一、工程概況
深圳市東部供水水源工程ⅲ標(biāo)段隧洞工程,全長(zhǎng)2847m,包括#2隧洞出口1190m和#3隧洞進(jìn)口1657m。隧洞斷面為圓拱直墻型,圓拱半徑為205m,直墻高32m,凈高525m,寬41m,遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)流量為18~24m3/s。#3隧洞進(jìn)口段地質(zhì)條件惡劣,故在離進(jìn)口洞口約400m的位置,增設(shè)了一條53m長(zhǎng)的施工支洞,施工支洞斷面為寬45m,高525m。進(jìn)入主洞后,開(kāi)辟了往上下游掘進(jìn)的兩個(gè)工作面,避免了進(jìn)口段施工對(duì)總進(jìn)度的嚴(yán)重影響。
、(biāo)段隧洞段,有5%的隧洞段地質(zhì)條件較差,運(yùn)用新奧法技術(shù),采取了分?jǐn)嗝婕靶》秶_(kāi)挖、超前錨桿和鋼拱架、及時(shí)噴錨支護(hù)、模筑混凝土,支護(hù)緊跟等施工方案及施工技術(shù)。
二、施工布置
采取“大型集中、小型分散”的布置原則,將兩洞口工作面共用的碎石生產(chǎn)系統(tǒng)和混凝土拌和系統(tǒng)、機(jī)電車(chē)間等,集中布置在#2隧洞出口工區(qū),其他設(shè)施按施工需要布置。
1混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)碎石生產(chǎn):首先在洞口右側(cè)渣場(chǎng)上建立起2臺(tái)20匹的碎石生產(chǎn)系統(tǒng),利用皮帶機(jī)將破碎后的石料,提升輸送到篩分樓進(jìn)行篩分。生產(chǎn)能力為80~100m3/臺(tái)班。
混凝土拌和站:在碎石生產(chǎn)系統(tǒng)旁約15m布置混凝土拌和站。拌和站配置2臺(tái)10m3汽腿式拌和機(jī)、上料皮帶機(jī)、2臺(tái)電動(dòng)壓氣機(jī)、50m3散裝水泥罐,以及電子稱(chēng)配料系統(tǒng)。采用散裝水泥拌和的生產(chǎn)系統(tǒng),生產(chǎn)能力為150m3/臺(tái)班以上。
2供電在兩洞口附近各布置一臺(tái)315kva變壓器,并各配置了一座配電房,給洞外、洞內(nèi)提供380v動(dòng)力電。
三、開(kāi)挖方案及方法
1方案選擇總體上采用了“先開(kāi)挖后模筑混凝土”的施工程序。這有利于發(fā)揮先進(jìn)設(shè)備的作用,減小開(kāi)挖與模筑在小斷面隧洞施工中的相互干擾。在#2隧洞出口工作面,采用了多臂鉆鉆孔、小型反鏟裝渣、汽車(chē)運(yùn)輸?shù)氖┕し桨浮#?隧洞進(jìn)口由于洞口近100m的地質(zhì)不良,采用了手風(fēng)鉆鉆孔、小型反鏟裝渣、汽車(chē)運(yùn)輸?shù)氖┕し桨浮?/p>
隧洞開(kāi)挖均采用全斷面鉆爆法施工,周邊采用光面爆破。
2#2隧洞口工區(qū)
、俚刭|(zhì)條件#2隧洞穿越中上侏羅統(tǒng)高基坪第二亞群火山巖,巖性為酸—中性淺成霏細(xì)斑巖,主要由石英、云母、角閃石和輝石組成,石質(zhì)致密堅(jiān)硬、呈塊狀砌體結(jié)構(gòu)。ⅱ、ⅲ類(lèi)圍巖占總洞長(zhǎng)的966%,地質(zhì)條件較好,圍巖自穩(wěn)能力較強(qiáng),有利于隧洞開(kāi)挖施工。#2隧洞出口段,主要節(jié)理和裂隙的走向在80°~150°之間,隧洞軸線方位角215°,即大部分節(jié)理和裂隙的走向與洞軸垂直或大角度相交。主要節(jié)理的傾角在80°~90°之間,地下水情況良好,僅部分洞段有少量涌水、滴水,對(duì)施工沒(méi)有造成什么影響。
、谑┕し椒ǎ2隧洞出口采用傳統(tǒng)的鉆爆法施工,除洞口段近40m洞長(zhǎng)采用上、下半洞的臺(tái)階開(kāi)挖外,其余全部采用全斷面開(kāi)挖。工藝流程如下:測(cè)量放樣→臺(tái)車(chē)鉆孔→裝藥起爆→通風(fēng)排煙→安全處理→出渣(→噴錨支護(hù))。
、酃ば蛘f(shuō)明鉆孔:采用三臂鉆鉆孔,孔徑46mm,孔深度38m,循環(huán)進(jìn)尺3.0~38m,采用單個(gè)或兩個(gè)75mm大空孔的直眼掏槽方式;周邊孔孔距40~50cm,光爆孔密集系數(shù)k(k=e/w,e—光爆孔孔距w—光爆層厚)0.6~0.8.爆破:采用塑料導(dǎo)爆管的非電趕快爆網(wǎng)絡(luò),實(shí)施微差爆破。周邊孔采用間隔裝藥結(jié)構(gòu),不耦合系數(shù)19左右。通風(fēng)排煙:采用2×375kw鼓風(fēng)機(jī),吸出單向排煙。噴錨支護(hù):采用手持式噴混凝土機(jī)噴混凝土,錨桿施工采用手風(fēng)鉆鉆孔、注漿機(jī)注漿,“先灌后插”,人工插錨桿。
3#3隧洞進(jìn)口
、俚刭|(zhì)條件#3隧洞進(jìn)口洞位于一山坡坡腳的小沖溝中,植被茂盛,地下水出露,且終年不斷水。明挖時(shí),土呈泥漿狀,邊坡難以形成。其余隧洞段圍巖土體松散,且有孤石,根本沒(méi)有自穩(wěn)能力,掌子面極易失穩(wěn),并且無(wú)法集中排水。
②施工要點(diǎn)
a超前支護(hù),分?jǐn)嗝骈_(kāi)挖,減少?lài)鷰r一次性暴露面,必須及時(shí)進(jìn)行噴錨支護(hù)。
b開(kāi)挖成洞后,模筑混凝土緊跟。
c加強(qiáng)收斂量測(cè),校核一次支護(hù)。
、凼┕し椒ú捎瞄L(zhǎng)臺(tái)階法,分上、下半洞開(kāi)挖,而且上半洞超前下半洞20~30m。
a上半洞開(kāi)挖。工藝流程:測(cè)量放樣→超前錨桿施工→上半洞分部位開(kāi)挖及一次支護(hù)→安裝鋼拱架→徑向錨桿施工→噴混凝土→掛鋼筋網(wǎng)、復(fù)噴混凝土。上半洞采取鋤頭、鐵鍬進(jìn)行人工開(kāi)挖,手推斗車(chē)出渣至洞外的方法進(jìn)行。開(kāi)挖過(guò)程中,將隧洞上半斷面分成幾塊來(lái)開(kāi)挖,每挖一塊至規(guī)格后,就掛網(wǎng)噴混凝土對(duì)開(kāi)挖面進(jìn)行封閉。對(duì)于小孤石,采用風(fēng)鉆打孔強(qiáng)行尖破,保留規(guī)格外部分。錨桿施工采用手風(fēng)鉆鉆孔,人工插錨桿,手持式噴混凝土機(jī)噴混凝土,人工安裝鋼拱架。
b下半洞開(kāi)挖。工藝流程:測(cè)量放樣→下半洞兩側(cè)分部位開(kāi)挖及一次支護(hù)→安裝鋼拱架腿→徑向錨桿施工→噴混凝土→掛鋼筋網(wǎng)、復(fù)噴混凝土。下半洞開(kāi)挖的程序是,先人工開(kāi)挖支護(hù)斷面兩側(cè)部分,安裝拱架腿,再次噴錨支護(hù)后,挖除斷面中間部分。下半部開(kāi)挖前,先在半拱拱架腳處,焊接安裝4~5英寸鋼管的對(duì)撐,下部開(kāi)挖后,圍巖暴露面加大,側(cè)壓力帶來(lái)的兩側(cè)墻內(nèi)收斂變形量得到了有效的控制,確保了隧洞的安全。下半洞采用0.3m3小反鏟開(kāi)挖中間部分土方、代修邊墻規(guī)格的方法,采取分層開(kāi)挖,分層一次支護(hù)的方案。根據(jù)圍巖情況,挖一層錨噴支護(hù)一層。巖渣用輪式裝載機(jī)運(yùn)至洞外。
、芤淮沃ёo(hù)參數(shù)鋼拱架采用16cm工字鋼彎制,排距0.8~10m;超前錨桿采用32鋼筋,l=4~6m,環(huán)向間跨為@10~15cm;夾拱架徑向錨桿采用了20、25和32的鋼筋,l=3~4m;拱架間亦用相同錨桿連接;鋼筋拱架與拱架之間用25或18鋼筋焊接連接,環(huán)向?yàn)椋?5~25cm;鋼筋網(wǎng)采用6鋼筋,環(huán)向布置,間距10cm,綁扎于連接鋼筋的外側(cè)。噴混凝土厚度15~30cm.上半拱拱架腳用工字鋼(16~20cm)平放作拱架底梁(每榀拱架的底梁均前后相互焊接連接起來(lái),使其聯(lián)合受力),底梁下面加打32鋼筋,l=3~4m的水平向和豎向錨桿,焊成底梁承架,防止拱腳下沉,加大拱架的承載力。
四、模筑混凝土施工
隧洞襯砌絕大部分為素混凝土,澆筑完底板混凝土后,再進(jìn)行邊頂混凝土的澆筑。底板混凝土采用60m3混凝土拌和車(chē)直接將混凝土運(yùn)輸入倉(cāng)的方法。邊頂混凝土的施工,采用長(zhǎng)度為12m的螺桿調(diào)節(jié)鋼模臺(tái)車(chē),60m3混凝土攪拌車(chē)運(yùn)輸混凝土進(jìn)洞,用混凝土泵將混凝土壓入倉(cāng)內(nèi)。其工藝流程如下:基礎(chǔ)面清洗→輔軌道、安裝止水條→臺(tái)車(chē)就位(模板面處理)→臺(tái)車(chē)支模就位、固定(測(cè)量復(fù)核)→安裝封頭模板→澆筑混凝土→養(yǎng)護(hù)→脫模、臺(tái)車(chē)移位五、施工管理措施
1.堅(jiān)持以技術(shù)管理為龍頭,實(shí)現(xiàn)全過(guò)程控制。
2.嚴(yán)格執(zhí)行“三檢制”,突出工序轉(zhuǎn)換權(quán)。
3.加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理,堅(jiān)持每周的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)例會(huì),嚴(yán)格墻報(bào)施工記錄。
4.規(guī)范化資料管理,推廣應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)。頭、鐵鍬進(jìn)行人工開(kāi)挖,手推斗車(chē)出渣至洞外的方法進(jìn)行。開(kāi)挖過(guò)程中,將隧洞上半斷面分成幾塊來(lái)開(kāi)挖,每挖一塊至規(guī)格后,就掛網(wǎng)噴混凝土對(duì)開(kāi)挖面進(jìn)行封閉。對(duì)于小孤石,采用風(fēng)鉆打孔強(qiáng)行尖破,保留規(guī)格外部分。錨桿施工采用手風(fēng)鉆鉆孔,人工插錨桿,手持式噴混凝土機(jī)噴混凝土,人工安裝鋼拱架。
下半洞開(kāi)挖。工藝流程:測(cè)量放樣→下半洞兩側(cè)分部位開(kāi)挖及一次支護(hù)→安裝鋼拱架腿→徑向錨桿施工→噴混凝土→掛鋼筋網(wǎng)、復(fù)噴混凝土。下半洞開(kāi)挖的程序是,先人工開(kāi)挖支護(hù)斷面兩側(cè)部分,安裝拱架腿,再次噴錨支護(hù)后,挖除斷面中間部分。下半部開(kāi)挖前,先在半拱拱架腳處,焊接安裝4~5英寸鋼管的對(duì)撐,下部開(kāi)挖后,圍巖暴露面加大,側(cè)壓力帶來(lái)的兩側(cè)墻內(nèi)收斂變形量得到了有效的控制,確保了隧洞的安全。下半洞采用0.3m3小反鏟開(kāi)挖中間部分土方、代修邊墻規(guī)格的方法,采取分層開(kāi)挖,分層一次支護(hù)的方案。根據(jù)圍巖情況,挖一層錨噴支護(hù)一層。巖渣用輪式裝載機(jī)運(yùn)至洞外。一次支護(hù)參數(shù)鋼拱架采用16cm工字鋼彎制,排距0.8~1.0m;超前錨桿采用32鋼筋,l=4~6m,環(huán)向間跨為@10~15cm;夾拱架徑向錨桿采用了20、25和32的鋼筋,l=3~4m;拱架間亦用相同錨桿連接;鋼筋拱架與拱架之間用25或18鋼筋焊接連接,環(huán)向?yàn)椋?5~25cm;鋼筋網(wǎng)采用6鋼筋,環(huán)向布置,間距10cm,綁扎于連接鋼筋的外側(cè)。噴混凝土厚度15~30cm。上半拱拱架腳用工字鋼(16~20cm)平放作拱架底梁(每榀拱架的底梁均前后相互焊接連接起來(lái),使其聯(lián)合受力),底梁下面加打32鋼筋,l=3~4m的水平向和豎向錨桿,焊成底梁承架,防止拱腳下沉,加大拱架的承載力。