山岭隧道工程施工设计方案模版.docx

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山岭隧道工程施工设计方案模版

铁道大学四方学院毕业设计

施家梁右线五号隧道施工组织设计

ConstructionOrganizationDesignOfTheSHIJIALIANGTunnelOfRightlineNo.5

2013届土木工程系

专业土木工程

学号20095218

学生海琨

指导教师丽敏

于跃勋

完成日期2013年5月30日

毕业设计成绩单

学生

海琨

学号

20095218

班级

方0901-7

专业

土木工程

毕业设计题目

施家梁右线五号隧道施工组织设计

指导教师

丽敏

指导教师

于跃勋

指导教师职称

讲师

指导教师职称

高级实验师

评定成绩

指导教师

得分

评阅人

得分

答辩小组组长

得分

成绩：

院长（主任）签字：

年月日

毕业设计任务书

题目

施家梁右线五号隧道施工组织设计

学生

海琨

学号

20095218

班级

方0901-7

专业

土木工程

承担指导任务单位

土木工程系

导师

丽敏

导师职称

讲师

一、设计容

以施家梁5#隧道YK26+900~YK26+765工程为背景，主要进行以下容：

1.工程概况：

根据设计文件熟悉并详细描述设计标准，线路的平、纵断面，工程地质，气候与地形地貌条件等相关设计文件确定隧道的工程概况及工程重难点。

2.总体施工方案：

根据设计文件确定整体施工顺序，对洞口施工、洞身开挖、初期支护、结构防排水、钢筋工程、二次衬砌及仰拱、辅助施工措施、施工通风及排水、附属工程等根据设计文件确定总体施工方案设计。

3.各分部工程详细施工方法、施工工艺及技术保证措施设计：

包括洞口开挖及边仰坡防护施工、洞口截排水系统的施工、洞口导向墙混凝土施工、洞口超前大管棚支护施工、明洞及洞门结构施工、隧道洞身开挖及支护施工、隧道防排水施工、隧道二次衬砌施工、附属洞室施工、混凝土路面施工、混凝土路面施工、特殊地质地段施工方案等容的施工工艺、施工方法、施工工序、技术要点及技术保证措施等。

应附图：

各分部工程工艺流程图，不同围岩洞身开挖工序横、纵断面图，爆破设计横纵断面炮眼布置图，等。

4.外文翻译等相关文档和完整的设计报告书。

二、基本要求

1.详细掌握山岭隧道施工中主要施工工艺、施工工序及工程重难点控制。

三、主要技术指标

另见具体资料。

四、应收集的资料及参考文献

1.现行《隧道设计规》2.《隧道工程》朱永全宋玉香编；

3.现行《隧道施工技术规》；4.现行《混凝土结构设计规》（GB50010-2002）；

五、进度计划

第1周—第2周熟悉资料，查阅文献；

第3周—第5周写出开题报告、总体施工方案设计；

第6周—第10周施工方案等；

第11周—第12周文整、答辩。

教研室主任签字

时间

年月日

毕业设计开题报告

题　目

施家梁右线五号隧道施工组织设计

学生

海琨

学号

20095218

班级

方0901-7

专业

土木工程

一、课题研究的背景：

随着我国社会经济的发展,隧道工程的建设也进入了一个新的高潮,发展的趋势是隧道越建越长,穿越的地层地质条件越来越复杂,对复杂地质条件下隧道工程的设计和施工提出了更高的要求。

二、课题研究现状：

施家梁隧道位于市北碚区施家梁镇与龙凤乡境。

隧道出口距北碚城区约1Km，有北碚城区至中梁山的水泥公路相连通，交通较为方便。

隧址区属嘉陵江水系，地表排水通畅，山洪暴发时消涨亦快。

隧道进口有家沟。

三、主要容：

以施家梁5#隧道YK26+900~YK26+765为背景，主要进行以下容：

1.工程概况：

根据设计文件熟悉并详细描述地形地貌，地层岩性、纵断面，工程地质，气候与地形地貌条件等相关设计文件确定隧道的工程概况及工程重难点。

2.各分部工程详细施工方法、施工工艺及技术保证措施设计。

四、进度计划：

第1～3周：

熟悉资料，查阅文献，外文翻译，写出开题报告；

第4～6周：

结构设计检算并绘制相应图纸；

第7～9周：

施工方案及爆破设计；

第10～14周：

初支、防水及二衬等施工工艺设计、监测设计；

第15周：

文整，答辩。

五、研究的预期成果

1.进一步巩固所学的基本专业知识，并加以提高、扩大和系统化；

2.通过综合运用所学的专业知识，理论联系实际，解决毕业设计中的有关的各项工程问题，培养学生独立思考、独立工作能力；

3.提高学生的设计、计算、绘图和编写说明书等基本技能和熟练程度；

4.熟悉并能运用现行的铁路工程设计规及各种标准，掌握阅读参考书籍与收集、整理设计资料的方法。

指导教师签字

时间

年　月日

摘要

隧道施工设计是组织施工，指导施工活动，保证施工组织正常进行的重要技术经济文件，对工程的三大控制有极其重要的作用，是对实行科学管理的重要手段。

本文以施家梁隧道为实例，对工程的施工方案进行了详细的规划，对施工时诸多因素尽可能充分的考虑，突出科学性、适用性是确保优质、低耗、安全、文明、高速完成全部施工任务的重要技术条件。

本设计针对山岭隧道隧道。

设计包括以下容：

编制依据、工程概况、隧道洞口洞身的施工、初期支护、二次衬砌、通风及防排水、爆破设计。

针对工程的特点根据规编制出针对性的施工组织设计，切实可行的施工方案。

以保证顺利完成本工程项目的建设，控制工程成本，创建优质工程。

关键字：

支护爆破衬砌防排水

Abstract

Tunnelconstructiondesignistoorganizeandguidetheconstructionactivitiestoensurethatthenormalconstructionorganizationanimportanttechnicalandeconomicdocuments,theproject'sthreecontrolhasanextremelyimportantrole,isanimportantmeansofscientificmanagement.ShiLiangtunneldesignasanexample,thedetailedplanningoftheimplementationplan,thefullestpossibleconsiderationofmanyfactorsintheconstruction,highlightingthescientific,applicabilitytoensurequality,lowcost,safe,civilized,high-speedtocompleteallimportanteconomicandtechnicaldocumentationoftheconstructiontasks.

Thepreparationofthedesignfortheconstructionofmountaintunneltunnel.Thedesignincludesthefollowing:

Thebasisforpreparingprojectprofiles,theconstructionofthetunnelentranceholebody,initialsupport,thesecondarylining,ventilationandwaterproofinganddrainage,blastingdesign.Preparedaccordingtothespecificationsonthecharacteristicsoftheprojectthetargetedconstructiondesign,practicalconstructionprogram.Toguidetheconstructionofthesuccessfulcompletionoftheconstructionoftheproject,controlthecostoftheproject,tocreateahigh-qualityproject.

Keywords:

SupportBlastingLiningWaterproofinganddrainage

第1章编制依据、编制围及编制原则1

1.1编制依据1

1.2编制围1

1.3编制原则1

第2章工程概述2

2.1工程概况2

2.2工程和水文地质概述3

2.3工程难点4

第3章隧道各部施工方案5

3.1洞口工程5

3.1.1洞口滑坡施工5

3.1.2洞口超前大管棚支护6

3.1.3开挖方法及施工工序10

3.1.4洞口开挖及防护11

3.1.5洞口防排水13

3.1.6明洞及洞门结构施工13

3.2洞身施工15

3.2.1洞身超前小导管15

3.2.2全断面施工法开挖17

3.2.3隧道出碴运输24

3.2.4隧道施工支护24

3.2.5洞身防排水29

3.2.6二次衬砌30

第4章隧道其它工程36

4.1隧道洞路面施工36

4.1.1路面结构36

4.1.2基层C20砼施工36

4.1.3面层C35砼路面施工37

4.2隧道施工通风38

4.2.1通风标准38

4.2.2空压机的位置及通风方式38

4.3隧道临时工程39

第5章结束语40

致41

参考文献42

附录43

第1章编制依据、编制围及编制原则

1.1编制依据

（1）国家、铁道部和市政府的有关政策、法规和条例、规定；

（2）国家和铁道部现行隧道设计规、验收标准、施工指南、技术规程等；

（3）现行隧道施工、材料、机具设备等定额；

（4）发包合同、招投标文件；

（5）新建施家梁5#隧道YK26+900~YK26+765施工设计咨询图及相关设计文件；

（6）我项目部现场踏勘调查资料，水文地质调查资料；

（7）其它相关依据。

1.2编制围

新建施家梁5#隧道YK26+900~YK26+765，里程从YK26+900~YK26+765，全长135m。

隧道正洞的开挖、初期支护、出碴、二次衬砌、仰拱及填充、附属设施等施工。

1.3编制原则

本隧道施工大力推广机械化、工厂化、专业化、信息化；“典型引路，试验先行”的原则施工。

（1）满足建设工期和工程质量目标、符合施工安全、环境保护、水土保持和地质灾害防治等要求；

（2）体现科学性、合理性、管理目标明确、指标量化、措施具体、针对性强；

（3）积极采用新技术、新材料、新工艺、新设备，保证施工质量和安全，加快施工进度，降低成本；

（4）充分考虑节约资源和可持续发展要求，少占耕地，保护农田；

（5）注意站前、站后工程以及各相关专业的衔接；

（6）容重点突出、简繁得当，表述清楚，语言简练，保证措施充分，不写空话、套话。

（7）根据现有初步设计图及咨询图进行初步实施性施工组织编制。

第2章工程概述

2.1工程概况

1.概述

施家梁隧道位于市北碚区施家梁镇与龙凤乡境。

至北碚二级公路由东向西顺嘉陵江及隧道轴线呈近平行通过。

隧址区地貌属构造剥蚀深切低山地貌。

地面最高标高为665.60m，最低点位于隧道进出口，一般为250m左右，相对高差为415.6m，相对高差多在100~300m之间，为中～深切低山地貌。

山脉展布方向大多与构造线一致,多呈北东～南西向分布。

地形具有明显的成层性，每层均有相应的剥夷面及溶洞层。

施家梁隧道设置为左右分离的平行双洞，设计行车速度：

100Km/h，限界净宽：

14.50m，行车道宽度：

3×3.75m，限界净高：

5.0m。

2.设计概况

（1）设计原则

隧道设计遵循安全、经济、合理的原则、在遵守交通部部颁《公路隧道设计规》的同时，借鉴国若干类似条件隧道的实例按照新奥法理论，结合隧道实际情况进行设计。

设计尽量做到：

①隧道总体布置贴近自然，充分与环境协调，考虑本工程处于主城区边缘，在不受桥梁影响的情况下，不过多破坏原有山体，隧道进出口选位尽量“早进洞，晚出洞”。

②洞门形式选用端墙式洞门，尽量减少大面积的开挖。

洞门与桥梁相接时，控制洞口边仰坡高度，洞门形式与自然地形协调。

通过绿化，使洞门融入自然环境中。

③洞门边仰坡采用先锚喷支护（确保洞口安全）与生态植被防护（植草、灌木、藤蔓植物绿化）结合的多层防护。

（2）设计依据

隧道设计按以下标准，规及规程进行

①《公路工程技术标准》（JTJB01-2003）

②《公路隧道设计规划》（JTGD70-2004）

③《公路隧道通风照明技术规》JTJ026.1-1999

④《公路隧道水泥砼路面设计规》（JTGD40-2002）

⑤《公路工程护震设计规》JTJ004-89

⑥《公路隧道施工技术规》（JTJ042-94）

⑦《地下工程防水技术规》（GB50108-2001）

⑧交通部2004年10月1日颁发的《公路工程竣（交）工验收办法》

⑨中华人民国工程建设标准强制性条文《公路工程部分》

（3）设计标准

①道路等级：

城市快速路

②设计行车速度：

100KM/h

③隧道建筑限界：

限界净宽：

14.50m，行车道宽度：

3×3.75m，限界净高：

5.0m。

2.2工程和水文地质概述

1.工程地质条件

（1）洞口工程地质条件

左洞进口地表为块石土，厚3.1~6.4m，岩层间隙结合比较差，具有少量的地下水，但弱风化层岩体完整。

右洞工程地质条件较差，洞门处基岩为黄色、紫红色砂质泥岩，风化裂隙发育，岩体破碎，弱风化层虽岩体完整，开挖后即开始风化剥落，并出现滑坡症状。

（2）洞身工程的地质条件

隧道洞身段须穿越了三叠系雷口坡组（T2L）及飞仙关组（T1f）的灰岩，嘉陵江组灰岩，须家河组T3xj6、T3xj4、T3xj2砂岩、石英粉砂岩，T3xj5、T3xj3、T3xj1薄层状页岩、泥岩、粉砂岩夹煤层，T1j角砾岩及角砾状灰岩等多种类别的岩体，隧道洞身围岩的稳定性除与上述岩体本身的工程地质稳定性、各向异性特征和强度等有关外，主要还受到断裂构造发育等地质构造的复杂程度、可溶性碳酸岩类的岩溶发育状况及地下水的活动等有关因素的制约。

（3）不良地质

施家梁隧道左线LK43+696.11、LK43+919.67，右线K43+675、K43+905均两次穿越煤巷采空区下部（最小距离约80m），三次穿越含煤层。

穿越煤巷采空区下部有可能遇到煤巷积水突涌。

施工中采取TSP203超前地质预报和近距离的超前探孔，查明前方地质和地层赋水情况，提前作好施工准备，确保顺利、安全度过。

施家梁隧道左线LK44+067~LK44+077，右线K44+063~K44+070在施工过程中为溶洞，我项目部及时采取临时加固措施，并积极与业主联系及时变更支护类型，顺利通过了溶洞段。

跟据洞身段穿越地层的岩性特征，受地质构造的影响程度及可溶性碳酸盐岩的岩溶化程度和预测的地下水、有毒有害气体可能涌出等里程状况将施家梁特长隧道洞身围岩类别划分为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ四大类，其中Ⅴ、Ⅳ级围岩占总长度的87％。

2.衬砌结构

根据隧道所处的工程地质条件，按新奥法原理进行设计采用复合式衬砌，其支护衬砌。

参数按工程类比，并结合有限元数值分析确定。

隧道初期支护以喷射砼、锚杆、钢筋网为主要支护手段，二次衬砌采用C25钢筋混凝土。

洞口加强段采用Φ107大管棚、断层破碎带和局部软弱带采用Φ42小导管预注浆作为超前预支护措施。

2.3工程难点

1.隧道路面

隧道路面是整个隧道工程中质量要求最高的一项工程，其中路面平整度是最难控制的一个项目，我项目部在施工中采取了严格施工管理、提高质量标准及检验频率的措施，以确保路面质量满足规要求。

路面施工前先将基层表面浮土杂物清理干净，基层混凝土超高外先将超高部分凿除，确保路面混凝土厚度满足设计要求。

2.隧道防排水措施

隧道洞身防水是在二次衬砌与初期支护之间铺设1.2mm厚EVA防水卷材，在卷材与喷射混凝土之间铺设一层300g/㎡的无纺布作为缓冲层，二次衬砌施工缝设带注浆管的遇水膨胀止水条，沉降缝设E型止水带。

隧道衬砌排水设施：

（1）衬砌背后环向设置3Φ50单壁打孔波纹管（环向盲沟）；

（2）在衬砌两边墙墙脚外侧纵向设置Φ116/100HDPE双壁打孔波纹管（纵向盲沟）；（3）在两侧检修道下设置纵向排水边沟；（4）在隧道轴线位置设置Φ50cm中心排水管，中心排水沟按间距300m设置中央检查井；（5）在两侧路缘带设置开口路缘边沟。

隧道排水设施的联系：

衬砌背后地下水通过环向盲沟汇集至纵向排水盲沟，通过横向排水支管先排入纵向排水边沟，沉积泥沙后，排入中心排水管，排出洞外。

洞清洗水通过纵向路缘边沟排出洞外，路缘边沟按间距50m设置沉沙池。

由于本隧道岩层富水性较强，在二次衬砌拱墙中掺加GNA膨胀防水剂，其掺量为水泥用量的6%。

第3章隧道各部施工方案

3.1洞口工程

3.1.1洞口滑坡施工

隧道进口端洞口浅理段段设计为Ⅲ级围岩，但进口端仰坡由于顺向坡开挖时，将形成临空面，存在整体滑坡的可能，同时由于坡角大（45°）岩体裂隙切割，表层覆盖层2.7m左右，因此存在岩体崩塌，覆盖层滑移的可能。

采用Φ108mm管棚对隧道拱部进行超前支护，上下台阶法与单侧壁导坑法组合的开挖方法。

土质和强风化石质部分采用挖掘机开挖，人工手持风镐修整；石质部分采用风钻钻孔，非电毫秒雷管不对称起爆。

根据沉降及收敛数据，在有必要增设临时仰拱，及时封闭成环。

同时为了防止施工时发生滑坡，要采取一些措施对岩体进行加固：

修筑挡土墙、护墙等支挡不稳定岩体，同时用钢筋混凝土抗滑桩作为阻滑支撑工程。

隧道出口端洞口浅理段段设计为Ⅲ级围岩，但出口端岩层产状为逆向坡开挖，利于边坡稳定、适宜建设，出口端隧道顶板较薄，采用Φ42mm无缝钢管对隧道拱部进行超前支护，上下台阶法与单侧壁导坑法组合的开挖方法。

土质和强风化石质部分采用挖掘机开挖，人工手持风镐修整；石质部分采用风钻钻孔，非电毫秒雷管不对称起爆。

根据沉降及收敛数据，在有必要增设临时仰拱，及时封闭成环。

采取的针对性措施如下：

（1）施工过程中运用“新奥法”施工技术，严格控制开挖循环进尺，遵从“管超前，严注浆，短进尺，强支护，早封闭，勤量测”的原则。

（2）采用减振爆破技术，达到控制质点振动速度、降低隧道爆破震动强度的目的。

（3）针对围岩变形控制难度大的难题，制定专门性应对措施，如：

钢拱架拱脚及墙脚处设置锁脚锚杆和扩大拱脚，拱架与初喷面之间的空隙采用混凝土垫块或钢楔块楔紧，以约束隧道围岩变形，达到减小隧道围岩和初期支护结构变形量的目的。

（4）使小导管尾端和锚杆尾端与钢拱架有效连接，与钢筋网、喷射混凝土、超前预注浆等支护形式一道形成联合支护体系，增加施工安全系数，确保工程施工质量。

（5）严格按照工艺要求进行超前预注浆施工，加固、改良前方围岩状况，提高围岩自承能力，确保隧道施工安全和隧道结构安全。

（6）做好爆破振动和地面建筑物的监测工作，尤其是在后行隧道开挖施工时，对先行隧道的监测，以便及时做出积极反应，并在业主、监理和设计单位的同意下调整支护参数、改变施工方案。

（7）做好超前地质预探、预报工作。

采用先进的TSP203地质预报仪和超前探孔技术，对前方围岩做出判断，指导施工，及时调整施工方案和支护参数。

3.1.2洞口超前大管棚支护

洞口大管棚施工：

隧道进口段左右两个洞口均采用超前管棚注浆加固，管棚是Φ127×4.5mm的热扎无缝钢管。

待中导洞贯通后用20天时间完成进口超前管棚施工，施工时，先完成套拱施工，待套拱达到一定强度后，开始超前管棚钻孔作业，钢管沿隧道周边以1o向上外插角（不包括线路纵坡）打入围岩，其环向布置间距35cm，长度4~6m，施做里程为20m。

（1）施工顺序

图3-1施工工艺图

①架设导向套拱

测量组根据隧道纵断面设计线、隧道洞轴线及明暗洞开挖轮廓线，放出隧道开挖轮廓线和套拱中心线；施工队根据开挖轮廓线及测量技术交底，将上半断面轮廓线以外的土石方清除掉，要求清除面平整，圆顺；为了保证管棚施工，洞口预留长6m的核心土，顶宽度为6m，核心土的高度控制在管棚顶以下1m处；

套拱外轮廓线以外的围岩开挖时应尽量减少超挖，尤其是套拱周边及套拱拱脚。

施工前期适当的使用大型机械、微爆破开挖；在接近设计标高位置时采用小型机械（如风镐）和人工开挖组合，杜绝使用大型机械设备或爆破开挖，以此减少对围岩的扰动。

测量组检查开挖断面合格后，放出洞口三榀钢拱架的具体位置、里程、高度，并布置好桩点、作好交底。

施工队根据测量交底及现场桩点，安装洞口五榀20a号工字钢拱架，在其孔中布设55个Φ150孔口管，口管与20a工字钢焊为整体，间距为0.45m，焊接牢固，用锁脚锚杆锁定锚固。

用全站仪、水平仪将长为2m的Φ133×4.5mm导向管按照设计的外插脚精确定位（包括平面位置、里程、外插角），为保证导向管在浇筑混凝土过程中不发生错位移动，采用Φ20固定钢筋与孔口管、20a工字型钢拱用双面焊接，焊缝长度大于5倍钢筋直径。

导向管安装完毕后，经测量组复测，满足精度要求后，套拱、外模模板采用组合钢模板，模板尺寸为长200cm、厚5mm、宽20cm，堵头侧模采用厚5cm的弧形组合木模板；同时，套拱模板侧混凝土接触面统一刨光、统一涂抹混凝土隔离剂。

混凝土采用C30商品混凝土、混凝土罐车运输、混凝土输送泵泵送入模、机械振捣。

套拱采用先墙后拱的顺序进行施工，模板对称进行安装、混凝土对称进行浇筑施工。

套拱混凝土施工关键是套拱模板的安装和固定。

套拱钢拱架安装、导向管焊接完成后，根据套拱混凝土设计厚度，在套拱钢拱架沿其环向翼缘焊接钢筋，钢筋加工长度满足套拱设计要求；焊接钢筋主要是确定套拱外轮廓。

套拱尺寸控制钢筋焊接完成后，沿钢架环向、纵向焊接支撑钢筋，以便于模板安装和拼装。

模、外模及侧模模板安装完成后，进行加固。

加固采用沿模型板外侧编织钢筋、同时配合钢筋箍进行，模板之间的撑采用钢管或木支撑。

模板局部利用地形特点，进行临时加强支撑，支撑采用工字钢、钢管或方木进行加强支撑。

②钻机就位

为加快施工进度，施工中配备两台钻机平行作业，由中间向两侧方向施工，钻机距工作面距离不小于2m。

搭设作业平台

钻机作业平台采用12×18cm方木按“井”字形搭设，并将核心土整平夯实，方木间用扒钉铆钉牢固，以利安装和固定钻机，防止施钻时摆动、移位倾斜等影响钻孔质量。

钻孔定向

根据孔口管的倾角和方向，利用钻杆的延伸和吊锤准确确定钻孔的方向，即可固定钻机。

然后利用钻机的变角度油缸，参照导向管的1°倾角确定钻机的倾角，确保钻杆线与开孔角度一致，以达到钻进的导向作用。

钻机的固定

钻机就位前，可