古城岭隧道2号斜井挑顶施工方案 修改doc.docx

1、古城岭隧道2号斜井挑顶施工方案 修改doc新建铁路宝鸡至兰州客运专线BLTJ-14标段古城岭隧道2号斜井三岔口施工方案编制： 日期： 审核： 日期： 批准： 日期： 中铁隧道集团宝兰客专甘肃段项目经理部二工区2014年2月古城岭隧道2号斜井进正洞施工方案一、工程概况1.工程位置新建铁路宝鸡至兰州客运专线站前工程BLTJ-14标段古城岭隧道位于甘肃省兰州市榆中县境内，其中2号、3号斜井位于兰州市榆中县和平镇。2.设计概况2号斜井与线路交于DK1016+680.507，平交角90，井口坐标为：X= 3982004.280，Y= 519428.319，长度为542.73m，采用无轨运输方式，按双车道

2、设计，双车道净空尺寸为6.56.5m，后期作为避难所，为永久性工程。3 .工程地质及水文地形地貌2号斜井位于甘肃省兰州市榆中县，地处陇西黄土高原西北部，沿线地形起伏较大，位于黄土高原梁峁、沟壑区，地面高程1704m1897m，区内黄土梁峁起伏，沟壑纵横，山坡上多为风积黄土覆盖，沟心多为第四系碎石类土层，局部第三系底层出露。（1）地层岩性黄土梁峁区顶部为第四系上更新统风积砂质黄土，洞身主要为冲积砂质黄土及第三系泥岩夹砂岩及砾岩，局部为碎石类土。沟谷中分布有第四系全新统冲积黄土、洪积圆砾土和上更新统冲、洪积砂质黄土及粗圆砾土。（2）地质构造该段为陇西系内旋褶带，构造相对简单。晚第三纪以来，区内新构

3、造运动较为活跃，表现为河谷阶地上升显著，现代河流侵蚀、下切明显，河谷两岸阶地发育，构成颇为典型的河谷阶地地貌。新构造运动在区内表现为差异性整体抬升运动，山地断块强烈隆升，盆地相对下沉，形成现今的地貌形态和格局。工程范围内无断裂构造发育。（3）地震动参数地震动峰值加速度为0.2g（相当于地震烈度八度），地震动反应谱特征周期为0.45s。（4）水文地质线路经过的地区地表水主要为沟谷内季节性流水及灌溉用水，枯水期几乎断流，水量不大。地表水对混凝土存在氯盐、硫酸盐侵蚀性。未见地下水发育。（5）不良地质、特殊岩土地段不良地质主要为黄土陷穴，黄土陷穴主要分布于陡坎处。特殊岩土主要为湿陷性黄土、松软土及膨胀

4、土，湿陷土层2030m；砂（黏）质黄土属松软土，层厚515m。（6）2号斜井地质概况2号斜井地处黄土高原中山区。全新统冲积砂质黄土，稍湿，稍密，级普通土，0=120kPa。上更新统风积砂质黄土，稍湿，稍密-中密，级普通土，0=150 kPa；粗圆砾土，稍湿-潮湿，中实，硬土，0=500 kPa。中更新统风积砂质黄土，稍湿，稍密-中密，级硬土，0=180 kPa。下更新统风积砂质黄土，稍湿，坚硬，局部夹粗（细）圆砾土、漂石土，级硬土，0=200 kPa。4. 2号斜井承担的施工任务2号斜井承担斜井本身542.73m及古城岭隧道正洞1730m（DK1015+570DK1017+300）的施工任务。

5、二、三岔口施工方案1. 三岔口与正洞联接方案根据本工程特点，由于正洞为双线单洞，结合其它工点的实际施工经验，斜井与正洞采取正交进洞。三岔口斜井与正洞联接方式图见下图。图1：2号斜井三岔口与正洞联接方式图（单位：cm）图2：2号斜井纵断面图（单位：m）2. 斜井进正洞三岔口加强段设计斜井进正洞交叉口段2号井为黄土隧道级模筑衬砌支护类型，3号井为级模筑衬砌支护类型。考虑三岔口特殊地段施工，对斜井支护参数进行加强，并加大预留变形量至15cm，斜井加强段长度为10m（斜井加强段示意图见下图3）。加强段支护参数：拱墙架立I20b型钢钢架，间距0.8m，共计15榀。在斜井与正洞交接处，采用并排架立三榀I2

6、0b型钢钢架，并在拱架顶部设置门梁来支撑正洞上部拱架，门梁采用I25a工字钢(3榀)，门梁与斜井钢架焊接在一起。门梁连接均采用螺栓连接，在施工过程中，必须按照设计图纸位置安设，保证立柱、横梁位置准确。采用42锁脚锚管，分别与立柱和横梁焊接牢固，锚管长度为3m，施工过程中，必须保证锚管施工质量，防止因施工不当导致横梁下沉，引起安全和质量事故，门梁示意图见下图4。爬坡挑顶前首先将三岔口段斜井口衬砌一组后再进行正洞挑顶施工。图3：斜井加强段示意图图4：斜井与正洞交接处门梁示意图三、斜井进正洞挑顶方案3. 挑顶方法斜井进正洞采用小导洞(断面4.5m宽4.0m高)沿正洞开挖轮廓线爬行开挖，形成上台阶操作

7、平台，然后上台阶按设计图纸要求进行初期支护后，向兰州方向进行上台阶开挖至10米长度后，再进行宝鸡方向上台阶开挖，开挖10米后，进行中（下）台阶开挖，开挖形成标准台阶长度后，进入正常工序开挖施工。4. 挑顶施工步骤小导洞开挖至上台阶正洞上台阶支护正洞上台阶向兰州方向开挖支护正洞上台阶向宝鸡方向开挖支护正洞中（下）台阶开挖支护图5：斜井进入正洞挑顶施工正洞示意图(单位：cm)图6：斜井进入正洞挑顶施工斜井示意图(单位：cm) 5. 小导洞施工方法(1)、斜井岔口段施工：根据实际围岩情况，从斜井上台阶（台阶高度4.0m）拟采取向上爬行至正洞上台阶进入正洞施工，与正洞正交进入（先进行井口段的底板衬砌，

8、并将岔口拱墙衬砌施做完成，达到一定强度后，再开始岔口开挖施工），在井口正洞大跨处开始向上开挖，采用边向上挑口边进行门型钢架锚喷支护，开口宽度4.5m，进尺按0.8m进行控制。图7：斜井挑顶平面位置示意图(单位：cm)(2)、开挖后及时架设工钢门架，间距按0.8m进行布置。边墙及时施作锚管，环向间距按1.0m进行布置。门型钢架拱顶位于正洞开挖轮廓线外侧，并考虑40cm的预留变形量。门型钢架立柱采用定位锚管将直立工字钢锁在边墙上，以保证门架受力的稳定性，并及时喷砼将拱部封闭。(3)、开挖时逐渐将底板抬高至大跨线标高，按正洞上断面开挖尺寸进行开挖，待开挖至正洞另侧开挖限界后，按设计要求架设正洞钢架，

9、将锚管及钢筋网施作完成，并增设局部定位锚管，再喷射混凝土封闭，形成环向立拱锚喷支护。(4)、待喷射混凝土达到一定强度并观察稳定后，进行正洞上断面的开挖支护，拆除直立工钢，按正洞上半断面向兰州方向开挖，上台阶形成一定台阶后进行中部开挖。在每个开挖、支护面形成10m15m长的工作面后再反方向开挖、支护，形成两个工作面施工。（5）、小导洞进正洞施工步骤图8：步骤1小导洞开挖至正洞上台阶示意图(单位：cm)图9：步骤2设立正洞上台阶拱架、网喷支护示意图(单位：cm)图10：步骤3正洞上台阶向兰州方向开挖支护示意图(单位：cm)图11：步骤4正洞上台阶向宝鸡方向开挖支护示意图(单位：cm)图12：步骤5

10、斜井进正洞后中台阶开挖支护示意图(单位：cm)图13：步骤6斜井进正洞后下台阶开挖支护示意图(单位：cm)6. 小导洞支护参数：顶部喷砼采用C25砼，厚度20cm，边墙厚度58cm；拱架采用I16钢架，间距0.8米/榀；8钢筋网，网格间距2020cm；纵向连接筋设22连接筋，环向间距1.0米。7. 正洞支护参数：2号井三岔口段正洞设计为e复合式衬砌，初期支护参数：预留变形量40cm，拱墙设I22a工字钢架，间距0.6m/榀；拱、墙布设8钢筋网，网格尺寸2020cm；钢架间设22连接筋，环向间距1.0米；拱、墙喷射C25混凝土，喷砼厚度为30cm。8. 施工注意事项三岔口段斜井井口必须衬砌一组后

11、方可进行爬坡挑顶施工锁脚锚管必须采用U型钢筋与拱架焊接牢固三岔口衬砌后进行挑顶施工时注意对斜井拱墙防水板及止水带的保护小导洞采用挖掘机扒碴，装载机装碴，自卸汽车运碴，开挖循环进尺0.8米。小导洞开挖时，注意控制拱顶标高，顶部初支内侧沿正洞开挖轮廓线布置，并预留40cm施工误差及沉降变形量。小导洞采用矩形断面，断面内净宽4.5米，高度根据正洞开挖轮廓线标高计算进行控制，拱脚严禁悬空，必须落在坚实基础上。图14:小导洞门架拼装图(单位：m)小导洞顶部采用挂网满喷砼支护，两侧边墙采用素喷58cm厚砼进行封闭，拱脚喷50cm混凝土。小导洞开挖过程中加大监控量测频率，根据量测数据指导施工，保证施工安全。

12、四、风、水、电及防、排水方案高压风、水、电是洞内正常施工的主要能源，是优质、快速施工的保障。9. 供高压风由于本隧道穿越地层为砂质黄土及圆砾土，隧道内不考虑爆破作业，高压风总供风能力只要满足洞内同时作业的喷浆机即可。考虑各种风动机具的最大耗风量和管道漏风系数等，通过总耗风量的计算和实测确定。2号斜井风动机具与耗风量2号斜井拟开2个工作面，向兰州和宝鸡方向各1个掌子面，两个掌子面同时喷浆作业，考虑1个工作面拟使用2台喷浆机。即洞内同时工作的喷浆机具为4台，每台喷浆机需风量7.5 m3/min。同时工作的各种风动机具耗风量：(m3/min)式中 N使用台数(6台)； q每台耗风量，喷浆机耗风量为7

13、.5(m3/min)K同同时工作系数，取1.0K磨风动机具磨损系数，对喷浆机取1.05；计算得q=47.25(m3/min)风动机具同时工作的耗风量总和：(m3/min)式中 qn-漏风系数；按管道长度小于2000m计，取1.10。计算得Q=51.98(m3/min)总耗风量(m3/min)式中 -空压机使用安全系数(包括轮流定检，临时高峰负荷或故障处理等因素)，电动空压机为1.31.5，内燃空压机为1.361.60，高原地区取上限，本斜井取1.5；K-空压机本身磨损而引起效率降低的修正系数，一般采用1.051.10，高原地区取上限,本斜井取1.1；Km-不同海拔高度增加高压风的耗风量修正系数

14、，井口底面海拔1910m，风压0.6Mpa，取修正系数1.08；Q风动机具同时工作的耗风量总和；计算得Q总=92.63(m3/min)空气压缩机的选择与数量根据现有设备型号(3台移动式空压机，型号EPQ1000IEC，供风量27m3/min功率196KW；2台座式空压机，型号LS/8，供风量20m3/min功率130KW），总供风量达到121m3/min。满足现场施工需求。后期其中两台移动式空压机往宝鸡方向随开挖跟进，尽量减少供风损耗。管道、管径的选择高压风管道拟采用焊接钢管接法兰盘连接，管径根据计算的耗风总量(Q总)和允许的最大压力损失来计算确定。一般情况下以掌子面所需的最低风压、用风总量和

15、管道长度来确定。正洞最长供风管道为宝鸡方向长约1800m，掌子面最大供风量25m3/min左右，考虑到斜井长度较短，前期空压机均设置在斜井外井口50m范围内，后期随着开挖长度增加，通风距离增长，风量损失增加，宝鸡方向采用2台移动式空压机随开挖跟进，由高压风站通往各工作面的主风管均选择159mm(内径150mm)管径供风。图14：正洞高压风布置图(1) 管道安装注意事项a. 管道敷设要求平顺、接头严密、防止漏风，凡有裂纹、创伤、凹陷等现象的钢管不得使用；b. 在靠近空压机150m以内，风管的法兰盘接头宜用耐热材料制成垫片，如石棉衬垫等；c. 高压风管道在总输出管道上，必须安装总闸阀以便控制和维修

16、管道；主管道上每隔300500m应分装闸阀；为满足施工需要，每隔4060m设置4050丁管一支备用；管道前端至开挖面距离宜保持在30m左右，并用高压软管接分风器；分部开挖法通往工作面的软管长度不宜大于50m，与分风器联结的橡胶软管不宜大于15m；d. 主管道长度大于1000m时，应在管道最低处设置油水分离器，定期放出管中聚积的油水，以保持管道内的清洁与干燥。e. 管道安装前应进行检查，钢管内不得留有残杂物和其它脏物；各种闸阀在安装前应拆开清洗，并进行水压强度试验，合格后方能安装；f. 管道在洞内应敷设于电缆、电线的另一侧，如与水沟同侧时不得影响水沟排水；g. 管道的使用，必须有专人负责接长、检

17、查、养护。10. 供高压水洞内施工必须具备足够的水源以满足施工的需要，同时还要考虑水质和水压要求。施工用水主要为喷雾降尘、注浆、衬砌养生和混凝土拌和及机械循环水等。洞内高压供水管道采用80优质无缝钢管进行敷设。a. 管道敷设要求平顺、直、弯头少，线路短，干管管径尽可能一致，接头严密不漏水。b. 管道沿正洞外侧敷设。c. 高压水池的输出管应设总闸阀，干管管道每隔200300m安装闸阀一个，以便控制和维修管道。管道闸阀布置尚应考虑一旦发生管道故障(如断管)能够暂时由水池供水的布置方案。d. 给水管道应安设在电线路的异侧，不应妨碍运输和行人并设专人负责检查养护维修，一般与高压风管共同组织一个维修、养

18、护工班。e. 管道前端至开挖面的距离一般保持为30m左右，用直径50mm的高压软管接分水器，中间每隔4060m预留的设置异径三通备用。11. 洞内供电因隧道机械化程度高，施工用电有以下特点：1)耗电量大；2)负荷比较集中；3)供电的可靠性要求高。针对供电可靠性要求高这一特点，隧道供电线路应有两路电源线路，以保证任一路电源线路发生故障时，另一路电源线路继续担负施工用电，同时还必须设自发电站，以保证网电停电后，仍能保证隧道施工重要设备负荷的用电需求，特别是保证洞内排水用电的需求。依据设计正洞兰州方向可能最大涌水量4158m3/d，兰州方向为反坡排水，考虑1台50KW抽水泵。(1) 洞内可能同时用电

19、设备计算a. 照明：斜井542.3m，每10m一盏，每盏60W，总耗电量3.3KW；正洞每15m一盏，每盏100W，按2000m计算耗电量13.3KW，照明总耗电量Pb =16.6KW。b. 高压供风：洞内预计安设2台空气压缩机（2台移动式空压机，功率196KW），其中2台可能同时运转，计392KW。c. 通风：三岔口段安装2台55KW射流风机，计110KW。d. 排水设备：正洞泵站预计安装1台50KW多级离心泵，按最大排水量计算，排水总能耗50KW。e. 电焊设备：洞内同时作业电焊机按4台计算，每台功率10KW，计40KW。f. 混凝土输送泵及振捣设备：洞内实际混凝土浇筑作业面仅1个，总功率

20、60KW。g. 喷浆设备或注浆设备：洞内按2个工作面同时喷浆作业考虑，每个掌子面3台喷浆机，以TK500湿喷机为例，电机功率7.5KW，则能耗为45KW。实际可能同时用电量总和：713.6KW(2) 总用电量的估算隧道施工用电，含动力和照明要求的总量，一般按下式估算：式中 P总用电量(KVA)；K电线路能力损耗系数，采用1.051.10；A全部电力功率因数，采用0.50.6；Pa动力用电总量；Pb照明用电总量；电动机及其他动力之效率，采用0.830.88；K1同时用电系数，通风机的同时用电系数为0.80.9，施工电动机械同时用电系数0.650.75K2动力负荷系数，为0.751.0；依据洞内可

21、能同时用电设备总能耗经计算得P=1.05*(713.6-16.6)/(0.55*0.85)*0.65*0.75+16.6*0.65)=774.5KW(3) 供电线路隧道供电线路采用三相五线制，供电电压为400/230V。洞内照明电压：作业地段(含衬砌台车、钢筋安装位置)不大于36V，成洞和不作业地段采用220V。为解决长隧道供电电压降过大的问题，采用高压电缆直接将10KV电压由斜井引入正洞，根据砼输送泵和移动空压机位置确定变压器位置。主导线采用塑料绝缘铝绞线规范架设，开挖及未衬砌地段移动式手提灯应使用铜芯橡皮绝缘电缆。导线在选用断面时必须保证末端电压降不超过额定电压的10%和国家对经济电流额度

22、的规定。在隧道施工中，不宜采用加大导线截面的办法来减少电压降和增加送电线路的距离。输电干线或动力、照明线路宜安装在同一侧，但必须分层架设，其原则是：“高压在上，低压在下；干线在上，支线在下；动力线在上，照明线在下”。洞内电线路必须架设在风水管路相对的一侧。电线悬挂高度距人行地面：400V以下，不小于2m，10KV不小于3.5m。根据隧道作业特点，电线路架设分两次进行，在进洞初期，先用橡胶绝缘电缆装设临时电路，随着掌子面的推进，在成洞地段用胶皮绝缘线架设固定线路，换下电缆供继续前进工作面使用。10KV电缆线路尽可能选用铠装电缆，电缆的终端应装有密闭和绝缘性能良好的接线盒。电缆两端垂直高差在15m

23、或以上时，应采用不滴流电力电缆。如果使用充油的电缆则应在中间接头处分段堵油，避免油压叠加。洞内敷设的高压电缆，在洞外与架空高压线连接时，应安装相同电压等级的阀型避雷器一组及开关设备。架设进洞的低压线路，在洞口的电杆上，应安装低压阀型避雷器一组。不允许将通电的多余电缆盘绕堆放，以免引起电缆过热发生燃烧和增加线路电压降。(4) 变电站洞内变电站应设置在专用设备洞室或干燥的避车洞或不用的横通道内，变压器与周围及上下洞壁的距离不得小于30cm，同时按规定要求设置安全防护设施。洞内高压变电站应采用井下高压配电装置或相同电压等级的油开关柜，不宜使用跌落式熔断器。低村侧最好采用成套组全电器和带负荷调压变压器

24、，或采用带有空气断路器的井下低压配电盘，或临时装设自动空气开关。变压器容量的确定： (KW)式中 Pn配属机械的总容量(KW)；K各台电动机的同时用电系数，取0.7；cos电动机功率因素，取0.90；电动机效率，取0.86；经计算得Bm=774.50.7/(0.90.86)=700KW，参照总用电量的估算结果，正洞内应安装1台630KVA变压器，保证洞内所有设备用电。 12. 施工临时防、排水12.1 正洞防、排水原则(1) 正洞宝鸡方向为顺坡排水，正洞兰州向为反坡排水，均使用潜水泵将水流抽至集水井内排出洞外。集水井间距视汇流情况酌情开凿。集水井宜设在隧道断面外，其容积视涌水量和水泵的排水能力

25、确定，但深度应不小于1m。(2) 通过大面积渗漏水地段，应尽可能采用钻孔将水集中汇流，经管、槽排入水沟。钻孔的部位、数量、孔径和水量等应详细记录，作为二衬设置墙背排水设施的依据。(3) 当隧道下坡施工，掌子面开挖涌水量较大时，必须设置反向水沟，以利于掌子面排水；反向水沟坡度应大于2%，深度应小于70cm，分段长度以20m为宜，且挖沟要紧跟掌子面。(4) 集水井自动化因集水井在洞内设置较多，不可能每个井都设置专人进行排水作业，这就要求每个集水井都必须设置自动化排水装置，以方便及时、有效的排除积水。当集水井水深达到一定高度，水泵自动注水启动；水位降到一定高度，水泵自动停止。若集水井汇水量较大时，集

26、水井应设置最少两台水泵，在第一水位时，二台水泵自动轮换工作。一台工作水泵出故障，自动切断电源，另一台水泵自动投入工作。当水位上升到第二水位时，二台水泵自动启动，同时投入工作。4.2注浆堵水注浆堵水的作用是封堵裂隙，隔离水源，堵塞水点，以减少洞内涌水，改善施工条件。注浆材料很大程度上直接影响到堵水防渗和固结效果，并关系到压注工艺、工期和工程费用。针对正洞渗水情况和地层条件及同类施工经验，注浆堵水拟采用双液浆进行，其优点在于渗透系数低，结石率高，凝结时间可控，在动水条件下注浆，被水冲走或稀释或排挤变位的程度较小，不致于对注浆浆液的凝固产生大的影响，效果好且便于操作。4.3排水设备选型与配套原则(1

27、) 经济角度考虑：价格适中。(2) 最大日排水量考虑：根据经验，安装水泵总排量应是设计最大日排水总量的1.52倍。(3) 水泵特性：水泵要强耐磨、耐腐蚀，使用时间长。泵站排水设备为固定设备，功率大而笨重，不易移动，因此，一旦选定，不容更改。同时，泵站设备在选型上必须充分考察市场，保证货优价廉。4.4管路布置(1) 排水布置图见下图15图15：正洞排水布置图(2) 依据正洞涌水量及排水能力要求，宝鸡及兰州方向排水管拟布置1条159管路， 4.6排水资源配置表排水资源配置表序号名 称型 号功率(KW)流量(h/m3)扬程(m)数量(台)生产厂家使用位置1污水泵WQ-65-16-5.55.56516

28、5湖南衡阳掌子面或集水井2污水泵WQ-65-16-7.57.585205湖南衡阳3多级离心污水泵IS112510020045155501正洞泵站五、施工通风方案隧道施工通风的目的是供给洞内足够的新鲜空气，并冲淡、排除有害气体和降低粉尘浓度，以改善劳动条件，保障作业人员身体健康。13. 通风设计标准在隧道施工过程中，由于钻爆、装运、喷砼产生有害气体和粉尘及开挖揭露地层释放的有害气体使隧道内作业环境受到污染，必须采用机械通风的方法向洞内供给新鲜空气，以稀释有害气体降低粉尘浓度，隧道内施工作业环境要达到下列卫生标准：(1) 隧道中氧气含量按体积计不得小于20%，温度不宜高于30。(2) 粉尘浓度，含

29、10%以上游离二氧化硅的粉尘，每m3空气中不得大于2mg；。含游离二氧化硅在10%以下时，每m3空气中不得大于4mg。(3) 有害气体浓度：a. 一氧化碳最高容许浓度为30mg/m3，在特殊情况下施工人员必须进入工作面时可为100mg/m3，但工作时间不得超过30min。b. 二氧化碳，按体积计不得大于0.5%。c. 氮氧化物（换算成NO2）为5mg/m3以下。d. 隧道内噪声不宜超过90dB。14. 通风设计(1) 通风管道布置、设备选型及布置根据在净空允许的情况下，尽可能采用大直径风管配大风量通风机，以减少能耗损失的原则。上罗斜井正洞通风将采用压入式。在斜井口设2台SDF（C）-No12.

30、5型轴流风机，并在三岔口安装2台射流风机向洞外引导污风排出，正洞宝鸡及兰州方向均选用直径1.8米的通风软管，宝鸡方向按最长通风距离1800米计算。 通风机工作风量为2550 m3/min，风压为3600 Pa。通风距离1800 m时出风口风量1540m3/min，基本可以满足通风量的需要。通风设备及数量见下表。上罗斜井通风设备表名称型号技术参数数量速度（r/min）风压（Pa）风量（m3/min）功率（KW）轴流风机SDF（C）-No12.5高速137853551550291211022台中速629244510521968342低速35513758401475162拉链式软风管PVC1700PVC1500平均百米漏风率0.02，摩阻系数0.02，每节长度20m/节或10m/节。射流风机SLF系列55KW2台图16：斜井及正洞施工通风示意图(2) 通风保证措施由专业技术人员进行通风技术及工、机、料的管理，风管吊装必须做到平直、顺，并拉紧吊稳，避免褶皱，以减小管路沿程阻力和局部阻力，在与横通道交接处要避免死弯。为减少阻力，当外径不同的风机与风管连接时，应以大小头铁皮管节过渡，过渡节长度以35m为宜。风机应设专人