郑家塔隧道进口施工专项方案最终版.docx
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郑家塔隧道进口施工专项方案最终版
目录
一、编制原则及依据-2-
二、工程概况-3-
四、施工组织-4-
五、既有线现状调查-6-
六、施工方案-6-
七、既有线隧道监测方案-17-
八、施工安全生产保证体系及措施-18-
九、郑家塔隧道临近既有线施工安全专项防护措施-22-
郑家塔隧道进口施工专项方案
一、编制原则及依据
1、编制依据
1.1招投标文件及实施性施工组织设计文件等;
1.2采用的标准、技术指南等;
1.3铁道第三勘察设计院的设计文件及技术交底等;
1.4现行的《铁路隧道施工技术指南》、《铁路隧道工程质量验收评定标准》的有关规范、规定等;
1.5《爆破安全规程》(GB6722-2003)等;
1.6现场调查的有关资料。
2、编制原则
2.1认真执行国家、铁道部等颁布的有关法令、法规、办法等。
2.2严格执行现行铁路工程施工及验收规范、质量检验评定标准。
2.3在仔细踏勘工程实地、认真研究有关规定的基础上充分考虑本工程的特点、场地、交通、水文、料源、水电供应、气候等实际情况。
2.4施工组织机构的建立立足专业化,选配有实践经验的管理人员和有技术专长的技术人员组成强有力的施工组织机构,形成施工组织管理的核心层,全面负责工程安全、质量、进度、保证人力、物力、财力的合理分配,确保工程能顺利的进行。
2.5在机械设备及检测仪器配置方面立足高效的机械化作业及现代化的检测手段,为保证质量、工期提供强有力的设备和检测保证。
2.6在工期安排上,充分考虑各部工程的施工工期,立足于合理化,仔细分析、精心安排各项工程施工顺序,避免不合理的安排造成的施工干扰及窝工。
2.7在安全保证措施的方面,立足全面性、可靠性及可操作性,建立安全岗位责任制。
二、工程概况
1、概况
新建兴县至保德地方铁路工程瓦塘至冯家川段,位于山西省吕梁市兴县、忻州市保德县境内。
标段内郑家塔隧道位于山西省吕梁市兴县瓦塘镇境内,隧道区域内交通较为便利。
隧道进口段与魏瓦联络线瓦塘2号隧道出口邻近,两隧道最小线间距20.56m,暗洞最小线间距24.4m,两隧道最小的净距为16m。
郑家塔隧道设计为双线隧道,隧道洞身最大埋深约为79.72m,最小埋深为1.5m。
图1郑家塔隧道与瓦塘2#隧道洞口关系图
2、地质及水文地质
(1)地质条件较差
标段内郑家塔隧道设计围岩级别为Ⅴ级,围岩等级低,地质复杂。
主要地质为:
砂岩、泥岩、卵石土、新黄土。
隧道DK0+168~DK0+198、DK0+500~DK0+530、DK0+800~DK0+830浅埋段,DK0+695~DK0+725段偏压,地质条件较差。
(2)不良地质及特殊岩土
郑家塔隧道区覆盖上更新统新黄土,具湿陷性,综合判定该场地为自重湿陷性场地。
隧道进口至DK0+220段泥岩为膨胀岩。
隧道开挖后土体膨胀极易造成失稳,具体表现在收敛急剧扩展、拱顶下沉加大,甚至坍塌等。
(3)水文地质
勘察深度范围内未发现地下水。
三、工期安排
郑家塔隧道进口施工计划于2014年7月1日开工,2015年4月20日完工,总工期10个月。
四、施工组织
1、组织机构
为了加强项目管理、全面履行合同、控制建设投资,确保工程建设工期、质量、安全、和环境保护目标的全面实现,设有中铁十四局集团有限公司兴保铁路工程Ⅱ标段项目经理部。
项目经理部设项目经理、书记、总工程师、项目副经理等领导层;设置工程管理部、计划部、财务部、安全质量部、物资设备部、环保征迁部、中心试验室等七个职能部门,项目经理部将邀请局内外专家组成专家顾问组对本项目的施工技术进行咨询和指导。
项目部部下设三个架子队,每个架子队配置队长、技术负责人、安全质量负责人、试验负责人和测量负责人等,
项目部施工管理组织机构框图见下图:
图2兴保铁路工程二标段项目经理部组织机构框图
2、劳动力安排
本隧道设置一个隧道专业施工队,下设7个工班,具体劳动力安排见表1。
表1劳动力安排表
序号
工班名称
劳力
承担任务
1
开挖工班
15
负责洞身开挖及锚杆、小导管、管棚钻眼安装,配合挖掘机扒碴,修整壁面,清理仰拱基底及工作面钻孔爆破工作。
2
风水电保障工班
4
负责洞内外水电的保障维修与检查、洞内排水工作。
3
支护工班
20
铺设钢筋网、安装钢架、喷射砼施工。
4
运输工班
8
出碴、卸碴、配合挖掘机或装载机装碴以及材料运输。
5
测量工班
3
负责开挖炮眼的布置、净空检查、围岩量测。
6
衬砌工班
15
负责防水层的铺设、衬砌台车定位、砼浇筑、台车整修、砼养护。
7
安全员
2
负责洞内外安全及既有线施工安全。
3、机械设备配置
机械设备配套从本标段隧道工程特点出发,本着既要与施工方法相匹配,又能满足施工需要的原则,结合质量工期要求,做到既先进、又经济,合理配备。
同时,还充分考虑设备的完好率和出勤率,拟投入本标段隧道施工的主要机械设备见表2。
表2隧道主要施工机械设备配置表
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
1
挖掘机
PC200
台
1
8
砼湿喷机
TK-961
台
1
2
装载机
ZL50C
台
1
9
注浆机
CZT30-C
台
1
3
风动凿岩机
YT-28
台
15
10
自卸汽车
15T
台
4
4
衬砌台车
台
1
11
砼振动棒
插入式
台
6
5
简易架子台车
自制简易
台
1
12
空压机
12M3
台
3
6
砼输送车
12M3
台
3
13
发电机
300KW
台
1
7
砼输送泵
60M3
台
1
14
砼搅拌站
60
站
1
五、既有线现状调查
郑家塔隧道与既有线瓦塘2#隧道平面关系详见图3
图3郑家塔隧道与瓦塘2#隧道平面关系示意图
施工前对隧道周边及沿线进行全面调查,调查水文地质情况,交通条件,电力供应情况,既有线施工情况,既有隧道情况等并形成调查报告。
隧道开挖同时对临近隧道表面的裂纹进行量测,观察修补后的裂纹是否有发展,以便制定更加周密的防护措施。
在爆破前后,对既有隧道进行观测描述、记录,对比爆破前后的地震破坏情况,量测隧道既有已处理过的裂纹的宽度变化等,描述、记录方法有文字叙述、画图、照相、录像等。
施工期间派人每天对既有隧道进行检查,并做好文字记录,如有异常及时按规定向有关部门汇报。
六、施工方案
1施工准备
1.1征地拆迁
(1)此段的征地已完成
(2)对全段三电、地下管线进行调查,提出明确的迁改方案,并编制预算,为与产权单位谈判创造条件。
三电及地下管线迁改纳入站前工程具体实施。
1.3线路桩复测
对现场的控制桩进行复测,形成复测报告。
复测中发现问题及时反馈修正。
2、洞口边仰坡开挖
通过对现场开挖线的放线,郑家塔隧道进口的洞门边仰坡开挖对既有的瓦塘2#隧道影响较大(关系图见图4),可能危及既有线隧道的安全,因此郑家塔隧道进口边仰坡考虑暂不刷坡。
图4郑家塔隧道边仰坡刷坡线与瓦塘2#隧道的关系图
3、隧道洞口段施工
郑家塔隧道进口采用新奥法施工。
根据施工设计图纸,隧道进口为强风化砂岩和强风化泥岩,为Ⅴ级围岩,地质条件较差,采用三台阶七步临时横撑法开挖。
3.1地表水拦截和预加固
洞口段施工时应避开雨季,洞口开挖前,为截排洞顶仰坡外冲沟内地表水,使仰坡不受冲刷,隧道进口在洞顶开挖线外10m设一道截水天沟;以拦截地表水。
采用钢筋混凝土结构,底部用三七灰土换填。
确保开挖面不积水、不渗水、排水顺畅。
对于围岩稳定性差、滑坡、浅埋或偏压地段应先采取预加固措施进行加固处理。
3.2边、仰坡防护
洞口临时边仰坡采用喷锚网防护,设计支护参数:
HPBФ8钢筋、网格间距25cm×25cm,HRBΦ22普通砂浆锚杆、长3.0m,间距1.5m×1.5m、梅花形布置,喷射砼厚度15cm。
施工过程中在洞顶及洞内设置监测点,及时反馈边坡稳定信息,根据反馈信息,必要时加强边坡支护措施。
3.3明洞
隧道进口DK0+158-DK0+168段明洞,采用明挖法施工。
洞口施工前清除山体上方危石,采用人工手持风镐配合小型挖掘机自上而下分层开挖,尽量减少对围岩的扰动,对于隧道进口DK0+158-168泥岩段如需爆破开挖应采用控制爆破法,遵循多打眼少装药的原则进行施工。
拱墙主体浇筑由暗洞向外施作,采用液压整体模板台车泵送混凝土一次浇筑成型。
拱圈按断面要求制作定型挡头板、外模和骨架,并采取防止走模的措施。
明洞衬砌完成后,及时按设计施作3cm厚M10外贴式砂浆防水层及边墙底设置3cm厚M10砂浆垫层。
防水层从上而下环向敷设,采用热熔双缝焊接,向隧道内延伸不少于2m,与暗洞防水板连接良好。
拱圈砼达到设计强度、拱墙背防水层施作完成后,对称、均匀进行拱背土石方回填。
3.4洞门
根据洞口地形、地质条件,按“早进洞,晚出洞”的原则,进口里程DK0+158,洞门采用直切式洞门。
隧道在进洞施工正常后,尽早安排洞门衬砌混凝土施工,混凝土达到设计强度后,按设计对称分层回填密实。
施工过程中确保防水层不被破坏。
当回填完成后,及时进行洞口及洞顶的绿化和防护工作,避免雨水冲刷,洞门力争在雨季前完成,以增强洞口稳定。
洞口段施工工艺见图5
施工准备
边、仰坡测量放样
洞口段衬砌
开挖进洞
洞口超前支护
边、仰坡开挖及防护
地表加固
洞口坡面处理
洞顶截水天沟施工
边坡位置复核
图5洞口段施工工艺流程图
3.5洞口段超前支护
根据设计和围岩情况,在暗洞进出口里程外环形开挖,并根据隧道仰坡情况设置钢拱架导向墙。
全断面设置I20a钢架,间距0.5m。
为了保证导向墙段的净空尺寸、防止拱顶下沉及侧墙收敛而侵入净空,施工时拱架尺寸应较设计断面适当放大,并与导向管焊接牢固后,浇筑混凝土形成套拱。
在套拱混凝土强度到达规定要求时,打设大管棚。
超前支护完成后按相应围岩暗洞开挖方法在套拱底开挖进入暗洞,开挖采用人工开挖风镐辅助的方式进行,开挖完成后进行暗洞超前支护。
洞口段超前支护设计参数:
隧道进口拱部设Φ108大管棚,采用热轧无缝钢管,长度为30m,壁厚6mm,环向间距40cm,外插角1°~3°。
隧道暗洞超前小导管,长度为3.5m,壁厚3.5mm,环向间距40cm,外插角10°~15°。
4、洞身施工方案
4.1隧道开挖
隧道开挖按照新奥法原理施工,对于V级围岩,严格按照“早预报、管超前、短进尺、强支护、快封闭、勤量测,步步为营,稳步前进”的原则,同时保证仰拱离掌子面的距离为35m,二衬离掌子面的距离70m;施工则由人工配合机械开挖进行开挖,稳扎稳打。
围岩开挖方法见表3、开挖示意图见图6,三台阶设置临时支撑施工工艺见图7
表3郑家塔隧道开挖方案表
围岩级别
里程
开挖方法
机械配合
正洞Ⅴ级
DK0+168~DK0+220
三台阶法(设置临时横撑法)
风镐配合机械开挖,控制爆破法开挖
图6三台临时橫撑开挖示意图
图7三台阶临时橫撑施工工艺流程
施工方法:
①上部弧形导坑开挖:
在拱部超前支护后进行,环向开挖上部弧形导坑,开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定,最大不得超过1榀钢架间距,开挖后立即初喷4cm混凝土上台阶开挖矢跨比应大于0.3,开挖后及时进行架设钢拱架、锚杆、网系统支护,在钢架拱脚以上30cm高度处,紧贴钢架两侧边沿按下倾角45°打设锁脚锚管,锁脚锚管与钢架牢固焊接,复喷混凝土至设计厚度。
②左右侧中台阶开挖:
开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定,最大不得超过2榀钢架间距,开挖高度一般为3~3.5m,左、右侧台阶错开2~3m,开挖后立即初喷4cm混凝土,及时进行施工接长钢架、锚杆、网、喷射混凝土系统支护在钢架拱脚以上30cm高度处,紧贴钢架两侧边沿按下倾角45°打设锁脚锚管,锁脚锚管与钢架牢固焊接,复喷混凝土至设计厚度。
③左、右侧下台阶开挖:
开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定,最大不得超过2榀钢架间距,开挖高度一般为3~3.5m,左、右侧台阶错开2~3m,开挖后立即初喷4cm混凝土,及时进行施工接长钢架、锚杆、网、喷射混凝土系统支护在钢架拱脚以上30cm高度处,紧贴钢架两侧边沿按下倾角45°设锁脚锚管,锁脚锚管与钢架牢固焊接,复喷混凝土至设计厚度。
④隧底开挖:
每循环开挖长度宜为2~3m,开挖后及时施做仰拱初期支护,完成两个隧底开挖,支护循环后,及时施做仰拱和仰拱填充,仰拱分段长度宜为3m。
4.2、洞身爆破专项方案
隧道进口地表较复杂,且与魏瓦联络线瓦塘2#隧道出口邻近,两隧道最小线间距20.56m,暗洞最小线间距24.4m.
隧道进口至DK0+220段洞顶洞身为强风化砂岩,洞底为强风化泥岩,需爆破开挖。
根据地质特性,施工中采取“短进尺、控制爆破、强支护、早封闭”的开挖原则。
施工方法及步骤见三台阶临时橫撑法。
4.2.1 爆破设计原则
(1)、洞内采取微震爆破技术开挖,微震爆破作业段最大一段允许装药量:
Qmax=R3×(Vkp/K)3/a
式中:
Qmax——最大一段爆破药量,kg;
Vkp——安全速度,cm/s;取Vkp=3.5cm/s;
R——爆破安全距离,m;
K——地形、地质影响系数;
a——衰减系数。
K、a值是针对隧道的具体情况,在多次试爆的基础上进行回归分析后确定。
根据爆破物距爆心的安全距离要求,并由此推出每段的最大装药量。
表4爆区不同岩性的K、a值
岩性
K
a
坚硬岩石
50-150
1.3-1.5
中硬岩石
150-250
1.5-1.8
软岩石
250-350
1.8-2.0
(2)、采用三台阶七部开挖,以创造多临空面条件,每部分又分多段位起爆,控制爆破规模和循环进尺,以达到控制质点振动速度的目的。
(3)、炮眼施工时,控制单眼装药量,使有限的装药量均匀地分布在被爆破体中采用非电毫秒不对称起爆网路降低隧道爆破的地震动强度。
(4)、上部掏槽眼位尽量布置在开挖部位的底部,以加大爆源至拱顶的距离,减小掏槽爆破对高压电塔的震动影响。
(5)、拱部开挖断面周边眼采用间隔装药。
4.2.2 减小爆破振动强度的方法
光面爆破与普通爆破法相比可以收到保护围岩、减小爆破振动的效果,质点振速可大大减小。
此外,采用低爆速炸药、采用光面爆破、多段非电毫秒不对称起爆网络技术等综合减振措施,以减轻爆破振动。
4.2.3 爆破确保施工安全的方法
爆破是先引爆掏槽眼,产生临空面,随后引爆掘进眼、辅助眼及周边眼时产生的振动被减弱,对围岩产生的扰动小,增加隧道施工安全系数。
下部的开挖是在上部爆破开挖后及初期支护施工完毕的前提下施工的,上部初期支护的钢拱架拱脚是支撑在下部开挖面岩石的顶面,若下部全部爆破施工,势必将造成上部钢拱架拱脚同时悬空,且振动较大,对整个隧道施工安全构成威胁。
施工中下部先行一侧采用先光面爆破、不对称开挖的开挖方法施工,后行一侧采用光面爆破的开挖方法施工,避免上部钢拱架底部同时悬空,下部的钢拱架能及时接上,及时喷射混凝土封闭岩面和钢拱架,整个支护体系及时封闭。
确保开挖稳定,有利于控制隧道超欠挖。
4.2.4 钻爆参数的选择
微震爆破作业段最大一段允许装药量:
Qmax=R3×(Vkp/K)3/a=6.8kg
Vkp——安全速度,cm/s;取Vkp=3.5cm/s;
R——爆破安全距离,取16m;
K—250;
a—2。
采用楔形掏槽,直眼浅孔爆破,眼孔直径为Ф42mm,药卷直径为周边眼φ32*200药卷,采用间隔装药;其余炮眼采用连续装药。
起爆采用非电毫秒雷管一次起爆。
爆破参数的确定采用理论计算方法、工程类比法与现场试爆相结合,在保证爆破振动速度符合安全规定的前提下,提高隧道开挖成型质量和施工进度。
光面爆破和预裂爆破参数应通过试验确定。
当无试验条件,参数可参照下表选用。
表5光面爆破参数
岩石类型
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
0.30-0.35
硬岩
40-55
50-60
0.8-0.85
0.20-0.30
软质岩
30-45
45-60
0.75-0.8
0.07-0.12
4.2.5、 炮眼布置图
表6V级加强围岩钻爆参数表
炮眼名称
非电毫秒雷管
眼深(m)
每孔药卷数
每段药量
备注
段
个
上
台
阶
辅助掏槽眼
1
2
0.6
2
0.78
开挖断面积:
37.7m2炸药总耗量:
21.7kg单位炸药消量0.96kg/m3每循环进尺:
0.6m
掏槽眼
3
4
1.7
4
3.12
掘进眼
5
4
0.8
2
1.56
掘进眼
7
6
0.8
1
1.17
掘进眼
9
17
0.8
1
3.32
辅助眼
11
19
0.7
1
3.71
底眼
13
10
1
2
3.90
周边眼
15
43
0.6
0.5
4.19
中
台
阶
掘进眼
1
10
1.5
3
5.85
开挖断面积:
36.9m2炸药总耗量:
40.2kg单位炸药消量0.91kg/m3每循环进尺:
1.2m
掘进眼
3
10
1.5
3
5.85
掘进眼
5
10
1.5
3
5.85
掘进眼
7
4
1.5
3
2.34
掘进眼
9
10
1.5
3
5.85
辅助眼
11
10
1.3
2
3.9
底眼
13
10
1.6
3
5.85
周边眼
15
12
1.2
2
4.68
下
台
阶
掘进眼
1
10
1.5
3
5.85
开挖断面积:
53.4m2炸药总耗量:
42.9kg单位炸药消量0.67kg/m3每循环进尺:
1.2m
掘进眼
3
10
1.5
3
5.85
掘进眼
5
10
1.5
3
5.85
掘进眼
7
10
1.5
3
5.85
掘进眼
9
12
1.5
2
4.68
辅助眼
11
12
1.3
2
4.68
底眼
13
10
1.6
3
5.85
周边眼
15
22
1.2
1
4.29
表7仰拱爆破参数表
炮眼名称
非电毫秒雷管
眼深(m)
每孔药卷数
每段药量
备注
段
个
仰拱
掘进眼
1
9
1.5
2
3.51
开挖断面积:
9.8m2,炸药总耗量:
11.7kg单位炸药消量0.99kg/m3每循环进尺:
1.2m
掘进眼
3
6
1.5
2
2.34
周边眼
5
30
1.2
1
5.85
4.2.6炮孔堵塞
周边眼堵塞长度不小于30cm,其他炮孔堵塞不小于50cm,填塞时不能损坏导爆管。
4.2.7警戒与起爆
①装完药并检查无误后,除爆破员外的所有人员全部撤离洞外找隐蔽点,爆破员在点炮后退出爆破点100 m并紧靠侧墙躲炮。
②在确定警戒范围内无其他人员后,可通知爆破。
③爆破后15分钟由爆破员检查后可解除警戒。
4.2.8爆破效果监测及爆破设计优化
1、爆破效果检查
每次爆破后,对爆破效果进行仔细检查,分析爆破参数的合理性,以确定出符合本岩层最佳爆破参数,从以下各方面进行检查,核定及分析:
a.超欠挖情况;
b.爆破进尺是否达到爆破设计要求;
c.爆出石碴是否适合装碴要求;
d.开挖轮廓圆顺、开挖面平整;
e.炮眼痕迹保存率不小于85%,并在开挖轮廓面上均匀分布;
f.两次爆破台阶衔接不大于15cm。
2、爆破设计优化
根据每次爆破后检查情况,分析原因及时修正爆破参数,提高爆破效果、改善技术经济指标。
七、既有线隧道监测方案
为了掌握爆破施工对营业线造成的影响,项目部在既有线上设置沉降、位移观测点进行实时观测,掌握营业线变化动态。
⑴监测点布置
在既有瓦塘2#隧道临近郑家塔隧道侧二衬边墙上,测点固定杆钢筋采用Φ18螺纹钢,固定杆长度≥400mm。
前端与固定杆钢筋焊接应牢固。
量测点埋入二衬混凝土内,埋入深度大于20cm,并用锚固剂锚固。
周围用红色油漆作醒目的标记。
⑵监测点布设
以郑家塔隧道进口隧道中心向既有瓦塘2#隧道作垂点的位置(开始向隧道进口方向每隔10米设一个观测点。
⑶观测方法与频率
观测初期以每次爆破后,在没用行车通过的前提下进行沉降及位移观测。
观测采用全站仪加反射棱镜测出各个点的平面坐标及高程数据。
隧道洞口段施工每循环监测两次,每天监测不少于2次。
⑷数据处理与分析
每次数据采集完成后,都与第一次及前一次测量结果进行对照,求出每个点位的变化值并绘制成图,便于了解测点的变化趋势。
八、施工安全生产保证体系及措施
8.1安全目标
施工期内达到无亡人事故,无责任事故,无影响工程线行车安全事故。
8.2安全管理目标
本合同施工安全管理目标是:
“三消灭一杜绝一创建”。
“三消灭”即消灭车辆、机械设备(包括锅炉和压力容器)、火灾等造成一次性经济损失5万元及以上的事故;“一杜绝”即杜绝施工作业人员死亡事故。
“一创建”即创建安全文明工程。
贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的宗旨,坚持“安全为了生产,生产必须安全”的原则,做到思想保证、组织保证、技术保证、措施保证、确保人员、设备及工程安全。
8.3安全保证体系
安全保证体系图
8.4安全生产措施
8.4.1爆破安全制度
⑴当生产与安全发生矛盾时,坚持“安全第一”的原则。
⑵整个爆区作业认真贯彻“安全生产”方针,严格按技术要求施工,认真贯彻《爆破安全规程》。
⑶工地建立各种安全管理制度和安全责任制度,加强安全教育和技术管理。
⑷项目部根据《爆破安全规程》和《中华人民共和国民爆物品管理条例》等有关法规,制定火工材料采购、运输、储存、发放等管理制度,对火工材料进行严格管理。
⑸各种爆破作业必须使用符合国家标准或部颁标准的爆破器材。
⑹凡从事爆破工作的人员,都必须经过培训,考试合格并持有合格证。
⑺炸药、雷管,实行爆破材料领退制度,每次使用时根据所需数量进行领取,每次爆破剩余的炸药、雷管如数退还炸药仓库,严防丢失炸药、雷管。
8.4.2爆破安全措施
⑴进行爆破作业时必须由经过专业培训并取得爆破证书的专业人员施爆。
⑵每次施爆均要有现场工程师和爆破员在场,根据验收结果分配药量,并由爆破员负责装药。
装药工作必须禁止烟火,必须使用木质炮棍装药,禁止使用石块和易燃材料填塞炮孔;填塞要十分小心,不得破坏起爆线路,禁止捣固直