【隧道方案】xx隧道施工方案.docx
一、编制依据1 、xx 铁路公司(筹备组) 指导性施工组织设计中对工期、质 量、安全、环保、投资及技术标准的要求。2、SJS-II 标段投标书及标段实施性施工组织设计中的 总体安排。3 、xx 隧道设计文件。4 、xx 隧道部分施工资料及现场调查资料。5、国家、地方现行有关法律、法规以及铁道部颁发强制性标准、 规范等技术标准。6 、xx 铁路公司(筹备组)有关文件。二、工程概况xx 隧道位于 xx 省 xx 县境内 ,隧道进口位于 xx 村附近,地势平缓。 隧道出口处地势陡峻,沟侧有一土路,可通往外侧 307 国道。隧道进口里程为 DK284+318 ,出口里程为 DK287+432 ,隧道全 长3114m。其中H级围岩320米,皿级围岩2228米,W级围岩 302 米,V级围岩264米。隧道进口至 DK284+484.87 段位于 R=4000m 曲线上,其余位于直线上。隧道进口至DK285+450段坡度为3 %。的上坡,DK285+450 至出口 DK287+432 段为3.5 %。的上坡。隧道为双 线隧道,隧道进口至DK284+484.87 线间距由4.504.4m 渐变,DK285+484.87 至出口线间距为 4.4m。1 、工程地质xx 隧道表覆第四系全新统坡洪积(Q4dl+pl )新黄土,上更新统风积(Q3eo1)新黄土,第四系中更新统风积层(Q2 eo1)老黄土,第三系上新统(N2)砂岩、砾岩、泥岩及砂砾岩互层;三迭系上统(T3)砂岩,根据地质调查通过岩性描述如下:新黄土:褐黄色,坚硬硬塑,上部具有湿陷性,层厚065m ,进出口,DK285 + 480DK285+530 及隧道区山体 xz表层均有分布; 上部具湿陷性。老黄土:淡黄色、棕黄色,坚硬,分布于新黄土之下, 厚度035m。砂岩:灰黄色、灰褐色,强风化弱风化,薄厚层状,产状近 水平,节理发育,该层为隧道洞身通过的主要地层。xx隧道围岩级别及开挖方法详见下表 2-1。起讫里程长度(m)围岩分级开挖方法说明DK284+318DK284+33214V明挖法14m的直切式洞门DK284+332DK284+35725双侧壁导坑法黄土隧道V级围岩加强复合式衬砌DK284+357DK284+38225V双侧壁导坑法黄土隧道V级围岩复合式衬砌DK284+382DK284+900518出台阶法砂岩地段,强弱风化,较为破碎DK284+900DK285+220320n全断面法砂岩地段,弱风化,节理不发育DK285+220DK285+445225出台阶法砂岩地段,强弱风化,较为破碎DK285+445DK285+480170V三台阶法具湿陷性坚硬的新黄土;淤泥质粉质 黏土,软塑;呈松散结构;砾岩,全 风化强风化,呈砂、砾状DK285+480DK285+535明挖法DK285+535DK285+615三台阶法DK285+615DK285+720105IV台阶法砾岩,全风化,呈土夹砾状,结构松 散;砂岩,强风化弱风化,呈碎石 状镶嵌结构,土石接口加强支护DK285+720DK287+2051485出台阶法砂岩地段,强弱风化,较为破碎DK287+205DK287+402197V台阶法松散结构老黄土、极破碎砂岩,土石 接口加强支护DK287+402DK287+42523V双侧壁导坑法黄土隧道V级围岩加强复合式衬砌DK287+425DK287+4327明挖法7m路堑式明洞表2-1 xx隧道围岩分级表2、水文地质xx隧道通过区地下水主要为基岩裂隙水,地下水含量较少,雨季水量较大,隧道可能发生涌漏水,对围岩稳定性有一些影响。3、不良地质xx隧道的不良地质主要是洞口段湿陷性新黄土、土石分界,对隧道施工安全及进度较大影响。4、隧道复合式衬砌形式xx隧道复合式衬砌设计参数详见表 2-2。表2-2 xx隧道复合式衬砌设计参数表围岩级别初期支护二次衬砌预留 变形 量(cm)喷C20混凝土厚度(cm)锚杆钢筋网格栅 支撑 间距(m)拱墙厚度(cm)仰拱 厚度 或底 板(cm)部位长度(m)间距(m)部位直径(mm)网眼尺寸(cm)n拱、墙5局部2.5环、纵向间距1.5 X1.5m35303出拱、墙12拱墙2.5环、纵向间距1.2 X1.2m拱墙纵向e8环向e825 x2535455"水平成层拱23大拱脚仰拱10拱墙拱3.5、墙3拱环、纵向间距1.2 X1.0m,墙每侧3根拱墙纵向e8环向e820 x20拱墙1.240458V拱、墙仰拱27拱墙4环、纵向间距1.0 X1.0m拱墙纵向e8环向e820 x20拱墙仰拱0.6505510黄土V加强拱、墙仰拱27边墙墙4环、纵向间距1.0 X1.0m拱 墙 仰 拱纵向e8环向e820 x20拱墙仰拱0.65060125、工程特点及施工对策xx隧道工程特点及施工对策见表2-3表2-3工程特点及主要施工对策表表工程重、难点主要技术对策隧道通过基岩为泥 岩,产状平缓,层理、 节理发育,易产生冒 顶及掉块现象,施工时隧道洞内布设完善的监控量测系统,施工酌 情调整支护措施和施工方法,加强变形观测,严格控制 路面沉降、杜绝隧道开挖面滑坍和坍方。为了保证正洞的安全开挖,在V级围岩地段采用超前小 导管注浆支护措施,洞口浅埋段严格按设计施作大管 棚。在级围岩地段米用水平成层围岩衬砌,川、W 级围岩拱部设置格栅,W级间距1.2m ,V级与加强段间距 0.6m。隧道出口DK287+432DK287 + 233段拱顶 处在为砂岩与老黄 土临界面处,开挖 时,拱顶开挖不易成 形且易松动、垮落、 甚至发生塌方、冒 顶,为解决此现象发 生采用三台阶法或双侧壁导坑法开挖,爆破施工中,严格掌握炮眼的数量、深度和装药量,采用光面爆破技术减少对围岩的扰动。采用超前管棚、小导管注浆支护措施,锚网喷初期支护, 全环格栅加强支护,采用钢筋混凝土衬砌;拱开挖后仰 拱及时跟上形成封闭的受力环;在初期支护中锚杆米用 中空锚杆注浆加固拱顶软弱岩层,外加垫板螺栓扭矩, 设内锚段和自由长度,自由长度不能小于10mm。隧道长、围岩差, 工期紧张优化施工方案,软弱围岩地段,力求安全稳妥,不盲目 冒进,杜绝塌方。加强组织管理,加强工序衔接,减少工序之间相互 干扰,多工序同时作业。三、施工组织方案及进度计划xx隧道于进出口各安排1个专业隧道队负责施工,任务划分见表3-1。每个隧道队下设测量工班、掘进作业工班、运输作业工班、监控量测工班、初期支护作业工班、衬砌作业工班、辅助作业工班、钢结构加工工班、地质预报工班。测量工班:负责隧道开挖轮廓线、衬砌中线、高程的测量。开挖掘进作业工班:负责隧道的开挖钻眼、爆破作业。运输作业工班:负责出碴运输、混凝土的运送、行车调度作业、施 工人员进出洞及洞外材料的运输、供应。监控量测工班:借助现场量测对隧道围岩进行动态监测。表3-1施工队伍安排及任务划分情况表工区名称队伍名称人数担负主要施工任务XX隧道进口隧道一队156DK284+318DK285+720 段施工 任务,1402m施工XX隧道出口隧道二队156DK285+720 DK287+432 段施工 任务,1712m施工钢结构加工工班:各种钢结构加工及预制。初期支护作业工班:负责格栅拱架、型钢的加工安装,钢筋网的挂设及喷射混凝土作业。衬砌作业工班:负责隧道结构防排水施工、衬砌台车就位、浇筑衬砌混凝土及养护。辅助作业工班:负责隧道内通风、供电、照明及洞内排水等工作, 负责洞外空压站、发电站、泵站的日常管理等工作,施工机械的日常保 养和修理工作,洞内杂物清理及卫生清扫工作。地质预报工班:负责隧道施工的地质预报工作。各工班任务分配及劳动力配置见表 3-2。1、隧道施工生产作业线安排根据该隧道的施工任务特点和工期要求,施工机械设备配备的原则 是:满足需求,性能良好,相互配套。各专业队配备相应的专用机械设备,形成机械化施工流水作业线XX隧道总体施工方案:以专用设备为主,形成四条主作业线和二条 辅助作业线,即:掘进作业线、支护作业线、装运作业线、衬砌作业线、 超前地质预报作业线、注浆作业线。隧道工程施工作业线配置见表 3-3,隧道工程施工主要生产作业线 见图3-1。表3-2工班任务分配及劳动力配置表工班名称人数(个)担负主要任务测量作业工班6开挖轮廓线、中线、高程的测量掘进作业工班32钻眼、装药、爆破或人工开挖等初期支护工班32超前管棚、小导管、锚杆、钢筋网、钢架安设, 喷射混凝土作业等衬 砌 工 班钢筋工程12衬砌钢筋绑扎防水板8防水板焊接、吊挂二次衬砌28衬砌台车就位、混凝土灌筑、拆模;仰拱、填充、 底板混凝土施工;水沟电缆槽的施工等运输作业工班20出碴、运输、调度、维修、保养等辅助作业工班10风、水、电及其设备维修、保养,道路养护钢结构加工工班10各种钢结构加工及预制地质预报工班4负责隧道施工的地质预报工作隧道工程施工作业线配置见表3-3,隧道工程施工主要生产作业线见图3-1。2、隧道内施工区段规划洞内复合式衬砌地段划分开挖支护区、设备停放区、清底区、防水 板铺挂区和衬砌区。洞内施工区划分详见图3-2。3、施工进度安排XX隧道围岩类型有H、皿、W、V级,采用无轨运输,主要采 用光面爆破、预裂爆破;H级围岩开挖采用全断面法,皿、W级围 岩、黄土W级开挖采用台阶法,V级围岩采用三台阶法施工,黄土地段 V级加强地段采用双侧壁导坑法施工,明洞采用明挖法。V级围岩、黄 土隧道开挖以机械开挖,人工配合为主。不同围岩地段开挖循环进尺计 划表 3-4 ,隧道总体进度安排见表 3-5。 隧道衬砌混凝土施工:洞身衬砌均采用复合式衬砌 ,洞内复合式衬砌采 用 12m 全液压衬砌台车 , 按照每台衬砌台车 3 天衬砌一次考虑 , 每线业作化械机砌衬、水防、护支、眼钻车台岩凿区业作底铺或拱仰图意示线业作产生要主道隧1 _3图线业作化械机砌衬、水防、护支、眼钻架台能功多 区业作底铺或拱仰线业作化械机输运確岀机载装式卸侧区业作底铺或拱仰区砌衬水防段区工施段地岩围级m、板水防护支期初充填底铺/砌衬土凝混于小区业作段区工施段地岩围级v、w 图意示分划段区工施内第-3图台衬砌台车计划月衬砌 108m。xx隧道具体工期安排详见xx隧道施工 形象进度横道图和施工进度计划网络图。表3-3施工作业线主要设备配置表机械 设备配置钻爆 作业线支护 作业线装运 作业线防水衬砌 作业线辅助 作业线其它 作业线隧道 作业一队能台、40 功孔1枪 多钻架风匹多功能升降 平台 1 、TK961 喷射 机2台,液压 注浆泵2台。小型混凝土 拌合站1台。侧式装载机 2台、挖掘 机1台、推 土机1台、 自卸汽车6 台。12m 液压 衬砌台车2 台、仰拱栈 桥2台、多 功能升降 平台1台、 输送泵1 台。通风:1台2 X110kw 轴 流式风机;高压水、排水:8台水泵;高压风:5台40m 3/min电动空压 机;施工用电:洞内1台500kVA移动变压器、洞 外1台1000kVA 变压器;发电机1台250kw超前地 质预报 作业线:TSP203系统1套、地质雷达1台、水 平钻机1台。 注浆作 业线: 高压双 液注浆 泵6台。隧道 作业二队能台、42 功孔1枪 多钻架风匹多功能升降 平台1台1 台、TK961 喷射机4台, 液压注浆泵 2 台。小型混凝 土拌合站1 台。侧式装载机 2台、推土 机1台、自 卸汽车 6 台。12m 液压 衬砌台车2 台、仰拱栈 桥2台、多 功能升降 平台1台、 输送泵1 台。通风:1台2 X110kw 轴 流式风机;高压水、排水:8台水泵;高压风:5台40m 3/min电动空压 机;施工用电:洞内1台 500kVA移动变压器、洞 外1台1000kVA 变压器; 发电机1台250kw作业线 人员配备人工打 眼16人/ 班。人工施喷:10 人/工作面, 钻机司机2 人/班、注浆 技术工4人/ 班。搅拌机司 机侧卸装载机 司机2人/ 班、配合2 人/班、推土 机和自卸汽 车司机1人/ 车/班。衬砌台车 司机6人/ 班、输送泵 和输送车 司机1人/ 班/台。通风:2人/班 高压水、排水:4人/班高压风:2人/班 施工用电:1人/班表3-4隧道开挖循环进尺进度指针表序号围岩级别循环进尺(m)日循环数日进尺(m)采用月进尺(米)1n3.5271752出3261503IV1.523754V0.7521.5404、施工场地平面布置xx隧道进、出口隧道施工场地布置见图3-3、图3-4。新建办公用房2疋80m 2,新建生活用房2X1100 m2;各种生产用房、材料加工棚、 材料库2X000 m2。生活、办公用房配齐消防设施。洞口排水及排污:为满足环保要求,在进出口工区各设置一座污水 处理池,施工废水经过污水处理达标后集中排放。4.1施工便道表3-5 xx隧道进度安排表项目名称工程量(m)起止时间工期(天)施工准备2007.04.282007.05.58洞口围岩较差地段、明洞工程642007.05.6 -2007.07.2560隧道进口开挖及初期支护13382007.07.262008.06.27365二次衬砌13882007.06.152008.07.23431洞内水沟、电缆槽及附属工程等14022008.06.282008.09.2185洞口围岩较差地段、明洞工程212007.05.062007.06.0934隧道 出口开挖及初期支护16912007.06.102008.07.30410二次衬砌16912007.06.102008.08.19435洞内水沟、电缆槽及附属工程等17122008.07.312008.10.1372收尾配套工程2008.10.142008.10.3117根据实际地形,结合利用公路及既有道路的原则,宽4.5 m,路面 采用40 cm厚泥结碎石4.2临时房屋隧道施工队生活驻地就近工点自己修建临时房屋。对水泥库、发 电机房、配电房、空压机房、钢筋库及加工棚等按功能和规章要求设 在隧道洞口附近。新建生产、生活用房修建标准:生活用房为彩钢活动板房,水泥 库、火工品库采用单层砖混结构,24墙,坡屋顶,瓦屋面;其他生产用房采用轻型钢结构。4.3施工用水用电施工用水从沿线溪沟、堰塘或水库中就近取用,枯水季节用深井 水解决,生活用水于沿线附近村庄的水源点取用或打深井解决。夏天采用在 xx隧道进出口山顶设置高山水池,铺设DN180钢陷££ 漿刁箴管Ts券毛基 聲零t壬= A筲ss. H5E-IH苦 _SJ 黑S®£出S3L1000KVAUB b 500KVA 曙収帖謝 t«*LJ吕3窃37$击1 3O睾1*G0QQ呼 初-frcn o o盂£黎H-0 Os e£ «停地 械场 机放>队二道隧。&0侧4hK378SK 地驻伍队。&0-侧 4右:房用产生宽拓500约长建新道便厶尸器压变式动移Scvrno ,厶尸器压、MCV00统系水供塔一2omKU 1距运均平,内沟侧4右3672于a一弃土站 凝合 混拌nH5地占馬山的近附口出在设库药炸产屋 生房QHY房用 公办、活生D3QI尢,眼井水项明 说m位严表量数程工时临口出道隧山玖对空风道便建新 路道有既桥便建新机压空机风通 II一中 »| ziirJ=圏井供统系水供塔无道隧建新 路线建新线压高 A . 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对施工干也贡本图4-1 TSP203地质预报系统现场测试示意图扰小,可在施工间隙进行,即使专门安排时间,也不过一小时左右; 提交数据及时,在现场采集资料的第二天即可提交正式成果报告。采 用专用处理软件,将复杂多解的波形分析转换为直观的单一解的波形 能量分析图。将隧道顶部和底部的波形能量分析图分析确定之后,可 得出断层破碎带、软弱夹层或其它不良地质相对于隧道的空间位置, 计算机自动绘出弹形波速度有差异的地质接口相对于隧道轴线的地质 平面图和纵断面图。但也存在预报准确性和预报精度方面的问题,需 要采用其它预报手段来补充和完善。数据处理流程见图 4-2 。图4-2 数据处理流程图(2) 地质雷达地质雷达探测(Groun d Penetrating Radar 简称GPR)采用电磁波 反射原理探测浅层地层的划分、空洞、不均匀体的检测。仪器将发射 天线和接收天线集于一体,具有快速、无损、连续检测、实时显示等 特点,但在掌子面有水的情况下不宜使用。作为TSP203地质预报系统的补充,在TSP203预报异常点,在确定异常体的规模、性质、危 害性有困难时,采用地质雷达作为补充手段,短距离进一步探测前方 30m内的地质情况。(3) 超前钻孔探测“物探先行,钻探验证”,超前钻探是一种传统而可靠的工程地质 探测方法,具有分析准确、直观的优点。针对xx隧道围岩特点,拟采用超前钻探方法进行探测,以超前水平岩芯钻探为主,辅以浅孔钻探。超前水平岩芯钻探可根据需要探测和了解隧道开挖前方几米、几 十米范围内围岩的工程地质情况;通过钻孔了解和释放影响隧道掘进 施工的地下水;通过岩芯观察和分析对隧道开挖前方的不稳定岩层和 断层破碎带进行准确定位;直接采取岩芯样进行各种抗压强度试验, 获取岩石物理力学性质参数。为节约施工时间和减少经费,对地质情况稳定、岩性坚硬完整且 变化小的地段可酌情减少超前水平岩芯钻探工作量,在钻进过程中, 尽可能避免钻头偏移, 导致探测结果发生误差。 根据岩石的坚硬程度, 调整钻机转速和钻压,坚硬岩石采用较低钻压。超前钻探方法是在钻进过程中,从钻进的时间、速度、压力、冲 洗液的颜色、成分以及卡钻、跳钻等和岩性、构造性质及地下水等情 况掌握地质条件。综合不同位置钻孔的钻进时间变化曲线,大致确定 断层的规模和产状。此方法要求在探孔揭露之前,岩体能承受管道水的压力而保持稳 定。因此在临近突水地段,多打一些超前探孔,并改放小炮,避免工 作面出现冲溃现象。3.3工作程序超前地质探测和预报工作程序见图4-3。03地质雷达超前钻孔探明地质和涌水地质素描回馈施工根据开挖及支护情况发现坍方征兆确定施工方案,保证开挖安全资料整理与经验积累图4-3超前地质预测预报工作程序图4、洞门修筑在进洞施工正常后,适时安排洞门施工,洞门采用混凝土整体浇 筑,浇筑时采用钢管搭设脚手架,大面积钢模板立模,混凝土输送泵 浇筑,插入式振捣器振捣。洞门完成后及时修筑洞顶排水沟和边仰坡防护工程,保证洞口稳 定和排水顺畅。洞口段结构混凝土在拌合站集中拌制、混凝土输送车 运输车运输、输送泵泵送入仓,采用插入式捣固棒捣固,外侧模板采 取在浇筑混凝土时按混凝土浇筑分层厚度分层支立,在每层混凝土浇 至该层外模口 10cm 时安装下一层外模,如此循环直至拱顶。每层外 模 (采用木模 )在安装前加工制作成整体,使其能短时间安装就位,防 止混凝土浇筑间断时间过长形成人为施工缝。5、明洞施工明洞采用明挖法施工,采用挖掘机分段、分层放坡开挖,必要时 辅以微震动爆破开挖,人工配合挖掘机刷边(仰 )坡。按设计要求紧随开挖进行防护,采用砂浆锚杆、挂钢筋网、湿喷混凝土及型钢横撑防 护。隧底根据施工资料进行设计情况予以处理,然后进行仰拱施工。 根据监控量测结果及时施做明洞衬砌,明洞衬砌按洞外混凝土结构要 求进行施工。 衬砌外缘依设计作防水处理, 回填前对防水层进行保护, 以防回填时扎破防水层。待衬砌强度达到设计后进行洞顶回填,最后 进行洞顶种植绿化。隧道洞口、明洞段为湿陷性新黄土基底时,采用灰土挤密桩加固 基底,消除湿陷性,达到足够承载力,避免隧道下引起衬砌开裂,道 床变形等病害。xx 隧道 DK285+600 处明洞施工过程中 , 严禁在基坑周围 5m 范围 内堆放重物及停放大型机具,并且提前砌筑拦水坝,避免雨季洪水倒灌 洞内。6、进洞施工XX隧道采用套拱法进洞。对于隧道进出口段 DK284+332+350、 DK287+407+425设计为大管棚超前预支护的具体作法:洞口开挖 至起拱线,采用两榀型钢钢架紧贴仰坡放置,间距0.6m,纵向用22mm 钢筋连接,其环向间距及倾角按设计的大管棚环向间距及外插 角布设,施做导向墙、预埋定位管,经测量检查,同隧道洞口开挖断 面一致后,与仰坡锚杆焊接固定,浇筑 40cm 厚挂板混凝土固结,然 后施做大管棚,形成洞室轮廓,按设计开挖方法进洞。6.1 超前支护(1)大管棚施工xx隧道V级围岩洞口段及部分V级围岩浅埋、断层破碎带等设计 采用长管棚超前支护。大管棚采用热轧无缝钢管,管棚长18m,直径108mm、厚5mm,环向间距 3根/m,外插角35°,压注水泥砂浆。采用管棚钻机钻进管棚,管棚钻设分两步进行,隔孔钻设 ,先钻设奇数号注浆花管管棚