挑顶方案.docx
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挑顶方案
保上隧道横洞
进正洞交叉口挑顶方案
1.编制依据和范围
1.1编制依据
1、中铁第二勘察设计院保上隧道施工图及配套施工参考、标准图。
2、《新建时速200～250公里客运专线铁路设计暂行规定》（铁建设[2005]140号）；
3、《客运专线铁路隧道施工技术指南》（TZ214-2005）；
4、《铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南》（TZ231-2007）；
5、《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）；
6、《隧道岩土力学计算》、《隧道结构力学计算》等参考书籍；
7、实施性施工组织设计及地质超前预报报告；
8、本集团公司拥有的科技成果、工法成果、管理水平、现有的技术装备力量和多年积累的铁路隧道施工经
1.2.编制范围
保上隧道横洞与正洞交叉段挑顶施工。
1.3.质量目标
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%。
杜绝重大及以上工程质量事故。
1.4.安全生产目标
杜绝责任安全一般A类及以上事故；
杜绝责任职工死亡事故；
杜绝责任火灾爆炸事故。
1.5.环保目标
符合国家和所在地环保法律﹑法规要求，把工程建设和施工对环境的不利影响减至最低限度，确保铁路沿线景观不受破坏，地表水和地下水质不受污染，做到环保设施与工程建设“同时设计﹑同时施工﹑同时投入使用”。
2.工程概况
2.1.工程简介
保上隧道横洞变更后洞身长758.5m，与正线相交于DK402+700,正洞负责施工里程段为DK401+600～DK404+700，共3100m，其中进口方向拟施工1100m，出口方向2000m。
相交点DK402+700内轨顶高程1024.1，HDK0+000处坑底面高程=1022.6。
2.2.地形地貌
隧道施工区域内地形起伏较大，地面高程1096～1461m，相对高差大于100m，隧道最大埋深352m，洞身最小埋深约56m；局部地面横坡陡峻，自然坡度20°～50°，局部较陡，坡面植被发育，为封山育林区。
横向冲沟发育，可溶岩基岩多裸露，非可溶岩基岩零星分布，为多民族居住区，以苗、瑶、壮族为主，横洞口无公路相通，交通极不方便。
2.3.地层岩性
隧道通过的地层岩性有第四系全新统坡残积（Q4dl+el）粉质黏土、红黏土、角砾土、碎石土。
下伏基岩三叠系下统罗楼组（T1l）泥岩、砂岩、页岩偶夹灰岩透镜体，二叠系下统（P1）灰岩，石炭系（C1+2+3）灰岩、白云岩、白云质灰岩夹硅质岩，泥盆系上统榴江组（D3l+w）灰岩、白云岩偶夹硅质岩、页岩，中统东岗岭组（D2d）灰岩夹白云岩、硅质岩、泥质灰岩，坡折落组（D2p）灰岩夹硅质岩；下统芭蕉箐组（D1b）白云岩、泥质灰岩夹硅质岩、钙质泥岩；坡脚组（D1p）泥质砂岩夹页岩；寒武系上统博菜田组（∈3b）白云质灰岩、泥质条带灰岩夹泥质粉砂岩；断层角砾（Fbr）。
2.4.地质构造
测区在大地构造上处于南岭纬向构造体系的西端，黔桂经向构造带的西南端，构造复杂，洞身主要为灰岩、砂岩、页岩、泥质灰岩夹硅质岩、泥质灰岩夹页岩、泥岩、泥质条带灰岩夹泥质粉砂岩。
2.5、水文地质
（1）地表水
隧址区地表水不甚发育，主要河流为西洋河，长年有水，水量较丰，地表水对混凝土结构无侵蚀性。
（2）地下水
地下水为第四系覆盖层孔隙潜水及基岩裂隙水。
冲洪积层中含有较丰富的孔隙潜水，坡残积层中富水性中等，水位埋深较高，区内仅在甲拿村出露一泉点，其它地段未见地下水天然露头。
据定测水样（2009-云桂水WD-297、399、400、401、404）试验结果显示，水质类型属HCO3--Ca2+.Na2+、HCO3--Ca2+、HCO3-.SO42--Ca2+.Mg2+型水，水质无侵蚀性，但有两组水样（2009-云桂水Y-253、352），水质类型属HCO3--Ca2+.Mg2+、HCO3--Na+.Ca2+，根据《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》（铁建设〔2005〕157号及〔2007〕140号）判定，在环境作用类别为化学侵蚀环境及氯盐环境时，水中pH值、侵蚀性CO2对混凝土结构侵蚀等级为H1，主要分布于岩溶较为发育的P1、D2d地层中，隧道洞身通过两地层里程范围为DK398+340～DK400+020、DK400+020～DK403+300。
D2p、D1p局部含炭质页岩。
（3）隧道涌水量预测
本次推荐隧道正常涌水量为：
正常涌水量Q正=2.5×104（m3/d），洪水期涌水量Q洪=15.1×104（m3/d）。
分段涌水量如表3所示：
表3分段涌水量
段落
涌水量（m3/d）
DK400+650～DK402+920
8710
DK402+920～DK405+050
6791
DK405+050～DK407+080
3238
3、施工方案及程序
3.1施工方案
根据保上隧道风险评估纵断面图，横洞与正洞交叉口位置（DK402+700）围岩等级为Ⅲ级，以硅质岩夹砂岩、泥岩为主；拟对正洞DK402+686～706按Ⅳ级B型复合进行开挖支护，加强支护采用I20b型钢钢架，间距1m。
横洞施工至与正洞交界后，以圆曲线形式开挖爬坡导洞，爬坡导洞转体进入正洞，同时上坡开挖至正洞拱顶高程，并继续沿相同方向掘进一定距离；形成作业空间后，转向相反方向施工，扩挖临时支护达到正洞标准断面。
横洞进入正洞平面关系见图1，施工程序详见表1。
图1导洞进入正洞平面图
表1横洞与正洞相交处施工程序表
施工顺序
示意图
说明
1
Ⅰ
Ⅰ
正面图
正洞
导坑
爬坡
横洞拱顶
1、横洞掘进至正洞开挖轮廓线后，在交叉口处施作加强支护及斜交口处支撑架。
按确定的曲线半径测设中线。
2、向南宁方向开挖一处爬坡导坑。
3、爬坡导坑断面支护视围岩情况可进行调整。
4、交叉段横洞及时施做二次衬砌。
2
Ⅰ－Ⅰ（爬坡导坑纵断面）图
爬坡导坑
横洞
正洞拱顶
1、按导洞断面，斜向上挑顶开挖至正洞拱顶。
2、开挖爬坡道，直至爬坡道拱顶标高达到正洞拱顶标高。
3、爬坡导坑支护参数按照Ⅲ级围岩错车道支护参数。
3
1、开挖到爬坡到坑顶和正洞顶位于同一高程后，继续向该方向（南宁方向）按Ⅳ级围岩开挖方法、支护参数施工上部弧行导坑，施工10米后，喷砼封闭掌子面。
4
导坑
爬坡
上弧
导坑
锁脚
锚杆
锁脚
锚杆
1、然后调头按正洞Ⅳ级围岩施工方案开挖上台阶，施工至DK402+690,每循环开挖过程中仅对有影响的导洞初期支护拆除，每开挖1m，架一榀钢架，相应完善其他支护。
2、施工中可根据需要开挖一段距离后，暂停该方向（南宁方向）开挖，并喷射砼封闭掌子面，再回头按正常工序进行正洞昆明方向的开挖及初期支护。
5
按照台阶法进行正洞施工。
3.1.1施工步骤
⑴根据横洞与正洞相交角度，HDK0+007～HDK0+016.5段支护参数按照双车道Ⅳ级锚喷衬砌断面施工，支护参数参考云桂隧参13-23，喷C25混凝土20cm，拱墙设置Φ22砂浆锚杆，L=3m，间距1.2m*1.2m，拱墙设置φ6钢筋网片，间距25cm*25cm，钢架从横洞大里程往小里程首先安装3榀正常尺寸I16钢架，再安装I20b异型钢架7榀，详细见图6，完成由垂直于横洞中线到平行于正洞中线的过渡。
开挖断面在Ⅳ级锚喷衬砌断面基础上预留25cm的二次衬砌。
⑵横洞与正洞交叉口段架立I20b钢架三榀，三榀钢架焊接在一起，保证相交地段三维受力状态围岩的稳定。
在此型钢钢架上焊接I20b型钢横梁，并在横梁两端螺栓连接I20b型钢立柱，为正洞钢架提供落脚平台，见图3所示。
以后在此处安装正洞钢架时，用I20b型钢斜梁代替正洞的B钢架，见图2所示。
⑶横洞进入正洞内的导洞施工
①导洞设计净宽7.5m，详细结构尺寸见图4。
支护参数为：
Φ22锚杆，长度2.5m，间距1.2×1.2m，梅花型布置；φ6钢筋网，网格间距25cm×25cm；喷射C20砼，厚度12cm。
支护施工中要严格按施工指南操作，导洞内施工平台利用隧道开挖弃碴铺垫成小平台，若施工时作业面高度过高，可配合简易台架施工。
施工过程中可利用炮碴铺垫平台。
②爬坡道的坡度设计，坡率设计为0.232，坡长18.3m，圆曲线半径11.4m，横洞施工截至里程为HDK0+006.9,可根据围岩情况及机械施工需要进行调整，以加快爬坡导坑施工进度，减少不安全因素为原则。
③完成爬坡后，按照线路设计坡度向南宁方向开挖至DK402+686后按原设计的Ⅲ级围岩开挖方法、支护参数继续进行上台阶掘进，施工10米后，喷砼封闭南宁方向掌子面，反向向昆明方向开挖正洞。
④反向开挖支护
反向开挖时，DK402+690～DK402+701按正洞Ⅳ级围岩开挖支护，先开挖顶部，再开挖两侧，开挖时仅对有影响的导洞钢架进行拆除，按正洞设计要求间距进行钢架施工，相应完善其他支护。
开挖分部见图5。
⑤正洞落底后要及时进行正洞仰拱施工，以便初期支护与仰拱尽早成环，确保施工安全。
图3交叉口门架图
图4爬坡导洞断面图
图5进入正洞开挖断面图
图6交叉口加强支护
（4）正洞加强措施：
正洞DK402+686～DK402+706原设计为Ⅲ级围岩，为保证该段三维受力稳定，采用Ⅳ级围岩B型复合式衬砌断面（云桂隧参04-11），钢架为I20b，间距1m/榀，25cm厚C25纤维喷射砼，拱墙设置φ6钢筋网片，网格间距20cm*20cm，锚杆长度3.5m，拱部为Φ25中空锚杆，边墙Φ22砂浆锚杆，间距1.2m*1.0m，二次衬砌为C35钢筋混凝土，厚45cm。
3.1.2施工要点
正洞与横洞相交地段处于复杂的三维受力状态，为保证正洞安全挑顶施工的完成，正洞初期支护必须座落于一个牢固的落脚平台，同时应加强该段正洞初期支护的锁脚锚杆施工，防止拱架下沉。
⑴交叉处加强环设置
由于正洞开挖断面较大，为确保扩顶段正洞施工安全，在横洞与正洞交接处设置一加强环，加强环由3榀Ⅰ20b型钢钢架组成，钢架间采用φ22钢筋连接，喷28cm厚C25混凝土覆盖钢架。
⑵设置托梁，为正洞拱架提供落脚平台
在正洞与横洞拱顶交界里程处，沿正洞方向设置拱顶纵向托梁，托梁采用Ⅰ20b型钢，牢固焊接于横洞钢架拱顶，托梁与横洞钢架间空隙设置Ⅰ20b型钢竖向立柱，立柱应与正洞拱架位置相对应，牢固焊接并喷射C25砼回填密实。
⑶加密设置正洞初期支护锁脚锚杆，每榀钢架单侧不少于4根锁脚锚管，锚管长4.0m，注水泥砂浆，锁脚锚管与钢架牢固焊接，防止拱架下沉。
4、劳动组织
4.1工料机配置
施工人员应结合施工方案、机械、人员组合、工期要求合理配置。
挑顶作业人员配备表
负责人
1人
技术主管
1人
专兼职安全员
1人
技术、质检、测量、试验人员
4～5人
工班长
3人
开挖作业人员
20人
钢架、钢筋网及锚杆施工
10
喷射混凝土作业
14
5、设备机具配置
主要施工机械设备配置表
挖掘机
1台
装载机
1台
风钻
10台
湿喷机
2台
出碴车
3台
钢架冷弯机
1台
电焊机
2台
6、材料要求
原材料经检验合格后方可使用。
7、质量控制及检验
7.1质量控制
7.1.1进洞挑顶施工质量控制要点主要是控制隧道开挖断面及钢架加工制作及安装两个方面。
①隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求.
②制作钢架所用型钢进场检验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）工艺性能（冷弯）试验，其质量必须符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB700）、《热扎普通工字钢》（YB（T）56）等的规定和设计要求。
检验数量：
以同牌号、同炉罐号、同规格、同交货状态的型钢，每60t为一批，不足60t应按一批计。
每批抽检一次。
③制作钢架的钢材品种和规格必须符合设计要求。
④型钢钢架的弯制应符合设计要求。
钢架的结构尺寸应符合设计要求，并报监理工程师复检确认。
⑤钢架安装不得侵入二次衬砌断面，底部不得有虚碴，相邻钢架及各节钢架间的连接应符合设计要求。
钢架的混凝土保护层厚度不得小于3cm。
表面覆盖层厚度不得小于3cm。
⑥沿钢架外缘每隔2m应用钢楔或混凝土预制块与初喷层顶紧，钢架与初喷层间的间隙应采用喷射混凝土喷填密实。
7.2质量检验
7.2.1隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求，并报监理工程师按照有关文件规定复检。
检验数量：
每一开挖循环检查一次。
检验方法：
采用全站仪、水准仪测量。
7.2.2隧道开挖应严格控制欠挖。
拱脚和墙脚以上１ｍ内断面严禁欠挖，并报监理工程师复检确认。
检验数量：
每一开挖循环检查一次。
检验方法：
施工单位采用自动断面仪测量等仪器测量周边轮廓断面，绘断面图与设计断面核对；监理工程师见证测量，现场核对开挖断面。
7.2.3钢筋、型钢等原材料应平直、无损伤，表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀。
检验数量：
全部检查，并报监理工程师见证确认。
检验方法：
观察。
钢架制作应符合下列规定：
①采用型钢弯制钢架时，分节长度应根据设计尺寸及所采用的开挖方法确定，各节长度不应大于4；
②钢架节点焊接长度应大于4cm，且对称焊接；
③钢架周边拼装允许偏差为±3cm，平面翘曲应小于2cm。
检验数量：
每榀钢架检查一次，并报监理工程师复检确认。
检验方法：
观察、尺量。
钢架安装允许偏差的检验应符合下表的规定：
钢架安装允许偏差
序号
项目
允许偏差
1
间距
±100mm
2
横向
±50mm
3
高程
±50mm
4
垂直度
±2o
5
保护层和表面覆盖层厚度
-5mm
检验数量：
每榀钢架检查一次，并报监理工程师复检确认。
检验方法：
测量、尺量。
8、安全及环保要求
8.1安全要求
⑴根据地质预报材料核对地质情况，如地质情况与设计不符则及时调整施工方案。
⑵坚持“短进尺、强支护、勤量测、早封闭”的原则。
⑶正洞横洞相交段施工时应及时设置监控量测点，加强监控量测，如发现异常，应立即采取加固措施。
⑷机械开挖时，为防止挖掘机等大型机械对已支护好钢架进行碰撞，造成钢架损坏，开挖时，指派专人对开挖作业进行指挥，严格限制机械作业界限，以防止碰撞钢架。
⑸爆破作业时所有人员应撤至不受有害气体、振动及飞石伤害的安全地点。
安全地点与爆破工作的距离不应小于200m。
⑹构件支撑的立柱不得置于虚碴和松动围岩黄土上。
在软弱围岩地段，立柱底面需加设垫板或垫梁。
⑺钢架的安装作业时，作业人员之间须协调动作，在本排钢架未安装完毕，并与相邻的钢架和锚杆连接稳妥之前，不得擅自取消临时支撑。
⑻钢架每一循环安装作业时，中途不得停止，要一气呵成，交接班在工作面进行，使支护快速形成，并及时喷护，以便围岩开挖面尽早形成封闭对围岩变形起到一定的约束作用，减少不安全事故的发生。
⑼交叉口段横洞衬砌应及早施作，挡头板沿正洞线路方向安设。
⑽横洞与正洞掌子面施工时，设专人值班，随时观察围岩及支护状态的的稳定性。
⑾作业人员应佩戴安全帽，穿防滑鞋，严禁酒后上岗。
⑿制定挑顶施工的安全应急预案，做好应急材料、物资的储备。
8.2环保要求
⑴施工中应加强通风，保持洞内空气质量。
⑵弃碴时要由专人指挥、堆放整齐、边坡平整，弃碴场按设计设置挡墙。
施工过程中杜绝随意倾倒弃碴和弃土。
施工完毕后，对弃碴场及时平整，并做好绿化、防护，避免水土流失。
⑶便道及施工现场要注意撒水防尘，减少对周围环境的破坏
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