建武汉至黄石城际铁路WHSG-3标段隧道实施性施工组织设计方案.doc

新建武汉至黄石城际铁路WHSG-3标段隧道实施性施工组织设计 1.工程概况本标段隧道共2座，280延长米,均为双线隧道。详见表1。表1 隧道一览表序号隧道名称进口里程出口里程全长（延长米）备注1新田铺隧道DK63+625DK63+730105双线2官山隧道DK65+105DK65+295175双线13合 计280新田铺隧道全长105m，均为级围岩，其中两端洞口明挖段分别为19m和17m。隧道进出口均采用帽檐斜切式洞门。官山隧道全长175m，其中级围岩110m，级围岩40m， 25m，其中两端洞口明挖段分别为19m和45m。隧道进口采用帽檐斜切式洞门，隧道出口采用单压式明洞门。两座隧道埋深较浅，地下水不发育。2 隧道施工方案2.1 隧道开挖、支护、出碴、防排水、衬砌等施工方案新田铺隧道级围岩采用三台阶七步开挖法。官山隧道级围岩采用双侧壁导坑法开挖，级围岩采用三台阶七步开挖法，级围岩采用台阶法开挖。进出口段采用明挖法施工，按双口进洞。采用YT28型凿岩机与自制钻孔台车配合钻孔，岩石采用光面爆破技术，严格控制超欠挖，软弱围岩地段采用人工风镐开挖，以减轻对围岩的扰动和破坏。隧道支护施工方案见表2。表2 隧道支护施工方案超前支护进出口采用108长管棚、级围岩浅埋段采用超前小导管（采用42无缝钢管）初期支护初期支护在开挖完成后及时施工，紧跟开挖面锚杆钻机或锚杆台车及凿岩机施作锚杆钢架、钢筋网和锚杆由洞外构件厂加工，人工配合机械安装TK961混凝土湿喷机喷混凝土隧道出碴采用无轨运输，采用装载机装碴，自卸汽车运输至卸碴场，弃砟场采用浆砌挡砟墙进行防护。隧道防排水施工方案见表3。隧道衬砌施工方案见表4。2.2 弃碴防护方案我单位将派专人负责碴场的建设、管理和维护。在开挖碴料的运输过程中，采取有效的防护和处理措施，确保路面清洁，不会引起路面扬尘；合理安排车辆运输时段，加强输导和道路管理工作，确保不影响交通，弃碴场设置见表5。表3 隧道防排水施工方案项目防排水方案防排水方案1、衬砌防水隧道初期支护与二次衬砌之间拱墙铺设防水隔离层，防水板与无纺布结合使用。二次衬砌混凝土抗渗等级不小于P8，拱部每隔3-5m预留回填注浆孔，待混凝土达到设计强度后进行充填注浆。二次衬砌环向施工缝设中埋式橡胶止水带及遇水膨胀止水胶等措施；仰拱、拱脚为钢筋混凝土结构时中埋止水带采用橡胶止水带，为素混凝土时采用钢板腻子止水带；纵向施工缝采用在界面涂以混凝土界面剂及遇水膨胀止水胶等措施。隧道明暗分界处设置变形缝，全环变形缝设中埋式橡胶止水带、背贴式止水带及遇水膨胀止水胶等措施。明洞衬砌采用衬砌外贴防水板和隔水层防水。2、隧道排水双线隧道采用双侧水沟加中心暗管的形式。衬砌背后的积水通过环向和纵向盲管汇集引入侧沟，再通过侧沟的汇集和沉淀后通过横向引水管引入中心暗管，再由中心暗管排出洞外。二次衬砌设置盲管，环向设置打孔波纹管，集中出水处视水量大小加密设置，两侧边墙墙脚设置纵向打孔波纹管，环向盲沟与纵向盲沟均与隧道侧沟连通，纵向盲沟每隔3-5m设置50PVC泄水孔连通侧沟。施工期排水方案顺坡掘进采用自然坡度利用边沟进行排水，逆坡排水利用水泵将设置在掌子面附近的水坑内的积水抽至隧道洞口外的排水沟内净化后再排放。在洞门顶部设截水天沟，洞门外设置一道横向截水盲沟，洞门端墙及挡墙背后设置排水盲沟网。表4 隧道衬砌施工方案边墙及拱部认真做好围岩监控量测，及时掌握围岩变形趋势，合理确定二次衬砌的施作时间；二次衬砌采用整体式大模板衬砌台车拱墙一次成型，混凝土在洞外采用搅拌站集中搅拌，混凝土罐车运输，泵送混凝土浇筑，插入式振捣器配合附着式振捣器进行振捣。仰拱及回填贯彻仰拱先行的原则，采用仰拱栈桥进行整幅施工，确保施工质量。仰拱施工超前拱墙二次衬砌，软弱及不良地质仰拱应紧跟，仰拱填充不应与仰拱同时施工且均不得留纵向施工缝，仰拱及底板施工前应严格清底，不得留有残碴。表5 隧道弃碴场设置一览表编号里程位置出碴量 （万方）出碴平均运距（KM）占地用量（亩）用 途1DK63+5504.450.210.5新田铺隧道2DK65+3503.470.29.1官山隧道每个碴场配备1台大型推土机负责弃碴料场的道路修筑和场地平整。采用从下而上分层方式存料或弃碴，分层厚度约4m。为了保证碴体整体稳定，碴体边坡必须按稳定边坡1：1.5进行堆放，每层堆料后及时用推土机平整。坡脚设置M10浆砌片石挡碴墙，弃碴场顶设排水沟一道，M10浆砌片石砌筑。弃碴场顶向外作不小于3%的排水坡。弃碴完毕后边坡及顶部即使恢复植被。2.3 隧道施工机械化配套、辅助方案隧道施工布署五条主线、四条辅线，详见表6。施工通风采用自然通风。表6机械化配套方案分类作业线主要设备配套方案主作业线超前地质预测预报不良地质地段要根据设计进行超前地质预测、预报。隧道超前地质预测预报和围岩监控量测纳入施工工序管理，采用地质素描、地质调查、地质雷达、TSP长距离超前地质预报、红外探水、长距离超前钻孔、炮眼超前钻孔等综合方法进行。钻爆作业线自制钻孔台车、YT28风动凿岩机、装药、起爆作业线。出碴作业线侧翻式装载机、自卸车组成无轨运输出碴线。初期支护作业线锚杆钻机、管棚钻机、自制钻孔台车及高压双液注浆泵组成大管棚、锚杆、小导管施工作业线；运输车、装载机、作业平台、混凝土湿喷机组成钢筋网、钢支撑、喷砼初期支护作业线。二次衬砌作业线铺设防水板台车、自行式防水板焊接器组成防水层铺设作业线；钢筋调直机、弯曲机、切割机、电焊机、对焊机组成钢筋加工作业线；整体液压钢模衬砌台车、混凝土输送车、混凝土输送泵、混凝土搅拌站及仰拱栈桥组成二次衬砌作业线。辅助作业线高压供水HYGS型变频恒压供水设备。高压供风洞口处设压风机站，采用电动空压机、输风钢管给作业面提供动力高压风。供电洞口设变电站、高压电缆组成供电作业线。排水自吸泵组成排水作业线。2.4施工组织方案两座隧道安排一个施工队进行施工，首先进行施工便道，利用既有乡村道路修建进入施工现场道路。由于新田铺隧道进场道路较好，因此首先进行新田铺隧道便道施工，后进行官山隧道施工。两座隧道配备两套掘进及支护设备，设置一套二次衬砌设备。2.5施工临时设施布置混凝土在拌合站集中拌制，采用混凝土搅拌运输车运送到施工现场。在洞口附近设置材料加工场、变压器及发电机房、空压机站，现场值班室。设置到达现场的施工临时便道。新田铺隧道施工现场平面布置见图1，官山隧道现场平面布置见图2。3 隧道施工工艺、方法本标段内隧道两侧洞门区域由于处于超浅埋区域，按照设计图纸要采用明挖法，其余地段按照暗洞正常施工顺序进行施工。故本标段隧道洞口的施工顺序为：洞口及明洞段开挖及边坡防护明洞及洞门的仰拱及填充施工明洞衬砌洞门施做明洞、洞门回填及边仰坡防护边仰坡绿化。3.1 洞口斜切式洞门施工工艺流程见图3。图1 新田铺隧道施工平面布置图图2 官山隧道施工平面布置图。施工准备施作截水沟地表加固洞口超前支护与设计不符地基处理浇注仰拱钢筋混凝土施作防排水设施与洞内外衔接立洞门模板、与洞口衬砌段整体浇注混凝土与浇注混凝土同步分层安装坡面模板拆模拱墙背后超挖部分回填施作洞口排水设施、坡面绿化结束开挖、初期支护基底承载力检测满足设计要求图3洞斜切式洞门施工工艺流程图3.1.1 洞口开挖方法洞口工程开始施工前，首先对洞口附近的地形、地貌及地质条件进行复勘与调查，确认与图纸一致后，再进行施工。洞口施工的顺序是：测量放样洞口截、排水洞口土石方开挖边仰坡防护进洞开始洞身施工，而后进行洞门施工。测量放样：场地满足洞口施工要求后，及时组织测量放样，按设计断面尺寸、坡比准确定出开挖边线、开挖深度，准确定出洞口位置，放出边仰坡及天沟、截水沟位置。洞口排水：洞口土石方开挖前，根据洞口地形情况事先作好洞顶截水沟、洞口土方及边仰坡防护施工。洞口土石方开挖后，地面排水沟按照设计要求分段进行施工，在施工前，先按不同的排水方式进行测量放样，对照地形与排水设计图纸逐桩核对，若发现水流不畅，则做适当调整。砌筑严格按施工规范、检验评定标准和设计要求执行。排水工程在施工中，必须注意与周围排水系统连通，保证路基安全稳定，水流畅通，避免污染环境。洞口及明洞段土石方开挖：洞口土方采取挖掘机配合装载机自上而下分层开挖，大型自卸车运输，并及时做好坡面防护，开挖一段防护一段。洞口明洞采用明挖法施工。开挖时要确保边坡的平顺和稳定，尽量避免超、欠挖和对周围围岩的扰动。开挖边、仰坡时，随挖随支护，随时监测、检查山坡稳定情况，加强防护。边仰坡防护：边仰坡防护、边仰坡开挖按设计坡度一次整修到位，并分层进行边仰坡防护，以防围岩风化，雨水渗透而坍塌。边仰坡采用混凝土喷锚网防护和浆砌石镶嵌，以稳定边仰坡。洞门修筑：隧道洞门在进洞施工正常后，适时安排施工。结合地形地质条件及考虑洞口美化等条件。进洞施工前，应先将洞外排水系统做好，再行进洞，以防对洞门造成威胁。3.1.2 明洞衬砌方法洞口段明洞衬砌计划在暗洞衬砌完成后进行施工。首先施作明洞仰拱及填充，隧底应清理干净，对于超挖部分及坑洼不平处采用仰拱同级别混凝土进行回填，仰拱及填充施工不能同时进行。明洞钢筋在加工场加工制作，汽车运输到工作面，现场绑扎施工。明洞衬砌采用整体液压衬砌台车作内模及支架，外模采用建筑钢模板，钢管弯制外拱架组成外支撑体系，拉杆联成整体。明洞衬砌混凝土在拌合站集中拌制，混凝土搅拌运输车运输，泵送混凝土入模。明洞衬砌浇筑完成后，进行覆盖洒水养生。3.1.3 洞门施工方法在明洞衬砌完成后，即可进行排洞门施工。洞门模板采用衬砌台车作底模，外模采用组合钢木模；模板采用内外支撑、拉杆固定牢固，外拉采用锚拉法施工，即外拉一端固定在边仰坡埋设锚杆上。洞门混凝土采用拌合站集中拌制，混凝土搅拌运输车运输，泵送混凝土浇筑，拆模后覆盖洒水养生。明洞衬砌及洞门混凝土达到设计强度后，按设计要求施作防水层，两侧对称回填土石方至设计坡度，进行坡面防护等施工。3.1.4 明洞防排水及回填按设计施做盲沟、防水层和防水板。回填分层对称进行，逐层夯实；填料要经土工试验选定，夯实机具、回填层厚和夯实遍数经实验确定。3.2 洞身开挖本标段各隧道依据地质条件及围岩类型的不同，洞身分段采用不同的开挖方法。新田铺隧道级围岩采用三台阶七步开挖法。官山隧道级围岩采用双侧壁导坑法开挖，级围岩采用三台阶七步开挖法，级围岩采用台阶法开挖。隧道开挖工艺见图4。超前地质预报判定围岩级别钻爆设计钻爆作业超前预支护通风、排危开挖断面检测是否需要超前预支护初期支护是否进入下一循环出碴运输图4 隧道开挖施工工艺流程图3.2.1开挖方法台阶开挖法台阶法开挖用于官山隧道级围岩地段，台阶法施工程序见图5。三台阶七步开挖作业法三台阶七步开挖法施工程序及步骤见图6。双侧壁导坑开挖作业法本施工方法适用于级围岩偏压地段，施工程序及步骤见图7。图5 台阶法开挖顺序图图6 三台阶七步法开挖施工顺序图图7 双侧壁导坑开挖法施工程序及步骤图3.2.2 开挖施工按光面爆破设计布眼，采用YT28型凿岩机钻孔，塑料导爆管非电起爆、毫秒微差爆破。测量放线钻孔前测量放样，准确绘出开挖轮廓线及周边眼、掏槽眼和辅助眼的位置，用激光铅直仪控制边线。距开挖面50m处埋设中线桩，每100m设置临时水准点。每次测量放线的同时，要对上次爆破断面进行检查，利用隧道开挖断面量测系统对测量数据进行处理，及时调整爆破参数，以达到最佳开挖断面效果。钻孔作业钻眼前，钻工要熟悉炮眼布置图，严格按钻爆设计实施。特别是周边眼和掏槽眼的位置、间距及数量，未经主管工程师同意不得随意改动。定人定位，周边眼、掏槽眼由经验丰富的司钻工司钻。准确定位凿岩机钻杆，使钻孔位置误差不大于5cm，保持钻孔方向平行，严禁相互交错。周边眼钻孔外插角度控制：眼深3m时外插角3，眼深5cm时外插角2，使两茬炮接口处台阶不大于15cm。同类炮眼钻孔深度要达到钻爆设计要求，眼底保持在一个铅垂面上。周边眼的装药结构周边眼的装药结构是实现光面爆破的重要条件，严格控制周边眼装药量，采用合理的装药结构，尽量使炸药沿孔深均匀分布。施工时采用不耦合装药结构，不耦合装药系数一般控制在1.42.0范围内。装药及起爆根据岩石强度选用不同猛度爆速的炸药，有水地段及周边眼选用乳化炸药，其余均用2号岩石硝铵炸药。周边眼用25200小药卷，不耦合装药；其余炮眼用40200药卷，连续装药。采用塑料导爆管复式起爆网路非电起爆。装药按钻爆设计图确定的装药量定人、定位、定段别，自上而下顺序进行，导爆管要“对号入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。爆破作业管理控制按“一标准、二要求、三控制、四保证”的原则进行光面爆破施工。“一标准”即一个控制标准。“两要求”即钻眼作业要求和装药联线作业要求。“三控制”即控制钻眼角度、深度、密度；控制装药量和装药结构；控制测量放线精度。“四保证”即搞好思想保证，端正态度，纠正“宁超勿欠”等错误思想；搞好技术保证，及时根据爆破实际情况调整钻爆设计参数；搞好施工保证，落实岗位责任制，组织QC小组活动，严格工序自检、互检、交接检；搞好经济保证，落实经济责任制。装药前，所有炮眼全部用高压风吹洗；严格按爆破设计的装药结构和药量施作。严格按设计的联接网络实施，控制导爆索连接方向和连接点牢固性。微震爆破隧道周边采用光面爆破，不良地质、浅埋地段采用微震控制光面爆破。微震爆破作业段最大一段允许装药量：QmaxR3（VkpK）3a式中：Qmax最大一段爆破药量，kg；Vkp安全速度，cm/s；取Vkp2cm/s；R爆破安全距离，m；K地形、地质影响系数；a衰减系数。K、a值是针对隧道的具体情况，通过多次试爆基础上进行K、a值回归分析后确定。根据爆破物距爆心的安全距离要求，并由此推出的每段的最大装药量。钻爆设计钻爆设计以级围岩台阶法施工为例，见图8。图8 级围岩台阶法开挖爆破设计图根据以往施工经验，爆破产生大振速部位通常为：掏槽爆破、底板或底角爆破、周边光面（预裂）爆破，为此，采用的措施一是采用楔形复式掏槽技术；二是根据根据爆破震动衰减规律公式反算控制最大单响起爆药量，将药量大的炮眼，分段进行起爆。其它各级围岩参照其设计进行适当调整，并在实际施工中不断优化爆破参数，以取得最佳爆破效果。对于软弱围岩，采用小型挖掘机直接开挖，或者采用人工风镐