单线铁路隧道施工设计.docx
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单线铁路隧道施工设计
某某某某某公司铁路专用线
ＺＺ隧道施工组织设计
编制：
复核：
审核：
ＣＣＣＣ股份有限公司某某某
中国中铁AAAA铁路专用线工程二标项目经理部
二零一四年十一月
ＺＺ隧道施工组织设计
1.编制说明
1.1编制依据
某某某某某公司铁路专用线ＺＺ隧道设计图（送审稿）。
《铁路隧道施工技术指南》（TZ204-2008）。
《铁路混凝土施工技术指南》（铁建设【2010】241号）。
《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》。
《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB1005-2010）。
《铁路工程施工安全技术规程》。
铁路工程技术规范及国家行业标准、规则、规程。
某某某某某公司铁路专用线二标工程招、投标文件。
工程建设有关的法律、法规和文件。
1.2编制原则
资源节约和环境保护原则。
符合性原则。
满足建设工期和工程质量标准，符合施工要求。
标准化管理的原则。
科学、经济、合理的原则。
引进、创新、发展的原则。
“六位一体”管理的原则。
指导性纲领及动态控制相结合的原则。
2.工程概况
2.1工程概况
ＺＺ隧道位于ＶＶ场～厂区铁路装卸场区间，进口里程为ZDK0+260，出口里程为ZDK1+960，全长1700m。
为满足施工工期要求，隧道设置1座施工斜井，斜井及正洞交汇里程为ZDK1+140，斜井长度180m，α=45°，i=11%，单车道断面，采用无轨运输。
本隧为单线隧道，内燃牵引，设计行车速度60km/h，有砟轨道。
隧道开挖断面61.2㎡，开挖高度9.16m，宽度7.8m。
本隧道全部为V级围岩，隧道拱顶以上最大埋深30m，平均埋深约15m。
洞身于ZDK1+625～ZDK1+665下穿县草公路、埋深约20m。
隧道内采用次重型轨道碎石道床，铺设新Ⅱ型轨枕及50kg/m钢轨，轨道结构高度667mm。
洞内线路纵坡为人字坡，进口段540m为3‰上坡，其后1160m为4.2‰下坡。
全隧除进口段172.050m位于R-600m的右偏曲线上，洞身段553.956m位于R-800m的左偏曲线上外，其余位于直线上。
ZDK0+260～ZDK0+430段设计为明洞，长170m。
建设单位：
某某某某某公司有限公司；
设计单位：
ＤＤＤＤＤＤＤＤ设计研究院有限公司；
监理单位：
监理咨询有限公司；
施工总承包单位：
ＣＣＣＣ股份有限公司。
严格按照业主要求组织施工，定于2014年11月15日开工，于2015年9月20日完成全部土建工程，隧道总工期310天，为顺利完成总工期目标，2015年8月31日前需达到铺轨条件。
隧道主要工程数量如下表2-1：
表2-1主要工程数量表
工程项目
单位
进口段
斜井段
出口段
Ｉ
ＩＩ
ＩＩＩ
310
770
450
开挖
土石
材料名称
m3
19154
47418
27716
衬砌圬工
填充砼（找平层）
C20砼
m3
1107
2749
1607
拱墙仰拱砼
C30砼
m3
18
28
17
拱墙仰拱砼
C30砼
m3
3800
9407
5499
衬砌钢筋
HRB400
kg
168743
415575
242969
HPB300
kg
68371
168464
98491
沟、槽身砼
C25砼
m3
242
601
351
沟身钢筋
HPB300
kg
13470
33457
19553
过轨管线
φ150镀锌钢管
根
1
1
m
9
9
盖板
钢筋砼
C35
m3
25
62
36
钢筋
HPB300
kg
1891
4697
2745
初期支护
喷砼
C25砼
m3
2195
5445
3182
钢筋网
HPB300
kg
26559
65689
38397
锚杆a1
Φ22砂浆
根
2513
6215
3633
锚杆a2
m
7523
18618
10883
锚杆b1
φ22中空
根
2790
6930
4050
锚杆b2
m
8370
20790
12150
加强支护
大管棚导向墙
C20砼
m3
13
26
φ108钻孔大管棚
φ108钢花管（壁厚8mm）
根
39
39
m
1170
1170
kg
23084
23084
φ127钻孔
m
1170
1170
φ152孔口管
kg
842
842
φ159高精度定向大管棚
φ159钢花管（壁厚10mm）
根
25
m
1125
kg
41344
φ178钻孔
m
1125
φ203孔口管
kg
962
中管棚
φ60钢花管（壁厚5mm）
根
375
1375
2250
m
2250
8250
13500
kg
15255
55935
91530
小导管
φ42钢花管（壁厚3.5mm）
根
3216
8319
1597
m
11256
29117
5590
kg
37708
97540
18725
支护注浆
水泥砂浆
m3
383
853
735
钢架榀数（榀距0.5～0.6m）
榀
568
1358
862
钢架钢筋
kg
1158
1929
1158
钢架型钢
kg
390307
933163
592332
槽钢及接头连接件
kg
109165
263745
163131
连接钢筋
kg
27074
67048
39190
螺母、螺栓
kg
7279
17404
11047
砼垫块
C15
m3
85
204
129
锁脚锚杆
Φ22砂浆
根
36
60
36
m
108
180
108
锁脚锚管
φ42锚管
根
4544
10864
6896
m
18176
43456
27584
临时支护
18号工字钢
kg
101945
243734
154712
连接用钢
kg
17977
42981
27282
防排水
中埋式橡胶止水带
m
797
1979
1157
外贴式橡胶止水带
m
1190
2957
1728
防水板（厚1.5mm，EVA分离式）
m2
5857
14419
8430
无纺布
m2
5857
14419
8430
中埋式钢边止水带
m
620
1540
900
φ50环向盲沟
单壁打孔波纹管
m
654
1625
950
φ80纵向排水管
单壁打孔波纹管
m
657
1632
954
衬砌背后注浆
水泥砂浆
m
310
770
450
包裹用无纺布
≥350g/m2
m2
340
845
494
注浆管
φ50PVC管
m
31
77
45
管棚工作室
开挖土石
m3
117
喷砼
C25砼
m3
33
钢筋网
HPB300
kg
474
工作室回填
C25砼
m3
84
钢架型钢
kg
5769
连接型钢
kg
1129
连接钢筋
kg
358
18号工字钢
kg
3677
连接用钢量
m3
506
锁脚锚管
φ42锚管
根
64
m
256
2.2工程地质及水文地质
2.2.1地形地貌、地层岩性及地质构造
地形地貌：
测区属高原中低山侵蚀、剥蚀丘陵地貌，地形起伏较大，冲沟较发育。
隧道拱顶以上最大埋深约30m。
地面高程1910.61~1949.71m，相对高差约40m，自然横坡一般5°～30°，局部较陡。
斜坡上覆土层较厚，多分布松树、桉树及灌木，沟槽等低洼平缓地带被垦为旱地。
测区附近有昆楚高速公路，320国道级省道、县道、乡道、乡间小道想通，交通方便。
沿线路两侧村庄民房零星分布。
地层岩性：
测区上覆第四系全新统人工弃土（Q4q）、人工填筑土（Q4ml）；坡洪积（Q4dl+pl）松软土、粉质黏土；坡残积（Q4dl+pl）粉质黏土；下伏基岩为侏罗系下统禄丰组甸基段（J1l1）泥岩、泥质粉砂岩。
地质构造：
测区位于扬子准地台西部，川滇台背斜南段，属武定—石屏隆断束；西邻元谋-绿汁江断裂，内跨汤朗-易门断裂，东靠普渡河断裂，均为近南北向断裂。
以测区西北汤朗-易门断裂为界，西部属峨山台穹，东部属禄劝断凹。
线路区属于平地哨背斜南西翼，平地哨背斜轴线长约15km，为一宽缓斜歪单向缓倾伏背斜，实测岩层走向为N15°E，倾向SE，倾角18°；N20～40°W，倾向NE,倾角12～20°。
测区内无新断裂通过，地质构造较简单。
受区域构造影响，区内岩体节理、裂隙较发育，岩体较破碎。
2.2.2水文地质及地震烈度
地表水：
测区属金沙江流域，线路区内无河流及沟水，隧道左侧700m左右为下权甫水库，在ＺＺ隧道进口附近分布有水塘。
下权甫水库库水补给主要靠雨季大气降水，库水位随季节变化较大。
地下水：
测区地下水主要为孔隙潜水及基岩裂隙水。
孔隙水主要赋存于第四系坡残积及冲洪积地层中，坡残积黏性土层厚度薄，其含水性及透水性较差，主要受大气降水补给，仅含少量孔隙水；冲洪积黏性土、砂土、圆砾土层主要分布于大里程端沟槽内，厚度较大，含水性及透水性较好，受大气、水库水及地势较高处地下水补给，富水性中等。
基岩裂隙水主要赋存于砂岩、泥岩、黏土岩等碎屑岩中，砂、泥岩多呈互层状发育、分布，砂岩为相对含水层、泥岩为相对隔水层，其节理、裂隙较发育，但连通性及导水性较差，富水性弱～中等，局部可能富含层间水。
地下水主要由库水、大气降雨及外围基岩裂隙水补给，水位随季节变化较大，并沿低洼沟槽向螳螂川排泄。
预测隧道正常涌水量为510m3/d，最大涌水量为1020m3/d。
据附近水质分析资料，该段地表水及地下水为HCO3--Ca2+型水，按《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB10005-2010）判定，在环境作用类别为化学侵蚀环境时，对混凝土结构无侵蚀性。
地震烈度：
安宁工业园区铁路地震动峰值加速度按50年超越概率10%考虑，工程区地震动峰值加速度0.15g，动反应谱特征周期0.45s，相应地震基本烈度为Ⅶ度。
2.3不良地质
隧道段内无不良地质现象，段内特殊岩土主要为人工填筑土及松软土。
3.工程特点、难点及施工措施
3.1工程特点
一是本隧道为标段的控制性工程，隧道是否能按期完成是确保铺轨工期及标段总工期的关键。
为满足施工工期要求，隧道设置1座施工斜井，斜井及正洞交汇里程为ZDK1+140，斜井长度180m，α=45°，i=11%，单车道断面，无轨运输。
二是本隧道全部为V级围岩，月平均进度低，安全风险高。
尤其ZDK1+625～ZDK1+665下穿县草公路、埋深约20m，ZDK1+100下穿既有选矿厂道路，ZDK1+687.5下穿昆钢输矿管道、ZDK1+693下穿西南油气管道、埋深约15m，施工过程中须加强监控量测，采取加强支护措施，严格控制公路和管道的沉降。
3.2工程难点
隧道浅埋段施工难度较大，尤其是下穿县草公路及管道段落，对下沉量要求较严，施工中务必做好监控措施及超前支护措施，控制爆破，确保安全通过。
3.3施工措施及解决办法
针对Ⅴ级围岩，采用台阶法加临时横撑施工工艺，严格控制开挖进尺及时做好支护。
放慢掘进速度，加强初支和二衬背后注浆，严格控制注浆压力，必要时进行多次补浆。
斜井接入正洞施工，采取加强超前支护、短开挖、强支护，加强监测等措施，确保施工安全。
临时管制县草公路交通，加强洞内和公路的监测。
4.施工总体部署
4.1施工总体目标
4.1.1安全目标
杜绝一般事故B级及以上生产安全责任事故，控制轻伤事故，杜绝一般及以上道路交通责任事故，杜绝一般及以上火灾责任事故和机械设备责任事故，杜绝压力容器爆炸事故，杜绝民用爆炸物品爆炸、丢失、被盗事故，安全隐患整改率100%，争创局级安标工地。
4.1.2质量目标
工程达到国家、铁总现行的工程质量验收标准；工程质量一次验收合格，达到优良标准，并满足全线创优规划要求。
按照验收标准，各检验批、分项、分部工程施工质量检验合格率达到100%，单位工程一次验收合格率达到100%。
4.1.3工期目标
根据指导性施工组织总体安排，本标段交工日期为2015年12月31日，针对ＺＺ隧道的特点、难点及现场施工环境和地质情况，定于2014年11月15日开工，隧道土建工程于2015年8月31日达到铺轨条件，2015年9月20日全部结束。
4.1.4环保目标
严格按照国家和当地政府部门对环境保护的要求，对施工场地的扬尘、噪声、固体废物和废水排放等进行有效控制，合理布置施工场地。
努力把工程施工对环境的不利影响减至最低限度，确保隧道沿线景观不受破坏，地表水和地下水水质不受污染，植被有效保护，噪声、振动和扬尘的环境影响得到有效控制，文物得到有效保护；坚持做到“少破坏、多保护，少扰动、多防护，少污染、多防治”，使环境保护监控项目及监控结果达到设计文件及有关规定。
4.2施工总体方案
ＺＺ隧道施工严格按照新奥法原理、设计图纸（送审稿）、铁路隧道施工规范等要求进行组织，施工前做好洞身超前地质预报，对洞身地质、水文及有害气体等进行预测，施工中坚持“管超前、严注浆、短进尺、强支护、勤量测、早封闭”的原则施工，同时加强对有害气体监测。
建立以多功能开挖台架、全断面衬砌模板台车、挖掘机、装载机、汽车运输为主要特征的机械设备配套施工体系，实现钻爆、装运、喷锚、衬砌等机械化作业线的有机配合，严格机械设备管、用、养、修制度，科学管理，达到优质快速施工的目的。
隧道施工采用进口、斜井、出口相向施工，正洞采用台阶法加临时横撑施工工艺，斜井井身采用台阶法施工工艺，明洞采用明挖法施工。
同时，为满足施工工期要求，隧道设置1座施工斜井，斜井及正洞交汇里程为ZDK1+140，斜井长度180m，α=45°，i=11%，单车道断面。
隧道施工展开顺序见图4-1。
图4-1权甫隧道施工展开顺序图
4.3施工组织机构
为了加强项目管理、全面履行合同、控制建设投资，确保工程建设工期、质量、安全、保护生态环境，全面实现建设目标，针对本标段工程项目的意义和特点，经过全面工地现场考察，确定按照项目法组建“ＣＣＣＣ第四工程有限公司某某某某某公司铁路专用线工程二标项目经理部”，承担本项目的施工任务。
项目组织机构见图4-2：
图4-2项目组织机构图
4.4施工场地平面布置
《项目总平面布置图》、《ＺＺ隧道进口、出口临建场地布置图》和《ＺＺ隧道斜井工区临建场地布置图》详见附件1、2、3。
4.5各工区机械设备配备
ＺＺ隧道共设三个工区，分别是进口工区、出口工区和斜井工区，各工点主要机械配备情况如下表4-3所示：
表4-3ＺＺ隧道各工点主要机械设备配备表
工点
序号
设备名称
型号
数量
技术状况
ＺＺ隧道
进口
1
空压机
L-22/7
3
好
2
轴流通风机
75kw
2
好
3
湿喷机
CIFA-CSS3
2
好
4
砼输送泵
HBT60
1
好
5
隧道备用发电机
250KVA
1
好
6
挖掘机
小松210
1
良
7
装载机
厦工40型
2
好
8
自卸车
10T
5
良
9
衬砌台车
9m
1
好
ＺＺ隧道
斜井
10
空压机
L-22/7
5
11
轴流通风机
75kw
4
好
12
湿喷机
CIFA-CSS3
4
好
13
砼输送泵
HBT600
2
好
14
挖掘机
小松210
2
良
15
装载机
厦工40型
3
好
16
自卸车
10T
8
良
17
衬砌台车
12m
2
好
18
隧道备用发电机
250KVA
1
好
ＺＺ隧道
出口
19
空压机
L-22/7
3
好
20
轴流通风机
75kw
2
好
21
湿喷机
CIFA-CSS3
2
好
22
隧道备用发电机
250KVA
1
好
23
砼输送泵
HBT60
1
好
24
挖掘机
小松210
1
良
25
装载机
厦工40型
2
好
26
自卸车
10T
5
良
5.施工进度安排
5.1总工期目标
标段工程计划开工日期2014年11月15日，计划竣工日期2015年9月20日完成全部的隧道土建工程，总工期310天，2015年8月31日达到铺轨条件。
5.2施工进度安排
ＺＺ隧道施工进度计划见表5-1，横道图见附件4。
表5-1ＺＺ隧道施工进度计划表
6.主要工程项目施工方法
6.1隧道施工临时设施
6.1.1施工便道
ＺＺ隧道施工便道采用既有便道及新建便道相结合的原则，施工时通过引入改扩建既有道路到达各工点，并修建施工便道以使各工点贯通。
新建便道总长约3公里。
新建便道标准：
路面宽度5m，采用厚16cm泥结碎石，每150m加设会车道一处。
6.1.2施工供电及照明
区域电力充足，施工电源就近T接取地方线路供电。
同时各主要工点配备足量的自发电设备以备急用。
隧道进口采用1台630KVA变压器供电（兼顾ＶＶ站场施工、生活用电），另配置1台250kw发电机；
斜井采用1台630KVA变压器供电，另配置1台250kw发电机；
隧道出口采用1台630KVA变压器供电（兼顾路基施工、生活用电），另配置1台250kw发电机。
洞内各工作面的动力用电及照明用电由洞口变压器变压后提供，照明用电采用36V分段低压电进洞。
6.1.3施工供水
本隧道施工用水以采用自来水为主，无法满足施工要求时采取附近水库抽水或打井取水方案，经净化处理检验合格后使用。
6.1.4施工供风及通风
本隧道施工高压供风采用在隧道进、出及斜井口设空压机房集中供风，其中进口配置3台空压机，斜井配置5台，出口配置3台。
用φ200的钢管将高压风引进洞内。
高压风管及水管同布置于隧道一侧。
在距作业面10～15m处，设置使用开关，接软管至工作面，供作业时灵活使用。
隧道进、出口通风采用压入式通风方式，在隧道进、出口分别设置2台75kw的轴流通风机通风，斜井设置4台75kw轴流通风机。
6.1.5拌和站
隧道喷射混凝土采用750小型拌和站拌制，在进口、出口、斜井均设置小型喷射混凝土拌合站。
按业主要求，其余结构混凝土均采用商砼。
商品砼需满足运输便利、价格合理、供应及时、质量合格。
6.1.6弃碴场
隧道开挖土石方采用自卸式汽车拉至弃碴场集中堆弃，隧道共设3个弃碴场分别用于隧道进、出口及斜井口弃碴，其中隧道进口弃渣场位于ZDK0+700线路左侧350m坡地处，占地46.4亩，用于进口弃碴和斜井弃碴；隧道出口弃碴场位于ZDK1+600线路左侧400m沟槽内，占地47.1亩，用于出口弃碴和路基弃碴。
碴场坡脚设M10浆砌片石挡墙挡护，顶部外侧设M10浆砌片石截水天沟，底部每隔20m开挖设置碎石盲沟。
6.1.7施工通讯
隧道进出口、斜井洞口均安装移动基站，并延伸至洞内，确保洞内信号畅通，联络便利。
同时，为保证施工生产指挥调度通畅及时，现场管理人员配备无线对讲机。
项目部驻地、各工点配置不小于10M的宽带网络用于及业主、监理及公司内部之间数据通信。
6.2洞口土石方工程
洞口工程主要施工项目为洞口及明洞段的土石方、洞门及明洞结构物、防排水，洞口防护及绿化。
洞口工程应先施工完成，并保证安全，为加速暗洞施工创造条件。
施工方法及注意事项如下：
6.2.1洞口施工：
①地表复测后，放出洞口里程，根据洞口里程和线路方向放出洞口边、仰坡刷坡线。
②洞口段土石方采用明挖顺层开挖法施工。
开挖前先施工洞口边仰坡外的截水沟，开挖过程避开雨天进行。
全强风化采用挖掘机开挖，孤石及较硬的岩层，采用小型控制爆破，装载机或挖掘机装碴，自卸汽车运输。
③洞口段边仰坡开挖严格按设计控制坡度，并使洞门处边坡及明洞边坡顺接。
松软地层开挖时从上至下，随挖随支护，加强防护，随时监测、检查山坡稳定情况。
边坡、仰坡上浮石、危石要清除，坡面凹凸不平处予以修整平顺。
开挖弃方运至弃土场，边坡仰坡上不能堆集弃土、石方。
边、仰坡及时喷、锚、网防护，并及早施做锚杆框架梁。
进口洞外永久边坡线路左侧第一级坡面采用锚杆框架梁防护，框架间距4m×4m，线路左侧第二级坡面及右侧边坡采用人字形截水骨架护坡，主骨架净距6m，支骨架净距3m；出口永久边坡第一级坡面采用锚杆框架梁防护，框架间距4m×4m，第二级坡面采用灌草护坡防护。
隧道进口线路左侧边坡较陡及洞门端墙后填土较厚，为保证洞门端墙及边坡开挖面稳定，确保施工、运营安全，于洞门两侧设置1#、2#预加固桩，预加固桩长均为22m，截面尺寸均为1.75m×2.5m，长边均平行于线路前进方向；于ZDK0+255处线路左侧设3#预加固桩，桩边缘距线路中线7.5m，截面尺寸均为1.5m×2.0m，桩长14m，长边垂直于线路前进方向。
6.2.2洞门施工：
①洞门刷坡采用挖掘机配合人工进行，在部分硬岩可采用局部小爆破开挖，开挖必须一次到位，避免二次开挖时影响正洞施工及安全。
②洞门边坡采用喷锚挂网防护。
隧道洞门施工工艺流程图见图6-1：
图6-1隧道洞门施工工艺流程图
6.3洞门及明洞结构施工
6.3.1隧道洞门及明洞砼结构施工
根据洞口段指导性施工工序，施工前应排干进口左侧水塘，洞口段土石方开挖至导坑台阶标高时，立即开挖导坑进入正洞施工，明洞应分层逐段开挖，并及时做好临时防护工程。
待正洞开挖完成一定距离后，再进行洞口段结构物的施工。
其施工主要内容为：
明洞段仰拱、洞门及明洞边墙基础、拱墙衬砌、防排水、拱背回填等。
仰拱及墙脚砼采用组合钢模板人工立模浇注，边墙及拱部砼施工采用衬砌模板台车作内模，外模采用组合钢模板，洞门及明洞砼一起整体灌注。
首先施工明洞仰拱、拱墙脚部钢筋砼及洞门基础，待砼达到一定强度后，拆模并进行施工缝凿毛，然后施工上部边墙及拱部钢筋砼。
混凝土采用分层、左右侧交替对称浇注，每层浇筑高度不大于lm。
两侧高差控制在50cm以内。
浇注过程要连续，避免停歇造成“冷缝”，间歇时间超过1.5h则按施工缝处理。
钢筋在洞外加工场下料成型、现场绑扎，砼采用集中拌和，由砼运输车运输，泵送入模，插入式捣固器及附着式振捣器振捣密实，拱墙砼一次整体浇筑成型。
明洞砼强度需达到设计强度的100%方能拆模。
6.3.2明洞外防水层施工
拱圈浇筑完成，待砼达到设计强度后，铺设防水层并回填。
施工时，先将砼表面的外露钢筋头等杂物清理干净，然后将砼表面上的凹凸不平处修凿平整，最后用水泥砂浆衬砌外表涂抹平顺，以免损坏防水层。
为保证防水板接头质量，先在平地上将EVA防水板逐幅连接起来，检查接头质量合格后再运到现场铺设。
EVA防水板用热楔焊接法进行连接，两防水板之间搭接宽度为15cm，每条焊缝宽不小于2.5cm，中间有一空腔用于充气检查焊缝的严密性。
如有缺陷就立即进行修补，直至达到质量要求为止。
为防止明洞及隧道防水板的接头在填土时被破坏，应用3cm厚
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