北京大尖山隧道

陕西铁路工程职业技术学院 毕 业 设 计 (论 文 ) （2009 2010 学年 第 一 学期） 题目 ： 北京大尖山隧道 DK52+800DK73+587.5 施工组织设计 系 别： 铁 道 工 程 系 专 业： 城市轨道交通工程 班 级： 轨 道 3072 学生姓名： 李 明 明 指导教师： 王 庆 国 完成日期： 2010 年 01 月 欢迎乘坐高铁和谐号动车组列车 无忧高铁 陕西铁路工程职业技术学院 毕业设计（论文）任务书 班 级 轨道 3072 学生姓名 李明明 指导教师 王庆国 设计（论文）题目 北京大尖山隧道 DK52+800DK73+587.5 段施工组织设计 主要 研究 内容 1.隧道的设计要求和方案 2.隧道的施工方法以及施工工艺流程 3.工程测量与监控测量 4.隧道养护的要求 主要技 术指标 或研究 目标 1.隧道进洞方法和隧道的开挖支护必须合理采用套拱法进洞和围岩支护按照要求进 行已确保隧道的安全 2.初期支护洞壁喷射混凝土每层厚度不得超过 5cm 3.管棚注浆必须水泥浆-水玻璃浆液，注浆压力采用 0.61.0MPa，水泥浆水灰比为， 0.610.81 4.混凝土、不低于设计强度 C50，弹性模量不低于设计值 4.2104Mpa 5.测量和监控精度符合工程测量规范 、 地下铁道、轻轨交通工程测量规范 的要求 基本 要求 1.严格按照施工设计图纸及文件进行施工 2.几种施工方法符合要求尽量减少施工难度 3.工程测量严格按所要求的精度建设 4.工期、进度及劳动力、机械的安排按照规定进行 4.在施工过程中，能够保证正常的供水，供电，设计中人员及机械的分配达到连续， 循环工作，设计的各中施工方法能最大限度的满足工程质量并减少工程 造价。 5.保护方案能最大程度减少对生态环境的破坏。安全设施要最大限度的减少不安全 因素，使工程施工达到安全，环保，短期，文明，高质量。 主要参 考资料 及文献 1.客运专线桥涵工程质量验收暂行标准 2.经批准的设计文件及铁道第四勘察设计院设计的施工图纸等。 3.铁道部、北京铁路局有关文件及其它相关技术标准及规范。 4.铁道部客运专线工程设计规范、施工规范、验标及施工技术安全规则等。 5.现行铁路施工、材料、机具设备等定额。 6.现场实地勘察资料。 2 陕西铁路工程职业技术学院 毕业设计（论文）评审表一 （指导教师用） 班级：轨道 3072 姓名： 李明明 学号：03302070235 评价内容 具 体 要 求 分值 评分 调查论证 能独立查阅文献和调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。 10 实验方案设计与 实验技能 能正确设计实验方案，独立进行实验工作。 20 分析与解决问题 的能力 能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确 处理实验数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的 结论。 20 工作量、 工作态度 按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工 作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。 20 质 量 综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结构严 谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用 语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完 备、整洁、正确；论文结果有应用价值。 20 创 新 工作中有创新意识；对前人工作有改进或突破，或有独特见解。 10 成 绩 100 指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日 注：各专业可根据自己的具体情况，制定出适合本专业的毕业设计（论文）的具体要求和评分标准。 欢迎乘坐高铁和谐号动车组列车 无忧高铁 陕西铁路工程职业技术学院 毕业设计（论文）评审表二 （评阅人用） 班级： 轨道 3072 姓名：李明明 学号：03302070235 评价内容 具体要求 分值 评分 资料利用 查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力和自己的见解。 15 论文质量 综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分， 结果严谨合理；实验正确，计算准确，分析处理 科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编 号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确； 论文结果有应用价值。 50 工作量、难度 工作量饱满，难度较大。 25 创 新 对前人工作有改进或突破，或有独特见解。 10 成 绩 100 评阅人评语： 评阅人签名： 年 月 日 4 注：各专业可根据自己的具体情况，制定出适合本专业的毕业设计（论文）的具体要求和评分标准。 陕西铁路工程职业技术学院 毕业设计（论文）答辩情况记录 （答辩委员会或答辩小组用） 班级：轨道 3072 姓名： 李明明 学号：03302070235 对学生回答问题的评语 答 辩 题 目 正确 基本正 确 经提示 回答 不正确 未回答 欢迎乘坐高铁和谐号动车组列车 无忧高铁 答辩委员会（或小组）评语： 成绩： 答辩负责人签名： 年 月 日 陕西铁路工程职业技术学院 毕业设计（论文）总成绩评定表 班级 轨道 3072 姓名 李明明 学号 03302070235 设计（论文）题目 北京大尖山隧道 DK52+800DK73+587.5 段施工组织设计 指导教师评分 评阅人评分 答辩评分 总成绩 成 绩 6 系毕业设计（论文）领导小组审核意见： 小组组长签名： 年 月 日 注：毕业设计（论文）总成绩中，指导教师评分占 40%，评阅人评分占 20%，答辩评分占 40%。 第 I 页 共 页 铁 道 工 程 系 装订线 目 录 第 一 章 工 程 概 况 .1 1.1 编制依据1 1.2 工程范围及工程数量1 1.3 工程地质条件1 1.4 隧道设计3 1.5 节 隧道施工环境.3 第 2 章 现 场 的 施 工 现 状 4 第 3 章 施 工 总 体 安 排 及 施 工 方 案 4 3.1 隧道进洞方法与开挖支护4 3.2 止水帷幕施工16 3.3 B 断面端头加固袖阀管施.17 3.4 地表管线加固施工17 3.5 对元岗大桥桥基临时加固的预备措施17 3.6 管棚施工19 3.7 爆破施工20 3.8 A、B 断面隧道施工2 5 第 4 章 施 工 工 艺 .36 4.1 喷射混凝土36 4.2 钢筋网安设.37 4.3 格栅拱架加工与架立37 4.4 超前小导管、注浆小导管和锁脚锚管施工38 4.5 防水层施工42 4.6 仰拱施工43 4.7 二次衬砌施工44 4.8 衬砌背后注浆45 4.9 进洞 3m 前的井点降水. 46 第 5 章 工 程 测 量 与 监 控 量 测 .48 II 5.1 施工测量48 5.2 监控量测49 第 六 章 工 期 、 进 度 及 劳 动 力 、 机 械 的 安 排 54 6.1 A、B 断面施工总体安排5 1 6.2 工期计算51 6.3 时标网络图及施工总体进度横道图51 6.4 机械、设备进场表（表 6-3）53 第 7 章 应 急 准 备 及 处 理 56 7.1 洞内塌方55 7.2 洞内穿水55 7.3 出现流砂55 7.4 基坑上鼓56 7.5 路面塌洞56 第 8 章 施 工 注 意 事 项 56 第 9 章 保 证 措 施 .58 9.1 质量保证措施58 9.2 安全保证措施59 9.3 进度保证措施60 9.4 文明施工保证措施60 总 结 62 第 1 页 共 62 页 铁 道 工 程 系 装订线 北京大尖山隧道 DK52+800DK73+587.5 施工组织设计 第一章 工程概况 1.编制依据 1.1.1 北京大尖山隧道 DK52+800DK73+587.5 施工组织设计图纸和其他相关设计文件； 1.1.2 该段隧道工程的地质条件及所处环境、施工现状，结合我单位类似工程的施工经 验； 1.1.3 合同条款； 1.1.4 施工规范和验收标准； 1.1.5 业主批复的相关施工方案及会议精神。 1.2. 工程范围及工程数量 1.2.1 左线 ZDK0+645.801ZDK0+726.815，计 81.014m 的隧道施工，右线 YDK0+645.8YDK0+728.118 ，计 82.318m 隧道施工。 1.2.2 该段里程地表加固:施喷桩、袖阀管、摆喷桩等施工管理。 1.2.3 工程数量见工程数量表（略） 。 1.2.4 本施工组织设计的重点是实施 B 断面，里程为 YDK0+729.418 694.365。 1.3 .工程地质条件 1.3.1.隧道地质概况 隧道地处剥蚀丘陵地带，植被发育，自然坡度 30 度，表层为褐黄粉质色粘土，硬塑， 厚 216m,下覆石炭系上中统壶天群灰岩、白云质灰岩，灰色，灰白色，弱风化，产状 142/61，地下水发育。其中 IDK132+920IDK133+135 为浅埋段，土层较厚，岩溶 较发育。 1.3.2.围岩类别及初级支护、衬砌类型 2 见表 1-1、1-2 表 1-1 是各级围岩长度表 类别 类 类 类 合计 长度（m） 710 305 283 1298 占隧道总长 54.7 23.5 21.8 100 1.3.3.工程特点 本隧道为铁路双线隧道，比单线隧道开挖断面较大，对开挖过程中确保隧道洞室安全 稳定要求更高。 表 1-2 各类衬砌支护参数表 初期支护 二次衬砌 锚杆 钢支架 拱墙 仰拱衬砌 类型 25#喷 砼(cm) 部 位 直径 () 长度 (m) 间距 (m) 规格 间距 (m) 厚度 (cm) 厚度 (cm) 拱 13、墙 及仰拱 13 拱 墙 拱 25、墙 22 3.0 环 1.2 纵 1.0 40C25 40C25 级 围岩 下锚 段(一) 拱 13、墙 及仰拱 13 拱 墙 拱 25、墙 22 3.0 环 1.2 纵 1.0 40C25 40C25 级 围岩 下锚 段(二) 拱 13、墙 及仰拱 13 拱 墙 拱 25、墙 22 3.0 环 1.2 纵 1.0 45C25 45C25 第 3 页 共 62 页 铁 道 工 程 系 装订线 拱墙 23 、 仰拱 23 拱 墙 拱 25、墙 22 3.5 环 1.0 纵 1.0 HW150 型钢 1.0 45C25 45C25 拱墙 25 、 仰拱 25 拱 墙 拱 25、墙 22 4.0 环 1.0 纵 0.8 HW175 型钢 0.8 或 1.0 45C25 45C25 注：表中表示网喷砼，表示素砼，表示聚丙烯网喷砼，表示中空注浆锚杆，表示砂浆锚杆所处地质情况 较差，级围岩地段占 20%以上，无、级围岩，难以实施全断面快速掘进施工。 在隧道中部存在一处浅埋段，最小埋深约 8 米，属于级围岩，稍有不慎，易引起塌 方冒顶，给施工造成困难，因此，确保安全通过浅埋段非常重要。同时，由于围岩类 别低导致施工工法及开挖断面转换多（有 CD 法和台阶法相互转换，有不同级别围岩地 段的开挖断面及下锚段开挖断面的转换） ，给施工增加了一定的难度。 另外，因本地地处岩溶发育地区，开挖前须做好超前预报，探明岩溶发育情况尤其重 要。 1.4.隧道设计 本矿山法工程为天河客运站华师站区间北段矿山法土建工程（支 YDK+645.80支 YDK0+728.118） ，长度 82.318m；隧道埋深 77.8m，按浅埋暗挖法原理进行设计，采 用复合式衬砌结构，即以大管棚注浆和超前注浆小导管、注浆导管、钢筋网、喷射混 凝土和钢架为初期支护，二衬模筑钢筋混凝土，初期支护与二次衬砌间设全包防水隔 离层。隧道为双线单洞矿山法隧道，有两种断面，即 A 型断面、B 型断面，其中 A 型断 面左线长 47.238m，右线长 48.565 m ，B 型断面左线长 33.776m，右线长 33.753 m。A 型断面开挖尺寸宽高12.900m9.308m，B 型断面开挖尺寸宽高 14.700m10.007m，两种断面之间采用错台变换。 具体详见图 1-1、图 1-2。 图 1-1 A 型隧道结构断面图 1.5.隧道施工环境 4 本段隧道北端与天河客运站连接，南端与盾构始发井连接，地面上方有北环高速公路 的元岗立交桥桥墩基础和广汕公路，桥墩基础底距隧道开挖顶部仅为 3.823m，广汕公 路共 12 个车道，进出城各 6 车道，交通繁忙，人流量大。地下管线比较多，埋置深 浅不一。具体详见图 1-8 隧道上方行车道状况图（略） 、图 1-9 地下管线状态图（略） 。 现场水电已通，施工场地与盾构共用，较狭小，需合理布置场地。 第二章 现场的施工现状 2.1 北段矿山法 B 断面隧道工程地面摆喷墙止水帷幕已施工完毕，现正在帷幕部位用 旋喷桩止水补强，A 断面暂未施工。在地面止水帷幕内外侧设置并施工了三组水位观 测孔及内侧施工了两个垂直降水井。管棚施工现已完成了 25 根，并注浆完成。从提供 资料显示，管棚施工时从管棚内带出的土体一共有 230 多方，而从管棚浆液喂入量达 到 310 多方，从地面沉降监测数据来看，管棚周围的空虚土体基本回填加固。引起重 视的是，在剩余的 15 根管棚施工过程中，严格控制注浆质量，对已注浆的管棚需要进 行抽检或补注，直到空虚土体全部充填满为止。 2.2 由于该隧道所处地理环境特殊，跨越元岗立交桥、广汕路和十余道给排水、通信 及煤气等管线，且所处地质较为复杂，穿插人工回填土、淤泥质土、粉质黏土、洪积 砂层，砂质黏性土，且地下水位较高，地层水较饱和。前期为保护元岗大桥、地表管 线、广汕路采取了一系列的加固措施，部分已施作完毕，剩余的正在进行实施。 2.3 B 断面管棚共 40 根，单根长度 35m，共 1400m， 受始发井施工影响，分两次打设 完成。现已施工完毕 25 根，但注浆有可能需补注完成。 2.4 洞口袖阀管施工正在进行，已钻孔完毕，并开始着手注浆。 2.5 管线加固的旋喷桩施工尚未进行，正在准备施工。 2.6 受地表加固及始发井圈梁施工影响，矿山法隧道施工尚未进行。 第三章 施工总体安排及施工方案 施工原则：重地上，管超前，严注浆，短开挖，强支护，快封闭，紧衬砌，勤量测， 速反馈。该段隧道施工，把地表工程措施放在第一位。即进洞前保质保量完成 B 断面 地表措施工程。施工时，结合现场实际情况将本段分为以下几个片区。 第 5 页 共 62 页 铁 道 工 程 系 装订线 3.隧道进洞方法 拟采用套拱法进洞。 3.1.1.套拱设计 本隧道拟采用套拱法进洞，以确保进口段隧道施工安全。套拱设计如图 3-1 所示 图 3-1 隧道进洞套拱设计图 3.1.2.拱部进洞 洞口段路堑开挖完成（拱部）进洞面后,安装两榀格栅,格栅宽 30cm,格栅间距 1m，格 栅底部设卧木及锁脚锚杆，两榀格栅用 22 钢筋拉接固定，拉接筋环向间距 1m。架 立格栅后立模网喷射 C20 砼,形成拱部棚状洞口。在此棚状洞口支护下按照 CD 法进洞 施工。 3.1.3.下部进洞 下部洞外路堑开挖根据 CD 法施工进程适时进行，开挖至下部套拱部位后，施做套拱砼 基础，架立下部套拱格栅与上述拱部格栅螺栓连接，再立模网喷砼。形成下部棚状支 护结构，再按照 CD 法施工。 各级围岩地段隧道施工程序及开挖支护 3.1.4.级围岩地段（CD 法）施工程序及开挖支护 3.1.5.围岩地段（CD 法）施工程序 级围岩地段采用 CD 法施工，根据 CD 法施工的特点，按横断面图来说开挖支护分六 步，仰拱浇筑分两步，仰拱回填一步，整体式衬砌一步。开挖前的超前支护穿插其间， 级围岩隧道段施工工序如表 3.3.-06 所示 3.1.6.地段（台阶法）开挖支护作业循环见表 3.3.-07 级围岩地段开挖支护作业循 6 环表 3.1.7.地段（台阶法）开挖支护月进度估算每循环进尺 0.8m，每天完成 1.33 个循环， 每天进尺 1.1m,每月进尺 33m，实际按每月 30m 安排施工进度。 3.1.8.级围岩地段（台阶法）施工程序及开挖支护作业 3.1.9.岩地段（台阶法）施工程序 级围岩地段采用短台阶法施工，见表 3-1 所示。 级围岩地段（台阶法）开挖支护作业循环 表 3-1 级围岩地段施工程序表(一) 施工 步骤 图示 施工工序说明 第 一 步 利用上一循环架 立的钢架施作隧道 侧 壁超前支护及导坑 侧 壁 22 水平锚杆超 前支护； 弱爆破开挖； 施做部导坑周边 的 初期支护和临时支 护，即初喷 4cm 厚 混凝土，架立格栅 钢架和 I18 临时钢 架，并设锁脚锚杆。 钻设径向锚杆后复 第 7 页 共 62 页 铁 道 工 程 系 装订线 喷混凝土至设计厚 度。 第 二 步 弱爆破开挖部； 导坑周边部分初喷 4cm 厚混凝土。接 长 H 型钢架和 I18 临时钢架，并设锁 脚锚杆。钻设径向 锚杆后复喷混凝土 至设计厚度。 表 3-2 级围岩地段施工程序表(二) 施工 步骤 图示 施工工序说明 第 三 步 在滞后于部一段 距离后，弱爆破 部。安装部分钢 架，接长 I18 临时 钢架。隧道周边部 分喷混凝土至设计 厚度。 8 第 四 步 灌筑部边墙基础 与部分仰拱及隧底 填充（仰拱及隧底 填充分次施作） 。 第 五 步 开挖部并施作导 坑周边的初期支护 和临时支护，步骤 及工序同第一步。 表 3-3 级围岩地段施工程序表(三) 施 工 步 骤 图示 施工工序说明 第 9 页 共 62 页 铁 道 工 程 系 装订线 第 六 步 开挖 部并施作 导坑周边的初期 支护和临时支护， 步骤及工序同第 二步。 第 七 步 在滞后于第六步 一段距离后，弱 爆破开挖部。 安装部分钢架， 隧道底周边部分 喷混凝土至设计 厚度。 表 3-4 级围岩地段施工程序表(四) 施工 步骤 图示 施工工序说明 10 第 八 步 拆除 I18 临时钢架， 灌筑部边墙基础 及部分仰拱及填充 （仰拱及隧底填充 分次施作） 。 第 九 步 根据监控量测结果 分析，待初期支护 收敛后利用衬砌模 板台车一次性灌长 部衬砌（拱墙衬 砌一次施作） 。 表 3-5 级围岩地段开挖支护作业循环表 循环进度（小时） 序 号 项 目 名 称 时间 （分） 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十 一 十 二 十 三 十 四 十 五 十 六 十 七 十八 1 测 60 第 11 页 共 62 页 铁 道 工 程 系 装订线 量 放 样 2 导管注 浆 120 3 开挖 240 4 初喷砼 60 5 架立格 栅 120 6 锚杆 180 7 复喷砼 180 合计 1280 说明：级围岩实际平均每两个作业循环施作一排超前小导管并注浆，此处仅为每循环平均打小导管注浆时间，摊 入作业循环时间。 表 3-6 级围岩地段施工程序表(一) 施工 步骤 图示 施工工序说明 12 第 一 步 先施作超前锚杆， 超前锚杆纵向间距 为 2.0m,环向间距 30cm。钻爆法开挖 上台阶，架立上 台阶 HW150 钢架， 并与上一作业循环 已架立的钢架联结， 再网喷聚丙烯纤维 砼。 第 二 步 与下台阶拉开一定 的距离（不超过 5m）钻爆法开挖下 台阶。架立格 栅并与上台阶已架 好的格栅用螺栓连 接。 表 3-7 级围岩地段施工程序表(二) 序 号 项目名 称 时间 (min) 循环进度(小时) 1 超前锚 杆 120 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 第 13 页 共 62 页 铁 道 工 程 系 装订线 2 测量布 孔 60 3 台车就 位 60 4 钻孔 300 5 装药起 爆 60 6 通风排 烟 30 7 找顶 30 8 出碴 180 合计 840 说明：级围岩实际平均每两个作业循环施作一排超前锚杆，此处仅为每循环平均打锚杆时间，摊入作业循环时间。 3.2.1. 级围岩地段（台阶法）施工月进尺估算 每个作业循环时间为 14 小时，每天计完成 1.7 个循环，折合月进度为 51 米，实际进 尺按 50m 计。 3.2.2. 级围岩地段（台阶法）施工程序及开挖支护作业循环 3.2.3. 级围岩地段（台阶法）施工程序 级围岩地段采用台阶法施工，施工工序见表 3.3.-10。 表 3-8 级围岩地段施工程序表(一) 施 工 步 骤 图示 施工工序说明 14 第 一 步 第 二 步 表 3-9 级围岩地段施工程序表(二) 施 工 步 骤 图示 施工工序说明 第 15 页 共 62 页 铁 道 工 程 系 装订线 第 三 步 施作仰拱衬砌及隧 底填充（仰拱及隧 底填充分次施作） 第 四 步 根据监控量测结果 分析，待初期支护 收敛后利用整体式 模板台车浇筑拱墙 砼。 表 3-10 级围岩地段（台阶法）开挖支护作业循环表 序 号 项目名 称 时间 (min ) 循环进度(小时) 1 测量布 孔 60 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 2 台车就 位 60 16 3 钻孔 450 4 装药起 爆 120 5 通风排 烟 30 6 打顶 30 7 出碴 270 合计 1180 3.2.水帷幕施工 止水帷幕施工已完毕，有其专项施工方案，在此不详述。 3.2.1 根据水位观测及管棚施工时的涌水量，目前止水帷幕渗水量比较大，原因如下： （1）施工场地内地下树根较多，树根深度多在 36m，摆（旋）喷高压水无法穿透树 根，使一部份摆喷的喷射半径受到影响，造成桩与桩之间的连接效果不好； （2）地下管线较多，管径较大，B 断面隧道有三个位置的摆（定）喷孔距大于 1.6m 达到 2m，喷射距离过大影响止水墙的质量； （3）在与连续墙交接部位，在连续墙背后易形成集水通道，在摆喷桩施工时，亦出现 漏浆和喷射过程中冒浆中断的现象，导致摆喷墙在施工时与混凝土墙的交接效果不好， 所以该部位是个薄弱点。 3.2.2 止水帷幕补强措施： （1）树根的分布规律难以把握，现设在摆喷墙轴线两桩心中部，用旋喷桩补强，桩深 23m（见图 3-2） ； 第 17 页 共 62 页 铁 道 工 程 系 装订线 图 3-2 止水帷幕 （2）地下管线底部用骑缝式斜孔压密注浆补强； （3）摆喷与连续墙的搭接部位在两侧分设两个压密注浆孔，孔深 23m。 3.3.B 断面端头加固袖阀管施工 袖阀管施工有专项方案，在此仅做简述。袖阀管施工第一排从连续墙 0.4m 开始施作， 每排间距 1.0m，孔深 8.519.5m，呈梅花形布置。现袖阀管施工队袖阀管安装已施工 完毕，并开始注浆。预计 7 月 24 日前将完成 B 断面端头加固袖阀管施工项目。其施 工工艺流程见图 3-2。 18 图 3-3 袖阀管注浆施工工艺流程图 3.3.1 钻孔，根据各组注浆参数表要求，各孔钻进深度 8.519.5m 不等，用泥浆护壁， 一次钻孔到底，提出钻具。 3.3.2 当砂层较厚，孔内塌孔时，用 91 套管护孔到底，待孔内注入套壳料，下入注 浆外管后，才将 91 套管提出孔外。用 PW-120 泥浆泵，向孔内注入套壳料，注满为 止。套壳料配方: 水泥:黏土:水=1:1.5:2(重量比，配方由现场试验最后确定)。向孔 内下注浆袖阀管，长度 19.50m。注浆用 PW-150 注浆泵，根据各组注浆参数表要求， 从孔底自下而上分段注入注浆液。注浆次序，每次都必须跳开一个孔进行注浆。以此 类推，进入下一工作循环。 3.4 地表管线加固施工 第 19 页 共 62 页 铁 道 工 程 系 装订线 由于隧道顶面管线较多，管径较大，特别是 1200 的混凝土给水管和 1500 的排水 管，在施工时容易由于地表沉降而引起破坏，所以隧道开挖前对这些管线的地层进行 加固保护，具体措施如下： 3.4.1 采用旋喷桩； 3.4.2 沿管线两侧布置，桩径 1000，间距 1000mm； 3.4.3 保护的重点为给水管和排水管等管线; 3.4.4 管线加固预计从开工之日起 40 日完工。 3.5.对元岗大桥桥基临时加固的预备措施 B 断面隧道虽然不在元岗特大桥桥基底下，但是与 50 号、51 号、52 号桥基比较近， 在管棚和隧道施工时的疏水的地面沉降会影响到该范围内，所以需要对其进行有效的 保护。 首先对桥基加强监测，结合水位监测，掌握疏水对桥基沉降的影响程度。同时对桥基 采用以下保护措施。 3.5.1 在桥基附近设的水位观测井做成直径为 500mm 大的灌水井，在必要时回灌水对 地下水及时补充。 3.5.2 为保证施工安全，拟在桥基附近各设 35 排袖阀管，间距 1m，进行注浆加固， 形成幕墙，避免隧道开挖时引起地面沉降。 3.6 管棚施工 大管棚施工有专项方案： 3.6.1 洞内管棚在拱部 120范围布置，环向间距 40cm， 管棚孔口位置沿隧道开挖线 外 200mm 布置。根据以往管棚施工经验，钻杆钻进过程中约有 2%的挠度，考虑施工及 机械误差，为确保管棚不侵入隧道开挖断面，且尽量减小管棚与开挖轮廓线之间的高 度，减少拱顶坍塌，大管棚外插角控制在 12之间。 3.6.2 B 断面管棚共 40 根，管棚单根长度 35m，共 1400m。受始发井施工的影响，分 两次打设完成。管棚采用直径 108mm，壁厚 6mm 的无缝钢管，分节安装。每节长度 36m， 每两节之间用丝扣连接。相邻两根钢花管的接头错开不小于 1m。无缝管上钻 孔注浆，呈梅花形布置。 3.6.3 管棚注浆采用水泥浆-水玻璃浆液，注浆压力采用 0.61.0MPa，水泥浆水灰比 20 为 0.610.81，水玻璃波美度控制在 3035Be，浆液扩散半径为 0.60.8m。施 工中应根据实际地质情况，在现场对浆液配合比适时调整。 3.6.4 由于管棚施工时存在流水涌砂现象，管棚钻孔采用跟管钻进，并在管棚孔口设置 止砂阀，防止砂从管内涌出造成地面沉降。管棚注单液浆，使隧道拱部的砂层固结， 防止开挖时出现顶部漏砂现象。 3.7 爆破施工 3.7.1 围岩地段爆破方案 级围岩地段地层岩性为土质，采用人工开挖或风镐开挖，人工或风镐挖不动的硬土， 采用弱爆破法开挖。 3.7.2 级围岩地段爆破设计 级围岩地段采用短台阶法开挖，台阶长度不大于 5m。炮孔布置及装药参数如图 3-4 所示 图 3- 4 级围岩爆破设计图 3.7.3.级围岩地段爆破设计 级围岩地段采用台阶法施工，上下台阶间距 23m。炮孔布置及装药参数如图 3-5 所 示。 3.7.4.主要爆破参数的选定 3.7.5 爆破试验确定爆破参数 第 21 页 共 62 页 铁 道 工 程 系 装订线 施工前首先要根据地质调查结果，选择有代表性的位置，采 图 3-5 级围岩爆破设计图 用利文斯顿爆破漏斗理论，进行现场爆破试验，提出爆破参数。 3.7.6 周边眼 周边眼光爆参数的选择：包括周边眼间距 E，炮眼密集系数 m，最小抵抗线 W，不耦合 系数 D，周边眼装药集中度 q。根据设计提供地质资料，结合我单位以往施工经验，本 隧道初步设计周边眼光爆参数可按表 3.3.-09 选取。 周边眼装药结构：本隧道周边眼爆破均采用不耦合装药及竹片、传爆线、小直径药卷 间隔装药结构。 破碎地段，周边眼采用钻密眼，人为切开一条缝不装药或隔孔装药措施。 3.7.7 掏槽眼 表 3-11 周边眼光爆参数表 围岩级别 装药不耦合 系数 D 周边眼间距 E （cm） 周边眼最小 抵抗线 W 相对距 E/W 周边眼装药 集中度 （kg/m） 1.251.50 4560 6080 0.801.00 0.250.40 1.502.00 3550 5070 0.801.00 0.150.25 22 2.002.50 2040 4060 0.500.80 0.070.12 注:表中 Q 系按 2 号岩石硝铵炸药计算,采用其他炸药时换算系数 K 按下式计算:K=1/2(2 号岩石炸药猛度/换算炸 药猛度+2 号岩石炸药爆力/换算炸药爆力)宜选用复式楔型掏槽，单侧掏槽眼的行间距及列间距控制在 30cm 内，并 采用分段起爆方式。 3.7.8 炮眼布置方式 周边眼、内圈眼环形布孔，掘进眼采用线性布孔方式。 3.7.9 装药量计算 先根据周边眼的装药集中度和掏槽眼的装药长度进行周边眼和掏槽眼的药量计算，其 他炮眼按式（1）计算，按式（2）复核，科学进行药量分配。 单眼装药量计算公式 q=kawL 式（1） 总装药量计算公式 Q=kLS 式（2） 式中 K-单位炸药消耗量，0.721.27kg/ a-炮眼间距，m； w-炮眼爆破方向的抵抗线，m； L-炮眼深度，m； S-开挖断面积， ； -炮眼部位系数，按表 3-12，表 3-13 选取。 表 3-12 级围岩炮眼部位系数表 炮眼 部位 掏槽 炮眼 扩槽 炮眼 掘进 槽下 掘进 槽侧 掘进 槽上 内圈 炮眼 二台 炮眼 底板 炮眼 23 1.52 1 1.2 1 0.81 0.81 预 0.50.8 光 1.2 1.5 1.52 表 3-13 级围岩炮眼部位系数表 炮眼 掏槽 扩槽 掘进 掘进 掘进 内圈 二台 底板 部位 炮眼 炮眼 槽下 槽侧 槽上 炮眼 炮眼 炮眼 1020 1. 2 1 0.95 0.9 0.85 1.05 0.6 3.7.10 起爆顺序安排 实施光面爆破，从掏槽眼开始，由内向外，最后是周边光面爆破。 第 23 页 共 62 页 铁 道 工 程 系 装订线 钻孔机械及各部位钻孔安排 根据本隧道围岩级别和拟采用的施工方法，本工程拟以掘进台车并利用风动钻岩机钻 孔为主，钻孔台车辅助钻孔的方式配置钻孔机械。 具体安排：级围岩 CD 法开挖地带，由于各分部开挖断面较小，拟主要采用风动凿岩 机钻孔。 级围岩采用短台阶法地段，上台阶采用风动凿岩机钻孔， 下台阶尽量采用钻孔台车钻孔。 级围岩地段采用台阶法地段，由于上下台阶较短，尽量采用钻孔台车钻孔，以缩短 钻孔时间，加快施工进度。钻孔台车不能钻到位的地段，则改为风动凿岩机钻孔。 钻爆施工程序 钻爆程序详见图 3-6 图 3-6 隧道钻爆施工程序图 放样布眼 钻眼前，用激光指向仪精确定向，经纬仪、水平仪、钢尺相配合，测量人员用红油漆 准确给出开挖断面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不超过 5cm（距开挖面每 50 米埋设一个中线桩，每 100 米设一个临时水准点） 。 泡孔定位机具准备 爆破设计 机具就位 接风水电 钻孔 清孔 装药 联网排烟 通风排烟 装碴运输 确定爆破参数 试爆 效果 24 定位开眼 采用钻孔台车或风动凿岩机钻眼，其轴线与隧道轴线要保持平行。就位后按炮眼布置 图正对钻孔。对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高，开眼误差控制在 5cm 以内。 钻眼 按照不同孔位，将钻工定点定位。钻工要熟悉炮眼布置图，要能熟练的操作凿岩机械， 特别是钻周边眼，一定要由有丰富经验的老钻工司钻，有专人指挥，确保周边眼有准 确的外插角（眼深 3m 时，外插角3 度；眼深 5m 时，外插角 2 度） ，使两茬炮交界 处台阶不大于 15cm。同时，根据眼口位置岩石的凹凸程度调整炮眼深度，保证炮眼底 在同一平面上。 清孔 装药前，用炮钩和高压风将炮眼内石屑刮出吹净。 装药 装药需分片分组，按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座” ，要 定人、定位、定段别，不得乱装药。 所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于 20cm。 .联结起爆网路 按设计的联接网络实施。起爆网路为复式网路，以保证起爆的可靠性和准确性。联结 时要注意：导爆索的连接方向和连接点的牢固性；导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷 管连接次数应相同；引爆雷管用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端 10cm 以上处，网路 联好后，要有专人负责检查。 .非点炮人员撤离到安全区后才能引爆。爆破后，如有瞎炮，要进行专门处理， 并及时检查光爆效果，分析原因，进一步调整爆破设计。 工法转换方案 “CD 法”向台阶法转换 在掘进过程中，运用地质超前预报手段，及时撑握掘进前方围岩级别变化，一旦探明 围岩级别将发生变化，立即着手进行工法转换的准备工作。 计划在 3m 之内完成工法转换过渡，由于 CD 法分六部施工，一、四部位置位于上台阶 第 25 页 共 62 页 铁 道 工 程 系 装订线 位置，因此当一部撑子面掘进至或级围岩后，考虑要继续向前开挖。同理当四部 挖至时也如此开挖并与一部向前开挖的空间汇合。当级围岩最后五、六步开挖至围 岩变化段时，从而自然形成了上下台阶。 台阶法向“CD 法”转换 与上述方法相反，从台阶法的一侧直接开挖侧导洞，下台阶跟进，即可形成 CD 法施工。 加强地面监测，实行信息化施工 （1）加强沉降收敛观测，依据沉降收敛的动态变化及时反馈信息情况和调整监测频率， 依据沉降收敛信息及时调整支护参数和注浆参数，这样对洞内的岩层稳定和水的治理 提供了科学的依据，有关地下管线、桥基、路面的变化，可依据沉降状态信息，采取 对策，达到确保洞内和地面系统的安全。 （2）利用降水井和水位观测井的监测，及时掌握地下水位的动态及其分布规律，利用 水位信息分析与地表监测值在时间、空间的关系，分析井下疏水，地面降水与地面、 洞内主要建（构）筑物系统安全可靠的关系。 （3）投放萤光剂。在不同的时间段分别在水位观测孔内投入萤火剂，在降水井和出水 点进行水样采集分析，以利掌握水的流向、径流速度，水力梯度的信息，掌握地层水 力联系信息与沉降的关系，预测水的变化，实现对即将发生沉降值的预测。 （4）了解社会信息，对有助于矿山法施工和地面建（构）筑物的保护措施以资有效的 利用。 3.8 A、B 断面隧道施工 方法：全封水施工，人工配合小型挖机掘进，龙门吊出渣，大管棚、小导管超前支护， 注单、双液浆，格栅钢架喷混凝土，初期支护，人工挂设防水板，自制混凝土衬砌台 车衬砌，混凝土输送泵浇筑混凝土。 目的：减少地层疏水沉降，达到对广汕公路、地下管线及元岗特大桥 50 号、51 号、 52 号桥基少受疏水沉降影响。 3.8.1 左、右侧上导洞施工 根据现场实际情况，根据盾构的始发顺序，左线导洞先行，首先破除连续墙，即在连 续墙的上导洞中位开口，逐渐扩大，随时检查工作面的土体稳定情况和地下水的情况， 根据掌子面开挖的实际情况确定是否增加加固措施。加固措施为打小导管注双液浆封 26 闭。 开挖的土体利用 25t 龙门吊由始发井提升出洞，提升土斗的高度与隧道底板有一定的 高差，施工时在土斗指定摆放位置做成固定斜坡道，确保出渣车辆将渣顺利倒进土斗 中。 土方开挖与初期支护：破连续墙后，土方开挖进尺 0.5m， 并进行临时支护，喷护工作 面，按照里程与角度准确安设格栅钢架，以保证与右导洞的格栅钢架准确对接，同临 时支护的工字钢安装成环。施作锁脚注浆导管、安装钢筋网片、连接筋，施工侧壁注 浆导管及喷护好混凝土，创造成正式循环的条件。 上侧导洞正常开挖循环作业：42 小导管超前注浆支护，小导管长 4.5m， 循环进尺 3m，环向间距（避开管棚）0.2m，外插角 10。每次开挖一榀，进尺 0.5m，打设径向 注浆小导管，小导管长 4.5m 间距 1.0m1.0m ，外插角 45，依次推进。如工作面有 较大压力水时，根据掌子面开挖的实际情况确定是否增加加固措施。加固措施为钢筋 网喷射混凝土封闭工作面，打纵向小导管双液注浆。在每 3m 开挖段长内必须用风钻进 行探水，经探水认定工作面前方无水时，这段开挖才能进行，探水眼如果有较大压力 水，就需要进行双液注浆堵水。 附加工作：在下导洞开挖时，根据掌子面开挖的实际情况确定是否增加加固措施。加 固措施为：在左、右侧上导洞底板进行下导洞未破连续墙前的注浆封水工作。在上导 洞格栅刚架前 3m 范围内，向下导洞施作，向下注浆管注浆，每导洞环向下施工 7 根， 排距 500mm ，共 6 排。 每 3m 进尺持续时间见表 3-1，施工工艺流程见图 3-7。 每 3m 进尺持续时间表 表 3-14 工序 项目 时间 (h) 时间小计（h） 测量放样 3 超前小导管 8 开挖 10 、 初喷混凝土 6 61 第 27 页 共 62 页 铁 道 工 程 系 装订线 径向小导管 10 挂网 6 测量校核 3 立格栅及型钢刚架 6 喷射混凝土 9 测量放样 图 3-7 施工工艺流程图 3.8.2 左、右侧下导洞施工 在上导洞推进不小于 8m 时才可施工下导洞。连续墙破除：破除顺序自上而下。破完连 续墙后按照里程与角度准确安装靠连续墙的两榀格栅刚架，喷射混凝土，并用网喷混 凝土厚度 200mm 封堵工作面。根据掌子面开挖的实际情况确定是否增加加固措施。加 固措施为：加设超前小导管，长度 4.5m，循环进尺 3m， 外插角 10，间距 40cm，并 打径向注浆小导管。如前方掌子面压力水较大时，沿隧道轴向打设土体改造注浆小导 管，长度 34.5m，间距 1.0m。 每 3m 进尺持续时间表 表 3-15 28 工序 项目 时间 (h) 时间小计(h) 测量放样 3 开挖 6 初喷混凝土 6 打注浆导管 9 挂网 6 立格栅及型钢刚架 9 测量校核 3 、 喷射混凝土 9 51 图 3-8 施工工艺流程图 3.8.3 中上导洞施工 上导洞施工必须在右线上导洞（即后开的上导洞）开挖推进不小于 8m 后才可进行。连 续墙的破除分两次进行，第一次沿格栅刚架一半的位置往下 1.61.8m 范围之内先予 破除，以开挖上导洞土体和安装格栅刚架喷混凝土。土体开挖进尺 0.7m，初喷混凝土, 第 29 页 共 62 页 铁 道 工 程 系 装订线 安装两榀格栅刚架打注浆小导管等。打顶部超前小导管，喷混凝土封闭上部工作面， 超前小导管注浆。根据掌子面开挖的实际情况确定是否增加加固措施。加固措施为： 按 1.0m1.0m 间距打土体胶结注浆小导管，并注双液浆，开挖过程探水前进（同 3.1） ，在保持导洞上台阶工作面平台的基础上，抓紧破除连续墙并施工上导洞下台阶， 安装中横联。视工作面压力水情况，可分段 24m 间距从左、右侧上导洞向中洞上台 阶打截水小导管 12 排并注浆，达到保护上台阶工作面无水施工的效果。 每 3m 进尺持续时间表 表 3-16 工序 项目 时间 (h) 时间小计 测量放样 3 超前小导管 10 开挖 10 初喷混凝土 6 注浆小导管 9 挂网 6 立格栅及型钢钢架 6 测量校核 3 喷射混凝土 9 测量放样 62 30 图 3-8 施工工艺流程图 3.8.4 中下导洞施工 在上导洞推进 68m 时，破除连续墙，分上下台阶开挖。首先安装前两榀格栅钢架， 安装网片，连接筋和打底板小导管，小导管间距 0.4m，42，长度 4.5m，与格栅焊接， 喷射完混凝土后注浆。根据掌子面开挖的实际情况确定是否增加加固措施。加固措施 为：如前进掌子面压力水较大时，进行工作面封水：沿左、右下导洞每隔 24m 向中 下导洞打截水小导管 2 排，并注双液浆。 每 3m 进尺持续时间见表 3-17，施工工艺流程见图 3-9。 表 3-17 工序 项目 时间 (h) 时间小计 测量放样 3 开挖 9 初喷混凝土 6 注浆小导管 9 挂网 6 立格栅刚架及竖撑 9 测量校核 3 60 第 31 页 共 62 页 铁 道 工 程 系 装订线 喷射混凝土 9 基面处理 6 图 3-9 施工工艺流程图 3.8.5 基面处理在中下导洞施工了 6m 之后，即准备施工二次衬砌（第循环 6m） 。二次 衬砌施工前，首先检查已有基面有否侵限，对侵限部位凿除处理，对其他未侵限部位， 割除尖锐物并用砂浆喷护一层找平，边墙部位平整度（矢高与弦长比）D/L1/6， 拱 部部位平整度（矢高与弦长比）D/L1/8 。