隧道进洞方案__五级围岩.doc

小坳坡隧道出口V级围岩开挖施工方案中交一公局沪昆客运专线贵州段工程指挥部2010-12-24目 录第一章 工程概况11.1地质情况11.2地层岩性11.3 水文地质条件1第二章 施工方案、方法22.1 开挖准备22.1.1 技术准备22.1.2 机械设备准备22.1.3 原材料备制22.2 隧道V级围岩段施工方案32.2.1 留核心土环型开挖施工工艺流程32.2.2留核心土施工工序说明42.2.2.1超前支护42.2.2.2开挖42.2.2.3初期支护42.2.2.4洞口段V级围岩开挖辅助措施52.3爆破设计72.3.1 爆破参数确定72.3.2 爆破施工72.4 出渣82.4.1装渣与卸渣82.4.2运输9第三章 安全保证措施要点103.1 安全生产目标103.2 保证措施103.2.1 安全生产措施103.2.2钻爆施工安全措施103.2.3 施工机械安全控制措施11第四章 环境保护措施要点12第五章 人员机械安排及计划14第一章 工程概况拟建的小坳坡隧道出口位于凯里市凯雷大道小坳坡山，平面呈曲线形展布，出口端与将建红州厂大桥相连。小坳坡隧道其起讫里程为DK561+569DK564+855，隧道全长3286米。设计为双线铁路隧道；内线间距5m；内轨顶面以上有效净空面积为100m2；设计时速350kmh。根据设计，进出口进洞方式均采用108超前大管棚；长度30米。本隧道属于长隧道，第七架子队施工出口，分别位于两个个洞口住宿、办公区。使用2#拌和站混凝土。因出口处已达到进洞条件，现准备对出口处进洞。1.1地质情况小坳坡隧道位于凯里市境内，属亚热带季风湿润气候区，气候温和，冬无严寒，夏无酷暑，多云雾照，湿度较大，相对湿度79%。区内地形总体为西高东低，隧道最大埋深120m。地面高程800920m，相对高差约120m，自然坡度2050，局部陡峻，植被发育。测区有公路相通，交通方便。隧道洞身穿越区域以碳酸盐岩广泛分布为主要特征，具构造剥蚀溶蚀槽谷地貌特点。本区地表水以山间沟水为主，水量较小，雨季时沟内水量增加明显，普遍在23L/s。故隧道穿越区地表水不发育，主要以季节性水流为主。小坳坡隧道为全线重难点隧道。隧区构造简单，岩层单斜。局部产状凌乱，隧道不良地质现象为岩溶，特殊岩土为红黏土。1.2地层岩性根据设计图纸提供的资料，小坳坡隧道出口洞口DK564+783DK564+855，长72m，该段为V级围岩，浅埋、偏压段，洞口仰坡及隧道拱部岩性为强风化、中风化白云岩及含碎石黏性土，自稳性极差，拱部无支护时会塌方，雨季裂隙水发育。 1.3 水文地质条件隧道区附近有少量的地表水体，地表水、地下水主要接受大气降水的补给，水位及水量受季节控制明显。在丰水季节，隧道山体地表水较发育，大量雨水沿山坡汇入地势低洼的冲沟地带，以地表径流形式排泄。第 15 页 第二章 施工方案、方法2.1 开挖准备2.1.1 技术准备（1）认真查阅设计图纸及地质勘探资料，调查洞口地质情况，如发现不良地段，应与设计院联系，及时调整进洞方案。（2）熟悉相关施工技术规范要求，结合实际编制施工组织设计，向班组人员进行施工技术交底及施工安全技术交底；编制分项工程开工申请，呈报监理工程师审批。（3）测量放样，标出洞中心线及洞顶开挖线，开挖预留核心土。2.1.2 机械设备准备（1）开挖、转运设备：挖掘机、装载机、自卸汽车（2）钻孔设备：电动钻机、风钻、风镐、脚手架（3）锚杆、钢筋网加工安装设备：电焊机、切割机、卷扬机（4）锚喷设备：砼喷射机、灰浆拌和机、灌浆机、注浆泵、砼拌和站（5）电力、电器设备：变压器、发电机、低压开关柜、电动空压机（6）安全设备：安全帽、口罩、安全带2.1.3 原材料备制（1）钢材：注浆锚杆材料采用HRB335螺纹钢筋，钢筋直径满足设计要求，在使用前进行调直、除锈、除油，以保证砂浆锚杆的施工质量；钢筋网采用8的I级钢筋。（2）水泥：普通水泥砂浆选用普通硅酸盐水泥，在自稳时间短的围岩条件下，宜用早强水泥或早强锚杆。（3）速凝剂：必须采用质量合格的产品，应注意保管，不使其变质。使用前应做速凝效果试验，要求初凝不超过10min，终凝不超过15min。应根据水泥品、水灰比等，通过试验确定速凝剂的最佳掺量，并应在使用时准确计量。（4）砂：砂浆锚杆中应采用洁净的细砂或中砂，砂的粒径不宜大于3mm；喷射混凝土应采用硬质洁净的中砂或粗砂，细度模数宜大于2.5，含水率一般为5%7%，使用前应一律过筛。（5）石料：应采用坚硬耐久的卵石或碎石粒径不宜大于15mm 当使用碱性速凝剂时不得使用含有活性二氧化硅的石材（6）配合比：按照设计强度等级要求，做出普通水泥砂浆、喷射砼的试验室配合比及施工配合比，并报监理工程师审批。2.2 隧道V级围岩段施工方案小坳坡隧道出口洞口段为土质或易坍塌的软弱围岩地段，属于V级围岩段，为含碎石黏性土及弱风化白云岩，自稳性极差，开挖处理不当易产生大坍塌，拟采用留核心土法环形开挖。先开挖上部导坑成环形，并进行初期支护，再分部开挖剩余部分的施工方法。主要应用于V级围岩、岩质较差地段的施工。2.2.1 留核心土环型开挖施工工艺流程测量放线拱部超前支护上部环行开挖、出碴下部开挖、出碴下部初期支护底部开挖超前地质预报仰拱填充施工下一工序上部初期支护仰拱施工围岩监控量测围岩监控量测上中下部进行循环围岩稳定性评判、修正施工方案，确定二次衬砌施作时间核心土开挖、出碴留核心土环型开挖施工工艺流程如下图1：图1：留核心土环型开挖施工工艺流程2.2.2留核心土施工工序说明施工工序见图2对本段隧道级围岩段施工，针对其围岩均为含碎石黏性土地段，压力大、自稳性差、变形快等特点，采用短台阶环形开挖预留核心土的方法开挖。将开挖断面分为上弧形导坑、中核心、下部及底部四个部分逐级掘进施工。上弧形导坑宜超前中部0.51.0m，中部超前下部1215m，下部超前底部10m左右。为方便机械作业，上部开挖高度控制在2m左右，中部台阶高度也控制在3m左右，下部台阶控制在3.5m左右。2.2.2.1超前支护开挖前拱部施作42超前小导管对拟开挖岩体进行注浆预加固。超前小导管采用外径42mm、壁厚3.5mm热轧无缝钢管，钢管前端呈尖锥状，尾部焊上6加劲箍，管壁四周钻6mm压浆孔，但尾部有1m不设压浆孔。施工时，钢管与衬砌中线平行以14度外插角打入拱部。钢管环向间距40cm，每打完一排钢管注浆后，开挖拱部及第一次喷射混凝土、架设钢架，初期支护完成后，隔一定距离再打另一排超前，但要保持1.0m以上的搭接长度。待浆液达到一定强度后，采用小型挖掘机开挖，预留一定厚度由人工持风镐修边到位。2.2.2.2开挖首先对上台阶进行弧形的导坑开挖，开挖进尺为0.51m左右，开挖采用人工风镐配合挖掘机进行（在人工难以施工的情况下采取松动爆破），施作拱部初期支护，预留核心土体，充分减少开挖对围岩的扰动；然后采用预裂爆破开挖中部核心土体，施作中部初期支护；最后对下部台阶预裂爆破开挖，紧跟着施作边墙及仰拱初期支护，完成隧道开挖及初期支护后，立即进行仰拱二次衬砌混凝土的浇筑，待监控量测确定后，进行边墙、拱部二次衬砌混凝土浇筑。上部留核心土支挡开挖工作面，利于及时施作拱部初期支护以增强开挖工作面的稳定，核心土及下部开挖在拱部初期支护保护下进行，施工安全性好。2.2.2.3初期支护 拱墙初期支护喷射混泥土掺和合成纤维，掺量为0.9kg/m3;I20工字钢拱架+8钢筋网（边拱双层网格20cm*20cm）+拱部25*7中空注浆锚杆，边墙采用22普通砂浆锚杆，长4米，锚杆尾端均应配垫板、螺母+42*3.5锁脚钢管+C30（24h强度不低于12Mpa)喷射砼组成。每一台阶开挖完成后，及时喷射35cm厚混凝土对围岩进行封闭，然后立即架设钢拱架，在拱腰钢段钢拱架上下连接板延隧道纵向两侧各打入两根4.5米长42*3.5的锁脚小导管，卡住钢拱架并焊接牢固。施工中应注意避免同一榀钢拱架两端拱脚均悬空以及拱脚部分大量超挖，引起围岩失稳。最后铺设钢筋网，分层复喷到设计厚度，复喷支护面与二衬之间的空隙用与二衬同级砼回填，完成一个开挖循环。图2 洞口段V级围岩段开挖顺序图2.2.2.4洞口段V级围岩开挖辅助措施（1）、稳定掌子面的方法如果掌子面出现不稳定情况，当裂隙性（未固结）围岩因凝聚力不足或地下水产生崩塌，可采取如下一种或几种方法。A、斜锚杆。斜锚杆通常与系统锚杆同时施工，作为支护结构的一部分轴力构件用以改善拱顶斜上方的围岩。锚杆长34m，仰角3060，向掌子面拱部的斜上方以5080cm的间隔，在拱部60100cm范围内，打入钢筋，锚固材采用砂浆。B、小管棚注浆。小管棚的施工，基本上与注浆小导管相同。因超前支护范围大，多采用长度57m的钢管，以间隔3060cm的距离打入。C、掌子面正面喷射混凝土。正面喷射混凝土是在开挖后自稳性差的开挖面喷射310cm左右的混凝土，覆盖掌子面，以防止掌子面松弛，提高掌子面的自稳性。喷射混凝土不是作为轴力构件发挥作用的，是防止剥离的，通常与正面锚杆同时使用。D、正面锚杆。正面锚杆是在掌子面有显著崩塌的情况下采用的。锚杆长23m，视崩塌情况施设。（2）、特殊地质情况的处理措施针对不同地质条件采取的主要处理措施方面有：A、隧道穿越断层破碎带等软弱围岩地层的防塌方及塌方处理措施；B、隧道穿越溶洞地段防突水涌泥处理措施（主要地质问题）；C、隧道防止大变形、岩爆的措施；D、隧道可能穿越煤层、瓦斯地段的处理措施。（3）、信息化施工本隧道地质条件复杂，施工中会遇到断层、涌水突泥、溶洞、软弱破碎带、可能出现的瓦斯地层等不良地质，因此施工中将采用信息化施工，准确及时反馈给设计及业主，实施地质超前预报，加强对围岩变形和支护结构受力状态和支护结构可靠性的信息，不断修正支护参数，调整施工方法，确保隧道安全顺利施工。监控量测：对隧道洞口段进行支护状态观察和地表下沉、拱顶下沉、及周边收敛、围岩内部位移五项监控量测。根据施工量测得到的数据进行分析，判断施工设计的初期支护参数能不能满足抑制围岩变形的要求。如不能则对锚杆长度、间距，喷层厚度等进行调整。按设计和规范要求严格进行测量监测监控，充分利用全站仪、激光断面仪等测量仪器，并进行数据分析、整理、绘制动态曲线图，及时监控、反馈。地质超前预报：A、洞内地质和支护状态观察：判断围岩级别状态、支护状态、涌水情况，绘制掌子面素描图、摄影等；B、超前地质预测预报：采用地质雷达、地质素描法、超前钻孔、红外线探测仪、TSP地震波等进行隧道前方地质的30m200m的短期和中长期预报。特殊地质情况的处理措施、监控量测和地质超前预报的方案在实施性施工组织设计中详细阐述，在此不再赘述。2.3爆破设计2.3.1 爆破参数确定（1）爆破台阶高度H的确定：通常H=13m，这里取H=2.0m。（2）钻孔直径：用18型风枪穿孔，炮眼直径为42mm。（3）前排抵抗线：W=（20-50）d，根据岩性条件，确定W=1.2m。（4）孔间距：a=mw，密集系数m通常大于1，此处a=1.5m。（5）排间距：b=（0.8-1.2）W， b=1.0m。确定为：排间距b=1.0m，孔间距a=1.5m。主体爆破的钻孔采用梅花型布置。（6）炮孔深度L：为了预防爆破欠挖，爆破要考虑超钻，根据实践经验，超钻深度用下式计算：h=(0.15-0.35)W，结合岩性情况，确定超钻h=0.20m，炮孔深度L=H+h=2.2m。（7）炸药量单耗根据岩性及构造特性，结合其它爆破参数的选用情况，炸药单耗为q=0.3-0.4kg/m3，以防炮孔有水，炸药采用2#岩石乳性炸药。（8）每孔炸药量计算：Q=M*L，其中M为装药密集系数，取M=0.150.2kg/m；可以计算出炮眼装药量Q=0.44kg，由于每卷药卷的长度为200mm，重量为0.15kg，所以每眼装3卷乳化炸药。（9）堵塞长度L1：为了达到安全、经济和高效的目的，要求炮孔堵塞长度L10.9m。2.3.2 爆破施工（1）试爆。在正式爆破前进行试爆，在正常施工时遇到岩石发生变化也要进行试爆。按设计选择的参数试爆，分析爆破效果，进行参数调整。（2）施工测量及布眼。先将地表覆土清除，由中线控制桩放出路堑坡顶桩，标出边桩连接线，根据炮孔参数标出每个孔眼位置，标出每一个孔位的平面位置及高程，以便钻孔，每层的底面高程保持在同一高程位置上。（3）钻孔。爆破钻眼施工前先整平工作面，钻孔时严格按技术交底的布孔要求进行钻眼，未经爆破技术人员同意不得擅自变动布孔位置和倾角，当现场地形限制须进行孔位调整时必须由技术员现场决定，并对变动后的孔位技术参数进行记录，在装药计算时对药量进行调整，保证达到最佳爆破效果。钻机就位时支撑牢固后方可开钻，开钻采用短冲程，反复进钻，保证孔口的准确及笔直度，对岩层地质较差，节理发育及夹有软弱层的地段注意防止卡钻；钻孔到位后现场核定其位置、倾斜角度及高程，符合要求后方可移动钻机，已钻好的孔口用防水材料覆盖，防止炮孔进水。（4）在爆破前，安全警戒人员到位警戒，主要做好附近既有道路、各居民点的防护准备。（5）装药及堵塞。根据设计的药量逐一对每个炮孔进行装药，装药由爆破员进行装药，装药时严禁无关人员和穿化纤衣服的人员进入装药现场。炮孔堵塞选用一定湿度并含有一定比例的粘土回填，为防止卡孔和保障堵塞质量，必须多次回填捣实，同时保证堵塞长度符合设计要求，严禁堵塞物中混有石屑和大颗粒，注意保护好导爆管不受损害。（6）起爆网路联结及覆盖。每个炮孔安放毫秒雷管的段别必须准确，对于同列同段孔外等间隔控制微差起爆网路的孔外串联的雷管要有醒目的标志。多个台阶一起起爆时，连线从上往下逐个台阶连接；分层梯段爆破时，连线时从起爆的终点开始直到起爆的起点。联结完成后由专人检查起爆网路是否联结无误。使用炮被进行覆盖，炮被与炮被搭接并用铁丝绑扎牢固，为加强覆盖重量，用编织袋装土压在炮被上。采用炮被覆盖时小心刮断起爆线路。（7）爆破及安全检查。确认起爆网路完成并准确无误后，安全警戒马上实施，人员及机具撤离爆破区，安全警戒人员各就各位，经各方位警戒安全并及时传回通知爆破指挥长后，指挥长下令起爆员起爆。起爆完成20分钟后爆破员进入爆区检查是否有“盲炮”，并对盲炮及时进行连线引炮。（8）石方清碴。爆破后根据现场地形环境采用人工配合推挖机械对已松动的岩石进行清运，派专人进行防护指挥。2.4 出渣2.4.1装渣与卸渣（1）出碴采用无轨运输，装载机装碴，反铲挖掘机清理掌子面和凿顶，自卸车运碴。（2）装渣作业须符合下列要求：A、机械装渣作业严格按操作规程进行，并不得损坏已有的支护及临进设备； B、在台阶或棚架上向下扒渣时，渣堆应稳定，防止滑坍伤人。（3）卸渣作业须符合下列要求：A、根据弃渣场地条件、弃渣打利用情况、车辆类型，妥善布置卸渣线，卸渣在布置的卸渣线上依次进行，本标段弃渣场距离洞口越2km，出渣根据实际情况采用46台自卸车进行运输；B、卸渣宜采用机械卸渣设备，卸渣时有专人指挥卸渣、平整；C、卸渣场地应修筑永久排水设施和其他防护工程，确保地表径流不致冲蚀弃渣堆。2.4.2运输（1）运输主要采用自卸车运输，装载机装碴和推渣，具体的机械型号和数量等根据开挖方法、机具设备、运量大小等实际情况进行调整选用。（2）自卸卡车运输时，运输道路宜铺设简易路面。道路的宽度及行车速度应符合下列要求：A、单车道净宽不得小于车宽加2m，并应隔适当距离设置错车道；双车净宽不得小于2倍车宽加2.5m；会车视距宜为40m。B、行车速度，在施工作业地段和错车时不应大于10km/h；成洞地段不宜大于20km/h。（3）运输线路或道路应设专人按标准要求时行维修和养护，使其经常处于平整、畅通。线路或道路两侧的废渣和余料应随时清除。（4）运输车辆的性能必须良好，操作时应符合有关的安全管理规定。第三章 安全保证措施要点3.1 安全生产目标杜绝因工死亡，现场施工人员的年负伤率不大于0.05%；不发生工程事故，不发生高空坠落、隧道、支架坍塌责任事故；不发生重大设备操作事故、重大交通事故和重大火灾事故（满足业主合同要求）。3.2 保证措施3.2.1 安全生产措施（1）坚持“安全第一，预防为主”的方针，项目经理要把安全工作当作第一位的工作来抓，加强全员安全意识教育，夯实安全基础，强化安全保证体系，落实安全生产责任制，严格执行公路工程施工安全技术规程，认真落实检查，建立安全奖罚，有效控制施工安全。（2）建立健全能有效运行的安全管理体系,行使安全监察职能,项目安全部管理体系见附图。（3）大力推行“FTA”、人体生理节律等安全系统工程管理和安全施工目标管理技术，加大施工现场防护设施和设备的投入，确保安全生产建立在科学的管理、可靠的技术、足够的防护设施之上。（4）做好安全防范工作，落实各项防洪、防雷、防暴雨、防大风、防冻、防地震、防火、防煤气工作，做好用电防范工作。（5）严禁非工作人员进入施工场地，严禁施工人员下河洗澡。（6）作好劳动保护工作，为所有工作人员提供劳动部门规定的劳保用品。（7）爆破、起重等特殊工种必须持证上岗，火工产品必须专人定点管理，作好发放、使用记录。因小坳坡隧道出口临近凯雷大道，洞口距凯雷大道约60m，且凯雷大道车流量较大，为确保安全，在洞口段进行爆破作业时应非别于洞口两侧沿凯雷大道方向200m处控制车辆、人员进入，以确保安全。3.2.2钻爆施工安全措施（1）开挖人员到达工作点时，应首先检查工作面是否处于安全状态，如有松动的石、土块或裂缝应先予以清除或支护。（2）凿岩时采用湿式凿岩机；（3）在工作面内不得拆卸、修理风电钻；（4）严禁在残眼中继续钻眼；（5）钻孔后再装药，不能安排平行作业；（6）进行爆破时，所有人员应撤离现场，保持安全距离；（7）装药前应检查爆破工作面附近的支护是否牢固；炮眼内的泥浆，石粉应吹洗干净；刚打好的炮眼热度过高，不得立即装药。如果遇有照明不足，发现流砂、流泥未经妥善处理，或可能有大量溶洞涌水时，严禁装药爆破。3.2.3 施工机械安全控制措施（1）各种机械操作人员和车辆驾驶员，必须取得操作合格证，不准操作与证不相符的机械，不准将机械设备交给无本机操作证的人员操作，对机械操作人员要建立档案，专人管理。（2）操作人员必须按照本机说明规定，严格执行工作前的检查制度和工作中注意观察及工作后的检查保养制度。（3）驾驶室或操作室应保持整洁，严禁存放易燃、易爆物品。严禁酒后操作机械，严禁机械带病运转或超负荷运转。（4）机械设备在施工现场停放时，应选择安全的停放地点，夜间应有专人看管。（5）用手柄起动的机械应注意手柄倒转伤人。向机械加油时要严禁烟火。（6）严禁对运转中的机械设备进行维修、保养、调整等作业。（7）指挥施工机械作业人员，必须站在可让人了望的安全地点，并应明确规定指挥联络信号。（8）使用钢丝绳的机械，在运转中严禁用手套或其他物件接触钢丝绳，用钢丝绳拖、拉机械或重物时，人员应远离钢丝绳。（9）定期组织机电设备、车辆安全大检查，对检查中查出的安全问题，按照“三不放过”的原则进行调查处理，制定防范措施，防止机械事故的发生。第四章 环境保护措施要点一、废料、废方的处理1、废料和废方按业主要求或监理工程师的指示在适当地点设置弃土场；有条件时，力求少占土地。2、施工过程中的泥浆及废弃物等，在工程完工时及时清除干净。二、防止水土流失1、在施工期间，始终保持工地的良好排水状态。2、边坡及时采取防护措施，防止施工场所受冲刷。三、防止和减轻水及大气污染保护水质：1、施工废水、生活污水不得直接排入农田、耕地、灌溉渠和水库，施工物料如水泥、油料、化学品等应严格堆放、管理，不得污染饮用水源。2、施工区域、砂石料场，在施工期间和完工以后应妥善处理，以减少对河道、溪流的侵蚀，防止沉渣进入河道或溪流。控制扬尘：1、为减少施工作业的产生的灰尘，随时进行洒水或其它控制扬尘措施，使不出现明显的扬尘。工作人员，配备必要的劳保防护用品。2、易于引起灰尘的细料或松散料的材料堆场应予遮盖或适当洒水润湿。运输时用帆布、盖套或类似遮盖物覆盖。四、减少噪声、废气污染1、各种临时设施和场地，如堆料场、加工场等尽量远离居民区，而且设于居民区主要风向的下风处。2、施工机械设备的工艺操作，要尽量减少噪声、废气等的污染；建筑施工场地的噪声应符合建筑施工场界噪声限值（GB125231990）的规定，并遵守当地有关部门对夜间施工的规定。3、由于部分施工场地附近有密集居民区，合理安排施工时间，采取有效的施工场地的噪音控制措施。五、绿色植被和现有公用设施的保护1、施工时尽量保护用地范围之外的现有绿色植被。若因修建临时工程破坏了现有的绿色植被，应在拆除临时工程时予以恢复。2、对于受本工程影响或正