浅埋隧道施工工法.docx
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浅埋隧道施工工法
隧道浅埋段下穿高速的安全盖板施工工法
1、前言
隧道开挖拱顶承受较大动载荷是件棘手的事，如果再加上该处是地质条件较差的浅埋，隧道施工就难上加难了。
下沙溪隧道位于厦门市翔安区，隧道从现有沈海高速公路下穿过，走向约280°，与沈海高速公路夹角约32°，隧道左线下穿高速公路段落里程为ZK0+987～ZK1+093，长约106m，拱顶覆盖层厚度约4.5～6.3m；右线下穿段落为YK0+912～YK1+018，长约106m，拱顶覆盖层厚度约5.9～7.5m。
2012年7月12日，本隧道左洞爆破出渣后，左侧拱顶位置出现局部掉块现象，经目测拱顶围岩为粉质粘土，其中夹杂大量微风化花岗岩石块，松散、无自稳能力。
至晚上该处隧道发生了塌方冒顶，顶部开口位于沈海高速公路隔离栅外侧的截水沟处，距高速公路护栏位置约4m。
塌方已紧邻高速公路路肩，高速交通和隧道的继续开挖都存在重大安全隐患，经研究及分析确定沈海高速公路在隧道下穿浅埋段路面采用钢筋混凝土盖板施工工法，该工法有效的解决了浅埋隧道开挖拱顶承受较大动载荷所带来的安全隐患问题，确保了上方高速交通的正常通行及下方浅埋隧道的最小干扰的安全施工。
其工法施工简单并且工期短，对下穿高速开挖的浅埋隧道的施工具有建设性的参考意义。
2、工法特点
2.1隧道下穿浅埋段上方高速盖板的施工极大的加大了高速路面的抗压强度和稳定性，最大限度的减小了隧道下穿浅埋段施工时拱顶较大动载荷的影响，同时也保证了该施工段高速路面交通的正常通行。
2.2高速路面钢筋混凝土盖板的施工完成，对今后这两条交叉高速公路互无干扰的交通正常通行起到很大的基础作用。
2.3对隧道浅埋下穿段上方的高速进行盖板施工，会影响高速路上交通的正常通行，施工时必须对该段交通进行精密的安全防护布控。
2.4高速路上的盖板施工时间要避开雨季，考虑到假期该段高速交通存在的车辆拥挤情况，施工组织应该把在施工阶段国家规定的假期时间扣除，并在施工时严格安排、控制好施工时间和工程进度。
3、使用范围
本工法使用于下穿高速公路的浅埋隧道：
隧道下穿浅埋段的施工会影响到上方高速路面交通的正常安全通行，并且隧道下穿浅埋段的开挖易出现塌方，则应及早进行高速路面盖板的施作之后，才能进行隧道下穿浅埋段的开挖施工。
4、工艺原理
综合考虑下沙溪隧道下穿沈海高速公路段拱顶埋深浅（最大埋深不足7m）、地质条件差、施工期间高速公路车辆荷载等诸多因素，为确保施工安全及防止路面发生较大沉降影响交通，沈海高速路面钢筋混凝土盖板临时路面结构施工的具体工艺原理如下：
原路面采用铣刨方式挖除，施作3块34cm厚钢筋混凝土盖板，以保证高速公路交通的安全通行。
盖板位于10cm沥青面层下方。
由于隧道开挖高速公路路基易发生沉降，造成盖板与下伏岩土体之间出现裂隙，在车辆的作用下继而使盖板开裂、毁损，施做钢筋混凝土盖板之前，在盖板底部预埋Ф42mm注浆钢花管，对可能出现的裂隙进行注浆处理。
钢筋混凝土盖板厦门端与下沙溪小桥一侧搭板相接，泉州端与沈海高速路面相接，相接处为7m过度板结构，采用C40钢纤维混凝土浇筑完成。
每块盖板都是一次浇筑混凝土完成，盖板四周的施工缝要预埋Φ25拉杆钢筋，按长50cm间距30cm均匀布置，使3块盖板紧密连结在一起，总同承担高速路面的车辆载荷，避免了不均匀受力所产生的部分沉降。
高速路面钢筋混凝土盖板的施工完成，完全消除了隧道下穿段施工给高速路面交通所带来的安全隐患，并最大限度地提高了隧道下穿浅埋段的施工安全。
图4-1钢砼盖板临时路面结构与沈海高速路面结构关系
5、施工工艺
5.1工艺流程
5.1.1总体布局
沈海高速公路上施工的三块钢筋混凝土盖板（图5.1）的尺寸分别为：
盖板1（K435+041~K435+241）在中分带位置，长200米，宽12米，厚34cm；盖板2（K435+041~K435+237）在沈海高速公路的左线，长196米，宽15米，厚34cm；盖板3（K435+065~K435+247）在沈海高速公路的右线，长182米，宽15米，厚34cm。
盖板1盖板2盖板3按先后顺序依次进行施工，由于3块盖板的施工工法相同，下面具体讲述盖板1的施工步骤。
图5.1钢筋混凝土盖板在高速公路路面平面位置关系图
5.1.2盖板1具体施工步骤：
交通安全布控完成后，现场按照施工工艺有序的组织施工：
拆除中分带波形护栏及移植绿化树木（图5.2），对盖板1原路面采用铣刨方式挖除，运走混凝土碎渣，清干净基底（图5.3）；
图5.2中分带拆除护栏及移植绿化树木
图5.3对盖板1原路面采用铣刨方式挖除
破除沈海高速路面至水稳层，在施做钢砼盖板之前，依据该施工段地勘结论，对盖板1范围内地质不良地段采用竖向注浆补强加固路基措施（图5.4-5.5），以确保暗挖隧道拱部围岩稳定及上覆高速公路行车安全。
图5.4钻机钻竖向注浆孔：
孔径90mm，长4米，注浆孔按2米*2米梅花形布
置，成孔后装人长4.2米的Φ50mmPVC注浆管
图5.5对注浆孔进行注浆：
水灰比为1:
1，注浆压力为0.5~1mpa，要注意二次注浆，使不良地质注入足量的水泥浆
由于隧道开挖使高速公路路基易发生沉降，造成盖板与下伏岩土体之间出现裂隙，在车辆动载荷的作用下很容易使盖板开裂、毁损，所以绑扎盖板钢筋的时候，在盖板底部预埋Ф42mm注浆钢花管，全部盖板施做完成后进行注浆处理（图5.6）；
图5.6在盖板钢筋底部预埋Ф42mm注浆钢花管：
总长42米，用土工布包扎，横穿3块盖板，横向间距4米一道
盖板钢筋绑扎完成后，立好模板进行混凝土浇筑，对盖板混凝土养护一段时间后，施工10cm厚沥青面层（盖板混凝土强度达到90%以上设计强度时方能施工沥青面层），对沥青路面划线完成后重新进行交通疏导，按盖板1的施工工法继续施工完成盖板2和盖板3。
图5.7浇筑盖板混凝土，采用标号C35抗折5.0混凝土，地泵接管一次浇筑完成
图5.8浇筑好的混凝土表面，要进行拉毛处理，并及时盖上土工布，进行洒水养护
5.2施工准备
5.2.1工期安排
由于高速路面盖板的施工需要对该施工段的交通进行安全布控，施工期间对该段高速的交通会带来一定压力，并且隧道下穿段必须在盖板施工完成后才能开工，所以对高速盖板施工工期计划的制定非常重要，尤其是盖板各道施工工序的时间安排，安排、控制好施工进度，在紧张的盖板施工工期里安全、紧凑、有序、高质量的完成施工任务。
一块盖板具体施工计划及时间安排表
施工步骤
工程项目
天数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
1
交通安全布控
1
2
拆除中央隔离带护栏，树木移植
2
3
盖板位置路面破除、开挖、运渣
3
4
开挖路面盖板底部有裂缝处进行注浆
2
5
安装绑扎盖板钢筋
3
6
安装盖板侧模板
1
7
浇筑盖板混凝土
1
8
盖板混凝土养护及铺设沥青层
4
施工步骤
工程项目
天数
18
19
20
21
22
23
24
8
盖板混凝土养护及铺设沥青层
5
9
划线及布控改道
2
合计
24
5.2.2交通布控
盖板1施工前，需要对沈海高速公路进行交通安全布控（图5.2），以保证高速路上车辆的正常通行。
（本交通组织安全防护布控中A道为泉州往厦门，B道为厦门往泉州）
图5.8盖板1施工位置及交通布控图
对沈海高速公路K434+924~K435+409段进行施工围挡，该范围内中分带及A、B最内侧车道临时封闭。
布控完成后，沈海高速由原先双向8车道渐变为双向6车道，过往车辆限速60km/h通行。
施工期间，具体车道划分可根据行车需要由相关单位进行适当调整。
6、机具设备及劳动组织
6.1材料、机具设备
进场设备统计表
序号
设备名称
数量
备注
1
插入式振动器
10个
2
钻机
1台
3
风镐
2台
4
注浆机
2台
5
挖掘机
1台
6
抽水机
2台
7
空压机
1台
8
钢筋弯曲机
1台
9
钢筋切断机
1台
10
自卸汽车
4台
11
发电机
1台
12
电焊机
4台
13
地泵
1台
14
铣刨机
1台
15
装载机
1台
6.2劳动组织
劳力组织及分工表
序号
名称
人数
职责
1
管理人员
3
负责组织施工等
2
工班长
3
负责施工指挥工作并协助技术员及安全员工作
3
技术人员
2
负责施工过程管理、技术验收及质量控制等
4
专职安全员
4
负责施工安全管理工作及高速交通安全工作
5
电焊工
4
负责各种钢筋和钢管的焊接
6
开挖班
10
负责路面开挖
7
电工及空压机工
2
负责施工及照明用电以及施工中空压机的使用及维修。
8
装载机司机
1
负责装碴及运倒材料
9
挖机司机
1
负责开挖
10
出碴运输车司机
6
负责出碴运输
11
钢筋工和模板工
12
盖板钢筋的安装及盖板模板的安装
12
砼振捣工
12
负责浇筑混凝土
13
测量员
2
进行现场施工测量，并负责保护好导线点
14
杂工
4
清理施工场地
7、质量要求及控制
1.建立质量管理机构，制定一整套清晰明了的工程质量检验流程图，落实质量岗位责任制，层层分管，把质量控制具体落实到每一个施工部门，每一个项目人员。
工程质量检验流程图
2.应在场地整平后及时施做钢筋混凝土板及10cm厚沥青面层，以减少与地层间的空隙，防止引起行车不稳和地表开裂。
3.下穿段施工过程中，应对高速公路影响范围内的行驶车辆进行限速行驶，限定速度不大于60km/h，并在影响范围两端各设置一道减速板，避免共振波引起路面开裂、塌陷。
8、安全措施
8.1现场监控量测方案
在盖板施工过程中，对高速公路路面标高及路面沉降进行监测，把量测的数据经整理和分析得到的信息及时反馈到设计和施工中，进一步优化设计和施工方案，以达到安全、经济、快速施工的目的，沉降量测是施工管理中的一个重要环节，是施工安全和质量的保障。
盖板施工处于比较特殊的施工环境，施工过程中更需要谨慎，更应该重视监控量测的作用，严密的组织监控量测方案。
8.2交通组织安全措施
1、成立安全组织领导小组,组长为项目经理担任，成员:
各专职安全员、各班组长，并在安全体系中展开工作。
2、安全生产责任制:
实行安全生产责任制，各级安全管理岗位，包括项目经理、副经理、施工队长、安全工程师、安全员、各部门负责人，均要制定岗位职责，认真执行。
3、施工前由我部请高速公路管理部门、交警部门、路政部门共同对现场施工人员进行专门交通安全教育，认真学习高速公路交通安全规定及施工安全规定，否则不得进入施工现场施工。
4、加强施工中安全管理，根据“谁主管，谁负责”的原则，建立以第一责任为主的各级安全生产责任制，做到“纵向到底、横向到边”。
5、所有人员进入高速公路范围内必须正确戴好安全帽，穿反光背心，不得随意横穿高速公路。
6、专职安全员每日对现场施工情况进行安全专项检查,并做好安全记录,对发现有安全隐患处,要求作业队和工人及时进行整改,直到符合要求为止。
7、施工作业控制区内配备专职安全员，并服从交警、路政等部门对现场作业秩序和安全组织措施的监督管理，做好施工路段交通组织保障的管理和维护工作，保证现场各项安全防护措施始终处于良好工作状态。
8.3应急响应组织机构
项目经理部成立应急反应小组，由项目经理任总指挥。
在发生突发事件时由项目经理部统一领导，明确责任，落实到人。
组织机构见下图：
应急反应组织机构框图。
应急反应组织机构框图
总指挥长职责：
全面负责应急事故的抢险，全面指挥和协调人员、机械设备、物质的调动，最大程度减少人员的伤亡，尽快恢复施工生产。
副指挥长职责：
协助组长的抢险工作，全力投入施工现场的抢险，组织人员、机械设备、物质进行抢险，最大程度减少人员的伤亡。
应急抢险组：
组织车辆、人员等对受伤人员进行抢救。
安全巡查组：
负责重大风险源的日常巡查工作，一旦发现异常立即停止施工，并及时上报。
医疗组：
负责和医院进行联系，并及时将受伤人员送进医院进行救治。
设备物资保障组：
组织抢险物质的供应，确保应急抢险的顺利进行。
8.4应急处置方案和处理程序
事故一旦发生，由项目总指挥通知各相关部门，包括建设单位、设计方、监理等主管领导，组成事故处理领导小组，制定处置方案，同时宣布启动应急预案，组织项目的应急预案小组进入事故处理程序。
（1）汇报程序
汇报程序如下：
施工队→项目经理部调度→项目经理→建设单位、监理、地方相关部门。
使相关部门能随时掌握险情的动态变化，以给予帮助指导。
在特殊情况下联系不上时方可越级汇报。
灾情报告内容：
灾情发生单位、时间、地点；灾情单位的行业类型、经济类型、企业规模；灾情的简要经过、伤亡人数、直接经济损失初步估算；灾情的原因、性质的初步判断；灾情事故抢救处理的情况和采取的措施，需要协助灾情抢救和处理的有关事项；灾情报告单位、签发人和报告时间。
（2）现场保护
重大灾情发生后，必须保护灾情现场，凡与灾情有关的物体、痕迹、状态不得随意挪动和破坏，因抢救人员为防止灾情扩大以及疏导交通等原因需要移动现场物体的，应当通过拍照、绘制灾情现场图等方式对灾情现场做出标记和详细记录，妥善保存现场重要痕迹、书证、物证等证据。
（3）事故情况与响应级别确定
接到事故报告后，按程序，对施工情况分析做出判断，初步确定相应的响应级别。
如果事故不足以启动应急救援体系的最低响应级别，响应关闭。
应急响应级别确定后，按所确定的响应级别启动应急程序，如通知指挥人员到位、开通信息与通讯网络、通知调配救援资源（包括应急队伍和物资、设备等）、成立现场指挥部等。
（4）救援行动
有关应急队伍进入事故现场后，迅速展开事故现场警戒、疏散、人员救助、工程抢险等有关应急救援工作，专家组为救援决策提供建议和技术支持。
当事态超出响应级别，在本级无法有效控制，向相邻标段、监理、建指甚至地方政府应急中心请求更高级的应急响应。
（5）应急恢复
救援行动结束后，进入临时应急恢复阶段。
包括现场清理、人员清点和撤离、警戒解除、善后处理和事故调查等。
（6）应急结束
执行应急关闭程序，由灾情总指挥宣布应急结束。
9、环保组织
9.1环境保护方针和目标
环保总方针：
全面规划，合理布局，预防为主，综合治理，强化管理。
严格贯彻执行“谁污染谁治理，谁破坏谁恢复”的环保原则。
高速路面施工的环保目标：
坚持做到“少破环、多保护，少扰动、多防护，少污染、多防治”，使施工区的施工环境和高速路面交通的通行环境都得到很好的保护和监控，确保安全施工并且不影响高速路面交通的安全通行。
9.2施工环境保护内容及措施
（1）周围高速路面环境保护措施
为了保证不污染周边高速路面，施工区内的任何施工水都不能排到高速路面上，尤其是注浆时水泥浆液绝对不能喷到或者流入高速路面，雨水天气施工区内的水应该用水泵抽走，而不能让这些水直接流入高速路面排掉。
（2）临时工程环保措施
临时工程必须按照统一标准规划、按业主要求和施工环保的要求进行实施。
严格在设计核准的用地界和工程监理批准的临时用地范围内开展施工作业活动，绝不随意开挖、碾压界外土地。
隧道施工完成后，高速路上施工段的中分带必须恢复到原来状态。
（3）防止空气污染和扬尘措施
①盖板施工开挖过程中要经常洒水，防止扬尘对施工人员造成危害和对高速路面交通的正常通行造成影响。
②弃碴在运输途中易飞扬，装料适中并用蓬布覆盖，避免运输、装卸过程中和刮风时扬尘，经常清洗工程车辆车轮和车厢，严禁工程车走出施工区后污染高速路面。
10、效益分析
10.1经济效益
通过在下沙溪隧道下穿浅埋段上方的沈海高速公路路面施作钢筋混凝土盖板，结束了下沙溪隧道下穿高速浅埋段无法安全施工的状态，节省将要继续停工所带来的机械零台班和人员耗工成本约60万元，同时，高速盖板的施工完成，为下沙溪隧道下穿浅埋段的开挖施工提供足够安全的施工环境，从而可以提高下穿段施工进度，节约各方面施工成本约20万元，盖板的施作为项目的继续施工节省的大量资金。
10.2社会性效益
1.高速路面盖板的施工，结束了隧道下穿浅埋段一直停工的状况，为隧道早日贯通墓定基础。
2.盖板的施作，为今后两条交叉高速公路互无干扰的交通正常通行打好基础。
11、工程实例
下沙溪隧道下穿深海高速段地质条件差并且埋深浅，左洞刚施工到高速路肩下方就出现了严重塌方事故，为隧道的继续施工添加的极大的阻力，采用下穿浅埋段上法的高速路面施做钢筋混凝土盖板施工工艺后，高速路面的交通正常通行和隧道下穿浅埋段的继续开挖施工都得到了充分的安全保证，并且为今后这两条高速互无干扰的交通安全通行墓定基础。
盖板施工过程中得到厦门交警、路政及业主有关部门领导的亲切关注和全面指导，赢得了领导和专家的一致肯定和好评。
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