隧道施工组织设计.docx
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隧道施工组织设计
地下工程施工组织课程设计
一、工程概述
1、工程概况
1．1、山塘隧道位于广东省深圳市龙岗区同乐村境内，进口里程为DK475+460，出口里程为DK476+596，隧道纵坡为单面下坡，坡度为-3.2‰。
山塘隧道全长1136m，围岩类别全部为Ⅴ级围岩。
采用三台阶七步开挖法和双侧壁导坑法开挖，明洞部分采用明挖法开挖。
本隧为客运专线双线隧道，设计行车速度200km/h及以上。
采用有碴轨道，有碴轨道结构高度为766mm，建筑限界采用通隧（2005）0301-05图。
1．2、隧道区内地层自上而下主要有：
山坡顶层为粉质黏土夹碎石，局部碎石土，黄褐色，硬塑，厚0.5～6.8m。
下覆基岩为石炭系砂岩、粉砂岩、炭质页岩互层，局部夹煤层，红褐～灰黑色，全～强风化。
1．3、遂区内无特殊岩土，隧道穿越围岩为Ⅴ级围岩，节理缝隙发育，岩性较破碎，同时隧道存在浅埋偏压现象，雨季地表谷地地表水下渗，地下水水量较大，在炭质页岩及浅埋地段围岩易软化变形，甚至坍塌、冒顶，隧道进出口边坡遇水软化易坍滑，设计时应做好排水措施、加强支护；隧道洞身穿越含炭质页岩、煤系地层，需加强通风及瓦斯监测。
2、施工平面布置
施工平面布置详见附图1、附图2。
3、施工要求
3.1、安全要求：
杜绝安全一般A类及以上事故，杜绝责任职工死亡事故，杜绝责任火灾爆炸事故，杜绝责任工程质量大及以上事故。
确保人民生命财产不受损害。
创建安全生产标准工地。
3.2、质量要求：
保证施工质量检验合格率达到100%，工程一次验收合格率达到100%；开通速度不低于1.1倍线路设计速度；在合理使用和正常维护条件下，隧道工程结构的施工质量，满足不少于100年设计使用寿命期内正常使用维护时的运营要求。
4、技术保证条件
4.1、加强超前地质预报：
在掌子面进行超前水平钻孔，通过钻孔判断前方围岩的软硬、有无软弱夹层和地下水的水量，从而确定此段的支护参数。
4.2、加强监控量测：
现场监控量测是判断围岩的稳定状态、保证施工安全、指导确定施工方案，提供设计信息的重要手段。
在施工过程中，将按照规范要求进行监控量测，以量测资料为基础及时修正支护参数，使支护参数与地层相适应并充分发挥围岩的自承能力，使围岩与支护体系达到最佳受力状态，达到确保质量、安全和进度，合理控制投资的目的。
二、施工计划
1、施工进度安排
根据本标段总体工期目标安排，隧道计划施工380天，其中准备期20天，正常施工期360天。
山塘隧道是标段内重点工程，其工期直接影响到项目部总体的工期目标。
施工准备：
2014年4月1日至2014年6月10日，共70天；
进口端施工：
2014年6月10日至2015年3月10日，共270天；
出口端施工：
2015年3月10日至2015年12月10日，共270天；
收尾工程：
2015年12月10日至2015年12月21日，共11天。
2、人员安排
隧道施工人员配备按作业高峰期考虑，配备管理人员进出口各8名，技术人员进出口各配备2名，技术工人进出口共计210名，普通施工工人共计90名，具体劳动力配置详见表1作业队劳动力配置表。
表1 作业队劳动力配置表
序号
施工队
数量
管理人员
技术人员
技术工人
普通工人
1
隧道队一工班
150
8
2
95
45
2
隧道队二工班
150
8
2
95
45
合计
300
16
4
190
90
表2 安全管理人员配置表
序号
姓名
证号
所在工班
备注
1
001
交安C（08）G4752
隧道队一工班
专职安全员
2
002
晋建安C（2008）0000362
隧道队一工班
安全员
3
003
44030100019135
隧道队二工班
专职安全员
4
004
晋建安C（2008）0000715
隧道队二工班
安全员
表3 特种作业人员人员配置表
序号
姓名
作业类别
证号
备注
1
001
企业内机动车辆驾驶
44010532040672
2
002
砼搅拌机械作业
44010532040655
3
003
电工作业
44010532040661
4
004
企业内机动车辆驾驶
44010532040679
5
005
金属焊接切割作业
44010532040686
6
006
空压机操作
44010532040698
7
007
企业内机动车辆驾驶
44010532040669
8
008
企业内机动车辆驾驶
44010532040683
9
009
金属焊接切割作业
44010532040693
3、机械设备安排
山塘隧道施工的主要机械设备见表4主要机械设备表。
表4主要机械设备表
序号
设备名称
型号
进口
出口
合计
1
三臂钻孔台车
353E
1
1
2
2
电动空压机
20m3/min
3
3
6
3
挖掘机
小松
2
2
4
4
自卸汽车
8
8
16
5
装载机
ZL50C
2
3
5
7
锚杆台车
1
1
2
8
管棚钻机
1
1
2
9
液压钢模衬砌台车
9m
1
1
2
10
轴流通风机
132kw
3
3
6
11
湿喷机
TK-961
2
2
4
12
注浆机
HFV-5D
3
3
6
4、材料安排
材料安排详见表5材料使用数量计划表。
表5材料使用数量计划表
名称
单位
2010年
一季度
二季度
三季度
四季度
水泥
t
1700
3950
4200
3300
砂
m3
3200
7400
7800
6200
碎石
m3
5500
12200
12800
10200
钢筋
t
440
520
550
209.7
防水板+土工布
m2
9850
16890
19580
18925.2
橡胶止水带
m2
2100
3300
4000
4128
型钢钢架
m
175700
455000
476000
387200
锁脚钢管
m
15200
26800
31000
24203.6
管棚
m
26380
9422
超前小导管
m
7200
9300
11200
8102
Ф25锚杆
m
18000
25100
27800
4987.2
Ф22锚杆
m
10500
12800
13600
2505.6
三、施工工艺技术
1、技术参数
表6技术参数表
编号
起点里程
迄点里程
围岩类别
长度（m）
图号
预支护措施
施工方法
备注
厦深汕深隧参04（Y）
厦深汕深隧参04（Y）
1
DK475+460
DK475+503
Ⅴ
43
03（Y）-09
明挖法
2
DK475+503
DK475+543
Ⅴ
40
01（Y）-14
采用Φ108mm壁厚6mm超前长管棚预支护，管棚长40m，详见“厦深汕深隧参04（Y）-13”图。
双侧壁导坑法
3
DK475+543
DK475+590
Ⅴ
47
01（Y）-14
采用Φ89mm壁厚5mm超前长管棚预支护，每环管棚长10m，详见“厦深汕深隧参04（Y）-14”图。
三台阶七步开挖法
4
DK475+590
DK475+720
Ⅴ
130
01（Y）-14
采用Φ42超前双层小导管预支护，按3.2m一环布置，详见“厦深汕深隧参04（Y）-11”图。
三台阶七步开挖法
5
DK475+720
DK475+760
Ⅴ
40
03（Y）-09
采用Φ108mm壁厚6mm超前长管棚预支护，管棚长40m，详见“厦深汕深隧参04（Y）-13”图。
三台阶七步开挖法
6
DK475+760
DK475+775
Ⅴ
15
03（Y）-09
明挖法
7
DK475+775
DK475+838
Ⅴ
63
01（Y）-14
采用Φ108mm壁厚6mm超前长管棚预支护，管棚长40m，详见“厦深汕深隧参04（Y）-13”图。
三台阶七步开挖法
8
DK475+838
DK475+868
Ⅴ
30
03（Y）-09
明挖法
9
DK475+868
DK475+908
Ⅴ
40
01（Y）-14
采用Φ108mm壁厚6mm超前长管棚预支护，管棚长40m，详见“厦深汕深隧参04（Y）-13”图。
三台阶七步开挖法
10
DK475+908
DK476+390
Ⅴ
482
01（Y）-14
采用Φ42超前双层小导管预支护，按3.2m一环布置，详见“厦深汕深隧参04（Y）-11”图。
三台阶七步开挖法
11
DK476+390
DK476+537
Ⅴ
147
01（Y）-14
采用Φ89mm壁厚5mm超前长管棚预支护，每环管棚长10m，详见“厦深汕深隧参04（Y）-14”图。
三台阶七步开挖法
12
DK476+537
DK476+577
Ⅴ
40
01（Y）-14
采用Φ108mm壁厚6mm超前长管棚预支护，管棚长40m，详见“厦深汕深隧参04（Y）-13”图。
双侧壁导坑法
11
DK476+577
DK476+596
Ⅴ
19
02（Y）-23
明挖法
斜切式洞门
2、工艺流程
2.1、三台阶七步开挖法施工
三台阶七步开挖法施工原理及工艺流程见图1。
Ⅴ级围岩洞身开挖采用三台阶七步开挖，开挖方式尽量采用机械开挖，减少对围岩的扰动，在机械开挖非常困难时，采用弱爆破开挖每循环进尺为0.6m，日循环2-3次，月进尺采用40m。
2.2、双侧壁导坑法施工
双侧壁导坑法施工原理及工艺流程见图2。
双侧壁导坑法采用弱爆破或机械开挖人工配合，每循环进尺为0.8m，日循环2次，理论月进尺48m，考虑不可预见因素，月采用40m。
各工作面工序调整到位后平行作业。
2.3、长管棚施工
隧道洞口段及Ⅴ级浅埋、断层破碎带等洞身段设计采用超前长管棚预支护，超前长管棚施工工艺流程见图。
超前长管棚施工工艺流程
2.4、超前小导管施工
隧道一般Ⅴ级围岩洞身段采用Φ42超前小导管预支护，长度为4.5m，每3.2m设一环，环向间距为40㎝，其搭接长度不小于1m。
超前小导管施工前用喷射混凝土封闭掌子面，然后施做注浆小导管形成一定厚度的加固圈后，进行开挖等作业。
超前小导管施工工艺框图见图，工艺流程见图。
超前小导管施工工艺框图
2.5、系统锚杆施工
A、中空注浆锚杆
隧道拱部系统锚杆采用带排气装置的Φ25中空注浆锚杆，施工方法除设置角度不同外，其施工方法见超前支护中Φ42超前小导管施工。
B、砂浆锚杆施工
锚杆预先在洞外钢结构厂按设计要求加工制作，锚杆砂浆强度不得低于M20。
施工采用风动凿岩机或锚杆台车，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入孔内，安装锚杆垫板。
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，以保证锚杆垫板有较平整的基面。
锚杆用的水泥砂浆，其强度不应低于M20。
锚杆孔内灌注砂浆应饱满密实。
水泥砂浆达到一定强度后才能上紧垫板螺母。
砂浆锚杆施工工艺见图。
砂浆锚杆施工工艺流程图
2.6、仰拱及二次衬砌施工
A、仰拱（填充、底板）施工
为保证施工安全，仰拱混凝土应及时施作，保证距掌子面的距离不超过40米，采用栈桥过渡，支护尽早闭合成环，整体受力，确保支护结构稳定。
在隧道正洞Ⅴ级围岩中，待喷锚支护全断面施作完成后，根据围岩收敛量测结果，开挖并灌筑仰拱及填充混凝土，一次灌筑仰拱混凝土长度3～5m。
仰拱施工工艺流程见图。
B、二次衬砌施工
本标段隧道正洞采用复合式衬砌，二次衬砌采用C35防水钢筋混凝土，仰拱填充采用C20混凝土。
二衬施工工艺流程详见图8。
图8二衬施工工艺流程图
3、施工方法
3.1、偏压浅埋坍塌冒顶段施工方法
本隧道设计有DK475+573～DK475+590段、DK475+720～DK475+760段、DK475+868～DK475+908段、DK476+537～DK476+577段等共4段偏压浅埋易坍塌冒顶段。
主要采取以下施工方法和安全措施。
a、加强该段地表沉降观测，在洞顶每10米一个断面设置沉降3个观测点，并在隧
道界限外5米各设置一个沉降观测点，每天观测1～2次。
在该段四周设立安全警戒线，派专人值班，严禁施工期间随意进入该区域。
沉降观测点如下图所示。
b、在进入该偏压浅埋段前，加强超前水平探孔的地质情况分析，及时按照设计要求施作超前长管棚支护。
严格按照设计开挖，施工时采取短开挖、强支撑、勤量测、早封闭，做到步步为营，稳扎稳打，以策施工安全。
每一榀一个循环，并及时架立钢拱架，施作系统锚杆和锁脚锚杆后进行初期锚喷支护。
加强洞内围岩的监控量测，每3～5米一个断面设置监控量测点，每天量测不少于2次，并及时对量测数据进行分析，以便掌握围岩的变化状态和及时采取支护措施。
仰拱施作及时跟进，保证安全间距不超过20米。
3.2、深埋坍塌段施工方法
本隧道设计有DK475+503～DK475+543段、DK475+590～DK475+720段、DK475+775～DK475+838段、DK475+908～DK476+537段等共4段深埋易坍塌段。
主要采取以下施工方法和安全措施。
加强超前水平探孔的地质情况分析，及时按照设计要求施作超前长管棚或超强小导管支护。
严格按照设计开挖，施工时采取短开挖、强支撑、早封闭，做到步步为营，稳扎稳打，以策施工安全。
加强洞内围岩的监控量测，每5米一个断面设置监控量测点，每天量测不少于2次，并及时对量测数据进行分析，以便掌握围岩的变化状态和及时采取支护措施。
仰拱施作及时跟进，保证安全间距不超过30米。
3.3、中部明洞段施工方法
本隧道设计有DK475+460～DK475+503段、DK475+760～DK475+775段、DK475+838～DK475+868段、DK476+577～DK476+596段等共4段明洞段。
按照明洞暗做的原则进行施工，主要采取以下施工方法和安全措施参照浅埋坍塌冒顶段施工方法。
4、防水层施工防火安全措施
1、施工作业人员持证上岗；
2、严禁携带明火施工，禁止施工中抽烟；
3、做好隔离措施，焊接钢筋时采用木板或铁皮与防水板隔离。
5、检查验收
严格执行“自检、互检、交接检”的三级检查制度，做好各道工序的检查工作，及时向现场监理工程师报检，经现场监理工程师检查合格后方可进入下道工序施工。
严把质量关，坚持做到各工序全过程旁站监督检查，如有不符合设计及规范要求的，绝不蒙混过关，要严格按照设计及规范要求进行返工处理，直到满足设计及规范要求。
四、施工监测
1.1不良地质地段隧道施工的安全技术措施
不良地质主要包括：
偏压浅埋、突泥突水。
A、危险源：
除了具有一般地质地段所具有的危险源以外，还存在坍塌、突泥、突水、初期支护结构出现大的垮塌。
B、控制原则
（1）、偏压浅埋、突泥突水地段：
必须根据设计提供的的地质资料，有针对性地开展超前地质预报工作，根地质预报获取的地质资料制定相应的施工方案，根据实际揭示的地质情况及时修改施工参数。
（2）、施工中加强对围岩和支护体系的监控量测。
当发现围岩和支护体系变形速率异常时，立即采取有效措施，情况严重时应将全部人员撤离危险区域。
（3）、在不良地质地段施工，必须有应急预案，储备足够的抢险急救物资设备，如准备小导管、管棚长钢管、双浆液注浆机、管棚钻机、型钢拱架、泥浆泵、水泵等。
C、检查内容检查记录
（1）、检查人：
工班长和兼职安全员。
（2）、检查频率：
每班必检。
（3）、检查内容：
山塘提隧道不良地质地段安全检查记录表
序号
检查内容
状态（简述）
结果
满足
不满足
1
有无针对性的地质预报？
2
有无针对性的施工方案？
3
方案实施中有无检查？
有无记录？
4
有无应急预案？
5
有无物资的储备？
数量是否充足？
班组名称：
检查人：
日期：
年 月 日
1.2辅助作业
辅助作业主要指供水、供电、供风、通风排烟、排水、道路。
A、危险源：
空压机的压力罐、风管爆裂、高压水管爆裂、供电线路和配电设备漏电、水泵漏电、风机漏电、风筒着火、供电线路着火、道路失修、结构超限、交通失控。
B、控制要点
（1）、空压机压力罐必须定期标定，高压风管定期检查维修确保完好，防止爆裂。
（2）、高压水管定期检查维修确保完好，防止爆裂。
（3）、供电线路必须采用“三相五线”制，供电设备和供电线路必须按照设计方案实施。
洞内变压器和配电柜必须放置在设计指定的地点，变压器洞室需做好防水、防潮措施。
所有供电设备和线路必须定期检查维修维护。
用电设备必须采用“一机一闸一漏电保护一接地”，防止漏电起火或漏电伤人。
（4）、供电线路和通风管分侧挂设，防止电路起火引起火灾。
（5）、排水沟要通畅，防止积水损坏道路。
反坡施工时，必须有足够的排水能力。
（6）、道路必须经常性检查和维护，确保平顺、畅通。
（7）、钻孔台架、喷锚台架、衬砌台车、压浆修补台架等必须留有足够的净空以利车辆通行，设置明显的限界标志，车辆通行时，机具材料及人员不得侵入。
C、检查内容和记录格式
（1）、检查人：
项目经理部。
（2）、检查频率：
每班必检。
（3）、检查内容：
山塘隧道辅助作业安全检查记录表
序号
检查内容
状态（简述）
结果
满足
不满足
1
空压机压力罐是否定期标定？
2
高压水管是否完好？
3
供电线路是否定期检查？
4
电气焊时有无隔离措施？
5
道路是否平顺？
6
台架等净空是否足够？
7
有没有设置明显的限界标志？
8
人员有没有进行岗前培训教育？
班组名称：
检查人：
日期：
年 月 日
2、监控量测
2.1、监控量测的目的
①确保施工安全及结构的长期稳定性.
②验证支护结构效果,确认或调整支护参数和施工方法.
③确定二次衬砌施作时间.
④监控工程对周围环境影响.
⑤积累测量数据,为信息化设计与施工提供依据.
2.2、量测设计内容
根据本标段工程的规模、地形地质条件、支护类型和参数、开挖方式等制定，本监控量测的内容是根据<<铁路隧道监控两侧技术规程>>进行设计.初步选择确定本隧道监控量测必测项目和选测项目见表7、表8。
表7监控量测必测项目
序号
监测项目
测试方法和仪表
测试精度
备注
1
洞内、外观察
现场观察、地质罗盘、数码相机
2
拱顶下沉
全站仪、水准仪、钢挂尺
1mm
3
地表沉降
水准测量的方法，水准仪、塔尺
1mm
隧道浅埋段必测（H0≤2b）
4
净空变化
收敛计、全站仪
0.01mm
注：
H0—隧道埋深；b—隧道最大开挖宽度。
表8监控量测选测项目
序号
监测项目
测试方法和仪表
测试精度
备注
1
纵向位移
多点位移计、全站仪
2
隧底隆起
全站仪、水准仪、铟钢尺
1mm
3
围岩内部位移
多点位移计
0.1mm
4
围岩压力
压力盒
0.001MPa
5
初期支护与二次衬砌间接触压力
压力盒
0.001MPa
6
钢架内力
钢筋计、混凝土应变计
0.1MPa
7
喷射混凝土内力
混凝土应变计
10με
8
锚杆轴力
钢筋计
0.1MPa
9
二次衬砌内力
混凝土应变计、钢筋计
0.1MPa
10
爆破振动
振动传感器、记录仪
临近建筑物
11
孔隙水压力
水压计
12
水量
三角堰、流量计
注：
H0—隧道埋深；b—隧道最大开挖宽度。
①量测断面间距
施工中将按照设计文件设置量测断面并布点。
本投标人结合本标段隧道具体情况，初步拟定必测项目量测断面间距与每断面测点数量见表9。
隧道每个量测断面各布置一个拱顶下沉测点和一条水平净空收敛量测基线。
测点布置见图9。
表9必测项目量测断面间距和每断面测点数量
围岩级别
断面间距（m）
每断面测点数量
净空变化
拱顶下沉
Ⅴ
5～10
1～2条基线
1～3点
注：
1、洞口及浅埋地段断面间距取小值。
2、软岩隧道的观测断面适当加密。
②量测断面布置
测点布置图
③量测频率
洞内观察分为开挖工作面观
察和支护表面状况观察两部分。
开挖工作面观察应在每次开挖后进行，地质情况基本无变化时，可每天至少进行一次，观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的表面外观状况等。
洞外观察包括边仰坡稳定、地表水渗透等观察。
净空水平收敛量测和拱顶下沉量测采用相同的量测频率。
量测频率见表10，实际量测频率从表中根据变形速度和距开挖工作面距离选择较高的一个量测频率。
表10量测频率表
量测频率
变形速度（mm/d）
量测断面距开挖工作面距离
2次/d
≥5
<1B
1次/d
1～5
（1～2）B
1次/2～3d
0.5～1
（2～5）B
1次/3d
0.2～0.5
1次/周
<0.2
>5B
注：
B为隧道开挖宽度。
④量测方法
表11监控量测方法及要求表
序号
监测项目
测点布置
监测方法及要求
仪器
1
洞内外观察
开挖及支护后进行
目测：
地质观察在爆破后初喷前进行，绘制地质素描图，填写开挖工作面地质调查记录表；检查喷射混凝土有无开裂及发展，锚杆有无松动，钢架支护状态等，并做好相应记录；查看边仰坡有无开裂、起壳，地表有无裂纹；地表水位有无异常变化。
地质
罗盘
2
地表沉降监测
隧道洞口进行地表沉降量测，沿隧道中心及两侧间距2～5m处设地表下沉测点。
地表下沉量测在开挖工作面前方，隧道埋深与隧道开挖高度之和处开始，直到衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。
精密水准仪、铟瓦尺
3
水平收敛量测
内轨顶面以上2.5m，左右两侧对称布置量测点，量测断面间距根据围岩级别确定
采用激光断面仪或收敛计进行量测，开挖后按要求迅速安装测点并编号，初读数应在开挖后12h内读取，测点应牢固可靠，易于识别并妥为保护
激光断面仪、收敛计
4
拱顶下量测
与水平收敛断面对应拱顶设量测点
喷射混凝土后迅速在拱顶设点，采用激光断面和仪精密水准仪和收敛计铟瓦尺进行量测
精密水准仪和收敛计铟钢尺
为确保量测精度和加快量测速度，本投
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