隧道施工组织设计

杭瑞高速公路（贵州境）遵义至毕节段新建设工程实施性施工组织设计22合同段-1-中铁十七局集团第一工程有限公司遵毕高速公路22合同段项目经理部3.3隧道工程（难点工程）3.3.1隧道工程概况苏家寨隧道：ZK1737+675（YK1737+675）～ZK1738+475（YK1738+478），长800m（803m），削竹式洞门，围岩分布有Ⅳ、Ⅴ级。3.3.2隧道工程施工方案隧道施工按照新奥法原理组织施工，遵循“管超前、严注浆、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测”的原则。隧道拟从出口向进口施工，施工时。左洞先开始施工，采用光面爆破，Ⅳ、Ⅴ级围岩采用上下台阶法开挖，Ⅴ级围岩保留核心土。Ⅳ级围岩采用超前锚杆进行超前预支护，药卷锚杆初期支护，人工配合机械安装钢拱架；Ⅴ级围岩采用“φ108管栅+注浆”预支护或小导管注浆预支护，中空砂浆锚杆初期支护，人工配合机械安装钢拱架。采用风动凿岩机钻孔，塑料导爆管毫秒雷管微差爆破开挖，周边轮廓采用光面爆破技术；Ⅳ、Ⅴ级围岩开挖时采用人工风镐开挖为主，爆破配合。采用侧卸式装碴机装碴，自卸车运输出碴；锚喷砼采用湿喷机作业；整体式钢模衬砌台车、泵送砼灌注二次衬砌砼。砼采用自动计量拌和站生产，输送车运输。3.3.3隧道工程施工方法⑴洞口工程洞口段开挖将充分考虑洞内施工需要，合理布置供风、供水、供电设施、材料存放及加工场地、机械停放场地。洞口施工程序见图3-8①洞口土石方开挖洞口土石方开挖前，先清除边坡上的浮土、危石，准确测量放样后，做好边、仰坡的防、排水设施，开挖由外向里，从上到下分台阶分层、分段开挖。根据地形条件，土方和强风化岩层采用挖掘机开挖和装车，人工配合清理边、仰坡，局部陡坡地段采用人工开挖。石方采用浅孔台阶钻爆法开挖，梯段边坡预留1～1.5m厚光爆层，钻孔采用风动凿岩机，采用毫秒微差线型爆破技术，明挖梯段采用“一”型起爆，槽挖梯段采用“V”型起爆。开挖台阶高度2～4m，一次性爆破开挖至设计隧底标高。杭瑞高速公路（贵州境）遵义至毕节段新建设工程实施性施工组织设计22合同段-2-中铁十七局集团第一工程有限公司遵毕高速公路22合同段项目经理部图3-8洞口施工程序框图②边仰坡防护边、仰坡开挖每成型一级台阶，及时按设计防护一个台阶，以防边、仰坡围岩风化，雨水渗透而坍塌。⑵明洞施工①明洞地段的土石方开挖明洞开挖采取暗挖法开挖偏压地段，开挖要严格控制爆破药量，开挖前要先做好洞顶的天沟、排水沟等防排水设施，防止地面水冲刷而导致边坡、仰坡落石、塌方。②明洞施工基础采用人工配合挖掘机开挖，明洞衬砌采用液压衬砌台车。首先测量放线，定出隧道设计中心线和设计标高，通过轨道将衬砌台车移至衬砌部位，调整好中心线和标高。然后对台车中线、高程测量复核，无误后绑扎明洞钢筋，安装外侧模板和挡头板。衬砌台车的配套模板采用特制大块整体模板，外模采用工地现场加工的木模。浇注砼方法同洞内二衬。截水沟的开挖和修筑主便道修至洞口施工场地的平整修建洞口临时生产设施洞口土方分层开挖边坡临时防护边坡修整洞口排水沟的修筑洞门施工护面墙施工洞门装饰挖至路基设计标高杭瑞高速公路（贵州境）遵义至毕节段新建设工程实施性施工组织设计22合同段-3-中铁十七局集团第一工程有限公司遵毕高速公路22合同段项目经理部掌子面1ⅠA-A上台阶下台阶2Ⅲ隧道中线ⅢⅡⅡⅠ21拱部初期支护拱部二次衬砌仰拱初期支护仰拱二次衬砌下台阶上台阶下台阶边墙初期支护拱部二次衬砌AA注：1、施工主要步骤：①上弧形导坑开挖Ⅰ拱部初期支护②中核心开挖　　③下部开挖ⅡⅢ边墙及仰拱初期支护2、完成隧道开挖及初期支护后，立即进行仰拱二次衬砌砼浇注。3、根据监控量测结果进行边墙、拱部二次模注砼的浇筑。4、本方案一般环形开挖进尺为0.5-1.0m左右,台阶长度12-15m。图2-3Ⅳ级围岩施工方法示意图③明洞防水折模后，拱圈背部以砂浆涂抹平整，施做防水层，铺设时要粘接紧密，相互搭接错缝，搭接长度不小于100mm，并向隧道内延伸不小于50cm。④明洞土方回填明洞回填在防水层施工完毕后进行，两侧对称回填，分层夯实。拱背回填按设计要求做粘土覆盖层(厚50cm),并与边仰坡搭接良好。⑶洞门工程隧道洞门在明洞砼浇筑后或洞口段二次衬砌完成40米后进行，结合地形地质及考虑洞口美化等条件，安排在雨季前完成。⑷洞身施工①Ⅳ级围岩的开挖和初期支护Ⅳ级围岩采用“台阶法”光面爆破施工，先开挖上台阶，并进行初期支护，再开挖下台阶并进行支护，每循环进尺1.2～1.5m，上台阶始终超前10～15m。塑料导爆管非电起爆系统，毫秒微差有序起爆。采用液压钻孔台车钻眼，采用钢格栅、自钻式超前锚杆、中空注浆锚杆及喷射砼进行初期支护。②Ⅴ级围岩的开挖和初期支护Ⅴ级围岩采用保留核心土的短台阶上弧形导坑法开挖，每循环进尺1.0m，上台阶长度控制在2～3m，仰拱工作面距离下台阶开挖面控制在10～15m，施工顺序为：超前小导管注浆预支护→上台阶开挖（保留核心土）→初期支护→核心土开挖→下台阶侧导坑开挖（保留核心土，侧导坑超前1～1.5m）→初期支护→下台阶核心土开挖→封闭仰拱。采用超前小导管预注浆支护（在洞口浅埋段采用长管棚+超前小导管），采用中空注浆锚杆、自钻式锚杆、型钢拱架支撑、钢筋网和喷射砼作为初期支护。施工方法示意见图3-9、3-10。杭瑞高速公路（贵州境）遵义至毕节段新建设工程实施性施工组织设计22合同段-4-中铁十七局集团第一工程有限公司遵毕高速公路22合同段项目经理部拱部二次衬砌边墙初期支护下台阶上台阶下台阶仰拱二次衬砌仰拱初期支护拱部二次衬砌拱部初期支护123ⅠⅡⅡⅢⅠⅢ掌子面12上台阶3下台阶A-AAA隧道中线注：1、施工主要步骤：①开挖导坑上半断面Ⅰ上导坑拱部初期支护②开挖导坑下半断面Ⅱ下导坑边墙初期支护Ⅲ下导坑仰拱部初期支护2、完成隧道开挖及初期支护后，立即进行仰拱二次衬砌砼浇注。3、根据监控量测结果确定进行边墙、拱部二次模注砼的浇筑。4、洞身V级围岩地段衬砌范围采用短台阶法施工，台阶长度8-10m。洞身Ⅳ级围岩衬砌范围采用一般台阶法，台阶长度可根据施工实际情况适当加长。图2-4Ⅴ级围岩施工方法示意图图3-9杭瑞高速公路（贵州境）遵义至毕节段新建设工程实施性施工组织设计22合同段-5-中铁十七局集团第一工程有限公司遵毕高速公路22合同段项目经理部⑹主要工序的施工方法及施工工艺Ⅰ钻爆采用塑料导爆管、15段别毫秒雷管起爆系统，引爆采用火雷管；采用硝铵炸药或乳化炸药（有水地段），选用φ25为周边眼使用的光爆药卷，φ32为掏槽眼、掘进眼用药卷；根据围岩不同类别确定不同的炮眼布置图；采用手持式风动凿岩机钻孔，人工装药起爆。Ⅳ级围岩爆破设计示意图详见图3-11。图3-10杭瑞高速公路（贵州境）遵义至毕节段新建设工程实施性施工组织设计22合同段-6-中铁十七局集团第一工程有限公司遵毕高速公路22合同段项目经理部Ⅱ钻爆设计a、爆破器材选用采用塑料导爆管、毫秒雷管起爆系统，毫秒雷管采用17段别毫秒雷管，引爆采用火雷管。炸药采用硝铵炸药或乳化炸药（有水地段），选用φ25、φ40二种规格，其中φ25为周边眼使用的光爆药卷，φ40为掏槽眼、掘进眼用药卷。坚硬岩石施工加强掏槽爆破，控制周边光爆孔，确保无超欠挖。b、爆破参数及炮眼布置①爆破参数选择A掏槽眼型式选择：采用中空菱形掏槽。B周边眼孔距E的选择：周边孔间距一般为0.3～0.65m，本设计取E=0.6m。C抵抗线W的选择：W=E/M，M为周边孔密集系数，一般取0.7～0.9，本设计取M=0.75，W=0.6/0.75=0.8。D炮孔深度L的选择：初步设计循环进尺3.5m，故周边孔L=3.6m，掘进主炮孔L=3.5m，底板眼采用L＝3.8m。c、爆破材料和起爆网络选择采用塑料导爆管、17段系列毫秒雷管。周边孔采用传爆线竹片，小直径间隔装药。孔外网路采用复式网路联接，全断面一次起爆。116060楔形掏槽53°11下断面597上断面137133913574602068°75°380300雷管脚线Ⅳ级围岩短台阶开挖预裂光面爆破参数表(预计进尺1.5m)炮眼深度合计面断面下上位部断5137119掘进眼471序号231段号35掏槽眼掏槽眼掏槽眼炮眼名称59657811931313141012971311掘进眼掘进眼底板眼周边眼内圈眼底板眼周边眼掘进眼内圈眼毫秒雷管380200隔木周边眼装药结构药卷炮泥导爆索152132.14.311.97.79.610.69.618.413.516段装5.8(kg)7.27.210.61.0111.6φ25单眼装药量(kg)1.5(m)1.71.76炮眼(个)66φ321.0φ401.51.50.50.5111.61.61.61.61.6281917101.61.61.61.78101191.00.81.00.81.01.00.8炮眼数152个主要指标：药量附注数1.84个/mm炸药单耗:kg/m单位面积炮眼0.85103.56断面积:232预裂爆破成缝孔装药结构毫秒雷管药卷雷管脚线炮泥图2-5Ⅳ级围岩爆破设计示意图杭瑞高速公路（贵州境）遵义至毕节段新建设工程实施性施工组织设计22合同段-7-中铁十七局集团第一工程有限公司遵毕高速公路22合同段项目经理部Ⅲ超欠挖控制①根据不同地质情况，选择合理的钻爆参数，选配多种爆破器材，完善爆破工艺，提高爆破效果。②提高钻眼精度，尤其是周边眼的精度，认真测量中线高程，准确画出轮廓线。③提高装药质量,杜绝随意性,防止雷管混装。④断面轮廓检查及信息反馈：了解开挖后断面各点的超欠挖情况，分析超欠挖图3-11杭瑞高速公路（贵州境）遵义至毕节段新建设工程实施性施工组织设计22合同段-8-中铁十七局集团第一工程有限公司遵毕高速公路22合同段项目经理部原因，及时更改爆破设计，减少误差，配专职测量工检查开挖断面。⑺装碴运输出碴均采用侧卸式装载机装碴，自卸汽车运碴至指定弃碴场。⑻超前支护和初期支护超前小导管的施工：先沿隧道外轮廓线用电动钻机或凿岩机向外以15°倾角钻孔，然后顶入导管，顶入长度不小于管长的90%，安设止浆塞，用注浆泵压入水灰比为1：1的水泥砂浆和波美度为30、模数为2.4的水玻璃，注浆压力不小于0.5～1.0Mpa，砂浆达到设计强度的70%后方可开挖预支护下的围岩。长管棚施工：先在明洞的轮廓线以外，紧贴掌子面处施作现浇砼套拱，作为长管棚施工导向墙，套拱内预埋20号工字钢，并安设钢管作为导向孔；采用电动钻机沿导向孔钻孔，钻孔方向上偏1度，每钻完一孔便顶进一根钢管。钢管接头采用丝扣连接；分段进行注入30号水泥砂浆，浆液扩散半径≮0.5m，注浆压力0.5～1.0MPa。中空注浆锚杆施工：采用手持凿岩机钻孔，钻孔方向与衬砌结构面垂直，孔径大于锚杆直径17mm；用高压风吹净钻孔；将锚头与锚杆端头组合，戴上垫片与螺母；把组装好的锚杆打入钻孔；将止浆塞穿入锚杆末端与孔口齐平并与杆体固紧。锚杆末端戴上垫板，然后拧紧螺母；砂浆随拌随用，注浆压力为0.2～0.5Mpa，孔口溢出浆液时停止注浆。药卷砂浆锚杆施工：钻孔采用YT-28凿岩机；锚杆预先在洞外按设计要求加工制作，施工时锚杆钻孔位置及孔深必须精确，锚杆要除去油污、铁锈和杂质。先用YT-28凿岩机按设计要求钻锚杆孔眼，达到标准后，用高压风清除孔内岩屑，然后将药卷放入孔内，后将加工好的杆体插入孔内，并将锚杆与钢筋网焊为整体。待药卷终凝后按规范要求抽样进行锚杆抗拔试验。普通砂浆锚杆施工：采用风动凿岩机沿设计位置钻孔，钻孔直径大于锚杆直径15mm，专用注浆泵压注早强水泥浆，水灰比：0.45～0.5，注浆时注浆管要插至距孔底5～10cm处，随水泥浆的注入缓缓匀速拔出，随即迅速将杆体插入，杆体插入孔内长度不得短于设计长度的95%。若孔口无砂浆溢出，要将杆体拔出重新注浆。钢拱架安装：拱架在初喷砼之后进行安装。钢拱架按设计位置架设，拱脚必须放在牢固的基础上。与围岩之间的间隙过大时设楔块，楔块可使用钢板或砼块，每杭瑞高速公路（贵州境）遵义至毕节段新建设工程实施性施工组织设计22合同段-9-中铁十七局集团第一工程有限公司遵毕高