隧道左线出洞方案.docx
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隧道左线出洞方案
汕（头）湛（江）高速公路惠州至清远段TJ4标
乌树头隧道左线出洞工法调整方案
编制：
复核：
审核：
中交路桥建设有限公司
汕湛高速公路惠清项目TJ4标经理部
二〇一七年十二月
汕（头）湛（江）高速公路惠州至清远段TJ4标
乌树头隧道左线出洞工法调整方案
一、工程概况
乌树头隧道为分离式隧道，左线隧道起迄里程ZK72+144～ZK72+387，长243m。
其中IV级围岩60m，V级围岩163m，明洞20m。
2017年5月乌树头隧道出口端进洞至今，累计开挖177m（ZK72+200里程桩），距离隧道出洞还有46米。
二、编制依据
1、广东省交通运输厅《广东省高速公路建设标准化管理规定（试行）》（粤交基﹝2010﹞435号）；
2、《关于印发广东省高速公路建设标准化管理指南（试行）的通知》（粤交基﹝2010﹞1375号）；
3、惠清公司下发《工程变更管理条例》及《工程强制性标准》；
4、汕湛高速惠清项目两阶段设计图纸；
5、《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）；
6、《公路隧道设计规范》（TJGD70-2014）；
7、《公路隧道施工技术规范》（JTGF-2009）；
8、《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）；
9、《公路工程质量检验评定标准》（JTGF801-2004）；
10、《公路环境保护设计规范》（JTGB05-2010）；
11、《公路项目安全性评价规范》（JTG/TB05-2015）；
12、水文、气象及本隧道的地质资料；
13、通过踏勘工地从现场调查、采集、咨询所获取的资料；
三、原设计方案
ZK72+149～ZK72+179段属于乌树头隧道左线进口洞口段，围岩为坡残积土及全-强风化花岗岩，局部有中风化岩。
土体松散，岩体破碎，节理裂隙纵向发育，强度及稳定性极差，开挖时易产生坍塌及侧壁失稳，围岩等级V级。
原设计超前支护采用ф108mm以内管棚施工。
ZK72+149～ZK72+154半明半暗段，原设计采用单侧壁导坑法，ZK72+154～ZK72+179段属于乌树头进口洞口段，原设计采用工法为双侧壁导坑法。
四、现场调查及调查情况
4.1洞身段施工过程地质分析
目前，我部已施工完成隧道进出口段177米，距离隧道进口洞口还剩46米，洞内掌子面围岩为全-强风化花岗岩，呈灰黄色、褐黄色，岩石风化完全，岩芯呈硬土状，局部夹杂少量中风化岩块，岩体稳定性较差，节理裂隙纵向发育，掌子面局部地方有裂隙水，水量较大，围岩等级V级。
图4-1掌子面围岩照片
4.2洞口段地质分析
进口洞口揭露地质为粉质砂岩，地表覆盖粉质黏土，未见明显地表水及冲沟，山体植被较发育，整体性较好。
图4-2乌树头隧道左线进口地貌图
5、工法变更理由和建议
5.1监控量测
我部监测小组和第三方监控量测都在隧道内埋设了监控量测点，目前最大的累计沉降位移值5mm，围岩比较稳定，如下图所示：
（详见后附沉降观测数据）
图5-1ZK72+210周边收敛速率表
图5-2ZK72+210拱顶下沉沉降速率表
通过监测数据得出结论，乌树头隧道洞身围岩地质具备自稳能力，围岩稳定性较好。
5.2原设计出洞工法的变更理由和建议
（1）经实际现场勘查，乌树头隧道左线进口洞口位置，处于乌树头隧道至彭琪围大桥、梁厂便道上，施工时，会对彭琪围大桥施工带来干扰；
（2）没有施工所需的风、水、电等，不具备施工条件；
（3）场地太小，施工进度缓慢，不能满足进度要求；
（4）ZK72+154～ZK72+179段原设计为双侧壁导坑法，而ZK72+149～ZK72+154段为单侧壁导坑法，施工至ZK72+154里程桩号时，需要从双侧壁导坑法转换为单侧壁导坑法，该段属于浅埋偏压段，变换工法会增加危险系数，增加施工难度且进度缓慢；
（5）根据监控量测资料显示（详见后附资料），掌子面围岩还是比较稳定，结合多年施工经验，采用三台阶加临时仰拱的开挖方法出洞还是比较安全的；
（6）综合多种因素，从技术角度考虑，在确保安全、质量的前提下，对该段的支护形式和开挖工法进行了优化。
5.3综合指标对比
（1）开挖综合进度对比
隧道开挖综合进度指标见下表。
表5-1隧道开挖综合进度指标表
围岩
级别
施工方法
循环
进尺
日循
环数
日进
尺米
月进
度米
备注
主洞
Ⅳ
CD法（单侧壁导坑法）
1
1
1
25
采取24小时不间断作业，月有效施工按25天计。
Ⅴ
双侧壁导坑法
0.5
1
0.5
12.5
Ⅴ
三台阶加临时仰拱法
1
2
2
50
经对比分析，三台阶加临时仰拱法施工进度明显优于（单）双侧壁导坑法。
（1）安全质量对比
①双侧壁导坑法断面分块多，施工相互干扰大，且双侧壁导坑上缘尖而窄，成形、出渣及施作系统锚杆很困难；而三台阶加临时仰拱开挖法分块少，各部开挖及支护自上而下，步步成环，及时封闭，各分部封闭成环时间短，临时仰拱能有效阻止支护结构的水平收敛，减少隧道围岩变形。
且三台阶法上、中、下台阶同时进行施工互不干扰，施工空间大，施作方便，系统锚杆的施工质量容易得到保证。
②三台阶临时仰拱法就是将大断面划分成自上而下三个小单元进行开挖，缩小开挖断面；采用临时仰拱就是使每个小单元及时封闭成环，形成环向受力，有效的发挥初期支护整体受力效果，保护围岩的天然承载力，有效抑制围岩变形，阻止支护结构变形。
③双侧壁导坑法需对侧壁导坑靠核心土一侧进行临时支护，支护采用Ф22药卷锚杆（带钢垫板）、I18钢拱架和Ф50超前注浆小导管，工序多，繁杂，进度缓慢，而三台阶加临时仰拱法没有侧壁导坑，只需要临时仰拱支撑，施工速度快，工期能得到保障。
④双侧壁导坑法临时支护待监控量测证明围岩稳定后才可拆除，拆除难度大，而且对已稳定围岩进行第二次扰动，有安全隐患，而三台阶加临时仰拱法下台阶和中台阶拉开10m，下台阶对中台阶能起到核心土作用；中台阶和上台阶拉开10m，中台阶对上台阶起到核心土作用，安全上得到保证。
5.4经济效益分析
序号
项目
单位
单价
数量
造价
双侧壁导坑法
单侧壁导坑法
三台阶临时仰拱
双侧壁导坑法
单侧壁导坑法
三台阶临时仰拱
1
Φ22药卷锚杆
m
46
30
13.3
1380
611.8
2
Φ22锁脚锚杆
m
46
20
6.67
920
306.82
3
φ8钢筋网
kg
5.5
96.1
53.4
528.55
293.7
4
喷C25混凝土
m³
840
4.6
2.41
7.098
3864
2024.4
5962.32
5
I18型钢拱架
kg
5.5
990.6
1552.04
5448.3
8536.22
6
Φ50超前支护
m
52
25.6
12
1331.2
624
7
I16型钢拱架
kg
5.5
306.4
1685.2
合计
13472.05
5545.92
14498.54
经比对，双侧壁导坑法每延米导洞支护费用为1.35万元，单侧壁导坑法每延米导洞支护费用为0.55万元，三台阶加临时仰拱每延米支护费用为1.45万元。
序号
工程量清单编号
项目名称
单位
原工程造价
调整后造价
增（+）减（-）
数量
单价
金额
数量
单价
金额
数量
金额
1
502-3-2-1
喷射混凝土
m3
141.6
750
106200
310.199
750
232649.25
168.599
126449.25
2
503-3-7-2
注浆小导管
m
3163.52
58
183484.16
3885
58
225330
721.48
41845.84
3
503-3-8-1
型钢钢架
kg
32392.45
6.9
223507.91
36573.25
6.9
252355.43
4180.8
28847.52
4
207-10-8-3
C30混凝土
m3
699.8
620
433876
541.542
620
335756.04
-158.258
-98119.96
5
503-3-4-2
锚杆
m
1400
40
56000
40
-1400
-56000
6
502-3-6
钢筋（网）
kg
4478.9
5.2
23290.28
741.06
5.2
3853.51
-3737.84
-19436.77
7
502-5-2-2
钢筋
kg
2978.65
4.2
12510.33
2262.5
4.2
9502.5
-716.15
-3007.83
8
503-3-2-1
管棚
m
1209
205
247845
205
-1209
-247845
合计
元
1286713.68
1059446.73
-227266.95
5.5环保分析
采用三台阶加临时仰拱施工方法，施工进度明显加快，对周边围岩造成的扰动减小，更好的保证了洞口围岩稳定性。
并且采用超前小导管支护，降低了采用超前大管棚支护过程中钻孔及注浆对周围大气及水系的破坏。
洞口段采取此方式出洞，可对挖方进行回填反压利用，减少资源浪费，符合“零开挖理念”的要求。
六、总体方案
采用三台阶加临时仰拱法掘进至（ZK72+149），将风、水、电及机械设备沿单侧壁上导坑输送至洞口边坡，进行边坡防护及后续施工。
6.1、三台阶加临时仰拱法
图6-1Ⅴ级围岩三台阶加临时仰拱开挖施工工序图
施工工序：
开挖
部台阶，并及时施作初期支护，即喷4cm厚喷射混凝土，架立钢架；
钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度，底部临时仰拱设置临时钢架，喷混凝土；
上台阶施工至适当距离后，开挖
部台阶，接长钢架，及时施做初期支护及临时仰拱钢架和喷射混凝土；
拆除上部临时钢架和喷射混凝土，开挖
部台阶，及时封闭初期支护；
灌筑
部仰拱；
灌筑
部隧底填充；
根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，利用衬砌模版台车一次性浇筑
部衬砌（拱墙衬砌一次施作）；
图6-2三台阶加临时仰拱法施工实例
图6-3三台阶加临时仰拱法施工实例
表6-1Ⅴ级围岩三台阶加临时仰拱法施工循环时间计算表见表
工序
时间（min）
循环时间（min）
60
120
180
240
300
360
420
480
540
600
660
超前地质预报
15
测量放样
30
围岩量测
30
超前支护
120
开挖
150
出碴
120
初期支护
180
说明：
1、超前地质预报为摊销时间。
2、各工作面拉开距离后平行作业，实行均衡生产。
6.2超前小导管施工工艺
（1）注浆小导管采用Φ50热轧无缝钢管，壁厚5mm，管节长度3m，管口段0.5m范围内钢管不开孔，其余部分按15cm间距交错设置注浆孔，孔径10mm，小导管注浆压力建议为0.5～1MPa，注浆过程中注浆压力应逐级缓慢提升，当地下水较大时则压注水泥-水玻璃浆液，水泥浆水灰比1:
1，水泥浆与水玻璃体积比1:
0.5，水玻璃浓度35波美度，注浆压力不变；
（2）注浆结束标准：
①注浆压力逐步提升，当达到设计终压（建议为1.0MPa）并继续注浆10min以上；
②有一定的注入量，与设计的注入量大致相近，注浆结束时的进浆量一般在20~30L/min以下；
（3）隧道注浆段的注浆孔全部注完后，必须要进行注浆效果检查和评价，不合格者应补钻孔注浆，检查方法如下：
①对注浆过程中的各种记录资料综合分析，注浆压力和注浆量变化是否合理，是否达到设计要求；
②根据注浆前后地层声波速度的大小对比来判断浆液填充的密实程度；
③亦可以从隧道的挖掘情况直接检查注浆质量，修正注浆参数。
（4）为确保超前小导管的打设方向，可在钢架上打孔，外插角12°，使钢管从钢架腹部穿过，钢管尾部与钢架焊接，施工中必须保证注浆质量。
6.3、出洞方案
出洞施工工序
（1）在ZK72+174～ZK72+149出洞段，暂停中下台阶开挖，上台阶开挖出洞，做好初期支护，临时仰拱闭合成环，开挖至ZK72+149里程桩；
（2）暂停该段施工，将施工所需的风、水、电等接至边仰坡，施做洞顶截水天沟及洞口边坡防护；
（3）施做侧挡墙；
（4）施做ZK72+149～ZK72+154洞顶混凝土回填；
（5）施做该段暗洞中下台阶及仰拱，直至全断面出洞；
（6）开挖洞口明洞ZK72+149～ZK72+144段并及时施做明洞仰拱衬砌；
（7）施做暗洞及明洞二次衬砌；
（8）施做洞门端墙；
（9）施做洞顶明洞段回填。
6.4、施工控制重点
（1）施
（1）施工中应做好监控量测，时时掌握围岩动态，保证量测数据及时并准确；
（2）ZK72+149～ZK+154段，地形高低不平，施工该段初期支护时，局部地方外露，施工时做好防护工作，如遇锁脚外露，应适当调整出洞里程桩号，或采用地基处理加固的方式（依现场实际情况确定）；
（3）ZK72+149～ZK+154段，线路左侧边坡较陡，应加强边坡临时支护，必要时加密加长系统锚杆（依现场开挖情况揭露地质情况确定）；
（4）ZK72+146～ZK+154偏压挡墙段，随挖随护，在ZK72+149～ZK72+154段，根据实际情况，调整挡墙高度。
6.4、主要参数调整
取消乌树头隧道左线ZK72+149～ZK72+179段超前大管棚和护拱，变更为单层超前注浆小导管，长度3m，纵向间距1m，横向按照原设计布置，将ZK72+154～ZK72+179双侧壁导坑法、ZK72+149～ZK72+154段单侧壁导坑法调整为三台阶加临时仰拱法出洞。
取消导坑临时支护及超前支护，增加上台阶、中台阶临时仰拱，临时仰拱间距0.5m，喷射C25砼。
上台阶高度3.5m，中台阶高度为4m，下台阶高度4.5m，中台阶开挖至ZK72+174处应暂停掌子面施工，上台阶出洞，下台阶与中台阶掌子面距离不超过5m，仰拱及时跟进至下台阶掌子面。
ZK72+149~154半明半暗段初期支护闭合成环，边墙位置向右偏移2.5m，高度根据地形进行调整。
端门墙根据边墙调整情况向右延伸2.5m，洞顶回填0.5m~1mC20钢筋砼，再进行碎石土、粘土层回填。
明洞段仰坡调整为一级坡，坡率不大于1：
0.4，其它参数不变。
洞口段防护按照原设计施工，地形情况若出现不符，再进行变更设计。
七、人员及机械设备情况
表7-1主要管理人员
序号
岗位
姓名
序号
岗位
姓名
1
经理
杨卫平
6
测量主管
陈岳雄
2
质检工程师
卢岩
7
生产副经理
司传波
3
安全总监
李明
8
隧道工程师
申运才
4
施工员
林达英
9
现场技术员
胡惠
5
技术负责人
李平
标7-2劳动力配备表
序号
工种
数量
备注
1
开挖
10人
负责钻孔
2
支护
8人
负责初支立架、喷射砼
3
混凝土工
8人
负责二衬、仰拱、洞门等混凝土施工
4
钢筋工
8人
钢拱架、钢筋加工及安装
5
电工
2人
需持证上岗
6
焊工
4人
需持证上岗
7
杂工
20人
负责清洁等杂务
8
罐车司机
4人
负责混凝土运输
9
出渣
6人
负责出渣
10
挖掘机
2人
需持证上岗
11
测量员
3人
隧道内所有测量工作
12
专职安全员
2人
隧道内安全监督管理及教育
13
装载车司机
3人
装载车驾驶
14
值班人员
4人
洞口值班
15
管理人员
8人
负责现场管理施工
表7-3主要设备配备表
序号
名称
规格
单位
数量
1
空压机
4L-8／20
台
4
2
挖机
PC220-7
台
2
3
装载机
ED600T
台
3
4
自卸汽车
15T
台
5
5
发电机
250KW
台
1
6
手持钻机
ZQ4132
台
30
7
潜孔钻
台
1
8
湿喷机
ZSP-Ⅱ
台
1
9
注浆机
HFV-5D
台
1
10
振动棒
50
台
4
11
钢筋切断机
YS90L2
台
1
12
钢筋弯曲机
XLY6
台
1
13
钢筋调直机
GQ12
台
1
14
工字钢冷弯机
100t
台
1
15
砼输送泵
HBT60
台
1
16
砼罐车
台
4
17
砼搅拌机
台
1
18
等离子切割机
台
1
19
台钻
台
1
20
钢拱架预拼专用检测模具
套
1
表7-4测量仪器表
序号
名称
单位
数量
备注
1
水准仪
台
3
正常
2
全站仪
台
3
正常
八、质量保证体系
8.1质量组织机构与人员配置
项目分部成立工程项目创优和质量管理领导小组，由项目经理担任组长，项目总工程师任副组长，组员由项目各职能部室负责人及施工员组成。
工程项目创优和质量管理领导小组办公室设在项目工程部，主任由项目专职质检工程师担任。
图8-1质量管理机构框图
8.2质量标准要求
1、喷射混凝土
（1）材料必须满足规范或设计要求；
（2）喷射前要检查开挖断面的质量，处理好超欠挖；
（3）喷射前，岩面必须清洁；
（4）喷射混凝土支护应与围岩紧密粘接，结合牢固，喷层厚度应符合要求，不能有空洞，喷层内不容许添加片石和木板等杂物，必要时应进行粘结力测试.喷射混凝土严禁挂模喷射.受喷面必须是原岩面；
（5）支护前应做好防水措施，对渗漏水孔洞、缝隙应采取引捧、堵水措施，保证喷射混凝土质量。
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
1
喷射混凝土强度（MPa）
在合格标准内
试验室取样
2
喷层厚度
（mm）
平均厚度≥设计厚度；
检查点的60%≥设计厚度；最小厚度≥0.5设计厚度且≥50mm
凿孔法或雷达检测仪：
每10m检查一个断面，每个断面从拱顶中线起每3m检查1点
3
空洞检测
无空洞，无杂物
凿孔或雷达检测仪：
每10m检查一个断面，每个断面从拱顶中线起每3m检查1点
2、锚杆支护
（1）锚杆的材质、类型、规格、数量、质量和性能必须符合设计和规范的要求。
（2）锚杆插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。
（3）砂浆锚杆和注浆锚杆的灌浆强度应不小于设计和规范要求，锚杆孔内灌浆密实饱满。
（4）锚杆垫板应满足设计要求，垫板应紧贴围岩，围岩不平时要用M10砂浆填平。
（5）锚杆应垂直于开挖轮廓线布设。
对沉积岩，锚杆应尽量垂直于岩层面。
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
1
锚杆数量（根）
不少于设计
按分项工程统计
2
锚杆拔力（kN）
28d拔力平均值=设计值，最小拔力：
0.9设计值
按锚杆数1％做拔力试验，且不小于3根做拔力试验
3
孔位（mm）
±50
尺量：
检查锚杆数的10%
4
钻孔深度（mm）
±50
尺量：
检查锚杆数的10%
5
孔径（mm）
砂浆锚杆>杆体直径+15；其他锚杆：
符合设计要求
尺量：
检查锚杆数的10%
6
锚杆垫板
与岩面紧帖
检查锚杆数的10%
3、钢筋网支护
（1）所用材料、规格、尺寸等应符合设计要求。
（2）采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设。
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
1
网格尺寸（mm）
±10
尺量：
每50m2检查2个网眼
2
钢筋保护层厚（mm）
≥10
凿孔检查：
检查5点
3
与受喷岩面的间隙（mm）
≤30
尺量：
检查10点
4
网的长、宽（mm）
±10
尺量
4、钢支撑支护
（1）钢支撑的型式、制作和架设应符合设计和规范要求。
（2）钢支撑之间必须用纵向钢筋连接，拱脚必须放在牢固的基础上。
（3）拱脚标高不足时，不得用块石、碎石砌垫，而应设置钢板进行调整或用混凝土浇筑，混凝土强度不小于C20。
（4）钢支撑应靠紧围岩，其与围岩的间隙，不得用片石回填，而应用喷射混凝土填实。
（5）外观鉴定：
无污秽、无锈蚀和假焊，安装时基底无虚渣及杂物，接头连接牢靠。
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
1
安装间距（mm）
±50
尺量：
每榀检查
2
保护层厚度（mm）
≥20
凿孔检查：
每榀自拱顶每3m检查一点
3
倾斜度（°）
±2
测量仪器检查每榀倾斜度
4
安装偏差（mm）
横向
±50
尺量：
每榀检查
竖向
不低于设计标高
5
拼装偏差（mm）
±3
尺量：
每榀检查
8.3技术保证措施
1、组建测量小组，配备计算机、全站仪、水准仪等仪器，严格遵守操作规程，坚持换手测量，杜绝测量错误。
2、做好施工机械的选型配套，使其性能满足施工及设计要求。
3、坚持严格的质量评定和验收制度。
坚持“三检查”制度，对各道工序进行书面技术交底和操作要求交底，质检人员要严格按照技术交底检查验收。
确保工程质量达到或超过技术交底要求。
4、严格质量检查制度。
项目经理部每月进行一次质量检查评比。
对发现的质量问题，按照“查不出原因不放过，责任不明确不放过，拿不出处理措施不放过，处理结果不验证不放过”的原则进行整改，杜绝同类质量问题重复出现，确保质量目标的实现。
5、主动接受业主和监理工程师对工程质量的监督和检查。
教育全体职工重视质量，服从监理，开展让监理工程师满意活动，对违反监理程序的干部和职工严肃处理直至下岗。
8.4施工保证
1、工艺控制措施
认真进行技术交底，交方法、交工艺、交标准。
在施工过程中，经常检查施工组织设计及施工方案落实情况，以确保施工生产正常进行。
2、工序质量控制措施
施工操作中，坚持“三检”制度，即自检、互检、交接检。
做到工前有交底、工中有检查、工后有验收的“一条龙”操作管理方法，确保施工质量。
3、进场材料质量保证措施
工程材料和辅助材料均为构成建筑工程的主体。
保证工程材料按质、按量、按时的供应是提高和保证质量的前提，因此供应管理部门，必须对采购的原材料、构件、半成品等材料，建立健全进场前检查验收和取样
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