泥垭隧道施工组织设计.docx
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泥垭隧道施工组织设计
江津（渝黔界）经习水至古蔺（黔川界）高速公路
TJ-9分部
泥垭隧道施工组织设计
编制：
复核：
审核：
四川公路桥梁建设集团有限公司江习古高速TJ-9分部
2014年10月
第一章施工组织设计编制依据和原则
第一节编制依据
（1）本合同设计图纸。
（2）合同段工程现场情况，参考资料等。
（3）我公司现有可投入工程的施工技术力量和机械设备。
（4）现行的部颁《公路工程预算定额》、《公路工程施工定额》、《公路工程集料试验规程》、《公路工程质量检验评定标准》、《公路隧道施工技术规范》、《公路水泥混凝土路面施工及验收技术规范》、《公路勘测规范》、《公路隧道勘测规程》、《公路工程施工安全技术规程》、《公路工程金属试验规程》等。
（5）贵州省高速公路瓦斯隧道施工技术指南（试行）、贵州省公路工程技术指标运用指南（试行）、岩溶地区公路工程地质勘查方法指南、贵州省高速公路标准化施工管理办法等。
（6）近年来，我公司参加类似工程的经验。
（7）国家相关的施工技术规范、验收标准及质量、安全技术规程。
第二节编制范围
泥垭隧道的开挖、支护、衬砌、明洞、洞口工程、防排水、质量目标及保证措施、特殊地质地段施工、监控量测、应急预案和安全文明施工、环境保护、保障措施等。
第三节编制原则
施工组织设计按照业主提出的要求，以及招标文件的规定，争创优质工程的原则进行编制，具体体现在以下几点：
（1）采用我单位近年来在公路建设中使用的先进施工方法和工艺设备。
（2）调集我单位精锐的管理人员及和雄厚的技术力量，组建项目经理部及各施工作业层，加强施工现场的规范化、科学化、标准化管理。
（3）充分考虑各种不利施工进度、质量及安全的因素，在工期安排、人员设备配置、施工方法等方面有充分的准备。
（4）针对合同段的施工特点和难点，着重考虑相应的施工方案和措施。
（5）遵守施工规范和操作规程及国家和交通部关于质量、安全生产规定，确保工程质量与施工安全。
（6）开源节流，精打细算，贯彻就地取材的原则，尽量利用当地资源，充分利用当地设施，减少临时工程，降低工程成本，提高经济效益。
（7）遵守环境保护法并切实按有关要求和规定来组织实施。
（8）响应党的国家民族政策，尊重民风民俗。
（9）积极而慎重地采用经主管部门批准的新技术、新工艺、新材料、新设备。
第二章施工总体目标、计划与施工组织
第一节工期、质量、安全目标
一、工期目标
计划总工期为21个月。
开工日期为2014年6月15日，2016年3月30日前完成全部工程。
二、质量目标
（1）保持三个管理体系（质量符合GB/T19001----2008标准；GB/T50430-2007建筑施工企业质量管理规范；环境符合GB/T24001----2004标准；职业健康安全符合GB/T28001----2011标准）的有效运行，并持续改进；
（2）工程抽检合格率100％，成果验收合格率100％；
（3）顾客满意率88％以上；
（4）三废排放达到国家二级排放标准；
（5）重大质量、环境、职业健康安全事故为零。
三、安全目标
坚持“安全第一、预防为主”的方针，广泛开展安全标准工地建设，严格执行有关文件规定，确保施工安全。
在施工期间，杜绝职工因工责任死亡事故。
第二节总体进度计划
隧道计划总工期21个月。
计划开工时间为2014年6月15日，竣工交验时间为2016年3月30日。
各分部工程具体进度计划如下：
2014年6月15日开始出口端便道施工，7月1日前完成出口端便道施工；
2014年9月15日完成出洞口的挂网喷浆和洞顶截水沟施工，完成开挖前的施工准备工作；
2014年10月20日隧道出口端进洞，进行洞身开挖，初期支护在开挖后同步进行，衬砌根据进洞情况及时跟进；
2015年10月30日隧道洞身开挖完成，隧道全线贯通；
2015年11月30日隧道洞身衬砌、仰拱完成；
2015年12月5日隧道路面开工，2016年1月30日隧道路面完工；
2015年9月25日隧道附属工程开工施工，2016年1月30日完工；
2015年12月15日开始隧道机电施工，2016年3月30日完成机电工程；
2016年4月10日隧道全线完工并完成交工验收。
第三章工程概况及施工准备工作
第一节 工程简介
一、工程概况
1）泥垭隧道为中隧道，左线起止桩号为ZK70+950-ZK71+827，长877米；右线起止桩号为K70+952-K71+850，全长898米。
温水端为进口，习水端为出口。
2）泥垭隧道位于云贵高原黔北山地北缘与四川盆地的中部低山丘陵南缘的衔接地段，属侵蚀浅切割中低山地貌，隧址区山脉谷底总体呈北东-南西走向，隧道穿越的最高点标高为1348.7米，最低点出口处斜坡海拔标高约1230米，相比高差为118.7米，微地貌主要受地层岩性控制，山岭呈圆锥状，植被发育，隧址区以三叠系下统茅草铺组第二段灰岩为主。
3）1.公路等级：
双向四车道高速公路。
2.隧道设计速度：
80km/h。
3.隧道路面横坡：
单向坡2%（直线段），超高不大于±4%。
4.隧道内最大纵坡：
±3%；最小纵坡±0.3%。
5.隧道防水：
二级，二次衬砌抗渗等级不小于S8。
6.隧道围岩类别为V级。
二、主要工程数量
1.洞身开挖土方4179立方米，石方172366立方米。
2.初期支护工程所需I18工字钢1634T。
3.超前支护注浆小导管共95323米。
4.初喷砼10205立方米。
5.Ф108管棚5760米。
6.D25中空注浆锚杆186085米。
7.二次衬砌C30砼18493立方米。
8.二次衬砌钢筋HPB300共539T，HRB400共1254T。
9.仰拱回填C15片石砼9038立方米。
10.Ф25药卷锚杆20580米。
三、地质条件
泥垭隧道为中长隧道，拟建隧址区山脉谷底总体呈北东-南西走向，隧道进口端，覆盖层较厚，以坡残积碎石土为主，下覆岩体风化裂隙发育，围岩等级一般为V级，不具备挂口成洞条件；隧道出口端，覆盖层以破残积粉质粘土为主，厚度较薄，下覆基岩以溶塌角砾状白云岩为主，构造、风化裂隙发育，强风化部分发育竖向裂隙地下，水以沿裂隙的线状滴水为主，围岩等级为V级，不具备挂口成洞条件，岩石层间结合差，岩体破碎，以薄层状角砾结构为主；段身段岩体以溶塌角砾状白云岩为主，白云质灰岩次之，属较软-软岩类，岩体较破碎-破碎，围岩稳定性差，围岩等级一般为V级，在围岩破碎段，隧道开挖后拱部无支护时，局部可产生较大坍塌，侧壁基本稳定。
在岩体较破碎段，拱部无支护时，局部可产生小坍塌，侧壁基本稳定。
地上水以含少量裂隙水，岩溶水，在雨季以淋雨状滴水为主。
局部可能会出现突水、涌水，施工中应加强排水。
第二节施工准备
一、人员安排
序号
工种
隧道队
1
爆破工
4
2
风枪手
15
3
喷锚工
10
4
钢筋工
10
5
电焊工
4
6
二衬工
20
7
拱架工
6
8
修理工
2
9
电工
2
10
杂工
3
11
装载机司机
2
12
挖掘机司机
3
13
各种汽车司机
6
14
空压机司机
2
15
拌合机司机
2
17
砼输送泵司机
2
18
测量人员
2
19
试验员
1
20
安全员
4
21
质检人员
1
22
管理人员
10
合计
111
隧道协作队主要施工机械设备如下表：
设备名称
型号产地
单位
数量
使用年限（年）
合计
自有
新购
租赁
挖掘机
神刚250
台
2
2
装载机
柳工50
台
3
3
空压机
台
4
4
发电机组
250GF
台
1
1
钢筋弯曲机
GW-40
台
1
1
压浆机
GSP-A
台
3
3
水泥砼拌合机
JS500
台
2
2
水泥砼输送车
10m³³
台
3
3
电焊机
BXI-315（500）
台
6
6
自卸汽车
台
4
4
全站仪
台
1
1
水准仪
台
2
2
变压器
800KVA
台
1
1
多级水泵
60扬程
台
2
2
自吸水泵
台
2
2
防水板焊接器
台
2
2
二衬台车
台
2
2
防水板台车
台
2
2
二、清理场地
将设计图纸所示在红线范围内的树木、灌木丛、杂草等地表覆盖物均应在施工前进行砍伐，运到施工范围外的弃土场，并妥善处理。
将原地面以下10~30cm的草皮、表土予以清除，并堆放在弃土场内。
三、场地布置
泥垭隧道出口处位仅有一个工作面，需借助地方道路及部分自建便道至隧道洞口，场地布置在洞口前一短平台上，场地较为紧张。
空压机房、配电房设在便道靠山体的加宽处。
借用地方自来水公司场地建立小型混凝土拌和场。
弃土场设在隧道出口150米右侧山沟面积16.5亩。
四、施工用电、用水
隧道用电直接从伏东线主电网下线到隧道口，线路长度100米，电压为220V，计划设置一台800KVA的变压器及一台400KVA的变压器，另配备1台350KW柴油发电机备用。
施工用水采用附近的县自来水公司管道送水，用高扬程水泵抽入水池中，水池建在隧道出洞口附近高于隧道最高点洞顶30m的左侧山坡上，水池储备量计划150立方米，同时做好防渗漏以及防沉淀物阻塞出水管。
洞内供水管采用Ф80水管，工作面用高压软管连接，软管长度控制在30米以内。
五、隧道供风
1、空压机选择
施工总耗风量考虑10台型号为TY28风动凿岩机同时施工，计算如下:
Q=（1+K备）（∑qk+q漏）Km
其中K备—空压机的备用系数，取0；
∑q--风动机具所需风量，m3/min
q漏=a∑L—管路及附件的漏耗损失；a每公里漏风量，取1.6m3/min；
K—同时工作系数，
Km--空压机海拨影响系数，取Km=1.03
风枪单台耗风量3.5m3/min,K取0.8；风镐单台耗风量1.6m3/min,K取0.75，喷射机单台耗风量9.0m3/min,K取1.0。
则Q=（1+0）×（15×3.5×0.8+9×1.0+1.6×1.7）×1.03=55.3m3/min
风镐与钻孔不同时作业考虑。
在隧道洞口附近择地建高压风站一座，选用3台20m3/min电动空压机，备用两台内燃空压机12m3。
压风管设置（采用管径250mm）：
①管道要求平顺，接头密封，防止漏风；②压风管道在总输出管道上，必须安装总闸阀以便控制和维修管道，主管道每隔400米应分装闸阀，根据施工要求，在适当地段加设三通接头和50mm闸阀各一个，以便备用，管道前端距开挖面距离保持在30m左右，并用高压软管接分风器，通往各工作面的软管长度不大于50m，与分风器连接的胶皮软管长度不大于15m；③管道在洞内应设置于电缆、电线的另一侧，并与运输道路有一定距离。
2、通风机选择
a、风量计算
该隧道施工期间需要的风量根据隧道内同时工作最多人数、爆破作业、洞内最小风速、内燃机械所需的通风量分别进行计算，并取其最大值作为设计风量。
①按洞内同时工作的最多人数的需风量计算
Q1=q·m·k
式中:
Q1——计算风量（m3/min）
q——洞内每人每分钟所需的新鲜空气量（m3/min）按4m3/min计
m——洞内同时工作的最多人数（钻孔、喷锚、衬砌和其它辅助作业同时工作）按72人计
k——风量备用系数，取1.15
Q1=4.0×72×1.15=331.2m3/min
②按洞内同时爆破用炸药量计算风量
Q2=
式中：
t——通风时间（min），隧道按15min计
A——同时爆破的炸药量（kg），全断面开挖时，A=221kg
S——隧道断面积（m2）开挖断面按93.89m2计算
L——通风区段长度（m），按掌子面200m考虑，取L=200m
Q2=
=1110.55（m3/min）
③按洞内最小风速计算风量
Q3=60SV（m3/min）
式中：
Q3——开挖工作面所需风量（m3/min）
S——开挖断面积（m2），取S=93.89m2
Ⅴ——最低风速，取Ⅴ=0.25m/s
Q3=60×0.25×93.89=1408.35（m3/min）
④按洞内使用内燃机械计算风量
Q4=Q0∑P
式中：
Q0——柴油机单位功率所需风量指标，1Kw的风量不宜小于1.645m3/min
∑P——同时在洞内作业的各种柴油机功率的总和（Kw），经统计取∑P=970Kw
Q4=Q0∑P=1.645×970=1595.65（m3/min）
根据计算结果可知，本隧道所需风量由装渣运输时内燃机械所需风量控制，工作面所需风量Q=1595.65m3/min，考虑漏风而损失的风量，故洞外风机的供风总量应为：
Q风机=KQ
式中：
Q风机——风机的供风量
K——漏风系数，取K=1.2
Q风机=KQ=1.2×1595.65=1914.78（m3/min）
b、风压计算
通风机的静压在数值上等于风管沿程摩阻力损失和局部阻力损失。
在一般情况下摩擦阻力是主要的，管道通风时，局部阻力一般可考虑增加5～10%，本隧采用管道压入式通风，管道摩擦阻力按下式计算。
H=6.5·（αLQ2/d5）·g（Pa）
式中：
h——管道摩擦阻力（Pa）
L——管道长度（m），取L=1700m
α——管道摩擦阻力系数，取0.00023
Q——风量（m3/s），Q=29m3/s
d——风管直径（m），取d=1.5m
g——重力加速度，g=9.81m/s2
h=6.5×〔（0.00023×1700×292）/1.55〕×9.81=2761（Pa）
总摩擦阻力：
h总=1.1h=1.1×2761=3037（Pa）
c、通风机的选择和布置
根据以上计算，隧道选用一台93-1型轴流式通风机做主风机，局扇采用TZ-90型轴流式通风机，通风机技术性能见下表。
表1通风机技术性能表
型号
叶轮直径
风量（m3/min）
全压（Pa）
功率（kw）
备注
93-1
1250
2000
4600
110×2
TZ-90
900
800
2000
37
五、材料
1.材料来源地
碎石来源：
K70+000料场、K72+600料场、K71+500料场、伏龙建材厂。
机制砂来源：
祥和建材有限公司、习水县小河口砂石厂、两河口砂场。
水泥来源：
习水赛德水泥有限公司、习水瑞安水泥厂。
2.材料安排
因施工场地狭窄，除拌和站料场贮备的材料外，计划在其他处寻找一块集中堆料场储备砂石料，以保证施工材料的正常供应。
在安排材料储备的同时，也应加强对进场材料的检验工作，保证材料质量。
所有进场材料，必须按相应的材料标准和试验规程进行材料性能试验或质量检查，检验不合格材料不予进场，更不得使用。
同时，应做好以下材料供应保证措施:
1、根据生产计划，进一步编制好材料供应计划。
2、在材料合格的情况下，开展材料采购、订货业务活动。
3、选择最佳运输方式，组织材料运输。
4、作好材料的验收，保管、加工和发放工作。
六、其他准备工作
1、对施工所需材料如砂石料、水泥、钢筋等进行检验。
2、通过现场勘察及工艺试验选定前期施工的工艺流程，施工方法，确定施工参数，制定质量控制标准，编制现场工艺试验报告，并将有关材料报送监理人审批。
3、加强施工配合比设计工作，报请审批。
特别是对喷射砼、二次衬砌砼及路面砼的施工配合比设计，需反复试验和验证。
第四章 主要施工方案及施工方法
第一节 施工测量及洞内控制测量
一、施工测量
隧道洞外控制测量采用三角测量，洞口外设置三个平面控制点，且将控制点设在能相互通视，稳固不动，而且便于引测进洞，能与开挖后的洞口通视之处，尽可能避免干扰，且不会被弃碴掩埋，并定期对基准点和水准点进行校核。
高程控制测量采用水准测量，洞口布设三个高精度水准点。
水准点布设在坚固、通视好，施测方便，便于保存且高度适宜之处。
三个水准点的高差，以安置一次水准仪即可联测两个以上为宜。
二、洞内控制测量
洞内控制测量拟采用以下两种导线：
（1）施工导线：
在开挖面向前推进时，用放样来指导开挖的导线，其边长为5-50m。
（2）基本导线：
当掘进100-300m时，为了检查隧道的方向是否与设计相符，选择一部分施工导线，敷设50-100m精度较高的基本导线。
敷设两条基本导线进洞，相互校核。
（3）水准点：
由洞口高程控制点向洞内布设，结合施工情况，测点间距一般为200~500m。
为施工方便，在导坑内拱部、边墙施工地段以100m设一临时水准点，并定期复核。
（4）按相关规范要求布设沉降观测点、收敛观测点。
第二节 洞口及明洞施工
一、洞口施工
根据隧道洞口的地形、地址条件，结合洞口地段排水要求，按照“早进洞、晚出洞”的原则，采用小开挖的进洞方案，减少洞口边仰坡的开挖，保证岩体的稳定性，尽量保持原地形的绿色植被坡面。
洞口结构采用简洁、美观实用的结构形式，同时考虑洞门周围环境的协调一致。
1、洞口区边坡、仰坡加工及施工
边、仰坡施工的主要内容包括边、仰坡土石方，边、仰坡防护，洞口及边坡排水。
1.1洞口土石方
施工便道修通后,先清理洞口上方及侧方可能滑塌的表土、灌木及山坡危石。
平整洞顶地表、排除积水、整理隧道周围流水沟渠之后施作洞口边、仰坡顶处的截水沟。
洞口边仰坡开挖自上而下采用人工配合挖掘机进行开挖、不得掏底开挖或上下重叠开挖,用挖机集渣，装载机配合，自卸汽车运渣至弃渣场。
为了确保边坡的平顺和稳定，尽量避免超、欠挖和对边坡的过多扰动，爆破开挖采用动凿岩钻机钻眼，人工装药进行控制爆破，严格控制爆破参数。
开挖边、仰坡时，随挖随支护，加强防护，随时检测、检查山坡稳定情况。
1.2洞口排水、防水工程
在隧道出口刷坡线外5～10米设置截水天沟一道，以拦截雨水，截水沟的上游进水口与原地面衔接紧密或略低于原地面，下游出水口应妥善的引入排水系统。
采用C15片石砼砌筑。
1.3坡面防护
先喷C20混凝土2～3cm封闭围岩面，然后搭设作业平台。
利用风动凿岩机钻锚杆孔，人工安装Φ22间排距1.5m普通药卷锚杆，挂Ф8@30钢筋网，钢筋网与喷射混凝土密贴，且与锚杆焊接；再复喷混凝土至设计厚度12cm。
2、洞门工程及进出洞连接施工
2.1洞门工程
山坡截水沟完成后进行明洞开挖，开挖采用全明挖法施工。
严格按设计边坡率开挖，石方开挖风动凿岩机钻眼，放小炮松动爆破，严格控制装药量。
挖掘机挖装，自卸汽车运输，人工配合机械清刷边坡，边坡防护与开挖同步进行，明洞开挖后立即进行边坡防护。
在洞门、明洞开挖前，做好洞顶防水、排水设施。
洞口施工成洞面及时防护。
边仰坡防护完成后进行大管棚的施工，然后施作边墙基础、矮边墙，再用12m全液压衬砌台车整体灌筑拱墙。
衬拱、墙、仰拱砼用强制式拌合机拌合，砼输送泵灌注砼。
明洞钢筋加工及绑扎符合设计尺寸、数量，并符合技术规范要求。
明洞外模板采用大块模板，制作定型挡头板，尺寸符合设计要求，支立好模板，经监理工程师检查签证后，方可灌注砼。
浇注拱圈混凝土应连续进行，不得中断，并应采取防雨措施。
砼达70%的设计强度后拆模。
图2洞口施工工艺流程图
2.2进洞施工
洞口施工中最关键的就是进洞的开挖，其关系到隧道开挖稳定及边仰坡的整体稳定。
根据该隧道的实际情况，进洞要按“先排水，再进洞，统筹安排，减少干扰”的原则进行，上半断面采用环形开挖预留核心土，下半断面拉中槽跳挖马口开挖。
先进行施工支护，施工支护采用Φ108大管棚与D25中空注浆系统锚杆相结合，挂网喷射混凝土。
管棚施工：
采用Φ108热扎钢管，壁厚6mm，环向间距40cm，外插角2～3°，套拱拱厚50cm，宽2.0m，拱部M10浆砌片石基础布置在拱墙起拱线处。
拱部120°范围布置。
管棚施工工艺为：
准备工作（机具、料具就位）→管棚布点定位→加工管件、接头→试钻→打设钢管→检查质量、清点数量→注浆固结再进行开挖工序，开挖作业由上而下分三部分进行，即先进行上半断面环形部分的开挖，再进行上半断面核心土开挖，最后进行下半断面的开挖，每个台阶的开挖进尺控制在0.6～1.2米，并严格控制爆破药量，各部开挖后立即按施工图要求施作初期支护，初期支护的顺序为：
喷砼-施工锚杆-安设钢筋网-钢架架设-复喷砼至设计厚度。
拱部安设间距为0.5m的钢拱架支护，拱架安装好后，用Ф25纵向钢筋连接成一体，然后锚喷初期支护，喷砼至24cm厚形成假拟洞门，然后开挖进洞。
按Ⅴ级围岩施工方案施工。
施工过程中加强监控量测工作，及时、准确地提供为岩支护的变形、受力情况，必要时对支护参数、开挖方法进行调整，及早施作仰拱及二次衬砌，确保稳定和安全。
图3洞口施工工序示意图
二、明洞施工
洞口段（明洞）土石方开挖至上台阶标高，待正洞上半部开挖完成一定距离后，再进行洞口段结构物的施工。
施工内容主要包括：
明洞段边墙基础、拱墙衬砌、洞门、防排水、明洞回填、坡面防护等。
边墙基础砼采用组合钢模板人工立模浇注，边墙及拱部砼施工采用12m长整体液压钢模台车做内模，外模采用组合钢模板。
首先施工明洞边墙基础钢筋砼，待混凝土达到强度要求后，拆模并进行施工缝凿毛，同时绑扎明洞结构钢筋，然后施工上部边墙及拱部钢筋混凝土。
混凝土由两测对称灌注。
钢筋在洞外加工场下料成型、现场绑扎，混凝土由两台750型拌和楼集中拌和，混凝土运输车（6m3）运输，泵送入模，插入式振捣器及附着式振捣器振捣密实，拱墙混凝土一次整体浇注成型。
明洞衬砌混凝土浇注完成后拱部混凝土达到设计强度的70%以上，方可拆除内模板及拱架。
第三节洞身开挖
开挖总原则为“短进尺,快循环，弱爆破，少干扰，早喷锚，强支护，勤量测，紧封闭”。
施工中坚持“岩变我变，因地制宜”的原则，采取合理的施工方案，确保施工进度及安全施工。
开挖后必须及时支护，避免围岩长时间暴露，根据量测结果适时施作二次衬砌。
一、开挖方式
隧道按新奥法进行施工，机械化作业。
开挖采用人工配合光面爆破技术；Ⅴ级围岩短台阶法开挖，装载机辅以挖掘机装碴，自卸汽车运输。
台阶长度20m，上台阶高度不能太低，太低了不利于大型机械作业及工作面的展开，断面大有利于提高光爆效果。
图4Ⅴ级围岩开挖示意图
二、钻爆作业
1、钻爆设计
隧道采用分部爆破方式，网路采用非电毫秒雷管爆破网路，采用弱爆破（微振动爆破），为减轻爆破对围岩的扰动，开挖断面采用多段位非电雷管进行网路设计。
炸药使用乳化或硝铵炸药，起爆系统用8#纸质火雷管引爆非电毫秒雷管、实施微差起爆。
全隧道利用光面爆破技术以减少爆破震动对围岩扰动及控制超、欠挖。
钻爆作业按照爆破设计图进行布眼、钻孔、装药、联接和引爆。
如地质条件出现变化需要变更爆破参数时，由主管工程师确定。
每循环钻孔前一定要实地绘出开挖断面中线、水平和断面轮廓，并按爆破设计图画出炮孔位置，经检查符合设计要求后方可钻孔。
钻孔完毕后要检查并作好记录，合格才能装药爆破，否则应重钻。
对光面爆破效果进行统计，对超、欠挖采用激光断面仪及时量测。
掏槽方式：
采用斜眼掏槽。
循环进尺控制在Ⅴ级围岩1.5m。
表2Ⅴ级围岩掘进作业循环时间表（循环进尺1.5m）
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