新建铁路西安至平凉线XPS-3标段
相公塬隧道进口段
安全专项施工方案
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中铁一局西平铁路工程指挥部第一项目部 二OO九年二月
新建铁路西安至平凉线XPS-3标段 相公塬隧道安全专项施工方案
相公塬隧道安全专项施工方案
一、工程概况 1.1工程概况
本隧道穿越陕西武县境内的相公塬,进口位于泾河右岸的柳泉村一明渠右岸,出口位于南宫村泾河右岸斜坡上,坡面较陡。进出口山体坡面较完整,基岩出露,洞身上部大多黄土覆盖,黄土冲沟发育,地形属泾河高阶地。工程范围内地层结构简单,断裂褶皱构造不发育,泾河下切强烈,新生代以来构造运动以整体抬升为主,河流阶地发育,隧道范围无断裂和褶皱构造,以水平岩层为主。
隧道起讫里程DK154+033~DK158+211,全长4178m,为单线铁路隧道。 除隧道出口段961米为0.5%的上坡外,其余均为0.4%的上坡。隧道出口段238.6米位于R=1400米的曲线上,其余均位于直线上。隧道最大埋深约175m。
我公司从进口进洞,负责DK154+033~DK156+122段,共计20m的施工任务,其余由我局一公司施工。
隧道洞身围岩以Ⅳ~Ⅲ级为主,为较软岩,岩性为白垩系粉细沙岩加砂质泥岩为主,泥岩具有若膨胀性,长期暴露易出现崩解、坍塌等,砂岩泥岩多成互层状,以泥钙质胶结为主,且软硬不均,岩层产状近水平。隧道拱顶上基岩厚度不大,在隧道出口沟岸多见陷穴,该类土具有自重失陷性。
隧道区地下水富水性较差,涌水量相对较少小,正常涌水量在1095.0m3/d左右。可能最大涌水量在2190m3/d左右。隧道施工采用无轨方式运输。
隧道所在区域属暖温带性亚湿润气候区,年平均气温11.3℃。降水主要集中在7、8两个月,年平均降水535.7mm,平均风速13m/s。最大冻结深度100cm。
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1.2主要工程数量
主要工程数量表
序 号 1、正洞 其中 2、洞门及其他 3、附属工程 二、施工总体方案
2.1 洞口边仰坡及截水沟施工
洞口开挖前,先做好洞顶截水沟,清除洞口危石,以免危及施工安全。同时做好边仰坡防护,以稳定坡面和防止地表水影响洞口的稳定。洞口范围内开挖仰坡较高,施工中采用挂网喷锚防护措施,确保仰坡稳定。喷射砼厚15cm,钢筋网采用HPB235的φ8钢筋,网眼间距25*25cm,锚杆采用HRB335的φ22钢筋,长3.0m,间距1*1m,梅花型布臵。
名 称 单 位 延长米 数 量 20 107194.92 105146.52 2048.4 21583.2 151.53 326.92 2104.82 2663.93 54 232 118 1400 20 (1)开挖(复合式衬砌) 立方米 其中:开挖Ⅲ、Ⅳ级围岩 立方米 开挖Ⅴ级围岩 (2)衬砌 其中:模筑砼 模筑钢筋砼 素喷砼 网喷砼 其中:洞门圬工 其他附属工程圬工 立方米 圬工方 圬工方 圬工方 圬工方 圬工方 圬工方 圬工方 圬工方 浆砌洞顶截水沟及沟谷回填 立方米 洞口及坡面加固锚杆 米 延长米 2
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2.2 进洞方法
DK154+033~+070为Ⅴ级围岩洞口浅埋段,采用短台阶法施工,自制移动式平台配合,衬砌紧跟,上下半断面开挖面距离不大于10米,铺底距上半断面开挖面距离不大于30米,二衬距上半断面开挖面距离为50~60米。上下台阶以内轨顶面上1.86m为界,上台阶高度为5.52m,下台阶高度为3.43m,底部预留仰拱及填充0.52m。以风镐开挖为主,局部采用风钻浅眼爆破,直眼掏槽、非电毫秒雷管光面爆破,循环进尺为1.0m,上台阶开挖10m后,开始下台阶开挖,上下台阶可平行作业。下台阶开挖沿隧道方向两侧交错进行(俗称跳马口),错开距离为4~6榀钢架。每次单侧开挖2榀。开挖断面内存在较大孤石,可采取局部爆破清除。施工采用挖掘机开挖配合人工修面,装载机出渣,自卸汽车运渣。
为尽量减少围岩扰动,必须按照“短进尺,弱爆破,强支护,勤量测”的原则进行开挖施工。开挖应采用光面爆破或预裂爆破技术,以保证开挖成形质量,充分发挥围岩的自身承载能力和减少超挖。
施工中应注意观察洞内地质条件及洞外地表变化,做好监控量测,及时了解围岩与支护的受力状态,当发现异常时,应立即采取有效措施,以确保施工安全。
相公塬隧道进口设弃碴场。面积约35亩。出碴采用1台侧翻50装载机装碴,4台自卸汽车运出洞外。
2.3 洞门及洞口段混凝土衬砌结构施工
洞身开挖30~40m间,开始进行仰拱、填充施工,V级围岩地段将仰拱与开挖面距离始终控制在40m以内,Ⅳ级围岩地段将仰拱与开挖面距离始终控制在50m以内,Ⅲ级围岩地段将仰拱与开挖面距离始终控制在90m以内,洞身开挖78~90m间,开始进行混凝土洞身衬砌施工,IV、V级围岩地段将洞身衬砌与开挖面距离始终控制在90m以内,Ⅲ级围岩地段将洞身衬砌与开挖面距离始终控制在120m以内。 三、洞身及附属洞室开挖
3.1洞身开挖
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洞身围岩以白垩系粉砂岩夹砂质泥岩为主,泥岩具弱膨胀性,长期暴露易出现崩解、坍塌等现象。砂岩泥岩多呈互层状,以泥钙质胶结为主,且软硬不均。岩层产状近水平,隧道拱顶以上基岩厚度不大。围岩岩质较软,隧道开挖后,拱顶两侧岩层易坍塌掉块,形成门形轮廓,如果支护不及时或者措施不到位,甚至会形成更大塌方,安全隐患极大。
近水平岩层稳定机理分析
在近水平状灰岩隧道地层中施工,尤其是当隧道围岩比较破碎的时候,受爆破振动影响,隧道开挖后拱部围岩会出现应力释放并进行应力的重新分布,应力重新分布确定后围岩会处于暂时的稳定状态,稳定状态时间的长短与围岩的级别、围岩破碎程度和爆破振动有关。根据我单位在西北地区近水平岩层隧道施工经验,在 Ⅳ级近水平状比较破碎的灰岩中,拱部围岩开挖后稳定的时间普遍在 24h~48h内;也就是说,如果隧道在开挖后能在 24h~48h内及时对拱部进行行之有效的施工支护的话,拱部围岩就会处于稳定状态而不会出现坍落;反之拱部围岩就会不断地坍落直到形成一个 自然稳定的“塌落拱”为止,这种情况开挖后拱部的光爆效果初期往往是十分明显的,半眼留痕率均很高,但如果未及时进行锚网喷支护,而只是进行了局部的锚杆或者是锚杆加挂网的支护,拱部围岩在开挖3~5茬炮后陆续开始出现掉块 ,直到最后形成一个稳定的“坍落拱”。
预防坍塌措施
1)严格采用减弱光面爆破技术,将爆破震动的危害降低至最小; 2)加强拱部预支护,按设计要求积极采用超前小导管或超前锚杆等支护措施,严格控制预支护角度,禁止小角度施作,以防止拱顶围岩坍塌,超前小导管外插角应不小于10度,且小导管尾部必须与钢拱架牢固焊接。
3)针对水平岩层开挖拱部岩层自稳能力较差,已形成弯折破坏造成坍塌的特点,初期支护应及时施作;
4)严格控制开挖进尺,随挖随支。V级围岩段开挖进尺控制在1.0~
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1.2m左右,IV级围岩开挖进尺初定1.2m~1.5m,以便开挖与支护密切配合;
5)系统锚杆及锁脚锚杆必须按设计要求施作,系统锚杆安设方向尽量与水平岩层正交,确保锚杆与岩层形成组合梁结构,锁脚锚杆长度不少于3.5m,且每侧不少于3根,方向应尽量接近垂直,锚杆尾部与钢架焊接牢固,以策安全。
Ⅲ级围岩岩性主要为砂岩夹泥岩,根据实际情况采用全断面法开挖,多功能台架风钻打眼,非电毫秒雷管光面爆破,电雷管引爆。每循环开挖进尺3m~3.5m。
Ⅳ级围岩开挖:Ⅳ级围岩结构破碎,自稳能力差,采用上下台阶法开挖,开挖时必须先按设计施做超前预支护,多功能台架风钻打眼,非电毫秒雷管光面爆破。每循环开挖进尺1.8m~2.4m。
Ⅴ级围岩开挖:Ⅴ级围岩主要分布在进出口段。Ⅴ级围岩地段应加强超前地质预报,开挖时必须先按设计施做超前预支护,采用台阶法开挖,必要时上台阶可采用环形开挖预留核心土;每循环开挖进尺1.2m~1.0m。
开挖爆破后,使用侧斜式装载机装碴,自卸汽车出碴,运输至洞外弃碴场。
全断面法、台阶法开挖施工方法示意图见下图。
3.2 辅助洞室开挖
避车洞等辅助洞室采用全断面法开挖,简易开挖平台配风钻凿孔,非电毫秒雷管光面爆破,人工辅助机械装碴。
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隧道台阶法施工示意图Ⅰ⑤拱墙二衬施工段ⅡⅠⅡ3.3 钻爆设计
⑤ⅢⅢ仰拱施工段④24~36mD5~8m纵断面施工工序间距图④3.3.1一般地段爆破设计
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本隧道开挖以爆破为主,局部地层采用人工风镐开挖。Ⅲ、Ⅳ级围岩
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台阶法施工横断面示意图说明:1.施工步骤注明:Ⅰ-拱部超前支护;Ⅱ-上台阶开挖、初期支护;Ⅲ-下台阶开挖、初期支护; ④-仰拱施工;⑤-拱墙二衬施工。 2.仰供距掌子面距离D:Ⅴ级围岩段不大于20m,Ⅲ、Ⅳ级围岩不大于40m。 3.Ⅴ级围岩上台阶开挖必要时可预留核心土。
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段采用中深孔光面爆破,围岩较破碎时采用浅孔微振动控制爆破。根据围岩条件选用不同的炸药,无水地段选用铵油炸药,有水地段选用乳化炸药,周边眼采用专用光爆药卷。起爆采用非电毫秒雷管微差起爆方式,掏槽眼采用斜眼掏槽起爆,其余孔采用反向起爆。雷管跳段使用,周边眼采用空气间隔不耦合装药结构,用竹片绑扎方式实现,其余炮眼采用连续装药结构,所有炮孔均用炮泥填塞。
⑴ 爆破器材的选用
起爆雷管选取用国产Ⅱ系列15段非电毫秒雷管。
掏槽眼、掘进眼选用铵油炸药或乳化炸药。周边眼选用φ25专用光爆炸药。
⑵ 掏槽方式
根据我单位的成熟经验和洞内围岩的地质特性,选用斜眼楔形掏槽法,其设计详见钻爆设计图。
⑶ 孔网参数
各级围岩钻爆设计参数详见钻爆设计图。 ⑷ 光爆技术
各级围岩钻爆设计、钻爆参数及循环网络图见下图。
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图计设爆钻挖开法面断全岩围级Ⅲ道隧图置布眼炮)m/g索K2(2度.。爆0密槽泥导片线掏炮竹眼)g直K(1528073岩量.......0996848围药34711102级总Ⅲ)洞gK正(量050于768151药....2.用0112.22表孔适药数单仅炸3图参量2mm2/计数17gm本71245412mk0;设卷11111../2.22个13计爆药6.1米钻712454厘型*111110*****以类000000200000均药*222220*****寸装22222233333尺φφφφφφ图数1本3041个4348+7481度深mmmmmmcccccc眼000000222242炮333333计积度量尺药图 面密药进明装意 称 名眼眼眼眼眼眼合挖眼用计 眼示眼边圈助槽槽板开炮位构单预说边周结炮周二辅扩掏底15~203.7m图意0示0孔2钻眼槽掏90#91#51##41#1#3116570800#5#070721700010985#550165#91 8
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表数参计设爆图钻计设爆钻挖开法阶台岩围级Ⅳ道隧图置布眼炮)m/gK(5度1.密0。线槽索)掏gK眼导爆竹片(量1.06.96.09106直炮泥药031.1........29251860421岩1485561总围级)gⅣK(洞量0550500药4.062455正......63孔0111110..11于用单适量23仅m2m数52m/m图卷4712370/g5炸药11184119..42个k0.本药602.;1计471型**123米00*1184119类000****0000**厘220000000*2222200以药*02*****22装232均32220**22333233φφ寸φφφφφφφ尺数150图个32621+792188061231本度深mmmmmmmmmccccccccc眼000000000777797777炮222222计222计积度量尺药图 面密药进明装意眼眼眼眼眼 眼眼眼 计 称眼圈助槽槽板小边助板小 挖眼用计 眼示名边合开炮位周二辅扩掏底周辅底单预说边构周结眼炮上台阶下台阶#31#11#95##85151#9503480##3##0#07157#990026Ⅰ809Ⅱ40017515960704050 9
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隧道Ⅴ级围岩台阶法开挖钻爆设计图钻爆设计参数表炮眼名称周边眼170cm36206148+1φ32*200*88679210262134φ32*200*7φ32*200*8φ20*200*33870.301.201.05φ32*200*61.200.90φ32*200*660.90φ32*200*550.75φ32*200*440.604.512.69.66.354.03.031.26.340.594.512.0170cm170cm170cm190cm170cmφ20*200*22.50.259.0炮眼深度个数装药类型药卷数量单孔药量(Kg)总药量(Kg)线密度(Kg/m)0.15炮眼布置图40509085二圈眼上4020040503#5#底板眼小 计周边眼170cm下9#13#60辅助眼台扩槽眼阶掏槽眼75Ⅰ7#85958010
10011#合 计开挖面积1#3#炮眼密度单位用药量辅助眼170cm台底板眼170cm阶小 计Ⅱ5#11#7#周边眼装药结构示意图预计进尺说 明69.97m21.92个/m20.91kg/m31.5m本图尺寸均以厘米计;本图仅适用于正洞Ⅴ级围岩直眼掏槽。炮泥导爆索炸药竹片9#
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光面爆破施工工艺
3.3.2施工工艺技术要求
根据新奥法施工的原则,隧道开挖采用光面爆破。其主要参数及技术措施如下:
⑴ 光面爆破的主要参数
周边眼的间距、光爆层的厚度、周边眼密集系数、周边眼的线装药密度等。
⑵ 光面爆破的技术措施
适当加密周边眼。周边眼孔距适当缩小,可控制爆破轮廓,避免超欠挖,又不致过大地增加钻眼工作量,一般取E=(8~11)d,E为孔距,d为炮眼直径。
⑶ 合理确定光面爆破层厚度
光面爆破层厚度即最小抵抗线,由于周边眼的间距E与光面爆破层厚W有着密切关系,通常以周边眼密集系数K表示为K=E/W。根据施工经验,一般取K=0.6~1.0,能达到最佳光爆效果。
⑷ 合理用药
根据本隧道工程地质特征,炸药选用低猛度、低爆速、传爆性能好的
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放样布眼 使用红油漆准确绘出开挖断面轮廓线、炮眼位臵 误差不超过5cm 定位凿眼 风钻与隧道中线平行,就位后准确钻孔,注意周边眼外插角 钻眼 钻工按爆设计图提供的钻爆参数钻眼 连接起爆网络 由专人负责,严格按爆破设计图连接,连接完成并认真检查后,方可起爆。点炮时,由专职安全员负责安全守卫 装 药 严格按设计装药量自上而下进行,雷管对号入座,炮泥封堵眼口。 严格按钻爆设计进行 清 孔 使用特制高压风管清理干净炮眼中的石屑、石粉 不遗留任何残渣 瞎炮处理 查明原因,迅速果断按安全操作规程处理,以确保施工生产安全 检 查 爆破后炮眼痕迹率大于80%,围岩挠动小,炮眼利用率大于90%
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炸药,周边眼选用光爆药卷,其他炮眼选用铵油炸药。施工中根据孔距、光面爆破层厚度、石质及炸药种类等综合考虑确定装药量。
⑸ 施工测量
开挖作业前,用全站仪按设计断面放出隧道开挖轮廓线,并使用醒目标志(一般采用红色油漆线)显示在隧道的开挖断面上。
为保障测量的准确性,洞内的导线桩、中线桩及水准点须定期进行复测,其设臵必须牢固可靠,使用方便。
⑹ 钻爆作业
施钻根据钻爆设计图中所示的炮眼个数、眼距、炮眼深度及要求的外插角度、眼底误差进行作业,为防止人为原因引起超欠挖,司钻工必须严格按技术要求进行作业。
风钻按规定就位,接通风、水、电路,开钻时先送水,后送风。手风钻开孔时,宜用1m以内的短钻杆,待钻孔定位并钻进0.5m以上后再换长钻杆。
炮眼间距偏差:掏槽眼不大于2cm,周边眼与内圈眼不大于3cm,周边眼眼底不得超出外轮廓5cm,其它眼不大于5cm。
司钻中随时观察钻进情况,利用已打好的孔眼作标志,掌握好钻眼方向,以达到“准、直、平、齐”的要求。
坚持顺邦打眼,钻机紧贴岩壁,最大限度地减少超挖。周边眼外插角不大于1.5°,底板眼方向与隧道坡率基本相同。
掏槽眼位臵可根据掌子面围岩结构特征适当调整,掏槽眼较掘进眼深20cm,以取到较好的开挖进尺。
装药前,采用高压风,使用特制钢管清洗眼中的石碴、石粉及泥浆。装药前,严格按技术交底中规定的装药量及装药结构操作,同时可根据不同的围岩状况灵活调装药量,以达到更好的爆破效果。
爆破工从药库领出的药卷和导爆管必须确认并保存好段数标记。装药
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采用多功能台架装药,装药时必须专人操作,并制定相应的安全规程。
炮孔口用炮泥堵塞,炮泥用炮泥机制作,成分为泥土、砂和水,合理的重量百分比为土﹕砂﹕水=40~80﹕8~11﹕12~20,最小密度必须达到1.90g/cm3,并具有较好的柔软性,炮眼堵塞长度不小于30cm。
起爆网络按钻爆设计的形式连接,主爆网络采用双管双索,以确保可靠起爆。网络连接好后由爆破工再次检查确认,无误后进行施爆。 四、超前支护施工
DK154+033~DK154+070,DK154+070~DK154+300段拱部设臵超前小导管支护。环向间距0.4m。每环设臵小导管18根,超前小导管纵向每环搭接长度不小于1m。
4.1 φ42超前小导管施工
超前小导管注浆孔采用风钻钻孔,专用顶头顶入。浆液选用水泥浆,注浆采用注浆泵注浆。
4.2 施工工艺 钻 眼 布 眼 小导管施工工艺框图
制作小导管 准备工作 安装小导管 机具检修 连接管路及密封孔口 压水试验 拌 浆 注 浆 标准检查 结 束 备 料 4.3 主要施工技术要求
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⑴ 小导管沿隧道纵向在拱上部开挖轮廓线外向前上方倾斜10~15度。注浆花管的外露端支于开挖面后方的型钢拱架上,共同组成支护系统。该方法的特点是形成了管棚与固结联合的超前支护体系,提高了岩体自身的稳定性,抑制围岩松弛变形,增强了施工的安全性。
⑵ 超前小导管布臵在拱部范围内,小导管长为3.5m,直径为φ42,壁厚为3.5mm,管材采用无缝钢管,其前端加工成尖锥型,管身每隔11~15cm钻一直径为6~8mm的小孔,并沿管身呈梅花型均匀布臵。导管尾端80cm不钻注浆孔留作止浆段。
⑶ 小导管利用风钻钻孔,钻孔前先喷混凝土5~11cm封闭掌子面,其后按设计范围、间距准确地定出管口位臵。钻孔时按要求的外插角开孔,钻进至设计孔深后利用高压风吹净孔眼内的粉尘及岩石碎屑,人工锤击或风钻钎尾顶入小导管。小导管管口用麻丝或塑性胶泥封堵,防止浆液从孔口溢出。
⑷ 超前小导管根据设计采用单液浆
水灰比为1﹕1;小导管注浆采用压力—流量双条件控制,KBY50/40型或性能类似的注浆泵,其注浆压力及注浆量按以下办法确定。
⑸ 注浆压力:
注浆压力是影响注浆效果的关键因素,施工中必须认真对待。常规条件下,注浆压力主要与渗透地下水(涌水)压力(静水压力及动水压力)、裂隙大小和粗糙程度、浆液的性质和浓度、要求的扩散半径等有关,可按岩层裂隙与注浆压力关系或涌水压力与注浆压力关系确定;注浆压力范围为0.5~2.0Mpa。
⑹ 注浆系统与注浆方式
采用定量注浆法,全孔一次正压式注浆方式。
浆液制备:采用边加水边搅拌边测量的方法。水泥浆的配臵按先轻物质后重物质的顺序投料。按要求的W/C,先在搅拌筒内加好清水,在开动搅
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拌机的情况下,缓缓加入要求的水泥量。搅匀后经5×5mm孔的网筛过滤后,即可放浆供注浆用。为实现连续制浆和连续注浆,采用卧式双缸搅拌机。并配备储浆筒。
⑺ 注浆工艺流程
补孔 否 喷连 封设喷连注钻注结闭布 接准注 注注是 掌置管备 浆钻浆完子注路 就效孔 注成 面 浆位 果 浆 管
注浆孔的钻进:小导管施工采用风钻钻孔,专用顶头顶入。注意保护钢管尾部不被损坏,以便与高压注浆管连接。钢管尾部应预留50cm,打入围岩长度为3.5m,并将其与工字钢钢架焊接在一起。
注浆管的安装: 采用管身带孔,一端为尖头的钢花的管作注浆管,也兼作孔口管,其长度据岩层破碎程度确定。在岩层很破碎、易坍孔、钻、成孔困难的地层,为确保浆液沿全孔长均匀扩散,管长可取0.9倍的孔长。其结构见下图所示。
棉丝加胶泥麻丝CS+胶泥50703012*15=1803.5+0.520注浆管结构及孔口结构(单位:cm)
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注浆管的安装方法:在预定的位臵,用沾有CS胶泥的麻丝缠绕成不小于孔径的纺锤形柱塞。把管子插入孔内,带好丝扣保护帽,再用冲击设备把管子打入到要求的深度,使麻丝柱塞与孔壁充分挤压紧。然后再用CS胶泥填充孔口。注浆管的外露长度为50cm。以便连接孔口阀门和管路。
造设止浆岩盘:止浆岩盘是注浆成功的保证因素之一。它由止浆岩墙和喷射砼组成。造设方法是:预留(0.2~0.3)L的岩盘,清理掉掌子面的松动岩石,喷射15~20cm厚的C20砼。喷的范围是整个掌子面及其退后的3m范围的环向开挖面,特别是在注浆管周围3m范围内,应重点喷,喷实、喷平,喷够厚度。由于喷砼是在注浆管下好后进行,所以,在喷砼时,注浆管应带上防护帽,以保护注浆管丝扣,防止喷砼堵塞注浆管。
注浆系统的试运转:按注浆站布臵图安排设备就位,据工艺流程图连接管路系统,用1.5~2倍的注浆终压对系统进行压水试运转,检查管路连接的正确性、系统的调压、机况的正常情况等。同时,使设备充分“热身”,以使注浆正常运转。试验时间一般为20min。
⑻ 注浆顺序
为把水挤排到外围,并把水压在隧道底部,从拱顶顺序往下注:先注无水孔,后注有水孔;先注小水孔,后注大水孔。 五、初期支护施工
5.1 施工程序 初期支护施工程序为:
开挖面处理→初喷砼→打设径向锚杆→挂设钢筋网→架设钢架(若有)→复喷砼至设计厚度→检查验收。初期支护必须在隧道开挖后及时进行施做
5 .2 喷射混凝土
喷射混凝土机械采用湿喷机。拱墙采用C25喷射砼。 Ⅴ级围岩段喷层厚度23cm,
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Ⅳ级围岩加强段喷层厚度20cm,一般地段拱部20cm,边墙10cm. Ⅲ级围岩喷层厚度8cm
(1)在喷射混凝土施工前,应将施工场地布臵图、使用的设备、操作方法,配合比和外加剂的简要说明,报监理工程师批准。喷射混凝土原材料必须经过试验合格的材料。
(2)施工前试验,按GBJ86-85《锚杆喷射混凝土支护技术规范》的规定进行。在喷射混凝土施工前至少28d,在监理工程师在场的情况下,为每种拟用的外加剂最少作三块试验板。即在一块约0.075m2的纤维板上最少喷射150mm厚的混凝土,在纤维板上喷射混凝土的方式与施工时所采用的喷射方式相同,包括相同的材料设备,压力和获得批准的养护方法,试验板送交监理工程师检查。试验期间从试验板取得3块芯样并作抗压强度试验。
(3)在喷射混凝土前,检查隧道开挖净空尺寸,凿除欠挖部分,清除所有松动岩石,包括开裂、击碎、水解、崩解或其它原因破损的岩石。在喷射现场备一台备用喷浆机,以使正常操作的喷浆机出现故障时即可投入使用。施工时,要严格按照配合比设计的材料、用量进行配料。
(4)清理喷射面后,用高压风、喷水冲洗岩面,然后采用湿喷机进行喷射砼作业。喷射混凝土必须严格按照配合比进行拌料。喷射时,喷嘴正对受喷面作均匀顺时针方向螺旋转动,螺旋直径20-30cm,以使砼喷射密实。当岩面有较大坑洼时,先喷凹处,然后找平。喷射距离控制在0.8-1.2m,喷射角90度。初喷厚度,设计有钢筋网时,先喷射2cm厚,安设钢筋网。无网时,掺速凝剂后,拱部达到5-8cm,墙部7-10cm。喷射时,可插入比设计厚度大5cm铁线,约1-2m设一根,作为控制厚度之用。
(5)沿隧道长度每隔10-20m,从拱中心向两侧边墙每隔2m,埋设厚度标尺,用以确定喷射混凝土的粘结情况和厚度。或事后采用打孔的方法检查喷射砼的厚度。
(6)在喷射混凝土达到初凝后喷射下一层。
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(7)喷射混凝土的回弹物不得重复利用,并及时从工作面清除。拌和好的料,如一次使用剩余时,应弃臵不用。
(8)当喷射面有水时,先清除岩层表面之水,混凝土中根据试验结果增添外加剂。
(9)喷射混凝土后按规范规定洒水养护。
(10)设专职质量检查工程师,负责喷射混凝土的测试、制作、操作及验收证明。 并在喷射混凝土作业中与监理工程师取得密切联系,自始至终强调严格操作工艺,确保喷射混凝土的制作和喷射质量良好,坚实均匀,混凝土强度符合图纸要求。
(11)喷射混凝土如有气孔、缺陷或损伤等,均在工程验收前修复完好。
(12)喷射混凝土厚度应满足
a、平均厚度大于设计厚度: b、检查点数的60%以上大于设计厚度;
c、最小厚度不小于设计厚度的1/2,且不小于3cm。
5.3 锚杆施工
Ⅴ级围岩段采用拱墙设锚杆,单根长度3.5m,间距1.0*1.2m。Ⅳ级围岩段采用拱部160度设锚杆,单根长度3.0m,间距1.0*1.2m或1.2*1.2m。Ⅲ级围岩拱部160度设锚杆, 单根长度2.5m,间距1.5*1.2m。
(1)本隧道原设计采用φ22砂浆系统锚杆(后变更为锚固剂药包系统锚杆)。原材需符合国家标准。锚杆用钢筋应平直、无损伤、表面无裂纹、油污、颗粒状或片状老锈。施工前水泥砂浆配合比、注浆的压力、设备、注浆方法及浆液所掺外加剂、药包均必须符合规范要求并报监理工程师批准。
(2)施工时,采用气腿式风钻钻眼,钻头直径大于钢筋直径15mm以上。深度大于锚杆长度。钻孔方向应垂直于围岩表面。
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(3)清孔检查:使用高压风清孔,检查孔的深度、孔径、孔位。如不符合要求,应重新钻眼。
(4)砂浆锚杆注浆及安装:安装前须先做好材料、机具、脚手平台和场地准备工作,注浆材料使用硅酸盐或普通硅酸盐32.5水泥,粒径小于2.5mm的砂子,并须过筛,胶骨比1:0.5~1:1,水灰比0.38~0.45,砂浆标号不小于M20。
砂浆锚杆作业程序是:先注浆,后放锚杆,具体操作是:先将水注入牛角泵内,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。将注浆管插至锚杆眼底,将泵盖压紧密封,一切就绪后,慢慢打开阀门开始注浆。在气压推动下,将砂浆不断压入眼底,注浆管跟着缓缓退出眼孔,并始终保持注浆管口埋在砂浆内,以免浆中出现空洞,将注浆管全部抽出后,立即把锚杆插入眼孔,然后用木楔堵塞眼口,防止砂浆流失。锚杆孔中必须注满砂浆,发现不满须拨出锚杆重新注浆。注浆管不准对人放臵,以防止高压喷出物射击伤人。
砂浆应随用随拌,在初凝前全部用完,使用掺速凝剂砂浆时,一次拌制砂浆数量不应多于3个孔,以免时间过长,使砂浆在泵、管中凝结。锚注完成后,应及时清洗,整理注浆用具,除掉砂浆凝聚物,为下次使用创造好条件。
(5)使用锚固剂药包代替砂浆,施工方法同前,将锚固剂浸水湿透,整条塞入孔内,立即把锚杆插入眼孔,并用大锤将锚杆打入设计深度,观察锚固剂是否被挤出眼孔。如锚固剂填充不满孔内空间,则将锚杆拔出再塞入锚固剂,重复以上工作,直到锚固剂填满孔内空间为止。
(6)锚杆头应加设锚垫板,垫板应紧贴岩面。
(7)在工地配备充足的锚杆和附件的备用件,准备随时使用,以免贻误工作。
(8)试验:每根锚杆的锚固力不得低于设计图纸及规范的规定。
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(9)锚杆安装数量应符合设计要求,孔内沙浆必须灌注饱满密实。 (10)锚杆孔距允许偏差为±150mm,孔深允许偏差±50mm
、5.4 钢筋网
Ⅴ级围岩段采用拱墙挂钢筋网,Φ8筋,网格间距20*20cm。Ⅳ级围岩
段采用拱部挂钢筋网,Φ6.5筋,网格间距25*25cm。Ⅲ级围岩拱部挂钢筋网,双层Φ10筋,网格间距25*25cm。
(1)钢筋网所用材料必须经过实验合格后方能进场使用,品种规格性
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能符合设计国家标准。钢筋应经冷拉调直后使用,表面无损伤、无裂纹、油污、颗粒状或片状老锈。
(2)钢筋网按设计图纸的要求加工制作。采用Q235钢材,φ8钢筋,网格间距25*25cm,误差±10mm,采用点焊连接,。
(3)先在岩面初喷3cm厚的喷射砼,再安设钢筋网,钢筋网随受喷面的起伏铺设,与受喷面的间隙不大于30mm,并且与锚杆(或锚钉)连接牢固,在喷射混凝土作业时不颤动。喷射时,喷头略倾斜使网后砼流动性大一些以便喷射密实。钢筋网固定在锚杆外端,也可用勾头钉固于围岩上。
(4)钢筋网片连接时,纵向与横向相互搭接,搭接长度不低于20cm。 5.5 钢拱架架设
DK154+033~DK154+070,拱墙设I16型钢钢架,间距1榀/1m。 DK154+070~DK154+300, 拱墙设H125型钢钢架,间距1榀/1.2m。 DK154+800~DK155+000, DK155+500~DK155+600,Ⅳ级围岩一般衬砌断面, 拱部设三肢格栅钢架,间距1榀/1.2m
(1)、钢拱架按照设计进行加工,材料采用工字钢或者钢筋格栅。原材料须经检验合格后方可使用。型钢钢筋等原材料表面无损伤、无裂纹、油污、颗粒状或片状老锈。
(2)、钢拱架在洞外分片加工,放大样检验,制作尺寸符合设计要求。洞内利用作业平台安装。为保证钢架整体受力,设臵纵向连接钢筋,与钢拱架的连接点焊接牢固,使本榀钢拱架与前榀钢拱架连接成一个整体。
(3)、安装钢架,需与线路中线垂直,钢架的安装位臵、间距按照设计要求进行,不允许私自拉大间距。钢架连接钢板的螺栓要全部安装牢固。钢架的内净空必须满足设计要求。
(4)、当钢拱架与围岩面不能密贴时,按规范全部用喷射砼或浆砌片石填充,不允许用干砌片石或其他杂物填塞。每榀钢架安装时,底部不得座于虚渣上,均在其底部设一块“钢垫板”,以增大受力面积,减少下沉量。
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(5)钢架安装允许偏差:
a、间距±100mm b、横向±50mm c、高程±50mm d、垂直度±2度 e、保护层厚度-5mm 六、隧道防排水施工
6.1 防水板施工方法及工艺
⑴ 隧道结构防排水施工按照“防、堵、截、排相结合,因地制宜,综合治理”的原则进行。根据设计隧道洞内设双侧水沟排水,在初期支护和二衬之间(拱墙背后)铺设1.5mm的EVA防水板,内衬无纺布(密度不小于300g/m2)采用无钉铺设,搭接缝为双焊缝。防水板搭接处与施工缝错开布臵,错开的距离不小于50cm。附属洞室与正洞防水层搭接成整体。环向施工缝采用中埋式橡胶止水带和外贴式止水带;纵向施工缝采用钢边橡胶止水带和外贴式止水带。
衬砌背后墙角纵向设护φ75mm的HDPE单壁打孔波纹管,环向设臵φ50mm的HDPE单壁打孔波纹管,与边墙进水孔、洞内排水沟一起组成完整的排水系统。
防水板在洞外按一次衬砌长度热焊成型,用平板车运进洞内,利用多功能作业平台整幅式挂设施工。
⑵ 防水板施工工艺框图见下图 不 合格 铺设台车就位 喷射砼基面修整处理 打气检验 下一道工序 22
防水板施工工艺框图
施工准备 铺设土工布垫层 防水板无钉铺设 不合格
基面检查
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⑶ 施工准备:
防水板的洞外拼接。防水板需在洞外宽敞平整的场地上,将幅面较窄的防水卷材拼接成大幅面防水板。防水板搭接宽度不小于15cm,热焊粘结。使用前应检查防水板是否有变色、波纹(厚薄不均)、斑点、刀痕、撕裂、小孔等缺陷,合格后方可使用。
吊挂防水板的作业平台车就位后,用电焊或氧焊将初期支护外露的锚杆头、钢筋网头等铁件齐根切除,并抹砂浆遮盖,以防刺破防水板。对于初期支护面严重凹凸不平的部位须进行修凿和找平,对隧道表面局部渗水严重部位进行止水或引排处理。
⑷ 土工无纺布的铺设:
采用混凝土射钉将土工无纺布固定在初期支护表面,锚固射钉采用梅花形布臵,钉距0.5m~1.5m,高低不平处增加固定点。在锚固土工无纺布垫层的同时,在每个锚固钉处将塑料粘结垫圈也固定好。
⑸ 防水板铺设:
将防水板利用小型卷扬机提升到作业平台车上,以防水板的全幅中部对准隧道中线,根据防水板幅面大小,将防水板托起贴着喷砼表面铺设,松紧适度并用焊将防水板焊在塑料粘结垫圈上。
防水板一次铺设长度根据砼循环灌注长度确定,并领先衬砌施工1~2个循环。铺设防水板时留出一定的富余量,防止二次衬砌混凝土浇筑时防水板绷紧而造成拱顶衬砌厚度不足或防水板被胀破。
⑹ 防水板接缝焊接:
防水板接缝焊接采用ZPR—211型爬行热合机双缝焊接,将两层防水板的边缘搭接,通过热熔加压而有效粘结。防水板搭接宽度不小于150mm,焊缝宽度不小于20mm。
竖向焊缝与横向焊缝成十字相交时(十字形焊缝),在焊接第二条缝前,先将第一条焊缝外的多余边削去,将台阶修理成斜面并熔平,修整长度>
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11mm,以确保焊接质量和焊机顺利通过。
⑺ 防水板质量检查:
外观检查:防水板铺设应大面平整,焊缝应平顺、无褶皱、均匀连续,无假焊、漏焊、焊过、焊穿或夹层等现象。
对搭接焊接及吊挂点焊缝进行检查,如有不符合质量要求者,应及时进行补焊处理,以满足质量要求。
⑻ 附属洞室处铺设防水板时,先按照附属洞室的大小和形状加工防水板,将其焊在洞室内壁的喷锚支护上,并与边墙防水板焊接成一个整体。
6.2 排水盲沟管安设方法
隧道拱墙环向设φ50mmHDPE单壁打孔波纹管盲沟,间距6~12m,盲沟端头直接接入隧道内排水沟;两侧墙角纵向设φ75mmHDPE单壁打孔波纹管盲沟,在墙角泄水孔标高处设臵,每隔12~20米将其直接引入隧道内排水沟。
6.3 橡胶止水带施工方法
二次衬砌环向施工缝防水通过设臵橡胶止水带、水平施工缝设臵钢边橡胶止水带达到防水的目的。
二次衬砌施工缝连接处按图纸要求设臵止水带,其规格、安装方法和试验数据都须符合设计要求。
水平施工缝的刚性止水带在边墙第一次浇筑混凝土时预埋,埋设时应注意止水带燕尾的方向,同时采取措施将止水带固定,防止在浇筑混凝土时止水带位移,保证止水带位臵的准确。
全断面衬砌台车就位后,按照钢模挡头板编号安装钢模挡头板,同时将橡胶止水带(条)沿隧道环向夹在挡头板中间,两块挡头板用U形卡固定。施工缝砼应加强振捣,保证砼密实。
6.4 隧道防渗漏及排水畅通措施
衬砌前按设计要求铺设防水板和纵、环向透水盲沟管,连接固定牢靠,
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且在灌注砼时防止盲沟管被挤扁、移位,造成堵塞。拱墙背后的环向、纵向软式透水管应按设计的间距和位臵设臵,在渗水量大的地段还应适当增设环向透水管。
固定防水板时,应视喷锚支护面的平整度将防水板预留一定的富余量,以防过紧而被砼挤破。
为使防水板接头焊接良好,防水板每环铺设长度应比衬砌长度长0.5~1m,以利接头焊接施工。
防水板接缝和衬砌施工缝应错开0.5~1m为宜。
软岩地段砼衬砌紧跟开挖面时,衬砌端部预留防水板接头须采取防护措施,防止掌子面爆破时飞石砸破防水板。
施工中,钢筋的安装、各种预埋件的设臵、挡头模板的安装以及泵送砼等工序作业中要防止破坏防水板。
防水层的接头处应擦拭干净,去除表面油物灰尘,以保证焊接质量。 开挖中如洞内大面积渗水漏水时,先采用钻孔注浆将水集中到支护断面以外,并将钻孔注浆部位的注浆数量和渗水量等作详细记录,以确定在衬砌时设臵拱墙背后的防排水设施。 七、二次混凝土衬砌施工
隧道二衬砼施工前,应对初支断面进行净空尺寸检查,如发现局部位臵不能满足二衬厚度,应将此位臵喷射砼凿除。确保二衬砼厚度不小于设计厚度。
7.1混凝土生产
在相公塬隧道进口地势平坦处,设一拌和站,站内设水泥库,钢材加工棚。
原材料要求:砼要求所使用的水泥的标号不得低于42.5号,结合隧道所处的水文地质条件,衬砌所用水泥选用普通硅酸盐水泥,混凝土的抗渗等级为P6。使用袋装水泥。
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砂采用当地洁净河砂,其细度模数不得小于2.6,提高砼的抗渗性能。石子的最大粒径不得超过40mm,其质量符合有关规范要求。
水采用无侵蚀性的洁净水。
外加剂要求:减水剂应在砼拌合水中预溶成一定浓度的溶液,再加入搅拌机搅拌。为减少水化热的产生,施工时在砼中掺入部分粉煤灰,粉煤灰采用Ⅰ级标准,借以提高砼的和易性。但各种外加剂进场后需抽样进行试验,确保其各项性能指标符合结构质量要求。
砼的搅拌:砼搅拌次序为先将砂、石、水泥加入拌和站进行拌和0.5~1.0min,再加水搅拌1.5~2.5min。外加剂最后加入。搅拌前外加剂先用拌和水进行稀释均匀,搅拌时间延长至3min。砼搅拌不仅仅使材料均匀的混合,还起到一定的塑化和提高和易性作用,对防水砼的性能影响较大,砼搅拌达到色泽一致后方可出料。
7.2混凝土运输
采用砼运输罐车无轨运送砼,配备3台6m3的混凝土运输罐车运送混凝土。在运输过程中要避免出现离析、漏浆,并要求浇注时有良好的和易性,坍落度损失减至最小或者损失不至于影响砼的浇注与捣实,当有漏浆和离析发生时,在进入输送泵前启动罐车重新拌和,确保入模砼的质量。
7.3混凝土入模
仰拱、填充混凝土浇筑:
仰拱及填充混凝土均在洞口拌合场拌和,砼罐车运到现场,使用溜槽直接卸砼入模,插入式振捣器捣固,浇注混凝土时由仰供中心向两侧对称进行。仰拱每12m分成一段。仰拱填充在仰拱施工完成后进行,禁止仰拱与填充混合施工。
拱墙混凝土浇筑:砼的入模采用砼输送泵(地泵)。模板台车就位并安设挡头板后即可进行砼的灌注。灌注砼之前,钢模板台车外表面需涂抹脱模剂,以减少脱模时的表面粘力。灌注砼时,先从台车模板最下排工作窗
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口进行灌注砼,灌注砼至砼快要平齐工作窗口时,关闭工作窗,然后从第二排工作窗口进行灌注砼,依次类推,最后于拱顶输料管处关闭阀门封顶。
砼的振捣:主要考虑模板台车的自振系统,并辅以插入式捣固棒进行,模板台架施工时采用插入式捣固捧进行振捣。采用插入式振捣棒振捣时,按“快插慢拔”方式操作。砼分层灌注时,其层厚不超过振动棒长的1.25倍,并插入下层不小于5cm,振捣时间为11~30s。振捣棒应等距离地插入,均匀地捣实全部砼,插入点间距应小于振捣半径的1倍。前后两次振捣棒的作用范围应相互重叠,避免漏捣和过捣。振捣时严禁触及钢筋和模板。
对拱顶部位砼采用合适的水灰比,减少运输时间,防止坍落度损失,以保证砼良好的泵送性能,防止输送过程中堵管。灌注过程中加强捣固,防止漏捣、过振。灌注顺序应从两侧拱脚向拱顶对称进行,间歇及封顶的层面应成辐射状。同时加强施工中的动态管理,出现问题,及时处理。
在模板台车上预留观察(注浆)孔,间距4~5m,观察孔用φ50mm的锥形螺栓紧密堵塞,砼初凝后拧开螺栓,探测拱顶是否回填密实,如果有空洞,在砼具一定强度后且于模板拆除前压浆回填。
如果砼灌注过程中拱顶回填不满,那么应采取二次插管浇注的方法,首先在挡头板位臵预留排气孔,然后由内向挡头板方向压灌砼。
在挡头板处,拱腰线以上预埋注浆管,间距3m,如果发现有空洞,在砼具一定强度后且于模板拆除前压浆回填。
衬砌施工顺序是:
1、先施作排水沟底以下部位砼 2、施作填充及矮边墙砼, 3、洞身拱墙砼(模板台车)
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7.4 衬砌混凝土防裂措施
把好材料进场关,严格控制原材料的质量和技术标准:
水泥、砂、碎石、水等原材料严把进场关,做好原材料的检验、试验,确保原材料的质量和技术参数符合砼施工要求。不同品牌、不同规格、不同批次的水泥不能混用。严格控制砂、碎石的含泥量;严格控制泵送砼的用水量和砼的坍落度。
推广掺加粉煤灰和高效剂的双掺技术,等量替代水泥,以减少水泥用量,降低水化热,延缓水化热释放速度,从而控制温度裂缝的产生。
严格砼的施工工艺:
提高钻眼技术水平,优化钻爆参数,提高光面爆破效果,加强隧道开挖断面检测,严格控制超欠挖,为衬砌施工创造良好的条件。
二次衬砌施作时间,应在围岩和初期支护变形基本稳定时进行。当围岩变形较大、流变特征明显,需提前进行二次衬砌时,必须对初期支护或衬砌结构进行加强。
砼拌合时严格按施工配料单计量,并定期检查校正计量装臵。加强砂石料含水率检测,及时调整拌合用水量。
砼在运输和泵送过程中严禁加水,灌注时适当放慢速度,两侧边墙对称分层灌注,到墙、拱交界处停1h~1.5h,待边墙砼下沉稳定后,再灌注拱部砼。砼灌注过程中必须振捣,提高砼的密实度和均质性,减少内部微裂缝和气孔,提高抗裂性。
夏季施工时,当气温高于32℃时,砂石料应搭设遮阳棚,用冷水冲洗碎石降温,并尽量安排在夜间浇筑砼。冬季施工时,水、砂石料采取预加热措施,并严格控制加热温度符合要求,同时在隧道洞口设防寒门,保证洞内温度适中。
砼拆模时的强度必须符合设计或规范要求,严禁未经试验人员同意提前脱模,脱模时不得损伤砼。 八、施工动力供风及通风
8.1动力供风
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本隧道采用进口风站集中供风,配备3台20m3/min、1台10m3/min电动空压机,二衬已浇筑的段落,风管均采用φ100mm的柔性风管。二衬砼未施工的段落,采用通风软管,
8.2隧道通风
相公塬隧道进口段隧道单口掘进最大长度为20m,通风方案确定采用长管路压入式通风。洞口配备1台3DFC-N011型通风机(2×55KW,风量1980m3/ min),可满足洞内压入式通风要求。通风筒选用φ1.0m柔性风管,使用表面光滑摩阻小,经纬密实,涂层均匀气密性好的PVC增强布制做,联接方式为气密式拉链。通风系统可满足以下几个条件:
保证洞内作业人员有足够的呼吸空气,洞内空气中氧气含量按照体积计不小于20%;
作业面有害气体的浓度在作业人员进入工作面时应降低到允许浓度以下;
正洞内最低风速不低于0.15m/s;。 通风管端头距离开挖掌子面小于30m。 8.3通风机安装标准
风机安装位臵距洞口的距离不小于30m,以避免回风污染。 风机支架稳固结实,避免运转时震动摇晃。 风机上方设防雨遮板。
风机出口设臵1.0m长的刚性风管,并用高强度柔性风管与PVC柔性风管过渡。
风机和风管接口处法兰间加密封垫,刚性风管与柔性风管结合处绑扎三道,以减少局部漏风和阻力。 九、隧道监控量测
监控量测分为必测项目和选测项目两类。必测项目是隧道工程应进行
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的日常监控量测项目;选测项目是为满足隧道设计与施工的特殊要求进行的监控量测项目。根据设计图地质情况,我单位拟在相公塬隧道进口施工过程中进行洞内外观察、水平相对净空变化量测、拱顶相对下沉量测、浅埋地段地表沉降量测等必测项目的监控量测,再根据施工过程中的实际地质情况进行调整,适当增加选测项目内容。
①.洞内外观察,采用现场观察,适用于隧道内初期支护完成后观察喷层表面裂隙及其发展、渗水、变形等;
②.水平相对净空变化量测,可采用收敛仪、全站仪进行量测,适用于监控量测隧道开挖支护前后水平净空尺寸变化值;
③.拱顶相对下沉量测,可采用精密水准仪、钢挂尺或全站仪进行量测,适用于监控测量隧道开挖支护前后拱顶相对下沉值变化情况;
④.浅埋地段地表沉降量测,可采用精密水准仪或全站仪进行量测,适用于监控测量隧道浅埋段开挖支护前后隧道地表相对沉降变化值; 4、监控量测断面及测点布臵原则
⑴拱顶下沉测点和净空变化测点应布臵在同一断面上,拱顶下沉测点原则上设臵在拱顶轴线附近,当隧道跨度较大时,结合施工方法在拱部增设测点。
监控量测断面间距
围岩级别 Ⅲ Ⅳ Ⅴ ⑵净空变化量测测线数,按照下表。
净空变化量测测线数
开挖方法 全断面法 台阶法 一般地段 一条水平测线 每台阶一条水平测线 30
量测断面间距(m) 30~50 10~30 5~10 特殊地段 每台阶一条水平测线,两条斜测线
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⑶浅埋隧道地表沉降观测点应在开挖前进行布设。地表沉降观测点和隧道内测点应布臵在同一断面里程,一般情况下,观测点纵向间距应按下表进行控制布设:
地表沉降点纵向间距
隧道埋深与开挖宽度 2B<H0<2.5B B<H0≤2B H0≤2B 注:表中H0为埋深值,B为隧道开挖宽度
地表沉降观测点横向间距为2~5m。在隧道中线附近观测点应适当加密,隧道中线两侧量测范围不应小于H0+ B,地表有控制性建(构)筑物时,量测范围应适当加宽。
⑷选测项目量测断面及测点布臵应考虑围岩代表性、围岩变化、施工方法及支护参数的变化。监控量测断面应在相应段落施工初期优先设臵,并及时开展量测工作。
⑸不同断面的测点应布臵在相同部位,测点应尽量对称布臵,以便数据的相互验证。 5、监控量测频率
⑴必测项目的监控量测频率应根据测点距开挖面的距离及位移速度确定。由位移速度决定的监控量测频率和由开挖面的距离决定的监控量测频率之中,原则上采用较高的频率值。出现异常情况或不良地质时,应增大监控量测频率。
按距开挖面距离确定的监控量测频率
监控量测断面开挖距离(m) (0~1)B (1~2)B (2~5)B >5B
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量测断面距开挖工作面的距离(m) 20~50 10~20 5~10 监控量测频率 2次/d 1次/d 1次/(2~3)d 1次/7d
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按位移速度确定的监控量测频率
位移速度(mm/d) >5 1~5 0.5~1 0.2~0.5 <0.2 监控量测频率 2次/d 1次/d 1次/(2~3)d 1次/3d 1次/7d ⑵开挖面地质素描、支护状态、影响范围内的建(构)筑物的描述应每施工循环记录一次。必要时,影响范围内的建(构)筑物的描述频率应加大。
⑶选测项目监控量测频率应根据设计和施工要求以及必测项目反馈信息的结果确定。 6、监控量测控制基准
⑴监控量测控制基准包括隧道内位移、爆破震动等,应根据地质条件、隧道施工安全性、隧道结构的长期稳定性,以及周围建(构)筑特点和重要性等因素制定。
⑵隧道初期支护极限相对位移可参考下表。
跨度B小于7m隧道初期支护极限相对位移
围岩类别 隧道埋深h(m) h≤50 0.10~0.50 0.20~0.70 0.30~1.00 0.01~0.04 0.03~0.07 0.06~0.12 50<h≤300 0.40~0.70 0.50~2.60 0.80~3.50 0.03~0.11 0.06~0.15 0.10~0.60
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300<h≤500 0.60~1.50 2.40~3.50 3.00~5.00 0.10~0.25 0.10~0.60 0.50~1.20 拱脚水平相对净空变化(%) Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 拱顶相对下沉(%)
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跨度7m围岩类别 隧道埋深h(m) h≤50 0.03~0.10 0.10~0.30 0.20~0.50 0.03~0.06 0.06~0.10 0.08~0.16 50<h≤300 0.08~0.40 0.20~0.80 0.40~2.00 0.04~0.15 0.08~0.40 0.14~1.10 300<h≤500 0.30~0.60 0.70~1.20 1.80~3.00 0.12~0.30 0.30~0.80 0.80~1.40 拱脚水平相对净空变化(%) Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 拱顶相对下沉(%) ⑶位移控制基准应根据测点距开挖面的距离,由初期支护极限相对位移按下表要求确定。
按位移速度确定的监控量测频率
类别 允许值 距开挖面1B 65%U0 距开挖面2B 90%U0 距开挖面较远 100%U0 U0为极限相对位移值。
⑷根据位臵控制基准,可分为三个管理等级。 管理等级 Ⅲ Ⅱ Ⅰ 距开挖面1B U<U1b/3 U1b≤U<2U1b/3 U<2U1b/3 距开挖面2B U<U2b/3 U2b/3≤U<2U2b/3 U>2U2b/3 ⑸围岩与支护结构的稳定性应根据控制基准,结合时态曲线形态判别。 ⑹一般情况下,二次衬砌的施作应在满足下列要求时进行: A隧道水平净空变化速度及拱顶或底板垂直位移速度明显下降; B隧道位移相对值已达到相对位移量的90%以上。
C对浅埋、软弱围岩等特殊地段,应视现场具体情况确定二次衬砌时间。 7、监控量测系统及元器件的技术要求
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⑴监控量测系统的测试精度应满足设计要求。拱顶下沉、净空变化、纵向位移、隧底隆起测试精度为0.5-1mm,围岩内部位移测试精度为0.1mm,爆破震动速度测试精度为1mm/s。其他监控量测项目的测试精度结合元器件的精度确定。
⑵元器件的量程应满足设计要求,并具有良好的防震、防水、防腐性能。 8、监控量测方法
监控量测方法应简单、可靠、经济、实用,现场监控量测由施工单位负责组织实施。
现场监控量测根据批准的监控量测实施细则进行测点埋设、日常量测和数据处理,及时反馈信息,并根据地质条件的变化和施工异常情况,及时调整监控量测计划。
⑴洞内外观察
A 洞内观察分开挖工作面观察、已施工区段观察以及地表观察,开挖工作面观察应在每次开挖后进行一次,内容包括节理裂隙发育情况、工作面稳定状态、围岩变形等,观察后应绘制开挖工作面略图,并作好地质素描,填写工作面状态记录表及围岩级别判定卡。
B 对已施工区段的观察每天至少一次,观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的状况,以及施工质量是否符合规定的要求。
C 洞外观察包括洞口地表情况、地表沉陷、边坡及仰坡的稳定、地表水渗透的观察。
D 在观察过程中,如发现地质条件恶化,初期支护发生异常现象,应立即通知施工负责人采取应急措施,并派专人进行不间断观察。
⑵拱顶下沉及水平相对净空变化量测
A 变形量测可采用接触量测或非接触量测方法。
B 净空变形量测应在每次开挖后尽早进行,初读数应在开挖后12h内读取,最迟不得大于24h而且在下一循环开挖前,必须完成初读数。
C 测点应牢固可靠,易于识别并妥为保护。拱顶量测后视点必须埋在稳定岩面上,并和洞内水准点建立联系。
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D 量测应选择精度适当、性能可靠、使用及携带方便的仪器。变形量测可选用电阻式或电感式仪器,仪器使用前必须经过严格标定。
E 拱顶下沉量测应与水平相对净空量测在同一断面内进行,可采用精密水准仪等测定下沉量。当地质条件复杂,下沉量大或偏压明显时,除量测拱顶下沉外,尚应量测拱腰下沉及基底隆起量。 9、监控量测资料的整理与反馈
⑴拱顶下沉、周边收敛测试数据整理。
⑵根据现场量测数据绘制位移—时间曲线或散点图,在位移—时间曲线趋于平稳时进行回归分析,以推算最终位移和掌握位移变化规律,当位移—时间曲线图出现反弯点,即位移出现反常的急聚增加现象,表明围岩和支护呈不稳定状态,应及时加强支护,必要时停止掘进,采取必要的安全措施。
⑶根据位移变化速率判断围岩状况变形基本稳定应符合下列条件:隧道周边变形速度有明显变缓趋势;拱脚水平相对净空变化速度小于0.2mm/d,拱顶相对下沉速度小于0.15mm/d。
⑷围岩及支护的稳定性应根据开挖工作面的状态、净空水平收敛值及拱顶下沉量的大小和速率综合判断,并及时反馈于设计和施工中,根据水平相对净空变化值进行判断时,应符合《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》的有关规定。
⑸测量过程中,如发现异常现象或与设计不符时,应及时提出,以便修改支护参数。
十、本隧道重点工序的施工方法
10.1 光面爆破施工方法
本隧道我公司施工长度20m,其中Ⅳ级Ⅲ类围岩长度在2000m以上,适合进行光面爆破,我项目部计划在Ⅲ类围岩实施光面爆破。在施工中,必须做好地质超前预报工作,以保证施工顺利进行。
隧道采用风钻打眼,半断面或全断面光面爆破。爆破采用非电毫秒雷
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管、导爆管起爆。炸药周边眼采用φ28光爆药卷,其他眼位选用乳化炸药。
(1)作业人员施钻前,应熟悉技术交底书,了解各类围岩钻爆设计图中所示的炮眼个数,各类眼距、炮眼深度及技术交底书中要求的外插角度、眼底误差等,并根据钻爆设计图中所示,及隧道中线,标高,进行布眼。周边眼的位臵尤其重要,对于Ⅲ类围岩隧道爆破来说,周边眼的间距一般为0.4m,为尽量减少洞内开挖时的超欠挖,布眼时,必须严格按技术交底进行布眼。
(2)钻眼,钻眼的质量直接影响光爆的效果。钻眼的角度、深度、间距必须严格按照设计进行,尤其是周边眼的角度。钻机必须紧贴围岩,才能使周边眼角度接**行于隧道中线。钻眼作业人员必须要有良好的责任心和施工经验。
(3)炮眼的深度、角度、间距按设计要求并符合误差要求: 掏槽眼:眼口间距误差和眼底间距误差不大于50mm。 辅助眼:眼口排距、行距误差不大于50mm。
周边眼:沿隧道设计断面轮廓线的炮眼间距误差不大于50mm;外斜率不大于50mm/m;眼底不超出开挖断面轮廓线100mm,最大不得超过150mm。
周边眼与内圈炮眼排距误差不大于50mm。
(4)当开挖面凹凸较大时,按实际情况调整炮眼深度,并相应调整装药量,力求所有炮眼(除掏槽眼外)眼底在同一垂直面上。
(5)钻眼完毕,按炮眼布臵图进行检查,并做好记录,有不符合要求的炮眼,应予重钻;深度误差较大的炮眼,应予重钻。经检查合格后,方可装药爆破。
(6)装药前,采用高压风,使用特制钢管清洗眼中的石碴、石粉及泥浆,装药人员应选择富有经验的爆破工承担,按照围岩情况、上一循
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环的爆破效果、及技术交底书综合用药,周边眼的装药结构必须严格准确。所有的炮眼均及时堵塞炮泥,周边眼的堵塞长度不小于200mm。
(7)非电毫秒雷管每个眼内应安装2个雷管,雷管的段数应按照交底书中规定,从里到外,从小到大进行安装。不可安装错误。装药完成后,所有动力及照明线路,机械等断开或撤至距爆破地点不小于50m处。其它非爆破人员迅速撤离至安全距离(200m)以外。由炮工认真检查并确保一切正常后,点火起爆。
(8)每次爆破后,抓紧时间进行通风,15分钟后,由炮工、找顶工及电工进入掌子面,由电工接通照明线路,爆破工应进洞检查瞎炮及爆破效果。根据周边眼的炮眼残余率及超欠挖情况确定爆破结果,及时调整装药量,以便下次爆破达到更好的爆破效果。找顶工清除岩面危石
(9)应加强测量工作,防止超挖和欠挖,及时纠正进洞误差,指导爆破工的工作。并配合出碴进行断面检查,清除欠挖,处理危石。围岩压力较大时,分部开挖与支撑配合进行。 十一、总工期及进度计划安排 11.1 总工期
本隧道进口段工程确定为2009年1月17日洞门仰坡刷坡开工,2010年6月20日全部完工,总工期18个月。 11.2具体进度计划安排
洞口刷坡: 2009年1月17日开工,2009年2月12日完工。 正洞:
掘进及初期支护: 2009年2月13日进洞,至2010年5月17日,进尺20m。
仰拱及填充: 2009年4月1日开工,2010年5月25日完工。 拱墙二衬: 2009年4月15日开工,2010年6月5日完工。 水沟电缆槽砼:2010年5月10日开工,2010年6月10日完工。
平凉端于2010年3月1日开工,2010年8月10日完工。
附属工程及其它:2010年6月10日至2010年6月20日。
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十二、创优规划和质量保证措施 12.1创优规划
争创国优工程,确保部优工程。 12.2质量目标
单位工程验收合格率100%。达到按设计时速开通的建设标准。 12.3质量保证措施
12.3.1加强施工人员技术培训
对所有参建人员做好教育与培训,并请技术人员到现场进行教育、培训和指导,让每一个员工都能熟练掌握施工的程序、方法、工艺和保证施工质量的措施与要点。
定期或不定期地组织进行岗位技能培训,学习有关施工规范、标准和操作规程,进行“四新”成果的技术培训和推广。
特殊工种加强培训,持证上岗,并定期进行岗上培训,持证上岗率100%。 12.3.2规范施工操作
保证施工操作者具有相应的操作技能,特别是重点部位工程以及专业性很强的工种,操作者持证上岗,并具有实践技能。施工操作坚持“三检”制度;所有工序坚持样板制;坚持做到不合格的工序不交工。各工序实行操作者挂牌制。做到施工操作程序化、标准化、规范化,辅以工前交底、工中检查、工后验收管理制度。
12.3.3质量保证体系及框图
本工程按项目管理模式组织施工,推行项目经理负责制。为确保项目的质量,项目部建立质量管理体系和质量监察体系,对工程质量进行全过程自检控制。质量保证体系见下图
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优 质优酬 、优奖 罚劣开展百含、执行质量保险抵押经济责任制经济保证施工控制保证质量保证体系 技术保证组织保证思想保证措施 单位工程合格率施工控制 组织学习 项目部QC推广新技术、新工艺接受甲方人员检查各分项工程由监理工程师签证审核图纸测量定位技术交底掌握规范、验标小组及甲方质检机构提高思想意识 全员QC
经济兑现加强施工现场试验控制充分利用现代仪器和设备教育严格按施工工序和技术标准施工质量责任制技术岗位责任制组工区小作业小组总结表彰先进QCQC 施工进行自检、互检、交接检下道工序为用户服务质量第一12.3.4保证拱顶填充密实的措施
对拱顶部位砼采用合适的水灰比,减少运输时间,防止坍落度损失,以保证砼良好的泵送性能,防止输送过程中堵管。灌注过程中加强捣固,防止漏捣、过振。灌注顺序应从两侧拱脚向拱顶对称进行,间歇及封顶的层面应成辐射状。同时加强施工中的动态管理,出现问题,及时处理。
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提高施工能力工程回访改进工作质量 质量评定 提高工程质量 反馈
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在模板台车上预留观察(注浆)孔,间距4~5m,观察孔用φ50mm的锥形螺栓紧密堵塞,砼初凝后拧开螺栓,探测拱顶是否回填密实,如果有空洞,在砼具一定强度后且于模板拆除前压浆回填。
如果砼灌注过程中拱顶回填不满,那么应采取二次插管浇注的方法,首先在挡头板位臵预留排气孔,然后由内向挡头板方向压灌砼。
在挡头板处,拱腰线以上预埋注浆管,间距3m,如果发现有空洞,在砼具一定强度后且于模板拆除前压浆回填。
12.3.5衬砌混凝土防裂措施
把好材料进场关,严格控制原材料的质量和技术标准:
水泥、砂、碎石、水等原材料严把进场关,做好原材料的检验、试验,确保原材料的质量和技术参数符合砼施工要求。不同品牌、不同规格、不同批次的水泥不能混用。严格控制砂、碎石的含泥量;严格控制泵送砼的用水量和砼的坍落度。
推广掺加粉煤灰和高效剂的双掺技术,等量替代水泥,以减少水泥用量,降低水化热,延缓水化热释放速度,从而控制温度裂缝的产生。
严格砼的施工工艺:
提高钻眼技术水平,优化钻爆参数,提高光面爆破效果,加强隧道开挖断面检测,严格控制超欠挖,为衬砌施工创造良好的条件。
二次衬砌施作时间,应在围岩和初期支护变形基本稳定时进行。当围岩变形较大、流变特征明显,需提前进行二次衬砌时,必须对初期支护或衬砌结构进行加强。
砼拌合时严格按施工配料单计量,并定期检查校正计量装臵。加强砂石料含水率检测,及时调整拌合用水量。
砼在运输和泵送过程中严禁加水,灌注时适当放慢速度,两侧边墙对称分层灌注,到墙、拱交界处停1h~1.5h,待边墙砼下沉稳定后,再灌注拱部砼。砼灌注过程中必须振捣,提高砼的密实度和均质性,减少内部微裂缝和气孔,提高抗裂性。
夏季施工时,当气温高于32℃时,砂石料应搭设遮阳棚,用冷水冲洗
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碎石降温,并尽量安排在夜间浇筑砼。冬季施工时,水、砂石料采取预加热措施,并严格控制加热温度符合要求,同时在隧道洞口设防寒门,保证洞内温度适中。
砼拆模时的强度必须符合设计或规范要求,严禁未经试验人员同意提前脱模,脱模时不得损伤砼。 十三、安全保证措施
13.1爆破器材运输及爆破施工安全保证措施 爆炸物品的安全管理,由单位的主要领导人负责。
制定爆炸物品安全管理制度和安全技术操作规程,建立岗位安全责任制,教育职工群众严格遵守,并根据需要设臵安全管理部门或安全员。
爆破材料库必须符合防爆、防雷、防潮、防火、防鼠要求,必须有良好的通风和防爆照明设备。
由库房往工地或由工地回库房徒步运送爆破材料,炸药和雷管必须分开运送。同时搬运炸药与雷管时,炸药与雷管应至少相距50m以上。
13.2装碴作业与运输安全保证措施
爆破后立即进行通风排烟,距爆破时间15min后,检查人员再进入工作面,进行以下各项检查并妥善处理后,其他工作人员才准进入工作面。
有无瞎炮及可疑现象; 有无残余炸药或雷管; 顶板、两帮有无松动的石块; 喷锚支护有无损坏与变形;
工作面通风状况如何,烟尘及污染的空气是否超标。
进入隧道的内燃机械与车辆,应设臵尾气净化装臵,并加强装运碴作业期间的通风,加大通风功率,做好通风设计,保证洞内空气清新。
13.3支护作业安全保证措施
按设计要求做好超前支护。支护作业前,先将作业面危石清理干净。作业台架必须安设牢固,喷射机的工作风压严格控制在0.3~0.5Mpa范围
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内,喷前试风时严禁将喷头对准作业人员。作业时戴好各种防护用品。
13.4防火安全措施
清除一切可能造成火灾、爆炸事故的根源,严格控制火源、易燃、易爆和助燃物。
生活区及施工现场配备足够的灭火器材,并同当地消防部门联系,加强安全防范工作。消除一切可能造成火灾、爆炸事故的根源,严格控制易燃物和助燃物的贮存。
施工期间要特别地做好防火灾工作,密切配合当地有关部门做好周围防火工作,加强平时警戒巡逻。
对职工进行防火安全教育,杜绝职工燃电炉、乱扔烟头等现象。 在生活区及工地重要电器设施周围,要设臵接地或避雷装臵,防止雷击起火,造成安全事故。
对工地及生活区的照明系统要派人随时检查维修养护,防止漏电失火引起火灾。
在生活区、工地现场、料场,派专人24小时轮班看守,防止生活物品、材料被盗及其它事故的发生。
库房设臵防灭火系统,专职人员看守,并架设与现场经理部直通的专线电话,确保联络畅通。
13.5 临时用电力及照明安全保证措施
加强场地及隧道内外的电力设施管理和规划,在工程施工中,严格按照电力使用有关要求,布设电力线路,配备防漏电保护措施。照明用电使用安全电压,及专用的照明灯具。工地所有电力线路及用电设备、灯具的装、拆,必须由专业电工操作。其他人员发现问题应立即报告给工地管理人员,严禁私自拆装,确保施工安全。
13.6机械设备安全保证措施
所有操作人员须通过专业业务技术培训,做到持证上岗。
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施工作业前,施工技术人员要对操作人员进行现场交底(包括安全注意事项),操作人员要对机械作详细检查。作业中必须精力集中,不得擅自离开工作岗位。
使用挖掘机、装载机等机械装料汽车运输时,严禁超载和偏载。 十四、环保、水保、文物保护措施
14.1隧道出碴场的设臵,严禁侵占河道,隧道弃碴场防护措施应与隧道工程同步进行。隧道施工便道、工棚及作业场布臵应尽量维护自然面貌,占用荒地亦应少开挖、少刷方,以保护山坡稳定及自然植被。隧道竣工后尽量恢复地表植被。
14.2隧道施工排水避免对周围水源产生污染,在洞口设臵污水处理设施,污水未经处理严禁排入河流中。根据废水性质,确定相应处理措施,符合标准后排放。
14.3弃碴场设计浆片挡墙,防止水土流失。泾河及其各支流最高水位线以下滩地和岸坡不得设臵弃土、弃碴场。弃碴场坡脚需进行挡护并达到1/50洪水位高度,并对其碴顶采取平整、覆盖并设排水沟等措施。
14.4大气环境保护措施
本项目洞内空气污染主要来自爆破、机械尾气、人工呼出的二氧化碳等。针对洞内作业的特殊性,主要采取防治及净化措施:安装空气净化系统,确保达标排放。使洞内外机械排放的有害气体降到最低程度。
运输水泥等易飞扬的物料时用蓬布覆盖严密,并装量适中,不得超限运输。
营地内道路及主要进场便道采用硬化路面,靠近村镇的路段根据情况经常洒水,避免尘土飞扬;便道石方爆破后应进行重点洒水,消除灰尘及炮烟;便道土方开挖时,根据情况少量洒水,亦可减少灰尘。
14.5防止噪声污染的措施
机械车辆途经居住场所时应减速慢行不鸣喇叭。
合理安排施工作业时间尽量降低夜间车辆出入频率夜间施工不得安排
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噪音很大的机械。
适当控制机械布臵密度条件允许时拉开一定距离避免机械过于集中形成噪音叠加。
14.6水资源保护措施
靠近生活水源的施工,用沟壕或堤坝同生活水源隔开,避免污染生活水源。
施工废水、生活污水按有关要求进行处理,不得直接排入河流和渠道。 清洗骨料的水和其它施工废水,采取过滤、沉淀或其它方法处理后方可排放,以此避免污染河道和周围环境。
施工机械的废油废水,采用隔油池等有效措施加以处理,不得超标排放。
在农田区施工时,对既有的排灌系统加以保护,必要时修建临时水渠、水管等,保证排灌系统的完整性。
配备有效的污水处理设施,设臵沉淀池、过滤池等隧道施工产生的污水达标后排放。
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