小断面隧道工程施工方案.docx

2.2.隧道工程施工方案2.2.1.总体施工方案(1)总体施工思路坚持采用综合的超前地质预报措施；努力提高隧道施工的机械化程度；坚持围岩监控量测、实施隧道信息化动态设计施工。(2)总体施工方案本标段隧道采用小型运输机械无轨运输方案。根据工期安排，隧道全部安排平行施工。隧道按新奥法组织施工，严格遵循“超前探、管超前、弱（不）爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测、紧衬砌”的原则。用先进的探测和量测技术取得围岩状态参数，通过对信息、数据的综合分析和处理，判定地质变化，反馈于设计和施工，实行动态管理信息化施工。施工准备阶段完成临时施工便道，架设供电线路，铺设供水管路；洞口场地开挖完成后，安装和修建隧道供风、供水、供电、混凝土生产、钢构件加工等设备与设施；砌筑洞顶截排水沟，进行洞顶地表加固，开挖洞口土石方；尽早修建洞口段衬砌及洞门，以策安全。明洞按明挖法施工，暗洞按锚喷构筑法施工，加强超前地质探测与预报，加强围岩量测，实现施工信息化，并实施掘进（钻、爆、装、运）、锚喷（拌、运、锚、喷）、衬砌（拌、运、灌、捣）等三条机械化作业线。运用开挖掌子面地质素描、TSP203地震波反射法、超前水平钻探等对崩塌、黄土、膨胀土、采空区等进行综合超前地质探测和预报，提前预测地层情况，根据不同的岩层和岩性及地质情况采取相应的措施进行有效处理以改善围岩状况，达到安全、高质量施工的目的。具体做法如下：(1)针对隧道各种围岩级别选定出合理的钻爆及支护方案。保证隧道每次开挖进尺及超欠挖控制，在保证了隧道施工安全可靠的前提下控制支护循环时间，并做到经济合理。(2)根据隧道空间断面的特点，隧道单口掘进小于1Km时采用压入式通风。隧道单口掘进长度大于1km，采用混合式通风。两台轴流风机分别供风、抽风的通风方式。尽量减小通风系统所占空间，又能满足通风要求。(3)由于隧道净空小、宽度窄,不能满足大型施工机械的操作场地要求,考虑了采用小型运输机械无轨出渣方案，避车洞的设置数量和间距可根据现场实际情况进行调整，选择合适的运输方法运输，使之做到车辆转换间不消耗施工时间。(4)对施工每循环进尺所需用的机械、人员等配备情况进行了详细分析，并在此基础上计算出每月、每年的施工进度，保证工期要求。(5)以类似隧道施工经验为基础，保证该隧道施工的各种方法、安全管理、文明施工等满足工期、质量、环保要求。2.2.2.主要工序施工方案2.2.2.1.隧道开挖方案隧道开挖方案详见“表2-2-1隧道总体开挖方案表”。表2-2-1隧道总体开挖方案表围岩类别施工方案备 注黄土隧道以WZL-60立爪挖掘装载机开挖为主，辅以微震光面爆破，人工风镐、铁锹配合开挖，以减轻对围岩的扰动和破坏。根据招标文件的工期要求，本标段计划级围岩开挖进度252m/月、级围岩开挖进度238m/月。石质隧道人工手风钻造孔，短进尺、小药量、弱爆破、周边孔光爆。隧道开挖作业施工工艺流程：开挖爆破出渣初支下一循环。2.2.2.2.隧道支护及衬砌方案隧道支护及衬砌施工方案见“表2-2-3隧道支护及衬砌方案表”。表2-2-3隧道支护及衬砌方案表序号工程名称施工方案1隧道1进口段：岩性主要为黄土状粉土及黄土，围岩级别为级围岩，设计采用复合式衬砌：9号矿用工字钢+挂网喷浆(T=80mm)+砌碹(T=200mm)复合式衬砌，铺底厚度T=200mm。其中黄土状粉土段增加注浆小导管超前支护。洞身段：岩性主要为黄土及中风化砂岩、泥岩，围岩级别为级围岩，设计黄土段采用9号矿用工字钢+挂网喷浆(T=120mm) 衬砌，铺底厚度T=100mm。设计基岩段采用锚网喷支护，支护厚度T=100mm，不铺底。跨省道加强支护段：穿越省道段隧道岩性主要为中风化砂岩、泥岩，围岩级别为级围岩，设计采用加强支护，支护形式为采用9号矿用工字钢+挂网喷砼80mm+单层钢筋砼砌碹350mm，工字钢支架排距为600mm，铺底厚度T=200mm。出口加强支护段：岩性主要为中风化砂岩、泥岩，围岩级别为级围岩，设计采用复合式衬砌：9号矿用工字钢+挂网喷浆(T=80mm)+砌碹(T=200mm)复合式衬砌，不铺底。2隧道2（1）进口变断面段（），级围岩,设计采用复合式衬砌：初期支护采用9号矿用工字钢+挂网喷浆80mm，二次衬砌200mm，铺底100mm，工字钢间距1000mm。（2）进口岩性过渡段（），级围岩,设计采用复合式衬砌：初期支护采用9号矿用工字钢+挂网喷浆80mm，二次衬砌200mm，铺底100mm，工字钢间距1000mm。（3）洞身段（），级围岩,设计采用复合式衬砌：初期支护采用9号矿用工字钢+挂网喷浆80mm，二次衬砌200mm，铺底200mm，工字钢间距1000mm。（4）洞身加强段（）级围岩,设计采用复合式衬砌：初期支护采用9号矿用工字钢+挂网喷浆80mm，二次衬砌200mm，铺底200mm，工字钢间距600mm.（5）出口段（），级围岩,设计采用复合式衬砌：初期支护采用9号矿用工字钢+挂网喷浆80mm，二次衬砌200mm，铺底200mm，工字钢间距1000mm。3隧道3（1）进口段（），设计采用复合式衬砌：初期支护采用9号矿用工字钢+挂网喷浆80mm，二次衬砌200mm，铺底100mm。（2）进口延伸段（），设计采用复合式衬砌：初期支护采用9号矿用工字钢+挂网喷浆80mm，二次衬砌200mm，铺底100mm。（3）洞身I段（），设计采用金属网+9号矿用工字钢棚支护，T=120mm。（4）过度段（），支护同洞身I段。（5）洞身II段（），采用锚网喷T=80mm。（6）出口段（），设计采用复合式衬砌：初期支护采用9号矿用工字钢+挂网喷浆80mm，二次衬砌200mm，铺底100mm。（7）车洞：硐室长4.5m，宽3.5m，本隧道内共设置7个，设计采用锚网喷支护，T=100mm。4隧道4（1）进口段（），设计采用复合式衬砌：初期支护采用9号矿用工字钢+挂网喷浆80mm，二次衬砌200mm，铺底100mm。（2）洞身段（），设计采用复锚网喷T=80mm支护。（3）出口段（），设计采用复合式衬砌：初期支护采用9号矿用工字钢+挂网喷浆80mm，二次衬砌200mm，铺底100mm。（4）避车洞：硐室长14m，宽3.5m，本隧道内共设置4个，设计采用锚网喷支护，T=100mm。2.2.2.3.隧道出碴方案(1)出碴机械的选择综合考虑隧道空间、工期计划等因素，安排满足施工场地要求及保证施工循环时间的出渣机械，再以人工配合的出渣方案。目前市场上满足该隧道工程场地要求的扒渣机为WZL-60挖掘装载机，该机外形尺寸为4740mm长*1550mm宽*1720mm高，装渣能力约为60m3/h，可以满足施工场地要求。谷堆坪隧道、史村沟隧道、王窑科采用有轨运输，梭式矿车出渣，电瓶车牵引。黑子沟隧道采用无轨运输，自卸三轮车承担支洞进行材料运输及出碴，市场上最小的翻斗车辆车箱尺寸为2.0m长1.5m宽0.6m高，标准载重3.0t，隧道断面不能满足在车辆交叉的要求，加上隧道还需放置混凝土喷射机等较大型的作业机械。为此，在隧道内每隔一段距离开凿避车洞，作为隧道内出渣车辆交叉的需要，又能作为放置其它施工设备的临时场地。临时措施主要为增加避车洞及其相应的工作。有轨运输布置： 1）施工过程中为了确保施工安全，要求二衬衬砌紧跟开挖面，部分隧道采用有轨运输方案。出渣运输采用轮轨式WZL-60挖掘装载机装渣，电瓶车牵引2.5 m3梭式矿车到弃渣场，梭式矿车自卸渣。混凝土施工用湿喷机、混凝土输送泵、混凝土输送车皆由电瓶车牵引运输。运输轨道采用22Kg/m钢轨，轨距600mm，采用木枕，枕木采用尺寸150 mm150 mm1200 mm。在装卸点前股道设置信号，在各列车梭式矿车尾部设置红色闪灯，机车凭信号行车，信号可人工控制。梭式矿车应安装自动制动装置(气压失压制动控制系统)，以防止梭式矿车溜车或在运行中脱钩后，造成安全事故。隧洞采用单线，主洞内每300m设调车道，调车道长30m。2）行车调度单车错车道布置及调车方法详见图2-2-1。在倒运渣场设调度车场、检修线和存车场。出渣和其它各种轨行车辆必须严格按照在施工过程中编制的运行图运行，保证行车安全。在进入工作面和侧向通过道岔时，减速行驶。道岔由专人负责按行车组织方式扳动。统一服从行车调度指挥。经常检查车辆的制动系统，保证车辆制动有效。行驶中司机加强暸望，发现危及行车安全的情况，及时制动停车。统一行车标志和信号。每月定期进行线路养护。各工作面出渣集中连续进行，以保证每个工作面的循环作业时间。图2-2-1 单车错车道布置及调车方法示意图 (2)避车洞设置避车洞为出渣车辆交叉及施工设备的临时停放处，要考虑足够的空间，并在开凿时考虑相应的安全措施。为保证循环时间及转换流畅，拟对该隧道避车洞开凿深度为4.00m，宽3.0m，设置距离200m。(3)出碴方案开挖爆破完成后，采用扒渣机直接将渣体装入运输车辆，再由运输车辆将弃渣运输至指定位置；扒渣时人工进行配合，负责处理边角处或大块的渣体；运输过程中，遇到车辆交叉时，选择就近避车洞进行；在弃渣场的弃渣防护和排水设施施工完毕后方可弃渣，弃渣完毕后对其进行绿化治理。在出渣过程中，尽量避免各生产设备之间的干扰，对每个出渣循环时间进行统计，如不能满足要求，对辅助人员、运输设备等进行调整。由于隧道空间狭窄，出渣施工时特别注意机械与配合人员的相互配合，保证安全。出渣运输车辆经过其它施工地点和相互交叉时，提前报警通知。尽量做到不相互干扰，快速流畅。避车洞数量可根据循环时间做调整。避车洞数量越多，循环时间越短。相应的临时措施要增加，主要取决于计划工期。在装渣过程中，由于需要操作人员相互配合，考虑到需要统一指挥但工作面噪音大的特点，在扒渣机司机、皮带运输台架司机、运输车司机之间配置对讲机方便联系。另外，由于各种设备之间相对距离比较紧凑，各种设备在隧道内的移动速度在接近时控制在5km/h以内。2.2.2.4.施工测量方案本标段隧道测量工作配测量工程师和测量技工，共同完成测量工作。主要测量及监测仪器配置为：全球定位系统、全站仪、水准仪、数显式收敛计、激光隧道限界检测仪测量作业程序流程见“图2-2-2测量作业程序流程图”。 (1)控制网复测施工前根据设计院和业主技术部门现场进行的交接测量控制桩橛点及办理的相关手续，组织测量人员对交接的导线网点和水准基点进行反复复核测量，复核导线点的坐标和水准基点高程的准确性，测量结果经过平差后与所交的控制点结果进行对比，完全无误后作为施工用控制点。隧道每掘进300m或雨季前后各进行洞内外导线控制点联测一次。(2)高程控制图2-2-2测量作业程序流程图开工前交接桩控制网、水准基点开工复测控制网、水准基点加密防护施工中复测检查施工测量竣工施工测量测量成果报监理工程师及业主高程控制点的布设利用平面控制点的埋石作为高程控制点，如特殊需要时进行加密，加密的水准点精度不低于高程控制点的精度，其布置形式为附合水准线路。精密水准点的复测采用S1等级水准仪对所交精密水准点进行复测，往返测量。观测精度符合偶然误差2mm，全中误差4mm，往返闭合差8（L为往返测段路线段长，以km计）。两次观测误差超限时重测。当重测结果与原测成果比较不超过限值时，取三次成果的平均值。(3)施工测量洞内布置双导线，形成闭合导线，利用全站仪、水准仪等测量仪器，精确控制隧道施工。根据隧道洞口的设计结构和洞口地形标高，详细计算洞口边仰坡开挖边线的坐标和各桩中心坐标。利用附合导线与以上计算坐标的相对关系，使用全站仪在地面上放出洞口边仰坡开挖轮廓线，十米桩中心坐标点位，以放出的坐标点为中心放出开挖边线桩，控制洞口边仰坡的开挖。隧道洞身施工测量根据隧道设计文件，精确计算出线路百米桩的坐标及结构的相关尺寸和标高，并按每10m编制出本标段隧道标高表。测量工程师利用洞内测量控制点，及时向开挖面传递中线和高程；由测量班用断面测量仪测设隧道开挖轮廓线、支护钢架架立前后和二次衬砌立模前后轮廓尺寸，进行复核，确认准确后方可进行下道工序施工，并对混凝土净空断面应用激光隧道限界检测仪检查。在洞内进行施工放样时随时配带气压标、温度计，随时根据实际情况对仪器进行气压、温度的修正。(4)竣工测量每20m对已衬砌段隧道净空采用激光限界检测仪进行洞身净空检查，隧道洞身开挖贯通后,及时组织测量人员进行贯通测量。依据有关测量规范及测量结果,调整贯通误差,并将结果及时上报监理和业主有关部门。依据设计图纸检查完工后的结构物尺寸,如实填写检查结果,并将检查资料作为竣工资料一部分存档。(5)测量质量的保证措施测量桩点的交接，必须双方参与，持交桩表逐桩核对，交接确认，遗失的坚持补桩，无桩名者视为废桩，资料与现实不符的应予以更改。执行有关测量技术规范，按照规范技术要求进行测量作业检测，保证各项测量成果的精度和可靠性；测量放样的依据是施工图纸及相关规范，要求使用的图纸及规范必须盖“受控”章，确保其有效。定期组织测量人员与相邻施工单位共同进行洞内外控制点联测，保证控制点的准确性。所有现场测量原始记录，必须将观测者、记录者、复核者记录清楚且须是各岗位操作人员自己的签名。加强仪器的维修和保养，保持其良好状态，制定仪器维修和保养制度及周检计划，按时送检。2.2.2.5.超前地质预报及监控量测方案隧道超前地质预报及监控量测方案见“表2-2-4隧道超前地质预测预报及、监控量测方案表”。表2-2-4隧道超前地质预测预报及、监控量测方案表项目施 工 方 案地表建筑监控观测隧道施工前对隧道洞顶建筑物的裂缝、倾斜等既有病害进行细调查并记录，对已发现的病害作标记、摄片并绘图形成原始资料记录，施工中设观测点进行监控观测。超前地质预测预报全部采用全断面地质素描，在岩层接触带及断层破碎带段，采用TSP超前探测、超前水平钻探等手段。根据超前地质预测预报所获取的地质信息调整隧道的支护参数和施工方案，以确保工程质量和施工安全。监控量测施工中将现场监控量测作为工序引入作业循环，以量测资料为基础及时修正初期支护参数，确保二次衬砌施作时机，实施动态施工。沉降变形测量：埋设拱顶下沉量测测点，一般布置在拱中和两侧拱腰位置，每断面布置3点，当受通风管影响或者其它障碍时，可适当移动位置。净空收敛量测：净空变化量测基线一般地段设2条水平基线，埋深小于2倍开挖宽度地段和膨胀或偏压地段设4条基线，并根据围岩条件确定量测间距。测量方案复测设计院提供的GPS点，布设控制点导线网。控制测量采用全站仪施测，控制点的高程用精密水准仪测定。洞内引入双导线做校核，隧道中线埋设测点，在已衬砌好的边墙埋设水准点。2.2.2.6.机械化配套方案本着“实用先进、选型科学、着重工效、优化合理”的原则。根据本标段隧道工程量及工期要求，主要配备扒渣机，可移动皮带运输平台，电瓶车，翻斗运输车，湿喷机，风动凿岩机、TSP超前地质预报系统，超前地质钻机等先进机械设备。形成超前地质预报、开挖、出碴、支护多条机械化作业线，以提高机械化作业程度，保证隧道工程按期完工。机械化配套方案见“表2-2-5机械化配套方案表”。表2-2-5机械化配套方案表分类机械化作业线名称主要设备配套方案主要工序业线超前地质预测预报TSP超前地质预测预报系统、超前水平地质钻机等组成超前地质预测预报作业线。钻爆作业线风动凿岩机、空压机组成钻孔、装药、起爆作业线。出碴作业线扒渣机、可移动皮带运输平台、有轨运输出碴线或翻斗运输车组成无轨运输出碴线。初期支护作业线运输车、装载机、作业平台、混凝土喷射机组成钢筋网、钢支撑、喷砼初期支护作业线。辅助作业线高压供水变频恒压设备、高压水管组成供水作业线。高压供风电动压风机组成高压风作业线。供电变压器、内燃发电机、高压电缆组成供电作业线。通风排烟防尘射流风机、降尘设备组成隧道通风排烟防尘作业线。排水、降水污水泵、潜水泵等组成排水作业线。本项目机械设备配备要充分体现本投标人的管理水平，确保施工机械的相互匹配和效率的充分发挥。拟投入本工程的主要施工机械、设备见“表2-2-6各工作面拟投入主要施工设备表”。表2-2-6各工作面拟投入主要施工设备表序号名称型号数量备注1空压机22m31台开挖2装载机50B1台拌合站上料3轴流风机2*55KW1台通风4混凝土喷射机PZ-5-11台支护5水泵75KW、25KW1台排水6风枪Y284台开挖7风稿G102台开挖8搅拌机JDC3501台衬砌及铺底9钢筋调直机6-121台支护10电焊机4002台支护11变压器315KVA1台施工供电12发电机200KW/300KW1台施工供电13翻斗运输车3t6台出渣14扒渣机WZL-60型1台出渣15超前探孔钻机30KW1台地质预报16配电柜GGD2台施工供电17全站仪1台测量18水准仪1台测量19对讲机4台调度及出渣20输送泵1台衬砌2.2.2.7.劳动力配置方案根据本标段工程特点进行任务划分和组织劳动力。见表“表2-2-7劳动力配置计划表”表2-2-7劳动力配置计划表（每个工作面）工 种 每循环人员班次总人数职责管理人员313负责现场值班、调度、安全等测量员313负责隧道开挖放样、监控量测等风枪工5210开挖钻孔、锚杆钻孔等爆破工212爆破作业电工122负责风机、空压机操作及电路维修支护工5210锚杆、钢筋网、工字钢及喷射混凝土施工电焊工212洞外工字钢、网片焊接，洞内焊接安装钢筋工212负责钢筋网制作、安装混凝土工414摸板安装、混凝土浇筑及拌合站拌合作业机械工5210负责各种机械操作工作普工6212洞内、外临时施工及辅助施工总计602.2.3.隧道施工辅助作业方案2.2.3.1.施工供风方案在各隧道施工洞口处分别设一座空压机站，根据隧道的长度、用风量联装22m3/min电动空压机，供应洞内施工面所需高压用风。在施工前期高压电源未接通时均采用自备发电机驱动电动空压机供风。隧道开挖面工作风压不小于0.5MPa。高压风管采用50mm的无缝钢管，设在边墙底脚处，管子下面采用托架将其托起，托架固定在底脚的边墙上。随着洞子的延伸，高压风管分段接至工作面附近，在管端安装闸阀以便接至用风机具，闸阀至用风机具之间用高压皮管连接。主管道每隔200300m分装闸阀和三通，以备出现涌水时作为应急排水管使用，管道前段距开挖面30m距离主风管头接分风器，用高压软管接至各风动工具。空压机配备按洞内风动机械同时工作最大耗风量及管道漏风系数等计算。：安全系数电动取0.30.5。：空压机本身磨损的修正系数取1.051.10。：不同海拔高度的修正系数取1.0。：风动机具同时工作耗风量总和。：管道漏风系数取1.15。同时工作的各种风动工具耗风量：使用台数。：每台耗风量。：同时工作系数取0.85。：风动机磨损系数取1.10。一般隧道总风量按各工作面全部采用风动工具凿岩，开挖工作面按4台风枪考虑，每台耗风按4m3/min计；喷射混凝土每工作面配备1台湿喷机，每台耗风量按16m3/min计，根据计算所得总耗风量，每个隧道施工洞口需设一台22m3/min高压风机。2.2.3.2.施工供水方案采用高山水池或无级供水泵站供水。根据洞口附近水源情况，采用地面水源或地下水源，在每个洞口设60m3蓄水池一座，铺设50mm钢管输水供隧道用水，管道设在边墙底脚处，与输电线路另侧，管子下面采用托架将其托起，托架固定在底脚的边墙上，隧道工作面的水压不小于0.3MPa。2.2.3.3.施工防、排水方案(