晋江某供水工程砌田隧洞工程施工与质量控制..doc

砌田隧洞工程施工与质量控制xx分局  xxx    摘要：xxx供水一期工程砌田隧洞工程由三段石洞与两段土洞组成石洞段的设计施工以新奥法为基础，采用全断面开挖光面爆破掘进初期支护以喷射混凝土为主，在不良地质段采用钢筋网锚喷、钢筋拱架构成联合支护二次支护为模筑钢筋混凝土衬砌后进行回填、固结灌浆马蹄型土洞则采用传统的矿山法施工工艺，台阶法分上下断面开挖施工，使用木结构作临时支撑，设计使用条石、砼预制块整体式衬砌        关键词：隧洞工程、新奥法、光面爆破、传统矿山法、喷射混凝土、管棚法    1  工程概况    砌田隧洞工程分五段构成，其中1#、2#、3#隧洞为石洞总长908m，4#、5#隧洞为土洞总长400m衔接顺序为：4#洞位于2#、3#石洞之间，5#土洞接3#石洞石洞为城门型，毛洞断面积为14.98m2，钢筋混凝土衬砌后断面积为lO.28m2，土洞呈马蹄型，开挖后断面积为14．7m2，衬砌后净面积为9．1m2    2地质概况       石洞段岩体多为变粒岩，硬度大，埋深小，围岩风化程度高构造裂隙比较发育，总体上较破碎因此，开挖难度大(其中2#石洞，距土石分界线仅5．5m)，三段石洞的有关特性见下表。

土洞则处于土石界部位，4#洞少部分为砂质粉质粘土，约73％为全强化带，局部洞底已伸入弱风化带，5#洞除洞口有少量全风化层和砂质粉质粘土层外，其余均属强风化带隧洞洞体均处于地下水位线以下    砌田岩石隧洞特性汇总表段    别1#洞2#洞3洞#长    度(m)323285300埋    深(m)8.5~—42.57.5—18.O12.5—18.5开挖深度(m)28.12—28.O27—89--27.7227.66---27.5l地下水位(m)35.7—70.533—4340—45.5   j围岩类别Ⅱ一VⅢ一Ⅳ，距土石分界最多仅5.5mⅢ一V，距土石分界线最多仅17m岩    性闪长玢岩闪长玢岩花岗岩     3  石洞施工      本工程石洞采用新奥法施工，即钻爆开挖后充分利用围岩产生变形的时间效应及自持承载力，适时予以锚喷支护，并进行现场变形观测，控制围岩变形，充分发挥围岩自承力达到洞室稳定的施工方法    3.1  石洞开挖    由于本工程石洞断面不大、工期较紧，为获得较大的作业空间以便于开挖出碴，采用全断面法钻爆开挖掘进，开挖与衬砌流水作业    3.1.1  钻孔    (1)机具配置    本工程选用YT27型气腿式凿岩机钻孔。

在一般中硬岩石中使用一字形片状连续刃钻头，高硬度与节理裂隙发育的岩石中则使用十字形片状连续刃钻头    (2)钻孔布置及参数设计本工程断面布孔基本型式如图1所示，钻孔基本参数如下表所示，施工中随围岩石的坚硬程度，完整性及构造情况变化而略有调整变化钻孔参数表钻机孔径孔深断面布孔数量(个)孔    距(cm)最小抵抗线(cm)型号总数掏槽辅助周边辅助周边辅助周边  YT27 41mm 2.2mm 5l 5 23 2l 73一118 53—58 48—70  58—65     (3)钻孔施工    钻孔一律打水平孔，在掌子面上安排三台钻机同时工作钻孔前应检查掌子面清理浮石，确认有无残留炸药并采取回收措施，检查前二次爆破效果，以便确定改进措施  3.1.2装药和起爆    (1)火工品的选用    炸药使用直径32mm药卷，以硝胺为主，局部有水地带使用乳化炸药，雷管使用以毫秒微差电雷管为主，l—12段光爆孔采用导爆索    (2)装药起爆    装药由人工完成，堵塞物采用炸药包装纸    装药前逐孔检查所有钻孔是否有坍孔，并检查掌子面有无因钻孔时产生的浮石，仔细加以排除    掏槽孔和辅助孔均连续装药，集中药包；光面爆破周边孔要间隔装药。

掏槽孔和辅助孔采用电雷管爆破，需用规定的仪器检查确认杂散电流，漏电等强度在安全范围内爆破参数如下表所示，断面内各孔装置雷管的段数分布情况如图1    爆破参数表炸药类型药卷直径单耗q(kg／m3)循环装药量单孔装药量(kg)堵塞情况掏槽孔辅助孔周边孔堵塞物长度(cm)乳化和硝胺32mm1.4l0.851.81.65O．53包装纸和  黄泥条40---60     3.1.3装碴、运输    l#、2#洞出碴由轮胎走行铲斗式装碴机装车，后用农用自卸车运输3#洞由人工装碴斗车水平运输，经竖井由卷扬机提升出碴    3.1.4质量控制    (1)轴线控制    轴线控制要求贯通误差在15em以内，洞体中间不能出现“S"形弯曲施工中，在洞的底板每隔20m布设一个固定点    (2)成型控制    a、周边孔布孔位置要准确，特别是拱顶和腰部孔的位置不能有偏差       b、钻孔角度要控制准确，周边孔要由经验丰富的操作手专人打设    c、光面爆破要求围岩不能产生爆破裂隙，并要求光爆残留孔率达到70％，且相邻两台炮的衔接台阶高度不大于15cm    d、对于破碎地段，钻孔应在断面布孔基本型式图基础上加密布孔，特别要加密周边孔。

    e、光面爆破要采用间隔装药，并且不耦合数至少不低于1.6    3.2初期支护本工程的初期支护以喷射混凝为主，在不良地质段采用了钢筋网喷射混凝土与锚杆或钢拱架联合支护   3.2.1喷射混凝土  喷射混凝土具有强度增长快、粘结力强、密度大、抗渗性好的特点，能较好的填充岩块间的裂隙的凹穴，增加围岩整体性，并与围岩共同工作，发挥承载作用，为本工程主要初期支护结构    (1)喷射工艺流程图    (2)喷射混凝土施工要点与质量控制    a、喷射时应分段、分部、分块并严格按先墙后拱，先下后上的顺序进行，以减少混凝土因重力作用而滑动脱落现象发生    b、喷射时喷射移动采用S形往返移动前进    c、喷射时喷嘴要尽量垂直于受喷面，倾斜度不大于10°，距离在O.8～1.2m间    d、喷射混凝土较厚处应分层喷射，分层喷射要在初喷的混凝土终凝后进行复喷    e、喷射前应对开挖断面进行检查，如存在浮石、欠挖应予以清除，并用高压气清除岩面浮尘土    f、喷射前要埋设喷层厚度检查标桩    g、当喷射混凝土表面有干斑、裂缝、脱落、渗水等情况应凿除修补    3.2.2钢筋网锚喷混凝土    当地质为软弱破碎围岩时本工程施工中采用的初期支护结构。

    (1)砂浆锚杆施工要点与质量控制    a、钻孔直径要比杆径大15mm，孔位偏差不大于±lOcm，孔深允许偏差为±1cm    b、钻孔方向尽量与岩层主结构面垂直，钻孔后必须用高压水将孔冲洗干净，再用高压气将水吹出    c、锚杆杆身必须调直且无缺损、油污、铁锈    d、粘结砂浆应拌和均匀，并调整其和易性，随拌随用    e、采用先注浆后插杆体法施工注浆管插到孔底后开始注浆，注浆时徐徐将注浆管往外抽出，注浆体积略多于需要体积后抽出注浆管迅速插入杆体，其在孔内长度不得低于设计长度的95％    (2)钢筋网施工要点    a、钢筋网先加工成lOOcm×lOOcm网片，以便挂网安装    b、钢筋网应根据被支护围岩面的实际起伏形状，在喷射一层混凝土后再行铺设，其保护层厚度不小于3cm    c、钢筋网要与锚杆连结牢固，并尽可能多点连接，以减少喷射混凝土时使钢筋发生“弦振”    3.2.3钢拱架支撑    遇围岩为软弱破碎严重的Ⅲ类软岩时，围岩自稳性极差本工程施工中采用格栅钢架与钢筋网锚喷混凝土相结合构成联合支护，以增强初期支护刚度，阻止围岩过度变形  钢拱架施工与质量控制  (1)格栅钢架采用钢筋现场加工制作，在初喷射4cm厚混凝土后架设。

    (2)钢拱架设在隧洞横向竖直平面内，其垂直度允许偏差为±2°    (3)钢拱的拱脚应埋置一定深度并垫块石以保证其稳固    (4)钢架应尽可能与锚杆及钢筋网焊接以增强联合支护效应    (5)喷射混凝土时，要将钢架与岩面之间的间隙喷射密实，并将钢筋网与钢架包裹密实    3.3钢筋混凝土衬砌    本工程二次支护采用钢筋混凝土衬砌，并进行回填、固结灌浆处理施工时分部(底板、侧墙、拱项)、分块(边墙、顶拱每20m一段，底板除设计施工缝外50m一段)进行施工    3.3.1  工序安排    开挖验收→底板浇筑→墙、拱顶钢筋安装→墙、拱混凝土浇筑    3.3.2施工工艺与质量控制    (1)墙、拱模制安    材料选用：侧墙采用胶合板，拱部采用木模板，模板拉条采用￠10圆钢    边墙和顶拱的模板安装形式如图2：    (2)混凝土浇筑    底板混凝土由人工浇筑，侧墙、顶拱混凝土采用风动泵输送灌筑    a、底板混凝土施工前，先用风镐松动并清除浮碴，在超挖较多处用浆砌片石回填    b、风动泵灌筑时，粗骨料最大粒径不得超过管径l／3，坍落度挖制在15cm左右    c、边墙、拱脚部分的混凝土振捣利用作业窗插入振捣器捣实，拱顶部分用振捣器振打模板内表面。

    (3)衬砌背后灌浆    a、灌浆先回填后固结，混凝土浇筑时预埋回填灌浆管固结灌浆孔在混凝土浇筑达到龄期后方进行钻孔    b、固结灌浆初压力为O．4MPa，加压时压力为O．8MPa，要在灌浆孔间钻检查孔检查灌浆质量    3．4塌方预防与处理    在隧洞穿过断层及其破碎带或围岩节理密集带，开挖后潜在应力释放，围岩失稳，易引起坍方；在软弱结构发育与泥质充填物过多地段开挖极易产生较大坍方因地质资料不详施工中因对不良地质情况缺乏充分的了解、分析未能及时调整施工方案是造成坍方的主要原因    3.4.1塌方预防措施    (1)选择安全合理的施工方法、措施是关键，在不良地质段施工应采取“短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌"的原则施工        (2)加强施工现场观测，及时采取防患措施    (3)对软弱破碎严重的围岩，采取必要的超前支护措施本工程采用了超前小导管注浆法)具体做法如下：    将￠32mm的焊接钢管，前端做成锥形，前段管壁每隔15cm交替钻8mm的眼孔在开挖面及5m范围内的坑道喷射5cm厚的混凝土封闭后，沿开挖外轮廊线以小角度(约15°)钻孔，插入钢管后灌注l：l的单液水泥浆(加速凝剂)，注浆压力控制在O．8MPa左右，灌注时在孔口压力达到压力值后停止注浆。

    3.4.2塌方处理    本工程在1#石洞的软弱破碎围岩段开挖中曾发生较大的塌方，后采用了管栅支护并注浆固结稳固围岩及碴体的方法具体做法：先用混凝封闭掌子面，打排水孔排水，安装稳固花钢拱架后，穿过花钢拱架以较小的角度(约15~左右)沿开挖轮廊线钻孔，再插入长4m、￠45mm花钢管，形成管栅后用注浆泵注入单液水泥浆以固结围岩和部分碴体，稳定后再开挖    4  土洞施工    本工程的土洞段采用传统的矿山法施工全断面以腰梁为界分为上下导洞，两次开挖成型，上导洞先施工，下导洞后施工每个施工段长度依据土质情况而定；对于土质好的地段，8一l0m；一段地段为6-8m；对于地质软弱的地质减少至4—6。