大青山隧道贯通专项施工方案文档格式.docx
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宽×
高
（m）
地质
概况
端墙式洞门（m）
明挖段（m）
Ⅴ级围岩（m）
Ⅳ级围岩（m）
Ⅲ级围岩（m）
大青山Ⅰ
号隧道
分离式
K16+220～
K18+025
1805
10.40×
6.96
大理岩、板岩、片麻岩
1.3
28
495
1090
220
2.2.地形、地貌、气象水文、地质情况
2.2.1.地形、地貌
大青山Ⅰ号隧道南北向穿越大青山中低山区，地质条件复杂，山势险峻，海拔高程在1339-1790m，相对高差大于450m，山坡坡度在25°
～60°
之间，基岩整体出露，表层风化严重沿，线地层岩性较为复杂，断层发育，为北高南低，坡率为2.544%。
以片麻状花岗岩、片麻岩为主。
地势南北端为地势较低缓的冲击扇和波状丘陵，中间为较高的中低大青山区。
黄河流域的大黑河水系流经全境，境内拥有多种地貌类型，山地、沟谷、河流阶地、山前台地、波状微丘平原兼有之。
2.2.2.气象水文
大青山Ⅰ号隧道隧址所在区域为大陆性干旱、半干旱季风气候，具有干燥、多风、少雨、温差大的气候特点。
呼和浩特市地区年平均气温7.2°
C，最高气温36.9°
C，最低气温-31.2°
C，年平均风速1.69m/s。
多年平均降雨量399.7mm，多集中在七、八、九三个月。
该区最大冻土深度1.6m。
武川地区年平均气温4.5°
C，最高气温32.6°
C，最低气温-39°
C，年平均风速3.7m/s。
多年平均降雨量346mm，多集中在七、八、九三个月。
该区最大冻土深度2.2m。
根据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001第12.2条判定地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢结构无腐蚀性，对钢筋混凝土无腐蚀性。
2.2.3.地质情况
2.2.3.1.地层岩性
大青山Ⅰ号隧道隧址区位于中低山区，地质条件复杂。
沿线分布的地层分别有：
第四系全新统、更新统砂类土，粉土，元古界砂岩，板岩，大理岩，太古界片麻岩，大理岩。
2.2.3.2.地质构造
大青山Ⅰ号隧道隧址区位于华北地台北缘，属内蒙古阴山断隆，主体由乌拉山和大青山构成。
自太古以来，大青山地区经历了多期构造运动，因此褶皱、断裂等构造形迹较为发育。
据地质勘探表明该隧址有三处断层：
乌苏图断裂位于拟建公路K16+780附近，该断层为一断面西倾的陡滑型正断层，长约8km，走向NW352°
倾向262°
，∠35°
，呈波状弧形大致沿乌苏图沟东侧山前分布，为北北西～近南北向延伸的断裂，向北分岔为两只。
该断裂沿马家店、牌楼管、中店子发育。
F2断层，该断层为拟断层，走向NE96°
倾向186°
，推测拟建公路约在K17+620处穿越该断层。
F3断层，该断层为拟断层，产状NE335°
倾向245°
，推测拟建公路约在K16+490处穿越该断层。
2.2.3.3.地震
根据国家标准GB18306-2015《中国地震动参数区划图》GB18306-2015，结合具体地质条件，沿线地震动峰值加速度为0.20g，抗震设防烈度为8度，抗震设防分组为第一组，地震动反应谱特征周期为0.40s。
隧道设计地震基本烈度按Ⅸ度设。
2.3.贯通段概况
大青山Ⅰ号隧道原采用双向掘进，隧道呼市端已于2018年7月21日停止掘进并封闭掌子面，掌子面桩号K17+351，下导坑桩号K17+362，仰拱桩号K17+366，二衬桩号K17+372。
图2.2-1贯通段落地质纵断图
2018年9月11日，武川端掌子面已掘进至K17+216，剩余掘进段落长度为135m，该段落为Ⅳ围岩，地质纵断图显示为灰绿色、黑灰色变质砂砾岩、变质砾岩，洞身范围内围岩为变质砂砾岩，围岩稳定性较好，勘察期间在洞身范围内有地下水，为基岩裂隙水；
呼市端K17+351掌子面围岩揭示为灰绿色、黑灰色变质砂砾岩，围岩完整性较好，无基岩裂隙水等地下水活动。
K17+216～K17+351段落埋深较深，埋深约为179.56m～186.20m，其中贯通位置埋深约为186.20m；
呼市端K17+351段落围岩支护等级为Ⅳa级，K17+216～K17+351段落围岩支护等级为Ⅳa级。
鉴于K17+216～K17+351段落无断层、破碎带等不良地质情况，围岩完整性和稳定性较好，K17+351掌子面揭示无地下水活动，且该段落位于正洞段，避开了紧急停车带等特大断面区间，因此，拟定从武川端单向掘进并于桩号K17+351处贯通，较为理想。
2.4.围岩衬砌支护参数
表2.3-1Ⅳa级衬砌支护参数表
图2.3-1Ⅳa级衬砌断面图
图2.3-1Ⅳa级钢支撑设计图
图2.3-1Ⅳa级钢筋布置图
图2.2..3-2建筑界限及内轮廓图
3.施工组织安排
3.1.组织机构
本合同段按照项目法组织施工，成立“中交路桥建设有限公司呼市武呼公路二标项目经理部”，作为本项目的管理机构。
项目经理部施工组织机构为：
项目经理部设经理1人；
总工程师1人，副经理1人，安全负责人1人。
经理部下设六部两室1组：
工程管理部、技术质量部、安全环保部、合约部、财务部、物资装备部、办公室、试验室、测量组。
根据本工程特点及工期要求，结合当地气候特点和我单位类似工程的施工经验，本工程设置1个隧道架子队。
项目经理部全面负责本合同段的施工生产、安全、质量和工期进度，服从和尊重业主、监理人员及设计人员，与他们密切配合，搞好组织和协调工作。
组织实施施工方案、施工计划以及安全、质量、进度、文明施工、管理等指标的实现。
图3.1-1组织机构图
3.2.人员、机械准备
3.2.1.主要管理人员及施工人员
表3.2-1项目部主要管理人员分工
序号
姓名
职务/部门
工作分工
1
徐国宪
项目经理
主抓项目全面工作
2
翟全磊
项目总工
全面负责项目技术、质量及各部门协调工作
3
纳森
生产副经理
全面负责隧道现场施工、进度、质量管理工作
4
孙志强
物资装备部
负责材料采购、机械调度
5
张智光
合约部
负责计量、结算工作
6
闰超
财会部
负责资金归集、支付工作
7
刘晓红
试验室
负责试验工作
8
李文强
安全环保部
负责施工现场安全、环保水保工作
9
李晓东
测量队
负责施工现场测量工作
10
徐洋
工程管理部
负责施工现场进度管理工作
11
吴洪松
技术质量部
负责施工现场技术、进度管理工作
12
海日罕
综合办公室
负责后勤管理工作
13
阴红雨
工区主任
主抓大青山Ⅰ号隧道施工管理工作
14
赵小平
技术员
主抓大青山Ⅰ号隧道呼市端施工管理工作
表3.2-2隧道贯通作业人员
工种
人数
备注
队长
管理人员
技术人员
测量人员
安全员
后勤人员
司机
16
开挖班
18
支护班
合计
63
3.2.2.主要机械设备
表3.2-3隧道贯通作业机械设备
设备名称
数量
装载机
2台
110KW轴流通风机
挖掘机
1台
5吨材料运输车
1辆
空气压缩机24m3
4台
15
电风镐
开挖、挂布台车
交流电焊机
12台
注浆机
17
拱架弯曲机
风动凿岩机
20台
出碴运输自卸汽车
6辆
砼喷射机
19
发电机
砼搅拌站
1座
20
钢筋切断机
盘圆调直切断一体机
21
钢筋弯曲机
等离子切割机
22
摇臂式冲孔机
二衬台车
23
拔焊机
地泵
24
热熔焊机
3.3.其他准备
由于隧道贯通作业前，处于正常掘进施工状态，水、电、材料等可正常使用，场地、便道、弃渣场以及其他大临设施均能继续施工。
3.4.施工工期安排
计划贯通日期：
2019年10月25日-2019年10月28日。
4.贯通方案
4.1.贯通方案概述
根据地质情况、施工工期、机械设备配置及施工技术条件等方面的因素综合考虑，为保证隧道安全贯通，我部拟采用上下台阶法并视围岩情况及时调整工法及支护参数，保证顺利贯通。
施工中遵循“短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测、紧衬砌”的原则，过程中针对贯通区间内加强监控量测、超前地质预报工作，及时调整开挖工法及支护参数，尤其是单端掘进至20m的区间内，初期支护应在设计基础上视围岩情况进行加强支护增打锁脚锚杆，并控制好安全步距不超标，以保证隧道施工质量和安全。
K17+351为贯通里程，掘进区间由武川端掘进至隧道贯通。
当隧道掌子面之间距离到100m时进行一次贯通测量，保证隧道贯通误差满足要求；
同时为避免呼市端电缆沟施工人员进入掌子面，封闭二次衬砌至掌子面区间；
贯通段剩余5m时，封闭呼市端洞口，禁止任何人员进入，保证贯通施工安全。
4.2.施工工艺
图4.2-1贯通施工工艺流程图
4.2.1.超前支护
中空注浆锚杆施工方法
A25×
5mm中空注浆锚杆长度3.5m，5～8°
外插角打入围岩，环向间距40cm，纵向排距为200cm，锚杆搭接长度不小于1.46m。
1.施工顺序
布眼→钻孔→清孔→安装锚杆→注浆
⑴钻孔
型钢拱架加工时，预先在型钢腹部中心留有圆形锚杆安装孔洞。
拱架架立完成后喷射砼时，将孔洞预留，然后采用人工手持风钻钻孔，钻杆穿过孔洞斜向上方钻孔，锚杆外插角为5°
～8°
，孔径比锚杆直径大3~5mm，孔深较锚杆稍长一些（10cm以上）。
⑵清孔
钻孔完成后，用高压风将孔内杂物吹净。
⑶安装锚杆及注浆
组织熟练技术工人，进行锚杆的安装及注浆。
锚杆采用人工安装，锚杆、注浆管、排气管均通过止浆塞固定。
安装完成后采用注浆泵进行注浆施工，注浆压力控制在2MPa以内。
备注：
水泥砂浆粘结剂采用425以上硅酸盐水泥，砂径不大于2.5mm，并参入0.5～1%FDN早强减水剂，5%氧化镁膨胀剂；
中空注浆锚杆要求40分钟后，锚杆的锚固力Ⅳ级围岩不小于70KN。
2.主要技术措施
⑴打孔前做好量测工作，严格按设计要求布孔并做好标记，打孔偏差为±
20mm。
锚杆孔的孔轴方向满足施工图纸设计要求，操作工把钻机钻杆的位置摆好并用定位块将其稳固地顶在岩面上。
⑵锚杆孔深、间距和锚杆长度、根数均要符合设计及规范要求，孔位偏差为±
50mm。
⑶用高压风冲洗、清扫锚杆孔，确保孔内不留石粉，不得用水冲洗钻孔。
4.2.2.洞身开挖
隧道贯通区间段采用上下台阶法由武川端掘进，先贯通上台阶，再贯通下台阶。
1.施工工艺
中线、水平测量→喷砼封闭开挖面→拱部超前支护→上半断面钻眼→装药连线→爆破→出渣→喷砼封闭岩面→施工系统锚杆→上半断面二次喷砼→下半断面开挖→下半断面打径向锚杆→挂钢筋网→下半断面喷砼。
2.主要施工方法
（1）上部开挖至拱脚。
开挖面采用光面爆破，以控制围岩超欠挖。
周边眼间距为40㎝～60cm，深度2.0m～2.2m，每循环进尺为2.0m。
图4.2-2台阶法开挖施工示意图
（2）施工系统锚杆、钢筋网，复喷砼。
（3）下部边墙两侧同时开挖，一次可进尺4～5米。
4.2.3.支护
为保证隧道贯通安全，做到每次开挖不超过2榀拱架间距，开挖完成后应立即着手支护工作，支护类型严格按照设计要求采用“网、喷、锚”支护方式进行支护。
4.2.3.1.喷砼
喷射砼采用湿喷机，利用多功能作业台架人工喷射，断面扩大开挖完成后立即着手初喷砼施工，初喷厚度为4～6cm，初喷时着重对超挖部位进行找平，从而使后续钢筋网铺设满足要求；
同时在完成钢架、系统锚杆、钢筋网等安装后再复喷至设计厚度，复喷时完整围岩地段一次性或分多层喷够设计厚度，分层分段应严格按照要求进行，分段长度不超过6m，后一层喷射在前一层砼终凝后进行，以降低砼回弹率。
喷射砼由洞外拌合站集中拌料，由砼运输车运到工作面，喷射砼前，用高压风清理岩面粉尘和杂物，喷射作业分段、分片、由下而上顺序进行，分段长度不超过6m。
4.2.3.2.锚杆
根据设计，Ⅳa级衬砌系统锚杆采用100cm（纵）×
100cm（环），长度3.5m的C22砂浆锚杆；
锚杆施工时应严格按照设计要求设置垫板，锚垫板尺寸：
15×
1cm。
砂浆锚杆注浆机安装
⑴水泥砂浆锚杆的原材料、砂浆配合比应满足下列要求：
杆体宜用HRB400级带肋钢筋，锚杆体材质的断裂伸长率不得小于16％、屈服抗拉力≥126KN、极限抗拉力≥170KN；
锚杆杆体使用前应平直、除锈、除油；
砂浆宜采用中细砂，粒径不应大于2.5mm，使用前过筛；
早强水泥砂浆锚杆采用硫铝酸盐早强水泥。
水泥砂浆强度不低于M30，砂胶比宜为1∶1～1∶2（重量比），水胶比宜为0.38～0.45。
⑵砂浆锚杆作业
先注浆，后放锚杆，具体操作是：
先将水注入牛角泵内，并倒入少量砂浆，初压水和稀浆湿润管路，再将已调好的砂浆倒入泵内。
将注浆管插至锚杆眼底，将泵盖压紧密封，一切就绪后，慢慢打开阀门开始注浆。
在气压推动下，将砂浆不断压入眼底，注浆管跟着缓缓退出眼孔，并始终保持注浆管口埋在砂浆内，以免浆中出现空洞，将注浆管全部抽出后，立即把锚杆插入眼孔，然后用木楔堵塞眼口，防止砂浆流失。
锚杆孔中必须注满砂浆，发现不满须拨出锚杆重新注浆。
注浆管不准对人放置，以防止高压喷出物射击伤人。
⑶灌浆作业应满足下列要求
灌浆开始或中途停止超过30min时，应用水或稀水泥浆润滑注浆罐及其管路。
灌浆注浆管应插至距孔底50～100mm，随砂浆的注入缓慢匀速拔出，杆体插入后若孔口无砂浆溢出，应进行补注。
灌浆压力不得大于0.4MPa。
砂浆应拌合均匀，随拌随用，一次拌合的砂浆应在初凝前用完。
锚注完成后，应及时清洗，整理注浆用具，除掉砂浆凝聚物，为下次使用创造好条件。
⑷锚杆体插入孔内长度不应小于设计长度的95%。
锚杆安装后不得随意敲击。
⑸安装垫板和紧固螺帽应在砂浆体的强度达到10MPa后进行。
4.2.3.3.钢筋网
锚杆安装完成后立即着手钢筋网布设，钢筋网布设时搭接长度不小于一个网格长度，且保证钢筋网片于岩面紧贴，间隙不大于3cm。
钢筋网片安装应牢靠稳固，喷砼时不产生晃动。
钢筋网片加工前应对原材料进行除锈、调直，同时做到不改变钢筋的性能，钢筋网面应与锚杆进行焊接牢靠，从而保证钢筋网固定。
4.2.3.4.钢架施工
隧道贯通区间处于Ⅳa级衬砌设计段落，Ⅳa级衬砌采用I14型钢进行支护，间距100cm，上、导坑型钢拱架的锁脚锚杆采用4根C22早强砂浆锚杆，长度3m。
施工时应严格按照设计要求进行布置间距，并保证钢架底部坐落在基岩上，若不能满足要求应设置混凝土垫块，上下台阶断开部位应按照设计要求设置锁脚锚杆，保证钢架稳定性。
4.2.4.二次衬砌
隧道初期支护施工完成后及时施作仰拱、防排水及二衬等其他工序。
二次衬砌施工可参照正常段隧道进行施做。
4.3.隧道贯通误差测量及调整
4.3.1.贯通误差及测量
1.大青山Ⅰ号隧道洞内采用导线测量法，在贯通面附近定一临时点，由进测的两方向分别测量该点的坐标,所得的闭合差分别投影至其垂直的方向上，得出实际的横向和纵向贯通误差，在置镜于该临时点测求方位角贯通误差。
2.水准路线由两端向洞内进测，分别测至贯通面附近的同一水准点或中线点上，所测得的高程差值即为实际的高程贯通误差。
4.3.2.贯通误差调整
1.采取精密导线测量，贯通误差用坐标增量及角度平差来调整。
2.进行高程贯通误差调整时，贯通点附近的水准点高程，采用由进出口分别引测的高程平均值作为调整后的高程。
3.隧道贯通后，施工中线及高程的实际贯通误差，应在未衬砌的100m洞段内（即调线地段）调整。
该段的开挖及衬砌均应以调整后的中线及高程进行放样。
表4.3-1关于隧道贯通误差规定
类别
两开挖洞口间长度（km）
贯通误差限差（mm）
横向
L<
100
4≤L<
150
8≤L<
200
高程
不限
70
4.4.超前地质预报
为保证隧道顺利贯通，大青山Ⅰ号隧道K17+216～K17+331区间段落采用雷达探测法进行超前地质预报，K17+331～K17+351区间段落采用雷达探测法+超前钻探法+地质调查法进行综合超前地质预报。
施工中将几种预报手段综合运用，取长补短，相互补充和印证。
综合监测结果，及时提出对不良地质的处理措施，以降低施工风险。
同时，在剩余20m贯通区间内勤施打加深炮眼钻孔，其深度较爆破孔深不小于6米，数量6个，其中拱顶一个，两侧拱腰两个，上导坑中心1个，拱脚2个，分两循环交错向前布置，两循环间搭接长度不少于3m。
根据超前地质预报结果并结合监控量测综合分析，遇到异常情况时应及时调整开挖工法，调整支护参数并加强施工措施。
4.5.监控量测
4.5.1.监控量测项目
1.洞外地表沉降观测；
2.周边收敛量测；
3.拱顶沉降量测。
4.5.2.点位布设
在隧道贯通段地表，沿中线方向纵向每10m设置一处沉降观测桩，横向两侧各20m范围内每5m设置一处沉降观测桩，共设置16个观测点。
洞内没10m布置1个拱顶下沉点和2个净空水平收敛量测点，用徕卡全站仪观测点位的动态变化。
4.5.3.地表下沉点的布置要求
1.高程基准点设置在开挖线影响范围以外2～3个。
2.监控点的埋深：
在埋设点挖长、宽、高均为200mm的坑，然后放入沉陷测点，测点一般采用Ф20～30mm，长300～400mm圆头钢筋制成。
测点四周用混凝土填实。
3.控制点的测量时间：
地表下沉量测采用水准仪加测微器观测，在衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。
4.5.4.拱顶下沉及周边收敛
洞口内每隔5m作一个观测断面，最前端的一个断面紧跟掌子面，每断面2对测点用收敛计和水准仪分别观测水平收敛值和拱顶下沉值。
4.5.5.量测频率
洞内观测分为开挖工作面观测和初期支护状态观测两部分。
开挖观测应在每次开挖后进行，地质情况基本稳定无变化时，可每天进行一次。
对初期支护的观测也应每天至少进行一次。
净空水平收敛和拱顶下沉量测采用相同的量测频率。
量测频率见下表：
量测数量的处理与反馈：
根据量测数据及时绘制拱脚水平相对净空变化、拱顶相对下沉和地表下沉的时态曲线及其与开挖工作面距离的关系图。
对初期支护时态曲线进行回归分析，选择与实测数据拟合性好的函数进行回归，预测可能出现的最大位移。
表4.5-1拱顶下沉和净空变化监控量测频率表
变形速度（mm/d）
量测断面距开挖断面距离
量测频率
≥5
＜1B
2次/d
1～5
（1～2）B
1次/d
0.2～0.5
（2～5）B
1次/3d
＜0.2
＞5B
1次/周
注：
B为隧道开挖宽度。
4.5.6.根据量测结果按下列要求进行隧道稳定性综合判别
1.隧道稳定性综合评价标准
实测最大值或回归预测值最大值应不大于允许值或设计最大值。
2.根据位移速率判别：
当周边位移速率小于0.1～0.2mm/d时或拱顶下沉速率小于0.07～0.15mm/d时，则认为围岩位移达到基本稳定；
当周边位移或拱顶下沉速率大于1.0mm/d时，表明位移不稳定，应加强观测；
当周边位移或拱顶下沉速率大于5.0mm/d时，应报警，进行加固。
4.5.7.二次衬砌施做在满足下列要求时进行
1.各测试项目的位移速率明显收敛、围岩基本稳定；
2.已产生的各项位移已达到预计总位移量的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。
5.质量保证及控制措施
5.1.质量目标
1.交工验收的质量评定：
合格。
2.竣工验收的质量评定：
优良。
5.2.质量控制程序
⑴编好施工组织设计
在对施工现场地形地貌、外界环境、交通道路等情况进行全面调查，取得第一手资料的基础上，认真熟悉设计图纸，运用统筹、网络计划等现代化管理方法编制可行的施工组织设计，具体指导各项工程的有序进行，杜绝施工过程中的随意性和忙乱性，确保各项工程能在预定的计划内顺利进展。
⑵认真编制各项工程的施工技术方案
在总体施工组织设计的指导下，由各作业层技术负责人主持编制隧道施工专项施工方案，要求既有指导性又有可操作性，真正起到指导施工的作用。
⑶搞好技术交底
在全面熟悉设计文件、技术标准和各项施工技术规范的基础上，对参与施工的各单位技术人员及有关现场指挥人员、施工人员逐级进行口头和书面技术交底，确保作业人员心中有数，真正掌握工艺要求、操作要点、质量标准，不打无把握之仗。
⑷质量教育和培训
1）项目开工后定期不间断的组织技术与管理人员进行质量教育，确保每个人员从思想上意识到工程质量的重要性，发挥全员主观能动性；
2）组织生产与管理人员进行技术培训，增加施工技术经验；
3）组织技术管理人员学习新技术，新工艺，从质量、效益上保证工程顺利进行；
4）每个分项工程开工前进行技术交底，是的施工每道工序都有可
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