隧道洞身开挖施工方案样本.doc

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目 录
第一章 编制依据 1
1.1 编制说明 1
1.2 编制依据 1
1.3 编制范围 1
第二章 工程概况 2
2.1 工程简介 2
2.2地形、 地貌及水文 2
2.3 地层岩性及围岩分级说明 3
2.4 隧道进出口端工程地质评价 5
2.4.1 隧道进口段工程地质评价 5
2.4.2 隧道出口段工程地质评价 5
2.5 隧道洞身工程地质评价 6
2.6 隧道所处区域地震及稳定性 7
第三章 主要工程量 8
3.1 隧道主要开挖工程量 8
3.2 隧道主要超前支护工程量 10
第四章 隧道开挖施工 12
4.1隧道总体施工方案 12
4.2 洞身开挖施工工艺 12
4.3洞身开挖施工流程 15
4.4 爆破施工设计 19
第五章 安全生产管理体系及保障措施 23
5.1 组建安全生产管理体系 23
5.2 安全生产保证措施 23
第六章 质量保证措施 25
6.1 建立完善的质量管理体系及质量保证体系 25
6.2 严格实行质量责任制 25
6.3 施工控制中的技术保证 25
第七章 环境保护、 水土保持体系及保障措施 26
7.1环境保护目标和指标 26
7.2 环境保护、 水土保持实施要求 27
7.3 地形环境保护措施 27
7.4 生态保护措施 28
7.5 大气环境及粉尘的防治措施 28
7.6降低噪音措施 28
第八章 文明施工管理体系及保障措施 29
8.1文明施工保证体系 29
8.2文明施工具体内容 29
8.3 文明施工保证措施 29
第九章 综合应急救援管理方案 32
9.1 编制依据和目的 32
9.2应急救援响应程序和流程 32
9.3各种应急救援保障措施 32
9.4 各种安全应对措施 33
9.5 工地安全用电防范措施: 33
9.6 电气防火技术措施: 35
9.7 预防高处坠落、 物体打击伤害的应对措施: 35
第十章 人员、 设备计划 37
10.1人员计划 37
10.2主要机械设备、 仪器配置计划 37
第十一章 施工进度计划及保证措施 39
11.1工期目标 39
11.2工期保证措施 39

第一章 编制依据
1.1 编制说明
为加强本隧道洞身开挖施工过程的安全技术管理, 实现施工安全总体管理目标, 预防施工安全事故, 保障人身和财产安全, 根据甘肃省标准化实施要点编制完成此施工方案, 用于指导石窑村2号隧道超前支护及洞身开挖施工。
1.2 编制依据
( 1) 平凉至绵阳国家高速公路( G8513) 平凉( 华亭) 至天水PT11标施工招标文件。
( 2) 平凉至绵阳高速公路( G8513) 平凉( 华亭) 至天水段( PT11合同段) 《两阶段施工图设计》。
( 3) 《公路工程技术标准》(JTG B01- )。
( 4) 《公路隧道施工技术规范》(JTJ024- )。
( 5) 《公路工程质量检验评定标准》JTG F8016- 。
( 6) 《公路工程施工安全技术规程》JTG F90- 。
( 7) 《甘肃省高速公路施工标准化管理指南(隧道)》。
( 8) 《锚杆喷射混凝土支护技术规范》( GB50086- ) 。
( 9) 业主对本合同段工程的质量和工期要求。
( 10) 本项目部编制的《实施性施工组织设计》、 《项目策划书》。
( 11) 施工现场考察及调查周边环境所了解的情况和收集的信息, 以及我局现有的技术装备、 管理水平和类似工程的施工经验。
( 12) 中国的法律、 法规及当地政府有关施工安全、 文明施工、 劳动保护、 土地使用与管理、 环境保护等方面的具体规定。
1.3 编制范围
本施工方案适用于平凉( 华亭) 至天水高速公路项目PT11标项目经理部石窑村2号隧道洞身开挖工程施工。

第二章 工程概况
2.1 工程简介
石窑湾2号隧道位于甘肃省秦安县叶堡镇石窑村南侧。穿行于葫芦河左岸山体, 进口布设于G207国道东侧山坡上, 出口布设于G207国道东侧约20m的山坡上, 隧道进出口均与G207毗邻, 交通较便利。左线隧道长1488m(ZK171+295～ZK172+783), 右线隧道长1505m(YK171+275～YK172+780),为长隧道。
本隧道左线桩号ZK171+295～ZK172+783, 长1488m; 右线桩号YK171+275～YK172+780, 长1505m, 隧道最大埋深约230m, 隧道左洞进口高程约1280.25m, 左洞出口高程约1271.21m, 隧道右洞进口高程约1278.07m, 左洞出口高程约1262.71m。
2.2地形、 地貌及水文
( 1) 地形地貌特征
地形地貌: 石窑村2号隧道地处低中山地貌, 山体走向总体呈东西走向, 隧道路线经过最大高程约为1445.28m。隧道进口山体较缓, 自然坡度为20°~25°, 隧道出口山体较陡, 自然坡度为40°~45°, 中部山顶及山凹山坡坡度较缓, 约15°~20°, 山体植被较少, 主要为杂草, 局部开垦为旱地。地表水主要分布进出口附近各1条小溪, 隧道洞顶地表水不发育。
( 2) 地质构造
隧址区大地构造位置与舟曲-武都复背斜核部北翼, 地层呈单斜状。该褶皱构造线密集, 褶皱紧密, 走向断层发育, 褶皱自西向东, 由北西渐转为北东, 呈向南凸出的弧形, 两翼北陡南缓, 倾角40~70°。
据现场调查隧址区未发现断层构造发育。
( 3) 水文地质
隧道洞身范围内地表水、 地下水不发育, 隧道经过区地表沟谷均为季节性流水沟, 无长流水, 受大气降水影响较大, 山坡汇水面积小, 降雨时地表径流消散很快, 钻探未见到地下水。结合水文地质边界条件分析, 本隧道无地下水, 降雨渗入隧道内的水极少, 毋庸考虑隧道涌水量。其次为隧道进出口段各一条小溪, 多为上游山峪沟流水。
在隧址区地下水主要为第四系孔隙性潜水, 基岩裂隙水。
2.3 地层岩性及围岩分级说明
根据本次地质调绘、 钻探揭露并结合室内岩土土工试验, 隧址区地层按其时代及成因分类, 在勘察深度范围内上覆地层为第四系上更新统风积新黄土( Q3eol) , 下伏震旦系下统兴隆山群上火山岩组片理化安山岩( Z1xn3) 及侵入花岗岩, 其工程地质特征详细描述如下:
①第一层 新黄土( Q3eol) : 灰黄、 黄褐色, 最大揭露厚度约49.9m, 稍密~密实, 主要以粉土为主, 具大孔隙, 含少量的钙质结核, 表层大量虫孔, 湿陷等级为II级( 中等) 。
②第二层 泥岩( N1) : 棕红色, 泥质结构, 层状构造, 节理、 裂隙较发育, 岩芯呈块状~柱状, 节长2-30cm, 锤击易碎, TCR=93%, 节长≥10cm的岩芯累计长度约9.7m, RQD=87%, 主要分布于隧道洞口段及隧道洞身上方。
③第三层 强风化片理化安山岩( Z1xn3) : 灰褐色, 斑状结构, 裂隙极发育, 裂隙面可见铁锰渲染, 岩芯呈碎块状, 属软岩, 碎石状散体结构围岩。
④第四层 中风化片理化安山岩( Z1xn3) : 灰褐色, 气孔块状构造, 斑状结构, 成分以石英、 长石、 角闪石、 辉石为主。节理、 裂隙较发育, 岩芯呈块状~柱状, 块径 2-9cm, 锤击振手, TCR=70%, RQD=0。岩芯呈块状~柱状, 属较软岩, 岩体破碎~较破碎, 呈碎块状镶嵌结构围岩。为洞身经过的主要底层之一。
⑤第五层 强风化花岗岩:肉红色, 花钢结构, 块状结构, 岩体分化强烈, 节理裂隙极发育, 岩芯多呈碎块状, 属较软质, 极破碎, 碎石状镶嵌结构围岩。
⑥第六层 中风化花岗岩:灰白色、 浅肉红色, 花钢结构, 块状结构, 成分以长石、 石英、 云母及暗色矿物组成, 裂隙发育, 裂隙面可见铁锰质渲染, 岩芯呈块状~柱状, 属较硬岩, 破碎~家破碎状围岩。为洞身经过的主要底层之一。
地层成因及岩性特征见表3.3-1。
表3.3-1 地层成因及岩性特征
时代
成因
土层
编号
土石
名称
厚度( m)
土石类别
土石等级
动探击数均值
N63.5

密实度
状态
粘聚
力 C
(MPa)

内摩察角
φ
(°)
承载
力容
许值
(kPa)

Q3eol

黄土
29.1-41.5
普通土

稍密

11.5
20.75
150
Q3al

卵石
1.0-2.0
普通土
2

中密

500
Q3al

粉质
粘土
10.70
普通土
2

硬塑

350

本隧道围岩划分为6个围岩段, 围岩级别为IV根Ⅴ级, 隧道左幅围岩岩级别划分表见表3.2-2。
表3.2-2 石窑村1号隧道左幅围岩岩级别划分表
起讫里程
分段长度( m)
围岩名称
饱和抗压强度MPa
岩体完整系数Kv
围岩基本质量指标QB
考虑影响因素
修正系数
确
定
围
岩
级
别
围岩基本质量指标修正值( BQ)
岩体纵波VP(m/s)
考虑影响因素状态或关系说明
地下水K1
主要软弱结构面K2
初始应力状态K3
ZK171+295~ZK171+370
75
黄土、 泥岩

V
＜250

ZK171+370~ZK172+040
670
强风化片理化安山岩
28.08
0.2
224
0.1
0.1

V
204

ZK172+040~ZK172+220
180
中风化片理化安山岩
28.08
0.4
274
0.1
0.1

IV
254

ZK172+220~ZK172+320
100
岩性接触带
28.08
0.18
219
0.1
0.2

V
189

ZK172+320~ZK172+720
400
中风化花岗岩
30.07
0.4
280
0.1
0.1

IV
260

ZK172+720~ZK172+783
63
强-中风化花岗岩
30.07
0.15
217
0.1
0.1

V
197

石窑村2号隧道右幅围岩岩级别划分表
起讫里程
分段长度( m)
围岩名称
饱和抗压强度MPa
岩体完整系数Kv
围岩基本质量指标QB
考虑影响因素
修正系数
确
定
围
岩
级
别
围岩基本质量指标修正值( BQ)
岩体纵波VP( m/s)
考虑影响因素状态或关系说明
地下水K1
主要软弱结构面K2
初始应力状态K3
YK171+275~YK171+360
85
黄土、 泥岩

V
＜250

YK171+360~YK171+980
620
强风化片理化安山岩
28.08
0.2
224
0.1
0.1

V
204

YK171+980~YK172+230
250
中风化片理化安山岩
28.08
0.4
274
0.1
0.1

IV
254

YK172+230~YK172+310
80
岩性接触带
28.08
0.18
219
0.1
0.2

V
189

YK172+310~YK172+600
290
中风化花岗岩
30.07
0.4
280
0.1
0.1

IV
260

YK172+600~YK172+780
180
强-中风化花岗岩
30.07
0.15
217
0.1
0.1

V
197

2.4 隧道进出口端工程地质评价
2.4.1 隧道进口段工程地质评价
隧道进口段发育黄土滑坡, 该滑坡位于山间冲沟左岸山体, 主滑方向约4°; 滑坡产生于第四系上更新统风积黄土Q3eol斜坡, 以向下滑移, 前缘位于冲沟中, 后缘形成10~15m陡砍, 斜坡坡度约20°~30°, 呈折线型斜坡, 地形线混乱。见明显错台状台阶, 错台约1~2m, 滑坡体整体呈圈椅状, 横宽约160~240m, 纵长约160m, 厚度约8~10m, 方量约32万方, 属中型中层牵引式黄土滑坡, 根据对该滑坡体的稳定性验算结果显示, 滑坡在工况一( 天然状态) 、 工况二( 暴雨或连续降雨) 下稳定系数1.923~3.063, 工况三( 地震) 下稳定系数为1.525~1.882, 均处于稳定状态, 与滑坡当前的状态是相符的。经过滑坡体不同区段的综合分析, 结果显示滑坡整体处于稳定状态。滑坡体残留体呈多级平台状, 整体向下的趋势已衰减; 前缘堆积体座于平坦稳定的阶地上, 无滑动势能, 阻滑力大, 滑坡整体处于基本稳定状态, 因其规模较大、 结构复杂, 在异常气候、 地震等自然条件下, 不排除局部滑体变形、 失稳的可能。开挖过程中应对滑坡体做好防排水措施, 并加强坡面防护, 可适当接长明洞的形式进洞。
2.4.2 隧道出口段工程地质评价
隧道出口隧道轴线与地形线大角度相交。边坡坡度在50°~60°。出洞口段地形条件较陡, 隧道出口处出露侵入的强~中风化花岗岩。出口上方出现NS3泥石流堆积物, 主要由黄土加大量的碎石顺冲沟坡向堆积而成, 该底层较为松散, 自然性差, 开挖极易坍塌并可能引起坡体的变形。开挖前应先清除正线路处堆积物, 做好坡面防护; 避免大面积开挖, 尽量避免扰动左侧堆积物, 出洞口除NS3泥石流堆积物外, 未见其它不良地质, 适宜工程建设。
边坡坡度在35°~40°。洞口段地形条件一般, 未发现滑坡等不良现象。根据工程地质调绘, 出口山体陡峻, 自然坡度为50°~60°, 基岩裸露, 为肉红色花岗岩, 裂隙发育, 岩体较坚硬, 为较硬岩, 对围岩稳定性较好, 但出口段中风化岩埋深厚度不均, 围岩顶部中风化岩厚度薄, 对施工开挖影响较大, 应加强衬砌。可采用适当接长明洞超前支护形式进洞, 表部基岩裸露处采取防风化措施。施工时应严格控制爆破强度, 并加强支护措施, 山体整现状稳定, 适宜隧道施工。
2.5 隧道洞身工程地质评价
ZK171+295～ZK171+370( YK171+275～YK171+360) 该段围岩埋深 0～30m, 为黄土滑坡体, 厚度约8～10m, 属中型中层牵引式黄土滑坡, 下伏基岩为泥岩, 属极软、 较破碎, 厚层状结构围岩; 强化化片理化安山岩, 属软质、 极破碎, 碎石状散体结构围岩; 无地下水, 雨季地下水以渗水或点滴状出水为主; 拱部及两侧壁易发生坍塌; 围岩稳定性差。围岩级别为Ⅴ级为主。建议台阶法开挖, 拱部及侧壁需锚固, 辅助施工采用双层小导管, 长管棚支护, 施工中根据围岩自稳及变化情况调整支护参数。先防护后进洞, 采用抗滑桩进行处理, 对坡体做好防排水措施, 并加强坡面防护。
ZK171+370～ZK172+040( YK171+360～YK171+980) 该段围岩埋深 30～140m, 围岩地层岩性为中风化片理化安山岩, 属较软质、 极破碎～破碎, 碎石状镶嵌结构围岩; 节理裂隙发育; 地下水以渗水或点滴状出水为主; 拱部及两侧壁易产生坍塌, 围岩稳定性较差。围岩级别为Ⅴ级为主。建议台阶法开挖, 拱部宜锚固, 辅助施工采用双层小导管, 施工中根据围岩自稳及变化情况调整支护参数。
ZK172+040～ZK172+220( YK171+980～YK172+230) 该段围岩埋深 130～180m, 围岩地层岩性为中风化片理化安山岩, 属较软质、 破碎～较破碎, 碎块状镶嵌结构围岩; 节理裂隙较发育; 地下水以渗水或点滴状出水为主; 拱部及两侧壁易产生坍塌, 围岩稳定性较差。围岩级别Ⅳ级为主。建议采用台阶分步法施工, 加强施工阶段地质观察, 根据开挖层理裂隙等结构面组合状况, 加强锚喷等初期支护, 及时封闭, 防止因封闭及支护不及时引起围岩松动破坏的扩大而引起大面积滑塌破坏, 加强监控量测并合理设置预留变形量, 并严格控制欠挖, 避免超挖及过大变形。
ZK172+220～ZK172+320( YK172+230～YK172+310) 该段围岩埋深 190～210m, 为岩性接触带, 岩性分别为强风化片理化安山岩与强风化花岗岩, 属软质、 破碎～极破碎, 碎石状镶嵌结构围岩; 地下水以淋雨状出水为主; 掘进时拱部易坍塌掉块, 围岩稳定性差。围岩级别为Ⅴ级为主。建议台阶法开挖, 拱部需锚固, 辅助施工采用双层小导管, 施工中根据围岩自稳及变化情况调整支护参数。
ZK172+320～ZK172+720( YK172+310～YK172+600) 该段围岩埋深 50～230m, 围岩地层岩性为中风化花岗岩, 属较硬、 破碎～较破碎, 碎块状镶嵌结构围岩; 节理裂隙发育; 地下水以渗水或点滴状出水为主; 拱部及两侧壁易产生坍塌, 围岩稳定性较差～一般。围岩级别Ⅳ级为主。建议台阶法开挖, 拱部宜锚固, 辅助施工采用超前锚杆, 施工中根据围岩自稳及变化情况调整支护参数。
ZK172+720～ZK172+783( YK172+600～YK172+780) 该段该段隧道出口及浅埋段, 围岩为强～中风化花岗岩, 属较硬、 极破碎, 碎石状镶嵌结构围岩; 地下水以渗水或点滴状出水为主; 受浅埋影响, 拱部及两侧壁局部易产生坍塌和掉块, 围岩稳定性差。围岩级别为Ⅴ级为主。台阶法开挖, 辅助施工采用双层小导管、 长管棚支护, 建议端墙式洞门, 仰坡加强支护。
2.6 隧道所处区域地震及稳定性
根据国家地震局颁布的《中国地震动峰值加速度区划图》、 《中国地震动反应谱特征周期区划图》, 并结合《甘肃省地震灾后恢复重建工作陇南、 甘南地区地震动峰值加速度区划图》和《甘肃省地震灾后恢复重建工作陇南、 甘南地区地震动反映谱特征周期区划图》, 隧址区地震动峰加速度为0.20( 0.3) g, 地震反应谱特征周期(s)为0.40, 相当于地震基本烈度Ⅷ度区 。

第三章 主要工程量
3.1 隧道主要开挖工程量
隧道主要开挖工程量见表3-1。
表3-1 隧道主要开挖工程量
桩号
每延米开挖工程数量( m³)
长度( m)
开挖数量( m³)
围岩级别
超前支护方式
ZK171+303～ZK171+380, ZK172+210～ZK172+330
103.7
197
20428.9
SVc

管棚+超前小导管
ZK171+380～ZK171+703.5, ZK171+711.5～ZK172+131, ZK172+193～ZK172+210, ZK172+710～ZK172+740
101.1
790
79869
SVb
超前小导管
ZK171+703.5～ZK171+711.5
103
8
824
SRJV
超前小导管
ZK172+131～ZK172+143
103
12
1236
SCJV
超前小导管
ZK172+143～ZK172+193
148.29
50
7414.5
SJV
超前小导管
ZK172+330～ZK172+405.8, ZK172+413.8～ZK172+710
96.57
372
35924.04
SIVb
超前锚杆
ZK172+405.8～ZK172+413.8
98.8
8
790.4
SRJIV
超前小导管
ZK172+740～ZK172+762
101.1
22
2224.2
XSVb
管棚+超前小导管
ZK172+762～ZK172+780
103
18
1854
XSVa
管棚+超前小导管
YK171+283～YK171+370, YK172+220～YK172+320
103.7
187
19391.9
SVc
管棚+超前小导管
YK171+370～YK171+696, YK171+704～YK171+990,
YK172+590～YK172+710
101.1
732
74005.2
SVb
超前小导管
YK171+696～YK171+704
103
8
824
SRJV
超前小导管
YK172+095～YK172+107
98.8
12
1185.6
SCJIV
超前小导管
YK172+045～YK172+095
142.08
50
7104
SJIV
超前小导管
YK171+990～YK172+045, YK172+107～YK172+220,
YK172+320～YK172+396, YK172+404～YK172+590
96.57
430
41525.1
SIVb
超前锚杆
YK172+396～YK172+404
98.8
8
790.4
SRJIV
超前小导管
YK172+710～YK172+752
103
42
4326
XSVa
超前小导管
YK172+752～YK172+775
106.13
23
2440.99
SPV
管棚+超前小导管
小计
103.7
384
39820.8
SVc
管棚+超前小导管
101.1
1522
153874.2
SVb
超前小导管
103
16
1648
SRJV
超前小导管
103
12
1236
SCJV
超前小导管
148.29
50
7414.5
SJV
超前小导管
142.08
50
7104
SJIV
超前小导管
96.57
802
77449.14
SIVb
超前锚杆
98.8
16
1580.8
SRJIV
超前小导管
101.1
22
2224.2
XSVb
管棚+超前小导管
98.8
12
1185.6
SCJIV
超前小导管
103
60
6180
XSVa
超前小导管
106.13
23
2440.99
SPV
管棚+超前小导管
合计

2969
302158.23

3.2 隧道主要超前支护工程量
隧道主要超前支护工程量见表3-2。
表3-2 隧道主要超前支护工程量
桩号
超前支护方式
材料规格
每延米支护工程数量( m/kg)
长度( m)
数量( m)
总重( kg)
注浆水泥( m³)
围岩级别
ZK171+303～ZK171+380, ZK172+210～ZK172+330
管棚+超前小导管
Φ42×4钢管
213.5
197
42059.5
157596.95
468.42
SVc
ZK171+380～ZK171+703.5, ZK171+711.5～ZK172+131, ZK172+193～ZK172+210, ZK172+710～ZK172+740
超前小导管
Φ42×4钢管
122.5
790
96775
362615.93
1208.7
SVb
ZK171+703.5～ZK171+711.5
超前小导管
Φ42×4钢管
70
8
560
2098.32
14.03
SRJV
ZK172+131～ZK172+143
超前小导管
Φ42×4钢管
57.75
12
693
2596.67
17.34
SCJV
ZK172+143～ZK172+193
超前小导管
Φ42×4钢管
78
50
3900
14613.3
97.67
SJV
ZK172+330～ZK172+405.8, ZK172+413.8～ZK172+710
超前锚杆
Φ22超前锚杆
344.19
372

128038.68

SIVb
ZK172+405.8～ZK172+413.8
超前小导管
Φ42×4钢管
57.75
8
462
1731.11
23.12
SRJIV
ZK172+740～ZK172+762
管棚+超前小导管
Φ42×4钢管
122.5
22
2695
10098.17
33.66
XSVb
ZK172+762～ZK172+780
管棚+超前小导管
Φ42×4钢管
122.5
18
2205
8262.14
36.72
XSVa
YK171+283～YK171+370, YK172+220～YK172+320
管棚+超前小导管
Φ42×4钢管
213.5
187
22907.5
85834.40
444.64
SVc
YK171+370～YK171+696, YK171+704～YK171+990,
YK172+590～YK172+710
超前小导管
Φ42×4钢管
122.5
732
89670
335993.49
1119.96
SVb
YK171+696～YK171+704
超前小导管
Φ42×4钢管
70
8
560
2098.32
14.03
SRJV
YK172+095～YK172+107
超前小导管
Φ42×4钢管
57.75
12
693
2596.67
17.34
SCJIV
YK172+045～YK172+095
超前小导管
Φ42×4钢管
78
50
3900
14613.3
97.67
SJIV
YK171+990～YK172+045, YK172+107～YK172+220,
YK172+320～YK172+396, YK172+404～YK172+590
超前锚杆
Φ22超前锚杆
344.19
430

148001.7

SIVb
YK172+396～YK172+404
超前小导管
Φ42×4钢管
57.75
8
462
1731.11
23.12
SRJIV
YK172+710～YK172+752
超前小导管
Φ42×4钢管
122.5
42
5145
19278.32
18.36
XSVa
YK172+752～YK172+775
管棚+超前小导管
Φ42×4钢管
122.5
23
2817.5
10557.17
35.19
SPV
小 计

管棚+超前小导管
Φ42×4钢管
213.5
384
81984
307194.05
913.06
SVc
超前小导管
Φ42×4钢管
122.5
1522
186445
698609.42
2328.66
SVb
超前小导管
Φ42×4钢管
70
16
1120
4196.64
14.03
SRJV
超前小导管
Φ42×4钢管
57.75
12
693
2596.67
17.34
SCJV
超前小导管
Φ42×4钢管
78
50
3900
14613.3
97.67
SJV
超前小导管
Φ42×4钢管
78
50
3900
14613.3
97.67
SJIV
超前锚杆
Φ22超前锚杆
344.19
802

276040.38

SIVb
超前小导管
Φ42×4钢管
57.75
16
924
3462.23
23.12
SRJIV
管棚+超前小导管
Φ42×4钢管
122.5
22
2695
10098.17
33.66
XSVb
超前小导管
Φ42×4钢管
57.75
12
693
2596.67
17.34
SCJIV
超前小导管
Φ42×4钢管
122.5
60
7350
27540.45
55.08
XSVa
管棚+超前小导管
Φ42×4钢管
122.5
23
2817.5
10557.17
35.19
SPV
合 计

2969
292522
1096078
3632.82

第四章 隧道开挖施工
4.1隧道总体施工方案
石窑村2号隧道为分离式隧道, 复合式衬砌设计, 按新奥法施工, 拟安排隧道队伍从进、 出口双向掘进。严格按照”管超前、 严注浆、 弱爆破、 短进尺、 强支护、 勤测量、 早封闭、 快衬砌”的原则组织施工。施工过程中采用超前预报系统进行超前地质勘探, 对不同围岩类别采用不同钻爆设计施工。总体实施掘进( 钻爆、 无轨运输出碴) 、 支护( 超前导管、 拌、 运、 锚、 喷) 、 衬砌( 拌、 运、 灌、 振捣) 三条机械化作业线。IV级围岩采用台阶分步法开挖施工, Ⅴ级围岩采用台阶法开挖, 超前支护采用液压钻孔台车及注浆机施作超前小导管预注浆, 初期支护采用锚杆钻孔机打注浆锚杆, 湿式混凝土喷射机喷射混凝土, 人工架立钢支撑, 出碴运输采用装载机装碴, 自卸式汽车完成无轨运输施工。衬砌混凝土采用混凝土自动计量拌和楼, 混凝土搅拌运输车, 混凝土输送泵, 大模板整体液压衬砌台车完成全断面衬砌一次成型。仰拱采用跳槽开挖, 施工时采用自制的仰拱作业防干扰平台, 减少出碴与仰拱的工序干扰, 洞内路面采用小型机具作业, 混凝土采用输送车运输、 泵送入模; 施工通风采用大功率通风机, 大口径软管, 压入式长大隧道供风技术; 施工用电采用洞口变电的方式; 施工用水采用现场打井供水方式; 施工用高压风采用空压机供风方式。路面混凝土和其它附属工程采用集中时间, 机械化流水作业, 一次施工成型。
4.2 洞身开挖施工工艺
本隧道ZK172+040-ZK172+220,ZK172+320-ZK172+720(580m),YK171+980-YK172+230,
YK172+310-YK172+600(540m)为IV级围岩, 开挖方法选择台阶法分步开挖, ZK171+295～ZK172+040, ZK172+220-ZK172+320,ZK172+720-ZK172+783段( 908m) , YK171+275～YK171+360,YK171+360-YK171+980, YK172+230-YK172+310, YK172+600-YK172+780段( 965m) 为Ⅴ级围岩开挖,开挖方法选择台阶法, Ⅴ级围岩紧急停车带施工采用CD(中隔壁法)法开挖, 台阶法分步开挖施工、 台阶法开挖施工、 紧急停车带开挖施工工艺流程见图4.2-1, 4.2-2, 4.2-3, 4.2-4。

图4.2-1台阶法开挖施工工艺流程图

图4.2-2 IV级围岩台阶法施工步骤示意图

图4.2-2 IV级围岩台阶法施工开挖示意图2

图4.2-3 V级围岩台阶法施工步骤示意图

图4.2-3 V级围岩台阶法施工开挖示意图2

图4.2-4紧急停车带开挖示意图
4.3洞身开挖施工流程
( 1) 测量放样
①测量前对测量仪器及各控制基准点进行复核检查, 满足施工规范要求后使用。
②开挖前测放上台阶开挖轮廓线, 开挖后测放拱架位置控制点。
③测放下台阶左、 右侧壁开挖轮廓线, 开挖后测放拱架位置控制点。
④开挖核心土测放仰拱开挖深度控制点。
⑤测量标示出隧道顶部的超前注浆小导管的位置及孔位布置和隧道轮廓线上超前小导管的位置。
( 2) 监控量测及超前地质预报
拱顶下沉及上台阶第一条水平收敛测线在上台阶开挖支护完成后及时布设, 拱腰部位第二条测线在侧壁开挖支护完成及核心土挖除后及时埋设。超前地质预报的浅孔钻探在作业循环完成后的合理时机及时进行, 深孔钻探参照设计图纸并结合现场地质情况合理布置。
( 3) 上台阶开挖
上台阶开挖以机械开挖辅以钻爆法, 采用底部中空聚能孔( 以超前地质探孔兼做) 配合大楔形掏槽, 炮孔以拱衬中心线对称布置, 周边采用预裂爆破或光面爆破控制开挖轮廓线, 尽量杜绝欠挖, 避免过大超挖, 局部欠挖辅以人工使用风镐修整找顶, 钻爆、 锚杆施工作业平台采用自制台架, 当上台阶开挖一定距离后, 改用上断面开挖专用台架进行施工。
上台阶爆破所产生的石渣, 前两循环直接采用挖掘机扒渣, 将石渣扒出上台阶, 在下台阶核心土部位修筑机械爬坡道, 以满足上台阶的施工材料与弃渣的清运。爬坡道的修筑避开左右侧壁开挖施工范围, 以后各施工循环产生的炮渣, 均采用挖掘机扒渣出上台阶, 再用装载机装车, 适宜于路基填筑的石料运至填方地段予以利用, 余料运至弃渣场。
上断面开挖过程中, 每一循环掌子面垂直平整严禁出现反坡, 在下台阶开挖前一个循环, 可将掌子面做成斜面, 以保证在下断面施工过程中掌子面稳定, 确保施工安全。掌子面倾斜度控制在仅使一榀拱架悬空, 最后一榀型钢拱架尽量落底支垫坚实, 若悬空过高不能支垫时, 左右侧各增设一组( 两根) 锁脚锚杆, 锚杆规格及施作方法同图纸锁脚锚杆设计。
当上台阶向前开挖延伸至8～10m后, 监控量测数据分析显示, 拱部围岩无变形异常时, 及可进行下台阶左( 右) 侧壁的开挖与支护。
上台阶开挖时, 配备一套专用作业台架, YT28风钻10～12台, 专业风钻工12人, 辅助人员10人; 专业爆破人员5人, 警戒人员2人。
爆破产生的石渣采用1台反铲扒渣找顶, 一台装载机配合装车, 8辆15T自卸载重汽车直接出渣。
( 4) 下台阶开挖
左右侧壁开挖分两部分进行, 首先进行上部分的开挖, 上部开挖底高程控制在拱架地板高程以上10cm, 拱架基础部位采用人工风镐修整至设计高程, 以保证拱架基底坚实不被爆破破坏。以下部分的开挖在完成核心土开挖后并入仰拱开挖一次完成。
左右侧壁开挖支护, 在上台阶开挖延伸8～10m后进行, 开挖采用爆破法, 开挖轮廓线布设光面爆破孔。爆破采用双掏槽设计, 顶部临空面采用水平钻孔向上V字形掏槽, 在拱下腰部以下采用楔形掏槽, 尽量增加临空面, 减小核心土与侧壁围岩对爆破的夹持影响。与核心土分界线上采用Φ32mm药卷, 装药结构与周边光爆孔相同, 以保持核心土的稳定性, 给上台阶开挖提供稳定的施工平台。
一侧开挖时采用一套专用自制作业平台, 配备YT28钻机6～8台, 专业风钻工8人, 辅助人员10人; 专业爆破人员3人, 警戒人员2人。
爆破产生的石渣采用1台反铲扒渣找顶, 一台装载机配合装车, 5辆15T自卸载重汽车直接出渣。
( 5) CD法开挖施工主要步骤:
①、 内侧上导坑开挖;
I、 施作内侧上导坑初期支护与侧导坑初期支护;
②、 内侧下导坑开挖;
II、 施作下导坑初期支护、 侧导坑初期支护、 仰拱初期支护, 尽快使得导坑初期支护闭合;
③、 外侧上导坑开挖;
III、 施作外侧上导坑初期支护;
④、 外侧下导坑开挖;
IV、 施作外侧下导坑初期支护、 仰拱初期支护, 尽快使得全断面初期支护闭合。
完成隧道开挖及初期支护后, 拆除中间临时支护( 拆除长度为一个二衬浇注区段) , 立即进行仰拱二次衬砌的浇注。根据监控量测结果确定边墙、 拱部二次模注砼的浇筑。浇注二衬时顶部预埋φ32钢管, 纵向间距5m。待二衬达到设计强度后对二衬与初衬间空隙进行注浆填充, 浆液采用与二衬等强的无收缩浆液, 注浆压力控制在0.2MPa。