隧道施工组织设计.docx

1、隧道施工组织设计一、编制依据、原则及范围（一） 编制依据1.新建铁路武汉至广州客运专线乌龙泉至花都段指导性施工组织设计。2新建铁路武汉至广州客运专线狮子石隧道有关设计文件。3.国家、铁道部现行的有关高速铁路的设计、施工规范、技术标准和安全规则等。4.新建时速350公里铁路设计、施工技术条件，施工指南及相关规定。5.与武广客运公司签约的施工合同和有关承诺。6.中华人民共和国安全生产法、建设工程安全管理条例、铁道部印发关于印发铁路营业线施工安全管理规定的通知（铁办200429号）、铁路工程施工安全技术规程等工程建设安全生产有关管理规定。7.经质量体系认证中心认定的ISO9001-2000质量手册和

2、程序文件。8.根据现场踏斟资料及我单位的施工能力和类似工程施工工法、科技成果；国内外相关高速铁路隧道的施工工艺及科研成果。（二）编制原则1.遵循武广公司下发的指导性施工组织设计的原则，严格按照指导性施工组织设计要求的工期、质量、安全、环保、文明施工、信息化管理等目标编制施工组织设计，科学合理地安排施工，确保施工所需的资源配制，使业主的各项要求均得到有效保证。2.遵循设计文件的原则。在编制施组时，认真阅读核对所获得的技术设计文件资料，了解设计意图，掌握现场情况，严格按设计资料和设计原则编制施组，满足设计标准和要求。3.遵循“设计、施工互动”的原则，从施工图设计的源头，高标准严要求，重要工序做工艺

3、设计，设计为施工服务；施工过程中收集信息，反馈给设计，不断修改设计、完善、优化设计。通过“互动”，实现工程质量的整体提高。4.遵循“安全第一、预防为主”的原则。严格按照铁路施工安全操作规程，从制度、管理、方案、资源方面制定切实可行的措施，确保施工安全，服从建设单位指令，服从监理工程师的监督检查，严肃安全纪律，严格按规程办事。5.遵循“科技是第一生产力”的原则。学习使用国外高速铁路建设的成功经验和新技术，充分应用“四新”成果，配备精干高效的技术骨干力量和专业化的施工作业队伍，充分发挥科技在施工生产中的先导保障作用。6.遵循施工生产与环境保护同步规划，同步建设，同步发展的原则。7.遵循贯标机制的原

4、则。确保质量、安全、环境三体系在本项目工程施工中自始至终得到有效运行。8.应用网络技术实施各项目或工序的交叉与平行施工作业。（三）、编制范围我单位承担的建铁路武汉至广州客运专线乌龙泉至花都标段1单元狮子石隧道，起止里程为DK1602+296DK1602+628，隧道全长332m。二、工程概况及主要工程数量（一）工程概况狮子石隧道位于株洲市石峰区长石村，地方交通条件较为便利。该隧道为双线隧道，全长332m，隧道起止里程DK1602+296DK1602+628子 ，其中DK1614+396413、DK1614498+515段为明洞，其余为暗洞。洞内设计为8.15的单面上坡，隧道线路位于直线上。（二

5、）工程水文、地质、地形地貌及气象条件1、地形地貌测区主要通过剥蚀、侵蚀丘陵区。相对高差一在7095米。红层丘陵丘坡相对较缓，地表植被发育。隧道进出口沟谷狭长平缓，已辟为农田及生活区。2、水系本段线路属长江水系，沿线湖泊较多，溪流密布，溪流多属湘江支流及其分支。3、气象和气候特征测区属亚热带季风气候，四季变化明显，雨量充沛，汛期雨量集中。霜期较短，夏季湿热，冬季干寒。年平均气温17.1，雨季为47月，极端最低气温11.8、最高气温43.7。4、工程地质特征地层岩性区内地层为丘坡上覆（Q4el+dl）粘土，黄褐色，硬塑，厚03米；谷地表层（Q4dl+pl）粉质粘土夹淤泥质粘土，褐黄色，软硬塑，厚0

6、4米；下覆基岩为白垩系上统（K2）泥质粉砂岩，紫红色，泥质胶结，中厚层，岩层产状：1520，其中全风化泥质砂岩，棕褐色褐红色，原岩结构清晰，手捏易碎。全风化含砂砾岩，褐红色紫红色，原岩结构，质较软，手易掰开。全风化砾岩，棕红色棕褐色，成分为砂岩，石英，湿状时易散。全风化砂砾岩，紫红色，褐红色夹灰黄色，含石英、钙质砂岩，局部具原岩结构，湿状时手可捏碎。强风化泥质砂岩褐红色夹紫褐色，具原岩结构，夹灰白色粉砂质团块，湿状时手可捏成砂状，岩质软。（2）地质构造隧道地处株洲盆地，隧道范围岩层薄中厚层状，泥质结构，全风化，呈土状。单斜构造，岩层产状：1520。5、水文地质特征本段的水文地质条件较为简单，地

7、下水类型以红层裂隙孔隙水、基岩裂隙水为主，部分谷地段、河流阶地段分布有少量松散岩类孔隙水。红层裂隙孔隙水：一般红层地下水富水性贫乏极贫乏，地下水位的起伏与地形变化基本一致，一般径流深度较大，部分地下水在沟谷中以下降泉的形式排泄，部分地下水作深部径流，水位埋深3.527.7米。部分对混凝土具溶出型弱侵蚀。6、地震动参数地震动峰值加速度为小于0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。7、交通运输条件本隧道位于天元区群峰镇向塘村，既有县道、乡道众多，总体交通条件较为便利。施工时需要扩建部分既有乡间小路后进入施工现场。8、水、电、地材资源利用情况测区地表水虽较为丰富，但距工地一般较远，大都不能直接

8、利用，施工用水采用打井取地下水。沿线高压电网比较发达，施工时采用就近接驳高压线路解决施工用电。隧道地处湘江附近，有大量的河砂和砂砾石可以利用，也有较为丰富的砂砾石、碎石来源，但运至工地的运距较远。（三）主要工程数量1、开挖、洞口土方（含明洞段）:6980m3;、洞内级围岩：13124m3。2、超前支护、108超前长管棚：1343m；、42超前小导管：4277m。3、临时支护、C20喷射混凝土:749.7m3;、径向锚杆：2125m；、钢架及支撑：84.85T；、超前锚杆：2082.5m。4、初期支护C25喷射混凝土:1081.2m3;中空注浆锚杆：7140m；砂浆锚杆：5940m；型钢钢架：2

9、41.43T。5、模筑衬砌C25混凝土：994.8m3；C30钢筋混凝土：332m3；C35钢筋混凝土：2741.6m3；6、压水泥浆：34m37、防水板：2589.1m28、浆砌片石：517.1m3三、工程重难点分析及对策工程重难点及施工技术对策见表3.1。表3.1 主要技术对策表序号工程特点、重难点主要技术对策1主体结构设计使用寿命100年1.树立设计施工新理念，提高混凝土的耐久性；2.钢筋保护层厚度不小于3cm，施工中严格控制、检查；3.选定混凝土合格原材料，预先做好碱骨料反应试验；按高性能砼技术要求，选用质量稳定并有利于改善砼抗裂性能的原材料；适当降低水胶比，掺加优质矿物掺和料、高效减

10、水剂；降低拌合水用量4.综合考虑强度、弹模、初凝时间、工作度、耐久性等要求及施工环境特点，做好混凝土配合比设计，确定添加剂的品种和数量，施工中严格控制；5.采用具有自动计量的强制式搅拌机集中拌合、集中供应；采取分次投料工艺，提高拌和物质量，减小坍落度损失。严格施工工艺，采用正确的灌注、捣固、养护工艺，控制养护温度和时间，防止混凝土裂缝。6.混凝土拌合、养护用水要经过水质分析，采用合格的深层地下水或地表水。7.冬季采取预加热水及骨料以调整拌合物温度；炎热季节采取在骨料堆场搭设遮阳棚、低温水搅拌砼等措施降低砼拌合物的温度，或尽可能在晚上搅拌砼，以保证砼入模温度符合规定要求。避免砼由于温度应力而产生

11、裂缝，施工采取减少砼水化热，降低砼的内部温度、实行温度连续监测等措施。2地材缺乏，运距远、用量大1.修建高标准的施工便道，保证运料车辆畅通无阻；2.在料源地通过定点厂家、联合办厂多种形式，开辟合格的专用料场，以保证充足的料源；3.材料以公路运输为主，公路、铁路两种运输方式相结合。3地下水对混凝土具有不同程度的侵蚀性1.采用防腐混凝土；2.通过试验确定防腐混凝土配合比，防腐剂和粉煤灰掺量由试验确定；3.加强混凝土施工工艺研究和施工过程控制，确保混凝土的抗冻、抗渗和抗氯离子渗透性能。4弃碴及失水对环保的影响1.做好调查与规划，在工程正式开工前与地方达成协议；2.制定严格的工程施工施工环保的技术措施

12、；3.加强隧道工程的防水措施，成功解决或减少隧道施工中和施工后的失水；4.合理选择弃碴位置，避免因弃碴造成泥石流等自然灾害的发生。四、总体施工部署（一）施工总体布置1、施工便道本隧道位于天元区群峰镇向塘村，总体交通条件较为便利。自向塘村内水泥公路至DK1614+250需对既有村间土路（长度500米，宽度2.5米）进行扩建；自DK1614+250沿线路纵向新建便道145米通往隧道进口施工场地；跨谷地处修3排1.0钢筋混凝土便涵一座，长8米；新建去DK1614+400580右240米弃碴场单车道施工便道480m；以满足施工和环保需要。便道标准：路面宽度6.0m；基层干摆片石30cm，面层采用30c

13、m厚泥结碎石路面，便道两侧设排水沟。新修弃碴便道标准：单车道，一般地段宽5m、在250m位置设会车道；采用片石垫层，面层采用30cm厚泥结碎石路面，道路两侧设排水沟。2、砼供应隧道砼由天易路拌和站集中供应。天易路拌和站位于DK1610+200左侧50米（天易路特大桥右侧）处，砼拌和站产量150m3/h，采用混凝土罐车运输，砼输送泵模筑混凝土，拌和站内配备砼罐车4台、装载机2台。由天易路拌和站至本隧道工程混凝土运距8.75Km。3、施工用电沿线高压电网比较发达，施工用电采用就近接驳高压线路解决施工用电，同时配120KW发电机一台做为备用电源。315KVA变压器位置：DK1614+525右侧60米

14、山上，引线300米；4、施工用水测区地表水虽较为丰富，但不能直接利用，施工用水采用打井取地下水，经中心试验室检测，地下井水均符合高性能、耐久性混凝土施工要求。给水干管路上水管采用80钢管，下水管采用100钢管，由抽水站泵水至高位水池，由高位水池供至各施工点。高位水池与沉淀池隧道进口洞门处各设高位水池和沉淀池。高位水池设在地质条件好，偏离隧道中线，有一定高度的位置，容量各为40、60m3。5、钢构件厂在DK1614+350右侧设钢构件储备、加工厂（共占地300m2），负责隧道所有钢构件加工，钢构件由特制板车运输进洞。6、压风机站与供风管路压风机站位于隧道洞口右侧，洞口设20m3、8m3的空压机各

15、1台。高压风管采用150钢管。7、生产与生活房屋生产房屋包括材料库、水泥库、压风站等，采用轻型钢架结构，生活房屋采用新建和租住民房相结合的方式，共需建造临时生产、生活房屋350m2；租用民房200m2。施工平面布置图见图4.1（二）施工队伍及任务安排本隧道由第一项目队的隧道7队承担施工，根据本隧道的工程特点及工期要求，拟上场砼工、模板工、起重工、电焊工、钢筋工、架子工、机械司机等工种，高峰期计划上场施工人员86人。具体上场人数见下表4.2（仅为承担本隧道工程施工人数）。表4.2 隧道7队上场人员表工种管理人员试验工钢筋工模板工砼工浆砌工钻爆工电工司机劳务人员人数62 12 9 12 410 2

16、8 21 合计86人（三）总体施工顺序总体施工顺序：施工准备 测量放样 超前支护 开挖 初期支护 防排水 二次衬砌 水沟、电缆槽。五、施工进度计划及资源配置（一）进度计划指标分析1、开挖进度指标分析综合考虑各种因素，隧道正洞各级围岩的掘进指标分析如下表5.1。表5.1 隧道开挖循环作业时间及进度指标序号工序名称CD法CRD法每循环进尺（m）1.0 0.8 1地质预报（h）0.6 0.6 2测量（h）0.5 0.4 3钻孔或开挖（h）2.1 7.6 4装药爆破（h）1.5 5通风排烟（h）0.8 6排危石（h）0.8 7锚喷（h）2.0 2.5 8出碴（h）2.5 2.3 9初期支护及超前注浆（

17、h）1.22.6 10循环时间（h）12.0 16.0 11循环次数（次天）2.01.512日均进尺（m）2.01.213月均进尺（m）5030备注施工时间按25个有效施工日计算2衬砌施工进度指标分析隧道洞身衬砌施工在开挖后适当时间开始，开挖同步施工。仰拱超前施工（不占用施工循环时间）。拱、墙衬砌台车月进度指标分析见表5.2。表5.2 拱、墙衬砌循环施工进度分析表项 目台车脱、走行到位测量及台车就位台车加固、预埋件、挡头板等安装检查验收混凝土浇筑养护脱模合计时间(h)626194872投入衬砌台车为8m一个循环。根据上表分析，平均每月按24个有效工作日计算，每月衬砌可确保64m/月。（二）施工

18、进度计划根据总体工期安排，本隧道计划于2006年3月26日开工，5月1日进洞，6月16日开始二衬施工，9月20日主体工程完工。各分项工程计划工期见表5.3及表5.4。表5.3 分项工程施工进度计划标序号分项工程项目开工时间完工时间1施工准备2006.3.12006.3.312洞门施工2006.3.262006.4.303洞身开挖 2006.5.12006.8.314衬 砌2006.6.162006.9.205防水和排水2006.5.212006.10.106附属设施2006.5.162006.10.25表5.4 施工进度横道图月 份345678910施工准备洞门施工洞身开挖 衬 砌防水和排水附

19、属设施（三）主要机械设备主要施工机械设备见表5.5。表5.5 主要施工机械、设备表序号名称规格型号数量（台/套）现 状1空压机LWJ201完好2空压机L-81完好3侧卸装载机966F1完好5气腿式凿岩机YT2820完好6风 镐G206完好7挖掘机EX2001完好9自卸车19t3完好10混凝土输送泵HBT60A1完好11液压砼模板台车8m1完好12管棚钻机HY-31完好13液压锚杆台车MYT-120C1完好14湿喷机TK9611完好15注浆泵KBY-50/701完好16仰拱栈桥MIB-91完好17防水板铺设台车长度9m1完好18防水板焊机TH-5A2完好19插入式震捣器ZH5012完好20附着式

20、震捣器ZB2.24完好21平板震捣器ZL152完好23电焊机BX-3153完好24切断机GQ40-FA2完好25钢筋调直切断机GT4/141完好26砂轮机JM-M30303完好六、总体施工方案本隧道属于浅埋型，按新奥法原理组织施工，开挖后立即初期支护，形成一定的稳定，在安全期间完成二次整体衬砌。全隧设计为级围岩，采用CRD法施工。如开挖过程中有级围岩改为采用CD法施工，隧道开挖采用人工配合风镐开挖、装载机装碴、自卸车无轨出碴、湿喷机喷射支护、多功能台架铺挂防水板、仰拱超前、全断面液压台车衬砌混凝土。混凝土由天易路4自动计量拌和站集中拌和供应，输送车运输，输送泵泵送入模。隧道采取洞外变压器供电，

21、洞内用电采取电缆输电到位。由于本隧道长度较短，施工时由进口端开始单头掘进，由隧道7队担负施工。七、各分项工程主要施工方法及工艺（一）正洞洞口段施工1洞口工程施工方法隧道施工,洞口工程是施工的关键,为确保施工安全,顺利进洞,洞口施工应慎之又慎。施工步骤:1）首先复核图纸，准确定出洞口位置，明洞暗洞分界位置，按设计位置放出边、仰坡及洞脸开挖边线。2）在洞口边、仰坡开挖线外5m处设截水沟一道，搞好洞外排水；并在坡顶上部埋设2个下沉观测桩，定时观测下沉情况。3）人工配合挖掘机按照设计坡度、尺寸进行洞门土方开挖，分层35m开挖出洞口位置，边仰坡的开挖坡度随原地面的坡度改变而改变，确保坡面平顺并与原地形成

22、为一体。洞口采用挖掘机开挖，自卸车运土，人工配合刷坡。4）布置锚杆、挂网、喷射混凝土支护加固仰坡;5）先开挖上弧导到起拱线下1.0m的标高,随挖随喷,封闭开挖面;6）施工C20混凝土导向墙，墙内布置两榀18拱字钢架，钢架外缘设40导向钢管；7）施工108钢管，形成长管棚超前支护进洞，长度按1040m考虑，环向间距40cm。洞口段开挖步骤见图7.1。图7.1 洞口段开挖步骤2明洞施工本隧道进口段DK1614+396413段、出口段DK1614+498515段设计为明洞，采用挖掘机开挖，局部软岩地段采用弱爆破开挖，汽车运土，人工配合刷坡，并随开挖随支护，开挖前在开挖边坡线以外5m设置坡顶防排水系统

23、；开挖采取分段开挖，分段开挖长度控制在8m以内，随开挖随衬砌随回填，方可进行下一段开挖。鉴于洞口和明洞均为级围岩浅埋段，因此按级围岩开挖顺序施工。具体见表7.2。3进洞方法进洞开挖采用人工用风镐配合挖掘机方式或局部弱爆破进行分部开挖，各分部开挖完成后及时按照设计进行初期支护，支护完成后再进行下部开挖。全断面开挖支护完成达20m后，即进行仰拱、拱墙及洞门衬砌，以确保洞内施工安全。鉴于洞口围岩为级，自稳能力差，为防止洞口软弱围岩坍塌，施工采用108长管棚联合套拱进洞，采用CRD法开挖及支护，施工参数依设计图进行。大管棚联合套拱进洞施工示意图见图7.3。图7.3 管棚施工工艺框图（二）洞身各级围岩开

24、挖方法本隧道全隧设计为级围岩，属浅埋隧道。其开挖采用CRD方法（如有级围岩采用CD法），以确保施工安全。1、不同围岩类别及地质条件下施工方法见表7.4。表7.4 隧道各级围岩施工步骤及施工方法围岩级别施工方案施工步骤示图施工方法级浅埋CRD法1、施作拱部超前小导管及导坑侧壁水平锚杆。2、先单独对部进行掘进，预裂爆破开挖或人工风镐开挖，开挖循环进尺1m，之后施作部导坑周边初期支护及临时支护，支护参数依照设计进行。 3、按照、的顺序依次错开3m开挖支护，步骤及工序同上，形成各部同时循环的施工作业。4、施工中及时进行超前地质预测预报、围岩监控量测，准确掌握围岩状况，确保施工安全。级级围岩深埋CD法1

25、、施作拱部超前大管棚或超小导管及导坑侧壁水平锚杆。2、先单独对部进行掘进，人工风镐开挖，开挖循环进尺0.8m，掌子面喷砼封闭，之后施作部导坑周边初期支护、临时支护，支护参数依照设计进行，并架设18横撑。2、按照、的顺序依次错开3m开挖支护，步骤及工序同上，形成各部同时掘进、同时循环的施工作业。3、施工中及时进行超前地质预报、围岩监控量测，准确掌握围岩状况，确保施工安全。2、循环作业设计隧道开挖循环时间主要从围岩类别、支护方式、隧道掘进深度、出碴运输等综合因素考虑。本隧道施工开挖循环时间计划安排如下：级地段采用CRD法施工，设计循环进尺0.8m。每个月有效施工时间按25天计，在软岩变形地段，预留

26、部分施工时间用于处理不可预见因素，确保施工工期。（三）正洞洞身开挖钻爆设计1.正洞洞身钻爆设计依据正洞洞身钻爆设计根据新建铁路武汉至广州客运专线乌龙泉至花都段新建工程设计施工图纸提供的资料，铁路现行施工技术规范和标准等。2.钻眼机具选择级围岩中隔壁导坑开挖采用凿岩机钻眼。3.爆破器材的选择隧道主要地层级围岩，岩性复杂，部分地段围岩频繁变化，根据开挖断面形式及地质情况。爆破器材选用见表7.5。表7.5 爆破器材选择表 序号爆破器材名称规格备注12号岩硝铵炸药20200mm无水地段22号岩硝铵炸药32200mm无水地段32号岩硝铵炸药40330mm无水地段,台车钻眼44号抗水岩石硝铵炸药铵2520

27、0mm有水地段5RJ-2乳胶炸药32200mm有水地段，风枪钻眼6RJ-2乳胶炸药40330mm有水地段，台车钻眼7毫秒雷管117段8导爆索5.76.2mm周边眼用9火雷管6#、8#工业雷管10塑料导爆管3.0mm4.周边眼爆破参数的选择根据正洞围岩不同级别，周边眼爆破参数分别选择，级围岩采用预裂控制爆破技术。决定预裂爆破效果的主要因素是周边眼的爆破参数。本设计先初步拟定周边眼的爆破参数，见表7.6；上场后根据实际围岩情况进行试验，优化初步确定的周边眼的光面爆破和预裂爆破参数。表7.6 初拟周边眼爆破参数表 序号围岩级别抵抗线W(cm)孔距E(cm)E/W装药量(kg/m)堵塞长度(cm)备注

28、160500.830.080.1305.装药结构与堵塞根据不同炮眼直径和不偶合系数选择不同的药卷。各级围岩炮眼直径和药卷直径的选择具体见后附钻爆设计图和装药参数表。周边眼采用间隔装药。岩石很软时，可采用导爆索起爆，为克服炮眼底部岩石夹制力，40mm直径炮眼在炮孔底装1卷32mm药卷做加强药包。装药后用黄泥或聚氯乙烯、聚乙烯等薄膜加工的专制水袋装满水后充当炮泥放在炮孔中对炮孔进行堵塞，炮眼堵塞长度不少于30cm。6.周边眼起爆方法采用导爆索起爆。7.起爆顺序预裂爆破：周边眼掏槽眼辅助眼内圈眼底板眼。8.炮眼布置原则掏槽眼：正洞级围岩采用中空直眼掏槽，为保证掏槽钻眼精度，掏槽位置选择在隧道中线偏下的位置；正洞级围岩采用斜眼掏槽。周边眼：根据光面或预裂爆破选定的周边眼间距，严格控制外插角以减少超欠挖。内圈眼：内圈眼所在位置在周边眼抵抗线的边缘，内圈眼的孔距稍大于周边眼抵抗线（