大秦岭隧道进口贯通方案.docx
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大秦岭隧道进口贯通方案
大秦岭隧道进口贯通方案
一、编制目的
确保工程施工进度顺利进行，质量达到设计及规范要求，防止及减少安全事故的发生，使施工投入更加合理，同时保证合同工期。
二、编制依据
（1）《新建铁路西成客运专线指导性施工组织设计》
（2）《中交二航局西成客专项目部实施性施工组织设计》
（3）《新建铁路西成客运专线隧道施工图及相关标准》
（4）国家、铁路总公司现行客运专线施工、验收标准及相关的质量、安全规程等。
（5）《铁路混凝土工程施工技术指南》（铁建设[2010]241号）
（6）《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（10424-2010）
（7）《高速铁路隧道工程施工技术规程》（9604-2015）
（8）《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（10753-2010）
（10）现场实际调查获得的相关资料，大秦岭隧道现有的施工机械、施工工艺及管理水平等。
三、施工概况
1、工程概况
大秦岭隧道位于西安市户县涝峪乡和安康市宁陕县新场乡，以秦岭东梁山岭脊为界，岭北属涝峪乡管辖，岭南属新场乡管辖。
隧道范围平均海拔1300~2638m，洞身地表起伏较大，地标自然坡度30~60°，山高坡陡，基岩裸露，沟壑纵横，地形复杂，植被茂密。
隧道起讫里程85+5338100+378.99，总长14845.99m，最大埋深1185m。
隧道进口端1359.452m位于7000的曲线上，97+468.48798+859.779段位于8000的曲线上。
隧道以25.00%0上坡进洞至99+450里程后以1.00%0下坡出洞。
隧道进口位于桃园沟南侧山坡，有简易土路通过，出口位于菜子坪林场北河左岸山坡，出口下方有林场公路通过，交通条件良好。
2、施工情况
本隧道Ⅲ级围岩采用台阶法开挖，截止2016年3月14日，大秦岭隧道进口施工情况如表1所示。
表1大秦岭隧道进口施工里程表
工序名称
里程
总任务
剩余任务
上台阶
87+640（87+640～660由Ⅲa变更为Ⅲb）
2164m
57m
仰拱
87+564
2164m
133m
二衬
74+502
2164m
195m
87+640～87+660段围岩级别为Ⅲ级，采用Ⅲb衬砌；87+660～87+697段围岩级别为Ⅲ级，采用Ⅲa型衬砌。
掌子面围岩为燕山期花岗岩，花岗结构，块状构造。
根据超前地质预报（）结果，87+635～87+660（25m）范围内分析为燕山期花岗岩：
灰白-肉红色，矿物成份以石英、长石为主，含少量黑云母及角闪石等，弱风化；掌子面岩体破碎，节理较发育，围岩稳定性较差。
掌子面两侧边墙岩体稳定性与掌子面相当；掌子面较湿润，拱顶偶有滴水现象。
四、隧道贯通方案
1、贯通准备
1）、单面掘进
现大秦岭隧道1#斜井西安端已停止掘进，封闭掌子面，大秦岭隧道进口掌子面施工与大秦岭隧道1#斜井西安端相距40米时，进口成都端与1#斜井西安端各设专职安全员一名，每次爆破前相互通知，接到通知后及时撤离人员及设备，在得到人员及设备撤离完毕时方可爆破。
2）、测量准备
当进口段成都端与1#斜井西安端已封闭好的掌子面5米时，停工一天，进行贯通测量，保证贯通精度。
2、贯通方案
1）大秦岭进口段成都端掌子面单向掘进，根据围岩情况决定开挖方法，若围岩完整，节理不发育，围岩情况与原设计围岩基本相同，则按照原设计Ⅲ级围岩开挖及支护方法贯通，出于安全考虑，贯通里程前后长度10米初支都将施作钢架加强支护。
2）若围岩较差，开挖面有渗水掉块现象，则立即增设拱墙I18型钢钢架支护，同时变为三台阶法进行施工。
喷锚支护紧跟开挖面及时施作，以减少围岩暴露时间，抑制围岩变形，防止围岩在短时期内松驰剥落。
三台阶等长，均保持在5m。
仰拱和二衬紧跟，以保证安全距离控制在要求范围内。
施工方法
（1）、若围岩情况符合原设计，采用Ⅲ级围岩施工方法
开挖方法：
台阶法台阶划分，上台阶范围从拱顶到隧道圆心，高7m。
下台阶从隧道圆心至边墙脚，高3.0m；施工流程图如图1所示。
图1：
Ⅲ级围岩台阶法施工流程图
隧道初期支护按Ⅲ级围岩复合式衬砌施工。
初期支护采用系统锚杆、钢筋网片、C25喷砼等联合支护形式。
支护参数见表2：
表2：
初期支护参数表
设置部位
喷射C25砼
Φ8钢筋网
锚杆
厚度（）
网格间距（）
规格
长度（m）
环ⅹ纵（m）
拱部
12
25ⅹ25
Φ25中空
3.0
1.2ⅹ1.5
边墙
12
25ⅹ25
Φ22砂浆
3.0
1.2ⅹ1.5
隧道二次衬砌按设计要求及时施作，采用仰拱、填充超前，二次衬砌紧跟的施工方案，仰拱、二衬距掌子面的安全距离见表3：
表3：
二衬到掌子面距离要求表
序号
围岩类别
仰拱
二衬
备注
1
Ⅲ级围岩
90m
120m
（2）、若大秦岭隧道进口掌子面围岩与设计不符，趋于Ⅳ级围岩，则采用以下施工方法，以确保施工安全。
开挖方法：
采用三台阶法进行施工，上台阶范围从拱顶到拱脚，高3.6m。
中台阶从拱脚到隧道圆心，高3.5m，下台阶从隧道圆心至边墙脚，高3.1m；施工流程图如图2所示：
图2：
Ⅳ级围岩三台阶法施工流
隧道初期支护按Ⅳ级围岩复合式衬砌施工。
初期支护采用I16工字钢、系统锚杆、钢筋网片、C25喷砼等联合支护形式。
支护参数如见表4：
表4：
初期支护参数表
设置部位
钢拱架
喷射C25砼
Φ8钢筋网
锚杆
厚度（）
网格间距（）
规格
长度（m）
环ⅹ纵（m）
拱部
工16
23
20ⅹ20
Φ25中空
3.5
1.2ⅹ1.2
仰拱
工16
10
20ⅹ20
Φ22砂浆
3.5
1.2ⅹ1.2
隧道二次衬砌按设计要求及时施作。
采用仰拱、填充超前，二次衬砌紧跟的施工方案，仰拱、二衬距掌子面的安全距离见表5：
表5：
仰拱、二衬到掌子面距离要求表
序号
围岩类别
仰拱
二衬
备注
1
Ⅳ级围岩
35m
90m
（3）、单面掘进过程中，需谨慎掘进，如掌子面围岩变差，趋于Ⅳ级，根据变化情况，及时报请设计单位予以设计变更，调整初支和衬砌参数，确保安全。
五、主要材料、设备使用计划及人员安排
1、主要物资供应计划
表6：
主要物资供应计划表
序号
材料名称
单位
数量
计划进场时间
备注
1
水泥
t
1334
随施工进度进场
2
粉煤灰
t
354
随施工进度进场
3
砂
m3
4052
随施工进度进场
4
碎石（5～16）
m3
2972
随施工进度进场
5
碎石（5～31.5）
m3
1616
随施工进度进场
6
圆钢φ6
t
3
随施工进度进场
7
螺纹钢Φ22
t
7
随施工进度进场
8
中空锚杆
m
1740
随施工进度进场
9
炸药
t
6
随施工进度进场
10
雷管
发
3100
随施工进度进场
11
止水带
m
2301
随施工进度进场
12
防水板
m2
6047
随施工进度进场
13
减水剂
t
17
随施工进度进场
14
速凝剂
t
7
随施工进度进场
2、主要施工机械设备
表7：
主要施工机械设备
工序名称
设备名称
机械型号
数量
计划进场时间
备注
钻孔
1、开挖台车
自制
1
已到位
2、简易台车
自制
1
已到位
3、风动凿岩机
28
20
已到位
4、风镐
10A
4
已到位
装运碴
1、轮式侧卸装载机
50C
2
已到位
2、自卸汽车
20m3
6
已到位
3、挖掘机
320
2
已到位
喷锚支护
1、混凝土喷射机
3
已到位
2、灰浆拌合机
立式
1
已到位
3、注浆泵
260/210
1
已到位
衬砌
1、砼拌合站配料机
1200
2
已到位
2、整体液压衬砌台车
1
已到位
12m台车
3、混凝土输送泵
60
1
已到位
4、插入式振动器
50
4
已到位
5、混凝土输送车
8m3
4
已到位
混凝土拌和站
砼搅拌机
500
1
已到位
配料机
800
2
已到位
施工通风及其他
1、轴流风机
110*2
1
已到位
2、柴油发电机
500
1
已到位
3、电动空压机
20m3
6
已到位
3、劳动力安排及使用计划
表8：
贯通段施工队主要人员安排表
人员及组别
人数
工作内容
现场管理人员
队长
1
施工现场、调度室、全面管理和组织施工
总工
1
负责技术管理工作
技术员
2
负责现场施工技术和质量工作
安全员
2
负责施工安全工作
材料员
1
协助施工队材料员采购材料
钻爆班
钻爆工
20
钻孔、装药、起爆、排险工作
出碴班
出碴工
8
装碴运碴（扒碴）
喷锚班
喷锚工
16
锚杆施作、挂网、立架、喷射砼
衬砌班
混凝土拌合
6
拌合混凝土、拌合机械维修、养护
混凝土输送
4
运输混凝土、运输车养修、输送泵操作及养修
混凝土工
6
衬砌台车操作、接泵管、模板施工、捣固
调度室
调度长
1
洞内、外各工序协调
调度员
2
洞内各工序协调
保障班
机修工
4
机械维修
钢筋钢架工
10
钢筋及钢架加工和运输
杂工
6
洞内外物料倒运及辅助工作
电工
2
电气设备安装、维修
供风、水工
2
高压送风、供水、通风、管理维修
合计
94
六、安全保证体系及措施
1安全保证措施
1）、贯通段施工时，爆破前与1#斜井西安端现场联系，1#斜井西安端设置专职安全员值班，疏散人员及设备。
2）、“安全第一，预防为主”指导方针，正确处理好进度、质量、安全三者之间关系，做好开挖面施工安全保证措施，杜绝塌方。
3）、在危险地段施工前必须提前做好施工方案和作业指导书，并及时交底。
4）、现场技术员必须在每个工序施工过程中进行监督，确保各种措施、技术交底的落实，保证标准化作业。
5）、制定相应危险地段施工质量安全控制制度，及相应处罚制度，严格按照设计及制定的方案施工，对不按设计和预先制定的方案施工的予以重罚。
6）、施工人员到达工作面后，应首先检查工作面是否处于安全状态。
支护、拱顶是否稳定，如有松动危石应清除并加以支护。
7）、操作人员必须互相配合，并保持必要的安全操作距离。
8）、严格遵守火工品管理和开挖爆破管理制度。
9）、洞内交叉作业频繁，现场值班队长，班组长必须留守现场，指挥各工序的正常进行。
10）、隧道即将贯通前，必须在出口端每日派2~3人巡视，拉好警戒线，保证无关人员远离隧道贯通面。
11）、加强安全设备的储备和管理。
12）、加强施工人员的安全教育培训，加强各种管理制度的落实。
13）、加强监控量测管理，及时反馈，随时掌握隧道安全情况。
14）、加强各种机械设备，焊接设备，用电设备的管理，严格执行各项操作规程。
15）、为预防隧道塌方危及施工人员人身安全，在隧道施工时设置救生管道、逃生通道和急救箱。
其中救生管道为直径100，壁厚6的钢管，法兰连接，平常作为高压水管使用，设置于隧道掌子面和二衬之间；逃生主通道采用800钢管，壁厚10毫米，连接钢板连接，同救生管道一样布置于二衬到掌子面之间；急救箱包括饮用水、面包、手电、口哨、无线对讲机和一些急救药品，固定在钻孔台车或放置在开挖作业面，随开挖面向前移动。
2安全保证体系
图3：
安全保证体系图
3监控量测方案
1）隧道围岩稳定性监测是隧道信息化施工的重要组成部分。
主要针对隧道围岩及初期支护系统的变形情况，掌握隧道在施工过程中的稳定性和安全度，同时通过掌子面地质素描及时掌握暴露出来的围岩类别状况。
通过上述监测信息为正确调控施工决策和调整、验证支护设计参数提供科学依据，确保隧道贯通段施工安全。
2）监测项目及方法
监测项目主要包括：
掌子面地质素描、净空水平收敛、拱顶下沉和地表沉降。
掌子面地质素描：
调查内容主要包括岩层产状、岩性、断层、节理及地下水情况等，采用地质罗盘人工测绘、辅以数字摄影记录方式。
净空水平收敛：
采用量测精度比较好的水平基线量测方式，仪器采用高精度的隧道收敛计，该仪器的技术指标均经过收敛计专用基线场的静、动态检测，具有很高的可靠性。
隧道收敛计的重复性指标≤0.06（99%），12m跨度位移量测的总不确定度≤0.09（99%）。
拱顶下沉：
采用水准抄平方法，基准点分别设在洞内和洞外（用于校核），视线长度一般不大于30m。
精度要求：
采用水准抄平方法进行拱顶下沉量测，其精度低于收敛量测。
根据本隧道Ⅲ级、Ⅳ级围岩变形可能达到的量级（0.5～1.0×102），本方案要求拱顶下沉的量测误差应控制在2.0以内。
地表沉降：
采用水准抄平方法，在线路外相对基准点设站观测进口浅埋段拱顶地表沉降情况。
视线长度一般不大于30m。
精度要求：
控制在2.0以内。
3）断面及测点布置
断面间距：
收敛、拱顶下沉测点的监测元件均同断面布置。
具体布置参见各隧道施工图，如果遇到断层破碎带进行适当加密。
地表沉降根据施工需要，在隧道进口段地表布置测试断面。
测点布置：
采用半断面开挖时，收敛量测上、下半断面各布置一条水平基线，基线高度分别位于拱腰及边墙上1.5～2m处。
拱顶下沉测点按设计要求布置，即布置三测点，间距2.5m。
测点布置图如图2所示。
地表沉降根据施工需要进行现场布置。
图4：
围岩稳定性监测测点布置图
4）监测频率
地质素描：
一般每进尺2～3个循环观察描述一次，岩性变化明显、出水量增大可加密观测次数。
收敛及拱顶下沉量测：
测点埋设后15天内每天量测一次，15～30天2～3天量测一次，一月后3～7天量测一次。
地表沉降监测频率根据施工需要而定。
5）监测管理基准值及管理等级
为了正确利用监测数据及时调控施工决策，确保隧道施工安全，应制定本工程施工监测管理基准值以及相应的施工管理等级对策。
Ⅰ、基准值：
基准值为控制限值，不得超过。
本工程采用变形速率指标辅以最大变形量做为监测管理基准值，见表2所示。
实施时，主要采用精度较好的水平收敛量做为监控量，精度稍差的拱顶下沉量做为参考。
Ⅱ、管理等级：
取管理值＝最大监控量/基准值，根据所处范围划分管理等级实施相应对策。
本隧道按三级管理考虑对策，见表3所示。
上述监测管理基准值及相应管理对策，应在经过设计及监理方确认后，予以实施，以后应根据监测情况逐步加以调整、完善。
表9：
监测管理基准值
围岩类别
基准值
（））
最大变形量（）
埋深＜50m
50～300m
＞300m
深埋断层破碎带
10
100
150
Ⅴ级
5～7
40
80
100
Ⅳ级
3～5
30
40
50
Ⅲ级
2～3
10
20
30
（基准值：
当埋深大于50m时取表中大值。
最大变形量：
主要依据10108-2002和042-94的下限值。
）
表10：
监测管理等级及对策
管理等级
管理值
管理对策
三级
＜0.7
正常施工。
二级
0.7≤＜1.0
警戒，加快支护进度。
一级
≥1.0
暂停有关工序，商讨对策。
6）报表
Ⅰ、预警报告：
当监测数据出现异常，超过相应管理等级并经过复测后，根据监测数据进行预测分析，及时向业主、监理及设计等参建各方提交预警报告。
预警值由隧道设计方会同监理、业主、监测方等根据有关规范和隧道实际情况确定。
Ⅱ、月报表：
月报表是提交给监理及业主的重要监测成果表，每月提交一次。
月报表给出本阶段内所测测点的所有监测结果，并进行分析给出阶段性结论。
Ⅲ、总报告：
对监测成果进行全面分析、评价，给出基于监测成果所做出的本工程安全性的最终评估结论。
七、质量保证体系及措施
1质量保证措施
1）、按照审核后的施工图和铁路建设工程现行施工技术标准、规范施工，不得擅自改变设计。
2）、建立健全的质量管理制度（包括质量管理制度和责任制；施工测量复核制度；施工图现场核查制度；施工技术交底制度；分包和劳务用工管理制度；材料、设备、构配件进场检查验收及储存管理制度；工程质量自查签认制度；工程质量监理验收制度；培训上岗制度；质量事故报告、调查和处理制度；施工工艺流程设计、试验制度；质量技术资料管理制度；施工日志质量记录写实制度等）并加以实行，对于工程的重要结构部分和隐蔽工程有质量预检和复检制度及摄有影像资料。
3）、加大质量奖罚力度，坚持奖优罚劣方针。
积极开展评选“质量信得过单位”和“创优样板工程”活动，以样板引路，促进整体质量的提高。
4）、为实现主体工程质量的零缺陷，大力开展克服质量通病活动，特别是：
隧道开挖中的超挖、欠挖、衬砌厚度不够、拱顶空洞、接缝错台超限、渗水漏水、私改设计及预定方案等。
5）、加强测量管理制度，认真及时做好测量工作。
6）、加强超前地质预报及围岩量测工作，将其纳入施工工序。
7）、隧道开挖严格采用光面爆破，根据围岩情况优选最佳循环进尺，最佳眼孔布置和用药参数，提高爆破质量（提高炮痕残留率），保证开挖断面成型圆顺，控制超欠挖在允许范围之内。
8）、开挖后及时进行量测，及时进行分析反馈以指导施工。
9）、隧道施工视围岩地质状况确定施工方法和支护措施，施工中认真进行地质描述和观察，收集信息，及时反馈指导施工。
10）、现场技术人员全程监督各工序的施工质量和设计及预定方案的落实情况。
11）、对关键工序，项目质检员必须旁站，监督、指导落实。
12）、严格把好原材料进场质量关，不合格材料不准验收，保证使用的材料全部符合工程质量的要求。
加强原材料的进货检验，把好进货关，所有材料存放及使用均标识、记录清楚，确保不合格材料不投入工程实体使用中，并且有可追溯性。
每项材料到工地有出厂检验单，并进行抽查，消除外来因素对工程质量的影响。
13）、试验人员严格把好砼、浆液的配合比实施情况，对不按设计配合比生产料物的，将给予重罚。
2质量保证体系
图5：
质量保证体系图
八、环境保护措施
1、工地配备一定数量的环境防护人员，每天对工地的环境卫生进行打扫，尤其是隧道四周排水保持畅通，无污水死水、无病毒滋生的腐质物堆。
2、保持施工场地的整洁，每天下班后，施工人员应及时对施工场地进行整理，保证材料分类成堆，机械设备停放有序。
3、严格按设计及制定的方案实施洞内作业，尽可能的减小隧道施工对周围环境的影响。
4、及时疏通好当地关系，及时处理因施工对当地造成的各种损害。
九、隧道塌方应急预案
1、组织机构
为在突发事件发生后能够快速及时做出应急反应，以最快的速度和最有效的措施处理各种事故和采取救援措施，最大程度减少人员伤亡及财产损失。
结合项目的实际情况，特制定纸坊一号隧道明挖段工点、明挖段工点贯通的《隧道塌方应急预案》，具体内容如下：
成立隧道塌方应急救援小组
Ⅰ、领导小组：
组长：
刘卫
副组长：
代文武
组员：
付仁东、许月潭、靳伟光、党小强、岳先红、张妙。
Ⅱ、救援小组：
组长：
姜雷
组员：
、郭远卿、桂万里、刘少辉、张功银、史文科。
2、危险因素分析
隧道塌方是隧道施工中由于地质不良，施工方法不当或自然因素等，在地应力和岩体自身应力过大释放过快的影响下，自稳能力下降，导致隧道结构失稳出现隧道垮塌事故。
隧道塌方前预兆：
1）、拱顶不断掉下石块，甚至较大的石块相继掉落，预示着围岩即将发生坍方；
2）、围岩节理面裂缝逐步扩大；
3）、支护状态变形（拱架接头挤偏或压劈、喷射砼出现大量的明显裂纹或剥落等）、敲击发声清脆有力、甚至发出声响；
4）、肉眼可见岩石出现岩粉；
5）、掌子面及其附近无故出现尘土飞扬；
6）、拱脚下沉显著增大，承载力不足，预兆可能坍方。
7）、正常钻孔中出现不正常的卡钻，钻进速度出现变快、堵孔，或钻孔内的水出现异常混浊，预示前方地质可能转坏，开挖后易出现坍方。
8）、开挖后岩碴出现变化，岩质较差，碴面出现渗水，预示前方地质可能变差，要加强支护。
3、安全控制措施及应急救援物资准备
（1）、安全控制措施
根据隧道塌方的成因，所以在施工中必须做到以下几点来预防隧道塌方事故发生：
1）、做好超前地质预报工作。
尤其是施工开挖接近设计探明裂缝及破碎带时，要认真及时地分析和观察开挖工作面岩性变化，如有情况要及时改变施工方案。
2）、加强围岩量测工作。
通过对量测数据分析处理，按照时间—位移曲线规律，及时调整和加强初期支护，同时重视砼衬砌及时施作。
3）、短开挖，弱爆破，严格控制开挖进尺，需爆破时少装药或改用人工开挖，尽量减小对软弱破碎围岩的扰动。
4）、保证施工质量，超前支护，钢架制作、初期支护和砼衬砌质量必须符合设计及验标要求。
5）、严格控制开挖工序，尤其是一次开挖进尺数量控制，杜绝各种违章施工。
6）、强支护，快衬砌。
根据受力情况，确保支护结构有足够的刚度，衬砌紧跟开挖工作面，使衬砌尽快成环。
7）、施工期间，洞口应常备一定数量的坍方抢险材料，如方木、型钢钢架各类锚杆，小导管、钢筋网片等，以备急用。
8）、有下述现象发生时，应先撤出工作面上的施工人员和机械设备，指定专人观察和进行加固处理：
围岩量测所反映的围岩变形速度急剧加快；围岩面不断掉块剥落；初期支护喷砼表面龟裂、裂缝或脱皮掉块，拱架严重变形。
（2）、应急救援物资准备
表11：
应急救援物资
序号
设备名称
单位
设备数量
备注
一
救援设备
1
小汽车
辆
2
2
装载机
台
2
3
挖掘机
台
1
4
自卸车
辆
6
5
潜水泵
台
5
6
污水泵
台
3
7
发电机
台
1
8
消防器材
套
若干
9
医疗器材
套
若干
10
其他工具
套
若干
二
救援物资储备
1
编织袋
个
500
2
救援钢管
米
100
3
钢拱架
榀
10
4
各类锚杆
m
200
5
钢筋网片
片
30
6
排水管
米
500
7
雨鞋
件
50
8
方木
个
30
9
钢轨拦栅
副
5
7
其它各种工具
套
若干
4、应急救援责任分工及救援程序
（1）、事故救援程序
出现事故和事故征兆应及时报警
施工现场突然发生坍塌、支撑倒塌、突泥突水事件后，最先发现事故的人员应立刻以最快的方式通知项目部救援小组，以及作业队负责人，将现场发生事故的时间、地点、伤亡人数、机械损失等情况作初步汇报。
收到事故报告后，发出救援命令
项目部主管领导接到事故报告应立即赶赴现场深入了解事故情况，根据具体情况作出果断安排；事故较小，可项目部自行组织抢险自救；事故较大，发出救援命令的同时，及时向指挥部及外部各方求援。
（2）、赶赴现场救援、救援分工
1）、指挥人员：
刘卫、代文武
接到报
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