隧道下穿浅埋河沟浅埋段施工方案.doc

中铁十六局集团兰渝铁路项目经理部二分部 浅埋段施工方案目 录一、古迹坪隧道进口浅埋段的工程概况2二、开挖方法的选用22.1、上台阶拱部开挖22.2、中台阶开挖32.3、下台阶开挖32.4、仰拱开挖42.5、上、中、下台阶的开挖进尺控制42.6、施工过程中的工序衔接42.7、施工过程中核心土的开挖52.8、施工过程中机械的有效运用6三、施工过程中不同里程段的支护参数63.1、该浅埋段分段63.2超前支护73.3初期支护7四、施工准备74.1、超前地质预报74.2、为保证施工安全，仰拱、二衬及时跟进84.3、为有利于排水，单侧水沟电缆槽施工84.4、地表河道处理8五、施工组织9六、安全保证措施96.1、预留沉降量96.2、围岩量测106.3、应急物质10七、施工过程中突发情况的应急处理117.1、掉快117.2、突水11八、施工过程的注意事项11古迹坪隧道进口浅埋段施工方案一、古迹坪隧道进口浅埋段的工程概况新建兰渝铁路古迹坪隧道为时速200公里的客货共线铁路双线隧道。古迹坪隧道进口段DK142+310DK144+500（2190米）为基岩裂隙水弱富水区（）地层主要为下第三系泥岩、砂岩互层、泥岩、砂岩、砾岩互层、f4断层、砾岩、砂岩互层。受构造活动的影响，节理裂隙较发育-发育。其中洞身DK143+195DK143+570为长达375米的浅埋段，该里程段设计为级加强围岩。DK143+200DK143+470段位于向斜的轴部，并浅埋下穿山庄河沟地段，存在地表水顺层面或沿渗透性相对较好的砂岩、砾岩夹层向洞内渗透排泄的可能，存在突涌水的潜在隐患。尤其约DK142+400处，位于河谷最低处，河谷底距洞顶仅12.5米。该浅埋段埋深如附图1、2。二、开挖方法的选用古迹坪隧道洞门段同样为级加强围岩，洞门埋深仅5.5米，从进洞门开始，采用三台阶七步施工作业法。顺利的通过了洞门的浅埋段，并成功的消除了洞顶古庙、水井对施工造成的不利条件，有效的保证了安全，确保了施工质量。古迹坪隧道进口段的浅埋河谷段同样优先考虑三台阶七步开挖法。具体施工顺序及流程如下：2.1、上台阶拱部开挖上下短台阶开挖法施工至DK143+195，将拱部的炮眼钻好，装好炸药、雷管后，退出开挖台车至仰拱填充面上，然后爆破，形成上台阶。上台阶架立拱架，施作锚杆并喷射混凝土封闭。中台阶暂停施工，上台阶继续向前开挖一个循环（2榀拱架），然后架立拱架，施作锚杆、喷射混凝土封闭。 2.2、中台阶开挖开挖时应优先开挖地质状况较差的一边，以先开挖左侧为例。左侧中台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，围岩情况好的情况下一次开挖4榀拱架（2.4米）适宜，开挖高度为3.4m，开挖宽度为35m，开挖后立即初喷35cm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度，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。右侧中台阶开挖：错开中台阶左侧一个循环后开挖右侧，开挖高度为3.4m，开挖宽度为35m，开挖后立即初喷35cm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度，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。2.3、下台阶开挖上下短台阶开挖时，中、下台阶的距离为50米左右，因此下台阶必须在中台阶开挖之前将中、下台阶的距离缩小至不超过4榀拱架（2.4米）。为将施工干扰降到最小，下台阶左、右侧开挖时应先开挖中台阶超前的那一侧，以先开挖左侧为例。左侧下台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，一次开挖不超过4榀拱架（2.4米），开挖高度为3.4m，开挖宽度为35m，开挖应错开右侧中台阶4榀拱架,开挖后立即初喷35cm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度，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。右侧下台阶开挖：一次开挖不超过4榀拱架（2.4米），开挖高度为3.4m，开挖宽度为35m，开挖应错开左侧下台阶4榀拱架,开挖后立即初喷35cm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度，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。2.4、仰拱开挖隧底开挖：每循环开挖长度宜为3m,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6m。 2.5、上、中、下台阶的开挖进尺控制级加强围岩土质较差，开挖后土体的自稳能力差，况要穿越河谷段，因此要严格控制开挖进尺。遇到软弱容易掉块的土质时，上台阶一次开挖1榀拱架，中、下台阶一次开挖2榀拱架，开挖后及时进行喷锚网支护。土质完整性较好时，上台阶可一次开挖2榀拱架，中、下台阶可一次开挖4榀拱架，但是严格控制开挖量，上台阶一次开挖不要超过2榀拱架。 2.6、施工过程中的工序衔接三台阶七步作业法工序较多，因此抓好工序衔接对加快工程进度尤为重要。施工过程中上台阶始终是施工的重点，上台阶的围岩好坏直接决定着上台阶的开挖进尺，上台阶的开挖进尺又直接决定着中、下台阶的开挖进尺。因此施工过程中要集中力量进行上台阶的开挖，抓好工序循环。中、下台阶要及时跟进，把上、中、下台阶的距离控制在1720米之内，不仅有利于加块工程进度，而且还能最大限度的保证施工安全。三台阶七步施工时，因为工序较多，可以一次施工多个台阶，比如可以上台阶、中台阶左侧、下台阶左侧同时施工，开挖拱架榀数为1、2、2，之后再上台阶、中台阶右侧、下台阶右侧同时开挖，开挖拱架榀数同样为1、2、2，类似于人大踏步向前走。也可以上台阶、中台阶左侧、中台阶右侧同时施工，然后再施工上台阶、下台阶左、右侧，类似于人小步向前跑，但是要注意拱架的两侧拱脚不能同时悬空。 2.7、施工过程中核心土的开挖三台阶七步作业法，核心土尤为重要，起到反压的作用，核心土怎么留、怎么挖、什么时候挖，要控制到位，挖早了对安全按没保证，挖晚了对施工干扰较大，影响施工进展。上台阶的核心土长度一般在35米，开挖时和上台阶一次性同时挖掉，即一个循环开挖一次，一次开挖长度和循环进尺长度相等。中、下台阶及时紧跟，靠前一侧的中台阶要跟到上台阶核心土的尾部，施工时可以上台阶核心土和该台阶的土体同时挖掉，然后喷锚网支护。上、中、下台阶开挖时要先开挖两侧拱脚，最后挖掉核心土，实在有困难中、下台阶不得不挖掉核心土时，必须保证拱架的底部至少1米范围内要土体反压覆盖。上、中、下台阶的长度不宜过长，过长了不仅对开挖、加快工序循环不利，而且对支护造成一定程度的影响。喷射混凝土可以利用中台阶中部的平台堆放喷锚料，同时喷锚3个台阶，若距离过长上、下台阶都不能兼顾。2.8、施工过程中机械的有效运用三台阶七步开挖采用弱爆破后机械开挖为主，人工风镐为辅，同时各分部平行作业，平行施作初期支护，各分部初期支护应衔接紧密，及时封闭成环。三台阶七步开挖过程中尤其要注意的是上台阶开挖过程中机械的运用。上台阶施工受核心土的影响，操作空间有限，挖掘机不能有效的挖除上弧部环向土体，因此怎样为挖机的开挖创造条件，关系到整体施工进度。主要应注意以下几点：第1、 上台阶不宜过长，只要能保证架立拱架、锚杆施做和喷射混凝土的空间，应越短越好。第2、 中台阶及时跟进，上、中台阶的核心土长度不宜超过6米，保证挖机站在下台阶核心土上能够够得着上台阶的土体。第3、 合理的分配上、中、下台阶的高度，上台阶宜开挖到拱脚高度，中台阶的高度必须保证挖掘机能够有效的开挖拱部土体，一般上、中台阶的高度之和宜为78米。三、施工过程中不同里程段的支护参数 3.1、该浅埋段分段 DK143+195DK143+300，该里程段覆盖层逐渐的变薄，位于半山腰到山脚公路边的这一段。 DK143+300DK143+450，该里程段覆盖层最薄，中间有河谷穿过，围岩情况及渗流水情况较差。 DK143+450DK143+570，该里程段覆盖层逐渐的变厚，围岩逐渐变好。3.2超前支护DK143+300DK143+450，该里程段覆盖层最薄，中间有河谷穿过，围岩情况较差，可能存在大量渗水，采用双层50小导管注水泥浆加强支护（如附图3）。当双层小导管超前支护效果不理想时，施做108大管棚注水泥浆加强支护。除DK143+300DK143+450段外，其他地段均按照原设计超前支护参数施工。3.3初期支护各里程段的初期支护按照原设计V级加强围岩支护参数施工，并随围岩状况的改变随时进行加强。具体支护参数如附表1。四、施工准备4.1、超前地质预报 设计资料显示，DK143+195DK143+570段375m V级加强围岩，埋深较浅，穿越河谷，岩性为第三系强风化泥岩夹砂岩，局部可能有涌水，地质情况较差，为保证隧道施工安全，必须做好超前地质预报工作。（1）当隧道施工至DK143+195位置时，邀请铁一院前来施工现场进行TSP203长距离超前地质预测预报工作；（2）DK143+180DK143+580段400m范围内施做超前水平钻孔；（3）开挖每循环施做超长炮眼；通过以上超前地质预报措施对前方围岩情况进行探测、预报，发现异常情况及时采取措施处理，确保隧道施工安全。 4.2、为保证施工安全，仰拱、二衬及时跟进浅埋段不确定的因素很多，伴随着可能会发生许多意想不到的情况，因此进入浅埋段之前，必须保证仰拱、二衬紧跟。以防初期支护出现开裂、突水等情况时，衬砌能及时跟上，确保施工安全。进入浅埋段施工，仰拱距掌子面的距离保持在20米以内，二衬距掌子面的距离控制在60米之内。4.3、为有利于排水，单侧水沟电缆槽施工隧道洞身穿过浅埋河谷段，位于向斜的轴部，存在地表水顺层面或沿渗透性相对较好的砂岩、砾岩夹层向洞内渗透排泄的可能，存在突涌水的潜在隐患。因此必须提前准备好充足的防排水设施及排水通道。进入浅埋段后，隧道内配备至少3台抽水机，并备用2台。抽水机抽取的水通过单侧的水沟电缆槽排出洞外，因此必须保证在浅埋段施工之前，单侧的水沟电缆槽施工至二次衬砌部位。4.4、地表河道处理为最大限度的防犯突水、突泥事故，必须减少地表向洞身的渗水量，因此在隧道施工至DK143+300位置之前，将河道改至DK143+453位置；当隧道施工至DK143+390位置时，再次改变河道位置，将河道改至DK143+330位置，上游河道改道位置起点距隧道中线不得小于50m，下游改道位置距隧道中线距离不得小于50m。通过两次改变河道位置，避免隧道施工过程中直接下穿流水河床，减小渗流水对隧道开挖支护施工的影响。具体施工措施附图4。五、施工组织浅埋段施工工序较多，如何合理的安排人员、抓好工序衔接及合理有序的利用机械对加快工程进度、保证工程质量尤为重要。5.1、在人员配备方面，开挖工班要保证至少30人，安装拱架工班要保证25人以上，喷锚班要保证20人以上，二衬钢筋工班要在13人以上，二衬混凝土工班要保证15人以上，同时要安排专门的抽水人员。各个工班要分工明确，责任划分清晰，满足施工要求。具体人员配备见附表2。5.2、在机械配置方面，隧道内至少要保证1台挖掘机（2个司机）、一台侧卸装载机（2个司机）及4台出渣车（5个司机）的机械配置。5.3、在工序衔接方面，上、中、下台阶人工风镐开挖及安装拱架可以平行作业，同时进行。仰拱的开挖可以利用上、中、下台阶安装拱架、挂网及施做锚杆的间隙时间进行。 六、安全保证措施 6.1、预留沉降量 浅埋河谷段，覆盖层较薄，实际沉降量可能较大，为保证二次衬砌厚度，确保后期施工及运营期施工安全，因此预留沉降量要适当的加大。 级加强围岩，原设计预留沉降量为13cm，施工时DK143+195DK143+300段可按原设计施工；DK143+300DK143+450段跨越浅埋河谷，预留沉降量加大到20cm；DK143+450DK143+570段按原设计施工。 但是预留沉降量的大小不是一成不变的，必须按照实际沉降量的大小及时的调整，以达到保证施工质量及成本节约的双重目的。 6.2、围岩量测6.2.1、洞内围岩量测 围岩较差地段要保证围岩量测点的布设数量和测量的频率，尤其是拱顶沉降点的测量，根据测量数据定出预留沉降量，并及时的调整支护参数。在保证安全、质量的前提下，减小边墙的超挖量，降低材料消耗。 洞内埋设围岩监控量测点，DK143+195DK143+300段及DK143+450DK143+570段每10m布设一组，DK143+300DK143+450段每5m布设一组。 每个断面布设围岩量测点7个，即拱顶下沉1个，水平收敛左右侧对称布设6个（上台阶起拱线处左右侧各一个，中台阶拱架底部左右侧各一个，下台阶拱架底部左右侧各一个）， 观测频率应不少于相关技术规范的要求，如果有明显变化，应及时调整，加强观测频次，测量结果每天汇总一次，并根据测量结果及时调整支护参数和采取相应施工措施。 6.2.2、地表下沉量测浅埋河谷段还要进行地表下沉量测。沉降观测点的布置：每20m做5个垂直于线路方向的沉降观测点，每天进行沉降观测，并每天进行汇总分析。如附图5。 6