隧道大跨段施工方案.docx

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隧道大跨段施工方案

隧道大跨段施工方案

一、编制依据

1、XXXX隧道大跨段图纸及XXXX隧道相关设计图纸；

2、适用的国家、铁道部颁布的规范和规定；

3、XXXX隧道实施性施组；

4、当前在建铁路客运专线技术水平、管理水平和施工装备水平。

二、工程概况

1、工程地质及水文条件

XXXX客专XXXX隧道为左右线分修的两座单线隧道，其中左线长4124m，右线长4119m，隧道线间距在19.1m～65.3m之间，最大覆盖层厚度270m，最小覆盖层厚度4.7m，隧道多次通过小型煤窑采空区，下穿或上跨多条既有铁路和公路隧道，洞口浅埋段上部为居民区，施工环境非常复杂。

同时由于XXXX客专需联接至重庆北站和重庆西站，需在洞内设置三处大跨段，分别引出重庆北站左联络线、重庆北站右联络线和重庆西站右联络线。

重庆北站左联络线大跨段起讫里程为D3K293+120～+350，长230m，重庆北站右联络线大跨段起讫里程为YDK292+987～YDK293+240，长253m，重庆西站右联络线大跨段起讫里程为YDK292+457～+710，长253m。

详见附图1XXXX隧道线路平面图。

通过地段位于中梁山山脉中部，属嘉陵江、长江侵蚀河谷发育的低山丘陵地区，穿越地层岩性依次为中统雷口坡组（T2l），下统嘉陵江组（T1j）、飞仙关组（T1f）、须家河组地层。

岩性主要为白云岩、白云质灰岩夹石膏、岩溶角砾岩、石英砂岩夹砂质泥岩、炭质页岩。

石膏为软层，具有膨胀性；岩溶角砾岩胶结较差，部分呈砟块石状，遇水易软化崩解。

地下水补给来源主要为大气降水，含水层多为易溶蚀的碳酸盐岩，地表多成槽谷凹地，岩溶发育。

区内地下水主要有第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水、岩溶水等。

岩溶水含水岩组为三叠系雷口坡组、嘉陵江组及飞仙关组三段灰岩，对称分布于背斜两翼，该岩组岩溶发育较强，富含岩溶水，将遇到大量地下水涌出。

区内地下水在环境作用类别为化学侵蚀环境及氯盐环境时，地下水具硫酸盐侵蚀，环境作用等级为H1—H2。

该段预计平常期涌水量为12000m3/d，雨季最大涌水量为30000m3/d。

2、不良地质

该段不良地质主要为岩堆、岩溶、煤窑采空区、瓦斯、天然气等。

三、施工方案

1、大跨段设计基本情况及现场施工实际情况（以左线大跨段为例）

1）XXXX隧道左线D3K293+120～+350段为渐变大跨段，大跨段全长230m，隧道开挖宽度从D3K293+120处最小的10.8m，往线路左侧逐段渐变扩大至D3K293+350处，最大宽度21m。

大跨段的设计开挖方案自小里程向大里程分别为台阶临时仰拱法、CRD法和双侧壁导坑法；由于该大跨段由斜井进入施工，现场实际是从大里程往小里程方向施工，在D3K293+350处进入大跨段，隧道由单线隧道标准断面直接突变为最大断面，具体见附图2左线大跨段线路平面图。

右线两处大跨段与左线大跨段的形式基本一致。

2）XXXX隧道左线D3K293+120～+350段大跨段设计开挖工法分别为：

XXXX隧道左线D3K293+435～+350段为Ⅴ级围岩，单线标准断面，开挖工法为台阶法；D3K293+350～+320、D3K293+320～+285大跨起始段为Ⅴ级围岩，开挖工法为双侧壁导坑法；D3K293+285～+250大跨中间段为Ⅴ级围岩，开挖工法为CRD法；D3K293+250～+200、D3K293+185～+200大跨

较小断面段为Ⅴ级围岩，开挖工法为台阶法；D3K293+185～+160、D3K293+145～+160、D3K293+145～+120大跨最小断面段为Ⅳ级和Ⅲ级围岩，开挖工法为台阶法；D3K293+120向小里程方向重新回到单线标准断面。

见表3.1左线大跨段分类表。

表3.1XXXX隧道左线大跨段分类表

断面编号

起讫里程段

长度

最大开挖宽度

围岩级别

开挖工法

初期支护及超前支护

衬砌类型

A

D3K293+120～+145

25m

10.64m

Ⅲ

台阶法

锚喷网支护

III级大跨A型富水复合

A

D3K293+145～+160

15m

10.64m

Ⅳ

台阶法

11榀格栅钢架，间距1.5m；φ42超前小导管

IV级大跨A型富水复合

B

D3K293+160～+185

25m

12.72m

Ⅳ

台阶法

21榀格栅钢架，间距1.2m；φ42超前小导管

IV级大跨B型富水复合

B

D3K293+185～+200

15m

12.72m

Ⅴ

台阶法

16榀格栅钢架，间距1.0m；φ42超前小导管

V级大跨B型富水复合

C

D3K293+200～+250

50m

15.07m

Ⅴ

台阶法

51榀I20b钢架，间距1.0m；φ42/φ89超前支护

V级大跨C型富水复合

E

D3K293+250～+285

35m

16.66m

Ⅴ

CRD法

60榀I20b钢架，间距0.6m；φ89超前中管棚

V级大跨E型富水复合

G

D3K293+285～+320

35m

18.9m

Ⅴ

双侧壁导坑法

60榀I20b钢架，间距0.6m；φ89超前中管棚

V级大跨G型富水复合

H

D3K293+320～+350

30m

20.67m

Ⅴ

双侧壁导坑法

51榀H175钢架，间距0.6m；φ89超前中管棚

V级大跨H型富水复合

2、正线单线标准断面进入大跨段H断面的挑顶施工方案

以左线进入大跨段为例，按原设计采用双壁侧导坑法施工。

1）施工D3K293+395处横通道，利用横通道将重庆北左联络线断面挑出（如方案图①部及III-III断面所示），继续往大跨方向按台阶法施工重庆北左联络线（如方案图②部所示）。

2）正线（左线）按7m高上台阶进入大跨段开挖里程D3K293+351.1后，按方案图③部所示开挖尺寸扩挖大跨段左侧上半部（3-1），在D3K293+347处挑到大跨左侧拱部设计断面，继续按双侧壁导坑法开挖左半部至D3K293+330，这时开挖高度变为6m,下台阶跟进（如方案图③部所示3-2）。

开挖采用控制爆破，每循环开挖进尺不得大于1.2米，开挖完毕后开挖前进方向左侧及时施做设计初期支护及超前支护；开挖前进方向右侧及时施做临时I18工字钢架、⌀22砂浆锚杆等临时支护及⌀42超前支护；开挖面底部加设临时I18工字钢横撑，使之封闭成环；下台阶采用左右交错开挖，左右错开距离大于5米。

3）重庆北联络左线上台阶进入大跨段开挖里程D3K293+351.1后，按④部所示开挖尺寸扩挖大跨段右侧上半部（4-1），在D3K293+346处挑到大跨右侧拱部设计断面，继续按双侧壁导坑法开挖右半部至D3K293+335，这时开挖高度变为6m,逐渐与左半断面轮廓线平齐，下台阶跟进（如方案图④部所示4-2）。

开挖采用控制爆破，每循环开挖进尺不得大于1.2米，开挖完毕后开挖前进方向右侧及时施做设计初期支护及超前支护；开挖前进方向左侧及时施做临时I18工字钢架、⌀22砂浆锚杆等临时支护及⌀42超前支护；开挖面底部加设临时I18工字钢横撑，使之封闭成环；下台阶采用左右交错开挖，左右错开距离大于5米。

4）大跨段左、右侧导坑向前错开5m距离推进，同时施工D3K293+341至D3K293+335大跨段中导坑（如方案图⑤部所示），从左侧拆除临时支撑，采用棚架法进行拱部开挖和初支，开挖至右侧临时支撑后，连接拱部钢拱架与左、右侧拱架闭合成环，具体开挖步骤见附图。

5）继续按正常双侧壁导坑法向小里程方向开挖并施作初支。

6）反向大里程方向开挖⑥部后扩区，形成大跨断面。

8）施工⑦部仰拱使全断面闭合成环后分段拆除临时支撑。

7）在大跨段开挖初支完成地段拼装初砌台车，分段组织二衬施工。

具体方案详见XXXX隧道左线进大跨方案平面、纵断、剖面图。

3、大跨段其余地段（除开挑顶段）的开挖方案

大跨过渡段采取临时仰拱台阶法、CD法、CRD法、双侧壁导坑法开挖。

1）双侧壁导坑法

XXXX左右线隧道重庆北左联络线大跨段D3K293+285～D3K293+350、右线大跨段YDK293+180～YDK3+240、XXXX左右线隧道重庆西联络线大跨段YDK292+675～YDK292+710设计采用双侧壁导坑法施工。

开挖前先按设计施作超前帷幕注浆及直径89管棚超前支护。

施工工艺详见附图3，工艺流程图详见附图4。

2）CRD法

大断面双侧壁导坑法过渡到CRD法只需将双侧壁导坑左右侧壁开挖断面挖齐到同一里程，施作拱部支护后拆除临时钢架，按CRD法开挖即可。

XXXX左线隧道重庆北左联络线大跨段D3K293+250～D3K293+285、XXXX右线隧道重庆北右联络线大跨段YDK293+140～YDK3+180、XXXX左右线隧道重庆西联络线大跨段YDK292+610～YDK292+675设计采用CRD法施工。

开挖前先按设计施作直径89管棚超前支护及采用开挖后径向注浆。

施工工艺详见附图5，工艺流程图详见附图6。

3）CD法

大断面双侧壁导坑法过渡到CD法只需将双侧壁导坑左右侧壁开挖断面挖齐到同一里程，施作拱部支护后拆除临时钢架，按CD法开挖即可。

XXXX左右线隧道重庆西联络线大跨段YDK292+570～YDK292+580设计采用CD法施工。

开挖前先按设计施作超前帷幕注浆及直径89管棚超前支护。

施工工艺详见附图7。

附图6CRD法施工工艺流程图

4、二衬施工方案

本区段大跨段二次衬砌采用整体式液压台车一次浇筑成型。

根据不同的衬砌断面及施工顺序，首先选用满足Ⅴ级大跨H型富水复合衬砌断面的液压台车，变换断面时对二衬台车进行改装以满足不同断面的二衬施工要求。

1）Ⅴ级大跨H型富水复合衬砌液压台车图

2）二衬台车拼装时间及地点

以左线大跨段为例，待D3K293+350～+320段大跨开挖断面完全成型，开挖继续往小里程方向走上10米，开挖作业与拼装作业无干扰时，开始拼装二衬台车。

台车拼装作业地点选用D3K293+350～+330开挖空间。

四、施工进度安排

以左线大垮段施工为例，根据XXXX隧道斜井工区各工序平均用时及以往施工经验为依据，测算各工序时间，以此估算大垮段每月开挖指标。

1、D3K293+351.1～+347段左线正洞进大垮段挑顶时间

1）侧壁挑顶段上导开挖0.6m一个循环用时2小时。

2）侧壁挑顶段上导出碴0.6m一个循环用时3小时。

3）侧壁挑顶段上导支护0.6m一个循环用时5小时。

一循环用时10小时，D3K293+351.1～+347段左线正洞进大垮段挑顶时间为70小时共3天。

计划2011年12月25日进入重庆北站左联络线大跨施工，挑顶完成时间2011年12月28日。

2、左线正洞正常施工侧壁的工序时间

1）侧壁上导开挖1.2m一个循环用时3小时。

2）侧壁上导出碴1.2m一个循环用时5小时。

3）侧壁上导支护1.2m一个循环用时8小时。

一循环用时16小时，左线正洞施工侧壁至D3K293+330的时间为227小时共10天，至2012年1月8日。

3、施工横通道及40m重庆北左联络线时间

左线与重庆北左联络线在D3K293+395横通道处净距5m，施工横通道时间为3天，将重庆北左联络线断面挑出时间预计为10天，施工重庆北左联络线V级段按60m/月计，施工40m左联络线需20天。

计划2011年12月24日进入横通道施工，完成时间2011年12月27日，将重庆北左联络线断面挑出时间为2012年1月6日，左联络线施工至大跨段时间为2012年1月26日。

左联络线进大垮段挑顶时间参照左线，预计2012年1月30日挑顶完成，左联络线施工侧壁至D3K293+335的时间为120小时共5天，至2012年2月4日。

4、施工第⑤部D3K293+341～+335段中导坑时间

开挖前先在左线正洞侧壁D3K293+341～+335处搭设临时支架、打设超前小导管，开挖5.2m中导预计时间为4天，预计中导施工完毕时间为2012年2月8日，第一段6m大跨段拱部成型。

5、大跨D3K293+335～+351.1回挑段拱部成型时间

2012年2月9日开始从D3K293+335往D3K293+351.1施工拱部，每循环施工一榀拱部钢架，预计2012年2月18日大跨D3K293+335～+351.1回挑段拱部成型。

6、2012年2月19日左线大垮段开始正常施工双侧壁导坑，左线大跨段30mH型最大断面成型时间根据前面工序进度指标估算为2012年3月6日。

综上所述，XXXX左右线进入大跨挑顶至第一段30mH型最大断面成型时间计划为70天，正常施工段月进度指标为：

大跨H型断面挑顶段13m/月,双侧壁导坑法和CRD法30m/月,CD法和台阶法40m/月。

具体安排为：

1）计划2011年12月25日进入重庆北站左联络线大跨施工，大跨H型断面挑顶完成时间2012年2月18日，2012年8月6日完成重庆北站左联络线大跨的施工。

2）计划2012年4月10日进入重庆北站右联络线大跨施工，大跨H型断面挑顶完成时间2012年6月20日，2013年1月20日完成重庆北站右联络线大跨的施工。

3）计划2013年6月10日进入重庆西站右联络线大跨施工，大跨H型断面挑顶完成时间2013年8月20日，2014年2月25日完成重庆西站右联络线大跨的施工。

五、主要资源需求计划

1、主要设备、机具进场计划

大跨施工需要配置的施工机械设备种类、数量较多。

为确保施工顺利进行，将首先着手大跨段所需设备等各种资源的调配工作，确保本标段施工需要。

表5.1主要设备、机具表

序号

作业名称

设备名称

规格型号

主要性能参数

数量（台套）

1

掘进设备

凿岩机

TY28

Φ32-42

50

风镐

C11-A

10

湿喷机

6

注浆泵

4

滚筒搅拌机

3

注浆机

2

灰浆泵

2

泥浆泵

4

潜水泵

5

挖掘机

CAT320

2

2

衬砌

衬砌台车

10m

2

砼输送泵

2

插入式振动器

6

平板式振动器

8

爬焊机

2

热风焊机

5

交流电焊机

8

3

钢材加工设备

钢筋弯曲机

2

钢筋切断机

2

砂轮切割机

2

型钢冷弯机

1

设备配备遵循的基本原则：

根据单项施工技术要求和施工作业条件确定设备选型；按照施工进度计划指标和施工部署配备设备台数，生产能力留有余地；同时考虑突发性事件所需的工程抢险应急设备。

2、劳动力需求计划

表5.2劳动力计划表

序号

工种

人数

备注

1

司机

9

一个工作面

2

开挖工

35

一个工作面

3

电焊工

6

一个工作面

4

喷锚工

15

一个工作面

5

立架工

15

一个工作面

6

钢筋工

20

一个工作面

7

防水工

8

一个工作面

8

模板工

7

一个工作面

9

电工

2

一个工作面

10

混凝土工

15

一个工作面

11

杂工

20

一个工作面

六、监控量测方案

1、监控量测项目的选择、仪器配备及人员组织

根据设计要求，大跨段进行如下量测项目

序号

量测项目

测试方法和仪器

测试精度

备注

1

洞内观察

现场观察、地质罗盘

2

拱顶下沉

水准测量的方法、水准仪、塔尺

1mm

3

净空收敛

收敛仪

0.1mm

进行水平收敛量测

2、量测的位置、间距及频率

1）洞内观察

洞内观察分析为开挖面观察和已施工地段观察两部分。

开挖面观察在每次开挖后进行。

观察中发现围岩恶化时，应立即采取相应处理措施；观察后立即绘制开挖工作面地质素描图、填写开挖工作面地质状态记录表和施工阶段围岩级别判定卡。

对已施工地段的观察每天至少一次，主要观察喷射混凝土、锚杆和钢架等的工作状态。

2）净空收敛和拱顶下沉

净空收敛、拱顶下沉和地表下沉的测点设置在同一断面，其量测断面间距及测点数量根据围岩级别、隧道埋深、开挖方法等情况按下表进行。

净空收敛、拱顶下沉量测在每次开挖爆破后12h内取得初读数，测点埋设应牢固可靠、易于识别，并注意保护，严防爆破损坏。

量测断面间距及断面测点数量

围岩级别

断面间距

每断面测点数量

备注

净空收敛

拱顶下沉

Ⅴ

5m

2～3条基线

1～3点

Ⅳ

10m

2～3条基线

1～3点

净空变化和拱顶下沉的量测频率根据位移速度和量测断面距开挖面距离，分别从下列表格中选择，且取量测频率较高的作为实施的量测频率。

净空变化与拱顶下沉量测频率（距开挖面距离）

量测断面距开挖面距离（m）

量测频率

＜1B

2次/d

（1～2）B

1次/d

（2～5）B

1次/（2～3）d

＞5B

1次/7d

注：

B为隧道跨度。

净空变化与拱顶下沉量测频率（位移速度）

位移速度（mm/d）

量测频率

≥5

2次/d

1～5

1次/d

0.5～1

1次/（2～3）d

0.2～0.5

1次/3d

＜0.2

1次/7d

采用双侧壁导坑法施工，其断面布点见图8。

采用CRD法施工，其断面布点见图9。

图8双侧壁导坑量测断面布置图

图9CRD法量测断面布置图

七、施工控制要点

1、开挖控制要点（以左线为例）

1）开挖前应采用TSP、地质雷达、超前钻眼、红外探水等手段预测掌子面前方围岩情况，为开挖做好准备。

2）开挖前应先按设计施作好ф89超前管棚支护，在D3K293+351.1～D3K293+347（+346）挑顶阶段没有条件施作超前管棚的可采用超前小导管替代。

3）在D3K293+351.1～D3K293+347（+346）挑顶阶段，开挖进尺不大于一榀钢架的间距0.6m；拱部钻爆作业时风枪应按45°角往上钻眼，炮眼在装药完毕后用炮泥封堵以防炸药溜出。

4）在正常施工双侧壁阶段，开挖进尺不大于两榀钢架的间距1.2m；两个侧壁的拱尖部较难开挖，可分成两部开挖，即先按圆弧断面开挖拱部轮廓，施作初喷混泥土后在开挖拱顶尖部。

5）开挖时根据掌子面围岩情况采用控制爆破，围岩较差时采用松动爆破辅与机械、人工开挖。

6）两个侧壁开挖掌子面距离错开不小于5m以防相互干扰。

7）在D3K293+341～+335施工第⑤步中导前应先按⑤步拱部开挖轮廓施工超前小导管支护，待临时支架将D3K293+341～+335处拱部钢架支起后方允许拆除临时钢架开挖⑤步。

2、初期支护控制要点

1）两个侧壁的大跨H175钢架在加工时接头往回收20cm处应加设钢板，方便与临时钢架接拆。

2）两个侧壁的大跨H175钢架在加工时接头尺寸应超出两个侧壁拱部和底部开挖轮廓尺寸20cm，方便与拱部、底部H175钢架接装。

3）大垮段H175钢架在加工完成时全环应预先拼装，验收合格并将每榀每个单元的钢架编组编号后方能进洞安装，安装时严格按编组编号安装。

4）两个侧壁的大垮段H175钢架在安装时应严格控制坐标及位置，误差不超过1cm，保证两个侧壁的大垮段H175钢架接头在同一里程及标高上，以便大跨钢架能成环连接。

5）两个侧壁的大垮段H175钢架在安装时拱部及底部应架设2组5米长ф50锁脚钢管，临时钢架底部加设一组5米长ф50锁脚钢管，钢管与钢架焊接牢固，控制钢架变形。

6）侧壁支护完毕后应及时埋设监控量测点进行变形监测，发现变形过大时应及时加设临时支撑。