隧道施工方案.docx
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隧道施工方案
兰州至海口国家高速公路
渭源至武都段WW14标
宕昌隧道防水板、土工布挂设
技术交底（三级交底）
中铁四局集团第四工程有限公司
渭武高速公路第十四合同段项目经理部
1编制依据
1.1编制依据
⑴国家高速公路渭源至武都段土建14标施工招标文件、招标设计资料、施工图设计、技术规范及其它资料等；
⑵国家现行法律法规和规章制度；
⑶国家和交通部现行的有关设计、施工、验收规范、规则、规定和标准；
⑷对本标段工程现场踏勘和调查获取的资料；
⑸我单位多年从事公路路基、桥梁、隧道工程施工取得的施工管理经验和所拥有的资源、科技成果等；
⑹《实施性施工组织设计》；
⑺《中铁四局约束性条款》；
1.2编制范围
国家高速公路兰州至海口（G75）甘肃境渭源至武都陇南段土建14合同段白水川隧道工程。
1.3编制所遵循的技术规范和标准
⑴《公路隧道施工技术规范》JTGF60-2009；
⑵《公路水泥混凝土路面施工技术细则》JTG/TF30-2014；
⑶《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1-2012；
⑷《公路工程施工安全技术规程》JTJ076-95；
2工程概况
2.1工程概况
白水川隧道位于宕昌县何家堡乡何家堡村至白水川村，为分离隧道。
隧道线型呈曲线形展布，总体轴线方向约12°～81°；左线隧道起讫里程为ZK303+350～ZK304+305,全长955m，隧道最大埋深约89.0m，位于ZK303+700处；右线起讫里程为K303+360～K304+318，全长958m，隧道最大埋深约116.6m，位于K303+700处。
该隧道区属低中山地貌，地形起伏大。
隧道范围内中线高程1837.5m～1956.6m，最大高差约119.1m。
山体自然坡度25°～50°，植被较发育。
进出口均处于山前斜坡地带，山坡处于基本稳定状态。
2.2自然条件
⑴气候条件
隧道所在区域为青藏高原东部边缘山区，为亚热带、温带、高原三种气候的过渡地带。
项目区内主要为温带大陆性气候，气温温和而湿润，公路自然区划属于V1区，即秦巴山地润湿区。
本合同段内多年平均气温9.3℃，年平均降雨583.9mm，降雨集中的夏季6～8月份为298.2mm，历年绝对最高温度为35℃，最低温度-16℃，年积雪日数21.5日，最大积雪深度13cm，年平均风速1.3m/s。
⑵水文条件
隧址区地表水主要为渭源端洞口北侧K303+300处东沿沟沟内溪水，勘察期间，东沿沟水深0.2m～0.4m，水面宽0.5m～1.0m，雨季具暴涨暴落特点。
隧址区地下水主要有第四系覆盖层中的孔隙水和基岩中的裂隙水。
第四系覆盖层中的孔隙水主要赋存于碎石、卵石层中，接受大气降水及地表水下渗补给，随季节变化较大，受陡坡地形控制，孔隙水补给。
排泄快；基岩裂隙水主要赋存于基岩节理裂隙中，主要靠大气降水及孔隙水下渗补给，冲沟等低洼部位以地下径流形式排泄；斜坡部位以沿裂隙渗流形式或受地形切割排出地表。
勘察期间，各钻孔均未揭露至地下水。
⑶地层岩性
隧址区第四系覆盖层主要为全新统坡积（Q4dl）成因碎石、更新统冲击（QPa1）成因黄土、卵石、粉砂等，下伏基岩三叠系中统古浪堤组（T2g）灰质砂岩、砂质泥岩等。
隧址区分布的土层由新至老描述如下：
1、碎石：
灰黄色，中密，粒径大于20mm的颗粒含量约55-60%，粒径一般30mm-60mm,大者达300mm,多成棱角状，母岩成分以灰质砂岩为主，颗粒级配差，泥质充填。
该层主要主要分布于渭源端洞口斜坡地段，层厚5.0m。
2、黄土：
褐黄色，稍密，稍湿，成分主要为粉粒，含少量砂质及卵石，近地表垂直节理较发育，见孔径大小不等的冲孔。
该层局部段分布，仅CZS-34钻孔有揭露，层厚1.5m。
3、卵石：
褐黄色，稍密，粒径大于20mm的颗粒含量约55%，一般粒径约20mm-60mm，多呈亚圆形，母岩成分以灰岩、砂岩为主，泥砂质充填，颗粒级配较差。
该层主要分布于武都端斜坡地段浅部，层厚2.8m。
4、卵石：
褐黄色，中密-密实，粒径大于20mm的颗粒含量约60%，一般粒径约20mm-80mm，大者约200mm，多呈亚圆形，母岩成分以灰质砂岩为主，泥砂质充填，颗粒级配较差。
该层广泛分布于武都端洞口所在斜坡地段，揭露厚度28.8m。
5、粉砂：
褐黄色，中密，矿物成分主要为石英，含沙量砾石及泥质，颗粒级配较差。
该层主要分布于武都端斜坡局部地段，层厚2.4m。
6、强分化灰质砂岩：
深灰色、黄褐色，原岩结构大部分已破坏，砂状结构，钙质胶结，薄-中厚层状构造，节理裂隙发育，裂面见铁猛质浸染，岩芯多呈碎块状，岩质较软，岩体破碎。
该层厚度8.3m-30.7m。
7、中分化灰质砂岩:
深灰色，砂质结构，钙质胶结，薄-中厚层状构造，节理裂隙发育，多呈微张状，裂面多被猛质浸染，方解石脉充填，岩芯多呈碎块状，岩质较硬，岩体较破碎。
该层揭露厚度1.1m-6.4m。
8、强分化砂质泥岩：
深灰色。
泥质解构，中厚层状构造，薄层状构造，含砂质，节理裂隙发育，岩芯呈碎块状，岩质软，岩体破碎。
该层厚度4.6m-10.8m。
⑷地质构造
隧址下伏基岩为三叠系中统古浪堤组（T2g）灰质砂岩、砂质泥岩等，隧址区呈单斜构造，地质构造简单，未见断层破碎带等不良地质构造，区域地质基本稳定。
渭源端分布地层岩性主要为灰质砂岩及砂质灰岩，岩层产状为232°∠68°，主要发育有三组节理J1：
330°∠52°，间距0.2m-0.4m；J2：
130°∠20°，间距0.2m-0.3m。
武都端分布地层岩性主要为黄土及卵石、粉砂等。
⑸不良地质现象及特殊性岩土
隧址区主要特殊性岩土为黄土，根据邻近工点的试验结果，该段黄土湿陷类型为自重湿陷性，等级为Ⅲ级严重。
黄土主要分布于隧址区洞身山体浅部，两端洞口处均未分布，对隧道工程影响不大。
隧址去主要不良地质现象为滑坡与泥石流；右线隧道渭源端洞口处左侧5m—右127m处发育一滑坡，该滑坡主滑方向约290°，沿主滑方向长约20m，沿沟岸坡宽约120m；滑坡体物质主要为含碎石粉质黏土，灰黄色，硬塑，含碎石约30%，局部含卵石，偶见块石，成分较杂。
右线隧道渭源端洞口位于滑坡北侧边缘处，滑坡对洞门稳定有一定影响。
建议洞门处清楚滑坡体，以强风化灰质砂岩⑤-1作为洞门墙扩大基础的天然地基持力层，基础进入持力层的深度应满足洞门变形与稳定的需要；遂址区渭源端洞口西北侧A2K303+300处东沿沟沟内发育有泥石流，根据本次勘查结果，该处泥石流为黏性泥石流，处于发展期，位于隧道洞口下方，泥石流爆发时对洞口所在斜坡体侧蚀较严重，对洞口所在斜坡稳定不利。
2.3施工条件
⑴交通条件
隧道紧邻G212国道，交通条件便利。
并且有乡村砂砾石路面可作为材料运输使用。
当地电力条件较差，需要增设专线供应施工使用。
⑵主要材料
石料、砂：
在质量和产量满足生产要求的基础上，采取就近原则；
水泥：
沿线有多家知名水泥厂家，均可满足施工需求，拟用作桥涵、隧道等混凝土用水泥。
所有筑路材料待监理工程师取样检测合格后选定的料原及料场为最终选定进料料场。
⑶工程用电
施工用电与当地电力部门进行协商，就近接引入施工用电工点，并在各施工工点配备发电机备用。
隧道洞口变压器布置安装一览表
序号
变压器位置
容量（KVA）
数量（台）
结构供电范围
配备发电机
1
白水川隧道进口
1000
1
左、右线隧道进口和部分宕昌互通桥使用
1台200KW
2
白水川隧道进口
1000
1
左、右线隧道进口和部分白水川大桥使用
1台200KW
⑷工程用水：
隧道施工用水采用自来水公司的水源。
引水长度约300m。
3工程重难点分析
白水川隧道设计双车道分离式隧道，隧址穿过地层较复杂。
施工难度较大，主要表现在一下几个方面。
⑴左洞ZK304+020～ZK304+305段长度280m，隧道埋深5～67m。
围岩为中密至密实卵石层。
表面为稍密状卵石、粉砂等，抗冲刷能力弱，为松散结构体，自稳能力较差。
⑵右洞K304+140～K304+318段长度178m，隧道埋深6～76m。
围岩为中密至密实卵石层。
表面为稍密状卵石、粉砂等，抗冲刷能力弱，为松散结构体，自稳能力较差。
⑶左洞ZK303+982～ZK304+302段长度320m,右洞K304+115～K304+315段长度200m,设计支护形式为TVb类型，初期支护采用8cm喷射C25混凝土+钢筋网片+50cmC30模筑混凝土一衬。
开挖工法为台阶分部法，施工工序较复杂，风险较大。
⑷遂址区渭源端洞口西北侧A2K303+300处东沿沟沟内发育有泥石流，该处泥石流为黏性泥石流，处于发展期，位于隧道洞口下方，泥石流爆发时对洞口所在斜坡体侧蚀较严重，对洞口所在斜坡稳定不利。
根据上述工程重点难点，拟采取以下措施：
⑴根据设计洞口左线ZK304+254～ZK304+302段长度48m、右线K304+275～K304+315段40m，采用地表注浆方法将卵石层注浆加固。
加工范围为：
竖向加固至岩土界限下1m或仰拱底下3.0m；横向加固为轮廓左侧8.5m至右侧8.5m。
⑵TVb类型衬砌段采用台阶预留核心土的施工工法，一次衬砌采用专用台车施工。
上台阶高度为4.5m，下台阶高度为3.5m。
⑶白水川隧道出口位于冲沟边缘的陡坎上，洞口与沟底高差20m。
在填筑施工场地时预留5m的漫水路面，防止上游洪水形成泥石流对隧道洞口形成危害。
⑷严格监控量测程序，确保隧道施工安全。
4施工进度计划
进度安排标准见下：
⑴边坡开挖和临时防护施工时间为5天；
⑵洞脸开挖及导向墙施工时间为5天；
⑶管棚施工（2台潜孔钻，每小时2.0m）施工时间20天；
⑷SVa台阶分部开挖法，日进尺2.0榀拱架I20a@=0.75m，即1.5m/d；
⑸SVb台阶分部开挖法，日进尺2.0榀拱架I18@=0.75m，即1.5m/d；
⑹SIVa台阶开挖法，日进尺2.5榀拱架I16@=1.0m，即2.5m/d；
⑺SIVb台阶开挖法，日进尺2.5榀拱架I18@=1.0m，即2.5m/d；
⑻TSV单侧壁导坑法，日进尺1.6榀拱架I20a@=0.6m，即1m/d；
⑼TVb台阶分部开挖法加模筑初支，日进尺1.6榀拱架I22a@=0.6m，即1m/d；
表4-1白水川隧道工期计算表
序号
段落里程
长度（m）
衬砌类型
开挖工法
钢架型号间距（m）
施工效率（m/d）
开始时间
结束时间
施工天数
1
ZK303+350.00
～
ZK303+357.00
7.00
SMa
2
ZK303+357.00
～
ZK303+417.00
60.00
Sva
台阶分部法
I20a=0.75
1.50
2016/5/5
2016/6/4
40
3
ZK303+417.00
～
ZK303+473.00
56.00
SVb
台阶分部法
I18=0.75
1.50
2016/6/5
2016/7/12
37
4
ZK303+473.00
～
ZK303+752.00
279.00
SIVb
台阶法
I18=1.0
2.50
2016/7/13
2016/11/2
112
5
ZK303+752.00
～
ZK303+811.96
59.96
SVb
台阶分部法
I18=0.75
1.50
2016/11/3
2016/12/13
40
6
ZK303+811.96
～
ZK303+831.96
20.00
SVa
台阶分部法
I20a=0.75
1.50
2016/12/14
2016/12/27
13
7
ZK303+831.96
～
ZK303+881.96
50.00
TSV
单侧壁
I20a=0.60
1.00
2016/12/28
2017/2/16
50
8
ZK303+881.96
～
ZK303+982.00
100.04
SVa
台阶分部法
I20a=0.75
1.50
2017/4/1
2017/4/25
67
9
ZK303+982.00
～
ZK304+302.00
320.00
TVb
台阶分部法
I22a=0.50
1.00
2016/5/15
2017/3/31
320
10
ZK304+302.00
～
ZK304+305.00
3.00
SMb
11
左线合计：
955.00
679
12
AK303+360.00
～
AK303+367.00
7.00
SMb
13
AK303+367.00
～
AK303+427.00
60.00
SVa
台阶分部法
I20a=0.75
1.50
2016/5/5
2016/6/4
40
14
AK303+427.00
～
AK303+473.00
46.00
SVb
台阶分部法
I18=0.75
1.50
2016/6/5
2016/7/6
31
15
AK303+473.00
～
AK303+760.00
287.00
SIVb
台阶法
I18=1.0
2.50
2016/7/7
2016/10/30
115
16
AK303+760.00
～
AK303+780.00
20.00
SVb
台阶分部法
I18=0.75
1.50
2016/10/31
2016/11/13
13
17
AK303+780.00
～
AK303+830.00
50.00
TSV
单侧壁
I20a=0.60
1.00
2016/11/14
2017/1/3
50
18
AK303+830.00
～
AK303+995.00
165.00
SVb
台阶分部法
I18=0.75
1.50
2017/1/4
2017/4/2
110
19
AK303+995.00
～
AK304+115.00
120.00
SVa
台阶分部法
I20a=0.75
1.50
2016/12/2
2017/2/20
80
20
AK304+115.00
～
AK304+315.00
200.00
TVb
台阶分部法
I22a=0.50
1.00
2016/5/15
2016/12/1
200
21
AK304+315.00
～
AK304+318.00
3.00
SMb
22
右线合计：
958.00
639
5施工工艺技术
5.1总体施工方案
总体实施掘进采用爆破开挖和人工配合机械开挖相结合，无轨运输出碴；支护（管棚、拌、运、锚、喷）衬砌（拌、运、灌、振捣）三条机械化作业线。
通风采用大功率通风机、大口径软管、压入式长大隧道供风技术。
洞身开挖采用爆破开挖和人工配合机械开挖相结合。
具体开挖方法及超前支护方式见表5-1，施工支护采用喷射混凝土、钢筋网、钢架和锚杆联合支护，并铺以超前小导管、管棚等超前支护。
洞口浅埋段钢筋混凝土衬砌及时施作。
表5-1围岩衬砌形式及开挖方法一览表
断面代号
开挖方法
钢架类型
超前支护
衬砌混凝土标号
Sva
台阶分部法
I20a=0.75
Φ42*4钢管,L=3.0m,@=1.5m
C30钢筋砼50cm
SVb
台阶分部法
I18=0.75
Φ42*4钢管,L=3.0m,@=1.5m
C30钢筋砼45cm
SIVb
台阶法
I18=1.0
Φ42*4钢管,L=3.0m,@=2.0m
C30钢筋砼40cm
TSV
单侧壁导坑
I20a=0.60
Φ42*4钢管,L=3.5m,@=1.8m
C30钢筋砼60cm
TVb
台阶分部法
I22a=0.60
R32N自进式锚杆，L=3.8m，@=2.4m
C30钢筋砼35cm
超前支护采用YT-28风枪及注浆机进行超前小导管施工，初期支护采用注浆锚杆，使用湿喷机喷射混凝土，架立钢拱架，出碴运输采用装载机装碴，自卸汽车完成无轨运输施工。
衬砌混凝土采用混凝土集中拌合，混凝土搅拌车运输，混凝土输送泵、大模板整体液压衬砌台车完成全断面衬砌一次成型。
5.2施工前技术准备
施工前组织施工负责人、技术干部对施工图进行会审，发现问题及时上报，得到正式批复后组织施工。
⑴项目总工程师组织项目全体技术人员，各分部技术负责人、工段长、技术骨干进行书面技术交底，对该工程的技术标准、质量要求以及施工方案做详细的技术交底。
⑵项目总工程师组织工程技术人员编制详细的符合实际的施工组织设计和施工方案。
⑶试验室负责人组织试验人员，对原材料做进场前的试验，进行配合比设计、试验室建设、临时资质的申请等工作，将所有试验资料报驻地监理工程师审批后，通知材料人员安排材料进场。
⑷测量负责人组织测量人员对导线进行坐标及高程的复核，并将测量结果报驻地监理测量工程师，经复核认可签认后，方可投入使用。
5.3施工测量
洞外平面控制以四等导线网作为整体，复测设计中线，并在山顶布设导线网，与进出口方向进行联测，控制整个隧道的施工开挖。
洞内平面控制布设主副导线闭合环，形成多个闭合条件，数据处理时采用配套软件进行导线网严密平差成果分析。
洞内外高程控制测量采用四等水准测量，水准测量使用DSZ2型水准仪，3.0m长红黑双面区格式水准尺，分段往返闭合测量，闭合差按±5
或±20
（n—测站数，L—附合路线长度）控制。
5.4地表注浆
⑴洞口围岩
白水川隧道洞口左线ZK304+250～ZK304+302段，右线AK304+275～AK304+315段处于浅埋段围岩级别V级，围岩主要中密-密实状卵石，地表为稍密状卵石、粉砂等，抗冲涮能力弱，为散体结构，自稳能力较差，无支护时拱部易坍塌失稳。
集中降雨状态下，洞室可能呈现涌流状或淋雨状态出水。
⑵注浆参数
白水川隧道注浆范围为竖向加固范围为地表至岩土分界面下1.0m（即仰拱下3.0m）；横向加固范围为内轮廓左侧8.5m至右侧8.5m；地表注浆孔采用梅花形布置，布置间距2m×2m；采用钻孔机械钻孔，孔径Φ70，成孔后孔内放入Φ50×5的钢管，注浆区段内钢管7.5cm×7.5cm间距设置注浆孔，孔径大小φ6mm～φ8mm。
注浆浆液采用水泥浆，水泥标号为42.5硅酸盐水泥，水泥浆水灰比为1:
1，具体水灰比根据现场实际情况确定，注浆结束采用注浆终压及单孔注浆量进行控制，当单孔延米注浆达到1m3或注浆压力达到2.5MPa时停止注浆。
左线ZK304+250～ZK304+302段注浆孔14列，28排，共计392根。
右线AK304+275～AK304+315段注浆孔14列，21排，共计294根。
⑶控制要点
为加固隧道围岩，控制地表下沉，对地表进行注浆处理，注浆采用BW-250/50型注浆机分段注浆。
浆液配制：
采用1个贮浆桶，纯水泥浆液。
注浆参数：
水泥浆水灰比1：
1，注浆时根据注浆孔吸浆量进行调整，以保证注浆质量。
安装好有孔钢花管后即对孔内注浆，注浆后再施工无孔钢管，无孔钢管可以作为检查管，检查注浆质量。
注浆压力：
初压0.5～1.0MPa，终压2.5MPa。
持压15min后停止注浆。
注浆量一般为钻孔圆柱体的1.5倍，若注浆量超限，未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆，直至符合注浆质量标准，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙均为浆液充填，方可终止注浆。
注浆前先进行注浆现场试验，注浆参数通过现场试验按实际情况确定，以利施工。
注浆完成后管内以20号水泥砂浆填充。
施工过程中，为了防止注浆过程中发生串浆,每钻完一个孔，及时安设该孔的钢管并注浆，然后再进行下一孔的施工。
5.5洞口工程
洞口开挖前先做好仰坡及路堑的临时排、截水沟，在洞口范围形成完善的地表截、排水系统，以保持在开挖过程中边坡、仰坡的稳定。
洞口边仰坡采用砂浆锚杆、钢筋网、混凝土喷锚进行预加固。
采用套拱法进洞，利用超前大管棚套拱做防护，然后用风镐开挖，并及时进行型钢拱架支撑，按台阶法先后顺序分部开挖成洞。
洞门施工时将隧道洞门范围内衬砌与洞口区段衬砌用整体浇筑方法，保证洞门与隧道衬砌紧密相连。
5.6洞门施工
洞门施工时将隧道洞门范围内衬砌与洞口区段衬砌用同一种材料整体浇筑，保证洞门与隧道衬砌紧密相连。
为提高洞门轮廓的整体性和美观性，灌注洞口明洞时堵头采用大面胶合板，按洞门弧形轮廓下料，接头处使用胶水粘接并打磨光滑，灌注混凝土时连续施工，减少施工冷缝，达到洞门轮廓圆顺，光洁度、平整度高，混凝土质量内实外美的目的。
5.7洞身开挖
⑴单侧壁导坑法
紧急停车带长度为50m，设计采用单侧壁导坑工法施工，单侧壁导坑法施工步骤如下图所示：
施工步骤
⑵台阶分部开挖法
除紧急停车加宽段外，Ⅴ级围岩采用台阶分部开挖工法施工，详见图。
施工步骤：
⑶台阶开挖法
Ⅳ级围岩采用台阶法施工，详见图。
施工步骤：
⑷施工要点
①首先做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程，并妥善处理好陷穴、裂缝，以免地面积水浸蚀洞体周围，造成土体坍塌。
②如发现工作面有失稳现象，应及时用喷混凝土封闭，加设锚杆、架立钢支撑等加强支护；特别是防止拱脚失稳，必须加强锁脚锚固，必要时增设临时仰拱。
施工中如发现不安全因素时，应暂停开挖，加强临时支护，以便采取适应性的工序安排。
③施工时要特别注意拱脚与墙脚处断面，严禁超挖，若有超挖采用同标号喷射混凝土进行补平，如发现该处土体承载力不够，应立即加设锚杆或采取其它措施进行加固。
④在开挖与浇筑仰拱采用钢栈桥，全断面开挖浇筑，分析监控量测数据，每循环控制在3-6m左右，为防止边墙向内位移，宜加加快浇筑速度。
⑤有效控制开挖进尺；
⑥开挖后及时施作初期支护，快速封闭开挖轮廓。
；
⑦喷射混凝土时先侧面喷射钢架背后，确保初支混凝土密实无空洞；
⑧锁脚锚杆（管）的施工质量，确保锁脚的锚固作用；
⑨根据仰拱及二次衬砌施工进度拆除临时支护，有效控制临空面长度，一般控制在35m左右；
⑩台阶法施工中，下台阶落底应交错落底，错开距离不得小于5.0m。
5.8初支施工工艺
洞口段围岩超前支护采用超前管棚周壁预注浆支护，初期支护采用径向系统锚杆、钢拱支撑配合喷射混凝土形成整体；V级围岩采用超前小导管周壁预注浆、径向系统锚杆、钢拱支撑配合喷射混凝土形成整体；Ⅳ级围岩采用超前小导管周壁预注浆、径向系统锚杆、钢拱支撑配合喷射混凝土形成整体。
⑴超前支护
①管棚施工参数
管棚采用φ89、d=6mm、热轧无缝钢管，钢管前端呈尖锥状，长40m，管壁四周钻φ10～16mm注浆孔，呈梅花形布置，尾部留不钻孔的止浆段110cm，管棚中设3根φ22主筋和固定环组成的钢筋笼，以加强管棚刚度，提高抗弯能力。
管棚施工工艺见图5.8-1。
图5.8-1超前大管棚施工工艺框图
②主要施工步骤：
1）施作导向墙
在隧道洞口处，先施工
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