黄土浅埋段的开挖及支护专项施工方案.doc

Xxxx工程标段

黄土浅埋隧洞专项施工方案

Xxxxxx标段项目经理部
二0一一年二月

黄土浅埋段的开挖及支护施工方案
一、编制依据
输水干渠xxx隧洞平面、纵横剖面图
《水利水电工程施工通用安全技术规程》(DL/T5370-2007)
《水利水电工程施工质量检验与评定规程》(SL176—2007)
二、工程概况
xxx隧洞设计里程为干30+472.021～干31+921.245段，洞身全长1449.223米，地处区域牛耳子坪山，隧洞进口穿过湿陷性黄土的洞段长约30m、还有局部突泥、涌水、缓倾岩层、孤石夹层等不良地质。地表水前补给区，根据其物理力学性质及变形特性，分析其湿陷特征及规律，以及隧洞产生施工缺陷的原因，提出合理的工程处理方案，确保输水畅通。按照以往类似隧道的施工中处理不良地质的施工经验，确定对本隧道不良地质地段施工原则如下：采用管棚法．该工法包括回填和固结灌浆、管棚加固、控制爆破、喷锚和浇筑临时支护砼等工序。
通过对该隧洞地质描述、围岩分类及物理力学地质指标分析,得知该隧洞开挖将会遇到复杂地质条件,故在确定该隧洞开挖施工技术方案时提出了"长洞短打、弱爆破、短进尺、多循环、强支护"的施工技术原则,并在施工布置、施工程序和方法、支护及不良地质洞段处理等方面具体落实了这一施工技术原则,以确保工程施工质量要求和施工安全。
在施工不良地质地段时，加强地质预报；利用超前帷幕注浆方法对围岩进行超前预加固，采用钢架加强支护；采用超短台阶施工，按“预支护、短开挖、快封闭、强支护、勤量测、紧衬砌”的原则，开挖后及时支护，做到随挖随护；缩短循环进尺，采用无爆开挖或微差控制爆破技术，尽可能的减少队围岩的扰动；加强施工组织管理，严格施工工序，并组织好物资供应工作；采用信息化和动态化施工管理技术，加强施工量测，及时反馈信息，及时修正支护参数和施工方案，确保施工和洞身结构安全。
为了预防在黄土中开挖隧道的大变形和坍塌问题，采用台阶分布开挖法（又称环形开挖留核心土法），结合喷射砼及时封闭开挖面，用超前小导管支护、钢拱支撑、挂网、打锚杆等来加强土体强度及限制围岩应力重新分布，实施短开挖，快循环来减少对土体的扰动，是目前黄土隧道施工的较完整的方法。
三、施工方法及工艺要点
根据工地实际情况，设计并施打超前小导管。钢管真径为ф42 mm，长3.0m，间距为3根/m，外插角100-150，首尾搭接长度不少于1.5m。黄土地段不注浆。
上半断面人工用风镐及电铲掏槽。掏槽宽度约1m，纵向掏槽深度每次约0.8m。开挖顺序依照左图中的序号①-⑥进行，钢架的支护原则为随挖随护紧跟开挖进行。
开挖后立即射砼封闭断面。喷射4cm厚的C25砼，封闭开挖断面，以免孔隙水从断面处渗出，而使土体失稳。
架钢拱及挂网。钢拱规格为Ⅰ16，按设计断面计算用量。拱架之间的间距依每次开挖长度约为0.8m，每榀钢拱纵向用ф20钢筋前后交错连接，钢筋长度1.2m，环向间距1.0m。超前小导管尾端焊接于拱架腹板上部，以增强共同支护作用。ф8钢筋网格间距为20cm×20cm。全环拱架与围岩的直接接触点不得少于7处，不满足该要求的必须在空隙处楔入混凝土块楔紧。
喷射砼填充钢拱间空隙。拱架与开挖轮廓之间的所有间隙用20号砼喷射充填密实，先喷拱架与轮廓之间空隙，再喷拱架，然后再喷拱架之间，直至喷到规定的厚度。
按上述1－5的方式开挖5m左右后，开挖支撑掌子面的核心土支持部分。
在上半断面初期支护稳定的条件下，开始开挖下半断面：首先通过在上半断面的钢拱的拱脚打锁脚锚管，以防止拱架及围岩变形与下沉，两侧以等间距各打3对锚管。且锚管的位置宜选择在节点板下部，利于支撑受力。经过做试验，这样的锚管与黄土结合后，抗拨力需现场检验抗拔力，不得少于8t。
开挖出碴完成后立即喷射砼封闭围岩，然后架钢拱支撑和挂网，经分层喷射砼直到设计厚度。再铺设土工布防水板，做二次衬砌。
施工进度安排
在砂粘土层无渗水时，采用每循环0.8m进尺，每天可进行3个循环，月进度可达成洞70m以上。 在砂粘土层有渗水及砂层中无渗水时，采用每循环0.8m进尺，每天可正常进行2个循环，月进度可达成洞48m以上。
在砂层有中渗水时，严格控制每循环0.5m 进尺，每天3个循环，月进度可达成洞45m。
质量控制要点
严格控制小导管外插角度：超前小导管的支护范围即为小导管上部帷幕区域。由于前排钢架的存在，小导管钻入角度受限，仅能以外倾斜穿出，外插角越小，导管下部围岩越薄，越利于超欠挖的控制。开挖时要注意观察超前小导管下部的围岩是否松动，是否有脱落迹象，保证施工安全。
严格喷射砼工艺，按配合比拌制砼料，特别要严格控制外加剂掺量。新旧砼面要清洗至露出砼的本色，没有泥土或杂物。分层喷射，以保证喷射砼的质量。上下台阶接头处要注意先清除杂物和上台阶喷射施工的回弹料并凿出接头处的围岩，保证上下喷砼连续，保证施工厚度。
保证立拱质量。注意螺栓松紧程度和连接筋的焊接质量。型钢支架必须按照交底和现场大样用冷弯机进行加工，节段的切割角度必须控制好，要强调节点板的焊接质量，先在钢架和节点板中间部位用石笔打上记号线，焊接时上下对位，先点焊固定，在沿接头缝隙满焊至满足焊接要求，焊接要使用502及以上的高能焊条，焊接施工完成待焊缝冷却后敲除焊渣。另外，冷弯机进出料平台必须水平放置，保证弯曲加工出的钢架各节段在同一个平面内，不得翘起和扭曲。钢架拱部的“①”节段拱顶左右是全环受剪力最大的位置，因此特别规定：不得在拱顶左右1m范围内出现焊接接头。
确保钢筋网与围岩紧密相贴，按照设计要求，黄土浅埋断面钢筋网全断面满铺设置，钢筋网的施工参数为：环向（φ8）×纵向φ（6）=20cm×20cm，安装时相邻两片间的搭接长度不得少于20cm。钢筋网必须与左右钢架及纵向连接钢筋等构件连接牢固，否则喷射砼时会振动钢筋网，从而降低喷射砼质量。
保证核心土的大小和长度。黄土浅埋地段开挖方式采用超短台阶，上台阶预留核心土法进行，根据断面尺寸及试验性开挖情况，核心土的留置长度控制在2~3m，左右厚度3.5~4.5m，如此足以保证前方土层的稳定。
清除拱脚虚碴与杂物，通过打拱脚锚管或扩大拱脚认真加固拱脚，加强纵向联结等，使初期支护与围岩形成完整体系。本设计除拱部节段外，其他左右对称节段每段均设置锁脚锚管，每段左右两侧各一根，每根长4.0m。根据黄土土质特点和自然坍塌角确定锁脚锚管的施工角度以倾斜向下20~25°为宜。尾部应尽量平钢架外侧，每对锚管尾部利用Φ22钢筋头牢固焊接，Φ22钢筋与钢架翼板接触面满焊，使左右锚管与中间钢架牢固
连接，共同受力。
尽量单侧落底或双侧交错落底，避免上半断面两侧拱脚同时悬空；控制落底长度，视围岩情况采用1-3m，不大于6m。试探性开挖表明，在本隧道的黄土浅埋地段，单侧落底和双侧交错落底均可采用。前者在进度上更有保证。
减少上、下台阶施工的相互干扰，并及时封闭成环。超短台阶的设置导致上下台阶施工互相干扰较大，上台阶人工开挖环形区域进尺过慢，下台阶可采用机械配开挖配合人工修整一方面可减少超欠挖量，一方面对围岩扰动小，可保证施工安全。上下台阶完成40m后，隧底应及时施工，将钢架全环封闭，以提早产生“鸡蛋壳”效应，增强整体稳定，减少沉降。
找出每道工序的合理施工时间，各工序严格按标定时间进行控制，从而缩短循环作业时间，减少开挖面土体的暴露时间。开挖后裸露的土层暴露时间不应超6h，特别是有渗水迹象的地段更应缩短，开挖后首先喷砼封闭，初期支护紧跟，严格超前支护和锁脚锚管的施工质量。
及时监控量测围岩，观察拱顶，拱脚的收敛情况，据此调整初期支护参数。根据设计方案，浅埋黄土地段监控量测断面为10m一个，每个断面地表、拱顶、隧底各布置一个，断面开挖最宽处布置两条通长的测线。监控程序严格按照监控量测专项方案进行。
首先做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程，并妥善处理好陷穴、裂缝，以免地面积水浸蚀洞体周围，造成土体坍塌。
在含有地下水的黄土层施工时，洞内外排水沟应进行铺砌，必要时应配合井点降水等将地下水位降至隧道衬砌底部以下，以保施工顺利进行。
在干燥无水的黄土层中施工，应管理好施工用水，不使废水漫流。
如发现工作面有失稳现象，应及时用喷砼封闭，加设锚杆、缩小钢支撑间距等加强支护。
施工时要特别注意拱脚与墙脚处断面，如超挖过大，应用浆砌片石回填，如发现该处土体承载力不够，应立即加设锚杆或采取其它措施进行加固。
在开挖与灌筑仰拱前，为防止边墙向内位移，宜加设横梁顶紧。
喷射机所用的风压，一般以不超过0.4Mpa为宜。
若拱部位于砂性土层时，为防止喷砼层塌落，可用Ф4mm的密钢丝网紧贴开挖面作为固定初喷砼用。密网用两根φ8mm，长35cm的锚钉加以固定；也可用2根Ф22mm的环向钢筋将网压紧在开挖面上，以防喷砼时钢丝网脱落。
要加强超前地质预报、地质素描及掌子面的观察等前瞻性工作，为后期开挖及支护提供最基本的信息。
施工中如发现不安全因素时，应暂停开挖，加强临时支护，以便取适应性的工序安排。

四、质量保证措施
组织措施
提高全员质量意识。严格按照IS09001质量体系标准及程序，对施工现
场实施动态管理和严密监控，建成本项目全优工程。广泛深入地开展质量教育，提高各级领导和参战全体职工对创优质工程的思想认识，充分发挥每个职工的主动性和积极性，做好本职工作，促使施工工程质量的提高。
建立和健全质量管理体系。编制项目质量计划，建立经理部（指挥部）、队二级质量管理体系，充分发挥质量管理小组的职能作用，做到责任到人，定点定人定责，实行施工质量挂牌承包。
成立创优领导小组。经理部（指挥部）、队二级分别成立创优领导小组，经理、队长分别担任二级创优小组组长，经理部总工程师、队技术主管担任副组长，成员由施工、机械、安质、试验、物资等部门人员组成。定期和不定期深入现场指导施工，改善施工工艺，及时检查、发现并解决问题。
成立各级专门负责工程质量的部门。经理部设质检部，工程队设质检员，负责施工过程中的质量管理和检查，制定相关的创优规划和详细的创优措施，并成立相关的创优攻关小组。
加强技术学习和质量培训工作。经理部要有计划、有系统的组织参战的全体员工学习高速公路有关的技术标准、规定、规程、规则和细则，并进行技术考核及教育培训，全面掌握本岗位的操作规程和质量标准的内容、实施步骤，确保工程质量。
加强技术管理，强化工序质量意识。对各施工工序进行详细技术交底和严格的质量控制，对工序标准的情况做出记录，确保各工序的质量。同时要推广施工新技术，开展技术攻关。
技术措施
开工前进行定位复测，并埋设必要的护桩，设置水准基点（BM点）。施
工期间定期进行中线及水平测量，确保中线及各部位标高准确无误。
施工前对所要施工项目进行详细的书面技术交底
五、安全保证措施
落实安全生产责任制
全员负责，三级管理由班组长负责。
完善各项安全生产管理制度，针对各工序及各工种的特点制定相关的安全管理制度，并由各级安全组织检查落实。
建立安全生产责任制，落实各级管理人员和操作人员的安全职责，做到纵向到底，横向到边，各自做好本岗位的安全工作。
严格执行逐级安全技术交底制度，施工前由安治部组织有关人员进行详细的安全技术交底。项目施工队对施工班组及具体操作人员进行安全技术交底。各级专职安全员对安全措施的执行情况进行检查、督促并作好记录。
加强施工现场安全教育
针对工程特点，定期进行安全生产教育，重点对专职安全员、安全监督岗岗员、班组长及从事特种作业的爆破工、电工、焊接工、机械工、机动车辆驾驶员进行培训和考核。
未经安全教育的管理人员及施工人员不准上岗。未进行三级教育的新工人不准上岗。变换工种或参加采用新工艺、新工法、新设备及技术难度较大的工序的工人必须经过技术培训，并经考试合格者才准上岗。
特殊工种的安全教育和考核，严格按照《特种作业人员安全技术考核管理规则》执行。经过培训考核合格，获取操作证方能持证上岗。对已取得上岗证者，要进行登记存档规范管理。对上岗证要按期复审，并要设专人管理。
通过安全教育，增强职工安全意识，树立“安全第一，预防为主”的思想，提高职工遵守施工安全纪律的自觉性，认真执行安全操作规程，做到：不违章指挥、不违章操作、不伤害自己、不伤害他人，不被他人伤害，确保自身和他人安全，提高职工整体安全防护意识和自我防护能力。
认真执行安全检查制度
项目经理部要保证检查制度的落实，规定定期检查日期、参加检查的人员。作业班组实行每班班前、班中、班后三检制，不定期检查视工程进展情况而定，如：施工准备前、施工危险性大、采用新工艺、季节性变化、节假日前后等时要进行检查，并要有领导值班。对检查中发现的安全隐患，要建立登记、整改制度，按照“三不放过”的原则制定整改措施。在隐患没有消除前，必须采取可靠的防护措施。如有危及人身安全的险情，必须立即停工，处理合格后方可施工。
附：安全保证体系框图（图二）
六、环境保护措施
环境保护法规的学习教育
由项目经理负责对项目经理部的领导层、管理层和作业队负责人进行环境保护法规的学习教育。主要学习由国家颁布的“环境保护法”、“水土保持法”、“水污染防治法”、“大气污染防治法”、“野生动物保护法”、“矿产资源法”等。
组织管理
实行由项目经理部负责领导、部室分工管理、监督指导，作业队具体实施的环境管理体制。
建立从项目经理、副经理、总工程师到各专业人员环境保护责任制度，分工负责。
环境保护实施计划
实行环境保护计划制度。环境保护计划包括工程区段或工点施工的生态保护、生产作业或生活区的控制污染的标准、办法、实施的时间及其它有关要求。
环境保护计划作为施工计划的组成部分，随同施工计划同时编制，同时下达和实施。在检查施工计划的同时检查环保计划完成情况，解决存在的问题。
生态环境保护
基本要求：严格执行国家和地方生态环境保护法规。按设计要求对水源保护地、森林、和野生动物及其栖息地有意识地保护，将不利影响降到最低限度。
水资源、自然水流形态的保护。
坚决执行“中华人民共和国水污染防治法”，防止水污染。
水土保持
坚决执行“中华人民共和国水土保持法”，做好施工的水土保持。
认真执行当地区域水土保持规划。
附：环境保证体系框图
图一 质量保证体系框图
质量保证体系

经济保证
施工控制保证
技术保证
组织保证
思想保证措施

提高质量思想意识
经理部QC小组及甲方质检机构
组织学习
分项工程优良率
经济责任制

施工控制
加强施工现场试验控制充分利用现代化仪器和设备
施工进行自检、互检、交接检
严格按施工工序和技术标准施工
接受甲方人员检查各分项工程应由工程师见证

审核图纸
推广新技术、新工艺
技术交底
测量定位
掌握规范、验标

全员QC教育

执行质量保险抵押
优质优酬、优奖劣罚

质量第一
为用户服务
下道工序是用户
队QC小组

技术岗位责任制
质量责任制

工程QC小组

工程回访
提高施工能力
经济兑现

改进工作质量
队QC小组

质量评定

反馈
提高工程质量

图二 安全保证体系框图
项目经理

安全保障小组

安全生产检查手段
群众活动
职工安全教育
安全管理手段

百日安全
无事故活动
安全生产检查制度
五 同 时
上岗安全教育

安全技术措施
重点部位安全验收制
1. 火工品使用
2. 爆破施工
3. 地表及隧道沉降观测

班长安全讲话
每周安全活动
特殊工程的
安全合格证

安全生产
“三检制”
新项目重点
安全教育

各项安全管理制度

安全日
累计挂牌
“四不放过”的分级事故调查、处理制

安全生产群管网

单位工程
安全负责制
各级人员安全生产岗位责任制

安全奖惩兑现制

总目标：安全生产无事故

图三 环境保护体系框图
环境保护体系
组织保证
工作保证
制度保证
成立由项目经理为组长的环境保护领导小组，落实责任制，并接受业主及地方政府有关部门的监督指导。
环境卫生保证措施
收尾清场保证措施
防噪音污染保证措施。
水土保持保证措施
污水排放处理措施
弃碴存放处理措施
国家及当地政府有关环保的法律、法规、规程、标准。

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