董家堰2#隧道项目施工设计方案1.docx

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国道主干线贵阳绕城公路西南段

第四-2合同段（K15+830—K16+460）

董家堰2#隧道

施工组织设计

编制：

杨刚 梁新立 复核：

缪祥志 审核：

杨 刚

贵州省公路工程总公司

贵阳绕城公路西南段第四-2合同段项目经理部

目 录

一、工程概况……………………………

二、编制依据……………………………

三、主要工程数量………………………

四、总体施工组织方案…………………

五、主要施工技术方案…………………

六、难点路段施工………………………

七、施工注意事项………………………

八、安全保证体系、措施及应急预……九、质量保证体系及措施………………

十、施工环境保护措施…………………

一、工程概况

1、主要技术标准

本隧道按高速公路标准设计，采用的技术标准如下：

1.1设计速度

设计速度为100km/h；

1.2隧道建筑界限

隧道设计为连拱隧道，隧道单洞净宽为10.5m、内轮廓净高为7.10m、建筑界限高度为5.0m；

1.3设计荷载

隧道洞内路面设计荷载采用的是公路——Ⅰ级标准；

2、区域内的地形、地质、水文条件

董家堰2#隧道隧址区处于剥蚀构造地貌，隧道进口端山坡的自然坡度约为25℃，属于同向缓倾斜坡，出口端山坡坡度为40℃，自然坡向与岩层倾状相反，进出口海拔高度分别为1125.00m、1137.00m；隧道地表最高处位于民院水厂内，海拔为1154.00m，最大埋置深度为28.20m。

根据设计提供的钻孔揭示以及工程地质调绘来看。

隧址区域地层主要由第四系全新统残坡积红粘土和三叠系中统花溪碳酸盐岩组成；按照风化程度将中三叠系地层分为强风化白云岩和弱风化白云岩两类，局部地段可以看见有泥岩夹层出现。

隧道明洞部分：

上部主要覆盖硬塑状、且具有弱膨胀性红粘土，红粘土地层下由强风化薄层向中层过渡的白云岩组成，岩体比较破碎。

隧址区位于扬子准地台川黔经向构造体系之南侧，地质构造属于贵阳复向斜西翼部单斜构造，岩层产状多为80°

∠55°，区域内的主要断层有南北向、北东向、东西向三组；隧道经过的地段未发现深大断裂直接通过，属于构造相对稳定的区段。

通过《中国地震震动参数区划图》

该区域地下水主要为碳酸盐岩岩溶水，富水性非常不均匀，贼存形式有很大差异，化学成份为HCO3-CaNa型水，埋深在18～30m之间，随季节性变化较大，主要来源由大气降水的渗入进行补给，对钢结构和混凝土没有腐蚀作用。

从地层岩性和隧道围岩级别划分来看；隧道区的岩石

节理裂隙较发育，裂隙面附着紫红色次生粘土矿物，岩体层间结合差，多有分离体出现，总体来说围岩稳定性差。

通过地表多处出露的基岩以及隧道经过区来看，区域内未见滑坡、崩塌等不良地质现象，山体比较稳定。

董家堰2#隧道起点位于贵州民族学院银辉山庄南侧，桩号为K15+830；向西下穿民院水厂及部分民用建筑物，止于贵州万达客车厂北侧山腰，终点桩号为K16+460，全长630m。

由445m明挖隧道和185m暗挖隧道两部分组成。

隧道穿过的区域民房较为集中，房屋结构为砖混类型，抗震能力较弱；且民院水厂在隧道施工期间必须保证其正常运营。

因此，施工期间确保地表建筑物的安全是决定隧道工程施工顺利展开的关键。

3、气象条件

本隧道区域属于中亚热带季风湿润气候，具有冬无严寒、夏无酷暑、雨量充沛、无霜期长等特点；最高气温35.4℃、最低气温-9.5℃，年平均气温15.3℃；每年的一月为最低气温月，月均气温为5℃；多年平均降雨量为1197㎜，年无霜期多达270天，全年均适宜施工作业。

4、施工条件

董家堰2#隧道靠近花溪大道，沿途村镇交通发达、通讯、供电、施工用水极其方便，生产、生活物质可就近于贵阳采购。

因隧道穿越董家堰村民组、民院以及比邻万达客车

厂，给施工带来了极大的不便。

通过对沿途出露的岩石进行调查，且结合试验结果来看，合同段内的地材能满足隧道施工的需要。

二、编制依据

1、贵阳绕城公路西南段第四-2合同段《两阶段施工图设计》。

2、招标文件、补遗书以及合同谈判中承包人的有关承诺。

3、现场调查资料。

《公路隧道施工规范》（JTJ042-94）

5、我公司长期在公路隧道施工中的技术力量、设备能力以及丰富的喀斯特地形、地貌中的隧道施工经验。

三、主要工程数量

主要工程数量见下表：

主要工程数量表

单

名称 数量

位

名称

单位

数量

洞身开挖 m3 293122

φ42*3.5㎜小导管

m

28483

喷射混凝土 m3 3584

120工字钢

m

254176

C40砼 ㎡ 10710

116工字钢

㎏

30103

C25砼 m3 24716

114工字钢

㎏

6060

C15砼 m3 6770

EVA防水板

㎡

29373

I级钢筋 ㎏ 350508

无纺布

㎡

50235

II级钢筋 ㎏ 378727

SJ-1防火涂料

㎡

17388

R25N注浆锚杆 m 36956

24³6㎝瓷砖

㎡

7686

四、总体施工组织方案

a）施工组织目标：

创一流服务，建优质工程；

b）施工工期安排：

计划工期17个月，施工时间为2007年4月

10日至2008年9月10日；

c）工程进度安排：

见施工横道图；

d）人员安排及机械设备配置。

劳动力使用计划表

名称

数量（人）

名称

数量（人）

管理人员

4

喷射班

36

技术员

2

钢筋班

16

质检员

1

二衬班

32

测量员

2

电工

4

开挖班

40

机修班

12

立架班

26

杂工

10

名称挖掘机装载机

强制式砼拌和机

微机配料机砼喷射机模板台车

轴流式通风机

施工机械设备使用计划表

单位

台

数量

2

型号及规格

小松

台

1

ZL30

台

2

HS650

台

1

lcs-800c

台

8

CP-9

台

2

ZJ100

台

2

TZ100

20m3

台

2

CB1000

台

2

20001

台

2

800A

台

4

500A

台

2

GT4-14

台

2

GW6-40

台

2

GQ40

台

40

YT28

台

2

HBT60

台

2

ZJB-3

台

12

1.5t以内

台

2

台

2

120KW

台

4

电动空压机

台

3

变压器

低压开关柜交流电焊机交流电焊机钢筋调直机钢筋弯曲机钢筋切断机风动凿岩机砼输送泵锚杆注浆机自卸汽车自动热融机柴油发电机

污水泵

4.1、施工准备

1）、技术准备：

合同段已组织相关工程人员认真学习、复核施工设计图表、文件，充分领会设计意图。

熟悉施工技术规范，作好现场调查；认真复测，作好控制桩的敷设、保护，并对高级导线点，水准点进行复测，完善测量体系，供施工及检测使用。

根据设计文件提供的资料，做好相关试验，对用于构造物的砂、石等原材进行材质试验以及砂浆、砼配合比试验。

其有关试验项目按招标文件中的《技术规范》有关规定和试验规程进行。

2）、工程准备:

①、临时便道已修建完工并能满足隧道施工要求。

进口受地形条件限制，暂时不布置施工场地。

待出口段路基施工完成后，进行施工场地布置。

具体情况见平面布置图。

②、基础试验：

相关试验人员进场后，建立了工地试验室，已做好有关土工试验及砂浆、砼配合比试验，并报请监理工程师审核批准。

③、供水、供电方式：

隧道施工供水高位蓄水池修建在K16+250左侧山坡上，蓄水量在300立方米左右。

以供开挖和二衬混凝土的施工。

a、隧道高位蓄水池高出洞顶40米，以满足施工用水水压要求。

b、水池的输出管设总闸阀，干管每隔100—200米安装闸阀一个，以便控制和维修管道。

c、洞内管道前端至开挖面，应保持30米的距离，用直径50毫米高压软管接分水器，预留异径三通，供水软管距工作面的长度不宜超过40米。

d、施工用电设施的安装：

由于本合同段内有国家电网通过，施工用电主要依靠供电部门供给，搭接临时电线，在隧道出口配备

400KVA变压器两台；同时自备120KW发电机2台，作为备用电源。

隧道内施工用电，按以下原则安排：

洞内施工用电采用三相四线系统供电，电线固定于成洞地段右侧边墙上部。

洞内施工照明线路的电压，必须符合下列规定：

成洞地段采用额定电压为220V、作业地段额定照明电压为36V。

隧道作业地段必须有足够的照明。

成洞地段每隔10米设挂灯，

电线必须悬挂于指定高度和安全位置处。

○4、隧道通风

隧道左右幅出口端采用压入式通风，风机功率均为55千瓦。

通风系统布置的特点是：

a、风机必须与洞口保持足够的距离（一般风机距洞口10米），以避免洞内流出的污浊空气重新流入，形成部分循环风。

b、风管悬挂在洞壁拱腰部，距地面3—4m。

优化匹配

通风系统设计的基本目的是正确选择通风设备、布置通风系统，使系统性能合理匹配，实现安全、经济、有效运行。

本隧道采用软管通风技术，采用密封性能好的Φ1000mm特制通风软管按百米漏风率2.0%，摩擦阻力系数2.9³10-3kg/m3，风机工作量为300m3/min、风压为3450Pa，掘进长度200m时工作面新鲜风可达270m3/min。

防漏降阻是实现良好通风的技术关键，为使百米漏风率和通风阻力系数达到系统设计要求，采取如下技术措施：

a、选择优质风管材料：

选用长丝涤沦纤维做基材，压延PV塑料复合而成的增强胶布作风管材料。

b、风管管节增长到25—30m/节。

c、改革风管加工工艺：

以缝纫机扎制结合401型强力胶手工粘

接。

d、改进风管联接形式，确保风管在同一高度上，避免因风管自身出现的褶皱和不合理的转角而增大通风阻力。

e、提高风管安装质量，加强通风系统的维护管理，保持通风系统良好的工作状况，特别是长距离的软管，更需要经常检查、修补、调整、更换。

○5、施工排水

出口为下坡成洞，生产废水及隧道涌水可能通过隧道两侧边沟向掌子面汇集，因此在掌子面附近设置集水坑，利用污水泵排入洞外沉淀池，经沉淀后将污水排入地面排水系统。

○6、洞内管线布置（见图）

○7、工程材料的供应方式：

A、砂、石料主要采用K16+400料场所自采的砂石料。

B、外购材料根据招标文件的要求，钢材、水泥、火工材料、木材等由业主指定厂家，项目经理部将按业主的要求经招投标后统一购进，设置材料库房，确保库存材料充足以保证施工的连续性。

第4-2合同段主要材料使用计划表

序号

材料名称

单位

数量

来源

备注

1

钢材

T

2343

外购

2

水泥

T

19500

外购

3

木材 M3 150 外购

4

块片石

M3 10000

自采

5 碎石 M3 28000

自采

6 砂 M3 19500

自采

7

炸药

T

1500

外购

8

锚杆

M

75000

外购

9

柴油

T

2500

外购

C、施工场地布置

①、弃渣场地及卸渣道路的布置：

详见施工平面布置图。

②、临时房屋和生产设施的布置：

详见施工平面布置图。

③、大宗材料堆放：

建立专门的水泥库房、炸药库房；搭设临时库房堆放钢筋、锚杆锚具及其它材料。

④、生活及办公房屋的布置：

生活及办公房屋的修建布置于

K16+470～K16+540路基右侧，目前已基本布置完成。

详见施工平面布置图。

五、施工技术方案

进洞方案及洞口工程施工方案：

本隧道计划采用单向掘进，边仰坡处理完毕后，由隧道出口进洞。

隧道施工按新奥法进行组织，隧道的出渣、进料采用无轨运输方

式；实施掘进（钻、爆、）、出渣（装、运）、锚喷（拌、运、锚、喷）、衬砌（拌、运、灌、捣）等四条机械化作业线。

采用平行流水作业方法，分别安排隧道专业施工队，由出口中导洞优先进行施工，待中导洞贯通，且中隔墙混凝土浇注完毕，强度满足要求后；在出口端左右线安排2个隧道专业施工队进行施工作业。

左右线掌子面之间的施工间距不小于30m。

施工中严格遵循“管超前、浆严注、短进尺、弱爆破、少扰动、早锚喷、强支护、早成环、紧封闭、勤量测”的原则，根据现场监控量测结果及时修正设计参数、调整施工方案并指导隧道施工。

洞身开挖时，对Ⅲ级、Ⅳ级围岩采用短台阶法进行施工；Ⅳ级、

Ⅴ级浅埋围岩地段则采用侧壁导洞结合短台阶法进行；整体式液压衬砌台车进行二衬施工。

明洞（含洞口）开挖方案：

采用先支护后开挖方法施工，要从上至下分层开挖与支护。

明洞边坡、洞口仰坡采用锚杆、钢筋网、喷射混凝土防护，明洞挖方在满足机械作业的条件下，使用挖掘机开挖，装载机配合自卸车装运弃碴运至指定弃碴场，人工辅助修坡。

不能直接用机械开挖的次坚石采用浅眼定向弱爆破，人工辅助机械装运弃方。

出口进洞首先采用小导管超前支护。

但由于出口围岩覆盖层较薄，围岩风化严重，节理裂隙发育，容易产生坍方，为安全起见，建议在进洞时尽量避免爆破作业，“能挖免爆”确保围岩稳定。

2

3

6

注：

1.上台阶环形开挖2.上台阶初期支护3.核心土开挖4.下台阶开挖5.下台阶初期支护6.仰拱开挖7.仰拱砼及回填8.二次衬砌

1、明洞开挖、防护及衬砌

1²1明洞开挖及防护

由于明洞距离居民区以及石油管道较近，明洞开挖时采用浅眼微差分段分层开挖方法，坡面进行光面爆破，且边开挖边防护，分层（台阶）高度不超过2米，开挖后立即施作锚杆并进行挂网、喷浆防护。

一个台阶处理完毕后方可进行下一台阶施工。

（1）边坡、仰坡自上而下分层开挖，施工机械以挖掘机为主，尽量少采用爆破，保证不扰动原地层；洞口场地用装载机辅以推土机整平压实；遇坚硬石质地层人工钻眼爆破，运输采用自卸车，挖方弃往指定的弃碴场。

明洞段开挖将充分考虑洞内施工需要，合理布置修建供风、供水、供电设施及材料堆放场地和机械停放场地。

（2）边仰坡防护、边仰坡开挖按设计坡度一次到位，并及时分层进行边仰坡防护，以防围岩风化、雨水渗透导致边坡坍塌。

围岩破碎部位增设局部挂网锚喷，以稳定边仰坡。

刷坡、防护一次性做到设计标高。

（3）隧道洞门在进洞施工正常后，适时安排施工。

综合考虑地形、地质及洞口美化等条件。

进洞施工前，先将洞外排水系统做好，再行进洞，以防对洞内施工形成安全隐患。

（4）明洞浆砌片石回填砌筑严格按施工技术规范进行，施工时注意石料大小搭配、均匀合理、色泽一致，做到面平线顺，灰缝饱满，

认真进行勾缝，确保美观坚固。

（5）洞门衬砌外露采用深色板材镶面，两主洞之间外露部分采用浅色板材镶面。

立求与周边环境和谐统一。

1²2明洞

1.2.1明洞基础施工

①、明洞边墙基础必须坐落在稳固的地基上。

遇有地下水时，须将地下水引离边墙基础。

②、明洞小边墙基底应垂直路线方向挖成不大于5%向外的斜坡。

如基底松软，可用桩基或加固地层等方法处理，以提高基底的抗滑力和承载力。

③、凹形地段或外墙深基部分，施工时本着先难后易的原则，可

先开挖、砌筑最低凹处，逐步向两端进行，以确保基础施工期间的工程质量。

④、边墙基础挖至设计标高后，核对地质承载力是否与设计要求相符。

⑤、若地基承载力不足时，可考虑采用扩大基础或桩基础进行地

基加固。

⑥、明洞开挖采用全段面明挖法，若施工需要或工程师要求，也可采用拱上明挖拱下暗挖法进行开挖施工，无论哪种方法开挖，均严格控制爆破药量。

⑦、明洞开挖前，预先做好洞顶防水、排水设施，防止地面水冲刷而招致边坡、仰坡落石、塌方。

1.2.2边墙施工

①、当边墙与扩大基础同时施工时，拱座预埋横向钢筋拉杆。

②、采用特制边墙钢带、组合钢模立外墙模型、泵送砼灌注边墙时，灌注时其模板支撑必须牢靠，防止跑模造成砌衬侵入建筑界限。

1.2.3防水层及拱顶回填与拆除拱架

①、防水层的铺设方法按设计要求进行施工，从两侧拱脚自下而上向拱顶方向进行。

防水板下面铺设无纺布，衬垫为梅花形布置，间距0.8³0.8米，防水板接缝采用自动热融机进行双焊缝焊接。

②、墙背与拱顶回填：

待混凝土达到设计强度后，即可进行回填。

在回填前先作好纵向盲沟；当超挖较大时，用与围岩强度等级相同的混凝土回填，回填时与坡面接触处挖成不小于0.5m的台阶并用粗糙透水材料填塞以增加摩擦力保持稳定。

拱部回填对称分层夯实，每层厚度不宜大于0.3m，机械回填时，必须在人工回填至拱顶不小于1m后方可使用机械回填。

拱背需作粘土隔水层并保证与边坡、仰坡搭接良好、封闭密实。

③、拆除拱架：

待混凝土达到设计强度的70%后，才能拆除拱架。

采用土石方机械填筑时，须待拱顶回填完成后方能拆除。

1.2.4保证措施

①、砌前要复测中线、高程，边墙，拱圈放样立模时应预留施工变形量，以保证衬砌不侵入建筑限界。

②、大跨度拱架采用5段组合拼装，螺栓连接牢固，用钢管脚手架加固大跨度拱架，使大跨度拱架有足够的稳定性。

③、明洞拱圈按断面要求制作定型堵头模板和外模，随着灌注逐步向上安设；除临时支撑外，还必须将外模板拉紧固定，避免爆模而出现的质量安全隐患。

④、采用跳槽灌注拱圈、边墙应加设钢筋，拱圈分节处预留钢筋接头，以使拱节连成整体；灌注从两侧拱脚对称不间断地灌注到拱顶。

⑤、内墙暗挖采取分段开挖分段衬砌施工，以确保大跨度拱部的

稳定。

⑥、拱墙施工缝除接插钢筋外，对接头部分的砼要凿毛冲冼，保证砼间连接牢固。

⑦、仰拱及填充施工后，方可进行二衬浇筑，保证建筑物稳定。

1.2.5明洞施工工艺构图（如下图）

合格

2、洞身开挖

2²1、Ⅲ级、Ⅳ围岩施工方法

施工顺序对于III级、Ⅳ级围岩地段由于岩裂隙较发育，为避免爆破时地震波对地表建筑物及围岩的影响，以及有效提高爆破能的利

用，故采用短台阶开挖法进行施工，其爆破使用“减小地震波控制爆破”技术。

Ⅲ级、Ⅳ级围岩段开挖工序：

采取上、下台阶进行，下台阶落后上台阶5~10米，采用毫秒微差光面爆破技术确保围岩面的爆破效果，每循环进尺控制在1.2m左右。

上、下台阶的初期支护必须紧随开挖面。

具体内容如Ⅲ级、Ⅳ级围岩施工工序图。

㈡作业循环

Ⅲ级、Ⅳ级围岩施工程序

开挖和二次衬砌可同时不同段进行施工，影响工期的作业主要为开挖、初期支护，二次衬砌总体不影响工期。

开挖及初期支护每循环进尺1.2米，每循环作业时间为18h。

①开挖及初期支护循环时间见下表（每循环进尺1.2米）：

序号

工序名称

上断面（h）

下断面（h）

1

测量放线

0.5

0.5

2

钻孔

1.5

1.0

3

装药

1.0

0.5

4

爆破通风

0.5

0.5

5

清理危石

0.5

0.5

6

装渣运输

1.0

1.0

7

初喷混凝土

0.5

0.5

8

锚杆

1.5

1.0

9

钢拱架

2.0

2.0

10

复喷混凝土

1.0

0.5

11

合计

10

8

②二次衬砌（每循环9米）：

序号

工序名称

工作量及进尺

循环时间（h）

备注

1

检测断面

0.5

2

挂无纺布及防水板

2.0

3

立模

衬砌长度9.0m

1.5

4

泵送混凝土浇筑

8.0

5

养护及脱模

24.0

6

合计

36.0

2²2、Ⅲ、Ⅳ级围岩段主洞爆破设计：

该段围岩稳定性较好，固此采用短台阶上下导洞法施工；断面面积为83m3，上导洞拟定的开挖面积为5㎡，下导洞为33㎡，单位综合用药量q取0.94㎏/m3,每延米炮眼用药0.65㎏/m,装填系数a=0.65，总炮眼数 N=0.0012³ qs/a/d2=0.0012³ 0.94³83/0.65/0.0322=140.7，取141个。

上导洞布置眼数为85个，下导洞为56个。

光爆参数：

周边眼间距E=50㎝，抵抗线W=62.5㎝，装药集中度为0.25㎏。

部

炮眼类别

炮眼 炮眼

单孔药量

炸药总重

装填系数

Ⅲ、Ⅳ级围岩段主洞爆破参数表

位

上

辅助眼

部

断面

下

部断

面

深度

个数 （kg）

（m）

卷/

眼

kg/

眼

掏槽眼1、2

1.8

6

7.65

1.14

6.84

0.85

3~7

1.5

45

6.00

0.9

40.50

0.80

周边眼8

1.5

28

1.87

0.28

7.84

0.25

底板眼9

1.5

6

6.37

0.95

5.7

0.85

小计

85

60.88

掘进眼10～14

1.5

41

6.00

0.90

36.90

0.8

周边眼16

1.5

5

1.87

0.28

1.4

0.25

底板眼15

1.5

10

6.37

0.95

9.5

0.85

小计

56

47.80

总计

141

108.68

Ⅲ、Ⅳ级围岩段主洞炮眼布置

本开挖法，洞身拱部约超前5—10米，以满足新奥法施工的需要，在洞身开挖的正面，始终保持一个5～10m的短台阶。

其拱部采用光面爆破，边墙采用预裂爆破。

钻眼采用手持凿岩机，以自制简易台车作为工作平台。

2²3Ⅳ级、Ⅴ级浅埋围岩施工方法

IV级、Ⅴ级浅埋围岩段均采用侧壁导洞与上下台阶法相结合进行开挖，初期支护综合锚杆、挂网、钢支撑、喷射混凝土进行。

（一）施工顺序（如下图）：

IV级、Ⅴ级浅埋围岩段单循环施工工序

IV级、Ⅴ级浅埋围岩自稳能力特差，因此采用侧壁导洞结合短台阶法进行开挖；采用本方法施工能够使开挖断面小，确保围岩的自承力；减小振动波对地表建筑物的危害，提高围岩光爆效果，节省炸材使用量；爆破后，立即进行掌子面及周边找顶，清除危石。

初期支护必须紧随掌子面。

及时封闭围岩，从而提高施工安全系数，降低施工成本，形成良好的工作循环；做到安全、文明施工。

㈡、作业循环

开挖和二次衬砌可同时施工，开挖及初期支护每循环进尺

0.7~0.75米，每循环作业时间为18h。

每天进度0.7~0.75米。

开挖及初期支护循环时间见下表（每循环进尺0.7~0.75米）：

序号

工序名称

时间（h）