隧道三台阶改二台阶方案.doc

第一章 工程概况
1.1 工程概况
1.1.1工程概况
大黑山隧道位于内蒙古乌兰浩特市境内，进口里程为DK74+380，出口里程为DK76+510，全长2130m，为双线铁路隧道。
1.1.2 工程地质、水文条件
DK75+335.4-677.6段根据设计、超前地质预报资料及现场地质素描综合判断：围岩以凝灰岩为主，埋深30-45m左右，无大型断层等不良地质结构，节理裂隙较发育，凝灰质结构，块状构造，根据围岩的监控量测结果整体稳定性良好。
剩余段平面图及超前地质预报、监控量测资料见后附。
设计中水以基岩裂隙水为主，设计涌水量577m³/d，最大涌水量1442m³/d，现场实际涌水量小，正常涌水量30 m³/d左右，且主要为中心水沟里渗出的裂隙水，上台阶、中台阶及下台阶干燥无水。
1.2 主要工程数量
目前大黑山隧道进口掌子面里程DK75+335.4，出口掌子面里程DK75+677.6，剩余开挖342.2m，剩余以IV级围岩为主，其中IV级围岩306.6m，V级围岩剩余31m， III级围岩剩余4.6m，已基本完成III级围岩开挖工作。剩余里程及围岩级别见下表
大黑山隧道剩余工程量围岩类型统计
起始里程
终止里程
延米数
围岩级别
备注
DK75+335.4
DK75+340
4.6
III

DK75+340
DK75+363.25
23.25
IV

DK75+363.25
DK75+515.25
152
IV
锚段
DK75+515.25
DK75+635
119.75
IV

DK75+635
DK75+666
31
V

DK75+666
DK75+677.6
11.6
IV
已变更
1.3 工程特点、施工难点及重点
根据设计、隧道超前地质预报等资料，因围岩情况较好，决定III、IV级围岩采用两台阶法施工，V级围岩三台阶加临时横撑开挖。IV级围岩采用两台阶法与设计不符，我队采取必要的安全措施，保证施工安全顺利进行，定位施工重点。
第二章 专项施工方案概况
2.1 专项施工方案总体概况
大黑山隧道IV级围岩支护以格栅钢架为主，钢架纵向间距1.2米，Ф50锁脚锚管。锚杆分Ф22中空注浆锚杆和Ф22砂浆锚杆，长度为3m。钢筋网Ф6钢筋制作，网眼尺寸20*20cm。喷射混凝土标号C25，拱墙厚度23cm，仰拱10cm，超前小导管，Ф42长3.5米，IV级围岩小导管纵向间距2.4米，环向间距0.4米。方案拟定IV级围岩按两台阶进行开挖支护作业，其余没有变化，按设计进行施工。
2.2 施工方案详细结构
隧道剩余工程量以IV级围岩为主，两台阶开挖，以格栅钢架2单元底脚高度为上下台阶分界线，两台阶间隔8-10米，便于放置开挖台架并进行下一步支护作业。上台阶高度675cm，下台阶高度400cm，仰拱及隧底开挖高度230cm（含中心水沟），下台阶开挖左右两侧间隔2榀拱架间距交错进行，在上台阶喷射混凝土达到一定强度后开挖，仰拱及时跟进，一次开挖不超过3米，掌子面到仰拱距离35米以内，保证安全步距要求，具体布置见下图1，工序循环见图2。

图1：台阶法纵向布置图

图2中：1、超前支护 II、上台阶开挖 3、上台阶支护
IV、下台阶开挖 5、下台阶支护 VI、隧底开挖支护
7、仰拱及填充 VIII、二衬
采用φ40mm的炮眼和φ32mm药卷，周边眼间隔装药，其它眼连续装药，导爆索“簇状”式联接，发爆器引爆。以风枪依次钻眼，光面爆破斜眼掏槽，周边眼距离0.5m，装药参数1.1kg/m³，采用乳化炸药，炮眼利用率1.0，每循环进尺控制在2榀钢架以内，即2.4米左右，炮眼深度2.6-2.7米，根据本工程地质情况和进度要求，采用楔形掏槽形式，并适当加大掏槽眼、底眼深度（比辅助眼深约20cm），以保证掏槽效果和开挖轮廓。
炮眼数目（开挖断面积取126㎡，含中心水沟）
q——单位用药量，《隧道施工手册》中查得采用1.1kg/m3；
r——每米炮眼装药量（0.5kg/m）
N上===136（个），现场为保证爆破效果，适当加密。
N下===141（个）
具体炮眼布置见附图
第三章 施工工艺及主要施工方案
3.1 总体施工方案及施工顺序
根据设计、隧道超前地质预报等资料，因围岩情况较好，III、IV级围岩采用两台阶法施工，V级围岩三台阶加临时横撑开挖，仰拱二衬施工方法不变。施工顺序如下：
超前支护→上部开挖→上部初期支护→下部开挖→下部初期支护→隧底开挖→隧底支护→仰拱及填充→二次衬砌。
3.2 施工方法及施工工艺标准
3.2.1 超前小导管及注浆施工
隧道拱部设置超前小导管，喷射混凝土前采用人工手持风钻钻孔后安装小导管，导管前端加工成尖锥形，尾部与钢拱架焊接在一起（可以从钢架的腹板穿过，与钢架焊接成整体）。孔口装好垫板及排气管(φ8塑料管)后，用锚固剂封闭孔口，封口长度20～30cm。用注浆机将浆液通过小导管注浆孔注入岩体，当排气管溢浆液时，折起排气管并绑扎，继续注浆直至达到设计要求。
超前小导管采用热轧无缝钢花管，长3.5m，外径42mm，壁厚3.5mm；导管间距Ⅳ级围岩纵向2榀格栅，环向间距40cm；利用钻床在钢管前端按25cm间距钻注浆孔，呈梅花形布置，孔径为φ8，导管前端加工成尖形，以利于在松散围岩中安装；导管孔径应与设计一致，孔深一般比导管稍长一些(10cm以上)，孔方向应沿线路方向5～10度的外插角布置。注浆参数如下：
（1）水泥浆水灰比1：1（重量比）或根据现场确定；
（2）注浆压力0.5～1.0Mpa。注浆作业时做好记录：小导管的长度、注浆时间、注浆量、注浆压力、跑浆情况并以此确定终止时间和判定支护效果。正式注浆前，先注清水，检查排气管道是否畅通。
3.2.2 开挖施工
本隧道采用新奥法原理施工，IV级围岩及III级围岩采用台阶法施工，V级围岩采用三台阶法施工。Ⅳ级围岩采用台阶法施工时，上、下台阶距离取10米，上台阶每循环控制在2榀钢架，下台阶控制在一榀钢架， 并且在下一循环开挖之前必须完成设计要求的初期支护；下台阶开挖后应及时施作初期支护和永久仰拱。二次衬砌应及时跟进，二次衬砌与上台阶开挖面的距离不应超过90m。
隧道爆破已按不同围岩级别编制钻爆设计方案，施工中依据方案内容布孔，并根据实际爆破效果，不断优化钻爆参数，实现光面爆破，把对围岩、支护及衬砌的扰动减到最低程度，严格控制超欠挖。
按照“先探测、管超前、弱爆破、严控水、短进尺、强支护、早闭合、勤量测、紧衬砌”的原则进行组织施工。
施工技术措施如下
（1）根据围岩条件和施工机械设备情况合理确定台阶长度、台阶高度及台阶数量，其各部形状应有利于保持围岩稳定的前提下尽量便于机械作业；
（2）台阶长度宜控制在8～10m；
（3）上部断面使用钢架时，可采用扩大拱脚和施作锁脚锚杆（管）等措施，防止拱部下沉变形。上下断面初期支护钢架连接应平顺，螺栓连接应牢固；
（4）围岩整体性较差时，施工中应采取措施减少下部开挖时对上部围岩和支护的扰动，下部断面开挖应两侧交错进行，下部断面应在上部断面喷混凝土达到一定强度后开挖；
（5）当围岩不稳定时进尺宜1～1.5m，落底后应立即施作初期支护；
（6）仰拱应及时施作，使支护及早闭合成环。
3.2.3 喷射混凝土施工方法
喷射混凝土采用C25喷射混凝土。集中拌料，混凝土运输车运到工作面以高压风为动力，经喷头射至受喷面。喷射混凝土分二次进行，初喷4㎝厚，按设计要求施作锚杆、架立钢支撑，再复喷至设计厚度。
施工工艺见图3。

质量检查
是
断面检查
压力风清理基面
断面整修
喷射混凝土
喷射机就位
混凝土养护
预拌喷射砼
否
不是

图3 喷射混凝土
原材料计量要准确，杂质含量不超标，砂、石料、水泥、水的计量误差≯2%，速凝剂、纤维等外加剂的计量≯0.5%；
速凝剂的初凝时间不大于5min，终凝时间不大于10min。
施工技术措施如下：
（1）选用普通硅酸盐水泥，细度模数大于2.5的硬质洁净砂或粗砂，粒径5～12mm连续级配碎（卵）石，化验合格的拌合用水；
（2）喷射混凝土严格按设计配合比拌和，配合比及搅拌均匀性；（3）喷射混凝土前，认真检查隧道断面尺寸，对欠挖部分及所
有开裂、破碎、崩解的破损岩石进行清理和处理，清除松石和边墙脚虚碴，并用高压水或高压风冲洗岩面，达到清洁干净；
（4）在含砂量大的土质地层喷射砼，先低压喷射一层水泥砂浆，再按常规喷射砼，喷射混凝土作业采用分段、分块、先墙后拱自下而上的顺序进行；喷射作业时，喷嘴做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约20～30cm，以保证砼喷射密实，同时掌握风压、水压及喷射距离（喷嘴与岩面的垂直距离为60～100cm），减少混凝土的回弹量；
（5）隧道喷射混凝土厚度＞5cm时，分两层作业，第二次喷射混凝土如在第一层混凝土终凝1小时进行，两次喷射注意找平岩面；
（6）喷射混凝土终凝2小时以后，进行喷水养护，养护时间不少于14天；
（7）下次爆破距喷射混凝土终凝的间隔不得小于4小时；
（8）在有水地段，喷射混凝土采取如下措施：
当水量不多时，可设导管引排水后再喷射混凝土；当涌水量大时，可设树枝状导管后喷射砼；当涌水严重时，可设置泄水孔，边排水边喷射混凝土。
增加水泥用量，改变配合比，喷砼由远而近逐渐向涌水点逼近，然后在涌水点安设导管将水引出，再向导管附近喷砼。
3.2.4系统锚杆施工方法
砂浆锚杆施工方法：采用人工手持风钻成孔，采用挤压泵倒退式注浆，然后人工打入锚杆，安装垫板。施工工艺见图4。

布设孔位
钻 孔
清 孔
注 浆
砂浆拌制
机具调试
锚杆入孔
锚杆加工
安设垫板
注浆密实度试验

图4 砂浆锚杆施工工艺
孔位检查
测量导管孔位
钻 孔
注浆设备就位调试
注 浆 配 置
参数试验
注浆参数设计
安 设 导 管
喷射混凝土封闭注浆面
结果检查
导 管 注 浆
导管预制加工
是
否

图5 中空锚杆施工工艺
中空注浆锚杆施工方法：钻孔方式同砂浆锚杆施工。检查导管孔达到标准后，安装锚杆和止浆塞，并按设计比例配浆，采用挤压泵注浆。施工工艺见图5。
施工技术措施如下：
（1）孔径要与锚杆直径相匹配，锚杆孔径应大于设计的锚杆直径15mm，孔深一般比锚杆稍长一些(10cm以上)；
（2）孔向垂直岩面；锚杆规格、长度、直径符合设计要求，锚杆杆体除锈涂油。注浆压力控制在0.5～1.0MPa，排除孔内气体，确保孔内浆液饱满，锚杆垫板与孔口混凝土密贴。
3.2.5钢筋网施工方法
钢筋网片预先按设计网格尺寸在洞外加工好备用，锚杆施作好后进行钢筋网的铺装，钢筋网随高就低紧贴初喷面，与锚杆尾部焊接。
使用的钢筋须经试验合格，使用前要除锈，在洞外分片制作，安装时搭接长度不小于20cm；人工铺设，必要时利用风钻气腿顶撑，以便贴近岩面，与锚杆和钢架绑扎连接(或点焊焊接)牢固；钢筋网和钢架绑扎时，要绑在靠近岩面一侧；喷混凝土时，减小喷头至受喷面距离和风压，以减少钢筋网振动，降低回弹。钢筋网砼保护层厚度不小于3cm。
3.2.6钢拱架施工方法
根据开挖方法和步骤分部分片安装，型钢钢架（或格栅钢架）焊接及螺栓连接应符合《钢结构工程施工验收规范》，安装拱部钢架时在拱脚处垫上垫板和混凝土垫层并用定位系筋锁固。安装好的拱架用纵向连接筋连成一体，按设计施作注浆锚杆，将锚杆的尾部焊于拱架上。施工工艺见图6。
施工技术措施如下：
（1）型钢钢架(或格栅钢架)加工在平整的场地上进行，以控制平面翘曲度在允许的范围内；
（2）检查焊点是否符合规范要求，是否漏焊，符合要求的要编号，避免混用；
（3）型钢钢架(格栅钢架)的下端设在稳固的地层上，拱脚开挖高度低于上部开挖底线15～20cm，下垫垫层和钢板，便于安装和下部连接；
（4）安装好的拱架在拱脚处打好定位系筋，每侧拱脚至少4根；横向和高程误差为±5cm，垂直度±2°，左右纵向误差±5cm；钢架与初喷混凝土之间尽量贴紧，如因开挖造成凹凸不平，并有较大间隙时，设置混凝土垫板或钢板，严禁用片石和木材填塞，钢架保护层厚度不小于4cm；
（5）两排钢架间用φ22钢筋拉杆纵向连接牢固，环向间距1m，以便形成整体受力结构。

欠挖处理
净空检查

前期准备，钢拱架、钢筋加工
测量定位
断面检查
型钢钢架
架立就位
锚杆锁定、系统锚杆施作
设置纵向连接钢筋、安设钢筋网
喷混凝土固定
结束
不合格

锚杆钻机、砂浆泵等设备就位

图6钢架施工工艺
第四章 拟投入的机械及人员
4.1机械
序号
名称
数量
规格型号
备注
1
铲车
4台

2
挖掘机
2台

3
自卸车
8台
20m³

4
空压机
4台
20m3

5
风动凿岩机
30台

6
发电机
2台
250kw，备用

7
喷浆机
6台

8
注浆机
2台

9
开挖台架
2个

10
钢筋切断机
1台

11
钢筋切割机
1台

12
氧气乙炔
8套

13
电焊机
6台

14
水泵
4个

4.2 人员
4.2.1施工组织机构见下图

4.2.2施工人员岗位职责（见下表）
顺号
人 员 职 责
1
工区长刘继伟：全面负责本工区线桥隧道房建项目的组织、实施、协调、管理和监控，负责项目的各种资源配置，确保管理体系在本工程项目上的持续有效运行。
2
队长戴晓亮：负责本隧道项目的组织、实施、协调、管理和监控，负责隧道队的各种资源配置，确保管理体系在本工程项目上的持续有效运行。
3
技术负责人刘佳滨：主持编制隧道总体施工组织设计、主持制定施工方案、主持研究工程质量事故分析和制定整改方案、参与本隧道工程质量事故处理、组织编制工程项目质量计划、组织解决施工中的关键技术和重大技术难题，负责新技术、新工艺、新设备、新材料以及先进技术成果在项目上的应用，指导施工技术有效开展技术管理工作。
4
副队长夏亮亮：负责施工现场的生产管理，按施工组织设计要求具体组织生产，协调现场各施工队人员、材料、机械设备等资源。抓好施工中的质量、安全、工期和现场管理工作，处理施工中出现的具体问题，全力协助项目经理做好本项目的管理工作。
5
工程管理组叶靖：负责施工全过程中的技术管理工作，包括施工技术、试验、测量、生产调度等；负责编制施工组织设计、施工工艺及操作细则；负责试验、测量工作，对所有试验项目制定方案并组织实施；负责环境保护方案的制订；对施工过程中出现的问题提出处理方案，负责编制各工序技术文件并进行交底；根据工程特点，组织推广应用新技术、新工艺、新设备、新材料等四新技术成果，参与编制竣工资料和技术总结。
6
安全质量环保组孙伟：负责本工程项目的安全、质量管理工作规划，制定安全质量管理办法，负责制定安全质量工作目标、安全质量计划和实施方案，组织制定安全、质量保证措施，确保安全、质量目标的实现，制定安全质量检查制度，制定各工种岗位操作规程，对安全生产、劳动保护、质量进行定期和日常的监督检查；组织安全质量的检查评审，组织开展安全生产活动和安全标准工地建设，负责安全质量事故的调查和处理。
7
物资设备组李亚军：负责物资的采购、供应及管理，按施工进度计划提出材料采购计划，按时组织工程材料到位，确保生产用料供应。制定物资管理办法，检查物资的采购、验收和评定，负责工程设备检验、标识和记录，检查各施工队的材料消耗使用情况。
计划财务组陈金宝：负责施工财务工作；负责施工生产所需用资金的组织与筹措，保证施工生产资金落实；负责工程计量支付，日常财务报销，季度、年度财务结算和工程竣工决算，各种资金回收及债权的清算。

8
9
综合管理组崔可欣：负责作业队的人力资源、医疗卫生、宣传、治安消防、接待以及协调等工作。其主要职责是当好作业队长的管理助手，参与项目的日常管理工作。
10
试验室邱树森：负责制订检测试验计划，对进入施工现场的原材料、半成品的质量检测；参加复杂技术性施工的跟踪检测与试验工作；提供各种配比和工艺参数。
11
各作业队：下设4个专业班组，人员班组自行调控，负责隧道各工序的具体施工。

第五章 施工进度计划
大黑山隧道施工按原计划两口掘进，配两套施工班组，根据剩余工程量，开挖工期安排如下：
2016年2月22日施工班组进场，2月23日开始掘进施工；
出口部分2016年5月6日停止掘进，进口开挖至2016年5月15日，隧道贯通，出口开挖145.2米，进口开挖197米。
隧道贯通后，剩余二衬约180米，计划于2016年6月25日完成二衬施工。
水沟电缆槽目前剩余双侧1938米，计划于隧道贯通后开始进行施工，隧道进、出口各配2个施工班组及双侧100米电缆槽模板，预计全隧道每天完成双侧33米，施工班组计划于4月1日左右进场，4月5日开始施工，2016年7月10日前完成。
第六章 安全保证措施
6.1 安全保证措施
6.1.1严格按照隧道施工的九条规定和120号文的要求进行施工。严格管理施工队伍，加强岗前技术及安全培训，合理控制好仰拱及二衬安全步距。
6.1.2准确预报掌子面前方地质情况，配合有经验的地质工程师及监理等，监控地质变化、指导现场施工，围岩变破碎时及时回复原施工方法。
6.1.3每循环开挖前做地质检查，并做素描图，以确定开挖的具体方案。对于Ⅳ、Ⅴ级围岩必须进行超前支护作业，支护时检查超前小导管性能，合格后方可使用。
6.1.4施工前根据设计文件提供的地质资料，作好不良地质地段的爆破试验，及时修正爆破参数，提高光面爆破效果。坚持“短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、衬砌紧跟”的施工原则，严格控制装药量，采用控制爆破，减少爆破对围岩的扰动，确保结构稳定和施工安全。
6.1.5监控量测安排专人进行，适当增加该段的监控量测频次，IV级围岩间距7-10米，V级围岩3-5米，依据量测结果判定工法可行性，及时发现隧道不正常变形，若发现隧道变形异常情况时及时与有关单位沟通确定可行的施工方案。
6.1.6注意裂隙水对围岩的影响，必要时进行堵水和注浆，若出水在上台阶，则围岩雨水降围岩等级，改为相应等级的施工方法，保证隧道施工安全。
6.1.7派技术人员专人检查支护情况。拱架架立时不得置于虚碴或活动石上，软弱围岩地段基底夯实加设垫板，下导开挖钢架架立时与上导钢架连接。锚杆支护，孔深、间距、方位必须符合设计要求，注浆饱满，喷射混凝土的材料必须严格的进行试验合格后方可使用，喷射必须达到设计厚度，严控锁脚锚管施工，锁脚锚管长度及钻进角度必须满足设计要求。
6.1.8仰拱紧跟下台阶开挖面并及时施做衬砌已形成闭合结构，仰拱与中心水沟单独开挖，仰拱每次开挖长度不得超过3m。
6.2 应急预案
6.2.1应急救援领导小组
组  长：刘继伟
副组长：邹宇、戴晓亮
成  员：孟祥瑞、刘佳滨、孙伟、叶靖
6.2.2职责
组长：全面领导项目部应急救援领导小组的工作，统一指挥应急响应与准备工作，对人力、物力、财力进行全面、统一调配。
副组长：协助组长工作，组长因特殊情况不在场时行使组长的权力和职责，总体协调各部门在紧急应变中的分工合作，根据现场需要进行合理的统一指挥调度。
安质环保组：根据《应急准备与响应程序》，结合施工现场的实际情况制定紧急应变预案，负责日常应急预防工作。参与紧急应变过程并作好紧急事故处理记录，对施工现场的施工安全防护、劳动保护用品使用等情况进行不定期检查、巡视，发现问题及时进行改正。
工程管理组：参与紧急救援工作，事故或紧急情况发生后，要配合安质部制定可行的安全技术方案，以便控制事态的进一步发展。
计财组：参与紧急救援工作，根据领导安排或实际需要预留一定的救援基金，及时调拨救灾款。
综合管理组：负责紧急救援人员的后勤保障工作，接待好上级、地方政府相关部门或新闻媒体的工作人员，并负责善后处理的有关事情。
6.2.3塌方处置程序
（1）当发生塌方险情时，专职值班安全员立即启动报警系统，并组织危险区域施工人员迅速撤离，报告应急自救领导小组组长，应急自救组长迅速启动现场处置方案，同时将险情上报。
（2）发生塌方阻断，立即组织救援人员对遇险被困人员进行施救。现场抢救救援组，知道未受伤的施工人员和组织救援人员同力将受伤人员救出，用担架将受伤人员送至洞外救治。
（3）根据进出洞人员登记记录，在施工人员出洞后，立即清点人数，确定进出隧道的人数相符合后，即使封闭隧道洞口（进出洞人员动态管理制度的落实最重要）。
（4）施工现场急救物资准备
隧道洞口应急物资保障
序号
物资名称
规格型号
单位
数量
备注
1
挖掘机

台
1

2
抽水机

台
20
应急时全投入使用
3
方木
20cmx4m
m3
10
应急物资库房
4
钢筋
Φ25x3m
根
30
应急物资库房
5
灭火器
MFZ-4
具
5
现场全部投入使用
7
手电

把
10
物资库房
8
照明灯

100/个
10
物资库房
9
安全带

条
20
物资库房
10
安全帽

顶
30
物资库房
11
铁铲

把
5
应急物资库房
12
防护桶

个
10
应急物资库房
13
医药箱

个
1
办公室
14
担架

付
2
办公室
15
消防系统

套
1
生活区、炸药库、
16
消防管

米
100
应急物资库房
17
工字钢

吨
5
应急物资库房
18
风钻

台
10
应急物资库房
19
袋装水泥

吨
10
应急物资库房
10
注浆机

台
1
应急物资库房
21
编织袋

个
500
应急物资库房
22
钢管

根
50
应急物资库房
23
运输车

辆
1
施工现场
（5）应急措施
①当发生隧道坍塌等事故时，所有人员应立即撤离现场，至安全位置，并立即清点作业人员人数，查看有无人员伤亡情况，及时向现场领导或工区领导汇报，工区领导接到汇报后立即向项目部领导汇报，并且及时向监理及建设单位等相关部门报告。
②接通知后，立即启动应急抢险程序，减少或降低损失。
③在确认不会再次发生坍塌后，方可派专职安全员进入现场进行检查，同时设置安全警戒线，防止其他人员进入危险区域，并保护好现场，以便调查事故原因。
④当抢救出伤员时，应根据伤者的伤势程度，由医务人员进行必要的现场救治措施（如止血、包扎等）后，按“先重后轻”的原则，立即将伤者送医院进行抢救、治疗。
⑤若自身抢救能力有限，无法及时进行救援时，应立即向上级机关、地方政府或紧急救助机构请求救援，同时做好相关配合救援工作。
⑥现场稳定后按技术处理方案进行。
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