费家沟隧道施工组织设计设计.doc

1编制说明1.1编制依据1.1.1襄渝线安康至重庆增建第二线工程安康至梁家坝段XYNS-05标合同文件。1.1.2国家及铁道部颁布的相关法律、法规、施工规范、验标等各种技术标准。1.1.3铁道第二勘察设计院设计的设计图纸、文件等设计资料。1.1.4我单位现场踏勘、调查所获得的有关资料。1.1.5我单位拥有的科技工法成果和企业管理水平，长期施工积累施工经验。1.2编制原则1.2.1把确保既有线行车安全放在首位的原则；1.2.2严格遵守合同文件规定，依照施工规范和验收标准等技术标准的原则；1.2.3坚持文明施工，注重环保和水土保持的原则；1.2.4力求施工方案的合理性、适用性相结合的原则；1.3编制范围费家沟隧道，进口里程ZDK541+070，出口里程ZDK541+168。2工程概况2.1工程地点及规模费家沟隧道为单线隧道，起讫里程为ZDK541+070ZDK541+168,全长98m；位于既有铁路左侧。2.2地貌特征隧道区位于低山丘陵地貌，隧道最大埋深为29m。2.3工程地质及水文地质本随上覆第四系坡残积粉质黏土，厚02m下伏基岩为侏罗系下统泥岩夹砂岩，为紫红、灰白色，中厚层状夹薄层，细粒结构，泥质胶结，块状构造。质软，抗风化能力弱。强风化带厚度为24米。节理裂隙发育，一般发育2组，多呈闭合状。地表水主要为沟水，受大气降水补给；地下水以第四系覆盖层内的孔隙水、下伏基岩中的裂隙水为主，水量均甚微；地表水及地下水对砼均无侵蚀性。2.4施工条件2.4.1交通运输情况本随道邻近210国道，施工便道由国道下道，拓宽原乡村泥结碎石道路可直接引入隧道进出口，路况较好，施工运输方便。2.4.2水电情况施工用水：隧道附近水源较丰富，且水质较好，工区内修建蓄水池能满足施工用水。施工用电：隧道出口处设有500KVA变压器一台，工程用电可直接引入。2.5主要施工项目及工程数量隧道洞身工程数量表序号工程项目单位单线小计1各级围岩长度m1872902隧道开挖一般开挖m3918405249703控爆 04衬砌圬工混凝土C20m3481932415C251723655376钢筋混凝土C30m344774807衬砌钢筋HRB335kg12417398175228HPB23539740674459沟身钢筋HRB33518473792110避车洞钢材/00011盖板钢筋砼C25m315612钢筋HPB235kg11043954913系统支护喷砼C20m33840444214钢筋网HPB335kg4974889538615锚杆22砂浆锚杆根3241008133216m810302438341725中空锚杆根083383318m02499249919加强支护小导管42小导管根072072020m02520252021kg08442844223m700070024支护注浆水泥砂浆m3010810825格栅钢架用钢合计榀0727226kg04274434274427砼垫块C15m307734防排水止水带中埋式橡胶止水带m8333742135防水嵌缝材料双组分聚硫密封膏3714918636防水板WRM-100复合防水板m24501804225437环向盲沟50透水软管m3714918638纵向排水管100透水软管3614418039衬砌后注浆水泥砂浆m393645序号工程项目单位出口数量进口数量汇总数量1开挖土石土m35843879712软石69163813294主体混凝土C202671424096浆砌片石M10717247边仰坡防护、天沟、路基面铺砌浆砌片石M101511268喷混凝土C201419339钢筋网Q235kg705765147010锚杆22砂浆锚杆根13616229811m544648119212M7.5浆砌片石铺砌防护（天沟）m311955174序号工程项目单位出口工区1弃碴量万方0.862弃碴运距m503开挖m31004占地亩3环境保护M7.5浆砌片石挡渣墙m3460绿化m22000复耕03、施工场地平面布置根据本工程项目所处的地理位置和交通条件，结合其工程量的情况、规模及我公司以往的隧道施工经验，施工场地布置在遵循满足施工需要的前提下，主要符合如下原则： 招标文件和铁路施工组织设计手册对施工场地布置的有关要求； 现场考察情况和我公司以往对类似工程场地的布置经验，针对本工程的特点来进行布置； 临时设施统一规划、生产及生活设施以满足施工生产为中心，合理布置，并尽量利用当地资源、减少临时占地； 临建项目布置采用集中与分散相结合的布置形式，尽量做到施工方便，办公和生活用房集中，布置，风、水、电采用分片分类多点供应，尽量接近负荷中心，一些仓库尽量接近服务对象； 各类料场、库房合理布置，不同材料分类标识、分别堆放，灰粉状材料进行遮盖，场内经常进行清理，保持整洁； 最大限度保护当地自然景观不受破坏，符合招标文件对环保的有关要求； 在施工营地建立完善的排水系统，生活污水经必要的处理后方能排泄，同时营地进行必要的绿化。施工场地的布置详见“费家沟隧道施工场地布置平面图”。费家沟隧道施工场地布置平面图3施工组织计划3.1工期及进度本着“平行作业，全面展开；科学组织，均衡生产；确保工期，力争提前”的原则组织施工，实际安排的工期如下：开工日期：2006年1 月15 日；竣工日期：2006年 6月15 日；总工期：天。新侯家梁隧道施工进度横道图时 间工程名称2005年2006年89101112123456施工准备开挖支护衬砌出口洞门施工进口洞门施工3.2各类围岩掘进进尺指标分析结合我单位在类似工程的施工经验，确定隧道各类围岩条件下的开挖循环时间及指标如表所示：级围岩台阶法开挖作业循环时间表（循环进尺1.0m）序号工序名称时间（h）123456789101112备注1超前地质探测每月超前钻孔等地质预测影响作业循环按3个循环计。2测量放线0.53台车就位0.54超前支护5.05钻眼26装药连线起爆1.57通风058初期支护3.09出碴3.0合计16每个作业循环留0.5h作机动时间，每天完成1.5个循环，每月按30天计可完成45个循环，减去超前钻孔等地质探测影响的3个循环，实际完成42个循环，考虑长期有效率95%，实际月进尺421.00.95=39.9m。级围岩台阶法开挖作业循环时间表（循环进尺1.5m）序号工序名称时间（h）123456789101112备注1超前地质探测TSP-203远距离每月超前钻孔等地质预测影响作业循环按2个循环计。2清除危石0.53测量放线0.54台车就位0.55钻眼3.56装药连线起爆1.57通风0.58初期支护4.09出碴4.0合计11.5每个作业循环留0.5h作机动时间，每天2个循环，每月按30天计，可完成60个循环，减去超前钻孔等地质探测影响的2个循环，实际完成58个循环，考虑长期有效率95%，实际月进尺581.50.95=82.65m。级围岩全断面法开挖作业循环时间表（循环进尺3.1m）序号工序名称时间（h）123456789101112备注1超前地质探测由于超前钻孔对开挖作业有一定影响，每月按影响2个作业循环计。2清除危石0.53测量放线0.54台车就位0.55钻眼4.06装药连线起爆1.57通风0.58初期支护3.5支护与出碴平行作业，不另占作业循环时间。9出碴4.0合计11.5每个作业循环留0.5h作机动时间，每天2个循环，每月按30天计，可完成60个循环，减去超前钻孔等地质探测影响的2个循环，实际完成58个循环，考虑长期有效率98%，实际月进尺583.00.98=170.52m。3.3劳动力组织及任务划分根据本工程数量及特点，按照“施工队伍专业化、资源配置合理化”的原则。本隧道由隧道一队施工，下辖3个专业施工工班。其中隧道掘进工班1个、衬砌工班1个、机械运输工班1个，总人数80人，由隧道出口掘进。管理人员与各施工工班人数及任务划分见下表。费家沟隧道上场管理人员配置表序号姓 名性别职务或工种人数备注1高扬挺男施工队长12施银男副 队 长13匡东风男桥隧专业质检工程师14陈善东男专职安全员15刘幸福男测量工程师16杨德军男试验工程师17黄建华质检员18张玉梅助理工程师19高扬宝安 全 员110技术工人（工班长）5011其他工人30出口工区工队伍人数及任务划分表序号队伍名称人数（人）任 务 划 分1隧道掘进工班30负责正洞出口贯通面开挖。开挖、支护、注浆止水。2隧道衬砌工班30负责出口段衬砌施工。3机械运输工班20负责本工程所有机械设备运转、保障等工作。合 计803.4 主要施工机械设备3.4.1 配置原则优选精良、先进的设备，并合理匹配，形成综合生产能力；设备能力大于进度指标要求的能力；同类设备尽可能采用同厂家同型号设备，以方便配件供应和维修；就近调配机械设备。3.4.2 机械设备在施工过程中，根据具体施工进度、施工项目要求适时调整施工机械设备，以达到最优化、最合理的配置，全力满足施工需要，保障施工生产。出口工区主要施工机械配备见表。出口工区主要施工机械设备表设备名称规格型号数量进场日期技术状况装载机ZLC40型1台2005、11良好挖掘机220型1台2005、11良好空压机20 m32台2005、11良好砼罐车3m32台2005、11良好强制式搅拌机50型2台2005、11良好混凝土输送泵HBT601台2005、11良好喷浆机5m3/h2台2005、11良好简易钻孔台车自制1台2005、11良好凿岩机YT-2816台2005、11良好风机75kw1台2005、11良好变压器500kwA1台2005、11良好碎石机2台2005、11良好发电机组125KW1台2005、11良好东风车61156辆2005、11良好插入式振动器ZN50、1.1kw12台2005、11良好3.5 主要材料供应计划本工程材料需求根据施工过程中实际需求量灵活进料。3.6 风、水、电供应及其他3.6.1隧道施工供水系统施工供水通过修建高位水池解决，因地势原因水池标高高于洞口拱顶标高10m，水压力不能满足施工要求，在管路上增设加压泵提升水压。施工水源采用就近的河流水或打井取水，用高压泵抽取。供水管敷设于高压风管同侧，铺设80无缝钢管引入隧道用水点。3.6.2隧道施工供电系统供电采取甲方提供的临时电源就近接电。出口工区设置500KW 变压器一座。考虑供电线路的维修和不可预见的停电故障及出口工区考虑反坡排水需要， 备用一台75KW发电机，以确保施工中的通风、排水、照明等临时用电需要。3.6.3高压供风系统规划在隧道出口左侧10米处设空压机房，配置2台20m3/min电动空压机，为隧道开挖、支护等施工提供高压风。高压风管在进洞前采用100mm无缝钢管，在洞内分风处设闸阀分风后采用80mm无缝钢管，洞内高压风管统一悬吊于断面墙脚侧壁处，便于管理及维修，在空压机站设总闸阀，各分风点处设分闸阀。施工中加强管理防止漏风。3.6.4隧道施工通风隧道施工通风采用压入式通风。通风机风管选型配置：根据供风量计算，压入式风机可选用1台轴流式风机，配电机功率75KW/台。风管选用60cm软风管,洞口30m采用铁风管。3.6.5混凝土拌和站出口工区使用的混凝土采取就近拌和，在出口设混凝土自动计量拌合站1座，生产能力分别为50 m3/h。拌和站建材堆放场地表面均以C15混凝土硬化，硬化前对基底进行清表、压实，。3.6.6混凝土构件预制场本隧道需预制隧道水沟、电缆槽盖板，可在隧道出口处设一处混凝土构件预制场，集中预制本隧道所需要的混凝土构件。3.6.7火工品库房在隧道出口附近设火工品储藏室1处（专人看守），火工品储藏室远离施工区域。3.6.8污水和垃圾处理在洞外设污水处理池，洞内施工排水通过设在洞外的沉淀池净化后按指定地点排放。各施工现场按环保部门的要求，设置符合要求的化粪池、沉淀池、厕所、垃圾处理场等公共卫生场所及粪便、污水净化设施，对施工区内所有驻地的粪便、污水、垃圾、泥浆、工程废料等随时运走或收集处理，并符合环保的要求。在工程完工后，即时拆除相关设施，恢复现场原有面貌，并作适当的绿化。4施工方案及施工工艺、方法4.1洞口、洞门及洞内附属工程施工4.1.1洞口开挖先开挖洞口天沟、截水沟，以截排地表水。洞口土方及表层风化石方采用机械自上而下分层开挖；爆破石方采用光面控制爆破自上而下开挖，人工修整坡面。开挖成型的坡面按设计要求及时喷混凝土封闭，避免长时间暴露。结合洞口场地布置与设计，施做路堑边坡防护。4.1.2洞门施工为施工安全及美观，隧道进洞后即进行洞门端墙浇筑，端墙采用组合大模板连同510m段洞身衬砌整体浇筑。拆模后随即施作洞口翼墙、边仰坡浆砌片石防护及端墙背后回填，边仰坡2m范围内砌筑砂浆砌片石，以外部分种植草皮绿化4.1.3洞内附属工程施工方案仰拱回填：人工配合机械清底，泵送混凝土浇筑，振动器振捣整平。水沟、电缆槽：采用定型钢模板，钢管支撑体系，混凝土直接入模，插入式振捣器振捣，人工抹面压光。4.2洞身施工方案本隧道按新奥法施工，采用光面爆破与湿喷技术。开挖采用风动凿岩机钻眼，直眼掏槽，非电毫秒雷管起爆；由于新线隧道与既有线隧道距离较近，爆破采用控制爆破和弱爆破。级围岩采用全断面法开挖，、级围岩采用台阶法开挖。拱部开挖以“弱爆破、短进尺、少扰动、强支护、快封闭”为原则。短台阶开挖法示意图6.4.1钻爆设计、及级围岩爆破设计及爆破参数见各图、表。、级围岩采用微震控制光面爆破，台阶法开挖。正洞级围岩光面爆破图级围岩全断面法钻爆参数表开挖方案周边眼间距E（cm）周边眼至内圈眼间距W（cm）周边眼装药集中度a（kg/m）装药不偶合系数b每循环进尺L（m）单位耗药量k（kg/m3）级围岩50650.201.43.01.1、级围岩钻爆参数表炮眼名称炮眼直径mm炮眼深度cm炮眼个数周边眼抵抗线cm周边眼间距cm单孔装药量kg装药量kg单位耗装药量kg/m3周边眼422802560450.153.751.05辅助眼42280240.4510.80掏槽眼4232060.603.60底 眼42280100.505.00正洞、级围岩光面爆破图4.2.2光面爆破施工工艺周边眼的装药结构：严格控制周边眼装药量，采用不偶合装药结构。并根据爆破效果及时调整爆破参数，以达最佳爆破效果。测量放线：钻孔前测量放样，准确绘出开挖轮廓线及周边眼、掏槽眼和辅助眼的位置，用激光铅直仪控制边线。距开挖面50m处埋设中线桩，每100m设置临时水准点。每次测量放线的同时，对上次爆破断面进行检查，利用隧道开挖断面量测系统对测量数据进行处理。钻孔作业：钻工要熟悉炮眼布置图，严格按钻爆设计实施。特别是周边眼和掏槽眼的位置、间距及数量，未经主管工程师同意不得随意改动。定人定位，周边眼、掏槽眼由经验丰富的司钻工司钻，使钻孔位置误差不大于5cm，并保持钻孔方向平行。周边眼钻孔外插角度控制在4以内。掏槽眼超深20cm，其余炮眼眼底保持在一个铅垂面上。火工品：根据岩石强度选用不同猛度、爆速的炸药，有水地段及周边眼选用乳化炸药，其余均用2号岩石硝铵炸药。周边眼用20200小药卷不偶合装药，其余炮眼用32500药卷。塑料导爆管非电起爆。按“一标准、两要求、三控制、四保证”原则进行光面爆破施工。“一标准”即一个控制标准。“两要求”即钻眼作业要求和装药联线作业要求。“三控制”即控制钻眼角度、深度、密度；控制装药量和装药结构；控制测量放线精度。“四保证”即搞好思想保证，纠正“宁超勿欠”等错误思想；搞好技术保证，及时根据爆破实际情况调整钻爆设计参数；搞好施工保证，落实岗位责任制，组织QC小组活动，严格工序自检、互检、交接检；搞好经济保证，落实经济责任制。装药作业采取定人、定位、定段别，按顺序进行；装药前，所有炮眼全部用高压风吹洗；严格按爆破设计的装药结构和药量施作；严格按设计的联接网络实施，控制导爆索的连接方向和连接点的牢固性。4.3支护方案ZDK540+051+081段采用全环格栅钢架及拱部大管棚加强支护，拱部设一环30cm长89超前大管棚，大管棚采用89钢花管（壁厚5mm），环向间距0.5m，压注1：1水泥砂浆；钢架纵向间距0.6m。ZDK540+081+116、 ZDK540+170+230段级围岩地段采用全环格栅钢架及拱部42小导管超前支护。超前小导管纵向间距2m，环向间距0.4m，每环20根，每根长3.5m; 栅钢架纵向间距均为1m。ZDK540+525+570段级围岩地段采用拱墙格栅钢架及拱部42小导管超前支护。超前小导管纵向间距2m，环向间距0.4m，每环20根，每根长3.5m; 栅钢架纵向间距均为1m。ZDK540+116+140段级围岩采用拱墙格栅钢架及拱部22砂浆锚杆超前支护。超前砂浆锚杆纵向间距2.4m，环向间距0.4m，每环20根，每根长3.5m; 栅钢架纵向间距均为1.2m。隧道支护施工工艺和方法如下：4.3.1大管棚喷射混凝土封闭岩面后，以管棚钻机钻孔，然后将加工好的钢管以钻机打入岩层，注浆泵压注水泥浆。有水地段采用TGRM超细双液型水泥基特种浆液。管棚布置见大管棚施工图。大管棚施工图大管棚注浆施工工艺流程见图。施工准备钻孔设备准备管材加工材料准备机具准备地质调查注浆设计现场试验效果检查制定施工方案进入施工配比试验注浆参数喷混凝土封闭掌子面注 浆注浆站布置安孔口止浆塞连接止浆管开 挖浆液选择浆液配制注浆效果检查补充注浆合格不合格 大管棚注浆工艺流程工艺要点：施钻前搭设钻孔平台，并检查其安全稳定性，在施钻进程中及时记录和收集岩性及钻孔参数。钢管接头用89钢管，长40cm，两端各插入19cm，中间焊缝2cm，环向焊，并用砂轮或砂纸磨平顺表面。采用单液注浆，注浆顺序按钢管施钻顺序从下而上叠加进行。注浆压力初压为0.5MPa，终压1.0MPa，压力逐渐由小加大。注浆后，钢管内采用高标号水泥砂浆填充，为使管内填充密实，利用喷射机喷射填塞。4.3.2超前小导管小导管采用直径42的热轧无缝钢管，现场加工。施工时，按设计的环向间距、以510仰角插入拱部围岩。纵向按设计要求施作，搭接长度不少于1.0m。超前小导管以紧靠开挖面的格栅钢架为支点，打入短钢管后注浆，形成管栅支护环。超前小导管施工见图。超前小导管施工示意图注浆施工：水泥浆水灰比为0.51.0之间调节，液浆由稀到浓逐级变换。发生串浆时，采用多台注浆机同时注浆或将串浆孔堵塞，轮到该管注浆时，再拔下堵塞物，用铁丝或细钢筋将管内杂物清除并用高压风或水冲洗，然后再注浆。施工工艺流程如图：施工准备钻孔打小导管设备准备管材加工材料准备机具准备地质调查注浆设计现场试验效果检查制定施工方案进入施工浆液选择配比试验注浆参数喷混凝土封闭掌子面注 浆注浆站布置浆液配制安孔口止浆塞连接止浆管开 挖 超前小导管注浆施工工艺流程图水泥浆进浆量很大，压力长时间不升高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间。4.3.3格栅钢架格栅支撑在洞外加工制作，运输车运进洞内，人工配合机具用安装台架安装。施工工艺流程见图。初 喷清除底脚浮碴定位锚杆施工标高测量格栅加工、质量验收格栅预拼台架上安装格栅定位锚杆焊连定位加设鞍形垫块安装纵向连接筋隐蔽工程检查验收包裹底脚连板喷混凝土格栅钢架安装施工工艺流程图安装前分批按设计图检查验收加工质量，不合格禁用。清除干净底脚处浮碴。按设计焊连定位筋及纵向连接筋，段间连接安设垫片拧紧螺栓，确保安装质量。严格控制中线及标高。拱架与岩面间安设鞍形混凝土垫块，确保岩面与拱架密贴。确保初喷质量。拱脚必须支立在基岩上不准悬空，若悬空必须用混凝土块塞紧。拱架安装后必须保证垂直度，不能发生扭曲变形。4.3.4喷射普通混凝土施工机械采用ALIVA喷射混凝土三联机及TK961型湿喷机。选用符合国家标准的普通硅酸盐水泥；细骨料选用细度模数大于2.5的硬质洁净中粗砂，含水率控制在5%7%；粗骨料选用粒径510mm的连续级配碎石或卵石，喷射混凝土骨料级配要求见表；化验合格的拌和用水；外加剂的选用须经监理工程师批准，其初凝时间不大于5min，终凝时间不大于10min。喷射混凝土用骨料级配要求表项目通过各种筛径的累计重量百分数(%)0.6mm1.2mm2.5mm5mm10mm15mm优17222331354350607382100良13311841265440706280100湿式喷射混凝土工艺流程如图。喷射前认真检查隧道断面，对欠挖部分及所有开裂、破碎、出水点、崩解的破损岩石进行清理和处理，清除浮石和墙角虚碴，并用高压水或风冲洗岩面。喷头距岩面距离为1.5m2m，喷头垂直受喷面，喷初期支护钢架、钢筋网时，可将喷头稍加偏斜，角度大于70。喷射路线应先边墙后拱部，分区、分段“S”形运动，喷头作连续不断的圆周运动，后一圈压前一圈1/3，螺旋状喷射。水泥 100kg砂 S100石子 G100 水灰比 W/C=0.40.5投料搅拌 23min湿喷机喷射混凝土筛网阻止超径石子气压0.20.25MPa水压0.4MPa外加剂湿式喷射混凝土工艺流程喷射混凝土作业采取分段、分块，先墙后拱、自下而上的顺序进行。喷嘴做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约为2030cm，以保证混凝土喷射密实。同时掌握风压、水压及喷射距离，减少回弹量。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1h后进行，需冲洗第一层混凝土面。初次喷射先找平岩面。喷射混凝土终凝2h后，进行喷水养护，养护时间不少于7d。喷射混凝土开挖时，下次爆破距喷射混凝土完成时间的间隔，不得小于4h。有水地段喷射混凝土采取如下措施：当涌水点不多时，可设导管引排水后再喷射混凝土；当涌水量范围较大时，可设树枝状排水导管后再喷射混凝土；当涌水严重时可设置泄水孔，边排水边喷混凝土。增加水泥用量，改变配合比，喷混凝土由远而近逐渐向涌水点逼近，在涌水点安设导管，将水引出，再向导管附近喷混凝土。当岩面普遍渗水时，先喷砂浆，并加大速凝剂掺量，初喷后再按原配合比施工。当局部出水量较大时采用埋管、凿槽、树枝状排水盲沟等措施，将水引导疏出后再喷混凝土。对于岩面水流较大的地段，湿式喷射混凝土效果很差，因此采用掺STC粘稠剂半湿式喷射混凝土工法进行潮喷，喷射厚度达35cm，再采用湿喷法施工。4.3.5挂钢筋网按设计要求加工钢筋网，在加工棚分块预制，洞内铺挂，外层钢筋网在初喷2cm厚混凝土后设置，随开挖面起伏铺设，同预应力锚杆固定牢固。内层钢筋网设置于钢架内面，并与钢架焊接。钢筋网与受喷面的间隙为3cm左右，其保护层大于2cm。搭接长度为12个网格。4.3.6砂浆锚杆钻孔采用手风钻，注浆工艺依据锚杆布置位置不同，拱部采用双管排气注浆法；侧墙采用单管注浆法。注浆设备采用专用高压注浆泵。施工工艺流程见图。施工准备锚杆孔位放样钻孔角度定位钻孔设备就位钻锚杆孔锚杆制作准备注浆材料注浆设备就位清孔锚杆成孔检查侧墙拱部（双管）搅拌砂浆注浆插入锚杆、加垫板拧扣安装锚杆及排气管注浆修建上挡 检测 锚杆抗拔力检查查验收砂浆饱满度检查