耐火材料(7)含碳耐火材料

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45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案兰新铁路第二双线甘青段LXS-5标大坂山隧道1#斜井交叉口施工方案编制人：审核人：批准人：中铁十八局集团有限公司兰新铁路大坂山隧道项目指挥部二0一一年八月二十0日第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案1#斜井交叉口施工方案一、工程概况（一）隧道概况1、工程简介大坂山隧道起点位于青海省西宁市大通县境内，由东南向西北走行，终点位于青海省海北州门源县境内。通过地区为大坂山中高山区，隧道洞身穿过大坂山主脊。平均海拔约3000m，最高海拔为4211m。隧道起讫里程为DK259+255～DK275+152，总长15897m，最大埋深1085.5m。洞身经过地带地形起伏较大，自然坡度20°～40°，工地范围内山高坡陡，基岩裸露，沟壑纵横，地形复杂，植被茂密。大坂山隧道1#斜井与平导交点的设计里程为PDK265+138,与大里程方向线路平面交角为60°，斜井沿平导洞走向跨度7.16米。斜井施工到平导后，根据设计资料显示，该段围岩设计为II级围岩（PDK264+848～PDK265+188为II级围岩），但现场围岩较差且交叉口开挖完毕后由于其承担着出碴通道的特殊任务，因此必须加强斜井交叉口处的初期支护，保证施工安全及交通畅通，保障施工生产的顺利进行。斜井与平导交叉口段现场实际断面岩层切割厉害，围岩破碎，且此交叉口横跨四个断面，拟采用上下台阶法施工，先利用斜井断面进入平导，待平导十字交叉口加强后一方面平导按设计进行平导施工，其后一方面沿线路90°第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案方向继续施工通过横通道进入正洞，待正洞喇叭口加强后沿大里程方向进行正洞挑顶，然后扩大到正常断面施工。如围岩地质不好的情况下继续施工平导，在平导围岩较好的情况下开挖横通道进入正洞施工。（二）工程及水文地质特征1、工程水文地质1#斜井与隧道平导段交叉口，位于II级围岩段中，大坂山隧道工点范围内岩性主要为片麻岩夹片岩、石英闪长岩、安山岩、砂岩、板岩等，断层带内分布有断层碎裂角砾，山坡坡面及冲沟内分布有第四系碎石类土等。此段洞身为奥陶系（O）：安山岩（α），灰绿色，隐晶质结构，节理发育，Ⅳ级软石，主要分布于隧道洞身。洞身穿过弱富水区(II-1)，接受大气降水补给,单泉流量为0.127~0.16L/s,预测最大涌水量4784.82ｍ³/d，正常涌水量1594.94ｍ³/d。此段地下水没有硫酸盐中等侵蚀性。2、不良地质（1）突然涌水第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案目前1#斜井施工已基本完成，井身开挖累计长度1940m，已开挖段岩层穿过f1断层影响带及岩层接触带，围岩均较为破碎，节理裂隙较发育，地表多处出现受构造影响的风化深槽及软硬互层的侵入接触面。围岩变化频繁，地下水丰富，斜井内的涌水量为3000～3500ｍ³/d左右，应做好有突然涌水的所有防备。（2）围岩失稳、坍塌在断层带、断层附近和节理密集带，岩体破碎，节理、裂隙发育，特别是斜井、平导、横通道断面交叉口处,如果没有进行加强支护措施,可能发生坍塌、掉块等围岩失稳现象。二、工程特点、难点及对策（一）工程特点、难点1、地质构造复杂、不良地质地段较多在断层带、断层附近和节理密集带，岩体破碎，节理、裂隙发育，特别是这些地段有地下水出露的情况下可能发生坍塌、掉块等围岩失稳现象。2、高程落差大、反坡排水困难1#斜井井口与井底高差208.8m，纵向下坡综合坡度12%，运输困难，从而出碴难度大。根据资料显示，该隧道水文地质条件复杂，局部地段有突然涌水的可能。洞内涌水和施工用水的排水量大，因此必须制定周密的防排水措施，保证施工生产的顺利进行。3、通风困难因为斜井进入平导，通过平导进入正洞，产生几个死弯，给通风排烟的流通造成非常大的困难。（二）施工对策1、加强地质预报、优化施工方案第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案根据设计加强隧道的地质调查，加强分析，反馈信息，指导施工，以确定科学、合理的掘进支护参数，对断层破碎带、涌水等地质不良地段，早做预防。2、加强施工调度、文明行车洞口设有总调度，洞内设专职调度，负责各施工队的车辆调配。针对实际交通情况对劳动力进行动态安排，科学、合理地转换施工工序；加强司机的行车安全教育，礼貌行车，确保洞内、弃碴场便道交通畅通，保障施工生产的顺利进行。3、加强排水和通风、确保施工生产的安全、顺利对于反坡排水采用机械抽水，备足抽水设备及管路，并做好应急排水设施和方案的准备。通风采用双风筒的通风系统。隧道开挖采用湿式凿岩与洒水降尘，加强通风排烟和劳动防护，保证生产。4、加强标准化管理、突出安全质量目标、确保工期大坂山隧道1#斜井进平导及正洞不良地质地段多，并有突然涌水的可能。为了高标准、高质量、高效率地按期完成施工任务，我们将在施工中加强现场文明施工管理，实现标准化作业，杜绝施工安全事故，以高度的责任心和使命感投入到施工生产中，加快大坂山隧道的建设，造福青海人民。对全体参建员工进行针对性教育，做到上标准岗、干标准活，创全线文明施工。三、施工方法（一）、斜井、平导喇叭口的加强支护措施1、斜井靠近平导交叉口处，通过五榀钢架，将斜井钢架法线由垂直于斜井中线过渡到平行于正洞中线。第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案2、在斜井与平导交叉口段，平导并排架立3榀I16型钢钢架与斜井通过平导的钢架进行焊接，为斜井通过平导的钢架提供落脚台。第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案3、斜井进入平导的施工方法。第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案斜井施工至与平导交汇里程后，首先向乌鲁木齐方向掘进10米，掌子面喷混凝土封闭。然后向兰州方向掘进10米掌子面喷混凝土封闭，之后向乌鲁木齐方向正常掘进。（见下表开挖步骤图及施工程序表）斜井与平导相交处施工程序表施工顺序示意图说明11、斜井掘进至平导开挖轮廓线后，在交叉口处施作加强支护及斜交口处支撑架。2、交汇段斜井及时施做双层型钢钢架支护。2斜井施工至与平导交汇里程后，首先向乌鲁木齐方向掘进10米，掌子面喷混凝土封闭。31、乌鲁木齐方向掌子面喷混凝土封闭后向兰州方向掘进10米掌子面喷混凝土封闭.2、在PDK265+120右侧设置长3米高2米宽2米的集水坑。第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案41、兰州方向掌子面喷混凝土封闭后向兰州方向掘进10米掌子面喷混凝土封闭.之后向乌鲁木齐方向正常掘进2、进行铺底施工，形成闭合支护。4、斜井、平导、横通道喇叭口的支护为确保施工安全斜井口至横通道口与平导交叉口处5m范围内采用I16的型钢钢架进行加强支护。纵向用φ22螺纹钢筋连接，连接筋环向间距为1米。钢筋网用φ8的钢筋，网格为20㎝×20㎝，喷C30混凝土（23㎝厚）。φ22系统砂浆锚杆，3.5米长，1米（环向）×1米（纵向），梅花型布置。进行平导施工时平导钢架要与斜井至喇叭口的钢架预留处进行搭接，以满足斜井口至横通道口与平导十字交叉口顶部钢架封闭要求（详见附图1、2）大坂山隧道1#斜井进正洞及平导喇叭口施工示意图（附图1）单位cm第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案大坂山隧道1#斜井进平导喇叭口施工示意图（附图2）单位cm当现场施工至X00+82时，掌子面左侧开挖底部上2.6米位置突然出现涌水，涌水量200立方/小时左右，且围岩松散无粘结力，开挖后，拱部掉块，高度达到10m左右，形成碎泄流。根据现场勘察情况，为确保施工安全和工期要求，经五方会议研究决定从1#斜井X01+18提前拐弯进入平导施工。5、交叉口段斜井型钢钢架加强交叉口里程X00+30-X00+00段斜井钢架加强要在平导开挖前施工，采用I16型钢双层钢架支护。6、斜井、平导、横通道喇叭口的排水第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案（1）待斜井、平导、横通道口的支护加强后在平导小里程PDK265+120右侧设置长3米高2米宽2米的集水坑。并设置2台40千瓦的水泵，一台正常抽水，一台作为应急用。出水管与已有的出水管连接。加强排水确保施工生产的安全、顺利。（2）做好安全生产救援物质准备。一旦发生涌水、坍塌等安全事故，应当立即启动项目部《安全生产事故应急救援预案》，按照预案要求展开救援。7、平导控制点的复测。斜井进入平导前对隧道内控制点复测，复测结果如下：坐标系统：国家1980西安坐标系换前中央子午线经度：101.583333333333度换后中央子午线经度：101.583333333333度换前抵偿高高度：3010米换后抵偿高高度：2910米点名X换前坐标Y换前坐标X换后坐标Y换后坐标Y5264254.964920245.4605264250.795820252.9788Y6264400.624720219.9277264396.453320227.4464Y8264684.764920170.1524264680.58920177.6718Z9264856.88320137.5777264852.704420145.0977Y11265080.411820100.806265076.229720108.3265Y9264857.235620139.8226264853.05720147.3425Z8264684.84120167.4447264680.665120174.9642Z7264546.968120192.4665264542.794420199.9856Y6264400.624720219.9277264396.453320227.4464Z5264235.541120247.4564264231.372320254.97468、施工要点⑴平导与斜井相交地段处于复杂的三维受力状态，为保证交叉口安全施工的完成，平导初期支护必须座落于一个牢固的落脚平台，同时应加强该段平导初期支护的锁脚锚杆施工，防止拱架下沉。⑵斜井变断面段施工，应加强初期支护，设计参数应比正常断面相应提高。⑶交叉处加强环向设置第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案①为确保交叉口施工安全，在斜井与平导交接处设置一加强环，加强环由3榀Ⅰ16型钢门架组成。②加密设置平导初期支护锁脚锚杆，每榀钢架单侧不少于4根锁脚锚管，锚管长3.5m，注水泥砂浆，锁脚锚管与钢架牢固焊接，防止拱架下沉。（二）横通道与正洞喇叭口的施工具体施工措施如下：1、平导加强段施工完毕后，在围岩地质较好的情况下沿90°方向继续施工横通道进入正洞，横通道进入正洞地段受加大断面的影响，围岩DK265+128～DK265+148设计为II级，但现场施工采用降级处理，按IV级围岩支护参数进行加强支护。（如围岩不好的情况下继续施工平导，在平导围岩较好的情况下开挖横通道进入正洞施工）2、交叉口加强支护措施⑴横通道靠近交叉口处架设五榀钢架，第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案⑵在横通道与正洞交叉口段，紧贴正洞开挖轮廓线，架立3榀I16型钢钢架，钢架法线与正洞中心线平行。在此型钢钢架上焊接18型钢横梁，并在横梁两端用螺栓连接I18型钢立柱，为正洞钢架提供落脚平台。第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案2、斜井进入正洞内的导洞施工方法第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案⑴横通道施工至与正洞交汇里程后，采用大导洞沿隧道中心线进入正洞乌鲁木齐方向，按照15%的坡率向上爬坡。导洞断面尺寸与斜井断面尺寸一致，开挖宽度8.46m。打设φ22砂浆锚杆，长度3.0m，喷8cm厚的素喷混凝土进行支护。⑵导洞拱顶高程爬升到与正洞拱顶高程一致后，继续按正洞设计坡度向乌鲁木齐方向开挖5m，扩挖至正洞设计断面，施做初期支护。开挖至DK248+526后，停止掌子面开挖，喷10cm厚喷射混凝土封闭掌子面。⑶反向开挖兰州方向上台阶，开挖通过交叉口后，开始从交叉口向乌鲁木齐方向施做下台阶开挖初支。同时开始上台阶开挖支护，形成正常工作面。第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案4、施工要点⑴正洞与横通道相交地段处于复杂的三维受力状态，为保证正洞安全挑顶施工的完成，正洞初期支护必须座落于一个牢固的落脚平台，同时应加强该段正洞初期支护的锁脚锚杆施工，防止拱架下沉。⑵横通道变断面段施工，应加强初期支护，设计参数应比正常断面相应提高。⑶交叉处加强环向设置①由于正洞开挖断面较大，为确保扩顶段正洞施工安全，在横通道与正洞交接处设置一加强环，加强环由3榀Ⅰ16型钢门架组成。②加密设置正洞初期支护锁脚锚杆，每榀钢架单侧不少于4根锁脚锚管，锚管长3.5m，注水泥砂浆，锁脚锚管与钢架牢固焊接，防止拱架下沉。第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案横通道与正洞相交处施工程序表施工顺序示意图说明1横通道拱顶Ⅰ正面图导洞爬坡1、横通道掘进至正洞开挖轮廓线后，在交叉口处施作加强支护及斜交口处支撑架。2、向乌鲁木齐方向开挖爬坡导洞，导洞中线沿正洞中心线。3、爬坡导坑断面和横通道断面一致。2横通道Ⅰ－Ⅰ（爬坡导坑纵断面）图爬坡导坑正洞拱顶1、从交汇处起坡，沿隧道中线按15%的上坡开挖爬坡导洞，长约13.5m，直至爬坡导洞拱顶标高达到正洞拱顶标高。3、爬坡导洞采用打设φ22砂浆锚杆，喷8cm厚的素喷混凝土。31、爬坡导洞拱顶标高达到正洞拱顶标高后，将导洞断面扩挖至正洞上台阶设计断面，按三台阶开挖方法施工上台阶，按照Ⅳa-2支护参数进行初期支护，向乌鲁木齐方向施工5米后，暂停掌子面施工，喷10cm厚喷射砼封闭掌子面。4导坑爬坡上弧导坑锁脚锚杆锁脚锚杆1、然后调头向兰州方向开挖上台阶，施做初期支护。2、上台阶向兰州方向开挖至交叉口过后，开始下台阶开挖支护。5进行仰拱施工，形成闭合支护。按三台阶法进行正洞施工。第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案(4)、在进行正洞反向扩挖时，视围岩情况确定支护方式，但在交叉口处左右10米范围内必须进行加强支护，(原则上采用IV级支护参数进行施工)上断面钢架安装完毕后进行下断面开挖及钢架接腿，钢架接长时每次不得超过2榀，钢架底脚必须坚实、可靠，钢架锁脚锚杆质量必须合格。根据设计资料显示，交叉口处向出口方向受f12逆断层影响相对较小，且向出口方向的开挖掘进为关键节点工序，因此交叉口处施工正常以后首先向出口方向掘进，在有条件的时候再向进口方向开挖。具体要求如下：①、台阶法开挖施工工艺及质量控制流程图见图1。图1台阶法开挖施工工艺及质量控制流程框图（含超前地质预报）上台阶爆破设计上台阶测量放线下台阶测量放线凿岩机、台架就位凿岩机、台架就位上台阶钻眼下台阶钻眼上台阶装药下台阶装药爆破通风出渣开挖断面检查及爆破效果评价结束良差信息反馈第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案②、施工中拟采用的钻爆设计如下图：（三）、施工中拟投入的人员设备情况:喇叭口施工中拟投入管理人员29人，施工作业人员120人；拟投入的施工作业设备见下表：第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案序号设备名称规格型号数量国别产地制造年份额定功率（kW）生产能力用于施工部位备注1挖掘机SH700LHD-3B1日本2008．5/2.9m3隧道/2装载机（≧3m3）80ZIV-22中国柳州2007.12/3.5m3隧道/3自卸车（15-40t）ND26318中国重庆2007.5/20t隧道4锚杆钻机（钻孔深>6m）YSP455中国辽宁2008.4/隧道/5混凝土湿喷机（≧10m3/h）PZS30004中国郑州2008.4/10m3/h隧道/6射流风机（SDS-9）SDS-91中国浙江2008.4/隧道/7发电机（50-500kw）GF4002中国上海2008.4/400kW隧道/8风动凿岩机YT2820中国沈阳2009//隧道/（四）施工中的注意事项1、认真组织劳力、机械设备，在整个的施工过程中，不得出现待工窝工现象。2、设置专职安全员，加强防护和观察，发现异常情况，撤除所有作业人员，确保人身安全。3、交叉口处支点钢架及正洞钢架落在斜井钢架上的加固，锁脚、锁拱锚杆的施工均为关键工序，现场技术员及现场施工员必须认真负责监督检查，对质量应严格把关。4、在下断开挖及钢架接腿时，挖掘机不得破坏或撞击已支护好的钢架，特别不得碰撞钢架墙脚。5、加强量测工作，准确定出每一榀梁的位置及确保钢架不得侵入二衬断面内。6、加强拱顶下沉及位移观测，并作好量测记录，并绘出时态曲线图，当量测情况发生异常时，现场技术员必须及时上报，以便及时提出处理措施，确保安全。四、围岩量测数据分析及应用第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案因1#斜井与正洞交叉口地处板岩断层带，岩层切割厉害，围岩破碎，且此交叉口施工断面大，横跨三个断面，故需加强围岩量测。1、若发现地表位移量过大或下沉速度无稳定趋势时，对下部结构应采取补强措施：A增加喷砼厚度，或加长加密锚杆，或加大钢筋网直径及间距；B提前施作二次衬砌，要求通过反分析较核二次衬砌厚度；C提前施作仰拱。2、若发现地表下沉速度具有稳定趋势时，应据此求出隧道结构初期支护及二次衬砌上的最终荷载，以便对结构的安全度作出正确的判断。3、若经过地表及隧道内的量测数据联合反分析后，发现初期支护或二次衬砌偏于保守，在经过设计人员同意后，可对下一步与此地地质类型相近的支护参数进行适当调整。4、监控量测断面间距要求净空变化、拱顶下沉等必测项目应设置在同一断面，其量测断面间距及测线数量应根据围岩级别、隧道埋深、开挖方法等按表1-3、表1-4规定进行。拱顶下沉测点原则上在拱顶轴线附近设置，当隧道跨度较大时，应在拱顶部位设置三个测点。如与设计要求不符时按设计要求执行。表1-3必测项目量测断面间距围岩级别断面间距（m）Ⅴ～Ⅳ＜5Ⅳ＜10Ⅲ30～50注：Ⅱ级围岩视具体情况确定间距。表1-4净空变化量测测线数第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案地段开挖方法一般地段特殊地段全断面法一条水平测线——台阶法每台阶一条水平测线每台阶一条水平测线，两条斜测线分部开挖法每分部一条水平测线上部每分部一条水平测线，两条斜测线，其余分部一条水平测线5、各项量测项目量测频率应根据位移速度和量测断面距开挖面距离，分别按表1-6和表1-7确定。当按表1-6、1-7选择量测频率出现较大差异时，宜取量测频率较高的作为实施的量测频率。表1-6量测频率（按位移速度）位移速度（mm/d）量测频率≥52次/d1～51次/d0.5～11次/2～3d0.2～0.51次/3d＜0.21次/7d表1-7量测频率（按距开挖面距离）量测断面距开挖面距离（m）量测频率（0～1）b2次/d（1～2）b1次/d（2～5）b1次/2～3d＞5b1次/7d注：b—隧道最大开挖宽度。注：上述规定要求各施工单位量测人员认真执行，驻地监理工程师监督执行。7、各项量测作业均应持续到变形基本稳定后2～3周结束。对于膨胀性和挤压性围岩，位移长期没有减缓趋势时，应适当延长量测时间。第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案8、拱顶下沉、收敛量测起始读数宜在开挖后3～6h内完成，其他量测应在每次开挖后12h内取得起始读数，最迟不得大于24h，且在下一循环开挖前必须完成。同一处拱顶下沉、周边收敛量测应设在同一断面，以便于整个量测形成信息体系，相互印证。拱顶下沉和地表下沉量测基点应与洞内、外水准基点建立联系。9、量测数据整理、分析与反馈应符合下列要求：1.每次量测后应及时进行数据整理，并绘制量测数据时态曲线和距开挖面关系图。2.对初期的时态曲线应进行回归分析，预测可能出现的最大值和变化速度。3.数据异常时，应根据具体情况及时采取加厚喷层、加密或加长锚杆、增加钢架等加固措施。10、围岩稳定性的综合判别，应根据量测结果按下列指标进行：（1）.实测最大位移值或回归预测最大位移值不应大于表1-8所列指标，并按表1-9变形管理等级指导施工。位移控制基准根据测点距开挖面的距离，可参考表1-10确定。表1-8-1跨度B≤7m隧道初期支护极限相对位移（%）第45页 45中铁十八局集团大坂山隧道项目部1#斜井交叉口施工方案围岩级别埋深h（m）h＜5050