赵家坝隧道施工组织设计

新建铁路兰州至重庆线夏官营至广元段LYS-5标段

赵家坝隧道施工组织设计

一、编制依据、原则及范围

（-）编制依据

1、兰渝铁路有限责任公司发布的《新建铁路兰渝线夏官营（不含）至

广元段（不含）土建工程施工总价承包招标文件》，招标编号-JS2009-002。

2、兰渝铁路有限责任公司发布的《新建兰州至重庆铁路夏官营（不

含）至广元段（不含）土建工程施工总价承包招标》LYS-5标段工程量清单

及甲供、甲控材料清单。

3、兰渝铁路有限责任公司发布的《新建兰州至重庆铁路夏官营（不

含）至广元段（不含）土建工程施工总价承包招标文件答疑书》。

4、中铁第一堪察设计院编制的《新建铁路兰渝线夏官营至广元段招

标文件》LYS-5标段初步设计招标用图。

5、中华人民共和国强制性标准及现行的行业标准、规范。

6、本标段工程拟投入的施工管理、专业技术人员、机械设备等资源。

（二）编制原则

1、认真贯彻党和国家对工程建设的各项方针和政策，严格执行建设程

序。

2、在充分调查研究的基础上，遵循隧道施工工艺规律、技术规律和安

全生产规律，合理安排施工程序及施工顺序。

3、全面规划、统筹安排、保证重点、优先安排控制工期的关键工序，

确保合同工期。

4、运用国内外先进的施工技术，科学的确定施工方案。积极采用新技

术、新工艺、新设备和新材料，努力提高产品质量水平。

5、充分利用我部现有的施工机械，扩大机械化施工范围，提高机械化

程度，改善劳动条件，提高劳动效率。

6、合理布置施工平面图，尽量减少临时工程，减少施工用地，降低工

程成本。

7、采用流水施工方法、网络计划技术安排施工进度计•划，科学安排冬、

雨季项目施工，保证施工连续、均衡、有节奏地进行。

（三）编制范围

新建铁路兰州至重庆线夏官营至广元段LYS-5标段经理部四分部，起

讫里程范围：DK390+234〜DK390+886,正线652m。工程内容包括：征地、

桥隧道、无磴道床、站场土石方、房建及其他运营生产设备及建筑物，大

临工程等。

二、工程概况及特点

（-）工程概况

赵家坝进口位于桔柑乡赵家坝东南方向，起讫里程范围：DK390+234〜

DK390+886,正线652m。

沿线地表水主要为江河水、溪水、沟水，地表水系发育，地下水类型主

要为第四系孔隙潜水、基岩裂隙水及岩溶裂隙水；不良地质主要为滑坡、

泥石流、岩堆等；特殊岩土表现为黄土、软土（松软土）、膨胀岩；本标段

地震动峰值加速度为0.20go

（二）地形地貌

属秦岭-昆仑纬向构造体系被后期构造体系改造，出露三叠系、二叠系、

石炭系、泥盆系、志留系等中生界、古生界的地层，山间盆地内仍零星出

露第三系白垩系等新生界、中生界的砂岩、泥岩、砾岩等。

（三）气象特征

位于甘肃省东南部，属北亚热带湿润向暧温半湿润过渡的季风气候，

受境内高山深谷地形的影响，在气候上有明显的区域特征，气候差异悬殊，

垂直分带的差异性明显，河谷炎热，山地寒冷。年平均气温14.6ro最高

温度38.6℃,最低温度-8.6℃,年平均降雨量471.9,相对湿度58%。

（四）地震参数

该隧道沿线主要穿越两大地震带，即北西向展布的天水〜兰州地震带

和南北向展布的武都〜马边地震带。地震带为北西西向和北东向两组断裂

的交汇部位，以北西西向断裂为主。这两条地震带具有地震活动频率高，

复发期短，强度大的特点。根据1/400万《中国地震动参数区划图》

GB18306-2001,本标段二分部地震动峰值加速度为0.20g,地震动反应谱特

征周期为0.45s、0.40s,地震基本烈度为八度。

三、沿线施工条件

1交通运输条件

路线基本与212国道平行，但大部分地段次交通网中中低等级道路较

少，部分工点需要修建新便道，部分地段需要拓宽改造。

2沿线建筑材料分布

（1）沿线地层以石灰岩、灰岩、大理岩、石英砂为主，既有石场极少,

并且质量较差，石料匮乏，优质石料加工场运距较远，可考虑自采加工。

（2）沿线大部分河流都产砂，含泥量较少，且质量优良，砂源充足。

（3）其他建筑材料

本标段沿线分布有标准砖、空心砖生产厂，质量良好。

3沿线水、电等可利用资源情况

（1）施工用水：沿线经过地区水源较丰富，天然水质大多较好，适宜

做多种用途的水源，对碎无侵蚀性。

（2）施工用电：沿线分布的35KV变电站及其电源线路均为农电供电

网络，供电能力弱，导线截面小，其他可利用电源距离线路较远。本工程

桥隧工程数量大，施工用电负荷量大。根据地方电源分布情况，以及工程

分布情况，本线采用部分地段贯通10KV电力线路或35KV电力线路，部分

地段就近从地方10KV线路“T”接供电方式。长大隧道、重点桥梁工点设

置发电机作为备用和补充电源；小桥涵等分散工点，考虑采用自发电方式。

四、主要工程量（详见工程数量表）

赵家坝隧道主要工程量表

围岩级别长度（m）开挖方式

V132CD法

IV90三台阶法

m430三台阶法

工程特点

该工程地质复杂，不良地质多，施工难度大，任务重，工期紧。隧道

处于深山中，交通及通讯不便，施工生活条件差。

五、施工准备

施工准备的总体原则是：突出重点、合理布局、全面展开，边准备、

边安家，做到进场快、安家快、开工块。

（一）技术准备

1、施工技术设计文件的复核及技术资料的准备

根据现场勘察，调查情况，对工程进行图纸对照、复核、会审，发现问题

及时向监理工程师、建设单位书面汇报。并认真编制实施性施工组织设计,

呈报监理工程师和建设单位审批。

2、交接桩的复测工作

根据建设单位、设计部门安排的交接桩日期，我方组织测量人员同设

计人员进行接桩，并办理交桩手续。随后立即组织人员进行复测工作，如

发现问题及时反映，以便尽早解决。

3、开工前对测量班和实验室配齐所需的测量仪器及试验设备，并且保

证仪器性能良好，能满足施工需要。

4、对有关技术人员和特殊工种工人进行上岗前培训，并进行考核，成

绩合格者才可上岗。

（二）施工现场准备

施工现场是施工生产的必要条件，合理安排施工现场，是确保施工顺

利进行的前提。施工现场的布置应遵循方便、经济、高效、安全的原则进

行，尽量做到少占地、短运输、少搬运。施工现场准备详见施工现场平面

布置图。

根据施工现场平面布置图，对施工现场进行平整，并做好施工现场防

排水设施及生产、生活临时设施的建立。炸药库的建立应远离生产和生活

区。施工现场周围根据地形情况设置排水沟，确保施工现场排水畅通。

（三）临时便道准备

根据设计图纸反映，隧道进口工区均需修建施工便道。因此我方将根

据设计图纸和实际地形情况修建进口施工便道一条。为了保证材料及构件

的运输畅通无阻，修建便道为双车道，宽度4.5米，路面达到公路四级路

面要求。并结合地形情况在道路两侧设排水沟，防止雨水冲坏施工便道。

（四）临时供水、供电准备

1、供水

施工及生活用水可就近考虑。该段地表水较丰富，即水源充足，并对

水质进行分析，该水对普通碎无侵蚀性，因此可作为施工用水的水源。我

方在洞口附近的山沟内将修建集水坝，并在隧道洞口一定高度修建蓄水池,

通过水泵和上水管道将集水坝中的水抽到高位蓄水池中，再通过下水管道

把水输送到各个用水点。生活用水可取地下水，并经水质分析符合生活用

水标准后，才可作为生活用水。

2、供电

施工及生活用电依靠建设单位提供的施工用电专线，通过我方的变压

器及配电盘，将建设单位提供的高压电经变压器变为施工所需要的电压，

通过电线或电缆引入所需电处。

（五）临时通讯

因为该工程地处山中，通讯较为不便，为了便于指挥工程施工，我方

将接市电到每个洞口，保证与建设单位、监理单位和有关部门以及施工队

伍通讯畅通。

（六）施工高压风准备

为了满足隧道内施工所需要的高压风，我方将根据实际情况在隧道洞

口设立高压供风站。

（七）物质准备

根据《铁路建设项目物资设备管理办法》（铁建设[2006]83号）、《铁路

建设项目甲供物资设备采购供应暂行办法》（铁建设12006）217号）、关于

印发《铁路建设项目甲供甲控物资设备目录》的通知（铁建设（2008）179

号）等文件规定，本工程物资设备分为甲供物资设备、甲控物资设备和施

工单位自购物资设备。

物资设备实行业主统一管理、分类采购供应。甲供物资设备由业主按

招标结果与供货商签订并履行采购合同；甲控物资设备和施工单位自购物

资设备由施工单位与供货商签订并负责履行采购合同。施工单位接受建设

单位的监督、检查和指导。施工单位应建立物资供应管理机构，并按施工

组织的物资设备供应设置材料库。

甲供主要物资包括防水板、止水带、长途光电缆导线、钢轨扣配件、

等，甲控主要物资包括钢材、水泥、部分轨道材料、混凝土外加剂、粉煤

灰等；甲控材料由建设单位和施工共同组织招标采购，施工单位接受建设

单位的监督、检查和指导，最终确定供货厂家，组织供应。

除甲供、甲控材料以外的其它材料属于自购材料设备，自购材料设备

严格按施工合同《采购控制程序》执行，保证使用合格材料。所用主要材

料招标采够，同时接受建设单位的监督、检查和指导。其他材料严格按物

资部门下发的《合格分供方册》选择供应商。

六、劳力组织

为了保证工期进度计划，木隧进口3队承担施工，根据隧道每个施工

队的施工任务及工期要求，计划隧道3队进场110人；施工管理、技术人

员都具有丰富的施工经验，并参加过铁路施工技术相关培训。

七、施工进度总体安排

根据业主要求和初步拟定的施工方案、劳动力和设备安排情况，对本

工程进度安排如下：

隧道开挖掘进按照设计文件明洞及棚洞采用明挖法、暗洞按照围岩级别由

强到弱依次山、IV级围岩采用台阶法、V级围岩采用大拱脚台阶法或CRD法,

n级围岩采用全断面法施工。

N/V级围岩台阶法开挖作业循环时间表

（循环进尺1.5m）

V级围岩施工作业循环安排

V级围岩（交叉中隔壁法）掘进支护施工，按每16h一个循环作业进

行安排。每循环进尺0.8〜L6米，按每月工作25.5天计，每月进尺45米,

施工作业时，需要合理安排各工序的相互衔接。

W级围岩开挖作业循环时间表

时

间

工182736455463728190

(I>ni90990

000000000

■

测量放样30

钻孔260

爆破90

.

通风排烟30

—

清危初喷碎50

出硝240

初期支护260

IV级围岩采用台阶法或三台阶法施工，钻孔深度2.2m,循环进尺约

2.Onio每月开挖进度安排86米。

(1).每循环时间：16h；

(2).每天循环：24h/16h/循环二1.5个；每循环进尺2.25米。

(3).每天开挖进度：2.25m/循环X1.5循环=3.37m；

(4).每月开挖进度，按每月实工作25.5天(考虑4.5天机械检修等时

间影响)，3.37m/天X25.5天=86m。

止洞111级围岩掘进循环时间表

时

工

间循环时间(min)

序

(min60120180240300360420480540600660720

测量放样30

钻孔172

爆破90

通风排烟30

清危初喷碎30

出硝231

初期支护127

1.山级围岩每月开挖进度安排120米。

(1).每循环时间：12h；

(2).每天循环：24h/12h/循环二2个；每循环进尺2.35米。

(3).每天开挖进度:2.35m/循环X2循环=4.7叱

(4).每月开挖进度，按每月实工作25.5天(考虑4.5天机械检修

等时间影响),4.7m/天X25.5天二120m。

洞身采用钻爆法，YT28型凿岩机打孔，人工装药，非电导爆系统起爆,

ITC312H4型挖装机装昨，自斜汽车运输。

施工总工期36个月，开工时间拟定于2009年5月21日，竣工时间为

2012年5月20日。。

八、施工方案和施工方法

(-)施工方案

1、正洞施工方案

本隧道洞门采用明挖法，其余段落均采用暗挖法施工。

暗挖段采用锚喷构筑法施工，开挖采用光面爆破，III、IV级围岩采用

台阶法施工，深埋V级围岩及加强段可采用采用CRD法；围岩较好地段采

用非电亳秒雷管起爆、光面爆破技术，严格控制超欠挖，软弱围岩地段采

用微震光面爆破技术或非爆破开挖，以减轻对围岩的扰动和破坏。

隧道衬砌：采用复合式衬砌。二次衬砌采用衬砌模板台车、泵送混凝

土浇筑。

隧道出硝：采用无轨运输，采用挖掘机、装载机装隋，自卸车运至弃

磴场。

施工排水：顺坡施工时，排水方便，只需在洞身两侧挖排水沟，利用

自然坡度排水至洞外污水处理池，经过处理后排放，反坡施工中则采用反

坡排水方式.在洞内一侧在充分利用设计综合洞室的基础卜每隔400m左右

布置一个集水坑，集水坑之间采用污水泵接力抽水，直至排到洞外污水净

化池达标后排放；

通风：在隧道进洞口处各设一座空压机站，并联安装3台20n?/min、1

台10m7min内然空压机，供应各施工面所需高压用风。隧道开挖面工作风

压不小于0.5Mpa,高压风管采用6200mm的无缝钢管。

（二）施工方法

1、洞口施工

洞口开挖避开雨季施工，先开挖并施作洞口截水沟等排水系统，天沟

设于边、仰坡顶以外不小于5m,其坡度根据地形设置，但不应小于3%,以

免淤积。

洞口土方及表层风化石方采用机械自上而下分层开挖，爆破石方采用

短开挖、弱爆破自上而下开挖，人工修整坡面。

洞口开挖施工时设临时集水坑和排水沟，并及时抽排积水，确保洞口

基岩不被水浸泡。

按照设计清刷边坡，以人工配合机械逐层开挖，接近坡面时采用人工

刷坡，以防破坏坡面稳定性和整体性。

为确保施工顺利进行，在进行暗洞施工前对洞口衬砌外1〜3nl范围内

的边仰坡进行锚喷(网)加固，然后开挖进洞。

2、洞身开挖

本隧道设计依据地质条件共分为明挖法、台阶法、CRD法、全断面。

(1)、明挖法

洞口采用明挖法。

(2)、台阶法

III、IV级围岩采用台阶法开挖，台阶长度3〜5m,周边采用光面爆破减

少对围岩的震动以控制成形。上台阶风钻钻孔，挖掘机扒磴到下断面；下

台阶利用液压凿岩台车或多功能作业分架配风钻钻孔，开挖循环进尺为

1.2为.0m(液压钻孔台车钻孔时工3ml下断而出硝利用装载机装施.白

卸汽车运碓至指定的弃硝场地。具体开挖爆眼布置、支护和出碓运输施工

工艺见“图8.2-2HI级围岩台阶法炮眼布置”、“图8.2.-3III级围台阶

法开挖施工工艺流程图”及“图.8.2—4隧道V级别围岩CRD法施工工序

图”。

①爆破作业管理控制

按“•标准、两要求、三控制、四保证”的原则进行光面爆破施工。

“一标准”即一个控制标准。

“两要求”即钻眼作业要求和装药联线作业要求。

“三控制”即控制钻眼角度、深度、密度；控制装药量和装药结构；

控制测量放线精度。

“四保证”即搞好思想保证，端正态度，纠正“宁超勿欠”等错误思

想；搞好技术保证，及时根据爆破实际情况调整钻爆设计参数；搞好施工

保证，落实岗位责任制，组织QC小组活动，严格工序自检、互检、交接检;

搞好经济保证，落实经济责任制。

装药作业采取定人、定位、定段别，做到装药按顺序进行；装药前,

所有炮眼全部用高压风吹洗；严格按爆破设计的装药结构和药量施作。

严格按设计的联接网络实施，控制导爆索的连接方向和连接点的牢固

性。

②微震爆破

隧道周边采用光面爆破，不良地侦、浅埋地段来用微震控制光面爆破。

微震爆破作业段最大一段允许装药量：

Qmax=R3X(Vkp/K)3/a

③光面爆破施工工艺

A光面爆破施工工艺流程

见“图8.2-1光面爆破施工工艺流程图”。

光面爆破工艺要求：

a钻爆设计

⑥设计原则：

据地质条件，开挖断面、开挖进尺，爆破器材等编制光面爆破设计方

案。

根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线，辅助炮眼

交错均匀布置，周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上，掏槽眼加20cm。

严格控制周边眼装药量，间隔装药，使药量沿炮眼全长均匀分布。

选用低密度低爆速、低猛度的炸药；本工程采用乳化炸药，非电毫秒

雷管采用微差爆破，周边眼采用导爆索起爆，以减小起爆时差。

⑥钻爆设计要求

爆破作业由爆破工程师根据地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循

环进尺、钻眼机具、爆破器材等进行爆破设计。编制详细的爆破作业指导

书，并负责进行试验、数据收集分析、参数调整、指导施工。

图8.2T光面爆破施工工艺流程图

—►地质调查L--------►放样布眼

采用弋面爆祓,声理选拄燃破参数,根据国普值况存理述择中空直眼

或斜眼阖槽由檄舞求炮油痕迹保存率应赢奥8，％,中油岩260%,

并在开挖轮丽参姆》分布，I两次爆破衔疑除不大、15cm。

每次爆裨麻r斌#破效界检查,分析信取及调修正爆呻参数,提高

爆破效果,梅驱串济指4J也\]

洞」附近爆破施工严格控制单位装药除降低赢T网周边民房及

其他构筑物的安全。।

联起爆网络

京目中空直眼或斜眼掏槽。直眼掏槽域祚较简单，钻孔力向易掌握:

当石质狡硬、断面较大时，采用斜眼掏槽]密限减少♦眼数量。

c放样布眼没达标T

钻♦前，测量人员要用红铅油准确绘I出骅窗帮而中线和反廓线,标出

炮眼位置，其误差不得超过5cm。在直线段1里生半准直仪控制

继续实施

开挖方向和开挖轮廓线。------------------

每次测量放线的同时，对上次爆破断面进行检查，利用《隧道开挖断

面量测系统》对测量数据进行处理，及时调整爆破参数，以达最佳爆破效

果。

d定位开眼

按炮眼布置图正确钻孔，对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它

眼要高，开眼误差要控制在3cm和5cm以内。

。钻眼

钻工要熟悉炮眼布置图，严格按钻爆设计实施。定人定位，周边眼、

掏槽眼由经验丰富的司钻工司钻，以确保周边眼有准确的外插角（眼深3m

时，外插角小于3°；眼深5m时，外插角小于2。）,尽可能使两茬炮交界

处台阶小于15cm。同时，应根据眼口位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮

眼深度，以保证炮眼底在同一平面上。

同类炮眼钻孔深度达到钻爆设计要求，眼底保持在一个铅垂面上。

f清孔

装药前，必须用由钢筋弯制的炮钩和小于炮眼直径的高压风管输入高

压风将炮眼石屑刮出和吹净。

g装药结构及堵塞方式

装药采用分片分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管“对

号入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。

周边眼装药结构是实现光面爆破的重要条件，严格控制周边眼装药量,

采取分段非连续装药结构。施工时采用不耦合装药结构，不耦合装药系数

控制在1.4〜2.0范围内。

根据岩石强度选用不同猛度、爆速的炸药，有水地段及周边眼选用乳

化炸药，其余均用2号岩石硝镂炸药。周边眼用625X200小药卷，不耦合

装药。

式中：Qmax—最大一段爆破药量，kg；Vkp—安全速度，cm/s,取Vkp

=2cm/s；R一爆破安全距离，ni；K一地形、地质影响系数；a—衰减系数。

K、a值是针对隧道的具体情况，通过多次试爆基础上进行K、a值回归分析

后确定。根据爆破物距爆心的安全距离要求，并由此推出的每段的最大装

药量。

图8.2-2HI级围岩台阶法炮眼布置

图8.2-3IH、IV级围岩台阶法开挖施工工艺流程图

图8.2-4隧道V级别围岩CRD法施工工序图

③超前支护

A、超前长管棚注浆

超前长管棚布置见“图8.2-5”。

图8.2-5超前管棚布置图

钢管规格：①108钢花管，壁厚6mm。每节钢管两端均预加工成外丝扣

一断面内接头数量不超过总钢管数的50%。

图中编号为单号者采用钢花管，双号者采用钢管，施工时先打设钢花管并

注浆，然后打设钢管，以便检查钢花管的注浆质量。

管距:环向间距40cm；

倾角：外插角为1〜5。，具体可根据实际情况伦调整；

钢管施工误差：径向不大于20cm,相邻钢管之间环向不大于10cm。

钢花管上钻注浆孔，孔径10〜16mm,呈梅花形右置，尾部留不钻孔的止浆

段150cm。长管棚注浆采用水泥浆液，注浆参数：水泥浆液水灰比为1：1（重

量比）；注浆压力：0.5~2.0MPa。

注浆前进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，取得管棚注浆施

工经验。注浆结束后用M5水泥砂浆充填钢管，以增卷管棚强度。

单根钢花管的注浆量按Q=nR2Ln估算,式中R为浆液扩散半径，取R=0.6L0;

LO为注浆钢花管的间距；L为钢花管长；n为围岩孔隙率。

施工注意事项：

管棚为超前支护，在隧道暗洞开挖之前完成；

钢管棚按设计位置施工，运用测斜仪进行钻孔偏斜度测量，严格控制管棚

打设方向，并作好每个钻孔地质记录；

为保证长管棚支护效果，尽量减小管棚的外插角，可在型钢钢架腹板开孔

以穿管棚。

管棚施工时，对钢管主要材料进行材质检验。

选用GLPT50地质钻机，施钻时安设导向架。

施工期间遵守隧道施工技术安全规则和钻眼注浆作业操作规则。

超前管棚支护施工工艺流程见”图8.2-6”。

B、超前小导管施工

超前小导管采用热轧无缝钢管加工，环向间距0.4-0.5m,其纵向搭接长度

不小于lm0

图8.2-6超前长管棚施工工艺流程图

-女孔【।止浆塞

喷混凝工封甫开挖加

F懒瓢瞿［'图&2注连接小浆管

图8.2-砺福豳处导管力【

钻孔蹩管霜，加小导管按屐计要询入注浆效

.果脸查及加僦锤或凿岩

机直接将小导管沿格栅钢舜中科■号丁影%瞰焊卿一起,共同组成预支

护体系。注浆前先喷射混凝土主子面作止浆墙，当单孔注浆量达

到设计注浆量时，结束注/注奥逐薮檎艮据注舄聆纸弊蜘!场必况调整。

注浆作业中认真填写注浆耳录，随时分析和改进，乍华一施工支护工

作面的状态。小导管注浆］艺流程皆“梅&2-9,

T挖箫1叫子店,无明显

渗水时进行开挖作业。--------士--------

图卜29小域普江浆工艺

流程图

长

n

管

注浆泵

蓄浆池

M20o

施工采用风动凿岩机或锚杆台车，按设计黑求钻孔,达到标准后，用高压

I安装丁杆垫板I

风清除孔内岩屑；用注浆泵将水泥砂由注入彳甲，砂聚填充锚杆孔体积的2/3

后停止注浆；及时将加工好的杆体插内苓嚓曩褊垫板。

c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%。锚杆施工应在初喷混凝土后进行，以保证锚杆垫

板芍较平整的基面。锚杆用的水泥砂浆，其强度不应低于M20。锚杆孔内灌注眇

浆应饱满密实。水泥砂浆达到一定强度后才能上紧垫板螺母。

④初期支护

本分部隧道初期支护采用中空、砂浆锚杆、钢筋网、格栅钢架、型钢钢架、

喷射混凝土。依据围岩类别设计综合使用。

支护紧跟开挖面及时施作，尽量减少围岩暴露时间，抑制围岩变形，防止

围岩在短期内松弛剥落。

钢架、钢筋网和锚杆在洞外构件厂加工，人工安装钢架，挂设钢筋网，多

功能作业台车施作系统锚杆，喷射湿喷混凝土。喷锚支护工艺流程见“图

8.2-11^

图8.2T1喷锚支护施工工艺流程图

超前地质预报

A.锚杆

开挖

本分部隧道拱部采用锚杆采用①25组合中空锚杆；边墙采用①22全螺纹砂

浆锚杆。初喷混凝土4cm

B.钢筋网安装锚杆|

隧道钢筋网预先在洞漏赢L曰岳胸「痛筋类型及网格间距按设计要

安装钢架及挂钢筋网

求施作。钢筋冷拉调直后仅用，讷肋,圜4、伶伺裂兄'：『、颗粒或片状锈蚀。

安装搭接长度为1〜2个I是否符合标准小帅吃^画起伏铺设，与受喷

面的间隙一般不大于3cm。与锚上二一.当固定装置连接，调

C.格栅（型钢）钢架施作系统锚杆一

格栅（型钢）钢架施工

喷射混凝土达到设计厚

图8.2-12型钢钢架安装工艺框图

忖内用螺栓连接成整体。

.俪辘懒1冷用成胃鼠倒牌黑在洞外用构件峨板端巧上先按

设计小格栅放出大扇K就放蹿大样焊接嬴筋，制作出格栅加工大栏0

再将已弯制好的钢筋放入格胜吧譬处西冈格栅。钢架加工的焊接不得有

假焊，焊缝表面不得面裂纹:）?■癖等hu坪根钢架加工完成后放在水泥地面

箕喷混凝土

上试拼，周边拼装允许误差为±3cm；率而翘曲小于2cm。钢架在开挖或喷混凝

土后及时架设。

b钢架架设要求

安装前清除底脚下的虚脩及杂物。钢架安装允许偏差：钢架间距、横向位

置却高程与设计位置的偏差不超过±5cm,垂直度误差为±2°。

钢架拼装可在开挖面以外进行，各节钢架间以螺栓连接，连接板密贴。

沿钢架外缘每隔2m用钢楔或混凝土预制块楔紧,

钢架底脚置于牢固的基础上。钢架尽量密贴围岩并与锚杆焊接牢固，钢架

之间按设计纵向连接。

分部开挖法施工时，钢拱架拱脚打设锁脚锚杆，锚杆长度不小于3.4m,数

量为2〜4根。下半部开挖后钢架及时落底接长，封闭成环。

钢架与喷混凝土形成一体，钢架与围岩间的间隙用喷混凝土充填密实；各

种形式的钢架全部被喷射混凝土覆盖，保护层厚度不得小于50nm1。

D.喷射混凝土

喷射混凝土采用洞外自动计量拌和站拌和，湿式喷射早强混凝土施工，湿

喷混凝土可减少回弹量，降低粉尘，提高工作效率和施工质量。

湿喷混凝土施工工艺框图见“图&2-13”。

图8.2T3湿喷混凝土施工工艺流程图

泥|施工|

凝前情去表面松土和欠挖部分，用高压风清除杂物;遇开挖面水量

4漳的嘲糕融。

期权及备进行检查和送运转受喷面、各种机械操乍场所配备充

筛网610围岩面

足照明及通风设备。1.0-1.2.

\7__三

'亩容』用卷岩面序入短钢筋,

按照设计厚度利用画硬画画售

标出刻度，做为柿己-------1

风压控制在0.45-0.7MPacm

4I骨料加入H和前要再次过筛，以防料混力H造成增唇。细骨料应

堆放在防雨料库，林制谕木堡泥用量X4%）1

混凝土喷射机安装调试好后，在料斗上安装振动筛（筛孔10mm）,以避免超

粒径骨料进入喷射机。

喷射时，送风之前先打开计量泵，送风后调整风压，使之控制在0.45〜

0.70MPa之间，若风压过大，粗骨料碰围岩后会回弹：风压小，喷射动能小，粗

骨料冲不进砂浆层而脱落，都将导致回弹量增大。以混凝土回弹量小、表面湿

润有光泽、易粘着为度来控制喷射压力。

喷射方向与受喷面垂直，工作中喷头与受喷面采用计算机自动控制，与岩面

方向垂直、等距喷射；若受喷面被钢架、钢筋网覆盖时，可将喷咀稍加偏斜，但

不宜小于70°。

一次喷射厚度不宜超过5〜6cm,过大会削弱混凝土颗粒间的凝聚力，使喷

层因自重过大而大片脱落，或使拱顶处喷层与围岩直形成空隙；过小，则粗骨

料容易弹回。分次喷至设计厚度，两层喷射的时间间隔为15〜20min。影响喷层

厚度的主要原因是速凝剂作用效果和气温。

为提高工效和保证质量，喷射作业应分片进行。为防止回弹物附着在未喷

岩面上影响喷层与岩面间的粘结力，按照从下往上旅喷•，呈“S”形运动；喷前

先找平受喷面的凹处，再将喷头成螺旋形缓慢均匀移动，保证混凝土层面平顺

光滑。

喷混凝土的原材料、配合比（包括速凝剂的添加量）不仅要满足要求，而

且速凝剂的凝结时间、与水泥的相容性、对强度的影响都要达到要求。

喷射混凝土的现场配比应适当提高其强度等级，以确保附着在围岩面上的

喷混凝土层的设计强度。

喷射混凝土紧跟开挖学子面进行，当围岩破碎、稳定性差时，一般采用小

药量的松动爆破，初喷（厚4cm以上）、锚杆、钢筋网、钢架、复喷（二喷•、三

喷）等作业可以连续进行，直到达到设计要求。架设好格栅钢架后，迅速用喷

射混凝土封填，使之发挥支护能力。围岩较完整、稳定时间较长时，初喷、锚

杆、钢筋网等施工后即可进行开挖作业，待下一循环初期支护时间再复喷，可

将设计厚度的喷层厚分两、三次完成，由于每层间隔为一循环时间，每层因爆

破产生的裂纹在下一次喷混凝土时被填充，而新喷层距掌子面渐远，所受的爆

破振动亦越小，使喷混凝土层的支护能力更强。

(2)地质预报项目

地面预报：在施工过程中，根据设计提供的地质勘探资料，对重点地段地

表开展可控源音频大地电磁法(V5)为主的综合物探，沿隧道轴线绘制纵向剖

面图；同时进行地表补充地质测绘。

洞内预报：施工中加强断裂破碎带、涌水的超前地质预报工作，采用开挖

面掌子面地质素描、超前钻孔并辅以TSP203等物探手段进行综合预测。对软岩

塑性变形进行超前预报，根据超前预报及有关监测结果及时变更施工方案。

(3)超前地质探测与预报方法及工艺

①TSP203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

来预报隧道掘进而前方及周围临近区域地质状况。它是在学子面后方边墙一定

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，通

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，通过专用数据处理软件处理，就可以得到岩体强度变化界面的位置及方

位c

TSP203地质预报系统现场测试示意见”图8.2-14”。

图8.2-14TSP203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〜200nl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杓对于隧道轴线的地质平面

图前纵断面图。但也存在预报准确性和预报精度方面的问题，需耍采用其他预

报手段来补充和完善。

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,

针对本标段隧道围岩特点，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；通过钻孔了解和释放影响隧道掘进施工的

地下水；通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C

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lm(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5nb流量小于

100〜400nl3/h为小型突水，可加大探孔长度，试挖前进；喷距9〜12nb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5nl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“图8.2T5”。

图3.2-15超前地质探测和预报工作程序图

地质资料研究n____I现场地质状况调查

制定超前探测预报方案

上

平根

行.据

一

开

导._法

超-I

殳计、施工，进行动态设计预

挖

T前

测

S钻

及

P红

前

2孔

外

0探

方

支

3地

线

明工方案、保证开挖安,

地2

地

质

探

地

护

质

雷

质

水

质

预

达

仪,

和

报

涌斗斗整理与经验积累

系

现

水

统

庙

方

征

1控制测量兆

⑴施工前平面控制网复测

施工前根据设计院和建设单位技术部门现场进行的交接测量控制桩撅点及

办理的相关手续，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，复核导线点的坐标和水准基点高程的准确性，测量结果经过平差后与所交

的控制点结果进行对比，完全无误后作为施工用控制点。隧道每掘进1km或雨

季前后各进行洞内外导线控制点联测一次。

⑵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、精密水准仪等测量仪器，

精确控制隧道施工。

洞口导线点位使用钢筋（钢筋顶上刻十字线）埋于洞口附近坚固稳定的地

面上，并用混凝土固定桩位，点与点之间通视良好。点位布置完毕后，利用设

计院交接的导线网GPS点（已知）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），使用精密水准仪从高等级的2个BM

点测定导线上各点的准确高程（并经平差）。水平角E勺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W±1/30000。

（3）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第测，往

返测量。观测精度符合偶然误差±2nmi,全中误差±/m,往返闭合差W±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。当重测结果与原

测成果比较不超过限值时，取三次成果的平均值。

2施工测量

根据本分部工程量及工程分布特点在各施工洞口各配备一个测量班，每个

测量班均由1名测量工程师、4名测量技工组成，共同完成测量工作。测量班依

据工作内容配置测量仪器。测量作业程序流程见“图8.2T6”。

⑵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编制出所有隧道标高表。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；由测量班用断面测量仪测设隧

道开挖轮廓线、支护钢架架立前后和二次衬砌立模前后轮廓尺寸，进行复核，

确认准确后方可进行下道工序施工，并对混凝土净空断面应用激光隧道限界检

测仪检查。

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。

3竣工测量

每20m对己衬砌段隧道净空采用激光限界检测仪进行洞身净空检查，隧道

洞身开挖贯通后，及时组织测量人员进行贯通测量。

依据铁路有关测量规范及测量结果，调整贯通误差，并将结果及时上报监

理却建设单位有关部门。

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。

4测量质量的保证措施

测量桩点的交接，必须双方参与，持交桩表逐桩核对，交接确认，遗失的

坚持补桩，无桩名者视为废桩，资料与现实不符的应予以更改。

执行有关测量技术规范，按照规范技术要求进行测量作业检测，保证各项

测量成果的精度和可靠性。

测量放样的依据是施工图纸及相关规范，要求使用的图纸及规范必须盖“受

控”章，确保其有效。

定期组织测量人员与相邻施工队共同进行洞内外控制点联测，保证控制点

的准确性。

所有现场测量原始记录，必须将观测者、记录者、复核者记录清楚且须是

各岗位操作人员自己的签名。

加强仪器的维修和保养，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。

3、不良地质段处理方法及应急预案

(1)断层破碎带施工

本隧道分别在D1K386+300,D1K386+900>D1K387+950>D1K388+280>

DIK388+520、DIK388+760处穿越区域产状逆断层，f53断层宽20〜30米，f53T

断层宽50〜70米；f53-2宽3〜5米，主要由碎裂岩组成，施工中采用台阶临时

仰拱法开挖。断层破碎带地下水很发育，预测隧道正常涌水量为17854n13/d、最

大总涌水量为正常涌水量的3倍为53562n13/d,遇雨季地下暗河落水洞突发性暴

雨期，将出现重大涌水现象，对地下暗河一次性由地表水补给最大水量可能达

到9.76万n】3/d(该补给量需待下一步钻探工作完成分析暗河所在隧道位置后确

定)，预测隧道最大涌水量15.1162万m3/do若隧道通过地下暗河其地下水有压

涌水。施工中采用CRD法开挖，帷幕注浆。

穿越断层富水破碎地段的施工原则是：先探水、预注浆、后开挖、补注浆、

再衬砌。围绕上述施工原则，拟采取的施工方案及要点如下。

a根据超前地质预报及超前钻孔探水的结果，如果单孔涌水量大于20L/S,

则采用深孔超前帷幕注浆方案，对围岩进行堵水加固；如涌水量小于20L/s,则

采用浅孔小导管超前封堵注浆，每轮超前钻5m,注浆5m,开挖2nb再进行下一

轮的超前钻孔注浆。

b开挖时采用CRD法施工，每次开挖进尺0.5〜1.0m,随挖随进行锚、喷、

网及钢架支护。

c每开挖6〜8nl后，先施工仰拱，然后施工拱墙衬砌，以形成封闭的受力结

构，防止支护和衬砌变形开裂。

详见断层破碎带地段施工技术工艺框见”图8.2—17”。

(2)岩溶帷幕注浆

超前帷幕注浆适用于溶洞规模较大，内部充填了大量的泥沙，且含有丰富

的地下水，一旦揭穿可能发生大规模突水突泥的情况。

注浆加固的范围为隧道开挖轮廓线以外6—每循环注浆段长30m,孔径

为30〜180nm1,注浆方式有帷幕注浆、后注浆、局部注浆、补注浆等四种方式。

一般注浆压力为水压力的2〜3倍，浆液扩散半径为2m。根据注浆压力，第一循

环混凝土止浆墙为1〜3m厚。注浆方式可根据水压大小、成孔难易程度，采取

袖阀管后退式或孔口管分段前进式注浆。注浆材料可根据溶洞内容物的选用纯

水泥浆、水泥水玻璃混合浆等.注浆后检验注浆效果，当达到开挖效果时，每

循环开挖25m,留5m作为止浆墙。如开挖后存在薄弱部位，采用长管或短管进

行局部补充注浆(补注浆)。

超前帷幕注浆封堵具体做法：见超前帷幕注浆封堵溶洞见“图8.2-18”所

不C

图8.2-17断层破碎带地段施工工艺框图

超前地质预采用TSP2O3地质预报系统，超前钻

广报、预测、雷」

前探水,

①径向±^=用注蛉

+超前预支护采用管棚钻机施作中长管棚，超前小

,施工技术导管。

断

Z超前预注浆采用管棚钻机钻孔，进行帷幕注浆。

誉施工技术注浆采用双浆液。

隧道开挖后，隧道周边存在大面积湿渍或渗漏水现象时，采取径向注浆进

行封堵。注浆加固范围一般为隧道开挖轮廓线外6〜8m。

采用风钻或小型液压钻机在出水部位及其附近钻孔，钻孔直径为40mm左右,

钻孔深度应为3.0〜5.0m,梅花形布置。在集中出水点处，间距控制在0.5-1.0m,

在一般渗水处间距控制在1.0〜L5mo

注浆采用小42nlm钢管，根据钻孔出水部位，在钢管前端2.0m〜3.0m范围内

钻花孔。注浆材料选用超细水泥浆、普通水泥浆、灌浆料或其他特种注浆材料。

如水量较大，水泥浆在地层中凝固困难，在浆液中加入外加剂，缩短其凝结时

间，或者使用少量水泥-水玻璃浆液及化学浆液。注浆材料配合比应根据现场注

浆试验确定。

A、局部注浆

局部注浆适用于岩层的溶隙、软弱夹层的局部有股状涌水现象，出水比较

清澈，受大气降雨影响不大，其处理采用直接封堵法和间接封堵法。

间接封堵法:对于涌水压力0.5Mpa〈PWLOMPa的股状出水点，或来水方向

不能明确判断的出水部位，可采用间接封堵法进行处理。在围岩表面距离出水

部位，向出水方向钻斜孔，孔间距控制在0.5〜1.0m,钻孔深度与直接注浆法类

似，大部分孔应穿过出水岩层，将水引出。其注浆材料、注浆工艺、注浆结束

标准和间按注浆法类似。该法的特点是，钻孔受水的影响较小，且钻孔容易探

到出水部位，同时对围岩加固效果好。施工示意如“图6.2-9”径向注浆示意

图,

B、充填封闭

如隧道拱部、边墙或底部存在小型干溶洞或空腔，内部无填充物和水，可

以采用砂石料、浆砌片石、干砌片石、水泥砂浆、混凝土等进行全部填充，必

要时进行压浆加固。如空腔内有少量流动水，则应预留过水通道，使地下水流

管道畅通。

图8.2T9径向注浆示意图

C、溶管水的处理

为了不改变地下水的流动规律，溶管水的处理首先选择连通方案。通过多

种地质手段，探明隧道周围溶管的发育方向，对于流动路径比较明确的溶管水,

如确系隧道将溶管截断，可以通过在拱顶、边墙或底部适当部位增加辅助通道

将溶管连通，开设过水通道，不改变地下水总的流动趋势。辅助管道按照实际

情况设置一定的坡度，以防止溶管内泥砂淤积堵塞。

疏导方案示意见“图8.2-20”。

图8.2-20溶管疏导示意图

换填、桩基等物源理

如果基底溶洞充填物的厚度小于2.0m(2.0m以下为基岩或微风化地层)，可

以考虑采用换填方法，换填材料选用浆砌片石、混凝土等。

b基底注浆加固

如基底溶洞充填物的厚度为隧道仰拱以下2.0-10.0m,考虑用注浆加固法,

如下基底溶洞注浆加固示意图所示。钻孔应深入基岩3.0m左右，孔间距为1.0〜

2.0m,注浆管选用无缝钢管，直径为76〜108mm,注浆材料选用普通水泥或超细

水泥浆，注浆压力不应大于l.OMpa,注浆管上端应和仰拱相连，以提高支护结

构的强度和刚度。基底溶洞注浆加固示意图见“图8.2-11”。

图8