乌鞘岭隧道施工组织设计 2.docx

1、乌鞘岭隧道施工组织设计 24.施工方案、技术措施、施工工艺及施工方法4.1.总体施工方案4.1.1总体施工方案的原则4.1.1.1.坚持采用先进的配套机械、科学的施工方法、合理的工序安排，努力实现平导快速掘进的原则。4.1.1.2.对软弱围岩的施工，坚持“管超前、严注浆、短进尺、强支护、勤量测、速反馈、控变形”的原则。4.1.1.3.坚持努力提高软弱围岩段施工机械化程度的原则；本标段中，、级围岩总长2525米（含线），提高软弱围岩段的进度，将会缩短整个工程的施工工期。4.1.1.4.坚持网络信息化管理、动态设计的原则，尤其在不良地质地段，做到“超前预报预知、施工通过方案合理、出现灾害能及时补救

2、”；实现安全生产、均衡生产，从而达到平导快速掘进的目的。4.1.1.5.坚持采用先进的施工工艺、严格的控制方法、完善的质量自检体系、科学丰富的检测手段，确保工程质量的原则。4.1.2总体施工程序参见图4-1乌鞘岭隧道总体施工程序图。4.2.总体施工方案概述4.2.1开挖级围岩洞口段，开挖前先进行42超前小导管预注浆，F4、F5断层破碎带级围岩段，开挖前先进行帷幕注浆。级围岩采取环形开挖预留核心土的方法。采用KL-20挖掘装载机的掘进头进行机械开挖，控制每循环进尺，紧跟锚、网、喷、工字钢支撑支护。级围岩段一次开挖成单线隧道断面，并及时进行钢筋砼整体衬砌。级围岩开挖前先进行小导管注浆，门架式凿岩台

3、车钻孔，弱爆破，控制循环进尺，超短台阶法开挖。紧跟锚、网、喷、格栅钢架支护。、级围岩全断面开挖，门架式凿岩台车钻孔，采用水压爆破工法，光面爆破。紧跟喷砼支护。4.2.2装碴运输装碴采用KL-20隧道挖掘装载机装碴。有轨运输，洞内铺设43kg/m轨道，双线布置，每隔200米设一组渡线，方向一正一反；225吨电瓶车牵引，20m3梭式矿车运输。4.2.3锚喷支护轨行式ACL606搅拌运输车运输混凝土，诺麦特湿式混凝土喷射机械手湿喷混凝土。采用锚杆台车施工锚杆。自制轨行式作业台架， 人工铺设钢筋网。钢支撑在洞外加工成节段，洞内人工安装。锚喷支护的作业流程为：初喷混凝土35cm厚 安装锚杆 挂钢筋网 安

4、装钢支撑 复喷混凝土至设计厚4.2.3施工通风竖井贯通前采用机械压入式通风，竖井贯通后采用机械压入与抽出混合式通风。4.2.4施工排水本标段施工为反坡，采用机械排水；每840米左右在横通道内设置一处水仓，在掌子面设临时积水坑，潜水泵抽至水仓，再由水仓逐级抽排至洞外。4.2.5平导扩挖根据工期的要求，平导扩挖时分段多工作面平行作业，根据工作面的安排，采用门架式凿岩台车或自制钻孔台架钻孔，光面爆破，有轨运输出碴，及时进行支护。4.2.5衬砌4.2.5.1铺设防水板利用自制多功能轨行式作业台架，采用防水板无钉铺设工艺，热熔焊接，人工铺设防水板。4.2.5.2钢筋制安钢筋混凝土地段，钢筋由洞外钢筋加工

5、厂加工成型，轨行式运输平车运至洞内工作地点，洞内设自制作业台架，人工现场安装钢筋。4.2.5.2衬砌洞外设混凝土搅拌站集中拌制混凝土，轨行式混凝土搅拌运输车运输混凝土，混凝土输送泵浇筑混凝土。仰拱采用无模敞开浇筑，自制样架，人工收面保证结构轮廓；边顶拱采用穿行式液压钢模台车支撑立模，每板浇筑14米。施工中保证仰拱先行，仰拱与边顶拱的施工平行作业。4.2.6.机械化快速施工配套方案4.2.6.1.开挖作业线TH586轨行门架式凿岩台车钻孔+活动地板+KL-20隧道挖掘装载机+SSD20梭式矿车+JXK25型机车4.2.6.2.锚喷支护作业线自制轨行式多功能作业台架+锚杆台车+诺麦特湿式混凝土喷射

6、机械手（超前支护中，超前小导管采用架式凿岩台车钻孔；帷幕注浆采用液压钻孔台车钻孔装管。）4.2.6.1.衬砌作业线SZS-100砼搅拌站+ACL606搅拌运输车（轨行）+穿行式衬砌台车+HB60输送泵4.3.竖井施工方案竖井采用钻爆法施工，环形钻架钻孔，光面爆破，自上而下边开挖、边支护，利用卷扬机提升吊桶出碴；衬砌采用下行式金属刃脚模板，自上而下分段逆向浇筑，混凝土输料管送料，人工浇筑入仓。4.4.主要工序的施工工艺、方法和技术措施乌稍岭隧道控制测量1、测量误差分配根据现行新建铁路工程测量规范规定，该隧道横向贯通误差限差为500mm，高程贯通误差限差为50mm。由于贯通误差由洞外控制测量、进口

7、段洞内控制测量、出口段洞内控制测量共同引起，按误差等影响分配原则，洞外、洞内控制测量误差的限差分别为：横向：，取为280mm；高程：，取为28mm。取限差为两倍中误差，则洞外和洞内控制测量精度为：平面：；高程：。2、洞外控制测量2.1、洞外平面控制测量拟采用GPS全球卫星定位系统，布置如图一所示的边连接形狭长控制网。图 一布网时，将定测控制点JD171和JD172纳入GPS控制网中，使GPS控制网与隧道的设计位置联系起来。同时考虑在芨芨沟竖井处增设GPS控制点，以方便竖井施工。在JD171右侧56米范围，增设控制点D1，在隧道进口端适当位置增设D2、D3、D4、D5四个与JD171和D1通视的

8、控制点。JD171、D1、 D2、D3、D4、D5均设置强制归心装置，利用JD171、D1和D2、D3、D4、D5的GPS测量结果作为洞内控制网的起算数据。施测时采用三台套双频GPS接收机按B等自由网施测。高程投影面选取隧道平均高程面，平面投影选取任意带高斯正形投影。为控制投影变形，GPS网平差计算时，首先在WGS84坐标系下做三维无约束平差，然后将控制点的WGS84三维坐标转换为高斯平面坐标。2.2、洞外高程控制测量拟采用高精度数字水准仪实施二等精密几何水准控制。3、洞内控制测量因洞内控制网随掘进长度的增加而不断向前延伸。为满足精度要求和尽量减少测量工作量，洞内平面控制拟采用主控网、基本网和

9、施工导线三级控制；洞内高程控制拟采用高精度数字水准仪实施三等精密几何水准控制。3.1、洞内主控网布网：如图二所示，自JD171和D1，向洞内布置边长约为1000m的重叠狭长菱形边角网。在菱形的重叠部分，施加长约5m的高精度（0.10.3mm）因瓦线尺测距边，作为固定值，对控制网施加额外约束，以提高精度。控制点布置在隧道两侧，以利保护点位，且测量时尽量不影响隧道内的交通。施测：施测时选用6套高精度Leica基座和4套Leica标准圆棱镜，利用Leica TCA1800或Leica TCA2003测地机器人，根据三联脚架法，利用测地机器人的ATR功能对目标实施全自动测量。每点观测四个方向和四条边长

10、，方向按全园测回法观测。三联脚架法测量主控网的同时，用一根因瓦线尺测量联系短边。隧道掘进增加1000米，主控网向前推进一节。3.2、洞内基本网布网：如图三所示，自主控网点，向洞内布置边长为150200m的狭长菱形导线网。基本控制网点沿隧道两侧和隧道中线布置，部分基本网点与主控网点重合，由主控网分段对基本网施加约束。施测：利用2级全站仪，根据三联脚架法测量。隧道掘进增加150200米，基本网向前推进一节。3.3、洞内施工导线自基本控制网点，向洞内布置边长约为5080m长的单支导线，控制洞内开挖和衬砌施工。洞内施工导线测量和洞内施工测量，均采用Leica TCR750无棱镜激光全站仪，以加快测量进

11、度。4.4.1.开挖进洞4.3.1.1.平导掘进进洞前，先对仰坡、边坡进行支护，作好洞顶及四周的截排水辅助工程。4.3.1.2.进洞前，先进行严密的控制测量，对洞口进行精确放样，确保建筑物位置的准确。4.3.1.3.平导洞口位于第四系的冲洪积层，且洞身位于地下水位以下，开挖中易出现围岩失稳、突然涌水等地质灾害，所以，进洞前，先进行超前小导管支护。4.3.1.4.洞口的进洞遵循“早进洞、晚出洞”的原则实施。参见图4-2洞口施工程序框图。（三）明洞施工明洞施工在不影响洞室群主体工程施工前提下进行，其施工程序如图4.1-3明洞施工程序框图。1、基础开挖测量放样，人工配合挖掘机开挖，基底以上30cm人

12、工开挖。2、砼施工：详见砼施工章节。3、明洞附属工程施工砂垫层施工在明洞两侧对称分层夯填。砂垫层要选用良好级配，适宜的含水量。浆砌块石施工浆砌块石要选用无风化、无裂隙、无杂物、抗压强度大于30Mpa的干净石料，按配合比拌制砂浆，砌筑时要砂浆饱满，尺寸准确，外面平整。按设计要求进行覆土绿化。4.4.2.超前小导管支护4.4.8.1.42小导管预注浆施工工艺及施工方法4.4.8.1.1.乌鞘岭隧道进口浅埋段及洞身其余级围岩地段采用超前小导管预注浆措施。其施工工艺流程详见图4.4.8.1.-1。4.4.8.1.2.小导管预注浆施工主要技术参数导管施工设计参数：42mm钢管，L-4m，外插角10，环向

13、间距40cm，纵向排距2.4m。钢管环向布置详见图4.4.8.1.-2。注浆设计参数如下：浆液扩散半径R=1.1m；注浆终止压力2MPa。注浆材料使用的浆材为水泥浆水玻璃浆液。水泥为525号普通硅酸盐水泥，水玻璃进场后调成35Be。水泥浆的水灰比为0.811.51；水泥浆于水玻璃的体积比宜为1110.3。超前小导管预支护施工示意图见图4.4.8.1.-3。4.4.8.1.3.小导管预注浆施工机具配套如下表。施工机具配套选用原则：一、保证施工机具设备生产性能满足乌鞘岭隧道小导管预注浆支护施工的设计要求；二、保证施工生产中，机械设备性能满足小导管施工工艺、工序的质量要求；三、保证满足乌鞘岭隧道快速

14、施工的要求；四、保证隧道工程施工生产安全的要求。为了保证小导管钻孔作业施工精度、保证快速施工、合理配置施工机械，充分发挥机械化配套施工的优越性，在钻孔施工工序，选择轨行门架式全液压凿岩台车，作为钻孔及顶进作业施工机具。选配注浆施工机具要求：拌浆设备要求能够满足注浆设计能力需要、强制搅拌、高速度、高稳定性、拌合用水的掺量能够准确的自动计量；注浆泵能够注入悬浊液和化学浆液、能够满足小导管注浆施工的设计能力要求、配有电子流量流速记录仪、可变速调节注入速度；输浆管具有快速施工接头，满足快速施工与维护的要求；混合器具有单向止浆能力，注双液浆时能够保证浆液混合均匀；孔口管要求能够快速拆卸与安装，保证施工中

15、快速安装和拆卸；流量计要求能够计量流量、流速、并具备电脑记录打印功能。为了加快注浆进度，在小导管前安设分浆器，一次可注入4根小导管。注浆施工的技术重点：一方面是设计是否符合实际施工要求；另外一方面既是注浆施工作业中的过程控制。所以一定要保证注浆施工现场的试验工作。其目的是控制影响注浆效果的各个因素保证在设计的范围之内。 通过玻美度计现场检测水玻璃的配制是否满足设计要求；通过粘度计进行现场检测注浆浆液黏度是否满足设计要求；通过温度计进行现场检测，确定水泥浆液或水玻璃的温度是否在涉及范围内，并以此推断温度对注浆浆液凝胶时间的影响程度；通过现场进行注浆浆材凝胶时间试验测定，判断施工配比是否满足设计要

16、求；最重要的是通过现场观察得到的压力变化数值、流量变化数值、流速变化数值等施工参数，现场进行注浆设计调整与优化。具体的现场试验设备以其名称见表4.4.8.2.-3。小导管预注浆施工机具配套表4.4.8.1.-1序号名称型号单位数量主要技术指标备注1轨行门架式液压凿岩台车TH586-5台1瑞典2双液调速注浆泵2TGZ/120/105台310.5MPa、120L/min锦西3叶片立式搅拌机CEMAG-400台2有效搅拌400L瑞典4交流电焊机台1购置5混合器自制6分浆器个4分四头自制7钻具套58辅助工具套2注浆施工现场试验设备名称数量一览表 (表4.4.8.1.-2)序号名称规格型号单位数量备注1

17、压力机套12天平0-1Kg、感量1g台23维卡仪组14秒表01s块25粘度计ZNN型个26比重计ZNB型个47玻镁计0-70Be支48温度计0-50支29磅秤50Kg台110电炉1-15KW个211试模4*4*4、7.07*7.07*7.07套6抗渗试模4.4.8.1.4.小导管的加工制作：小导管采用42钢管加工，每根长4.0米，到管的管口位置设加强环；钢管前段1.5米范围内不钻出浆孔，其余部分每隔15公分在环向钻四个孔，相邻两道孔口方向交错45角；管尖长10公分，先用氧焊切除缺口，在加工成尖端，并进行焊接。小导管加工示意图见图4.4.8.1.- 4。4.4.8.1.5.为了提高工程机械化施工

18、程度，合理选配工程施工机械，加快施工进度，保证施工精度，小导管的钻进、顶管采用全液压凿岩台车进行施工。顶管施工中采用自制的钻杆连接套进行施工。4.4.8.1.6.配制浆液4.4.8.1.6.1.水泥浆的搅拌应在高速搅拌机内进行，严格按照施工配合比进行投料，水泥浆的浓度一般控制在0.811.51，并根据地层裂隙情况、含水状态及凝胶时间要求合理使用。4.4.8.1.6.2.搅拌水泥浆的投料顺序：在放水的同时，将缓凝剂、外掺剂在水中按一定比例加入，搅拌溶解，再将需要的水泥倒入，搅拌2-3min。4.4.8.1.6.3.浓水玻璃的稀释方法。1、采用水玻璃比重D与玻美Be之间的关系如下。2、采用边加水边

19、搅拌，边用玻美度计测量的方法进行。4.4.8.1.6.4.制备水泥浆或稀释水玻璃时，严禁水泥块或纸片进入浆液，放浆进入储浆桶时要用滤网过滤，以防止堵塞注浆泵。4.4.8.1.6.5.做好配置浆液的施工纪录，为分析注浆效果提供依据。4.4.8.1.6.6.配置好的浆液存放在由低速搅拌器的储浆罐内，防止浆液由于存放时间稍长产生沉淀、离析等现象。4.4.8.1.7.注浆注浆工艺系统：双液注浆工艺系统如图4.4.8.1.-5所示。4.4.8.1.8.注浆工艺流程图（见图4.4.8.1.-6）4.4.8.1.9.注浆顺序:注浆顺序原则上遵循着“先两侧后中间”、“跳孔注浆”、“由稀到浓”的原则。为防止串浆

20、和跑浆，利用分浆器，同时灌注四个小导管。4.4.8.1.10.注浆施工要点 4.4.8.1.10.1.注浆孔位要准确，定位偏差应小于5cm，孔底偏差不大于孔深的1%至2%。顶管施工作业过程中会使管内混入一些碎石和碎屑，在注浆施工前一定要用高压风水进行吹洗。4.4.8.1.10.2.拌浆时严禁纸屑等杂物混入浆液，拌好的浆液要经过过滤，未经过过滤的浆液严禁进入泵体，以防堵塞。注浆过程中，要时刻注意泵口及孔口的压力变化情况，发现问题及时处理。4.4.8.1.10.3.双液注浆时，要经常测定混合气候的浆液的凝结时间，防止由于泵及管路故障，造成浆液比例改变而发生事故。注浆过程中，如发现孔口及工作面漏浆，

21、要采取封堵，缩短凝胶时间及采用间歇注浆方式。4.4.8.1.10.4.做好钻孔、注浆纪录，为分析注浆效果提供依据。注浆结束后，要彻底的清洗泵体和管路，以保证下次注浆安全顺利进行。注浆施工过程中如发现掌子面漏浆，应及时用麻布进行封堵。4.4.8.1.11.严格注浆施工作业现场控制，保证注浆质量注浆施工作业中，浆液注入的压力是一个最为关键的现场施工过程控制因素。根据流量计显示的孔口压力变化可以判断注浆施工的基本发展状况，并及时采取相应措施。4.4.8.1.11.1.压力逐渐上升，但达不到设计要求的压力。原因分析是：浆液浓度低、凝胶时间较长、浆液在碎石中形成劈裂脉或者是部分浆液溢出。此时应适度加大浆

22、液浓度、小时间间隔注浆。4.4.8.1.11.2.注浆开始后压力不上升，甚至离开初始压力呈下降的趋势。原因分析是：表明浆液已经外溢。此时应该采取大浓度浆液和较低注入速度，如果情况无改变，则应先停止注浆。4.4.8.1.11.3.注浆压力上升后突然下降，表明浆液从注浆管周围溢走，或者是注入速度过大，扰动碎石岩层，或遇到空隙薄弱部位。此时应适度降低注入速度。4.4.8.1.11.4.压力反复升降，但总趋势呈上升态势。原因分析：由于注浆浆液的凝胶时间较短。此时应该是度调长浆液凝胶时间。4.4.8.1.11.5.压力上升很快，而注入速度上不去。原因分析：表明注浆岩层较为密实或者浆液的凝胶时间太短。4.

23、4.8.1.11.6.压力有规律上升，即使达到容许压力时，注浆速度也比较正常，这表明注浆施工作业是成功的。4.4.8.1.11.7.压力上升后又下降，然而后来压力又再度上升，并达到设计的要求值。这可以认为4.3.2.5.3.种情况的空隙部位已被浆液填满，此种情况也是成功的。4.4.8.1.12.小导管注浆施工的结束标准4.4.8.1.12.1.单孔注浆结束条件。注浆过程中只要满足以下两个条件之一，即可认为单孔注浆达到了设计的要求并可结束注浆施工。单孔注浆结束条件：1、注浆压力达到注浆设计所规定的终压5.0MPa。2、单孔注浆量达到设计注浆量的80%以上。注浆量的计算公式如下：式中：Q-总注浆量

24、（M3）； A-注浆范围岩层体积（M3）； -填充率，根据图纸及岩石地层的情况而定。 R-注浆半径（M）； L-注浆长度（M）。4.4.8.1.12.2.全地段结束条件：所有注浆孔均以符合单孔注浆结束条件，无漏注浆的情况。4.4.3.管棚施工4.4.8.3.80管棚预注浆施工工艺及施工方法4.4.8.3.1.管棚施工工艺流程80管棚预注浆施工工艺流程详见图4.4.8.3.-1。 管棚施工方案适用于乌鞘岭隧道断层影响带，主要分布在范围内。乌鞘岭隧道F4断层南影响带DK170+300-DK170+450，以碎裂砂岩为主，岩体破碎，节理很发育，属较软岩，中等富水。F4北影响带DK170+650-DK

25、170+750，以碎裂安山岩为主，岩体破碎，节理很发育，属硬岩，中等富水。F5断层南影响带171+160-DK171+210，以碎裂安山岩为主，岩体破碎，节理很发育，属硬岩，中等富水。F5北侧影响带DK171+250-DK171+300，以碎裂砂岩为主，岩体破碎，节理很发育，属较软岩，中等富水。4.4.8.3.2. 80管棚预注浆施工技术参数4.4.8.3.2.1.管棚采用80的钢管，沿拱部环向布置6.4米；钢管长度设计为10米；纵向搭接2米，纵向排距7米；管棚钢管中心环向间距40cm，80钢管初始上抬值设计为20cm，外插角度6。孔位具体平面布置详见图4.4.8.3.-2。注浆终止压力3.0

26、MPa。4.4.8.3.2.2双液注浆材料：普硅525水泥、35Be水玻璃、缓凝剂磷酸氢二钠、减水剂。水泥浆水灰比1.2510.51；水玻璃模数为2.42.8之间；水泥浆、水玻璃浆液体积比为11-10.3。4.3.2.2.4.管棚施工基地纵断面示意图详见图4.4.8.3.-3。4.4.8.3.3.管棚施工机具 施工机具配套选用原则：一、保证施工机具设备生产性能满足乌鞘岭隧道管棚施工设计要求；二、保证施工生产中，机械设备性能满足管棚施工工艺、工序的质量要求；三、保证满足乌鞘岭隧道快速施工的要求；四、保证隧道工程施工生产安全的要求；4.4.8.3.3.1.管棚钻孔施工机具为了保证管棚钻孔作业施工精

27、度、保证快速施工、合理配置施工机械，充分发挥机械化配套施工的优越性，同时为保证乌鞘岭隧道施工中突水、涌泥等不良地质条件下，突发的意外事故处置能力和应变能力，在管棚钻孔施工中，选择轨行门架式全液压凿岩台车，作为钻孔作业施工机具。管棚钻孔施工使用的机具，成套设备见表4.4.8.3.-1。管棚作业施工钻机及成套设备表 （表4.4.8.3.-1）序号设备名称及规格单位数量备注1轨行门架式液压凿岩台车TH586-5台14臂、瑞典产2运输车辆台2运料3交流电焊机台14钻杆套5购置5102冲击钻头个5钻引导孔用6钻杆连接套个5购置7管道施工用具套2购置8钢管顶进连接套个5自制4.4.8.3.3.2.注浆机具

28、设备注浆机具设备：包括注浆泵、高速搅拌机、混合器、抗震压力表、止浆塞等。选配注浆施工机具要求：拌浆设备要求能够满足注浆设计能力需要、强制搅拌、高速度、高稳定性、拌合用水的掺量能够准确的自动计量；注浆泵能够注入悬浊液和化学浆液、能够满足管棚注浆施工的设计能力要求、配有电子流量流速记录仪、可变速调节注入速度；输浆管具有快速施工接头，满足快速施工与维护的要求；混合器具有单向止浆能力，注双液浆时能够保证浆液混合均匀；孔口管要求能够快速拆卸与安装，保证施工中快速安装和拆卸；流量计要求能够计量流量、流速、并具备电脑记录打印功能。具体管棚注浆施工机具设备名称及性能详见表4.4.8.3.-2。管棚注浆机具设备

29、名称一览表 (表4.4.8.3.-2)序号名称规格型号/性能单位数量备注1双液调速注浆泵2TGZ/120/105台3配压力计及流量计2叶片立式搅拌机CEMAG-400台2桶容积2*250L,拌合水自动计量，自加工3混合器个5自制4止浆塞套10购置5高压球阀25、30个10压力按设计选用6抗震压力表只6压力按设计选用7高压胶管25每根10米根10带快速接头30每根5米根6带快速接头8储浆桶SS400-1台3350L9流量压力自动计量仪SPQ-850台3具备电脑功能10孔口管80根带法兰盘4.4.8.3.3.3.现场试验设备注浆施工的重点：一是注浆设计是否符合实际施工要求；二是注浆施工作业的过程控

30、制。所以要保证注浆施工现场的试验工作。其目的是控制影响注浆效果的各个因素保证在设计的范围之内。 通过玻美计现场检测水玻璃的配制是否满足设计要求；通过粘度计进行现场检测注浆浆液黏度是否满足设计要求；通过温度计进行现场检测，确定水泥浆液或水玻璃的温度是否在涉及范围内，并以此推断温度对注浆浆液凝胶时间的影响程度；通过现场进行注浆浆材凝胶时间试验测定，判断施工配比是否满足设计要求；最重要的是通过现场观察得到的压力变化数值、流量变化数值、流速变化数值等施工参数，现场进行注浆设计调整与优化。具体的现场试验设备以其名称见表4.4.8.3.-3。注浆施工现场试验仪器设备名称及用量一览表 （表4.4.8.3.-3）序号名称规格型号单位