禾洛山隧道出口车站段施工方案

禾洛山隧道出口车站段施工方案一、工程概况（一）地形地貌禾洛山隧道出口位于大理上关镇大把关村，邓川至华坪公路右侧。隧址地处剥蚀构造中山地貌，属金沙江和澜沧江水系分水岭部位，高程2100～2397.3m。地形起伏大，洞身横向冲沟发育，自然横坡15～35°，局部较为平缓。洞身地带植被发育，高程2200m以上以松树林为主，以下以荒草、灌木为主；洞口坡面植被不发育，多被垦为旱地，荒山上有少量杂草及灌木生长。（二）设计概况1、工程地质洞口缓坡和低洼地带分布第四系全新统松散土层，下伏基岩为二叠系玄武岩夹凝灰岩。隧道车站段DK61+384～DK60+240为Ⅴ级围岩，岩体节理裂隙发育，完整性较差，处于全风化带及强风化带（W4～W3），且具中-强膨胀性，属Ⅲ级硬土和Ⅳ级软石；DK61+240～DK60+921为Ⅲ级围岩，岩体节理不发育，完整性较好，处于弱风化带（W2），岩质坚硬，属Ⅴ级次坚石。2、水文和气象地表水主要汇集于洞顶正上方一小型冲沟内，坡面流水量不大，季节性强（5～8月份）。地下水主要附存于第四系松散土层的孔隙水，二叠系玄武岩夹凝灰岩中的为基岩裂隙水。预测隧道最大涌水量40000m3/d。隧址区5～8月份为雨季，四季温差小,最高温度29℃。3、支护参数里程围岩级别初期支护C20喷砼Φ8钢筋网系统锚杆格钢架栅超前支护DK61+384～DK60+240Ⅴ级30cm@20×20cmΦ42钢管L=4.0mHW200型钢Φ89管棚L=30mΦ42管棚L=4.0mDK61+240～DK60+921Ⅲ级8cm@20×20cmΦ22砂浆锚杆和Φ25中空锚杆,L=2.5mBHW750钢带_________里程围岩级别临时支护二次衬砌仰拱C20喷砼系统锚杆格钢架栅超前支护DK61+384～DK60+240Ⅴ级30cmΦ22砂浆锚杆,L=2.5m18号工字钢Φ42管棚L=4.0m80cm80cmDK61+240～DK60+921Ⅲ级8cm________________________60cm60cm二、工程特点及难点（一）工程特点1、三线大跨、浅埋、偏压DK61+384～DK60+921段463m为车站隧道；其中最大开挖宽度20.68m，高度13.05m，高跨比1.58，属典型的扁平结构；洞口处于一小型冲沟旁，既有乡村机耕道路下方；洞口段埋深仅3～10m，覆盖层多为原先修建机耕道时的弃土；洞口右侧山体陡峭左侧平缓，右侧土体对左侧形成明显偏压。（见图1和图2所示）。2、地质条件差车站三线段位于堆积体（块石土）和Ⅴ级风化破碎玄武岩夹凝灰岩带中，且地下水丰富，极易坍塌。3、施工工艺复杂双侧壁导坑法先过渡到预留核心土开挖，再转化到台阶法，开挖出碴与进料的关系，开挖与衬砌的协调关系，各工序间的组织协调等等，施工干扰大。4、科技含量高在破碎的软弱围岩中修建大跨、偏压、浅埋的三线车站隧道，如何提高围岩的自支护能力，以确保开挖及后续作业的安全是最重要的。根据国内外的施工经验，提高围岩自支护能力的基本方法是控制围岩的松弛、坍塌。其原则是：稳定掌子面、及时闭合和加固地层。隧道施工过程中的地质条件是不断变化的；其力学状态也是不断变化的，因此，施工过程就不可能是一成不变的。我们在施工过程中采用的各种施工方法和技术都是为了适应这种”状态“变化的。因此，隧道施工的各种决策都是要在施工阶段的地质技术、施工阶段的量测技术和施工阶段的质量控制技术的基础上进行管理。根据暴露出来的围岩状态采取对策，实行“动态施工”。（二）工程难点1、如何利用超前地质预报和量测技术，在软弱围岩中进行大跨隧道施工是第一难点。2、施工过程中如何保证安全、质量和进度。3、各工序间如何合理安排，减少干扰。4、出口位于冲沟边，紧接青花坪三线大桥大理端桥台，施工场地狭窄。三、施工准备（一）临时设施1、施工便道自邓川至华坪公路新修便道3.8km到洞口，路基宽4.0m，采用30cm厚片石基层；路面宽3.5m，采用15cm厚的泥结石路面。便道两侧修建排水沟，沟宽30cm，深20cm，在水量较大处埋设管涵排水。2、供电及电力线路施工用电以甲方供电为主，备用发电机为辅。即甲方架设贯通线到洞口，设800KVA变压器2台，自备250Kw发电机1台作为备用电源。洞外低压供电线路采用三相五线制架空线，隧道内采用电缆线供电。3、施工供水及管路布置利用青花坪三线大桥底下河流的长年流水。在河流上游修筑拦水坝，铺设Φ80mm管路抽水至山顶150m3高山水池供水，确保生产用水需要。4、施工供风（高压风）在洞口建高压风站一座，安装5台20m3/min电动空压机，并配备2台12m3/min内燃空压机备用，供应隧道施工用风。5、施工临时通信各级生产指挥及调度人员发给手持式无线对讲机，进行内部通信联络。隧道作业面至工地值班室、配电室、空压机房、仓库、水泵房等安装磁石电话进行通信联络。6、施工通风和防尘风机采用88-1(110Kw×2)型轴流风机，风管采用Φ120cmPVC软质通风管，在洞门外不小于20m处沿隧道一侧高架，集中串联方式连接，压入式通风。防尘：采用湿式钻岩机打眼，同时利用自制水幕降尘器洒水降尘。7、洞内三管两线布置洞内采用Φ120cmPVC软质通风管悬挂边墙一侧，进行压入式通风。隧道动力线和照明线安装在另一侧的边墙顶部边缘上，供电线路采用三相四线制，动力线在上，照明线在下。照明线距填充面距离不小于2.0m，成洞地段采用明线架设成固定电路，线材为绝缘良好的橡皮线。成洞地段,采用40w日光灯照明，日光灯间距20m，特殊地段采用高压碘灯，台车衬砌及未成洞地段采用36v低压碘灯。高压水管和高压风管安装在风管同侧临时水沟上方。隧道底部设置施工道路，顺纵坡设置排水沟，用抽水机抽排水。每隔100m开挖1.0×1.0×1.0的集水坑，通过水泵逐级向外抽水。同时做好道路横向排水坡，确保道路平顺、不积水。8、砼搅拌站及集料场、预制场为保证隧道衬砌、支护砼工程质量，严格砼工程计量及砼拌合操作标准化，根据施工形象进度经计算拟在距离洞口15m的左侧用型钢搭设平台，安装自动计量50m3/h搅拌机和75m3/h搅拌机各1台，供应喷射混凝土和二次衬砌混凝土。本搅拌站由项目队砼班负责日常保养、维修。计量电子秤每半月进行一次校验。在该搅拌站进料口的后端为集料场。集料场地面全部硬化。9、钢筋加工场布置8×15m钢筋加工场，内设电焊机、弯曲机、切割机等钢筋加工设备。10、生产、生活用房生产及生活用房均为自建。在隧道洞口右侧山坡上建立空压机房、供电房、值班室、库房等生产用房，在隧道驻地建生活用房及库房，采用活动板房或砖结构。11、弃碴场弃碴为洞口左侧1km，面积60亩，可容纳30万方弃碴。弃碴时由高向低处倾弃并配一台推土机逐层碾平压实，按设计边坡填筑，同时做好文明施工及环境保护工作。（二）劳动力组织施工作业原则上实行三班制，部分作业班组实行弹性作业时间，按施工工序进行循环作业。作业班组分为掘进班、喷锚班、砼衬砌班、防水班、运输班、电工组、机修组等，实行施工作业工序责任承包制。各班组劳动力组合详见下表：劳动力组合计划表序号班组名称作业内容每班人数日总人数1掘进班负责上台开挖下台修边14522喷锚班喷锚、挂网、钢架安装10303砼衬砌班砼衬砌作业8244防水层班防水层铺设作业5155仰拱开挖班配合开挖修边8166木工班立拆模型397钢筋班钢筋加工作业398砼搅拌班砼生产8249运输组出碴、砼运输、充电51510电工组负责全部供电2611机修组机具设备维修2612辅助作业班风、水管道架设、检修51513合计221（三）材料准备地材：从风浪清和碧花园石材场进料。主材：钢材和管材从昆钢进货，水泥采用红山岩牌。（四）机械配套施工设备配套表项目设备名称技术能力及规格单位数量一凿岩设备1凿岩台架自制台22风动凿岩机YT-28台303挖掘机CP400（2.2m3）台14电动压缩机4L-40/8（20m3）台55内燃压缩机VY12/7（10m3）台26风镐G10台5三混凝土设备1混凝土搅拌站HZS25（50m3/h）座12混凝土输送泵HB60D台13三线模板台车长度8m台14混凝土喷射机TK-961台45装载机ZL50辆1四钢筋及钢材加工设备1钢筋切断机GJ40台12钢筋弯曲机GW40台13钢筋调直机GT4-10台14交流电焊机BX-300台85等离子切割机DQ60台16液压锻钎机YDD1台17普通车床C620B1台1五电力及其他设备1柴油发电机150KW台12变压器630KVA台13低压开关柜2000A台24轴流通风机125BT-2F100（110Kw×2）台15双液注浆泵KBY50/70台16水幕降尘器自制套17多功能台架自制整体式台18多级泵Q5PS台29潜水泵IS100/65/50台10四、施工方案三线大跨隧道结构形状扁平，又位于“堆积土”中，开挖后应力重新分布，造成底脚处应力集中过大，拱顶不稳定及较大的松弛地压等。根据以往的隧道施工经验和设计要求，采用双侧壁导坑法施工；在围岩条件允许的情况下，为加快施工速度，考虑单侧导坑长距离超前施工。两种施工方案具体如下所述：（一）洞口段施工1、洞口段加固洞口测量放线后，按原地形坡面刷仰坡，清除坡面危石及浮土，采用锚、网、喷支护加固仰坡。翼墙后背以外5米范围内采用Φ75钢花管桩注浆加固。加固目的：①固结坡面，使其稳定。②起防排水作用。加固参数：①采用Φ42钢管，L=6.0m注浆加固软弱地带，梅花型布置。②坡面铺钢筋网，Φ8钢筋，网孔15cm×15cm。③喷C20混凝土，厚10cm。④翼墙后背钢花管左侧长8m，右侧长10m，注1：1水泥浆，注浆压力0.8Mpa。2、进洞施工①边坡和翼墙加固后，拱部150°范围内施工C20混凝土套拱，长度1m，厚度1m，并预埋Φ120导向钢管。②大管棚钻孔，安装Φ89钢管后注浆，注浆压力1.0～2.0Mpa。③进行右导上部开挖。（二）施工方案一1、Ⅴ级围岩三线段双侧壁导坑法（DK61+384～DK61+240）（1）施工顺序（见图3）①右导超前，先施作超前小导管并注浆，开挖导洞上部1、2部，架立型钢格栅并锚管网喷混凝土（Ⅲ）；在2部底设一道I18工字钢临时仰拱；②开挖右导下部4部，架立型钢格栅并锚管网喷混凝土（Ⅴ）；③开挖右导下部6部，安设仰拱格栅并灌注仰拱混凝土（Ⅶ），使6部及时封闭成环；④待右导开挖15m后，进行右导上部8、9部同1、2部，右导11、13部同左导4、6部。⑤左导开挖15m后，开挖中洞15部，架立型钢格栅、锚网喷混凝土（ⅩⅥ）；⑥开挖中层17；⑦开挖中间仰拱18；⑧安设中间仰拱格栅，并灌注中间仰拱（ⅩⅨ）；⑨根据监控量测结果，待初期支护变形基本收敛后，整体浇注拱墙二次衬砌。（2）主要施工支护①拱部小导管注浆：Φ42小导管，L=4.0m、纵向间距2m/排、环向间距0.4m，注水泥浆。②初期支护型钢钢架：HW200型钢，节点板采用厚度б=16mm的钢板，Φ20螺栓联结，钢架间距0.5m/榀。③临时支护型钢钢架：18b工字钢，节点板采用厚度б=10mm的钢板，Φ20螺栓联结，钢架间距0.5m/榀。④系统锚杆：Φ42小导管，L=4.0m、纵向间距1m、环向间距0.8m，注水泥浆。⑤锁脚锚杆：Φ42钢花管，每拱脚2根，L=4.0m，注浆加固。⑥喷射混凝土：C20喷射混凝土。（3）各工序施工方法①导洞上部开挖导洞上部采用微台阶法施工。其中1部与2部间距2m，并于2部底设一道I18工字钢横撑（间距1m），使初期支护结构封闭成环。左右导上部开挖面错开15～20m。导洞上部每循环开挖0.5m后，立即施工初期支护。导洞上部采用人工风镐开挖，人力车运碴。②导洞下部开挖导洞下部采用微台阶法施工。4部超前6部1m，6部随开挖随使初期支护结构封闭成环。导洞下部每循环开挖0.5m后，立即施工初期支护。导洞下部开挖6m后，及时浇注仰拱钢筋混凝土使支护封闭。导洞下部开挖机械选用挖掘机，装载机装碴，自卸车运碴。③拱部开挖拱部采用人工风镐开挖，每次开挖0.5m/循环，并于拱中部及时架立竖向支撑。拱部开挖高度2.5m，以利于人员操作，又能保证安全。拱部开挖与导洞下部开挖距离20～30m，以减少对右导初期支护的扰动。④衬砌方法采用长度8m的三线模板台车，自动计量混凝土拌合站拌制混凝土，混凝土运输车运输混凝土，台车门架净空满足ZL-50装载机通行。2、Ⅲ级围岩三线段留核心土法（DK61+240～DK60+959）Ⅲ级围岩281m采用留核心土法施工。具体如下所述：（1）施工顺序（见图4）①先开挖上部1部，初喷混凝土后挂BW270钢带，打锚杆，挂钢筋网再复喷混凝土（Ⅱ）；②待上部开挖5～8m后，开挖右下部3部，施作初期支护（Ⅳ）；③开挖左下部5部，施作初期支护（Ⅵ）；④待下部开挖5～8m后，开挖7部；⑤待7部开挖5～8m后，开挖8部；⑥待8部开挖5～8m后，开挖9部5～8m，灌注仰拱混凝土（Ⅹ）；⑦根据监控量测结果，待初期支护变形基本收敛后，整体浇注拱墙二次衬砌（Ⅺ）。（2）主要施工支护①钢带：BHW270钢带。②系统锚杆：WTD25锚杆，1m×1m布置。③喷射混凝土：C20喷射混凝土。（3）衬砌方法采用长度8m的三线模板台车，自动计量混凝土拌合站拌制混凝土，混凝土运输车运输混凝土，台车门架净空满足ZL-50装载机通行。3、施工进度指标洞身各类围岩施工进度如下：Ⅴ级围岩三线段双侧壁导坑法右导：月开挖进尺60m；Ⅴ级围岩三线段双侧壁导坑法左导：月开挖进尺40m；Ⅴ级围岩三线段双侧壁导坑法中部：月开挖进尺30m；Ⅲ级围岩三线段留核心土：月开挖进尺80m；二次衬砌：月衬砌30m。4、施工注意事项（1）施工测量必须确保左右导同一里程钢架在同一断面，避免钢架扭曲，影响构件的受力性能；（2）预留节点板要用包装袋保护好，以免损坏螺栓孔；两节点板联结螺栓必须安好上紧，拱脚处必须清理干净后方可喷浆。（3）为确保钢架稳定，每节拱脚必须打略向下倾斜的锁脚锚杆3m/2根，注浆加固。（4）焊接时焊缝必须达到20d，通焊。（5）I18工字钢临时横撑焊接牢固，纵向用φ22钢筋焊接成整体。（6）左右导仰拱随挖随成环封闭。（三）施工方案二依据《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002/J163-2002）中5.0.7节第2条之规定“侧壁导坑领先长度应根据现场具体情况确定，一般情况下宜为30~50m”，本隧道在完成洞口段30m大管棚段后，如果地质条件允许，围岩收敛稳定且数值偏小，可考虑导坑领先长度适当加大，通过量测数据及时调整各工序，以确保施工安全。1、单侧长距离超前双侧壁导坑法（DK61+384～DK61+240）（1）施工顺序（参见图2）①右导超前，先施作超前小导管并注浆，开挖导洞上部1、2部，架立型钢格栅并锚管网喷混凝土（Ⅲ）；在2部底设一道I18工字钢临时仰拱；②开挖右导下部4部，架立型钢格栅并锚管网喷混凝土（Ⅴ）；③开挖右导下部6部，安设仰拱格栅并灌注仰拱混凝土（Ⅶ），使6部及时封闭成环；④待右导开挖50m后，开始开挖右导，右导开挖方法与左导相同。⑤左右导平行作业。右导领先长度根据现场量测结果确定⑥左导开挖15m后，开挖中间拱部，架立型钢格栅、锚管网喷混凝土；⑦逐层开挖至仰拱；⑧安设中间仰拱格栅，并灌注中间仰拱。⑨根据监控量测结果，待初期支护变形基本收敛后，整体浇注拱墙二次衬砌。（2）主要施工支护与“双侧壁导坑法施工方案”中相同，若围岩变差量测数据有突变，则立即停止右洞开挖，加密横撑数量（横撑采用I18工字钢），同时缩短左右导开挖面的距离在50m范围之内。（3）各工序的施工方法与“双侧壁导坑法施工”中相同。2、Ⅲ级围岩三线段单侧导坑法（DK61+240～DK60+959）Ⅲ级围岩三线段281m采用单侧导坑通过。具体如下所述：（1）施工工序①右导坑采用全断面开挖；②导坑右侧壁进行初期支护。在初喷混凝土后挂BW270钢带，打锚杆，挂钢筋网再复喷混凝土；③导坑左侧壁进行临时支护。在初喷混凝土后打锚杆，挂钢筋网再复喷混凝土；④其他部分按台阶法扩挖至三线全断面。主要施工支护①钢带：BHW270钢带。②系统锚杆：WTD25锚杆，1m×1m布置。③喷射混凝土：喷射C20混凝土。④临时支护：砂浆锚杆，钢筋网，喷射C20混凝土。3、施工进度指标洞身各类围岩施工进度如下：Ⅴ级围岩三线段双侧壁导坑法右导：月开挖进尺60m；Ⅲ级围岩三线段右导超前：月开挖进尺150m；Ⅴ级围岩三线段双侧壁导坑法左导：月开挖进尺30m；Ⅲ级围岩三线段扩挖：月开挖进尺40m；二次衬砌：月衬砌30m。4、施工注意事项（1）量测数据是决定导洞领先长度的主要依据，要及时分析处理量测数据，并将结果反馈到施工过程中。（2）监控量测工作紧跟开挖、支护作业，并根据现场情况及时调整施工工序。（3）右导净空尺寸要满足单线正线台车通过。（见图5）（4）与“双侧壁导坑法施工”中相同。五、监控量测设计（一）监控量测目的1、提供监控设计的依据和信息（1）掌握围岩力学形态的变化和规律；（2）掌握支护的工作状态。2、指导施工、预报险情（1）作出工程预报，确立施工对策；（2）监视险情，安全施工。3、校核工程理论，完善工程类比方法（1）为理论解析、数值分析提供计算数据与对比指标；（2）为工程类比提供参考指标；（3）为地下工程设计和施工积累经验资料。（二）监控量测项目的选择、仪器配备及人员组织1、根据设计要求，禾洛山隧道出口大跨段进行如下量测项目序号量测项目测试方法和仪器测试精度备注1洞内、外观察现场观察、地质罗盘2拱顶下沉收敛仪0.1mm进行水平收敛量测3地表下沉水准测量的方法、水准仪、钢尺1m4净空收敛水准测量的方法、水准仪、塔尺1m2、为了加强隧道量测工作，我项目经理部特组建了以项目副总工程师为组长的量测小组。量测人员见隧道量测小组人员见下表。隧道量测小组人员表序号姓名职务备注1杨平组长副总工程师2杨东副组长3陈春副组长主持日常工作4陈雪峰组员5黎文明组员6王昌涛组员7刘海燕组员8王乐组员（三）量测的位置、间距及频率1、洞内、外观察洞内外观察分析为开挖面观察和已施工地段观察两部分。开挖面观察在每次开挖后进行。观察中发现围岩恶化时，应立即采取相应处理措施；观察后立即绘制开挖工作面地质素描图、填写开挖工作面地质状态记录表和施工阶段围岩级别判定卡。对已施工地段的观察每天至少一次，主要观察喷射混凝土、锚杆和钢架等的工作状态。2、地表下沉Ⅴ级围岩段，纵向每隔5m布置一量测断面；Ⅲ级围岩段，纵向每隔10m布置一量测断面。测点采用混凝土包铁芯桩，埋设牢固可靠。地表下沉量测在每次爆破后12h内取得初读数。当位移速度≥5mm/d时，量测频率为2次/d；当位移速度＜5mm/d时，量测频率为1次/d。3、净空收敛和拱顶下沉净空收敛、拱顶下沉和地表下沉的测点设置在同一断面，其量测断面间距及测点数量根据围岩级别、隧道埋深、开挖方法等情况按下表进行。净空收敛、拱顶下沉量测在每次开挖爆破后12h内取得初读数，测点埋设应牢固可靠、易于识别，并注意保护，严防爆破损坏。量测断面间距及断面测点数量围岩级别断面间距每断面测点数量备注净空收敛拱顶下沉Ⅴ5m2条基线1点Ⅲ10m2条基线1点净空变化和拱顶下沉的量测频率根据位移速度和量测断面距开挖面距离，分别从下列表格中选择，且取量测频率较高的作为实施的量测频率。净空变化与拱顶下沉量测频率（距开挖面距离）量测断面距开挖面距离（m）量测频率＜1B2次/d（1～2）B1次/d（2～5）B1次/（2～3）d＞5B1次