矿山法隧道下穿铁路专用线施工方案1.docx
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矿山法隧道下穿铁路专用线施工方案1
二、区间隧道下穿小野田铁路专用线施工方案
第一章工程概况
1.1设计概况
盾构工作井~仙林东站区间隧道矿山法段起止里程CK42+051.333~CK43+995.000，长度929.667m，采用“格栅钢架+钢筋网”锚喷支护，主要由中管棚、超前小导管、中空注浆锚杆、预应力对拉锚杆、钢筋网、喷射混凝土、格栅钢架组成联合支护体系，区间隧道在里程左DK42+662.408~左DK42+703.961、右DK42+637.934~右DK42+682.934范围处下穿小野田铁路专线，隧道顶距轨道顶面6.3m，隧道开挖最大跨度6.5m。
详见图1.1-1、图1.1-2、图1.1-3。
图1.1-1区间隧道与小野田铁路专线平面位置关系图
图1.1-2隧道进口西侧小野田铁路专用线
图1.1-3区间隧道与小野田铁路专线平面位置关系图
1.2工程地质
龙王山（里程约为右CK42+172.000～右CK42+900.000）为构造剥蚀低山丘陵区，土层覆盖较少，主要为周冲村组的灰岩。
图1.2-1地质剖面图
1.3水文地质情况
1.3.1地下水类型
松散岩类孔隙潜水：
分布于侵蚀堆积岗地坳沟发育区、含水层主要为软弱土和浅部填土层中。
基岩裂隙水：
主要分布于基岩破碎带和裂隙发育带，具微承压性。
岩溶水：
主要分布于岩溶孔洞、溶隙内，具微承压性。
地下水富水程度取决于构造裂隙及岩溶发育程度。
由于受断裂构造的影响，岩体裂隙、溶隙发育，钻探施工部分钻孔局部有漏浆现象，反映水量一般较大，富水性、透水性好。
1.3.2地下水水位
盾构工作井～其东公路段孔隙潜水勘察期间地下水位埋深2.20～4.60m，年变幅约2.0m，常年最高水位按地表下埋深0.50m考虑。
1.3.3地下水对工程的影响
1、地下水水位较高，软土分布范围较广，在静水压力下不利于隧道围岩的稳定。
2、基岩中的裂隙水、岩溶水具有微承压性，开挖过程中经松动后破碎状的、较松散的中风化灰岩在静水压力下不利于隧道围岩的稳定。
1.4小野田铁路运行情况
经与小野田铁路调度沟通及现场调查统计，小野田铁路运行时间为8:
00-24:
00，火车运行时速为20-30km/h，每车次设20节车厢，每节车厢载货20T。
1.5隧道与铁路专用线具体位置关系
铁路专用线与区间矿山法隧道施工范围位置平面布置图如下：
第二章下穿既有铁路线路施工方法
2.1主要施工方法
穿越铁路段采用中隔壁法施工，钢拱架采用I22a钢，纵向间距0.5m；施工应及时支护，及时封闭成环。
采用小导管及φ89中管棚超前支护，做好初支背后注浆，防止后期沉降。
施工期间加强监控量测，包括对隧道、轨道的监测，根据监测结果进行信息化施工，做好应急措施。
隧道开挖时，如需采用爆破，采用微震控制爆破，同时在隧道拱顶增设减震孔，以减少对既有铁路的影响。
图2.1-1格栅钢架及超前支护设置示意图
图2.1-2下穿铁路段衬砌标准断面图
图2.1-3下穿铁路段衬砌钢拱架图
（1）支护参数如下：
a）管棚：
φ89中管棚，L=10m，环向间距0.4m，纵向间距7.0m，拱部150°设置。
采用热轧无缝钢管，外径89mm，壁厚5mm，长10m，外插角10°，每节钢管两端均预加工成外丝扣，以便连接接头钢管。
b）超前小导管：
φ42超前注浆小导管，L=3.5m，环向间距0.4m，纵向间距7.0m，拱部150°设置。
采用φ42普通钢花管，壁厚3.5mm，长3.5m，外插角5°~10°。
注浆浆液采用水泥单液浆，在地下水较多时，可采用水泥水玻璃双液浆，注浆压力拟定0.4~0.6MPa，实际数值根据现场试验确定，注浆扩散半径不小于0.25m。
c）系统锚杆：
φ25中空注浆锚杆，环距0.5m，L=3m，梅花形边墙部位打设。
锚杆与钢架对应设置，其尾端与钢架焊接牢固。
d）喷射混凝土：
C25、P6混凝土，300mm厚，全断面支护。
e）钢筋网：
采用φ8钢筋，构成150×150mm网格，VI围岩双层设置。
钢筋网应与定位钢筋连接牢固
f）格栅钢架：
钢拱架采用I22a钢，纵向间距0.5m。
相邻钢拱架之间采用直径22纵向连接筋，连接筋1.0m/根，沿钢拱架内外两侧设置，环向间距为1.0m；每榀钢架拱脚处设置φ42锁脚锚杆并注浆，锁脚锚管L=3.0m，每侧两根。
g）二次衬砌：
模铸钢筋混凝土，350mm，C40，P10（12）结构防水等级为二级。
（2）初期支护施工时在拱部边墙预埋φ32钢管，长0.8m，每环3根，纵向间距4.0m，初支闭合成环一定长度后，即对初支背后压注水泥砂浆，开挖后地下水出露较多地段，初衬及回填注浆后仍有渗漏水地段以及围岩破碎地段应视具体情况向衬砌背后更深层围岩进行注浆。
（3）在二衬背后应预埋φ32钢管，长0.6m，每环6根，纵向间距4.0m注浆浆液采用具有微膨胀性的水泥浆。
（4）隧道采用中隔壁法开挖后，应及时支护，及时封闭成环；二衬应及时施作，先施作仰拱衬砌，拱墙衬砌全断面整体模筑。
（5）施工中应加强现场的监控量测工作，并及时反馈信息，以修正设计。
2.2下穿铁路段溶洞处理
下穿铁路段区间显有溶洞，此处溶洞采用φ48的PVC袖阀管地面注浆加固处理，并在隧道开挖至该处二十天前完成。
以结构底板下10m，拱部上5m，边墙外5m范围内的岩土面为界限。
注浆材料采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比=1~1.5,注浆孔布置为3×3m压注水泥浆，压浆三次，具体参数如下：
1、注浆压力为0.8~2.0MPa，注浆压力逐步提高，达到注浆终压并继续注浆10min以上；
2、注浆速度：
30~70L/min；
3、注浆加固扩散半径为1.5m，施工时应根据实际情况控制注浆压力，防止跑浆、冒浆发生，减少浆液流失；
4、三次压浆时间间隔6~10小时。
图2.2-1下穿铁路段溶（土）洞分布平面图
图2.2-2溶（土）洞处理孔位平面布置图
2.3主要施工措施
（1）施工采用中隔壁法开挖，并应坚持管超前、严注浆、短进尺、早封闭、强支护、勤量测的施工原则。
（2）采用超前小导管及中管棚进行注浆超前支护，洞体开挖完成后，做好初支背后注浆，防止后期沉降。
（3）施工前要调查既有隧道，收集隧道轨道允许变形量，施工期间加强动态监控量测，包括对隧道、建筑物的监测，根据监测结果进行信息化施工，做好应急措施。
（4）隧道开挖时，尽量采用人工配合机械开挖，如需采用爆破，采用微震控制爆破，同时在隧道拱顶增设减震孔，以减少对既有铁路的影响。
2.3.1下穿铁路段隧道爆破时的震动防护措施
1、下穿铁路段时将循环进尺控制为1.0m以内，单孔装药量降为非铁路段的55%。
2、把每段药量超过2.16kg的部分都再次分为2段，这样每一次齐爆的最大药量就只有2.16kg。
3、把上台阶起爆的次数由非穿铁路段的6次改为11次。
实际起爆分为两个程序进行：
1~5次为第一个程序，6~11次为第二个程序。
两个起爆程序中间由150msd的孔外延期雷管进行接力传递，一次激发起爆成功。
同样，下台阶1~6次为第一个程序，7~12次为第二个程序。
这时一次齐爆的最大药量由9.72kg减为2.16kg，见表2.3-1表2.3-2。
表2.3-1下穿铁路段隧道爆破时的上导坑装药分配表（孔深1m）
起爆
顺序
雷管
段别
炮眼名称
炮眼个数
孔深（m）
炸药单耗（kg/m3）
单孔药量（g）
每段药量（kg）
备注
第一个程序
1
1
掏槽眼
4
1.2
1.5
450
1.8
原1
2
3
扩槽眼
6
1.0
1.2
360
2.16
原2
3
5
扩槽眼
6
1.0
1.2
360
2.16
4
7
辅助眼
5
1.0
1.2
360
1.80
原3
5
9
辅助眼
6
1.0
1.2
360
2.16
第二个程序
6
1
辅助眼
5
1.0
1.2
360
1.80
原4
7
3
辅助眼
6
1.0
1.2
360
2.16
8
5
辅助眼
5
1.0
1.2
360
1.80
原5
9
7
辅助眼
6
1.0
1.2
360
2.16
10
9
周边眼
12
1.0
0.8
160
1.92
原6
11
11
周边眼
13
1.0
0.8
160
2.08
合计
74
22
表2.3-2下穿铁路段隧道爆破时的下导坑装药分配表（孔深1m）
起爆
顺序
雷管
段别
炮眼名称
炮眼个数
孔深（m）
炸药单耗（kg/m3）
单孔药量（g）
每段药量（kg）
备注
第一次爆破
1
1
扩槽眼
3
1.0
1.2
360
1.08
原1
2
3
扩槽眼
6
1.0
1.2
360
2.16
原2
3
5
辅助眼
4
1.0
1.2
360
1.44
原3
4
7
辅助眼
5
1.0
1.2
360
1.80
5
9
辅助眼
6
1.0
1.2
360
2.16
原4
6
11
辅助眼
6
1.0
1.2
360
2.16
第二次爆破
7
1
辅助眼
5
1.0
1.2
360
1.80
原5
8
3
辅助眼
5
1.0
1.2
360
1.80
9
5
辅助眼
5
1.0
1.2
360
1.80
10
7
底板眼
5
1.0
1.2
360
1.80
原6
11
9
底板眼
6
1.0
1.2
360
2.16
12
11
周边眼
12
1.0
0.8
160
1.92
原7
合计
68
22.08
4、在下穿铁路段隧道爆破开始时，对保护体进行爆破震动监测。
第三章工期安排
根据矿山法隧道整体施工进度安排，计划左洞于2013年12月25日进行下穿铁路段施工，2014年2月25日施工完成施工，历时60个工作日；右洞于2014年2月23日进行下穿铁路段施工，2014年4月21日施工完成，历时58个工作日。
第四章安全保证措施
4.1组织保证
1）在项目部统一安排下，成立专门的安全管理小组，在工程施工中对影响铁路安全的区段进行组织管理。
2）成立安全管理领导小组
组长：
牛国强
副组长：
张明富郭继刚
组员：
程为奇高以军冯伟宁黄宁罗超李军
领导小组办公室设在安全质量管理部。
3）成立抢险突击队，保证每处组织不少于30人突击人员。
4.2安全保证
1）施工前，针对本工程建设对铁路专用线的影响，制定专项施工安全技术方案，并经专家评审通过后实施。
2）隧道下穿铁路加固施工时，与铁路管理单位协商。
3）在影响区段，布置监控量测点，对地表、路基、轨道方向水平等进行监控，发现变形超限及时采取相关措施进行处理，确保行车安全
4）在隧道下穿施工期间，建好值班棚，在施工地段上、下行来车前方各设一名专业防护员，24小时值班，配备对讲机与电喇叭，对火车接近施工地段发出警告。
对无关人员进入施工现场和铁路线路进行劝赶，确保行车，人身安全。
5）作业人员的安全培训：
必须组织从业人员（含民工）进行安全知识培训考，考试培训不合格者一律不得上岗。
6）作业警戒：
任何人员不得在“有电点危险”、“切记靠近”、“严禁攀登”等警示标志地点停留休息。
7）临近既有铁路线施工时，机械作业必须严格按照“一机一人、专人指挥、专人防护、人随机走”制度进行防护。
第五章资源配置计划
5.1劳动力配置计划
序号
岗位名称
人员分配
区间
开挖作业队
衬砌作业队
防水作业队
综合业队
1
管理人员
2
2
1
1
2
技术员
2
2
1
1
3
安全员
1
1
1
1
4
质检员
1
1
1
1
5
隧道工
50
60
55
25
6
钢筋工
12
20
7
电工
6
8
8
钳工
6
2
9
机修工
4
6
10
电焊工
10
4
1
11
防水工
14
12
架子工
12
13
砼工
10
14
喷砼工
6
15
木工
8
2
17
普工
15
10
6
6
5.2机械设备配置计划
序号
施工机具名称
型号
规格
电功率（kW）
数量（台或套）
区间隧道施工
1
反铲挖掘机
PC220-8
1m3
1
2
混凝土喷射机
HSP-15S
5m3/h
5.5
4
3
混凝土湿喷机
瑞申PZS3000
5m3/h
7.5
2
4
风动凿岩钻机
YT28
20
5
锚杆钻机
QDG-2
120~300mm
30
2
6
钢筋弯曲机
GW40A
3
4
7
钢筋调直机
GT4/8
7.5
4
8
钢筋切断机
GQ50
5.5
4
9
对焊机
KDZ-500
100
2
10
电焊机
AX-500
26
10
11
电焊机
BX1-400-2
30
10
12
气割设备
氧-乙炔
4
13
剥肋滚压直螺纹机
GY-40C
3.5
2
14
砂轮切割机
SQ-500
2.2
4
15
喷射砼搅拌站
JS750
37
2
16
砼输送泵
HBTS60-13-90
90
2
17
液压衬砌台车
自制
9m
3.5
2
18
插入式砼振捣器
ZN50/60
0.65
30
19
轴流通风机
MFA90P2
4
20
空压机站
24m3
1
21
柴油发电机
250GF
250
1
第六章超前地质预报
本隧道超前地质预报采用超前钻孔的方式进行，地质预报采用的设备如下：
表6-1超前地质预报采用设备
序号
仪器名称
型号
数量
备注
1
地质钻机
ZYY～150
1
2
水平钻机
YT-28
1
6.1布孔方式
工程地质与水文地质较复杂地段全断面布设1孔；在地质构造强烈发育及初步判断前方有大型隐伏含水体采用全断面布设3孔。
6.2采用地质钻机钻孔
（1）一般地段采用YT-28风钻5m超前钻孔，判断前方围岩地质情况。
⑵在工程地质与水文地质较复杂地段，采用1孔。
探孔长30m～50m左右，采用φ76mm孔径钻机取芯。
在地质构造强烈发育及初步判断前方有大型隐伏含水体采用3孔。
探孔1、3采用φ38mm孔径钻机取芯，探孔2采用φ76mm孔径钻机取芯。
如图6.2-1。
图6.2-1芯孔布置图
第七章下穿铁路施工应急预案
7.1适用范围
本应急预案适用于矿山法隧道施工，包含隧道内坍塌、冒顶预控及应急预案，各类管线破坏预控应急预案，建筑物开裂失稳预控应急预案。
7.2下穿既有铁路注意事项
1）管超前管棚不得露出地面。
2）每次爆破后有专人巡视铁路，检查有否边坡石料滚落，如有立即清除，
铁路路基是否有裂纹等不正常现象，发现问题及时联系相关部门处理。
3）隧道爆破时绝对不能在列车通过时爆破，事前必须做好联系和警戒工作。
4）准备好充足的抢救物资，发生事故时，能够保证及时供应必要的材料，保证列车通行安全和施工安全。
7.3应急组织机构
图7.3-1应急组织机构
表7.3-1项目应急小组成员职责表
序号
成员
职责
1
项目经理
负责应急工作小组的组建，职责分配，组织培训教育，对应急小组日常工作进行监督、管理，做好预案的资金保障工作，保证应急流程疏畅。
2
项目副经理、安全总监和项目总工程师
1）对危险因素及可能发生的紧急事件进行辨识、预测，编制应急预案。
2）负责对员工的实施培训工作，动员起全体力量，群防群治并及时排除危险源。
3）向所有应急小组成员发放应急预案手册，做到人手一册，并组织农名工夜校进行培训学习。
4）充分利用本项目的现有板报、专题讲座等形式，普及应急措施的科学知识。
5）负责应急预案的更新工作。
3
其它组员
1）参与项目特殊、紧急情况的识别，收集和提供相关信息、数据。
2）参与项目特殊、紧急情况预案的制定；按照分工实施施工过程的监视与测量。
3）按应急预案进行响应，按分工做好记录的控制。
4）参与相关信息分析，协助项目总工及副经理实施预防措施。
5）及时沟通，做好应急物资的采购、验证和记录、物资保管、标识等。
6）负责施工现场监视设备的控制、监督、管理和检测。
7.4应急抢险组织机构
（1）应急抢险领导小组
组长：
盛景
副组长：
牛国强郭继刚张明富吴晓清程为奇
组员：
李军毕小军高以军梅健周广惠徐喜林
（2）应急抢险领导小组职责
组长：
在项目应急救援工作中全面负责，为应急救援总指挥。
副组长：
负责现场组织、指挥应急救援工作，为救援现场人力、物力、财力资源的总调度；组织应急救援技术方案的具体实施，在应急救援工作中提供总体技术支持，负责组织制订应急救援方案并指导和监督实施运行。
工程部长、安质部长：
负责组织本部门人员制订应急救援技术方案和负责现场指导、监督方案的实施运行。
财务部长：
负责确保提供应急救援工作顺利进行的资金支持。
物资设备部长：
负责保证本部门对应急救援过程中所需物资、设备的供给、配备、维护和提供使用。
办公室主任：
负责组织本部门人员在应急救援过程中做好内、外联络和沟通，负责应急救援中受伤人员的现场救护。
外协办主任：
负责维持应急救援工作的秩序，参与人员疏散和警戒，为应急救援提供安全保障。
计划合约部长：
负责在事故发生后保护现场，对在事故救援过程中确需变动的，应做好现场记录（照片、录像或绘制草图等）。
其他组员：
负责现场实施抢险救助方案，救治伤员，引导车辆及其他现场工作。
7.5应急组织程序
图7.5-1应急组织程序
7.6施工风险应急措施
7.6.1隧道内坍塌、冒顶应急预案
（1）一般塌方：
塌方高度小于80cm，且掌子面前方10m范围内的上部无管线及建（构）筑物。
（2）重大塌方：
塌方高度大于80cm且掌子面有渗水现象，或塌方影响到周围地下管线及建（构）筑物的安全。
（3）冒顶：
塌方连续直至露天。
1.隧道内坍塌、冒顶预控措施
（1）调整好合理的施工参数，控制地面沉降在允许范围。
（2）严格按设计施工隧道支护结构的质量。
（3）加强量测，发现收敛值、拱顶沉降值异常，立即反馈,指导施工。
（4）及时进行衬砌背后回填注浆。
2.隧道内坍塌、冒顶应急预案
（1）抢险物资
1）抢险物资配备
隧道内坍塌、冒顶应急抢险物资：
工字钢、钢管、泥浆泵、PVC管、砂袋、方木、钢板、手电、铁丝、发电机（两台）等。
2）堆放位置
抢险物资放置在隧道内不影响施工的地方，发电机地面,禁止任何部门及人员擅自挪用，施工中发现损坏和减少的须及时更换和补充。
（2）坍塌、冒顶应急处理
一般塌方应急处理：
1）塌方段有渗流水时，埋设PVC管，把水引流至排水沟处，以防止水软化塌方土体，引起连续塌方。
2）用方木、工字钢、钢管支撑塌方掌子面，及时挂网喷射混凝土封闭塌方土体，喷混凝土时在塌方段埋设φ40PVC管，梅花型布置间距0.5m；对距离掌子面5m范围初期支护采用工字钢支撑进行加固，横向支撑及立柱临时支撑间距0.5m。
3）根据塌方深度在深度方向按0.3m间距安装φ8钢筋网片，分层安装分层喷射混凝土，直至喷平塌方凹处。
4）在φ40PVC管内打设长3mφ32注浆小导管，并进行注浆,确保塌方段支护后面的土体密实，注意打设小导管时避开地下管线。
5）塌方处理后加强塌方处的监测，每天观测频率3次以上并及时上报监测情况，当地层变形稳定后方可继续施工。
6）塌方范围内的初期支护采用密排格栅进行加固。
（1）重大塌方应急处理
1）当重大塌方出现后当班工班长、现场值班技术人员必须立即向项目经理、副经理、总工程师、驻地监理工程师汇报，并派人对塌方段上方道路进行交通疏散，严禁车辆、行人从塌方地段上方通过；接到报告后，有关人员立即赶往现场，组织人员采取应急措施，防止塌方进一步扩大。
2）项目经理部在接到报告后立即向业主及上级管理部门报告，总工程师会同相关专家进行原因分析，提出处理方案。
3）在报告的同时，立即组织向事故现场调配所备用的抢险机械设备、抢险物资及人员，以配合专业队伍进行抢险工作。
当险情危及重大设备、车辆、建（构）筑物及人生安全时，人员、设备尽快撤离危险区。
4）塌方稳定后，如塌方段有渗水时，采用PVC管对渗水进行引流处理，防止渗水软化塌方土体，引起连续塌方事故。
5）用方木、工字钢支撑塌方掌子面，及时挂网喷射混凝土封闭塌方土体，并对距离掌子面10m范围初期支护采用工字钢支撑进行加固，横向支撑及立柱临时支撑间距0.5m。
6）同时对受影响构筑物、管线架设临时支撑，防止构筑物、管线继续受破坏，对受影响的地下管线采取导流等措施防止其产生更大灾害。
7）清理塌方，安装密排钢架，立底模，浇筑C30混凝土；预埋φ32小导管，长度随塌方高度调整。
8）混凝土达到设计强度后进行墙后注浆，浆液为水泥砂浆，浆液要完全注满塌方空洞方可停止注浆。
9）如塌方高度较大，应从地面钻孔进行注浆以填充塌方处的空洞。
（4）冒顶应急处理
1）当冒顶出现后当班工班长、现场值班技术人员必须立即向项目经理、副经理、总工、监理工程师汇报，并派人对冒顶段上方道路进行交通封闭，严禁车辆、行人从冒顶地段上方通过；接到报告后，有关人员立即赶往现场，组织人员采取应急措施，防止塌方进一步扩大。
2）项目经理部在接到报告后立即向业主及上级管理部门报告，总工程师会同相关专家进行原因分析，提出处理方案。
涉及到地下管线、建（构）筑物时立即向相关产权单位报告，相关产权单位在接到事故报告后，尽快组织专业抢修队伍到达出事现场进行原因分析，共同组织抢修。
塌方处理的全过程，抢险人员都要随时观察塌方情况，防止塌方伤人。
必须确保通讯信息畅通，并对处理情况、围岩变化情况、人员及机械设备状况等及时上报。
3）塌方稳定后，如塌方段有渗水时，采用PVC管对渗水进行引流处理，防止渗水软化塌方土体，引起连续塌方事故。
4）用方木、工字钢支撑塌方掌子面，及时挂网喷射混凝土封闭塌方土体，并对距离掌子面10m范围初期支护采用工字钢支撑进行加固，横向支撑及立柱临时支撑间距0.5m。
5）同时对受影响的建（构）筑物、管线架设临时支撑，防止建（构）筑物、管线继续受破坏，对受影响的地下管线采取停止运营、导流等措施防止其产生更大灾害。
6）清理
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