隧道洞身开挖及初支施工方案.docx

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隧道洞身开挖及初支施工方案

第1章隧道洞身开挖编制依据

1、编制依据

a、《地铁设计规范》（GB50157-2003）

b、《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）

c、《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）

d、《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）

e、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）

f、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）

g、《铁路隧道施工技术规范》（TB10204-2002）

h、《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》（TBJ108-92）

i、《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）

j、《爆破施工规范》（DLT5135-2001）

k、《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417-2003）

L、《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2003）

优先采用与地铁相关类规范，其次参照其它规范

第2章隧道工程概况

1、工程概况

育王岭隧道位于329国道阿育王寺南侧，岭东段属北仑区，西段属鄞州区，为宝幢站~邬隘站区间的一部分，隧道进口里程为右K30+730，出口里程为右K32+110，全长1380米。

隧道进口段K30+730~765主要由含碎石粉质粘土组成，局位揭露强风化熔结凝灰岩、中风化熔结凝灰岩。

上部土质坡段稳定性较差，下部岩质坡段基本稳定。

隧道出口段K31+965~K32+75主要由碎石粉质粘土，强风化流纹班岩，中风化流纹班岩及断层破碎带组成。

岩体较破碎，碎裂结构，风化较为强烈，节理裂隙发肓，自稳能力差。

进出口段属于V级浅埋段，是施工的一个难点。

2、地形地貌和地层岩性

隧道所在地理位置属丘陵地貌，地形起伏较大，路线横穿山脊，沿线地形地势特点纵向为中间高，两侧低，横向为北侧高南侧低，高程在20~175米之间。

本项目地处我国东部沿海地区，属亚热带季风湿润气候区，季风显著，四季分明，雨量充沛，日照充足，无霜期长，夏秋季受台风灾害性天气影响频繁，海平面10m高度百年一遇设计风速为46.5m/秒。

年平均气温16.9～17.6℃，8月最热，1月最冷，年平均温差较小。

极端最高气温39.0℃，极端最低气温-5.2℃。

多年平均降水量1558.4mm，降水与蒸发基本平衡。

降水集中在5～7月梅雨季节和8～9月台风季节，冬季少雨。

年平均日照1900多小时。

3、不良工程地质问题

隧址区附近有小滑坡1处，该滑坡位于北仑区璎珞村南100米铁路旁缓坡处，发生于2006年“麦莎”强台风期间，由于“麦莎”强台风连降暴雨，产生山体小滑坡，残坡土沿风化基岩层滑动，滑坡体约800米左右，岩性以含碎石亚粘土为主，活动后铁路部门及时进行处理，由于方量较小已清除，现基本稳定，未见滑动迹象，该滑坡离场地较远，且已治理，对拟建工程影响不大。

根据本次钻探、物探成果，隧道轴线K30+995~K31+015、K31+625~K31+690、K31+760~K31+790地段为节理裂隙密集带，K31+205~K31+230地段K31+790~K32+110地段为断层破碎带。

隧道出口K31+850~K32+120段即有暗挖又有明挖施工，且有平行隧道走向的断层破碎带通过隧道，受破碎带影响，造成岩体切割剧烈，若体破碎，风化不均，呈碎裂状，岩芯多为岩粉、碎石状、块状等。

在隧道施工过程中上述地段易产生坍塌和崩塌。

对隧道开挖稳定性较为不利。

本隧道上部分布残积含碎石粉质粘土、全风化与强风化凝灰岩。

残积含碎石粉质粘土，遇水易软化；全风化与强风化基岩多呈散体状结构或碎裂状结构，无自稳能力。

根据建筑经验，含砰石粉质粘土与风化岩对边坡稳定性、地基稳定性均有较大影响，尤其在斜坡附近，存在软弱夹层或互层时，当软弱结构面与坡面一致，对边坡的稳定性极为不利。

同时由于残坡积土及风化岩石渗透性较好，在雨季易积水，而地下水浸泡产生围岩软化，故对隧道洞口开挖存在不利影响，设计施工时应予以足够的重视。

4、水文地质条件

4.1、地表水

隧址区低山丘陵地带的山麓沟谷地带分布有溪流和季节性河流（如璎珞河、宝幢河系、后塘河系、明伦河等，但沙堰村附近河流，目前是断流），流量不大，其水位及流量受大气降水季节影响，在枯水期局部季节性河流断流，山脚下分布较多小水池，蓄水量随季节变化较大。

在雨季，隧道山坡会形成山洪，产生地表水流，对山坡产生冲刷作用。

4.2、地下水含水岩组、地下水类型

隧址区地下水受基底构造、地层岩性和地形、地貌、气象及周边河流等综合因素的影响，根据区域水下地质资料、现场调查及钻探资料分析，场地水下地质条件一般。

地下水类型王要为松散类孔隙含水岩组和基岩裂隙水。

勘察期间，为枯水季节，除钻孔Q4-2XZ1、Q4-2XZ2、Q4-2XZ3、Q4-2XZ4号遇见地下水外，其它钻孔都未见地下水。

勘察期间测得进洞口区段（K30+680~K30+745）地下稳定水位埋深3.00~5.00m米，相当于标高15.01~22.00米，根据本次勘察结果及区域水下地质资料，该场地进洞口段孔隙潜水稳定水位变化幅度可按1.00~5.10米考虑。

地下水属于非承压水，水位随地形变北较大，其隧道纵断面图上标识的水位线为推测水位线，可参考每个孔的水位为设防水位，以方便设计使用，其实际水位应根据施工中量测的水位进行调整，进行动态设计和施工。

孔隙含水地层主要赋存于坡残积含碎石粉质粘土中，其含水性能与碎石的形状、大小、颗粒级配及颗粒含量等有密切关系，隧道出门处厚度约2米左右，进洞口处较厚，一般力2.0~15.0米左右，局部可达19.0m左右。

属于中等富水地层，具有透水性强、给水度大、水量丰富的特征，且与地表水水力联系十分密切，受大气降水补给，地下水位随季节变化，为暂时性水。

隧址区基岩主要为上侏罗纪山岩（本场地主要为熔结凝灰岩和流纹斑岩）以及燕山欺侵入岩（安山粉岩、辉绿岩等），基岩裂隙水主要赋存于强、弱风化（中等风化）岩带的基岩裂隙中，微风化岩带节理裂隙发育程度一般。

场地基岩裂隙以风化节理裂隙为主，多呈闭合状，且裂隙多被泥质填充，故其地下水在基岩中的赋存量较小，渗流条件差，透水性弱。

根据区域资料，结合本场地的水下地质试验成果，本场地裂隙发育一般，透水性差，水量贫乏，地下水性与地形、降雨量、植被覆盖程度有关。

4.3、地下水补给、径流和排泄

隧道区地下水属于典型的渗入径流型循环系统，地下水的补给来源主要为大气降水及地表沟谷水。

隧道区沟谷较发育，这些沟谷一般都分是构成一个小的，相对独立的地下水循环系统，山脊、各支沟的分水岭地段为各流域地下水的补给区，各系统之间没有或仅有微弱的水力联系。

地下水主要赋存于基岩裂隙中，沿地形自然斜坡渗流运动，就近于溪沟中排出地表，部分沿沟谷渗入水塘。

基岩裂隙水和松散岩类孔隙水由于其含水层的透水性弱，水力梯度大，迳流途径短，受最低级分水岭控气明显，为近源排泄，由于斜坡地形使大气降水很快以片流形式向地表排泄；枯水期地表水虽然也向地下水补给，但由于地表水径流量有限，对地下水的补给量不大。

4.4、含水层富水性和渗透性

根据水下地质调查，以及岩性和构造，水下地质计算，同时考虑勘测时受季节困素的影响，将遂址区地下富水性分为三人区。

坡残积含碎石粉质粘土层:

可塑状，一般舍10~30％的碎石及角砾，局部含量较高，碎石含量较少地段属弱透水层，履弱富水区，碎石含量较高地段属中等透水层，属中等富水区。

基岩裂隙水中等富水区:

主要分布在隧道南侧的水沟沟谷，富水性界线与断层和节理裂隙密集带边界线近于一致。

隧道洞身断层、软硬岩及岩性分解段为地下水的主要富水区，岩体的裂隙发育，连通性较好，是隧道开挖过程中可能产生涌水的主要通道，因此在施工过程中，应做好地质超前预报工作，加强排水没施。

基岩裂隙水弱富水区:

除断层破碎带和节理裂隙密集带外，基岩的节理裂隙发育一般、岩体较完整，地下水发育，属弱透水层。

4.5、隧道涌水量预测

经过钻孔压水试验表明，并结合场地地质资料分析，基岩透水率在0.2~5.62Lu，洞身围岩大部为弱透水岩体，全强风化基岩为空隙性透水岩体，钻进时不返水，为强透水岩体。

根据线路工程地质条件分析，可定性为节理裂隙性涌水，隧道通过全强风化基岩岩体时也可能产生涌水，在明洞开挖和洞口工程施工时，为防止隧道发生集中涌水，可根据具体情况，选用排水或注浆堵水，控制爆破，管棚超前支护、布置适当深度与密度的先导孔等措施以保证隧道安全通过。

根据育王岭隧道各段的水下地质条件，采用大气降水渗入量法对育王岭隧道进行涌水量估算。

根据祥勘报告，隧道每延米平均最大涌水量为0.34m3/天。

5、结构形式及支护参数

育王岭隧道衬砌结构均按照新奥法原理进行设计，隧道采用复合式衬砌，即初期支护采用锚网喷砼和钢拱架，在地质条件较差段辅以不同形式的超前支护，隧道二衬全部采用钢筋砼以确保隧道结构安全。

隧道复合式衬砌参数如表5.1所示。

5.1、支护参数表

衬砌

类型

开挖

宽度

（m）

开挖

高度

（m）

围岩

级别

超前

支护

初期支护

预留

变形

量

二次衬砌

锚杆

钢筋网

喷射砼

钢拱架

进洞口

加强段

11.92

10.627

Ⅴ级

浅埋

φ108

大管棚

D25×5mm中空注浆

锚杆L=4.0m

（纵）50cm×80cm（环）

φ8钢筋网

15×15cm

双层

C25

喷射砼

厚28cm

I20a

工字钢

间距50cm

8cm

C40

60cm（钢筋）

出洞口

加强段

11.96

10.667

Ⅴ级

浅埋

φ108

大管棚

D25×5mm中空注浆

锚杆L=4.0m

（纵）50cm×80cm（环）

φ8钢筋网

15×15cm

双层

C25

喷射砼

厚28cm

I20a

工字钢

间距50cm

10cm

C40

60cm（钢筋）

IVA1

11.64

10.347

Ⅳ级

深埋

φ22

锚杆

D25×5mm中空注浆

锚杆L=4.0m

（纵）100cm×80cm（环）

φ8钢筋网

20×20cm

双层

C25

喷射砼

厚25cm

钢格栅

间距100cm

7cm

C30

50cm（钢筋）

IVA2

11.86

10.567

Ⅳ级

浅埋

Φ42

小导管

D25×5mm中空注浆

锚杆L=4.0m

（纵）75cm×80cm（环）

φ8钢筋网

20×20cm

双层

C25

喷射砼

厚26cm

I18

工字钢

间距75cm

7cm

C30

60cm（钢筋）

IVB1

11.64

10.347

Ⅳ级

深埋

φ22

锚杆

D25×5mm中空注浆

锚杆L=4.0m

（纵）100cm×80cm（环）

φ8钢筋网

20×20cm

双层

C25

喷射砼

厚25cm

钢格栅

间距100cm

7cm

C30

50cm（钢筋）

IVB2

11.86

10.567

Ⅳ级

浅埋

Φ42

小导管

D25×5mm中空注浆

锚杆L=4.0m

（纵）75cm×80cm（环）

φ8钢筋网

20×20cm

双层

C25

喷射砼

厚26cm

I18

工字钢

间距75cm

7cm

C30

60cm（钢筋）

IIIA

11.16

9.867

III级

深埋

无

D25×5mm中空注浆

锚杆L=2.5m

（纵）120cm×100cm（环）

φ8钢筋网

25×25cm

单层

C25

喷射砼

厚15cm

无

3cm

C30

40cm（钢筋）

IIIB

11.16

9.867

III级

深埋

无

D25×5mm中空注浆

锚杆L=2.5m

（纵）120cm×100cm（环）

φ8钢筋网

25×25cm

单层

C25

喷射砼

厚15cm

无

3cm

C30

40cm（钢筋）

IIIC

14.58

11.381

III级

加大

无

D25×5mm中空注浆

锚杆L=3m

（纵）100cm×100cm（环）

φ8钢筋网

20×20cm

单层

C25

喷射砼

厚15cm

无

4cm

C30

50cm（钢筋）

IIA

10.98

9.687

II级

深埋

无

D25×5mm中空注浆

锚杆L=2.5m

（纵）120cm×100cm（环）

φ8钢筋网

25×25cm

单层

C25

喷射砼

厚12cm

无

2cm

C30

35cm（钢筋）

IVC1

15.32

12.121

Ⅳ级

加大

Φ42

小导管

D25×5mm中空注浆

锚杆L=4.0m

（纵）50cm×80cm（环）

φ8钢筋网

15×15cm

双层

C25

喷射砼

厚28cm

I20a

工字钢

间距50cm

8cm

C30

70cm（钢筋）

IVC2

15.32

12.121

Ⅳ级

加大

Φ42

小导管

D25×5mm中空注浆

锚杆L=4.0m

（纵）50cm×80cm（环）

φ8钢筋网

15×15cm

双层

C25

喷射砼

厚28cm

I20a

工字钢

间距50cm

8cm

C30

70cm（钢筋）

5.2、隧道围岩级别划分:

育

王

岭

隧

道

围岩级别

施工方法

长度（m）

里程

Ⅴ级

明挖法

K30+730~K30+750K32+90~K32+110

进出口加强段

交叉中隔壁法（CRD）

100

K30+750~K30+800K32+40~K32+90

Ⅳ级A1

上下台阶留核心土法

K31+195~K31+275

Ⅳ级A2

上下台阶留核心土法

41.2

K31+965~K31+973.1K32+6.9~K32+40

Ⅳ级B1

上下台阶留核心土法

183.1

K30+971.9~K31+25K31+485~K31+530

K31+615~K31+700

Ⅳ级B2

上下台阶留核心土法

197.4

K31+700~K31+733.1K31+766.9~K31+853.1

K31+886.9~K31+965

Ⅳ级C1

交叉中隔壁法（CRD）

67.6

K31+733.1~K31+766.9K31+853.1~K31+886.9

Ⅳ级C2

交叉中隔壁法（CRD）

33.8

K31+973.1~K32+6.9

Ⅲ级A

上下台阶法

240

K31+100~K31+195K31+275~K31+395

K31+435~K31+460

Ⅲ级B

上下台阶法

255.5

K30+800~K31+818.1K30+851.9~K30+938.1

K31+25~K31+58.1K31+91.9~K31+100

K31+460~K31+485K31+530~K31+615

Ⅲ级C

上下台阶留核心土法

101.4

K30+818.1~K30+851.9K30+938.1~K30+971.9

K31+58.1~K31+91.9

ⅡA

全断面

K31+395~K31+435

6、施工准备

1、经现场调查，隧道出口地质情况与设计图基本相同。

隧道洞顶截水沟、边仰坡锚喷支护已按设计图施工完成。

2、组织施工调查，对隧道施工场地内工程进行深入细致的施工调查，主要内容包括：

全面了解调查水文、气象、地形、地质、当地资源、建材、交通、水源、地面拆迁、临时工程条件、出入口管线、周边建筑物等。

3、隧道施工前，我单位已经组织精测队根据业主提供的工程定位资料和测量标志资料会同设计单位赴现场进行线路控制桩点交接，形成交接记录；接桩后，立即派精测队进行线路复测和施工控制测量，对整个线路进行复测；将完整的测量资料，报监理工程师审查、批准后，据此完成施工放样定位工作，并进行测量资料交底。

测量组长由具有丰富经验的合格专业测量工程师担任，并配备有先进的、高精度测量仪器，且均是在规定检验合格日期内。

4、根据工程特点及项目分布情况，项目部组建工地试验养护室，配备具有丰富试验经验的专职工程师负责全面工作，配备足够的试验、检验人员，配备符合要求的检测试验设备。

按现行或业主规定的技术标准配备符合准确度要求的工程试验设备，在监理工程师的监督下进行工作，制订严密的检验、测量和试验设备校准计划，并严格按计划开展工作，试验委外。

5、隧道洞口左侧空压机房已建成，安装4台20m3空压机，以满足隧道正常施工需要。

6、拌合站已按要求省高指“三个集中”的要求建设完成，并通过标准计量部门标定，已具备砼生产能力。

7、通讯方式利用手机、对讲机联系，通讯方便。

8、施工用的凿岩机、湿喷机、锚杆钻机、管棚钻机、注浆机等机械设备、人员已到位，砂、石、水泥、钢筋等施工材料供应充足，所有原材料已进行抽检，检验结果合格，满足施工需要。

第3章计划工期

开工时间：

2013年4月23日

完工时间：

2014年10月23日

第4章隧道施工组织安排

1、主要施工机械、人员和劳动力安排

主要施工机械

序号

机械设备名称

型号

单位

数量

砼搅拌机

JS-500

套

砼输送泵

HBT60C

台

自卸车

斯太尔

辆

发电机

JLY250GF

台

变压器

S9-800

台

通风、排风设备

SDDY-II

台

空压机

BJ-22/8G

台

挖掘机

DH220LC-7

台

装载机

ZLC50E柳工

台

台钻

YT-28

把

电焊机

BX1-500-2

台

钢筋调直机

GX-I-II

台

断筋机

GQ40

台

湿喷机

GP2-7

台

型钢冷弯机

HLY-H175

台

万能工作台架

自制

台

管棚钻机

AtlasCopco

台

注浆机

BW-250/50

台

钢筋弯曲机

GW-40B

台

风镐

G-20

把

二衬台车

正常断面9米长

台

二衬台车

加大断面6米长

台

通风机

SDDY-II型

台

为顺利完成本单位工程的施工任务，本着“精干、高效”的原则，我部组建了宁波市轨道交通1号线二期工程TJ1213标项目经理部，经理部下设工区；工区设工区长和技术主管，全权负责该单位工程的施工和质量安全管理。

设工区长和技术主管各1人，设工程技术、质量安全、计划财务、物资、综合办公室等部门，全面负责各项施工管理职能和现场具体施工工作；工地试验室由项目经理部统一管理。

施工队按照施工组织设计及业主要求，进入现场进行施工。

其组织管理机构如下图所示：

主要管理人员

现场主要管理人员名单

序号

职务

姓名

任务安排

现场负责人

李建明

负责整个隧道的行政协调

技术负责人

常中民

负责整个隧道的技术总体安排

试验负责人

李增强

负责整个隧道的检测工作

质检负责人

兰克峰

负责整个隧道的质量工作

安全负责人

夏家启

负责整个隧道的安全工作

现场技术员

李增恩

负责整个隧道现场技术指导

现场技术员

唐金华

负责整个隧道现场技术指导

劳动力安排表

工班

掘进班

支护班

防水、衬砌班

运输班

结构件加工班

安装工班

保障班

合计

人数

160

职责分工

钻眼、装药、起爆、排险

超前支护、锚喷支护

防水材料铺挂、衬砌砼

出碴、运输及材料运输

钢构件、锚杆加工运输

洞内安装工程施工

供风、供水、供电及施工通风

第5章隧道洞身施工工艺及方案

洞身开挖时，首先根据设计提供的参数和超前地质预报确定的围岩级别，确定超前支护类型，并选择合适的开挖方式。

IIA级围岩采用全断面法开挖，ⅢA、IIIB级围岩采用上下台阶法开挖，IIIC、IVA1、IVA2、IVB1、IVB2级围岩采用上下台阶预留核心土法开挖，IVC1、IVC2、V级围岩地段采用CRD法开挖。

施工时，严格按爆破设计进行打眼、装药及爆破作业，爆破后及时进行初期支护，二次衬砌一般应在初期支护变形基本稳定后再施作，根据不同的围岩情况确定滞后开挖工作面的距离；对于流变特性明显、洞口浅埋、突砂等不良地质地段、围岩类别变化段等地段，衬砌必须紧跟。

1、超前支护

本隧道采用的超前施工措施有超前管棚、超前小导管，超前锚杆。

1.1、超前管棚

洞口长管棚设置在较差的Ⅴ级围岩洞口浅埋地段，采用外径为108mm、壁厚9mm热轧无缝钢管制作，连接点要求错开。

环向间距40cm，注浆采用水泥浆；定位和导向采用C30钢筋砼套拱，套拱要求在明洞外轮廓线以外施作。

要求在长管棚施工完成后，在其保护下再进洞。

a、管棚制作：

φ108大管棚采用热扎无缝钢管，按设计要求制作成型。

b、管棚定位

按设计要求布好定位并设置仰角。

为保证大管棚的施工质量，施工前先试钻2个试验孔，找出岩层特性，同时进行注浆和砂浆填充试验，通过试验调整施工组织。

c、钻孔及管棚打设

钻孔采用钻孔台车钻孔，钻孔时根据地质条件及断层的破碎情况采用不同的钻进速度，以防止坍孔、卡钻、缩孔。

钻孔过程中用测斜仪测量钻孔斜度保证钢管的正确施工方向。

质量控制标准

（1）钢管进场时，必须按批抽取试件作力学性能（屈服强度、抗拉强度和伸长率）和工艺性能（冷弯）试验，其质量必须符合现行国家标准的规定和设计要求。

（2）管棚所用钢管的品种、级别、规格和数量必须符合设计要求。

管棚施工工艺见图“管棚施工工艺框图”

1.2、超前小导管

超前小导管采用外径为42mm、壁厚3.5mm热轧无缝钢管，钢管前端呈尖锥状，尾部焊上φ8加劲箍，管壁四周钻10mm压浆孔，但尾部有1m不设压浆孔。

超前小导管施工时，钢管与衬砌中线平行以5～20°仰角打入拱部围岩。

钢管环向间距40cm.。

每打完一排钢管注浆后，开挖拱部及第一次喷射混凝土、架设拱架、初期支护完成后，隔2榀拱架再打另一排钢管，超前小导管保持1.0m以上的搭接长度。

超前小导管注浆采用水泥浆液，注浆参数（可据现场实际情况调整）：

水泥浆水灰比：

0.8：

1；注浆压力：

0.5～1.0Mpa。

小导管施工步骤为：

a、沿开挖面周边布置注浆眼。

b、按布置的注浆眼位置钻眼，眼深按设计，将压浆管顶入岩层。

c、孔口止浆封堵。

导管打入后用塑胶泥封堵孔口导管与孔壁间隙，并在导管附近及工作面喷砼，以防工作面上岩土坍塌，同时作为注浆止浆岩墙。

d、压注浆液。

注浆压力控制在0.5～1.0Mpa，注浆达到设计注浆量和注浆压力时可结束注浆。

注浆过程中随时观察注浆压力，分析注浆情况，防止堵塞、跑浆，做好注浆记录，以便分析注浆效果。

小导管施工应符合以下要求

a、前后两排小导管搭接长度不小于1.5m。

b、小导管采用钻孔布设时，钻孔深度大于导管长度，采用锤击或钻机顶入时，插入长度不小于管长的90%。

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