隧道衬砌专项施工方案.docx
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隧道衬砌专项施工方案
鲁南高速铁路临沂至曲阜段LQTJ-3标段
隧道衬砌及防排水施工方案
编制：
审核：
审批：
中国铁建大桥工程局集团有限公司
鲁南高铁LQTJ-3标项目经理部
二○一七年四月
隧道衬砌及防排水施工方案
1、工程概况
1.1编制依据
（1）新建鲁南铁路（临曲段）LQTJ-3标隧道设计图纸；
（2）新建鲁南铁路（临曲段）LQTJ-3标招标文件、补遗说明书、指导性施工组织设计；
（3）新建鲁南铁路（临曲段）LQTJ-3标招标图纸、工程量清单；
（4）新建鲁南铁路（临曲段）LQTJ-3标管理文件汇编，标准化管理文件；
（5）建设单位提拱的工程设计文件、图纸；
（6）新建鲁南铁路（临曲段）LQTJ-3标现场相关调查资料；
（7）环水保方面依据《中华人民共和国环境保护法》《环境影响评价法》《水污染防治法》《水土保持法》《文物保护法》及相关的条例和省（自治区）、市有关法律、法规、规定及鲁南铁路辽宁段管理文件汇编之《环境保护、水土保持、文物保护管理办法》；
（8）山东省有关地方政策、法规；
（9）新建鲁南铁路（临曲段）LQTJ-3标团月山隧道实施性施工组织设计；
（10）我单位类似工程的施工经验及设备情况。
1.2编制原则
科学组织施工，满足建设单位对本工程工期、质量、安全等方面要求，合理进行施工组织安排，充分利用各种条件，确保工程顺利施工和保证施工安全。
根据本工程施工特点建立适合本工程的管理机构和质量体系，满足于本项目质量、安全目标顺利实现。
1.3隧道工程概述
团月山隧道两端均接路基，隧道起讫里程DK242+640～DK245+025，全长2385m，隧道最大埋深157m，位于DK243+800处；线路纵坡为3.0‰、-11.2‰的人字坡，全隧位于R=6000m的左偏曲线上。
全隧除进口DK242+640～DK242+660段采用明挖法施工，设置偏压式明洞衬砌；出口DK244+995～DK245+025段采用明挖法施工，设置斜切段及斜切延伸段衬砌外；其余段落均采用暗挖法施工，设置复合式衬砌。
王庄隧道两端均接路基，隧道起讫里程DK249+810～DK250+280，全长470m，隧道最大埋深69m，位于DK250+070处；全隧除DK249+810～+835、DK250+260～+280段采用明挖法施工，设置偏压式明洞衬砌外；其余段落采用暗挖法施工，设置复合式衬砌。
线路纵坡为5.0‰与-5.0‰的人字坡，全隧位于R=4500的右偏曲线上。
隧道结构采用锚、网、喷、钢拱架组成初期支护与二次模筑砼相结合的复合式衬砌型式，团月山隧道衬砌抗渗等级不低于P12，王庄隧道衬砌抗渗等级不低于P10。
1.4地形地貌情况
隧址属丘陵地貌，丘槽相间，地形波状起伏，自然横坡5～15°，局部较陡，上覆第四系土层较薄，分布在进、出口处地势较低处，基岩大部分裸露。
有乡村道路通达，交通方便。
1.4.1工程地质条件
（1）隧道围岩分级及岩土施工工程分级见下表。
表1团月山隧道围岩分类表
起点里程
讫点里程
长度（m）
围岩级别
DK242+640
DK242+660
20.00
Ⅴ
DK242+660
DK243+125
465.00
Ⅴ
DK243+125
DK243+205
80.00
Ⅳ
DK243+205
DK243+305
100.00
Ⅴ
DK243+305
DK243+455
150.00
Ⅳ
DK243+455
DK243+715
260.00
Ⅲ
DK243+715
DK243+915
200.00
Ⅳ
DK243+915
DK244+285
370
Ⅲ
DK244+285
DK244+435
150
Ⅳ
DK244+435
DK244+515
80
Ⅴ
DK244+515
DK244+705
190
Ⅳ
DK244+705
DK244+795
90
Ⅴ
表2王庄隧道围岩分类表
起点里程
讫点里程
长度
围岩级别
DK249+810
DK249+925
115
V
DK249+925
DK249+965
40
Ⅳ
DK249+965
DK250+020
55
Ⅲ
DK250+020
DK250+200
180
Ⅳ
DK250+200
DK250+280
80
V
表3岩土工程分级表
项目岩性
施工工程分级
风化程度
Q4dl+el
粉质黏土
II
硬塑
∈2jz
石灰岩
IV
W3
V
W2
泥灰岩
IV
W3
V
W2
（2）根据中国地震局《中国地震动参数区划图》（Gb18306-2015）及《鲁南快速铁路客运通道临沂至曲阜段建设项目工程场地地震安全性评价报告》（鲁震安评【2015】604号）划分，本区地震动峰值加速度为0.10g，地震动反应谱特征周期0.40s。
1.4.2水文地质条件
地下水类型主要为基岩裂隙水、岩溶水，水量较少，受大气降水补给。
主要赋存于张夏组灰岩中。
调查期间未见泉点等地下水出露。
大气降水是该地区地下水的主要补给来源，地下水主要沿基岩裂隙运移，未见明显地下水排泄点。
地下水对混凝土无侵蚀性，环境作用等级为T2。
1.5衬砌主要工程数量
表4团月山隧道暗洞衬砌工程数量表
项目及建筑材料规格
单位
进口工程量
出口工程量
合计
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
暗洞长度
m
260
263
565
370
587
290
2135
衬砌圬工
踏步
C20混凝土
m³
10
11
23
15
23
12
138
仰拱填充/找平层
C20混凝土
m³
1789
1809
3887
2546
4039
1995
23550
拱墙
C30纤维混凝土（T2）
m³
2727
0
0
3783
0
0
9237
C35钢筋混凝土（T2）
m³
0
3132
7436
94
6964
3823
32017
纤维素
kg
2453
0
0
3403
0
0
8309
仰拱
C30混凝土（T2）
m³
2047
12
5
2912
17
5
7062
C35钢筋混凝土（T2）
m³
0
2038
4814
0
4549
2471
20724
衬砌钢筋
HPB400（Φ12∽Φ25）
kg
4035
343180
914398
13130
763339
469957
3769652
HPB300（Φ6∽Φ10）
kg
0
43257
166476
480
96236
85524
601706
钢筋接驳器
个
0
13150
28250
270
29350
14500
126920
表5团月山隧道明洞衬砌工程数量表
项目及建筑材料规格
单位
进口
出口
合计
明洞长度
m
20
30
50
衬砌圬工
踏步
C20混凝土
m³
1
1
2
仰拱填充
C20混凝土
m³
202
207
409
拱墙仰拱
C35钢筋混凝土（T2）
m³
831
1080
1911
衬砌钢筋
HPB400（Φ12∽Φ25）
kg
57734
58983
116717
HPB300（Φ6∽Φ10）
kg
11097
11710
22807
钢筋接驳器
个
748
1060
1808
表6王庄隧道暗洞衬砌工程数量表
项目及建筑材料规格
单位
工程量
合计
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
暗洞长度
m
55
220
150
425
衬砌圬工
踏步
C20混凝土
m³
2
9
6
17
仰拱填充/找平层
C20混凝土
m³
378
1514
1032
2924
拱墙
C30纤维混凝土（T2）
m³
513
0
0
513
C35钢筋混凝土（T2）
m³
63
2606
1971
4640
纤维素
kg
461
0
0
461
仰拱
C30混凝土（T2）
m³
432
4
0
436
C35钢筋混凝土（T2）
m³
0
1705
1278
2983
衬砌钢筋
HPB400（Φ12∽Φ25）
kg
5560
285607
242423
533590
HPB300（Φ6∽Φ10）
kg
320
36023
44156
80499
钢筋接驳器
个
180
11000
7500
18680
表7王庄隧道明洞衬砌工程数量表
项目及建筑材料规格
单位
进口
出口
合计
明洞长度
m
25
20
45
衬砌圬工
踏步
C20混凝土
m³
1
1
2
仰拱填充
C20混凝土
m³
252
202
454
拱墙仰拱
C35钢筋混凝土（T2）
m³
973
779
1752
衬砌钢筋
HPB400（Φ12∽Φ25）
kg
58017
46413
104430
HPB300（Φ6∽Φ10）
kg
7009
5607
12616
钢筋接驳器
个
800
640
1440
2、施工计划
在保证合同总工期的同时，确保施工安全、工程质量及环保、文明施工目标等全面实现，完全履约；施工组织科学，工序安排合理，最大限度地减少施工相互干扰；尽可能开展平行流水作业，以减少施工投入、缩短施工工期，尽量做到主要工序均衡生产。
本隧道工期安排上严格按照招标文件对总工期的有关要求进行。
合理安排施工顺序，尽可能展开平行流水作业。
团月山隧道从2017年5月3日至2018年12月31日完成衬砌施工，王庄隧道从2017年5月1日至2017年9月31日完成衬砌施工。
3、总体施工方案
3.1总体施工方法
根据各自隧道断面尺寸一致，进出口分别配一套普通模板台车。
模板台车施工：
隧道使用台车施工，台车设计总长12m。
纵向施工缝数量按全隧纵向两道拉通计列，环向施工缝数量按12m一道计列。
人行横洞采用搭设满堂红脚手架，车行横洞采用简易型钢台架作工作平台进行施工。
模板均采用钢模板。
隧道防水施工：
隧道内采用防水板台车铺设防水材料。
隧道钢筋施工：
集中钢筋加工厂加工，再运输至隧道二衬钢筋施工部位，采用防水板台车作为钢筋安装施工平台进行钢筋施工。
隧道二衬砼施工：
砼输送泵自地面泵送砼至模板台车处，砼灌注以自密实为主，人工配合采用捣固棒震捣。
3.2衬砌类型
团月山及王庄隧道衬砌类型如下表：
序号
分段里程
长度
围岩分类
衬砌类型
起始里程
终止里程
1
DK242+640.00
DK242+647.00
7
V
偏压式明洞未开孔
2
DK242+647.00
DK242+650.00
3
偏压式明洞开孔
3
DK242+650.00
DK242+654.00
4
偏压式明洞未开孔
4
DK242+654.00
DK242+657.00
3
偏压式明洞开孔
5
DK242+657.00
DK242+660.00
3
偏压式明洞未开孔
6
DK242+660.00
DK242+695.00
35
V
Vb型复合
7
DK242+695.00
DK242+800.00
105
Vb型复合
8
DK242+800.00
DK242+960.00
160
Vb型复合
9
DK242+960.00
DK243+125.00
165
Vb型复合
10
DK243+125.00
DK243+205.00
80
Ⅳ
4b型复合
11
DK243+205.00
DK243+305.00
100
V
Vb型复合
12
DK243+305.00
DK243+455.00
150
Ⅳ
4b型复合
13
DK243+455.00
DK243+715.00
260
Ⅲ
3a型复合
14
DK243+715.00
DK243+915.00
200
Ⅳ
4b型复合
15
DK243+915.00
DK244+173.00
258
Ⅲ
3a型复合
16
DK244+173.00
DK244+176.00
3
3a下锚复合
17
DK244+176.00
DK244+185.00
9
3a型复合
18
DK244+185.00
DK244+188.00
3
3a下锚复合
19
DK244+188.00
DK244+197.00
9
3a型复合
20
DK244+197.00
DK244+200.00
3
3a下锚复合
21
DK244+200.00
DK244+285.00
85
3a型复合
22
DK244+285.00
DK244+435.00
150
Ⅳ
4b型复合
23
DK244+435.00
DK244+515.00
80
V
Vb型复合
24
DK244+515.00
DK244+705.00
190
Ⅳ
4b型复合
25
DK244+705.00
DK244+795.00
90
V
Vb型复合
26
DK244+795.00
DK244+875.00
80
Ⅳ
4b型复合
27
DK244+875.00
DK244+960.00
85
V
Vb型复合
28
DK244+960.00
DK244+995.00
35
Vb型复合
29
DK244+995.00
DK244+998.00
3
斜切延伸段未开孔
30
DK244+998.00
DK245+001.00
3
斜切延伸段开孔
31
DK245+001.00
DK245+009.00
8
斜切延伸段未开孔
32
DK245+009.00
DK245+025.00
16
斜切段
33
DK249+810.00
DK249+835.00
25
V
偏压式明洞
34
DK249+835.00
DK249+855.00
20
Vb型复合
35
DK249+855.00
DK249+925.00
70
Vb型复合
36
DK249+925.00
DK249+965.00
40
Ⅳ
4b型复合
37
DK249+965.00
DK250+003.00
38
Ⅲ
3a型复合
38
DK250+003.00
DK250+006.00
3
3a型中锚复合
39
DK250+006.00
DK250+015.00
9
3a型复合
40
DK250+015.00
DK250+018.00
3
3a型中锚复合
41
DK250+018.00
DK250+020.00
2
3a型复合
42
DK250+020.00
DK250+200.00
180
Ⅳ
4b型复合
43
DK250+200.00
DK250+245.00
45
V
Vb型复合
44
DK250+245.00
DK250+260.00
15
Vb型复合
45
DK250+260.00
DK250+280.00
20
偏压式明洞
4、施工工艺、方法、技术措施
4.1施工工艺流程
设计混凝土配合比
运送混凝土
拱墙施工缝接茬处理
施工准备
仰拱开挖
栈桥就位
基底处理
铺设防水层
钢筋绑扎、安装仰拱模板
隐蔽工程检查
浇筑仰拱混凝土
合格
混凝土养护
安装填充及铺底模板
模板安装检查
合格
浇筑混凝土
混凝土养护
不合格
不合格
处理
自动计量搅拌站建立
原材料进场检验
混凝土试验
混凝土搅拌
合格
不合格
泵送入模
衬砌断面检查
铺设轨道
台车就位
模板清理，台车校正、固定
基仓
清
理
挡头板安装
止水带安装
钢
垫筋
块保
安护
装层
预埋件安装
混凝土养护
台车安装检查
合格
脱模移动台车
浇筑拱墙混凝土
强度满足机械行走
结束
结束
图4.1施工工艺流程图
4.2施工方法及技术措施
二次衬砌距掌子面安全距离：
Ⅳ级围岩二次衬砌距掌子面距离不大于90m；Ⅴ级围岩二次衬砌距掌子面距离不大于70m。
团月山及王庄隧道以采用复合式衬砌为主，明洞段采用偏压式明洞衬砌。
隧道均采用曲墙有仰拱衬砌断面形式。
隧道衬砌要遵循“仰拱超前、拱墙整体衬砌”的原则，初期支护完成后，为有效地控制其变形，仰拱尽量紧跟开挖面施工，仰拱填充采用栈桥平台以解决洞内运输问题，并进行全幅一次性施工。
仰拱施做完成后，利用多功能作业平台人工铺设防水板，钢筋施工完成后，采用液压整体式衬砌台车进行二次衬砌，采用拱墙一次性整体灌注施工，最后完成整体道床施工。
混凝土采用拌和站集中拌和，混凝土搅拌运输车运至洞内，泵送混凝土浇筑，插入式捣固棒配合附着式振捣器捣固。
4.2.1隧道初支断面净空测量
在隧道二衬施工之前，先由测量组对隧道初支断面净空进行测量，对隧道净空进行检查，完成后将测量成果上报。
提前对侵限部分进行处理，处理完成后进行复测，并经监理检查合格后方进行下一道工序。
4.2.2清底和基面处理
（1）清底采用人工配合反铲挖机，清底过程中应注意对隧道初支的保护。
（2）初支基面集中漏水部位进行注浆堵水，渗水部位施作防水砂浆刚性防水层或堵漏灵，做到无滴水、漏水、淌水、线流或泥砂流出，保证基面干燥、清洁。
（3）自拱顶向两侧将基面外露的钢筋头、铁丝、锚管、排管、锚杆等尖锐物切除锤平，并用砂浆抹平顺，不得出现尖锐物。
（4）对基面凹凸不平处修凿及用砂浆抹平顺，不平整度最大为3mm，将基面阴、阳角处和棱角部位须用砂浆抹成圆弧，圆弧半径为100mm。
（5）基面处理完，并经检查验收合格后，方可进行下一道工序施工。
（6）仰拱采用移动式栈桥施工，但仰拱填充不与仰拱同时灌注，拱墙衬砌采用液压钢模衬砌台车施工，最后施工水沟电缆槽，必要地段采取回填注浆。
4.2.3仰拱及仰拱填充施工方案
混凝土仰拱超前于衬砌及时施作，仰拱与仰拱填充混凝土分幅分段浇筑，超前二次衬砌20～30m，以确保支护和衬砌结构的稳定性。
仰拱与仰拱填充不得同时浇筑，按照设计厚度一次灌注成型，一般浇筑段长度为8-10m。
为解决仰拱施工与掘进出碴相互干扰的矛盾，并保证仰拱混凝土强度不受影响，仰拱采用移动式栈桥进行施工。
Ⅲ、ⅣⅤ级围岩包括仰拱混凝土的浇筑、仰拱填充层的浇筑。
4.2.3.1仰拱主要施工方法
（1）测量放样
首先在隧道两侧边墙处打设导放点，导放点每5m打设一组，标高与该里程设计标高一致。
再根据测量点位进行放样开挖。
（2）仰拱开挖及支护
根据测量放样进行隧底开挖，开挖轮廓和底部高程必须符合设计要求。
隧底范围石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm。
仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆，每循环进尺不得大于3m，开挖完成后及时喷射混凝土，及早封闭成环，封闭层距掌子面不大于35m。
（3）在仰拱混凝土灌注前基底应做以下处理
清理基底虚碴、积水及其他杂物；采用高压风水对基面进行冲洗，保证基面洁净后方可立模浇筑混凝土。
若仰拱设计有初期支护时，浇筑混凝土前必须对初支面采用高压风水进行冲冼。
（4）仰拱及仰拱填充砼浇筑
仰拱与仰拱填充不得同时浇筑，要求仰拱终凝后进行填充混凝土浇筑。
仰拱紧跟下台阶施工，结合断面情况和现有施工技术，拟将仰拱及填充分成二步施工。
第一步先施工仰拱，第二步施工仰拱填充。
（5）仰拱填充混凝土的厚度及表面高程必须符合设计要求。
（6）仰拱填充混凝土强度达到5MPa方可行人，强度达到50%强度后且不破坏混凝土时，方可通行车辆。
4.2.3.2中心沟及电缆槽主要施工方法
在仰拱填充层施做的同时进行中心水沟及两侧电缆槽的施工，按照设计尺寸安装模板，模板采用组合钢模板。
模板使用前进行除锈刷脱模剂，模板支撑牢固，安装严密。
混凝土入模前，测定混凝土的温度、坍落度和含气量等工作性能，只有拌和物性能符合设计或配合比要求的混凝土方可入模浇筑。
混凝土的入模温度宜控制在5℃～30℃、坍落度宜控制在140mm～180mm、含气量宜控制在4%之内，混凝土入模前洒水润湿
振捣时，应避免碰撞模板、预埋部件，每一振点的振捣延续时间宜为20-30S，以混凝土不再沉落、不出现气泡、表面呈现浮浆为度，防止过振、漏振。
4.2.4二衬拱墙施工
4.2.4.1拱墙测量放样
首先，检查边墙基础施作结构尺寸，检查是否满足拱墙衬砌净空和模板台车就位尺寸。
如边墙基础结构侵入模板台车就位净空，应进行修凿处理。
净空满足要求后，使用水准仪操平在隧道两边边墙基础上用红色油漆标出模板台车就位标高，使用全站仪在防水板标出隧道中心线及模板台车就位的法线。
中心线必须放在拱墙衬砌的两个端头，放线长度以隧道施工位置表为准，预留不小于10cm的模板搭接长度，中心线和就位高程点精确放在两个里程断面，且便于施工过程中点位的可使用性。
4.2.4.2拱墙施工方案
隧道在开挖、支护后，围岩变形达到收敛，即不变形、不沉降后即可进行衬砌施工。
防水层铺设前要对开挖断面净空进行检查，欠挖部分进行处理，保证不侵入设计要求净空。
同时对喷砼进行基层处理，基层平整度要求：
凹凸处高差不得大于5cm。
复合式衬砌要求隧道混凝土二次衬砌应在围岩收敛变形稳定后作为最佳衬砌时机，但软弱围岩及断层破碎带处，由于其围岩自稳能力差，初期支护难以使其达到完全稳定，故根据支护情况及量测信息，为确保洞体稳定及施工安全，经监理工程师同意后及时进行二次衬砌，必要时紧跟开挖面。
正洞衬砌段落边拱模采用定制12米衬砌钢模板衬砌台车，通过调整液压元件，使模板正确对位。
混凝土灌筑通过灌筑窗口，自下而上，从已灌段接头处向未灌方向，水平分层对称浇灌，边浇边捣，层厚不超过40cm，相邻两层浇注时间不超过1.5小时，确保上下层混凝土在初凝前结合好，不形成施工冷缝，垂直自由下落高度控制不超过2m，捣固采用附着式振捣器和插入式振捣器，安排专人负责，保证混凝土衬砌内实外光。
减少二次衬砌混凝土表面的气泡，采取堵头板分层设排水孔排出泌浆水的措施，混凝土在振捣过程中，产生泌浆水，容易粘在模板上形成混凝土表面的气泡。
在堵头板上沿竖向每20～30cm设可以封闭的孔（φ10～14的螺钉孔即可），浇筑时根据混凝土的层面，依序打开孔排水，排完水及时封孔。
衬砌台车由现场提拱断面尺寸及功能要求，委托专业的厂家加工，现场组装。
衬砌台车具备足够的强度和刚度，满足断面加宽及下锚段衬砌要求，并且立模方便。
预留洞室等结构物衬砌采用简易衬砌台架、组合钢模立模，泵送混凝土入仓。
施工时，与正洞衬砌连接段预留出1m长，与正洞衬砌同时灌筑。
混凝土灌注结束12小时后从挡头板浇水养护。
4.2.4.3边墙基础、拱墙施工缝基面处理
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