学位论文-—宜万铁路吴家湾隧道施工组织设计.doc

吴家湾隧道实施性施工组织设计第一章 吴家湾隧道施工组织概要第一节 编制依据一、宜万铁路W10标段投标文件；二、铁道部颁布的现行隧道施工规范、铁路隧道工程施工质量验收标准、宜万铁路建设总指挥部工程质量监控程序手册、宜万指八项机制等文件；三、踏勘工地和从现场调查、采集、咨询所获取的资料；四、本企业拥有的科技成果、工法成果、机具装备、技术水平及施工经验；五、当地政府对环境保护等方面的具体规定和要求，当地多年来约定俗成的乡规民约和风土人情。第二节 编制原则为确保优质、安全、按期完成本标段的工程施工，制定施工组织设计编制原则如下：一、管理人员与施工队伍：项目经理部由具有丰富铁路施工经验的人员组成；施工队伍调集具有同类工程施工经验的专业队伍组织专业化施工；二、施工组织：采用先进的组织管理技术，统筹计划，合理安排，组织分段平行流水作业，均衡生产；三、机械设备配套：采用先进的机械设备，充分发挥设备的系统生产能力；四、施工工艺：根据工程特点，采用先进的、成熟的施工工艺，实行样板引路、试验先行、全过程监控、信息化施工。第三节 吴家湾隧道工程概况双线吴家湾隧道起讫里程为：DK167+337DK168+477，全长1140米，其中级围岩745m,级围岩395m。本区为三叠系中统巴东组砂质泥岩与页岩互层,紫红色,灰绿色或青灰色,中厚层薄层状,全弱风化,节理、裂隙较发育,岩体破碎。本区位于红岩寺向斜西北翼,岩层产状变化较大，裂隙水较发育。本隧道针对下穿红建公路设计工字钢架30米，采用超前管棚加强支护。第四节 施工组织安排一、 施工准备施工准备主要完成施工场地、便道、生产生活房屋、拌和站、变电站、压风站、水井、泵房、高山水池的修建，洞口段路堑土方开挖及边仰坡加固。1、临建工程吴家湾隧道生产用水利用附近龙王庙的河水,在隧道口左上方避开线路方向建一座高山水池，水池与洞口的高程差4045m，通过抽水机从水井抽水至水池，施工用水的上下水管道采用100mm钢管采取中继机械加压。工地范围内的施工与生活用电从附近高压线引入，同时配备发电机各作为施工备用。隧道高压供风主要采用20m3/min电动空压机组成空压机站，供风管道采用160mm的钢管。隧道工程临时工程设施一览表施工位置施工便道(Km)高山水池(m3/座)上水管(m)下水管(m)变压器(KVA/台)高压供风(m3/min)高压风管(m)砼拌和站吴家湾隧道3.375/18015701000/142014002#2、场地平面布置在洞口较为平缓的荒地处布置小型水泥库、砂石喷浆料场、钢构件加工棚、钢筋棚等生产设施；合理布设生活房屋。弃碴处理：弃碴弃于指定弃碴场。弃碴场必须遵守先挡后弃的原则。二、 工期安排根据本标段总体工期安排和经济合理原则，隧道工程实行平行施工。隧道工程计划从2005年3月1日开始施工，到2006年10月31日完工，施工历时20.0个月。施工进度图见图附图。三、劳力安排本隧道将安排有施工经验的隧道施工队负责隧道施工，劳动力分配见下表。隧道劳动力分工种安排表施工队伍掘进队运输队喷锚队砼衬砌队结构件加工队机械保障队合计隧道二队302025303015150担负主要施工任务钻孔装药爆破洞内装碴、运输，平碴场，砼运输倒碴洞内喷锚网、钢架和超前支护台车就位砼泵送、灌注捣固拆模工字钢架、格栅钢架、锚杆、钢筋网加工制作供风、供水、供电通风、机械修理加工四、 主要施工机械设备配置吴家湾隧道施工主要机械设备配置序号机械名称规格及型号数量备注1风枪天水2825台2风镐5台3湿喷机TK9612台4强制式拌和机JS5001台5注浆机1台6空压机20立方4台西安产7空压机10立方1台8通风机110KW1台9发电机200KW1台10挖掘机PC2001台11装载机ZL5c2台左、右侧翻12出碴车辆15t4辆13切断机，弯筋机等钢筋加工设备1套14电焊机6台15全断面液压衬砌台车9米1台16高压水管100mm1400m17高压风管150mm1400m18水泵4台19变压器1000KVA1台第二章 主要工序施工工艺第一节 总体施工方案考虑到设计中的隧道弃碴调配、施工现场条件，在确保工期的前提下，尽量减少施工投入，故确定按照新奥法原理组织施工。软岩地段施工始终坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测、紧衬砌”的原则。在施工中积极推广应用国内外隧道施工新技术、新工艺，投入大型施工机械设备，组成钻爆、挖、装、运、锚、喷、衬等机械化作业线；喷砼采用湿喷机，降低回弹量和粉尘；砼衬砌采用钢模衬砌台车和砼输送泵作业，施工中进行超前地质预报，采用先进的量测、探测技术取得围岩状态参数，通过对数据的分析和处理，及时反馈信息指导施工。洞口及级围岩地段采用超前锚杆、超前小导管和管棚注浆进行预加固，上台阶采用弧形导坑预留核心土法施工，下台阶实行左右侧槽相错式开挖，喷锚网、钢架初期支护。级围岩地段采用台阶法或短台阶法开挖，喷锚网、格栅钢架初期支护。级围岩主要采用人工开挖，局部坚硬地段辅以弱爆破；级围岩地段钻爆采用YT-28风动凿岩机钻孔，塑料导爆管微差毫秒雷管预裂爆破技术开挖。运输采用无轨运输方式，ZLC50C装载机装碴，自卸汽车出碴。喷砼采用TK961湿喷机作业；全断面钢模衬砌台车、砼输送泵灌注二次衬砌砼。砼全部由自动计量拌合站生产，输送罐车运输。施工采用大功率风机、大管径软管压入式通风。隧道洞口段月成洞2030m，级围岩地段月成洞60m，级围岩地段月成洞90m。第二节 主要施工方法及施工工艺一、洞口施工1、 开挖进出口截水沟由人工开挖并施作。截水沟施作完后，人工配合机械开挖洞口，以尽量减少破坏原有植被和岩体为原则，按设计坡度一次性整修到位，围岩破碎的部位按设计增加网喷及锚索。洞口场地用装载机辅以推土机整平压实；遇坚硬石质地层人工钻眼小爆破，运输采用自卸车，挖方用于路基填筑或运至弃碴场堆放。洞口段开挖将充分考虑洞内施工需要，合理布置供风、供水、供电设施、材料存放及加工场地、机械停放场地。2、 洞门修筑隧道洞门在进洞施工正常后，结合地形地质及考虑洞口美化等条件，安排在雨季前施工。洞门施工应与不少于5m的洞内拱墙衬砌同时灌注施工，连成整体。二、洞身开挖与支护1、上部弧形导坑预留核心法施工施工程序洞身级围岩地段，采用上部弧形导坑预留核心法施工。 施工方法相距15-20m相距4m至6m超前支护上部弧形导坑开挖左右侧槽交错开挖弧形导坑喷锚支护边墙喷锚支护每循环进尺0.6-1.2m每循环进尺1-1.2m仰拱开挖仰拱砼灌注安设防排水系统拱墙钢支撑连接全断面砼衬砌V级围岩上部弧形导坑预留核心法施工工序框图上部弧形导坑及边墙以人工风镐开挖为主，需要时辅以弱爆破；开挖在超前支护施作之后进行，开挖后及时喷砼封闭岩面，并进行支护作业。上部弧形导坑出碴采用人工扒碴、装载机装碴、自卸汽车运碴，核心土采用控制爆破开挖。下半台阶采用左、右边墙交错施工，一般为35m，不得两边同时开挖。当地质较差时可分两层开挖，上部弧形导坑比下断面开挖超前46m，两工序可平行作业。下部边墙开挖时采用控制爆破以免损坏喷锚支护。施工中认真进行围岩量测工作，根据围岩及支护变化，优化支护参数。初喷砼打锚杆架设格栅钢架挂钢筋网装药爆破钻 炮 眼清危排险通风洒水主台阶测量画开挖轮廓线布炮眼稳定性安全性检查模 筑 砼出 碴开挖下台阶喷锚支护二次喷砼监控测量2、短台阶法施工级围岩短台阶法施工工艺流程图洞身级围岩地段采用短台阶法预裂爆破施工，上台阶开挖采用YT-28凿岩机钻眼，塑料导爆管非电起爆系统，毫秒微差有序起爆。每循环进尺2.52.8m，炮眼深度2.83.5m。ZLC50C装载机装碴，自卸汽车运碴，施工中合理调整工序，实行“钻爆、装碴、运输”机械化一条龙作业。隧道开挖后及时施作喷锚支护，下半断面开挖后仰拱施工紧跟。3、装碴运输 施工机具、机械设备配置隧道采用无轨运输，ZLC50C侧卸式装载机装碴，红岩型自卸汽车运碴。 出碴调度安排双线隧道开挖宽度较大，车辆可在洞内进行错车和掉头，车辆不需倒行和在洞内设置错车道。 弃碴处理隧道弃碴弃于弃碴场，碴场先设挡碴墙。弃碴完毕后，将碴堆整平，覆盖种植土，植草绿化。4、 初期支护隧道初期支护包括系统锚杆(中空锚杆、砂浆锚杆)、工字钢架（下穿红建公路设计）、格栅钢架、钢筋网、喷射砼，依据地质情况分别设置。喷锚支护紧跟开挖面及时施作，以减少围岩暴露时间，抑制围岩变形，防止围岩在短期内松驰。锚杆施工施工时锚杆钻孔位置及孔深必须精确，锚杆主体要除去油污、铁锈和杂质。先用YT-28凿岩机按设计要求钻凿锚杆孔眼，达到标准后，用高压风清除孔内岩屑，然后将锚杆人工送进孔内，通过锚头将锚杆居中，确保锚杆的砂浆保护层单边不少于10mm。对于中空锚杆，安装完毕后开始注浆，排气管从注浆连接段的中空内孔经注浆接头穿出。注浆管应先插到钻孔底5-10厘米处，并随着注浆徐徐均匀地当注浆管往外抽出，并始终保持注浆管口埋在砂浆内，以免浆中出现空洞。一般来说，注浆孔口压力不得大于0.4Mpa，当砂浆充盈锚孔后，继续保持注浆压力1015秒，直到排气孔出现回否是否有有无质量问题测量放样安装格栅钢架超挖是否10cm检查断面超欠挖施作系统锚杆挂钢筋网初喷3 cm砼厚焊连结筋、定位系筋信息反馈、调整支护参数围岩量测复喷砼到设计厚度初喷砼厚10cm改进是否符合标准调整是施工准备无喷锚支护施工程序框图浆现象。注浆是否饱满，可根据孔口是否有砂浆挤出来判断。杆体主体在使用前必须除去油污和铁锈，以保证锚杆施工质量。注浆后，砂浆未达到设计强度的70%时，不得随意碰撞，一般规定三天内不得悬挂重物。锚杆安设后，不得随意敲击。 钢筋网安设钢筋网在系统锚杆施作后安设，钢筋类型及网格间距按设计要求施作。钢筋网根据被支护岩面的实际起伏状铺设，并在初喷砼后进行，与被支护岩面间隙约3cm，钢筋网连接处、与锚杆连接用细铁丝绑扎或点焊在一起，使钢筋网在喷射时不易晃动。钢筋网安设时应注意：施作前，初喷3cm厚砼形成钢筋保护层；制作前进行校直、除锈及油污等，确保施工质量。 格栅钢架施工A.格栅加工格栅在洞外结构件厂加工成型，先将加工场地用150#砼硬化，按设计放出加工大样。B.加工工艺a 将各种型号的钢筋按设计尺寸下料；b 将主筋在模具上弯成规定的弧度；c 在模具上将联结筋焊于主筋之上，再焊成格栅单片；d 在模具的凹槽内安设活动横轴，在两个单片格栅之间焊接侧面连接筋。e 将焊好的格栅单元移到大样平台上进行检验，合格后在其两端做好合格标记，然后将角钢焊在格栅上。f 使用前，将格栅单元在大样平台上拼装，在接头处外贴角钢，拧上螺栓，然后将角钢焊在格栅上。C.架设工艺格栅架设前，需测定隧道中线，并按需要设定水准基点，据之检查隧道断面。隧道断面检查合格后，进行格栅架设。a 在开挖时预留的拱脚原地基处挖槽，安设垫梁。b 在拱顶处标示接头位置。c 在安设格栅的位置打设定位钢筋。d 利用洞内的工作平台拼装格栅，接头上好螺栓，将格栅焊在定位筋上。e 将格栅与围岩的间隙用砼垫块塞紧。f 格栅之间每隔1m焊一根纵向连接筋。D.格栅架设要求a 格栅基脚必须密实，以防基脚失稳。b 格栅位置必须准确，包括高程、前后及左右。c 立好的格栅平面应垂直与隧道中线，倾斜不得超过2。，且格栅顶偏离铅垂面的距离不得超过5cm。 喷射砼施工喷射砼骨料在洞外机械拌合，用拌合机分次投料拌合，为减少回弹量，降低粉尘，提高一次喷层厚度，喷射砼采用TK-961砼湿喷机，喷射砼分初喷和复喷二次进行。初喷在开挖(或分部开挖)完成后立即进行，以尽早封闭暴露岩面，防止表层风化剥落。复喷砼在锚杆、挂网和钢架安装后进行，尽快形成喷锚支护，以抑制围岩变位。钢架间用砼喷平，并有足够的保护层，喷射砼分段、分片由下而上顺序进行，每段长度不超过6m，一次喷射厚度控制在6cm以下，喷射时插入长度比设计厚度大5cm铁丝，每12m设一根，作为施工控制用，后一层喷射在前层砼终凝后先用高压水冲洗再进行，新喷射的砼按规定洒水养护。水泥砂石水外加剂砼输送车压缩空气强制式搅拌机湿喷机速凝剂岩面喷射混凝土施工程序框图5、辅助施工措施根据隧道位置、地质条件，本管段隧道工程的辅助施工措施主要有超前小导管、超前砂浆锚杆、管棚等几种形式。 超前小导管A.设计参数超前小导管采用42mm、壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，长3.5m，环向间距40cm，外插角510，纵向相邻两排的水平投影的搭接长度不小于1米。注浆花管的外露端支撑于开挖面后方的格栅钢架上，与钢架共同组成预支护体系。注浆设备采用UB-6型注浆泵，注水泥浆，注浆压力依据地层致密程度决定，一般为0.51.0MPa。搅拌机水泥浆池注浆泵水泥水高压阀孔口阀止浆塞注浆管注浆孔1.5m15cm42无缝钢管钢花管示意图B.施工工艺 超前锚杆A.设计参数超前锚杆采用22螺纹钢筋，长4.0m，环向间距45cm，外插角57，纵向相邻两排的水平投影的搭接长度不小于1米，超前锚杆的尾端焊接于格栅钢架上，以增强共同支护作用。B.施工工艺备料：水泥、砂、早强剂搅拌、制备砂浆标锚杆孔位钻孔、吹孔子注浆插锚杆封口清洗、整理钢筋切断调直、除锈超前锚杆施工工艺流程图超前锚杆采用风枪钻孔，注浆采用ZTGZ60/210型水泥注浆泵，锚杆预先在洞外按设计要求加工制作，施工时先按设计要求钻凿锚杆孔眼，达到标准后，用高压风清除孔内岩屑，然后用注浆泵将合格的砂浆注入孔内，最后将加工好的杆体插入孔内，并将锚杆和格栅钢架焊接成整体。 超前管棚A.施工机具超管棚采用注浆机注浆，浆液由水泥砂浆拌合机拌制。B.施工工艺a 根据开挖轮廓线周边放样布孔，保证钻孔的精度。b 使用顶驱液动锤把套管与钻杆同时冲击回转钻入第一节钻杆和套管。c 当第一节钻杆和管套钻入岩层，尾部剩余20-30cm停止钻进，用两把管钳人工卡紧钻杆和管套（注意不得卡丝扣）钻机低速反转，脱开钻杆和套管；钻机沿导轨退回原位，人工装入第二节钻杆和套管，并在钻杆和套管前安装好联系接套，钻机低速送至第一节钻杆和套管尾部，方向对准后联成一体，继续钻进。按同样方法继续接长钻杆和套管。d 钻孔完结后，先把套管内孔注水清洗干净后，才把钻杆取出，套管仍留在孔内供护孔用。e 把周边有孔眼的钢管插入套管内，钢管用丝扣联接，钢管终端要密封。f 钢管在插进后，才取套管钻进其他孔眼，钢管用丝扣联接，钢管口端与孔口周壁用水泥密封。g 注浆管用高压把水泥砂浆压入钢管内，浆液通过钢管孔眼压注入孔壁的缝隙内，固结附近岩土层，注浆采用先灌注“单”号孔，待1至2天固结后，再灌注“双”号孔的方法。C.施工要点施工时运用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，保证钻孔方向准确。为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节钢管采用3m长钢管，编号为偶数的第一节钢管采用6m长钢管，以后每节均采用6m长钢管，避免钢管接头在同一断面。注浆压力达到设计终压并继续注浆10min以上方可结束注浆。三、衬砌防排水全隧道拱、墙喷锚支护与模筑砼衬砌之间，铺设高分子防水板，且每隔8m环设50软式透水管盲沟一道，每边墙角处设贯穿隧道的纵向80软式透水管盲沟各一道。施工缝处设置遇水膨胀型橡胶止水条止水。隧道模筑砼衬砌前，先做好各种防排水设施的布置。 高分子复合型防水板铺设。防水板铺设施工是一项严格细致的工作，由专业防水工班作业，并建立专业检查制。施工前，要编制详细的作业指导书，并对施工人员进行严格的操作技术培训。铺设前，对喷砼表层进行检查。裸露的锚钉、钢筋头应予以割除，不得残留钢刺，并用砂浆覆盖，对过度超挖和坍方部分应采取编挂铁丝网或设置背板回填补齐，使洞壁尽可能平整，二次衬砌中埋设的各种构件、预埋件（如通风管挂钩）不应穿透防水层，无法避免时要作特殊处理。防水板施工采用洞外预制大幅，洞内整卷起吊，从拱顶向二侧铺设，卷材铺设要有一定松驰量，防水层锚固在砼上采用ZIC-16电锤8钻头钻眼，塑料膨胀螺栓固定，锚固点环向间距50cm，纵向90cm。如设计有要求时，防水板的固定及连接均按设计要求办理。防水层铺设程序：整平补喷浆清理基层、基层打底卷材就位、铺设钉固粘和接缝、封缝收头钉子头上粘贴密封片质量检验。防水层铺设锚挂完毕，随之进行环向缝搭接粘和（采用配套粘接剂），环向缝要修正搭接松紧不一的现象，只允许放松绷紧的一边，而禁止截松凑紧，缝间搭接宽度10cm。防水层背面的围岩裂隙水，通过环向设置的盲沟流入排水沟排出洞外。 软式透水管盲沟隧道环向设50软式透水管盲沟，墙脚纵向80设软式透水管盲沟，与环向盲沟、墙脚泄水孔三通连接。A.用防水板条(宽30-50cm)和塑料胀栓将软式透水管固定在喷锚支护面上(环向每隔40cm固定一处)。B.用快凝水泥砂浆将塑料胀栓包住。C.软式透水盲沟铺设要求：a 要求沿岩面布设，要松，以适应起伏不平的岩面。b 纵向盲沟要求控制好标高，与隧道的纵向坡度一致，上下不能有起伏现象，以保证排水的畅通。c 纵向排水管最下一层最好设在衬砌边墙脚下，防水板向内上卷，将弹簧管托起。d 连接处采用直通、三通接头连接，但施工时要注意纵向拉力适中。 橡胶止水条A.将上一板衬砌混凝土施工缝端头凿毛，并用高压风冲洗干净。B.用钉子或胶带纸将止水条固定在施工缝上，沿环向每隔20cm固定一处。四、 洞身二次衬砌1、 拱墙砼二次衬砌A.施工方法二次砼衬砌采用自制自行式全断面钢模衬砌台车、泵送砼灌注，插入式振捣器捣固。一次衬砌长度9m，挡头模采用自制式钢模和木模，泵送砼灌注。混凝土衬砌施工要左右对称灌注，既缩短衬砌时间，又防止钢模台车偏移。用轮式罐车进行砼输送作业；砼衬砌泵送灌注施工中辅以插入式振动棒捣固。确保砼施工质量。砼生产全部采用自动计量拌合站拌合。砼拌合站设置满足冬季施工要求，场地采用C15砼硬化。在粗骨料生产场设立粗骨料破碎筛分处理系统，保证粗骨料粒径符合泵送砼要求。B.施工程序a 二次衬砌施工作业前，要求围岩和初期支护变形基本稳定，量测监控数据表明位移率明显减缓、收敛值拱脚附近小于0.2mm/d和拱顶下沉小于0.15mm/d时，方可施作二次砼衬砌；级围岩地段应尽快施作二次衬砌。b 测量工程师和隧道工程师共同进行水求平、高程测量放样。c 根据交底中线和标高铺设衬砌台车轨道，要使用标准枕木和鱼尾板；轨距与台车轮距一致，左右轨面高差10mm。起动电动机使衬砌台车就位。涂刷脱模剂。d 起动衬砌台车液压系统，根据测量资料使钢模定位，保证钢模衬砌台车中线与隧道中线一致，拱墙模板成型后固定，测量复核无误。监控量测确定施作二衬时间施工准备台车移位台车定位施作止水带隐蔽检查 灌筑混凝土台车脱模退出养 护1.敷设防水板及盲沟2.中线水平放样3.铺设衬砌台车轨道1.水平定位立模2.拱部中心线定位3.边墙模板净空定位1.清理基底2.装设钢制挡头模板3.装设止水条1.自检2.监理工程师隐检洞外混凝土拌合混凝土运输混凝土泵送捣 固涂刷脱模剂二次衬砌作业程序图e 清理基底杂物、积水和浮碴；装设钢制挡头模板，按设计要求装设橡胶止水带，并自检防水系统设置情况.。f 自检合格后报请监理工程师隐蔽检查，经监理工程师签证同意后灌注砼。g 对于受围岩压力较小的拱墙，当封顶和封口砼衬砌强度达到设计强度70%时，方可拆模；对于受围岩压力较大的拱墙，当封顶和封口砼强度须达到设计强度100时方可拆模。拆模后须进行砼养生。C.注意事项衬砌施工缝端头必须进行凿毛处理，用高压水冲洗干净。按设计要求预留沟、槽、管、线及预埋件，并同时施作附属洞室砼衬砌。砼衬砌灌注过程中，要杜绝破坏预埋设施现象发生。灌注砼自下而上，先墙后拱，对称浇筑。在施工过程中，如发生停电应立即起动备用电源，确保砼浇筑作业连续进行。捣固时，每一振点的捣固延续时间，应使砼表面呈现浮浆和不再沉落。泵送泵结束时，应对管道进行清洗，但不得将洗管残浆灌入到已浇筑好的砼上。2、仰拱砼浇筑隧道设计有仰拱的地段在喷锚支护后及时施工仰拱混凝土。仰拱施工采用仰拱大样板，由中心向两侧对称进行，仰拱与边墙衔接处捣固密实。仰拱混凝土达到设计强度70后，进行隧底填充工作。隧道施工中，待喷锚支护全断面施作完成后，紧跟开挖工作面进行仰拱施工，及时开挖并灌注混凝土仰拱及部分填充混凝土，使支护尽早闭合成环，并为施工运输提供良好的条件，仰拱施工采用仰拱栈桥解决运输干扰问题。设槽形挡头模板测量开挖清浮碴隐检浇注砼捣固抽排水接缝处理混凝土生产、运输养 护砼仰拱施工工艺框图施工程序：A.测量放样，确定内轨顶标高，用于反算仰拱基坑底标高；B.全断面开挖爆破一次到位，采用挖装机或挖掘机出碴，人工辅助清理仰拱底部；C.将上循环混凝土仰拱接头凿毛处理，按设计要求安装仰拱钢筋笼，并设与边墙衬砌连接筋；D.自检合格后，报监理工程师隐蔽检查签证，混凝土输送车运输浇筑，插入式振动棒捣固。五、 附属设施及其他 附属洞室所有大小避车洞等附属洞室均采用钢制整体式模板与洞身砼衬砌同时灌注，并按设计要求埋设预埋构件。 排水侧沟应先用砼铺沟底，然后立模灌注两侧壁砼。第三节 隧道工程监控量测一、现场监控量测目的施工中对围岩和支护系统的稳定状态进行监测，为喷锚支护和模筑砼衬砌的参数调整提供依据，把量测的数据经整理和分析得到的信息及时反馈到设计和施工中，进一步优化设计和施工方案，以达到安全、经济、快速施工的目的，围岩量测是施工管理中的一个重要环节，是施工安全和质量的保障。通过现场监控量测：1、了解围岩、支护变形情况，以便及时调整和修正支护参数，保证围岩稳定和施工安全；2、 提供判断围岩和支护系统基本稳定的依据，确定模筑砼衬砌施作时间；3、依据量测资料采取相应措施，在保证施工安全的前提下加快施工进度；二、现场监测项目、仪器及要求1、量测项目及内容见下表。量测项目及内容序号量测主要项目类别量测仪器主 要 内 容1地质和支护状况观察A目测1.开挖面围岩自稳性；2.岩质破碎带、褶皱节理等情况；3.核对围岩类别及风化变质情况；4.地下水情况；5.支护变形开裂情况；6.洞口浅埋地表下沉情况。2周边收敛位移AWPm-3收敛计根据收敛情况判断：1.围岩稳定性；2.支护设计和施工方法的合理性；3.模筑二次衬砌。3拱顶下沉ANA28水平仪挂钩式钢尺水准尺监视拱顶下沉值，了解断面变化情况，判断拱顶的稳定性，防止坍方。4洞口地表沉陷NA28水平仪水准尺判断隧道开挖对地表产生的影响及防止沉降措施的效果。2、现场量测要求 喷锚支护施作2h后即埋设测点，进行第一次量测数据采集。 测试前检查仪表设备是否完好，如发现故障应及时修理或更换；确认测点是否松动或人为损坏，只有测点状态良好时方可进行测试工作。 测试中按各项量测操作规程安装好仪器仪表，每测点一般测读三次；三次读数相差不大时，取算术平均值作为观测值，若读数相差过大则应检查仪器仪表安装是否正确、测点是否松动，当确认无误后再按前述监控量测要求进行复测。每次测试都要认真做好原始数据记录，并记录掘进里程、支护施工情况以及环境温度等，保持原始记录的准确性。量测数据应在现场进行粗略计算，若发现变位较大时，应及时通知现场施工负责人。 测试完毕后检查仪器、仪表，做好养护、保管工作。及时进行资料整理，监控量测资料须认真整理和审核。三、量测断面间距、测点布置量测间距将严格按设计资料执行。测点拟布置如下：全断面开挖时水平收敛基线布置3条，起拱线处水平布1条，起拱线下2m处布置1条，轨面以上1m处布置1条；正台阶开挖时水平收敛基线亦布置3条，起拱线上1m处布置1条，起拱线下1m处布置1条，轨面以上1m处水平布置1条。拱顶下沉测点的位置在每个断面内布置3点。四、施工监测1、周边水平位移量测测点埋设：喷锚支护施作后，用风钻凿40mm、深200mm的孔，先用1：1水泥砂浆灌满后再插入测点固定杆，尽量使同一基线两测点的固定方向在同一直线上，等砂浆凝固后，即可进行量测工作。量测方法：采用WPm-3收敛仪监测。即用一根在弹簧作用下被拉紧的带状钢尺作为传递位移的媒介，通过百分表测读隧道周边两点相对位置的变化，从而计算出该两点基线方向上的相对位移。2、 拱顶下沉量测拱顶位移量测的测点用风枪打眼埋设好固定杆，并在外露杆头设挂钩。测点的大小要适中，如过小，测量时不易找到；如过大，爆破时易被打坏。支护结构施工时要注意保护测点，一旦发现测点被掩埋，要尽快重新设置，以保证数据不中断。采用水平仪、水准尺、挂钩式钢尺配合测量拱顶下沉，精度可达12mm。量测时用一把24m长的挂钩式钢尺挂上即可。3、地表下沉量测测点布置：与洞内收敛、拱顶下沉量测断面里程对应，地表下沉量测点集中设在隧道中线附近，并在开挖面前方H+h1处设测点，(H为隧道埋深，h1为上半断面净高)，直到开挖面后方约35B处。根据现场实际情况，项目部将加强对下穿红建路的地表下沉观测。测量方法：采用水平仪、水准尺配合测量地表沉降，精度可达24mm。用经纬仪将所有测点布设于同一直线上。测点钢筋安设就位后，表面磨平，并用钢钉等锐器在其表面冲眼标记。4、量测频率隧道量测频率见下表。五、量测数据分析和信息反馈将量测数据进行处理和分析，绘制时间-位移曲线。量测频率表类别量测项目每段相隔距离每段安设量测频率0-15天16-30天31天以后AB隧道内地质和支护状况的观察全隧道各掌子面1次/每天1次/每天1次/每天隧道净空变位测定每5-20m水平收敛3对测点1-2次/每天1次/每2天1次/每周拱顶下沉量测定每5-20m3点1-2次/每天1次/每2天1次/每周地表下沉测定每5m洞口段35m1次/每天1次/每2天 t t (min) 位 移 (min) 位 移 (a)正常曲线 (b)反常曲线时间位移特征曲线(a) 图表示绝对位移值逐渐减小，支护结构趋于稳定，可施作模筑砼衬砌。(b) 图表示位移变化异常，反弯点喷锚支护出现严重变形，这时应及时通知施工管理人员，该段支护须采取加强措施，确保隧道不坍方；严重时施工人员须迅速撤离施工现场，保证施工人员安全。第四节 超前地质探测与预报一、概述本管段隧道地质条件较复杂。主要工程地质问题有岩溶、涌水、突泥、断层破碎带等，因此超前地质探测与预报是本标段隧道施工的一个极其重要的内容和环节。施工中采用动态管理、动态设计和信息化施工。提前解拟开挖地层的特性，确定合理的支护参数和施工方法，制定施工中可能出现的各种问题的处理预案，确保工程质量和施工安全。即在预设计地质资料的基础上，采用地面预报和洞内超前预报相结合的模式，主要以洞内超前预报为主，对未开挖地段进行地质预测和分析，采集各种水文、地质、变形、应变等信息，及时进行信息反馈，以确定合理的支护参数，制定合理的施工方法。洞内超前预报主要通过TSP203地质超前预报系统、地质雷达、声波法、红外线探水仪和超前钻孔等手段进行。并将该项工作纳入施工工序管理。二、 超前地质探测与预报组织机构及职责施工中将超前地质预报工作作为一个工序来进行安排，成立专业超前地质预报室，人员由物探、地质及试验专业工程师、测试技工组成；配备先进的预测与预报设备和仪器，建立地质预报管理组织机构，由总工程师任组长，超前地质预报室主任任副组长，各专业工程师任成员的组织机构，并聘请国内知名地质预报和隧道施工专家组成专家组。编制隧道施工测试与超前预报实施细则，并遵照执行。总工程师任组长：全面负责综合测试与超前地质预报工作，直接向项目经理负责；超前地质预报室主任任副组长：组织工程地质、水文地质、物探及试验等专业组成人员进行超前地质预报日常工作；根据本标段隧道的工程地质特点，为保障施工安全，采用地面预报和洞内预报相结合的模式，并主要以洞内预报为主。为提前解拟开挖地层的特性，在预设计基础上，采用多种超前地质探测与预报手段，采集各种水文、地质、变形、应变等参数进行信息化管理和监测，对未开挖地段进行地质预测和分析，以供设计单位及时提出是否需要修改设计的正确判断，并研究拟采用的支护类型，确定合理的结构支护参数，实行动态管理、动态设计和信息化施工，以保证施工顺利进行。三、 地质预报项目由于隧道存在岩溶、突水突泥、岩溶塌陷等地质灾害问题，施工中对可能发生的地质灾害加强预防并开展地质预报工作。洞内预报：施工中加强岩溶、断裂破碎带等的超前地质预报工作，如采用超前钻孔并辅以TSP203、地质雷达、红外线探水仪等物探手段进行综合预测，并在必要时联合设计单位对地面进行补充地质测绘，加强洞外地表观测。开展动态设计，及时针对隧道施工超前预报，有关监测结果及时开展动态设计，变更施工方案。四、 超前地质探测和预报方法及工艺根据本标段隧道工程地质条件，结合本承包人以往施工中在超前地质探测与预报方面所积累的经验，拟采用TSP203地质预报系统、地质雷达、声波法、超前钻探法等进行地质预报，并预测开挖工作面前方一定范围内围岩的工程地质和水文地质条件。初步确定本标段采用以下方法进行超前地质探测与预报。1、TSP203超前地质预报系统TSP203超前地质预报系统是利用地震波在不均匀地质中产生的反射波特性来预报隧道掘进面前方及周围临近区域的地质状况。它是在掌子面后方边墙一定范围内布置一排爆破点，进行微弱爆破，产生的地震波信号在隧道周围岩体内传播，当岩石强度发生变化，界面两侧岩石的强度差别越大，反射回来的信号、返回的时间和方向，通过专用数据处理软件处理得到岩体强度变化界面的信号也就越强。返回信号被经过特殊设计的接收器接收转化成信号并进行放大，通过专用数据处理软件处理，就可以得到岩体强度变化界面的位置及方位。TSP203地质预报系统现场测试示意图TSP203地质预报系统实际操作中有如下特点：适用范围广，适用于极软岩至极硬岩的任何地质情况；距离长，能预测掌子面前方100m200m范围内的地质状况，围岩越硬越完整预报长度就越大；对隧道干扰小，在隧道施工间隙进行，且提交资料及时。采用专用处理软件，将复杂多解的波形分析转换为直观的单一解的波形能量分析图。计算机自动绘出弹形波速度有差异的地质界面相对于隧道轴线的地质平面图和纵断面图。将隧道顶部和底部的波形能量分析图分析确定之后，就可得出断层破碎带、软弱夹层或其它不良地质相对于隧道的空间位置。但TSP203地质预报系统也存在预报准确性和预报精度方面的问题，需要采用其他预报手段来补充和完善。2、地质雷达作为TSP203地质预报系统的补充，在TSP203预报异常点，在确定异常体的规模、性质、危害性有困难时，采用地质雷达作为补充手段，短距离进一步探测前方30m内的地质情况。地质雷达能发现掌子面前方地层的变化，对于断裂带特别是含水带、破碎带有较高的识别能力。在深埋隧道和富水地层以及溶洞发育地区，地质雷达是一个在短距离内很好的预报手段。地质雷达探测与预报在掌子面测量放样和监控量测时平行安排，每2527m一循环。3、声波法（HSP、CT）(1) 声波反射界面探测声波反射法利用声波在地层中传播、反射，通过信号采集系统接收反射信号，判释隧道掌子面成前方反射界面（岩溶界面）距隧道掌子面的距离来探测岩溶界面,如下图所示。(2) 界面距探测掌子面距离计算在任意介质中传播的波，当其传播到该介质与另一介质的分界面时，一部分产生反射，另一部分穿过界面折射后继续在另一介质中传播。显然，探测到的距离是波信号在发射换能器及接收换能器与界面间传播的最短距离，该距离并不一定是隧道掌子面前方界面距探测面所在位置的水平距离，应根据界面产状进行预报距离修正。(3) 岩溶性质的分析判断岩溶充填物前方界面（岩溶溶洞洞壁面）探测，反射波相位与接收首波相位相同；施工掌子面前方岩溶探测，反射波相位与接收首波相位相反，此时岩溶充填物（水、泥夹石或空溶洞）的判断则需结合溶洞在岩溶地下水动力剖面分带中的位置加以分析确定。声波反射法(HSP)岩溶界面探测原理 (4) 岩溶声波CT探测预报声波CT层析成像（Computer Tomography，简称CT成像或CT）法预报移植于国外始于七十年代且得到广泛应用的岩土及混凝土声波CT层析成像技术，借助医学界X射线断层扫描的基本手段，结合岩土物理力学性质的相关分析，采用孔间声波探测射线走时和振幅来重构孔间岩土内部声速值及衰减系数的场分布，通过像素、色谱、立体网络的综合展示，达到直观反映孔间岩土体内部结构（岩容发育分布）的目的。4、超前钻孔探测“物探先行，钻探验证”，超前钻探是一种传统而可靠的工程地质探测方法，针对本标段隧道位于煤系地层地段的特点，拟采用超前钻探方法进行探测，以超前水平岩芯钻探为主，辅以浅孔钻探。超前水平岩芯钻探可根据需要探测和了解隧道开挖前方几米、几十米乃至上百米范围内围岩的工