王家岭隧道施工组织设计.pdf

1.王家岭隧道1.隧道概况王家岭隧道为本标段第一长隧道，位于陕西省商洛市镇安县，属 秦岭南部中低山河谷区，隧道起讫里程：DK165+0 56 DK174+446,全 长9390 m,为全线第二长的越岭隧道。隧道进口内轨轨面高程为 482.91m,出口内轨轨面高程为437.20 m。全隧道进出口端位于曲线上,其它地段均位于直线上；除隧道进口段135n l处于上坡外，隧道其它段 全部段均为下坡，分别为上坡3%o/135m,下坡4.8%o/50 0 m,下坡5.l%o/840 0 m,下坡4.9%。/244。洞身最大埋深约60 0 m。为了满足施工总工期及通风的要求，并结合隧道长度、地形、工 程地质及水文地质等条件，设置了 2座横洞作为辅助坑道，分别是张 家坪横洞和郑家山横洞。王家岭隧道辅助坑道设置情况见表1-1-L表1-1-1 王家岭隧道辅助坑道设置情况一览表横洞 名称辅助坑道与线路交 会里程横洞长度(m)综合坡度运输方式张家坪横洞DK169+20 010100.3%无轨单车道郑家山横洞DK171+0 0 06580.3%无轨单车道1.2自然地理概况1.2.1地形地貌王家岭隧道位于秦岭山区南缘乾佑河右岸中低山区，山高谷低，坡面陡峻，岭高沟深，植被茂密。地面高程460 1170 m,相对高差200 50 0 m。丘坡自然坡度较陡，一般30。70。1.2.2交通状况隧道位于乾佑河右岸，进口处有3级公路通过，并有再建的西康 高速及已运营的西康1线铁路，出口位于镇安县青铜镇附近，交通便 利。1.2.3地表水系隧道位于乾佑河岸，属长江水系，地表水均流入该河，具有常年 流水，水量K季节而变化，水质良好，对坛工无侵蚀性。L2.4气象特征本地区属北亚热带湿润山地气候，年平均气温12.6-15.6o 年平均降水量720810 mm,气候温和，雨量充沛，无霜期长。1.3.工程地质特征1.3.1.地层岩性隧道洞身大多穿行于基岩中，主要岩性为泥盆系上、中、下统灰 岩夹千枚岩、千枚岩夹灰岩。出口覆盖第四系中更新统冲积粉质黏土、卵石土。L3.2地质构造隧道大地构造为地层岩性复杂多变，褶皱、断裂发育，并通过f40、f42、f42-1、f43等四条主要断层，王家岭背斜等构造。1.3.3隧道工程水文地质条件评价(1)隧道工程水文地质条件评价根据水文地质调查及涌水量计算并依据隧道水文地质富水性所划 分的中等富水、弱富水，对隧道工程水文地质进行分段评述。DK165+0 56(进口)DK166+175：为基岩裂隙水弱富水区，正 常涌水量为382.7m3/d,该段最大涌水量765.4 m7dtiDK166+175DK172+40 0:岩溶水中等富水段。正常涌水量为 150 79.7m7d,该段最大涌水量 45239.1 m7d。DK172+40 0DK173+510:基岩裂隙水弱富水段，正常涌水量为 521.2m7d,该段最大涌水量10 42.2m3/doDK173+510DK173+80 0:基岩裂隙水中等富水段，正常涌水量 为399.5m7d,该段最大涌水量1198.5m7doDK173+80 0DK174+446(出口)：基岩裂隙水弱富水段，正常涌 水量为265m7d,该段最大涌水量530 m3/d。(2)环境水文地质评价本隧道环境水文地质，地下水主要有第四系松散堆积孔隙水、构 造裂隙水、基岩裂隙水和岩溶水等，水质良好，对混凝土无侵蚀性。L3.4.不良地质隧道通过地段的不良地质主要表现为几条大的断层和岩溶地层。断层查询技术资料本隧道有大的断层15条，褶皱2处，特别是在洞身 穿越 f40、f42、f42-l 和 f43 断层。岩溶地层本隧道通过DK166+175 DK172+40 0段岩溶富水地段时，可能会有 岩溶，施工是应当注意，并做好防范。L3.5隧道围岩分级II 级 2490 m(26.5%),III 级 370 0 m(39.4%),IV级 2490 m(25.5%),V 级 810 m(8.6%)o1.3.6隧道工程特点(1)单线特长，断面较小，大型施工机械作业受限，出渣组织较难。(2)隧道设计以单面坡为主，反坡排水难度大。(3)隧道围岩较差，IV、V级总长3320 0 m,占隧道总长的34.1%,并且穿越多处断层带，施工风险大。(4)地形复杂，交通不便。2.施工组织、布置及规划2.1.施工队伍部署及施工任务王家岭隧道全长9390 m,围岩以II、III、IV级围岩为主，隧道进 出口及洞身断层破碎带处分布有V级岩。我单位计划：II、HI级围岩 采用全断面开挖施工；IV级围岩采用台阶法开挖；V级围岩段采用短 台阶上断面预留核心土环形法开挖。该隧道共有隧道进口、张家坪横洞、郑家山横洞、隧道出口 4个 工区同步施工。隧道进出口工作面自正洞两端分别相向施工；张家坪横洞工区和郑家山横洞工区先向小里程方向施工、后向大里程方向施 工。本隧道拟安排4个隧道专业队伍独立组织施工，并安排1个无昨轨道队负责本隧道内的整体道床施工。施工任务划分详见表1T-2及图5-l-lo表1-1-2 王家岭隧道各工区施工范围一览表工 区里程范围长度(m)施工队伍进口工区DK165+0 56 DK167+90 02844隧道1队张家坪横洞DK167+90 0 DK169+9102010隧道2队郑家山横洞DK169+910-DK172+1802270隧道3队出口工区DK172+180 DK174+4462266隧道4队进口、2个横洞、出口，共4个作业面进口 2844m、张家坪横洞20 10 m、郑家山横洞2270 m、出口 2260 m9390无碓轨道1队2844m 20 10 m 2277m 2266m图1-1-1王家岭隧道施工区段划分图2.2劳动力配置根据隧道各工作面的施工任务、工程特点、工期要求、投入的机 械设备及所制定的施工方案，按照高度专业化、机械化作业的原则配 备施工队伍，调遣有丰富施工经验的隧道施工专业队伍承担本标段隧 道工程的施工任务，组成“超前地质预报”、“钻爆”、“装运”、“支护 及注浆”、“防水衬砌”、“辅助作业线”等机械化作业线，实行弹性编 制，按24小时三班制安排施工。各工区劳动力安排见表1-1-3O表 1-1-3王家岭隧道任务划分及人员配置表施工队伍人数承担任务备注隧道1队掘进、支护作业班组100王家岭隧道进 口工区掘进、支护作业班组：负责 隧道的钻眼、爆破、施工支护、管棚施工、注浆作业及本队施工 机械的使用与日常保养。运输作业班组：负责隧道出 渣运输、混凝土的运送、行车调 度作业、施工人员进出洞及洞外 材料的运输、供应、运输设备的 日常保养。衬砌作业班组：负责隧道立 模、衬砌台车、拌和站混凝土的 生产、结构防排水施工、浇注衬 砌混凝土及养护，混凝土施工设 备的日常保养。辅助作业班组：负责隧道内 通风、供电、照明及洞内排水等 工作，负责洞外空压站、发电站、泵站的日常管理等工作。技术室：负责隧道施工的地 质预报、测量、试验工作。运输作业班组40衬砌作业班组50辅助作业班组30技术室6合计226隧道2队掘进、支护作业班组100王家岭隧道张 家坪横洞工区运输作业班组40衬砌作业班组50辅助作业班组30技术室6合计226隧道3队掘进、支护作业班组100王家岭隧道郑 家山横洞工区运输作业班组40衬砌作业班组50辅助作业班组30技术室6合计226隧道4队掘进、支护作业班组100王家岭隧道出 口工区运输作业班组40衬砌作业班组50辅助作业班组30技术室6合计226无碓轨道1 队轨排组装班组200进出口及2座 横洞计4个作 业面轨排组装、就位、调整加固道床浇筑班组200模板、钢筋、混凝土施工技术及辅助班组160吊装、运输、水电供应、测量、试验合计5602.3工期安排施工进度安排总工期23个月（含施工准备和无祚轨道），贯通里 程：DK169+910o王家岭隧道计划于2009年11月15日开工，2011年10月2日完 工，共687日历天。王家岭隧道施工进度计划详见“图1-1-2王家岭隧道施工进度计 划图”、“图1-1-3王家岭隧道施工形象进度计划图:2.4主要施工机械设备配备本隧道以机械化施工为主，为确保工期和质量，根据本标段隧道 工程内容和特点，配置性能良好、配套完善、数量充足的隧道施工机 械设备，形成“超前地质预报”、“钻爆”、“装运”、“支护及注浆”、“防 水衬砌”、“辅助作业线”六条机械化作业线。施工作业线机械设备配 备见“表1-1-4王家岭隧道各施工作业区段主要设备配备表”。机械化施工作业线参见“图1-1-4隧道全断面法开挖机械化施工 作业线示意图”、“图1-1-4隧道分部开挖机械化施工作业线示意图:表 1-1-4 施工供电设备配置表供电地点变压器移动变压器发电机组隧道进口1 台 630 KVA,2 台 80 KVA1 台 50 0 KVA2 台 30 0 kw张家坪横洞1 台 630 KVA,2 台 80 KVA2 台 50 0 KVA2 台 30 0 kw郑家山横洞1 台 630 KVA,2 台 80 KVA2 台 50 0 KVA2 台 30 0 kw隧道出口1 台 630 KVA,2 台 80 KVA1 台 50 0 KVA2 台 20 0 kw2.5施工平面布置各工区及施工队分别在各自隧道洞口附近设置营地。隧道进出口 施工场地平面布置见图5-1-7图5-1-6。见图5-1-6 施工通风风量计算表参数 位置通风管总长L(m)风管漏风系数P风机供风量 Q 机(m3/min)进口工区28241.581763张家坪横 洞工区大里程方向16601.281428小里程方向23101.421585郑家山横 洞工区大里程方向18181.301451小里程方向17281.291440表5-1-7 风机配置一览表出口工区22461.4115742.6主要项目施工方案2.6.1.综合设备洞室施工计算参数位置风机应供 应风量(m3/min)管损损 风力hpa-通压失LL选用风机备注型号数量(台)供风量(m3/min)风压h机进口工区17635093SDF(B)-NO.11.5211712285727-46292台串 联接方张家坪 横洞工 区大里程方向14282425SDF(B)-NO.101770-150 0550-3500小里程方向15853746SDF(B)-NO.10.5111712285727 4629郑家山 横洞工 区大里程方向14512699SDF(B)-NO.101770-1500550-3500小里程方向14402546SDF(B)-NO.101770-1500550 3500出口工区15743617SDF(B)-NO.10.5111712285727 4629洞内设备洞室按设计位置布置，主要采用手持凿岩机钻眼，光面 微震爆破，人工配合装载机装渣至运输车运出洞外。开口交叉处引起围岩应力重分布及应力集中，是结构的薄弱环节,要妥善解决辅助洞室开口时的受力转换，确保施工安全。隧道施工至辅助洞室位置时，按辅助洞室开挖轮廓打超前小导管 预支护，正洞初期支护完成后，辅助洞室开口破除正洞初期支护前，贴焊预制的加强格栅钢架环框，满喷混凝土后在辅助洞室入口开挖面 上方形成一个拱部钢筋混凝土加强环，以利开挖。正洞衬砌过后，采 用小模板内支架，泵送浇注混凝土，施工时注意与正洞防水设施连通。2.6.2.施工队伍安排及施工组织顺序根据隧道分布情况、工程量大小及工期要求等情况组建专业化的 施工队伍，本工程拟投入4个隧道队伍负责本标段全部隧道的施工。依据隧道工程的特点，每个隧道队伍均配备掘进班、衬砌班、防水班、保障班、技术室等。选派具有丰富施工和管理经验的人员组成施工队 管理层。同时根据施工需要配备先进的机械设备，确保工期和质量目 标的实现。隧道队具体任务划分及施工顺序安排详见表1-1-16.表1-1-16 施工队伍任务划分及施工顺序表序 号队伍名称担负主要施工任务隧道1队负责王家岭隧道进口段（2844m）施工，计2844m。隧道2队负责王家岭隧道张家坪横洞（10 10 m）-正洞（20 10 m）施工，计30 20 m。隧道3队负责王家岭隧道郑家山横洞（658m）一正洞（2270 m）施工，计2885mo隧道4队负责王家岭隧道出口段（2266m）施工，计2266m。无硅轨道1队负责王家岭隧道内弹性支撑块式无祚道床施工，4个作 业面同步施工。计9390 m。各隧道分别从掘进口按:测量放线（地质预报）一钻爆一出渣、运输一 支护一仰拱或铺底-防水层铺设一模筑二衬混凝土一水沟、电缆槽及 附属工程，当洞身掘进一段并完成一段洞身衬砌后，在晴好季节及时 安排施作洞门，洞口地质条件较差时施工完洞口段明洞后再进行暗洞 开挖施工。2.6.3.主要项目施工方案隧道工程主要项目施工方案见表1-1-17.1.施工测量洞外控制测量隧道开工前，首先复测设计中线，并在山顶布设导线网联系隧道进出口，严密平差，达到设计精度；对进出口高程进行联测闭合，采 用统一高程。洞外采用三角控制测量，每个洞口设置三个平面控制点，将控制点设 在能相互通视，稳固不动，而且便于引测进洞，能与开挖后的洞口通 视之处。隧道主要项目施工方案表表 1-1-17施工项目主要施工方案正 洞开挖方案隧道按新奥法原理组织施工。施工中坚持监控检测，开挖采用光面爆破技术，洞内出渣均采用无轨运输。单线隧道：II、III级围岩采用全断面法开挖，光面爆 破，IV、V、VI级围岩段采用短台阶法开挖，黄土隧 道采用上断面环形开挖预留核心土法施工。II、III、IV级围岩地段采用液压凿岩台车或多功能作业台架+YT28凿岩机钻孔，V、VI级围岩地段采取人工配合 挖掘机或弱爆破开挖，黄土隧道采取人工配合挖掘机 法施工。围岩较好地段采用非电毫秒雷管起爆、光面爆破技 术，严格控制超欠挖；软弱围岩地段采用微震光面爆 破技术或非爆破开挖，以减轻对围岩的扰动和破坏。支 护 方 案超前支 护方案管棚采用巾60108无缝钢管。超前小导管采用巾42 无缝钢管。超前大管棚采用专用的管棚钻机成孔，超 前小导管采用YT28凿岩机成孔。采用专用注浆泵注 浆。初期支 护方案初期支护在开挖完成后及时施工，紧跟开挖面。拱部 系统锚杆采用带排气装置的组合锚杆，边墙采用全长 黏结型砂浆锚杆，钢筋型号为22。喷射混凝土（网 喷混凝土）为C25混凝土，喷射厚度根据围岩级别为 525cm。采取湿喷工艺施工。隧道进、出口及偏压、浅埋、围岩破碎地段增设三肢、四肢格栅钢架加强支 护，格栅钢架材料型号为22钢筋、116型钢、I 18型钢或I 20 b型钢。表1-1-17 隧道主要项目施工方案表施工项目主要施工方案出渣方案均采用无轨运输，采用侧卸式装载机装车，自卸汽车 运输至渣场。通风方案采用独头压入式通风，并根据风速增减在局部设置射 流风机。通风管采用巾1300的高强长纤维布基拉链式 软风管。正 洞衬 砌 施 工 方 案时间 确定当围岩变形基本稳定后进行衬砌施工，在浅埋、断层 破碎带地段衬砌紧跟为宜。防水层洞外焊接，洞内焊联，在防水板台车上铺设成型。钢筋钢筋在洞外加工成型，拱墙钢筋在台车上人工绑扎，仰拱钢筋就地绑扎。衬砌 台车采用10 m以上大模板液压衬砌台车。混凝土 浇筑混凝土采用自动计量的混凝土搅拌站集中搅拌，搅拌 运输车运输，泵送混凝土入模，附着式振动器和插入 式振动器捣实。采用顺作法施工，即先墙后拱顺序连 续浇筑。底板、仰 拱及填充底板、仰拱超前二次衬砌施做、分段整体灌注，利用 仰拱栈桥保持通行。机械清底，混凝土全幅浇筑，插 入式振动器捣实，平板振动器整平。仰拱填充在仰拱 满足强度要求后施做。水沟 电缆槽采用定型钢模板，钢管支撑体系加固，混凝土直接入 模，插入式振动器捣实。盖板在预制场集中预制，人 工安装就位。表1-1-17 隧道主要项目施工方案表施工项目主要施工方案正 洞防排水 方案1、防水板施工：在初期支护与二次衬砌之间拱墙铺 设复合防水板，采用无锚钉铺设。2、施工缝：衬砌环向施工缝间设中埋式橡胶止水带；纵向施工缝涂刷混凝土界面剂（厚度2mm）。3、变形缝：变形缝间设中埋式橡胶止水带和遇水膨 胀橡胶条，并以聚硫密封胶封堵。4、排水盲管施工：在衬砌防水板背后设巾50环向盲 管，两侧边墙脚设巾80纵向透水盲管，竖向盲沟与纵 向盲沟末端成束状引至洞内水沟。5、洞内排水：洞内水沟采用双侧水沟方式排水。弹性支撑块式无 祚道床整体道床弹性支承块采取厂购。弹性支承块式整体道 床采用组合式轨道排架铺装和现场浇筑混凝土法施 工。每个洞口布设两个高精度水准点。水准点布设在坚固、通视好、施工 方便、便于保存且高程适宜之处。两个水准点的高差，以安置一次水 准仪即可联测为宜。洞内控制测量洞内控制测量采用索佳SET210 0全站仪（测量精度1.5）和DSZ2水 准仪（精度 1.5mm）。内平面控制测量进洞：利用距离洞口较近、通视效果较好的导线点SD1,后视其它导 线点，分别测得SD1至洞口导线点的方位角。再取均值作为SD1距洞 口导线点的方位角。控制网见图SDSIX图1-1-1交叉导线主控网示意图主网布设：采用交叉导线作为主控网，导线平均边长20040 0 m,主 控网布设导线点如“交叉导线主控网示意图”所示。沿隧道中线布设 Zl、Z2.Zn各点,沿隧道一侧布设Bl、B2.Bn各点，Bi、Zi近视在同一里程。各导线点同时作为水准点，可通过精密几何水准 测Bi与Zi间高差来检核导线点稳定性。施工导线：在开挖面向前推进时，用以进行放样来指导开挖的导线，其边长直线段为150 250 m,曲线段为60 10 0 m。基本导线：当掘进100 30 0 n l时，为了检查隧道的方向是否与设计相 符，选择一部分施工导线，敷设 20 0 m精度较高的基本导线，以减小 测量误差的传递与积累。洞内高程控制测量采用二等精密水准。路线往返测高差不符值、环闭合差、检测高差较差的限差等要求按 G12897-91执行,每千米水准测量误差小于2mm。往返测高差不符值限差0.8n l/2,n为两个水准点间单程测站数。每公里偶然中误差小于1.Omn i,水准网全中误差2.0 mm。贯通面上的测量中误差为mAh=mALl/2o洞内施工放样隧道开挖放样分别采用BJSD-2型三维激光断面仪和J2激光经纬仪直 接设站于洞内中线点上，将掌子面里程和仪器高程输入编程计算机后 即可确定掌子面拱部中心，据此再放出开挖断面。竣工测量工程竣工后，为了检查主要结构物及线路、隧洞位置是否符合设计要 求，为机电设备安装、检修工程等提供测量控制点，进行竣工测量。竣工测量的主要内容有：隧洞贯通测量、线路中线、隧洞净空断面和 永久性高程点。平面贯通测量：在隧洞贯通面处，采用坐标法从两端测定贯通，并归 算到贯通断面和中线上，求得横向贯通误差和纵向贯通误差。高程贯通测量：隧洞贯通后，用水准仪从两端测定贯通点的高程，其 误差即为竖向贯通误差。根据地下控制网平差和中线调整。采用激光断面仪（全站仪）进行隧洞净空断面测量。隧洞贯通后地下导线则由支导线经与另一端基线边联测成为附合导 线，水准导线也变成了附合水准，当闭合差不超过限差规定时，进行 平差计算。按导线点平差后的坐标值调整线路中线点，改点后再进行 中线点的检测，直线夹角偏差值46，高程亦用平差后的成果。将 新成果作为净空测量、调整中线起始数据。并报监理工程师审查批准 后使用。2.洞口开挖地表处理及截水天沟进出口洞门施工前先进行测量放线，根据测量放线做好边坡开挖 轮廓线和截水天沟，以利截排水，同时将洞口段开挖线以外10-15 米范围的漏斗、洼地、危石等进行处理，防止地表水向下渗漏或陷穴 等继续扩大影响隧道安全，确保边仰坡稳定。洞口 土石方开挖洞口土方用挖掘机开挖，开挖方法采用自上而下分层分台阶进行,台阶高度23米，石方采用弱爆破，挖掘机、装载机装渣，自卸汽车 运渣。边仰坡刷坡与支护边仰坡刷坡自上而下分层进行，每层高度1.5m,随开挖及时进行 锚网喷或骨架护坡等支护。暗洞进洞暗洞施工前首先对洞口衬砌外1 3m范围内的边仰坡进行锚喷（网）加固。洞口土石方开挖到达明暗洞交界处满足超前管棚施作高 度时，开始施做超前支护。（超前小导管、超前大管棚施工工艺见“1.1.2.超前预支护施工方法及工艺”中相应内容）在超前支护施作完成后进 行暗洞洞身开挖。明洞施工明洞施工工艺流程见图1-1-2O图1-2明洞施工工艺流程图明洞开挖明洞土石方开挖采取横向分层纵向分段的方法进行施工，采用挖 掘机开挖，必要时采取弱爆破和人工配合机械刷坡，装载机装渣，自 卸汽车出渣。按照设计施作边仰坡防护。开挖完成后进行基底处理，基底承载力达到要求后施作仰拱、填充混凝土，填充混凝土在仰拱混 凝土终凝后进行浇筑。仰拱及边墙基础施工仰拱施工采用全幅施工，基础开挖采用挖掘机开挖，自卸汽车运 输。钢筋安装前先根据测量放样的水平、中线点，设置定位钢筋，再 安装钢筋，保证钢筋位置的正确。堵头模板处及边墙基础面预留接头钢筋，并长短错开，保证满足 钢筋焊接需要。钢筋焊接采用帮焊接头，纵环向施工缝处设止水条。仰拱及边墙基础混凝土浇注过程中，根据混凝土浇注的进度将拼 装式钢模或木模板固定在钢筋骨架上方，保证仰拱混凝土的拱形。拱墙混凝土浇注仰拱及边墙基础混凝土浇注完毕48h后，将边基与拱墙施工缝连 接处及时凿毛，清除浮浆，并用高压风吹干净。拱墙钢筋施工时，搭设钢管脚手架以模板台车为工作平台进行拱 墙钢筋的安装，定位钢筋与模板之间设同标号砂浆垫块。端墙处预留 钢筋与洞门端墙钢筋相连。明洞衬砌均采用模板台车作内模，外模采用组合钢模对拱墙衬砌 混凝土一次性灌注，混凝土由自动计量拌合站生产，罐车运输，泵送 入模，插入式振捣器振捣。防水层施工明洞衬砌全部施工完毕后进行防水卷材施工，但要在混凝土养护 期满后施工，先用砂浆将混凝土基面整平，然后然后再施作防水卷材。明洞回填明洞回填施工在洞门施工完毕，混凝土强度达设计强度后进行。先 施工两侧回填浆砌片石，然后回填碎石土，从下至上，按设计对称分层 进行。回填土分层夯实，采用人工配合机械进行分层夯实，采用手扶压 路机及蛙式打夯机夯实。施工过程中确保防水层不被破坏。当明洞回 填完成后，及时进行洞口及洞顶的绿化及防护工作，避免雨水冲刷。施工注意事项洞口、明洞施工避开雨季，随时监测、检查边仰坡稳定情况。严格控制洞口段土石方超挖，以保持地表的原始状态，刷坡后及 时以喷锚网对地表加固。边坡、仰坡上浮石、危石及时清除，坡面凹凸不平处予以修整 平顺。开挖弃方堆放在指定地点，边坡仰坡上不堆集弃土、石方。为保证洞门美观，测量放线要精确，施工前做好大样板并挂线,棱角分明，墙体坡度顺直符合设计。端墙混凝土一次灌注，施工前严 格检查、检修拌合站、混凝土运输车、混凝土输送泵等施工主要设备,避免出现灌注中发生故障。灌注时从下向上、左右对称灌注混凝土。根据各隧道工程地质条件，采用TSP20 3地质预报系统、红外线探 测仪、地质雷达、超前钻孔探测及地质素描等综合地质预报技术，长 距离预报与短距离预报相结合，预测开挖工作面前方一定范围内的工 程地质。施工中将超前地质预报工作纳入施工工序，由专人负责，主 要资源配置见表l-l-18o表1-1-18 超前地质预报主要设备配置表序号设备名 称数量（台套/工作）1TSP20 3超前预报仪1台2SIR-3000型地质雷达1台3红外探水仪2台4围岩量测仪器设备1套5KSY-1型钻孔窥视仪1台6GLP150型全液压钻机（超前水平地质钻1台超前地质预报的重点内容：预测开挖面前方地质情况，围岩整体性、断层、软弱围岩破碎带在前方的位置和对施工的影响，地下水活动情况等。超前地质预报施工流程见图(5)地质预报计划施工过程中必须将超前地质预报纳入施工工序管理，做到先探测、后 施工，不探测不施工。其预报组合见图1-1-4O物探法深孔水平探测中长距离预报地质分析长距离预报地质预报报告地质综合判断施工方案选择施工建议项目技术决策隧道施工地质素描预报验证反馈下循环预报图1-1-3超前地质预报施工流程图掌子面岩层变化段质构造带范围未开挖地段围岩较好地段已开挖段(进行地质效核，综合超前地质 以便提高综合超前地质预 测的地质构造带 报准确率)图1-1-4综合超前地质预报示意图实施计划总的思路是：长期预报和短期预报相结合，采用TSP20 3超前 地质预报系统进行长距离宏观控制，红外探水连续实施，地质雷达进 一步强化、补充和验证，加大超前水平钻探和孔内数码成像的力度，加强常规地质综合分析，根据地质预报结果，经专业人员进行分析研 究后，拟定相应对策以指导施工。多管齐下，力争把发生地质灾害的 机率降至最低。地质超前预报计划见表表1-1-19 地质超前预报计划表预测预报 手段仪器预 报 内 容预报频率 及计划质描 地素罗盘仪、地质锤、放 大镜、皮尺、数码相 机等简单工具对开挖面围岩级别、岩性、围岩风化变质情 况、节理裂隙、产状、破碎带分布和形态、地下水等情况进行观察和测定后，绘制地质 素描图，通过对洞内围岩地质特征变化分 析，推测开挖面前方地质情况。地质素描在每次开 挖后进行。TSP20 3技术TSP20 3超前预报仪重点探查规模较大的破碎带、裂隙发育带 等。每隔 10 0 m 用 TSP20 3 探测一次。地质雷达周 边探测SIR-30 0 0 型 地质雷达重点进行隧道周边的地质体探测，查找地质 破碎带及其它不良地质体，防止开挖通过 后，隧道顶板、底板及侧壁出现灾害性的突 水突泥。每隔30 40 m内。建红外探水仪根据构造探测结果，趋近不良地质体和地质 异常体时，利用便携式红外线探水仪进行含 水构造探测。当洞内个别区段渗水量较大 时，亦用红外探水仪探测预报，探明隧道周 边隐伏的含水体。每隔20 m 30 m对掌 子面进行一次含水 构造探测。钻孔射频透 视技术KSY-1 型 钻孔窥视仪利用钻孔射频透视法探测掌子面前方隧道 开挖断面内的小型导水通道，查明其空间分 布，以便制定相应措施，在施工时预防和整 治。依据红外探水和高 密度电法探测结果 确定进一步探测的 距离和频率。水平 超前钻孔钻机选型用GLP150 型全液压钻机，将超前钻孔作为主要的探测手段，用以验证 超前地质预报的精度，并直接探明前面围岩 地段的涌水压力及其含量。按隧道全长进行 探测，孔径50 mm.每次钻孔深度30 m,必要时进行取芯分 析。(6)预报方法地质素描地质素描是根据岩体节理产状确定不稳定块体出露位置。地质素描预测法分为岩层岩性及层位预测法、条带状不良地质体影响隧道长度预 测法以及不规则地质体影响隧道长度预测法三种。对掌子面已揭露出的岩层进行地质素描（观察岩石的矿物成分及其含 量，结构构造特征和特殊标志），给予准确定名，测量岩层产状和厚度。测量该岩层距离已揭露的标志性岩层或界面的距离，并计算其垂直层 面的厚度。将该岩层与地表实测地层剖面图和地层柱状图相比，确定其在地表地 层（岩层）层序中的位置和层位。依据实测地层剖面图和地层柱状图的岩层层序，结合TSP探测成果，反复比较分析，最终推断出掌子面前方一定范围内即将出现的不良地 质在隧道中的位置和规模。施工过程中，每次爆破后由地质工程师进行地质素描，内容包括掌子 面正面及侧面稳定状态、岩层产状、岩性风化程度、节理裂隙发育程 度（产状、间距、长度、充填物、数量）、喷射混凝土开裂、掉块现象、涌水情况、水质情况、水的影响、不良气体浓度等。同时定期对地表 水文环境进行观测和监测记录，及时了解隧道施工对地表水的影响，确定施工控制措施，最终做出掌子面地质素描图和洞身地质展示图。及时对洞内涌水进行水质分析和试验，提交分析和试验结果，对影响 隧道衬砌结构的水质提出处理意见，上报技术部门，以利采取有效的 防护措施。TSP20 3地震（声）波由特定点上的小规模爆破产生，并由电子传感器接收。当地震波遇到岩石强度变化大（如物理特性和岩石类型的变化、破碎 带、破裂区、陷穴的出现）的界面时，在绕射点处部分射波的能量被 反射回来。反射信号的传播时间与到达的距离成正比，因此能作为直 接的度量方法。TSP20 3系统特别适用于高分辩率的隧道折射地震（微地震）勘探，以 及断裂和岩石强度降低地带的监测。TSP20 3系统理论上可预测150 30 0 m的距离。地质雷达预报应用电磁波反射原理进行探测。通过测定与含水性有关的介电常数的 变化来探测充水的地质体，如含水的地层、岩性界面等。采用TSP20 3地震反射波法进行中长距离（10 0 m）较大的岩性结构变化 情况的预报，采用探地质雷达进行短距离（30 40 m以内）的精细岩性 结构变化情况的预报。作为TSP20 3超前地质预报的补充，在高水压地 段对TSP20 3预报的异常点，比如确定异常体的规模、性质、危害等有 困难时采用地质雷达作为补充手段。红外探水红外探水每20 m测量一次。红外探水仪通过接收岩体的红外辐射强度,根据围岩红外辐射场强的变化值来确定掌子面前方或洞壁四周是否有 隐伏的含水体。红外探水有较高的准确率，但是它对水量、水压等重 要参数无法预报。超前水平钻探超前钻探是隧道施工期超前地质预测预报最直接、最有效的方法，也 是对其他探测手段成果的验证和补充。通过钻孔钻进速度测试和对钻 孔岩芯的观察及相关试验获取隧道掌子面前方岩石的强度指标、可钻 性指标、地层岩性资料、岩体完整程度及地下水等诸方面的资料。预报为单孔，孔深一般4060 m,采用地质钻机接杆钻孔。为防止遇高压水时突水失控，开孔采用巾120钻头，孔内放入3.0 m长 的巾108钢管做为孔口管，孔口管伸出掌子面50 cm,孔壁间用环氧树 脂加水泥浆锚固，孔口管伸出部分安封闭装置，并与注浆泵联接，以 便遇高压水时及时封堵并注浆。钻孔时作业平台要求平稳、牢固，钻机施工时不晃动。施钻过程中，由地质工程师详细记录钻速、水质、水量变化情况，并 对岩芯进行统一编录、收集，综合判断预报前方水文、地质情况。(7)预报效果检查开挖到预报位置时，将实际地质进行素描，和预报地质资料进行对比,以此来评价预报的准确性，积累经验，为以后的预报提供参考，并及 时将预测数据、结果反馈至设计院，调整设计、改变施工方案。3.洞身开挖施工方法及工艺1).钻爆施工钻爆作业是隧道施工控制工期、保证开挖轮廓的关键。为了充分发挥 围岩的自承能力，减轻对围岩的振动破坏，衬砌结构受力达到最佳状 态，提高防水板铺设效果，本合同段隧道采用微振动控制光面爆破技 术，并根据围岩情况及时修正爆破参数，达到最佳爆破效果，形成整 齐圆顺的开挖断面，减少超挖，杜绝欠挖。2).光面爆破施工工艺光面爆破施工工艺流程本隧道周边采用光面爆破，以确保开挖轮廓平整圆顺，其光面爆破施 工工艺流程见图1-5。图1-1-5光面爆破施工工艺流程图光面爆破参数为减轻爆破对围岩的扰动，周边眼采用巾25小直径光爆药卷。爆破参数见表l-l-20o表1-1-20 光面爆破参数表运岩石种饱和单轴抗压极限强度Rb(MPa)装药不偶和系数D周边眼 间距E(cm)周边眼 最小抵抗 线W(cm)相对距E/W周边眼装药集中度 q(Kg/m)硬岩601.25 5570-850.8 0.30 0.35中硬岩30-601.5 4560-750.8 0.20-0.30软岩/52。/510 500 490照明照明负荷距洞口 50 0 m处，由洞外电源供电，以后的照明由洞内电 源的变压器供电。照明供电均采用TN-S系统，即三相五线制，以各段变电站为中心 向两端布置，最远端距离50 0 m,负荷均布。用BLV-251n m2绝缘电线沿 右侧边墙蝶式瓷瓶明配，间距10 m,下侧距轨面4m。照明光源采用高 效节能高压钠灯，每延米按10瓦计，每隔10 m 一盏，安装在横担上沿。距离掌子面10 0 m范围内，考虑作业人员集中，采用24伏安全电 压供电。经DJMB2-50 0 0照明变压器隔离降压后为照明提供电源。备用电源为了满足工程安全、防灾的需要，供电方式为双回路，并配备发 电机组作为备用电源，停电时自动切换电源，以保证洞内抽水、照明 和通风等。(4)施工供电设备配备见“表1-1-5施工供电设备配置表”。表1-1-5 施工供电设备配置表供电地点变压器移动变压器发电机组隧道进口1 台 630 KVA,2 台 80 KVA1 台 50 0 KVA2 台 30 0 kw张家坪横洞1 台 630 KVA,2 台 80 KVA2 台 50 0 KVA2 台 30 0 kw郑家山横洞1 台 630 KVA,2 台 80 KVA2 台 50 0 KVA2 台 30 0 kw隧道出口1 台 630 KVA,2 台 80 KVA1 台 50 0 KVA2 台 20 0 kw2.7.2.施工通风方案根据确定的施工方案和工期安排以及施工顺序情况，隧道进出口 及各横洞工区均采用长管压入式通风。通风方案见“图5-8王家岭 隧道通风方案图”。2.7.2.L通风控制条件隧道在整个施工过程中，作业环境符合下列卫生及安全标准：隧道内氧气含量：按体积计不得小于20%。图5-1-8王家岭隧道施工通风方案图口 蛔.30,进口工区-2844张家盘整洞工区 2010出口工区.302266-图例附注：1.通风管均采用直径1.3m的高强、阻燃、低阻的新型软管，节长 10 0 m,拉链接头。2、进口工区串接1台风机，以满足风阻要求。3、为加快污浊气体排放出洞，各工区适当配置射流风机助吹。4.当隧道贯通后，可采用正洞一横洞的通风方式。轴流风机射流风机新鲜风流污浊风流通风软管（L 3）粉尘允许浓度：每立方米空气中含有10%以上游离二氧化硅的粉 尘为2mg;含有10%以下游离二氧化硅的水泥粉尘为6mg;二氧化硅 含量在10%以下，不含有毒物质的矿物性和动植物性的粉尘为10 mg。有害气体浓度：一氧化碳不大于30 mg/m3,当施工人员进入开挖 面检查时，浓度为10 0 mg/m3,但必须在30 min内降至30 mg/m3;二氧 化碳按体积计不超过0.5%;氮氧化物(换算为NO?)Smg/n?以下。洞内温度：隧道内气温不超过28C,洞内噪声不大于90 dB。洞内风量要求：隧道施工时供给每人的新鲜空气量不应低于 3m7min,采用内燃机械作业时供风量不应低于3m3/(min.kw)。洞内风速要求：全断面开挖时不小于0.15m/s,在分部开挖的坑 道中不小于0.25m/so2.7.2.2.施工通风计算原则(1)挖循环进尺按3m,爆破后通风时间按30 min考虑。(2)进出口正洞和横洞施工正洞开挖工作面所需风量，按洞内最小 风速、洞内人员数量、一次爆破后30 min排除开挖工作面的炮烟和稀 释洞内内燃机废气等四种情况进行计算。取其最大值作为计算依据。(3)通风管阻力按静压损失和动压损失相加计算。(4)通风管采用高强、低阻、阻燃型软管，直径1.3m,管节长10 0 m。风管内摩阻系数取0.0 0 19,百米漏气率按1.3%。(5)进出口正洞和各横洞工区均采用长管路独头压入式通风，并适 当辅以射流风机加快污浊气体排出洞外。(6)进出口工区及各横洞工区每个工作面的内燃机械设备配置按 1台装载机(功率113KW)1台自卸汽车(每台206 KW)O2.7.2.3.施工通风计算(1)进出口工区和横洞工区开挖工作面所需风量的计算公式、参数 取值及计算结果如下：按洞内允许最小风速计算：Q产v Av：洞内允许最小风速(m/s),取=0.25m/s;A：断面积(m?)按全断面考虑，A=55m2oQ 开=0.25 x 60 x 55=825 mVmin按洞内最多作业人员计算风量：Q产KNK:洞内作业人员所需的新鲜空气(m7min),取K=3 m7minN:洞内作业人员的数量，每个工作面按50人考虑。Q 开=3 x 50=150 m3/min按最大一次爆破排除掘进工作面炮烟计算风量：Qff=(5Gb-ALo)/tG:最大一次爆破药量(Kg),按进尺3m,单位耗药量l.lKg/n f,G=l.lKg/m3 x 50 m2 x 3m=181.5kg;b:炸药爆炸时有害气体生成量，岩层中取b=40;t:通风时间(min),取天30 min;A：开挖断面积(in?),按全断面开挖，取A=55m2;Lo:炮烟抛掷距离(m);Lo=15+G/5=15+181.5/5=51.3(m)