隧道斜井施工方案.doc

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1、目 录1.工程概况.22.总体施工方案.22.1位置选择依据.22.2总体方案.23.主要参数及工程数量.33.1洞身参数.33.2支护参数.43.3主要工程数量.54.施工总体布置.54.1临时工程.54.2施工场地布置.64.3工期目标.74.4人员安排.74.5机械设备.85施工方法.85.1洞口段施工.85.2超前支护.85.2.1小导管施工.95.3斜井洞身施工.95.3.1斜井排水.105.3.2喷射砼.105.3.3注浆.105.3.4挂钢筋网.115.3.5安I16工字钢.115.5斜井转正洞施工.115.4仰拱与二衬施工.116.监控量测.127.地质超前预报.128.施工安

2、全技术措施.139.施工质量技术措施.13新正阳隧道斜井平面图1.工程概况本隧道位于重庆市黔江区境内，中心里程：ZDK296+310.25米，最大埋深约355米。进口ZDK294+556.00ZDK294+999.17,洞身ZDK295+798.12ZDK296+086.91及ZDK297+488.29ZDK297+953.89段，分别为半径1200米右偏，半径6000米左偏，以及半径1200米右偏的曲线，其余地段为直线，设计纵坡为-11.5，-7.9，-3的单面下坡。隧道位属中低山剥蚀地貌，地面高程558米903米，相对高差月345米，地形起伏，可溶岩段多现溶洞，封闭洼地，落水洞、竖井及暗河

3、。植被较差，村舍及民房较多，其他以农田，旱地为主，进口接石灰坝大桥，交通不便，出口接黔江车站，交通方便。斜井位于DK283+700右侧一破旧土房处，土房已弃之不用，房屋前为一片稻田。斜井与正线交角58度，与正洞相交里程为DK283+791.79，距进口596.79米，距出口2858.21米，斜井洞口地面标高311米，正线DK283+791.79轨面标高305.289米。斜井口周围无裸露岩石，表面为腐植土，与正洞相接处为V级围岩，洞身主要穿过全、强风化砂岩夹页岩段，地质条件差，施工比较困难。斜井平面位置见附图。2.斜井总体施工方案2.1选择位置依据增加斜井后能确实有效地缩短工期。有较好的施工用水

4、、用电等外部环境。有较好的施工条件、场地及弃渣用地。设置斜井的位置尽量少占用场地，避免拆迁。斜井的选线尽量避免房屋建筑，以减少施工干扰。经济合理的原则。基于以上原则，对壁山隧道全线进行了详细的勘察、对比，最终决定将斜井进洞位置选择在DK283+700右侧一破旧土房处。但此处埋深较浅，且上部土体均为堆积土，一旦斜井施工，可能会引起周围土体滑坍，威胁周围居民区安全。2.2 总体方案斜井施工进洞前有一55米埋深较浅段采用长拉槽开挖，开挖后采用C20砼重力式挡墙支护，挡墙墙高26米；同时对暗挖段地表进行注浆加固，然后采用超前管棚进洞。斜井进洞后采用台阶法施工，遵循短开挖、弱爆破、强支护、快封闭、早成环

5、的原则。斜井施工至与正洞交界后，在正洞左侧边墙与横洞交界里程处，以组合焊接一起的3榀I20b钢架作为基础，在此型钢钢架上焊接3榀I20b型钢横梁，为正洞钢架提供落脚平台；同时以圆曲线形式转体进入正洞，同时上坡开挖至正洞拱顶高程，并继续沿相同方向掘进15米（此段设置临时支护，采用拱墙I20b工字钢）；形成作业空间后，转向相反方向施工，扩挖临时支护达到正洞标准断面，然后同时向出口施工。如下图：其中斜井隧道出口施工至DK285+446，其施工时间如下表：隧道名称施工段落项目计划开始时间计划结束时间计划施工时间(天)壁山隧道斜井斜井（125m)开挖及支护2010/11/12010/1/3191衬砌及其

6、它2010/12/12011/2/2081斜井正洞出口(1666m)开挖及支护2010/11/12012/6/15592衬砌及其它2010/12/12012/6/30607注：其中级围岩按40米/月，级围岩按75米/月，级围岩按120米/月计算，斜井转入正洞后向出口施工（其中斜井转正洞施工进度未计折扣）3.主要参数及工程数量3.1洞身参数斜井设置里程：XJK0+000XJK0+131.25，拉槽里程为XJK0+000XJK0+055斜井长度：131.25米（其中拉槽55米）斜井纵、横坡：纵坡-3.02%（斜井进口至正洞方向）、横坡1%（单向坡）斜井净空：6m5m（如下图）：3.2支护参数基于斜

7、井全段围岩较差，为保证施工安全及后期使用期间的安全，决定采用先挂网锚喷，后采用模筑衬砌C30砼，其主要支护参数为:地表加固：斜井XJK0+055XJK0+070段沿中线左右15m范围内采用地表注浆加固，注浆导管采用42钢管，间距为100100，梅花型布置，深度20m。超前支护：超前支护采用拱部超前管棚和双层超前42小导管。其中超前管棚22根，长30m，外插角度0；超前小导管每环40根，4.5m/根，3m一环；加强支护：加强支护采用全环工I20b钢架，间距0.6m，钢拱架锁脚锚杆为 42钢管，长4.5m/根，每环8根，钢架之间采用22钢筋连接，环向间距1m；系统支护：系统支护主要由喷射混凝土、钢

8、筋网、锚杆组成，拱墙采用22锚杆，长度6m，间距1.01.0m，梅花型布置；8钢筋网，网格间距0.200.20m；喷射C25砼，厚度28cm；3.3主要工程数量开挖土石方m37435拉槽C20砼m3180地表加固42钢管根4200m42000水泥砂浆m3427衬砌圬工C30砼m3520初期支护（包括15米临时支护）喷砼C25砼m3363钢筋网HPB235钢筋kg11965锚杆22砂浆根2142m8568管棚108钢管根22m660超前小导管42钢管根816m3672支护注浆水泥砂浆m3133钢架22连接钢筋kg1094320b型钢 kg94371锁脚锚管42钢管根1224m5508临时支护在扩

9、挖时分段分层破除。4.施工总体布置4.1临时工程4.1.1施工便道施工便道可由大慈寺村水泥路面进入，经5KM水泥路和0.1KM泥结石既有便道接斜井口顺山坡修建约0.3KM4米宽C20砼路面施工便道，另修建一条约0.3KM4米宽C20砼路面路面施工便道至弃渣场。0.1KM泥结石既有便道改为4米宽C20砼路面便道。便道每隔100米设一错车道，错车道长10米，宽6米。4.1.2施工驻地在弃渣场附近平地修建施工生活居住区，办公生活区设办公室、职工宿舍、职工食堂、浴室、厕所等办公生活设施；统一采用彩钢房结构。生活区统一规划、集中布置，营区周围设围护，围护采用砖墙结构，涂以明显色彩。4.1.3施工用电施工

10、用电采用永临结合方案，主要施工电力与骑龙咀隧道进口共用同一线路，从附近的高压电线接入，线路长约1KM；在离洞口50米左右安装一台800KVA变压器，另配备2台200KW内燃发电机。 4.1.4施工用水斜井所在地附近地下水较丰富，埋深较浅，生活用水可利用钻井取水或从附近鱼塘取水，经取样检验合格后饮用；施工用水利用附近水塘水，经抽水泵至斜井顶部高山水池，水池最大储存量150t，管路采用100钢管管路进洞。4.1.5施工用风为满足隧道钻爆法施工所需风量，在洞口50米处设置4台20m3电动空压机。因斜井长度较短，斜井施工阶段可暂不用通风，在进入正洞后采用长管路独头压入式通风方案：进洞口设置一台2110

11、W通风机，配直径1200mm风筒，风机安装在距洞口20米处，设置双回路电源。高压风管和风筒与水管设于同一侧，安置于斜井左侧，其中高压风管与水管置于地面，风筒悬挂于拱腰处。4.1.6环境保护斜井口位于冲沟边，拉槽进洞后斜井口容易积水；为此，考虑在斜井口和斜井与正线相交位置设置大型的集水坑；采用抽水泵分级抽排水。斜井口施工为逆坡排水，设集水井由抽水泵分级排出洞外（洞口经沉淀后排出）。洞口设置50m3污水处理池，污水经三级沉淀和油污处理，达到环保要求的排放标准后，才能排入地表的自然排水系统内。4.2施工场地布置4.2.1混凝土拌合站斜井初期支护喷射砼与二次衬砌等主体工程混凝土采用项目部拌合站集中提供

12、。4.2.2钢筋加工房钢筋加工房设在经理部旁，占地约60亩，集中加工全线所有钢筋，隧道初支型钢与二衬钢筋在加工房加工好后运至施工场地，严禁现场加工型钢与二衬钢筋。4.2.3弃碴场在斜井口右侧100m处占地53亩的弃碴场，用于斜井及壁山隧道弃碴，其中斜井弃碴0.6万方，壁山隧道弃碴17.2万方,总容量17.8万方。碴场坡脚设M10浆砌片石挡墙挡护,顶部外侧设M10浆砌片石截水天沟,底部每隔20m开挖设置碎石盲沟。4.3工期目标严格按照成渝线施工组织设计工期要求组织施工，斜井定于2010年11月1日开工，计划于2010年1月31日斜井工程全部结束，总工期3个月。4.4人员安排根据斜井长度及施工难易

13、度，按照高度专业化、机械化作业的原则配备施工队伍，组成钻爆、支护、衬砌、运输等机械化作业线，实行弹性编制，按24小时三班制安排施工。施工劳动力安排见下表。 隧道施工劳动力安排表工班序号人员及组别人数职 责 分 工每个工作面掘进班1开挖组10钻孔、装药、起爆2出碴组5装碴、运碴3支护组10超前锚杆、喷砼、锚杆、挂网、立钢拱架4风水组3供水、排水、供高压风、通风、管道延伸与维修与保养5排险组3排险、安全小 计31衬砌班1砼浇筑组6开砼输送泵、安装、拆卸管路、砼浇筑、振捣2拆立模组8拆模、台车就位、立模、安装挡头板小 计14杂工班5附属工作及现场文明施工保障组1管理人员2现场管理、调度2安全组1安全

14、3运输组3各种材料运输、汽车保养4电工组1电气设备安装与维修5机修组2各种机械设备维修小 计9技术室1技术员1全面技术工作2质检员1质量、自检签证3测量组2施工测量、监控量测、地质超前预报4试验组1试验、化验小 计54.5机械设备拟机械设备见下表：机械设备配置序号设备名称数量技术状况用于部位备注1砼输送泵1良好隧道开挖2电动空压机5良好隧道工程3装载机2良好隧道工程4变压器1良好隧道工程5砂浆搅拌机1良好拌合站6发电机2良好拌合站7双液注浆机1良好隧道工程8高压水泵2良好隧道工程9出渣车3良好隧道工程10衬砌台车1良好隧道工程11风镐12良好隧道工程12超前钻机1良好隧道工程13凿岩机28良好

15、隧道工程14通风机1良好隧道工程15湿喷机2良好隧道工程5.施工方法5.1洞口段施工斜井进洞前先将洞顶松散体和危石清除，同时进行明挖段拉槽施工，再进行隧道地表注浆加固处理，洞口边仰坡开挖及支护。之后施工斜井暗洞口部管棚导向墙及管棚并注浆，方可进洞。隧道斜井洞口土石方施工，先对边坡进行放样，完成边、仰坡外的截排水沟。土石方开挖按自上而下顺序分层开挖。施工过程中要经常检查断面，发现问题及时更正，边仰坡做到随挖随护，及时施作喷锚网防护以策安全，施工过程中加强对山坡稳定情况的观测、检查，发现问题及时采取措施后方可继续施工。斜井口洞门采用M10浆砌片石结构。5.2超前支护 5.2.1管棚施工根据斜井长度

16、，管棚分段长度30m，纵向搭接长度5m。管棚施工前需要设置导向墙，导向墙采用C20砼，纵向长度为1m，厚度为0.8m，为保证长管棚施工精度，导墙内设2榀I20b工字钢架，钢架外缘与133导向钢管（壁厚5mm）用18钢筋焊接固定。管件加工制作：管棚采用108mm（壁厚6mm）普通钢管，钢管节长46m；钢管四周钻10出浆孔（靠掌子面一端2m不钻），孔眼间距20cm。将事先加工好的管节联接套焊接在每节钢管的两端，第一节钢管前端焊接上合金钢片空心钻头。管棚施工工艺主要分为：开挖；施作导向墙、制作管件；钻孔平台、安装钻机；钻孔；清孔、验孔；安装管棚钢管（分节顶管）；注浆（检验注浆压力是否达设计要求）。5

17、.2.2小导管施工在管棚超前支护下，斜井段管棚之间设置42超前小导管预支护，小导管管长4.5m，环向间距40cm，纵向3m一环布置，超前小导管与I20b钢架配合使用，洞口段30米钢架间距0.4m一榀，其余按0.6米一榀。小导管安装完备后用注浆机注入M20砂浆。小导管从型钢钢架焊接牢固提高支护系统完整性。按设计要求在掌子面上准确画出本循环需设的小导管孔位。采用风钻钻孔，用风钻将小导管顶入，钢管尾端外露足够长度，超前小导管外插角严格按设计要求施作，尾部与钢架焊接在一起。超前小导管与线路中线方向大致平行。孔位钻设偏差不超过10cm，孔眼长大于小导管长。钢管加工及施工：将前端加工成尖锥状,尾部焊6加肋

18、筋。管口段0.8m范围内不开孔,其余部分按15cm间距交错设置注浆孔，孔径8mm。钢管插入及孔口密封处理：钢管由专用顶头顶进,顶进钻孔长度90%管长。钢管末端除焊上挡圈外,再用胶泥麻筋缠箍成楔形,以便钢管顶进孔内后其外壁与岩壁间隙堵塞严密。钢管顶进时,注意保护管口不受损变形,以便与注浆管路连接。注浆前导管孔口先检查是否达到密闭标准，以防漏浆，然后按设计比例配浆。采用注浆机压注浆，一般情况下压注水泥浆，水泥浆水灰比1:1，注浆压力0.51.0MPa。一般按单管达到设计注浆量作为结束标准。当注浆压力达到设计终压不少于20分钟，进浆量仍达不到注浆终量时，亦可结束注浆。注浆结束后，将管口封堵，以防浆液

19、倒流管外。5.3斜井洞身施工隧道斜井洞身开挖采用台阶法施工，机械开挖为主，人工手持风镐辅助，局部孤石采用小药卷弱爆破开挖。根据现场施工需要，台阶长度控制在10米内，每循环开挖进尺在0.6米以内。洞身锚杆采用多功能作业台架钻孔施作，喷射混凝土采用湿喷机和机械手进行作业。钢筋、钢拱架及锚杆采用钢筋加工房按设计要求进行加工制作，并运至作业平台进行安装。下台阶施工采用挖机开挖或弱爆破左右分部进行，初期支护完成后进行出碴。施工过程中加强监控量测，根据监测信息及时调整支护参数和施工方法。5.3.1斜井排水 斜井排水为反坡排水，采用高扬程大流量分段逐级接力机械抽排方式。洞内路面设1%一字型横坡，一侧设0.4

20、m0.6m的纵向排水沟，间距50m设一临时集水井，水井的大小和间距根据地下水渗流情况适当调整。掌子面积水采用多台小型移动潜水泵将积水抽至附近水箱式移动水仓(容量46m3)内，再由潜污泵抽至下一级泵站水仓，如此接力抽至洞外污水处理厂。施工至正洞相交处，在靠斜井段左侧设一大型集水井（根据洞内水量设置集水井大小），用于正洞施工污水集中，然后采用大扬程抽水机排至洞口外污水沉淀池。5.3.2喷射混凝土 开挖后为缩短围岩的暴露时间，必须先初喷C25混凝土4cm厚再封闭围岩；待I20b工字钢及钢筋网安设好后，再喷混凝土24cm；最后在下一循环喷射混凝土时喷射至设计厚度。(1)采用湿式喷射混凝土工艺，减小洞内

21、粉尘污染及回弹量。(2)喷射前用高压风将岩壁面的粉尘和杂物吹干净，水泥、粗、细骨料加少量水，用搅拌机干拌，水量按水灰比配制混凝土应加入水总量的20%；拌好后将干料运至喷射作业点再进行人工拌和，并加入适量速凝剂。(3)喷射作业分段、分片由下向上依次分层进行，每段长度为3m。为加快混凝土强度的增长速度及提高混凝土的喷射效果，用多盏碘钨灯提高作业环境温度。(4)喷头喷射方向与岩面偏角小于10，夹角为45；喷头至受喷面距离在0.61.0m之间，喷头呈螺旋形均匀缓慢移动，一般绕圈直径在0.4m为宜。5.3.3注浆在初喷混凝土封闭围岩后按设计布设锚杆和注浆。锚杆孔位误差控制在规范规定的误差范围之内。采用Y

22、T28型手持式风动凿岩机凿孔并清孔，应沿径向进行钻孔，确保锚入稳定岩层的深度；装入锚杆后在锚杆尾部安装止浆塞、垫板和螺母，通过快速注浆接头将锚杆尾端和注浆机连接。开动机器压注1：1水泥浆，为了保证锚固质量及改良围岩结构，注浆终压必须达到1MPa。5.3.4挂钢筋 钢筋网片采用8圆钢，除锈处理后按设计加工成20cm20cm的网片；挂设时网片必须随受喷面的起伏铺设，与受喷面间留3cm作为保护层，网片与系统锚杆焊接牢固，确保喷射混凝土时不移动。5.3.5安设I20b工字钢在开挖拱顶下3m的斜井两侧安装I20b工字钢拱架，拱脚应立在坚固的垫板上，然后在I20b工字钢两脚施作4根4.5m/根42锁脚锚管

23、并焊接牢固，型钢拱间距为0.6m。型钢拱采用22钢筋联接，环向间距为1m；及时挂网8（间距2020）复喷至25cm厚。5.4斜井转正洞施工斜井进入正洞口部采用3榀工钢并排加强，并在斜井与正洞相交位置斜井内施工10m二衬后方可继续往正洞方向开挖。斜井进入正洞口部段按曲线转动线路开挖过渡至正洞，该段仍以斜井断面继续开挖，之后扩挖至正洞断面，进入正洞开挖。正线施工一定长度后返回扩挖曲线转动段。（见总体施工方案示意图，交叉口施工将制定专项方案）根据斜井与正洞相交角度，以变间距安装异型拱架，完成由垂直于斜井中线到平行于正洞中线的过渡，该段按曲线过渡。在斜井与正洞相交处设置托梁，为正洞拱架提供落脚平台。斜

24、井伸入正洞后，上坡开挖至正洞拱顶高程，且此段采用临时支护，斜井顶部高程与正洞顶部高程相差3m，坡度已适应现场施工要求为原则。阔挖正洞至设计尺寸，并及时进行支护。5.5斜井衬砌施工掌子面掘进一段距离后及时施工二次衬砌砼，封闭成环，保证已掘进段初支安全，其中掌子面离仰拱距离不得超过35米。斜井进入正洞前施工交叉口部位斜井二衬10m，之后方可开挖进入正洞。结合监控量测反馈信息确定其余部位斜井内二次衬砌施工时机及是否需要施工。仰拱施工一段距离后进行二衬砼，拱墙衬砌采用组合钢模板施工，每段组合模板长度不得大于6m。模板支撑采用18型钢钢架，钢架根据断面尺寸在加工预制间制作，钢架间用钢筋连接牢固，并加设横

25、向和竖向支撑。混凝土采用输送泵入模，两侧对称进行浇筑，并进行捣固密实。二衬应紧跟掌子面，其二衬离掌子面距离不得超过70米。6监控量测监控量测是隧道在施工过程中，对围岩支护体系的稳定状态进行监测，为初期支护和二次衬砌设计参数和调整提供依据，是确保施工及结构运营安全、指导施工程序、便利施工管理的重要手段，采用新奥法原理设计、施工的隧道，监控量测是施工过程中必不可少的施工程序。根据实际情况，斜井主要量测三个项目：地表沉降、拱顶沉降、净空变化。其中净空变化、拱顶下沉量测5m一个断面，每个断面埋设3个量测点，在每次开挖后12h内取得初读数，最迟不得大于24h，且在下一循环开挖前必须完成；地表沉降5m一个

26、断面，每个断面埋设7个量测点，间距2m，在开挖前取得初读数。监控测量频率一天一次，监控量测信息应及时反馈，指导后期工序的施工。施工过程中将根据监控量测信息及时修正支护参数和施工方法。7地质超前预报在隧道掘进中，常遇到断层、破碎带、岩溶及涌水、瓦斯等不良地质构造，这些不良地质构造常会严重影响掘进速度，甚至会造成严重的安全事故。为保证施工安全，斜井全段采取TSP203系统，并结合超前钻孔探测进行隧道超前地质预报工作。 TSP203超前地质预报系统工作方法TSP203超前地质预报系统工作前在隧道左侧或右侧边墙上打爆破孔和接收器孔。工作时先安装接收器，然后逐孔爆破，接收地震波信号，通过接收地震波信号分

27、析地层的变化。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100150m进行一次超前预报。超前钻孔探测在掌子面通过钻探眼孔，摸清前方工程地质、水文地质及围岩中有毒气体情况。采用凿岩台车钻孔，钻探眼孔时，每个断面布6个孔，深度7.5m左右，每次开挖5.0m，余2.5m时，进行下一循环超前钻孔探测，见上图。8.施工安全技术措施针对斜井地质围岩软弱、不安全因素多的实际情况，施工中做好超前地质预报，制定工程预案提前采取措施，防止隧道坍塌，确保施工安全。斜井开挖，超支护、短开挖、弱爆破、强支护、快封闭、早成环，稳步前进。采用浅孔控制爆破方法，加强监测，根据监

28、测和地质情况及时调整爆破参数，保证爆破安全钻孔台车钻眼时，严禁在残眼中继续钻眼。洞内爆破时，统一指挥，所有人员撤至不受有害气体、震动及飞石伤害的地点，安全距离大于200m。爆破后经过通风排烟，且至少相隔15min以上，才允许安全检查人员进入工作面，经过检查和处理确认安全后，其他施工人员才准进入工作面。瞎炮处理设立警戒区，瞎炮按规定处理。视情况确定具体处理方法：将引线或电线重新接好，再行起爆，严禁打残眼；在距瞎炮0.6m处打一平行炮眼诱爆，但注意岩层节理情况，打眼地点不得有连通瞎炮的裂缝；安全妥善地取出堵塞物，重装药起爆。 建立完善的交接班制度，掌子面设全职安全防护员，洞内如发现有危险情况，必须在危险地段设立明显标志或专人看守，并迅速报告施工负责人及时采取处理措施，若情况严重时应立即将工作人员全部撤离危险地段。洞内行车设置专职调度，统一行车管理，洞内行车规定限速并设置“缓行”标志，洞内严禁超车。9施工质量技术措施在施工过程中，及时详尽地组织技术交底，阐明设计意图，细化或示范工艺操作流程。采用型钢加锚喷网联合支护，喷射砼厚度保持在28cm，软弱地带喷射砼厚度可适当增加。支护与开挖同步。保证型钢连接板的焊接及锁角锚杆的安装。衬砌及仰拱及时跟进，防排水按“防排堵相结合、因地制宜、综合治理”的原则进行。衬砌紧跟开挖工序，及时封闭成环。