隧道工程施工方案.docx

隧道工程施工方案1本标段隧道工程重、难点分析隧道的基本施工方法在第三章中的“隧道工程”中已基本论述，本章主要论述XX岭隧道及XX隧道施工中的重难点工程。(1) XX岭隧道出口段514m位于XX车站范围内，在车站伸入隧道地段一次建成双线大跨线，川级围岩地段采用台阶法施工，IV级围岩地段采用中壁(CD)法施工，V级围岩地段采用双侧壁法施工。(2) XX岭隧道出口工区单头掘进7300m的通风方案。(3) 地质特殊地段施工方案。(4) 有轨出渣运输的施工组织。(5) 重点、难点施工方法及技术措施IXX岭隧道重点、难点工程1.l出口大跨度的开挖方法XX岭隧道出口段514m位于XX车站范围内，在车站伸入隧道地段出口一次建成双线大跨线，HI级围岩地段采用台阶法施工，IV级围岩地段采用中壁(CD)法施工，V级围岩地段采用双侧壁法施工。1.1.1双侧壁导坑法双侧壁导坑法，是将隧道断面分成左右两个侧壁坑和中洞核心三大部分开挖。视土质情况侧壁坑可以分两层或三层开挖，中洞核心部分也分两层或三层开挖。中洞核心施工方法：中洞核心采用人工配合反铲挖掘机台阶法开挖。先施作中洞拱部大管棚(或小导管)预注浆超前支护，然后开挖中洞拱部核心土，再开挖下部中洞核心土。中洞拱部核心土开挖后，立即初喷碎4cm封闭围岩，然后架设拱部钢拱架，拱部钢拱架与双侧壁导坑边墙钢架一一对应，紧密相连，然后打锚杆、挂网、再复喷碎至设计厚度。拱部核心土上台阶超前3m左右，每循环进尺1m。掘进作业循环时间安排：侧壁导坑、中洞上、下台阶每循环进尺均为Im,一天两循环。开挖程序见图5.9V级围岩双侧壁导坑法施工工序图。1.1.2中壁法中壁法开挖，所谓中壁法是指在隧道掘进施工中，通过设置中壁和横联，将隧道开挖化大为小，使开挖断面尽早临时闭合。全断面闭合后中壁及横联受力状态为残余应力,待围岩稳定后，拆除中壁和横联，二次衬砌全断面一次模注成型。中壁法开挖施工顺序：先利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁4）25超前锚杆（或042超前小导管）及导坑侧壁25水平超前锚杆,然后开挖部,再施作部周边的初期支护和临时支护。开挖部，施作部初期支护和临时支护。先利用上一循环架立的钢架施作侧壁625超前锚杆（或642超前小导管）及导坑侧壁25水平超前锚杆然后开挖部，再施作部导坑周边的初期支护和临时支护。开挖部，施作部初期支护和临时支护。开挖部，施作部初期支护和临时支护。开挖部，施作部初期支护和临时支护。VlI灌注二次衬砌仰拱（左、右侧同时灌注）。VIlI灌注仰拱充填（左、右侧同时灌注）。IX根据监控量测结果，初期支护变形基本变形收敛后，灌注拱墙二次衬砌。中壁法开挖详见图5.10中壁法施工分布示意图。先分次浇筑仰拱及隧底填充后，再根据监控量测结果分析，利用衬砌模板台车一次性浇筑拱墙衬砌性。掘进作业循环时间安排：各步开挖循环进尺0751.0m,一天两循环。施工注意事项：施工应按“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则组织施工。开挖尺寸可根据工点地质情况及施工机具配置适当调整。钢架之间应及时施作纵向连接钢筋，钢架接头应连接牢固，且各部开挖底部之钢架（或临时钢架）应设锁脚锚杆，以确保钢架体系的整体稳定。施工中，应按有关规范、标准图的要求，开展拱顶下沉、支护体系变形及受力状态等内容的监控量测，并对监测信息及时分析，以确定临时支护拆除和灌注二次衬砌的时机，必要时调整施工工序及支护参数。初期支护参数按设计文件办理。说明未详尽处按相关规范、规定及设计图办理。1.2出口工区施工通风方案XX岭隧道出口段单口掘进长度7300mo根据XX岭特长隧道的工程特点和总的工期要求，以及目前的通风机、通风管等的性能情况，决定选用适合高原作业的轴流式通风机；通风软管选用新研制的涤纶/PVC复合帆布，用热塑焊工艺制造，强度高，泄漏低,阻力小，通风硬管选用镀锌铁皮加工。洞外的通风机安装在型钢焊制的支架上，洞内的通风机安装在型钢焊制的可移动支架上，在焊制支架时要考虑到其净空不影响洞内施工机械的正常运行；洞内的通风管安装在拱顶中间，通过衬砌台车时在台车上固定铁皮卷制的硬质风管，其两端做成方便与软质风管连接的接头。根据整个隧道施工阶段安排，施工通风方案按四个阶段确定：第一阶段:主洞DK76+301DK79+346洞口段及相应的平导内采用管道压入式通风，新鲜空气从洞外来,污浊空气从洞身排出。第二阶段通风方案：主洞与平导采用压入式通风,其中在平导DK76+301处在风管上设置一个导向接口，平导洞口的通风机担负两个工作面的通风任务。第三阶段通风方案：采用压入式通风，平导在DK74÷941处设置一个导向接口，担负两个工作面的通风任务。第四阶段通风方案：采用巷道式通风。平导、正洞压入式通风风管采用61.5mPVC复合帆布软风管。平导口附近安装两台SDAIAD-FSHO型主风机，作为巷道式通风的总排风机，当一台风机运转时，另一台风机出口必须临时封闭，以免回流。对使用的所有通道要设正、反两道风门，不用的通道用密闭墙及时封闭，以保证通风效果。主要通风设备表如下：主要通风设备表设备名称型号技术性能数量风量(m3min)风压(Pa)功率(kw)第一阶段轴流风机SDA-140AD-FS110200024001102通风管1500mm涤纶/PVC复合帆布4200第二阶段轴流风机SDA-140AD-FS110200024001104通风管1500mm涤纶/PVC复合帆布6000m第三阶段轴流风机SDA-14OAD-FS110200024001107通风管1500mm涤纶/PVC复合帆布10500n第四阶段轴流风机SDA-14OAD-FS110200024001107通风管1500mm涤纶/PVC复合帆布6000m2XX隧道重点、难点工程XX隧道分为进口、斜井、出口三个工区。进口工区担负正洞施工长度4966m,担负平导施工长度5005m；斜井工区担负正洞施工长度3152m,担负平导施工长度4061m；出工区担负正洞施工长度5320m,担负平导施工长度4489mo1地质特殊地段施工方案1.1断层破碎带处理（1）施工方法对于断层破碎带的处理，应本着“超前探、预注浆、强支护、弱爆破”稳扎稳打，稳中求快的原则，结合我公司的施工经验，采用超前钻探，全封闭深孔双液注浆固结、堵水，大、小管棚超前与初期支护，具体如何过断层，待施工到断层后，再根据现场实际再采取对策。（2）技术措施超前预报采用水平超前钻探与设计单位现场地质预报综合观察分析相结合，超前探明前方地质与水文情况，确定注浆起始位置以及水量、水压、水质等原始参数。围岩固结、堵水采用水泥、水玻璃双液全封闭预注浆，浆隧道四周开挖轮廓线外4m厚度的围岩结成一个封闭的截水帷幕，以堵截地下水流入隧道大小管棚超前支护在一些特殊地段，采用大管棚与注浆结合加固围岩，开挖前视情况施作小管棚。初期支护采用喷碎+锚杆+格栅支护+网喷。开挖与衬砌上弧导先进正台阶开挖，先墙后拱或全断面一次衬砌。详见“注浆及浆液配置现场操作表”。1.2溶洞处理（1）处理措施隧道在溶洞地段施工时.，应根据设计文件有关资料及现场实际，查明溶洞分布范围、类型情况（大小、有无水、有无充填物及溶洞是否在发育中）、岩层的稳定程度和地下水流情况（有无长期补给来源、雨季水量有无增长）等，分别以引、堵、越等措施进行处理。引排水当暗河和溶洞有水流时，宜排不宜堵。在查明水源流向及其隧道位置的关系后，用暗管、涵洞、小桥等设施，渲泄水流。当水流的位置在隧道上部或高于隧道时，应在适当距离外，开凿引水斜洞（或引水槽）将水位降低到隧道底部位置以下，再行引排。注浆及浆液配置现场操作表水如匕双液t匕例（做比）度Wnin)力咏高度（Cm）力味泥量的力面相后缓翻（桶）4f三(HiiirS)注/K玻®TfS艘(in)制成浆量LIlcm0.75:11：0.61235.175.18-427.2380761：0.61238.674.15-107.2380761：0.51235.174.14-106380761：0.551235.174.14-406.6380761：0.61242732-367.2380761：0.551242731-366.6380761:11：0.5124863.55-016400801：0.65124863.54-157.8400801：0.61251662-327.2400801：0.551251661-446.640080堵填对已停止发育、径跨较小、无水的溶洞，可根据其与隧道相交的位置及其充填情况,采用碎、浆砌片石或干砌片石予以回填封闭，根据地质情况是否需要加深边墙基础。拱以上空溶洞，可视溶洞的岩石破碎程度采用喷锚支护加固，或加设护拱及拱顶回填的办法处理。）跨越当溶洞较大较深，可采用梁、拱跨越。但梁端或拱座应置于稳固可靠的基岩上，必要时用后工加固。（2）技术要求、标准施工前应对地表进行详细勘查，注意研究岩溶状态，估计可能遇到溶洞的地段。了解地表水、出水点的情况，并对地表进行必要的处理，以防止地表水下渗。当施工达到溶洞边边缘，各工序应紧密衔接。如采用下导坑引进，则应将上部工序赶前，迅速将拱圈砌到适当地段。同时设法探明溶洞的形状、范围、在小、充填物及地下水等情况，据以制定施工处理方案及安全措施。当下坡地段遇到溶洞时，应准备足够数量的排水设备。施工中注意检查溶洞顶板，及时处理危石。当溶洞较大较高时，应设置施工防护架或钢筋防护网。在溶蚀地段的爆破作业，应尽量做到多打眼、打浅眼、并控制药量。在溶洞充填中掘进，如充填物松软，可用超前支护法施工。如充填物为极松散的砾、块石堆积或有水，可于开挖前采取预注浆加固。溶洞未做出处理前，不要将弃硝随意倾填于溶洞中。处理情况复杂的溶洞，要根据现场具体情况制定安全措施，以确保施工安全。1.3岩爆(1)防治措施喷洒高压水一般轻微及中等程度岩爆在爆破后立即向工作面及其以后约15m范围内隧道周边喷洒高压水，以适当改变岩石物理力学性质，降低岩石的脆性，达到减弱岩爆烈度的目的。另外围岩表面冲洗干净后也便于对围岩进行检查。加强临时支护a、打设系统锚杆加固围岩。锚杆作为防治岩爆的主要手段，也是防治岩爆较常用的方法之一，系统锚杆长度一般为05m,间距0.81.2m,呈梅花形布置。锚杆应垂直于岩面。利用系统锚杆的组合作用，可改善围岩的应力状态，避免产生较大的局部应力集中，从而达到降低诱发表面岩爆的可能性。一般轻微或中等程度的岩爆用锚杆、喷碎、局部挂网的方法治理。b、岩爆较严重地段的掌子面设超前锚杆，长度一般为53.Om,间距0.81.0m°c、岩爆严重或特别严重地段，采用加密锚杆、挂网、网喷或钢拱架与锚杆、挂网、网喷相结合的联合支护方法，以提高结构的整体支护能力，并防止岩块突然弹射或剥落。(2)施工方法岩爆严重地段，将全断面开挖改为分部开挖，以使应力逐步释放，达到降低岩爆的危害程度的目的。预先在工作面有可能发生岩爆的部位有规则的打一些空眼，不注锚杆，以便适应释放应力，阻止围岩极限应力的发生。将深孔爆破改为浅孔爆破，缩短循环进尺，减少一次用药量，减轻爆破对围岩的影响。此方法有利于锚杆加固掌子面，减小岩爆危害。拱部采用小药卷光面爆破措施，减少对围岩的爆破破坏，控制爆发裂隙的生成。在掌子面及附近洞壁上打一些深孔（也可利用炮眼眼孔和锚杆孔），向岩体深部注高压水，使水渗透到岩体内部的裂隙，致使岩石强度和弹性模量降低，提高其塑性变形能力，减缓岩爆。超前应力解除。打应力释放孔和超前钻孔进行松动爆破，以改变围岩的应力状况和加速围岩的应力释放。超前应力释放示意图如下：图5.12超前应力释放图围岩加固法对已开挖的围岩周边进行加固和掌子面前方超前加固，可改善围岩的应力状态和具有一定的防护作用，拟采取如下围岩加固方法。a、喷射碎。喷射碎可采用素喷碎和喷钢钎维碎；通过喷射砂可起到加固围岩和减轻岩爆的效果。当围岩应力较大时，喷射钢钎维碎效果更佳。b、系统锚杆在拱部周边布置系统锚杆，也可在掌子面前方打超前注浆锚杆，以对围岩周边和掌子面前方进行加固。系统锚杆与喷射碎结合使用，其加固效果更佳。系统锚杆可采用自进式锚杆或普通锚杆两种，按设计要求实施。c、钢筋网采用钢筋网，格栅钢架配合喷锚支护，对围岩进行加固。自进式锚杆施工a、自进式锚杆施工工艺流程如下：钻至设计深度坍孔锚杆上安装钻头用钻机导入至设计深度钻机钻孔退出钻杆、*.I不坍方人工将不带钻头的锚杆送入图5.13自进式锚杆施工流程图b、钻孔钻孔采用TXU-75型水平钻机钻孔，自进式锚杆规格型号，锚杆布置安设计要求配置和实施。开孔时，应切实注意孔位的选择，避免钻杆接触钢筋。钻进时，应在钻杆尾部安上水泵的送水管，以利在钻进中钻杆中空部份将水送到钻头喷水将孔内的硝子冲出。提高成孔率。c、送入锚杆钻杆钻到设计深度后，当钻杆退出后立即将锚杆送入，避免钻杆退出与锚杆送入间隔时间太长，造成坍孔，即施钻与送入锚杆各配备一个人，以加快施工速度。d、注浆注浆采用迈进式交流M400型注浆泵施工。用特制的联结管联结锚杆和输送管，材料按设计要求比例拌合，开动注浆泵，待水由里向外返回孔口即开始注浆，浆由锚杆中心进入锚杆孔底，从孔底返回孔口，待浆液流出后即用止浆塞封住孔口，当注浆泵压力达到2MPa后，便完成该锚杆的注浆。(3)监测措施加强现场岩爆监测、警式及巡回找顶，必要时及时躲藏。组织专门人员全天侯巡视警戒及监测。岩爆一般在爆破后一h左右比较激烈，以后则趋于缓和。多数发生在12倍洞室直径的范围和掌子面处，从地质方面来看，岩爆发生地段是有极其相似的地层条件和岩性条件，使得短距离的预报成为可能。听到围岩内部有闷雷似的声响时，应尽快撤离人员及设备，特别严重岩爆地段，每次爆破循环之后，作业人员及设备均应及时躲藏一段时间，待岩爆平静为止。此方法势必延续工程进度，是一种消极的方法。(4)综合防治因目前对岩爆尚无准确的预测方法和特效防治措施，某种单一的方法也可能难以奏效。因此，选用各种方法，采取综合防治是十分必要的。如强化作业人员安全、纪律教育以及岩爆常识、防护知识学习；严格执行有关技术和安全操作规程；危险地段增设照明并设置醒目警示标志；施工人员戴好钢盔、穿带防弹背心；架设设备防护栅网；加强监测、反复找顶；采纳现场施工人员的防治经验等。有轨出喳运输的施工组织1装喳运输XX隧道正洞内铺设双车道，每80Onl左右铺设一组渡线，衬砌台车前后50m改铺单轨，随衬砌的前进，人工拨道换轨以使运渣车辆以单车道穿过衬砌台车，平导中铺设单车道，平导中设错车道，错车道处铺设双车道，错车道设在横洞处以减少扩挖量，斜井采用双车道，轨枕采用木枕,铺设标准为1250根/km。洞外布置卸施线、错车线、电瓶车充电、供料等各种用途的专用线，砂石料场、木料堆放场、水泥库、机车车辆修理停放场、碎拌和站等铺设专用线路，洞外线路力求紧凑，与运输线路分开布置，以减少对出1®运输的干扰。有轨运输组织：洞内装罐设备采用侧卸式装载机，出施车辆采用防爆搭接式16m3梭式矿车，牵引车采用18t电瓶车。每台电瓶车牵引两辆梭式矿车。洞外设挡硝墙用隧道硝填平后作为临时弃砧场，装载机配合自卸汽车二次倒运至指定弃磴场；弃磴场用推土机平整场地。2洞内运输（1）四轨三线制有轨运输采用“四轨三线”制。所谓“四轨三线”制是指在隧道洞内铺设四根钢轨形成两条运输线（轻车线、重车线）的同时，并使两线的相邻两条钢轨满足构成第三条运输线（中线）的条件。其核心是使用一组特制的双开对称道岔。特制的双开对称道岔铺设在距离掌子面8020Om处，每掘进200In左右，前移一次。（2）有轨运输线路布置钢轨采用43kgm,轨枕为木枕。洞内“四轨三线”隔500m左右设置一组八字渡线。作为错车用。列车穿过衬砌台车时在中线（第三线）位置装砧，并经特制对称道岔分别由轻、重车线进出。在装卸点前各股道设置信号，在各列车梭式矿车尾部设置红色闪灯，机车凭信号行车，信号可人工控制。梭式矿车应安装自动制动装置（气压失压制动控制系统），以防止梭式矿车溜车或在运行中脱钩后，造成安全事故。特制的双开对称道岔铺设在距离掌子面80200m处，每掘进200米左右，前移一次。（3）有轨运输作业流程本标段施工为上坡掘进，出磴时，重车为下坡，轻车为上坡，根据机车牵引性能及线路条件，列车运行速度为：重车运输方向取12kmh,轻车运输方向取15kmh0出磴运输要完成装硝、运输、调车及卸硝等各工序，有轨运输作业流程见图5.15。装SS和出磴时，按最不利情况考虑，即按照最远运距1.2km,并且在正线上有碎罐车停放干扰。侧卸式装载机就位梭式矿车牵引运出（Iomin）洞外牵引车摘钩（Imin）装磴（15min）梭式矿车推入装罐线（5mi n）调车机车挂钩推送到卸硝线（2min）卸硝（IOmin）梭式矿车牵引出卸硝线（2min）机车摘挂钩推送（9min）空车道占时单线行使（6min）列车进入等待线空车道不占用时图5.15有轨运输作业流程图（4）运输调度洞外设置运输调度室，调度室设置调度盘，使调度人员能及时掌握整个运输组织系 统情况。调度室调度人员用无线通讯系统与调车员、机车司机进行联系，了解运输情况 并发出调度命令，调车员及机车司机根据调度命令进行操作并及时反馈有关信息。这样 可使整个运输组织协调、有序进行。（5）运输设备数量正洞V级围岩施工所需的梭式矿车数量计算：最不利情况考虑正洞1个工作面出硝运输，运距1.2km。正洞梭式矿车需要量计算：每循环松方磴量:V=S×L×K=55.16×1×1.5=874m3式中：S平行导坑IV级围岩每米开挖面积；1.每循环进尺，V级围岩取1m；K松散系数，取1.5；侧卸式装载机生产能力：A=PXa=60X0.6=36m7h式中：P为侧卸式装载机额定生产能力，a为折减系数取0.6；梭式矿车每循环需要量:N=V2mVL,m为满载系数取0.85,VL为梭式矿车有效容积。故N=874（2X0.85X16）=3.04,取4列,即8辆梭式矿车。（6）出硝运输每列车运行总时分出噎运输每列车运行总时分：出硝运输每列车运行总时T=TWF+T1+T2+T3÷T4。TWF为梭式矿车往返走行时分，运距取1.2km,列车运行速度，根据机车牵引性能及线路条件，重车运输方向取12kmh和轻车运输方向取15kmh,则：TWF=（1.2/15+1.2/12）X60=1ImineTl为装满一列梭式矿车时间，Tl=2mVL×60A=2×0.85×16×6036=45min,综合梭式矿车装卸时间取50min.T2为梭式矿车进出装卸线作业时分，取T2=5min.T3为卸车时分，取IOmin。T4为洞外调车时分，取5min。每循环总时分T=ll+50+5+10+5=81mino梭式矿车实际配备量：根据装载能力，每列装车和推进装载线的时间需要50min,列车往返总时分为81min,则某列车返回前共装载81/50=1.62列,则需要2列车，即4辆16M梭式矿车。因此，共需要2列车出砧运输，考虑备用等因素，按4列车配备，即18t电瓶车4台，16m3梭式矿车8辆。（7）单线运行段的通过能力检算衬砌模筑碎时，碎罐车占用轻车股道，轻车返回装磴线时受阻，此时空车需占用重车线运行，成为单线运行段。具体解决方案是在需要停放碎罐车的地方，临时设置浮放道岔,具体的设置位置和形式详见图5.16“衬砌台车地段变换单轨示意图”，该段长30m左右。另外在衬砌台车后面约50m左右地段设两组浮放道岔，将该段总长约IOoiTl地段变为单线行驶。正洞开挖运输需要通过能力6对/2h。在单线运行段200m范围内，空车、重车不能相遇，空重一对列车的运行周期包括空车在单线段的走行时分、重车在单线段的走行时分及临时渡线道岔技术作业时分。根据列车运行情况，空车走行时分为3min,道岔技术作业时分为3min,重车走行时分为1分钟，则列车在单线段的运行周期为7min。出硝运输2h内可能通过能力为120/7=17对，大于6对，通过能力可满足运输需要。图5.16衬砌台车地段变换单轨示意图（8）行车注意事项隧道内空间狭窄、作业面小，“四轨三线”运输行车频繁、运输量大，运输过程中应确保人身、设备安全，为此：建立有效运输规章制度、作业标准和安全操作规程。线路经常进行维修，确保线路处于良好状态，保证列车运行过程不脱轨、不断钩。工作人员进出隧道应有专用车辆接送，不得在运输范围内随意走动。非工作人员严禁进入工作、运输场地。运输线路维修应安排在非出施作业期间完成，线路维修时应设置专门安全员防护。梭式矿车尾部设置红色尾灯，以防追尾事故。梭式矿车设置脱钩、断钩保护措施，采用气压失压制动控制系统，一旦脱钩、断钩，可自行停车。