范家咀隧道施工组织设计模板

范家咀隧道施工组织设计资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。目录1编制依据 42编制范围 43工程概述及主要工程量 43.1隧道概况 43.2主要工程量 53.3工程地质及水文地质特征 64施工总体布置 64.1施工队伍布置 74.2临时工程的分布及总体设计 74.2.1综合加工场 74.2.2施工机械修理及设备停放场 84.2.3混凝土拌和系统 84.2.4试验室 84.2.5混凝土预制场 84.2.6办公及生活区 84.2.7炸药库 84.2.8施工通讯 94.2.9大临工程分布 94.2.10临时工程数量 104.3施工用水 104.4施工用电 104.5施工用风 114.6洞内通风 114.7施工排水 114.8内业资料 124.8.1内业资料的收集 124.8.2内业资料的整理 124.8.3内业资料的归档 124.8.4内业资料的移交 135主要施工方案及方法 135.1施工方案 135.1.1明洞段施工方案 135.1.2暗挖段施工方案 145.2施工方法 145.2.1明洞段施工方法 145.2.2暗挖段施工方法 195.2.3地质超前预报 415.2.4特殊地段措施与方法 475.2.5监控量测 535.3工程重、难点及采取措施 575.3.1施工难点 575.3.2施工重点 586总工期及进度计划安排 587范家咀隧道工程的主要施工机械 608劳动力使用计划 619主要材料使用计划 6110试验工程名称、范围、施工方法 6210.1试验机构、试验手段、检测程序及试验工作的总体安排 6210.1.1试验机构 6210.1.2试验手段 6210.2试验工作的总体安排 6710.2.1试验室的组建 6710.2.2试验培训 6711各项措施 6711.1文明施工措施 6711.1.1文明施工目标 6711.1.2文明施工管理措施 6711.2创优规划和质量保证措施 6911.2.1质量目标 6911.2.2工程创优及质量保证体系 6911.2.3工程质量管理制度 7611.2.4工程质量保证措施 7811.3安全保证措施 8311.3.1安全目标 8311.3.2安全保证体系 8311.3.3安全生产管理制度 8411.3.4安全保证措施 8911.4工期保证措施 10111.4.1确保工期的组织保证措施 10111.4.2确保工期的技术保证措施 10111.4.3确保工期的设备保证措施 10111.4.4确保工期的物资保证措施 10211.4.5确保工期的后勤保证措施 10211.5冬、雨季施工保证措施 10211.5.1冬季施工保证措施 10211.5.2雨季施工保证措施 10211.5.3冬、雨季事故应急处理程序 10311.5.4冬季施工应急预案 10311.5.5雨季施工应急预案 10411.6施工环保、水土保持措施 10411.6.1施工环保、水土保持目标 10411.6.2施工环保、水土保持管理体系 10411.6.3施工环保措施 10711.6.4水土保持措施 10811.6.5不良地质应急预案 109范家咀隧道施工组织设计1编制依据1)新建西成客运专线土建工程施工总价承包XCZQ－5标投标文件技术分册和新建西成客运专线土建工程施工总价承包XCZQ－5标承包合同。2)现场踏勘调查所获得的工程地质、水文地质、当地资源、交通状况及施工环境等调查资料。3)中国水利水电第十四工程局有限公司所拥有的技术装备力量、机械设备、管理水平、工法及科技成果和多年积累的工程施工经验。4)《铁路混凝土结构耐久性设计规范》TB10005-5)《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424-6)《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10753-7)《铁路混凝土工程施工技术指南》铁建设()241号8)《高速铁路隧道工程施工技术指南》铁建设()241号9)《高速铁路工程测量规范》TB10601-10)铁路工程技术规范及国家行业标准、规则、规程11)国家及地方关于安全生产和环境保护等方面的法律法规。12)国家、铁道部和地方政府(省、直辖市)的有关政策、法规和条例、规定。2编制范围新建西安至成都铁路西安至江油段(陕西境内)站前工程XCZQ-5标段范家咀隧道工程,隧道进口里程DK182+556,出口里程DK184+312.32,全长1756.32m。3工程概述及主要工程量3.1隧道概况范家咀隧道位于秦岭山区陕西省洋县长溪乡境内,地处秦岭南麓山前丘陵区,进口位于长溪乡小学西侧斜坡,出口位于范家咀水田坝斜坡,地势东高西低,地形逐渐变缓,沟梁相间,冲沟发育,相对高差120m～150m,埋深6m～140m。隧道起讫里程DK182+556～DK184+312.2,全长1756.32m,为双线隧道。隧道出口1127.322m位于R-9000m的曲线上,其余段落位于直线上;隧道内为3.0‰的单面上坡。隧道区内乡道、便道相通,交通较为便利。3.2主要工程量本隧道按设计行车速度250km/h,客运专线双线隧道设计,隧道内采用CRTSⅠ型双块式无砟轨道。范家隧道线下主要工程量如下:范家咀隧道主要工程量序号项目单位数量1开挖m3240022.02衬砌模筑混凝土m353468.03钢筋t1432.164支护喷射混凝土m3203895钢筋网t133.436管棚m145507超前小导管m1750298锚杆m1054439钢支撑t2791.1310防排水系统1.5mmEVA防水板㎡5314311土工布㎡5314312钢边橡胶止水带m336013橡胶止水条m336014中埋橡胶止水带m837715背贴止水带m837716纵向Φ80HDPE打孔波纹管m385117环向Φ50HDPE打孔波纹管m603318Φ100PVC横向排水管m171419洞口防护混凝土m3658.1420网喷混凝土m3837.5221地表加固锚杆m37444.6222渡槽m367.523洞口绿化㎡761.0124弃渣场处理浆砌片石m33571.925(钢筋)混凝土m311981.8526场地平整、绿化、复垦m366673.3工程地质及水文地质特征根据调查和各种勘探揭示,隧道进出口均位于全-强风化云母石英片岩中,洞身主要经过云母石英片岩,浅埋地段上部覆盖洪积膨胀土、细角砾土,山梁上部覆盖第四系中更新统膨胀土。隧道洞身范围内断层构造不发育,在DK184+100附近发育一次级向斜,隧道洞身于DK184+100附近经过该向斜核部。地表水主要为隧道进口大龙河河水和上部沟谷积水,水量随季节而变化。地下水以第四系孔隙潜水和基岩裂隙水为主。第四系孔隙潜水水量一般不大,主要分布在河床及沟谷缓坡地带;基岩裂隙水广泛分布于段内的节理、裂隙中,水量不大,地下水水质良好,对圬工不具侵蚀性。地震:根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-)《中国地震动参数区划图》国家标准第1号修改单,本工点地震动峰值加速度值为0.05g(相当于地震基本烈度七度),地震动反应谱特征周期采用0.45s。隧道区年平均气温14.4℃,极端最高温度39.4℃,极端最低温度-11.9℃,最冷月平均气温2.3℃,年平均降雨量678.41mm,年平均蒸发量1096.8mm,平均相对湿度79%,最大风速15.1m/s,年平均八级以上大风日数1天,最大积雪厚度17cm,最大季节冻结深度50cm。4施工总体布置施工平面布置详见附图1范家咀隧道施工平面布置图。4.1施工队伍布置范家咀隧道施工设置一个隧道作业架子队,进、出口各安排1个作业组双向施工。进口作业组施工任务桩号为DK182+556～DK183+691.75,出口作业组施工任务桩号为DK183+691.75～DK184+312.32。4.2临时工程的分布及总体设计4.2.1综合加工场根据范家咀隧道进出口的地形特点,工厂化的要求,在隧道进口针对本单位工程、大龙河大桥、罗曲隧道设置了集中综合加工厂。综合加工场包括钢构、钢筋加工场、木材加工场等。①钢构、钢筋加工场范家咀隧道各类钢筋共计2245.9t;各类型钢共计2144.6t;Φ22砂浆锚杆131.91t;Φ25×7普通中空锚杆68681m;Φ42锁脚锚管171.59t;超前小导管294t;管棚钢管211.47t。根据施工高峰期钢筋加工强度确定钢构、钢筋加工场占地面积及相应的配套设备。钢筋加工场占地面积250㎡、建筑面积60㎡,敞棚结构。钢筋加工厂配置的主要设备见下表:钢筋加工主要设备表序号设备名称规格型号单位数量功率(kw)1钢筋切断机GQ40台37.52钢筋弯曲机GW6-40台25.03钢筋调直机GTJ4-4/14台29.04电焊机BX-500台825.85氧焊及切割设备套46汽车吊QY16辆216t7平板车5t辆28跑弧机台1②木材加工场由于范家咀隧道二期混凝土衬砌采用整体式液压钢模台车进行,木材使用量较少,因此,木材加工场布置在钢筋加工场旁边。4.2.2施工机械修理及设备停放场施工机械修理场和设备停放场布置在隧道左侧与砟场间的平台上和砟场内。机械修理厂与设备停放场分别设置一个场地,其中修理场200㎡、综合仓库200㎡。机械修理间采用轻钢结构,办公用房为轻钢彩板结构。综合仓库布置在隧道进口左侧平台上,采用轻钢彩板结构,建筑面积150㎡,用于存放各类施工机械零配件、五金交电材料、劳保用品。4.2.3混凝土拌和系统范家咀隧道的混凝土总量为87402.01m³,其中衬砌混凝土53468.0m³,支护喷射混凝土为20389m³,其它混凝土13545m³。混凝土日最高浇筑强度为550m3/月,计划隧道二期衬砌混凝土在8号拌合站内集中拌制。4.2.4试验室中心试验室统一布置在项目部营地,在8#拌和站布置现场试验室。4.2.5混凝土预制场范家咀隧道的混凝土预制件统一由项目部预制场内预制后提供。4.2.6办公及生活区办公、生活区集中安排在长溪小学左后侧大龙河营地内,八工区生活营地相关独立,建筑面积共1000㎡,建筑结构形式统一采用防火活动板房结构,院内其它临时设施主要有院内道路、绿化等。场地用C10混凝土硬化,车行道采用C20混凝土铺设20cm。营区周围设围墙,围墙用砖砌,高度2m,墙顶每隔20m安装照明设施。其它公共场所采用C10混凝土硬化,厚度5cm。生活及办公设施建筑面积见下表:生活及办公设施建筑面积表序号项目建筑面积(m2)占地面积(m2)结构形式1职工宿舍7401200彩钢板2办公室100彩钢板3食堂100彩钢板4浴池40砖混5茶炉房20砖混6合计10001200其它消防、污水处理、供排水等设施共用大龙河营地的生活公共设施。4.2.7炸药库范家咀隧道进口弃砟场背后的山坡背面修建炸药库,炸药库临近2#施工便道,方便运输。炸药库占地面积180㎡,顶面高程+660.000。炸药库雷管与炸药分别存放,要求按照《爆破安全规程》GB6722-办理。炸药库另设警卫室、消防池、避雷针、探照灯以及警犬等。炸药库经安全评估和专项设计施工后验收合格才能投入使用。1)爆炸物品是国家严格管制的生产物资,其运输、储存、使用等环节都有严格的安全管理规定,所有爆炸物品的管理、使用人员必须严格遵守。2)开工前组织所有涉爆人员进行爆破员及爆破器材管理人员培训,做到一人不漏,使每个人掌握爆破工程施工的基本安全知识,经考核后方可上岗工作。涉爆人员安全教育包括《爆破安全规程》、《铁路工程爆破技术安全》、《爆破员及爆破器材管理人员培训教材》。3)开工前项目部相关部室审查爆破工程施工组织设计中包括的爆破工程安全作业制度,各种安全标志的设置及维护措施等。4)施工中定期进行爆破施工安全检查,所有涉爆人员每日进行自检、互检、交接班检查。爆破施工专职安全员日常巡回安全检查。5)落实各涉爆人员的职则,并形成制度条例上墙,设立奖罚制度,对严重违规人员要严惩,必要时勒令下岗。6)满足当地公安机关的审批存放量和相关管理要求。4.2.8施工通讯工地施工现场采用对讲机或移动电话进行联络,并根据现场情况,再布置其它通讯方式。4.2.9大临工程分布范家咀隧道的大临工程主要包括施工便道及弃渣场,各工程的具体布置见附图1)弃碴场范家咀隧道共弃碴(实方)26.8万m³,进出口渣场各弃13.4万m³(实方)。进口弃碴场布置在DK182+600左侧300m小山坳内,出口弃碴场布置在DgK183+800右侧150m山坡上,碴场设有挡碴墙,施工时按要求做好防护排水工作,以免水土流失,弃碴顶面按设计要求做好绿化或复耕工作,并与周围环境协调适应。2)施工便道根据本工程施工特点,为满足工程需求,按永临结合的原则设置施工便道。进场路与洋县至长溪乡公路相接,从相接处开始将现有道路加宽。在进口处新建临时道路洞口,扩建道路1200m,进口左侧新建至渣场道路约500m。出口渣场位于DgK183+800右侧150m山坡上,利用进场道路运输至DgK183+800左右在由新建临时道路运输至渣场。扩建道路300m,新建临时道路300m。4.2.10临时工程数量范家咀隧道进口主要临时工程数量如下表:主要临时工程数量表序号项目名称单位数量备注1新修施工便道条2进、出口从进场道路至洞口扩建;进口至进口渣场,从进场道路至渣场2改扩建便道条22电力线M350进口350米3供水管路M1850Φ100钢管4供风管路M1850Φ200风筒5抽水站座2进、出口附近河沟6蓄水池座2进、出口上方,容积200m37变压器台3630+500+315KVA各1台8小型混凝土搅拌系统座1布置在隧道出口右侧9压气站座2进、出口各设一座空压机站10炸药库座1砖混结构4.3施工用水施工用水的主要项目为:洞身开挖、支护、混凝土工程,以及附属工程施工用水,采取从进、出口附近河沟抽水,另外在隧道进、出口洞顶合适位置修建一座200m3水池即可满足需求,水池下方用Φ100钢管引至工作面。生活用水从当地饮用水源地引至生活区。4.4施工用电施工用电前期主要以柴油发电机为主,待供电线架通后从附近的供电线路上搭接。主要施工用电设备为空压机、风机、混凝土设备、电焊机、照明等,各设备的用电量见下表:范家咀隧道单工作面施工用电容量表序号名称单位数量单位容量(kw)总容量(kw)同时工作系数运行负荷(kw)1风机台12×1322630.82112空压机台41325280.84223混凝土喷射机台215300.6184照明项15.50.84.45混凝土泵及振捣设备项750.8606电焊机台47.5300.7217水泵台215300.7218合计757.4变压器配置315+500KVA4.5施工用风隧道进口开挖、支护用风由布置在进口左侧的供风站提供。隧道进口共布置4台20m3/min空压机,供风管选用直径为Φ200的钢管,钢管长度为1850m。4.6洞内通风洞内采用压入式通风方式,洞口设置一台2×110KW的轴流式通风机,向洞内供风,风筒直径1500mm。4.7施工排水隧道进出口均位于全-强风化云母石英片岩中,洞身主要经过云母石英片岩,浅埋地段上部覆盖洪积膨胀土、细角砾土,山梁上部覆盖第四系中更新统膨胀土。因此生产生活区、施工辅助设施区、隧道的施工排水非常重要。排水主要有两类,洞内施工排水和洞外设施施工排水。洞内施工排水主要排放施工废水和地下水,采用排水侧沟和中心水沟排水,特别是V级围岩地段的排水,不允许积水,防止地基软化,必要时对排水沟水泥砂浆封闭处理。洞外施工排水包含坡面截排水、道路排水、加工厂拌和站的排水,营地的周边排水,当地的生产生活与施工设施间的排水。作好道路两侧沟的排水,保护路面干燥。作当地生产生活用水的排放通道,并作好必要的防排水工作。做好生产生活区内的用水排放规划,保证生产生活区的安全和影响区的安全。4.8内业资料4.8.1内业资料的收集1)文件的收集文件分工区与上级主管单位、业主、设计、监理单位、地方政府等的外部往来文件等。所有这些文件都应进行及时、认真的收集,归口管理、并作好详细的收发文登记确保不缺失。2)质量检测资料及施工记录的收集施工质量检测资料及施工记录是反映整个施工程进度与质量最重要原始基础资料。因此,对于质量检测及施工记录方面的资料必须做到真实、准确、齐全并与工程进展同步。当天的资料做到当天填写、当天签署完毕,确保资料的真实性、完备性,为竣工资料的编制奠定坚实的基础。4.8.2内业资料的整理1)施工文件的整理施工文件主要有合同文件、设计文件、变更设计文件、规范标准、现场调查纪要、业主及上级部门来文、与施工涉及的相关方合同或纪要等。文件应分门别类进行整理,不同单位之间的文件分类进行整理。为日后查阅及保存的需要,文件应做好编号、登记工作。2)质量检测资料及施工记录的整理质量检测资料及施工记录明确专人进行整理,设置1名专职技术人员进行如实填写、整理,当天的资料当天清理完成,发现有漏填漏报时及时进行补充完善。4.8.3内业资料的归档1)施工文件的归档工程结束后,所有往来文件均需分门别类进行归档。对于业主有要求要作为竣工资料进行归档的文件要单独进行存放,其余文件参照集团公司程序文件相关管理办法进行归档。2)质量检测资料及施工记录的归档质量检测资料及施工记录是竣工资料的主体,因此对所有质量检测资料及施工记录均要进行归档。归档的资料采用国家标准档案盒并按分项、分部、单位工程分类、分级进行保存,同时作好标识。归档资料均采用铁制档案柜,并做好防潮、防霉措施。归档文件经验收合格后,及时向业主及有关单位档案部门移交。4.8.4内业资料的移交工程结束后,对所有内业资料,根据国家及建设单位对竣工资料的编制要求及时地进行全面清理、编制,编制完毕后及时向建设单位及相关档案部门进行移交。内业资料收集、整理、归档、移交的程序进行组织。各科室设置专人进行负责。5主要施工方案及方法范家咀隧道进口14m、出口16.32m和DgK183+952～DgK183+998段46m为明挖段,进出口均位于全-强风化云母石英化岩中,施工时采取明洞段顺做法施工。洞身暗挖段(长1680m)Ⅲ级围岩采用台阶法开挖,Ⅳ级围岩三台阶法,设置临时横向支撑,Ⅴ级围岩采用三台阶法,设置临时仰拱、横向支撑开挖。Ⅴ级围岩上、中台阶及Ⅳ级围岩浅埋、偏压、断层破碎带及影响带、褶皱构造带、岩性接触带、节理密集带地段上台阶底部,为保证施工安全,设置横向临时支撑,采用I22a(Ⅴ级围岩)或I18(Ⅳ级围岩)型钢,纵向结合正洞钢架,每2榀钢架设置一处。其中埋深浅的洞段,采取浅埋暗挖法施工;存在崩塌堆积体的洞段,采取洞内径向锚杆注浆加固围岩暗挖法施工。5.1施工方案范家咀隧道长1756.32m,计划安排1个作业架子队,2个作业组各从进、出口双向施工。施工用水所使用的水源采用从进、出口河沟抽取。施工营地按照统一规划安排在八工区营地内。施工时先从进口开始施工,进口施工计划3月1日开始施工,出口计划5月15日开始施工。3月31日完工,总工期25个月。范家咀隧道主要以Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩为主。Ⅲ类围岩采用台阶法施工;Ⅳ级围岩的隧道采用三台阶法施工,施工时设置临时仰拱、横向支撑;Ⅴ级围岩采用三台阶法施工,施工时设置临时仰拱、横向支撑;暗挖洞口处设置长管棚超前支护。隧道二衬按照”仰拱超前、拱墙紧跟”的方式进行施工,进、出口各采用一台12m全液压模板台车进行二衬混凝土衬砌。5.1.1明洞段施工方案进口段14m、出口段16.32m和DgK183+952～DgK183+998段46m为明挖段明洞段采用明挖法施工。施工遵循”纵向分段,水平分层、竖向放坡”的开挖原则。开挖前先施工坡顶截排水设施,开挖时边坡随挖随支护,做到开挖一层防护一层。同时做好明洞段内的排水设施,杜绝坑内积水、软化基底。明洞段开挖分两次施作,第一步竖向放坡开挖至明洞段上半断面处,纵向开挖至明暗洞分界里程处时进行暗洞超前长管棚施工,暗洞洞顶边仰坡排水及防护随明洞段顶覆土开挖一起施工,超前长管棚支护完成后采取三台阶法施工,开挖支护完成约15m左右后封闭掌子面,进行明洞段下半断面的开挖。开挖采取分段开挖,逐段落底,至明暗洞分界里程处时,暗洞上下断面即可全面展开施工。明洞段混凝土衬砌采取仰拱超前、拱墙一次整体浇筑,安排在下半断面开挖落底后进行施工。明洞段回填按照”纵向分段、水平分层、对称回填”的原则组织施工。安排在明洞段衬砌结束、结构砼达到设计强度并做好防水层和保护层后进行。5.1.2暗挖段施工方案暗挖隧道按新奥法原理组织施工,在施工中严格遵循”管超前,严注浆,短进尺,弱爆破,强支护,早封闭,勤量测”的施工原则。Ⅲ级围岩的隧道采用台阶法为主的施工方法。Ⅳ级、Ⅴ级围岩采用三台阶法,设置临时仰拱、横向支承施工,暗挖洞口处设置长管棚超前支护。暗挖段开挖采用控制爆破技术,施工中加强监测,密切注意围岩变化,并及时调整支护参数,随挖随护。防水设施按照”无钉铺设”工艺进行施工,隧道二衬按照”仰拱超前、拱墙紧跟”的方式进行施工。5.2施工方法5.2.1明洞段施工方法5.2.1.1施工程序1)根据工程地形、地质特点及设计文件、图纸要求安排施工程序。力求安排合理,确保工程保质、保量,按期完成。2)开挖前,基本完成开挖区周边截水沟。在施工中要妥善做好施工排水、控制爆破、边坡支护及边坡安全监测等工作。3)同层开挖、支护分区平行流水作业,选用配套的先进机械进行施工,做到支护随开挖跟进,上层支护结束后方可进行同部位下层开挖。明洞段程序见以下框图:施工准备截水天沟施工施工准备截水天沟施工土石方开挖边坡支护下一循环明洞段及支护程序框图5.2.1.2明洞段开挖进口明洞段开挖在3月施工,出口明洞在5月施工,DgK183+952～DgK183+998段明洞段在12月施工,施工前首先在明挖段右侧新修建一条临时便道,确保进场道路的畅通,从新建临时便道连接至明挖段,施工临时便道终点高程与隧道仰拱充填面顶部高程一致,最终坡度为2%。在开挖前先测设边、仰坡开挖边线,截水沟位置,挖、砌天沟,疏通天沟排水通道,然后进行明洞段的开挖。明洞段采用放坡开挖,按照”纵向分段、横向分层、阶梯开挖”的方式,按图纸要求自上而下逐层施工。1)土方开挖土方开挖采用挖掘机开挖,人工刷坡,本工程土方主要集中在表层,共计6421m3。土方开挖工艺流程见下图:清理植被清理植被施工道路修建及施工截、排水沟人工配合挖掘机修坡成型挖掘机挖装20t自卸车边坡支护及基础处理施工准备测量放线土方开挖工艺流程图(1)土方开挖措施人工清除开挖区内的植被、杂物,由测量工放出进口设计开挖边线,核实开挖断面,按设计施作坡外截水沟。构筑区内开挖施工便道,并同步形成开挖区内临时排水沟。大面积土方采用挖掘机挖装20t自卸车运输至弃碴场。土方边坡用挖掘机按设计坡比开挖,并预留30~50cm,预留部分采用人工配合挖掘机修整边坡。2)石方开挖石方开挖采用浅孔微差爆破技术,先拉通主槽,两侧边坡预留的1.5m宽的保护层,以减少大爆破对边坡的损伤,保护层岩体采用光面爆破技术,根据主爆体的爆破情况和岩石性质更准确地选择爆破参数,提高边坡的光爆效果,确保明洞段边坡稳定、平整。明洞段有石方248m³,各层石方边坡按自上而下的顺序进行开挖。每层以出碴路开挖为起点,向洞口逐段开挖。梯段开挖施工工艺流程见下图:施工放样、定孔位施工放样、定孔位推土机平整工作面按设计参数装药爆破手风钻钻孔、洗孔、验孔边坡加固测量放线开挖准备安全处理挖掘机装碴自卸车运碴下一循环梯段开挖施工工艺流程(2)开挖方法明洞段开挖向小桩号方向进行,采用分层浅孔梯段微差爆破开挖,结合实际情况,梯段高度2～3m,边坡轮廓采用光面爆破技术,底面留2m保护层,采取水平孔光面爆破挖除。采用手风钻钻孔,人工装药爆破。装载机辅助集料,挖掘机装碴,20t自卸车运至碴场。(3)梯段钻爆参数施工中,经过生产性试验,对初拟的爆破规模和爆破参数进行优化调整。并在周边设置振动监测仪器,控制振动质点速度不超过允许值。根据标书要求及施工技术规范,对本开挖区爆破参数初拟见下表:光面爆破参数表岩石类别周边眼间距E(cm)周边眼抵抗线W(cm)相对距离E/W装药集中度q(kg/m)泥灰岩45~5080~1000.50～0.560.07～0.125.2.1.3边坡防护进口边坡支护包括喷砼、挂网喷砼、锚杆等。为了确保边坡稳定,支护与开挖同步进行,每开挖完一个台阶,及时进行支护施工,支护施工结束后方可进行同段下一台阶开挖。1)支护施工流程见下图边坡处理边坡处理开挖结束锚杆挂钢筋网喷砼骨架施工坡面绿化支护施工流程图2)施工工艺及措施(1)边坡处理每层开挖结束后由人工配合挖掘机修整边坡,并做好临时排水措施。(2)锚杆施工本工程在边坡上布设了Φ22的系统砂浆锚杆,另外根据地质情况,必要时增设随机锚杆,随机锚杆长度、间距根据现场情况确定。边坡修整完成后在施工平台上搭钢管脚手架进行锚杆施工,长锚杆采用轻型钻钻孔,短锚杆采用手风钻钻孔。锚杆采用先注浆后安装杆体的程序施工。锚杆注浆机注浆,人工安插锚杆。锚杆施工工艺流程如下:施工准备施工准备钻孔清孔孔内注浆安插锚杆拉拔试验浆液制备锚杆加工、运输锚杆施工工艺流程钻孔孔位、角度、深度、孔径严格按照设计图纸进行,孔位允许偏差为±150mm,孔深偏差值不大于±50mm,孔径大于锚杆直径15mm以上。锚杆注浆料宜采用纯水泥或1:1水泥砂浆,水灰比宜为0.4:0.5,采用水泥砂浆时沙子粒径不应大于1.0mm。保证注浆饱满、密实,注满浆后立即插杆体。锚杆安装后,孔口加楔固定封严,砂浆终凝前不允许扰动。锚杆到龄期后按规范进行拉拔试验抽检。(3)喷砼及挂网施工边坡支护喷砼采用TK961型湿喷机湿喷工艺施工,砼料由设置在隧道口的砼拌和站拌制,6m³灌车运至工作面,在隧道口的砼拌和站没形成前,采用商品混凝土进行分层施喷。喷护按照”喷→网→喷”的程序进行。喷砼施工工艺流程如下:施工准施工准备岩面处理及验收混凝土加入喷射机养护质检混凝土拌制分层施喷喷砼施工工艺流程图喷砼作业分段、分片、自上而下进行。喷砼前清除松动岩块,高压风冲洗岩面,埋设钢筋条作量测喷厚标志。喷嘴宜与喷射面垂直,距岩面1.5～2.0m,喷嘴应连续、缓慢做横向环形移动,喷层厚度均匀。喷头若受喷面被格栅、钢筋网覆盖时,可将喷头稍加偏斜,但不宜小于70O。喷砼面在终凝后2h洒水保持湿润养护。喷射作业参数经过生产试验确定,在保证喷砼密度的前提下,尽量减少回弹量,厚度经过预埋钢筋作厚度标志或钻孔测深检查。 挂网施工:钢筋网在场外按2～4㎡一块进行编焊,运至工作面后,人工铺挂,利用锚杆头点焊固定,中间用膨胀螺栓加密固定,网间用铅丝扎牢。钢筋网应随受喷面的起伏铺设,与受喷面的间隙一般不大于3cm,且钢筋保护层厚度满足设计要求。初喷砼后,即进行锚杆、钢筋网的安装,安装完后再进行分层复喷至设计要求。5.2.1.4明洞段底检测及处理明洞段开挖到底后,观测基础地层是否变化,并进行承载力检测。承载力不符合要求时,会同设计单位、监理单位提出对地层加固的处理方案,确保基底承载力满足设计要求后,方可进行仰拱施工。为防止基底裸露风化,影响地基承载力,明洞段开挖预留20～30cm厚度,待衬砌施工时再人工挖除。5.2.1.5明洞段排水明洞段采用明沟排水法施工。开挖前在地表明洞段开挖边界线外周边修筑截水沟,防止地表水流入明洞段或冲刷边坡造成边坡失稳。每层开挖过程中在明洞段两侧开挖临时排水沟,5.2.1.6衬砌施工明洞段浇筑混凝土前应复测中线、高程和模板的外轮廓尺寸(考虑预留沉降),确保衬砌不侵入设计轮廓线。明洞段混凝土的灌注设挡头板、外模和支架,明洞段墙、拱混凝土应整体浇筑。拱圈混凝土强度应达到混凝土设计强度等级的100％,且拱顶回填土高度达到0.7m时,方可拆除明洞段拱架。5.2.1.7防水及回填当暗洞衬砌浇筑2～3个循环,明洞段砼达到设计强度后,进行明洞回填。回填在衬砌外防水层施做完成且混凝土强度达到设计强度后进行。回填采取两侧对称、小型机具进行夯实,两侧回填高差不得大于0.5m。采用机械回填时,在人工夯填超过拱顶1.0m以上后进行。5.2.2暗挖段施工方法5.2.2.1进洞方案隧道暗挖按新奥法原理进行施工。隧道进口前14m、出口前16.32m按进洞方案施工,施工中严格遵循”管超前,严注浆,短进尺,若爆破,强支护,早封闭,勤测量”的施工原则,采用三台阶法开挖。进洞段采用控制爆破技术,施工过程中加强检测,密切注意围岩变化,并及时调整爆破参数,随挖随护的方式进行施工。明洞段开挖施工到最后一段时考虑隧道暗挖的施工。隧道暗挖超前长管棚支护在明洞段第一层开挖结束后进行施工,超前支护结束后进行第二层明洞段施工。待长管棚导向墙强度达到要求后进行隧道暗挖施工,暗挖进尺15m时封掌子面,继续明洞段施工。隧道暗挖采用三台阶法进行施工。具体由明洞段开挖转入暗洞开挖,施工工艺图如下:隧道洞门在进洞施工正常后,结合地形地质及考虑洞口美化等条件,安排在雨季前。明洞工程施工工艺框图隧道入口围岩等级为Ⅴ级,开挖方法采用三台阶法设置临时仰拱、横向支撑进行开挖,开挖施工前先对隧道进行超前支护,洞门超前支护类型为超前长管棚,超前长管棚在明洞段结束前进行施工。隧道内纵坡为3‰的单面上坡,因此出口作业队反坡施工存在排水问题。范家咀隧道中水源主要来自施工用水以及地质渗水,由于纵坡属上坡,积水无法排出隧道外,从而造成隧道内地基沉降等严重地质问题,对围岩稳定造成严重不良后果。对于隧道内排水问题,拟挖排水沟与积水井汇水,然后采用抽水泵直接向洞外排水,水泵型号与数量视洞内具体水量而定。DK183+952～DK183+998段为明洞,为保证施工安全,必须采用”内外联合支护”方案,具体方法措施如下:洞口边、仰坡及时封闭,由于洞口地段土体极易受到雨水冲刷,造成山坡体或危岩落石失稳。因此必须对边、仰坡及时进行喷、锚、挂网的联合封闭支护。施工前须清除隧道上方的危岩。施作超前大管棚,按设规范要求施工超前大管棚。仰拱基础加固,对于穿越岩堆体隧道的仰拱地基进行锚杆或小导管注浆加固。一是加固地基,提高承载力,防止地基不均匀沉降;二是提供足够的水平抗滑力,确保山体和隧道结构的稳定。锚杆或小导管的参数根据实际的地质条件确定。衬砌在做好洞口边、仰坡防护,完善截、排水系统,尽早修建该段明洞衬砌。超前预报,对拱部和侧墙部用长钻杆钻探,根据钻孔难易程度和出碴情况,判断分析前方、侧边的覆盖层大致情况,做到心中有数。管棚采取外径108mm,壁厚6mm的热轧无缝钢花管,施作长度为30m,外插角0～3°,并可根据实际情况作适当调整,管棚的注浆材料为水泥浆。管棚采用C25混凝土导向墙,截面尺寸为1.0m×1.0m。明洞段开挖时,按导向墙的结构尺寸预留岩台,以岩台为支撑进行混凝土导向墙施工,预埋140mm的导向钢管,然后,管棚钻机沿导向钢管钻进。本隧道围岩为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级,根据围岩情况和埋深情况,洞挖采用的开挖方法为台阶法、三台阶法、三台阶加临时仰拱或临时横向支撑3种方法。5.2.2.2一般段开挖方法本隧道Ⅲ级围岩采用台阶法施工。1)台阶法施工⑴施工方法上、下台阶钻孔采用手风钻钻孔,炮孔分掏槽孔、辅助孔和周边孔。爆破采用塑料导爆管加非电毫秒雷管起爆系统,毫秒微差分段起爆,光面爆破。上台阶由挖掘机翻碴,下台阶由装载机装碴,自卸汽车运碴。施工中合理调整工序,实行”钻爆、装碴、运输”机械化一条龙作业。隧道开挖后及时施作初期支护,下半断面开挖后仰拱(或铺底)紧跟。爆破器材选用硝铵类乳胶炸药、塑料导爆管及非电毫秒雷管起爆系统,毫秒微差分段起爆。上部采用光面爆破,周边眼间距E=45cm,抵抗线W=60cm,底板眼间距E=70cm。下部采用周边预裂爆破,周边眼间距E=35cm,抵抗线W=55cm,底板眼间距E=60cm。炮眼深度:掏槽眼眼深2.0～3.0m,其它炮眼深2.0～3.0m,计划循环进尺2.0～3.0m,起爆方式为孔内微差起爆。周边眼采用Φ25mm小直径药卷间隔装药,其它炮眼采用Φ32mm药卷连续装药。爆破材料采用塑料导爆管,非电毫秒雷管。网络联接掏槽采用孔内复式网络,其余孔采用单式网络,周边孔采用传爆线竹片,小直径间隔装药,孔外网采用复式网络联接。台阶法施工工艺流程见下图。台阶法开挖施工工序图开挖顺序断面图开挖顺序纵面图⑵爆破设计爆破设计见下图。台阶法开挖爆破设计图1111101010101010掏槽孔大样本隧道Ⅲ级围岩采用台阶法开挖,上、下台阶采用手风钻钻孔,采用硝铵类乳化炸药,非电毫秒雷管起爆,上台阶超前10～20m,上台阶采用反铲翻碴至下台阶,然后采用自卸汽车配合装载机出碴;每一循环设计进尺2.0～3.0m。台阶法开挖光面爆破主要技术经济指标见下表:序号项目单位台阶法开挖上半断面下半断面1开挖面积㎡49.380.72比钻眼数个/㎡3.11.93预计炮眼利用率%90954预计每循环进尺m2.52.55每循环爆破岩数量m³123.25201.256炸药消耗量kg160.231967比钻眼量m/m³3.11.98比装药量Kg/m³1.20.98⑶施工循环时间及开挖进度计划每循环进尺1.5～3.0m,每循环用时12小时,平均每日进尺3.0～6.0m,月进尺可完成120～150m。台阶法开挖作业循环时间见下表:序号作业名称作业时间(min)1测量布岩、地质预报602开挖3003通风304清理撬挖305初喷砼装碴运输(埋设量测组件)2106挂网、喷砼监控量测907合计720⑷施工保证措施①施工贯彻稳步推进的原则,切实搞好初期支护(或临时支护)和施工,开挖眼孔深度采用低限数值。②采用微震动控制爆破技术,以减轻对围岩的扰动。③初期支护或临时支护紧跟开挖工作面及时施作。支护未完成,不得进行下一循环的开挖作业。④喷射混凝土采用先进的湿喷法作业。出碴前必须进行初喷。每次喷射厚度宜为5～7cm。喷射混凝土的质量须严格控制。⑤超前系统锚杆在开挖台车钻爆破眼时一并钻好眼孔,其间距、孔深符合设计要求,并尽量垂直岩层层理。一般采用早强水泥砂浆锚杆,灌浆饱满,锚固可靠。有水或岩层破碎地段采用早强药卷锚杆。⑥挂网在初喷砼及施作锚杆后进行。钢筋网在洞外预制电焊成网片后安设,以节省挂网时间。挂网时,钢筋网紧贴岩面,网片间点焊搭接,并与邻近锚杆联接牢固。⑦局部围岩松散、破碎地段,加强临时支护或初期支护,或采用超前支护(超前小导管注浆、超前锚杆、超前小钢管等),并加强施工监测,防止坍方、支护失稳、衬砌病害等的发生。⑧采用机械化配套作业,搞好工序衔接和运输的调度组织,以加快施工进度。台阶法开挖无轨运输机械作业流水线见下图:2)三台阶法施工本隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩采用三台阶法施工,施工工序见下图。三台阶法施工工序图⑴上台阶开挖:在拱部超前支护施工后,沿隧道开挖轮廓线环向开挖上台阶。开挖进尺控制在每循环2～3m拱架。开挖后立即出喷3～5cm砼封闭,并架设Ⅰ20a钢架。按照设计要求施作锁脚锚杆和系统锚杆,喷射砼。⑵中台阶开挖:开挖进尺控制在每循环2～3m,开挖后立即出喷3～5cm砼封闭,并架设Ⅰ20a钢架。按照设计要求施作锁脚锚杆和系统锚杆,喷射砼。⑶下台阶开挖:开挖进尺控制在每循环2～3m,开挖后立即出喷3～5cm砼封闭,并架设Ⅰ20a钢架。按照设计要求施作锁脚锚杆和系统锚杆,喷射砼。⑷隧道仰拱开挖:围岩较好时,仰拱与下台阶同时开挖;围岩软弱破碎时,仰拱单独开挖。仰拱按每循环5m组织施工。采用人工配合机械开挖,人工清底,并及时施工仰拱衬砌和填充。3)三台阶加临时仰拱或临时横向支撑法施工部分潜埋、偏压、断层破碎带地段的Ⅳ、Ⅴ级围岩采用三台阶加临时仰拱或临时横向支撑方法施工。⑴上台阶开挖①施作隧道超前支护,采用Φ42超前小导管,小导管长4m,环向间距30cm。②人工配合机械开挖上台阶。③施作上台阶周边的初期支护,即初喷4cm厚混凝土,打锚杆,铺设钢筋网,架立Ⅰ22a钢架,并设锁脚锚杆。④上台阶底部喷8cm厚混凝土,施作上台阶临时仰拱或临时横向支撑。⑤复喷混凝土至设计厚度。⑵中台阶开挖①在滞后于上台阶10～15米距离后,人工配合机械开挖中台阶。②施作中台阶周边初期支护,即初喷4cm厚混凝土,打锚杆,铺设钢筋网,架立Ⅰ22a钢架,并设锁脚锚杆。③中台阶底部喷8cm厚混凝土,施作中台阶临时仰拱或临时横向支撑。④复喷混凝土至设计厚度。⑤拆除上台阶临时仰拱或临时横向支撑。⑶下台阶开挖①在滞后于中台阶10～15米距离后,人工配合机械开挖下台阶。②施作下台阶周边初期支护,即初喷4cm厚混凝土,打锚杆,铺设钢筋网,架立Ⅰ22a钢架,并设锁脚锚杆。③隧底周边部分喷混凝土至设计厚度。④待下台阶仰拱封闭后,拆除中台阶临时仰拱或或临时横向支撑。三台阶临时仰拱或临时横向支撑法施工流程图序号施工工序示意图施工步骤及措施1第一步:施工上半断面超前小导管;开挖上半断面①部;施作相应拱部位临时仰拱或临时横向支撑;封闭成环。2第二步:开挖中部断面②部;①部与②部之间开挖间距保持10～15m;施作相应部位临时仰拱或临时横向支撑;封闭成环。拆除上台阶临时仰拱或临时横向支撑。3第三步:开挖下半断面③部;②部与③部之间开挖间距保持10～15m;施作仰拱,封闭成环。拆除中台阶临时仰拱或临时横向支撑。施工中重点解决好上中下各台阶的施工干扰问题,下部施工减少对上部围岩、支护的扰动。其施工流程见”隧道台阶法加临时仰拱施工工序流程图”。隧道台阶法加临时仰拱施工工序流5.2.2.3隧道支护隧道支护主要有超前长管棚、超前小导管及锚杆、钢架、喷射混凝土等,施工时严格按照设计要求进行。1)超前支护(1)超前小导管在上部弧形导坑开挖前,先用喷射砼将开挖面和5m范围内的坑道封闭,然后沿开挖轮廓周边施作带孔小导管,并经过小导管向围岩注浆,与坑道周围形成一定厚度的加固圈,然后在加固圈的保护下进行开挖等作业。超前小导管施工工艺流程图见下图:开始开始注浆孔位布置钻孔机就位钻孔原材料检验插入小导管钻孔检验合格安装止浆塞注浆浆液配合比设计浆体混合料配制浆料注入注浆机注浆检验合格管尾垫板及纵连构件安装结束小导管制作否是是否小导管施工工艺流程框图小导管采用Φ42热轧钢管,环向间距0.4m,施工外插角3°～5°。导管长3.5m,纵向达接长度不小于1m。结构件在加工工厂制作,前端做成尖锥形,除尾部30～50cm不布眼作为止浆段,其余均在管壁上每隔15cm交错钻眼,眼孔直径8mm,注浆工艺及钢花管结构见下图。钢花管示意图注浆材料采用水泥浆或水泥－水玻璃双浆液,水泥浆液水灰比1:1(重量比),水泥水玻璃体积比1:0.8,注浆压力0.4～0.6MPa。钻孔注浆采用注浆机施工,采用凿岩机钻孔,钻头采用Φ50大钻头。将小导管插入钻孔内,外露35cm,小导管尾部应穿过钢架与钢架焊接,与钢拱架共同组成支护体系。(2)超前长管棚进、出口洞口段以及DgK183+952～DgK183+998明洞段两端在暗洞进洞施工前在拱部设置一环Φ108管棚,管棚长30m,环向间距0.4m,管棚与Φ42小导管配合使用,小导管场3.5m,环向间距0.4m,小导管内灌注浆水泥浆。长管棚施工工作面钻孔采用两台电动钻机,采用注浆泵灌注。施工时运用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度,保证钻孔方向准确。为使钢管接头错开,编号为奇数的第一节钢管采用3m长钢管,编号为偶数的第一节钢管采用6m长钢管,以后每节均采用6m长钢管,避免钢管接头在同一断面。注浆压力达到设计终压并继续注浆10min以上方可结束注浆。施工程序见长管棚施工流程框图见下图。开始开始测量放样套拱施作钻孔机就位钻孔原材料检验初选配合比浆液试配安设棚管钻孔检验合格安设止浆塞注浆确定浆液配合比浆体混合料配制浆料注入注浆机钻孔检验合格管尾垫板及纵连构件安装结束棚管制作否是是否 长管棚施工流程框图(3)中空注浆锚杆中空注浆锚杆由中空锚杆体、硬质塑料锚头、止浆塞、垫板和螺母组成。中空注浆锚杆采用风钻钻孔,将锚杆用风钻顶入。用TBW系列注浆泵(1.5～5MPa)压注水泥砂浆,注浆压力0.5～1.0Mpa。上仰孔应设止浆塞和排气管。中空注浆锚杆施工工艺流程见下图。施工准备封闭开挖面钻孔施工准备封闭开挖面钻孔打入锚杆注浆开挖下一循环中空注浆锚杆施工工艺流程图2)初期支护(1)Φ22砂浆锚杆施工锚杆材料的品种应符合设计要求,并应进行以下检验:外观质量检验:杆体直径要均匀、一致,无严重锈蚀、弯折。抗拉强度试验应满足工程要求。加工后的锚杆的杆体尺寸应符合设计要求,车丝部分无偏心。锚杆使用前,应在现场进行工艺、力学试验。锚杆预先在洞外按设计要求加工制作,施工时锚杆钻孔位置及孔深必须精确。锚杆要除去油污、铁锈和杂质。用高压风清除孔内岩屑,用注浆泵将水泥砂浆注入孔内,然后将加工好的杆体插入孔内,并将锚杆与钢筋网焊结为整体。上仰孔若采用注浆器压注锚固砂浆时应设止浆塞和排气管。待孔内砂浆终凝后按规范要求抽样进行锚杆抗拔试验。宜采用中细砂,粒径不大于3毫米,使用前应过筛;砂浆配合比:为1:1～1:1.5(重量比),水灰比宜为0.45～0.50。砂浆锚杆施工工艺流程为:钻孔→清孔→注浆→插入杆体。⑵喷射砼施工①原材料的选取水泥:选用425普通硅酸岩水泥,使用前做强度复核试验。砂:采用硬质洁净的中砂或粗砂,细度摸数大于2.5,含水率严格控制,为5～7%左右。 石:采用坚硬耐久的碎石或卵石,粒径不大于15mm,及配良好,当使用碱性速凝剂时,不得用含活性二氧化硅的石料。水:水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质,不得使用污水。速凝剂:必须采用质量合格的产品,使用前应对速凝剂做实验,以了解其兼容性和水泥净浆凝结的效果,及最佳掺量。②喷射混凝土施工要点配料拌合:按实验确定的配合比准确计量砂、石料、水泥、水、减水剂及防水剂投入拌合设备。搅拌时间应根据实验确定,且不小于2min。石料、砂、水泥、减水剂、防水剂、水的计量误差不得大于规范要求。拌合料输送:拌合好的湿喷混凝土料,采用混凝土输送车送至湿喷机,在输送过程中要特别防止混凝土的离析。基底表面处理和其它准备工作:在喷射混凝土之前,应对基底表面的粉尘等其它附着物进行彻底的清理。一般采用高压水冲洗,对于遇水易潮解、泥化的岩层采用高压风冲洗。及时埋设控制喷射厚度的标志。检查机具设备和风、水、电等管线,并试运转。对有滴水、淋水、出水点等处的受喷面采用凿槽、埋管等方法进行引导疏干处理。③喷射作业A喷枪距离:喷枪到工作面的距离一般为1.5～2.0m,其最佳距离,根据现场实验确定。B喷射角度:喷嘴应大致垂直于受喷面,并稍倾斜于喷附的砼面。C工作压力:工作压力应根据湿喷机性能、水灰比、软管长度、围岩条件,由现场实验确定。D速凝剂投放:速凝剂投放应保证计量准确,投放稳定。④喷射工艺A一般地段:喷射作业应分段、分序、分层、由下而上,依此进行,如有较大凹洼时,应先填平,喷射时喷嘴要重复缓慢地作螺旋形转动,螺旋直径约为20～30cm,并遵循先墙后拱。分层喷射逐次加厚时后一层应在前一层终凝后进行。B富水地段:对有涌水、渗水或潮湿的岩面喷射前应按不同情况进行处理:大股涌水宜采用注浆堵水后再喷射混凝土。小股水或裂隙渗漏水宜采用岩面注浆或导管引排后再喷射混凝土。大面积潮湿的岩面宜采用粘结性强的混凝土,如添加外加剂、掺合料以改进混凝土的性能。C钢筋网喷射混凝土:除在土砂地层中开挖隧道外,钢筋网在喷射一层混凝土后铺挂;当采用双层钢筋网时,第二层钢筋网应按在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设;钢筋网应与锚杆或其它固定装置联结牢固;开始喷射时,应减少喷头至受喷面的距离,并调整喷射角度,钢筋保护层厚度不小于2cm;喷射中加有脱落的岩块或混凝土被网住时应及时清除后再喷射,见下图:细料细料粗骨料水水泥粘稠剂搅拌机喷射机压缩空气喷头速凝剂混凝土喷射工艺流程图(3)喷合成纤维砼隧道初期支护喷合成纤维混凝土的施工方法和技术要求与湿喷混凝土施工是一致的,不同之处是在拌制喷射料时需按配合比掺入纤维材料。并使之拌和均匀。(4)钢筋网挂钢筋网在锚杆施作后安设,钢筋类型及网格间距按设计要求施作。钢筋网随被支护岩体的实际起伏状铺设,并在初喷混凝土后进行,与被支护岩面间隙约3cm,钢筋网与钢筋网连接处、钢筋网与锚杆连接处点焊在一起,使钢筋网在喷射时不易晃动。岩面较平整时,钢筋网在加工厂加工成片,在洞内再焊接起来形成整体。岩面不平时,钢筋网在洞内现场安设。钢筋网施工工艺见下图:施工准备施工准备钢筋除锈网片制作挂网焊连复喷混凝土下一循环钢筋网施工工艺流程框图(5)型钢钢架工字钢架采用冷弯机冷弯加工,在洞外按设计加工成型。洞内安装在初喷砼之后进行,与定位筋焊接。测量定位:按设计位置现场测量定位。首先测定出隧道中线,确定高程,然后再测定钢架的纵向位置;钢架平面必须与隧道中线垂直。现场准备:运至现场的单元钢架分单元堆码,安设前进行断面尺寸检查,及时处理欠挖侵入净空部分,保证钢架正确安设,安设拱脚前,清除垫板下的松碴,将钢架置于原状岩石上,在软弱地段,采用拱脚下垫钢板或槽钢的方法。钢架安设:在初喷混凝土后进行,置于稳固地层上,超挖部分用混凝土回填。安装时备好风镐,随时剔除个别突出部位,保证钢架就位准确,受力可靠。钢架与封闭混凝土之间紧贴,在安设过程中,当钢架与初喷混凝土面之间有较大间隙时安设垫块楔紧,垫块数量不少于10个,两排钢架间沿周边每隔1m用φ22纵向钢筋联接,形成纵向连接系。拱脚高度不够时设置钢板调整,拱脚高度低于上半断面底线以下10cm。钢架各单元之间用螺栓联接,钢架纵向间距符合设计,误差±100mm。除纵向用钢筋连接外,与外露的锚杆头亦焊接牢固。背部用混凝土垫块塞紧。钢架落底接长根据围岩条件沿隧道两侧交错进行,如需立即封闭成环,则两侧同时进行,每次接长1榀。拱部钢架与边墙钢架的连接采用螺栓,有困难时,也可采用焊接。钢架安装后,即挂网、分层复喷混凝土,先喷钢架处,然后喷钢架之间的砼,直至喷够设计厚度,将钢架完全覆盖。现场可用肉眼观察和锤击法进行检查。格栅钢架施工工艺见下图:施工准备施工准备钢架制作及试拼测量定位现场准备安装复喷混凝土下一循环格栅钢架钢支撑施工工艺框图5.2.2.4二次衬砌隧道开挖至基底后观测地层是否发生变化、地基承载力是否满足要求,不满足要求时会同设计单位、监理工程师提出基底加固方案,处理满足要求后方可进行后续仰拱、拱墙衬砌等工序施工。隧道二衬按照”仰拱超前、拱墙紧跟”的方式进行施工,进、出口各采用一台12m全液压模板台车进行衬砌。隧道仰拱及填充混凝土采用组合钢模板先行施作,拱墙二衬由衬砌台车进行整体浇筑。衬砌混凝土由5号拌和站集中拌和、罐车运输、泵送入模。1)仰拱施工采用仰拱施工作业桥进行仰拱超前衬砌施工,仰拱施工作业桥解决了仰拱施工与开挖运输作业的干扰。隧道内实行仰拱超前衬砌施工,其两边仰拱衬砌高度应高于拱墙线而与水沟电缆槽顶面持平。仰拱施作在掌子面开挖后20～30m后进行,可实现隧道底部的快速封闭,有利于隧道初期支护、衬砌结构稳定;大大改进隧道内的作业环境,使运输道路通畅,减少运输车辆的损坏,加快施工进度。仰拱施工作业桥结构见下图:前坡道后坡道主梁前坡道后坡道主梁仰拱施工作业桥示意图仰拱作业桥主梁与前后坡道主要由I32、I25工字钢、δ10钢板组成,工字钢之间用角钢连接。δ10钢板作为面板,面板与主梁之间用螺栓固定,主梁前后坡道之间采用铰接连接。仰拱施工顺序如下图。拖移仰拱平台就位拖移仰拱平台就位清理底部虚碴测量放线立模仰拱及填充混凝土施工混凝土养护进入下一循环仰拱施工顺序图2)拱墙衬砌施工拱墙衬砌砼采用液压模板衬砌台车全断面浇筑成形,洞外设拌合站,采用砼输送车及混凝土输送泵运送砼,插入式振动器捣固,附着式振动器配合。超挖回填采用同级砼,衬砌砼每一环节长度12m。砼浇筑时必须对称分层浇筑,两侧高差不超过0.5m。纵向工作缝都必须竖直,相邻段浇筑时,先对已浇砼端头凿毛冲洗干净后再浇筑砼。砼浇筑必须连续施工,当间歇时间大于1.5小时,必须作停工处理,并留置施工缝。所有施工缝、变形缝均按设计安置止水带、止水条作防水处理。液压模板台车应准确对位,支撑牢固,保证刚度,浇筑中不变形,不走移。拆模时,混凝土强度不应少于8MPa。落模后及时养护,养护时间不少于14天。衬砌施工工艺见下图:开始开始衬砌台车就位拱墙施工缝混凝土接茬处理衬砌台车校正固定调整台车丝杆固定模板安装堵头模板安装施工缝止水带涂刷模板脱模剂模板安装合格泵送混凝土入模混凝土捣固混凝土养护混凝土达到拆模条件转移衬砌台车拆除混凝土模板结束混凝土输送泵就位安装输送管混凝土生产混凝土拌制合格混凝土运输进洞拆除及清洗输送泵和输送管是否是否否是拆除仰拱施工栈桥模板台车衬砌施工工艺流程图5.2.2.5隧道防、排水范家咀隧道结构防水按一级防水设计,确保结构防水达到设计要求是结构设计的重中之重,施工中采用切实可行的措施,先进的施工工艺。隧道二次衬砌顶部、边墙及仰拱(底板)全部采用防水混凝土,抗渗等级不低于P12。由于隧道跨度大,二衬混凝土按设计要求采取双掺技术,掺加一级粉煤灰及具有补偿收缩功能的HE型高效抗裂防水剂,粉煤灰掺量占水泥重量不小于30%,HE型高效抗裂防水剂掺量占水泥重量的8%~10%,砼施工前应做试配试验。隧道一般地段拱墙敷设复合式防水板,对浅埋隧道敷设封闭式防水板,防水板按照”无钉铺设”工艺进行施工。防水板幅宽4m,使用移动式作业台架进行铺设,采用热合焊机现场焊接,搭接宽度10~15cm,焊缝宽度不小于25mm。隧道衬砌防水板背后环向设置Φ50透水盲管,环向盲管纵向间距按8m设计;在隧道两侧边墙墙脚外侧泄水孔标高处两道环向盲管之间设置纵向Φ100透水塑料管盲沟,环向盲沟与纵向盲沟两端与隧道纵向侧沟连通。每段纵向盲沟中间部位设置一处Φ50泄水孔连接到隧道侧沟。隧道中心设置中心排水管,中心排水管与侧沟经过Φ100PVC泄水管连接,间距30m。 防水板铺设技术措施防水板的铺设要松紧适度,使之能紧贴在喷射混凝土表面上,不致因过紧被撕裂;过松,无纺布防水板褶皱堆积形成人为蓄水点。为防止电热加焊器将防水板烧穿,可在其上衬垫隔热纸。防水板一次铺设长度根据混凝土循环浇筑长度确定,并领先衬砌施工2～3个循环。富水地段防水处理:富水地段光面爆破效果差,环向排水管安设困难,喷射混凝土效果差,防水板不易铺设,拟采取以下方法进行处理,确保防水板的铺设质量:对成股向外涌水地段采取喷射高粘度混凝土,必要时根据水流量的大小,采取埋设多根大直径塑料管来取代软式透水管,采取模喷混凝土来代替喷锚支护。在淋水地段,防水板打湿后,焊缝质量难以保证,因此,在喷射混凝土之前预铺一层橡塑排水板,然后再按设计铺设防水板。施工排水采用在各工作面和地下渗水点附近设置集水坑,将施工用的废水进行汇集,然后用抽水机将其抽入排水管排至洞外排水沟,进入污水处理池,经处理达标后排放。5.2.2.6洞门及洞口段二次衬砌方法当暗挖段开挖及拱、墙初期支护完成15～20m左右,暂停暗洞内各工序开挖,转而进行暗挖段仰拱整体浇筑,完成仰拱基底处理后,浇筑洞门及洞口明洞段仰拱衬砌混凝土和回填混凝土。为确保洞口稳定,洞口段衬砌施工的总要求是:及早完成洞门和暗洞20m左右的全断面衬砌混凝土,再按既定工艺顺序进行洞身暗挖施工。洞门及洞口衬砌混凝土施工工艺流程见下图:洞门及洞口衬砌混凝土施工工艺流程5.2.3地质超前预报5.2.3.1地质超前预报方案针对范家咀隧道工程地质情况复杂的特点,成立专业的超前地质预测预报小组,并将该项工作纳入施工工序管理。实现信息化施工,提前掌握开挖地层的特性,确定合理的支护参数和施工方法,制定施工中可能出现的各种问题的处理预案,确保工程质量和施工安全。在预设计地质资料的基础上,采用地面预报和洞内超前预报相结合的模式,主要以洞内超前预报为主,对未开挖地段进行地质预测和分析,采集各种水文、地质、变形、应变等信息,及时进行信息反馈,以确定合理的支护参数,制定合理的施工方法。洞内超前预报主要经过全断面地质素描、TSP203地质超前预报系统、超前钻孔等手段进行。5.2.3.2超前地质探测与预报组织机构及职责成立专业的超前地质预报室,配置物探、水文、地质、试验专业工程师并配备先进的预测、预报设备和仪器,进行超前地质预报工作,由总工程师负责。编制《隧道施工测试与超前预报实施细则》,并严格遵照执行。将超前地质预报作为隧道施工的一道工序,组织机构见下图:组长:总工程师副组长:超前地质预报室主任工程地质水文地质组长:总工程师副组长:超前地质预报室主任工程地质水文地质试验专业物探专业超前地质预测预报组织机构图职责分工如下:工区技术负责人为组长:全面负责综合测试与超前地质预报工作,直接向项目经理负责;超前地质预报室主任任副组长:组织工程地质、水文地质、物探及试验等专业组成人员进行超前地质预报日常工作;工程地质:负责隧道工程的地质超前预报和调绘、监测以及测试、试验资料的分析、研究,提出施工措施建议;水文地质:负责水文地质调绘、测试及隧道涌水量的预测与环境水文地质评价;物探专业:负责物探测试工作;试验专业:负责岩、土、水样的测试、试验工作。施工中积极协调配合设计单位做好综合地质超前预报工作。5.2.3.3超前地质预报依据1)新建西成客运专线铁路土建工程施工总价承包XCZQ-5标投标文件技术分册和新建西成客运专线铁路土建工程施工总价承包XCZQ-5标承包合同。2)现场踏勘调查所获得的工程地质、水文地质及施工环境等调查资料。3)中国水利水电建设集团公司所拥有的技术装备力量、机械设备、管理水平、工法及科技成果和多年积累的工程施工经验。4)《铁路客运专线施工与组织》5)《西成客运专线隧道施工实施细则》5.2.3.4超前地质预报的内容隧道施工期地质预测、预报的主要内容包括:1)断层及断层影响带的位置、规模及其性质;2)软弱夹层的位置、规模及其性质;3)岩溶的位置、规模及其性质;4)不同岩性、围岩级别变化界面的位置;5)工程地质灾害可能发生的位置和规模;6)含水构造的位置、规模及其性质;7)瓦斯等有害气体的可能性及其位置。5.2.3.5超前地质预报总体方案根据范家咀隧道工程地质条件,结合以往施工中在超前地质探测与预报方面所积累的经验,拟由专门的超前地质预报小组负责,采用全断面素描、超前钻探法、TSP203地质预报系统等多种预报手段相结合,进行综合超前地质预报,预测开挖工作面前方一定范围内围岩的工程地质和水文地质条件。最后由超前地质预报小组将预测数据收集归纳、总结并分析,得出预报资料,提交业主、设计及监理单位,以共同制定出应变措施,以确保工程施工的质量和安全。5.2.3.6超前地质探测与预报方法及工艺初步确定范家咀隧道采用以下方法进行超前地质探测与预报:1)正洞地质素描地质素描是对开挖面的地质情况如实而准确的反映。素描的主要内容包括地层岩性、构造发育情况(含断层、贯穿性节理、夹层或岩脉)、地下水的出水状况、围岩的稳定性及初期支护采用的方法等。正洞地质素描是利用所见正洞已开挖段的地质情况,预报前方可能出现的不良地质条件(断层等)。针对断层而言,又分断层露头作图法和断层前兆特征法。断层露头作图法对结构面向开挖后方倾斜的断层预报效果较好,因为断层先在隧道底出露,对岩体的稳定性影响不大时就能够发现;对于向掌子面前方倾斜的结构面,因为先在顶部出现,预报时效果相对较差。正洞地质素描的优点是不占用施工时间,设备简单,不干扰施工,出结果快,预报的效果好,而且为整个隧道提供了完整的地质资料;缺点是对与隧道夹角较大而又向前倾的结构面容易产生漏报。2)超前钻孔探测”物探先行,钻探验证”,超前钻探是一种传统而可靠的工程地质探测方法,针对范家咀隧道围岩特点,拟采用超前钻探方法进行探测,以超前水平岩芯钻探为主,辅以浅孔钻探。超前水平岩芯钻探可根据需要探测和了解隧道开挖前方几米、几十米乃至上百米范围内围岩的工程地质情况;经过钻孔了解和释放影响隧道掘进施工的地下水;经过岩芯观察和分析对隧道开挖前方的不稳定岩层和断层破碎带进行准确定位;直接采取岩芯样进行各种抗压强度试验,获取岩石物理力学性质参数。为节约施工时间和减少经费,对地质情况稳定、岩性坚硬完整且变化小的地段可酌情减少超前水平岩芯钻探工作量,在钻进过程中,尽可能避免钻头偏移,导致探测结果发生误差。根据岩石的坚硬程度,调整钻机转速和钻压,坚硬岩石采用较低钻压。采用RPD-150C地质钻机进行超前深孔钻探。超前钻探方法是在钻进过程中,从钻进的时间、速度、压力、冲洗液的颜色、成分以及卡钻、跳钻等和岩性、构造性质及地下水等情况掌握地质条件。综合不同位置钻孔的钻进时间变化曲线,大致确定断层的规模和产状。实际施工中用喷距代替射速进行预报,施作程序如下:暂时封闭水量较小的探孔,只留一个喷距最远的测量其喷距离(如完全封闭有困难,可尽量堵塞,减小其流量);把实测喷距换算成标准条件下的喷距。即高出水平面1m(y=1)时的喷距;根据换算后的喷距,对涌水量进行预报。一般喷距小于5m,流量小于100～400m³/h为小型突水,可加大探孔长度,试挖前进;喷距9～12m,流量400m³/h以上为中型突水,应停止施工,探明情况;喷距12m以上,为大型突水,应立即停止施工,探明情况,从速处理。此方法要求在探孔揭露之前,岩体能承受管道水的压力而保持稳定。因此在临近突水地段,最好多打一些超前探孔,并改放小炮,避免工作面出现冲溃现象,喷距应比较稳定。若探孔水喷距逐渐缩短,说明遇到储量不大的静储量水,危害不大。喷距大于5m时,可加补几个探孔加速施工,查清水情。若探孔水喷距突然缩小,或时大时小,说明管道中有较多的泥砂堵塞,应以初喷距为准。探孔水喷距和隧道涌水量之间的关系还受到其它一些因素的影响,应对于隧道的每一出水段,建立单独的预报标准。3)TSP203超前地质预报系统TSP203超前地质预报系统是利用地震波在不均匀地质中产生的反射波特性来预报隧道掘进面前方及周围临近区域地质状况。它是在掌子面后方边墙一定范围内布置一排爆破点,进行微弱爆破,产生的地震波信号在隧道周围岩体内传播,当岩石强度发生变化,比如有断层或岩层变化时,会造成一部分信号返回,界面两侧岩石的强度差别越大,反射回来的信号、返回的时间和方向,经过专用数据处理软件处理,得到岩体强度变化界面的信号也就越强。返回信号被经过特殊设计的接收器接收转化成信号并进行放大,根据信号返回的时间和方向,经过专用数据处理软件处理,就能够得到岩体强度变化界面的位置及方位。TSP203地质预报系统现场测试示意见下图:TSP203地质超前预报系统现场测试示意图TSP203地质预报系统实际操作中有如下特点:适用范围广,适用于极软岩至极硬岩的任何地质情况;距离长,能预测掌子面前方100m～200m范围内的地质状况,围岩越硬越完整预报长度就越大;对施工干扰小,可在施工间隙进行,即使专门安排时间,也不过一小时左右;提交资料及时,在现场采集数据的第二天即可提交正式成果报告。采用专用处理软件,将复杂多解的波形分析转换为直观的单一解的波形能量分析图。将隧道顶部和底部的波形能量分析图分析确定之后,可得出断层破碎带、软弱夹层或其它不良地质相对于隧道的空间位置,计算机自动绘出弹形波速度有差异的地质界面相对于隧道轴线的地质平面图和纵断面图。但也存在预报准确性和预报精度方面的问题,需要采用其它预报手段来补充和完善。TSP203地质超前预报系统现场测试示意图5.2.3.7超前地质探测和预报工作程序超前地质探测和预报工作程序见下图:根据开挖及支护情况发现坍方征兆根据开挖及支护情况发现坍方征兆比拟法预测前方地质TSP203地质预报系统地质资料研究现场地质状况调查制定超前探测预报方案超前钻孔探明地质和涌水平行导坑超前地质预报开挖面岩性前推法确定施工方案、保证开挖安全资料整理与经验积累地质雷达红外线探水仪反馈于设计、施工,进行动态设计 超前地质探测和预报工作程序图5.2.3.8资料交付与质量保证措施1)资料交付地质测试与超前预报成果资料采取分报告与总报告相结合的交付方式。每天将现场采集的资料进行分析和汇总,并向施工和技术负责人进行汇报;每周进行一次归纳汇总。对地质条件与设计变化较大、影响隧道施工安全,可能产生地质灾害的重点地段所做的地质超前预报,及时报业主、设计单位;情况紧急时,先采取防范措施,再以书面形式报告业主、设计单位,以保证施工安全。2)质量保证措施(1)成立QC小组为了保证地质测试与超前预报质量,成立QC小组,实行全面质量管理,按ISO9000质量体系的要求,建立内部管理机制,制定岗位责任制,保证测试预报工作按计划(实施细则)运行,全部地质资料实行计算机管理,保证资料的完整性和连续性。测试预报人员要根据现场实际每天或经常、主动地深入施工现场,及时了解施工动态,进行地质测绘与编录,同时对一些地质条件复杂的地段,设置质量控制点,进行重点测试预报,确保地质测试与超前预报工作的质量。(2)定期会议制度为了地质测试与超前预报和施工的顺利进行,实行定期会议制度,每天进行一次