隧道洞身开挖支护的施工方案.docx
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隧道洞身开挖支护的施工方案
A-1-03施工技术方案报审表
项目名称：
二广高速公路怀集至三水段承包单位：
中铁五局集团第三工程有限公司
合同段：
13监理单位：
育才-布朗交通咨询监理有限公司编号：
13-028
致（监理工程师）柳绍军：
现报上沙塘坑隧道洞身开挖、支护施工方案工程技术、工艺方案，方案详细说明和图表见附件，请予审查和批准。
附件：
技术、工艺方案说明和图表
承包人日期
驻地监理组长意见：
驻地监理组长日期
总监办工程部意见：
工程部负责人日期
总监理工程师（代表）审定意见：
审定结论：
总监理工程师（代表）日期
附注：
一般由工程部批准，重要或特殊施工技术、工艺方案承包人报四份，经总监（代表）批准后，报业主一份。
由承包商呈报三份，审批后总监办的工程部和驻地监理工程师各留一份，退承包商一份。
A-1-03-1施工技术方案报审表
项目名称：
二广高速公路怀集至三水段承包单位：
中铁五局集团第三工程有限公司
合同段：
13监理单位育才-布朗交通咨询监理有限公司编号：
13-028
致肇庆市广贺高速公路有限公司：
现报上沙塘坑隧道洞身开挖、支护施工方案，请予审查和批准。
附件：
技术、工艺方案说明和图表
总监办:
日期
办事处审查意见：
经办人:
日期办事处主任日期
质安部审查意见：
经办人:
日期质安部经理日期
工程部审查意见：
经办人:
日期工程部经理日期
总工程师审定意见：
经办人:
日期总工程师日期
由承包商呈报三份，审批后业主一份、总监办一份，退承包商一份。
二广高速公路怀集至三水段
第十三标段
（K46+844～K49+680）
沙塘坑隧道
洞身开挖、支护施工方案
编 制：
复核：
二广高速公路怀集至三水段第十三合同段项目经理部
日期：
2008年4月2日
第一章工程概况及编制依据……………………………………………………………….…..1
1.1编制依据………………………………………………………………………….…….1
1.2工程概况………………………………………………………………………….….…1
1.3主要工程数量………………………………………………………………………..…..2
第二章施工组织规划………………………………………………………………..…3
2.1总体施工规划…………………………………………………………………………..3
2.2施工资源配置…………………………………………………………….………….…....4
2.3施工工期安排…………………………………………………………………….…….7
第三章施工工艺及方法…………………………………………..…………….8
3.1施工总体规划…………………………………………………………….……………8
3.2施工工艺……………………………………………………………………..…….8
3.2.1测量……………………………………………………………….………8
3.2.2侧导坑开挖与支护支护………………………………….……….………9
3.2.3主洞开挖与支护支护………….……………………………….……………11
3.2.4主要工序的施工工艺及方法……………………………………..……….13
3.2.4.1超前小导管施工………………………………..…………………………………….…………13
3.2.4.2爆破施工………………………………………..…………………………………….…………14
3.2.4.3钢拱架施工……………………………………..…………………………………….…………17
3.2.4.4中空锚杆施工…………………………………..…………………………………….…………18
3.2.4.5钢筋网片施工…………………………………..…………………………………….…………19
3.2.4.6喷射混凝土施工……………………………..…………………………………….…………19
3.3监控量测……………………………………………………………….………21
第四章质量、安全文明施工及环保保证措施………………………….…22
4.1工程质量保证措施……………………………………………………………..…..22
4.1.1质量保证体系……………………………………………………………..…..22
4.1.2质量管理制度……………………………………………………………..…..22
4.1.3质量保证措施……………………………………………………………………..…23
4.2安全保证措施………………………………………………………………………..23
4.2.1安全保证体系…………………………………………………………………..23
4.2.2安全管理制度…………………………………………………………………..24
4.2.3安全生产技术保证措施…………………………………………………………………..25
4.3文明施工、环境保护措施………………………………………………………………………..28
第一章工程概况及编制依据
1.1编制依据
1.1.1《二广高速公路怀集至三水段第十三标段两阶段施工图设计》第四册
1.1.2《实施性施工组织设计》
1.1.3《公路工程技术标准》
1.1.4《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）
1.1.5《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）、
1.1.6《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）
1.1.7中导坑开挖实际围岩类别及补勘资料。
1.1.8我单位积累的成熟技术、科技成果、施工工法以及从事同类工程的施工经验。
1.2工程概况
1.2.1地理位置、地形情况
沙塘坑隧道位于四会市黄田镇沙塘坑，全长215米,起迄桩号为K48+360~K48+575，为双垮连拱式隧道。
隧道区属于丘陵地貌，隧道横穿山丘，进出口段自然坡度较陡，坡角在35-400左右。
隧道走向呈南东-北西向展布，山顶高程约95m，最大埋深约43m。
隧道平面线型为直线，纵断面线型为+1.53%和-1.6%的单人字坡,变坡点桩号为K48+460。
隧道在斜坡下进洞，洞口地形右低左高，受自然坑影响，进洞后有一段偏压浅埋隧道段。
隧道在沟谷中出洞，洞口地形中间低，两侧高。
1.2.2气象情况
隧址区年平均气温21.0-21.40，最冷为1月，月平均气温12.20，最热为7月，月平均气温28.50。
隧址区多年平均降雨量1832mm，每年4-9月为雨季，平均降雨量1377.7mm,由于暴雨集中,对新开挖地表易造成破坏,且隧址区内局部地势较为低洼,雨季有洪涝现象.
隧址区年平均风速1.7m/s，强风向主要为东北到西南风。
台风是本地区常见的自然灾害，台风盛行在7~9月，台风过境最大风速28m/s，破坏力极大，伴随台风而来的是暴雨，甚至引发山洪暴发，山体滑坡等灾害。
1.2.3工程地质特征
根据中导坑实际开挖围岩级别及补钻地质资料，该隧道实际地质与设计地质存在较大差异，现根据实际地质情况推断如下:
隧道进口段（K48+377~K48+428）长51m，为强风化花岗岩，围岩级别为Ⅴ级，稳定性较差。
洞身K48+428~K48+476段，长48米，下部为弱风化花岗岩，上部为强风化花岗岩，围岩级别III-V级，拱部无支护时易产生较大的坍塌，侧壁时有失稳现象。
隧道出口段（K48+476~K48+560）长84m，主要为强风化花岗岩，围岩级别为V级，稳定性较差。
1.2.4水文地质条件
该区水文地质条件简单,平常无地表水流,仅在降水后冲沟有短暂流水,水量大小受季节降水量的多少所控制。
地下水主要为第四系空隙水及基岩裂隙水，含水量不大，受大气降水的补给水位埋深随季节变化、地势高低的不同而变化。
整个隧道施工不存在大规模突水问题，但由于隧道开挖过程中改变了天然地下水的补迳排条件，隧道成为新的局部排泄基准，从而出现局部渗水和涌水现象，主要为雨季地表水沿局部宽大构造裂隙向隧道汇集，形成短时涌水现象。
该区最高洪水位低于隧道进、出口高程，对隧道建设无影响。
隧道区地下水PH值为6.8，HCO3-含量为1.79mmol/l，侵蚀性CO2含量为7.12mg/l，SO42-含量为38.0mg/l，总硬度为52.56mg/l。
经腐蚀性评价判定该地下水对混凝土无腐蚀性。
经计算推测，本隧道最大涌水量为500m3/天。
1.3主要工程数量
序号
项目
单位
数量
备注
1
土石方开挖
m3
56566.8
含土方及软石
2
工字钢
T
677.7
含22a、18、14工字钢
3
C20喷射混凝土
m3
3486.4
4
22锁角锚杆
m
6408
5
中空注浆锚杆
m
56939
6
钢筋
T
83.041
含连接钢筋及网片
7
A3钢板
T
55.019
8
注浆小导管
T
42.464
第二章施工组织规划
2.1总体施工规划
1、施工方法
砂塘坑隧道采用三导坑先墙后拱法施工，中导洞已贯通。
洞身开挖及支护全长183米,安排一个隧道施工队，驻扎在隧道怀集端出口。
洞身开挖从怀集端开始，先开挖右洞侧导坑,右线正洞掌子面滞后右侧导坑的开挖面20m以上,施工时中隔墙相应里程段必须按图进行支撑、混凝土强度必须符合设计要求。
正洞开挖面到中隔墙的施工面的距离V、IV级围岩距离不得小于80m。
左线出口明洞施工完成且右线二衬完成30m才能开挖左线侧导坑,右线二衬完成50m才能开挖左线正洞。
侧导坑和主洞均采用上下台阶法进行施工，Ⅴ、Ⅳ级围岩段均采用喷、锚、网结合工字钢拱架支护。
2、高压风
施工所用高压风由2台22m3电动空压机提供，电动空压机已安装在怀集端洞口。
3、通风
由于该隧道较短，断面大，采用自然式通风,并配备轴流风机以防自然通风不能满足施工需要时备用,并采用单管路压入式通风方式。
4、施工用水
沙塘坑隧址地下水资源丰富，采用打井取水的方式，其水量可满足施工需求；储水采用40m3的蓄水池，进洞铺设φ80mm高压进水管路，高压水泵供压，供施工使用。
5、施工用电、照明
隧道怀集端洞口已安设一座630kvA变压器一台。
施工用电由380v高压线路接至洞内；并备用一台150KW发电机，确保断电情况下正常施工。
洞内动力、照明电源线路采用扒墙式架空架设方法，电线采用BVR150mm2塑料铜芯绝缘导线，摸担采用40×40×4mm的角钢，横担间距10米，电压220V，照明灯具采用防水灯头、150W白织灯泡，灯泡间距15米。
2.2施工资源配置
2.2.1主要管理及技术人员
主要管理及技术人员表表2.2.1-1
序号
姓名
职务
备注
1
白强
项目经理
2
刘国顺
生产副经理
3
刘盛辉
项目总工程师
4
杨玉
副总工程师
5
傅志宇
工程部长
6
王浩军
隧道施工员
7
马耀鹏
测量工程师
8
林志
测量员
9
刘运林
测量员
10
郭锐
测量员
11
罗沛
合约部长
12
李学文
计量员
13
陈平
质检部长
14
郑绪东
质检员
15
王代燕
安全员
16
刘晶
资料员
17
陈敬武
试验工程师
18
张磊
行政、后勤
2.2.2主要施工机械
拟投入本工程的主要施工机械表2.2.2-1
序号
设备名称
型号产地
功率吨位容积
单位
数量
备注
1
挖掘机
神岗200
0.7m3
台
1
2
装载机
ZL50C
2.5m3
台
2
3
自卸汽车
EQ3141
5t
台
6
4
空压机
L-22/7x
20m3/min
台
3
5
搅拌机
JDY750
750L
台
2
6
配料机
HPD1000
1000L
台
1
7
混凝土输送泵
HBT60
60m3/h
台
1
8
插入式振动器
ZH30
1.1kw
台
8
9
钢筋切割机
GQ40-1
5.5kw
台
1
10
钢筋调直机
GT4-14
1.5kw
台
1
11
钢筋弯曲机
GW40-1
3kw
台
1
12
电焊机
BX3-50
38kw
台
6
13
作业台车
自制
台
1
14
风钻
YT-28
台
15
15
地质钻机
XY-2B
台
1
16
混凝土喷射机
HP2U-5B
台
2
17
抽水机
D85-45×5
台
2
18
灰浆搅拌机
PJ02
台
1
19
压浆机
UB3
台
2
20
防水板焊接器
TH-1
台
1
21
型钢弯曲机
台
1
22
搅拌运输车
3m3
台
2
23
电动机
15kVA
台
4
24
变压器
630kVA
台
1
25
发电机
TFW-280-L-4
150kw
台
1
2.2.3施工测量、试验和检测设备
拟投入的主要试验仪器配备表2.2.3-1
序号
仪器设备名称
数量
备注
种类
型号
产地
一
测量仪器
1
水准仪
AM-24
江苏
1
2
水准仪
AT-G2
日本
1
3
全站仪
DTM-531E
日本
1
二
试验仪器
1
水泥稠度仪
套
1
2
水泥负压筛析仪
FSF-150A
无锡
1
3
细集料标准方孔筛
0.08～10
浙江
1
4
粗集料标准方孔筛
2.5～100
浙江
1
5
混凝土振实台
1m
天津
1
6
混凝土坍落度筒
100×200×300
天津
2
7
电热鼓风干燥箱
101-2
无锡
1
8
锚杆拉力计
ML-200B
北京
1
9
粗集料压碎值测定仪
天津
1
10
混凝土试模
150×150×150
河北
6
11
沙浆试模
7.07×7.07×7.07
河北
2
12
游标卡尺
0-150
上海
1
13
钢板尺
上海
1
14
混凝土回弹仪
ZC3-A
天津
1
三
检测仪器
17
地质罗盘
DQL-8
广州
1
18
收敛仪
ZSW
成都
1
19
粉尘检测仪
CMP5000
北京
1
20
温、湿度测定仪
台
1
21
气温计
根
4
2.3施工工期安排
2.3.1施工进度计划安排见下表
施工进度计划表表2.3.1-1
序号
项目
单位
数量
平均进尺/天
时间（天）
备注
1
侧壁导坑
（1）
V级围岩
m
125
1.5
84
（2）
IV级围岩
m
58
2.5
23
2
主洞
（1）
V级围岩
m
125
1.3
96
（2）
IV级围岩
m
58
2.0
29
合计
2.3.2计划施工工期
中隔墙现剩余99m未施工，按照3m/天的施工进度，需33天。
根据右侧壁导坑开挖20m后,中隔墙施工至K48+460处且保证足够的安全距离及支撑安全才能继续开挖的原则，同时按“同一端洞口左右洞口施工掌子面滞后20m以上，时间应滞后20天以上”的设计要求，工期计划如下：
右洞开挖：
侧壁导坑：
2008年4月5日-2008年7月18日
主洞：
2008年4月25日-2008年8月30日
左洞开挖：
侧壁导坑：
2008年4月25日-2008年8月12日
主洞：
2008年5月15日-2008年9月20日
总体计划工期：
2008年4月5日-2008年9月20日
二次衬砌的施作时间应在围岩和锚杆支护变形基本稳定后进行。
具体应满足下列要求：
（1）各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定；
（2）已产生的各项位移预计总位移量的80%～90%；（3）周边位移速率小于0.1～0.2mm/d，或拱顶下沉速率小于0.07～0.15mm/d。
根据上述要求，衬砌台车到场后拼装完成时间暂定为2008年6月8日前，实际进场时间根据工程实际进度确定。
第三章施工工艺及方法
3.1施工总体规划
砂塘坑隧道采用三导坑先墙后拱法施工，中导洞已贯通。
洞身开挖及支护全长183米,安排一个隧道施工队，驻扎在隧道怀集端出口。
洞身开挖从怀集端开始，先开挖右洞侧导坑,右线正洞掌子面滞后右侧导坑的开挖面20m以上,施工时中隔墙相应里程段必须按图进行支撑、混凝土强度必须符合设计要求。
正洞开挖面到中隔墙的施工面的距离V、IV级围岩距离不得小于80m。
左线出口明洞施工完成且右线二衬完成30m才能开挖左线侧导坑,右线二衬完成50m才能开挖左线正洞。
侧导坑Ⅴ、Ⅳ级围岩段采用上下台阶法开挖，装载机出渣，采用超前小导管、喷、锚、网结合工字钢架支护。
主洞Ⅴ级围岩段采用台阶法开挖，在上台阶留核心土，以人工风镐开挖为主、微振爆破开挖为辅，先施做超前注浆小导管，然后锚、网、喷及工字钢架初期支护，掘进20~30m后再进行下台阶开挖及初期支护施工。
Ⅳ级围岩段采用上下二台阶开挖方案，台阶长度5~10m，采用自制钻孔台车配风动凿岩机钻眼、人工装药爆破，先施做注浆小导管，然后锚、网、喷及工字钢架加强支护。
隧道钻爆开挖采用微振爆破技术，周边采用光面爆破技术，坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭”的施工原则。
出碴采用反铲挖掘机扒碴，ZLC50装载机装碴、5t自卸车运输。
3.2施工工艺
①中隔墙侧边支顶②右侧导坑开挖③左侧导坑开挖④右上导坑开挖⑤右下导坑开挖⑥左上导坑开挖⑦左下导坑开挖
开挖顺序如下图:
3.2.1测量
1、洞外控制测量
采用三角测量，每个洞口设置3个平面控制点，设于能相互通视、稳固不动、不被干扰、便于引测进洞。
2、高程控制测量
采用水准测量，每个洞口布设两个高精度水准点，设于坚固、通视好、施测方便，便于保存且高程适宜处；两点高差以安置一次水准仪即可联测为宜。
3、洞内控制测量
采用以下两种导线：
①施工导线：
在开挖面向前推进时，用以进行放样来指导开挖的导线，其边长为10～50m。
②基本导线：
当掘进100m左右时，为了检查隧道的方向是否与设计相符，选择一部分施工导线，敷设精度较高的基本导线。
测量精度：
水平角测量每站左右角各3个测回，圆周角闭合差小于二等导线限差2.0″；水准测量采用往返或闭合路线，每千米水准测量中误差M△小于2mm。
3.2.2侧导坑开挖与支护
侧导坑开挖从怀集端开始，先开挖右洞侧导坑20m,开挖前,对开挖段中隔墙左侧相对应里程段反方向边进行原木支顶,V级围岩采用5排原木支撑,纵向间距50cm梅花型布置,IV级围岩采用3排原木支撑,纵向间距80cm梅花型布置。
中隔墙施工至K48+460时方可继续开挖左侧导坑和右侧正洞，右侧导坑比左侧侧导坑超前20m。
由于边施工中隔墙边进行侧导坑开挖，侧导坑开挖时必须保证足够的安全距离，安全距离不得小于60m，且侧导坑开挖相应里程中隔墙的混凝土强度必须符合设计要求。
滞后3-5m
超前小导管施工
侧导坑上台阶围岩开挖
下台阶开挖
初喷
工字钢架立
网片安装
锚杆施工
喷射混凝土
初喷
工字钢架立
网片安装
锚杆施工
喷射混凝土
下一循环
中隔墙支挡
侧导坑开挖施工工艺图
1、围岩的开挖
根据中导坑围岩开挖实际情况，侧导坑开挖里程为K48+377~K48+560,全长183m。
其中V级围岩长度125m，IV级围岩长度为58m。
V、IV级围岩段采用上下台阶法开挖，上断面超前3～5m，作为钻孔喷锚作业平台，超出长管棚地段开挖前先施作超前小导管进行超前支护。
（1）V级围岩开挖
V级围岩以人工风镐开挖为主，挖掘机扒渣，铲运机装渣，自卸汽车运输的方式施工。
视围岩稳定情况，每循环进尺V级围岩1m；V级围岩段每天施工两循环，循环作业时间见下表：
V级围岩侧导坑掘进作业循环时间表（每循环进尺0.65m）
项目
测量放样
超前支护
开挖出碴
架立钢架
锚网喷砼
合计
时间（h）
0.5
平均3.5
3.0
1.5
3.5
12
考虑施工干扰，每天平均进尺1.5m。
（2）IV级围岩开挖
IV级围岩以松动爆破开挖为主，铲运机装渣，自卸汽车运输的方式施工。
视围岩稳定情况，每循环进尺1.5m；IV级围岩段每天施工两循环，循环作业时间见下表：
IV级围岩侧导坑掘进作业循环时间表（每循环进尺1.0m）
项目
测量放样
超前支护
钻眼爆破
出碴
架立钢架
锚网喷砼
合计
时间（h）
0.5
平均2.0
2.0
0.5
1.5
2.5
12
考虑施工干扰，每天平均进尺2.5m。
2、围岩的支护
（1）V级围岩段支护
V级围岩主要分为K48+360~K48+428、K48+476~K48+560两段。
超前支护：
采用Φ42mm*3.5mm热轧无缝钢管L=4.5m，环向间距40cm，纵向间距3.0m，外插角100~150施作。
初期支护：
采用18（22a）工字钢纵向间距65cm、D25中空注浆锚杆间距75cm×65cm（环×纵L=4.0m）、Φ22药卷锚杆间距120×100cm（环×纵L=3.0m）、Φ8钢筋网20×20cm、28cm厚C20喷射混凝土施做。
（2）IV级围岩段支护
IV级围岩主要分为K48+428~K48+476段。
超前支护：
采用Φ42mm*3.5mm热轧无缝钢管L=4.5m，环向间距40cm，纵向间距3.25m、外插角100~150施作。
初期支护：
采用14（18）工字钢纵向间距100cm、D25中空注浆锚杆间距100cm×100cm（环×纵L=3.5m）、Φ22药卷锚杆间距120×120cm（环×纵L=2.0m）、Φ8钢筋网20×20cm、24cm厚C20喷射混凝土施做。
3.2.3主洞开挖与支护
主洞开挖从怀集端开始，可根据有利施工的原则在侧导坑开挖一段距离后及时施工。
滞后5-10m
超前小导管施工
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