大保隧道出洞专项施工方案811.docx
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大保隧道出洞专项施工方案811
中国建筑股份有限公司
新建海南西环铁路海口至三亚段XHZQ-6标段
（另含三亚动车所及三亚西货站工程）
大保隧道出洞专项施工方案
编制：
审核：
批准：
中国建筑海南西环铁路海口至三亚段
XHZQ-6标段项目经理部
二零一四年八月十一日
大保隧道安全出洞专项施工方案
一.编制说明
1.1编制依据
（1）新建海南西环铁路XHZQ-6标施工总承包合同、招标文件及大保隧道设计施工图。
（2）现场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）国家及相关部委颁布的法律、法规和铁道部颁布的现行设计规范、施工规范、铁路工程质量验收标准及其它有关文件资料。
赣龙铁路筹备组下发文件通知。
1.2资源准备说明
本隧道由施工正洞及现有的配置的人员、机械、设备进行施工。
此方案不再单独说明。
二.工程概况
2.1工程简介
隧道位于海南省三亚市天涯镇保一村附近，进口段紧邻既有铁路，出口位于保一村附近，隧道附近有西线高速及乡村公路，交通条件较好。
隧道最大埋深21.6m，大部分埋深9.5m~15m左右，纵坡为单面下坡。
大保隧道中心里程为D1K351+742.5,进口端里程为D1K351+570，出口段D1K351+915，全长345m，本隧道进口端151.513m，其余洞身段位于半径为2800m的左偏曲线上。
本隧道由于进口端邻近既有铁路线，无任何施工便道可以通过来施工，因此只能采用从出口向进口方向单头掘进施工。
进口出洞交界里程为DK351+570。
隧道进出口均采用φ108洞口长管棚。
其中进口口段管棚长度20m。
环形间距40cm,外插角1°～3°。
洞口永久边仰坡防护：
永久边坡采用横平竖直的C25混凝土拱形截水骨架护坡，骨架内砌筑空心砖植草植灌木防护。
骨架内土层设置长10m的φ120仰斜排水孔间距3.0×3.0m。
孔内插入φ110素纤排水滤管。
洞口临时开挖面防护措施：
挡墙背后临时开挖面防护，土层、全风化层（W4）采用喷锚网进行支护，喷C20砼厚15cm，锚杆采用Ф25HRB335砂浆锚杆，间距1.2m*1.2m，锚杆长度如图所示，挂20cm*20cmφ8钢筋网。
锚杆西部构造详见“海西海凤段施隧附03-12”图。
注:
本次安全出洞的主要地质问题为：
邻近既有铁路高边坡的安全稳定性的问题。
2.2隧道进口处施工情况调查
根据原设计方案要求，该隧道进口采用的是20m超前大管棚+套拱进行施工，确保出洞安全，但是根据现场实际情况，无任何施工场地进行该处的超前大管棚+套拱进行施工。
同时在隧道进口处（K351+510）还存在一条铁路通信线，沿着山体截水沟方向进行布设，施工前必须将该铁路通信光缆线进行迁改，根据迁改要求，该通信光缆线迁改到既有铁路路基侧，迁改里程为K350+300~K351+300,迁改长度为1km，迁改单位为中铁二局。
具体详见附图：
大保隧道出洞平面布置图及剖面图
2.3隧道围岩类别划分及施工方法
大保隧道全长345m，根据设计图纸要求，对大保隧道围岩进行划分如下：
序号
里程段桩号
长度
围岩类别
具体施工方法
1
DK351+570~DK351+585
15m
V级
2
DK351+585~DK351+600
15m
V级
3
DK351+600~DK351+680
80m
IV级
4
DK351+680~DK351+700
20m
V级
5
DK351+700~DK351+770
70m
V级
6
DK351+770~DK351+790
20m
V级
7
DK351+790~DK351+860
70m
IV级
8
DK351+80~DK351+915
55m
V级
2.4目前施工进展及地质情况
根据现场实际开挖情况，目前掌子面已经开挖至DK351+615,距离隧道出洞里程DK351+570还有45m。
三、出洞方案
3.1总体施工方案
大保隧道为隧道出口向进口单向掘进，根据掌子面及设计围岩情况拟定以下出洞方案。
掌子面上台阶开挖至DK351+580处掌子面时采用小导洞（4×5m）出洞。
小洞贯通后，施作进口边仰坡、截水天沟和大管棚。
待洞口大管棚施工完后，DK351+580掌子面继续向前掘进至隧道终止里程。
出洞方案示意图见方案后附图一。
四.隧道单向掘进小导洞出洞方案
4.1上台阶小导洞出洞方案
根据设计图纸所示地质情况DK351+560～580段出口表层为粉质黏W4厚约3～6m。
下伏基层为W2岩层约6～14m。
隧道掌子面施工至进口端里程10m时（DK358+580处），每循环钻眼增加2～3个探眼，探眼深度5m，以探明具体剩余距离，便于安全出洞，剩余最后10m时采用上台阶小导洞出洞方案，小导洞位于隧道顶部中间位置，导坑宽度尺寸为5m（高）*4m（宽），具体详见下图
该导洞以便装载机出渣为宜，小导洞采用“短进尺、弱爆破、强支护”的方式进行小药量爆破开挖，以确保安全。
4.2小导洞超前支护
因本次小导洞未设置大管棚，因此为确保安全，小导洞采用拱部及腰部2m采用双排超前小导管，超前小导管环向@20cm，
4.3小导洞初期支护方案
小洞支护施工工序流程为：
开挖后初喷砼→系统支护（拱架、锚杆、钢筋网）施工→复喷砼至要求厚度。
挖后及时对拱顶和边墙岩面进行初喷4厘米的C25砼；
②初支拱架采用I18型钢钢架，安装间距1.2m；
③拱顶和边墙网片挂设，采用φ8钢筋制作的20cm×20cm网片；
④拱顶和边墙系统锚杆施作，Ф22砂浆锚杆，L=2m，间距1.2m×1.2m布置；
⑤复喷16厘米的C25砼。
4.3.1喷射砼施工
C25喷射砼采用湿喷工艺，工艺流程见图1。
①用高压风水冲洗受喷面，设置控制喷砼厚度的标志。
喷射作业分段、分片、分层，由下而上进行，有较大凹洼处，先喷射填平。
图1湿喷混凝土工艺框图
②喷嘴垂直于岩面，距受喷面0.8～1.2m，呈螺旋移动，风压0.3～0.5MPa。
液态速凝剂由自动计量在喷嘴处掺入。
③喷射混凝土时按照施工工艺段、分片，由下而上依次进行。
分层喷射混凝土时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行。
④喷混凝土料由洞外自动计量拌和站生产。
混凝土搅拌车运输混凝土，卸入湿喷机，机械手配合湿喷机喷混凝土。
4.3.2拱架施工
①制作：
拱架主筋采用型钢弯曲机进行预弯、各种构造筋用钢筋弯曲机弯曲，在定型模上焊接而成。
制作时严格按施工图纸进行，保证每节的弧度与尺寸均符合设计要求，每节两端均焊连接板，节点间通过连接板用螺栓连接牢靠，加工后必须进行试拼检查，严禁不合格品进场。
图2钢拱架施工工艺框图
②安装：
拱架按设计要求安装，安装尺寸允许偏差：
横向和高程为±5cm，垂直度±2°。
拱架的下端设在稳固的地层上，高度低于开挖底线以下15～20cm。
拱脚开挖超深时，加设钢板或混凝土垫块。
每榀拱架安装后利用4根长2m的Ф22锁脚锚杆定位。
超挖较大时,拱背喷填同级混凝土,以使支护与围岩密贴,控制其变形的进一步发展。
两排钢架间用连接钢筋纵向连接牢固，以便形成整体受力结构。
4.3.3砂浆锚杆施工
砂浆锚杆采用风钻钻锚杆孔，锚杆钻孔利用台架施钻，按照1.2m×1.2m排距，尽可能垂直结构面打入，高压风吹孔。
用注浆泵将孔内注满早强砂浆，再用风枪将锚杆送入孔内，使杆体位于孔位中央，然后安装垫板，垫板必须用螺帽紧固在岩面上，增强锚杆与喷砼的综合支护作用。
砂浆锚杆施工工艺框图见图3。
图3砂浆锚杆施工工艺流程图
4.3.4、钢筋网铺设
钢筋须经试验合格，使用前必须除锈，在洞外分片制作，制作尺寸为1.0×1.4m一张，网格间距为20cm×20cm，安装时搭接长度不小于一个网格。
人工铺设贴近岩面，与锚杆点焊焊接牢固。
在靠近岩面一侧，确保整体结构受力平衡。
喷混凝土时，减小喷头至受喷面距离和控制风压，以减少钢筋网振动，降低回弹。
4.4.洞口长管棚施工工艺
4.4.1制作钢花管、制作导向墙
（1）制作钢花管：
管棚采用φ108壁厚6mm热轧无缝钢管制作，管壁打孔,布孔采用梅花型，孔径为10～16mm，孔间距为15cm，两端均预加工成外丝扣。
为防止浆液倒流，每根管棚尾部不钻孔长度110cm。
（2）制作导向墙：
采用C20混凝土护拱作为管棚的导向墙、止浆墙，紧贴洞口仰坡面。
导向墙模板固定在钢架上挂模浇筑混凝土。
护拱内设2榀钢拱架为环向支撑。
孔口管应牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移，它安设的平面位置、倾角、外插角的准确度将直接影响管棚钻孔的质量，应用经纬仪以坐标法在工字钢架上定出其平面位置；用水准尺配合坡度尺设定孔口管的倾角；用前后差距法设定孔口管的外插角。
导向墙施工图
钢花管大样图
大管棚钢管连接接头示意图
4.4.2.钻孔
钻孔采用液压钻机钻孔。
选用的钻机首先应适合钻孔深度和孔径的要求，钻机要求平稳灵活，能在360度范围内钻孔。
钻机定位：
钻机要求与以设定好的导向管方向平行，必须精确核定钻机位置。
用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线吻合。
为减少因钻具移位引起的钻孔偏差，钻机立轴方向应准确控制，钻进过程中要经常采用测斜仪量测钻杆钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求时及时纠正。
4.4.3.顶管、清孔
安装钻孔检测合格后，将钢管连续接长，用钻机旋转顶进将其装入孔内。
为使钢管接头错开，第一节管采用8m和6m交替布置，编号为奇数的第一节管采用6m长钢管，编号为偶数的第一节采用8m长钢管。
同一断面内的接头数量不得超过钢管总数的50%，相邻钢管的接头至少要错开1m。
钢管用钻机顶进，双号孔顶进无孔钢管，单号孔顶进有孔钢管。
如遇故障，需清孔后再将钢管插入。
4.4.4.注浆
⑴水泥浆液水灰比：
1：
1（重量比）。
⑵注浆压力：
初压0.5、终压2.0MPa。
注浆前应进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，取得管棚注浆施工经验后展开施工。
⑶单根钢花管的注浆量按下式估算：
Q=πRk2Lη
式中：
Q—注浆量
Rk—浆液扩散半径，取Rk=0.6Lo，Lo为钢花管中中至中的距离
L—钢花管长度
η—空隙率（%），砂土40％，粘土20％，断层破碎带5％
⑷钢管顶进到位后，用小木楔在钢管与围岩壁楔紧，再用防水胶泥（锚固剂）将空隙封闭住。
止浆板与注浆泵之间用管接器相连。
管接器由φ20闸阀和长10cm的φ20的镀锌管制作，镀锌管两边加工成丝扣。
注浆时一般总是先注无水孔，后注有水孔。
在无水地段可从拱脚起顺序注浆。
注浆速度根据注浆孔出水量大小而定，一般应从快到慢。
注浆结束时将闸阀关闭，卸下进浆管，进入下一循环。
⑸浆液由高速制浆机拌制。
采用注浆机将水泥浆注入管棚钢管内，注浆量达到设计注浆量或达到终压2MPa后可停止注浆。
4.5上断面开挖出洞
在完成大管棚注浆后，按照设计的要求进行剩余上台阶断面的开挖，开挖时每个断面增加2~3个探眼，探眼深度5m，同时采用“短进尺、弱爆破”的原则进行开挖。
五、施工安全特别注意事项
⑴施工前安排专人对洞内围岩进行观察，对存在的安全隐患及时采取排除或加固措施。
⑵施工人员提前对进口进行警戒，防止飞石危及周边村民及施
工人员。
⑶施工过程中，加强施工管理，减少由于人为因素导致的洞碴滚落。
⑷安全施工保证小组对洞内外作业进行24h巡查，确保施工安全。
⑸贯通距离剩余不足10m时，每循环钻眼时增加2～3个探眼，探眼深度5m，以探明具体的剩余距离，便于安全出洞。
⑹在爆破后进入掌子面施工前，应先对掌子面周边围岩进行详细调查，将因爆破震动产生的危石清理干净后方可继续进行正常施工。
⑺开挖后及时进行初喷和初期支护，并加强对掌子面附近围岩的巡回找顶工作，以防落石伤人。
⑻本隧道进口临近既有线，洞口左侧既有线边坡平台上设双层防护排架，洞身开挖采用控制爆破施工，既有线路基高边坡爆破允许振速8cn/s，爆破时可采用沙袋覆盖，防止飞石危及既有线运营安全。
六、出洞施工进度安排
进度安排见下表
工序名称
开始日期
结束日期
施工天数（天）
DK351+620～580开挖支护
2014.8.20
2014.8.30
10
小导洞开挖支护
2014.8.31
2014.9.5
6
洞口大管棚
2014.9.5
2014.9.20
15
DK351+580～570开挖支护
2014.9.20
2014.9.30
10
边仰坡开挖支护
2014.9.6
2014.10.6
30
七、监控量测
7.1洞内监测
围岩及支护状态观察：
采用观测的方法，对围岩的岩性、岩质、节理裂隙发育程度和方向、有无松散坍塌、剥落、掉块现象、有无漏水等；初期支护状态包括喷层时候产生裂缝、剥离和剪切破坏、钢支撑是否压屈等。
观察分析，一一进行描述、记录，以此作为支护参数选择的参考与量测等级选择的依据。
拱顶下沉、周边位移及收敛量测应布置在同一断面，断面间距Ⅳ级围岩不得大于10m、Ⅴ级围岩不得大于5m。
拱顶下沉量测测点布置在拱顶。
周边位移量测以初期支护上个点的绝对位移为主，同时增加水平及斜向收敛量测，以便校核水平位移结果。
拱顶下沉、周边位移及收敛量测在开挖后尽早进行，拱顶下沉、收敛量测起始读数宜在12h内取得，其它量测读数在开挖24h内且在下一循环开挖前读取。
测点应牢固可靠，易于识别，并注意保护，严防爆破损坏。
7.2地表监测
洞口段覆盖层薄，开挖后围岩难以自稳成拱，地表易沉陷，为了确保洞口浅埋段的施工安全，进行地表沉降监测。
地表浅埋段设置地表观测点，观测点与洞内量测点尽量布置在同一断面上，以便反映量测数据的关联性，地表量测断面间距为5m，每个量测断面上测点间距为2m，每日量测2次
每日对观测数据进行统计分析，特别是洞口范围的洞内外监测数据，要进行综合分析，通过分析成果及时反映围岩下沉、收敛动态，正确指导施工，及时调整支护参数。
八、贯通测量
8.1隧道贯通误差
隧道贯通后，经贯通测量所得到的实际贯通误差，包括平面上的纵、横向贯通误差和方位角贯通误差以及高程上的贯通误差。
这些资料不仅是隧道调整线地段确定施工中线的依据同时积累和研究不同测量技术条件下的贯通资料，对贯通理论及计算方法验证，确定贯通限差、改进测量设计以及为测量规范的修订都是极宝贵的。
8.2隧道贯通误差估算
根据《铁路工程测量规范TB10101-2009》中的规定，隧道相邻两开挖洞口间高程路线长度小于5000米，一般主要针对横向贯通误差。
规范规定：
隧道相向开挖长度小于4km，地面导线对横向中误差的影响要求小于30mm，洞内导线对横向中误差的影响要求小于40mm。
寨下隧道贯通误差的估算，主要就地面、洞内导线对横向中误差的影响作估算。
使用的测量仪器：
采用徕卡TCR1201全站仪，测角精度1″，测距精度1+1.5ppm。
（1）地面控制导线对横向中误差的影响
地面导线对横向贯通误差的影响为My，横向中误差的估算公式如下：
My=±√（myβ2+myl2）
myβ=±（mβ/ρ）*√（∑Rx2）
myl=±（ml/l）*√（∑dy2）
My三角锁测量误差影响所产生在贯通面上的横向中误差。
myβ由于测角误差影响所产生在贯通面上的横向中误差。
myl由于测边误差影响所产生在贯通面上的横向中误差。
根据规范和现使用的测量仪器，公式中mβ和ml取值仪器标称精度（mβ=1″，ml=1.5mm），l=200m（四等导线平均边长）。
（2）隧道内导线对横向中误差的影响
洞内导线对横向中误的影响为My′，横向中误差的估算公式如下：
My′=±√（myβ2+myl2）
myβ=±（mβ/ρ）*√（∑Rx2）
myl=±（ml/l）*√（∑dy2）
根据规范和现使用的测量仪器，公式中mβ和ml取值仪器标称精度（mβ=2″，ml=2mm），l=100m（洞内导线平均边长）。
8.3贯通误差测定方法
（1）纵、横向贯通误差
我们在隧道内主要采用导线法进行贯通误差的测定。
在实际贯通点附近任选一点作为测量的贯通点，分别由隧道的进出口端的导线测出它的坐标，由进口端测得的为X进、Y进，由出口测得的为X出、Y出，由此算得实际贯通误差（线量）为：
F=√（（Y出-Y进）^2+（X出-X进）^2）
如果是直线隧道统筹选定中线方向为x轴时，横向的贯通误差就为：
（Y出-Y进）；纵向贯通误差为：
（X出-X进）。
如果是曲线隧道，贯通面方向与实际贯通误差（线量）间有一夹角a，平面上的贯通误差的两个分量为：
横向贯通误差：
F*cosa
纵向贯通误差：
F*sina
a角按下式计算：
a=artan（（Y出-Y进）/（X出-X进））-E
式中，E是贯通面方向的方位角，可根据贯通点在曲线上的位置算得，至于取方位角的正、反方向值由贯通误差（线量）所在象限而定。
方位角贯通误差：
用贯通导线将两端洞内导线联通后，对于同一方位边由两端算得的方位角之差即为方位角贯通误差。
该误差是洞外和洞内测角误差的总影响，隧道贯通后若再考虑洞外角度误差分配已经没有实际意义，洞内以衬砌地段的导线角也不宜再调整，顾及到方位角贯通误差一般不大，通常在几秒至一二十秒的范围内，故方位角贯通误差可忽略不计。
（2）高程贯通误差
由进、出口端的洞内高程点，分别进测至贯通点附近的高程点H，得到H点的两个高程H进和H出，两点的高程差（H出-H进）=f，即为高程贯通误差。
九、质量保证措施
1、施工前对要使用的测量控制点进行复测，确认无误后方可进行施工测量放样。
2、进场材料必须经过检验合格后方可使用，严禁含泥量或含粉尘量过高的河砂、米石进入工程主体。
3、喷射混凝土在搅拌站集中生产，采用自动计量系统，确保施工配合比准确。
4、喷锚支护做到喷料随拌随用，时间不超过规定。
喷射前清理岩面。
厚度较大时分层喷射。
严格掌握水压、风压和喷射距离，作到厚度符合设计和安全要求，表面平顺。
5、严格按照设计、技术交底所规定的参数进行支护，钢架施工时作到加工正确，间距、倾斜度和垂直度符合要求，钢架的底脚落在原状地层；接头板密贴，上齐连接螺栓。
对锚杆的方向、数量和深度进行严格控制。
十、环境保护、文明施工措施
10.1施工环保、水土保持方案
1、建立与质量安全保证体系并行的环境保护保证体系，配备相应的环保设施和技术力量，与当地政府和环保部门联合协作，全面控制施工污染,减少污水、空气粉尘及噪音污染，严格控制水土流失，达到国家环保标准。
2、施工方案同时要具备环保防范措施，以保护现场环境，避免由于施工方法不当引起对环境的污染和破坏。
强化环保宣传和思想教育工作，使环保意识全面深入人心，真正认识到环保的重要作用。
把环保作为文明施工的首要工作来抓，抓措施、抓设施、抓落实，制定施工现场环境保护的目标责任书，定岗定责，责任到人。
10.2环保、水土保持措施
1、生态环境的保护措施
①施工前组织对全体干部职工进行生态资源环境保护知识学习，增强环保意识，保证环保工程质量，采取有效措施，使施工过程对生态环境的损害程度降到最低。
②永久性用地范围内裸露地表用植被覆盖。
工程完工后，拆除一切临时用地范围内的临时设施和临时生活设施，搞好租用地复耕，绿化原有场地，恢复自然原貌。
退场时的场地清理，达到地方政府、群众及相关其他单位的满意，并取得有效的证明文件。
③做好生产、生活区的卫生工作，保持工地清洁，定时打扫，垃圾定点存放，定期运到环保部门指定的位置。
定点投药，防止蚊蝇鼠虫滋生，传播疾病。
2、水环保措施
①为了保护环境和洞外水源不受污染，在洞口设污水处理系统，采用隔油沉淀池、气浮设备和二级生化处理设施对施工废水进行处理。
设专人值班管理，对沉淀池打捞浮油，以及对隧道污水进行处理，直到符合国家规定标准再排放。
②生活、生产区设污水处理系统，生活、生产污水经严格净化处理并经检验，符合国家环保标准后，再排出。
③控制施工注浆使用的水泥浆等材料的泄漏，并对进入隧道排水系统中的注浆废液做净化达标处理，避免浆液污染洞外居民的生活、生产用水。
④靠近生活水源的施工场地用沟壕或堤坝与之隔开，避免水源污染。
⑤施工期间生产场地和生活区修建必要的临时排水渠道，经废水池处理后，与永久性排水设施相接，不至引起淤积冲刷。
⑥施工区域、砂石料场在施工期间和完工后，妥善处理、以减少对河溪流的侵蚀，防止沉碴进入河流或小溪。
3、大气污染及粉尘、噪音污染防治
①对施工现场和运输便道等易产生粉尘的地段定时进行洒水降尘，勤洗施工机械车辆，使产生的粉尘危害减至最小程度。
②对施工人员发放口罩劳保用品，并定期进行体检。
③对易松散和易飞扬的各种建筑材料用彩条布、蓬布等严密覆盖，并放于居住区的下风处。
④加强施工机械设备的维护保养，减少噪声污染。
附图一、大保隧道出洞平面及剖面示意图
附图二、施工进度表
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