大毛滩隧道专项施工方案.docx
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大毛滩隧道专项施工方案
南佛公路
大毛滩隧道专项施工方案
第一节工程概述
南佛公路是向家坝水电站库区云南省受淹公路的复建工程，由南岸至石梁子公路，石梁子至骡马场公路绥江段，石梁子至骡马场公路永善段，青桧线桧溪至骡马场段，井桧线大毛滩至桧溪段，井桧线佛滩段和大毛滩至团结公路组成，其中南岸至石梁子公路为三级公路，复建里程9.91km，其它段为四级公路，复建里程48.46km。
大毛滩隧道起讫桩号K55+423～K56+597，长1174m，进口位于半径300m的左偏曲线段，洞身位于260米的右偏曲线和直线上，出口位于直线段，进口段路面纵坡0.5%，出口段路面纵坡-0.5%，整座隧道处于埋深0～180m的灰岩地段，以Ⅳ级围岩为主，局部Ⅲ、Ⅴ级围岩。
一、隧道设计标准
隧道按照四级公路标准设计，设计行车速度20km/h。
隧道建筑限界为7.0m（宽）×4.5m（高）。
水泥混凝土路面，路面宽度2×3.0m。
采用机械照明，自然通风方式。
二、隧道洞门结构设计
隧道洞门结合洞门地段排水要求，综合考虑地形和地质条件的影响按照“早进洞、晚出洞”的原则，尽量减少洞口边仰坡的开挖，保证山体的稳定，保持原地形的绿色植被，力求洞门结构简洁，并与洞口环境协调一致。
遵照工程施工安全、环境保护的要求，结合洞口相关工程、美观的考虑，隧道进出口洞门均采用端墙式洞门。
减少边坡开挖和自然环境的破坏。
三、洞身结构设计
隧道洞身衬砌结构按照新奥法原理进行设计，采用复合衬砌。
，初期支护由喷射混凝土、钢筋网、锚杆和工字钢（钢格栅）支撑组成，二次衬砌采用钢筋混凝土；
四、开挖辅助施工措施设计
在隧道进出口设置φ108超前大管棚作为隧道开挖辅助施工措施，与I18型工字钢共同受力，确保隧道进出口在开挖过程中的围岩稳定和施工安全。
五、防排水设计
堵、截、防、排相结合，因地制宜、综合治理为原则，达到防水可靠、排水通畅，经济合理，施工方便的目的，隧道建成后达到洞内干燥的要求，保证结构和设备正常使用和行车安全。
防水措施
1、二次模筑衬砌采用防水混凝土，防水混凝土的抗滲等级≥S8；
2、在隧道初期支护和二次衬砌之间铺设EVA复合防水板；
3、沉降缝处采用中埋式橡胶止水带和背贴式止水带防水；水平施工缝设置中埋式钢板止水带，环向施工缝处采用遇水膨胀止水条，在富水地段增设背贴式止水带防水。
为疏排衬砌背后的积水，在初期支护与二次衬砌之间设置Φ50mm软式透水管环向盲沟，间距6～10m（在地下水丰富地段适当加密）。
隧道边墙两侧设置Φ100mm双侧壁打孔波纹管沿隧道两侧全长设置，通过Φ100PVC管横向盲沟将衬砌背后的积水排入路面Φ300mm中心排水沟。
六、路面
隧道路面采用C35混凝土路面，路面混凝土的弯拉强度5.0Mpa，有仰拱地段采用C15片石混凝土进行仰拱填充，无仰拱地段采用30cm厚的C15片石混凝土铺底找平。
第二节总体计划安排
一、隧道施工总体安排
本隧道为长隧道，设置一个施工队伍，从进、出口端双向开挖掘进。
先从隧道进口施工，隧道进口进洞正常后立即启动出口段的施工。
隧道洞身按新奥法施工进行，分成掘进（钻孔、爆破），出渣（装、运、卸），锚网喷支护（锚杆、挂网、喷护及钢支撑），衬砌（搅拌、运输、浇灌、振捣）等四条机械化作业流水线。
二、隧道施工人员及设备资源配置
根据施工班组的施工任务和隧道施工流水作业的特点，施工队班组设置及劳动力组织安排见下表。
劳动力组织安排表
人员及班组
人数
工作内容
钻爆班
钻爆工
36
钻孔、装药、起爆、排险工作
钢材加工班
钢筋工
5
钢材半成品加工
初期支护班
钢材支护工
20
锚杆、小导管、钢支撑、钢筋网、衬砌钢筋
混凝土喷射工
20
喷射混凝土
驾驶班
16
特种车辆和运输车辆驾驶
二次衬砌班
防水板安装工
6
防水板、止水条（带）安装
模板工
12
衬砌台车和普通模板安装
混凝土工
12
混凝土浇筑
保障班
杂工
4
风水管线安装、道路维护
电工
4
空压机操作、电力线路架设、维护
机修工
2
机械维修
后勤人员
12
采购和生活
合计
149
注：
劳动力组织安排未计入现场管理人员（现场主管、施工员、资料员、质检人员、安全管理人员、试验人员等）
三、隧道施工主要机械设备
该隧道作为该项目重点工程之一，因而在机械设备的配备上，调配足够数量、先进的机械设备，以保证优质、高效、安全地完成本隧道的施工任务。
主要机械设备见《隧道主要施工机械、设备一览表》。
隧道主要施工机械、设备一览表
设备名称
型号规格
单位
数量
挖掘机
PC200
台
2
侧卸装载机
ZL40C
台
2
汽车吊
20t
台
1
水冷式电动空气压缩机
20m3
台
4
搅拌机
JS500
台
1
电焊机
30KVA
台
7
型钢冷弯机
台
1
钢筋调直机
台
1
钢筋弯曲机
台
1
断筋机
台
1
混凝土喷射机
6m3/h
台
6
变压器
800KVA/400KVA
台
各1
轴流风机
SDDY1N011A
台
2
发电机
120KW
台
2
凿岩钻机
YT28
台
30
风镐
G10
台
6
操作台车
自制
台
4
衬砌台车
9m
台
1
自卸汽车
5t
台
8
混凝土输送泵
台
1
混凝土切缝机
台
2
插入式振捣器
台
10
附着式振捣器
台
8
平板振捣器
台
2
水泵
台
6
注浆机
台
2
四、隧道施工进度规划
根据本工程工期的要求，大毛滩隧道计划开工日期2011年7月15日，施工准备45天；进出口洞口开挖支护61天；开挖及初期支护258天；仰拱及填充、铺底242天，二次衬砌334天；水沟及路面工程107天；洞门及洞内附属工程45天；工程收尾16天。
根据各主要工序特点，部分工序可展开平行作业，计划总工期15.5个月（不含施工准备），工期安排计划见《工期计划横道图》。
开挖及初期支护工序时间计划表（h）
工序
断面类型
钻眼爆破（含排烟、除危石）
出渣（含清理碴底）
初喷
锚杆
钢筋网
钢架
喷射
混凝土
循环
时间
预计进尺
Ⅴ级围岩
2.5
2.5
1
3
2.5
11.5
1
Ⅳ级围岩
4.0
3
1
3.5
3.5
15.0
1.6
Ⅲ级围岩
4.5
4
1
3
4
16.5
2.7
工期计划横道图
施工工序
施工周期
2011年
2012年
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
上
下
上
下
上
下
上
下
上
下
上
下
上
下
上
下
上
下
上
下
上
下
上
下
上
下
上
下
上
下
上
下
上
下
施工准备
46
洞口开挖支护
61
进口段洞身开挖支护
258
出口段洞身开挖支护
153
仰拱及填充（铺底）
242
二次衬砌
334
水沟、路面
107
洞门
45
收尾
16
五、临时工程及施工准备
因大毛滩隧道为长隧道，隧道进口路基段地形相对平缓，出口地形陡峭。
为了便于组织施工生产，做到各种临时设施、生活办公场所、施工场所在有限的场地内合理布置，经过现场考察、认真研究和规划，按照实用、兼顾、便捷、合理的要求布置隧道临建设施。
1、住房建设
在隧道进口路基段经过平整后，搭建活动板房作为隧道现场管理人员和施工操作人员的办公、生活住房。
2、施工便道
在隧道进出口利用路基各修建一条施工便道，隧道进口新建便道长约250m，隧道出口新建便道长约150m，进出、口便道均与原301省道连接，利用S301老路到K56+300弃碴场。
3、弃碴场
本隧道弃碴，除可利用的部分洞碴以外，其余弃碴运至K56+300弃碴场。
4、搅拌站设置
在大毛滩隧道进口安装一台JS500强制搅拌机，提供喷射混凝土用于大毛滩隧道，出口喷射混凝土由进口搅拌站用自卸汽车运输，仰拱、填充、二衬等混凝土由大毛滩搅拌站（K52+650位置）提供。
5、钢材加工区设置
因大毛滩隧道场地限制，，在隧道进口设置钢材加工场地和半成品存放区，出口段用车辆运输钢材半成品。
6、施工、生活用电
本隧道工程的电力供应，在隧道进口位置设置800KVA变压器1台，提供隧道半成品加工、生活用电和进口段洞内施工、照明和通风用电。
在隧道出口设置1台400KVA的变压器供应隧道出口段的洞内施工、照明和通风用电。
7、隧道施工供水
隧道施工用水在隧道进、出洞口靠山体位置各修建一个储水量为80m3的蓄水池，引流山泉水或采用抽水机抽水到蓄水池，在蓄水池出水主管道上安装增压泵供应施工用水。
8、隧道施工供风
大毛滩隧道为长隧道，在隧道进、出口各并联安装2台20m3的水冷电动空气压缩机，提供进洞内施工用风，并在隧道进出口各建一座60m3的空压机循环水池。
洞内通风排烟在距离隧道进、出口桩号外30m左右位置各安装一台SDDY1N011A型轴流通风机，用于稀释爆破产生的有害气体和洞内机械排出的废气，提供洞内作业人员所需的新鲜空气。
洞内施工排水、风、水、电供应布置见《洞内管线布置示意图》
第三节隧道施工工艺
一、隧道施工控制测量
1、地表平面控制
1）为保证洞口投点的相对精度，平面控制网根据设计提供的控制点和实际地形布设精密独立控制网，并保证洞口附近有二个以上的控制点。
2）、地表控制网经过多级复测，复测无误后方可进行引线进洞的测量工作。
2、洞口控制测量
为保证地面控制测量精度很好地传递到洞内，采用如下洞口控制测量方案：
1）、在洞口仰坡完成及洞口施工至设计标高后，在洞口埋设二个稳固的导线控制点。
2）、洞口附近在基础稳定处埋设2～4个水准点，与地表水准控制网组网观测及平差计算，以便于隧道进洞水准测量。
3、测量方法及措施
在交桩后进行整体复测布网，在隧道开挖进洞前，对隧道进出口控制点进行贯通测量，利用贯通测量平差后的结果控制隧道施工。
确定准确无误后，放出护桩，并编号绘制示意图。
洞内采用复合导线法布设控制测量网，在施工中定期对水准点、控制桩复测，洞内与洞外测量结果要闭合，发现问题及时纠正，确保施工万无一失。
二、洞口段施工
1、施工工序
南佛公路以高中山为主，次为丘陵，隧道进出口地形较陡，不利于洞口场地布置，隧道洞口场地狭小，施工条件较差，洞口均为Ⅳ级围岩。
根据隧道上述情况，进洞按“先排水、再进洞，统筹安排，减少干扰”的原则进行。
根据设计要求，先进行洞口自然边坡的整理和防护，洞口仰坡开挖分两次进行，第一次开挖上台阶洞面位置，并进行防护；第二次在开挖下台阶时进行开挖并支护。
当洞口上台阶部位土石方挖至成洞面位置时，紧贴成洞面沿拱部开挖轮廓线，按设计要求施作超前支护，然后在超前支护的保护下开挖进洞。
在上台阶开挖进尺30m～50m时开挖下台阶，并及时进行仰拱及填充层的施工，使初期支护尽早封闭成环形成整体受力。
洞口边坡处于暂时平衡状态，为确保洞口仰坡的长期稳定和隧道洞口段的施工安全，并满足抗震要求，在隧道施工前，加强排水和锚喷、植草皮等防护。
在距坡顶6米外自然坡设截水沟，截水沟按照设计形式和要求施工。
2、施工方法
隧道洞口地质条件较差，根据洞口浅埋偏压的实际情况，先作好防排水，按设计图纸和实际地形，修筑洞顶截水沟，并与原有排水系统连接，使之形成完整的排水系统，防止地表水流入施工场地范围内，并随时监测洞顶下沉和边坡位移，保持洞口边坡稳定、安全。
洞口边、仰坡开挖施工时，按设计图放出中线和开挖边线，清除开挖面上的松碴以及其它杂物，自上而下采用挖掘机配合人工进行开挖，严禁上下垂直作业。
自卸汽车运碴至弃碴场。
为了确保边坡的平顺和稳定，尽量避免超、欠挖和对边坡的过大扰动，如需爆破开挖，采用控制爆破，严格控制爆破参数。
边、仰坡开挖后，按设计要求及时进行锚喷防护。
3、施工技术要求
1）、边坡开挖前，先调查边坡岩石的稳定性；对设计开挖线以内存在不安全因素的边坡，先进行处理和采取相应的防护措施，山坡上所有危石及不稳定岩体撬挖排除。
2）、开挖自上而下逐层进行，杜绝掏底开挖或上下重叠开挖。
3）、开挖中随时检查边坡和仰坡，如有滑动、开裂等现象，适当放缓坡度，保证边仰坡的稳定和施工安全。
三、洞口附属工程施工
1、施工方法
洞口附属工程包括洞门修筑、装饰及仰坡开挖、排水系统、护面墙、挡墙等。
隧道洞门按设计要求进行施工。
洞门工程及边仰坡永久防护施工在洞口段衬砌施工完成30米后进行，C25混凝土浇筑端墙，由混凝土运输车运至工作面，混凝土输送泵入模一次成型。
排水沟及截水沟采用设计的结构形式施工。
2、施工技术要求
1）、洞门施工符合以下要求：
a、基础座落在稳固地基上。
如在土层上，进行地基承载力试验，达不到设计要求，采用换填处理或采用其它方法，将基础置于稳固的地基上。
b、基础处的碴体杂物、风化软层和积水清除干净。
2）、洞门的排水、截水设施与洞门工程配合施工，并与路基排水系统连通。
四、超前支护-超前小导管施工
1、超前管棚
管棚选用Φ108×6mm热轧无缝钢管，管棚布置沿隧道开挖轮廓线向外倾斜，外插角1-2º，注浆液选用水泥浆液，注浆压力为1～2Mpa。
施工工艺流程：
施工准备→套拱（预埋导向管）→偏压墙浇筑→护拱浇筑→钻孔打管棚→注浆→洞身开挖
施工要点：
1）、施工准备
熟悉设计图纸；调查分析地质情况；渗入性注浆通过试验确定注浆半径、注浆压力、单管注浆量；加工导管，准备施工器材；培训施工人员。
2）、偏压墙施工时，按以下步骤进行
①、基坑开挖前，进行详细测量定位并标示出开挖线。
②、基坑按设计要求开挖到设计标高，检测地基承载力，地基承载力不足的，必须结合监理工程师意见予以处理，基坑底面平面尺寸一般大于基础外缘30cm，整平夯实并作好防、排水工作。
③、按基底纵轴线结合横断面放线复验，确认位置、标高正确无误后，进行基础片石混凝土浇筑，基础浇筑应一次成型，浇筑至基础顶在墙身位置处预埋连接石或短钢筋，以加强基础和墙身的连接。
④、C20片石混凝土墙身施工：
待基础施工完毕后再进行放线测量确定墙身位置无误后，进行墙身片石混凝土施工。
墙身模板采用钢模板拼装，竖枋用钢管，间距为40cm，用钢管作斜撑进行支撑，侧模用φ12的拉杆对拉定位，拉杆间距为80cm，拉杆穿孔可采用内径为20～25mm的硬塑料管，拆模时，将拉杆拔出，再用1:
2水泥砂浆堵塞拉杆孔。
墙身模板2～3米高为一次立模。
当混凝土落高大于2.0m时，要采用串筒输送混凝土入模，避免混凝土产生离析。
片石混凝土浇筑从低处开始分层均匀进行，分层厚度一般为30cm，采用插入式振捣器振捣，切勿漏振或过振。
浇筑到顶面后，及时抹面，定浆后再二次抹面，使表面平整。
⑤、片石混凝土浇筑过程中应派出模板工、电工及试验员在现场值班，发现问题及时处理。
⑦、所投放片石最小边边长≥15㎝，抛掷片石应摆放均匀，不得集中成堆影响振捣器的插入振捣，距离模板10㎝范围内不得抛掷片石。
片石抛掷量不得超过总体积的25%。
3）、护拱浇筑：
利用土体形成内模,浇筑C30钢筋混凝土护拱,护拱浇筑时不能侵入初期支护范围内,钢筋按照设计图纸加工安装。
4）、钻孔打管棚
测量放样，施作C25砼套拱，作为长管棚导向墙，在设计孔位上作标记；用管棚钻机钻孔后，将加工好的钢管沿孔分节安装。
管棚应按照设计位置施工。
5）、注浆
采用BW250/50型注浆泵进行注浆。
注浆前先喷砼封闭掌子面以防漏液，先冲清管内积物，然后再注浆。
注浆顺序由下而上，浆液采用拌和机搅拌。
水泥浆水灰比为1.25~0.8:
1,速凝剂掺量2%，注浆压力初压0.5-1.0Mpa,终压2.0Mpa。
2、超前小导管施工
1）、施工方法
超前小导管安设采用钻孔打入法。
在对掌子面的岩层喷射混凝土封闭后，使用风枪按设计要求钻孔，钻孔时要严格控制好外插角10°～15°，确保在开挖过程中不侵限。
同时控制好环向间距30cm，纵向间距240cm，纵向相邻两排小导管水平搭接长度≮1m。
导管安装后采用注浆机由下向上压注水泥浆液。
注浆压力0.5～1MPa。
浆液配比0.8：
1～1.25：
1。
2）、施工工艺流程
①、C20喷射混凝土封闭开挖掌子面。
②、根据设计要求选定YT28型风枪钻眼、BW250/50型注浆泵压注水泥浆。
③、在钢架安装完毕后，在钢架上设计要求画出钻孔位置。
④、风枪就位采用Φ50的钻头钻孔，施工中注意钻孔的方向和外插角。
⑤、采用风枪将加工好小导管顶入钻孔，顶入孔内长度不小于小导管设计长度的95%。
⑥、安装注浆导管，注浆机压注水泥浆液，注浆过程中控制好注浆压力和注浆量。
3）、施工要求
①、超前小导管安设后，在掌子面喷射10cm的喷射混凝土作为小导管压浆的止浆墙。
②、注浆前进行压水试验，检查机械设备是否正常，管路连接是否正确，为加快注浆速度和发挥设备效率，采用群管注浆（每次3～5根）。
③、注浆顺序由拱脚向拱顶进行。
④、导管不得侵入隧洞开挖界内，相邻的小导管不得相撞或立交。
⑤、小导管从工字钢腹板穿过，尾部焊在钢架上。
五、洞身开挖
洞身开挖采用自制操作台车作为施工钻孔平台，根据开挖围岩断面尺寸和循环进尺深度，布置6～8台YT28风枪钻孔。
在洞身开挖过程中为达到较好的爆破效果，控制超欠挖现象，准确画出开挖轮廓线，根据不同地质情况，选择合理的钻爆参数和爆破工艺。
采用微振控制爆破技术，炸药采用φ32mm乳化炸药，周边光面爆破，采用导爆索实现周边眼间断装药，掏槽形式采用直眼掏槽，掏槽眼深度超前辅助眼和周边眼30～50cm。
爆破器材采用塑料导爆管、毫秒雷管起爆，毫秒雷管采用等差毫秒雷管，雷管段位之间间隔时间50ms,起爆采用电雷管起爆。
并根据围岩情况和爆破效果，及时修正爆破参数，达到最佳爆破效果，形成整齐准确的开挖断面。
1、施工方法
1）、隧道开挖作业根据不同围岩类别分别采取不同的开挖方法
隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩洞门段、浅埋偏压段采用台阶开挖预留核心土法施工。
洞身Ⅲ级围岩段采用全断面法。
2）、施工方法及施工步骤
隧道Ⅳ级围岩断面采用短台阶法开挖，局部破碎地段预留核心土，上台阶超前下台阶30～50m，开挖轮廓处采用光面爆破。
每开挖循环进尺根据初期支护循环进尺，控制在1.6～2m左右（根据支护间距确定）。
隧道Ⅳ级围岩洞门段、浅埋偏压段台阶开挖预留核心土法施工方法与步骤详见《台阶开挖预留核心土法程序图》。
台阶开挖预留核心土法程序图
Ⅲ级围岩开挖采用全断面开挖，每循环进尺3.0米。
为了保护围岩，增强隧道光面效果，周边炮孔采用光面爆破技术施工。
微差起爆控制间隔时间，微差间隔50ms。
为了使每段起爆炸药量控制在容许范围内，采用区间孔外延时的装药结构。
2、光面爆破施工及作业标准
1）、光面爆破施工
①、周边眼孔距E的选择：
周边孔间距是影响光面爆破效果的主要因素，根据围岩地质条件的不同，一般为0.4～0.55m，拟Ⅳ类围岩取E=0.4m，Ⅲ类围岩取E=0.55m。
②、最小抵抗线W的选择：
W=E/M，M为周边孔密集系数，一般控制在0.7～0.9之间，本隧道根据不同围岩级别，W控制在0.6～0.8m。
③、选择合理的炮孔深度L：
循环进尺越大，一次性使用炸药用量越大，炮孔深度对软岩光面爆破效果影响越为明显。
因此，Ⅳ级围岩循环进尺控制在1.6～2.0m（根据支护间距确定），对于Ⅲ级循环有效进尺为3.0m。
④、炮孔装药不偶合系数：
光面爆破一般认为装药不耦合系数控制在2.0左右为宜，但隧道施工受钻孔直径和炸药临界直径的限制，根据我们的施工经验，不耦合系数大于1.5，即可取得较好的光面效果。
本隧道不耦合系数1.68。
⑤、周边孔线装药密度：
根据施工经验，Ⅳ级围岩光爆孔线装药密度不大于0.15kg/m，Ⅲ级围岩不大于0.25kg/m。
⑥、视光面爆破实际效果，必要时采用小直径低爆速光面爆破专用炸药。
⑦、周边孔装药结构：
除采用炮孔径向空气不耦合装药外，考虑采用导爆索和竹片，沿炮孔实现间隔装药，使炮孔内炸药分部均匀，防止炮孔局部段出现破坏孔壁、挂口处出现“挂帘”、底板出现“门槛”的现象，同时加强炮孔堵塞。
2）、光面爆破作业标准
为保证隧道光面爆破效果，坚持程序化、标准化作业，借以不断优化和调整爆破技术和具体参数。
①、放样布眼：
钻眼前，经纬仪、水平仪、钢尺相配合，测量人员用红油漆准确绘出开挖断面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，误差不超过5cm。
②、定位开眼：
采用YT28风枪钻眼，轴线与隧道轴线保持平行，就位后按钻眼布置图钻孔，掏槽眼和周边边眼的钻眼精度要求为控制在5cm以内。
③、钻眼、清孔：
安排技术熟练的操作人员施做，严格按设计要求和具体情况、确定的设备进行施工。
装药前，用炮钩和高压风将炮眼内石屑刮出吹净。
④、装药：
按照炮眼设计图确定的装药量自上而下分片分组进行，雷管对号安设，要定人、定位、定段别，不得乱装药。
所有炮眼按要求用炮泥堵塞。
⑤、联结起爆网络：
按设计联结网络操作，起爆网路为复式网路，充分保证起爆的可靠性和准确性。
导爆管不能打结，导爆索的连接方向准确、连接点必须牢固，引爆雷管用胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处，连好后，专职监炮员认真检查验收。
⑤、做好安全工作，非点炮人员撤离到安全区域后方可引爆。
有瞎炮，要专门处理。
并及时检查光爆效果，分析原因，调整爆破设计。
3、施工注意事项
在施工过程中，把确保围岩稳定、杜绝坍塌放在首位，及时有效地做好初期支护工作，严禁盲目掘进。
同时，注意如下几点：
1）、测量放样准确，必须准确的画出开挖轮廓线，放线误差≤2cm。
对于掌子面与线路中
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