西黄庄隧道洞身开挖专项施工方案.doc

1 目录目录 第一章 编制依据及范围1 1.1 编制依据 1 1.2 编制范围 1 第二章 工程概况和特点2 2.1 工程概况 2 2.2 工程技术标准 2 2.3 工程特点 2 2.3.1 自然地理、地层岩性 2 2.3.2 不良地质 3 2.3.3 特殊岩土 3 2.3.4 地震动参数 3 2.3.5 水文地质特征 3 2.3.6 交通运输 3 2.3.7 与既有道路、村庄交叉情况 3 第三章 施工计划5 3.1 施工组织 5 3.2 施工任务划分 5 3.3 施工进度计划 6 3.3.1 总体施工工期 6 3.3.2 主要阶段工期 6 3.3.3 分项工程进度计划 6 第四章 施工方案9 4.1 施工准备 9 2 4.1.1 技术准备 9 4.1.2 机具及人员准备 9 4.1.3 物资准备 9 4.2 施工各系统布置 9 4.2.1 施工总平面布置原则 9 4.2.2 施工道路布置 9 4.2.3 风、水、电系统 9 4.2.4 生产辅助设施 .10 4.3 斜井开挖方法及施工 .11 4.4 洞身开挖施工方法概述 .14 4.4.1 台阶法 .16 4.4.2 三台阶法 .18 4.4.2 三台阶临时仰拱法 .20 4.4.3 三台阶临时横撑法 .23 4.4.4 台阶七步开挖法 .23 4.4.5 隧道初期支护 .26 第五章 施工管理与材料机具配置.29 5.1 工作制度.29 5.2 劳动力配备原则 .29 5.3 安全技术培训 .29 5.4 钻爆材料与施工机具 .29 5.4.1 爆破器材消耗计划 .30 5.4.2 施工机具配置 .30 5.5 质量保证措施.30 5.5.1 质量目标 .30 5.5.2 质量保证措施 .31 3 第六章 安全管理及应急预案.32 6.1. 安全管理与培训32 6.1.1 安全管理目标 .32 6.1.2 安全监督组织机构 .32 6.1.3 安全控制体系 .32 6.1.4 安全教育培训 .32 6.2 安全生产责任及检查制度 .33 6.2.1 安全生产责任制 .33 6.2.2 安全检查制度.35 6.3 火工品管理.35 6.3.1 安全管理 .35 6.3.2 火工品库安全检查 .36 6.3.3 火工品运输安全检查 .36 6.3.4 火工品使用安全检查 .37 6.3.5 火工品退库 .38 6.4 应急预案 .38 6.4.1 总则 .38 6.4.2 应急救援的原则 .38 6.4.3 应急救援组织 .38 6.4.4 事故应急救援程序 .38 6.4.5 突发性坍塌应急措施 .39 6.4.6 瓦斯爆炸事故应急措施.41 6.4.7 炸药爆炸事故应急措施 .42 6.4.8 应急演练 .43 第七章 环境保护与水土保持.45 4 7.1 施工环保、水土保持目标.45 7.2 施工环保、水土保持管理体系.45 7.2.1 施工环保、水土保持组织机构.45 7.2.2 施工环保、水土保持管理制度.45 7.3 施工环保、水土保持措施.46 7.3.1 噪声、光污染控制.46 7.3.2 水环境保护 .46 7.3.3 大气环境保护.47 7.3.4 固体废弃物处理.47 1 第一章第一章 编制依据及范围编制依据及范围 1.11.1 编制依据编制依据 1、新建北京至张家口铁路工程指导性施工组织设计。 2、新建北京至张家口铁路工程 JZSG-7 标实施性施工组织设计。 3、新建北京至张家口铁路西黄庄隧道（京张施隧-05）及相关参考图。 4、危险性较大的分部分项工程安全管理办法（建质【2009】87 号） 5、关于印发北京铁路局建设工程重大危险源管理办法的通知（京铁建 【2011】144 号） 6、高速铁路设计规范（TB10621-2014） 7、高速铁路隧道工程施工技术规程（Q/CR9221-2015） 8、铁路隧道超前地质预报技术规程（Q/CR9217-2015） 9、铁路隧道监控量测技术规程（Q/CR9218-2015） 10、铁路隧道施工抢险救援指南（Q/CR9219-2015） 11、铁路隧道工程施工机械配置技术规程（Q/CR9226-2015） 12、爆破安全规程(GB6722-2014) 13、高速铁路隧道工程施工质量验收标准（TB10753-2010） 14、土方与爆破工程施工及验收规范（GB50201-2012） 15、工程爆破理论与技术（中国工程爆破协会，于亚伦主编） 16、关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规 定的通知（铁建设2010120 号） 17、根据国家和行业颁布的与本工程有关的各种现行有效版本的技术规程 规范及质量、验收标准和法律法规。 18、依据本单位所具备的技术管理水平、施工能力、机械设备施工经验。 1.2 编制范围编制范围 本方案适用于新建京张铁路七标西黄庄隧道（DK132+250DK137+130，全 长 4880m）内的洞身开挖施工。 2 第二章第二章 工程概况和特点工程概况和特点 2.1 工程概况工程概况 新建铁路北京至张家口铁路 JZSG-7 标西黄庄隧道, 属于全线重点控制性工 程，位于河北省怀来县鸡鸣驿乡西黄庄附近，隧道中心里程为：DK134+690，起 讫里程为 DK132+250DK137+130，全长 4880m。进口位于怀来县鸡鸣乡西黄庄 村南侧，出口位于张家口市下花园区孟家坟南侧。设计时速 350km/h，最大埋 深约 100m。 该隧道设置 2 座斜井作为辅助坑道， 1#斜井与线路右线相交于 DK134+600 处，平面交角为 90，斜井综合坡度为 8.9%，斜井平面投影长度 655m，斜长 657.84m；2#斜井与线路左线相交于 DK136+000 处，平面交角为 90，斜井综 合坡度为 8.93%，平面投影长度 225m，斜长 225.98m。 2.2 工程技术标准工程技术标准 1）铁路等级：高速铁路； 2）正线数目：双线； 3）设计速度：350km/h； 4）线间距：5.0m； 5）隧道进口段 776.685m、出口段 188.4m 位于曲线上，其它均处于直线上； 6）最大坡度：6.5； 7）调度指挥方式：调度集中。 2.3 工程特点工程特点 2.3.1 自然地理、地层岩性自然地理、地层岩性 隧址区属低山丘陵区，地面高程 580710m 之间，相对高差约 130m，地形 起伏较大。进口段山势较陡，基岩裸露，植被不发育。其它地段大多为第四系 地层所覆盖，冲沟发育，植被较多。 属于寒温带半干旱气候区，冬季受强大的内蒙高气压控制，漫长寒冷干燥， 3 夏季多雷雨，春秋多风沙。年平均气温 10.5o，最大风速 4m/s，最大冻结深度 99cm。 地层岩性主要为第四系全更新统（Q4ml）填土；第四系上更新统洪坡积层 （Q3pl+dl）粉土、新黄土、粗圆砾土，在隧道洞身大面积分布；元古界震旦系 中统铁岭组白云岩、下统下马岭组（Z3X）砂岩夹砾岩、泥质砂岩、页岩等，主 要分布在隧道进口附近。 2.3.2 不良地质不良地质 由于含煤地层倾角较大，在钻孔中并未出现煤层，但隧道施工有可能穿越 煤层，所以隧道内不良地质为有害气体，根据附近鸡鸣驿煤矿测试资料，该区 煤层瓦斯相对涌出量为 5.804m3/t，绝对涌出量为 0.2902m3/min；二氧化碳相 对涌出量为 7.354m3/t，绝对涌出量为 0.3677m3/min。该隧道为低瓦斯隧道。 2.3.3 特殊岩土特殊岩土 特殊岩土以新黄土为主，主要位于隧道出口段和浅埋段。新黄土呈黄色或 浅黄色，直立性较好，含钙质结核，夹角砾薄层或透镜体，属于非自重湿陷性 黄土，湿陷等级为 II 级中等。 砂岩局部夹有泥岩，具中等膨胀性。 在 DK132+600 附近有一条断层通过，断层面走向与线路交角约 86o，属逆断 层，断裂带附近岩体较为破碎。 2.3.4 地震动参数地震动参数 地震基本烈度为级、地震动峰值加速度 0.2g、地震动反应谱特征周期 0.45s。 2.3.5 水文地质特征水文地质特征 无地表水分布，雨季时可能有少量的地下水，类型为第四系孔隙潜水及基 岩裂缝水，受大气降水补给。 2.3.6 交通运输交通运输 隧道进口、1#斜井邻近 G110 国道，交通便利； 2#斜井临近县道，交通便 4 利；出口位于孟家坟村，附近有村级道路，交通相对便利。 2.3.7 与既有道路、村庄交叉情况与既有道路、村庄交叉情况 隧道下穿京藏高速、G110、G112 省道、X455 县道、乡村路和西黄庄村。具 体下穿位置详见下表： 序 号 铁路线路交叉里 程（范围） 既有道路和村 庄名称 交叉形式 铁路下穿覆 土厚度（m） 洞身位置地质情 况 1DK133+300-600西黄庄村庄铁路下穿45弱风化砂岩 2DK133+630G110铁路下穿39弱-强风化砂岩 3DK133+835X455 沥青路铁路下穿39粗圆砾土 4DK134+050-400X455 沥青路 铁路下穿 并行 62 粗圆砾土-全风化 砂岩 5DK134+550X455 沥青路铁路下穿77弱风化砂岩 6DK134+700X455 沥青路铁路下穿89 弱风化砂岩-粗圆 砾土 7DK134+790X455 沥青路铁路下穿95粗圆砾土 8DK135+345X455 沥青路铁路下穿71粗圆砾土 9DK135+590京藏高速公路铁路下穿55粗圆砾土 10DK135+700G112铁路下穿40粗圆砾土 11DK136+275乡村砂石路铁路下穿25粗圆砾土-粉土 5 第三章第三章 施工计划施工计划 3.1 施工组织施工组织 按中国铁路工程总公司文件和招标文件要求，本隧道采用“项目部+架子队” 两级管理，项目部下设隧道架子一队负责组织本工程实施。施工架子队按照 “管理有效、监控有力、运作高效”的原则组建。架子队设置专职队长、技术 主管，配置技术、质量、安全、试验、材料、领工员、工班长等主要成员。 3.2 施工任务划分施工任务划分 根据设计指导性施工组织设计，本隧道按新奥法原理组织施工。设置 4 个 作业工区，分别为隧道进口、1#斜井、2#斜井和出口，其中进、出口为单向掘 进，1#、2#斜井完成辅助坑道后，双向掘进。各工区承担的施工任务为： 进口工区承担 DK132+250DK133+771 段施工任务，长 1521m； 1#斜井工区承担 DK133+771DK135+225 段施工任务，斜井长 655m，斜进 向小里程 829m，向大里程 625m，共施工正洞 1454m； 2#斜井工区承担 DK135+225DK136+501 段施工任务，斜井长 225m，斜进 技术员 倪晓峰 质检员 薛利平 安全员 李启平 材料员 王正忠 试验员 马永良 领工员 林庆光 架子队队长 李庆刚 技术主管 董庆刚 工班长 陈时兴 领工员 陈冬 6 向小里程 775m，向大里程 501m，共施工正洞 1276m； 出口工区承担 DK136+501DK137+130 段施工任务，长 629m。 3.3 施工进度计划施工进度计划 3.3.1 总体施工工期总体施工工期 按平均先进性水平综合安排本隧道工程施工进度指标详见下表： 隧道施工进度指标 围岩级别（米/月） 分类 综合指标 1207540 西黄庄隧道设置进、出口作业区、斜井作业区，共 4 个作业区，根据进度 指标规划：进作业区施工任务长度为 1521 延长米，出口作业区施工任务长度为 629 延长米，1#斜井作业区施工任务长度为 1454 延长米和斜井长度为 655m，2# 斜井作业区施工任务长度为 1276 延长米和斜井长度为 225m，。西黄庄隧道计 划 2016 年 6 月 1 日开工，2018 年 8 月 20 日完工，总计 26.3 个月。 3.3.2 主要阶段工期主要阶段工期 施工准备：2016 年 4 月 20 日2016 年 5 月 31 日 洞门（明洞）施工：2016 年 6 月 1 日2017 年 2 月 7 日； 暗洞开挖支护：2016 年 6 月 1 日2018 年 6 月 6 日； 暗洞衬砌：2016 年 7 月 30 日2018 年 7 月 16 日； 水沟电缆槽施工：2016 年 6 月 1 日2018 年 8 月 5 日。 3.3.3 分项工程进度计划分项工程进度计划 西黄庄隧道共有进口、1 号斜井、2 号斜井、出口共 4 个洞口、6 个掘进开 挖面，斜井大小里程各一个开挖面。进口承担 DK132+250DK133+771 段施工任 务，长 1521m；1 号斜井承担 DK133+771DK135+225 段施工任务，斜井长 655m，斜进向小里程 829m，向大里程 625m，共施工正洞 1454m；2 号斜井承担 DK135+225DK136+501 段施工任务，斜井长 225m，斜进向小里程 775m，向大 里程 501m，共施工正洞 1276m；出口承担 DK136+501DK137+130 段施工任务， 7 长 629m。各个洞口工期安排如下表： 西黄庄隧道进口工期安排 工程性质工序名称开工时间完工时间工期 施工准备2016/5/12016/5/3131 进口洞口边仰坡、明洞开 挖 2016/6/12016/6/1616 进口管棚、防护2016/6/172016/7/216 进口洞身开挖支护2016/7/52018/6/4700 进口段二次衬砌及管件安 装 2016/7/302018/6/29700 进口明洞衬砌2016/9/282016/11/236 进口明洞回填、洞门2016/11/32016/12/2351 喇叭口斜切式洞 门 35m，V 级围岩 56m，每月开挖 40m，1.4 个月完成， IV 级围岩 75m，每 月开挖 75m，1 个 挖完成，III 级围 岩 180m，每月开挖 120m，1.5 个月完 成，V 级围岩 75m，每月开挖 40m，1.9 个月开挖 完成，IV 级围岩 845m，每月开挖 75m，11.3 个月开 挖完成，V 级围岩 250m，每月开挖 40m，6.2 个月开挖 完成。 洞内外排水设施及附属2016/6/12018/7/19779 西黄庄隧道 1 号斜井工期安排 工程 位置 工程性质工序名称开工时间完工时间工期 施工准备2016/5/12016/5/3131 斜井洞口边仰坡洞门开 挖 2016/6/12016/6/1111 斜井管棚、防护2016/6/122016/6/2716 1#斜井V 级围岩 655m 斜井洞身开挖支护、衬 砌 2016/6/282016/11/25151 斜井大里程侧洞身 开挖支护 2016/11/282018/2/9439 斜井大里程方向二次衬 砌 2016/12/282018/3/11439 1#斜井 大里程 方向 V 级围岩 585m， 每月开挖 40m，14.6 个月 开挖完成。 洞内外排水设施及附属2017/2/12018/3/31424 1#斜井 V 级围岩 69m，斜井小里程侧洞身开2016/11/282018/6/6556 8 挖支护 斜井小里程方向二次衬 砌 2016/12/282018/7/6556 小里程 方向 每月开挖 40m，1.7 个月完 成，IV 级围岩 300m，每月开挖 70m，4.3 个月完 成，V 级围岩 500m，每月开挖 40m，12.5 个月 完成。 洞内外排水设施及附属2016/6/12018/7/28788 西黄庄隧道 2 号斜井工期安排 工程 位置 工程性质工序名称 开工时间完工时间工期 施工准备2016/6/12016/6/1919 斜井洞口边仰坡洞门开挖2016/6/202016/6/3011 斜井管棚、防护2016/7/12016/7/1616 2#斜 井 V 级围岩 225m。 斜井洞身开挖支护、衬砌2016/7/172016/10/985 斜井大里程侧洞身开挖支 护 2016/10/1 2 2017/9/22346 斜井大里程方向二次衬砌 2016/11/1 1 2017/10/2 2 346 2#斜 井 大里程 方向 V 级围岩 461m，每月开 挖 40m,11.5 个 月开挖完成 洞内外排水设施及附属2017/6/14 2017/11/1 1 151 斜井小里程侧洞身开挖支 护 2016/10/1 2 2018/6/16613 斜井小里程方向二次衬砌 2016/11/1 1 2018/7/16613 2#斜 井 小里程 方向 V 级围岩 815m，每月开 挖 40m，20.4 个月开挖完成 洞内外排水设施及附属2016/6/202018/8/5777 西黄庄隧道出口工期安排 工程性质工序名称 计划开 工时间 计划完 成时间 日历工期 （天） 施工准备2016/4/202016/6/142 出口洞口边仰坡、明洞开挖2016/6/22016/6/1716 出口管棚、防护2016/6/182016/7/316 出口洞身开挖支护2016/7/62017/11/19502 出口段二次衬砌及管件安装2016/9/42018/1/18502 出口明洞衬砌2016/11/32016/12/836 出口明洞回填、洞门2016/12/92017/2/761 明洞长 12m， 喇叭口斜切式 洞门 35m，V 级 围岩 669m，每 月开挖 40m，16.7 个月 开挖完成。 洞内外排水设施及附属2016/6/22018/2/7616 9 第四章第四章 施工方案施工方案 4.1 施工准备施工准备 4.1.1 技术准备技术准备 组织施工技术及管理人员认真熟悉并理解设计图纸、技术规范和技术要求， 编写好各种施工管理程序和工作程序。技术人员根据已有的技术资料，对本工 程的开挖起始点进行确切定位，标定位置和施工控制标高。 4.1.2 机具及人员准备机具及人员准备 根据施工方案及现场的需求，配备足够数量性能优良的施工机具，在施工 条件和人员许可的情况下，以实现多处平行作业，并配备足够的备用机具。 4.1.3 物资准备物资准备 在进场施工前，备足施工机具所用的各类油料及机械设备维修保养常用配 件，确保工程施工的顺利进行。爆破物品由当地民爆公司向公安部门办理购买、 运输手续后，24 小时配送。 4.2 施工各系统布置施工各系统布置 4.2.1 施工总平面布置原则施工总平面布置原则 施工总平面布置原则是根据本工程的施工特点而制定，主要遵循以下几条 原则： 遵循业主有关规定、国家行业的有关规程规范、国家对安全、环保、工业 卫生的有关法律、法规； 在现有的施工区道路基础上，利用自然条件结合施工进度，合理规化布置 施工便道。 4.2.2 施工道路布置施工道路布置 10 对于进入各掘进作业面的施工道路按标准化要求修建临时便道，以满足工 作面顺利出渣。 4.2.3 风、水、电系统风、水、电系统 1、施工用风 根据钻孔工程量的施工进度安排，供风系统配备 4L-20/8 空压机供风，灵 活布置于施工现场，将压风用软胶管引至作业点。 2、隧道内的通风 随着隧道的掘进，当深度超过 10m 时，就须对隧道内进行机械供风，以满 足隧道内的钻眼或其它作业。一是确保隧道内新鲜的空气供作业人员呼吸；二 是吹散钻眼作业时产生的岩粉和水雾，以免影响作业人员作业和对周边安全环 境的视觉判断。 通风方式采用压入式局部通风机对隧道进行供风，远距离时可采用混合式 通风方式。 3、施工供水 各施工地段的施工用水采取打深井取水，满足施工生产和生活用水需要。 4、施工用电 施工用电从附近高压线线采取 T 接，在各作业工区洞口设 1 台 1000KVA 变 压器，共设置 4 台。现场施工用电主要有隧道内排水、通风、照明、机具设备、 机械修理等。根据本工程用电和施工场地实际情况，按用电规范，使用配电箱 进行接电，确保用电安全。 5、施工排水 各隧道内的施工排水，上坡掘进的可自流至隧道口，下坡掘进的由水泵抽 排至外口，根据设计要求在进、出口各设置 1 套污水处理系统，建立三级沉淀 池。洞内生产废水经过净化处理达到污水综合排放标准规定后进行排放 4.2.4 生产辅助设施生产辅助设施 1、办公及生活用房 11 隧道办公、生活和仓库用房均在施工区域附近新建保温彩钢房；隧道架子 队驻地设置隧道进口。 2、机修 由于隧道开挖工程投入的各种施工设备不多，注重平常保养的同时，设备 维修可使用各隧道口较为宽敞的平地，由专人进行维修或零部件更换。 3、材料及油料库 本工程所需各种材料、配件及油料等，直接存放于施工隧道附近的临时材 料库房内。材料、配件应与油料分开存放。 4、火工品 施工所需的爆炸物品主要是由当地民爆公司配送至各作业工区的作业点。 爆破后剩余的火工材料及时将其收回到炸药库进行统一管理。 4.3 斜井开挖方法及施工斜井开挖方法及施工 西黄庄 1 号斜井与线路右线相交于 DK134+600 处，平面交角为 90，斜井 综合坡度为 8.9%，平面投影长度 655m，斜长 657.84m，2 号斜井与线路左线相 交于 DK136+000 处，平面交角 90，斜井综合坡度 8.93%，平面投影长度 225m，斜长 225.98。隧道 1 号斜井与正洞左线交于 DK134+600，斜井 V 级围岩 655m；西黄庄隧道 2 号斜井与正洞左线交于 DK136+000，斜井 V 级围岩 225m。1#、2#斜井与正洞交叉处设计均为 V 级围岩，新黄土，粗圆砾土夹粉土， 粉砂透镜体或夹层。 斜井施工进洞前对洞口俩侧进行刷坡，坡比 1:0.25，刷坡后采用 C40 砼重 力式挡墙支护，挡墙墙高 7 米，并做好仰坡防护及洞口边仰坡周围的截排水设 施，避免洞顶排水对洞门基础形成冲刷，在洞顶边仰坡刷坡线 10m 外施作截水 天沟。对暗挖段施作 20m 超前管棚进洞。斜井进洞后采用三台阶法、台阶法施 工，遵循短开挖、弱爆破、强支护、快封闭、早成环的原则。斜井施工至与正 洞左侧边墙与横洞交界处施工步骤： 1、采用台阶法施作 5m 长辅助坑道末端加强段，采用 I20a 工字钢，间距 12 1m，纵向连接筋间距采用单侧 1m，钢架在台阶脚部打设 4 根 42 锁脚锚管， 并与钢架焊接牢靠。 2、施作辅助坑道末端锁口圈钢架，锁口钢架采用并排两榀 I20a 工字钢， 锁口钢架以台阶法施工，上台阶钢架脚部每处打设 8 根 42 小导管作为锁脚锚 管，锚管与钢架焊接牢靠。 3、施作上导洞，上导洞门式钢架采用 I20a 工字钢，钢架间距 0.5m，拱部 4m 范围打设 42 超前小导管，间距 30，顶部打设系统锚杆，采用 22 组合 中空注浆锚杆，环向间距 1.2m，锚杆与钢架焊接牢靠并预留 30长度与下部正 洞交叉范围环向钢架焊接牢靠。顶部挂钢筋网，钢筋网与系统锚杆焊接牢靠。 4、在辅助坑道末端锁口钢架顶部掏槽布设加强横梁，以作为交叉口范围正 洞钢架的脚步支撑，加强横梁采用两榀 I20a 工字钢，中间与辅助坑道末端锁口 圈焊接牢靠，其余采用 42 小导管固定牢靠。 5、架设上导洞与正洞交叉范围环向钢架，采用 I22a 工字钢架并与上导洞 系统锚杆焊接牢靠，保证上导洞钢架立柱拆除后上导洞顶部钢架与环向钢架成 为一个整体共同承受上部荷载。钢架用纵向连接钢筋焊接牢靠，纵向钢筋间距 一侧 1.0m。钢架一端支撑在基岩上，脚部与基岩之间的空隙用混凝土楔块订紧， 并每处打设 4 根 42 小导管作为锁脚锚管，锁脚锚管与钢架焊接牢靠，确保钢 架脚部稳定。钢架另一端与辅助坑道末端锁口圈钢架顶部加强横梁焊接牢靠， 脚部加设 4 道纵向连接钢筋与各榀钢架焊接牢靠，防止钢架局部失稳。 6、拆除一侧上导洞钢架立柱，沿环向开挖正洞上导坑，每次开挖 0.5m， 并立即架设钢架，打设超前小导管与系统锚杆。42 超前注浆小导管，环向 140范围内布设，搭接长度不小于 1m。系统锚管采用 22 组合中空注浆锚杆， 环向间距 1.2m，系统锚杆与钢筋网及钢架焊接牢靠。钢架用纵向连接钢筋焊接 牢靠，纵向钢筋间距一侧 1.0m。钢架一端支撑于基岩上，脚部与基岩之间的空 隙应用混凝土楔块顶紧，并于每处打设不少于 4 根 42 小导管作为锁脚锚管， 锁脚锚管与钢架焊接牢靠，确保钢架脚部稳定。接长辅助坑道末端锁口圈钢架 13 顶加强横梁。钢架另一端与加强横梁焊接牢靠，并设 4 道纵向连接钢筋与各榀 钢架焊接牢靠，防止钢架局部失稳。 7、施作正洞锁口加强梁钢架，锁口钢架采用 I20a 工字钢，并排两榀 20 短钢筋焊接成整体。打设超前锚杆与系统锚杆，超前锚杆采用 42 注浆小导管， 环向 140范围内布设，间距 30，搭接长度不小于 1m。系统锚杆采用 22 组合中空注浆锚杆，环向间距 1.2m，系统锚杆与钢筋网及钢架焊接牢靠。锁口 钢架以台阶法施工，钢架脚部支撑于基岩上，脚部与基岩之间的空隙应用混凝 土楔块顶紧，上台阶钢架脚部每处打设 8 根锁脚锚管，锁脚锚管采用 42 小导 管，锚管与钢架焊接牢靠。 8、施作正洞加强段钢架，打设 42 超前注浆小导管，环向 140范围内 布设，搭接长度不小于 1m。 9、拆除另一次上导洞钢架立柱，重复第 6 步措施施作另一侧正洞上导坑, 沿环向开挖上导坑，每次开挖 0.5m,并立即架立钢架，打设超前小导管与系统 锚杆。42 超前注浆导管，环向 140范围内布设，搭接长度不小于 1m。系统 锚杆采用 22 组合中空注浆锚杆，环向 140。范围布设，搭接长度不小于 1m。系统锚杆与钢筋网及钢架焊接牢靠。钢架用纵向连接钢筋焊接牢靠，纵向 钢筋间距一侧 1.0m,钢架一端支撑于基岩上，脚部与基岩之间的空隙应用混凝 土锲块顶紧，并于末端处打设不少于 4 根 42 小导管作为锁脚锚管，锁脚锚管 与钢架焊接牢靠，确保钢架脚部稳定。接长辅助坑道末端锁口圈钢架顶加强横 梁。钢架另一端与加强横梁焊接牢靠，并设 4 道纵向连接个钢筋与各榀钢架焊 接牢靠，防止钢架局部失稳。 10、重复第 7 步措施，施作另一侧正洞锁口加强梁钢架。锁口钢架采用 I20a 工字钢，并排两榀以 20 短钢筋焊接成整体。打设超前锚杆与系统锚杆， 超前锚杆采用 42 注浆小导管，环向 140范围内布设，间距 30，搭接长度 不小于 1m。系统锚杆采用 22 组合中空注浆锚杆，环向间距 1.2m，系统锚杆 与钢筋网及钢架焊接牢靠。锁口钢架以台阶法施工，钢架脚部支撑于基岩上， 14 脚部与基岩之间的空隙应用混凝土楔块顶紧，上台阶钢架脚部每处打设 8 根锁 脚锚管，锁脚锚管采用 42 小导管，锚管与钢架焊接牢靠。 11、重复第 8 步措施，施作正洞加强段钢架，打设 42 超前注浆小导管， 环向 140范围内布设，搭接长度不小于 1m. 12、开挖辅助坑道下台阶，并接长钢架，钢架接长应单侧进行，每次施作 不应超过 2 榀，严禁双侧同时接长，严禁同时接长榀数超过 3 榀。辅助坑道末 端锁口加强钢架应成环，均应以 20 短钢筋焊接成整体。钢架脚部与基岩之间 的空隙应用混凝土楔块顶紧，并每处打设不少于 4 根 22 锁脚锚管（锁口加强 钢架每处应打设 8 根 42 小导管作为锁脚锚管）锁脚锚管与钢架焊接牢靠。 13、依次开挖交叉范围正洞中台阶、下台阶，接长钢架，钢架脚部与基岩 之间的空隙应用混凝土楔块顶紧，并每处打设不少于 4 分 42 小导管作为锁脚 锚管，锁脚锚管与钢架焊接牢靠。仰拱钢架靠辅助坑道一侧应与辅助坑道锁口 加强梁钢架底部焊接牢靠，并设 4 道纵向连接钢筋与各榀钢架焊接牢靠，防止 钢架局部失稳。其余措施同第 5 步。 14、依次开挖正洞加强段中台阶、下台阶，并接长钢架，钢架接长应单侧 进行，每次施作不超过 2 榀，严禁双侧同时接长，严禁同时接长榀数超过 3 榀。 正洞锁口加强应以 20 短钢筋焊接成整体。钢架脚部与基岩之间的空隙应用混 凝根土楔块顶紧，并每处打设不少于 4 根 22 锁脚锚管（锁口加强钢架每处应 打设 8 根 42 小导管作为锁脚锚管）锁脚锚管与钢架焊接牢靠。其余措施同第 7 步。 4.4 洞身开挖施工方法概述洞身开挖施工方法概述 根据本标隧道沿线地形、地质复杂多变，开挖方法也相应变化频繁，其中 级围岩 180m，级围岩 1220m，级围岩 3398m，以 V 级围岩为主。采用开 挖工法为级：台阶法、三台阶法；级：台阶法、三台阶法，三台阶横撑法， 三台阶七步法；级：三台阶横撑法、三台阶临时仰拱法（设临时钢架）、三 台阶七步法。初期支护采用喷锚支护。 15 根据关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规 定的通知（铁建设2010120 号）中的相关要求，软弱围岩及不良地质铁路 隧道的二次衬砌应及时施作，二次衬砌距掌子面的距离：级围岩不得大于 90m、级围岩不得大于 70m。故施工过程中必须严格按照通知中要求进行 实施。 具体各隧道的围岩等级及与其对应的施工工法如下表所示： 西黄庄隧道围岩级别及开挖方法 说明 里程 长 度(m) 围岩 分级 开挖方法 初期支护二次衬砌 DK132+250DK132+28535明挖法喇叭口斜切式洞门 DK132+285DK132+30621 级加强级加强 DK132+306DK132+32014级加强级加强 DK132+320DK132+38161 三台阶临时横撑法 级加强级加强 DK132+381DK132+511130台阶法级加强级加强 DK132+511DK132+56150 三台阶法级加强级加强 DK132+561DK132+63675三台阶临时横撑法级加强级加强 DK132+636DK133+481845 台阶法向三台阶七 步法过渡 50 米范围 采用三台阶法 级加强级加强 DK133+481DK133+630149三台阶七步法级加强级加强 DK133+630DK133+68050三台阶临时仰拱法级加强级加强 DK133+680DK133+814134三台阶七步法级加强级加强 DK133+814DK133+86450三台阶临时仰拱法级加强级加强 DK133+864DK134+065201三台阶七步法级加强级加强 DK134+065DK134+231166 三台阶七步法级加强级加强 DK134+231DK134+531300 台阶法向三台阶七 步法过渡 50 米范围 采用三台阶法 级普通级普通 DK134+531DK134+715184三台阶七步法级加强级加强 DK134+715DK135+550835三台阶七步法级加强级加强 DK135+550DK135+63080三台阶临时仰拱法级加强级加强 DK135+630DK135+70070 三台阶七步法级加强级加强 DK135+700DK135+75050三台阶临时仰拱法级加强级加强 DK135+750DK135+962212三台阶临时横撑法级加强级加强 DK135+962DK136+132170 三台阶七步法级加强级加强 16 DK136+132DK136+15018级加强级加强 DK136+150DK136+20050级加强级加强 DK136+200DK136+352152 三台阶临时仰拱法 级加强级加强 DK136+352DK136+38230三台阶七步法级加强级加强 DK136+382DK136+487105三台阶七步法级加强级加强 DK136+487DK136+54255三台阶临时横撑法级加强级加强 DK136+542DK136+60563三台阶临时横撑法级加强级加强 DK136+605DK136+70297三台阶临时横撑法级加强级加强 DK136+702DK136+74543三台阶七步法级加强级加强 DK136+745DK136+862117三台阶七步法级加强级加强 DK136+862DK137+053191三台阶临时横撑法级加强级加强 DK137+053DK137+08330三台阶临时横撑法级加强级加强 DK137+083DK137+09512明挖法明洞 DK137+095DK137+13035明挖法喇叭口斜切式洞门 开挖过程中，须根据掘进过程中岩石的类型、走向、地质结构、地下水、 施工进度等各种因素来确定原设计开挖法的可行性。当掘进过程中遇到地质构 造或其它特殊的地质结构时，根据具体情况将及时反馈给监理、设计和业主， 确定可靠的支护加强措施。 4.4.1 台阶法台阶法 隧道级围岩地段采用台阶法开挖施工，台阶法施工工序见“台阶法施工 工序示意图”，台阶法施工工艺流程见“台阶法施工工艺流程图”： 17 18 台阶法施工方法： 1、挖 1 部；施做部台阶周边的初期支护，初喷 4cm 厚混凝土，铺设钢筋 网，架立钢架，并设锁脚锚管；钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。 2、在滞后于 1 部 58m 后，左右分部开挖 2 部；施做部台阶周边的初期 支护，初喷 4cm 厚混凝土，铺设钢筋网，架立钢架，并设锁脚锚杆；钻设径向 锚杆后复喷混凝土至设计厚度。 3、在滞后于 2 部 2030m 距离后，开挖 3 部；施做部隧底喷混凝土。 4、施做部仰拱衬砌与矮边墙。 5、施工拱墙防水层和钢筋。 6、灌注仰拱填充部至设计高度。 7、利用衬砌模板台车一次性浇筑部衬砌混凝土（拱墙衬砌一次施作）。 4.4.2 三台阶法三台阶法 施隧道级围岩地段采用台阶法开挖施工，台阶法施工工序见“台阶法施 工工序示意图”，台阶法施工工艺流程见“台阶法施工工艺流程图”： 19 三台阶法施工工艺流程 20 三台阶施工方法： 1、开挖部；施做部台阶周边的初期支护，即初喷 4cm 厚混凝土，铺设 钢筋网，架立钢架并设锁脚锚杆或锚管；钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚 度。 2、在滞后于部一段距离后，开挖部，部左右错开 35m；施做部 周边的初期支护，即初喷 4cm 厚混凝土，铺设钢筋网；接长钢架；钻设径向锚 杆后复喷混凝土至设计厚度。 3、在滞后于部一段距离后，开挖部，部左右错开 35m；施做部 周边的初期支护，即初喷 4cm 厚混凝土，铺设钢筋网；接长钢架；钻设径向锚 杆后复喷混凝土至设计厚度。 4、在滞后于部一段距离后，开挖部，施做隧底喷射混凝土。 5、施做部仰拱衬砌与矮边墙。 6、施工防水层和钢筋。 7、灌注仰拱填充部至设计高度。 8、利用衬砌模板台车一次性浇筑部衬砌（拱墙衬砌一次施作）。 9、三台阶法施工要求 （1）隧道施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原 则。 （2）如有超前支护等辅助施工措施，应首先利用上一循环架立的钢架施作 完毕，再开挖。 （3）开挖方式采用弱爆破，爆破时严格控制炮眼深度及装药量。 （4）锁脚锚管根据设计图纸设置，以确保下台阶施工的安全。 （5）各步台阶一次开挖长度不宜过大，符合设计要求，下台阶开挖后仰拱 应紧跟。 （6）施工中，应按有关规范及标准图的要求，进行监控量测，及时反馈结 果，分析洞身结构的稳定，为支护参数的调整、灌筑二次衬砌的时机提供依据。 21 4.4.2 三台阶临时仰拱法三台阶临时仰拱法 三台阶临时仰拱法施工工序见“台阶法施工工序示意图”，台阶法施工工 艺流程见“台阶法施工工艺流程图”： 22 三台阶法临时仰拱法施工工艺流程图 三台阶法临时仰拱法施工方法： 1、开挖 1 部台阶（上部导坑） ，施做 1 部洞身结构的初期支护，即初喷 4cm 厚混凝土，架立钢架。钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度，底部喷 10cm 混凝土封闭（必要时底部可设临时钢架） 。临时钢架均采用热轧轻型工字 钢，临时支护钢架与洞身钢架以螺栓连接，洞身钢架架设后在相应位置焊接预 置钢板并预置螺栓，以便临时钢架连接，连接钢板尺寸根据各接头相应填整， 接头处焊缝高度应严格按照结构的有关要求进行，焊缝高度不小于 6mm。临时 钢架均采用 I18 钢架，每榀钢架间距与主洞身钢架一致，喷混凝土采用 C25， 临时封底厚 10cm。相邻钢架采用 HRB22 钢筋连接，环向间距 1.2m。钢架与初喷 混凝土间要求密切接触。 2、上台阶施工到适当距离后，开挖 2 部（中台阶）台阶，接长钢架，施做 洞身结构的初期支护及封底钢架和喷混凝土，可参照 1）所述进行。 3、开挖 3 部（下台阶）台阶，及时封闭初期支护，可参见 2）所述进行， 灌注该段内仰拱，并进行仰拱填充。 4、利用衬砌模板台车一次性灌注二次衬砌（拱墙衬砌一次施作） 。 5、施工注意事项: (1)隧道施工必须坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原 23 则。 (2)如有超前支护等辅助施工措施，应首先利用上一循环架立的钢架施作完 毕，再开挖。 (3)开挖方式均采用弱爆破，爆破时严格控制炮眼深度及装药量。 (4)各部台阶一次开挖长度宜在 23m 之间，第 3 部分开挖后仰拱应紧跟。 (5)施工中，必须按有关规范及标准图的要求，进行监控量测，及时反馈结 果，分析洞身结构的稳定，为支护参数的调整、灌注二次衬砌的时机提供依据。 4.4.3 三台阶临时横撑法三台阶临时横撑法 三台阶临时横撑法施工工艺流程、步骤等与三台阶法设临时仰拱完全相同， 不同的是将封闭开挖面用的临时反向拱形结构改为横撑，以便抵抗基底反力。 4.4.4 台阶七步开挖法台阶七步开挖法 三台阶七步开挖法以弧形导坑开挖预留核心土为基本模式,分上、中、下三 个台阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进，其施工 立体效果图见图“三台阶七步法施工立体效果图”， 施工工序见图“ 预留核 心土法施工工序图”、工艺流程见图“ 三台阶七步法工艺流程图”： 三台阶七步法施工立体效果图 30m40m 4m6m 1 2 3 4 5 1 1 6-1 6-2 6-3 栈桥 仰拱 衬砌 超前支护 7 24 三台阶七步法施工工序图 25 三台阶七步法工艺流程图 三台阶七步法施工方法： 1、留核心土法施工步骤 第 1 步，上部弧形导坑开挖：在拱部超前支护后进行，环向开挖上部弧形 导坑，预留核心土，核心土长度宜为 35m，宽度宜为隧道开挖宽度的 1/31/2。开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过 1.5m， 开挖后立即初喷 35cm 混凝土。 上台阶开挖矢跨比应大于 0.3，开挖后应及 时进行喷、锚、网系统支护，架设钢架，在钢架拱脚以上 30cm 高度处，紧贴钢 架两侧边沿按下倾角 30打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝 上部弧形导坑开挖，施作初支 开挖上、中、下台阶预留核心土 左右错开开挖中台阶，施作初支 左右错开开挖下台阶，施作初支 超前支护 测量放样 施作仰拱 施作仰拱填充 围岩稳定性评判、 修正支护参数 分段开挖隧底，施做初支 断面检查 26 土至设计厚度。 第 2、3 步，左、右侧中台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定， 最大不得超过 1.5m，开挖高度一般为 33.5m，左、右侧台阶错开 23m，开 挖后立即初喷 35 混凝土，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架 墙脚以上 30cm 高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角 30打设锁脚锚杆，锁脚 锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。 第 4、5 步，左、右侧下台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定， 最大不得超过 1.5m，开挖高度一般为 33.5m，左、右侧台阶错开 23m，开 挖后立即初喷 35 混凝土，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架 墙脚以上 30cm 高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角 30打设锁脚锚杆，锁脚 锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。 第 6 步，上、中、下台阶预留核心土：各台阶分别开挖预留的核心土，开 挖进尺与各台阶循环进尺相一致。 第 7 步，隧底开挖：每循环开挖长度宜为 23m，开挖后及时施作仰拱初 期支护，完成两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度宜为 46m。 2、预留核心土法施工注意事项 1）施工中应注意做好超前地质预报，根据工程水文地质变化情况，及时调 整各部台阶长度或施工方法，采取相应的技术措施，及早封闭成环，保证施工 安全。根据工程水文地质条件，按设计要求做好超前支护，防止围岩松弛，保 证隧道开挖安全。在断层、破碎带、浅埋段等自稳性较差或富水地层中，超前 支护应按设计要求进行加强。 2）开挖以挖掘机开挖为主，配以人工修整轮廓，当遇硬土时，适当采用风 镐破松后再行人工开挖，必要时辅以弱爆破。 3）弧形导坑应沿开挖轮廓线环向开挖，预留核心土，开挖后及时支护； 其他分步平行开挖，平行施作初期支护，各分部初期支护衔接紧密，及时封闭 27 成环；仰拱紧跟下台阶，及时闭合构成稳固的支护体系。 4）施工过程通过监控量测，掌握围岩和支护的变形情况，及时调整支护参 数和预留变形量，保证施工安全；完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡 拱墙脚基础。 4.4.5 隧道初期支护隧道初期支护 隧道初期支护施工工艺流程图 超前小导管、注浆（锚杆） 合格 是 施工准备 洞身开挖 清理危石、处理欠挖 吹净岩面 初喷混凝土封闭岩面 施作锚杆、挂设钢筋网 喷射混凝土至设计厚度 围岩量测 小导管及锚杆加工 浆液及砂浆制备 调整 检 查 安设拱架 信息反馈、确定合理二衬时间 通风排烟 不合格 28 洞身开挖完成后及时组织人员初喷 4cm 厚喷射混凝土封闭围岩，然后打设 系统锚杆,挂设钢筋网，安装钢架并打设锁脚锚杆，采用湿喷工艺复喷至设计厚 度，然后进行下一道工序。 锚杆 隧道采用的锚杆为22 砂浆锚杆和22 中空注浆锚杆。锚杆安装质量验收 方法进行抗拔试验，要求抗拔试验平均值不小于设计值（一般铁路设计为 150KN），单根锚杆抗拔力最小值不小于设计值的 90%。 锚杆插入前必须先用高压风清孔，锚杆必须装好锚头，边旋转边将锚杆送入 眼孔，然后安装止浆塞、垫板、螺母；注浆压力控制在 0.51.0Mpa，终压控 制在 22.5Mpa，并排除孔内气体确保孔内浆液饱满； 钢筋网施工方法 钢筋网片预先按设计钢拱架间距在洞外加工好备用，钢拱架施作好后进行 钢筋网的铺装，钢筋网随高就低紧贴初喷面，使用的钢筋须经试验合格，使用 前要除锈，在洞外分片制作，安装时搭接长度应为 12 个网孔，与锚杆和钢架 绑扎连接(或点焊焊接)牢固；钢筋网设在靠近岩面一侧；喷混凝土时，减小喷 头至受喷面距离和风压，以减少钢筋网振动，降低回弹。钢筋网喷混凝土保护 层厚度不小于 3cm。 钢架（格栅钢架、型钢钢架） 根据开挖方法和步骤分部分片安装，为了使左右侧支护上部拱架便于与下 部连接，安装拱部钢架时在拱脚处垫上垫板，并根据设计要求每侧用 2 根锁脚 锚杆锁固并注不小于 M20 砂浆。安装好拱架后按设计施作注浆锚杆，将锚杆的 尾部焊于拱架上。钢架与初喷混凝土之间尽量贴紧，如因开挖造成凹凸不平， 并有较大间隙时，设置混凝土垫板或钢板，严禁用片石和木材填塞，保护层厚 度不小于 3cm