狮山隧道总体洞身开挖施工方案2.docx

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狮山隧道总体洞身开挖施工方案2

沈海复线仙游至金淘高速公路

A3合同段

 

狮山隧道总体洞身开挖

施工方案

 

编制:

审核:

审定:

中交二航局沈海复线仙游至金淘高速公路A3合同段项目部

二零一二年十月二十日

第一章编制依据

1.1编制说明

1、海复线仙游至金淘泉州段A3合同段施工招标文件、设计文件及隧道设计图纸、答疑书、补遗书及投标文件等。

2、现场踏勘调查所获得的工程地质、水文地质、当地资源、交通状况及施工环境等调查资料。

3、我单位所拥有的技术力量、机械设备状况、管理水平、工法及科技成果和多年积累的类似工程施工经验。

1.2编制依据

沈海复线高速公路有限责任公司提供的《沈海复线仙游至金淘泉州段A3合同段工程设计图纸、工程数量》。

本项目部的施工复测及调查资料,本项目部的综合施工能力、现有技术装备水平和类似工程施工经验。

国家、交通部、地方有关施工质量、安全、环保的相关法律、法规。

交通部现行施工规范、质量检验评定标准、安全技术规则

《公路隧道养护技术规范》(JTGH12-2003)

《公路隧道施工技术规范》(JTGF60—2009)

《公路隧道施工技术细则》(JTG/TF60—2009)

《福建省高速公路施工标准化管理指南》(隧道)

1.3编制原则

⑴坚持科学性、先进性、经济性、合理性与实用性相结合的原则。

⑵整体推进,均衡生产,确保工期的原则。

⑶保证重点,突破难点,质量至上的原则。

⑷保持施组设计严肃性与动态控制相结合的原则。

⑸强化组织指挥,加强管理,保工期、保质量、保安全。

⑹优化资源配置,实行动态管理。

⑺文明施工,保护环境。

第二章工程概述

狮山隧道左线起止桩号为ZK129+652~ZK130+189.631,隧道长度537.6m,右线起止桩号为YK129+645~YK130+187,隧道长度542m。

隧道净空宽14.5m,净空高5m。

其中行车道3.75m×3,侧向宽度0.5+1.0m,检修道0.75+1.0m。

隧道左右线围岩类别及衬砌长度见表1-1隧道左右线围岩分级表,主要工程量见表1-2隧道左右线工程量表。

表2-1隧道左右线围岩分级表

隧道名称

隧道型式

总长(m)

围岩级别、衬砌长度(m)

狮山隧道

右幅

542

/

/

59

12

70

210

360

815

200

335

21

/

/

左幅

537.6

/

/

44

11

70

208

300

815

200

335

40.60

/

/

表2-2隧道左右线工程量表

项目编号

细目名称

单位

数量

1

洞口土石方

8336

2

洞身土石方

140143.5

3

型钢拱架

kg

558905.1

4

钢格栅拱架

kg

257319.5

5

φ22mm砂浆锚杆

m

68375

6

φ25mm中空锚杆

m

19182

7

光圆钢筋(R235)

kg

56980

8

带肋钢筋(HRB335)

kg

639224.7

9

喷射混凝土C25

1472.9

10

喷射混凝土C20

5080.5

11

C15片石混凝土

6596.6

12

厚1.2mmEVA防水板

30965.3

13

中埋式橡胶止水带

m

3034.4

2.1交通运输

公路运输条件较为便利,省道和县乡公路网发达。

运输条件整体较好,各种材料均可采用汽车运至最近用料点。

2.2建筑材料

本项目天然筑路材料较丰富,除砂料以外购为主外,石料、土料均可自采加工;水泥、钢材、木材等筑路材料可在在泉州、晋江、南安等地购买。

所有材料的购买,均从单价、运距、材料质量及供应商的服务质量综合考虑决定来源,并组织多家供应商进行投标,择优选用。

A、工程用砂

工程砂源主要来源于丰州石砻、南安柳城霞西及晋江市安海码头砂料场,砂都是靠打捞运至堆砂场出售,砂场储量丰富,其主要成分以石英为主,含少量矿物质,属中粗砂,各项指标均能满足路用要求。

B、水泥

可在泉州、晋江、南安等地购买,交通便利。

C、钢材

钢材可在泉州、晋江、南安市等地购买,交通便利。

 

第三章施工组织机构

3.1施工组织机构

1、我公司拟成立“沈海复线仙游至金淘泉州段A3合同段项目经理部”,全权代表我公司负责本工程项目的组织、实施及管理。

2、根据本合同段的工程特点,项目经理部设项目经理、项目副经理、项目总工程师及设“五部二室”。

财务部谢静

副组长:

副经理徐明玺

副组长:

副总工孙金锁

副组长:

项目总工石勇

测量部叶玉其

试验室周太忠

安保部王明元

办公室张旺明

物资部林春辉

质检部吴越

计划部徐国平

工程部刘智峰

组长:

项目经理程平

3、项目部下设隧道工段专业施工队,项目总部设在乐峰镇,组织机构见图3-1组织机构图。

 

隧道队

路基涵洞4队

路基桥涵3队

路基桥涵2队

路基桥涵1队

图3-1项目部组织机构图

3.2岗位职责

(1)项目经理:

工程实行项目经理负责制,项目经理部在公司总部的领导下独立进行工程施工的管理工作,全权代表我公司行使职权、履行合同,组织协调并负责本合同段的总体控制及与业主、设计、监理等单位的沟通协作。

(2)项目总工程师:

主管项目实施过程中的全面技术工作及对业主、监理、合作单位的技术联络工作。

(3)项目副经理:

主管生产,对工程进度、施工安全、施工质量负有直接责任。

(4)工程技术部:

制定施工计划,施工方案编制,施工技术指导。

(5)安全环保部:

施工安全质量控制,分析和处理安全隐患及安全事故。

(6)物质设备部:

设备和物资材料的租赁、采购、管理等。

(7)计划合同部:

承包合同、成本控制、成本核算工作。

(8)综合办公室:

负责对外接待、后勤、宣传、员工工资发放等工作。

(9)农民工工资管理办公室:

负责农民工工资的结算、发放工作。

序号

人员

单位

数量

备注

1

项目经理

1

程平

2

项目副经理

1

徐明玺

3

总工程师

1

石勇

5

财务负责人

1

谢静

7

隧道工程师

1

杨新生

10

质检工程师

2

吴越孙金锁

11

试验工程师

2

周太忠张和平

12

内业工程师

1

张殿元

13

机械工程师

1

白羽

14

计量工程师

1

徐国平

15

测量工程师

1

贺家树叶玉其

16

安全工程师

1

王明元

17

专职安全员

2

彭阳徐少红韩峰

表3-1主要管理人员名单

第四章施工方法和配套机械设备

4.1隧道左右线施工方法和主要设备配套

表4-1隧道左右线施工方法和主要设备配套表

项目

围岩

级别

开挖

方法

运输

方式

主要

钻爆设备

主要

装运设备

主要支护衬砌设备

洞口

明挖法(明洞)

无轨

挖掘机、风镐和凿岩机

装载机和挖掘机,配15t以上自卸汽车出碴进料

湿喷机、模板台车衬砌。

全隧采用自动计量拌和站生产砼、砼罐车运输砼。

采用仰拱栈桥通过仰拱施工区。

浅埋段

双侧壁导坑法

无轨

挖掘机、风镐和凿岩机

正洞

洞身

CD法

无轨

凿岩机钻孔弱爆破

CD法

无轨

凿岩机钻孔弱爆破

中隔壁法

无轨

凿岩机钻孔弱爆破

全断面法

无轨

凿岩机钻孔弱爆破

4.2隧道明洞施工

(1)、施工顺序

隧道明洞部分采用明挖法施工。

具体施工顺序:

测量放线→基底处理→仰拱、填充施工→拱墙衬砌→明洞防水层施工→洞顶回填。

(2)、施工方法、施工工艺

明洞土石方开挖采取横向分层纵向分段的方法进行施工,采用挖掘机开挖,必要时采取弱爆破和人工配合机械刷坡,装载机装碴自卸汽车出碴。

4.3正洞洞身施工

狮山隧道左右线开挖全部采用新奥法原理组织施工,隧道开挖采用预裂爆破或光面爆破;软弱围岩施工中遵循“管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、快封闭、勤量测”的施工原则。

正洞洞身施工工序流程:

超前地质预测预报→确定施工工艺→洞身开挖→出碴运输→洞身支护施工→仰拱二衬及填充→防水层施做→拱墙衬砌施工。

正洞开挖按设计(可能会)会用到的开挖方法是双侧壁导坑法、CD法、CRD法,台阶法、全断面法。

4.3.1双侧壁导坑法

1.适用条件

主要在浅埋偏压段(即地表横向倾角大于30°)和Ⅴ级围岩洞口段采用双侧壁导坑开挖法。

在开挖导坑时,尽量减少对围岩的扰动,导坑断面近似椭园,周边轮廓园顺,避免应力集中。

初期支护采用Ⅰ22型钢拱架、挂网、喷混凝土柔性支护体系,及时施作,使断面及早闭合,以充分利用围岩的自承能力,控制围岩变形。

建立一整套围岩支护结构监控量测系统,进行信息化施工管理,随时掌握施工过程中的动态变化,合理安排,调整施工工艺和设计参数,确保施工安全。

分部开挖隧道两侧的导坑,并进行初期支护,再分部开挖分部剩余部分的方法。

其施工骤参见图4-1。

2.施工顺序说明

(1)左(右)导坑开挖;

(2)左(右)导坑初期支护;(3)右(左)导坑开挖;(4)右(左)导坑初期支护;(5)上台阶开挖;(6)上台阶初期支护、导坑隔壁拆除;(7)下台阶开挖;(8)仰拱初期支护;(9)仰拱超前浇筑;(10)全断面二次衬砌。

3.施工要点

(1)围岩开挖应尽量采用挖掘机和人工配合无爆破施工,局部需爆破施工时,宜弱爆破施工,以尽量减少对地层的扰动。

(2)开挖应严格按规范做好监控量测工作,随时掌握围岩及支护的变形情况,以便及时修正支护参数,改变施工方法;同时,应有较准确的超前地质预报。

(3)开挖时的排水工作要认真做好,在保证排水畅通的同时,重点要对两侧临时排水沟铺砌抹面,防止钢支撑基底软化。

(4)侧壁导坑开挖后,应及时施工初期支护并尽早形成封闭环;侧壁导坑形状应近于椭圆形断面,导坑跨度宜为整个隧道跨度的三分之一;左右导坑施工时,前后拉开距离不宜小于15m;导坑与中间土体同时施工时,导坑应超前30~50m。

图4-1双侧壁导坑法施工工序

4.3.2CD法

1.适用条件

CD法是在软弱围岩大跨度隧道中,先分部开挖隧道的一侧,并施作中隔壁,然后再分部开挖另一侧的施工方法。

其施工步骤参见图4-2。

2.施工顺序说明

(1)先行导坑上部开挖;

(2)先行导坑上部初期支护;(3)先行导坑中部开挖;(4)先行导坑中部初期支护;(5)先行导坑下部开挖;(6)先行导坑下部初期支护;(7)后行导坑上部开挖;(8)后行导坑上部初期支护;(9)后行导坑中部开挖;(10)后行导坑中部初期支护;(11)后行导坑下部开挖;(12)后行导坑下部开挖;(13)仰拱超前浇筑;(14)全断面二次衬砌。

3.施工要点

(1)上部导坑的开挖循环进尺控制为1榀钢架间距(0.75~0.8m),下部导坑的开挖进尺可依据地质情况适当加大。

(2)中隔壁法或交叉中隔壁法施工时,初期支护完成后方可进行下一分部开挖,地质较差时,每个台阶底部均应按设计要求设临时钢架或临时仰拱;各部开挖时,周边轮廓应尽量圆顺;应在先开挖侧喷射混凝土强度达到设计要求后再进行另一侧开挖;左右两侧导坑开挖工作面的纵向间距不宜小于15m;当开挖形成全断面时,应及时完成全断面初期支护闭合。

(3)导坑开挖孔径及台阶高度可根据施工机具、人员等安排进行适当调整。

应配备适合导坑开挖的小型机械设备,提高导坑开挖效率。

(4)中隔壁的拆除应滞后于仰拱,并应于围岩变形稳定后才能进行,一次拆除长度应根据量测数据慎重确定,拆除后应立即施作二次衬砌。

图4-2CD法施工施工工序

4.3.3CRD法

1.适用条件

CRD法是在软弱围岩大跨度隧道中,先分部开挖隧道一侧,施作中隔壁和横隔板,再分部开挖隧道另一侧并完成横隔板施工的施工方法。

其施工步骤参见图4-3.

2.施工顺序说明:

(1)左侧上部开挖;

(2)左侧上部初期支护;(3)左侧中部开挖;(4)左侧中部初期支护;(5)右侧上部开挖;(6)右侧上部初期支护(7)右侧中部开挖;(8)右侧中部初期支护;(9)左侧下部开挖;(10)左侧下部初期支护;(11)右侧下部开挖;(12)右侧下部初期支护;(13)仰拱超前浇筑;(14)全断面二次衬砌。

3.施工要点

(1)为确保施工安全,上部导坑开挖循环进尺控制为1榀钢架间距(0.6~0.75m),下部开挖可依据地质情况适当加大,仰拱一次开挖长度依据监控量测结果、地质情况综合确定,一般不宜大于6m。

(2)中间支护系统的拆除时间应考虑其对后续工序的影响,当围岩变形达到设计允许的范围之内,并在严格考证拆除的安全性之后,方可拆除。

中隔壁混凝土拆除时,要防止对初期支护系统形成大的振动和扰动。

(3)中隔壁的拆除应滞后于仰拱。

(4)应配备适合导坑开挖的小型机械设备,提高导坑开挖效率。

图4-3CRD法施工施工工序

4.3.4台阶法

1.适用条件

台阶法洞身开挖循环进尺宜按1.5倍的钢拱架间距进行;上、下台阶间距:

软弱围岩地段宜采用微台阶(上、下台阶间距取3~5m),以确保初期支护及时封闭成环;一般地段采用长台阶法(上、下台阶间距取60m以上),以避免上、下台阶施工作业的相互干扰。

2.施工顺序说明

(!

)上台阶开挖;

(2)上台阶初期支护;(3)下台阶开挖;(4)下台阶初期支护;(5)全断面二次衬砌。

3.施工要点

(1)台阶不宜多分层,上下台阶之间的距离尽可能满足机具正常作业,并减少翻渣工作量;当顶部围岩破碎,需支护紧跟时,可适当延长台阶长度。

(2)施工亦应先护后挖,宜采用超前锚杆或超前小钢管辅助施工措施。

开挖应尽量采用微震光面爆破技术。

(3)初期支护应紧跟开挖面;上台阶施工时,钢架底脚宜设锁脚锚杆和纵向槽钢托梁以利下台阶开挖安全。

下台阶在上台阶喷射混凝土强度达到设计强度的70%后开挖。

(4)隧道两侧的沟槽及铺底部分应和下台阶一次开挖成型。

(5)台阶分界线不得超过起拱线,上台阶长度不得大于30m,下台阶马口落底长度不大于2榀钢拱架的长度,应一次落底,并尽快封闭成环。

(6)台阶长度不宜过长,应尽快安排仰拱封闭间,改善初期支护受力条件。

图4-4台阶法施工施工工序

4.3.5全断面法

1.适用条件

采用全断面一次开挖成形的施工方法,施工步骤参见图4-5。

主要应用于两车道Ⅱ、Ⅲ及Ⅳ级较好围岩和三车道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩段的施工。

2.施工顺序说明

(1)全断面开挖;

(2)初期支护;(3)全断面二次衬砌。

3.施工要点

循环进尺宜控制在3~4m。

采用大型机械配套作业;超前开挖导洞时,应控制好开挖距离。

图4-5全断面法施工工序

4.4循环时间

(1)、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩上半断面开挖与支护循环时间分别见表7-3Ⅲ级围岩开挖作业循环时间表,表7-4Ⅳ级围岩开挖作业循环时间表,表7-5Ⅴ级围岩开挖作业循环时间表,表7-6模板台车作业循环时间表。

(2)、喷射砼采用两台喷射机同时作业。

(3)、利用打注径向锚杆的作业时间进行超前小导管注浆。

(4)、上道工序结束60分钟前通告现场调度,下道工序施工人员提前30分钟进驻现场。

 

表4-2Ⅲ级围岩开挖作业循环时间表

序号

工序名称

作业时间(min)

1

地质预报

60

2

测量放线、布眼

30

3

出碴

120

4

径向锚杆、钢架安装、系统支护

240

5

合计

450

备注

一循环时间总计450min,每循环进尺上部1.5m,下部1.5m,平均日进尺3m,月进尺90m。

表4-3Ⅳ级围岩开挖作业循环时间表

序号

工序名称

作业时间(min)

1

地质预报

60

2

测量放线、布眼

30

3

出碴

120

4

径向锚杆、钢架安装、系统支护

240

5

合计

450

备注

一循环时间总计450min,每循环进尺上部1.5m,下部1.5m,平均日进尺3m,月进尺90m。

表4-4Ⅴ级围岩开挖作业循环时间表

序号

工序名称

作业时间(min)

1

地质预报

60

2

测量放线、

30

3

超前支护

180

4

出碴

210

5

径向锚杆、钢架安装、系统支护

180

合计

660

备注

一循环时间总计660min,每循环进尺上部1.0m,下部1.0m,平均日进尺2.0m,月进尺60m。

表4-5模板台车作业循环时间表

序号

项目

一个循环时间

附注

总计12小时

1

台车脱离模板后,后退到前循环处脱模,台架带动模板和浮放轨前进1循环,防水层作业台架前行1循环,衬砌台架前行准备拆上循环端模

2小时

在上循环砼等强时间内完成

2

利用衬砌台架拆上循环端模,台架定位,安装端模,两组模板连接

2小时

3

砼生产

3小时

与上工序重叠1小时

4

砼灌筑

3小时

与砼生产重叠2小时

5

砼等强

7小时

下循环第1项工作

2小时

在砼等强时间内完成

4.5隧道出碴运输及进料运输

1.装碴运输方法

本项目的隧道开挖施工时存在多种开挖施工方法,出碴时均采用无轨运输。

采用侧卸式装载机装碴,利用自卸汽车直接至弃碴场。

设备安排时装运能力大于开挖能力,装运设备有备用。

2.材料运输方法

隧道内施工用的钢筋、锚杆、钢构件、预制构件等采用自卸汽车运输,混凝土、砂浆等材料采用混凝土罐车进行运输。

第五章爆破施工

在隧道开挖中经常需要进行爆破开挖。

本工程采用光面爆破施工。

5.1光面爆破施工工艺流程

 

图4-4光面爆破施工工艺流程图

5.2光面爆破工艺要求

a)钻爆设计

根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线,辅助炮眼交错均匀布置,周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上,掏槽眼加深20cm。

严格控制周边眼装药量,间隔装药,使药量沿炮眼全长均匀分布。

选用低密度低爆速、低猛度的炸药;本工程采用乳化炸药,非电毫秒雷管起爆。

采用光面爆破,合理选择爆破参数,根据围岩情况合理选择中空直眼或斜眼掏槽。

爆破后要求炮眼痕迹保存率:

硬岩≥80%,中硬岩≥60%,并在开挖轮廓面上均匀分布,两次爆破衔接台阶不大于15cm。

洞口附近爆破施工严格控制单段装药量,降低震速,确保周边民房及其他构筑物的安全。

b)掏槽方式

采用中空直眼或斜眼掏槽。

直眼掏槽操作较简单,钻孔方向易掌握;当石质较硬、断面较大时,采用斜眼掏槽,以便减少钻眼数量。

c)放样布眼

钻眼前,测量人员要用红铅油准确绘出开挖面的中线和轮廓线,标出炮眼位置,其误差不得超过5cm。

在直线段,可用3~5台激光准直仪控制开挖方向和开挖轮廓线。

每次测量放线的同时,对上次爆破断面进行检查,利用《隧道开挖断面量测系统》对测量数据进行处理,及时调整爆破参数,以达最佳爆破效果。

d)定位开眼

采用钻孔台车钻眼时,台车与隧道轴线要保持平行。

台车就位后按炮眼布置图正确钻孔。

对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高,开眼误差要控制在3cm和5cm以内。

e)钻眼

钻工要熟悉炮眼布置图,要能熟练地操纵凿岩机械,严格按钻爆设计实施。

定人定位,周边眼、掏槽眼由经验丰富的司钻工司钻。

一定要有丰富经验的老钻工司钻,台车下面有专人指挥,准确定位钻杆,以确保周边眼有准确的外插角(眼深3m时,外插角小于3°;眼深5m时,外插角小于2°),尽可能使两茬炮交界处台阶小于15cm。

同时,应根据眼口位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮眼深度,以保证炮眼底在同一平面上。

同类炮眼钻孔深度达到钻爆设计要求,眼底保持在一个铅垂面上。

f)清孔

装药前,必须用由钢筋弯制的炮钩和小于炮眼直径的高压风管输入高压风将炮眼石屑刮出和吹净。

g)装药结构及堵塞方式

装药采用分片分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行,雷管“对号入座”。

所有炮眼均以炮泥堵塞,堵塞长度不小于20cm。

装药作业采取定人、定位、定段别,做到装药按顺序进行;装药前,所有炮眼全部用高压风吹洗;严格按爆破设计的装药结构和药量施作;严格按设计的联接网络实施,控制导爆索的连接方向和连接点的牢固性。

h)联结起爆网路

起爆网路为复式网路,以保证起爆的可靠性和准确性。

联结时要注意:

导爆管不能打结和拉细;各炮眼雷管连接次数应相同;引爆雷管应用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处。

网路联好后,专人负责检查。

i)爆破控制标准

根据技术规范,采用严格的光面爆破的控制标准。

控制标准详见下表。

表3-6光面爆破参数表

岩石类别

周边眼间距

E(cm)

周边眼抵抗线

W(cm)

相对距离

E/W

装药集中度q

(kg/m)

极硬岩

50-60

55-75

0.8-0.85

0.25-0.3

硬岩

40-50

50-60

0.8-0.85

0.15-0.25

软质岩

35-45

45-60

0.75-0.8

0.07-0.12

第六章质量保证措施

1、建立原材料入场检查制度。

2、施工前,要召开施工现场技术交底会议,对一些关键岗位和人员必须有明确的技术交底记录,没有相互签认的技术交底,不得进行施工。

3、认真做好三级检测制度,施工队必须按要求完成自检,项目部采取复检制度,合格后,再向监理提出检查。

4、按质量控制责任制要求,明确各道工序的责任人。

5、建立质量责任制,并将质量责任制作为经济责任制的主要内容,进行考核和奖惩。

6、对工程检测及计量仪器实行规范化管理。

确保使用仪器符合规范要求。

7、建立质量控制流程,并严格执行。

8、进入施工阶段后,质量控制的原始记录要准确无误,签认手续齐全,真实。

9、隧道开挖质量验收标准,如表3-1洞身开挖质量验收标准表。

表7-1洞身开挖质量验收标准表

项次

检查项目

规定值或允许偏差

检查方法和频率

1

拱部超挖(mm)

破碎岩、软土等(Ⅰ、Ⅱ类围眼岩

平均100,最大150

激光断面仪:

每20m抽一个断面,测点间距≤1m

中硬岩、软岩

(Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩)

平均150,最大250

硬岩(Ⅵ类围岩)

平均150,最大200

2

边墙超挖(mm)

每侧

+100,-0

全宽

+200,-0

3

仰拱、隧底超挖(mm)

平均100,最大250

水准仪:

每20m检查3处

第七章安全保证措施

1、建立并执行安全检查制度,专职安全员对项目施工进行日常巡查,并做好安全检查记录;各班组应经常进行自检、互检和交接检查;项目部每半月对工地进行一次安全大检查,由项目经理牵头,专职安全员组织各相关部门对工地进行隐患清查,各种检查中发现问题定人、定措施、定整改期限,整改后由相应安全部门复检验证。

2、详细制订各专业工种的安全技术操作规程,如机械工、电工、钢筋工、掘井工等工种的操作规程。

3、施工

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