高速公路隧道工程施工组织设计方案.docx
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高速公路隧道工程施工组织设计方案
高速公路隧道工程
施工组织设计方案
第一章：
编制依据
1、《**隧道施工图设计》、《C9标段两阶段施工图设计》；
2、**；
3、现行有关公路隧道的设计、施工有关规范、规程及验收标准；《锚杆喷射砼支护技术规范》等。
4、我公司现有技术水平和机械装备能力。
5、**隧道停工后现场实际状况。
第二章：
工程概况
2.1、概况
本标段位于**省**县**镇，全长1.76Km，包括**隧道、约1.3Km路基及盖板涵。
**隧道位于**县**镇新民村南约500米的山体中，为上下行分离式的四车道高速公路隧道，最大埋深约80米。
左线隧道起讫桩号为ZK146+525~ZK146+980；全长455m，设计纵坡为-0.5%的单向坡。
小金口端洞口设计高程71.477米，凌坑端洞口设计高程69.327米；右线隧道起讫桩号为YK146+535~ZK146+995；全长460m，设计纵坡为-0.5%的单向坡。
小金口端洞口设计高程71.047米，凌坑端洞口设计高程68.747米。
左、右线隧道均位于平曲线上，左线平曲线半径为5000米，右线平曲线半径为6800米，路线横坡为2%。
**隧道前一施工单位为长大四公司，由于质量等方面的原因于2001年4月底停工，停工时小金口端左线上台阶已进尺29.973m，下台阶进尺约2m；小金口端右线上下台阶均进尺51.482m。
凌坑端左线上台阶进尺26.969m，下台阶未跟进；右线只完成了长管棚的施工，长管棚套拱未按要求施工完成。
已开的三个洞口均未进行仰拱开挖施工。
进出口端洞顶截水沟均未施工完成，由于截水沟渗水，两端边坡均有不同程度的坍塌，出口端右线边坡坍塌尤其严重。
本标段路基为分离式路基，半幅路基宽13.0米，全长1.76Km，有钢筋砼盖板暗涵8道。
前一施工单位停工时已完成路基挖方约4万方，填方约3万方及涵洞的部份工程。
至我公司进场施工时本工程已停工半年多，路基填土已被严重冲毁，边坡开挖与图纸不符，已多处坍塌。
2.2、地形地貌
本标段为重丘区地形，山势起伏较大，坡度陡缓不一，地形复杂，沟谷发育，沟内常年流水不断。
**隧道进出口分别位于山体两侧的坡脚地带，出口地形较进口相对平缓，地表植被发育。
2.3、工程地质与地震烈度
本标区域内地震基本烈度为VI度，历史上无大的地震灾害记录，隧道区内无区域深大活动断裂，无新构造运动迹象，地壳基本稳定。
根据设计资料，区内地层岩类属侏罗系地层中的变质石英岩及石英斑岩，**隧道穿过围岩主要由上部薄层的第四系残积坡积土层和下部的石英砂岩、石英斑岩组成，围岩类别为I~IV类，隧道及洞口位置未发现滑坡、松散堆集等不良地质现象，左、右线隧道出口岩性不同，左线为石英斑岩，右线为石英砂岩，其分界线在两线之间沟谷处。
左、右线各有一条构造破碎带通过，岩体较为破碎，不稳定。
2.4、水文地质
区域内地表水系不发育，以大气降水为主沿岩层裂隙渗入地下形成裂隙水，向地形低的沟谷排泄。
地下水无色、无嗅、无味，PH值为7.0~7.2之间，对混凝土无侵蚀性。
2.5、技术标准
设计荷载：
汽车—超20，挂车—120
路基净宽：
（0.75+3.0+2×3.75+3.5+2×3.75+3.0+0.75）m=26.0m
隧道净宽：
（0.5+0.5+2×3.75+0.5+0.5+0.75）m=10.25m（单座隧道）
设计横坡:
2%
隧道净高:
5.0m
设计行车速度:
80km/h
路面基本照明亮度:
6.0cd/m2
Co允许浓度:
150ppm
2.6、工程数量
见附表所示。
第三章：
施工准备
3.1组织机构与工区划分
本标段设立一个施工项目部，具体负责隧道、路基施工的日常工作和技术、质量、安全管理等事宜（见组织结构图）。
分两个工区，即小金口端工区和凌坑端工区；五个作业面，即每个区的左、右线洞口及路基工程（含涵洞）施工。
3.1.1**隧道项目部组织管理结构
组织管理结构
安
保
办
经
营
办
长大公路工程有限公司第五分公司
项目经理、书记、项目副经理、技术主办
综
合
办
机
材
办
质
检
办
工
程
办
五公司**隧道503项目部
试
验
室
材
料
组
机
务
组
路基施工队
财
务
室
劳
资、
工会
行
政
安全、保卫
隧道
二队
隧道
一队
合
同
组
测
量
组
卫
生
室
3.2、三通一平
3.2.1、场地布置
由于**隧道是本标段主体工程，因此进行施工场总体布置时主要以有利于隧道施工为原则。
根据我公司进场时本工程实际情况，把本标段项目经理部设在凌坑端，以利于加强对整个标段的施工管理。
施工场地布置图见附图1。
3.2.2、施工便道
在原施工单位施工便道基础上，作加宽和铺设泥结碎石路面，以满足施工需要。
3.2.3、工程用水
隧道两端均利用山脚处浅层地表水经升压至高山水池往下装引水管，作为工程施工用水；水池的容量为100立方米。
同时打井吸取深层地下水作为生活用水及枯水期施工用水的补充水源。
3.2.4、工程用电
隧道进口端安装一台400KVA露天临时变压器，出口端安装一台600KVA露天临时变压器，另外，为防止停电意外，在两端工区均配备一台250KVA柴油发电机组作为应急电源。
3.3、劳动力组织与任务划分
现有的经验表明，本隧道正常施工时，开挖进度可达30米/月。
根据原施工单位在隧道两端均已开口的实际情况，在小金口端和凌坑端设置两个施工队伍共同双向掘进，即每个施工队各负责两端左右线隧道的施工。
第一工程队150人，技术员7人，负责小金口端隧道洞口段工程、洞身的开挖、初期支护、二次衬砌、装饰工程施工；第二施工队负责凌坑端隧道施工，其人数和作业工序与第一工程队相同。
路基施工队80人、技术人员5人同时进行两端的路基土方、涵洞、边坡防护、排水工程的施工。
（劳动力见表1）
每工程队施工劳动力组织情况表表1
工种
每台班人数
台班
人数小计
备注
风钻手/爆破手
16
2
32
空压机手
2
3
6
拱架及钢筋网制安
6
2
12
装载机操作员
1
3
3
自卸车
3
3
9
挖掘机
1
2
2
机电及制作班
23
1
23
锚喷支护
10
2
20
杂工班
5
3
15
防水板安装及砼浇筑
30
1
30
合计
150
3.4、机械设备安排（见主要机械设备表）
主要机械设备配置表表2
用途
名称
规格
产地
功率
生产
能力
价格/台
（万元）
数量
备注
开
挖
空压机
XP900
中国
20m3/min
2台
空压机
XP900
中国
10m3/min
4台
凿岩机
40台
出
碴
装载机
ZL40
中国
3台
挖掘机
PC200-3
2台
自卸车
8t
6台
通风
轴流式通风机
DKJ-N010
中国
4台
供
排
水
抽水机
120m扬程
中国
10m3/h
2台
潜水泵
4台
支
护
、
衬
砌
单轨龙门吊
1套
冷弯机
LW600
1台
砼喷射机
PZ-5
中国
8台
砂浆拌和机
4台
注浆泵
CZJ-30
4台
干料拌和站
7.5m3/h
2套
砼拌合站
自动
中国
15m3/h
2套
二次衬砌台车
自制
2台
防水板施工平台
4台
砼输送泵
HBT60
中国
60m3/h
3台
主要机械设备配置表
（一）续表2
用途
名称
规格
产地
功率
生产
能力
价格/台
（万元）
数量
备注
供
电
变压器
600KVA
2台
低压变压器
8台
发电机
250KW
2台
路基工程
轮式装载车
ZL-40
100KW
2台
推土机
802KT
250KW
2台
东方红
挖掘机
PC200
2台
自卸汽车
5T
12台
振动式压路机
BM212
2台
洒水车
LS10-5E
2台
平地机
FWF015
2台
吊机
12T
1台
拌和机
JZC750
2台
修
理
设
备
砂轮机
S3SL-400
4台
充电机
GCA100/CM10
2台
万向摇臂钻
Z3040×16
Ф40
1台
台钻
Z515-2
Ф15
1台
其
它
设
备
振捣器
附着式
24台
振捣器
抽入式
20台
手提压刨
4台
木工压刨床
2台
工具车
五十铃
1台
工具车
的士头
1台
钢
筋
加
工
钢筋调直机
GF4-10
1台
钢筋弯曲机
CW40
1台
钢筋切割机
1台
交流电焊机
BX1-315
10台
第四章：
隧道工程施工
4.1、施工方法
4.1.1、施工程序
根据**本标段停工时的实际施工状况，**隧道原则上安排进出口两端同时施工，考虑到**隧道已停工半年多，进洞施工前应对已完成的工程进行全面检查，对有隐患的部位采取加固措施。
小金口端左线先将下台阶跟进到掌子面，再转换为短台阶开挖，仰拱开挖施工亦同时跟进；小金口端右线则必须先进行仰拱开挖施工，明洞施工和二次衬砌同时跟进，以保证洞口的安全。
凌坑端左线先将下台阶跟进到掌子面，然后转换为短台阶法开挖；凌坑端右线则必须对边坡及洞顶截水沟进行处理后，才允许进洞进行洞身开挖施工。
4.1.2、主要施工方法
本隧道工程设计、施工均以新奥法为指导原则。
根据具体情况，全隧道均采用上下台阶法开挖，无轨装运出渣。
Ⅱ、Ⅲ类围岩采用锚喷砼结合钢支撑、钢格栅作初期支护；IV类围岩采用系统锚杆网喷砼初期支护；二次衬砌采用整体模板台车一次成型。
4.1.2.1、洞口边、仰坡及明洞开挖
在作好洞顶截水沟后，自上而下开挖至起拱线标高。
在开挖过程中，按设计刷坡，边刷坡边打锚杆、挂网及喷射砼，以保证边、仰坡的稳定。
该部份工程原单位已施工完成大部份，进洞施工前必须全面检查、加固，保证施工质量和安全。
4.1.2.2、辅助工程施工
（1）、长管棚施工：
**隧道四个洞口长管棚原施工单位已施工完成。
进场后我们据开挖实际检查，如有侵入开挖轮廓，将请各方研判后决定是否采取加固措施。
（2）、超前小导管施工：
在长管棚覆盖范围结束前1m，在仍存在I类围岩的右线出口，每二个开挖循环（1.5m）设置一环超前小导管。
超前注浆加固拱部周边围岩。
（3）、超前锚杆施工：
II、III类围岩段每二个开挖循环（2m）设置一环超前锚杆。
防止开挖过程中围岩坍塌。
4.1.2.3、I、II、III类围岩段施工方法
**隧道左线II类围岩段长110米，III类围岩段长147米，右线I类围岩段长70米，II类围岩段长96米，Ⅲ类围岩段长103米。
I、II、III类围岩段约占全隧道总长的60%。
I、II、III类围岩开挖采用超短台阶法，施工时用人工开挖或人力风钻钻眼，非电毫秒雷管弱爆破，挖掘机扒渣，装载机出渣，台阶长3-5m，开挖后应紧跟初期支护。
初期支护设置钢拱架或钢格栅、锚杆、挂钢筋网及喷射砼支护，锚杆尾端与钢拱架焊接，并进行注浆锚固。
开挖预留变形量按I、II类围岩15cm，III类围岩10cm考虑，在施工中通过实测资料积累分析再对预留量作调整。
下台阶开挖完成40m后，左右两侧交错开挖仰拱，随挖随作仰拱及仰拱充填。
4.1.2.4、IV类围岩段的施工方法
**隧道IV类围岩段约占全隧道总长的40%。
为减少工序转换，保证开挖质量，给初期支护、贴挂防水板创造有利条件及控制工程成本，根据地层特点并结合机械配置情况，决定采用上下台阶法开挖。
初期支护IV类围岩采取系统锚杆、网喷砼。
4.1.2.5、二次衬砌施工
整座隧道二次衬砌砼采用整体模板台车一次成型。
具体步骤：
（1）、首先作好边墙基础，准确设置模板台车“限位台阶”，然后左右两侧交错施作仰拱及仰拱充填砼
（2）、安设防水卷材、软式透水管等防排水设施。
（3）、按设计净空安装整体模板台车，锁定位置。
模板按每衬砌循环长度8米。
做好交通工程预埋件、预留洞室设置及检查工作。
经检查，确认模板台车安装在平面、高程及设计净空方面均正确无误后，开始浇筑二次衬砌砼。
（4）、砼拌制必须严格按监理工程师批准的配合比进行施工。
（5）、砼入模必须两侧对称并分层进行，每层高度以30至50厘米为准，层层振捣密实。
（6）、在每环拱部砼的端面要按照设计制作挡头板，预留止水条槽口以保证止水条的安装质量，同时保证施工逢端面整齐。
（7）、在砼浇筑过程中设专人随时检查拱架是否变形，模板、挡头板是否漏浆等。
如有，要及时处理，以保证砼内实外光。
4.1.2.6、施工通风
隧道施工作业环境较差，空气无法对流，爆破作业后的粉尘及出碴内燃运输机车的废气，形成相当大的污染，需大量供风以保证施工作业人员安全。
由于隧道短，开挖断面较大,每洞口配备一台DKJ-N010轴流式通风机，采用压入式管道通风，通过通风管把新鲜空气送到掌子面，污浊空气则通过对流方式排出洞外。
通风布置示意如下图所示：
轴流式风机
4.1.2.7、施工排水及防水
（1）、施工排水
**隧道小金口端在-0.5%的下坡路线上。
凌坑端两洞口可利用顺坡自然排水;小金口端施工为反坡段施工,于隧道贯通之前,视具体情况每50m挖集水井汇集开挖作业面间的积水,另需随作业面推进开挖作业面临时集水坑,用潜水泵抽排至附近集水井内，集中排出洞外。
同时为保证正常施工，必须采取以下有效排水措施：
①、做好隧道洞口的排水设施，设置排水沟，边、仰坡顶天沟，截水沟应确保截引地表泾流，出水口要妥善处理，防止顺坡面漫流。
2、洞内水沟随着掘进一起筑成，并设置集水井，安设自吸泵，以便及时排除积水。
③、在掘进作业时，如遇涌流或大面积渗水带，为减轻排水压力，保护水资源，及时采用双液注浆封堵。
④设专人负责排水系统，加强对设备的维修和养护，及时延伸管路。
（2）、施工防水
本隧道防水采用双层防水系统，即复合防水卷材和B6防水C20砼衬砌。
同时按设计安装纵向、横向软式透水管与两侧排水沟接通，堵排结合，
①、柔性防水
a、采用复合防水卷材时，应在初期支护基本稳定后，在拱部和墙部按环状铺设，喷射砼表面不得有锚杆头或钢筋断头外露，对凹凸不平部位应修凿、喷补，使砼表面平顺，局部漏水处应进行处理，即设软式渗透小管把水引至边墙排水沟。
b、铺设复合防水卷材地段距开挖断面不应小于爆破所需安全距离。
二次衬砌浇筑砼时，不得损坏复合防水卷材。
c、在二次灌筑砼前，应检查复合防水卷材的密贴情况，搭接质量等，填写质量检查记录，经质量管理工程师批准后，才能继续施工。
d、防水卷材用垫圈和绳扣吊挂在固定点上，其固定点间距，拱部为0.5-0.7米，侧墙为1.0-1.2米，在凹凸处应适当增加固定点，以利灌注砼时板面与喷面密贴。
e、防水板环间采用焊接，搭接宽度不小于10cm，焊逢宽不小于2.5cm。
②、刚性防水
采用物理方法增加砼密实度，使之达到B6设计抗渗等级要求。
4.1.2.8、预埋件、预留孔洞施工安排
结合交通工程图纸，在前期施工时做好施工安排。
4.1.2.9、施工测量与量测监控
1、施工测量
隧道施工测量是隧道施工过程中不可缺少的一环，这项工作进
行的好坏，直接影响到隧道能否按规定精度贯通和施工放样的准确程度。
（1）洞外控制测量
我公司在进场和交接桩以后，组织测量技术力量对设计单位提供的平面控制网和高程控制网进行复测，洞口点准确设置。
外业工作完成以后，对观测数据进行初步处理，并按要求进行平差计算和进洞关系计算，然后报监理工程师批准后使用，以确保隧道的施工精度。
（2）洞内控制测量
洞内平面控制测量主要采用导线测量。
由于隧道很短，洞内不考虑设置导线点，放样使用的置镜点每50m设置一个。
1、洞内平面控制点的选点、埋石
洞内控制点应选在通视良好，顶板或底板岩石坚固的地方，以使工作安全和控制点便于保存。
洞内导线点兼作水准点使用，埋石方法、要求与洞外导线点相同。
由于洞内施工和运输特别繁忙，光线较差，露出地面的标志易被破坏，导线点选择在中线的一侧，标石顶面应埋入地下10~20cm处，以坚固稳定、便于利用为原则，上面盖上铁板或厚木板，并注意不要压在金属标志上。
埋石后，在边墙上以红油漆作为标志，标明点号、里程等，并以箭头指明埋点位置。
2、洞内导线测量
洞内导线测量全部由全站仪完成，其施测方法与洞外相同，但由于洞内测量条件恶劣，为了减少折光误差的影响，应尽量选择在较凉爽的夜间和阴天进行，测站和目标都要严格对中，同时可以采用两次照准，两次读数的方法，减弱仪器、觇标置中和照准读数误差。
③、洞内高程控制测量
A、洞内水准测量精度
地面与地下控制测量对贯通误差的影响，采取等影响分配原则，公路隧道的贯通限差为70mm，其中误差为35mm，则洞内高程贯通中误差为mh=0.71×35=24.8mm，由于水准线路小于5Km，采用等外水准测量即满足精度要求。
B、洞内水准测量施测
a、洞内水准测量利用平面控制点、主要导线点设置为永久水准点，施工导线点设置为临时水准点。
b、洞内水准点在隧道未贯通之前，只能布设支水准线路，为增加检核条件必须进行多次观测和往返观测。
c、随着隧道的掘进和水准点的延长，为满足施工放样和贯通精度的要求，先设置较低精度的水准点在施工导线点上，然后设置精度较高的水准点在主要导线点上。
d、由于洞内通视条件差，仪器到水准尺的距离不应超过50m。
C、洞内测距三角高程测量
洞内测距三角高程测量在全站仪导线测量时一并完成，即导线水平角测量，导线边长测量和导线高差测量一并完成。
为了减少测量误差积累，导线点高程的传递通过主导线进行，施工导线点高程则由其附近的主导线点对其观测求得。
④、洞内中线测设
在隧道开挖初期，以洞口控制点为依据，放样临时隧道中线，指导隧道的开挖方向。
当隧道掘进到一定距离，洞内控制点逐步建立以后，再测设正式中线点指导隧道的衬砌施工。
由于隧道位于平曲线上，临时中线点每5-10m设一点；正式中线点每50m设一点。
中线的测设可用极坐标法进行，为防止错误和提高精度，应以分中法测设中桩桩位。
⑤、洞内其它结构物的测设
洞内水平横洞、排水沟及其它结构物的测量放样，可根据这些结构物与中线的相对位置和设计高程进行测设。
（3）隧道贯通误差的测定与调整
当隧道相向开挖到贯通面时，由于受到测角、量距、水准测量等误差的联合影响，线路在中线与高程两方面均会产生实际贯通误差。
为了保证线路中线平顺、断面尺寸与衬砌准确以及行车安全，必须进行贯通误差调整。
1、隧道贯通误差的测定
在隧道贯通面任取一临时点E，分别由相向的两条导线附近的控制点测定该点的坐标，得两组坐标值（XE1，YE1），（XE2，YE2），由两边水准点测定E点高程为HE1，HE2。
由此△S=[（XE2-XE1）2+（YE2-YE1）2]1/2即为平面实际贯通误差。
导线点N左
导线点N右
β
临时点E
贯
通
面
设贯通面的方位角为αF，则实际横向贯通误差为│△S.Cos△α│,实际纵向贯通误差为│△S.Sin△α│,其中△α=αF-arctg[（YE2-YE1）/（XE2-XE1）],而HE2-HE1为实际竖向贯通误差.
2、隧道贯通误差的调整
A、平面位置调整
**隧道位于平曲线上，因此，由曲线两端向贯通面按长度比例进行调整。
由于调整只能在未二次衬砌段进行，调整长度将由未衬砌段长度确定,一般取100m。
B、高程调整
隧道贯通点附近水准点高程，采用由进出口分别引测的高程平均值作为调整后的高程，其它各点按水准线路的长度比例分配，调整后作为施工放样的依据。
2、监控量测
光爆、锚喷、量测是新奥法施工的核心，为验证初期支护设计的合理性，指示施作二次衬砌设计参数及提供安全信息处理等。
进行监控量测十分必要。
必测项目的施测、资料整理、信息传递等由专人负责。
选测项目则根据工程实际需要随时安排。
量测的重点以I、II、III类围岩段为主。
（1）、地表下沉观测：
在隧道埋深小于30m的范围内，于开挖掌子面前方30m处，每10m布置一个检测横断面。
每一横断面内按4m间距，从隧道中心开始每侧各测7点。
（2）、净空变形量测：
量测断面按I类围岩每10米一个；II类围岩每15米一个；III类围岩每20米一个；IV类围岩每50米一个。
必要时适当加密。
其测点布置视施工方法而定，台阶法开挖于拱顶、拱腰、墙部共测五点（即拱顶下沉1点，水平收敛2对）。
（3）、量测频率：
视量测断面距开挖作业面的距离S而定，即S<15m，2次/d；S<30m，1次/d；S<75m，1次/2d；S>75m，1次/周。
（4）、量测起始时间：
地表下沉观测必须在洞内开挖作业面前方30m的相应里程开始；净空变形量测应在开挖爆破后设点，于24小时之内量取初始读数。
（5）、量测终止时间：
地表下沉观测，到仰拱施作完毕为止；净空变形量测到施作二次衬砌时为止。
（6）、量测方法：
地表下沉及拱顶下沉，用精密水准仪取绝对或相对高程，记录每次成果以作比较；水平收敛量测，用收敛仪测取每对测点之间的相对距离，根据每次测得结果,把信息反馈给技术主办工程师进行比较。
（监控点和布置图及控制测量项目及方法见图14、15、16）
4.1.2.10、隧道施工遇坍塌等紧急情况的处理措施
隧道通过断层、地下水发育，渗漏等明显地段容易发生塌方，但塌方是有预兆的。
在施工中应加强地质核对和量测，以提前发现。
贯彻“安全第一，预防为主”的原则，制定具体措施，备足所需器材，一般在这类地段及遇坍塌后按下列内容进行预防和处理：
①、把每循环进尺尽量缩短，以减少围岩的暴露时间。
②、每次爆破尽量多打眼少装药，以减少对围岩的扰动。
③、用锚杆、管棚等超前进行支护或超前预注浆对开挖的危险段进行加固。
为防掌子面坍塌，喷射砼应紧跟开挖作业面，及早封闭岩面，必要时用喷砼封闭掌子面。
增加支护结构的强度、密度。
加大量测频率，以量测数据来判断洞室安全稳定状况，修正初期支护参数。
缩短二次衬砌的循环长度，衬砌尽量紧跟开挖，以保证衬砌及时快速。
根据实际需要，对设计规定的仰拱，可在二次衬砌边墙之前
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