隧道钢支撑支护施工方案

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1、1、工程概况耿家庄隧道位于XX县耿家庄东侧约100米处,设计为左右线分离式,左线起讫桩号为ZK6+635至ZK7+600,长度为965m,右线起讫桩号为YK6+672至YK7+600,长度为928m,双洞总长为1893m。隧道设计速度为80km/h,为双向四车道,双洞单向行车。隧道主洞建筑界限宽度为10.25m,高度为5.0m。隧道内轮廓净空面积为64.62。本隧道设有3处人行横通道,1处车行横通道。 隧止区位于构造剥蚀、侵蚀低中山区,山体陡峭,冲沟发育。微地貌表现为基岩山脊、冲、沟陡坡等。隧道地形总体北高南低。隧址区范围内植被不发育,以杂草丛及灌木为主。隧址区地处五台山块隆南部之系舟山掀向斜

2、的东南翼,为一单斜构造,地层产状平缓,地质构造简单。勘察期间,未发现有影响洞体稳定性的断裂构造存在。现将各组地层岩性特征及其分布情况简述如下:第四系统残坡积碎石土 该套地层仅分布XX县端洞口段及隧址区缓坡处,岩性为碎石土,土质不均,分选差,碎石成份主要为灰岩,菱角状,含30%40%粉质粘土,局部粉质粘土含量达70%中密。厚度17.6028.2020奥陶系下统白云质灰岩 本隧道左右线洞身围岩主要由该地层组成,岩性为白云质灰岩,灰白色,间夹薄层状泥质条带灰岩、角砾状灰岩。强微风化,隐晶结构,中厚层状中薄层状构造。强风化带厚度20205米,局部大于30米,岩芯以碎石状为主,局部为扁柱状,岩体节理裂隙

3、较发育,呈中薄层状结构,岩体完整性较差；微风化带岩体节理裂隙不发育,呈中厚层状结构,岩体完整性较好。以上岩层产状为23515综合洞体埋深和围岩结构、产状等特点分析,本隧道岩体工程地质条件一般。隧道围岩岩土力学指标见表1。岩土物理力学指标表 表1岩土名称密度(g/cm3)饱和单轴抗压强度Rc(MPa)泊松比弹性模量(104MPa)弹性波纵波Vp(m/s)C(MPa)()白云质 灰岩2.71-2.8055.8-78.00.30-0.352.2-2.51560-35100.5-0.740-42.2隧址区地表水系为清水河,水流受季节影响变化较大,冬季仅部分河道有少量间断水,雨季流量较大。洞身范围内无地

4、下水,地下水对隧道洞身无较大影响。根据清水河地表水水质分析报告,隧址区地表水对混凝土无腐蚀性。隧址区属温带大陆性季风气候区,受大陆性季风影响明显,日照较充足,昼夜温差大,四季分明。年降水量500mm,一般集中在69月；年平均气温5,1月平均气温-11,7月平均气温21；霜冻期为9月下旬至次年4月,无霜期约90150天。根据中国地震动参数区划区(GBJ8306-2020)的有关规定,结合XX省地震动峰值加速度区划图和XX省地震动反应谱特征周期区划图 ,区内地震动峰值加速度为0.15g,地震动反应谱特征周期为0.45s,相对应的地震基本烈度为度。不良地质:隧址区岩溶稍发育,岩溶是隧址区的主要不良地

5、质,岩溶的发育破坏了岩体的完整性,降低了围岩等级,对隧道洞身稳定性影响较大。2、编制依据(1)有关的工程地质勘察报告(2)有关设计文件、图纸,中交公路规划设计院有限公司(3)公路建设项目高危工程施工安全强制性要求,XX省交通运输厅(4)公路隧道施工技术规范(JTG F60-2020)(5)公路隧道设计规范(JTG D70-2020)(6)公路工程质量检验评定标准(土建工程)(JTG F80/1-2020)(7)钢筋焊接及验收规程(JGJ 18-2020)3、施工人员、机械设备配置3.1 洞身钢支撑支护工程量耿家庄隧道洞身钢支撑类型包括工字钢钢架、格栅钢架,具体工程量见下表。表2 耿家庄隧道洞身

6、钢支撑支护工程量一览表材料名称规格或型号单位3级围岩段2级围岩段2级围岩段I2020字钢拱架榀数榀46工字钢重量kg45452.8H13格栅拱架榀数榀525钢筋(HRB335)kg266962.5I12.6工字钢拱架榀数榀1088工字钢重量kg365269.5纵向连接筋22(HRB335)kg4419.245097.51090983.2 施工人员配置根据本隧道钢支撑支护施工的需要,每个开挖作业面按照表3进行施工人员配置。 表3 钢支撑支护施工人员配置一览表(按每个开挖作业面配备)人员类型数 量备注现场施工技术负责人1人现场施工协调及技术指导测量员2人钢支撑定位放线钢支撑加工3人负责钢支撑的加工

7、钢支撑搬运、安装7人负责钢支撑搬运、安装电 工1人负责接电、电力维修装载机司机1人负责钢支撑的运输质量员1人质量检查、监督安全员1人安全检查、监督合计17人3.3 机械设备配置根据耿家庄隧道钢支撑支护施工方法,配置以下主要施工机械设备,见表4。表4 主要施工机械设备配置一览表(按每个开挖作业面配备)机械设备名称单 位数 量用 途电焊机台2焊接作业冷弯机床台1钢支撑加工平台乙炔焊台2切割钢板、型钢等钢筋调直机台1调直钢筋钢筋切断机台1切断钢筋钢筋弯曲机台1弯曲钢筋装载机台1运输钢支撑4、施工工艺与流程4.1 钢支撑支护施工工艺根据设计要求,耿家庄隧道主洞、紧急停车带钢支撑支护参数见表5。根据围岩

8、级别不同,采用工字钢、格栅钢架进行支护,一般每循环进尺按两榀钢支撑控制,钢支撑与锚杆、钢筋网片焊接,特别是锁脚锚杆,一定要与钢支撑焊接牢固。两榀钢支撑之间通过连接筋连接、固定,安装间距、倾斜度、偏差等均要符合设计要求。钢支撑在洞外钢筋加工场加工,运至洞内进行拼装,每榀中的相邻段拱架或格栅通过连接板加螺栓连接。表5 耿家庄隧道主洞、紧急停车带和横通道钢支撑支护参数一览表衬砌类型钢支撑参数3级I2020字钢,间距60cm2级H13格栅钢架,间距100cm2级I12.6工字钢,间距12020级紧急停车带(正常段)H13格栅钢架,间距100cm级紧急停车带(加强段)I16工字钢,间距100cm级车行道

9、(正常段)级车行道(加强段)I12.6工字钢,间距12020级人行道(正常段)级人行道(加强段)级人行道(正常段)级人行道(加强段)4.2 钢支撑支护施工流程4.2.1 钢支撑支护施工流程图本隧道钢支撑支护分为两种类型,分别为钢拱架支撑和钢格栅支撑,具体施工流程见图1。加设鞍形垫块安装纵向连接筋包裹底脚连板隐蔽工程检查验收喷射混凝土钢支撑加工、质量验收 钢支撑预拼和定位锚杆焊连定位台架上安装钢支撑 初 喷清除底脚浮渣定位锚杆路线标高测量图1 钢支撑支护施工流程图4.2.2 钢支撑支护施工具体流程(1)钢支撑加工与运输钢拱架支撑和格栅按设计要求预先在洞外加工厂加工成型,加工场地用C15混凝土硬化

10、。按设计放出钢支撑加工大样,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,将格栅花拱架钢筋冷弯成形,要求尺寸准确,弧形圆顺。工字钢应按照设计要求利用冷弯机床进行加工,通过控制弧长、弦长、弦高来加工出符合设计要求的拱架。钢拱架和钢格栅加工后进行试拼,允许误差:沿隧道周边轮廓误差不应大于3cm；钢拱架支撑和格栅支撑由拱部,边墙各单元钢构件拼装而成。各单元用螺栓连接,螺栓孔眼中心间误差不超过0.5cm。钢拱架支撑和格栅支撑平放时,平面翘曲应小于2Cm。钢支撑加工成型后,由装载机运至洞内进行拼装,然后人工在洞内用螺栓连接成整体。(2)钢支撑拼装为保证钢拱架支撑和格栅置于稳固的地基上,施工中在钢拱

11、架或格栅基脚部位预留0.150.2cm原地基；架立钢拱架和格栅时挖槽就位,软弱地段在钢拱架支撑和格栅基脚处设槽钢以增加基底承载力。钢拱架支撑和格栅平面应垂直于隧道中线,其倾斜度不大于2。钢拱架和格栅的任何部位偏离沿垂线不应大于5cm。为保证钢拱架支撑和格栅位置安设准确,隧道开挖时在钢拱架或格栅的各连接板处预留钢拱架或格栅连接板凹槽；两拱脚处和两边墙脚处预留安装钢拱架或格栅槽钢凹槽。钢拱架或格栅架设前均需预埋定位系筋,系筋一端与钢拱架或格栅焊接在一起,另一端锚入围岩中0.51m并用砂浆锚固,当钢拱架或格栅架设处有锚杆时尽量利用锚杆定位。钢拱架或格栅按设计位置安设,钢拱架或格栅于围岩接触间距不应大

12、于50mm。为增强钢拱架或格栅的整体稳定性,将钢拱架或格栅与定位锚杆焊接在一起。沿钢拱架或格栅设直径为2020向连接钢筋,并按环向设计间距设置。钢拱架或格栅架立后尽快进行喷混凝土作业,并将钢拱架或格栅全部覆盖,使钢拱架或格栅与喷射混凝土、钢筋网、锚杆等共同受力,构成初期支护体系。5、质量控制5.1钢支撑支护质量控制基本要求(1)钢支撑的型式、制作和架设应符合设计和规范要求。(2)钢支撑之间必须用纵向钢筋联接,拱脚必须放在牢固的基础上。(3)拱脚标高不足时,不得用块石、碎石砌垫,而应设置钢板进行调整,或用混凝土浇筑,混凝土强度不小于C2020(4)钢支撑应靠紧围岩,其与围岩的间隙,不得用片石回填

13、,而应用喷射混凝土填实。(5)无污秽、无锈蚀和假焊,安装时基底无虚渣及杂物,接头连接牢靠。(6)钢支撑支护实测项目:表6 钢支撑支护实测项目项次检 查 项 目规定值或允许偏差检查方法和频率权值1安装间距(mm)50尺量:每榀检查32保护层厚度(mm)20凿孔检查:每榀自拱顶每3m检查一点23倾斜度()2测量仪器检查每榀倾斜度14安装偏差(mm)横向50尺量:每榀检查1竖向不低于设计标高5拼装偏差(mm)3尺量:每榀检查15.2 钢支撑具体质量控制措施(1)进场的工字钢、各种型号的钢筋等施工材料必须通过检验,检验合格后方可使用。(2)钢拱架、钢格栅安装前分批按设计图检查验收加工质量,严格控制轴线

14、、尺寸、接头拼接板对位的准确,要满足规范对焊缝的要求。不合格禁用。(3)清除干净底脚处浮渣,超挖处加设钢(混凝土)垫块,其中间段接头板用砂子埋住。以防喷射混凝土堵塞接头板螺栓孔。(4)按设计焊定位筋及纵向连接,段间连接安设垫片拧紧螺栓,确保安装质量。(5)钢支撑(格栅)定位、锁脚锚杆的布设,要在检查开挖断面合格后进行,要严格按设计部位安设,锚杆的钻眼方位、方向、角度、深度要达到设计要求。(6)钢支撑(格栅)安立,其轴线要与隧道中线垂直,施工中应在钢架基脚部位预留足够的坚实地基,架立钢架时挖槽就位。其中线、标高要准确,支座要稳定,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。超挖部位要用硬性水泥砂浆支垫。(7)为增强钢架的整体稳定性,应将钢架与纵向连接筋、结构锚杆、定位系筋和锁脚锚杆焊接牢固。(8)钢架连接接头要连接牢固。拱脚部位易发生塑性剪切破坏,故该部位接头除栓接外,还应四面帮焊,确保接头的刚度和强度。条件允许时,接头最好采用角钢联接板,便于混凝土全面握裹。(9)