忻州隧道下穿高速公路施工方案

1、1、 编制依据02、 工程简介02.1工程概况02.2地质特征12.3地震动参数23、 施工计划安排24、 总体施工思路25、 施工方案45.1大管棚超前支护施工35.2超前小导管施工75.3玻纤锚杆施工 95.4双侧壁导坑法施工105.5初期支护施工176、 监控量测176.1监测项目176.2监测测点布置176.3变形管理值及标准 196.4监控量测方案217、 交通管制方案227.1施工期间交通改道 227.2施工期间交通限速23&专项防护方案23忻州隧道下穿大运高速公路施工方案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

2、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DK2O4+580出口里程DK207+6

3、63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+00（:为3%。的上坡，DK206+00（至出口为6.16 %。 的上坡。隧道最大埋深约59m隧道洞身DK206+734.7DK206+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隧道里程DK206+808.76有一联通信号铁塔，位于中线右侧8.61m。fi F1隧逋外绿轮DK2061726.5图

4、1忻州隧道下穿大运高速公路平面示意图i(fl (808?!ru址Ben呵一15 D 忧一105ill. 2S42.877.8 -1 )K2116+726,5背6, 69轨直设计线DK20f+790”6图2忻州隧道下穿大运高速公路断面示意图考虑联通信号铁塔在大运高速公路对隧道影响范围内，本方案针对如何安全进行下穿大运高速公路及联通信号铁塔施工进行编制。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，至晰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

5、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w、v级湿陷系 数 3 s=0.017 0.080。2.3地震动参数根据中华人民共和国国家标准 GB18306-200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 本烈度忸度）。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。4、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

6、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+810DK206+82段预留长管棚工作室，工作室比正常隧道扩挖 1米，以保证 159mn大管棚施工作业空间。2、隧道里程DK206+710DK206+81段，拱部部150范围内，一次性打 入一环 159大管棚进行超前加强支护，大管棚长 100m t=9mm环向间距 40cm3、DK206+710DK206+81段拱部140范围内设置 42mmJ、导管超前支 护，小导管长6m,t=3.5mm,环向间距30

7、cm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 x 80cm （水平X竖向），每8m环，搭接长度4m5、隧道DK206+710DK206+81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。6、双侧壁导坑左、右上台阶钢拱架拱脚处用角钢和钢板制作大拱脚，增 大受力面积。7、 洞身开挖后拆除临时支护喷混凝土及钢架。一次拆除的长度控制在6m 以内。&仰拱开挖控制在23m仰拱距掌子面距离控制在20m以内；二衬一次 施作46m二衬距掌子面距离控制在 35米以内。5、施工方

8、案5.1大管棚超前支护施工（一）大管棚设计（1）设计参数： 导管规格：长度100m，外径159mm壁厚9mm套管200*6mm 管距：环向间距40cm; 外插角：外插角2； 注浆材料：M20水泥浆或水泥砂浆； 设置范围：拱部150范围；图3超前大管棚正面设计示意图图4超前大管棚构造示意图(2) 施作导向墙DK206+820DK206+81设置工作间，工作间长10m 扩挖1m 模筑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 尺寸为长乂厚(1.0mx 0.8m),护拱内埋设钢架支撑。导向墙要保证其基础 稳定性。 孔口管 200*6钢管作为管棚的导向管，它安设的平面位置、倾角、 外插角

9、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 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。 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。 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 为了便于安装钢管，钻头直径采用185mm 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。

10、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。 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。 钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。 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 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。 用高压风从孔底向孔口清理钻渣。 用经纬仪、全站仪等检测孔深、倾角、外插角。（6）安装管棚钢管 钢花管在专用的管床上加工好丝扣，导管四周钻设孔径1

11、0 16mn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。 棚管顶进导向跟管钻进法工艺，钢管分节，车公丝扣和母丝扣，管棚 丝扣连接成整体，在转头带动下，一次转进成型。 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 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。 注浆材料：注浆材料为 M20水泥浆或水泥砂浆。 采用注浆机将砂浆注入管棚钢管内，初压 0.51.0MPa,终压3MPa 持压15min后停止注浆。 注浆量应满足设计要求。（二）施工控制要点（1）

12、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2。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35人，管棚加工2人，钢管顶进6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2台、电动空压机2台、注浆机2台、ZJ-400高速制浆机1台、 混凝土拌合站一座、混凝土振动棒 4个、J3G-400A型

13、型材切割机1台、型 钢弯制机1台、BX1 400型交流弧焊机4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35,可根据实际情况调整；（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5。图5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20 mn以上。（2）成孔后，将小导管按设计要求插

14、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。（五）注浆异常现象处理(1) 串浆时及时堵塞串浆孔。(2) 泵压突然升高时，可能发生堵管，应停机检查。(3) 进浆量很大，压力长时间不升高，应重新调整砂浓度及配合比，缩 短胶凝时间。(六) 劳力、机具设备的配置超前小导管每环设计间距为40cm每工班钻孔及注浆施工人员不宜少于 10人，施工中应根据现场情况及时调整。 结合客运专线大断面隧道的特点， 每工班施工机具配置如下：KBY-50/70注浆泵1台、煤电钻10台、气焊机 2台、BX1-500电焊机1台。5.3玻纤锚杆施工

15、(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：FL30X 7,长12m(2) 玻纤锚杆间距：60cmx 80cm (水平X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：图6玻纤锚杆施工工艺流程图(1) 钻孔：首先在掌子面标记出钻孔位置，间距60cmK 80cm(水平X竖直)， 允许偏差100mm用钻机进行钻孔，不得有水作业，孔径 50mm钻孔深度 为12nrj允许偏差为士 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

16、，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0.51Mpa, 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7双侧壁导坑法施工工序断面图濒土曹好厨函 9面平序工工施法坑导壁侧双R图面I断纵工 坑 壁 侧双 图监 控1量1X11监 控开挖部,进尺同钢架间距开挖部,进尺同钢架间距量测1

17、11测喷射5cm砼封闭喷射5cm砼封闭加工制作管棚钢管清理掌子面,画开挖断面1施作超前支护，注浆加工 钢拱架、钢筋网施作洞身锚杆架立拱部、临 时钢架及横撑加工 钢拱架、钢筋网施作洞身锚杆架立拱部、临 时钢架及横撑施作锚喷支护，闭合成环施作锚喷支护，闭合成环开挖部,进 尺同钢架间距开挖部,进 尺同钢架间距图12双侧壁导坑法施工工艺流程图（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. 开挖部。C. 喷5cm厚混凝土封闭掌子面。D. 施作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125a钢架及125a临时钢架，并设锁脚锚管，安设125a横撑。为减

18、小沉降，部钢架采用角钢和钢板制作大拱脚，见图&（2）A.在滞后于部一段距离之后，开挖部。B. 导坑周边部分初喷4cm厚混凝土。C. 架立I25a钢架及I25a临时钢架，并设锁脚锚管。（3）A.利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护。B.开挖部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同。（4） 开挖部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同。（5）A.利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护。B. 开挖部。C. 架立I25a钢架及I25a临时钢架，复喷射混凝土至设计厚度。D. 喷5cm厚混凝土封闭掌子面。E. 导坑周边部分初喷4cm厚混凝土，架立拱部I25a钢架。（6）A.利用上一循

19、环架立的钢架施作隧道超前支护。B.开挖部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同。（7）A.开挖部。B.导坑底部初喷4cm厚混凝土，安设I25a钢架使钢架成环，复喷混凝 土至设计厚度。（9）逐段拆除靠近二次衬砌68m范围内两侧壁底钢架单元。（10） 灌注区部仰拱及隧底填充（仰拱与隧底填充分次施作）。（11）A.根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，拆除I25a临时钢架及临时横撑。B.利用衬砌模板台车一次性灌注X部衬砌(拱墙衬砌砼同时施作)5.5初期支护施工初期支护紧跟开挖面及时施作，以减少围岩暴露时间，抑制围岩变形，防 止围岩在短期内松弛剥落。钢架采用125a型钢，钢架间距0.6m,

20、临时支撑采用125a工字钢；锁脚 锚管为42钢管，长度4m,插入角为：2根15, 2根30;钢筋网为 8钢筋，尺寸20X 20cm;锚杆为全螺纹砂浆锚杆长度 3.5m，间距环向X纵 向(1.2mX Im); C25喷射混凝土，厚度0.35m。6、监控量测忻州隧道下穿大运高速公路段施工设计地表沉降控制标准为0.02m,监控量测在此段施工过程中尤为重要。6.1监测项目根据招标文件、设计资料以及现场实际情况，本标段在下穿大运高速公路 施工过程中需对场区内及周围环境进行日常的常规监测主要有：地表沉降、 隧道拱顶下沉及水平收敛等。各种观测数据相互印证，确保监测结果的可 靠性，合理确定施工参数提供依据，达

21、到反馈指导施工的目的。6.2监测测点布置(1) 监测测点布置原则为：观测点类型和数量的确定结合本工程性质、 地质条件、设计要求、施工特点等因素综合考虑，并能全面反映被监测对 象的工作状态。为验证设计数据而设的测点布置在设计中最不利位置和断面上，为结合施工而设计的测点，布置在相同工况下的最先施工部位，其目的是及时反馈 信息、指导施工。(2) 表面变形测点的位置既要考虑反映监测对象的变形特征，又要便于 应用仪器进行观测，还要有利于测点的保护。埋测点不能影响和妨碍结构 的正常受力，不能削弱结构的刚度和强度。在实施多项内容测试时，各类 测点的布置在时间和空间上应有机结合，力求使一个监测部位能同时反映

22、不同的物理变化量，找出内在的联系和变化规律。根据设计预先布置好各监测点，以便监测工作开始时，监测元件进入稳定的工作状态。如果测点 在施工过程中遭到破坏，应尽快在原来位置或尽量靠近原来位置补设测点， 保证该测点观测数据的连续性。（3）沿线路纵向布设9个观测断面（断面与高速公路平行），其中高速公 路中线两侧沿隧道方向各15米范围内3个断面为A类断面，其余6个断面 为B类断面（详见图13-1 ）。A类断面：隧道中心线两侧15米范围内每3m 布一点，15米之外每5米布一点，断面共计布点25个。B类断面：隧道中 线两侧50米内布点，间距5m，断面共计布点21个。用冲击钻在地表钻孔， 然后放入长20030

23、0mm直径2030mm的圆头钢筋，四周用水泥砂浆填实。 洞内水平收敛、拱顶下沉点布置在同一里程上（布置位置如下图所示）。施工到此范围内要增加观测频率。7*5m5*3m 5*3m7*5m 忙般紐戟耕占VIIXr- zMn.i.rir.i.u.nX、1 1TTrnwTTrmnn|r.大运敝帰1P ”. 5叫曲1rjJ.LTJJ.TJ.lThk 1 .11,-送*厂1 二图13 1忻州隧道下穿大运高速公路段监控量测断面平面示意图地表下沉值遂 道 中心一内轨顶面高程图13 2 A类断面地表下沉量测断面布置图10*5m,10*5m地表下沉值内轨顶面高程遂 道 中 心图13 3 B类断面地表下沉量测断面布

24、置图隧道中I心线1.I初期支护开挖轮廓线A -拱顶下沉测点、水平收敛测点一拱脚下沉测点图14洞内沉降、水平收敛量测布置图6.3变形管理值及标准表2洞内变形管理值开挖阶段极限值(mm)警戒值(mm)日变形速率(mm/d)超过警戒值的工程措施左上、右上台 阶1682.4(1) 加设超前小导管(2) 加设开挖面稳定锚杆(3) 增加外侧壁锚杆(4) 增加内侧壁锚杆加设仰拱(6)缩短循环进尺左下、右下台阶8102.4(1) 加设超前小导管(2) 加设开挖面稳定锚杆(3) 增加外侧壁锚杆仰拱闭合422.4加设仰拱锚杆地表沉降警戒值按下阶段通过的高速公路路面控制标准制定，以使试 验结果可直接用于下穿大运高速

25、公路的施工。为确保高速公路行车安全， 并制定合理沉降坡度，其路面沉降管监测理值。(2) 地表沉降监测管理值表3地表沉降监测管理值项目离隧道中心线距离(m)警戒值(mm)安全值(mm)极限值(mm)1-201.5122-1084103-5147184016820551471861084107201.5129日变形速率4.868(3) 变形速率(加速度)管理标准变形速率分为日变形速率(R)、日变形加速度(A)与月变形速率表4日变形速率管理标准项目变形加速度初支状态判断1A0趋于不稳定预期出现问题项目月变形速率初支状态10-1稳定初支整体稳定完成21-2趋于不稳定持续测量32-3潜变中考虑后续补强措

26、施44不稳定采取必要补强措施6.4监控量测方案(1) 地表沉降监测A. 基点埋设：基点应埋设在沉降影响范围以外的稳定区域， 并且应埋设在 视野开阔、通视条件较好的地方；基点数量根据需要埋设，基点要牢固可靠。B. 沉降测点埋设：混凝土桩埋设在冻结线以下 0.5米，直径2030mnm勺 圆头钢筋，四周用混凝土填实。C. 测量方法：观测方法采用精密水准测量方法。基点和附近水准点联测取得初始高程。观测时各项限差宜严格控制，每测点读数高差不宜超过0.3mm 对不在水准路线上的观测点，一个测站不宜超过3个，超过时应重读后视点读数，以作核对。首次观测应对测点进行连续两次观测，两次高程之差应小于士 1.0mm

27、,取平均值作为初始值。(2) 隧道拱顶沉降及水平收敛监测 测量仪器：收敛计或全站仪 Leica TCRA1201+、Leica反射片。 监测实施方法全站仪法：A.基点及测点埋设：基点埋设在受施工扰动的范围以外的结构物上。 测点 布设在管片上的设计位置，测点为长 10cm的角钢，用膨胀螺栓固定在初期 支护表面上，反射片(40X40mr)附在角钢上。观测点埋设如图10所示。收敛仪法：A. 收敛量测元件：如下图所示，挂钩用直径 6mm的圆钢做成等边三角形。B. 当收敛计在处于测试状态的时候，一定要使仪器的弹簧处于正常的受拉 变形状态之下，而不是在受压迫性或非正常受拉的状态之下，每次量测务 必读三次数，然后取平均值作为最后的数值。初期支护p,水平收敛测点图15隧道收敛测点示意图注意在每次量测之前，务必认真对所使用的收敛计进行检查， 查看每个构 件是否发生了松动或者变形，如发现仪器损坏，立即进行更换 ，