[云南]铁路扩能改造工程隧道实施性施工组织设计（200kmh双线隧道）

1、PAGE 昆阳至玉溪铁路扩能改造工程站前二标观音寺2号隧道实施性施工组织设计编写人： 日期： 审核人： 日期： 批准人： 日期： 中铁六局集团有限公司昆玉铁路工程指挥部二零一一年五月昆阳至玉溪铁路扩能改造工程站前二标段观音寺2号隧道实施性施工组织设计 中铁六局集团有限公司昆玉铁路工程项目部 目录 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc308990420 1、编制依据 PAGEREF _Toc308990420 h 1 HYPERLINK l _Toc308990421 2、工程概况 PAGEREF _Toc308990421 h 1 HYPERLINK l _Toc3

2、08990422 2.1 工程简介 PAGEREF _Toc308990422 h 1 HYPERLINK l _Toc308990423 2.2 地理位置 PAGEREF _Toc308990423 h 1 HYPERLINK l _Toc308990424 2.3气象水文特征 PAGEREF _Toc308990424 h 1 HYPERLINK l _Toc308990425 2.4 工程地质 PAGEREF _Toc308990425 h 2 HYPERLINK l _Toc308990426 3、项目管理机构 PAGEREF _Toc308990426 h 2 HYPERLINK l

3、 _Toc308990427 4、施工部署 PAGEREF _Toc308990427 h 3 HYPERLINK l _Toc308990428 4.1施工场地 PAGEREF _Toc308990428 h 3 HYPERLINK l _Toc308990429 4.2劳力、机具设备配置 PAGEREF _Toc308990429 h 4 HYPERLINK l _Toc308990430 4.3施工便道、施工用电、施工用水、施工通风 PAGEREF _Toc308990430 h 6 HYPERLINK l _Toc308990431 4.4工期安排 PAGEREF _Toc308990

4、431 h 7 HYPERLINK l _Toc308990432 5、施工方案及施工方法 PAGEREF _Toc308990432 h 8 HYPERLINK l _Toc308990433 5.1 总体施工方案 PAGEREF _Toc308990433 h 8 HYPERLINK l _Toc308990434 5.2施工测量 PAGEREF _Toc308990434 h 8 HYPERLINK l _Toc308990435 5.3洞口工程 PAGEREF _Toc308990435 h 10 HYPERLINK l _Toc308990436 5.4超前地质预报 PAGEREF

5、_Toc308990436 h 12 HYPERLINK l _Toc308990437 5.5超前支护 PAGEREF _Toc308990437 h 19 HYPERLINK l _Toc308990438 5.6洞身开挖 PAGEREF _Toc308990438 h 20 HYPERLINK l _Toc308990439 5.7初期支护 PAGEREF _Toc308990439 h 30 HYPERLINK l _Toc308990440 5.8衬砌防排水 PAGEREF _Toc308990440 h 34 HYPERLINK l _Toc308990441 5.9仰拱、填充施工

6、 PAGEREF _Toc308990441 h 37 HYPERLINK l _Toc308990442 5.10二次衬砌施工 PAGEREF _Toc308990442 h 39 HYPERLINK l _Toc308990443 5.11监控量测 PAGEREF _Toc308990443 h 43 HYPERLINK l _Toc308990444 5.12不良地质施工 PAGEREF _Toc308990444 h 48 HYPERLINK l _Toc308990445 5.13施工通风 PAGEREF _Toc308990445 h 53 HYPERLINK l _Toc3089

7、90446 5.14洞内供电及照明 PAGEREF _Toc308990446 h 57 HYPERLINK l _Toc308990447 6、质量保证体系及措施 PAGEREF _Toc308990447 h 58 HYPERLINK l _Toc308990448 6.1质量目标 PAGEREF _Toc308990448 h 58 HYPERLINK l _Toc308990449 6.2质量体系组织机构 PAGEREF _Toc308990449 h 58 HYPERLINK l _Toc308990450 6.3保证工程质量技术措施 PAGEREF _Toc308990450 h

8、60 HYPERLINK l _Toc308990451 6.4 确保工程质量的技术措施 PAGEREF _Toc308990451 h 67 HYPERLINK l _Toc308990452 7工期保证措施 PAGEREF _Toc308990452 h 67 HYPERLINK l _Toc308990453 8、安全保证体系及措施 PAGEREF _Toc308990453 h 71 HYPERLINK l _Toc308990454 9、环境保护、水土保持措施 PAGEREF _Toc308990454 h 76 HYPERLINK l _Toc308990455 9.1环境保护、水

9、土保持体系 PAGEREF _Toc308990455 h 76 HYPERLINK l _Toc308990456 9.2环境保护保证措施 PAGEREF _Toc308990456 h 76 HYPERLINK l _Toc308990457 9.3水土保持措施 PAGEREF _Toc308990457 h 79 HYPERLINK l _Toc308990458 10 文明施工、文物保护 PAGEREF _Toc308990458 h 80 HYPERLINK l _Toc308990459 10.1文明施工 PAGEREF _Toc308990459 h 80 HYPERLINK l

10、 _Toc308990460 10.2 文物保护 PAGEREF _Toc308990460 h 83 HYPERLINK l _Toc308990461 11事故应急预案 PAGEREF _Toc308990461 h 84 HYPERLINK l _Toc308990467 附图表 PAGEREF _Toc308990467 h 88观音寺2号隧道实施性施工组织设计1、编制依据1、国家法规、铁道部规章、招投标文件、设计文件资料、施工规范、验评标准、管理手册、程序文件及相关管理规定等。2、现场踏勘资料。3、我单位为完成本项目拟投入专业技术人员、机械设备等资源及多年积累的施工技术和管理经验。2

11、、工程概况2.1 工程简介观音寺2号隧道按200km/h双线隧道设计，洞内采用重型轨道碎石道床，铺设型轨枕及60kg/m钢轨，内轨顶面至道床底面高度为76.6cm。进口里程D2K18+775，出口里程D2K20+550，全长1775m。全隧左线位于R=3500圆曲线上，线间距4.59m，按加宽0.2m设置，全隧为11.5的单面下坡。隧道最大埋深225m。进出口段地面横坡较陡，左低右高，明洞段左侧基底设置桩基托梁，右侧设置预加固桩，明洞采用单压式。主要不良地质为岩溶、断层破碎带和危岩落石。2.2 地理位置观音寺2号隧道进口位于云南省玉溪市北城镇刺桐关村，出口位于北城镇攒坝塘村，隧址地处玉溪盆地北

12、西侧边缘中低山区，地形起伏较大，横向冲沟发育。地面高程18002084m，相对高差小于300m，自然横坡一般1035，局部地形陡峻，为陡壁。隧道进出口端紧邻昆磨高速公路和213国道，交通较方便。2.3气象水文特征本地区为亚热带高原季风气候，年平均气温14.9，全年平均降雨量900mm，主要集中在510月。气象温度达不到冬季施工条件。观音寺2号隧道区地表水系以浅切割低中山沟谷、坡面侵蚀性冲沟为特征，主要受大气降水补给。地下水主要为松散岩类孔隙潜水、岩溶水。2.4 工程地质观音寺2号隧道进口段穿过板岩质断层角砾、灰岩质断层角砾，出口段穿过细角砾土和溶洞充填物（Q4ca）粉质粘土，全隧主要通过地层为

13、前震旦系黑山头组板岩、震旦系大龙口组灰岩夹板岩及断层角砾。围岩级别分为级和级两种。隧道范围内主要发育刺桐关断层和观音寺断层。在隧道出口端灰岩中共发育4个溶洞，均为填充、半填充溶洞，填充物以粉质粘土和粗角砾、碎石为主。本地区地震动峰值加速度为0.20g，地震动反应谱特征周期为0.45s。3、项目管理机构项目部设项目经理一名，项目副经理三名，党工委书记一名，项目总工程师一名，下设工程管理部、安全质量环保部、物资设备部、劳资财务部、综合管理部、检测试验室共五部一室。负责项目部的日常管理和对项目部各架子队的计划、组织、指导、监督和协调。作业队伍均为施工经验丰富的专业化施工队伍。项目部组织机构图见图3-

14、1，架子队机构设置见图3-2。 工 程 部 部长朱立群安质环保部部长辛守刚物资设备部部长王贵州劳 财 部部长高建昆试 验 室 主任吕新军副经理 蔡 帅 副经理 于进泉综合管理部部长 张莉第二架子队经理 王振 书记 崔卫华总经工程师 杨晓副经理 郭根和图3-1项目部组织机构图技术员材料员质量员试验员安全员队长第二架子队领工员工班长技术负责人劳务队图3-2架子队组织机构图4、施工部署4.1施工场地施工场地的规划和布置本着“节约用地，保护环境，因地制宜，统筹规划，便于管理，方便施工”的原则进行。同时满足安全防火、环境保护和劳动保护要求，并充分考虑防寒、防洪的要求。生活、办公及生产设施的布置根据各洞口

15、的地形地貌，合理规划，统一部署。炸药库的位置距离施工地点15公里，爆炸物品按照当日当班用量来申请，爆破完成后，剩余爆破物品及时进行退库，运至炸药库进行统一存储。临建平面布置见下图“4-1-1观音寺2号隧道进出口平面布置图”。4.2劳力、机具设备配置本隧道进口安排一个作业队、出口里程D2K20+428-441明洞段安排一个作业队。每个作业队设开挖班、支护班、仰拱班、二衬班、钢筋班、机械班和普工班分别负责工作面的开挖、支护、衬砌施工，机械设备维修、施工供电和后勤补给等工作。队伍上场人员实行弹性编制，动态管理，高峰期上场人数达233人。观音寺2号隧道人员计划表项目分类工种2011年2012年2013

16、年一季度二季度三季度四季度一季度二季度三季度四季度一季度二季度观 音 寺 2 号隧道进口工作面管理人员111111111010998开挖班203030303030202010支护班151515151515151512仰拱班888888886衬砌班202525252525202020钢筋班777777775机械班101010101010101010普工班444444444后勤班555555555小计100115115115114114989880出 口 明 洞工作面管理人员1212121212121212108开挖班203030303030303030支护班151515151515151515仰

17、拱班8888888886衬砌班20252525252525252513钢筋班7777777774机械班12121212121212121210普工班4444444444后勤班5555555555小计10311811811811811811811811650 总计20323323323323221619811811650观音寺2号隧道机械设备表序号设备名称规格数量额定功率（KW）生产用于施工型号能力部位1气腿式凿岩机YT28303臂隧道开挖2多功能高速钻机QNZ7023770m 超前探孔3全断面液压台车10.5m 21410.5m 二衬施工4湿喷机TK50045510m3 初支喷砼5抽排水设备定

18、制430-150扬程150m隧道抽水6多功能作业台架自制669m 开挖支护、绑钢筋、铺防水7挖掘机小松PC21041201.0m3 开挖、出碴8装载机龙工LG8504154.53.0m3 装载、运输9管棚锚杆注浆钻机H518225.7半径50cm支护注浆10注浆泵XDY70B2550-110L/min超前支护11锚孔注浆机NZ130A2550-110L/min锚杆注浆12混凝土搅拌站PLD1200+ JS75023335m3/h初支喷砼搅拌13仰拱栈桥10m 21010m 通行14轴流风机SDF(C)-No12.522201550-2912/min通风15自动爬行焊接机胜达ZPH-2304双缝

19、爬焊焊接防水板16混凝土运输车JC6A626010m3 运输砼17混凝土输送泵三一重工6027560m3/h泵送砼18内燃空压机VY12/727512m3/min隧道边仰坡开挖19螺杆式空气压缩机EX-132A613222.5m3/min供风20热成像仪FluKeti91红外探水21地质雷达IDS1地质雷达22发电机无刷同步发电机2250kw/h供电4.3施工便道、施工用电、施工用水、施工通风（1）施工便道观音寺隧道进口从213国道开始引入施工场地，需新修施工便道500m。出口洞身浅埋段明洞工作面便道部分利用既有乡村道路，同时修筑约300m长施工便道通往明洞段，便道宽4m，每个100m设一处错

20、车道，错车道宽7m，长20m。施工便道平缓段采用20cm厚的泥结碎石路面，局部较陡易受雨水冲刷段采用15cm厚砼硬化路面，同时便道的宽度和坡度满足混凝土运输车和弃碴车以及钢筋砂石料运输车的行驶要求。（2）施工用电施工用电利用地方电网电力为主，自备发电机为辅的方法解决施工用电。进出口分别配置一台800KVA变压器，备用250KW发电机2台。合计架设高压电力线路3km。（3）施工用水施工用水接当地村庄的生活用水，并在隧道进、出口附近的山坡上设置100m高位水池供施工用水，铺设100mm给水管引至工点使用。（4）施工通风采用压入式通风：采用2110kW轴流通风机压入式通风至掌子面。4.4工期安排（1

21、）施工进度安排原则观音寺2号隧道的施工进度安排以满足总工期为要求，并适度提前，留有余地，使工期有效可控。确保或提前按建设单位要求完成本标段施工任务。以技术资料、工程量清单提供的工程数量和本隧道计划投放的资源（机械设备、劳动力、材料、资金等）为依据，以合同工期为前提，运用网络计划技术，统筹兼顾，合理安排各分项工程施工进度。在保证工程质量和安全生产的基础上，优化资源配置，挖掘机械设备潜力，充分发挥企业综合优势。以组织均衡法施工为基本方法，抓住有利季节，减少雨季和冬期影响，采取平行、流水、平衡的作业方法，积极谋划，超前运作。（2）总体施工进度安排整个工程分三个阶段进行施工：第一个阶段为施工准备期。从

22、2011年2月1日开始至2011年2月28日，主要完成征地拆迁、临时占地，人员和机械设备进场及临时工程的修建，混凝土拌合站、预制场的建设，完成技术交底和线路控制桩交接及复测、施工图纸审核、制定实施性施工组织设计及其他施工技术准备工作。第二阶段为主体工程施工阶段。从2011年3月1日至2013年1月31日，进行观音寺2号隧道开挖、衬砌工程等的施工，主体工程完工。第三阶段为收尾配套阶段，从2013年1月1日至2013年2月28日，主体工程完工后进行水沟侧沟、通信及电力电缆槽等配套设备的完善，并清理现场工作。观音寺2号隧道工期计划项 目隧道一队隧道二队隧道进口隧道出口施工准备2011.2.12011

23、.2.282011.2.12011.2.28洞口工程2011.3.12011.3.312011.3.12011.3.31开挖支护2011.4.12012.10.312011.4.12012.10.31衬砌施工2011.1.12013.1.312011.1.12013.1.31水沟电缆槽等附属2013.1.12013.2.282013.1.12013.2.285、施工方案及施工方法5.1 总体施工方案本隧进、出口及洞身浅埋段明洞按明挖法施工，暗洞段按新奥法组织施工，软弱围岩严格遵循“超前探、管超前、弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测、紧衬砌”以及“岩变我变”的施工原则。洞身级围岩地段采用正台

24、阶法施工，拱墙设格栅拱架及42超前小导管加强支护；洞身级围岩地段采用三台阶七步开挖法，全环设I20b工字钢钢架及42超前小导管。全隧仰拱超前，拱墙一次衬砌。全隧加强综合地质预报工作，进口反坡地段加强抽排水措施。5.2施工测量5.2.1控制测量施工前平面控制网复测施工前由设计院和业主技术部门进行现场交接测量控制桩点，办理相关手续。开工前组织测量人员对交接的导线网点和水准基点进行反复复核测量，完全无误后作为施工用控制点。在隧道洞身开挖支护500m时用洞外控制点引到洞内作施工控制测点，每500m或雨季前后各进行洞内外导线控制点联测一次。平面控制附合导线测设洞内布置双导线，形成闭合导线，利用全站仪、精

25、密水准仪等测量仪器，精确控制隧道施工。利用CP点作基准点，以三维坐标法，使用全站仪引测附合导线上各点的精确坐标值（并经平差）；水平角的观测正倒镜六个测回中误差2.5，每条附合导线长度必须往返观测各三次读数，在允许值内取均值，导线全长闭合差1/30000。高程控制高程控制点的布设利用平面控制点的埋石作为高程控制点，如特殊需要时进行加密，加密的水准点精度不低于高程控制点的精度，其布置形式为附合水准线路。精密水准点的复测采用S1等级水准仪对所交精密水准点进行复测，往返测量。观测精度符合偶然误差2mm，全中误差4mm，往返闭合差8（L为往返测段路线段长，以km计）。两次观测误差超限时重测。当重测结果与

26、原测成果比较不超过限值时，取三次成果的平均值。5.2.2施工测量洞口测量：根据隧道洞口的设计结构和洞口地形标高，详细计算洞口边仰坡开挖边线的坐标和各桩中心坐标。利用附合导线与以上计算坐标的相对关系，用全站仪放出洞口边仰坡开口线，控制洞口边仰坡的开挖。洞身测量：隧道洞身施工测量根据隧道设计文件，精确计算出线路百米桩的坐标及结构的相关尺寸和标高，并按每10m编制出本标段隧道标高表。测量工程师利用洞内测量控制点，及时向开挖面传递中线和高程；由测量工程师用断面测量仪测设隧道开挖轮廓线，支护钢架架立前后、初期支护完成后和衬砌立模前后，进行复核，确认无误后方可进行下道工序施工，并对混凝土净空断面应用解析法

27、测量。在洞内进行施工放样时随时配带气压标、温度计，随时根据实际情况对仪器进行气压、温度的修正。5.2.3竣工测量随道洞身衬砌作业后，每5m对已衬砌段净空采用断面仪进行洞身净空检查，洞身开挖贯通后，及时组织测量人员进行贯通测量。依据测量规范及测量结果，调整贯通误差，并将调整结果及时上报监理和业主有关部门。依据设计图纸检查完工后的结构物尺寸，如实填写检查结果，并将检查资料作为竣工资料的一部分存档。5.2.4注意事项及测量资料管理加强仪器的维修和保养工作，保持其良好状态，制定仪器维修和保养制度及周检计划，按时送检。测量桩点的交接，必须双方会同，持交桩表逐桩核对，交接确认，遗失的坚持补桩，无桩名者视为

28、废桩，资料与现实不符的应予以更改。定期组织测量人员与相邻施工单位共同进行洞内外控制点联测，保证控制点的准确性。注意防止桩点沉降、偏移，并定期复核，有误时及时调整。一切原始观测记录和记事项目必须在现场记录清楚，不得涂改，不得凭记忆补记。严格按规程办事，遇到超限时要认真检查，必要时返工。因超限划去的观测记录应注明原因。观测和计算结果必须做到记录真实，注记明确，计算清楚，格式统一，装订成册和长期保管。利用已知点（包括控制点、方向点、高程点）进行引测、加点和工程放样前必须坚持先检测后利用的原则，即已知点检测无误或合格时，才能利用。重要定位和放样，必须坚持用不同的方法或仪器校核测量或换人检测后才能施工。

29、未经复核和检算的资料严禁使用。5.3洞口工程5.3.1地表防排水首先施工隧道洞顶上截水天沟，截水天沟距坡顶开挖线510m，C25混凝土浇筑，从洞顶呈弧形与洞口排水沟相连。进口因地形横坡陡于1:0.75，所以不设置天沟。5.3.2支挡防护工程进口右侧坡较陡，为确保施工安全和明洞主体的安全，在D2K18+781D2K18+865段设置15根预加固桩，桩身截面2m3m，桩长2831m。进口左侧于D2K18+775D2K18+807段明洞左侧边墙底部设桩基托梁。托梁截面8.0m6.5m，高2.0m，共设置4片托梁，桩基共设置16根。进口D2K18+775D2K18+783段左侧基底位于粉质粘土层上，为

30、提高承载力，仰拱底部采用60的旋喷桩进行加固，间距1.2m1.2m。进口明洞段永久边仰坡采用锚杆框架梁防护，框架间距2.5m，锚杆每根长8m，框格内喷混植生。出口线路左侧D2K20+551、D2K20+556段设置2根预加固桩，桩顶设置托梁，托梁大里程段顺接路基挡土墙，托梁顶与挡墙顶平齐。5.3.3进洞施工隧道明暗交界里程设置超前大管棚，采用导向墙定位。导向墙采用C20混凝土，截面尺寸1m1m，拱部144范围设置，基础进行加深处理。导向墙内设置3榀I20b型钢架作为导向架，导向架外侧焊接直径152mm，长2m钢管作为导向管。导向管的位置采用全站仪以坐标法定出其平面位置，然后用水准尺调节外插角。

31、定位完成以后立边模，浇筑混凝土。施工工艺详述：把周边有孔眼的钢管插入套管内，钢管用丝扣联接，钢管终端要密封；钢管在插进后，采取套管钻进其他孔眼，钢管口端与孔口周壁用水泥密封；注浆管用高压把水泥浆液压入钢管内，浆液通过钢管孔眼压注入孔壁的缝隙内，固结附近岩土层，注浆采用先灌注“单”号孔，待1至2天固结后，再灌注“双”号孔的方法；钻机退回原位套管内注水清洗分节装入108钢花管接长钻杆及套管一节钻孔结束继续钻进安装导向架和导向管导向墙施工钻机就位安装钻杆及套管取出钻杆取出套管钢花管注浆（奇数孔）钻进结束隧道开挖钻至设计长度钻钢花管注浆（偶数孔）5.3.4洞门施工隧道洞门在进洞施工正常后，结合地形地质

32、及考虑洞口美化等条件，安排在雨季前施工。洞门施工应与不少于5m的洞内拱墙衬砌同时施作。5.4超前地质预报观音寺2号隧道洞身穿越遇断层破碎带及影响带，可能会有坍方冒顶与大变形，岩溶涌水、突泥等工程地质问题，因此，在全隧实施综合超前地质预报。5.4.1地质预报计划正洞综合超前地质预报方法表里程段落地质概况地质复杂程度预报方法重点预报内容D2K18+817D2K18+915观音寺断层：为岩溶与非可溶岩接触带，破碎带宽约100120m，原岩成分为板岩、灰岩为主，挤压破碎剧烈较复杂综合地质法+物探法（地震波地质探测仪+红外探水+地质雷达）+超前钻探法（89超前钻孔4孔+每循环15孔加深炮眼）+围岩大变形

33、预测探明断层影响段岩性及岩体完整性，岩溶发育及地下水发育情况，预测前方涌（突）水、塌方、变形风险D2K18+915D2K20+428震旦系大龙口组（Pt1d）灰岩夹板岩：受构造影响严重，岩体较破碎，节理裂隙发育，溶蚀现象明显，多见溶孔、溶洞，褶曲、扰曲发育较复杂综合地质法+物探法（地震波地质探测仪+红外探水+地质雷达）+超前钻探法（89超前钻孔4孔+每循环15孔加深炮眼）岩溶发育程度，隐伏溶洞，预测岩溶涌水及可能存在的溶洞，对发生涌水突泥等施工灾害的危险性进行评价D2K18+915D2K20+428震旦系大龙口组（Pt1d）灰岩夹板岩：受构造影响严重，岩体较破碎，节理裂隙发育，溶蚀现象明显，多

34、见溶孔、溶洞，褶曲、扰曲发育较复杂综合地质法+物探法（地震波地质探测仪+红外探水+地质雷达）+超前钻探法（89超前钻孔4孔+每循环15孔加深炮眼）岩溶发育程度，隐伏溶洞，预测岩溶涌水及可能存在的溶洞，对发生涌水突泥等施工灾害的危险性进行评价5.4.2超前地质预报5.4.2.1超前钻探工作原理采用水平钻机对未开挖岩体进行钻探，通过岩芯来判断开挖岩石的信息，可借助传感器设备，通过钻速、钻进压力、扭矩等判断前方岩体的特性，加入钻孔声波、水压力等技术，预测涌水量和涌水压力，能够较为完整准确的揭示地质状况，并在孔口可以进行有害气体的监测。探孔按预设计布置，地质发生变化时，根据需要加密，其中一个取岩芯。超

35、前钻探孔的规格采用YG-80钻机，每次钻眼长度30m左右，钻孔孔径采用89。在进行超前钻孔前按监理人的所指示的位置、方向、长度和数量进行勘探。操作方法通过对超前钻探的长度、水压力、钻机扭矩、施钻压力的记录，并对岩芯地质情况的编录，充分掌握前方地质体的特点和地质信息参数，通过调整施工方法，达到施工安全。施工准备制定预报方案预报分级研究地质资料地质分析长距离预报物探法深孔水平探测地质综合判断施工建议施工方案选择隧道施工地质素描下循环预报项目技术决策预报验证反馈加深炮孔探测红外探测超前水平钻孔地质雷达异常段正常段异常段地质预报报告中长距离预报短距离预报超前地质预报施工流程图5.4.2.2 TSP20

36、3超前地质预报TSP203超前地质预报系统应用原理TSP203是国内外先进的隧洞地质超前预报系统，可探测工作面前方100200m存在的断层、特殊软岩、煤系地层中的煤层、富水砂岩层和煤系地层与其它地层的界线、溶洞、暗河和岩溶陷落柱，还能探测岩浆岩岩体、岩脉等特殊地质体。该系统利用地震波在不均一地层中产生的反射波特性，通过专用数据处理软件进行处理，从而准确预报掌子面前方及周围区域的地质情况。工作方法TSP方法属于多波多分量高分辨率地震反射法。地震波在设计的震源点（通常在隧道的左或右边墙，大约24个炮点）用小量炸药激发产生。当地震波遇到岩石波阻抗差异界面（如断层、破碎带和岩性变化等）时，一部分地震信

37、号反射回来，一部分信号透射进入前方介质。反射的地震信号将被高灵敏度的地震检波器接收。数据通过TSPwin软件处理，便可了解隧道工作面前方不良地质体的性质（软弱带、破碎带、断层、含水等）和位置及规模。为了保证预报准确，采集数据时要求隧道掌子面停止作业。根据地质构造变化情况和施工安排需要，每150200m进行一次超前预报。各施工阶段模拟分析分析方法：隧洞施工时充分利用隧洞超前地质预报和测试工作，提前探明地质，获得地层参数（初始地应力参数、岩体物理力学参数），结合拟采用的施工方法，根据结构断面，施工开挖方案，施工作业方式，包括分部开挖顺序，支护结构形式及各部位支护参数和施作时机等具体施工步骤，选择相

38、应的分析域，模拟施工作业流程，对特殊地段进行三维弹塑性有限元数值分析，得出施工前后地层受力后的应力场和位移场、塑性区情况以及支护结构内力，为现场施工技术人员提供进行优化设计、施工的数值和理论上的依据。分析结果与应用计算结果包括各施工阶段不同的围岩特性、不同开挖方案下的围岩应力场、隧洞周边（拱顶、墙顶、墙中）的最大位移，以及地面沉降和围岩屈服区、主应力等值线等通过分析结果，阐明各施工阶段围岩和支护应力随时间的增长变化、应力集中、最危险的部位以及预报到达危险的时刻，进而建议合理的开挖和支护措施，另外结合现场监控量测，根据实测资料，反馈设计的合理参数，指导设计修正。通过对不良地质重点地段的超前预报工

39、作，对设计院提供的地质资料加以复核，并采用3D-软件进行工况施工模拟分析，为正确制定施工方法和措施提供科学依据，辅助施工正常开展。5.4.2.3红外线探水观音寺2号隧道红外探测，定性预报掌子面前方30m范围内地下水发育情况，每循环搭接5m。检测原理在自然界中，任何高于绝对温度(273)的物体都是红外辐射源，具有辐射现象，红外无损检测是测量物体红外辐射能量，发现被测物体的不连续性对热传导性能的影响而产生红外辐射差异，检测出这种差异，就可以推断物体内部是否存在水流。检测设备FluKeti9热成像仪，采用非接触的无损检测技术，对被测物作非接触的连续扫描，只要被测物的温度在绝对温度零(273)以上，探

40、测器就能响应，检测红外线波段为7.5 m to 14 m。接收被测目标的红外辐射信号后，经过处理在电视屏或监测器显示红外热像图。FluKe Ti9 检测设备热像图温度场趋势图5.4.2.4地质雷达探测观音寺2号隧道地质雷达探测，定性预报掌子面前方30m范围内围岩发育情况，每循环搭接5m。检测原理地质雷达方法是利用发射天线向地下介质发射电磁波，当电磁波遇到差异界面时将发生透射、折射和反射现象，同时介质对传播的电磁波也会产生吸收滤波和散射作用。用接收天线接收并记录来自地下的反射波，进行数据处理，对掌子面前方的工程地质情况（围岩性质、地质结构构造、围岩完整性、地下水和溶洞等情况）进行预测。探地雷达主

41、要利用宽带高频时域电磁脉冲波的反射探测目的体。由公式可根据测得的雷达波走时，自动求出反射物的深度z并进一步界定其范围、判定其性质。地质雷达工作原理示意图检测设备本隧道采用设备为IDS地质雷达，检测天线频率为80MHz，点距约0.10m，每道1024采样点，时窗设置为600ns，测线如下图所示。地质雷达检测剖面布置示意图检测结果示意 地质雷达剖面图据GPR探测得到的反射波图像（上图），探测段雷达反射波同向轴较连续，局部地段反射波强，结合实际隧道工程地质，说明该掌子面前方30m内，岩性节理裂隙很发育，岩体很破碎，地下水不丰富。5.5超前支护全隧超前支护采用超前小导管，超前支护参数见下表起讫里程长度

42、（m）衬砌类型超前支护备注开始终止支护形式纵向间距长度环向间距K18+898K18+95052级抗震设防复合小导管240.4K18+950K18+98030级复合小导管23.50.4K18+980K19+04060 级复合小导管2.440.5K19+040K19+170130级抗震设防复合小导管1.83.50.4K19+170K19+26090 级复合小导管23.50.4K19+260K19+380120级复合小导管2.440.5K19+380K19+660280级复合小导管23.50.4K19+660K20+180520 级复合小导管2.440.5K20+180K20+27090级复合小导管

43、23.50.4K20+270K20+31040级复合小导管23.50.4K20+310K20+40393级抗震设防复合小导管1.83.50.4全隧洞身围岩采用超前小导管注浆加固，导管外插角1015，注浆管的外露端支撑于开挖面后方的钢架上，共同组成预支护体系。注浆设备采用注浆泵，压注水泥浆时注浆压力依据地层致密程度决定，一般为0.5-1.0MPa。施工工艺：制作钢花管：超前小导管在构件加工厂制作。前端做成尖锥形，尾部焊接6mm钢筋加劲箍，管壁上每隔15cm交错布置注浆孔，孔眼直径为10mm。小导管安装：采用风动凿岩机钻孔后，将小导管按设计要求插入孔中，围岩软弱地段用游锤或凿岩机直接将小导管从格栅

44、中部打入，外露端支撑于开挖面后方的钢架上，与钢架共同组成预支护体系。超前小导管注浆工艺见下图：搅拌机水泥浆池注浆泵水泥水高压阀孔口阀止浆塞注浆管注浆孔0.6m15cm42钢管钢花管示意图图 ：小导管注浆工艺流程图5.6洞身开挖本隧道洞身开挖采用的施工方法有：CRD法，三台阶预留核心土法，台阶法。5.6.1 交叉中隔壁（CRD）法CRD法施工遵循“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则进行。具体工序图详见“中壁交叉（CRD）法工序图”CRD法施工工序流程图、开挖左侧下台阶土（岩）体，及时施作初期支护及临时支护，打设锁脚锚杆并架设临时横撑、施作拱部超前支护，开挖左侧上台阶，预留核心土，及时

45、施工作初期支护打设拱脚锁脚锚杆，并架设横撑、开挖右侧下台阶土（岩）体，及时施作初期支护及临时支护，打设锁脚锚杆并架设临时横撑、施工右侧拱部超前支护，开挖右侧上台阶，预留核心土，及时施工作初期支护打设拱脚锁脚锚杆，并架设横撑、向下开挖左侧仰拱，并做好初期支护 开挖右侧仰拱，封闭初期支护结构 、拆除剩余临时支护及横撑，施工拱拱墙二次守砌，封闭结构，然后施工洞内附属结构拆除底部部分横撑，先施作仰拱二衬，然后施工隧道填充CRD法施工顺序图5.6.2三台阶预留核心土法三台阶预留核心土法施工步骤见下图：开挖透视图和施工工序图见下图：三台阶预留核心土法也称为三台阶七步开挖法施工步骤如下：上部弧形导坑开挖:拱

46、部超前支护后进行，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度为5 m ，宽度宜为隧道开挖宽度的1/3。开挖循环进尺一榀钢架间距，开挖后立即初喷混凝土。及时架设钢架、钢筋网，在钢架拱脚以上30高度处 ，紧贴钢架两侧边沿按下倾角20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。左、右侧中台阶开挖:开挖进尺为两榀钢架间距，左、右侧台阶错开23m，开挖后立即初喷4混凝土，及时接长钢架并进行喷、锚、网系统支护，在钢架墙脚以上30高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角20 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。左、右侧下台阶开挖: 开挖进尺两榀钢架间距，左、右侧台阶错开23

47、m，开挖后立即初喷35混凝土，及时接长钢架并进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架墙脚以上30高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角20 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。上、中下台阶预留核心土开挖：各台阶分别开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。隧底开挖：每循环开挖长度不易超过3m，开挖后及时施做仰拱初期支护，完成开挖、支护循环后，及时施做仰拱。5.6.3台阶法台阶法施工首先施作超前小导管预注浆加固地层，然后开挖支护上导坑，上导坑采用人工风镐开挖，必要时辅以弱爆破，开挖台阶长度3m左右，开挖后及时喷混凝土封闭岩面，拱墙设格栅钢架，两侧拱脚增设锁脚锚杆，喷锚网格栅钢架联合支护。

48、然后人工配合挖掘机开挖下半断面，必要时辅以弱爆破，无轨运输出碴。开挖后要及时连接格栅钢架并喷锚支护，仰拱紧跟，使支护尽早封闭成环。b、台阶法施工工艺台法施工开挖施工顺序见下图：每循环衬砌9或6m循环进尺0.5m与上半断面钢架连接42mm超前小导管支护上部弧形导坑环向开挖喷、锚、网、钢架支护拱顶下沉布点量测核心土和下半断面左右边墙开挖周边收敛布点量测下半断面左右边墙支护仰拱开挖及支护全断面围岩量测仰拱钢筋混凝土灌筑铺设拱墙防水层全断面泵送混凝土衬砌5.6.4台阶法爆破设计观音寺隧道台阶开挖时爆破按光面爆破设计，根据围岩走向、层厚、石质等地质情况，坚硬岩石施工加强掏槽爆破，控制周边光爆孔，确保超欠

49、挖在允许范围内。爆破器材选用1号岩石乳化炸药，普通毫秒导爆管雷管非电起爆系统毫秒微差有序起爆。具体如下（1）掏槽形式：根据围岩地质情况及开挖断面尺寸，采用二级复式楔形掏槽。（2）爆破器材：选用1号岩石乳化炸药，规格为32及35药卷，雷管采用115段普通毫秒导爆管雷管，电容式非电毫秒雷管激发器起爆。（3）炮眼直径：选用42mm钻孔直径。（4）炮眼深度：根据有规范和文件要求，上台阶进尺不超过2榀钢架间距，结合施工图纸，决定除掏槽眼外，其余眼均采用2.4m深钻孔，掏槽眼为2.6m；（5）炮眼数目: 炮眼数量主要与开挖断面、炮眼直径、岩石性质和炸药性能有关，炮眼的多少直接影响凿岩工作量。式中 N炮眼数

50、量，不包括未装药的空眼数； q单位炸药消耗量，本隧取 q=1.1kg/m3； S开挖断面积，本隧上台阶为78，中台阶41，下台阶18； 装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值；本隧按0.6考虑。 每米药卷的炸药质量， 1号岩石乳化炸药为1.045kg/m。依据上式，可计算出结果如下：上台阶： N=136个中台阶： N=72个下台阶： N=31个本数据仅为理论计算数据实际布置时可适当调整。（6）炮眼布置：部位段号炮眼名称钻眼参数m炮眼个数装药量kg备注眼深间距单孔装药量段装药量上台阶1掏槽眼2.2141.827.28主要指标:3掏槽眼2.2162.0112.06加宽W=20断面积S=137m2 炮

51、眼数： N=239 循环进尺：L=2.0m 单位装药量：q=1.1kg/m35扩槽眼21111.3715.077掘进眼21180.9116.389底板眼20.8171.3723.2911内圈眼20.7320.3210.2413周边眼20.45520.5227.04小计140111.36中台阶1掘进眼 21100.919.13掘进眼 21110.9110.015底板眼21130.739.497内圈眼20.780.322.569周边眼20.45160.528.32小计5839.48下台阶1掘进眼21130.9111.833底板眼20.45280.339.24小计4121.07总计239171.91

52、5.7初期支护 在初期支护包括系统锚杆、格栅钢架、钢筋网、喷射砼等初期支护施工工序流程为：超前支护措施开挖后初喷砼系统支护（锚杆、钢筋网、型钢钢架或格栅钢架）施工复喷砼至设计厚度。5.7.1系统锚杆1）中空注浆锚杆锚杆安装：采用凿岩机钻孔，钻进至设计深度后，高压风清孔；检查锚杆孔中是否有异物堵塞；若有，应清除干净后，再将锚杆插入孔内，锚杆外露孔口长度满足安装止浆塞、垫板螺栓为宜；将止浆塞通过锚杆外露端打入孔口10cm左右，安装垫板及螺母，此时不宜上紧。锚杆注浆：检查注浆泵及其零件是否齐备和正常，熟悉有关泵的操作程序。用水或风检查孔体是否畅通，孔口返水或风即可。迅速将锚杆和注浆管及泵用快速接头连

53、接好。施工准备注浆孔位布置锚杆钻孔注 浆戴杆头封堵帽进入下道工序浆液配制不合格合格注浆质量综合检查超前锚杆施工工艺图配制浆液，使水灰比、和易性符合设计和规范要求。开动泵注浆，整个过程应连续不停顿，一次完成，观察到浆液从止浆塞边缘流出或压力表达到设计值，即可停泵。当完成一根锚杆注浆后，应迅速卸下注浆软管并安装至另一根锚杆，进行注浆。在灰浆达到初始设计强度后，方可上紧垫板及螺母。施工注意事项：在软岩土层中施作时，需环向隔开一定距离隔孔钻进，避免岩体注水太多可能导致围岩面滑坍。浆液应严格按配合比配制，并随用随配。为保证注浆效果，止浆塞打入孔口不应小于10cm，而且待排完气后应立即用快凝水泥砂浆封闭止

54、浆塞以外的孔隙，保证在规定压力下浆液不致窜出。施工准备锚杆孔位布置锚杆钻孔注 浆戴杆头封堵帽进入下道工序浆液配制不合格合格注浆质量综合检查插入锚杆中空注浆锚杆施工工艺流程图2）砂浆锚杆锚杆预先在洞外钢构件厂按设计要求加工制作。砂浆强度不得低于M20。砂浆锚杆施工工艺流程为：钻孔清孔注浆插入杆体安装锚杆垫板。施工采用风动凿岩机，按设计要求钻孔，达到标准后，用高压风清除孔内岩屑；用注浆泵将水泥砂浆注入孔内，砂浆至少填充锚杆孔体积的2/3后方可停止注浆；及时将加工好的杆体插入孔内，安装锚杆垫板。施工时应注意：锚杆钻孔位置及孔深必须准确；锚杆要除去油污、铁锈和杂质；锚杆体插入孔内不小于设计长度的95%

55、。5.7.2钢筋网铺设本隧道钢筋网采用8mm钢筋，按设计预先在洞外钢构件厂加工成型。钢筋类型及网格间距符合设计要求施作。钢筋网根据初喷混凝土面的实际起伏状铺设，并与受喷面间隙不大于3cm。钢筋网与钢筋网、钢筋网与锚杆、钢筋网与钢架连接筋点焊在一起，使钢筋网在喷射时不晃动。钢筋网在构件加工厂加工成片，洞内焊接形成整体。施工注意事项：钢筋网制作前对钢筋进行校直、除锈及油污等处理；安装前，岩面初喷4cm厚混凝土形成钢筋保护层。5.7.3钢（格栅）拱架施工本隧道采用型钢钢架，型钢钢架按设计预先在洞外钢构件厂加工成型，在洞内用螺栓连接成整体。1）制作加工型钢钢架在洞外钢构件厂钢板作业平台上，先按设计放出

56、大样图，然后沿放出的大样焊接短钢筋，便制作出加工大样。型钢钢架采用工字钢冷弯机弯制，弯制时要求弧形圆顺、尺寸准确；每节两端均焊连接板，节点间通过连接板用螺栓连接牢靠；钢筋放样时根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割刨边的加工余量；拱部边墙等各单元钢架应分别加工、堆放；钢架堆放场地要先用混凝土硬化。钢架加工后进行试拼，严禁不合格品进场。2）钢架架设工艺要求为保证钢架置于稳固的地基上，开挖时在钢架基脚部位预留0.150.2m原岩，架立钢架时人工风镐挖槽就位，富水软弱地段在钢架基脚处设槽钢以增加基底承载力。为保证钢架位置安设准确，钢架架设前均需预先打设定位系筋。系筋一端与钢架焊接在一起，另一端锚入围岩中

57、0.51m并用砂浆锚固。隧道人工开挖时在钢架的各连接板处预留钢架连接板凹槽，拱脚或墙脚处预留安装钢架槽钢凹槽。初喷混凝土时，在凹槽处打入木楔，为架设钢架留出连接板（或槽钢）位置。钢架按设计位置安设，在安设过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙应设混凝土垫块，钢架应与围岩接触间距不应大于50mm。为增强钢架的整体稳定性，将钢架与锚杆焊接在一起。沿钢架设置22mm的纵向连接筋。有仰拱钢架地段，利用防干扰平台一次开挖到位，清除底部虚碴，将墙脚预留连接钢板处喷射混凝土凿除，用螺栓连接成整体。钢架架立后尽快喷射混凝土，并将钢架全部覆盖，使钢架与喷混凝土共同受力。5.7.4喷射混凝土施工喷射砼采用湿喷工艺。喷

58、射前处理危石，检查开挖断面净空尺寸，当受喷面有涌水、淋水、集中出水点时，先进行引排水处理。用高压风水冲洗受喷面，设置控制喷砼厚度的标志。喷射作业分段、分片、分层，由下而上进行，有较大凹洼处，先喷射填平。喷嘴垂直于岩面，距受喷面0.81.0m，呈螺旋移动，风压0.450.7MPa。液态速凝剂按水泥产量的4%由自动计量在喷嘴处掺入。喷射混凝土时按照施工工艺段、分片，由下而上依次进行。一次喷射混凝土的最大厚度，拱部不得超过10cm，边墙不得超过15cm。分层喷射混凝土时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行。喷混凝土料由洞外自动计量拌和站生产。混凝土搅拌车运输混凝土，卸入湿喷机，机械手配合湿喷机喷混

59、凝土。筛网10mm（滤出超径石子）混凝土喷射机械手混凝土拌合水泥砂石子拌合时间1min混凝土搅拌运输车运送风压控制在0.45-0.7MPa液体速凝剂（水泥用量4%）80-150cm受 喷围岩面30cm水（气密剂）湿喷混凝土施工工艺流程图5.8衬砌防排水隧道采用双侧排水沟加中心水沟的方式排水，侧沟主要汇集地下水，同时起到沉淀和兼顾排水的作用，中心沟采用盖板沟的形式，主要用于排水。侧沟与中心沟之间每隔50m设置一道横向引水管。隧道初支和二衬之间铺设拱墙EVA防水板+土工布，防水板厚度不小于1.5mm；防水层和初期支护间拱墙环向设50mm透水软管（外裹无纺布），按间距10m一道布置；并在两侧边墙墙脚

60、纵向各设一根80mm纵向透水盲管，并与环向盲沟连通，每隔812m将地下水引入洞内侧沟，连通点逢泄水孔部位采用三通直接引入侧沟内。环向施工缝设采用中埋式橡胶止水带+外贴式止水带，每隔10m一道，纵向施工缝采用中埋式橡胶止水带+砼界面剂，全隧拉通2道，变形缝设钢边橡胶止水带和外贴式橡胶止水带，内缘采用双组份聚硫密封膏嵌缝。明暗分界及每节桩基托梁设置变形缝一处，抗震设防段按20m左右设置变形缝一处。明洞拱墙外缘均采用2cm厚聚合物防水水泥砂浆抹面，需回填的明洞段拱墙仍设置防水板，并在回填表面设粘土隔水层。暗洞衬砌每隔5m左右预留回填注浆孔，待混凝土达到设计强度后，进行充填注浆。（1）防水板铺设1）防