忻州隧道下穿高速公路施工方案

大同至西安铁路客运专线站前一标忻州隧道下穿大运高速公路施工方案中铁二十五局集团公司1忻忻州州隧隧道道下下穿穿大大运运高高速速公公路路施施工工方方案案1、编制依据1.1国家现行颁布的标准。1.2铁道部现行颁布的施工规范、工程质量检验评定标准、试验规程、安全规程、施工指南以及水保、环保行业标准等。铁道部施工技术文件、标准、规范及施工指南表。1.3大西铁路客运专线有限责任公司发布的《新建铁路大同到西安客运专线站前工程施工总价承包招标文件》(招标编号：JS2010-013)。1.4大西铁路客运专线有限责任公司发布的《新建铁路大同到西安客运专线站前工程施工招标答疑》。1.5铁道第三勘察设计院集团有限公司发布的《新建铁路大同到西安铁路大同至运城段施工图》。1.6我单位对当地环境及现场踏勘资料。1.7为完成本区段工程拟投入的施工管理、专业技术人员、机械设备等资源。2、工程简介2.1工程概况忻州隧道位于忻州市境内，进口里程DK204+580，出口里程DK207+663，全长3083m，为本标最长隧道，也是控制工期工程。隧道自进口至DK205+190.1位于直线上，自DK205+190.1至出口位于半径为8000m的右偏曲线上；隧道进口至DK206+000为3‰的上坡，DK206+000至出口为6.16‰的上坡。隧道最大埋深约59m。大同至西安铁路客运专线站前一标忻州隧道下穿大运高速公路施工方案中铁二十五局集团公司2隧道洞身DK206+734.7~DK206+782.3处下斜穿大运高速公路，高速公路路面宽约25m，下穿路面长度约为34m，高速公路与隧道洞身夹角约48°11′37″。下穿处内轨顶面至公路路面高度约37m。本方案针对如何安全进行下穿大运高速公路施工进行编制。2.2地质特征本区段起点位于忻州市东社村境内，多分布黄土丘陵,地形起伏较大，忻州隧道下穿大运高速公路，地面地形比较平缓，到忻州市烟村为本区段终点。表覆新黄土,黄褐色，坚硬~硬塑，颗粒均匀，具大孔隙，含薄层细圆砾土和钙质结核层，夹多层浅棕红色古土壤层。下伏老黄土，浅棕红色，坚硬~硬塑，土体紧密，含钙质结核层和洪积碎石类土和砂土，洞顶覆土较薄。区段沿线新黄土分布广泛，部分具有湿陷性，局部为Ⅳ、Ⅴ级湿陷系数δs=0.017～0.080。2.3地震动参数根据中华人民共和国国家标准GB18306-2001《中国地震动参数区划图》，结合沿线地质及工程情况，本区段沿线地震动峰值加速度为0.20g（地震基本烈度Ⅷ度）。3、施工计划安排根据合同工期要求和现场实际情况，编制如下施工计划：隧道下穿高速公路工程预计从2011年3月25日开始，到2012年6月25日结束，共计3个月。大同至西安铁路客运专线站前一标忻州隧道下穿大运高速公路施工方案中铁二十五局集团公司34、总体施工思路忻州隧道下穿高速公路段属于黄土浅埋段，注意隧道暗洞开挖时土体坍塌。根据现场实际情况，选择合适的施工方案和合理的防护方案，最大限度的减少对土体的扰动，充分利用其自身的稳定性，是安全快速下穿高速公路施工的关键。总体施工方案:1、在206+820~DK206+830段预留长管棚工作室，工作室比正常隧道扩大1米，以保证φ159mm大管棚施工作业空间。2、隧道里程DK206+700~DK206+820段，拱部部150°范围内，一次向打入一环φ159大管棚进行超前加强支护，大管棚长120m，t=9mm，环向间距40cm。3、DK206+700~DK206+820段拱部140°范围内设置φ42mm小导管超前支护，小导管长6m,t=3.5mm，环向间距30cm。超前小导管配合钢架使用，每3m（5榀）施做一环，纵向搭接长度不小于3.0m。4、玻纤锚杆垂直打入掌子面进行加固，玻纤锚杆长12m，锚杆间距60cm×80cm（水平×竖向），每8m一环，搭接长度4m。5、隧道DK206+700~DK206+820采用双侧壁导坑法施工，施工时加强监控量测，及时施做初期支护和二次衬砌。5、施工方案5.1大管棚超前支护施工（一）大管棚设计（1）设计参数：大同至西安铁路客运专线站前一标忻州隧道下穿大运高速公路施工方案中铁二十五局集团公司4①导管规格：长度120m，外径159mm，壁厚9mm,套管200*6mm；②管距：环向间距40cm；③外插角：外插角5°；④注浆材料：M20水泥浆或水泥砂浆；⑤设置范围：拱部150°范围；（2）施作导向墙①喷射混凝土护拱作为长管棚的导向墙，在开挖轮廓线以外施作，断面尺寸为长×厚（1.0m×0.8m），护拱内埋设钢架支撑。导向墙要保证其基础稳定性。②孔口管φ200*6钢管作为管棚的导向管，它安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量。用全站仪在工字钢架上定出其平面位置；外插角。导向管应牢固焊接在工字钢上，防止喷射混凝土时产生位移。（3）搭钻孔平台安装钻机①钻机平台用钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由潜孔钻机由高孔位向低孔位进行。②平台要支撑于稳固的地基上，脚手架连接要牢固、稳定，防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移而影响钻孔质量。③钻机定位：钻机要求与已设定好的导向管方向平行，必须精确核定钻机位置。反复调整，确保钻机钻杆轴线与导向管轴线相吻合。（4）钻孔①为了便于安装钢管，钻头直径采用Φ180mm。②土质较好的可以一次成孔。钻进时产生坍孔、卡钻时，需补注浆后再钻进。③钻机开钻时，应低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。大同至西安铁路客运专线站前一标忻州隧道下穿大运高速公路施工方案中铁二十五局集团公司5④钻进过程中经常用全站仪测定其位置，并根据钻机钻进的状态判断成孔质量，及时处理钻进过程中出现的事故。⑤钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。⑥认真作好钻进过程的原始记录，及时对孔口土块进行地质判断、描述，作为洞身开挖时的地质预测预报参考资料，从而指导洞身开挖。（5）清孔验孔①用地质岩芯钻杆配合钻头进行反复扫孔，清除浮土，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔。②用高压风从孔底向孔口清理钻渣。③用经纬仪、全站仪等检测孔深、倾角、外插角。（6）安装管棚钢管①钢花管在专用的管床上加工好丝扣，导管四周钻设孔径10～16mm注浆孔(钢花管尾部1.1m内不钻孔)，孔间距15cm，呈梅花型布置。管头焊成圆锥形，便于入孔。②棚管顶进采用挖掘机和管棚机钻进相结合的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔(Φ180mm)，然后用挖掘机在人工配合下顶进钢花管。③接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管接头至少错开1m。（7）注浆①安装好有孔钢花管即对孔内注浆，浆液由ZJ-400高速制浆机拌制。②注浆材料：注浆材料为M20水泥浆或水泥砂浆。③采用注浆机将砂浆注入管棚钢管内，初压0.5～1.0MPa，终压3MPa，持压15min后停止注浆。④注浆量应满足设计要求。（二）施工控制要点大同至西安铁路客运专线站前一标忻州隧道下穿大运高速公路施工方案中铁二十五局集团公司6（1）钻孔前，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角，并对每个孔进行编号。（2）设计钻孔外插角5°。施工中应严格控制钻机下沉量及左右偏移量。（3）严格控制钻孔平面位置，管棚不得侵入隧道开挖线内，相邻的钢管不得相撞和立交。（4）经常量测孔的斜度，发现误差超限及时纠正，至终孔仍超限者应封孔，原位重钻。（5）掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。（三）劳动力组织钻机操作工3～6人，管棚加工2人，钢管顶进8人，注浆6人。（四）机具配备结合正常施工需要，管棚施工机械设备配置如下：管棚钻机1台、电动空压机1台、注浆机1台、ZJ-400高速制浆机1台、混凝土拌合站一座、混凝土振动棒2个、J3G-400A型型材切割机1台、型钢弯制机1台、BX1－400型交流弧焊机2台、砼搅拌运输车1辆、ZLC50C装载机1辆。5.2超前小导管施工（一）超前小导管设计超前小导管配合型钢钢架使用，每3m（5榀）施作一环，其纵向搭接长度不小于3m。超前小导管设计参数：（1）超前导管规格：符合设计要求；（2）小导管环向间距30cm；（3）倾角：外插角3°～5°，可根据实际情况调整；大同至西安铁路客运专线站前一标忻州隧道下穿大运高速公路施工方案中铁二十五局集团公司7（4）设置范围：拱部150°范围。（二）超前小导管施工施工工艺流程见图1。图1超前小导管施工工艺流程图（四）小导管安装（1）测量放样，在设计孔位上做好标记，用凿岩风枪钻孔，孔径较设计导管管径大20mm以上。（2）成孔后，将小导管按设计要求插入孔中，或用凿岩机直接将小导管从型钢钢架上部、中部打入，外露20cm支撑于开挖面后方的钢架上，与钢架共同组成预支护体系。喷砼封闭掌子面施工准备设备准备管材加工材料准备机具准备地质调查现场试验效果检查制定施工方案进行施工拱部放样布孔风枪成孔清孔插入小导管大同至西安铁路客运专线站前一标忻州隧道下穿大运高速公路施工方案中铁二十五局集团公司85.3玻纤锚杆施工（一）玻纤锚杆设计玻纤锚杆垂直打入掌子面，每8米施作一环，搭接4m。玻纤锚杆设计参数：（1）玻纤锚杆规格：FL30×7，长12m。（2）玻纤锚杆间距：60cm×80cm（水平×竖直）。（3）倾角：垂直打入掌子面。（4）注浆材料：纯水泥浆。（二）玻纤锚杆施工玻纤锚杆施工工艺流程：(1)钻孔:首先在掌子面标记出钻孔位置，间距60cm×80cm（水平×竖直），允许偏差100mm。用钻机进行钻孔，不得有水作业，孔径50mm；施工准备在掌子面上标记注孔位置钻孔插入玻纤锚杆孔中注入砂浆、待强质量检查不合格补强措施结束清孔合格检查图2玻纤锚杆施工工艺流程图大同至西安铁路客运专线站前一标忻州隧道下穿大运高速公路施工方案中铁二十五局集团公司9钻孔深度为12m，允许偏差为±50mm。(2)清孔：锚杆孔钻好后用压风吹扫锚孔内浮尘。(3)插入玻纤锚杆:用安装机具将玻纤锚杆插入，安装过程中扭矩不得大于34N·m。（4）注浆：玻纤锚杆注纯水泥浆，水灰比1:1。注浆压力为0.5~1Mpa，由现场试验确定。注浆采用压力与注浆量双重控制：档案锚杆当注浆量大于0.326m³，注浆压力大于0.5Mpa时可结束注浆；当注浆压力大于1.2Mpa，注浆量大于0.009m³时可结束注浆。（5）对掌子面进行开挖时将玻纤锚杆外露部分切断以方便施工。5.4双侧壁导坑法施工（一）双侧壁导坑法施工工序说明图如下：图3双侧壁导坑法施工工序横断面大同至西安铁路客运专线站前一标忻州隧道下穿大运高速公路施工方案中铁二十五局集团公司10图4双侧壁导坑法施工工序平面大同至西安铁路客运专线站前一标忻州隧道下穿大运高速公路施工方案中铁二十五局集团公司11图5双侧壁导坑法施工工序平面≯1mⅩⅨⅨ大同至西安铁路客运专线站前一标忻州隧道下穿大运高速公路施工方案中铁二十五局集团公司12≯1mⅩⅨⅨ图6双侧壁导坑法施工工序纵断面大同至西安铁路客运专线站前一标忻州隧道下穿高速公路施工方案中铁二十五局集团公司13清理掌子面，画开挖断面施作超前支护，注浆加工制作管棚钢管开挖①部,进尺同钢架间距开挖③部,进尺同钢架间距监控量测监控量测喷射5cm砼封闭喷射5cm砼封闭施作洞身锚杆施作洞身锚杆加工钢拱架、钢筋网加工钢拱架、钢筋网架立拱部、临时钢架及横撑架立拱部、临时钢架及横撑施作锚喷支护，闭合成环施作锚喷支护，闭合成环开挖②部,进尺同钢架间距开挖④部,进尺同钢架间距开挖⑤部,进尺同钢架间距开挖⑥部,进尺同钢架间距架立周壁钢架施作锚喷支护依次开挖⑦、⑧施作仰拱锚喷支护，闭合成环一次拆除侧壁5米～6米施工仰拱砼及填充监控量测施作防水层浇筑二次衬砌图7双侧壁导坑法施工工艺流程图大同至西安铁路客运专线站前一标忻州隧道下穿高速公路施工方案中铁二十五局集团公司14（二）双侧壁导坑法施工步骤：（1）A.利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护。B.开挖①部。C.喷5cm厚混凝土封闭掌子面。D.施作①部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚混凝土，架立I25a钢架及I25a临时钢架，并设