五峰山隧道洞身开挖支护的施工方案.docx
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五峰山隧道洞身开挖支护的施工方案
恩施市五峰山隧道工程
洞身开挖、支护施工方案
编制：
复核：
审核：
江西群力建设有限公司五峰山隧道工程项目部
日期：
2015年8月25日
目录
第一章工程概况及编制依据3
1.1编制依据3
1.2工程概况3
1.2.1地理位置、地形情况3
1.2.2气象情况3
1.2.3工程地质特征4
1.2.4水文地质条件4
1.3主要工程数量5
第二章施工组织规划6
2.1总体施工规划6
2.2施工资源配置8
2.2.1主要施工机械8
2.2.2施工测量、试验和检测设备9
2.3施工工期安排9
2.3.1施工进度计划安排见下表9
2.3.2计划施工工期11
第三章施工工艺及方法11
3.1施工总体规划11
3.2.3主要工序的施工工艺及方法13
3.2.3.1超前小导管施工13
3.2.3.2爆破施工14
3.2.3.3钢拱架施工16
3.2.3.4D25中空注浆锚杆17
3.2.3.520MnSiΦ22药卷锚杆17
3.2.3.6挂钢筋网17
3.2.3.7喷射混凝土18
第四章质量、安全文明施工及环保保证措施20
4.1工程质量保证措施20
4.1.1质量保证体系20
4.1.2质量管理制度21
4.1.3质量保证措施22
4.2安全保证措施22
4.2.1安全保证体系22
4.2.2安全管理制度23
4.2.3安全生产技术保证措施24
4.3文明施工、环境保护措施26
第一章工程概况及编制依据
1.1编制依据
1、恩施市五峰山隧道工程施工项目招标文件。
2、恩施市五峰山隧道工程工程施工合同。
3、广州市市政工程设计研究院编制的《施工图设计》。
4、交通部规范、规程及标准：
（1）《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）
（2）《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）
（3）《土方与爆破工程施工及验收规范》（GBJ201-83）
（4）《公路土工合成材料应用技术规范》（JTJ/T019-98）
（5）《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）
（6）《公路工程水泥砼试验规程》（JTJ053-94）
（7）《公路工程石料试验规程》（JTJ054-94）
（8）《公路工程集料试验规程》（JTJ058-2000）
（9）《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076-95）
（10）《公路工程常用金属试验规程选编》（含JTJ055-83）
（11）以及国家、行业相关设计、施工、试验规范与规程
1.2工程概况
1.2.1地理位置、地形情况
恩施市五峰山隧道工程施工项目施工项目，项目位于五峰山隧道工程中山路延长线段，西起东风大道与中山路交叉口处，东至金龙大道与中山路交叉口处。
隧道工程采用连拱过渡到25米净距的分离式隧道形式，隧道建筑限界净高为5米，人行横道高2.5米，单洞净宽10.25米，隧道左线长832米，右线长833米。
隧道设计时速40km/h。
计划工期12个月。
1.2.2气象情况
恩施市属中亚热带季风湿润性气候。
总体特征是：
冬少严寒，夏无酷暑，雾多寡照，终年湿润，降水充沛，雨热同期。
但因地形错综复杂，地势高低悬殊，又呈现出极其明显的气候垂直地域差异。
据恩施市气象局资料，多年平均气温16.3°C,极端最高气温41.2°C,极端最低气温-12.3°C。
年最大降雨量1962.3毫米,年最小降雨量1415.9毫米,降雨量大于50毫米/日，一年最多出现三次,24小时最大降雨量207.5毫米,降雨多集中在6-8月。
冬季多为偏北风，夏季多为偏南风，最大瞬时风速15米/秒。
多年平均风速0.5米/秒。
1.2.3工程地质特征
恩施市五峰山隧道工程区域构造位置处于上扬子台坪八面山台褶带恩施—黔江台褶束。
恩施断陷盆地走向为NNE向，长约30km，宽6～8km，为中生代时期形成断陷盆地，沉积白垩系红色碎屑岩。
在该岩层中形成了高桥坝向斜，长15km，核部为正阳组二、三段地层，两翼为正阳组一段地层。
北西翼倾向南东，倾角23°～28°；南东翼为倾向北西，倾角10-15°。
恩施断陷盆地覆于高桥坝向斜的东翼。
隧址位于恩施红色断陷盆地南东侧边缘，为一个单斜构造，倾向约336～342，倾角为35～40。
工程区西距恩施大断裂约7.5千米，恩施断裂走向NNE，倾向南东，倾角60°～70°，局部80°，具多期活动特点，断裂出现于印支期，燕山运动中发展，控制了恩施盆地的形成并使红层变形，成为盆地西缘边界。
早期为张性，形成角砾带宽一般20m，最大可达250m，带内穿插方解石网脉，岩石碎屑物质胶结；中期为压扭性，在早期角砾岩中发育挤压透镜体；晚近时期又复以张性活动，改造构造岩成角砾岩带，在断裂东侧的白垩系地层中发育一组西倾的张性裂隙带，西侧红层已不存在，指示西盘相对上升。
根据《沪蓉国道主干线湖北省恩施（吉心）至利川（鱼泉口）段高速公路工程场地地震安全性评价报告》，该断层为第四系活动性断层，是具备发生中强震的一条发震构造。
五峰山隧道左线隧道长832米，穿越Ⅴ（长192m,占23%）、Ⅳ（长207m,占25%）、Ⅲ（长433m,占52%）级围岩；右线隧道长833米，穿越Ⅴ（长223m,占27%）、Ⅳ（长211m,占25%）、Ⅲ（长399m,占48%）级围岩。
1.2.4水文地质条件
隧道区域的地下水主要为孔隙潜水和基岩岩溶裂隙水。
岩溶发育地段局部可能具较强的突水现象，如遇雨季在隧道掘进时，应采取必须超前探水措施，以保证施工安全，一般地段对隧道的施工影响主要为雨后渗淋水，危害程度较轻。
隧道出口端第四系较厚，位置低，且岩溶较发育，应加强防范。
工程区地下水和地表水为重碳酸钙型中性水，对混凝土结构及钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性，防护等级为常规等级。
本项目选取降水入渗系数法（水均衡法）及地下径流模数法两种方法进行隧道涌水量的预测。
根据计算成果比较，以及工程区的岩性特征和水文地质条件，本项目拟采用大气降水入渗法的计算结果作为隧道涌水量的预测结果：
全隧道正常涌水量为119m3/d，最大涌水量3016m3/d。
本隧道为石灰岩隧道，水文条件中等，不能排除局部岩溶发育地段可能具较强的突水现象，雨季隧道掘进时应加强防范。
1.3主要工程数量
序号
项目名称
单位
工程量
备注
1
隧道土石方
m3
158804.42
2
C25喷射混凝土
m3
7317
3
M7.5浆砌片石
m3
591
4
注浆
m3
1554
5
钢筋
t
1056.655
6
16号、18号工字钢
t
840.241
7
Φ108钢管
m
1160
8
注浆小导管φ42
m
3228
9
中空注浆锚杆Φ25
m
28498.5
第二章施工组织规划
2.1总体施工规划
1、施工方法
Ⅴ级围岩洞口加强段采用中隔壁法开挖，光面爆破施工，左右错进。
辅助施工措施为拱部超前小导管预注浆支护，中隔墙采用16号工字钢架和φ22砂浆锚杆并喷射砼临时支护，初期支护采用拱墙φ25中空注浆锚杆、钢筋网、喷射砼、全环设18号工字钢架加强支护。
全断面衬砌。
Ⅴ级小间距段采用CD法开挖，光面爆破施工，左右错进。
超前注浆小导管作为辅助施工措施，采用18号工字钢架和Φ42小导管并喷射砼临时支护，初期支护采用拱墙φ25中空注浆锚杆、钢筋网、喷射砼、全环设置。
全断面衬砌。
Ⅳ级围岩段采用上下台阶开挖法。
初期支护为拱墙用Φ22药卷锚杆、钢筋网、喷射砼、Φ22格栅钢架拱墙设置。
全断面衬砌。
Ⅲ级围岩复合式衬砌段采用全断面开挖法施工，光面爆破，初期支护采用Φ22药卷锚杆、钢筋网、喷射砼。
全断面衬砌。
详见下表：
标准段隧道复合式衬砌支护设计参数表
衬砌
类型
初期支护
二次
衬砌
辅助施工
锚杆
钢筋网
喷射砼
钢拱架
Ⅴ级围岩
Sf5a
D25注浆锚杆L=3.5m
（纵）50×100（环）
φ8钢筋网20×20cm
C25喷射砼厚25cm
18工字钢间距50cm
45cm
钢砼
φ42导管
Sf5b
D25注浆锚杆L=3.5m
（纵）75×100（环）
φ8钢筋网20×20cm
C25喷射砼厚25cm
18工字钢间距75cm
45cm
钢砼
φ42导管
Ⅳ级围岩
Sf4a
Φ22药卷L=3.0m,（纵）75×100（环）
φ8钢筋网20×20cm
C25喷射砼厚20cm
格栅钢架间距75cm
40cm
钢砼
φ22锚杆
Sf4c
Φ22药卷锚杆L=3.0m，（纵）100×100（环）
φ8钢筋网20×20cm
C25喷射砼厚22cm
16工字钢间距100cm
35cm
素砼
φ22锚杆
Sf4e
Φ22药卷锚杆L=3.0m，（纵）100×100（环）
φ8钢筋网20×20cm
C25喷射砼厚20cm
格栅钢架间距100cm
35cm
素砼
φ22锚杆
Ⅲ级围岩
Sf3
Φ22药卷锚L=2.5m（纵）120×120（环）
φ6钢筋网20×20cm
C25喷射砼厚10cm
—
35cm
素砼
—
Ⅱ级围岩
Sf2
Φ22药卷锚杆L=2.5m局部
φ6钢筋网
局部
C25喷射砼厚6cm
—
30cm
素砼
—
明洞
—
—
—
—
—
60cm钢筋砼
—
小净距隧道复合式衬砌支护设计参数表
衬砌
类型
初期支护
二次
衬砌
辅助
施工
锚杆
钢筋网
喷射砼
钢拱架
小净距加强段
SX
D25注浆锚杆L=3.5m（纵）0.5×100（环）
Φ25预应力对拉锚杆
φ8钢筋网20×20cm
C25喷砼
厚25cm
18工字钢
间距50cm
60cm
钢砼
φ42导管
Ⅴ级围岩
Sf5c
D25注浆锚杆L=4～5m
（纵）50×100（环）
φ8钢筋网20×20cm
C25喷射砼厚25cm
18工字钢间距50cm
50cm
钢砼
φ42导管
Sf5d
D25注浆锚杆L=3.5～5m
（纵）75×100（环）
φ8钢筋网20×20cm
C25喷射砼厚25cm
18工字钢间距75cm
45cm
钢砼
φ42导管
Ⅳ级围岩
Sf4b
Φ22药卷锚杆L=3～4m
（纵）75×100（环）
φ8钢筋网20×20cm
C25喷射砼厚22cm
16工字钢间距75cm
40cm
钢砼
φ42导管
Sf4d
Φ22药卷锚杆L=3～4m，（纵）100×100（环）
φ8钢筋网20×20cm
C25喷射砼厚20cm
格栅钢架间距100cm
35cm
素砼
φ22锚杆
2、高压风
施工所用高压风由4台22m3电动空压机提供，电动空压机已安装在东端洞口。
3、通风
由于该隧道断面大，采用轴流风机满足施工需要时,并采用单管路压入式通风方式。
4、施工用水
根据施工条件及施工特点，施工用水主要考虑隧道开挖、砂石料筛分、砼拌和系统等的开挖、砼生产、养护和辅助用水。
隧道开挖、降尘用水、养护等供水系统在隧道左上侧高处建一容量为100m3的生产水池供水，采用水泵压入式供水至至工作面。
拌和站砼生产用水从隧道口水池抽水。
5、施工用电、照明
根据施工进度和设备配置情况统计，本合同段经计算高峰负荷的计算功率约为900kw，主要负荷有砼设备、隧道施工机械、砼输送泵、压气、通风、水泵、生产、生活辅助设施、施工及生活照明。
供电方案详见临时用电方案。
本隧道业主提供的供电系统总容量为1000KVA，设置在隧道口，供隧道施工、喷砼、混凝土拌和生产系统和及部分辅助工场用电；
各加工场、仓库、地面施工场地及非作业面采用220v照明线路，由就近变压器引出，各场所照度满足施工要求。
加工场、拌和站施工场地照明拟以投光灯集中照明为主，洞内施工照明采用36v供电。
2.2施工资源配置
2.2.1主要施工机械
拟投入本工程的主要施工机械
机械名称
单位
额定功率（kw）或容量（m3）或吨位（t）
数量
备注
挖掘机
台
220马力（≥1.0m3）
2
2015.5.20前进场
装载机
台
3m3
2
2015.5.20前进场
自卸汽车
台
额定载重15t以上
8
2015.5.20前进场
强制式砼搅拌机
台
500L
1
2015.5.20前进场
配料机
台
4.4Ｋw
1
2015.5.20前进场
砼喷射机
台
5m3/h
2
2015.5.20前进场
工作台架
台
8t
4
2015.5.20前进场
空气压缩机
台
22m3
4
2015.5.20前进场
风钻
台
40
2015.5.20前进场
电焊机
台
21kw
11
分批进场
钢筋切断机
台
7.5KW
1
2015.5.20前进场
钢筋弯曲机
台
4KW
1
2015.5.20前进场
轴流风机
台
158kw
2
2015.5.20前进场
发电机组
台
200kw
1
2015.5.20前进场
注浆机
台
5m3/h
2
2015.5.20前进场
2.2.2施工测量、试验和检测设备（实验项目已委托葛洲坝集团试验检测有限公司进行）
序号
仪器设备名称
规格型号
数量
备注
1
万能试验机（1000KN）
WE-1000
1
2
砼压力机（2000KN）
DYE-2000
1
4
水泥电动抗折机
KZJ-1500
1
5
混凝土搅拌机
NJB-50L
1
6
全自动击实仪
BJ-111
1
7
弯沉仪
5.4m
1
8
液塑限联合测定仪
FG-III
1
9
重型触探仪
WZN63.5
1
11
水泥净浆搅拌机
NJ-160
1
12
胶砂拌和机
JJ-5
1
13
雷氏煮沸箱
FZ-31A
1
16
水泥凝结时间测定仪
ISO标准
1
17
水泥标准养护箱
SBY-40B
1
18
砂浆、砼稠度仪
SZ-145
1
19
灌砂筒
φ150
1
20
塌落度仪
1
22
电热鼓风干燥箱45*35
CS101
1
23
养护自动控制仪
BYS-II
1
24
电子天平
15000g/1
1
25
台秤
10~15kg
1
26
量筒
5-2000L
1
28
容积升
1-30L
1
29
磅秤
100kg
1
30
干湿温度计、温度计
100、200、300
1
31
新标准石子筛
300
3
32
土壤筛
300
1
33
新标准砂石子筛
300
1
34
水泥细度负压筛
FSY-150
1
35
大板喷射砼试模
1
36
石子压碎值、针片状测定仪
ISO标准
1
37
锚杆抗拨测定仪
ML-20T
1
2.3施工工期安排
2.3.1施工进度计划安排见下表
2.3.2计划施工工期
⑴前期准备：
2015年4月29日至2015年7月28日
⑵隧道：
2015年7月29日～2016年8月25日
其中边仰坡施工：
2015年7月29日～2016年3月14日
隧道左洞开挖支护：
2015年8月25日～2016年2月29日；
左洞仰拱开挖铺底：
2015年9月14日～2016年3月30日；
隧道右洞开挖支护：
2015年9月4日～2016年3月24日；
右洞仰拱开挖铺底：
2015年9月24日～2016年4月13日；
计划工期：
2015年8月25日-2016年4月13日
二次衬砌的施作时间应在围岩和锚杆支护变形基本稳定后进行。
具体应满足下列要求：
（1）各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定；
（2）已产生的各项位移预计总位移量的80%～90%；（3）周边位移速率小于0.1～0.2mm/d，或拱顶下沉速率小于0.07～0.15mm/d。
根据上述要求，衬砌台车到场后拼装完成时间暂定为2015年9月20日前，实际进场时间根据工程实际进度确定。
第三章施工工艺及方法
3.1施工总体规划
主洞开挖从东端开始，其西端为连拱隧道，具体实施方案另行上报
1、围岩的开挖
V、IV级围岩段采用上下台阶法开挖，上断面超前3～5m，作为钻孔喷锚作业平台，超出长管棚地段开挖前先施作超前小导管进行超前支护。
（1）V级围岩开挖
V级围岩以人工风镐开挖为主，挖掘机扒渣，铲运机装渣，自卸汽车运输的方式施工。
视围岩稳定情况，每循环进尺V级围岩0.5-0.75m；V级围岩段每天施工两循环，循环作业时间见下表：
V级围岩侧导坑掘进作业循环时间表（每循环进尺0.65m）
项目
测量放样
超前支护
开挖出碴
架立钢架
锚网喷砼
合计
时间（h）
0.5
平均3.5
3.0
1.5
3.5
12
考虑施工干扰，每天平均进尺1.5m。
（2）IV级围岩开挖
IV级围岩以弱爆破开挖为主，铲运机装渣，自卸汽车运输的方式施工。
视围岩稳定情况，每循环进尺1.5m；IV级围岩段每天施工两循环，循环作业时间见下表：
IV级围岩侧导坑掘进作业循环时间表（每循环进尺1.0m）
项目
测量放样
超前支护
钻眼爆破
出碴
架立钢架
锚网喷砼
合计
时间（h）
0.5
平均2.0
2.0
0.5
1.5
2.5
12
考虑施工干扰，每天平均进尺2.5m。
2、围岩的支护
（1）V级围岩段支护
超前支护：
采用Φ42mm*3.5mm热轧无缝钢管L=3.0m，环向间距40cm，拱部120度范围设置，外插角10~15度施作。
初期支护：
采用18工字钢纵向间距50cm、D25中空注浆锚杆间距75cm×75cm（环×纵L=4.0-5.0m）、Φ8钢筋网20×20cm、25cm厚C25喷射混凝土施做。
（2）IV级围岩段支护
超前支护：
采用Φ42mm*3.5mm热轧无缝钢管L=3.5m，环向间距40cm，拱部120度范围设置，外插角10~15度施作。
初期支护：
采用16工字钢纵向间距100cm、D25中空注浆锚杆间距100cm×100cm（环×纵L=3.5m）、Φ22药卷锚杆间距100×100cm（环×纵L=3.0m）、Φ8钢筋网20×20cm、格栅钢架间距100cm、20cm厚C25喷射混凝土施做。
（3）
级围岩段支护
初期支护：
Φ22药卷锚杆间距120×120cm（环×纵L=2.5m）、Φ6钢筋网20×20cm、10cm厚C25喷射混凝土施做。
（4）仰拱开挖
根据设计图纸，隧洞在四、五级围岩布设仰拱。
①仰拱超前拱墙的距离宜保持3～4个二次衬砌循环作业长度。
②仰拱开挖后不得暴露过久，应立即进行仰拱初期支护及仰拱二次衬砌施工。
③仰拱基坑开挖长度软弱围岩段不得大于3m，开挖宜采用机械开挖，硬质岩如需要时应采用弱爆破，避免对初期支护结构造成破坏。
④施工前应测量放样，设置开挖深度水准参照点，控制超欠挖。
⑤隧底开挖完成后，清理隧底的浮渣、积水、杂物，若遇到渗水较多时，应采取截堵或引排措施。
⑥仰拱初期支护
Ⅴ级围岩地段采用型钢钢架与拱墙支护钢架封闭成环，钢架间距0.5m（0.75m）。
仰拱基底面为C30模筑砼，厚度25cm。
安装钢架时，根据拱墙钢架的位置将仰拱型钢钢架连接，使之成为环状结构。
钢架之间用Ф22钢筋连接，交错布设，环向间距0.8m。
3.2.3主要工序的施工工艺及方法
3.2.3.1超前小导管施工
1、设置范围
超前支护采用Φ42mm*3.5mm热轧无缝钢管,除长管棚设置范围外,在V级围岩中拱部120度范围设置，按长度L=3.0m，环向间距40cm，外插角10~15度施作;在IV级围岩按长度L=3.5m，环向间距40cm，外插角10~15度施作。
2、施工方法
小导管施工采用钻孔安设。
钻孔采用用YT-28风动凿岩机，钻孔前根据设计要求定出孔位，钻孔直径φ50mm。
然后将钢管穿过钢拱架，并采用钻机顶入，顶入长度不小于钢管长度的90%，并用高压风将钢管内的砂石吹出。
为了便于超前小导管插入围岩内，钢管前端做成尖锥状，小导管安装好后，用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙，必要时在小导管附近及工作面喷射混凝土，以防止工作面坍塌。
小导管注浆可采用群管注浆，一般一次3~5根，注浆前应进行注浆试验，以确定合适的注浆参数。
建议浆液采用水泥浆液（添加5%水玻璃），水泥浆液的水灰比为1：
1，注浆压力控制为0.5~1.0MPa，注浆量达到设计注浆量或达到设计注浆压力均可结束注浆。
3.2.3.2爆破施工
1、钻爆施工
IV级围岩开挖采用光面爆破技术，以减轻对结构物和围岩的扰动，并根据围岩情况，及时修正爆破参数，达到最佳爆破效果，形成整齐准确的开挖断面，减少超欠挖。
起爆系统采用塑料导爆管、15段非电毫秒雷管，引爆采用电雷管。
炸药采用2#岩石炸药，药卷规格为φ25、32、40三种，φ25用于光爆、φ32用于掘进、φ40用于掏槽。
掏槽形式采用楔形斜眼掏槽或直眼掏槽。
光爆参数见表3.2.4-1.光面爆破施工艺流程见框图3.2.4-2。
光面爆破参数表表3.2.4-1
围岩级别
周边眼间距
E（cm）
周边眼抵抗线
W（cm）
相对距离
E/W
装药集中度
（kg/m）
IV级
45
60
0.75
0.15
钻爆设计：
钻爆前，根据围岩情况进行炮眼布置图和爆破参数的设计，爆破后，根据爆破效果及时修正爆破参数，以利于下一循环的爆破施工。
测量布孔：
钻孔前，测量人员用红油漆准确划出开挖断面的中线和轮廓线，标出周边眼和掏槽眼的位置。
钻孔：
严格按炮孔布置图正确对孔，周边孔外插角1～2°，根据围岩节理变化进行必要的调整，周边孔对孔误差环向≯5cm，掏槽孔对孔误差≯3cm，其它炮孔开眼误差≯10cm。
钻孔定人、定位分片施钻，周边眼和掏槽眼由丰富经验的钻工施钻。
清孔和炮眼深度检查：
装药前，用钢筋弯制的炮钩钩出石子，用高压风吹孔将石粉、石屑吹净，并检查炮孔深度是否满足设计要求。
装药：
装药分片分组负责，严格按爆破设计规定的装药量、雷管段号“对号入座”。
堵塞：
所有装药孔均堵塞炮泥，堵塞长度≮25cm。
联接起爆网路：
采用复式网路联接，网路联好后，由专人负责检查。
光面爆破质量检查：
爆破后检查开挖轮廓是否平整圆顺、有无超欠挖、炮痕保存率及开挖进尺，如达到以下指标则认为合格，否则查找原因，优化钻爆设计。
超欠挖：
无欠挖，平均超挖10cm以内；
炮痕保存率：
IV级围岩70%以上，III级围岩90%以上；
炮眼利用率：
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