斜井挑顶进洞方案全解.docx

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斜井挑顶进洞方案全解

阳城隧道1#斜井挑顶进洞专项施工方案

1.编制依据

（1）新建蒙华铁路（MHTJ-4标）设计文件及图纸

（2）《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）

（3）《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304-2009）

（4）《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）

（5）同类施工资料及相关工艺

2.工程概况

2.1.工程简介

阳城隧道位于陕西省榆林市靖边县龙洲乡双城村附近，隧道起讫里程DK242+044.57～DK249+152.82，全长7108.25m，为单洞双线隧道，最大埋深213.44m。

1号斜井采用无轨运输方式，为双车道斜井；与正洞相交于里程DK245+000，长439m（平距），与线路平面交角90°。

见图2-1。

图2-1阳城隧道1号斜井平面位置示意图

斜井进入正洞位置围岩为Ⅳ级，为保证施工安全，衬砌方式采用双车道Ⅴ级模筑衬砌。

正洞40m范围内（DK244+980～DK245+020段）采用Ⅴ级围岩支护类型，采用Ⅴa型复合式衬砌。

2.2.地形地貌

阳城隧道区内地层从新至老地层岩性依次为：

第四系上更新统风积（Q3eol）砂质新黄土及黏质新黄土；第四系中更新统冲洪积（Q2al+pl）中砂；白垩系下统洛河组（K1l）砂岩。

沿线地形受地台抬升及黄土高原水流向源侵蚀的影响，下切作用明显，“V”字形冲沟发育，呈树枝状分布，形成沟壑纵横、支离破碎的特点，地形较为复杂，为典型的黄土高原侵蚀性梁峁沟谷地貌类型。

2.3.不良地质

隧道洞身存在游离态有害气体。

2.4水文情况

地表水主要为大气降水及基岩裂隙水渗出形成的地表径流，主要有大气降水及地表渗水补给，以蒸发、地表径流及地下水渗入为主要排泄条件、水量较小，受季节性降水影响较大，雨季水量大且集中，非雨季无水或水量较小。

地下水位主要为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水。

第四系孔隙潜水分布于风积砂质新黄土、黏质新黄土、及中砂层中，含水量较小，土石分界处含量相对稍高，受大气降水及地下水入渗补给，以蒸发及地下水入渗为主要排泄方式。

基岩裂隙水主要分布于白垩系砂岩中，受地下水入渗补给，以地下水径流为主要排泄方式。

2.5气象情况

土壤标准冻结深度1.0m，土壤最大冻结深度1.2m，最冷月平均气温-11.3oC。

3.斜井挑顶施工方案

3.1总体方案

斜井与正洞相交：

斜井段1斜0+00～1斜0+20段围岩类型为Ⅳ级，衬砌类型为双车道Ⅴ级模筑衬砌；正洞DK244+980～DK245+020段围岩类型为Ⅳ级，衬砌类型为Va，挑顶方案采取矩形导洞法。

斜井距交叉口5m时采用变截面拱架爬坡挑高拱顶施工，两台阶施工，斜井拱顶依次抬高，隧道中线处抬高段开挖线距离隧道正洞开挖线25cm。

距交叉口0.6m时设置加强环，按斜井断面施作。

斜井上台阶掌子面开挖至与正洞交叉口处时，交叉口处加强环中心向两边2.5m处增加竖向支撑作为矩形导洞门架，矩形门架安装完成后对斜井掌子面进行喷砼封闭（预留矩形导洞部位），然后以宽5m的矩形导洞沿DK245+000的法线方向上挑进入正洞，矩形门架上横梁按正洞拱顶弧形施作并紧贴开挖面，钢架高程逐榀递增，到正洞拱顶中线位置后拱顶钢架高程递减，且递增递减坡度与正洞拱顶曲率增减吻合形成正洞拱部弧形。

矩形导洞门架安装5榀后，对导洞内掌子面进行喷混凝土封闭，斜井下台阶掌子面跟进至交叉口，交叉口初支钢架及加强环接长落底，喷砼封闭。

进行支撑横梁安装，横梁采用I22a工字钢，低于初支钢架0.93m，与加强环用竖向I22a工字钢连接为整体。

加强环及支撑横梁施工完成后，继续开挖导洞至正洞右侧边墙位置，在导洞内与矩形上拱架成90°夹角安装正洞拱架，线路右侧落于基岩上，拱架底端加设钢垫板以及锁脚锚管，左侧异型拱架落于加强门架支撑横梁上。

斜井与正洞相交处加强环及正洞初期支护施工完成后，及时施作交叉口的斜井衬砌，再向正洞方向转序施工。

斜井进入正洞挑顶平面见图3-1，斜井进入正洞立面关系见图3-2，交叉口门架示意图见图3-3。

图3-1斜井挑顶进正洞平面图

图3-2斜井挑顶进正洞纵断面图

图3-3交叉口门架示意图

3.2施工步骤

（1）斜井段加固

斜井段1斜0+00～1斜0+20段，衬砌类型采用双车道Ⅴ级围岩模筑衬砌，且斜井段距离交叉口5m范围（1斜0+08.4～1斜0+03.4）钢架由格栅调整为全环采用I16型钢钢架进行支护，钢架间距0.6m，开挖断面拱部以22%坡度向上爬升，交叉口按斜井断面施作，并在交叉口处门架中心向两边2.5m处增加竖向支撑作为矩形导洞门架，矩形门架安装完成后斜井掌子面进行喷砼封闭（预留矩形导洞部位）。

（2）矩形导洞施作（1-5榀）

斜井交叉口初支以及导洞矩形门架安装喷砼封闭施做完毕后以5m宽矩形导洞垂直于正线方向上挑进入正洞，施作第1至5榀。

矩形门架上横梁按正洞拱顶弧形施作（预留30cm沉降量），钢架高程逐榀递增至到正洞拱顶中线位置后拱顶钢架高程递减，且递增递减坡度与正洞拱顶曲率增减吻合形成正洞拱部弧形。

矩形导洞支护采用I18工字钢，间距1.0m/榀；连接筋采用Φ22钢筋环向间距1.0m；顶部挂设φ8钢筋网，网格间距20×20cm；每榀钢架中部、下部各施做一组锁脚锚管，锚管采用Φ42无缝钢管t=5mm，L=3m，在竖向支撑拆除割口部位采用编织袋进行包裹，其余部位进行喷射混凝土封闭，喷层厚25cm。

矩形导洞钢架门架见图3-4，矩型导洞钢架侧面图见图3-5，矩形导洞钢架横梁高程见表3-1。

图3-4矩形导洞钢架示意图

图3-5矩形导洞钢架侧面图

表3-1矩形导洞钢架横梁高程表

钢架编号

钢架高度（cm）

拱部横梁高程（m）

备注

1

629.9

1284.57

2

616.0

1284.79

3

603.4

1285.03

4

591.9

1285.27

5

576.4

1285.48

6

560.9

1285.46

7

539.0

1285.24

8

495.3

1284.80

9

422.5

1284.07

10

295.7

1282.80

（3）斜井抬高段下台阶施工

矩形导洞第1-5榀钢架完成并喷混凝土封闭后，进行斜井抬高段（1斜0+08.4～1斜0+03.4）下台阶开挖，斜井初支钢架以及加强环落底，全环封闭。

（4）矩形导洞施作（6-10榀）

斜井与正洞交叉段初支全环闭合后，继续施工矩形导洞，施工方法及支护形式同第

（2）步骤。

（5）斜井二次衬砌

斜井进入正洞位置20m范围内围岩为Ⅳ级，衬砌方式采用双车道Ⅴ级模筑衬砌。

斜井1斜0+04～1斜0+20段拱墙采用C30混凝土，厚度40cm；铺底表层铺设φ8钢筋网，浇筑C30混凝土，厚度50cm。

靠近正洞边墙1m范围内底板暂不施作。

斜井段衬砌在挑顶开始前施做完毕，确保挑顶期间斜井交叉口稳定。

（6）交叉口加强门架施作

斜井交叉口因为正洞工字钢无法落底，成为薄弱口，应力较集中，靠斜井一侧的初期支护拱架必须落在加强环支撑横梁上，焊接连接。

因此在斜井段1斜0+03.4～1斜0+04段架加强环，加强环采用3榀I22a型钢钢架并排设置，间距0.3m，采用4m长Φ42锁脚锚管进行加固，每侧4根，分布于加强环中、下两个部位；钢架各单元由240×290×14mm连接钢板焊接成型，连接螺栓采用M27；连接筋采用Φ22钢筋，环向间距1m，与钢架满焊；钢架两侧底角设置纵向贯通的[32a槽钢；喷混凝土厚度29cm。

施作交叉口处剩余1m范围底板混凝土，使加强环生根。

支撑横梁采用I22a型钢，长8.18m；竖向支撑采用I25a型钢，间距80cm，长度分别为16cm、46cm、99cm、169cm，见图3-6。

横梁与竖向支撑之间采用连接钢板焊接成型，连接螺栓采用M27。

图3-6加强环支撑示意图

（7）体系转换施工

当交叉口加强环安装完成后，在导洞内进行正洞拱架安装。

正洞采用I20a型钢钢架，间距60cm，在矩形导洞中共安装钢架9榀。

在靠斜井一侧正洞钢架落于斜井交叉口横梁之上，并焊接牢固，另一侧落于基岩上拱脚用高强度工程塑料锲紧，加设两根6m长φ76锁脚锚管，锁脚锚管与钢架通过Φ25钢筋焊接牢靠，确保钢架脚部稳定。

及时泵灌C35混凝土封闭并回填超挖部分。

完成体系转换。

（8）正洞开挖

正洞开挖前，做好第一循环超前支护，采用φ42钢花管，壁厚3.5mm，长3.5m，环向间距40cm，施作范围拱部120°，采用1：

1水泥浆注浆加固。

斜井断面范围以外的正洞40m范围内（DK244+980～DK245+020段）采用Ⅴ级围岩支护类型，Ⅴa型复合式衬砌，支护参数如下：

钢架采用H150型格栅钢架，间距1m，纵向连接筋采用Φ22钢筋，环向间距1m，拱脚处加设两根4m长φ42锁脚锚管，与钢架用Φ25钢筋焊接，全环喷混凝土厚度23cm。

导洞及导洞内正洞上导初期支护施工完成后，在矩形导洞竖向钢架预留处，采用氧焊逐榀拆除大里程方向临时支撑，破除喷射混凝土，并向大里程方向施工10m上导初支，临时支撑封闭成环；以相同方式施工小里程方向10m上导初支，临时支撑封闭成环。

沿隧道正洞小里程方向单向掘进中导5m后，喷射混凝土封闭掌子面，暂停该方向开挖，并及时开挖下台阶，对钢架接长落底；然后以相同的方法开挖支护大里程方向。

施工顺序见图3-7。

（9）交叉口处二次衬砌

大里程方向施工至距离交叉口39m时（两循环衬砌24m、三个台阶各5m），停止掌子面作业，然后小里程方向进行掘进，大里程方向在交叉口处施作仰拱及两循环衬砌；施作完成后，小里程方向施作仰拱及两循环衬砌，再浇筑交叉口仰拱，组装栈桥。

转入正常工序施工。

正洞40m范围内采用Ⅴa型复合式衬砌，环向采用Φ18钢筋、纵向采用Φ12钢筋、箍筋采用φ8钢筋，浇筑C35钢筋混凝土。

图3-7交叉口正洞开挖施工工序示意图

3.3施工注意事项

（1）斜井进入正洞前，必须先完成交叉段斜井二次衬砌。

（2）在斜井往正洞转换的施工过程中，加强监控量测工作，并及时根据监控量测数据分析并调整施工支护参数。

（3）正洞交叉口段开挖支护后及时进行仰拱、衬砌的施工，以便初期支护与仰拱尽早形成封闭环，确保施工安全。

（4）施工斜井交叉段的加强环深入到正洞的初期支护断面，保证为正洞的支护提供有力的支撑。

（5）斜井进正洞的挑顶施工，始终保持逃生通道的畅通。

（6）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。

（7）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。

（8）斜井与正洞掌子面施工时，应设专人值班，随时观察围岩及支护状态的的稳定性。

（9）正洞仰拱初支钢架与斜井加强环最外侧的仰拱钢架焊接；正洞仰拱衬砌钢筋与斜井铺底预埋钢筋连接，确保正洞与斜井交叉口处的紧密连接，共同受力。

（10）做好应急材料、物资的储备。

4.质量保证措施

（1）按照ISO9000系列标准和铁路工程质量管理的特点，要求从思想保证、组织保证、技术保证、施工保证、经济保证五个方面严格入手，建立有效的质量保证体系，制定完善的质量管理制度，在施工工序技术上严格把关，确定质量目标的实现。

（2）树立质量品牌意识。

使全员明确质量方针和创优目标，树立“质量在我心中，创优在我心中”的思想，将“要我创优”改为“我要创优”。

（3）教育各级工程技术和工程质量管理人员，正确处理好质量、进度和效益之间的关系。

（4）召开现场会，抓样板、树典型，及时总结施工经验，推广先进经验，鼓励先进，鞭策后进，不断提高工程质量的水平。

（5）从项目经理到各工程队实行领导工程质量责任终身制，层层分解，终身负责，一级包一级，一级保一级。

（6）安全质量部对整个工程进行全方位施工质量检查，同时设质检员，严格执行“三检”制，并做好交接班记录，保证工程在施工过程中全程受控。

（7）严格按监理程序施工，上一道工序没有合格通过，下一道工序不得进行。

（8）严格把好材料关、技术关、工艺关。

5.安全保证措施

（1）牢固树立“安全第一，预防为主”的思想，建立严格的安全保证体系，形成全员抓安全，全员保安全的良好氛围，确保安全生产目标的实现。

（2）建立健全安全生产责任制。

以项目经理为首的安全领导小组，配备专职的安全工程师，负责全面的安全管理工作；施工队配备专职安全员，负责各项安全工作的落实。

（3）加强全员的安全教育，组织职工有针对性的学习有关安全方面的规章制度和安全生产知识，做到思想上重视，生产上严格执行操作规程。

各类机械设备的操作工、电工、架子工、焊工等工种，必须经专门安全操作培训考试合格后，方可持证上岗。

严禁酒后上岗。

（4）坚持定期安全检查，及时发现安全隐患，及时消除，把隐患扼杀在萌芽状态。

（5）对施工场地做出详细部署，风、水、电、路等设施统一安排。

加强洞内拱顶下沉的监控量测，发现位移等不良情况及时进行处理。

施工中严格坚持“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”的原则。

（6）开挖必须自上而下，不得掏底和上下重叠开挖。

（7）施工过程中安排专人观测，发现围岩有异动情况，及时组织人员撤离。

（8）及时实施监控量测，监控量测必须准确真实。

（9）所有作业人员必须佩带安全帽，工班长必须戴工班长安全帽。

（10）洞内设置应急照明设备，人车进行分流行使并采用标示牌进行标识。

（11）开挖人员到达作业面，首先检查拱顶和拱腰是否稳定，如有松动的石、土或裂缝先予以清除或支护。

（12）开挖过程中，严格控制循环进尺，及时施作支护体系。

同时加强围岩监控量测，关注围岩变形情况，使所有不安全因素处于受控状态。

（13）隧道开挖后，及时进行支护施工，加强监控量测，若围岩量测数据有突变或喷混凝土表面开裂、地表出现裂缝时，视为危险警告信号，立即通知施工人员撤离现场，待加固处理后再行施工。

6.进度保证措施

（1）加强人员配置，发挥人才优势。

施工技术、管理人员全部具有铁路隧道施工、管理五年以上施工经验。

采用专业施工队伍，作业人员全部具有三年以上铁路隧道施工经验。

（2）做好人员培训，保证人员施工生产。

开工后，工区将根据各专业工序的开工进度，提前组织和安排员工进行技术培训，确保每一个参与施工的技术人员和工人具备熟练的操作技能，做到持证上岗。

（3）全方位做好机械设备保障

合理配置施工机械，充分发挥机械性能，主要施工机械设备上场前就会同有关厂家进行协商，做到上场即可投入使用。

（4）确保物资供应

主要物资（钢材、混凝土、设备等）由项目部物资供应部同一供应，做到提前进场、场内存放。

7.安全应急措施

（1）结合本工程工程特点，成立安全应急救援小组。

组长全面负责救援指挥，负责向上级、建设单位、监理、当地政府汇报，负责执行当地政府、建设单位、上级的指示；副组长在安全事故发生时配合项目经理做好现场总体指挥协调，负责制定救援应急方案以及工程抢修技术方案制定；各组员分别负责抢救和疏散人员以及重要物资、组织卫生所现场抢救伤员、平时对施工人员防灾自救常识的培训、对救援物资的储备情况进行检查。

（2）救援设备、物资

主要救援设备、物资有：

吊车、装载机、大功率抽水机、车辆、移动电话、对讲机、发电机、手电、矿灯、食品、药品、灭火器、型钢、电焊机、氧炔焊等。

（3）应急救援预案启动程序

根据事故应急救援系统的应急响应程序要求，分为：

接事故报告、响应级别确定、应急启动、救援行动、应急恢复和应急结束等六个过程。

施工中一旦发生安全事故，汇报程序如下：

责任区负责人→工区经理→项目经理→本单位上级、建指、监理、地方相关部门。

汇报要及时准确，使相关部门能随时掌握事故的动态变化，以给予帮助指导。

在特殊情况下联系不上时可越级汇报。

安全事故报告内容包括：

①事故发生单位、时间、地点；②事故单位的行业类型、经济类型、企业规模；③事故的简要经过、伤亡人数、直接经济损失初步估算；④事故的原因、性质的初步判断；⑤事故抢救处理的情况和采取的措施，需要协助事故抢救和处理的有关事项；⑥事故报告单位、签发人和报告时间。

（4）安全事故应急措施

有下述现象发生时，撤出工作面施工人员和机械设备：

围岩量测所反映的围岩变形速度急剧加快；围岩面不断掉块剥落；支护喷混凝土表面龟裂、裂缝或脱皮掉块，钢架严重变形；掌子面节理裂隙中渗水量或涌水量明显加大。

发生安全事故后，由隧道及地质工程师对塌方处进行观察、记录，在确保安全的前提下，在后方起拱线、边墙设置横向支撑，必要时在拱部设伞形支撑以防坍塌向后方蔓延。

经综合分析后制定相对安全、保守的处理方案和加固措施。

在加固处理完成后经综合检测处理措施达到预期的作用和目的，确认险情排除后方可恢复工作面施工。

8.文明施工保证措施

（1）对施工现场做好规划，做到场地平整，施工道路畅通，材料堆码有序，同时做好排水工作。

（2）对所有施工材料进行分类堆放，并挂上标识牌。

搭设材料储存棚，并按有关规定进行存放。

（3）所使用的机械设备按指定地点进行停放，并标明设备完好状态。

（4）标准化施工，合理安排施工工序，保证现场施工同一有序。

（5）隧道内管线布置线条整齐、清洁、废弃物定时处理。

（6）施工路面要达到整洁、干净、洞内排水畅通。

9.环境保护措施

（1）成立环保小组，指定环保措施，明确各级、各部门在环境保护工作中的职责分工，实施项目部、劳务队分级管理，并配备专职管理人员，负责检查、监督各项环保工作的落实。

（2）对职工进行《环境保护法》知识教育，使人人心中都明确保护环境工作的重大意义，积极主动的参与环境保护工作，自觉遵守各项规章制度，树立人与自然和谐共处的思想。

（3）严格按照设计图纸位置弃土，不得擅自弃土，破坏植被。

弃渣场设置挡墙、护坡等防护工程，防止遇水冲刷，给当地环境造成严重影响。

做好排水系统。

（4）在工地生活区设置污水处理系统，并备有临时的污水汇集设施，防止污水直接排入河流和灌溉系统。

（5）将生活垃圾运至当地环保部门制定的地点堆放，不准焚烧，不准倒入河流等水域内，避免污染水体，淤积河流、水道和排灌系统。

（6）对施工便道定期洒水、压实，减少灰尘对周围环境的污染。

装卸有粉尘的材料时采取洒水湿润或遮盖，防止沿途撒漏和扬尘。

（7）做好隧道施工内的通风、排烟设施。