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隧道穿越工程施工组织设计方案

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2020年4月19日
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第一章　编制说明
1.1　编制依据
1.1.1　<重庆过江输气管道南岸竖井迁建工程施工设计(隧道部分)>中煤国际工程集团重庆设计研究院 2月
1.1.2　国家现行设计规范、施工规范、验收标准及有关文件
1.1.3　我单位对施工现场实地勘察、调查资料
1.1.4　我单位积累的成熟技术、科研成果、施工法以及多年来从事同类工程的施工经验
1.2 本工程施工使用的国家及行业规程、规范、检验标准
1.2.1 检验规范及标准
1、<建筑结构可靠度设计统一标准>,GB50068- ;
2、<公路工程抗震设计规范>,JTJ004—89;
3、<锚杆喷射混凝土支护技术规范>,GB50086- ;
4、<中国地震动参数区划图>,GB18036- ;
5、<岩土工程勘察规范>,GB50021- ;
6、<公路隧道施工技术规范>,JTJ042-94;
7、<砌体结构设计规范>,GB50003- ;
8、<矿山井巷工程施工及验收规范>,GBJ213-90;
9、<建筑结构荷载规范>,GB50009- ;
10、<混凝土结构设计规范>,GB50010- ;
11、<钢结构设计规范>,GB50017- ;
12、<构筑物抗震设计规范>,GB50191-93;
13、<建筑抗震设计规范>,GB50011- ;
14、<建筑抗震设防分类标准>,GB50223- ;
15、<公路隧道设计规范>,JTG D70- ;
16、<地下工程防水技术规范>,GB50108-
17、<管道干线标记设置技术规定>,SY/T6064-94;
1.2.2 检验评定标准
1、<钢结构工程质量检验评定标准>(GB50221-95)
2、<混凝土强度检验评定标准>(GBJ107-1987)
3、<预制混凝土构件质量检验评定标准>(GBJ221-1990)
4、<冶金矿山井巷工程质量检验评定标准>(YBJ218-89)
1.2.3本公司制订的经过国际认证的ISO9001: 质量管理体系和质量保证模式的质量手册、程序文件、作业文件、质量记录(四川九一五建设工程公司 )
1.2.4 以及其它与本工程施工有关的规程、规范、标准、条例、办法。
1.3　编制范围
1.3.1 隧道工程:
南岸新竖井:长度为66.893m,其中水仓3m,净断面大小直径3000mm圆型井筒,支护厚度300mm。
新增平巷:隧道水平长度为53.825m,净断面大小1800×1800mm(宽×高),为直墙半圆拱形。
1.3.2 隧道辅助工程:包括洞口附属工程,弃碴工程。
1.4 编制原则
1.4.1 安全第一的原则
施工组织设计的编制始终按照技术可靠、措施得力、确保安全的原则确定施工方案。在安全措施落实到位,确保万无一失的前提下组织施工。
1.4.2 优质高效的原则
加强领导、强化管理、优质高效。根据我们在施工组织设计中明确的质量目标,贯彻执行ISO9001质量体系标准,积极推广、使用”四新”技术,确保规划和质量目标的实现,施工中加强标准化管理、控制成本、降低工程造价。
1.4.3　方案优化的原则
科学组织、合理安排,优化施工方案是工程施工管理的行动指南,在施工组织设计编制中,对隧道开挖、防涌水、防塌方和防瓦斯等关键工序进行多种施工方案的综合比选,在技术可行的前提下,择选用最佳方案。
1.4.3 确保工期的原则
依据招标文件对本工程的工期要求,编制科学的、合理的、周密的施工方案,采用信息化技术、合理安排工程进度,实行网络控制,搞好工序衔接,实施进度监控,确保实现工期目标,满足业主要求。
1.4.4 科学配置的原则
根据本工程的工程量的大小及各项管理目标的要求,在施工组织中实行科学配置,先派有施工经验的管理人员,选择专业化施工队伍、投入高效先进的施工设备,确保流动资金的周转使用,并做到专款专用,选用优质材料、确保人、财、物、设备的科学合理配置。
1.4.6　合理布局的原则
从节省临时占地,减少植被破坏,搞好环保、防止水土流失、认真实施文明施工等多角度出发,合理安排,生产及生活场地,房屋布局、做好环境保护和营区绿化。工程完工后,及时平整场地、恢复植被,把该工程建成绿色工程。

第二章 工程概述
2.1　工程简介
2.1.1　工程概述

2.1.2 地质与水文
1、 工程地质条件
依据重庆长江过江输气道工程施工过程中揭露出的地质资料和南滨路施工过程挖填方,具体的地质状况如下:
（1） 190m～165m为南滨路施工过程中杂填土:浅黄色,粘土夹碎块石。经碾压后密实度达90%以上。
（2） 165m～155m为泥质砂岩:弱风化,中风化,质软,完整
（3） 155.0m～147.3m为泥岩:紫红色,质软,完整,块状结构,有少量地下水涌出。
（4） 147.3m～144.7m为砂泥岩互层:泥岩厚0.2-0.4m,质软。
（5） 144.7m～122.0m为长石砂岩:浅灰色,完整,质密坚硬,厚层块状结构,干燥无水。
2、工程水文条件
根据设计地质资料和本公司江底隧道施工经验,本工程水文条件预测如下:
（1） 江面水位线以上段:根据设计勘察资料江面水位线以上段为泥岩和南滨路修建过程中杂填土,水量补给为地表渗水,由于泥岩本身结构及南滨路修建杂填土夯实密度较高,因此渗水性较弱,加之施工场地周围为重庆市区及滨江路修建现场,地表排水系统发达,地表水补给量较小。基本不存在大涌水的可能。穿越回填土段施工中必须采取超前管棚、短掘短支等措施,防止因地表水下渗而引起井壁跨塌。
（2） 江面水位线以下段:根据工程地质资料分析,江面水位线下段为泥岩—砂岩构造,岩层本身渗水性较若,可是存在砂岩裂隙及断层发育的可能,施工中应注意有裂隙、断层与江水贯穿的可能,施工中应加强超前探测、注浆堵水工作,按最大可能涌水量配备足够的排水设备,在保证安全的情况下方可施工。
2.2 施工条件
2.2.1、气象条件
隧址区属于中亚热带湿润季风气候区。气候温和,热量丰富,四季分明,雨量充沛,季风气候明显。
2.2.2、水电及通讯条件
由于施工场地就在重庆市区,并靠近南滨路施工现场,据调查施工现场周边均有可供施工使用的动力电源及自来水源。施工区内安装AKEL型程控电话与各部门联系,项目部安装座机,施工管理人员使用手机对外、相互通讯。
2.2.3、交通运输条件
工程区位于重庆市区范围内,竖井井口靠近滨江路施工现场,进场道路可利用滨江路施工道路。
2.3　工程特点及技术难点
2.3.1 工程特点
1、隧道穿越采用”竖井－平巷”方式与原过江平巷连接,其中南岸新增竖井,长度为66.893m,其中水仓3m,为净断面大小直径3000mm圆型井筒,为C30全钢筋混凝土现浇。新增平巷隧道水平长度为53.825m,净断面大小1800×1800mm,为直墙半圆拱形,马头门和过渡段衬砌采用C25级钢筋混凝土,其余段采C25素混凝土现浇或预制混凝土块衬砌支护。本工程抗渗等级为S3级。
2、竖井高程190~165m段为南滨路回填夯实土,开挖稳定性较差。根据设计要求,井筒井口段(10m)垂直布置双层超前管棚,管棚外径89mm,长10m。其余回填土段呈发散状布置单层超前管棚,管棚外径89mm,长5m。为增加超前管棚的强度,在管壁四周呈梅花状布置直径10mm的孔口,在管内灌入砂浆。单层管棚应循环布置,直接深入基岩段以下为止。双层管棚与单层管棚搭接长度500mm,单层注浆导管之间搭接长度1000mm。
3、隧道地处江边和南滨江路之间半山腰上,隧道开挖对山体破坏较大,应尽量注意保护环境和生态。
4、隧道工程区内水文地质条件简单,但平巷段及竖井基岩段处于江面水位以下,属强透水岩层,有和江水贯穿的可能,施工中应做好探水工作,防止透水、突水事故的发生;
5、虽然平巷洞室围岩类别较高,在开挖后一定时间内处于稳定状态,但不能暴露时间过长,必要时应技术措施及时进行支护和衬砌。
2.3.2 施工场地狭窄布置困难
南竖井井口处于江边和南滨江路之间,地形较狭窄,坡度较大,需进行场地平整。依据设计图可知,设计方案中可利用的施工用地为1000m2左右。
2.3.3 技术难点
隧道地质条件差(特别是井口回填土段),而且处于江底施工,施工不当,可能引起涌水、塌方和原过江管线爆炸,即施工过程中如何控制地层的安全稳定、杜绝施工引起的突(涌)水和测量原过江管线位置及加强与业主管线供气协调是该隧道施工成功的关键。
2.3.5 预防地质灾害
竖井口位于江边斜坡地带和滨江路路基下方,并于夏天雨季施工,崩塌(落)、滑坡、洪水、泥石流等不良地质灾害发育,如何合理选址布置施工场地,确保洞口和场地边坡稳定,是本工程施工的又一大技术难题。
2.3.6 环境控制要求
工程区处于重庆市区,施工中应严格控制污染物,废水的排放,并控制施工噪声的空气污染,保护周围环境,把该工程建成绿色工程。
2.3.7 施工对策
经过认真分析,我们将本工程的主要技术难点和拟采取的对策整理如表2.3-1及施工关键技术见图2.3-2

表2.3-1 施工技术难点及对策
序号
技术难点　
对策概要
类似工程实践
1
井口回填段及隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩
1、 加强施工期间地质工作。制定详尽的地质工作方案,利用TSP202超前预报系统提前探测地质情况
2、 根据设计采用超前管棚预注浆加固岩、土体。
3、 按照”管超前、快封闭、短开挖、强支护、紧衬砌、勤测量”的指导思想组织施工,确保隧道不塌方,做到稳中求快。
1、 武汉军山长江穿越隧道工程、Ⅳ、Ⅴ类围岩及断层破碎带采用此施工方法,避免了塌方,月进度达到180m。
2、 麻柳场岷江隧道穿越工程西岸竖井采用超前管棚(帷幕注浆)顺利经过18m覆盖层。
2
防天然气爆炸
1、 施工过程中设专职瓦斯检测人员,如瓦斯含量超限,应及时按规定停止工作;
2、 加大通风量,不允许随便停止通风;
3、 在有瓦斯区段,机电设备采用防爆型;
4、 切断电源后,才能检修拆装电气设备;
5、 爆破工作,只准使用即发电雷管及矿用安全炸药,并使用防爆型起爆器;
6、 支撑衬砌工作要及时并符合要求;
7、 禁止将火柴、打火机手电筒及其它易燃品带入洞内;
8、 严禁使用铁件碰撞铁件。
参照煤矿部门的预防措施。
3
防突(涌)水
1、 加强超前地质预测预报工作;
2、 做好防排水作业
(1)随工作面向前推进挖好排水沟,如为反坡掘进。则是除应准备足够的抽水设备外,应安排适当的集水坑。
(2)坑壁或坑顶有水流出时应凿护眼安置套管集中引排,使其不漫流。
(3)预注浆堵水,将地下水堆截堵在一定安全距离之外。
(4)编制专门的应急方案

4
环保
1、 选用低噪音设备。
2、 合理安排工序,避免高噪声设备运转,噪场严格控制在国家标准之内。
3、 按国家及当地政府部门要求,做好环保工作。

图2.3-2 施工关键技术
超前钻探技术
地质、水文、监测
施工关键技术
综合技术
开挖技术
竖井提升运输体系
洞口回填段开挖技术
综合机械配套技术
施工通风降尘技术
变频恒压供水技术
穿越断层施工技术
支护技术
瓦斯监测技术
地质预报系统
围岩量测技术
综合超前
支护技术
管棚施工　技术
湿喷、潮喷混凝土技术
帷幕注浆技术
　隧道施工环保综合配套技术

混凝土施工技术　
施工关键技术
施工关键技术
砼初砌技术
衬砌不渗
不漏技术
混凝土双掺技术

第三章 施工总体布署
3.1 总体施工方案
3.1.1 尽快完成地面配套设施做好开工准备
1、进场公路、输变电设施、压风、供水管路、场地平整应在竖井开工前完成。
2、施工设备压风、绞车、发电机、通风机、提升机、排水、砼搅拌、输送、振捣设备、探水、注浆机、加工设备等在开工前安装维修完成,并经过试车验收。
3、抓紧进行竖井施工平台和井架直立施工,尽快展开超前管棚施工。
4、隧道开挖采用”矿山法”与”新奥法”相结合,以”新奥法”为主的施工方法。手持式气腿支架风动凿岩机打眼,光面爆破与预裂爆破相结合方法开挖。
6、 采用人工装渣v型翻斗矿车装运、轨道运输、机械提升,平巷与井口排渣采用人力推车方式。
7、在Ⅳ类正常围岩段,平巷施工支护为超前探水注浆和喷射砼、钢筋模筑衬砌。在竖井回填土段根据勘察地质资料及设计,采用超前管棚和钢筋砼衬砌。
8、钢筋在地面加工场统一加工制作,现场绑扎焊接。
9、防治水措施:采用地质预测、连续监测、超前预探、注浆隔离、堵水截流、引水归槽、壁后压浆、排水防灾、综合治理的治理原则。
3.2 施工组织
3.2.1 施工组织机构的建立
本工程属竖井向下掘进,大水体下作业,在裂隙、断层发育围岩,渗水及强渗水地质条件下施工,具有工程任务重、风险大、工期紧、标准要求高、施工条件复杂等特点,为保证工期和工程质量,我公司拟成立设重庆过江输气管道南岸竖井迁建工程项目经理部(地点设于南岸施工场区内),项目部下设工程技术部、安全质监部(含HSE办公室)、计划财务部、设备材料供应部及综合办公室。竖井现场设立隧道工程队、土建队、机电队,在项目部领导下,统一安排、统一指挥。
人员设置:项目经理部设经理1人,副经理1人,总工程师1人,各科室根据工作量大小和岗位需要,每科设2-4人,并在科下面设工程测量组和工程试验组,根据工程需要分别配置隧道、土建、机电、地质、监测、经济、预算等专职工程师,负责相应职责。项目部人员18人左右。工程队设队长1人、工程师1人、副队长2人和施工员、HSE安全管理员、材料员、质检员。工程队根据需要配100-150人技工和普通工人。满足工期、进度要求(详见图3.2-1施工组织机构框图)。
该项目经理部采用老、中、青相结合的方式,把老同志的丰富经验,中年同志的稳妥干练,年轻同志的开拓进取精神有机结合,形成强有力的项目班子。项目部主要人员均来自施工生产管理第一线的骨干力量,年富力强,精力充沛,而且个人素质高,专业技术水平强。(详见图3.2-2 技术管理工作体系框图)
3.2.2 现场管理
按照上述计划的现场组织机构,我公司计划投入在本工程的各工种施工总人数约150人。调遣有丰富施工经验的施工队伍进入现场施工,按项目法进行施工。
(1) 项目经理
受公司委托,全面负责工程施工期间的各种重大决策和对外关系,负责对工程质量、安全、进度目标的实施进行控制,协调项目部各职能部门的关系,是我公司在本工程施工过程中的最高行政长官。项目经理长驻现场,项目经理离开工地须经业主的同意,项目经理离开工地后,其职权由项目副经理接替。如无特殊情况发生,项目经理任职期限至工程竣工验收结束之后经业主同意为止。
(2)副经理
协助项目经理全面负责工程施工期间各种重大决策的制订、实施以及施工期对外关系的协调,协助项目经理对工程的质量、安全和进度实施控制,协调项目部各职能部门的关系。项目经理不在现场时,受项目经理委托代理行使项目经理的职责。同时,负责项目工程质量的实施控制和对公司本部通报质量状况。
(3)项目总工程师
全面负责制定工程施工期间的各种重大技术决策和技术方案,协助项目经理协调工程施工期间的各种对外关系,协调项目部各职能部门的关系,对现场施工进行管理、监督和协调。如无特殊情况发生,项目总工任职期限至工程竣工验收结束之后经业主

图3.2-1 施工组织机构框图
隧道工程队
正、副队长、技术负责人、施工员、安全员、材料员、质检员及技工和普工(85人)
工地
检测
试验
室
(2人)
重庆过江输气管道南岸竖井迁建工程项目经理部(16人)
项目经理(1人)
项目副经理(1人)
项目总工(1人)
工
程
技
术
部
(2人)
安
全
质
监
部
(2人)
计
划
财
务
部
(1人)

设备
材料
供应
部
(2人)
综
合
办
公
室
(1人)

监
测
队
(2人)
机 电 队
正、副队长、技术负责人、质检员、安全员、材料员及技工和普工(20人)
土 建 队
正、副队长、技术负责人、安全质量员及技工和普工(30人)

HSE
办公室
(1人)

图3.2-2 技术管理工作体系框图
技术管理工作体系
技术岗位责任制
图纸会审制
技术交底制
技术复核制
工程试验制
质量检测制
测量复核制
施工日志制
技术档案制
各项规章制度
技术工作程序
图纸会审(包括初
审和综合会审)
编制单位工程实施
性施工组织设计
编制技术措施和施
工工艺(作业指导)
技术规范、验标
学习与贯彻
技术交底
施工中技术工
作指导与控制
隐蔽工程验交
技术复核
试验控制
测量控制
三工三查控制
工序验收控制
竣工文件
技术总结
工程验交
审查后处理

同意为止。
(4)工程技术部
全面负责工程施工期间工程各项目的施工技术方案的制订、优化和实施,协助项目总工制定、实施工程施工期间的各种重大技术决策,并对所有技术方案实施情况进行监督;处理工程施工期间有关工程施工的具体技术事务。对项目各作业层进行技术管理与指导。
工程技术部下设环境保护、水土保持办公室,配备专职人员,进行环境保护、水土保持的日常监督检查,协助环境保护、水土保持领导管理小组进行例行检查及复检。
工程技术部下设的竣工资料办公室,配备专职档案管理人员,在施工过程中收集、整理各施工阶段的工程资料、工程文件、验评记录、材料合格证及试验报告等,按单元工程、资料内容、施工顺序进行存档。
(5)计划财务部
负责工程项目的财务管理、劳动人事管理和劳动成本的监督、控制和管理,协助项目经理进行成本核算、分析、控制和考核工作。
(6)设备材料供应部
负责有关工程的各种建筑材料、设备及零配件的采购和各种施工材料、设备的供应计划、维修保养与使用管理;协助项目经理进行决策,具体负责现场机械设备的调度。
(7)安全质监部
质量安全管理的具体执行机构。负责有关整个工程施工的全面质量管理与生产安全,并对各基层作业层的安全与质量控制计划和实施进行监督、管理。负责具体处理工程质量与安全事故,协助项目经理进行管理决策。进行施工质量的终检,协助质量领导管理小组进行复检。
质量安全部下设HSE办公室,配备专职人员,进行HSE的日常监督检查,协助HSE领导管理小组进行例行检查及复检。
(8)综合办公室
负责为保障工程施工高效、快速、顺畅进行的各种后勤服务,协助项目经理具体管理施工营地。
(9)试验室、监测队
实验室全面负责工程施工过程中的土工试验、钢筋力学试验、锚杆、锚索拉拔试验、原材料检验、砼配合比试验等各种试验项目;协助质安部负责工程施工期间有关的各种质量和安全管理工作。
测量队全面负责工程施工所需的各种项目的测量定线工作;负责校测现场相关的测量控制网点和对各测点的保护、整理测量成果并归档。协助质安部负责施工期间的各种有关测量的质量和安全管理工作。
监测队全面负责工程施工期间各观测项目的仪器固定、埋设、原型观测和成果的分析、整理,协助质安部负责工程施工期间有关的质量和安全管理工作。
测量队和监测队由工程技术部统一管理、实验室由质量安全部统一管理。
(10)各附属部门
根据工程技术部的方案和计划,具体负责工程所需的建筑材料加工、设备维护、修理和保养,钢筋与金属结构加工制作、模板加工与堆存保管、特殊构件加工、材料仓储保管等。
(11)施工作业队
按项目部制定的施工计划有步骤地在施工现场进行主体或为主体工程服务的项目的施工。是施工活动的主要实施者,同时负责实施过程中的初级质量检查与验收。
3.3 施工任务划分
1、施工任务划分
本工程根据施工总体部署和施工工期安排,确定将重庆过江输气管道南岸竖井迁建工程分为井下隧道和地面两个作业区。其中隧道施工对负责隧道开挖支护等工作,地面施工由土建和机电队负责,为井下隧道施工提供混凝土施工,地面弃渣外运,机电后勤保障工作。
2、施工工期的确定
根据<重庆过江输气管道南岸竖井迁建工程施工设计(隧道部分)>工作量计算本工程隧道施工工期为日历天数为120天,其中施工准备工作计划20天。
3.4 施工现场布置
根据本工程分布特点和现场踏勘调查,在南岸竖井井口附近能够布置施工场区,其交通、电源、供水、通讯、临设布置分述下:
3.4.1施工场区(详见图 3.4-1:施工场地布置图)
1、进场道路
重庆过江输气管道南岸竖井迁建工程位于重庆市区,在江边和南滨江路中间,施工现场进场道路可依托南滨江路修建施工道路进场。
图 3.4-1 施工现场平面布置图
2、施工用电
据现场勘察调查,施工现场处于重庆市区,现场附近电网送电较方便,可在井口施工现场安设250KVA变压器,作为施工用主要电源,另安装120KW柴油发电机组1台,以作备用。地面变电站至井下用90mm2主电缆输送,地面各主要用电设备用绝缘电线或电缆输送,动力用电380V,地面照明用电220V。
井下照明用电布置36V矿用防爆灯(100w,每10延米),在工作面等重点部位照明灯加密,并为施工作业人员配备专用防爆矿灯做为备用电源。
3、施工用水
施工现场位于重庆市区,自来水源较方便,施工和生活用水可有自来水供应,在施工现场修建蓄水池一座蓄水,防止自来水水量过小影响施工进度。
隧道施工过程中出现的适合施工、生活的水质水量的水源,加以利用,方便使用、节约成本。施工用水满足有关混凝土施工规范搅拌用水标准,生活用水满足国家饮用水标准。
4、通讯
施工现场就在重庆市区,办公室通讯可安装座机电话,信息传送可采用网络邮件传输、传真等,管理人员通讯采用手机联络。
施工现场井口、隧道内、调度室、项目部、工程队之间联络采用AKEL型程控通讯总机与各部门联系。
5、大临设施用地
施工用提升、压风、变配电、发电、机修、水泥存放、材料存放、钢筋制作、试压件存放、火工产品库房、值班等临设用地,在竖井口附近租地搭设解决。
办公用房,根据现场踏勘调查情况,只有全部搭建;生活、宿舍用房可在施工现场附近租用明房解决;但隧道口附近地形狭窄,施工临舍修建需要平整、扩宽场地才能满足临舍搭建需要。(详见表3.4-2施工现场主要临时工程一览表)。
表3.4-2 施工现场主要临时工程一览表
序号
项 目
单 位
数 量
备 注
1
住房
m2
700
租用
2
食堂
m2
100
租用
3
现场办公室
m2
80

4
机电加工房
m2
60

5
配电房
m2
20

6
设备房
m2
40

7
搅拌站
m2
20

8
水泥库房
m2
100

9
火工品库房
m2
40
远离建筑物
10
砂石料场
m2
150

11
材料库房
m2
50

12
蓄水池
m2
20

合计

1360

第四章 施工主要方案及措施
4.1 竖井超前管棚施工
4.1.1工作范围及工作内容
根据设计本工程设计:竖井高程190~165m段为南滨路修建回填土,设计竖井穿越采用超前管棚支护,其中竖井0~10为垂直双层管棚,管棚外径89mm,长度10m,布置直径4800mm;竖井10~35m段布置发散状φ89单层管棚,长度5m,循环布置,为增加超前管棚的强度,在管壁四周呈梅花状布置直径10mm的孔口,在管内灌入砂浆;单层管棚应循环布置,直接深入基岩段以下为止。双层管棚与单层管棚搭接长度500mm,单层注浆导管之间搭接长度1000mm。
4.1.2 施工准备
1、 现场准备
(1)施工人员进场,立即对现场进行平场、清理,由测量组对竖井进口位置进行定位,确定竖井施工平台四角位置,开挖浇筑竖井平台基础,搭建竖井平台。
(2)同时根据设计布置第一次10m管棚位置,安装调试MGJ50型锚杆钻机。MGJ-50锚杆钻机再配套φ127潜孔锤偏心φ110跟管,现场准备φ89注浆管。
(3)现场准备两台UB3C型灰浆泵,配套HJ180B灰浆搅拌机,安装调试完毕备用。
2、 人员准备
根据管棚施工需要组建管棚施工组,选择有丰富施工经验,能够胜任施工任务的施工人员,以钻探工程师为中心,配置包括钻机操作手、测量定位人员、浆液配置人员、灰浆泵操作手、其它辅助人员等施工人员。
3、 设备、材料准备
主要施工设备、材料见下表:

序号
设备、材料名称
规格型号
数量
状态
备注
1
锚杆钻机
MGJ-50
2台
良好

2
潜孔锤
φ127
4套
良好

3
跟管
φ110
30m
良好
含接头
4
注浆管
φ89
1300m
良好
无逢钢管
5
灰浆泵
UB3C
2台
良好

6
灰浆搅拌机
HJ180B
2台
良好

4.1.3 钻孔施工
根据设计要求确定管棚直径89mm,间距按400mm~700mm布置,根据实际施工确定采用采用MGJ-50锚杆钻机配套φ127潜孔锤偏心φ120跟管施工,钻孔至设计深度后,起拔偏心钻具,下入φ89注浆管,起拔跟管。第一次钻孔沿竖井中心位置直径4.8m、4.2m垂直布置两层,深度10m;以后在竖井回填土段开挖过程中呈发散状布置单层超前管棚,循环长度5m,直接深入基岩为止。
4.1.4 注浆施工
1、 浆液配置
采用水泥—砂浆液,砂加入量根据注浆过程中浆液量及注浆压力进行调节,初始配合比为:
水泥 : 砂 : 水:水玻璃
1 2 0.5 0.05
2、 注浆用量的计算及压力
结合该回填覆土层裂缝率(10-15%),计算单孔浆液用量
Q=πR2HηK
Q:单孔浆液消耗量 m3
R:浆液扩散半径,取0.8m
H:注浆扩散段高取9m
η:回填覆土层裂缝率,取12%
K:浆液损失系数,取1.1
即Q=3.14×0.82×9×0.12×1.1=2.38m3
施工中浆液扩散不易控制其范围,为保证注浆堵水效果,注浆压力也是重要参数,根据项目施工经验,确定该工程注浆终压为不小于1.5Mpa,达到设计注浆量而未达到注浆终压时,不得停止注浆,此时可加大浆液浓度或调用水玻璃用量来控制扩散半经,以达到注浆设计压力。
4.1.5 作业程序
1、 按设计注浆孔的布置轮廓,先将施工钻孔在轮廓线上标识清楚并编号,按潜孔锤施工操作规范程序进行钻孔作业施工,钻孔至设计深度后,复核钻具总长,校正孔深。注入清水洗孔,作简易水文观测,记录静止水位。
2、 下入注浆管
注浆管采用φ89mm花管,根据含水层厚度及静止水位深度,现场确定注浆花管长度,保证含水层段为注浆花管,其余段为密闭白管,在白管与花管分界处安装隔离盘,避免上部封孔时封孔材料进入含水层,下入注浆管后,开始封孔,封孔材料选用混泥土,为加快凝固,可加入速凝剂,特封孔材料具备一定强度后,开始注浆工作。
3、 注浆施工
(1)注浆前先往注浆管内注入清水,清洗含水层裂缝,同时记录清水单位注入量及注水压力,作为注浆参数。
(2)浆液注入按照先清后浓的原则,逐步调整浆液水灰比,根据注浆设计,浆液先按2:1水灰比配制,参照设计注浆量及注浆压力向孔内按3m/h,注入水泥浆液,特快达到设计注浆量时加入水玻璃,控制浆液浓度及扩散半径,观察注浆压力,特达到设计注浆压力并稳定10分钟后可停止注浆。注浆时观察注浆孔封孔及浆液窜流情况,如发现属浆、跑浆现象应及时处理。
4、 钻孔及注浆施工按钻—孔、注—孔的施工程序,特单孔钻进及注浆结束后,再施工下注浆孔,在注浆孔布置轮廓线上,钻孔施工按对角布孔依次施工的方法,即施工完一孔后,下孔施工应在轮廓线直径相正确位置施工,尽量增大两孔间距,避免拢动未凝固注浆体。
4.1.6 质量检查
钻孔完毕,检查其位置、方向、深度、角度等均符合设计要求后方可进行管棚施工。钢管安装完毕后,必须将管内泥土清洗干净。水泥浆水灰比应控制在1~2之间。水泥砂浆注浆压力不小于1.5Mpa。
4.2 洞身开挖
4.2.1、竖井施工
1、竖井技术特征
南竖井:井口起点坐标X=72763.001,Y=65506.065,标高+190m,实长约66.893m,其中竖井水仓3m,圆筒型直径3m,开挖断面为φ3.6m,每延米开挖量10.2m3,衬砌量C30砼3.1m3;井口回填土段施工增加超前管棚措施,管棚大小89mm,井口10m为双层,以下按每5m循环布置,搭接长度1m,直到深入基岩为止。全断面为C30钢筋砼衬砌。
2、施工顺序
竖井施工前准备工作→竖井加强支护段的施工→竖井基岩段、集水井、马头门的施工→竖井特殊项目施工→盖板工程。
3、井口布置
在隧道出口地面安设JD-1.6型,25Kw矿井提升绞车l台,安装四脚塔架。地面安置倒地滑轮,配与V型翻斗矿车装矸。一次牵引1个矿车,其提升能力不小于4.3m3／h。可满足施工进度的要求。
选用Φ18mm交右型园股钢丝绳为提升绳,其安全系数大于6.5。
4、竖井施工前准备工作
(1)井口平场后,用Φ16钢筋双圈与超前管桩端口焊接,并按设计进行锁口盘钢筋的制作安装,使之成为牢固的整体结构,即完成锁口盘。
(2)完成井架基础的管桩及砼浇筑,以便安设的井架稳固。
(3)井口平台砌筑,即砌筑8.0×8.0×5.5m浆砌片石(周边为条石)。
(4)安设”亭”式四脚井架,天轮及提升绞车、电控设备。
(5)搭设竖井口工作平台及出渣轨道。
(6)测量精确标定竖井中心线。
(7)制作绑扎井口锁口盘段钢筋,并预留防洪井径的钢筋接头。
(8)井颈及井口锁口盘浇筑C30抗渗砼,井壁厚度30cm,达到养护强度后拆模。
5、竖井加强支护段的施工
(1)开挖及施工支护
采用手镐或风镐短段人工开挖,若遇大块孤石,则打眼松动爆破,每段开挖长度为2.0m,井壁暴露面立即打锚杆挂网喷射C20砼。
(2)出渣提升
用矿车置于罐笼内,绞车放至井筒开挖作业面,人工将渣石装在矿车内,提至井口平台,人工推至弃渣场翻倒。
(3)排水
井筒内开挖作业面,挖临时集水坑,用潜水泵、排水管排至地面。
(4)衬砌
①钢筋制作及绑扎
钢筋材料加工制作及绑扎按设计要求执行,地面加工制作,现场人工绑扎,预留搭接长度。
②立模
采用竖井专用伞形活动钢模板按竖井断面要求立模,在钢模底部和可能产生漏浆的孔缝,必须严密填塞,使浇筑时不得暴模漏浆。
③砼的搅拌运输
利用砼搅拌机在竖井旁搅拌,经串桶溜至浇筑地点,浇筑应做到井壁四周均匀放料,用插入式震动泵分层振捣,对已浇筑砼的接茬处,要刷洗凿毛,浇筑饱满。
④砼养护
砼养护期,加早强减水剂和速凝剂,脱模期不得少于48h,脱模后应喷水养护,养护期不少于7天。
(5)止水、压浆
本段防治水工作是整个竖井段施工的关键,采取的措施如下:
①按S3级防渗砼配制砼配合比。
②开挖后渗水较大地段打孔注浆、止水。
③安设透水管集中引流至衬砌井壁外(引流管不超井壁30—50mm)。
④竖井全段衬砌完毕后,由下向上逐段注浆堵水,同时封闭引流管。
6、竖井基岩、集水井、马头门的施工
(1)开挖
本施工范围均为较稳定基岩,采用风钻打眼、爆破开挖方式。
用YT—26型气腿风钻打眼,全断面一次开挖爆破,井筒中心钻一个Φ100中空眼外,另布置31个装药炮眼,其中掏槽孔4个,辅助孔4个,周边眼23个。
当竖井开挖至马头门上方标高位置时竖井段马头门、集水井,同时进行开挖。详见本章4.2.3 钻爆施工设计。
(2)施工支护
全部喷射砼C20级,厚10cm,根据围岩情况,对围岩不稳定处进行锚喷或挂网锚喷支护。
(3)衬砌
设计要求,竖井、集水井底部和马头门为C25抗渗砼加强支护段,立模浇筑。
7、竖井特殊项目施工
(1)竖井直爬梯
根据设计要求竖井爬梯采用L50×5角钢制作竖向骨架,使用L50×5角钢与竖井预埋件连接,爬梯横向钢筋采用Φ20@350。
(2)井口盖板
竖井施工完毕后根据设计要求,预制钢筋砼盖板,盖板厚度、配筋满足设计要求。竖井加盖盖板后根据实际情况深埋井口或修建井口建筑加以保护。
4.2.2 平巷施工
1、施工顺序
掘进→出渣→初期支护→衬砌→铺底→水沟。
2、施工方法
(1)平巷技术特征
平巷起于竖井马头门,止于原过江平巷接头,底板高程126.107m,实长53.825m,3‰坡度。平巷为直墙半园拱型,横截面尺寸为1.8m×1.8m(宽×高),开挖截面为2.4m×2.3m,300mm厚C25现浇素混凝土或预制砼块衬砌。砼块在预制场预制养护,其砼强度为C25砼。平巷设水沟,尺寸为100×100mm。
(2)掘进
采用单向全断面一次开挖法施工,采用YT—7655型气腿式凿岩机钻眼。详细施工方法见4.2.3 钻爆施工设计。
(3)装渣运输
由于平巷断面小,不利于机械装渣,故平巷采用人力装车,”V”型0.75m3侧翻式矿车,15kg/m轻轨运输,本工程由于平巷距离比较短,自在竖井马头门设施工错车场一个,车场长3m左右。渣车经竖井提至井口弃渣场翻倒。
(4)初期支护
本工程平巷为长石砂岩:浅灰色,完整,质密坚硬,厚层块状结构,干燥无水。岩层较好,达到Ⅲ、Ⅳ类围岩标准,设计无初期支护措施。
(5)平巷衬砌
平巷衬砌拱、墙为C25预制砼块支护,灰缝采用M10砂浆砌筑。平巷衬砌应先基础,后边墙,再拱顶,最后铺底(包括水沟、管墩)的方法依顺序进行,滑模拱架施工。预制块砌体与开挖断面之间的空隙部份应采用与砌体同级强度的砼压浆充填,并进行壁后注浆处理,以保证围岩和衬砌的完整性。
施工新增平巷与原过江平巷接头段必须拆除原施工平巷预制块砌筑6m,采用现浇混凝土支护。
（6） 平巷施工防治水。详见附件四:防水治水工程作业指导书。
（7） 平巷排水:
平巷在施工过程中边掘进边在平巷边墙一侧设置临时水沟,将平巷渗水集中排至竖井水仓,在竖井水仓前设置一沉沙井,防止泥浆进入水仓淤积。在竖井水仓安装120m扬程80m3/h以上深井潜水泵,保证施工排水。
4.2.3 钻爆施工设计(详见附件一 开挖爆破作业指导书)
1、洞挖施工程序图4.2-3。
2、作业方式
本工程由于自身的特殊性,只能从南竖井单向掘进,同时工作面进行交叉流水作业。
开挖准备
测量放线
超前支护(若需要)
钻孔
装药爆破
通风散烟、洒水除尘
安全处理
平渣
一次支护
出渣、清底
延伸风水电线路,转入下一循环
图4.2-3 洞身开挖施工程序图

3、钻爆设计
①炮眼数量的确定:
N=q.s.k/(b.r)
式中:
N—炮眼数量(个)
S—开挖断面面积(m2),本工程为6.6m2
b—炮眼装药系数,本工程选用范围定为0.75-0.65
r—装药密度,本工程选用范围定为0.78-1.08
q—爆破岩石单位体积耗药量(kg/m3),本工程定为1.78kg/m3
S—