隧道贯通方案.docx
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隧道贯通方案
国家高速公路十堰至天水联络线（G7011）陕西境
鄂陕界至安康公路
陕鄂界隧道右洞贯通方案
编制：
刘芳同
审核：
黄传圣
批准：
张新建
中国中铁四局集团第七工程有限公司
十天A-CD18标项目经理部
二〇一一年十一月二十六日
陕鄂界隧道右洞贯通方案
1编制依据
①国家高速公路十堰至天水联络线（G7011）陕鄂界至安康公路A-CD19合同段两阶段施工图设计；
②《工程测量规范》GB50026-2007;
③《公路隧道施工技术规范》JTGF60-2009；
④《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1-2004；
⑤十天A-CD18标实施性施工组织设计；
⑥项目已投入本工程的施工人员及机械设备，以及在其它同类工程施工中取得的成熟经验。
2工程概况
十天高速A-CD18标位于湖北境内郧县胡家营镇两河口乡富家河村，负责承建鄂陕界特长公路隧道（5601/5603m）进口端土建施工，左洞施工范围：
ZK02+783～ZK05+913，单向掘进3130m；右洞施工里程：
YK02+803～YK05+613，单向掘进2810m，单洞累计5940m。
本隧道为分离式，隧道平面设计线路为直线加圆曲线，圆曲线半径分别为6000m、6035m，圆曲线长度分别为1067.124m、1256.791m；竖向高程设计为1.2%上坡后在K5+260处下坡，坡度-0.8%，中间竖曲线半径50000m，长度999.998m。
3人员及机械设备配置
隧道贯通前，洞内超前支护、开挖、出渣、喷锚支护、钢拱架、防排水、二次衬砌等工序要保证平行流水作业。
施工劳动力配置要求130人，单口劳动力计划见表3-1。
表3-1单口劳动力计划配置表
序号
班组名称
人数配置（人）
工作内容
备注
1
开挖班
38
钻孔、装药爆破
2
出渣班
12
装、运洞渣
3
支护班
28
安装钢拱架、锚杆（锚管）、钢筋网喷射砼
4
钢筋班
9
锚杆（锚管）、刚架、二衬钢筋制作安装
5
砼衬砌班
18
防水板安装、立模、衬砌砼
6
杂工班
12
便道维护、通风、清理
7
电工班
3
电线安装、跟班值日
8
测量、试验工
5
测量、试验
9
水沟、电缆槽
5
水沟、电缆槽
合计：
单口需投入劳力130人
针对隧道贯通施工按专业化组织流水作业，以性能好、效率高、机况良好的大型设备装配挖装运、锚喷、衬砌、辅助作业等主要作业线，实现各机械化作业线的有机配合，实现隧道的稳步前进和顺利贯通。
主要机械设备配置见表3-2。
表3-2主要机械设备配置
序号
名称
规格、型号、功率
数量（台）
备注
1
装载机
ZL50c、侧翻、154KW
2
2
挖掘机
PC200、1.2m3
1
3
凿岩台架
自制，4层
1
钻孔、挂布
4
空压机
电动20m3/min
5
5
风动凿岩机
YT28
30
6
自卸汽车
东风3242、15t
7
7
喷浆机
PZ-5
4
8
模板台车
12m、整体液压
2
委外加工
9
搅拌站
60m3/h、2台JS1000
2
供衬砌砼
10
搅拌站
20m3/h、2台JS500
2
供喷射砼
11
砼输送泵
HBT60A
1
12
砼运输车
8m3
4
13
通风机
SDF（D4）-NO11.5、75KW
4
SDF（C）-NO12.5、110KW
2
14
洞外变压器
800KVA
1
15
洞内变压器
315KVA
1
16
发电机组
400KW
1
4隧道贯通方案
4.1贯通面的选择及贯通误差估算
根据18标与19标界定的分界里程和施工情况，贯通里程定为YK5+613。
4.1.1洞外控制测量
陕鄂界隧道单洞长约5600m，进口与出口分别建立了三等GPS平面控制网和二等高程控制网。
洞内采用左右洞串联四等平面控制网和四等高程控制网。
根据《工程测量规范》GB50026-2007对各等级控制的精度要求做贯通误差估算。
洞外三等GPS控制点联测，形成大地四边形控制网形。
其中GPS14、GPS13、ST1-1为我标段洞外控制网点。
G9S15、GPS16为19标洞外控制网点（网形如下图所示）。
高程控制网采用四等水准测量，将GPS13点高程引至左右洞口并设置一个检查复核点BMF。
各点的坐标如下表：
表4-1洞口控制点成果表
点名
坐标
高程
备注
X（m）
Y（m）
GPS13
3624349.386
509495.763
373.631
18标控制点
GPS14
3624710.447
509295.704
390.357
18标控制点
ST1-1
3624339.863
509244.486
—
18标控制点
BMF
—
—
368.070
18标控制点
GPS15
3623561.746
503497.37
369.109
19标控制点
GPS16
3623578.731
503059.153
357.347
19标控制点
图4-1洞口控制点平面图
4.1.2洞内控制测量
洞内控制网采用洞口控制点GPS13、ST1-1点引入两洞，在洞内150m～250m设置一个控制点，目前两洞共有控制点28个。
洞内控制网采用莱卡全站仪TCR402测量四等平面控制和四等水准高程控制。
各点左边如表4-2洞内控制点坐标表，平面图如图4-2洞内控制点位置示意图。
点名
X（m）
Y（m）
高程（m）
备注
STZ-1
3624335.5826
509176.0555
366.319
STZ-2
3624274.6591
508995.1568
368.395
STZ-3
3624225.2907
508847.9587
370.253
STZ-4
3624162.2928
508649.5205
372.619
STZ-5
3624114.8921
508481.7830
374.959
STZ-6
3624085.4354
508367.6696
376.212
STZ-7
3624041.9082
508191.8712
378.427
STZ-8
3624001.6837
507985.7604
380.843
STZ-9
3623967.0616
507777.4719
383.361
STZ-10
3623946.5950
507623.8301
385.113
Y11
2623975.3045
507435.6338
387.463
Y12
3623951.4359
507258.2611
389.687
Y13
3623932.0448
507088.8095
391.539
Y14
3623912.0191
506898.7285
392.689
STZ-11
3623926.6583
507445.0259
392.689
STZ-12
3623902.7630
507242.2308
389.964
STZ-13
3623884.6418
507083.6060
391.711
Y10
3623999.7282
507645.2766
384.918
Y10-1
3624010.4890
507743.5167
—
Y9
3624033.7388
507898.1315
381.93
Y8
3624063.8157
508067.2654
379.849
Y7
3624099.3925
508233.8610
377.562
Y6
3624135.3023
508380.4694
375.9
Y5
3624194.3168
508597.1768
373.281
Y4
3624236.7925
508734.3147
371.062
Y3
3624277.0572
508874.2776
369.756
Y2
3624308.8764
508971.9554
368.091
Y1
3624362.5211
509149.6265
366.58
4.1.3横向贯通误差估计
导线的终点是导线精度的最弱点，横向贯通中误差是由导线测角误差及导线边长误差所引起，而横向贯通中误差主要影响隧道的贯通精度，下面主要分析横向贯通中误差。
根据误差传播定律，导线测角及测边是相互独立的两个量，则可得导线测角中误差所引起的横向贯通中误差
为:
4-1-1
式中:
—导线测角中误差;
—观测角度的导线点到贯通面的垂直距离平方的总和。
导线测边误差所引起的横向贯通中误差
为：
4-1-2
式中:
—导线边长相对中误差；
∑d2y—各导线边在贯通面上的投影长度平方和的总和
那么,导线测量误差在贯通面上所引起的横向贯通中误差my为:
4-1-3
由于隧道贯通误差受到洞外控制网的误差和洞内控制网的误差影响，而且是有各点误差累计形成。
洞外控制网采用相应的GPS数据处理软件进行平差处理分析。
洞内控制网采用《南方平差易2002》进行平差处理。
洞外控制外的精度为3.4mm（小于规范中误差35mm），洞内控制网最弱点的中误差为52.1mm（小于规范中误差65mm），则最弱点的中误差为：
=
52.2mm
根据《工程测量规范》GB50026-2007要求长度大于4000m的隧道贯通限差为150mm。
按照一般测量精度要求将中误差的2倍作为限差，则规范中误差应为150÷2=75mm，大于测量最弱点52.2m的要求。
故贯通误差满足规范要求。
高程测量：
=
0.032m≤
70mm
满足测量规范要求。
4.1.4测量操作原则及平差方法
1、测量操作原则
①严格执行测量规范；遵守先整体后局部的工作程序，先确定平面控制网，后以控制网为依据，进行各局部轴线的定位放线。
②必须严格审核测量原始数据的准确性，坚持测量放线与计算工作同步校核的工作方法。
③定位工作执行自检、互检合格后再报检的工作制度。
④测量方法要简捷，仪器使用要熟练，在满足工程需要的前提下，力争做到省工省时省费用。
⑤明确为工程服务，按图施工，质量第一的宗旨。
紧密配合施工，发扬团结协作、实事求是、认真负责的工作作风。
2、平差方法
施工测量可采用简易平差方法平差，控制网测量必须采用间接平差方法精密平差，具体如下：
则得误差方程为
经过一系列的加设和运算后得出，按最小二乘法原理，上式的
必须满足
的要求，因为t个参数为独立量，故可按数学上求函数自由极值的方法，得
转置后得
经计算后得到
4.2平差步骤：
⑴选定t个独立量作为参数，确定必要的观测个数t。
⑵写出平差方程
⑶令
列出误差方程
，
由已知坐标和观测值求得近似值。
⑷组成方程
⑸解法方程得参数改正数
⑹将
代入
得
⑺精度评定
协因数阵，函数协因数
。
4.2贯通前的施工方案
在掌子面相聚30米时，停止19标段掌子面掘进，由我标段单向掘进贯通。
施工时采用短进尺，弱爆破，每循环进尺1.5米,贯通面采用全断面法开挖，支护紧跟；支护按照IV级衬砌进行支护，即以Ф22㎜系统锚杆、喷射混凝土、钢筋网、型钢拱架为初期支护。
当隧道爆破作业接近贯通作业面时，考虑到双向掘进各自洞内施工场地、临时设施的布置，特别是对方洞内人员的安全等因素，在隧道爆破贯通前安排专职人员统一指挥、协调配合，爆破时把双方洞内作业人员及其他设备全部撤至振动及飞石伤害的地点。
隧道爆破贯通后通风排烟时间不得小于30分钟，经安全人员检查后，双方工作人员才能进入工作面。
4.2.1爆破开挖
根据施工经验，贯通点围岩级别预计为Ⅳ级强，采用全断面开挖，循环进尺1.0～1.5m，掘进过程中随时掌握开挖面前方的地质情况，及时调整爆破参数，优化爆破设计，尽量采用弱爆破，从而达到减少爆破对岩体的扰动。
并做好对出现断层裂隙涌水、塌方等不良地质情况的应对措施。
全断面法施工作业顺序详见图4-2-1。
4.2.2超前注浆小导管
超前小导管采用φ50*4mm，长5m的热轧无缝钢管，环向间距约40cm，外插角控制在7°左右，尾端支撑于钢架上，和焊接于系统锚杆的尾端。
严格按照规范要求进行注浆处理。
注浆采用水泥砂浆，其浆液的配比为水泥:
砂:
水=1:
1:
0.54，注浆压力为0.5～1.0Mpa，注浆时在孔口处设止浆塞。
先注无水孔，从拱顶向下注，如遇窜浆或跑浆，则间隔一孔或几孔进行注浆。
每次超前支护后间隔4～8h后方可开挖或下一工序。
小导管注浆量计算：
Q=2∏RLη
式中：
R—浆液扩散半径，取1.5m；L—小导管长度，取6.0m；
η—岩体孔隙率，取15%。
注浆异常现象处理：
1）发生串浆现象，即液浆从其他孔中流出时，采用多台泵同时注浆或堵塞串浆孔注浆。
2）单液注水泥浆压力突然升高，可能发生了堵管，停机检查。
3）水泥浆单液注浆量很大，压力长时间不升高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间，才能避免产生注浆不饱满。
4.2.3钢拱架安装
①为保证钢拱架置于稳固的地基上，施工中应在钢拱架基脚部位顶留（0.15～0.20）m原地基，架立钢拱架时挖槽就位，并在钢拱架基脚处设槽钢以增加基底承载力。
②钢拱架平面垂直于隧道中线，其倾斜度不大于2度。
钢拱架的任何部位偏离铅垂面不应大于5cm。
③为保证钢拱架位置安设准确，在隧道开挖时：
a、钢拱架按设计位置安设，在安设过程中当钢拱架和初喷层之间有较大间隙时应设骑马垫块、钢拱架与围岩（或垫块）接触间距不应大于50mm。
b、为增强钢拱架的整体稳定性，将钢拱架与锚杆焊接在一起，各种钢架应设纵向连接钢筋。
c、为使钢拱架准确定位，钢拱架架设前均需预先安装定位钢筋。
钢筋上端与钢拱架焊接在一起，另一端插入围岩中（0.5～1.0）m并用砂浆锚固，当钢拱架架设处有锚杆时尽量利用锚杆定位。
d、安装好的钢拱架在拱脚处打好锁脚锚杆，每侧拱架至少4根。
e、钢拱架架立后尽快施作喷射混凝土，并将钢拱架全部覆盖，使钢拱架与喷混凝土共同受力。
喷射混凝土应分层进行，每层厚度（5～6）cm左右，先从拱脚或墙脚向上喷射，以避免回弹料虚掩拱脚（墙脚）而不密实，强度不够，造成拱脚（墙脚）失稳。
4.2.4早强砂浆锚杆
洞身开挖完经初喷砼、拱架和网片安装后，先由测量人员用红油漆按设计标定锚杆位置。
锚杆采用手持风钻进行钻孔，钻孔完成后，需进行检查，发现不合格的孔应补钻。
人工安装锚杆，利用高压风或水清孔，完成后采用后退式注浆，采用早强砂浆作为粘接材料，以保证孔内浆液饱满。
锚杆必须与岩体主结构面成较大角度布置，当主结构面不明显时，与隧道周边轮廓垂直呈梅花形布置。
在初期支护支立拱架支护时锚杆要求加工10～15cm的弯钩，并与拱架焊接牢固。
初期支护无拱架时要求按照设计施工锚垫板。
4.2.5喷射砼
喷头与受喷面的距离：
喷头距离岩面为1.5～2.0m时较适宜。
喷射角度：
喷头应保持与受喷面垂直，若受喷面被格栅、钢筋网覆盖时，可将喷头稍加偏斜，但不宜小于70°，如果喷头与受喷面的角度太小时，会形成混凝土物料在工作面上滚动，产生凹凸不平的波形喷面，增加回弹量，影响喷射混凝土的质量。
喷头运动方式：
喷头应作连续不断的圆周运动，并形成螺旋状运动，后一圈压前一圈三分之一。
喷射路线应自下而上，呈“S”形运动，隧道内的喷混凝土应先边墙后拱部。
4.3实际贯通误差测定
陕鄂界隧道贯通面位于直线段上，贯通后由两个相向工作的导线点测出贯通面的中线坐标，将得出两组坐标值。
由18标导线点测量得出的坐标（X18，Y18、H18）,由19标导线点测量得出的坐标（X19，Y19、H19），由此得出
即为实际贯通误差。
高程贯通误差由H=H18-H19得出。
4.4贯通误差调整
4.4.1平面贯通误差调整
隧道贯通平面误差调整因视S值的大小选择调整方法。
根据上述贯通误差预计可知平面贯通误差将在12cm左右，采用导线平差调整法调整误差。
通过18标、19标临近贯通面的两个控制点联测平差，重新调整控制点的坐标。
因隧道衬砌在设计的基础上放大了5cm，根据实际贯通误差大小，在不影响隧道净空的情况下尽可能的加长调整段设置s曲线，保证隧道贯通面的圆顺。
4.4.2高程贯通误差调整
贯通后将18标、19标的高程控制点联测，平差后取得分界里程处的高程。
进行高程贯通误差调整时，贯通点附近的水准点高程，采用由进出口分别引测的高程平均值作为调整后的高程。
5质量标准及保证措施
5.1洞身开挖质量检验评定标准
项次
检查项目
规定值或允许偏差值
检查方法和频率
1
拱部超挖（mm）
破碎岩石、土（V、VI级围岩）
平均100，最大150
水准仪、全站仪、断面仪：
每20m一个断面
中硬岩、软岩（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩）
平均150，最大250
硬岩（Ⅰ级围岩）
平均100，最大200
2
边墙超挖（mm）
每侧
+100，-0
尺量：
每20m检查一处
全宽
+200，-0
3
仰拱、隧底超挖（mm）
平均100，最大250
水准仪：
每20m检查3处
5.2洞身开挖质量保障措施
①施工前要对施工方案、工艺流程、检测手段和方法等进行检查。
②施工过程中应对施工放样、布孔、成孔、装药、联线、爆破效果等过程进行检查。
③洞内的测量桩是各种测量的依据，选桩尽量选在通视条件良好、不易破坏、使用方便的地方。
6安全与环保措施
6.1隧道安全施工保证措施
①开挖与支护
在隧道开挖过程中，工程技术人员做好地质描述超前地质预报，提出对策和措施，每个开挖工班配一名技术人人员跟班，确保各种措施、技术交底的落实，保证标准化作业。
开挖过程中24小时轮流值班，及时发现地质变化，进而指导监控现场施工。
隧道开挖采用浅孔控制爆破技术，按《爆破安全规程》操作施工。
加强监测，根据监测结果和地质情况及时调整爆破参数，保证爆破安全，不良地质隧道施工，先治水，短开挖、弱爆破、强支护，稳步前进。
当两相对开挖工作面相距100m时，两端施工加强联系，统一指挥。
当两开挖工作面间的距离剩下30m时，应从一端开挖贯通。
爆破前相互告知对方爆破时间，在确认有关人员撤离做业面到安全区域后才进行爆破。
②装碴与运输安全技术措施
装碴机司机必须经过严格培训，持证上岗，做到一机二牌，即《管理规定》和《工作职责》。
各种运输设备不得人料混装，摘挂作业专人负责，装载料具不得超出装载限界，超长料具应捆扎牢固。
机械装碴时，指定专人负责电缆和风管的收放，作业时，无关人员均退至安全地点。
爆破器材运入洞内时，必须与调度联络，指定专人防护，直达施工地点，中间不得停留。
③衬砌安全技术措施
衬砌仰拱和边拱砼时均采用活动式衬砌台车，在设计台车时，必须满足施工安全的需要。
衬砌台车的吊装必须指定专人监护，灌注作业时必须指定专人监测，发现异常，及时处理。
拆除混凝土软管或管道时，必须停止混凝土泵的运转，电源设备完整无损。
平台、台车不得堆放料具，工作台上脚手架满铺，铺放牢固。
边拱砼挡头板安装牢固，按先边墙后拱部的顺序，两侧对称浇筑。
④通风与防尘
隧道通风符合设计和施工规范要求。
隧道开挖后通风时间不得少于1小时，掌子面才能进入。
采用洒水降尘防尘措施。
加强隧道施工通风，设计完善的通风系统，采用双电路的风机通电，保证通风系统工作的稳定、连续和有效。
⑤防火与防水
洞口及横通道处设置足够的消防器材，放在明显易取的位置上，并设立明显标志。
火源要求距洞口至少30m以外，洞内严禁吸烟及明火作业取暖。
。
⑥供电及电器设备安全技术措施
洞内供电线路，严格按施工组织设计选择布置，洞内变压器接动力、照明用电时，必须严格执行《公路隧道施工技术安全规则》第9.1.1～9.1.4条款的有关规定。
洞内电器设备的使用，必须由专业人员作业，并严格执行《公路隧道施工技术安全规则》第9.2.1～9.2.9条款的有关规定。
⑦洞内运输安全措施
施工队伍进场后，根据各种不同的施工机械、运输设备等，制定分项目的切实可行及行之有效的洞内运输安全制度，以确保安全生产。
操作者必须按规定对隧道施工机械、运输设备进行定期检验及保养，严格遵守安全操作规程，严禁带病运转。
6.2环境保护
1、生活区环保措施
⑴施工场地或临房选择地势较高、植被稀少的位置，布置要合理、紧凑（该项工作应征得当地土管、环保部门的同意并签订协议），严禁随意搭建，避免破坏植被，生活区周围做到排水畅通，不得积水、积污，周围环境保持原貌不得随意挖坑取土。
⑵生活中的环保措施
①经理部、各工点的生活营地必须认真做好生活污水、污物的收集及处理排放工作，处理后的污水必须达到现行国标污水综合排放标准之有关规定。
②各施工营地应设固定的垃圾箱、垃圾池盛放垃圾，垃圾定期收集，运至环保部门指定的垃圾处理场，不得乱扔、乱倒垃圾。
③行人、行车要走固定的便道，不得随意行走、碾压，以防破坏植被及原有的地表硬壳结构，造成水土的流失和扬尘、扬沙天气。
④严禁点烧干草，禁止施工人员随地丢弃烟头。
2、施工中的环保措施
⑴施工便道严格按设计方案或有关要求设置（要征得当地的土管及环保部门的同意并签订协议），便道所需填料要贯彻集中取土的原则，不得乱取、乱挖。
施工中便道必须定期洒水，以免扬尘污染。
⑵施工车辆、施工机械必须按规定的线路行走，不得碾压便道以外的植被及地表覆盖层，以免造成水土的流失及扬尘。
⑶施工时必须严格按设计指定的位置弃碴，严禁擅自设置弃碴场。
要做好弃碴场周围的截水及挡护。
⑷施工过程中产生的建筑垃圾应进行收集，运至环保部门指定的位置处理。
3、生态环境保护措施
⑴各种临时设施要选址合理，以少占或不占林地为原则，行人、车辆必须严格按规定的路线行走，草地拒绝火种。
⑵严禁施工人员偷猎、袭击野生动物。
⑶野生动物因意外需要救助时，给予救助并通知相关保护区管理机构。
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