V级围岩开挖方案.docx
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V级围岩开挖方案
二广高速公路怀集至三水段
第十一合同段
（YK42+750～YK44+820）
马头塘隧道
V级围岩开挖方案
编制：
复核：
中铁四局集团第四工程有限公司
二广高速公路怀集至三水段十一标段项目经理部
日期：
2007年5月30日
附件：
1、附图1：
Ⅴ级围岩开挖施工进度计划横道图
2、附图2：
质量保证体系框图
3、附图3：
安全保证体系框图
4、附图4：
V级围岩钻爆孔位布置图
一、编制依据
1、《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）；
2、《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）；
3、《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076-95）；
4、二广高速公路怀集至三水段第十一标段两阶段施工图设计；
5、二广高速公路怀集至三水段第十一合同段实施性施工组织设计；
6、工地现场施工调查；
7、我公司的施工能力和类似工程施工经验。
二、工程概况
马头塘隧道为上下行大跨度分离式隧道，进口位于四会市石狗镇田心屋村，出口位于石狗镇马头塘村，最大埋深约103m。
隧道左线：
ZK42+905～ZK43+940，长1035m，为长隧道。
隧道右线：
YK42+915～YK43+867，长952m，为中隧道，左右线间距30m。
其左、右线进出口均为V级围岩，稳定性差，处理不当会发生坍塌，雨季有渗水或涌水。
隧道区内分布有F2和F8两处断裂。
马头塘隧道V级围岩段主要工程特点是受浅埋、断裂带影响，洞口段围岩以强风化变质砂岩为主，断裂带围岩虽为微风化变质砂岩，但岩体较为破碎，不良地质引发的工程灾害主要有冒顶、塌方和涌水等现象。
三、施工管理组织机构框图
注：
项目部隧道工程师——刘云峰
四、马头塘隧道V级围岩的分布
1、V级围岩的分布如表1所示
表1超前地质预报断面位置表
里程
地质特征描述
围岩等级
支护类型
备注
隧道右线V级围岩172m，占18.1％
YK42+915～YK42+972
雨季沿裂隙有小规模涌水
V
S5a
进口浅埋
YK43+112～YK43+140
雨季渗水或沿宽大裂隙涌水
V
S5b
F2断裂带
YK43+708～YK43+738
雨季渗水或宽大裂隙涌水
V
S5b
F8断裂带
YK43+810～YK43+867
雨季沿裂隙有小规模涌水，渗水
V
S5a
出口浅埋偏压
隧道左线V级围岩129m，占12.5％
ZK42+905～ZK42+937
雨季沿裂隙有小规模涌水
V
S5a
进口浅埋
ZK43+132～ZK43+160
雨季渗水或沿宽大裂隙涌水
V
S5b
F2断裂带
ZK43+700～ZK43+728
雨季渗水或宽大溶蚀裂隙涌水
V
S5b
F8断裂带
ZK43+899～ZK43+940
雨季沿裂隙有小规模涌水，渗水
V
S5a
出口浅埋
2、V级围岩每延米工作量表如表2所示
表2每延米工作量表
衬砌类型
每延米主要工作量
备注
开挖
（硬土）
C20喷砼
（m3）
φ8钢筋网（20×20）Kg
D25中空注浆锚杆（m）
仰拱砼（m3）
填充（C15片石砼）m3
S5a
152.3
12.46
220.17
175
7.7
12.45
S5b
150.56
11.56
219.38
154.67
7.7
12.45
五、施工进度计划安排
马头塘隧道区域内经过F2、F8两条破碎带，围岩情况较为复杂，左右线各有四段Ⅴ级围岩段，现将各段工期安排如下：
1、隧道左线：
ZK43+899～ZK43+940段：
共长41m，计划开工日期：
2007年6月10日，计划完工日期：
2007年7月25日；
ZK42+905～ZK42+937段：
共长32m，计划开工日期：
2007年7月1日，计划完工日期：
2007年8月5日；
ZK43+700～ZK43+728段：
共长28m，计划开工日期：
2007年11月1日，计划完工日期：
2007年12月1日；
ZK43+132～ZK43+160段：
共长28m，计划开工日期：
2007年11月15日，计划完工日期：
2007年12月15日。
2、隧道右线：
YK43+810～YK43+867段：
共长57m，计划开工日期：
2007年7月1日，计划完工日期：
2007年9月15日；
YK42+915～YK42+972段：
共长57m，计划开工日期：
2007年7月5日，计划完工日期：
2007年9月10日；
YK43+112～YK43+140段：
共长28m，计划开工日期：
2007年10月5日，计划完工日期：
2007年11月20日；
YK43+708～YK43+738段：
共长30m，计划开工日期：
2007年10月15日，计划完工日期：
2007年11月20日；
具体进度计划详见附图1：
Ⅴ级围岩开挖施工进度计划横道图。
六、主要机械设备、仪器配置
表4主要机械设备、仪器表
序号
设备名称
设备规格
设备数量
备注
1
挖掘机
PC200
4台
开挖、装车及找顶
2
装载机
ZL-50
6台
装车及上料
3
载重自卸汽车
15T以上
20辆
运土
4
推土机
140KW
4台
弃土平场
5
混凝土搅拌运输车
6m3
8辆
仰拱、填充和边基浇筑
6
空压机
20m3/min
6套
供送高压风
7
混凝土喷射机
HP40
10套
喷射混凝土
8
运输汽车
5T
8辆
运输材料及喷砼料
9
作业台架
自制
12套
钻孔及喷砼平台
10
轴流通风机
110KW
6套
作业面通风
11
风镐
24套
开挖及修整
12
手持风钻
YT28
72把
造孔（根据围岩情况调整）
13
全站仪
索佳
3套
测量放样及检查
14
精密水准仪
苏光DSZE+FSE平板测微器
1套
量测拱顶下沉及地表下沉
15
收敛仪
JSS30A型数显式
1套
量测水平收敛
注：
以上为单洞单循环所需仪器、机械设备。
七、人员配置
V级围岩开挖作业采用工序循环，一个开挖支护作业循环（开挖开始～初支结束）的人员配置如表5所示
表5每作业循环施工人员配置表
序号
岗位
数量（人）
备注
1
施工员
1
施工组织
2
质检员
1
质量检查
3
试验员
1
试验控制
4
安全员
1
安全管理
5
旁站记录员
1
旁站记录
6
测量员
4
放样及量测
7
队长
1
现场负责
8
班长
2
现场管理
9
风钻工
12（据围岩情况调整）
10
爆破工
3（据围岩情况调整）
一般不需要
11
砼喷射工
12
12
电工
2
13
焊工
2
14
钢筋工
6
15
司机
14
16
杂工
15
合计
78
注：
以上为单洞单循环所需施工人员。
八、V级围岩开挖主要施工方法
V级围岩地段采用双侧壁导坑法施工，保证初期支护落地封闭，以确保初期支护的承载能力。
由于V级围岩是按照承载结构设计，因此当围岩基本趋于稳定，周边位移量和拱顶下沉量达到要求后，二次衬砌应按设计要求及时施作，二衬与掌子面不超过30m，注意在初期支护落底后及时施作C25钢筋混凝土仰拱和C10片石混凝土仰拱回填。
主要工作包括左、右侧壁导坑开挖与支护、拱部开挖与支护、核心土开挖、仰拱开挖与支护、监控量测和超前地质预报等。
1、洞口平面布置及风、水、电供应
在进出口适当位置各设置5台20m3/min电动空压机，提供洞内施工的高压风，用φ150无缝钢管送至掌子面；在左线洞口左侧、右线洞口右侧各10m处安设1台110KW轴流通风机，挂设φ1200mm通风筒，向洞内压入新鲜空气。
在山坡高出进出口洞口55m左右，用浆砌片石各砌筑1个50m3的高山水池，用高压水泵抽取山底集水坑内水至水池；从水池至洞口用φ150钢管；从洞口至掌子面用φ100钢管。
将10kV高压线路接至洞口，在隧道两端各设置1组500kVA+400kVA变压器组，采用三相五线制供电系统，在变压器输出端设总动力箱，施工点设分动力箱，另设2套250kW发电机组备用。
洞内动力供电线路采用三相五线橡皮套电缆线，照明供电系统采用铝芯橡皮缘线。
洞内每20m布置一盏200W照明灯，未衬砌地段采用36V低压电。
在进、出口端各租用一块耕地设置二套混凝土拌和站，各设1台HZS1000搅拌机，负责供应隧道喷射混凝土及衬砌混凝土等，并在拌和站附近适当位置设置材料库、临时堆料场、钢筋棚、木工房、防水卷材焊接场等。
2、施工工序流程
2.1、V级围岩施工工序如图1所示
图1V级围岩施工工序示意图
2.2、施工工艺流程图（见图2）
图2V级围岩地段施工工艺流程图
3、测量放样
3.1、测量前对测量仪器及各控制点进行复核检查，满足设计及施工规范要求后方可使用。
3.2、左侧导坑开挖前测放导坑开挖轮廓线，开挖后测放拱架位置控制点。
3.3、右侧导坑开挖前测放导坑开挖轮廓线，开挖后测放拱架位置控制点。
3.4、拱部开挖前测放导坑开挖轮廓线，开挖后测放拱架位置控制点。
3.5、测量标示出侧壁导坑顶部的内壁超前锚杆的位置，和隧道轮廓线上超前小导管的位置。
4、监控量测及超前地质预报
超前地质预报详见已上报的《监控量测及超前地质预报方案》。
5、超前支护
超前支护详见已上报的《超前支护专项方案》。
6、侧壁导坑开挖
导坑开挖必须在超前支护保护下进行，因此，施工左、右侧壁导坑前，首先施作内侧壁的7根（每侧导坑）超前锚杆（Φ22药卷锚杆，长4.5m）和隧道轮廓线上的超前小导管（Φ42mm，壁厚3.5mm，长4.5m钢花管），其中洞口地段先完成超前大管棚的施工。
导坑开挖大面采用挖掘机直接开挖，边角采用人工持风镐修整。
遇局部坚硬岩石，尽量不采用爆破；若必须爆破时，应严格控制装药量，爆破施工详见本节第12点。
开挖进尺以两榀钢拱架间距（S5a65cm，S5b75cm）为准，第一循环适当增加5～10cm。
双侧壁导坑开挖，选择围岩地质条件较差的一侧首先开挖，开挖进尺以钢拱架间距为准，采用钢筋网喷射混凝土结合工字钢钢拱架组成支护体系，初支完成，先行开挖的侧壁导坑掘进达3～７m后，方可进行另侧导坑的开挖，以相同方式进行支护。
7、拱部及核心土开挖
完成两侧导坑初期支护后，待墙身基本趋于稳定，后开挖的侧壁导坑掘进深度达到3～７ｍ时，即可进行拱部及核心土的第一次开挖，每开挖进尺以钢拱架间距为准，拱部钢拱架及初期支护及时与两侧导坑连成整体，并完成下一排的拱顶超前支护，根据监控量测的反馈数据，当拱顶下沉及周边位移基本稳定后，方可拆除侧壁导坑稳定段的临时支护。
形成满足要求的马口后，即可每超前支护一段，开挖支护一段，左右导坑及核心土交错向前开挖。
隧道两侧侧壁导坑拱部及核心土开挖时，必须从上部开始，逐层向下削土开挖，严禁从下部掏洞。
沿隧道周边轮廓线采用风镐逐层开挖，以避免造成大的超挖。
遇局部坚硬岩石，尽量不采用爆破；若必须爆破时，应严格控制装药量，爆破施工详见本节第12点。
8、临时支护
在V级围岩的左、右侧壁导坑开挖过程中，均须对导坑内壁采取临时支护措施，以保证隧道开挖施工的安全。
主要临时支护措施有钢架、锚杆、钢筋网和喷射混凝土等。
8.1、主要临时支护参数如下表6所示
表6侧壁导坑临时支护参数表
支护形式
钢支撑
系统锚杆
超前锚杆
钢筋网片
喷砼
S5a
I16，@65cm
Φ22系统锚杆
L=2m,@100×100cm
Φ22系统锚杆
L=4.5m,@325×40cm
φ6.5，@20×20
C20厚12cm
S5b
I16，@75cm
Φ22系统锚杆
L=2m,@100×100cm
Φ22系统锚杆
L=4.5m,@300×40cm
φ6.5，@20×20
C20厚12cm
8.2、钢支撑：
8.2.1、加工形式：
单心圆，内径781cm，圆心角70°96′00″，内弧总长922.9cm，圆心高度比线路设计高度高55cm（如图3所示）。
图3导坑示意图
8.2.2、加工方法：
钢支撑分成两段分别用冷弯机顶推加工成型。
其上半段内弧长559.3cm，下半段内弧长度363.6cm，上半段下端和下半段上端设A3连接钢板，钢支撑与钢板间满焊。
连接钢板规格为18×18cm×1cm。
钢板四角用电钻钻φ24mm螺栓孔，孔心间距12cm。
钢支撑与连接板之间采用双面焊，焊缝厚度不小于4mm（如图4所示）。
图4侧壁导坑钢支撑示意图
8.2.3、钢支撑安装：
上半段与下半段间通过连接钢板采用四颗M22×100GB30-66螺栓与AM22×1GB52-66螺母连接，钢支撑与主拱钢支撑间采用顶入连接。
在连接处内侧，采用L型10×15×1.0cmA3钢板双面焊连接。
钢支撑纵向间距S5b型为75cm，S5a型为65cm。
相邻两榀钢支撑间，采用Φ22纵向钢筋双面焊连接，环向间距1.0m。
8.2.4、注意事项
1）、连接钢板的焊接必须使用（结）J506结构钢焊条；
2）、钢支撑加工时，注意控制局部产生过大的侧向变形；
3）、钢支撑的安装垂直度不大于2%，纵向间距偏差不大于50mm；
4）、钢支撑与系统锚杆尾部外露端用电焊焊接连接成整体。
8.3、钢筋网片
网片加工先对盘条钢筋进行机械校直和除锈，钢筋网片规格采用200×110cm，纵、横向钢筋采用点焊连接。
网片顺应岩面铺设，与系统锚杆外露端点焊固定。
网片之间的纵、横向搭接长度不小于一个方格，即20cm。
钢筋网片铺设于钢支撑背面，并与之焊接为整体。
8.4、系统锚杆
系统锚杆采用截断机加工。
严重锈蚀的锚杆材料，严禁使用，少量锈蚀采用机械除锈方法予以清理干净。
锚杆规格为20MnSiΦ22系统锚杆（药卷锚杆），L=2m，@100×100cm。
锚杆采用YT28手持风钻钻孔，孔眼直径42mm，钻孔深度应与锚杆长度相适应。
首先装入锚固剂，装入长度满足插入锚杆后锚固剂充满全孔，然后用YT28手持风钻顶推打入。
锚杆的顶入长度不小于设计长度的95%，即外露段长度不超过10cm。
一边顶入锚杆一边在钻机带动下旋转搅动，以使锚固剂与孔壁及锚杆充分胶结，保证侧壁导坑开挖期内不得失效。
系统锚杆按法向打入，若施工中碰到硬岩层应根据实际岩层状况适当调整，锚杆尽可能多地穿透有利结构层。
8.5、喷射混凝土
因导坑内壁为临时支撑，故喷射混凝土在钢筋网施作完成后，一次性喷射完成。
采用湿喷工艺，喷浆料与速凝剂按设计配合比拌和均匀。
喷枪口距离岩面60～100cm，喷射与岩面垂直，稍微偏向刚喷的部位以减少回弹量。
通过预埋钢筋头的方法，控制喷层厚度，确保施工安全。
8.6、临时支护的拆除
隧道两侧侧壁导坑的临时支护在拱部与侧壁导坑初期支护体系连成整体，并根据监控量测的反馈数据，当拱顶下沉及周边位移基本稳定后，方可拆除侧壁导坑稳定段的临时支护。
9、初期支护
初期支护详见《隧道复合式衬砌专项方案》。
10、爆破施工
在Ⅴ级围岩开挖过程中，局部遇到坚硬岩层，若必须用到爆破时，采用预裂爆破或光面爆破，爆破的参数设计如下：
炮眼直径d取42mm。
炮眼深度L=1.0m，掏槽孔比其它孔深0.3～0.5m。
不偶合系数：
根据经验，周边眼不偶合系数在1.5～2.0范围爆破效果最好。
据此周边眼选用Φ25mm药卷（长0.85mm，40g／卷）。
其它部位炮眼选用Φ32mm药卷（长100mm，重75g／卷）。
周边眼距E与抵抗线W:
E取50cm。
E/W一般为0.6～1.2，结合本隧道地质特征，W取65cm。
线装药系数I：
周边眼线装药系数取为160g/m。
其它孔单孔装药量：
按公式q=k·a·w·L·λ计算
其它孔孔距a：
取a=18～25d
以上参数在实际施工中要根据具体地质作局部调整，完善爆破设计。
掏槽方式：
采用楔形掏槽。
装药结构：
周边眼采用空气间隔不耦合装药，光爆药卷每隔一定距离绑扎在定位竹片上，导爆索连接。
其它眼采用连续装药方式。
起爆网路：
采用孔内微差控制爆破，火雷管起爆。
微差时间用1～11段非电毫秒雷管控制，起爆顺序为：
掏槽眼→主爆眼→辅助眼→周边眼。
炮孔布置见附图4
九、质量保证措施
1、质量管理组织机构
针对本项目工程特点和质量目标的要求，成立以项目经理刘俊为组长、总工程师张奎和副经理吕成志为副组长的质量管理领导小组，明确各级管理职责，管生产必须管质量，建立严格的考核制度，将经济效益与质量挂钩。
质量管理组织机构见图5。
质量保证体系见附图2。
图5质量管理组织机构框图
2、施工技术保证措施
2.1、开工前进行中线、水平基桩闭合复测，并随时校正测量仪器的误差，确保测量工作的准确性。
2.2、隧道洞身施工采用新奥法技术，遵循“先预报、管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、紧衬砌”的施工原则，减少超欠挖及对围岩的扰动。
2.3、对隧道施工中可能出现的不良地质现象，采取超前地质预报措施，采用40m管棚钻机进行超前水平钻孔。
制定针对性施工方案，备足相应的设备和材料，对围岩变形进行监测，作好原始记录，及时反馈，以便分析处理，采取补救措施。
2.4、开挖进洞时，采取钢支撑紧贴洞口开挖面支护，并用水平钻孔探明前方地质，保证隧道掌子面施工安全。
2.5、混凝土施工与质量控制
2.5.1、对于混凝土原材料严格控制，有试验合格证方可进入现场，并由专人负责检验，拌制和养护混凝土用水检验合格后方可使用。
2.5.2、混凝土配合比在开工前进行试配拌和设计，选择理论配合比，施工时每次开配合比前先检测材料的含水量，调整混凝土施工配合比进行混合料的拌制，现场配制施工配合比。
2.5.3、混凝土采用电脑自动计量拌合设备拌合，采用混凝土输送车运输。
2.5.4、混凝土施工完毕后，做好养生工作，洒水养护。
十、施工安全保证措施
1、安全保证措施
建立以项目经理为首的安全保证体系，见附图3。
项目经理部和各作业队分级负责，以加强施工作业现场控制和职工的安全生产教育为重点，开展创建安全标准化工地活动，确保本标段工程的施工安全。
2、施工安全技术措施
2.1、进洞施工应完成对风、水、电路等设施的统一安排，各洞口设专职电工，洞内电线严禁乱扯乱挂或与钢制品搭接。
同时，进洞前先做好洞口工程，稳定好洞口的边坡和仰坡，做好天沟、边沟等排水设施，确保地表水不危及隧道的工程安全。
2.2、加强隧道监控量测工作，严格按照规范要求进行，确保数据准确无误，为隧道实现动态设计与施工的提供依据，并及时发现和处理安全隐患。
2.3、隧道施工应建立完善的交接班制度，并记录施工、安全等情况。
进入隧道工地的人员，必须按规定配带安全帽及防护用品，遵章守纪，听从指挥。
2.4、开挖作业时，应首先检查工作面是否处于安全状态，并检查支护是否牢固，顶板是否稳定，如有松动的土石或裂缝，应先予以清除或支护。
2.5、采用风钻钻眼时，应先检查机身各部件和绝缘装置是否良好，工作面内不得拆卸、修理风钻，严禁在残眼中继续钻眼。
2.6、各类进洞车辆必须处于完好状态，制动有效，严禁人料混载。
所有运载车辆均不准超载，超高运输。
凡停放在接近车辆运行界限处的施工设备与机械，应在其边缘设置低压红色闪光灯，显示界限，以防止运输车辆撞碰。
2.7、机械装碴时，坑道断面应满足装载机械的安全运转，装载的回转范围内不得有人通过。
进出隧道的人员应走人行道，不得与机械或车辆抢道，严禁扒车或强行搭车。
2.8、洞内喷锚支护，支护到开挖前面的距离一般不得超过3m；如遇石质破碎、风化严重和土质隧道时，支护工作面应紧贴掌子面。
2.9、随着隧道各部开挖工作的推进，应及时进行衬砌或压浆，特别是洞口建筑的衬砌必须尽早施工，地质不良地段的洞口必须首先完成。
衬砌用的脚手架、工作平台、跳板、梯子等应安装牢固，不得有露头的钉子或尖角突出。
靠近通道的一侧应有足够的净空，保证车辆行人能安全通过。
2.10、结合安全管理目标，开展安全技术教育。
教育职工确立“安全第一”的思想，开展定期安全技术学习，实现各工种、特别是特殊工种培训后持证上岗。
认真建立安全教育台帐，实行“一人一卡”制度，使安全教育不留死角。
2.11、建立定期和不定期的安全检查制度，定期检查制度项目经理部每周一次，作业班组每天班前、班中、班后各一次。
每次检查均记录备查，检查中发现的事故隐患由检查人员填发整改通知单，做到定人、定措施、定时间进行整改，要害部位由检查人员现场蹲点督促整改，整改后用书面反馈。
2.12、各种运输车辆，必须限速行驶。
转弯、陡坡及高路堤地段必须设立标识牌，对实际加以提醒。
2.13、洞内施工必须备有充足的照明设施。
十一、安全应急预案
鉴于V级围岩特性，F2、F8两段破碎带的裂隙发育，雨季施工很可能出现突泥涌水等灾害性事故。
在施工过程中，特别需要重视安全应急预案工作的开展。
V级围岩施工过程中必须做好以下应急预案：
1、爆破应急救援预案。
2、坍塌事故应急救援预案。
3、突泥突水应急救援预案。
4、机械伤害应急救援预案。
5、安全生产应急救援预案。
6、施工现场始终保证有足够的应急物资储备，结合本合同段实际地质情况，必须储备高压力注浆设备、大马力抽水机、大直径通风管、Φ200～300焊接钢管、超细水泥、轻质填充材料、方木、钢材、防水、防渗材料和编织袋，在任何情况下不得随意挪作它用，一旦发生险情，及时启动应急响应预案，及时控制事故现场，避免事故损失进一步扩大，并积极组织事故的善后处理。
7、严格执行地面、洞内的监控量测，发现异常情况立即施作加强支护措施，如采用注浆加固、挂双层钢筋网片、复喷混凝土等措施，增加初期支护刚度，防止围岩局部突变引起坍方。
十二、环境保护与文明施工
1、洞内生产用水应挖临时排水沟集中引排，不得污水四溢，排除洞外的污水必须经沉淀和除油处理后方可排放，未经处理不得直接排放入溪沟或农田污染下游水源。
2、施工机械的废气油料，不得随意倾倒于附近农田，污染土壤和水体。
3、运输道路必须经常洒水降尘，避免扬尘污染空气。
4、现场施工机械布置，运输车辆停放整齐有序，中间休息或工序完工，应做到场地彻底清理。
5、施工中废碴除部分施工自用外，应统一调配，杜绝随意堆放。
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