测量所放开挖边线。②在距坡顶5米自然坡设天沟一道,平台设截水沟,天沟、截水沟采用浆砌片石,平台用浆砌片石封闭加固。浆砌片石施工采用座浆法进行砌筑。③按设计开挖边线进行边仰坡开挖刷坡,开挖自上而下逐层下刷,边仰坡人工辅助进行横向刷顺,坡面由混凝土预制块中间植草防护和锚杆、挂网、喷射砼加固。
4.1.2 洞口开挖
隧道洞口地质条件较差,因此施工时保证洞口边仰坡的稳定是洞口安全施工的基本原则。根据洞口的实际情况,先作好防排水,按设计图和实际地形,修筑洞顶截水沟,并与原有排水系统妥善连接,使之形成完整的排水系统,防止地表水流入施工场地范围内,保持路基洞口边坡稳定、安全。对洞口原来堆积的碎石,先予以清除或作路基填料。
①明洞开挖采用自上而下分层明挖,严禁上下垂直作业。②开挖时采用挖掘机先打出一条机械爬坡道,供自卸汽车配合装运施工,开挖土石自卸汽车运渣至弃渣场或再利用进行路基填筑材料。③施工顺序为先中部拉槽、再两侧修边、最后人工修整边坡成型,遇到石质时采用人工打眼浅孔松动爆破,开挖过程中应注意对边仰坡防护。④如需爆破开挖,采用控制爆破,严格控制爆破参数。
4.1.3 套拱及管棚施工
明洞开挖至拱顶标高位置时,留出明暗交接外3~5m洞脸范围暂不开挖(便于套拱模板支立),拉槽开挖洞脸两侧,分层开挖,人工修整。然后按设计要求架立I16型钢、预埋φ127×4mm孔口管、立模、现浇混凝土套拱。
套拱浇注后,将作为长管棚导向墙,打孔钢花管注浆加固后在管棚支护环的保护下,开始进洞开挖。
4.2 洞身开挖
V级围岩段采用留核心土的上弧形导坑开挖法施工,Ⅳ级围岩段采用上、下断面正台阶开挖法施工,Ⅱ、Ⅲ类围岩采用光面爆破全断面开挖法和台阶法施工。
4.2.1 V级围岩开挖
4.2.1.1 施工方法及顺序
图4.1 环型留核心土法施工步骤图
V级围岩开挖采用留核心土的上弧形导坑开挖法,上台阶开挖高度约为4.5米。上台阶搭设简易支架,采用人工手持风钻打眼、光面爆破作业。V级围岩尽量不采用爆破作业,采用短台阶法开挖,镐铲作辅助。需爆破时,采用微震光面爆破,人工利用简易台架装药联线。下台阶钻眼也采用人工手持风钻打眼。V级围岩段开挖前采用超前管棚或小导管进行预加固,开挖后立即喷4cm厚的混凝土,及时进行初期支护,按设计打设中空注浆锚杆、架立I20a工字钢钢拱架,随后分层喷射C25混凝土至26cm设计厚度。施工按“先深探,管超前、预注浆、半断面、留核心、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤测量”的原则进行,及时进行监控量测。施工进入不良地质地段前,采用超前钻探来探明地质和水文地质情况,对易坍塌的地段,对掌子面进行喷素混凝土来封闭,喷层厚度为3~5cm。
1)、上弧形导坑开挖,采用简易台架人工风钻眼,楔形复式减震掏槽,微震光面爆破开挖,循环进尺1.5~2.0m;
2)、立架,拱部初期支护:施工顺序为初喷→径向锚杆→组拼架立上部钢拱架→复喷C25砼至设计厚度,为防止拱部初期支护下沉,在钢拱架拱脚设锁脚锚杆;
3)、开挖核心土;
4)、下半部部分开挖;
5)、边墙马口跳槽开挖错开距离宜控制在5—10m,开挖宽度宜控制在3m;
6)、边墙及仰拱架立钢支撑,喷锚支护;
7)、灌注仰拱混凝土,施工15#片石砼回填层;
8)、铺设环向盲沟及EVA复合防水板,整体二次衬砌。
4.2.1.2 循环图表
根据隧道围岩、断面和配备机械情况,综合分析施工中每道工序的先后顺序及所需时间,绘制出形象直观的循环图表来显示此方法工序循环情况。如下图。
V级围岩“留核心土的上弧形导坑开挖法”施工作业循环时间表
| 部位 | 序号 | 工 序 | 作业 时间 | 循环时间(min) | |||||||||
| 120 | 240 | 360 | 480 | 600 | 720 | 840 | 960 | 1080 | 1200 | ||||
| 上部弧形导坑 | 1 | 测量放样 | 30 | ||||||||||
| 2 | 开挖 | 300 | |||||||||||
| 3 | 初喷砼 | 60 | |||||||||||
| 4 | 架设拱架,支护 | 390 | |||||||||||
| 5 | 复喷砼 | 180 | |||||||||||
| 6 | 出 碴 | 240 | |||||||||||
| 核心土及仰拱 | 1 | 测量放样 | 30 | ||||||||||
| 2 | 开挖 | 300 | |||||||||||
| 3 | 初喷 | 30 | |||||||||||
| 4 | 拱架接长,支护 | 300 | |||||||||||
| 5 | 复喷砼 | 120 | |||||||||||
| 6 | 出 碴 | 180 | |||||||||||
| 7 | 仰拱支护 | 240 | |||||||||||
| 说明:每次开挖进尺为0.8m,每天可完成2个循环,每月可完成48m。 | |||||||||||||
4.2.2.1 施工方法及顺序
Ⅳ级围岩段采用上、下断面正台阶开挖法,将设计断面分成上断面和下断面两 图4.2 上下台阶法施工步骤图
次开挖成型。施工示意图及开挖施工工艺框图见下列图表。
开挖顺序为:
①先进行上半部弧型导坑开挖;
②架立钢支撑、拱部喷锚支护;
③下半部部分开挖;
④边墙马口跳槽开挖错开距离宜控制在10—15m,开挖宽度宜控制在3m;
⑤边墙及仰拱架立钢支撑,喷锚支护;
⑥灌注仰拱混凝土(无仰拱则取消该步骤);
⑦整体二次衬砌。
隧道上、下断面正台阶施工作业流程图
上台阶测量画开挖轮廓线布炮眼
模筑混凝土
钻炮眼
装药爆破
通风洒水
清危排险
出 渣
稳定性安全检查
打锚杆、挂网、立拱架、喷砼
开挖下台阶喷锚支护
架立钢筋
监控量测
(2)、循环图表
根据隧道围岩、断面和配备机械情况,综合分析施工中每道工序的先后顺序及所需时间,绘制出形象直观的循环图表来显示此方法工序循环情况。如下图。
Ⅳ级围岩上、下断面正台阶法掘进喷锚作业循环时间表
| 作业名称 | 作业时间(min) | 循环时间(min) | ||||||||||||
| 60 | 120 | 180 | 240 | 300 | 360 | 420 | 480 | 540 | 600 | 660 | 720 | |||
| 上台阶 | 测量放样 | 80 | ||||||||||||
| 打眼 | 280 | |||||||||||||
| 装药 | 40 | |||||||||||||
| 通风排烟 | 40 | |||||||||||||
| 出碴 | 120 | |||||||||||||
| 初期支护 | 160 | |||||||||||||
| 下台阶 | 打眼 | 250 | ||||||||||||
| 装药 | 40 | |||||||||||||
| 通风排烟 | 40 | |||||||||||||
| 出碴 | 230 | |||||||||||||
| 初期支护 | 160 | |||||||||||||
| 说明:循环进尺2.5m,每天可完成2个循环,累计每月150m,实际每月按120m计。 | ||||||||||||||
Ⅲ级围岩采用全断面开挖法施工。具体施工工序如下:
①全断面开挖;
②施做锚喷支护;
③整体二次衬砌。
每循环进尺3.5m,每天可完成2个循环,累计每月210m。
4.3 光面爆破
4.3.1 爆破方案的选择
4.3.1.1 根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线,辅助炮眼交错均匀布置,周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上,掏槽炮眼加深20cm,采用楔形掏槽。
4.3.1.2 严格控制周边眼的装药量,采用间隔装药,使药量沿炮眼全长均匀分布,导爆索起爆。
4.3.2 爆破器材的选用
根据施工中常用爆破器材,选用以下器材作为抢风岭隧道施工的爆破器材。
| 爆破器材名称 | 规格 | 用途 |
| 空压机 | 22m³ | 钻孔 |
| 凿岩机 | YT-28型 | 钻孔 |
| 雷管 | 电雷管 | 引爆 |
| 1~15段非电毫秒雷管 | 掘进和传爆 | |
| 炸药 | 乳化炸药爆速3800~4000m/s直径φ32mm | 掘进 |
| 2#岩石小药卷 | 直径25mm | 预裂 |
| 导爆索 | 预裂 |
光面爆破参数选择主要与地质条件有关,其次是炸药的品种与性能,隧道开挖断面的形状与尺寸,装药结构与起爆方法。
在光面爆破中,炮眼间距E、最小抵抗线W、炮眼密集系数K、装药密度q是相互制约的。
4.3.3.1 最小抵抗线W、周边眼间距E
最小抵抗线W(光面层厚度),W值直接影响光面爆破效果和爆碴块度,它与开挖的隧道断面大小有关。在断面跨度大,光爆眼所受到的夹制作用小,岩石比较容易崩落,光爆层厚度可以大些,断面小,光爆眼所受到的夹制作用大,光爆层厚度可以小些,光爆层厚度与岩石的性质和地质构造也有关,坚硬岩石光爆层可小些,松软破碎的岩石光爆层可大些。一般取 W =(13~22 )×d,且周边眼密集系数 K = E/ W = 0.6~0.8,E为周边眼间距。抢风岭隧道确定Ⅲ级围岩W =65cm,E =50 cm。
4.3.3.2 装药量计算:
光面爆破装药量的计算,主要是确定周边眼光爆层炮眼装药集中度,即以kg/m表示,一般采用实验方法求得或从同类工程中选取。
q=Q E W
式中q—装药集中度,kg/m;
Q—单位体积耗药量,g/m3;
E—周边眼间距,m;
W—光爆层厚度,m;
通过现场试验和施工经验数据,用计算法进行校核,确定q=0.15~0.25kg/m。
| Ⅲ 级 围 岩 钻 爆 设 计 参 数 | ||||||||
| 炮眼名称 | 炮眼深度 | 个数 | 装药类型 | 药卷数量 | 装药类型 | 单孔药量(Kg) | 总药量(Kg) | |
| 全断面 | 周边眼 | 320cm | 48 | Φ25 | 6 | 间隔 | 0.7 | 33.6 |
| 二圈眼 | 320cm | 33 | Φ32 | 9 | 集中 | 1.5 | 49.5 | |
| 辅助眼 | 320cm | 47 | Φ32 | 10 | 集中 | 1.65 | 77.55 | |
| 掏槽眼 | 330cm | 26 | Φ32 | 15 | 集中 | 2.25 | 58.5 | |
| 底板眼 | 320cm | 12 | Φ32 | 11 | 集中 | 1.8 | 21.6 | |
| 合计 | 166 | 240.75 | ||||||
| 开挖断面 | 81.55m2 | |||||||
| 炮眼密度 | 2.04个/m2 | |||||||
| 单位用药量 | 0.90Kg/m3 | |||||||
| 预计进尺 | 3.5m | |||||||
4.3.4 施工方法及工艺流程
4.3.4.1 钻爆机具材料
钻孔采用10台YT-28型凿岩机和2台22m³空压机,人工钻孔,钻孔直径为40mm,一字形合金钢钻头。雷管选用非电塑料导爆管雷管;炸药采用2#岩石炸药或乳化炸药(有水地段),选用φ25光爆药卷。掏槽眼采用跳段雷管以利用扩大掏槽效果。
4.3.4.2 光面爆破施工工艺
隧 道 光 面 爆 破 工 艺 框 图
准备填筑材料
装药计算与结构设计
爆破材料准备
测量放线
台车就位打眼
钻 孔
光面效果与质量检查
钻孔质量验收
装药与堵塞
连接起爆网络
起 爆
通 风
网路检查
设置警戒
爆破效果检查
清理钻孔
危石处理
光面爆破设计
4.3.4.2.1 放样布眼
钻眼前,测量人员用全站仪和水准仪,准确定出隧道中心线和拱顶面高程;用红油漆画出开挖轮廓线,并标出炮眼位置,其误差不得超过5cm;每次测量放线的同时,要对上次爆破断面进行检查,及时调整爆破参数,以达到最佳爆破效果。炮眼布置要求:
(1)先布置掏槽眼,其方向在岩层层理明显时应尽量垂直于层理,掏槽眼应比其他眼加深20cm。
(2)周边眼严格按设计开挖轮廓线布置,在硬岩层中,周边眼的眼口在断面设计轮廓线上,眼底超出轮廓线小于10cm。
(3)辅助眼根据上稀下密,中部均匀分布的原则布置。
4.3.4.2.2定位钻眼
采用钻孔台车钻眼,台车与隧道轴线要保持平行。钻工要熟悉炮眼布置图,能熟练地操作凿岩机械,台车就位后按炮眼布置图正确钻孔,开眼误差应控制在3~5cm。钻眼要求:
掏槽眼:深度、角度按设计施工,眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm。
辅助眼:深度、角度按设计施工,眼口排距、行距误差均不大于10cm。
周边眼:开眼位置在设计断面轮廓线上允许沿轮廓线调整其误差不得大于5cm;炮眼方向可以3%~5%的斜率外插,眼底不得超出开挖断面轮廓线10cm,最大不得超过15cm。内圈眼至周边眼的排距,误差不得大于5cm;内圈眼与周边眼应采用相同的斜率。
钻眼装药率调整,当开挖面凹凸较大时,应按实际情况调整炮眼深度(相应调整装药量),力求所有炮眼(除掏槽眼外)眼底在同一平面上。钻眼完毕,按炮眼布置图进行检查并做好记录,有不符合要求的炮眼重钻,经检查合格后,方可装药爆破。
4.3.4.2.3清孔
装药前用由钢筋弯制的炮钩和小直径高压风管将炮眼内石屑吹净。
4.3.4.2.4装药
装药需分片,分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行,雷管要“对号入座”不得混装。所有炮孔均用炮泥堵塞,堵塞长度周边眼不小于20cm,其他眼不小于35cm。周边眼采用小药卷配导爆索,以增加不耦合系数和爆破时的缓冲作用,炮孔装药均采用反向装药结构。
4.3.4.2.5连接起爆网络
起爆网络采用复式网络,以保证起爆的可靠性和准确性。导爆管采用四通管连接,不能打结和拉伸,各类炮眼雷管连接段数相同。引爆雷管应用绝缘胶布包扎在离一根导爆管自由端15cm处,网络连好后要有专人负责检查后再起爆。
4.3.5 网络设计及起爆方法
4.3.5.1 起爆网络采用复式网络,按如下顺序连接:
孔内非电雷管从上到下30左右为一组→同段非电雷管双发簇连→双枚电雷管起爆。
4.3.5.2 起爆器材:
孔内采用非电毫秒雷管和导爆索(周边孔)起爆,孔外采用非电毫秒雷管传爆,引爆采用电雷管起爆。
4.3.5.3 起爆方法:
警戒范围内人员机械撤离完毕,警戒完成后,当班爆破人员立即跑到200m以外安全线外起动起爆器。在完成爆破后30min后当班爆破人员进入爆区检查,确认无瞎炮后方可解除警戒。
4.3.6 爆破安全距离计算
由于爆破过程中部分炸药能量转化为地震波,同时产生一定飞石、冲击波、爆破毒气和噪声,影响建筑物、机械设备及生命财产的安全,务必对其安全情况进行校验,采取严格的防范措施加以保护确定爆破安全。
4.3.6.1 爆破冲击波超压的影响:
由于隧道施工方向为水平,而隧道洞室爆破均在地下,因此超压冲击波对洞口周围建筑不会造成影响。
4.3.6.2 爆破安全距离:
隧道爆破时,个别飞石对人员安全距离设定为200m,巷道内对设备安全距离设定为100m(指非机动设备),并加以适当防护。
4.3.6.3 起爆顺序和延期时间:
(1)起爆顺序:
隧道内:掏槽眼→掘进眼→二圈眼→周边眼。
(2)延期时间:一般掏槽孔段间延时差为50ms~75ms。
4.3.7 技术要求及安全防护措施
4.3.7.1 技术要求
爆破效果应符合下列要求:
a、超挖应符合下列表规定;
隧道允许超挖值(cm)
| 开挖部位 | 围岩级别 | Ⅰ级围岩 | Ⅱ~Ⅳ级围岩 | Ⅴ~Ⅵ级围岩 |
| 拱部 | 线性超挖 | 10 | 15 | 10 |
| 最大超挖 | 20 | 25 | 15 | |
| 边墙线性开挖 | 10 | |||
| 仰拱、隧底 | 线性超挖 | 10 | ||
| 最大超挖 | 25 | |||
c、爆破进尺达到设计要求,爆出的石块块度满足装渣要求;
d、两次爆破的衔接台阶尺寸不大于15cm。
爆破后检查爆破效果,分析原因及时修正爆破参数。根据岩层节理裂隙发育,岩性软硬情况以及爆破后石碴的块度,及时修正眼距、用药量,特别是周边眼的用药量;根据爆破振速监测结果,调整单段起爆炸药量及雷管段数。
4.3.7.2 安全防护措施
⑴、爆堆检查时间:
爆堆检查时间应在爆后30min且炮烟排出后,由当班熟练爆破员进行检查。
⑵、 瞎炮处理:
由于采用炸药均为乳化炸药,因此发生盲炮后,必须由专职爆破员进行处理。处理方法为:
a、 能够重新引爆的,加大警戒范围,重新加入起爆体引爆;
b、不能重新引爆的炮孔,采用掏渣勺轻轻掏出堵塞炮渣,取出起爆雷管,并将炸药取出;
c、严禁采用木棍硬捣起爆药卷。
d、必要时在距瞎炮孔不小于30cm处重新钻孔进行引爆,钻孔处理时炮孔的角度应平行于瞎孔,严禁穿孔。
⑶、 严禁利用残眼穿孔,以免钻爆残眼中残留炸药。
⑷、爆破警戒:装药警戒范围由爆破领班确定,但不得小于30m。装药时应在警戒边界设置明显标志并派出岗哨;执行警戒任务的人员,应按指令到达指定地点并坚守工作岗位。
⑸、信号:预警信号:该信号发出后爆破警戒范围内开始清场工作;起爆信号:起爆信号应在确认人员、设备等全部撤离爆破警戒区,所有警戒人员到位,具备安全起爆条件时发出。起爆信号发出后,准许负责起爆的人员起爆;解除信号:安全等待时间过后,检查人员进入爆破警戒范围内检查、确认安全后,方可发出解除爆破警戒信号。在此之前,岗哨不得撤离,不允许非检查人员进入爆破警戒范围;各类信号均应使爆破警戒区域及附近人员能清楚地听到或看到。
⑹、火工品管理必须有火工品管理人员进行管理,现场火工品使用由爆破员使用,安全员现场监督。爆破完成后,剩余火工品必须及时全部退库,做到帐账相符,账物相符。
4.4 初期支护
4.4.1 支护类型及施工工序
4.4.1.1 支护类型
本隧道初期支护共包括中空注浆锚杆、砂浆锚杆、钢支撑(格栅)、钢筋网、喷射砼等型式,依据围岩类别及地表覆盖层厚度的不同而分别设置。施工支护紧随开挖面及时施工,以减少围岩暴露时间,控制围岩变形,防止围岩在短期内松驰。
4.4.1.2 施工工序
初期支护施工流程图见下图
4.4.2 砂浆锚杆施工工艺
4.4.2.1 施工工艺流程:
砂浆锚杆施工工艺流程图见下图
施工准备
锚杆孔位放样
钻孔角度定位
钻孔设备就位
钻锚杆孔
搅拌砂浆
锚杆制作
准备注浆材料
注浆设备就位
锚杆孔冲洗
锚杆成孔检查
注 浆
插入锚杆、加垫板拧螺母
侧墙墙
拱部
安装锚杆及排气管
注水泥砂浆
修
建
上
挡
检
测
锚杆抗拔力检查
锚杆竣工验收
砂浆饱满度检查
4.4.2.2 施工要点
①.钻孔
(1)钻孔前,根据设计要求和岩(土)层条件,沿隧道开挖轮廓线用红漆定出孔位,做出标记。
(2)作业面场地要平坦、坚实、有排水沟,场地宽度大于4m。
(3)钻机就位后,应保持平稳,导杆或立轴与钻杆倾角一致,并在同一轴线上。
(4)钻进用的钻具,可采用地质部门使用的普通岩芯钻探的钻头和管材系列。钻孔设备可根据岩(土)层条件选择专门锚杆钻机或地质钻机。
(5)在钻进过程中,应精心操作,精神集中,合理掌握钻进参数,合理掌握钻进速度,防止埋钻、卡钻等各种孔内事故。
(6)钻孔完毕后,用清水把孔底沉渣冲洗干净,直至孔口清水返出。
(7)土质或破碎地段若发现孔壁坍塌,应重新透孔、清孔。
②.砂浆的配制与锚注
(1)砂浆的配制
水泥:普通水泥砂浆选用普通硅酸盐水泥,在自稳时间短的围岩条件下,宜用早强水泥砂浆锚杆。
砂:宜采用清洁、坚硬的中细砂,粒径直径不宜大于3㎜,使用前应过筛。
普通水泥砂浆的配合比:一般宜选用水泥:砂=1:1~1:2,水灰比0.38~0.45的水泥砂浆或水灰比0.40~0.45的纯水泥浆,必要时可加入一定量的外加剂或掺合料。
砂浆备制:砂浆应拌合均匀,随拌随用。一次拌和的砂浆应在初凝前用完,并严防石块杂物混入,主要为了保证砂浆本身的质量及砂浆与锚杆杆体、砂浆与孔壁的粘结强度,也就是为了保证锚杆的锚固力和锚固效果。
(2)锚注流程
先将水注入泵内,水占泵体积的2/3,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,将注浆管插至锚孔眼底,将泵盖压紧密封,一切就绪后,慢慢打开风阀开始注浆,在气压推动下,水在前,砂浆在后,水湿润泵体和管路,引导砂浆进入锚孔中。随着砂浆不断压入眼底,注浆管跟着用推和锤击的方法,把锚杆插入眼底,然后用木楔堵塞眼口,防止砂浆流失。
③.注意事项
(1)砂浆锚杆作业是先注浆,后放锚杆(注浆锚杆作业是先放锚杆后注浆);
(2)锚杆钢筋应顺直、除油除绣。杆体自由段应用塑料布或塑料管包扎,与锚固体连接处用铅丝绑扎;
(3)浆液应搅拌均匀,过筛,随搅随用,浆液应在初凝前用完,注浆管路应经常保持畅通;
(4)注浆压力不宜过大,保持在0.2Mpa为好;
(5)压注砂浆时,必须密切注意压力表,发现压力过高,须立即停风,排除堵塞;
(6)注浆管不准对人放置,注浆管在未打开风阀前,不准搬动,关节闭密封盖,以防高压喷出物射击伤人;
(7)掺速凝剂砂浆时,一次拌制砂浆数量不应多于三个孔,以免时间过长使砂浆在泵管中凝结;
(8)安放锚杆杆体时,应防止杆体扭曲、压弯。
4.4.3 径向中空注浆系统锚杆施工工艺
中空注浆锚杆钻进的工艺跟普通砂浆锚杆相差不大,主要区别在于注浆过程。
(1)钻进:用普通凿岩机钻孔并清孔;
(2)插入锚杆:将安装好锚头的中空注浆锚杆插入孔,锚头上的倒刺立即将锚杆挂住;
(3)安装止浆塞,垫板,螺母,注意垫板一定要紧贴岩面;
(4)连接注浆机:通过快速注浆接头将锚杆尾端和所选注浆机连接;
(5)注浆:开动机器注浆, 达到设计压力时,将注浆接头手动阀门关住防止浆液溢出(用塑料橡皮管接头时用铅丝扎死)。如需要进行压力注浆改良围岩结构,只需待压力表上指针升至设计压力时即可。
4.4.4 钢拱架的加工与安装
4.4.4.1 工艺流程:钢架加工与安装工艺流程参见下图
钢架加工与安装工艺流程图
定位锚杆施工
中线标高测量
线标高测量线标高测量
线标高测量
清除底脚浮碴
拱架加工、质量验收
钢拱架预拼
台架上安装钢拱架
和定位锚杆焊连定位
安装纵向连接筋
加设鞍形垫块
隐蔽工程检查验收
包裹底脚连接板
喷 砼
初 喷
4.4.4.2 钢架加工
现场制作加工:钢架应按设计要求预先在洞外加工成型。先将加工场地用C15混凝土硬化,按设计放出加工大样。放样时根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割的加工余量。将型钢或钢筋冷弯成形,要求尺寸准确,弧形圆顺。钢架加工后进行试拼,允许误差在施工规范要求之内。
4.4.4.3 钢架安装
1)、为确保喷射混凝土质量,拱架在初喷4cm后架立。
2)、进行标高测量及定位锚杆施工。为使钢架准确定位,钢架架设前均需预先打设定位系筋。系筋一端与钢架焊接在一起,另一端锚入围岩中0.5~1m并用砂浆锚固,当钢架架设处有锚杆时尽量利用锚杆定位。
3)清除干净底脚处浮碴,超挖处加设钢(木)垫块,其中间段接头板用砂子埋住,以防砼堵塞接头板螺栓孔。
4)为保证钢架置于稳固的地基上,施工中在钢架基脚部位预留0.15~0.2m原地基;架立钢架时挖槽就位,软弱地段在钢架基脚处设槽钢以增加基底承载力。
5)钢架按设计位置安设,在安设过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙应安设鞍形砼垫块,确保岩面与拱架密贴。钢架与围岩(或垫块)间距不应大于50mm。
6)钢架平面应垂直于隧道中线,其倾斜度不大于±2°。钢架的任何部位偏离铅垂面不应大于5cm。为保证钢架位置安设准确,隧道开挖时在钢架的各连接板处预留钢架连接板凹槽;两拱脚处和两边墙脚处预留安装钢架槽钢凹槽。初喷混凝土时,在凹槽处打入木楔,为架设钢架留出连接板(或槽钢)位置。
7)为增强钢架的整体稳定性,将钢架与锚杆焊接在一起。按设计沿钢架安设直径为Φ20mm的纵向连接钢筋,并按环向间距1.0m设置。钢架段间连接安设垫片拧紧螺栓,确保安装质量。
8)每单元接头处施作锁脚锚管,通过拱架与锚杆的焊接,将拱架锁定到墙上。锚管打设,与水平成约45°角倾斜向下,以改善受力状态。每榀型钢拱架,拱脚处必须用锁脚锚管将拱架固定。
4.4.5 钢筋网安设
挂钢筋网在系统锚杆施作后安设,钢筋类型及网格间距按设计要求施作。钢筋网根据被支护岩面的实际起伏状铺设,并在衬喷混凝土后进行,与被支护岩面间隙约3cm,钢筋网连接处、与锚杆连接用细铁丝绑扎或点焊在一起,使钢筋网在喷射时不易晃动。
4.4.6 喷射砼砼施工
混凝土拌合
砂 247kg
水泥 100kg
石子 153kg
水 40kg
喷射面
湿喷式砼喷射机
风压控制在0.45~0.7MPa
TX-1型速凝剂
水泥用量的4%~7%
4.4.6.1按湿喷式喷射砼工法实施,喷射砼示意图见上图,喷射砼工艺流程见下图。
湿喷法喷射砼工艺流程图
| 准备工作 |
| 配 料 |
| 拌 合 |
| 砼 运 输 |
| 砼 喷 射 |
| 清 理 |
| 砼配合比选定 |
| 岩面清理 |
| 风水供应 |
1)、喷射砼前,认真检查隧道断面尺寸,对欠挖部分及所有开裂、破碎、崩解的破损岩石进行清理和处理,清除浮石和墙角虚碴,并用高压水或风冲洗岩面。
2)、工作风压的调整:一般为0.15~0.2 Mpa之间。根据喷射砼的部位变化,距离远近及喷射混合料的具体含水率大小,及时调整工作风压。风压过大,会增加回弹,甚至把未完全凝固的砼吹落;风压小,粗骨料冲不进砂浆层而脱落,影响喷砼品质,风压过小时甚至会造成堵管;现场以喷砼回弹量小、表面有光泽、易粘着为度掌握风压。
3)、喷射机安装调试后先注水后通风,清通机筒及管路投料。连续喂料,经常保持料斗内料满,料斗上设12mm孔径的筛网一道,避免超粒径骨料进入机内,造成堵管。
4)、加水量的调整:喷射时,先注水(注意喷嘴要朝下,避免水流入输料管),后送风,然后上料,根据受喷面和喷出的拌和物情况调整注水量,以喷后易粘着,回弹小和表面呈湿润光泽、无干斑或流淌现象为度。
5)、喷射顺序:喷射作业应分段、分片由下而上顺序进行,每段长度不宜超过6m。喷射时按先墙后拱(拱部从拱脚开始,边墙从墙角开始)。
6)、喷射料束运动轨迹:环形旋转水平移动并一圈压半圈,环形旋转直径约为0.3m。喷射第2行时,依顺序由第一行起点上方开始,行间搭接2~3cm。
7)、最佳喷射距离与角度:喷头距岩面距离以0.6m~1.2m为宜,在上部,可适当增加到1.5 m~2.0m,喷射料束与受喷面基本垂直,与受喷面垂线成5°~15°夹角时最佳。
8)、一次喷射厚度:根据设计厚度和喷射部位确定,初喷厚度不小于4~6cm。首层喷砼时,要着重填平补齐,将小的凹坑喷圆顺。岩面有严重坑洼处采用锚杆吊模喷砼处理。
9)、喷射砼厚度控制:喷射厚度控制采用标桩法。当安设锚杆时,利用锚杆外露长度作标桩。如果不设锚杆,则可在岩面上用电钻钻孔锚固一些铁钉或φ6mm钢筋头,其外露长度与设计喷砼厚度相等,每平方米约设1—2根,梅花型布置,喷砼后无钢筋头外露即可。
10)、喷射砼平整度控制:表面平整度以目测平顺为宜,否则需补喷。
11)、喷射作业结束时,将机内和管中的拌合料用完后再停机、关水、断风。每班完成施工作业后都要对喷射机进行清理、检修,保证下一班机器工作状态良好。
12)、喷砼养生:混凝土终凝2h后,开始喷水养护,养护时间不少于7d,气温低于+5℃时,不得喷水养护。
13)、喷射砼作业须紧跟开挖面时,下次爆破距喷砼作业完成时间的间隔不得小于4h。
14)、 有水地段喷射砼采取如下措施:
当水点不多时,可设导管引排水后再喷射砼;当涌水量范围较大时,可设小导管注浆止水,然后再喷砼;当涌水严重时可设置泄水孔,边排水边喷砼。
增加水泥用量,改变配合比,喷砼由远而近逐渐向涌水点逼近,然后在涌水处安设导管,将水引出再在导管附近喷砼。
15)、喷射砼强度及抗渗性:通过工地喷大板,切割制取试件检查,或直接喷到无底试模中制成试件检查。
16)、与岩面的粘结力检测:在工地预留试件,用直接拉拔法试验或喷大板切割试块做劈裂试验求得强度值。
4.5 防水层铺设
铺设土工布和防水板在自制简易台架或台车上进行,施工时先铺设土工布,用射钉将土工布固定牢固,然后铺设防水板。防水层铺设采用无钉热合铺设法。
4.5.1 岗位培训
施工前要做好操作人员的岗位培训工作,并对各种机具设备进行检查调试,配齐、配足各种需用材料。
4.5.2 防水板的洞外拼接
防水板须在洞外宽敞平整场地上,将幅面较窄的防水卷材拼接成大幅面防水板,可每三幅焊接在一起,再用装载机将拼装在一起的防水板放在架子上进行安装。防水板须进行检查是否有变色、波纹(厚薄不均)、斑点、刀痕、撕裂、小孔等缺陷,如果存在质量疑虑,应进行张拉试验、防水试验和焊缝抗拉强度试验。
4.5.3 防水板铺设和锚固
a、在喷射混凝土表面,先铺设土工布,贴上热熔衬垫,用射钉射水泥钉固定,钉长不小于50mm。衬垫数量平均拱部每平米3~4个,边墙每平米2~3个,呈梅花型布置。
b、防水板利用小型卷扬机提升到台车上,以防水板的全幅中部对准隧道中线,根据防水板幅面大小,喷锚支护表面铺设土工布铺设后,再防水板搭接采用ZPR—210型爬行热合机双缝焊接,中间留出空隙以便充气检查,如图7.5.11-1所示。将防水板用ZPR—210型爬行热合机热熔焊接于热融衬垫上,两者粘结剥离强度不得小于防水板的抗拉强度。防水层悬挂铺设时,土工布紧贴在喷射砼表面,悬挂时由拱顶向两侧对称进行。
c、焊接防水板搭接缝
上下循环两幅大幅面的防水板接头处留10cm搭接幅面,用热焊机将搭接缝焊好,焊缝宽度不小于2cm。
d、 防水板的焊接质量的检验
防水板要求焊接质量良好,应无漏焊、假焊、烧焦等到现象。对搭接焊缝及吊挂点焊缝进行检查,防水板焊缝采用真空加压检测来检查焊接质量。检查方法为:用5号注射针头与打气筒相连,针头处设压力表,将打气筒加压至0.15MPa时,停止充气,保持该压力达2min;如果压力下降,说明有未焊好之处,用肥皂水涂在焊缝上,产生气泡地方为焊接欠佳处,需重新焊接,可用热风焊和电烙铁等补焊,直到不漏气为止,如图7.5.11-1所示。否则,焊缝为不合格,应拆除重新焊接。
防水板铺设后,注意钢筋运输、绑扎等可能对防水板造成损伤。在对钢筋进行接头焊接时,须用石棉板挡隔保护,以防损坏防水板,当发现防水板损坏时,应及时修补,以满足质量要求。
防水板搭接检查
4.6 二次衬砌
采用泵送混凝土施工,见下图。
4.6.1 二次衬砌施工程序见框图
二次衬砌施工工艺流程图
喷射砼基面处理
检
查
签
证
防水层施工
断面检查
钢筋预埋件加工
围岩量测信息反馈
绑扎钢筋安装预埋件
灌 注 砼
安装模板
拆 模 养 生
砼强度试验
4.6.2 循环图表
二次衬砌施工作业循环图
| 作业名称 | 作业时间(小时) | 循环时间(时) | ||||||||
| 测量放线 | 1 | |||||||||
| 模板台车就位 | 6 | |||||||||
| 风水管改修 | 3 | |||||||||
| 灌注砼 | 16 | 1 | ||||||||
| 养生 | 24 | |||||||||
| 脱模、清理 | 4 | |||||||||
4.6.3.1 衬砌钢筋
严格按照设计尺寸及规范要求在洞外钢筋加工棚内进行加工,运输车运入洞内,在钢筋绑扎台车上焊接绑扎成型。
(1)钢筋表面应将油渍、漆皮、气泡、鳞锈等清除干净。每进一批货应有出厂验证,报请监理检查合格后,方可进场。
(2)钢筋弯钩应采用“规范”规定的标准弯钩。
(3)钢筋接头宜采用搭接电焊,双面焊时焊缝长不小于5d,单面焊时不小于10d,主筋焊条的强度,不应小于钢筋的强度。同一断面,受拉区钢筋的接头面积最大为50%,受压区不受此限,接头错开距离,应为35d,但不得小于50cm。
(4)当采用绑扎接头时受拉区C25砼搭接长度Ⅰ级钢为35d,Ⅱ级钢为55d。接头错开距离不小于1.3倍搭接长。接头面积受拉区为25%,受压区为50%。
(5)钢筋安装时,主筋间距偏差不大于±10mm,箍筋间距偏差不大于±20mm,两层钢筋间距偏差不大于±5mm。
(6)钢筋保护层应符合设计要求,钢筋与模板间宜加砼垫块固定,防止浇筑砼时,钢筋移位。
4.6.3.2 衬砌台车就位
(1)台车轨道布设控制标准
台车轨道采用63型钢轨,方木作枕木,底面直接置于已施工仰拱填充的砼表面上,保证台车平稳。轨道布设控制标准一是轨道中心距6m,允许误差±1cm;二是轨面标高为隧道路面中心高上15cm,允许误差±1cm。要调整模板中心线尽量同台车大梁中心重合,使台车在砼灌注过程中处于良好的受力状态。
(2)定位方法
采用五点定位法,即:以衬砌圆心为原点建立平面坐标系,通过控制拱部模板中心点、拱部模板同墙部模板的两个铰接点、墙部模板的底脚点来精确控制台车就位。
曲线上考虑内外弧长差引起的左右侧搭接长度的变化,以使弧线圆顺,减少接缝错台。
台车走行至立模位置,用侧向千斤顶调整至准确位置,并进行定位复测,直至调整到准确位置为止。台车撑开就位后检查台车各节点连接是否牢固,有无错动移位情况。采用五点定位法检查模板是否翘曲或扭动,位置是否准确,保证衬砌净空,同时也易于克服衬砌环接缝处的错台。为避免在浇注边墙砼时台车上浮,还须在台车顶部加设木撑或千斤顶。同时检查工作窗状况是否良好。测量放线时要考虑设计预留沉落量。
4.6.3.3 堵头板安装
明洞衬砌采用φ48钢管弯制弧形拱架固定外模,外模选用木板或竹胶板;端模(挡头板)选用5cm厚木板制作,采用角钢U形卡、角钢和短方木固定,以适应端模尺寸的不规则性。并在挡头板上钉木板条以便在混凝土端面预留安装止水条的凹槽。
4.6.3.4 橡胶止水带安装
沉降缝处采用DW-50橡胶止水带防水。安装方法是沿衬砌设计轴线间隔0.5米的挡头板上钻一个Ф12钢筋孔。将加工成型的 Ф10钢筋卡由待模筑混凝土一侧向另一侧穿入,内侧卡紧止水带之半,另一半止水带平结在挡头板上,如图8-10所示。待模筑混凝土凝固后拆除挡头板,将止水带靠中心钢筋拉直,然后弯曲Ф10钢筋卡套上止水带,模筑下一环混凝土。沉降缝空隙必须田塞沥青麻絮。
橡胶止水带施工注意事项:
1)、止水带在施工过程中,由于混凝土中有许多尖角的石子和锐刃的钢筋,所以在浇捣和定位橡胶止水带时,应注意浇捣的冲击力,以免由于力量过大而刺破橡胶止水带。如有发现有破裂现象应及时修补,否则在接缝变形和受水压时,橡胶止水带所能抵抗外力的能力就会大幅度将会大幅度降低。
2)、在地位橡胶止水带时,一定要使其在界面部位保持平展,更不能让橡胶止水带翻滚、扭结,如发现有扭转展现象应及时进行调正。
3)、在浇筑固定橡胶止水带时,应防止橡胶止水带偏移。
4.6.3.5 预留洞室和预埋件的固定
隧道预留洞室和预埋件种类多、数量大,保证其尺寸和位置准确是衡量二衬质量的一个重要方面。
1)、钢筋砼衬砌地段,预留、预埋件固定在钢筋骨架上。
2)、无筋衬砌地段采取的方法是在衬砌台车模板上钻孔用铁线固定预留、预埋件。其优点是费用低廉,易于操作。
4.6.4 二衬混凝土施工
4.6.4.1 二衬砼灌注前应检查:
①复查台车模板及中心高是否符合要求,仓内尺寸是否符合要求;②台车及挡头模安装定位是否牢靠;③止水条安装是否符合设计及规范要求;④模板接缝是否填塞紧密;⑤脱模剂是否涂刷均匀;⑥基仓清理是否干净,施工缝是否处理;⑦预埋件位置是否符合要求;⑧输送泵接头是否密闭,机械运转是否正常。
4.6.4.2 砼灌注
砼采用分层、左右交替对称浇筑,每层浇筑厚度应小于0.5m,两侧高差控制在1.5m以内,输送软管管口至浇筑面垂距控制在2.0m以内,以防砼离析。浇注过程要连续,避免停歇造成“冷缝”,间歇时间超过1h则按施工缝处理。
当砼浇至作业窗下50cm时,应刮净窗口附近的脏物,涂刷脱模剂,窗口与面板接缝处涂腻子以保紧密结合,不漏浆。
4.6.4.3 砼定人定位捣固:
专职捣固手定人定位用插入式振动器捣固,保证砼密实;起拱线以下辅以木锤模外敲振和插入式振动器捣固,以抑制砼表面的气泡产生。灌注过程中严禁用振动棒拖拉砼。
4.6.4.4 钢筋保护层:
钢筋砼衬砌采用泵送砼,由于灌注速度快,钢筋变形显著,易造成拱部钢筋保护层减小。因此要适当加大混凝土垫块厚度并放慢砼灌注速度。
4.6.4.5 矮边墙顶面处砼接缝处理:
砼开盘前先泵送同级砂浆,砂浆量以矮边墙上平铺2cm为宜,以保证矮边墙同拱墙砼的连接,防止模板缝隙漏浆造成砼泛砂或露骨;同时起到润湿输送泵和管路的作用。
4.6.4.6 砼输送管路布置:
接头管箍应避免接触不当造成爆脱,管路用方木支垫高出地面,穿过台车时管箍不与台车构件相接触。砼输送管路端部设置一根软管,软管管口至浇筑面垂距控制在2.0m以内,以避免砼集料堆积和产生离析。
4.6.4.7 拱部砼对称灌筑更替时间控制:
采取砼灌注时间和灌注高度两个指标进行双控,即单侧砼灌注高度达1m时,必须换管;单侧砼灌注间歇时间不超过砼的初凝时间,我们规定每侧连续灌注时间达70min时,必须换管。
4.6.4.8 衬砌砼封顶技术
隧道衬砌封顶时采用钢管压注法,选择合适的砼塌落度,从拱部的灌注口压注封顶。为了保证顶部砼与围岩紧贴密实,由封顶口倒退逐一泵送砼,砼泵应连续运转,输送管宜直,转弯宜缓,接头严密,泵送前润滑管道。在顶部衬砌时纵向每隔20米预埋塑料注浆管,在衬砌后进行注浆处理。
4.6.4.9 拆模
按施工规范采用最后一盘封顶砼试件现场试压达到的强度来控制,明洞强度不小于5Mpa时拆模,二衬砼强度不小于2.5Mpa时拆模。
4.6.4.9 砼养护
拆模前用水冲洗模板外表面,拆模后用高压水喷淋混凝土表面,以降低水化热,养护期不少于7天。
4.6.4.5 二衬混凝土质量控制
4.6.4.5.1 消灭砼接缝错台的措施
1)、消灭环接缝错台:一是在台车就位前,将砼搭接部位及台车搭接部分表面(包括中墙顶部拱趾部位)彻底清理干净,使台车与砼表面尽量紧贴;二是加强台车支撑,应将所有的支撑全部支撑到位,保证台车整体受力,必要时可在台车端部增加丝杠支撑;三是在台车前端端部拱顶增设支撑,以防台车上浮造成拱部错台;四是严控台车底部以上3米灌注砼速度(一般控制在约4小时)和坍落度(一般14cm);五是检查台车前后断面尺寸制造误差,及时消除;六是中线控制准确,使台车中线与隧道中线在同一个平面;七是保持台车与混凝土的搭接长度为10厘米(曲线地段指内侧)。
2)、消灭台车模板错台:对模板板块拼缝进行焊联并将焊缝打磨平整,形成三块大模板(即拱部一块,左右边墙各一块),以抑制使用过程中模板翘曲变形而影响砼表面质量,以克服板块间拼缝处错台。
3)、控制台车作业窗处错台和漏浆:作业窗关闭前,必须将窗口边框砼浆液残碴清理干净,并用湿抹布擦拭后锁紧压紧卡,并将关闭支点用楔形木塞紧,防止由于作业窗口关闭不严,使窗口部位砼表面形成凹凸不平的补丁甚至造成漏浆。
4.6.4.5.2 减少二衬反弧段砼表面气泡,提高砼外观质量
在反弧段施工中,一是掺加适量减水剂和粉煤灰,以改善砼性能,二是控制砼坍落度(14cm),三是捣固方法得当。三种方法综合运用,以减少减小反弧段气泡,有效改善衬砌砼表面质量。
4.6.4.5.3 砼外观缺陷修饰
拆模后,若发现缺陷,不得擅自修补,由技术人员共同研究后并经监理工程师批准后及时处理。
1)、气泡:采用白水泥和普通水泥按衬砌表面颜色对比试验确定的比例掺拌后,局部填补抹平。
2)、环接缝处理:采用弧度尺画线,切割机切缝,缝深约2cm,不整齐处进行局部修凿或经砂轮机打磨后,用高标号水泥砂浆修饰,用钢镘刀抹平,使施工缝圆顺整齐。
3)、对于表面颜色不一致的采用砂纸反复擦拭数次。
4)、预留洞室周边还应先行清理干净,然后喷水湿润,采用高标号、与二衬颜色相统一的砂浆,抹平压光。
4.7 超前支护
本标段设计洞口加强段为Ф108mm长大管棚超前支护,其余为Ф42mm超前小导管支护。
4.7.1 超前长管棚施工技术与工艺
4.7.1.1 管棚设计参数
(1)钢管环向间距为40cm;
(2)钢管施工误差:径向不大于20cm;
(3)倾角:仰角1~2°(不包括路线纵坡),方向与路线中线平行;
(4)管棚长度为20m,热轧无缝钢管Ф108mm,壁厚6mm,节长4~6m;
(5)隧道纵向同一横断面内的接头数不大于50%,相邻钢管的接头至少错开1m。
4.7.1.2 长管棚施工工艺及要点
长管棚施工工艺流程见下图。
①开挖支护明洞边坡、仰坡,明洞段开挖应在洞顶截水沟施工完成后进行,应尽量避开雨季施工。
②施作套拱
混凝土套拱作为长管棚的固定导向墙,套拱在明洞外廓线以外,紧贴掌子面施作。套拱内埋设3榀I16工字型钢支撑,钢支撑与管棚孔口管焊成整体。孔口管作为管棚的导向管,它安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量。用经纬仪或全站仪以坐标法在工字钢架上定出其平面位置;用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角;用前后差距法设定孔口管的外插角。孔口管应牢固焊接在工字钢上,防止浇筑混凝土时产生位移。工字钢之间通过Ф12mm钢筋焊接,连接钢筋长170cm,环向间距100cm。
③搭钻孔平台安装钻机
钻机平台要选择稳定、坚实的实地搭建,可用钢管脚手架搭设,也可焊接型钢台车,平台应一次性搭好,缩短移动钻机与搭设平台时间,便于钻机定位。钻机定位:钻机要求与已设定好的孔口管方向平行,必须精确核定钻机位置。用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法,反复调整,确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。防止钻机在施钻或移动时产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。
④钻孔
(1)岩质较好的可以一次成孔;钻孔时根据情况确定是否加泥浆或水泥浆钻进,当钻至砂层易塌孔时,应加泥浆或水泥浆护壁方可继续钻进;如不能成孔时,可加套筒或将钻头直接焊接在钢管前端钻进。
(2)钻孔速度应保持匀速,特别是钻头遇到夹泥夹沙层时,应控制钻进速度,避免发生夹钻现象。
| 架设工作平台 |
| 注浆 |
| 安装管棚钢管 |
| 开挖支护明洞边坡、仰坡 |
| 施作套拱 |
| 退钻、接杆、接管 |
| 退钻、卸杆、卸钻具 |
| 钻具组合 |
| 钻进 |
| 开孔 |
| 安放钻机 |
| 孔口测量定位 |
| 选择钻机 |
| 动力头走完最大行程 |
| 继续钻进达设计孔深 |
| 结束或移孔 |
(3) 为避免钻杆太长,钻头因自重下垂或遇孤石钻进方向不易控制等现象,开钻上挑角度控制在 3°~ 5°之间。钻进过程中应经常用测斜仪量测角度和钻进方向,确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进,并根据钻机钻进的现象及时判断成孔质量,及时处理钻进过程中出现的事故。
(4)认真作好钻进过程的原始记录,及时对孔口岩屑进行地质判断、描述。作为开挖洞身的地质预探预报,作为指导洞身开挖的依据。
⑤清孔验孔
(1)用钻杆配合钻头(Ф110mm 造孔达Ф108mm)进行来回扫孔,清除孤石及孔底残渣,用高压气从孔底向孔口冲射,清理钻渣,确保孔径、孔深符合要求、防止堵孔。
(2)用经纬仪、测斜仪等检测孔深,倾角,外插角。
⑥制作管棚钢花管
管前端20cm加工成锥形,在前端18m范围内管身采用钻床打φ12mm注浆孔,注浆孔纵向间距为15cm,呈梅花状布置,尾端2m不打孔。钢管接头采用丝扣连接,丝扣长15cm,钢管接头应错开。或在端头连接处采用一根以1.0m的Φ100钢管,伸入Φ108钢管中40cm,在端部用电焊将管之间缝隙焊满,剩余60cm用作送入前一根钢管的尾部,并用电焊焊满,起连接和导向作用。为防止浆液倒流,每根管棚尾部均焊有止浆板,止浆板采用2cm厚钢板,中间钻有Φ20带螺纹的眼,以备注浆时用。在钢管尾端加丝扣,用于连接止浆阀和注浆管。
⑦安装管棚钢管
(1)验孔完成后及时安设管棚钢管,避免出现塌孔。
(2)棚管顶进采用大孔引导和棚管机钻进相结合的工艺,用10t以上卷扬机配合滑轮组反压顶进;也可利用钻机的冲击力和推力低速顶进钢管;地势好的情况下也可利用挖掘机顶入。
(3)接长钢管应满足受力要求,相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于50%,相邻钢管接头至少错开1m。
(4)及时将钢管与钻孔壁间缝隙填塞密实,在钢管外露端焊上法兰盘、止浆阀,并检查焊接强度和密实度。
⑧管棚注浆
(1)施工工艺(见下流程图6.5.8-2)
搅 拌 机
水泥浆桶
注浆泵
水泥
水
高压阀
孔口阀
砂
注浆管
止浆塞
注浆管
管棚注浆施工工艺流程图
(2)注浆参数: 水泥:水玻璃1:0.5~1:1 水灰比1:1~0.5:1
注浆压力:初压0.5~1.0Mpa,终压2.0Mpa
水玻璃模数n=2.4~3.4,玻美度Be,=30~40
(3)管棚注浆按固结管棚周围有限范围内土体设计,浆液扩散半径不小于0.5m,注浆采用分段注浆。注浆前先检查管路和机械状况,确认正常后进行现场注浆实验,确定合理的注浆参数。
(4)注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖层较薄部位有无串浆现象,如发生串浆,应立即停止注浆或采用间歇式注浆封堵串浆口,也可采用麻纱、木楔、快硬水泥砂浆或锚固剂封堵,直至不再串浆时再继续注浆。注浆过程中压力如突然升高,可能发生堵管,应停机检查。
(5)进浆量小于20~25L/min;注浆压力逐步升高,达到设计终压后稳定10min以上,并及时封堵注浆口。注浆结束后用1:1水泥砂浆填充无缝钢管。
(6)注浆过程应派专人负责,填写《注浆记录表》,记录注浆时间、浆液消耗量及注浆压力等数据,观察压力表值,监控连通装置,避免因压力猛增而发生异常情况。
4.7.2 超前小导管施工技术与工艺
4.7.2.1 小导管设计参数
超前小导管一般布设在隧道拱部:(1)钢管环向间距为30 cm;钢管施工误差:径向不大于10 cm;(2)倾角:辅射角为10°~15°,搭接长度不小于1.00m;(3) 热轧无缝钢管φ42mm,壁厚4mm的钢管制作,每根长6m。
4.7.2.2 超前小导管施工工艺及要点
超前小导管施工工艺流程见下图
超前小导管施工工艺流程图
测量放样
钻孔台车就位
按测量位置钻孔
清 孔
检验钻孔情况
小导管制作
小导管插入
注浆泵就位
清洗小导管
注浆结果检验
封堵管头
拌制水泥浆
注水泥浆
下一循环施工
(1)、测量定位:用全站仪准确放出隧道开挖轮廓线,在轮廓线外侧打设超前管孔位,布设范围在起拱线以上,孔位偏差不超过5cm,确因围岩节理裂隙影响,钻孔偏离设计位置时,可视具体情况予以调整。
(2)、钻孔:采用YT-28型凿岩机,60mm钻头钻孔。钻孔时,钻机的气腿应落于台车稳定处,不得悬空。开始钻孔时,低压满转,确保钻机的稳定性。每台钻机设2名钻工,尽量减小钻孔横向偏位,控制钻孔深度误差在5cm之内,并保证设计要求的10-15度的仰角。
(3)、清孔:用高压气从孔底向孔口冲射,清理钻渣,确保孔径、孔深符合要求,防止堵孔。
(4)、制作花管:钢管前端10cm加工成锥形,在前端3.7m范围内管身采用钻床打φ8mm注浆孔,注浆孔纵向间距为15cm,呈梅花状布置,尾端80cm不打孔。钢花管尾端15cm处设置φ8加劲箍,在钢管尾端加丝扣,用于连接止浆阀和注浆管。钢花管见图7.8.4.2-1所示。
钢花管大样图
(5)、安设小导管:每个孔位打至设计深度后立即下管,钢花管用人工辅助机械送入。钢管到位后,采用锚固剂或水玻璃和水泥封口,以防注浆时冒浆。超前小导管全部焊接于型钢支撑上。
(6)、注浆:注浆采用水泥净浆液,其浆液的水灰比为1:1,水泥标号为P.O.32.5。注浆压力为0.5~1.0Mpa,必要时可在孔口处设置止浆塞,止浆塞能承受最大注浆压力。为防压裂工作面,同时还需控制注入量,当每根导管的注浆达到设计量时即可停止。
(7)、注浆结束后,必须钻孔检查注浆效果,如未达到要求时补孔注浆。
4.8 施工缝、变形缝防水处理
4.8.1施工缝防水处理
施工缝通常有竖缝和平缝两种,在进行防水施工时,首先须在二次衬砌混凝土灌注后的4~12小时内,用钢丝刷将接缝处的混凝土面刷毛或用高压水冲洗,直至露出表面石子。在新混凝土灌注前,应将接缝处清理干净,保持湿润,先刷水泥浆两道,再铺设30~50mm厚水泥砂浆(用原混凝土配合比,除去粗骨料,也可掺加膨胀剂),过0.5小时后再灌注混凝土。在混凝土结构施工缝处,沿结构厚度的中心线将止水带的两翼分别埋入结构中,圆环中心对准施工缝中心。混凝土衬砌施工缝处设橡胶止水带,具体见“施工缝止水带布置图”。根据衬砌厚度及衬砌形式自制拼装式钢模或木模接挡头板,每块钢模宽度为衬砌厚度的一半,同时将钢模根据安装顺序编号,全断面液压钢模衬砌台车就位后,按照钢模挡头板编号安装钢模挡头板,同时将橡胶止水条沿隧道环向夹在挡头板中间,两块挡头板用U形卡固定。预留一半橡胶止水带浇筑在下一循环混凝土衬砌中。
施工缝止水带布置图
4.8.2 变形缝防水处理
变形缝是由于不同刚度结构受不同的力,容许产生一定的不均匀沉降而设置的结构缝隙,是结构外防水的关键环节,本标段变形缝采用中埋式橡胶止水带止水,缝隙间充填沥青木丝板,在变形缝结构内侧预留槽,槽内采用背贴式止水带。具体见“变形缝止水带布置图”
变形缝止水带布置图
(1)止水带安装与定位:先在预留槽内安设背贴式止水带并进行固定,然后将中埋式止水带准确居中安设,粘贴或焊接定位,用模板固定,先安装一端浇筑混凝土,另一端用箱形木板保护,待混凝土达到一定强度后拆除模板及箱形保护。
(2)变形缝处的混凝土灌注与振捣
对竖直向的止水带两边的混凝土要加强振捣,保证混凝土两边的混凝土密实,同时将止水带与混凝土表面的汽泡排出,要保证止水带与混凝土牢固结合,止水带处的混凝土不应有粗骨料集中或漏振现象。
对水平向的止水带待止水带下充满混凝土并充分振捣密实后,放平止水带并压出少量的混凝土浆,然后再浇灌止水带上部混凝土,振捣上部混凝土时要防止止水带变形。
变形缝外侧密封胶施工时,为了避免三向受力,影响防水质量,在密封胶与嵌缝材料间采用牛皮纸隔离层,密封胶与变形缝两侧壁必须粘贴牢固,密封严实,无渗漏水现象,嵌缝质量应密实,表面不容许出现开裂、脱离、滑移、下垂和空鼓、塌陷等缺陷,嵌填密封胶之前,应清除槽内浮碴、尘土、积水,粘结密封胶的混凝土基面必须平整、干燥、干净、无任何污染。
变形缝中使用的橡胶止水带和嵌缝材料必须有出厂质量证明,并经进场检验和复验合格后方可使用,变形缝的构造形式和材料必须符合设计要求。
4.8.3.富水地段防水处理
(1)对成股向外涌水地段,根据水量的大小,采取埋设多根大直径塑料管来取代软式透水管,采取模喷混凝土来代替施作喷锚支护。
(2)在淋水地段,防水板打湿后,焊缝质量难以保证,因此,预铺一层防水板引水,然后再按设计铺设防水板。
(3)水量大的地段,采用帷幕注浆堵水工艺,堵水效果要达到90%以上。
4.9 不良地质地段预防隧道坍塌的技术方案
4.9.1隧道施工发生塌方的原因
1.地质因素
隧道穿过断层、挤压破碎带、松散堆积体、节理裂隙发育地层、软弱夹层时,开挖后由于应力释放,围岩失稳而极易造成坍塌,以及软弱围岩在地下水的加速作用下极易加剧岩体的失稳和坍塌。
2.施工方法和措施不当
施工方法选择不当,或工序衔接安排不合理。各工序间距拉得较长,岩层暴露时间过长,引起围岩松动、风化而导致塌方的发生。
喷锚不及时,或喷混凝土质量、厚度不符合要求。
采用钢支撑时,支撑架设质量欠佳,支撑与围岩不密贴,两者间的空隙填塞不密实,或联结不够牢固,不能满足围岩压力所需要的强度要求。
抽换支撑操作不当,或者当支撑已出现受力过大的现象而未及时加固。
爆破作业不当,用药量过多。
处理危石措施不当,引起危石坠落,牵动岩层坍塌。
4.9.2围岩坍方前兆
围岩的变形破坏、失稳坍方,是从量变到质变的过程,量变过程中,在围岩的工程水文地质特征及岩石力学反应出一些征兆。根据征兆预测围岩稳定性,进行地质预报,保证施工安全,防治隧道坍方。特殊和不良地质,如遇陷穴、裂缝、地下水、松散地层等稳定性差的变形破坏、失稳坍方,有以下征兆:
1.水文地质条件的变化,如干燥的围岩突然出水、地下水突然增多、水质由清变浊(地下水将断层泥带走)等都是即将发生坍方的前兆;
2.拱顶不断掉下石块,甚至较大的石块相继掉落,预示着围岩即将发生坍方;
3.围岩节理面裂缝逐步扩大;
4.支护状态变形(拱架接头挤偏或压劈、喷射砼出现大量的明显裂纹或剥落等)、敲击发声清脆有力、甚至发出声响;
5.围岩或初期支护,拱脚附近的水平收敛率大于0.2mm/d,拱顶下沉量大于0.1mm/d,并继续增大时,说明围岩仍在发生变形,处于不稳定的状态;有可能出现失稳坍方。
4.9.3隧道坍方预防措施
要预防隧道施工坍塌,首先做好地质预报,选择相应的安全合理的施工方法和措施。
1.做好超前地质预报工作。尤其是施工开挖接近设计探明的富水、裂缝及破碎带时,要认真及时地分析和观察开挖工作面岩性变化,遇有探孔突水、涌泥、渗水增大和整体性变差等现象,及时改变施工方案。
2.加强围岩量测工作。通过对量测数据分析处理,按照时间—位移曲线规律,及时调整和加强初期支护,同时重视砼衬砌及时施作。
3.短开挖,弱爆破,严格控制开挖进尺,需爆破时少装药或改用人工开挖,尽量减小对软弱破碎围岩的扰动。
4.保证施工质量,超前预报注浆固结止水,钢架制作、初期支护和砼衬砌质量必须符合设计及验标要求。
5.严格控制开挖工序,尤其是一次开挖进尺,杜绝各种违章施工。
6.强支护,快衬砌。根据受力情况,确保支护结构有足够的刚度,衬砌紧跟开挖工作面,使衬砌尽快成环。
7.做好排水工作。在施工前和施工中采取相应的防排水措施,尽可能将坑道外之水截于坑道之外。
8.施工期间,洞口应常备一定数量的坍方抢险材料,如方木、型钢钢架等,以备急用。
9.有下述现象发生时,应先撤出工作面上的施工人员和机械设备,指定专人观察和进行加固处理。
围岩量测所反映的围岩变形速度急剧加快;围岩面不断掉块剥落;初期支护喷砼表面龟裂、裂缝或脱皮掉块,拱架严重变形。
4.10 隧道排水方案
大梁山隧道由进口至出口为连续下坡,因此排水方式采取机械排水。
为不影响隧道交通,在隧道左侧每50m~100m设置一个集水坑(依水量大小而定),采取分段接力的方式将水排出洞外。集水坑容积为0.8m×0.8m×0.5m。抽水机功率根据实际水量大小确定,但必须大于排水量所需功率的20%以上,并备有充足的抽水机及发电机。
根据超前地质预报提前做好排水工作,防止意外事故的发生。
隧道排水示意图
4.11 冬季施工方案
4.11.1 钢筋及型钢加工制作
1、冬期施工期间,需室外焊接的要选在中午气温较高时完成,当在雨天、雪天时不宜施焊,必须施焊时必须移到棚内进行。
2、在现场焊接时,应在施工地点用彩条布或篷布、挡板等设置挡风防护措施。
3、在环境温度低于-5℃条件下进行电弧焊时,采用增大焊接电流,减低焊接速度(与常温焊接相比),既要防止焊后冷却速度过快,也要防止接头过热;在气温降到-15℃以下时,在现有工棚内,摆放1~2个火炉,进行生火炉蓄温。
4、焊后未冷却的接头避免碰到冰雪。避免在0℃以下用水冲洗钢筋及型钢,以免钢筋上附着水结冰。
4.11.2 混凝土工程
4.11.2.1混凝土拌和
1、冬季施工期间,将拌合站搬至隧道右洞内,从根本上保证拌合温度。不得使用带有冰雪和冻块的砂石料,采用搭设暖棚对砂、石堆进行覆盖,防止砂、石受冻结块。砂、碎石等原材料提前3天进入隧道,确保砼混合料的拌合温度。
2、拌和物搅拌合成后所需温度不能满足要求时,应首先考虑对拌和用水加热,仍不能满足时,再考虑对集料加热。水泥只保温,不得加热。
4、我项目拟采用两种方案:方案一:隧道拌合站采用对水池通电热器加热。初步计算需在每个水池中放置36kw的电热器以满足混凝土对水温的要求,水池顶面用方木、胶合板及塑料布、草帘覆盖保温,水温控制在40~60℃之间,最高不超过80℃。若方案一水温仍无法满足规范要求,则采用方案二;此方案就是在方案一的基础上,在水箱底修筑灶台,烧煤对水进行加热。如图1。另外,空压机循环水也是施工用水之一。
5、拌合投料前,先用热水冲洗搅拌机,投骨料、加热水、搅拌,再加水泥搅拌,搅拌时间比常温延长50%,使水泥颗粒充分分散并和骨料充分包裹。注意水泥不与80℃以上的水接触,防止发生假凝现象。
6、试验室定期观测拌合用水加热温度、混凝土出料及入模温度。并观测运输、施工等温度损耗,若入模温度达不到规范要求5℃以上,后台调整水温,确保符合规范要求。
7、取现场养生试块,掌握混凝土强度增长状态。
4.11.2.2混凝土运输
1、精心组织,合理安排,使混凝土运输时间尽可能缩短,混凝土罐车采用棉被、麻袋等包裹,保证混凝土运输过程保温蓄热。
2、施工接缝混凝土时,在新混凝土浇注前应加热使结合面有5℃以上的温度,浇注完成后,应在新旧混凝土附近持续摆放1~2个火炉,进行生火炉烧蒸汽加热蓄温(或通电加热1~2个水箱烧蒸汽),使混凝土结合面继续保持正温,直至新浇混凝土获得规定的抗冻强度。
4.11.2.3隧道混凝土施工及养护
1、在施工前,现场准备好养护材料:电热管、彩条布、火炉、煤球、棉被、麻袋。
2、洞口全断面、全封闭挂设彩条布门帘。
3、隧道初支、仰拱及回填施工前,现场摆放1~2个火炉,进行生火炉烧蒸汽加热蓄温(或通电加热1~2个水箱烧蒸汽)。待混凝土终凝后进行麻袋覆盖,并安排专人洒水养护。
4、在浇筑二衬前,先在衬砌台车两端挂彩条布封闭起来,把整个浇注段围成一个相通的暖棚,起到防风保温的作用,在暖棚内放1~2个火炉,进行生火炉烧蒸汽加热蓄温(或通电加热1~2个水箱烧蒸汽)。地泵泵管外露部分采用棉被、破麻袋包裹措施,保证泵管内混凝土温度在5℃以上。
5、当二衬模内温度达到5℃以上时即可开始浇筑混凝土。
6、二衬混凝土浇注时成立测温小组,在混凝土浇注过程中,暖棚内温度及混凝土到现场温度、混凝土入模温度现场技术员来测量,拌和用水及拌和混凝土温度、外界气温由试验室测量,并做好记录。
7、在混凝土浇注过程中,现场技术人员全过程监督混凝土浇注。
8、在混凝土终凝前,混凝土水化热散发较多,养生炉火布置数量可少一些。水化热减少之后加大火量,提高棚内温度,但升温速度不大于10℃/h,,升温过程中观测每小时进行一次,并作好记录。
9、当升温至20℃~30℃左右时应保持棚内温度在这个范围内。恒温养生时每2~4小时观测一次,并作好记录。
10、二衬混凝土养生采用在暖棚内生火炉子烧水蒸汽保温、保湿,并在台车模板上、中、下部位各悬挂一支温度计,技术员定时观测棚内温度。养生由专人负责,轮班看管炉火。当火炉子烧水蒸汽量不足时应适量浇一些水使混凝土面湿润。
11、暖棚加热养生时间一般为3天,拆模前应停止加热,将棚内温度降下来,使棚内温度与外界温差不大于15℃。降温速度不大于10℃/h, 并作好记录。
12、混凝土按规定分层振捣密实,缩短施工间隙时间。
4.11.2.4 混凝土热工计算
假定外界气温Ta 为-20℃,水泥温度5℃,砂温度-20℃,碎石温度-20℃,砂含水率Wsa=3%,石含水率wg=1%,搅拌运输车输送,倒运共n=2次,运输和成型共历时t约0.5h,混凝土配合比:1:2.18:3.01:0.54。与每m3混凝土接触的钢模板及钢筋总重170Kg,每方混凝土mc取2400Kg,计算需要加热水的温度。
CcmcT2+CfmfTf+CsmsTs
Ccmc+Cfmf+Csms
1、利用考虑模板和钢筋吸热影响的混凝土成型完成时的温度公式T3,反求出混凝土拌合物运输至成型完成时的温度T2:
1×2400×T2-0.48×170×10
1×2400+0.48×170
T3= = =
2400T2-816
2481.6
= ≥5
整理得: T2≥5.51℃
2、利用混凝土拌合物运输至成型完成时的温度公式T2,反求出混凝土拌合物的出机温度T1:
T2=T1-(at+0.032n)(T1-Ta)
=T1- (0.25×0.5+0.032×2)(T1+10)
=T1-0.1T1-1.
=0.811T1-1.≥5.51℃
整理得: T1≥9.12℃
规范要求:T1≥10℃
故取: T1≥10℃
式中:a—为每小时温度损失系数,用液动式搅拌机时,a=0.25。
3、取T1≥10℃,并利用混凝土拌合物的出机温度公式T1,反求出混凝土拌合物的温度T0
T1=T0-0.16(T0-Ta)
=0.84T0+0.16×10
=0.84T0+1.6≥10
整理得:T0≥10℃
4、利用混凝土拌合物的温度公式T0,反求出需要加热水的温度Tw
T0=[0.92(mceTce+msaTsa+mgTg)+4.2Tw(mw-wsamsa- wgmg)+C1(wsamsaTsa+wgmgTg)+C2(wsamsa+wgmg)]
÷[4.2mw+0.92(mce+msa+mg)]
=[0.92×(1×5-2.18×3-3.01×3)+4.2Tw×(0.54-0.03×2.18-0.01×3.01)+4.2×(-0.03×2.18×3-0.01×3.01×3)+4.2×(0.03×2.18+0.01×3.01)] ÷[4.2×0.54+0.92×(1+2.18+3.01)]
=[-10.57+1.87Tw-1.2+0.4] ÷[2.27+5.69]
=(1.87Tw-11.37) ÷7.96≥10℃
整理得:Tw≥48.65℃
5、当水加热温度Tw达到50℃时,计算可得:
混凝土拌合物的温度 : T0=10.32℃
混凝土拌合物的出机温度: T1=10.27℃
混凝土经运输成型完成时的温度:T2=6.44℃
考虑模板及钢筋吸热影响混凝土的最终入模温度:T3=5.9℃
从上述计算得知:当外界环境气温降到-10℃时,在目前施工条件下,必须将水加热到49℃以上时,才能满足规范要求,现场施工时,应将水加热到60~70℃,并切实做好混凝土试块的保留和养护工作,做到至少有一组试块随结构物同条件养护,以确保冬期混凝土的施工质量。
(以上各公式均从人民交通出版社出版的《路桥施工计算手册》查得。其中C为比热,m为质量,w为含水量,T为温度;下标ce为水泥,g为碎石,sa为砂,s为模板,f为钢筋,w为水)。
五、 质量管理与质量控制的组织保证措施
5.1 质量目标
高质量、高标准、高要求建一流工程,本合同段工程质量一次验收合格率达100%,优良率达95%以上,确保优良工程,实现将本工程合同段建成“规划设计优秀、工程质量优秀、营运环境优美、安全舒适性高”的精品工程的质量目标。
5.2 创优规划
1、贯彻企业质量方针,科学管理,精心施工,加快速度,降低成本,消灭通病,提高质量,创建高速公路施工一流工程,确保优良,满足全线创优规划要求。即:
2、 全段工程质量普遍优,出精品,绝次品;
3、 各类原材料符合设计要求,合格率100%;
4、 各类检测资料齐全,砂浆砼试块强度合格率100%;
5、 分项、分部及单位工程一次检查合格率100%,优良率95%以上;
6、 工程质量符合设计和质量检验评定标准,单位工程达到全优;
7、杜绝重大安全、质量事故,消除隐患,严格控制各类事故的发生。
5.3 质量管理组织机构
成立以项目经理为首的质量管理小组,总工程师和项目副经理为副组长的质量管理组织机构,负责工程质量管理工作。组织机构见下图。
1)质量管理小组
组 长:项目经理
副组长:生产副经理 项目总工程师
成 员:部门负责人
工区技术负责人
2)组织机构见下框图:
总工程师
副经理
工
程
质检
部
中心试验室
材料设备部
经
营
部
财
务
部
测量组
安
全
员
项目经理
质检员
技术员
材料员
工程队
图5.1 质量管理组织机构图
3) 明确专职质检人员,项目经理部设技术质检部,配1人,质检工程师2人;施工队设专职质检员8人;班组分设兼职质检人员各1人,责任明确、分工合作、受控有效。
5.4、质量保证体系
质量保证体系见下图
项目部质量
管理小组
提高经济效益
改进工
作质量
经济责任制
贯彻ISO9000系列
质量标准,推行全
面质量管理。
现
场QC小
组
活
动
质
量
工
作
检
查
评
比
质量保证体系
应用新工艺
技
术
交
底
熟悉图纸掌握规范
质
量
计
划
测
量
复
核
组织保证
施工保证
技术保证
思想保证
创优良
工 程
TQC教育
质
量
第
一
为用户服务
下道工序是用户
制定教育计划
提高质量
意识
经济保证
经济法规
明确创优项目
标
制定创优措施
检查创优效果
签定包保责任状
完善计量支付手续
优
质
优
价
制定奖罚措施
反 馈
实现质量目标
技术岗位责 任 制
质 量
责任制
检查落实
总结表
彰先进
提高施工技能
奖优罚劣
接受业主和监理监督
定期不定期质量检查
进行自检互检交接检
质量评定
各项工作制
度和标准
施工队
质量小组
岗前技术培训
加强
现场
试验
控制
充分
利用
现代
化检
测手
段
图5.2质量保证体系图
5.5 质量控制程序与具体措施
施工中树立“质量关系千万家,搞好质量人人抓”的观念,使职工认识到质量工作的好坏与企业、个人利益的关系,把质量工作贯穿到施工全过程中,推行ISO9001国际标准,按质量管理手册严格要求,使工程质量始终处于受控制状态。
5.5.1 建立施工组织设计审批手续
1 、施工组织设计必须有项目经理、项目总工程师及其他相关人员的签字。
2、 施工组织设计必须经各级审批并最后由监理工程师审批后,并且按审批意见进行修改完善,方可进行施工。
5.5.2 技术复核、隐蔽工程验收制度
1、 技术复核应在施工组织设计中编制技术复核计划,明确复核内容、部位、复核人员及复核方法。
2 、技术复核结果应填写《分部分项工程技术复核记录》,作为技术资料归档。
3 、凡分项工程的施工结果被后道施工所覆盖,隐蔽验收的结果必须填写《隐蔽工程验收记录》。
4、技术复核与隐蔽工程验收流程见下图。
5.5.3 质量检查程序
制定切实可行的质量检查程序,使施工生产过程的质量和产品质量处于受控状态。
质量检验总程序图、原材料质量检验总程序图、砼质量检验程序图见后附见图14.5-1~图14.5-4。
5.5.4 技术、质量的交底采用书面签证确认形式
具体可分为以下几方面:
1、 上场后,积极与设计代表联系进行技术交底,了解、掌握设计意图和思路。
2、 施工组织设计编制完毕并送业主和总监审批确认后,组织全体人员认真学习施工方案,并进行技术、质量、安全书面交底,列出关键分部工程和施工要点。
3 、本着谁负责施工谁负责质量工作的原则,各分管分项工程负责人在安排施工任务同时,必须对施工班组进行书面技术质量交底。
5.5.5 二级验收及分部分项质量评定制度
1 分项工程施工过程中,各分管负责人必须督促班组做好自检工作。
2 分项工程施工完毕后,各分管负责人必须及时组织班组进行分项工程质量评定工作,并填写分项工程质量评定表交施工队长确认,最终评定由项目部的质检部专职质量员检定。
3 项目部每月、施工队每旬组织一次质量检查,并进行质量讲评。
4 质检部对每个项目进行不定期抽样检查,发现问题以书面形式发出定期整改指令单,项目施工队负责在指定期限内将整改情况以书面形式交到质检部。
隐蔽工程施工员
自验整改
填写验收单
项目技术员复验
分项工程施工员
自验修正
填写复核单
项目技术员复验
主管工程师复核
填写《隐蔽工程验收记录》签证
填写《技术复核记录》签证
送交
业主和监理工程师签证
图5.3 质量检验总程序图
图5.4 原材料质量检验总程序图
作业结论
分析原因
结 束
提出处理意见
原 材 取 样
试 验 报 告
标 准 试 验
实 施 控 制 检 验
成 品 抽 样 检 验
不合格
合 格
合 格
不合格
试验结果评定是否合格?
检验结
果评定
| 是否合格? |
检测准备
人员培训
考试(核)
人员技术
素质保证
组配人员
上 班
选定检测标准
选 定 规 程
制 定 细 则
确 定
试 验 方 式
执行技术标准
保 证
仪 器 设 备
检 定 校 核
维 护 管 理
组 配 检 测
仪 器 设 备
仪 器 设 备
性 能 保 证
环境控制
参数记录
调整检验
环 境
检测环境
保 证
检 测 质 量 保 证 体 系
数 据 处 理
检测事故处理
检 测 复 核
结 束
检测报告审核签发
用 户
检测样品取样
检 测
分 析 原 因
复查数据记录
有
异议申述
有问题
无异议
提出处理意见
重 新 检 测
图5.5 质量检验总程序图
图5.6砼质量检验总程序图
砼质量检验程序图
加倍取样检查,
是否合格?
水泥、碎石、砂、水、外加剂、外掺料取样
选 定 配 合 比
发出配合比设计报告
该批材料不用
计量
误差
控制
水灰
比
控制
坍落
度
控制
含砂
率
控制
试件取样,制作、养护
试验性能检测
结 束
该批砼报废处理
钻心取样检查
非破坏性检查
合格
不合格
合格
不合格
不合格
合 格
强度检查
标准检查,
是否合格?
复检结果评定
是否合格?
检验结果评定,是否合格?
不合格
5.5.6 场材料质量管理
1、 严格控制外加工、采购材料的质量。
各种地方材料、外购材料到现场后必须由质检部和材料有关人员进行抽样检查,发现问题立即与供货商联系,直到退货。
2、 搞好原材料二次复试取样、送样工作。
钢筋、水泥在进场后,必须按规定的频率进行取样试验,合格后方可使用。
5.5.7 计量器具管理
1、 施工技术部和中心试验室负责所有计量器材的鉴定、督促及管理工作。
2、 现场计量管理器具必须确定专人保管、专人使用。他人不得随意使用,以免造成人为的损坏。
3、 计量器具要定期进行校对、鉴定;严禁使用未经核对过的量具。
5.5.8 工程质量奖罚制度
1、遵循“谁施工、谁负责”的原则,对各施工队、班组进行全面质量管理和追踪管理。
2、凡各施工队、班组在施工过程中违反操作规程,不按图施工,屡教不改或发生了质量问题,项目部有权对其进行处罚,处罚形式从整改停工、罚款直至赶出本工地。
3、凡各施工队、班组在施工过程中,按图施工,质量合格且达到优良,项目部对其进行奖励,奖励形式为表扬、表彰、奖金。
4、项目部在实施奖罚时,以平常检查、抽查、业主大检查、监理工程师评价等形式作为依据。
5.6 质量保证措施
5.6.1 组织保证措施
1 、队以上单位成立全面质量管理小组和创精品工程管理委员会。配齐专职质检工程师和质检员,制定相应的对策和质量岗位责任制。
2、 坚决实行质量一票否决权。工程质量达不到创优计划的,坚决返工重做。
3 、全面实行样板制。样板达到创优标准后,再全面展开施工。
4 、预留预算总额的1.5%作为创优保证金,实行优质优价。
5、 组织开展流动红旗等评比活动,奖优罚劣。
6、 把质量作为考核项目、单位季度综合评比的主要内容。
5.6.2 自检制度
1 、成立以总工程师为组长的质量检测小组,配齐专职质检工程师、质检员,施工安全质量监察员,制定相应对策和质量岗位责任制,推行全面质量管理和目标责任管理,真正使创优计划落到实处。
2、 严格执行施工队旬检、项目部月检、项目经理部季检的日常抽检制度确保创优目标的实现。
3 、项目经理部建立“横向到边,纵向到底,控制有效”的质量自检体系,严格执行“三检”制。上道工序不合格,不准进入下道工序。
4 、建立严格的隐蔽工程检查签证制度。
5 、建立测量计算资料换手复核制度。
6、 建立仪器设备的校检制度。
7、 建立严格的原材料、成品和半成品进场验收制度。
5.6.3 隧道工程质量保证措施
1、由隧道施工专业化施工队伍担负本合同段隧道施工。
2、开工前,进行隧道控制测量,洞外、洞内控制测量均采用导线测量,在洞口附近测设不少于三个平面控制点和二个水准点,保证贯通精度。
3、所有工程材料必须符合设计要求,经检验合格后才准使用。
4、采用光面控制爆破技术,减少围岩扰动,控制超欠挖,保证开挖轮廓尺寸,并预留变形量。
5、锚杆灌浆饱满,锚固力不低于设计或规范要求。钢筋网随受喷面起伏铺设,与受喷面间隙3cm,混凝土保护厚度不小于2cm。
6、喷射混凝土采用湿喷技术,喷射料集中拌制,自动计量。严禁使用回弹料。喷射混凝土强度合格。支护厚度符合设计要求。
7、进行围岩现场监控量测,根据量测数据,及时判定围岩稳定状态,确定衬砌施作时间。
8、重视衬砌渗漏水防治施工,施作防水层,保证衬砌振捣密实度,提高抗渗性和结构自防水能力。
9、衬砌采用全断面钢模衬砌台车,泵送混凝土连续对称浇筑,厚度符合设计。挡头模使用制式钢模,衬砌混凝土做到内实外美。保证隧道净空尺寸。
5.7 常见质量通病防治
5.7.1 常见质量病害
1、隧道方面
(1)隧道贯通精度不高;
(2)围岩扰动,超欠挖;
(3)锚杆灌浆不饱满,锚固力低于设计规范要求;钢筋网的砼保护厚度不够。
(4)围岩稳定状态判断不准,不好确定衬砌施工工作时间。
(5)衬砌渗漏水现象也是隧道施工的一个难点。
2、防排水工程
(1)防护及小型结构物表面不平;
(2)浆砌圬工砂浆不饱满、通缝、瞎逢等;
(3)圬工材料计量不准;
5.7.2 防范措施
1、针对隧道常见问题的措施:
(1)开工前,进行隧道控制测量,洞外、洞内控制测量均采用导线测量,在洞口附近则设不少于三个平面控制点和二个水准点,保证贯通精度。
(2)采用光面控制爆破技术,减少围岩扰动,控制超欠挖,保证开挖轮廓尺寸,并预留变形量。
(3)锚杆灌浆饱满,锚固力不低于设计或规范要求。钢筋网随受喷面起伏铺设,与受喷面间隙3㎝,砼保护厚度不小于2㎝。
(4)进行围岩现场监控量测,根据量测数据,及时判定围岩稳定状态,确定衬砌施工工作时间。
(5)重视衬砌渗漏水防治施工,按设计要求施作防水板、软式透水管盲沟、橡胶止水带及泄水孔,保证衬砌振捣密实度,提高抗渗性和结构自防水能力。
2 、针对防排水方面的病害应做好以下几点:
(1)提高质量意识,加强工作责任心,预制块模具结构合理,要有足够刚度、强度,及时清洗;严格执行振捣程序,采用振动台;拆模小心,及时养生;防护浆砌原材料精心选择,严格试验;严格勾缝工艺,缝面平整,光滑圆顺、密实;勾缝后要加强养生;
(2)浆砌圬工采用挤浆法施工,严禁使用灌浆法,片石大小均匀,丁顺相间,现场设专门质检人员旁站,随时抽检;旁站人员不到位时,严禁浆砌圬工施工;
(3)严格控制砂浆、混凝土的配合比,采用电子计量装置,机械拌合,旁站质检人员随时抽检;
(4)严格控制设计位置、几何尺寸施工,发现与设计不符时,及时申请变更。
3 、针对桥头跳车治理(台背回填)应做好以下几点:
(1)编制作业指导书,落实专人专管责任。桥头路基填筑应专门编制作业指导书,按照设计和规范要求,合理安排施工计划、填料的具体质量要求、施工操作工艺、自检内容和要求等,并指定专人对填料质量和关键工序进行专管及自检控制。
(2)做好施工现场的排水工作。两侧边沟断面尺寸符合设计要求,排水畅通。
(3)台背回填按照设计要求挖设台阶,对大型碾压设备碾压不到的部位,采用小型碾压设备或人工夯击辅助碾压,分层厚度满足设计要求,并作到及时碾压。
(4)严格控制台背填料的松铺厚度(不超过15cm)是保证台背回填质量的关键,施工中应适当加长台背回填的长度,尽量采用重型振动压路机碾压,对于边角等压路机碾压不到的地方,使用冲击式气夯进行夯实处理;
(5)施工中及时协调路基施工和桥台施工进度,相互配合,先填桥头,台背填土和相邻路基填土同步施工。
(6)加强检测,严格按照规范要求频率对台背回填压实度进行检测,是保证台背回填质量的必要措施,施工方要加大自检频率,时刻以数据指导施工。
3 、针对桥梁预应力管道压浆不实应做好以下几点:
(1)预应力筋张拉锚固后应及时灌浆,以防止预应力锈蚀。
(2)水泥浆水灰比应满足设计及规范要求。
(3)灌浆前压浆孔道应用压力水冲刷并湿润孔壁,压浆顺序严格按照设计文件要求进行。
(4)灌浆过程应缓慢均匀的进行,不得中断,灌满孔道并封闭排气孔后,应再继续加压并稳压一段时间以确保密实性。
