某6km长公路隧道施工组织设计

盾构 TBM隧道网www.itbm.cn www.itbm.cn 某施工组织设计一、工程简介1、隧道概况本为双线隧道，进口里程为DK51+080，出口里程为DK56+920，全长5840m。最大埋深200m，最小埋深12m。全隧道洞身设计纵断面为3.1‰的下坡。全隧道分为三个工区，其中出口工区起讫里程为DK55+230～DK56+920，长1690m。2、自然及地质条件隧道位于河南省巩义市正东向剥蚀丘陵边缘，地形地貌具体表现为剥蚀与丘间谷地相间；剥蚀丘陵区地势起伏，丘坡自然坡度15～35°，表层覆盖有黄土，形成了一定的黄土地貌，冲沟发育，沟壁陡直，陡坎林立，水土流失严重。丘坡绝对高程240～440m，相对高程50～200m，植被较发育，多辟为阶梯状旱地；丘间谷地分布于丘陵间，地势相对低洼，呈狭长状，局部辟为农田。主要地层岩性有Q3和Q2黄土、中厚层紫红色长石石英砂岩、灰绿色泥岩、粉砂岩、页岩。地表水为季节性沟水，排泄畅通，地表水不发育。影响隧道洞身施工的地下水类型主要为构造裂隙水，从断层附近的机动钻探资料看，在洞身范围内为地下水不发育，但洞室开挖时，仍须加强监测及防范措施。二、总体施工方案严格按照新奥法原理组织施工，并要根据不同围岩级别及周边环境选择相应工法。黄土地段施工严格按照“先探测、管超前、非爆破、严控水、强支护、早衬砌”的原则组织施工。石质地段破碎带按照“先支护、后开挖、短进尺、弱爆破、快封闭、勤量测”的原则进行组织施工。隧道开挖前，首先完成洞口截水沟、洞口土方及边仰坡防护施工。洞口土方采用挖掘机配合装载机自上而下分层施工，大型自卸汽车运输，并及时做好坡面防护，开挖一段防护一段。洞口明洞采用明挖法施工，开挖至明暗分界线后，先施做护拱混凝土，然后施做暗洞超前大管棚，随后立即做好明洞衬砌，随后进入暗洞施工，待明洞混凝土达到设计规定的强度后及时进行明洞洞顶回填。暗洞开挖根据围岩情况Ⅴ级地段采用CRD法施工，Ⅳ级采用弧型导坑预留核心土法施工，每循环进尺控制在1m以内，Ⅱ、Ⅲ级采用台阶法施工，每循环盾构 TBM隧道网www.itbm.cn www.itbm.cn 进尺控制在2.5m以内。黄土地段开挖采用人工配合挖掘机进行，出碴采用装载机配合大型或中型自卸汽车无轨运输，初喷及复喷均采用湿喷工艺施工。锚杆采用煤矿螺旋钻干式钻眼，人工安装。型钢钢架、钢筋网及防水板均采用人工配合机械进行。仰拱至开挖面距离不大于30m，仰拱施工前应首先作好基底处理。二次衬砌距开挖面不大于60m，采用模板台车墙拱整体衬砌。在施工过程中进一步总结经验，优化工艺。石质地段采用钻爆法开挖，出碴采用装载机配合大型或中型自卸汽车无轨运输，初喷及复喷均采用湿喷工艺施工。锚杆采用风动凿岩机钻眼，人工安装。型钢钢架、钢筋网及防水板均采用人工配合机械进行。Ⅱ、Ⅲ级围岩二次衬砌距开挖面不大于120m，Ⅳ、Ⅴ级围岩二次衬砌距开挖面不大于70m，采用模板台车墙拱整体衬砌。砼在洞外大型自动计量拌和站强制式拌和，砼罐车运输，泵送入模。施工通风采用管道压入式通风。三、主要施工方法1、控制测量由设计单位在施工区内布设GPS点、导线控制点以及水准基点，并形成洞外控制网络。由精测队对所交的桩点负责复核无误后，进行加密控制。施工时，必须建立洞内外控制系统，洞内要布设主副导线。测量精度要符合《新建铁路工程测量规范》TB10101－99的要求。平面控制测量应结合隧道长度、平面形状、线路通过地区的地形和环境等条件，采用GPS测量、导线网测量、边角网测量、三角网测量等形式进行测量控制。长大隧道精密测量方案如下：①、平面控制网测量设计依据根据《新建铁路工程测量规范》规定7～20km隧道洞内导线测量应采用二等导线进行施测，横向贯通中误差为250mm。为了满足隧道洞内横向贯通误差要求，根据隧道洞内贯通误差预计，隧道洞内控制测量按二等导线进行施测设计，设计测角中误差为0.7″。②、使用仪器隧道洞内控制导线布设成等边直伸型，隧道的横向贯通误差主要受测角误差的影响，拟定采用徕卡TC1101全站仪进行施测，仪器标称测角精度为±0.5盾构 TBM隧道网www.itbm.cn www.itbm.cn ″，测距精度为±（1mm+1ppm），采用动态扫描的绝对角度测量原理，消弱了度盘分划误差的影响和度盘偏心差的影响。③、控制网测设方案隧道正洞内布设多边形闭合导线环，考虑到旁折光对精密测角观测结果系统误差的影响，因此导线尽量沿隧道中线布设，每个导线环的边数设计为4～6条，控制网网形示意图如下：隧道的横向贯通误差随着测站数的增加而迅速增大，在保证洞内通风、照明、通讯问题解决的情况下，要求导线边尽量设长，以减少方位角传递误差。根据洞内通视的实际情况，导线平均边长布设为400～600m。由于首级控制网不能完全满足施工测量的需要，建立第二级加密控制网，二级控制网的加密采用插点、插网的方法，精度可比首级控制网低。导线折角采用方向观测法12～15测回。观测过程中的各项限差要求严格按一等导线测量实施，要求测角中误差控制在0.7″以内。距离测量采用对向观测4测回，并在测边两端量取气象元素取平均值后对边长进行改正，气压读至66.66Pa，温度读至0.2℃，边长最后投影到隧道平均高程面上，量距误差≤1/200000。导线网平差采用平差软件严密平差。洞内高程控制测量设计：按《新建铁路工程测量规范》对隧道测量的规定，洞内高程测量采用二等精密水准测量，每千米水准测量的偶然中误差≤1mm，将洞内的500m一对的平面控制点同时作为高程控制点进行测量。测量仪器采用S1水准仪Ni007及铟瓦水准尺一对，尺桩两只。洞内平面控制按照二等导线精度要求进行测量，导线边长不小于400m，其测量误差影响所产生在贯通面上的横向中误差满足《新建铁路工程测量规范》限差规定，可确保隧道正确贯通。④、作业过程中提高测量精度的技术措施严格按照二等导线测量的作业要求和仪器级别、技术精度指标、操作规程隧道测控网布置示意盾构 TBM隧道网www.itbm.cn www.itbm.cn 进行施测，坚持测量双检制和双仪器交叉复核制。洞外、洞内温差较大、明亮度反差强烈，这对测量极为不利。因此由洞外向洞内的引测工作，应在夜晚或阴天进行，进洞定向边的选择必须大于500m；在测定定向角和洞内、外连接角或当洞内外高差、边长悬殊过大时，水平角的观测不少于15个测回。洞内控制测量由具有国家测绘局颁发得测绘资质的精密测量队承担。以便在测量方法、仪器的完好状态和测量精度要求方面，真正做到统一，也便于整体考虑和处理有关疑难问题。提高观测者的技术水平。在观测的过程中要自始至终选用一名操作熟练、有责任心的观测员负责观测，这样在保证相同的观测条件下，有效的提高测量精度，保证观测值为同精度观测。由于观测工作是在地球自然表面上进行的，测站点和照准点一般都超过投影面一定的高度，观测是以铅垂线为准的，但各测站点上的铅垂线与其法线存在着垂线偏差，因此，应把地球自然表面上的观测结果以法线为准归算到投影面上。垂线偏差对观测方向的影响公式：δ=～（ξ″sinA12～η″cosA12）tgα12式中ξ、η为测站垂线偏差的子午线分量和卯酉分量；A12为所测方向的方位角；α12为照准点的高度角。由于垂线偏差对联测角的影响将直接反映在隧道横向贯通误差上，并且它是系统误差，隧道开挖长度越长影响越大。因此在无法减弱其影响的条件下，应对其加以改正。通过公式可以看出，减弱其影响最有效、最经济的办法就是减小进洞定向边的竖直角，也即选择进洞定向边的高差应尽量小。进洞导线相邻边长悬殊较大时，若严格执行一测回中不得重新调焦的规定，则由于视差过大而影响照准精度。因此这一测站可改变观测程序；对一个目标调焦后接连进行正倒镜观测，然后对准下一个目标，重新调焦后立即进行正倒镜观测，如此继续，以消除调焦透镜运行不正确。为防止作业时对仪器的碰动及脚架自身下沉时对仪器测角精度的影响，在地面打入三个顶面有凹形、长15cm的钢桩，将脚架置于钢桩上面，以提高仪器在测角过程中的稳定性及测角精度。盾构 TBM隧道网www.itbm.cn www.itbm.cn 洞内外温度、湿度相差很大，为使仪器内部温度与外界温度充分一致，仪器应开箱30min后方可进行观测。测距时应防止强灯光直接射入照准头，应经常拭净镜头及反射镜上的水雾。导线向前延伸时必须符合原有三个或三个以上控制点确保无误后方可进行。每次观测采用的仪器、设备、观测方法、观测精度指标、观测条件、平差方法均相同。洞内测量的通讯采用感应步话机，洞内通话长度可达3公里，以解决测站间的通讯问题。当导线边长短于400m时，应在测回间采用仪器多次重新置中，采用两次照准，两次读数，减少对中误差的影响，保证测角精度。为较大程度消除仪器照准部旋转时可能产生的仪器底部带动误差对测角的影响，测角时，应按总测回数的奇数测回和偶数测回分别观测导线的左角和右角。2、超前支护根据围岩地质情况分别采取长管棚、超前小导管超前支护，超前管棚采用管棚钻机施做，施做前应先做好护拱或导向墙。黄土隧道超前注浆小导管采用煤矿螺旋钻钻孔、石质隧道采用风钻钻孔，注浆泵注浆。3、开挖隧道Ⅴ级围岩采用CRD法施工，Ⅳ级围岩采用CD法和弧形导坑预留核心土法施工。CD、CRD法各部的开挖采用小型挖掘机开挖，人工配合修整，Ⅳ级围岩地段的核心土和下部台阶采用反铲挖掘机开挖，人工配合修整轮廓。出碴采用小型挖掘机配合装载机装碴、自卸汽车运碴。石质隧道上部开挖采用风钻打眼、下部采用凿岩台车打眼，钻爆法开挖，Ⅴ级围岩采用CRD法施工，Ⅳ级围岩采用弧形导坑预留核心土法施工，Ⅱ、Ⅲ围岩采用台阶法施工。出碴采用装载机装碴、大吨位自卸汽车运碴。4、初期支护土质隧道采用煤矿螺旋钻钻锚杆孔、石质隧道采用风钻钻孔，砂浆采用注浆泵压入，湿式喷射机喷混凝土，人工配合机械手安装型钢钢架支撑、挂钢筋网。加强隧道施工中的监控量测，隧道监控量测参照《铁路隧道喷锚构筑法技盾构 TBM隧道网www.itbm.cn www.itbm.cn 术规范》执行，掌握开挖过程中围岩应力、应变的动态变化规律和支护结构体系的受力状态，及时预测和评估支护体系的受力状态，据此调整相关支护参数和施工方案，确保施工及结构体系的安全。5、隧道防水隧道防水等级必须达到国家标准《地下工程防水技术规范》（GB50108）规定的一级防水等级标准，衬砌结构不允许渗水，表面无湿渍。土质隧道采用“以堵为主、以排为辅”的原则，石质隧道采用“防、截、排、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则，达到防水可靠，经济合理，不留后患的目的。隧道二次衬砌均采用防水混凝土，抗渗等级不低于P8。隧道拱墙初期支护与二次衬砌间铺设柔性防水板，明洞衬砌外贴PVC防水卷材。全段隧道衬砌拱部充填注浆。隧道防水板施工方案：防水板超前二次衬砌10～20m施工，用自动爬行热和机进行焊接，铺设采用专用台车进行。其施工方法及工艺如下：①、塑料防水板厚度应不小于1.5mm，耐刺穿性好、柔性好、耐久性好；物理力学性能应符合下表的要求。湿喷砼工艺框图盾构 TBM隧道网www.itbm.cn www.itbm.cn 塑料防水板物理力学性能应项目拉伸强度Mpa）断裂延伸率（％）热处理时变化率（％）低温弯折性抗渗性指标≥12≥200≤2.5－20℃无裂纹0.2Mpa24h不透水②、防水板铺设应超前二次衬砌施工10～20m，并设临时挡板防止机械损伤和电火花灼伤防水板，同时与开挖掌子面应保持一定的安全距离。③、钢筋网等凸出部分，先切断后用锤铆平抹砂浆素灰（如下图）。砂碎石水泥水配合比选定搅拌机砼搅拌运输车湿喷机喷嘴受喷面预拌速凝剂维(钢)纤添加剂切断用锤打砂浆素灰抹面盾构 TBM隧道网www.itbm.cn www.itbm.cn 有凸出的管道时，用砂浆抹平（如下图）。锚杆有凸出部位时，螺头顶预留5mm切断后，用塑料帽处理（如下图）。补喷砼使其表面平整圆顺，凹凸量不得超过±5cm。初期支护表面应平顺，无空鼓、裂缝、松酥，并用喷混凝土（或砂浆）对基面进行找平处理，表面平整度用2m靠尺检查，表面平整度满足验收