马头嘴隧道施工方案.docx
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马头嘴隧道施工方案
马头嘴隧道施工方案
1编制依据、范围
1.1编制依据
1）《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1-2004
2）《公路隧道施工技术规范》JTGF60-2009
3）南昌至宁都高速公路冈上至宁都段新建工程两阶段施工图设计
4）南昌至宁都高速公路冈上至宁都段新建工程《隧道通用图》
5）本标段施工组织设计
6）现场踏勘调查所获得的工程地质、水文地质、当地资源、交通状况及施工环境等调查资料
7）我公司拥有的技术装备力量、机械设备状况、管理水平、工法、科技成果和多年积累的长大隧道工程施工经验
1.2编制范围
适用于昌宁高速C7标项目马头嘴隧道进口（ZK179+125～ZK181+380/YK179+115～YK181+380）隧道明洞，洞口工程，洞身开挖，初期支护、防排水工程、二次衬砌、电缆沟槽等工程的施工。
2设计概况
2.1工程概况
南昌至宁都高速公路冈上至宁都段都是新修编的《江西省2020年高速公路网规划》中增设的一条地方加密高速公路；是未来南昌－宁都－兴国－韶关国家高速公路的一部分；也是江西省又一条南北向交通大通道。
项目起于南昌县岗上镇境内的沪昆高速公路上（设冈上枢纽互通），经南昌县-丰城市-安乐县-永丰县，终于宁都县赖村镇境内的泉南高速公路上（设宁都南枢纽互通），路线全长248.586公里。
其中C7合同段位于永丰县沙溪镇、上溪乡境内，合同段起点桩号K176+700,位于暖水坑南面山上（隧道中），穿山后到沙溪的大茶坑村，沿山垄上跨沙溪河支流，在上溪乡横溪村进隧道穿山，终点桩号为K181+380，路线全长为4.68km，所属区内为低山地貌，地形起伏较大，山势较陡，植被发育，山体自然坡度一般在35°～60°左右。
主要工程有石马隧道、横溪高架桥、马头嘴隧道和区间路基。
其中马头嘴隧道位于构造剥蚀低山丘陵区，山体连绵起伏，山体植被发育，洞身最高点高程约640m,地形起伏大，山势较陡峻，隧道进出洞口地形较缓，植被发育，风化层厚。
隧道区山体总体走向比较紊乱，大致呈南北走向，隧道区内微地貌发育，主要为山间冲沟，为山间洪水及地下水的排泄通道。
隧道进口处地貌类型为山间深大沟谷相对平直部，左进口位于小沟谷部，右进口位于山体凸出部，地面标高约373m，植被发育，自然斜坡约为35°，进口前方150m为一大沟谷。
路线区域属亚热带季风气候区，气候温和，四季分明，阳光充足，雨量充沛。
2.2主要技术标准
南昌至宁都高速公路冈上至宁都段新建工程C7合同段为新建工程，根据本项目在公路网中的功能和作用、交通量预测结果以及沿线的地形条件等因素，全线采用双向四车道高速公路标准新建。
具体设计标准如下：
1）设计速度：
100km/h
2）路基宽度：
整体式路基：
26m，其横断面布置为：
0.75m（土路肩）+3.0m（硬路肩）+2×3.75m（行车道）+0.75m（路缘带）+2.0m（中央分隔带）+0.75m（路缘带）+2×3.75m（行车道）+3.0m（硬路肩）+0.75m（土路肩），桥涵与路基同宽
分离式路基：
13m，其横断面布置为：
0.75m（土路肩）+3.0m（硬路肩）+2×3.75m（行车道）+1.0m（硬路肩）+0.75m（土路肩），桥涵与路基同宽
3）路面采用沥青混凝土路面，设计年限15年，设计标准轴载BZZ-100KN
4）汽车荷载：
公路-I级
5）隧道净宽
（单洞）（10.75m）：
0.75m（检修道）+0.50m（侧向宽度）+2×3.75m（行车道宽度）+1.0m（侧向宽度）+1.0m（检修道）；隧道建筑限界净高≥5.0m
6）地震动峰值加速度＜0.05g，考虑简易设防
2.3地层岩性
根据现场地质调绘及钻孔资料分析，该隧道基岩主要为震旦系下统上施组（Z1sh）地层：
主要为地凝灰质砂岩。
覆盖层为第四系（Q）碎石土、粉质粘土。
1）第四系地层（Q）
第四系中更新统残坡积层（Q2el+de）主要分布于隧道山体坡脚及山体，一般以碎石土为主，碎石成分与母体岩性有关，厚度一般在3.2～13.6m左右。
2）震旦系下统上施组（Z1sh）
（1）强风化凝灰质砂岩：
黄褐色，岩石风化强烈，风化裂隙发育，岩体破碎，岩性软。
（2）中风化凝灰质砂岩：
灰色，凝灰质砂状结构，层状构造，浅部裂隙较发育，岩体较破碎～较完整，局部夹变质砂岩。
2.4地质构造
拟建路线地带位于扬子准地台之江南台隆的丰城——乐平凹断束及华南褶皱系之赣中南褶隆的武功山——玉华山隆断束、大湖山——芙蓉山垄断束、宁都——南昌拗断束构造区。
历经加里东、印支和燕山期三个构造，其中尤以燕山期的构造运动最为活跃，其主要表现为地壳的断块差异性升温、盆地迁移，同时伴随有褶皱作用，并在此期间有大量的岩浆岩侵入。
主要不良地质地段
（1）断层破碎带
马头嘴隧道段共发育有5条断层破碎带，分别为F14、F15、F16、F17、F18断层。
断层走向与掌子面夹角较小，在0°～15°之间，断层影响宽度在20m～50m，延伸长度在500m～1200m；地表形态表现为V型沟谷，局部裸露，可风擦痕、碎裂岩。
断层带岩体裂隙发育～很发育，多闭合，结合差～极差，岩体破碎～极破碎，断层带内岩石受挤压破碎，节理裂隙发育，对隧道围岩级别、洞身稳定性有影响，施工可能产生涌水、掉块、坍塌。
（2）涌水
表2.4-1主要涌水地段统计表
名称
Q0（m3/d）
q0（m3/d/m）
围岩富水程度分区
备注
ZK179+740/YK179+750
（F14断层附近）
656.95
16.42
富水区
ZK179+910/YK179+930
（F15断层附近）
1461.43
19.49
富水区
ZK180+630/YK180+640
（F16断层附近）
1890.11
27.00
富水区
ZK180+750/YK180+770
（F17断层附近）
2168.48
26.44
富水区
ZK181+220/YK181+220
（F18断层附近）
1767.91
24.22
富水区
涌水量主要集中在断层带附近，其富水性直接受大气降水的控制，雨季补给充足时，则孔隙水较多，而在旱季，蒸发量大于补给量，富水性较差，局部甚至枯竭；且在断层带及其影响带内，围岩破碎，节理裂隙发育，极易发生涌水现象，因此在施工过程中，应重点监控断层带及其影响段的施工。
2.5水文地质
2.5.1地下水类型
隧址区内的地下水类型主要有第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水。
第四系松散岩类孔隙水主要为潜水，主要赋存于第四系残坡积层内，其富水性直接受大气降水的控制，雨季补给充足时，则孔隙水较多，而在旱季，蒸发量大于补给量，富水性较差，局部甚至枯竭。
基岩裂隙水主要为承压水或微承压水，主要赋存于基岩的节理裂隙中，由于区内基岩构造裂隙、破碎带发育，且第四系覆盖层厚度小，有利于大气降水和地表水的渗透；同时地表岩层风化节理裂隙呈网状发育，为大气降水的直接入渗补给提供了有利条件，因此，区内基岩裂隙水发育，为主要地下水类型；区内的断层破碎带和构造裂隙带等为富水单元。
2.5.2地下水的补给、径流、排泄条件
根据隧道区内的地形貌和水文地质条件，区内地下水主要为构造裂隙水，主要接受大气降水垂直向下渗透补给，水文地质条件较复杂。
据钻孔揭露隧道区内钻孔水位在钻进过程中变化较大，故隧道区内地下水主要沿节理裂隙运动，连通性较好。
区内地下水一般沿基岩裂隙、构造破碎带等在地势低洼处排泄。
2.6设计参数
马头嘴隧道设计情况汇总见下表。
表2.6-1隧道围岩分级表
序号
隧道
名称
起讫里程
长度
（m）
围岩级别
工程地质
概况
III级
IV级
V级
1
马头嘴
隧道
ZK179+125～
ZK181+380
2255
193
1557
505
进洞口为碎石土、强风化砂岩，洞身为中风化凝灰质砂岩和断层破碎带。
YK179+115～
YK181+380
2265
193
1519
533
合计
4520
386
3076
1038
百分比（%）
100
8.5%
68.1%
23.4%
单位数量（m3/m）
/
87.08
103.56
110.27
表2.6-2超前支护分类表
序号
围岩级别
衬砌类型
超前支护措施
1
V
S7
前3Om为Φ108，壁6mm，长30m；后面均为超前小导管，Φ42，壁3.5mm，长4m；管棚与超前小导管搭接2m
2
V
S5
超前小导管，Φ42，壁3.5mm，长4m
3
Ⅳ
S4、S4-1
超前锚杆，Φ22早强砂浆锚杆，长3.5m
4
Ⅲ
S3
/
表2.6-3衬砌类型初期支护参数表
围岩级别
衬砌类型
钢架设计
锚杆
喷射混凝土
钢筋网
类型
间距（m）
V
S7
I18型钢，钢架仰拱封闭
0.5
Φ25中空注浆锚杆，1.0×0.5m（环×纵）梅花型布置，3m长，每延米49根
C20混凝土，厚度25cm
φ8钢筋网，网格尺寸20cm×20cm，内外两层
V
S5
I18型钢，钢架仰拱封闭
0.7
Φ22水泥砂浆锚杆，1.0×0.75m（环×纵）梅花型布置，3.5m长，每延米33根
C20混凝土，厚度25cm
φ8钢筋网，网格尺寸20cm×20cm，内外两层
IV
S4-1
I14型钢
0.7
Φ22水泥砂浆锚杆，1.0×0.75m（环×纵）梅花型布置，3m长，每延米33根
C20混凝土，厚度20cm
φ8钢筋网，网格尺寸20cm×20cm，外侧一层
IV
S4
I14型钢
1
Φ22水泥砂浆锚杆，1.0×1.0（环×纵）梅花型布置，3m长，每延米24.5根
C20混凝土，厚度20cm
φ8钢筋网，网格尺寸20cm×20cm，外侧一层
Ⅲ
S3
/
Φ22水泥砂浆锚杆，1.2×1.2（环×纵）梅花型布置，2.5m长，每延米15.5根
C20混凝土，厚度10cm
φ6钢筋网，网格尺寸25cm×25cm，外侧一层
表2.6-4二次衬砌参数表
序号
围岩级别
衬砌类型
二次衬砌参数表
1
V
S7
C25防水钢筋混凝土，厚度45cm；仰拱C25钢筋混凝土，厚度45cm，C15片石混凝土仰拱回填
2
V
S5
C25防水钢筋混凝土，厚度45cm；仰拱C25钢筋混凝土，厚度45cm，C15片石混凝土仰拱回填
3
Ⅳ
S4
C25模筑混凝土，厚度40cm；仰拱C25混凝土，厚度40cm，C15片石混凝土仰拱回填
4
Ⅳ
S4-1
C25模筑混凝土，厚度40cm；仰拱C25混凝土，厚度40cm，C15片石混凝土仰拱回填
5
Ⅲ
S3
C25素混凝土，厚度35cm
6
Ⅲ
S9（加宽段）
C25混凝土，厚度45cm；仰拱C25混凝土，厚度45cm，C15片石混凝土仰拱回填
7
Ⅳ
S10（加宽段）
C25钢筋混凝土，厚度50cm；仰拱C25钢筋混凝土，厚度50cm，C15片石混凝土仰拱回填
表2.6-5马头嘴隧道进口主要工程量表
序号
工程名称
单位
数量
备注
1
洞身开挖
m3
481165
包括洞口开挖
2
喷射砼
m3
27143
包括洞口边仰坡支护
3
衬砌及其它砼
m3
67904
包括洞口工程
4
钢材
t
5256.3
包括衬砌、水沟电缆槽、钢筋网、型钢、初支钢筋
5
锚杆
m
678639
超前、锁脚、系统锚杆，长管棚
6
防水板
㎡
121810
7
土工布
㎡
121810
3总体施工组织布置规划及目标
3.1施工总体部署
在施工组织上遵循“统筹规划、均衡生产，重点先行、分段组织，突出难点、有序推进，先进可行、经济合理”的指导思想。
1）统筹规划、均衡生产
对施工组织、建设标准、施工管理目标（含工期、质量、安全、文明施工和环境保护）等各方面内容从总体上明确思路，进行统一安排和筹划，按均衡生产的原则进行施工组织管理。
2）重点先行、分段组织
以控制性工程施工为重点，组织精干的管理人员、设备，分区分段组织施工，分派专人总体负责。
3）突出难点、有序推进
根据里程碑计划进行节点工期控制。
4）先进可行、经济合理
精致管理、采用先进可行、经济合理的施工方案和施工方法，并不断改进，确保履行合同。
3.2工程施工管理目标
3.2.1质量目标
标段工程交工验收的质量评定：
合格；竣工验收的质量评定：
优良。
3.2.2工期目标
马头嘴隧道工程总工期计划为22个月，2013年11月1日开工，2015年8月30日完工。
3.2.3安全目标
三无：
无因工伤亡、无交通伤亡、无火灾及水灾事故；
一杜绝：
杜绝重大机械安全事故；
一控：
参建员工年重伤率控制在0.3‰以内；轻伤率控制在2‰以内；
三消灭：
消灭违章指挥、消灭违章作业、消灭惯性事故。
3.2.4环境保护、水土保持目标
1）防治环境污染，保护生态环境。
防止和减轻施工给周围环境造成粉尘、噪声、震动、废水、废料的影响。
确保施工现场各项环保指标满足国家、行业和地方环保条例和标准以及设计的要求。
2）最低程度减轻工程损坏，控制水土流失。
严格按技术规范和设计图施工，不造成人为的水土流失及植被破坏。
确保水土流失重点预防保护区水土保持目标的实现。
3）严格遵守《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国森林法》、国务院发布的《建设项目环境保护条例》、《森林防火条例》、《中华人民共和国野生动物保护法》、《中华人民共和国民用爆炸物品管理条例》等有关法律、法规。
遵守经批复的《水土保持方案报告》和《环境影响评价报告》，做到文明施工，保护生态环境，防止水土流失。
3.2.5职业健康安全目标
注重职工的职业健康，保证文明施工，保障劳动保护，杜绝职业病发生。
加强卫生监控，确保无大的疫情，无传染病流行。
3.2.6文明施工目标
做到现场布局合理，施工组织有序，材料堆码整齐，设备停放有序，标识标志醒目，环境整洁干净，实现施工现场标准化、规范化管理。
建立管理体系。
构建由建设单位统一组织管理、监理单位日常监督、施工单位具体落实的文明施工管理控制体系。
施工单位必须按照文明工地创建活动的有关规定，健全内部管理控制体系。
3.2.7信息化管理目标
设置专人负责信息化系统的管理和维护，接受上级单位的指导和领导，通过信息化管理系统提交工程实施、管理过程中的相关资料，确保工程信息的实时性、完整性和全面性。
3.2.8标准化管理目标
根据赣高速昌宁办字【2013】77号文《昌宁项目办关于印发昌宁高速公路建设管理标准化活动实施方案的通知》文件精神,结合我项目部实际情况,将标准化管理工作深入到项目的大临设施施工、路基施工、涵洞通道工程施工、桥梁施工及隧道施工中，涵盖项目建设的安全，质量、环境保护等方面。
在本标段建设中实现管理标准化、工地标准化、施工标准化。
3.3总体人员机械配备情况
3.3.1人员配置情况
马头嘴隧道将组建由参加过多条铁路隧道、公路隧道项目施工经验的施工队伍及管理人员参与施工。
1）主要管理人员配置
表3.2-1项目部管理人员配置表（主要负责人）
序号
职务
姓名
备注
1
项目经理
李陵
2
党工委书记
王东川
3
项目总工程师
包伦春
4
项目副经理
田建
5
工程部部长
刘江辉
6
合同部部长
周成高
7
财务部部长
曹登芳
8
物资部部长
林振兴
9
安质部部长
况振华
10
试验室主任
张朝聘
11
综合部部长
谭咸军
2）主要现场管理、施工人员配置
表3.2-2马头嘴隧道施工现场管理、施工人员配置表
序号
设备名称
数量
备注
1
挖机司机
4人
2
装载机司机
8人
3
空压机司机
4人
4
自卸汽车
18人
5
开挖工
72人
6
支护工
46人
7
二衬混凝土工
32人
8
钢筋工
6人
9
农用车司机
2人
10
混凝土泵车司机
4人
11
抽水工
6人
12
电工
4人
13
文明施工人员
6人
14
混凝土灌车
10人
15
防水板工
6人
16
电焊工
6人
17
各类管理人员、技术人员、工班长
22人
各隧道口，不包括经理部
18
合计
262人
3.3.2机械配置情况
表3.3-1马头嘴隧道施工机械配置表
序号
设备名称
数量
备注
1
挖机
2台
2
装载机
4台
3
开挖台车
2台
4
空压机
6台（28立方以上）
5
自卸汽车
9台
6
二衬台车
2台
7
变压器
2台（800KVA）
8
柴油发电机
2台（300KW）
9
潜孔钻机
1台
10
混凝土泵车
2台
11
抽水机
3台（7.5KW）
12
注浆机
4台
13
通风机
4台（110KW）
14
喷浆车（带喷浆机）
2台
15
混凝土灌车
5台
16
YT28风钻
50台
17
防水板台车
2台
18
电动空压机
2台（5立方）
19
电焊机
6台
20
电风镐
2把
21
摊铺机
1台
4重点（关键）和难点工程的施工方案、方法及措施
4.1总体施工方案
本隧道将按新奥法原理组织施工，软弱围岩地段施工始终坚持“管超前、弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤测量、紧衬砌”的原则。
在施工中积极推广应用国内外隧道施工新技术、新工艺，投入大型机械设备，形成挖、装、运、锚、衬等多条机械化作业线；洞内装碴运输采用无轨运输；喷混凝土采用湿喷机，以降低回弹量和粉尘；混凝土衬砌采用整体式液压钢模衬砌台车和泵送混凝土作业，施工中进行超前地质预报，采用先进的测量、探测技术取得围岩状态参数，通过数据分析和处理，及时反馈指导施工。
拟定总体施工方案如下：
1）洞口工程施工采用挖掘机从上至下分层开挖（必要时辅以弱爆破），人工配合逐层边刷坡边防护。
2）隧道洞口段Ⅴ级围岩采用超短台阶法施工。
超前支护采用30m长Φ108长管棚，初期支护采用I18工字钢支护，双层φ8钢筋网片，3m长Φ25中空锚杆，喷25cm厚C20喷射混凝土；洞身段Ⅴ级围岩超前支护采用4m长Φ42超前小导管。
人工风镐开挖为主，必要时辅以预裂、微震动爆破。
3）Ⅲ、Ⅳ级围岩地段采用中长台阶法施工。
风动凿岩机钻孔、微震动光面爆破施工。
初期支护采用挂网喷锚、I14钢架支护，超前支护采用3.5m长Φ22超前锚杆。
4）紧急停车带、会车道根据其所处的围岩类别采用光面爆破全断面开挖法或台阶法施工。
5）各种洞室根据图纸布置位置与洞身同时开挖，布设好钢筋及预埋件后与洞身衬砌混凝土一次成型。
6）爆破施工采用塑料导爆管、毫秒雷管爆破技术。
出碴为无轨运输，挖掘机扒碴，装载机装碴，自卸汽车运输。
施工通风采用压入式通风，二次衬砌混凝土采用全断面整体式液压钢模衬砌台车机械化施工；路面待衬砌施工完后从洞内向洞外方向施工，混凝土全部在混凝土搅拌站集中生产，实行工厂化作业。
4.2隧道施工进度计划
1）马头嘴隧道进口为左右分离式，左线长2255m、右线长2265m，为本合同段控制工期工程，其阶段性工期安排如下：
（1）施工准备：
2013年11月1日～2013年12月31日；
（2）马头嘴隧道进口开挖及支护：
2014年1月1日～2015年7月5日；
（3）马头嘴隧道进口二次衬砌：
2014年2月1日～2015年7月30日；
（4）马头嘴隧道进口水沟电缆沟槽、路面及附属：
2015年6月1日～2015年8月1日；
（5）竣工清理：
2015年8月1日～2015年8月31日。
（6）施工进度计划形象图见《马头嘴隧道进口施工进度计划表》
4.3施工方法及工艺
4.3.1施工测量
施工测量按照《公路测量技术规则》和《公路隧道施工技术规范》的有关规定进行，主要测量仪器为全站仪和S3水准仪。
施工前会同勘测设计部门与其他标段中标单位现场交接导线控制桩和设计水准点，公司精测队与其他标段施工单位精测队进行施工联测后，对控制桩加以保护，设护桩，如有遗失和损坏，及时恢复和校正。
4.3.2洞口工程
人工施作截水沟，然后用挖掘机每2m一层自上而下逐层开挖并进行边仰坡防护。
洞口段施工充分考虑洞内施工需要，合理布置供风、供水、供电设施、材料存放及加工场地、机械停放场地。
洞门设计均为端墙式，在进洞正常施工后，适时安排明洞衬砌混凝土及回填施工。
洞门完成后及时完善排水系统，保证洞口排水畅通。
施工中精心组织、施工，满足景观要求。
4.3.3洞身开挖
图4.3-1超短台阶法开挖纵断面示意图
1）Ⅴ级围岩采用超短台阶法
（1）开挖示意图如图
（2）超短台阶法施工工序说明
a弧形开挖1部上台阶，施作Ⅰ部上台阶的初期支护。
b开挖2部上台阶核心土。
c上台阶开挖一定距离后，马口跳槽开挖3部，施作Ⅲ部下台阶的初期支护。
d下台阶核心土及仰拱开挖，施作Ⅳ部仰拱的初期支护。
e浇筑该段内Ⅴ部仰拱、矮边墙。
f利用衬砌模板台车一次性浇筑Ⅵ部二次衬砌。
图4.3-2超短台阶法开挖横断面示意图
g超短台阶法施工要求
①隧道施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。
②如有超前支护等辅助施工措施，应首先利用上一循环架立的钢架施作完毕，再开挖。
③开挖方式采用弱爆破，爆破时严格控制炮眼深度及装药量。
④锁脚小导管根据设计设置，以确保下台阶施工的安全。
⑤上台阶一次开挖长度宜控制在0.5～0.8m之内，其他台阶一次开挖长度宜控制在2～3m之内，第4部开挖后仰拱初支、仰拱及填充应紧跟。
⑥施工中，应按有关规范及标准图的要求，进行监控量测，及时反馈结果，分析洞身结构的稳定，为支护参数的调整、浇筑二次衬砌的时机提供依据。
⑦施工时根据现场情况，必要时增设横向及纵向的临时钢架支撑。
2）Ⅲ、Ⅳ级围岩段—中长台阶开挖法
Ⅲ、Ⅳ级围岩地段采用中长台阶法开挖，开挖进尺2m～3m，多功能作业台架配合手持风钻钻孔，楔形掏槽，光面爆破。
采用装载机、挖机装碴，自卸汽车配合碴。
（1）开挖示意图如下图。
图4.3-3中长台阶法开挖纵、横断面示意图
图4.3-4中长台阶法开挖横断面示意图
（2）中长台阶法施工工序说明
a开挖1部上台阶,施作Ⅰ部上台阶的初期支护。
b上台阶施工至适当距离后，开挖2部下台阶，施作Ⅱ部下台阶的初期支护。
c浇筑该段内Ⅲ部仰拱、矮边墙。
d利用衬砌模板台车一次性浇筑Ⅳ部二次衬砌。
（3）中长台阶法施工要求
a隧道施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。
b开挖方式采用弱爆破，爆破时严格控制炮眼深度及装药量。
c台阶长度宜控制在50m左右；围岩稳定较差时，控制在15～30m内。
d下台阶断面开挖应两侧交错进行，下台阶开挖后仰拱应紧跟。
施工中应解决好上下台阶的施工干扰问题，
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