双连拱隧道施工方案书书工程施工方案.docx
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双连拱隧道施工方案书书工程施工方案
厦门机场路一期（仙岳路～演武大桥段）工程
第JC3合同段浅埋暗挖隧道
双连拱隧道施工方案
（YK7+685～YK7+824.789、ZK7+670～ZK7+810）
编制：
审核：
批准：
XXXXXX厦门机场路一期（仙岳路～演武大桥段）工程
第JC3合同段项目经理部
二00八年三月十五日
1前言
1.1编制依据
（1）厦门市机场路一期（仙岳路～演武大桥段）工程第JC3合同段招标文件及施工设计图纸。
（2）厦门市机场路一期工程（莲前至梧村山隧道段）《工程地质详细勘察报告》。
（3）招标文件中要求的技术规范、规定、标准以及有关现行的国家和行业技术规范和标准。
（4）对施工现场踏勘所取得的有关工程地质、水文、气象、水土资源、房屋结构状况等调查资料。
（5）我公司积累的双连拱隧道工程施工的成熟技术、科技成果、施工工艺、方法及同类工程的施工经验。
（6）厦门成功大道工程现场指挥部突发事件应急处置预案（试行）。
（7）厦门市机场路一期工程JC3标段试验段隧道施工取得的实践成果。
1.2编制原则
（1）遵守国家、地方政府有关的法律、法规和政策。
（2）优先考虑安全、质量的原则。
在保证安全的前提下，精心组织施工，确保无安全、质量事故发生。
（3）坚持施工技术先进、施工方案可行、施工组织科学合理、快速优质安全高效、不留后患。
（4）采用机械化配套快速施工技术，无轨运输，开挖先行，仰拱及衬砌紧跟，严格控制隧道变形及地表沉降。
（5）重视工程地质、水文地质、地表建筑物调查及超前地质预报工作，建立以地质工作内容为先导、以监控量测为依据的信息化施工管理体系，为施工提供可靠的地质资料。
2工程概况
2.1设计概况
YK7+685～YK7+824.789、ZK7+670～ZK7+810段围岩主要以Ⅴ、Ⅵ级全风化花岗岩，地表房屋密集，受影响的房屋有21栋，位于隧道正上方的房屋有5栋。
本段右线长139.789m，左线长140m；右线设计纵坡为-2.43%，左线设计纵坡为-2.44%。
本段初支、衬砌设计情况：
采用30m全断面帷幕注浆进行超前加固，再采用12m自进式长导管和5m小导管的联合超前支护；初期支护分为两层，第一层初支采用I22B工字钢架作为加劲措施，间距0.6m/榀，双层φ6.5钢筋网，网格间距15×15cm，3.5mφ25中空注浆锚杆，间距1×0.8m布设，喷射C20砼厚28cm；第二层初支采用格栅钢架作为加劲措施，间距0.6m/榀，单层φ6.5钢筋网，网格间距15×15cm，C20喷射砼22cm，10cm预留变形量；防水层采用单面自粘防水卷材；二次衬砌采用C25S10防水钢筋砼60cm。
详细的设计参数见表2-1，衬砌断面图见图2-1。
表2-1YK7+685～YK7+824.789（ZK7+670～ZK7+810）段支护参数表
分项工程
支护参数
初期支护
超前帷幕注浆
30m全断面帷幕注浆
超前支护
12m长R51自进式长导管，环距40cm，纵距4.8m，长5mφ42超前小导管，环距40cm，纵距1.2m
锚杆
中空注浆锚杆φ25@100×80,L=3.5m，锁脚锚杆用φ42小导管，长4m
钢筋网
第一层初支φ6.5双层，第二层初支φ6.5单层，网格15×15cm
第一层喷射混凝土
C20型钢喷射混凝土28cm厚，
I22B工钢拱架，间距60cm
第二层喷射混凝土
C20钢格栅喷射混凝土22cm厚，
格栅钢架，间距60cm
临时支护
喷射混凝土
20cm（侧壁）
中隔墙及仰拱
20B工字钢，间距60cm
锚杆
砂浆锚杆φ22@100×80，L=2.0m（侧壁）
二次衬砌
钢筋砼
厚60cmC25S10钢筋混凝土
2.2地质情况
ZK7+670～ZK7+730，YK7+685～YK7+824.789段总体属Ⅵ级围岩；地下水埋深3.2～4.7m，洞身处于砂砾状强风化花岗岩内，结构松散，渗透性强。
洞顶以上10m范围主要由泥质粗砂、残积亚粘土和全风化花岗岩组成，土体压缩性均为中等，渗透性微～弱，稳定性为很差～极差。
ZK7+730～ZK7+810段围岩总体属Ⅴ级；洞身及洞顶10m内，岩性为砂砾状强风化花岗岩和碎块状强风化花岗岩，砂砾状强风化花岗岩渗透性弱，其内细粒土呈流塑状，稳定性极差，易产生渗透变形破坏；碎块状强风化花岗岩渗透性中等，稳定性很差，围岩呈散体状～碎裂状结构。
地下水埋深4.3～4.5m。
2.3地表房屋及管线情况
本段地表房屋密集，受影响的房屋有21栋，其中直接位于隧道正上方的房屋有5栋，房屋多为5～7层居民房，基础为浅基础。
其中严重损坏的房屋有1栋，一般损坏的有9栋，基本完好的有12栋。
地表影响范围内房屋及管线详见图2-2
图2-2地表影响范围内房屋及管线图
3总体施工筹划
3.1总体施工方案
隧道开挖方法遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护,勤量测、早封闭”的原则，重点做好超前支护和超前注浆，确保掌子面稳定，为隧道开挖支护赢得时间，快速封闭，有效控制隧道围岩开挖变形。
3.1.1隧道开挖方法
隧道采用CRD法开挖，左洞先行，左洞二次衬砌完成后再开挖右洞⑦、⑧部。
主要采用人工配合小型挖掘机进行开挖，对部分孤石或底部硬岩采用弱爆破开挖。
连拱隧道施工分部见图3-1《连拱隧道施工分部及步序图》。
3.1.2超前预加固及预支护
超前支护采用全断面帷幕注浆、R51自进式注浆锚杆结合小导管的方式进行预支护。
隧道开挖轮廓线以外6m采用周边帷幕注浆堵水，洞身采用全断面注浆加固围岩，注浆段长30m。
采用钻杆前进式或空口注浆，设置150cm厚C20混凝土止浆墙。
隧道在开挖前使用长12m的R51自进式锚杆结合5m长φ42小导管的方式进行超前预支护。
3.1.3总体施工顺序
总体施工顺序见图3-2《总体施工流程图》。
3.2施工组织管理
3.2.1现场管理组织机构
在项目经理部的直接管理下，本段施工组织管理机构见图3-3《施工组织机构框图》。
图3-3施工组织机构框图
3.2.2现场技术决策领导小组
为更好的组织好本段隧道的施工，保证隧道施工时结构自身安全和洞顶房屋的安全，成立现场技术决策领导小组。
现场技术决策领导小组由业主、设计、监理、风险咨询小组和施工单位共同组成。
现场技术决策领导小组主要职能：
（1）监督和督促隧道过各楼时各项施工措施的落实；
（2）对于施工过程中出现的突发情况，现场决策、快速实施；
（3）对施工过程中出现的可能危及结构自身以及周边环境的情况而采取的技术措施，组织相关专家会议，确保施工安全。
3.3资源组织
3.3.1劳动力组织
施工主要成立五个班组（队），分别是开挖支护班、注浆班、二衬班、机械队，任务划分及人员组成见表3-1。
表3-1施工班组任务划分及人员组成
序号
班组名称
人员设置
人员数量（个）
施工任务
1
开挖支护班
设班长4名
120
隧道开挖、支护（含二次初支）
2
注浆班
设班长2名
30
隧道全断面帷幕注浆、回填注浆
3
二衬作业班
设班长2名
30
隧道二次衬砌
4
机械队
设队长1名、
班长4名
80
负责型钢（钢格栅）加工、拌和站、主要机械设备操作等
5
小计
260
3.3.2机械设备配置
隧道施工采用人工辅助机械开挖方法，主要施工设备配置见表3-2。
表3-2主要施工机械设备配备表
序号
机械名称
规格型号
额定功率（kW）
或容量（m3）
或吨位（t）
单位
数量
备注
1
风钻
把
20
2
多功能隧道钻机
MEDIAN
109kW
台
2
法国TEC
3
多功能隧道钻机
矿岩
台
1
日本
4
注浆机
PH15
台
2
法国TEC，与多功能钻机配套使用
5
混凝土湿喷机
TK961
4～4.5m3/h，7.5kW
台
4
6
挖掘机
JCB8060
台
4
7
挖掘机
CAT320
台
1
8
侧卸式装载机
XG953C
3m3
台
1
9
空压机
XP825E
台
4
10
发电机
250KW
台
2
11
模板台车
L-10m
台
2
12
仰拱栈桥
L-15m
座
2
13
砼拌和站
HZS60
60m3/h
座
2
14
钢加工设备
套
2
15
抽水机
D46-30×5
80m3/h，55KW
台
4
16
汽车起重机
QY25
25t
辆
1
17
钻孔注浆设备
钻机
TXU-75A或XU-300钻机
套
2
18
钻头、钻杆
开孔直径φ89，钻杆φ42
m
若干
钻头为易损件
19
注浆泵
SYB-60/5或PH15泵
台
5
20
搅拌机
自制或购置
台
5
21
波美计
MC
根
5
测水玻璃浓度
22
秒表
MC
个
1
测凝胶时间
23
抗震压力表
2～4MP
个
5
根据需要配置
24
高压球阀
个
5
根据需要配置
25
凝胶时间测定仪
BC-100
个
1
26
潜水泵
台
2
27
管钳
把
3
28
拌浆桶
个
2
根据需要添加
29
配电箱
个
1
3.3.3主要施工材料计划
表3-3主要材料
序号
材料名称
规格
单位
数量
使用部位
备注
1
水泥
42.5级
t
2400
洞内全断面注浆
2
670
超前支护注浆
3
32.5级
330
φ25中空注浆锚杆注浆
4
1640
喷射混凝土
5
速凝剂
t
650
6
水玻璃
28～32Be
t
6530
7
钢筋
φ22
t
600
初期支护
8
φ10
t
325
二次衬砌
9
钢管
φ108mm，σ＝6mm
t
70
孔口管
10
φ42mm
t
570
超前小导管
11
工字钢
22b
t
605
初期支护
20b
t
500
初期支护
12
钢板
σ＝10mm
t
80
拱架连接板
σ＝20mm
t
11
拱架连接板
13
中空注浆锚杆
φ25mm，L＝3.5m
根
9600
系统锚杆
14
混凝土
C25S10
m3
5500
模筑混凝土
15
C25S10
m3
3550
仰拱
16
C15
m3
5275
仰拱回填
17
防水板
单面自粘
m2
14790
洞身外防水
18
橡胶止水带
QZ1-300
m
1133
二次衬砌沉降缝
19
橡胶止水条
1.5×4cm
m
2267
二次衬砌施工缝
20
砂
中粗砂
t
7880
喷射混凝土
21
米石
5～10mm
t
9520
喷射混凝土
3.5工期安排
3.5.1工期计划
左洞左导洞计划于2008年3月15日开挖，7月20日开挖完毕；右洞计划于2008年4月1日开挖，8月25日开挖完毕。
工期安排见表3-4“主要工程项目工期安排表”。
表3-4主要工程项目工期安排表
序号
隧道线路
工程项目
起止日期
时间（天）
1
左洞
CRD法①部开挖
2008.3.15～2008.6.30
107
2
CRD法②部开挖
2008.3.24～2008.7.10
107
3
CRD法③部开挖
2008.4.1～2008.7.15
106
4
CRD法④部开挖
2008.4.5～2008.7.20
106
5
隧道拱墙衬砌
2008.4.15～2008.8.3
110
6
右洞
CRD法⑤部开挖
2008.4.1～2008.7.14
106
7
CRD法⑥部开挖
2008.4.10～2008.7.24
106
8
CRD法⑦部开挖
2008.5.5～2008.8.17
105
9
CRD法⑧部开挖
2008.5.10～2008.8.25
107
10
隧道拱墙衬砌
2008.5.20～2008.9.6
109
3.5.2主要进度指标
表3-5进度指标标
序号
分项工程名称
进度指标
备注
1
全断面帷幕注浆
每部12天
洞内分部注浆
2
自进式注浆大管棚施工
5～6根/天
3
隧道开挖支护
1.2m/天
不计全断面注浆时间
4隧道施工方案及主要措施
4.1全断面及帷幕注浆施工方案及主要措施
全断面帷幕注浆段纵向长度为30m一环，为加快施工速度采取分部实施全断面注浆。
全断面及帷幕注浆加固范围为开挖工作面及隧道轮廓线外上下为6m。
浆液在风化花岗岩地层中扩散范围较小，为了有效的对地层进行加固，满足开挖要求和有效控制地表建筑物体的沉降。
注浆设计隧道开挖轮廓线附近按照浆液扩散半径按1.5m布置，其它区域按照原设计2.0m布置，注浆根据开挖步骤进行分区注浆，先对左线隧道进行注浆，再对右线隧道进行注浆。
全断面超前预注浆设计图如图4-1、图4-2、图4-3和图4-4所示。
图4-1全断面超前预注浆孔开孔平面布置图
图4-2全断面超前预注浆纵剖面
图4-3全断面超前预注浆终孔断面交圈图
图4-4全断面超前预注浆A-A（B-B）补孔断面交圈图
4.1.1注浆参数
全断面及帷幕注浆参数见表4-1。
表4-1注浆参数表
序号
参数名称
参数值
备注
1
加固范围
纵向
30m
径向
工作面及开挖轮廓线外6m
2
浆液扩散半径
1.5/2.0m
3
注浆终压
0.5～1.5MPa
4
注浆孔直径
φ110
5
注浆速度
5～110L/min
6
终孔间距
2.8m
7
注浆方式
前进式、后退式
分段长度3～5m
8
注浆孔数量
249个
9
孔口管
L=2.0m，φ108mm，壁厚5mm
4.1.2注浆材料
注浆材料以普通水泥—水玻璃双液浆为主，普通水泥单液为辅。
浆液配比参数如表4-2示。
表4-2浆液配比参数表
序号
名称
浆液配比
备注
W:
C（水灰比）
C:
S（体积比）
水玻璃35～50Be’；32.5R以上普通硅酸盐水泥
1
普通水泥-水玻璃双液浆
（0.8～1）:
1
1:
（0.3～1）
2
普通水泥单液浆
（0.6～1）:
1
4.1.3注浆顺序
本注浆循环注浆分左、右线隧道共2个主断面，左、右线隧道均采取4部CRD工法开挖，全断面注浆亦应根据各部开挖的先后顺序进行施工。
钻孔注浆施工采取间隔跳孔进行，按先外后内，先上后下的方式进行，实施挤密、劈裂型注浆加固。
4.1.4注浆工艺
该浅埋段地质条件差，为了控制地表及建筑物沉降，根据现场实际情况采用前进式分段注浆和后退式分段注浆两种注浆工艺，当钻孔过程成孔困难时，孔底浆液难以扩散时，为了保证注浆效果可采用钻杆或二重管后退式注浆工艺，注浆分段长度3～5m施工中可根据地质情况进行适当调整以保证注浆效果提高作业效率。
当钻孔涌水涌泥较为严重时，为了避免因泥砂的大量流失引起地表沉降时采取前进式分段注浆工艺，钻一段、注一段的方式进行。
全断面超前预注浆后退式注浆工艺流程图如图4-5所示。
4.1.5注浆结束标准
a.单孔注浆结束标准
单孔注浆以定量定压相结合。
定量标准：
注浆量根据类似地层空隙率，每米注浆量控制在0.8～1.2m3，当注浆量达到设计注浆量的1.5～2倍，压力仍然不上升，可采取调整浆液配比缩短凝胶时间或进行间歇注浆等工艺压力达到设计终压，结束该孔注浆；
图4-5分段后退式注浆工艺
定压标准：
注浆终压暂定为0.5～1.5Mpa，注浆过程根据浆液扩散情况并结合注浆量大小对注浆压力终值进行验证，确定合适的注浆终压力。
单孔注浆压力达到设计终压并维持10min以上可结束该孔。
b.全段结束标准
①设计的所有注浆孔均达到注浆结束标准，无漏注现象。
②按总注浆孔的5～10%设计检查孔，检查孔满足设计要求。
4.1.6注浆效果检查及评定
a．检查孔
注浆结束后，在注浆薄弱区域钻设检查孔，检查孔数量按设计注浆孔数量的5～10%考虑，检查孔要求不涌泥、涌砂，全断面涌水量小于1m3/d.m，否则应补孔注浆。
b.浆液填充率反算
通过统计总注浆量，反算浆液对空隙填充率，浆液填充率达到70%以上。
4.1.7注浆施工
1）止浆墙施作。
隧道开挖工作面到达注浆设计里程后，采用模筑混凝土方法施作止浆墙。
止浆墙上部厚1.5米，底部厚2米，呈梯形。
止浆墙底部超过开挖面0.5米深。
止浆墙必须满足设计要求，以保证注浆效果。
注浆过程若止浆墙四周出现漏浆、跑浆现象，可采用小导管注浆封堵缝隙。
若止浆墙出现开裂，跑浆等现象影响注浆效果，则必须进行补做。
在施作止浆墙时根据管棚设计参数，预埋140mm×5mm的热轧无缝钢管作为管棚的导向管。
2）孔位标定。
按设计在掌子面上将开孔位置用红油漆标出。
采用罗盘确定注浆外插角，调整钻机满足设计钻孔方向要求。
3）钻孔作业。
钻机采用低压力、慢钻速，采用Φ110mm的钻头开孔，钻深2m，穿透止浆墙后退出钻杆，安装孔口管。
4）安装孔口管。
在孔口管距法兰盘端部30cm处缠绕麻丝，成纺锤形状，缠绕长度不少于50cm，钻孔内放入锚固剂或快凝水泥砂浆，将孔口管顶入孔内。
5）注浆。
钻孔至设计位置后按照注浆方式和注浆工艺流程进行注浆作业。
4.1.8注浆施工场地布置
全断面注浆施工时主要采用意大利卡萨C6钻机和日本矿研C150钻机，为保证钻机的正常工作，应提供一平整的操作平台，操作平台长6米距拱顶或临时仰拱的距离不超过4米。
由于采取分部注浆，考虑到CRD各部空间有限，个别钻孔上述两种大型钻机无法施工，因此可采取比较灵活的MK-5钻机进行施工。
注浆泵和制浆设备安放在对应注浆断面后方适当位置。
4.2超前支护施工方案及主要措施
4.2.1设计参数
R51自进式锚杆结合Φ42小导管进行。
R51自进式锚杆为壁厚7mm，外径51mm分节段组成，端头带钻头。
超前小导管预注浆采用外径Φ42mm、壁厚4mm热扎无缝钢管加工，管长500cm，钢管前端加工成锥状，尾部焊接Φ6.5钢筋加劲箍，管壁四周钻四排Φ6mm压浆孔。
超前锚杆和小导管在施工时穿过工字钢架以设计要求的外插角12°打入围岩，工字钢架腹板钻孔。
每1.2m打设一环。
超前锚杆及小导管端部焊于工字钢架上，环向间距40cm。
超前支护布置见图4-6、4-7。
4.2.2施工方法
首先喷射厚5～10cm的混凝土封闭掌子面，在支立好的工字钢架腹板预留孔中，对自进式锚杆直接采用专用麦式锚杆机打入。
小导管利用风钻成孔，达到设计孔深后，进行清孔、验孔；完成后用风钻将小导管顶入；采用注浆泵注浆，压注水泥－水玻璃双液浆。
采取全孔一次性注浆方式进行超前围岩加固。
直接将注浆管路接在自进式锚杆或小导管孔口管上，进行全孔注浆施工。
图4-6超前支护图
（一）
图4-7超前支护图
（二）
施工前选择适合的浆液和配比，按照配比准确计量，严格按顺序加料，搅拌后的浆液必须经筛网过滤后方可进入注浆机。
注浆前对止浆墙或止浆岩盘进行检查，对薄弱部位进行封堵（麻丝蘸双液浆塞紧），以免浆液从裂隙泄漏；检查注浆材料数量能否满足连续注浆要求，如不能保证连续注浆要求，则要等补足数量或有运输保障供应的情况下才能注浆。
（1）注浆参数
采用水泥－水玻璃双液浆，C:
S（体积比）=1:
1，水泥浆水灰比W:
C=（0.8～1）:
1，水玻璃模数2.4，水玻璃浓度30Be’，注浆压力0.5～1Mpa，水泥标号425号。
在无突涌水地段注纯水泥浆。
（2）注浆结束标准
注浆结束标准以设计注浆量及设计注浆压力相结合进行控制。
注浆施工过程中，以设计注浆压力为第一控制原则。
在该段最大设计压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注10min即可结束；如果长时间注浆压力不上升（一般指30分钟），应将注浆材料调整为双液浆，再注30分钟后仍不上升，可按定量标准进行注浆控制并报请监理工程师共同确定结束标准。
注浆结束标准一般以达到设计注浆终压及设计注浆量要求进行控制，且检查合格经监理确认后方可结束。
4.3隧道开挖方案及主要措施
严格按照施工图制定的各项施工方案和技术措施组织施工，结合“管超前、强支护、短进尺、早封闭、勤监测、备预案”的思路进行组织施工。
严格控制地层变形和房屋沉降，加强周围环境保护。
4.3.1开挖方法及纵向间距
4.3.1.1总体开挖方法
总的开挖顺序为：
①、②、③、④、⑤、⑥，⑦、⑧。
其中①、③、⑤、⑦部采用人工配合小型挖机开挖，每循环进尺0.6m，留核心土；采用小型挖掘机将土转移至下台阶，碴土通过漏斗泄入到②、④，⑥，⑧步内，与下台阶开挖土方共同装车，运至弃土场。
②、④，⑥，⑧步采用人工配合挖机开挖，先挖两边后挖中间，每循环进尺1.2m（2榀拱架），大型装碴车出碴。
如开挖遇孤石或底部围岩较硬时，采用弱爆破开挖。
开挖分部见图4－8。
图4-8连拱隧道开挖分部图
开挖完成后尽快进行一、二次初期支护和仰拱二次衬砌砼浇筑。
4.3.1.2纵向开挖步距
右洞⑤部开挖滞后左洞左侧第二层初期支护＞20m（根据开挖步序图①部开挖超前⑤部36m），右洞⑦部开挖滞后左洞衬砌＞15m。
纵向步距图见图4-9。
图4-9纵向间距及双洞相对开挖位置示意图
4.3.2隧道开挖支护主要技术措施
（1）临时中壁同一侧上下台阶步距不宜大于10m，上台阶留核心土弧形开挖，开挖进尺0.6m/循环（1榀拱架）；下台阶中间留土柱，左右交替开挖，开挖进尺最大1.2m/循环（2榀拱架），土柱在作仰拱时挖除，确保开挖安全。
（2）隧道在确保超前支护及帷幕注浆有效的情况下开挖，认真做好每循环超前小导管注浆，将隧道超前支护及注浆质量作为本段保安全的控制重点。
（3）隧道开挖成形后先初喷3～5cm厚砼快速封闭围岩，然后再安装拱架、锁脚锚管、挂网、喷砼至设计厚度，防止隧道坍方。
（4）第二层初期支护分部施作，每循环3～5m，与下台阶相距不大于6m（在有条件的情况下及时施作），施作第二层初期支护时可保留临时仰拱，更有利于控制隧道变形。
（5）建议隧道仰拱采用半幅施工，先浇筑仰拱后解除临时支撑。
（6）连拱隧道第一层初支钢拱架连接
左右洞第一层初支钢拱架设计连接方式见图4-10。
图4-10左右洞第一层初期支护钢拱架连接节点设计图
左洞先行，右洞后进，由于施工精确问题，导致左右洞初支钢拱架很难如图5-12所示那样准确连接，而实际上在节点处左右洞大部分拱架错位较多，无法按设计连接，造成后行洞安全风险极高。
为保证后行洞安全，建议在先行洞初支上相应位置
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