某铁路隧道五级围岩开挖施工组织设计.docx
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某铁路隧道五级围岩开挖施工组织设计
Ⅴ级围岩加强地段开挖及初期支护施工方案
一、编制依据
1、《……………施工图》；
2、实施性施工组织设计；
3、设计及规范要求；
4、铁路隧道施工技术规范；
5、铁路工程质量检验评定标准；
6、铁路工程水泥及水泥混凝土试验规程；
7、铁路工程水质分析操作规程；
8、铁路工程集料试验规程；
9、铁路工程施工安全技术规范；
10、爆破安全规程；
11、我方的人机料概况及施工经验。
二、工程概况
2.1施工概况
某隧道表层为残坡积粉质粘土，下伏二叠系下统范家屯组变质砂岩和板岩，全风化层，结构松散，易坍塌；强风化层，岩体较破碎，稳定性差；基岩裂隙水发育。
2.2设计参数
1.平纵断面：
隧道洞身设计为单洞双线，全隧线间距为4.6m。
隧道出口段纵向坡度为-10‰。
2.3支护参数
洞口段按照Ⅴ级围岩支护参数施工，采用明洞套拱支撑进洞。
初期支护以网喷混凝土+锚杆+工字钢架组成，拱部锚杆采用φ22组合中空注浆锚杆，长4.0m，环纵间距1.5×1.5m；边墙采用φ22砂浆锚杆，长4.0m，环纵间距1.2×1.0m；锚杆呈梅花状布置。
拱部140°范围内布设φ42超前注浆小导管，长度L=4.5米，环向间距0.4m；I20a工字钢架拱、墙、仰拱全环架设，间距0.6m/榀；拱、墙全环布置φ6钢筋网片，网格尺寸20cm×20cm；纵向连接筋环向间距1.0米，采用φ22钢筋制作；拱部、边墙喷射C25混凝土，喷射混凝土厚度为28cm。
初期支护外侧设2排φ50排水盲管，纵向间距5m。
为防止冻胀的危害，增加隧道周边围岩的抗渗性，开挖后采取径向注浆，注浆深度2m，孔口环向间距约1.8m,孔底环向间距约2.5m，纵向间距2.6m，孔口管采用φ50（壁厚3.5mm）热轧无缝钢管，钢管长1m。
三、开挖施工方案
3.1开挖方法
洞身暗洞V级围岩段采用三台阶（微台阶）预留核心土法开挖。
台阶高度：
上台阶3.35m，中台阶3.94m，下台阶3.10m；上台阶预留核心土高度1.5m，开挖循环进尺：
上台阶1榀/循环，中、下台阶1榀～2/循环，具体可根据围岩情况进行调整；上台阶台阶长度3～5m，中、下台阶开挖时，左右侧错进2-3m。
开挖示意图见下图
Ⅴ级围岩三台阶开挖示意图
3.2施工工序流程
测量→钻孔→装药→爆破→通风→找顶→初喷→出碴运输→立钢拱架→测量检查→挂钢筋网→锚杆施作→超前小导管→复喷砼→下一循环
3.3运输作业
隧道出碴采用无轨运输方式进行施工，装载机装碴，自卸汽车运输至洞外弃碴场。
3.4开挖作业
根据设计围岩，表层为残坡积粉质粘土，下伏二叠系下统范家屯组变质砂岩和板岩，全风化层，结构松散，易坍塌；强风化层，岩体较破碎，稳定性差；因此开挖主要采取短进尺、弱爆破开挖。
四、主要技术措施
4.1超欠挖控制措施
成立超欠挖管理领导小组，编制超欠挖管理办法，制订详细的奖罚措施，并严格执行。
派专人负责超欠挖控制。
每循环用断面仪对开挖面进行检查，并根据检查结果进行分析，及时将分析的信息反馈到施工中，不断优化设计。
4.2开挖中的测量控制
4.2.1平面控制网布设及作业要求：
1、严格执行国家测绘局颁布的《工程测量规范》内有关规定，以此标准开展工作。
2、测量工作前，按照《规范》及隧道贯通误差要求精心组织平面控制设计文件及隧道贯通误差估算。
3、仪器采用全站仪，标算精度±1"，2mm+2ppm。
4、以精密导线环作为整体控制，辅助以精密三角环及精密大地四边形，在此基础上控制整个隧道的施工开挖，以保证隧道贯通误差精度及各建筑物位置的准确性。
5、整体精密控制导线环的施测工作，严格执行《工程测量规范》内规定及平面控制测量设计文件要求，使其达到设计精度。
4.2.2洞内测量设计及要求：
1、洞内控制采用1秒级全站仪测距精度2+ppm，进行导线控制延伸测量；
2、由于洞内条件限制，洞内网采取主副导线闭合环，中间插小闭合环，形成多个闭合条件。
导线边长尽量拉长等距。
3、采用导线网严密平差成果；
4、贯通误差估计，可采用下面方法进行估计
式中：
m外—控制网误差对横向贯通误差影响值；
m1—由进口计算的影响值；
m2—由出口计算的影响值；
mβ—由控制点放设中线时理论高度中误差；
5、加强洞内控制测量的措施：
●使用Ⅰ级全站仪进行角度、距离测量，务必使测角中误差控制在1″以内，边长中误差≤1/200000；
●选择良好的测量环境，引测工作应在夜晚或阴天进行，在测定向角、洞内外接角或洞内外高差，边长悬殊大时，水平角观测不少于15个测回；
●每次向前延伸导线时，须对已测的前三个主副导线点重复置镜测量检核，确认无误后方可继续引测；
●为减少洞内导线测量误差对贯通误差的影响，应在成洞部分选择原导线点组成长边导线。
五、施工方法
5.1开挖断面施工参数
根据隧道设计围岩情况及规范要求，考虑15㎝预留变形量，5㎝施工误差，故隧道洞身开挖最大高度1260㎝，下台阶钢架拱脚位于内轨顶面下83㎝，拱脚宽度为1388㎝，洞身开挖面积为148.5㎡，开挖弧长为44.07m。
5.2、爆破设计
上、中、下台阶开挖地段局部采用松动爆破，每次爆破钻孔8个或以下，各孔采用微差爆破，眼深控制在1.1米以内，采用单孔单段集中装药，单孔药量不大于0.08kg。
5.3、洞身初期支护
5.3.1超前小导管施工
暗挖隧道进洞30m后（里程为DK49+398~DK49+267，计131m）拱部140°施工超前小导管。
超前小导管采用φ42mm壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，长4.5m，环向间距0.4m，纵向间距3m，纵向相邻两排的水平投影搭接长度不小于1.0m，钢管外插角5°~15°，每环为44根。
钻进时，注意保护尾部不受损，以便与注浆管路连接注浆。
注浆采用活塞式电动注浆机注浆，注浆前管口先检查是否达到密闭标准，以防漏浆，注浆压力为0.5～1.0Mpa。
注浆量达到设计注浆量和注浆压力达到设计终压可结束注浆。
注浆结束后，将管口封堵，以防浆液倒流管外。
同时做好注浆记录。
小导管施工偏差应符合下列规定
超前小导管施工允许偏差
序号
项目
允许偏差
检验数量
1
方向角
20
每环检查3根
2
孔口距
±50mm
3
孔深
+50，0mm
5.3.2I20a型钢拱架施工
拱墙采用I20a型钢拱架支护，间距60㎝，连接筋采用φ22螺纹钢，上台阶14根，中台阶10根，下台阶6根，仰拱15根；定位系筋采用φ22螺纹钢，长1.2m，每环8根。
先准确测量出中线﹑水平桩点，安装时保证其安装的精度符合设计轮廓的要求。
钢架间距为60cm。
钢架脚放在牢固的基础上，严禁悬空。
严禁在钢架背后用碎石（土）或块石填充。
钢架材质﹑规格﹑强度和刚度符合设计要求；钢架各部接头及纵向拉杆等装配齐全﹑连接牢固，拱脚安置稳定。
钢架安装应符合下列要求：
钢架安装允许偏差
序号
项目
允许偏差
检验数量
1
间距
±100mm
每榀钢架检查1次
2
横向
±50mm
3
高程
±50mm
4
垂直度
±20
5
保护层和表面覆盖层厚度
-5mm
5.3.3钢筋网施工
采用φ6的钢筋网（网格规格为200*200mm），注意钢筋网的搭接，要牢固。
钢筋网施工应符合下列规定：
1．钢筋网的网格间距应符合设计要求，网格尺寸允许偏差为±10mm。
2．钢筋网搭接长度应为1~2个网孔，允许偏差为±5cm。
3．钢筋应冷拉调直后使用，钢筋表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片装锈蚀。
5.3.4系统锚杆施工
锚杆L=4米，拱部间距1.5×1.5米（环×纵），边墙间距1.2×1.0米（环×纵），拱部为φ42组合中空锚杆，每环11-12根，边墙为φ22普通砂浆锚杆，每环8根；在中空注浆锚杆中注水泥浆液。
安装中空注浆锚杆时注意保护尾部不受损，以便与注浆管路连接注浆。
注浆采用活塞式电动注浆机注浆，注浆前管口先检查是否达到密闭标准，以防漏浆，注浆压力为0.5～1.0Mpa。
注浆量达到设计注浆量和注浆压力达到设计终压可结束注浆。
注浆结束后，将管口封堵，以防浆液倒流管外。
同时做好注浆记录。
锚杆布置见下图：
锚杆安装允许偏差应符合下列规定：
a、锚杆孔的孔径应符合设计要求。
b、锚杆孔的深度应大于锚杆长度的10cm。
c、锚杆孔距允许偏差为±15cm。
d、锚杆插入长度不得小于设计长度的95％，且应位于孔的中心。
5.3.5喷射砼施工
喷砼分两次进行。
初喷4cm用于封闭围岩，在架好拱架后进行复喷，喷射厚度为24㎝（共28cm）,设计强度为C30（拱墙）、C25（仰拱）。
采用湿喷砼工艺，喷砼自下而上施喷，喷嘴离岩面距离1～1.2m左右，喷层表面平整﹑光滑，无干斑或滑移流尚现象。
每次喷层厚度拱顶为3～5cm，边墙5～7cm，喷枪大致垂直岩面，尽可能减少回弹。
当喷砼厚度较大时，采用分层喷射，当前一层喷砼已经初凝后，即可进行下一层砼的喷射。
对于有渗漏水的岩面，喷砼前应做好引水处理（预埋盲管），然后再喷砼，并从无水处向有水处逐步逼近。
喷射混凝土的厚度和表面平整度应符合下列要求：
1、平均厚度大于设计厚度。
2、检查点数的80％及以上大于设计厚度。
3、最小厚度不小于设计厚度2/3。
4、表面平整度的允许偏差为100mm。
5.3.6径向注浆
为防止冻胀危害，增加隧道周边围岩的抗渗性，DK49+428-DK49+267围岩破碎，地下水裂隙发育段进行径向注浆。
径向注浆工艺流程如下图：
径向注浆施工流程图
采用手持式风钻或轻型潜孔钻机钻孔。
隧道底部注浆，在仰拱开挖前进行，钻孔长度3m，采用轻型潜孔钻机钻孔。
注浆分二序到三序进行，注浆材料以普通水泥单液浆为主，必要时可根据具体地址条件选择合理的注浆材料。
注浆孔安设1m长φ50mm孔口管作为注浆管。
注浆参数、注浆布置图如下所示：
径向注浆参数表
序号
参数名称
参数值
备注
1
注浆加固圈厚度
开挖轮廓线外3～5m
2
浆液扩散半径
2m
3
注浆孔间距
1.8m
4
注浆方式
全孔一次性注浆
5
注浆速度
40～50L/min
注浆压力根据地层情况确定，注浆过程中注意观察支护变形情况。
6
注浆终压
1～2MPa
7
单液水泥浆
W:
C=0.6～1:
1
普通硅酸盐水泥（42.5MPa）单液浆为主要注浆材料。
径向注浆布置图
5.4、防排水措施
1、初期支护外侧设2根φ50mm环向排水盲管，纵向间距5m。
2、下台阶拱脚初支外侧纵向设置φ100mm双壁打孔波纹管；
3、仰拱底部设置φ100PVC横向排水管，纵向间距30m，与初支外侧纵向排水管用三通连通，将水引入中央排水管中。
5.5、防坍技术措施
结合本隧道的特点及其地质情况，采用以下主要的防坍措施：
1、施工作到短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测。
2、保证初期支护质量
3、严格施工纪律
5.6、监控量测
为确保施工安全及结构长期稳定性，验证支护结构效果，确认支护参数和施工方法的准确性，并为调整支护参数和施工方法提供依据，确定二次衬砌施作时间等，必须对隧道进行监控量测。
监控量测分为必测项目和选测项目，必测项目是隧道工程应进行的日常监控量测项目，选测项目是为了满足隧道设计与施工特殊要求的监控量测项目。
必测项目见下表。
必测项目
序号
监控量测项目
常用量测仪器
测试精度
备注
1
洞内、外观察
现场观察、数码相机、罗盘仪
2
拱顶下沉
水准仪、钢挂尺或全站仪
0.1mm
3
净空变化
收敛仪
0.1mm
全站仪
1mm
4
地表沉降
水准仪、塔尺或全站仪
0.5mm
隧道浅埋段（H0≤2B）
具体要求如下：
1、沿隧道线路方向距洞口5m、10m、20m，分别布置3个监控断面；
2、在每个监控断面上每隔4m（边坡开挖界限以内）设置一个沉降点，边坡开挖界限以外左右各布置一沉降点；
3、加强监测频率，特别是隧道开挖时期，一定要满足设计、规范要求；
4、加强量测内业资料整理工作，对其及时进行回归分析，并及时反馈指导施工生产。
5.7、供风、供水、供电和照明
5.7.1供风
在隧道进口设空压机房，采用电动空压机提供高压风。
高压风管采用直径219mm的钢管。
5.7.2供水
在洞顶适当位置设高压水池供生产用水用，使用前对水质进行化验鉴定，确保水质合格。
洞内给水管道采用φ80mm的钢管。
5.7.3供电和照明
洞内供电线路采用“三相五线制”，洞内工作地段采用36V安全电压，其余地段采用380V电压。
洞内成洞地段照明采用高压钠灯，灯间距30m。
六、进度计划
6.1施工进度指标
根据我部的施工经验，对三台阶进度指标计算如下：
6.1.1循环作业时间
开挖支护循环作业时间计算表
断面类型
（平均）循环作业时间（分钟）
施工方法
循环进尺
施工准备
钻孔
装药爆破
通风找顶
出碴
支护
合计
Vb衬砌段
0.5
40
60
30
10
30
10
405
上台阶
Vb衬砌段
1
40
60
30
10
80
180
405
中台阶
Vb衬砌段
1
40
60
30
10
80
180
405
下台阶
6.1.2月进尺计算
该段理论月进尺：
24（小时）*60（分钟）/405（分钟）*0.6m/循环*30天=64m；考虑到各种不确定因素，实际月进尺为60m/月
七、质量控制
7.1质量目标
工程质量方针：
实行科学管理，满足合同要求，赢得顾客信任，同时提供优质服务，做到至精、至诚、更优、更新。
工程质量标准：
各项工程质量达到铁道部《铁路隧道工程施工质量验收标准》J287-2004要求。
工程质量目标：
分项工程合格率达100%，创国家优质工程。
7.2质量管理机构及保证体系
成立质量管理领导小组，项目经理为第一负责人，由总工程师和生产经理任副组长，成员由工程部部长、质检工程师、试验工程师、工区主任、工区主管工程师、质检员等组成
7.3质量检查程序
如下图所示：
不合格不
合合
格格
合
格不合格
合
格
检查出的质量问题，根据质量奖罚规定由质检人员开出奖罚通知单，并可以工作指令单的形式提出问题整改意见。
7.4工程质量保证措施
1、隧道施工由总工、生产经理全面负责，下设工区及工班。
工区中设工区主任一名，副主任一名；工班中设正、副工班长各一名。
另设质检工程师、试验工程师进行质量控制；
2、严格按照技术交底施工，严格遵守施工规范，严格掌握施工技术标准、质量检查及验收标准。
不符合要求时返工并追究负责人的责任；
3、每道工序施工前必须进行技术交底，向施工人员明确工序操作规程、质量要求和标准，严把质量关，由技术人员负责；
4、坚持三级测量复核制，施工测量放线要反复校核，确保中线、水平及结构尺寸、位置正确，由测量工程师负责；
5、严格执行现场值班制度，及时解决施工中出现的问题；
6、确保结构尺寸要符合设计要求，由值班人员、测量工程师及质检工程师负责；
7、做好各种材料试验与检验工作，由试验工程师负责；
8、严格按施工规范施工，对不符合规范造成质量问题的，质检工程师具有质量否决权，并有权令其停工整改，直到达到要求为止；
9、严格实行三级检查制度，先由工班自检，合格后报质检工程师检查，然后再报现场监理检查，合格后方可进入下道工序。
八、安全、环保及文明施工
8.1安全方针及目标
安全方针：
安全第一、预防为主，防治结合、综合治理。
安全目标：
实现“五杜绝，二控制，三消灭，一创建”。
五杜绝：
杜绝死亡事故，杜绝重伤事故，杜绝重大机械事故，杜绝重大交通事故，杜绝重大火灾事故；
二控制：
年重伤率控制在最小，年负伤率控制在最低；
三消灭：
消灭违章指挥，消灭违章作业，消灭惯性事故；
一创建：
创建安全文明标准工地；
8.2安全施工保证措施
8.2.1、土石方填挖严格操作规程和指挥制度，防止坍塌伤人。
根据实际情况，作好部分施工安排雨季准备，但施工的项目应尽量避免雨天进行，施工前密切关注天气情况并制定详细的施工方案，确保施工项目快速﹑安全完成。
8.2.2、隧道开挖
1、施工前，对施工工人进行技术交底，内容包括：
设计文件、施组，说明地质、施工方法、使用机具、开挖与衬砌断面尺寸、预留下沉量和施工误差、工序、工艺、循环进尺、安全措施、质量标准以及中线水平控制办法等。
2、施工人员到达工作地点后，工区主任、工班长应组织员工分头检查工作面，机具设施是否处于安全状态，详细检查支护是否牢固，拱部和边墙壁是否稳定，如有松动和裂纹，应及时加固处理。
3、为克服隧道施工落石等惯性伤害事故的发生，每班都必须由专职安全员，加强对开挖面及未衬砌地段进行检查，发现异常情况应责成工班长派人处理，如发现险情时，应立即撤离工作人员并报告上级处理。
4、洞口附近要备有砂袋、方木、斧锯等抢险材料和工具。
5、初期支护、超前支护必须按设计或技术交底施作。
6、及时进行初期支护，减少围岩暴露时间。
由于本工程地质条件差，必须坚持一掘一支、快挖快支，尽早成环的施工方法。
7、本工程爆破采用光面控制爆破，有效地控制爆破震动，减少对围岩的扰动。
8、爆破参数要经过科学验算并结合现场情况进行调整，且必须严格按《爆规》执行警戒、防护。
8.2.3、装卸碴、运输安全措施
1、限制洞内行车速度；
2、严禁将随地弃碴。
8.2.4、锚喷施工安全措施
1、锚喷施工中，应随时检查电线路、设备的电器部份，确保用电安全。
2、对喷射机、水箱、风包及注浆罐等进行密封性能和耐压试验，验收合格后，方能使用。
要经常检查输料管、弯头、注浆管、管路接头等有无磨薄、击穿、松脱现象，发现问题及时处理。
3、在处理机械故障时，必须断电、停风。
4、在处理堵管时，应将输料管顺直，按紧喷射头，疏通管的工作风压不得超过0.4Mpa。
5、锚杆孔压浆时，注浆罐内应保持一定数量的砂浆，防止罐体放空，砂浆喷出伤人，严禁非操作人员进入施工作业区，施工中，注浆管前方严禁站人。
6、施工操作人员的皮肤应避免与速凝剂直接接触。
7、洞内进行喷射作业时，必须加强施工通风和照明，使粉尘浓度达到工业卫生标准，提高作业面的能见度。
8.3文明施工与环境保护
1、挂牌施工。
2、施工场地地界明确，必要地点进行围蔽
3、自觉维护周边绿化，不随意侵占线外土地。
4、临时排水设施布置合理、有序，禁止将水排入地方鱼塘，在易冲刷地段设置急流槽，将水排入沟渠中。
5、废弃物堆放场，不污染地方水源。
6、严格坚持特殊工种持证上岗制度；
7、所有施工人员必须穿戴劳动防护用品，进洞必须穿反光背心，在洞内必须听从调度指挥，听从爆破警戒人员的指挥；
8、非值班电工不得私拉乱接电线；
9、作业班组人员必须经常检查开挖台架，如有安全隐患，必须立即进行处理；
10、作业人员不得破坏消防器材，不得私拆应急照明灯，不得损坏电话等通讯设备；
11、大型作业机械必须配备专人指挥；
12、如有安全事故发生必须及时上报，听从指挥；
13、加强职工安全教育、提高安全意识，设置安全警示牌；
九、人员、机械准备情况
9.1、人力资源
管理人员配置表
序号
管理人员
数量
1
生产副经理
1
2
领工员
2
3
隧道工程师
2
4
测量工
5
5
质检工程师
2
6
安检工程师
1
7
试验
4
合计
17
班组人员配置表
序号
班组
人数
1
开挖班
50
2
喷浆班
30
3
衬砌班
60
4
加工组
30
5
机修班
15
6
运输班
12
7
拌合站
20
8
合计
217
9.2、机械设备
序号
机械名称
型号
单位
数量
备注
1
空压机
P950WE
台
4
2
混凝土搅拌站
JS750
台
2
3
钢筋调直机
GT4-10
台
1
4
钢筋弯筋机
GW40
台
1
5
钢筋断切机
GQ50
台
1
6
混凝土喷射机
HPZ
台
4
7
注浆机
BW-250/50
台
2
8
风钻
YT-28
台
30
9
砼运送车
EQ3141Q
辆
3
10
运渣车
XC3320
辆
4
11
装载机
ZL60F
辆
3
12
挖掘机
PC300-6
辆
2
13
潜孔钻
SWDA165
台
2
14
电焊机
BX1-400
台
4
升级会员 