3#斜井施工方案.docx

1、3#斜井施工方案 集宁隧道3#斜井施工方案1.工程概况集宁隧道位于既有古营盘车站和葫芦车站之间，设计为两座单线隧道，集宁左线隧道长5875m，起讫里程DK494+684DK500+559，右线隧道长6070m，起讫里程DyK494+690DyK500+760，目前隧道设进口、斜井、出口三个工区作业。为保证工期，增设3#斜井。斜井设在DyK496+185处，斜井分别与右线隧道DyK499+110、左线隧道DK499+110相交，斜井按单车道设计，内轮廓断面5.00 m5.90 m，斜井长为324.59m，中部设错车道一处，内轮廓断面加大为8.11m6.62m，坡度为2%， 3#斜井承担右洞正线4

2、40m、左洞正线300m的施工任务。斜井设95m引道，引道路基面宽7.0m，单侧设排水沟，斜井的平面及纵断面布置见下图。2.工程地质与水文地质概况集宁隧道位于华北地台内蒙台隆之凉城断隆中，沿线断裂褶皱构造不发育，但新生代火山活动频繁，以基性喷发为特点，形成了大面积的玄武岩覆盖层，具有典型的桌状地貌形态。本层地层岩性较为简单，上部为人工填土，坡洪积粘土、砾砂，基岩为第三系上新统泥岩夹砂岩、玄武岩、太古界下统大理岩、太古代花岗岩等。海拔高度1400 m左右，干旱少雨，沿线地表水不发育，境内沟谷干涸，年平均降水量363.6mm。隧道区雨季时有基岩裂隙水，施工和生活用水必须依靠打深井的方式解决；冬季施

3、工期较长，冻结期5个月，最大冻结深度1.8 m，昼夜温差大。斜井通过围岩基本是V级，斜井与正洞交叉口处位于IV级围岩中，花岗岩风化裂隙含水岩组，弱富水区，正常涌水量为180.46m3/d，最大涌水量541.37m3/d，因此对施工技术要求较高，洞内排水将是施工的重难点。 3、施工方案3.1 引道施工方案3.1.1引道路面斜井设引道长95m，路面采用C25混凝土铺设，宽7.0m，厚20cm，设1.5%单坡面排水，单侧排水沟。3.1.2引道边、仰坡边坡深度小于5m采用1：1的坡度，深度大于5m部分采用1：0.75坡度，两种坡度中间设宽1m的平台；仰坡距斜井开挖面拱顶60cm处设1m宽平台，平台处设

4、反坡，仰坡坡度为1：1。边、仰坡采用网喷锚防护，C20喷射混凝土厚10cm，8的钢筋网间距25cm，22砂浆锚杆，长2.5m，间距1.01.0m，梅花形布置。开挖过程中根据土质的变化，随时调整支护参数。引道与斜井交界处的左侧设集水坑（2.51.01.5m）。井口顶开挖线外侧5-10m设截水沟以拦截地表水，井口外设反坡排水，防止地表水流入井内。3.2 井身施工方案3.2.1斜井进洞斜井采用双层小导管进洞，小导管采用42钢管，壁厚3.5mm，长4m，倾角1015环向间距30cm，层间距40cm，注1：1水泥浆。3.2.2 斜井开挖斜井井身施工采用掘进和捡底两步开挖法，开挖采用简易台架风钻钻眼，非电

5、毫秒雷管起爆，光面爆破。斜井级围岩段采用台阶法开挖，本着“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、快封闭、早衬砌”方针指导施工。如洞口段为土质，采用上、下半断面留核心土的开挖方法，挖机配合人工开挖，开挖后立即进行初期支护施工，人工架立钢架，风钻钻孔安装径向锚杆，铺设钢筋网，湿喷机喷射混凝土。3.2.3斜井支护3#斜井支护参数表施工部位42小导管超前支护钢架钢筋网锚杆长度环向间距纵向间距材料间距材料安装部位间距材料安装部位间距洞口10m段3.50.52I161.08拱墙25*2522，2.5m拱墙1*1V级单车道3.50.52I12.61.08拱墙25*2522，2.5m拱墙1*1V级错车道3.50.5

6、2I161.08拱墙25*2522，3.0m拱墙1*1喇叭口段3.50.52I180.88拱墙25*2522，3.0m拱墙0.8*1施工部位喷射混凝土二次衬砌铺底材料厚度材料厚度材料厚度洞口20m段C2020C2530C2535V级单车道C2015C2530C2535V级错车道C2020C2535C2540喇叭口段C2025C2535C2540施工过程中如遇围岩是、级，将改变支护参数，级围岩地段台阶法施工，拱墙设I12.6型钢钢架，间距1.2m/榀，拱墙设22砂浆锚杆，长2.5m，间距1.21.2m，按梅花形布置，拱部设8的钢筋网间距25cm；级围岩地段全断面开挖，拱部设22砂浆锚杆，长2.0

7、m，间距1.51.5m，按梅花形布置，局部设8的钢筋网间距25cm。3.2.3.1砂浆锚杆施工（1）锚杆类型及其设置。锚杆为先锚后灌式22砂浆锚杆，锚杆间距按设计要求施工，呈梅花形布置。钻孔孔眼方向深度和布置按设计规定，锚杆施工时应使锚杆垂直于岩层层面。（2）锚杆施工前的准备工作检查锚杆类型、规格、质量及性能是否与设计相符。根据锚杆类型、规格及围岩情况准备钻孔机具。根据设计要求截取杆体并调直除锈，在杆体尾端加工成螺纹，便于安装螺母和垫板，在杆体头部安装锚头，并检查锚杆的灌浆孔是否通畅，止浆塞是否准备妥当。砂浆严格按配合比配置。注浆机具设备、材料等应齐备。（3）、钻孔精度要求项目允许限差孔位偏差

8、+15cm 孔深偏差+5cm 孔径偏差符合设计要求（4）、水泥砂浆标号水泥砂浆设计标号为M20,砂子的细度模数为2.0。砂浆应拌和均匀，随拌随用,拌和的砂浆应在初凝前用完。（5）、先锚后灌式砂浆锚杆的安装方法。将打好的孔眼用高压风吹净，将加工好的锚杆杆体（头部安设锚头），置入孔内，安设止浆塞、垫板和螺帽，用注浆泵注浆（6）、施工注意事项安设锚杆时尾端丝扣应装螺帽保护。注浆开始或中途停止超过30min时，应用水润滑灌浆泵及其管路。注浆压力控制在0.51.0MPa，终压控制在22.5MPa。灌浆时应注意观察止浆塞泄气孔是否有水泥砂浆溢出。详见“砂浆锚杆施工工艺框图”。砂浆锚杆施工工艺框图布设孔位钻

9、 孔清 孔安装锚杆及锚头锚杆加工锚杆调直除锈注浆砂浆拌制砂浆溢出注浆密实度试验3.2.3.2钢架施工型钢钢架加工：加工场地用砼硬化，精确抹平，按设计放出加工大样。钢架弯制结合隧道开挖方法采用型钢弯制机按照隧道断面曲率分节进行弯制，弯制完成后，先在加工场地上进行试拼。各节钢架拼装，要求尺寸准确，弧形圆顺，要求沿隧道周边轮廓误差不大于3cm；型钢钢架平放时，平面翘曲小于2cm。 钢架安装 钢架安装在掌子面开挖初喷完成后立即进行。根据测设的位置，各节钢架在掌子面以螺栓连接，连接板应密贴。为保证各节钢架在全环封闭之前置于稳固的地基上，安装前应清除各节钢架底脚下的虚碴及杂物。同时每侧安设2根锁脚锚管将其

10、锁定，底部开挖完成后，铺地及时跟进，及早封闭成环。为保证钢架位置安设准确，隧道开挖时在钢架的各连接处预留连接板凹槽。初喷砼时，在凹槽处打入木楔，为架设钢架留出连接板位置。钢架按设计位置安设，在安设过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙应每隔2m用砼预制块楔紧，钢架背后用喷砼填充密实。钢架纵向连接采用22钢筋，环向间距1m。钢架落底接长在单边交错进行，每次单边接长钢架12排。在软弱地层可同时落底接长和仰拱相连并及时喷射砼。接长钢架和上部钢架通过垫板用螺栓牢固准确连接。架立钢架后应尽快进行喷砼作业，以使钢架与喷砼共同受力。喷射砼分层进行，先从拱脚或墙角处由下向上喷射，防止上层喷射料虚掩拱脚（墙角）不密

11、实，造成强度不够，拱脚（墙角）失稳。 土质围岩防止钢架下沉的措施拱部开挖安装型钢拱架后，由于土质围岩的自稳性较差以及各部开挖拉开了一定距离，钢架短时间内不能闭合，有可能会出现拱顶钢架下沉，导致围岩失稳或侵入衬砌界限，因此在施工过程中需加强对钢架安装以后的监控量测，必要时采取有效措施进行加固，以防止拱顶钢架下沉。具体措施如下：加强对钢架的锁脚固定措施由于采用分部开挖方法，拱部钢架安装后，钢架暂时不能全断面封闭成环，同时拱部钢架无法座落在坚实的基岩上，因此，拱部钢架必须采取锁脚措施，将钢架两底脚牢固锁定，以防止钢架下沉或两底脚回收，钢架锁脚采用两根L=4.0m的42mm锁脚锚管锁定，锚管采用钢花管

12、，压注水泥浆液进行锚固，如地质较差时，采用加长锁脚锚管长度和再增设一根锁脚锚管以加强钢架的稳定。加设钢架基础连接纵梁，扩大开挖底脚，防止钢架悬空为防止钢架下沉，视地质情况，必要时在拱部钢架底脚增设连接纵梁，纵梁采用32槽钢，与钢架底脚采用焊接连接，以增加钢架底脚的承力面积。及时喷射混凝土进行覆盖钢架安装完成后，及时进行喷射混凝土，喷射时分层、分段进行，钢架应全部被喷射混凝土覆盖，保护层厚度不得小于30mm。防止施工过程中的碰撞和损坏机械开挖时，为防止挖掘机等大型机械对已支护好钢架进行碰撞和冲击，造成钢架损坏，因此，开挖时，要委派专人对开挖作业进行指挥，严格限制机械作业界限，以防止碰撞钢架。3.

13、2.3.3钢筋网施工控制要点钢筋网格尺寸应符合图纸要求。铺设钢筋网按照以下要求执行：钢筋网在初喷混凝土4cm以后铺挂，且保护层厚度不得小于2cm。砂层地段应先加铺钢筋网，沿环向压紧后再喷射混凝土。钢筋网应随初喷面的起伏铺设，与受喷面的间隙一般不大于3cm，与锚杆（锚杆安装3d后）或其它固定装置连接牢固。开始喷射时，应减小喷头至受喷面的距离，并调整喷射角度，钢筋网保护层厚度不得小于4cm。喷射中如有脱落的石块或混凝土块被钢筋网卡住时，应及时清除后再喷射混凝土。3.2.3.4 喷射砼施工控制要点喷射混凝土原材料先检验合格后才能使用，速凝剂应妥善保管，防止受潮变质。严格控制拌合物的水灰比，经常检查速

14、凝剂注入环节的工作状况。喷射混凝土的坍落度宜控制在813cm，过大混凝土会流淌，过小容易出现堵管现象。喷射过程中应及时检查混凝土的回弹率和实际配合比。喷射混凝土的回弹率：侧壁不应大于15%，拱部不应大于25%。喷射混凝土拌合物的停放时间不得大于30min。必须在斜井开挖后及时进行施作。喷射混凝土严禁选用具有潜在碱活性骨料。喷混凝土厚度应预埋厚度控制标志，严格控制喷射砼的厚度。喷射前应仔细检查喷射面，如有松动土块应及时处理。喷射机应布置在安全地带，并尽量靠近喷射部位，便于掌机人员与喷射手联系，随时调整工作风压。喷射时使喷嘴与受喷面间保持适当距离，喷射角度尽可能接近90，以使获得最大压实和最小回弹

15、。喷嘴与受喷面间距宜为1.52.0m；喷嘴应连续、缓慢作横向环行移动，一圈压半圈，喷射手所画的环形圈，横向4060cm，高1520cm；若受喷面被钢架、钢筋网覆盖时，可将喷嘴稍加偏斜，但不宜小于70。如果喷嘴与受喷面的角度大小，会形成混凝土物料在受喷面上的滚动，产生出凹凸不平的波形喷面，增加回弹量，影响喷混凝土的质量。喷射完成后应检查喷射混凝土与岩面粘结情况，可用锤敲击检查。同时测量其平整度和断面，并将此断面与开挖断面对比，确认喷射砼厚度是否满足设计和规范要求。当有空鼓、脱壳时，应及时凿除，冲洗干净进行重喷，或采用压浆法充填。在喷射侧壁下部时，需将上半断面喷射时的回弹物清理干净，防止将回弹物卷

16、入下部喷层中形成“蜂窝”而降低支护强度。经常检查喷射机出料弯头、输料管和管路接头，发现问题及时处理。管路堵塞时，必须先关闭主机，然后才能进行处理。喷射完成后应先关主机，再依次关闭计量泵、震动棒和风阀，然后用清水将机内、输送管路内残留物清除干净。喷射混凝土冬期施工时，洞口喷射混凝土的作业场合应有防冻保暖措施；作业区的气温和混合料进入喷射机的温度均不应低于5C；在结冰的层面上不得进行喷射混凝土作业；混凝土强度未达到6MPa前，不得受冻。3.4监控量测监控量测是信息化施工的重要内容，是实现快速施工的基本依据，尤其是为安全快速的通过级围岩段的施工提供基本数据，以确保在该地层中施工的安全和质量。施工中加

17、强对该地层的地表下沉、水平收敛、拱顶下沉等项目的监控量测，及时根据监测数据绘制拱顶下沉、水平位移等随时间及工作面距离变化的时态曲线，了解其变化趋势，并对初期的时态曲线进行回归分析，综合判断围岩和支护结构的稳定性，并及时反馈施工。斜井段施工参照正洞监控量测设计进行监控量测，及时反馈施工信息、指导施工，确保施工安全，并为正洞在该地段的施工积累经验，提高对该地段的认知程度，为正洞顺利通过该地层提供数据。3.4.1监控量测点位分布原则 软基、浅埋、偏压、下穿公路或地表有建筑物地段：每5为一量测断面； 级围岩：每10m为一量测断面； 级围岩埋深较浅或含水量较大地段，每10m为一量测断面；级围岩一般地段，

18、每20m为一量测断面； 级围岩：每30m为一量测断面；3.4.2量测项目必测项目是在才喷锚构筑法修建的隧道中必须进行的监控量测的项目。它包括：（1）洞内外观察量测；（2）水平相对净空变化值的量测；（3）拱顶下沉量测。3.4.3 量测频率 土质围岩第一次拱顶下沉、水平变形量测时间应在开挖完成后36小时内完成；石质围岩第一次拱顶下沉、水平变形量测时间应在开挖完成后12小时内完成； 洞内量测频率按日变形量和距开挖面距离双因素指标控制： U5mm/d 或 （01）B： 12次/天 5mmU1mm/d或 （12）B： 1次/天 0.5mmU1mm/d或 （12）B： 1次/2天0.2mmU0.5mm/d

19、或 （25）B： 1次/2天0.2mmU 或 距开挖面距离5B： 1次/周 （注：U：日变形量 B：隧道开挖宽度按5.9m） 地表下沉观测频率：第一次观测必须在隧道开挖前5日内完成初始观测值，以后按洞内同频率进行地表观测。 地表布置的位移测点在开挖面前方不小于一倍洞径处取得初测值，地表进行的量测项目应测至二次衬砌施作后不小于一个月时间。洞内必测项目应测至二次衬砌施作时。 洞内、外观察每日一次定时检查并记录。3.4.3 地表沉降、拱顶下沉量测及收敛变形量测3.4.3.1地表沉降观测.监测位置：布置在洞口浅埋地段，设置36个观测横断面，沿隧道中线：每10m一个测点，每个横断面设观测点5个.中间段监

20、控量测点按下表布置埋置深度H量测断面间距（m）H2B2050BH2B1020HB10（B：隧道开挖宽度按5.9m）:监测工具：水平仪，塔尺.注意事项：施工前应作好监测准备工作：如设置测点，引入高程控制点，配置水平高的监测人员及水平仪等仪器。在布置测点时应注意在位移量较大的地段将测点布置密一点。地表量测与地下洞室各项监测应同步进行，以利于资料的相关分析。3.4.3.2拱顶下沉观测.测点布设 拱顶下沉点位与净空收敛测点统一布置，利用净空收敛测点顶部的点。.监测方案拱顶下沉量测，采用水准仪、挂钩式铟钢尺等仪器，按期定时量测，以便了解施工过程中围岩变化情况。拱顶下沉量测结果，最能直观反映施工安全程度，

21、它是最重要的量测监控项目之一。按每个测点分别绘制拱顶下沉回归曲线，将信息及时反馈。3.4.3.3 收敛变形量测 收敛变形点位布置测点安装应能保证在开挖后12小时(最迟不超过24小时)内和在下一循环开挖前测到初次读数.变形量测可采用坑道周边收敛计。 监测方案水平收敛量测用JSS30A型坑道周边收敛计按时量测，以便了解施工过程中围岩变化情况。水平收敛量测频率与拱顶下沉完全相同。按每条测线绘制水平收敛一时间曲线，分析初期支护稳定情况，推算最终位移值，以便确定二衬进行时间。 注意事项在施工初期阶段，或地质较差时，或位移下沉量及速度较大时，应适当增加量测断面及量测频率。测点设置应可靠，并应妥善保护，测量

22、仪器使用前应严格标定。各测量项目应尽可能布置在同一断面，测量点应尽可能选择具有代表性的地方，以便对测量数据的分析及为以后的工作提供经验。3.4.4量测数据的处理与应用 量测数据整理、分析与反馈每次现场量测完成后，均应及时对量测数据进行填表统计，并将测得的数据及时添加到“变形时态变化散点图”中，据以及时考察变形发展动态，修正回归系数。1030日不断对两图进行回归分析，并根据两图发展趋势，预测可能出现的最大值和变形速率。 根据变形最大值和变形速率预报围岩稳定性和安全性。 围岩稳定性和安全性判定以施工安全为监控量测主要目的，故应取初期支护尚未被破坏前的一定范围作为判定临界值，暂按以变形绝对值和变形速

23、率作为指导隧道施工安全的判定依据。日变形量大于5mm连续10天以上，或累计变形量已大于预留变形量，即应采取加强二次衬砌。无条件采取二次衬砌时，可采取加强初期支护措施和临时支顶措施。变形速率无减缓趋势，或呈逐渐加速趋势3天时，并且累计变形已接近预留变形量，即应采取与第1条同样处理措施。当变形速率超过10mm/d或第十天位移总量超过150 mm时要采取加强支护的措施。 地表下沉安全判定值以建筑物不出现裂缝为临界值，以30mm为限。 应根据回归函数计算变形速率。 根据量测结果及铁道隧道喷锚构筑法技术规范的规定可根据下表中变形管理等级措导施工。变形管理等级管理等级管理位移施工状态UoUn/3可正常施工

24、Un/3Uo2Un/3应加强支护Uo2Un/3考虑采取特殊措施注:Uo实测位移值;Un允许位移值 根据位移变化速度判别净空变化速度持续大于5.0mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护。水平收敛（拱脚附近）速度小于0.2mm/d，拱顶下沉速度小于0.15mm/d，围岩基本达到稳定。在浅埋地段以及膨胀性和挤压性围岩等情况下，应采用监控量测分析判别。 根据位移时态曲线的形态来判别当围岩位移速率不断下降时（du2/d2t0），围岩趋于稳定状态；当围岩位移速率保持不变时（du2/d2t=0），围岩不稳定，应加强支护；当围岩位移速率不断上升时（du2/d2t0），围岩进入危险状态，必须立即停止掘

25、进，加强支护。围岩稳定性判别是一项很复杂的也是非常重要的工作，必须结合具体工程情况采用上述几种判别准则进行综合评判。在取得监测数据后，及时由专业监测人员整理分析监测数据。结合围岩、支护受力及变形情况，进行分析判断，将实测值与允许值进行比较，及时绘制各种变形或应力时间关系曲线，预测变形发展趋向及围岩和隧道结构的安全状况，并将结果反馈给设计、监理，从而实现动态设计、动态施工。 3.5 出碴 2#斜井采用无轨运输出碴，前期用装载机将碴运至洞口，自卸汽车在洞口等候装车。施工至汇车道后，自卸车在汇车道处等候装车。施工便道通过村庄，自卸汽车的行车速度控制在不大于20 Km /小时，斜井内通行速度控制在不大

26、于10Km/小时，施工便道经常洒水，减少扬尘污染空气。3.6铺底及二次衬砌斜井采用模板台车衬砌，自动计量拌和站生产混凝土，混凝土运输车运输，泵送入模，捣固棒振捣。斜井开挖完成后进行一次性铺底，保证道路砼质量。 3.7 斜井与正洞喇叭口施工技术方案 为保证施工机械和车辆通行畅通，斜井与正洞交接段及斜井自身Y字形交点处采用喇叭口过渡，平面布置如下。与正洞喇叭口平面布置图斜井自身喇叭口平面布置图3.7.1喇叭口段支护参数1.喇叭口段采用I18钢架，左侧404.03cm范围内间距为81cm，右侧330.8cm范围内间距为66cm，钢架间采用22螺纹钢筋纵向拉杆焊接在一起，拉杆环向间距1m，采用42锁脚

27、锚管定位。2.斜井拱墙喷射C20混凝土厚25cm，拱墙设22砂浆锚杆，长3m，间距1.0m1.0m，按梅花型布置，拱墙挂8钢筋网，间距25cm25cm，搭接1-2个网格，逐点焊接。3.结合钢架设42超前小导管超前支护，小导管长3.5m，环向间距0.5m，纵向搭接不小于1m。4.主洞与斜井相交处主洞钢架20m范围内IV级围岩采用IV级加强衬砌。3.7.2主洞钢架与斜井钢架交接处理 1.为保证主洞钢架有稳固落脚点，将斜井与主洞相交处钢架用两榀I18钢架焊接而成，改变主洞钢架加工尺寸使之落在斜井两榀I18钢架上。2.主洞钢架拱脚处加设锁脚锚管，与斜井钢架连接处拱脚设4根长4m的42锁脚锚管，并于钢架

28、焊接牢固，以保证拱架稳固。3.斜井纵向拉杆向主洞延伸1m，并与主洞钢架或纵向拉杆焊接牢固。3.7.3喇叭口出开挖 1.喇叭口段采用台阶法开挖，斜井自身为2台阶法，主洞采用3台阶法施工。2.开挖过程中严格控制进尺，每循环进尺1-1.5m，开挖后及时采取支护，根据围岩情况必要时1部台阶主洞部分采用拱架临时支撑。台阶法开挖断面图4.斜井施工安全措施斜井施工期间，应高度重视安全，制定完善的管理制度和安全操作细则，建立完整的车辆调度系统及交接班制度。明确施工过程中操作规程。对危险部位和地段设安全警示牌、等距离安置应急照明灯、设置固定凸镜等措施。并在各施工工作面配齐相应的防护设施及相应的材料等。项目经理部

29、成立以项目经理为第一责任者的安全生产领导组，经理部设安全质量检查室，设专职安检工程师，作业队设安质室，设安检工程师，工班设兼职安全员，形成自上而下的安全生产保证体系，对施工实施全过程安全监控。建立健全安全生产责任制度、安全教育培训制度、作业人员安全保障措施，配备相应的专职安检机构和人员。安全生产体系图见5-1。针对隧道施工的特点，制定切实可行的安全生产技术措施，加强安全技术管理，统一指挥，及时解决生产进度与施工安全的矛盾。4.1 实行安全生产三级管理，即：一级管理由项目经理负责，二级管理由专职安质工程师和安全员负责，三级管理由班组长负责，作业点设安全监督岗。4.2 完善各项安全生产管理制度，针

30、对各工序及各工种的特点制定相应的安全管理制度，并由各级安全组织检查落实。4.3 建立安全生产责任制，落实各级管理人员和操作人员的安全职责，做到纵向到底，横向到边，各自作好本岗位的安全工作。4.4 项目开工前，由项目经理部编制实施性安全技术措施，领导小组同意后实施。4.5 严格执行逐级安全技术交底制度，施工前由项目经理部组织有关人员进行详细的技术安全交底。项目施工队对施工班组及具体操作人员进行安全技术交底。各级专职安全员对安全措施的执行情况进行检查、督促并作好记录。4.6 加强施工现场安全教育针对工程特点，定期进行安全生产教育，重点对专职安全员、安全监督岗岗员、班组长及从事特种作业的起重工、电工、焊接工、机械工、机动车辆驾驶员进行培训和考核，学习安全生产必备的