乌鞘岭隧道病害处理施工方案(常用版)

乌鞘岭隧道病害处理施工方案（常用版）(可以直接使用，可编辑完整版资料，欢迎下载）

目录乌鞘岭隧道病害处理施工方案（常用版）(可以直接使用，可编辑完整版资料，欢迎下载）TOC\o"1-1"\h\z\u\t"标题2,2,标题3,3"一、编制依据 1二、工程概况 1三、现场存在问题 1四、隧道病害统计表 4五、隧道渗漏水病害处理措施 4六、病害处理施工时间及施工工期 6七、病害处理组织机构 6八、病害处理资源配置计划 7九、病害处理技术要求 8十、病害处理安全要求 9乌鞘岭隧道（上行线）一局管段病害处理施工方案一、编制依据1、兰州铁路局工程管理所工管工函〔2021〕238号和工管工函〔2021〕256号会议纪要；2、中铁第一勘察设计院集团编制的“既有铁路兰新线兰州西至武威南乌鞘岭隧道防渗漏补强方案”；3、既有线施工相关规范及要求4、2021年11月现场调查情况及2012年12月28日病害统计表二、工程概况乌鞘岭隧道位于兰新铁路兰州至武威南段打柴沟车站和龙沟车站之间，隧道全长20050m，设计为两座单线隧道。隧道纵坡除出口段350m为10.9‰的下坡外，余均为11‰的下坡。我公司承担右线出口隧道K173+028～179+437和左、右线隧道出口段洞外的路基施工任务，其中隧道部分长6409m，本隧2003年2月1日开工,2005年10月21日右线隧道交付运营。三、现场存在问题在我公司管段存在的主要问题是渗漏水问题，具体为：衬砌墙脚沿施工缝处渗水，长度0.6～1.2m，渗水印记明显，局部水量较大；衬砌边墙渗水3处，从墙脚至墙腰，每处长度约3m；避车洞渗漏水3处，信号洞渗漏水1处，主要渗漏水部位为正洞衬砌与避车洞、信号洞衬砌结合处，渗漏水问题较严重。墙部渗漏水较严重的部位工务段已经进行开槽引水。病害基本情况参看以下渗漏情况照片。二衬墙部渗水，工务段已开槽引流二衬墙部渗水二衬墙部施工缝渗水避车洞壁渗水、底部积水四、隧道病害统计表乌鞘岭隧道渗水统计（上行线）序号里程侧别渗水部位病害情况1K173+035右避车洞漏水避车洞漏水2K173+230左避车洞漏水避车洞漏水3K173+290左右边墙脚渗水边墙脚漏水5处4K173+300左右边墙脚渗水边墙脚渗水5K173+410～+500左右边墙脚渗水边墙脚渗水6K173+580～+720左右边墙脚渗水边墙脚渗水7K176+900右避车洞漏水避车洞地面渗水，洞内积水五、隧道渗漏水病害处理措施针对衬砌墙脚及边墙渗水问题按照设计方案“以排为主”的原则，采用凿槽引排法进行处理。1、清理排水沟：对水沟进行清理，保证水沟排水畅通；同时对部分盲沟排水口进行疏通。2、墙部凿槽引排法：1）表面清洗：把裂缝左右约10cm的衬砌混凝土表面清洗干净，找到缝隙的位置及水源；2）割缝或钻孔：在渗水缝隙左右各3cm处用切割机割深为10cm的缝，或用冲击钻每隔2cm钻孔，为凿槽做准备；3）凿槽：人工凿出深度为10cm的槽，一般凿成内大（12cm）外小（8cm）的倒梯形槽，所凿的槽要延伸至排水沟内，以保证水能顺畅排走；4）埋管：在埋管前用钢丝刷刷掉松散的砼，然后在槽底埋设φ100PVC半圆管直至边墙底部，用锌铁皮钢钉固定，边墙底部至纵向排水沟用φ100PVC圆管连接；5）封填：在封填前用洒水壶喷水清洗槽壁，待槽壁水份晾干至潮湿时，采用环氧树脂砂浆封堵填塞，抹平表面；环氧树脂砂浆参考配合比：环氧树脂：乙二胺：二丁脂：水泥：砂=100g：9ml：15ml：150g：400g环氧树脂-6101型；水泥-P42.5硅酸盐；砂-洁净河砂（0.25～0.55mm）具体配合比由试验人员根据现场气温、原二衬混凝土面色度试配选定，修补后尽量保持与原二衬混凝土颜色一致。6）养护：在14天内进行喷水养护，并对修补部位是否出现裂缝再渗水，以及色差变化情况进行观察、观测，在施工中加以改进，保证修补质量。凿槽引排示意图3、避车洞及信号洞内积水处理1）沿电缆入口疏通避车洞及信号洞底部与隧道侧沟排水通道。必要时清凿疏通，底部抹砂浆形成内侧高外侧低排水坡面，使排水畅通，确保洞内不再有积水。2）避车洞及信号洞壁有渗水时，结合墙部渗水处理方法，埋管排水到侧沟。六、病害处理施工时间及施工工期病害处理施工时间分区间封锁施工或利用天窗时间施工两种方案。1、封锁施工方案：根据兄弟单位道床施工封锁时间同步进行，全天侯组织施工，预计施工工期时间10天（含准备工作）。2、利用天窗时间施工方案：根据兰新铁路运输线规定的“天窗”时间组织施工，预计施工工期时间45天（含准备工作）。病害处理具体施工时间根据兰州铁路局乌鞘岭隧道病害处理统一安排时间而定。七、病害处理组织机构我单位在收到乌鞘岭隧道病害处理通知后，公司领导高度重视，立即有关人员现场勘察，并立即成立了乌鞘岭隧道病害处理组织机构，统一负责组织、管理、协调病害处理的各项工作，其组织机构人员如下：成员：张超彦（局施工技术部，：刘亚峰（处安质部副部长，：杨志（技术员，：）蒲辉（处）八、病害处理资源配置计划1、施工人员计划病害处理施工人员计划表序号工种人数职责1现场负责人1现场全面负责2安全员2安全防护、警戒等3凿槽4墙部渗水处砼凿槽、疏通水沟4封填3安装渗水管、环氧树脂砂浆封填、抹平、洒水养护5技术1统计、指导、观测6试验1试验、指导7驻站联络员1负责施工地点与车站的密切联系8配合人员2打杂2、施工设备计划病害处理设备计划表序号设备名称规格数量说明1发电机3kw1台电缆线若干米2手持电钻220v1台3手持电动镐2台4手持砂轮切割机2台5钢钎8个0.2～0.3m长6钎锤4把重量适量7水壶PVC2个0.04m38灰浆桶橡胶3个9抹子3把10防水照明灯220v4个电线若干米11信号灯2个铁路专用12手电筒15把人手1把13射钉枪1把3、材料计划病害处理材料计划序号材料名称规格数量说明1PVC圆管φ100mm半圆100m根据现场实际统计确定2锌铁皮宽40mm50m布置间距0.3～0.5m3钢钉30mm长2kg4普通硅酸盐水泥42.5100kg5环氧树脂6101型50kg6乙二胺57二丁脂88河砂0.25～0.551九、病害处理技术要求1、施工前须对隧道内的所有病害逐段进行核实，核实后按设计及施工组织设计要求进行施工。如发现与实际不符时，应及时提出以便变更设计。2、施工前应主动与运营管理部门结合，做好与电务、车站的配合，合理利用“天窗”时间。施工凿槽、排水前必须进行施工调查，对各种电力供电、通信、信号电缆做出必要的防护，严禁挖断电缆的事故发生。3、施工点两端200m处派专人值班守护，施工中，严格执行、遵守既有线行车施工安全管理各项规章制度。加强施工检查，保证安全施工，确保既有线行车安全。4、封锁施工必须充分做好施工前的各项准备工作，在施工前应将施工方案、施工步骤、封锁时间、人员分工、安全注意事项及质量要求等，详细地向作业人员交底清楚，保证安全正点，质量良好的进行施工。5、隧道内施工限界应按铁路施工技术手册的规定,顶部与供电设备带电部分的距离,应按技规第113条:“为保证人身安全，除专业人员规定作业外，任何人员所携带的物件与牵引供电设备的带电部分需保持2000mm以上的距离6、对凿槽的衬砌表面，必须用高压水冲洗干净。检查并彻底清除松动部分，槽内及施工缝内杂物必须清除并扩凿至完整面。7、施工所用的环氧树脂水泥砂浆、外加剂等应通过现场实验确定配合比，并在施工中严格按此过秤配料，保证施工质量。并加强料具管理，建立健全料具保管、领发盘点等制度，应特别注意加强对易变质材料的保管工作。十、病害处理安全要求1、作业人员必须配备既有线内作业的安全防护服，防护灯及其他防护设备，凡参加施工的人员必须身体健康，无聋哑、色盲，并经考试合格，方准上岗操作，确保其处于安全监控范围，控制其处于安全的工作状态。2、病害整治施工开始前，必须与运营管理部门进行安全协议的鉴定，明确双方责任，掌握兰新铁路运输规律，并将有针对性的安全措施反映在施工策划中和应急预案中。施工过程必须设专人负责既有线施工期间的安全及防护工作。3、选派驻站联络员，负责施工地点与车站的密切联系。在施工现场建立独立的安全防护信息通讯系统；隧道内施工通讯条件不良，防护人员应配备可靠的通讯联络器材，信号灯、口稍等，并经常保持联系，确保联络畅通。隧道内施工，人员及机具多且场地狭小，前期应加强作业人员安全教育，突出现场防护控制。4、病害整治施工必须在工务天窗时间进行，如果施工人员或设备与接触网之间的距离不满足安全距离要求时，施工时间必须安排在电务开天窗时间。5、行车期间，施工设备及材料必须安放在基本建筑限界以外，防止危及行车安全。6、施工必须严格按设计标准和有关规范、规定施工，严格执行营业线施工的各项规章制度，科学制定施工方案，施工作业流程计划图，安全关键卡控表，及时防范施工中的安全隐患，彻底消除因施工质量不良给行车安全留下的隐患。7、严禁施工人员上、下班时在线路及轨道上行走、横跨既有线或坐、卧轨道上休息。施工中各种施工用料和机具严禁侵入限界，每施工收工前，及时清理工地，清理和回收遗存的材料、工具、备品，并检查铁路线上无任何杂物，防止因铁丝、钢钎等导电物搭接两根钢轨而引起信号混乱。乌鞘岭隧道方案设计及科研简况铁道第一勘察设计院第一章乌鞘岭隧道方案设计简况一、概述兰新铁路是我国路网主骨架“八纵八横”中陆桥通道的重要组成部分，它纵贯我国东、中、西部地区，是联系东西部的重要纽带，在政治、经济、文化和国际交往等方面具有举足轻重的地位。兰新线兰（州）武（威）段是兰新铁路的组成部分，在陇海铁路宝（鸡）兰（州）段增建二线后，它是亚欧大陆桥连云港至乌鲁木齐间唯一一段单线铁路。随着西部大开发战略的实施，西北地区作为我国的能源、原材料基地，陆桥通道的客货运输快速增加，兰新线兰（州）武（威）段对铁路运输的“瓶颈”制约日显突出，因此尽早尽快建成兰武复线，对发展西部经济、实施西部大开发战略、扩大开放、增强路网功能和作用具有十分重要的意义。兰新铁路兰（州）武（威）段增建第二线线路起于兰州西站，沿黄河二级阶地西行经河口南站跨黄河后溯庄浪河而上，在既有兰武段打柴沟站与龙沟车站之间以特长隧道穿越乌鞘岭后沿龙沟河、古浪河峡谷而下，进入河西走廊与既有线并行引入武威南站，见图1。二、越岭隧道方案乌鞘岭地区南北两坡区域地形、工程地质和水文地质条件十分复杂，岭南庄浪河河谷区，地形宽阔；岭北为古浪河河谷区地形狭窄，隧道经过乌鞘岭－毛毛山中高山区。针对越岭隧道的线路方案，在既有铁路、公路越岭垭口附近大范围内，利用不同限制坡度，不同越岭隧道长度结合两端展线工程进行了多个方案比选，由于既有铁路和公路垭口处于安远构造盆地边缘断层交汇区，地质条件差，确定越岭隧道位置时应尽量远离该垭口，使隧道围岩受构造影响较小，见图2。2.1限坡选择限制坡度是线路的最主要的技术标准，应根据牵引种类、机车类型、相邻路段标准、通过能力、运营费用及沿线地质地形条件等经经济、技术比较综合确定。20‰单绕方案：采用13.35km特长隧道穿过乌鞘岭，争取高程显著，适应地形良好，线路顺直，投资少；但该方案保留300m小半径曲线，提速困难；另因坡度大，采用自动闭塞，造成行车组织、运输管理不便，且与前后整体通道协调性差，远期适应需求能力弱。16‰方案：线路以18.75km特长隧道穿过乌鞘岭，该方案提速效果显著，适应地形，线路较顺直，投资较少，但该方案机车购置费较贵，年运营费支出较大。13‰限坡方案：线路以20.05m特长隧道穿过乌鞘岭后，争取高程显著，但线路适应地形条件差，迂回展线较长，岭北桥隧工程较大，投资较高，但该方案与陆桥通道及兰新铁路全线的技术标准一致，远期适应需求能力强，提速效果好，运营费用低。综上述，各方案各有特点，结合亚欧大陆桥及兰新铁路全线的技术标准，经综合经济、技术分析比较，采用13‰限坡,图2。图2越岭段线路方案平面示意图2.2越岭隧道长度的选择在13‰限坡时，当越岭主隧道长度为15km时岭北地段须以8.32kmΩ形隧道迂回展线克服高差，以适应地形，其线形差，投资较高；32km越岭隧道在沙沟台以后基本穿行在泥岩地层，地质条件差，工期长，投资高；20.05km越岭隧道方案，线路顺直，争取高程显著，引线条件好，可利用既有龙沟车站站位，工程投资较小，综合推荐20.05km越岭隧道方案。2.3两座单线隧道和一座双线隧道的比选双线隧道方案：隧道设计为一座双线隧道，考虑特长隧道，右侧设置贯通的平行导坑，为主隧道探明地质并通过横通道辅助施工，该方案优点是两线同时建成，运营养护工作量较少，平行导坑可作为专门的养护维修通道；缺点主要为本隧道通过断层带长，双线断面跨度大，易出现塌方，施工风险大，运营安全上，当出现火灾或列车颠覆时，两线运营同时中断；且投资较贵。两座单线隧道方案：隧道分左、右两洞，右线隧道先期开通。左线隧道施工前期为平行导坑，为右线隧道探明地质并通过横通道辅助右线隧道施工，然后再扩挖成左线隧道。该方案优点是一管隧道（右线）可提前10个月通车，早日形成运能，单线隧道施工风险低，运营安全效果好，投资较低。综上所述，采用两座单线隧道方案。乌鞘岭特长隧道设计为两座单线隧道，隧道长20050m，基本为直线隧道，线间距为40m；纵坡主要为11‰的下坡，隧道进口高程2663m；出口高程2447m，，隧道洞身最大埋深1100m左右。右线隧道总工期2.5年，左线隧道总工期3.5年。三.地质概况乌鞘岭隧道所经过地层岩性复杂，分布主要受区域断裂构造控制。主要有第四系、第三系、白垩系、三叠系、志留系、奥陶系等，并伴有加里东晚期的侵入,见图3。图3乌鞘岭隧道地质纵断面隧道经过地区褶皱构造和断裂构造发育，断裂构造主要为区域性大断裂，由南向北依次分布：F4、F5、F6、F7断层，其中F7断层为本隧道遇到的最复杂断层，断层走向北西西向，倾向南，倾角70°，前期为逆断层，后期表现为左旋逆走滑断层。断带物质主要由断层泥砾及碎裂岩组成，松散破碎，风化严重。该断层为工程活动性断层，全新世的平均水平滑动速率为2.08～2.5mm/a，平均垂直滑动速率为0.06～0.027mm/a。乌鞘岭隧道洞身通过断层破碎带的长度在1400m左右，围岩软硬不均，存在小褶皱、节理密集带等，因此隧道施工中可能会出现围岩失稳、突然涌水、岩爆、高地温等困难。四、隧道设计4.1隧道方案乌鞘岭隧道分左、右两洞，采用钻爆法施工。右线隧道先期开通。左线隧道施工前期为平行导坑尽早贯通，为右线隧道探明地质并通过横通道辅助右线隧道施工，然后再扩挖成左线隧道。4.2隧道内轮廓设计为马蹄形，道床采用套靴式弹性支承块整体道床结构。根据部提速和通行双层集装箱的要求，考虑接触网结构高度及接触网导线距箱顶高度（高原修正）确定隧道净空高度为7225mm，其轨上净空面积为35.4㎡，满足流线型列车运行速度160km/h的要求。4.3衬砌4.3.1一般衬砌隧道衬砌结构采用复合式衬砌，考虑隧道以软弱围岩为主的地质特点，隧道仰拱部位采用圆角连接，使结构受力合理；4.3.2F7活动性断层地段：由于本地区属地震多发带，具有准周期性，最大震级为7.5级左右，隧道通过工程活动性断层，受构造挤压影响，残余应力较大，结合工程、水文地质，本段按圆形结构断面进行设计，以适应地层条件，每隔25m设一道变形缝，内轮廓直径为8.76m（预留活动性断层预计的百年位移量），为钢筋混凝土衬砌结构，见图4。图4F7活动性断层带衬砌断面示意图（单位mm）图2-2椭圆形断面4.4辅助坑道根据兰武二线2.5年贯通右线隧道的工期要求，对于20km的特长隧道采用长隧短打的方法，结合乌鞘岭特长隧道的洞身地形条件，分别在下雨岭沟、上雨岭沟、芨芨沟、石板沟、大直沟、石头沟、偏岔沟等有条件的沟谷设置辅助坑道，一般无轨运输斜井长度控制在2000m左右，纵坡12%以下；有轨运输斜井长度控制在800m以内，纵坡40%左右；竖井深度控制在600m左右，按此原则在前期方案研究阶段做了多种辅助坑道比选，辅助坑道座数从8-14座，按工期分析，当辅助坑道座数少于14座时，很难达到工期目标。根据对煤矿、冶金部门的建井、生产调查，深竖井被广泛应用，其建井速度40-130m/月不等。经研究认为深竖井在目前的技术条件下，能达到建井迅速，快速生产的要求，故进行了14座辅助坑道，其中竖井座数2-8座的各方案组合研究，最后采用设置13座斜井和1座竖井的施工方案（施工中增加1竖1横，共16个施工辅导）,其中9座斜井采用无轨运输，4座斜井采用有轨运输。由于岭脊地段是控制隧道工期的关键，辅助坑道的布置极困难，故各种辅助坑道应先主攻左线平导，使其超前并提前贯通，使该地段通过增加横通道的方法同时开辟多个工作面进行右线隧道的施工，以达到工期目标要求，见图5。辅助坑道断面设计，要考虑运输方式、设备大小、风水电管路布置以及施工安全要求综合确定。对于平行导坑净空按四轨双道，以及台车的进洞等拟定，净空为尺寸4.8×5.75m（宽×高）；对于无轨运输净空按单车道考虑，净空尺寸4.3×5.0m（宽×高）；有轨运输断面净空按四轨双道，采用6m3侧卸式矿车的外形尺寸，以及台车的进洞等拟定，净空为尺寸4.5×4.5m（宽×高）；对于竖井，根据竖井承担施工长度及需要的出碴能力，结合本竖井使用功能，采用混合井模式设计。考虑施工出碴、进料、生产人员上下等因素，采用井筒直径为5.5m，配1.7m3矿车单层单车双罐笼提升井。图5辅助坑道平面布置示意图4.5防、排水本地区最冷月平均气温-11.9℃，隧道地下水以基岩裂隙水为主，在施工方案上隧道两侧设计有多个辅助坑道等特点，除采用双侧高式水沟、衬砌结构普通防水混凝土（P8）、喷混凝土与模筑混凝土之间设EVA防水板等常规措施外，在两端洞口1000m范围衬砌按防冻抗裂设计；两端洞口侧沟设保温水沟和保温出水口；为调剂隧道内因设辅助坑道造成外侧水沟水量较大的特点，在道床底部设计有内外侧水沟之间分流通道，使两条水沟水量大致相等，以达到优化隧道轨下断面尺寸、减少工程量的目的。对富水的各断层破碎带地段，结合施工方案采用地质超前预报探测前方富水情况，当地下水较大或有涌水涌泥预兆时，采用帷幕注浆或超前注浆的办法堵水并加固地层，达到止水防渗的目的。4.6运营通风根据秦岭隧道科研成果，电气化特长隧道运营通风是必要的，有害气体以粉尘、臭氧、氮氧化物等为主。按纵向挤压理论计算，充分利用列车活塞效应，并考虑自然风和高原效应的的影响，在顺风和无风的条件下，左右线隧道利用活塞风换气，可不考虑机械通风；在逆风条件下，须进行机械通风，根据现场自然条件及行车情况确定每天的通风次数及通风时间，每天隧道应换气1～2次。在火灾状态下，隧道内机械风速应大于或等于临界风速（按美国矿业局公式计算V=2.22m/s），以防止热烟气流回流。根据乌鞘岭隧道的施工特点，先后进行了以下运营通风方案的比较：方案一：纵向诱导式通风方式，采用SLFJ-112型射流风机，右线隧道布置在武威南端洞口段，左线隧道布置在兰州端洞口段，采用壁龛式悬挂方案，左右线风机台数均为30台，总功率分别为900kw，本方案维修管理方便，设备费用低，土建费用低（590万），通风机所耗总功率大（1800Kw），运营费用高，图6。图6隧道运营通风方案示意图（方案一）Fig.6Schemeofventilationinserviceperiod(Option1)方案二：左线隧道采用全纵向射流诱导式通风，与方案一左线隧道通风方案完全相同。右线隧道利用三号竖井采用轴流风机及射流风机压出式通风：如图7所示，在三号竖井内设轴流风机向外压风，由于三号竖井距兰州端洞口5.28Km，距武威端洞口14.77Km，兰州端至竖井完成一次换气时间长，武威端至竖井完成一次换气需要时间短，换气时间相差较大，造成风机功率浪费。为此，在隧道武威端设6台SLFJ-112型射流风机，以提高武威端段的风速，加快该端空气向竖井方向流动；在兰州端设6台SLFJ-112射流风机，以降低兰州端段的风速，使竖井两侧隧道排烟换气时间相等，风道口两端风压平衡，最终使所设风机的总功率最小。本方案左线采用纵向全射流通风方案，右线采用轴流加射流利用三号竖井压出式通风方案，其优点主要为：通风机所耗总功率小（1413Kw），运营费用低；其缺点主要为：土建工程造价高（2056万元），另外根据防灾要求，轴流风机反转提供反向风较射流风机较为复杂和困难。图7隧道运营通风方案示意图（方案二）结合防灾、经济、技术比较，建议推荐方案一。4.7施工通风本工程有14座辅助坑道、一座平导（Ⅱ线），特长隧道被分割为多段施工，每一区段长度不超过3.1km，工作面在短期内容易贯通，通风系统的布置须不断变换。采用巷道式通风，通风系统维持时间较短，各工区需相互协调，而且还有可能发生通风系统相互制约的情况，通风系统独立性、稳定性受到破坏。而利用风管对单独一掘进工作面供风，具有通风系统简单、稳定，适合于多单位、多掘进面同时施工。根据隧道施工特点和施工进度安排，将兰州端及武威南端各划分了6个通风阶段，通风阶段在一定时期相对稳定，风机固定、风管对单独的一个工作面送风，进风和回风路线不变。通风阶段的划分以工作面贯通为分界乌鞘岭特长隧道的施工通风主要按长管路独头压入式通风方案设计。兰州端各阶段施工通风见图8。图8施工通风方案示意图五、防灾监控系统乌鞘岭隧道为我国最长的隧道，在确保运营安全的条件下，本着“实用、可靠、经济”的原则进行监控防灾方案的设计。结合铁路隧道的特点，设置以下报警防灾系统：5.1报警系统：由无线列调系统、报警组成。5.2消防系统：重点以客车为消防对象，水灭火系统以隧道进出口消火栓消防、两端车站消火栓消防为主。另外，隧道内配备手推式灭火器。隧道左右线间每隔420m设一条横通道，作为救援、乘客逃逸通道。在横通道口、辅助坑道口设有诱导疏散、应急和指示照明设置。通风系统根据监控中心指令进行火灾排烟。当油罐车发生火灾，不能及时扑灭时，首先控制火势，然后封堵断氧使火灾熄灭。六、地质超前预报和动态设计本隧道采用动态设计，首先利用辅助坑道或平行导坑，采用TSP203和V5大地音频电磁测深等多种手段进行超前地质预测预报及环境判释，掌握隧道前方地质条件，查清工程地质及水文地质条件；再根据超前地质预测预报资料，监控量测资料及科研阶段成果，对预设计文件进行确认、评价；当地质条件与设计不符或异常时，对结构支护体系、施工工艺、施工方法等进行调整和优化，最后完成修正预设计文件。第二章乌鞘岭隧道岭脊地段变形及科研情况乌鞘岭隧道岭脊约7km范围分布由四条区域性大断层组成的宽大“挤压构造带”，地应力情况十分复杂。在岭脊地段埋深较大，岩性复杂，岩质相对较软。隧道施工中，在四条区域大断裂范围内的辅助坑道和正洞，特别在F4和F7断层及影响带、志留系板岩夹千枚岩地层，围岩破碎，洞室自稳能力极差，均发生过较为严重的变形。2004年是乌鞘岭隧道建设极为关键性的一年，在本年发生了F7断层大变形、7号斜井涌水、岭脊段地质条件比原来预计大大恶化且在复杂应力作用下发生了软弱围岩大变形等诸多技术难题，工程形势一度极其艰难，引起了部有关领导的高度重视，多次到现场办公，帮助解决重大方案问题。我院高度重视，对现场动态设计力量进行了加强，全面调动院隧道、地质、工经等相关专业的技术力量，加大设备、技术投入，提高设计文件质量、加快设计文件速度，在建指的领导和部署下，解决了诸多技术难题，保证了施工需要。一、科研内容及目的(一)区域地应力(形态)特点及洞室开挖变形规律研究1、地应力场的形态及特点研究以地应力量测结果为依据，分析复杂地质情况下的岭脊段宏观地应力形态和特点、研究水平主应力方向的统计特征和地应力场的总体特征。对比地应力场的形态规律和隧道的变形规律以及破坏特征，分析研究隧道区地质构造特点与实测应力场的关系。2、洞室开挖后变形规律研究(1)现场的测试及分析分别在F4～F7断层段、越岭深埋段布设15个试验、测试断面，各断面分别测试试验锚杆轴力、围岩压力、支护混凝土应力、钢架应力、二衬接触压力和二衬应力等。(2)现场的变形(位移)监测①洞室空间位移监测岭脊F4～F7断层之间沿隧道横向水平方向、垂直方向的位移变化及其发展规律；岭脊F4～F7断层之间沿隧道纵向水平方向的位移变化及其发展规律。②收敛变形监测结合隧道施工要求，每20m左右设置收敛变形监测断面，每断面分别在拱顶、墙腰及隧道设置变形测点或测线，采用断面仪进行监测。施工前期由施工单位量测，通车后由石家庄铁院进行量测。(3)围岩物理力学指标的现场取样试验及原位测试主要包括岩体抗剪断试验、岩体变形试验；室内试验(岩石)：重度、单轴抗压强度、变形模量、泊松比。确定岩体(石)的重度、弹性抗力系数、变形模量、泊比、内摩擦角、粘聚力、侧压力系数、抗压强度。(二)大变形地段变形控制技术研究1、支护结构体系研究(1)衬砌结构合理断面形式研究结合各试验段的设置，以设计断面为基础，分别拟定不同的优化断面形式，通过理论分析、结构检算并结合试验段的实际监测，优化设计断面，研究适合复杂地应力条件下的结构合理断面形式。(2)不同阶段、不同地段支护参数研究结合各试验段，对上述不同断面形式选择不同的预留变形量、不同的结构尺寸，不同的衬砌厚度、不同的支护参数，通过实际监测和结构的正反分析，确定在复杂地应力条件下的合理支护参数。(3)支护结构及参数优化研究根据设计断面进行结构受力分析及参数优化；隧道结构的稳定性分析。(4)群洞稳定性分析研究含F7(四管)、8号斜井工区(三管)及部分辅助坑道交叉口处。2、不同地段、不同岩性变形控制基准的研究(1)动态管理信息系统开发研究(2)支护结构位移反分析(3)隧道极限位移的计算模拟及确定根据隧道埋深、原始地应力、围岩基本物理力学指标、断面形式、支护参数、施工方法等原始资料，采用收敛—约束弹塑性模型、计算仿真围岩应力释放过程，依据支护极限状态，确定洞室的极限位移模拟值，并根据实测位移综合确定复杂应力状态下大变形隧道位移极限值。(4)变形控制基准研究根据复杂应力状态下大变形隧道的位移极限值、变形规律、隧道支护与衬砌结构形式，施工安全和结构安全度需求，分别确定支护结构位移管理标准和二衬结构施作时机。3、支护结构系统安全性综合评定综合确定在较高地应力条件下衬砌结构形式及设计支护参数、确定合理的施工步序和方法，验证高地应力条件下软质围岩衬砌结构设计断面，并对结构运营安全、可靠度提出评价。(三)控制变形的快速施工方法及工艺研究1、支护系统施工及工艺2、长锚杆的快速施工及工艺(配套机具)3、开挖方法、步序及快速封闭仰拱工艺4、大变形的控制及快速施工工艺研究二、主要研究结论（一）F4断层破碎带F4断层破碎带位于乌鞘岭岭南地段，长450m，其中断层主带长200m，本段埋深约440m。在F4断层主带和影响带进行现场测试，分别测试锚杆轴力、初支围岩压力、初支混凝土应力、初支钢架应力、二衬接触压力及二衬混凝土应力。经测试分析，主要得出以下结论：1、进行了系统的洞室位移，锚杆、支护压力与应力、衬砌压力与应力的长期测试：（1）区段洞室变形(收敛)为小于300mm占80％，收敛速率小于2mm/d占78％，支护、衬砌未观察到开裂或破损。（2）松弛区范围1.5～3.0m左右，锚杆长度合理。（3）在F4断层带初期支护围岩压力为0.13~0.37MPa，介于规范Ⅴ~Ⅵ级围岩荷载(0.2~0.4MPa)之间，实测围岩压力和二衬接触压力已基本趋于稳定。平均侧压力系数为0.704，二次衬砌接触压力占围岩压力的比例为30.4%，各应力基本趋于稳定。2、分别按规范荷载(考虑地应力影响)、位移反分析成果和实测围岩荷载的结构安全性检算，结构安全度满足规范要求。综合分析：在F4断层带中设计的衬砌结构是安全的，结构的安全度满足规范要求。（二）岭脊志留系千枚岩地层区段试验研究1、设计、施工简况本段埋深450～1050m，由于志留系千枚岩地层受F7断层影响大，处于岭脊几条大挤压构造带中间，地应力状态十分复杂,加之千枚岩岩质软弱，进入正洞施工后，隧道开挖后变形大，在以千枚岩为主的地层中收敛变形达500～700mm，日变形速率高(40～80mm/d)，为有效控制变形，确保结构、运营安全，并为下一步设计和施工提供依据，曾进行了100m的试验段，拟定三种支护参数进行研究比较，本试验段由于塌方等原因，未能形成有效试验段。2004年8月2日，建设司召开专题会议，重新选择了试验段，对初期支护、衬砌进行试验，试验支护参数表3－1。9号斜井工区结构试验段支护参数表表3－1断面初期支护钢架预留变形量cm二次衬砌(钢砼)cm里程范围湿喷混凝土cm锚管φ32mm花管钢筋网长度m间距m位置第一段25钢钎维锚管拱4m墙6m柔性锚杆长6m，4根/榀0.8拱墙双层钢筋网H1753榀/2m35～5550YDK175+220～+232YDK175+440～+458第二段25钢钎维锚管拱4m墙6m柔性锚杆长6m，4根/榀0.8拱部单层钢筋网H1751榀/0.8m3550YDK175+220～+208YDK175+458～+467第三段25钢钎维锚管拱4m墙6m0.8拱部单层钢筋网I201榀/0.8m2550YDK175+208～+196第四段25补强10锚管拱4m墙6m0.8拱墙单层I201榀/0.8m2550YDK175+467～+476注：H175钢架：40.3kg/m，Ix=2900，Iy=984；I20a钢架：27.9kg/m，Ix=2370，Iy=158。衬砌断面如图3－2所示。图3－2岭脊地段典型断面2、现场测试根据试验方案，按千枚岩含量的多少选择试验段。在板岩为主和以千枚岩为主地段各选择三个试验段进行研究，采用的主要方法有：二次衬砌混凝土应力量测、围岩与初期支护间的压力、初期支护应力、初期支护钢架应力、初期支护与二次衬砌之间的压力、锚杆轴力、收敛量测、裂纹监测等内容。（1）收敛量测收敛测试典型曲线如图所示，图3－3为以板岩为主和以千枚岩为主的典型收敛量测曲线比较图。图3-3断面拱脚水平收敛时间曲线从图可以看出，当围岩以板岩为主时，收敛变形小于200mm，但当围岩以千枚岩为主时，收敛变形达500mm左右。3、结构分析断面为椭圆形，初期支护厚25cm，二次衬砌为50cm钢筋混凝土结构。（1）按规范荷载(考虑高地应力影响)检算结果1）对以板岩为主的地层，围岩的单轴抗压强度高，结合现场测试成果和围岩情况，经工程类比和按Ⅴ级围岩进行结构检算，初期支护和二次衬砌(40cm厚素混凝土)安全系数均满足规范要求。2）对以千枚岩为主的地层，考虑高地应力因素，按Ⅵ级围岩进行结构检算(二次衬砌50cm厚钢筋混凝土)。考虑高地应力因素，采用了实测的围岩力学参数，按Ⅵ级围岩检算结果，计算的各断面最不利截面配筋仅需按构造配筋1000mm2，实际设计配筋量为1900mm2；最不利截面的安全系数为4.16，满足规范要求(规范安全系数为2.0)。（2）按位移反分析成果检算结果分别按照“典型类比分析法－围岩稳定性分析软件包BMP2000”、“有限元位移正反分析法”和“位移联图反分析法”三种方法，进行了位移反分析。并根据各自反分析的围岩弹性模量和地应力成果进行了结构分析，表明初期支护与二次衬砌提供的支护抗力大于保持围岩稳定所需要提供的支护抗力，二次衬砌最不利截面安全系数大于规范规定要求，结构安全。（3）按实测围岩压力、接触压力荷载检算结果检算结果如下：初期支护各断面最不利截面安全系数大于1.71，满足施工安全度要求。二次衬砌各断面最不利截面在计算配筋仅需按构造配筋1000mm2，小于设计配筋1900mm2；各断面最不利截面安全系数为6.46，满足规范要求(规范安全系数为2.0)。（4）安全性评价通过规范荷载(考虑高地应力影响)、位移反分析成果和实测荷载的结构安全性分析，初期支护和二次衬砌结构安全系数满足规范要求。4、结论（1）在板岩为主的区段中，支护收敛变形可在200mm以内，支护与二次衬砌结构完整，未观察到裂缝及破损；在千枚岩为主的区段，支护收敛变形在500～700mm，采用试验段参数后未发现二次衬砌开裂及异常变形。目前变形呈收敛趋势。（2）锚杆轴力测试和松动圈测试表明，围岩松动圈厚2.1～3.4m，设计锚杆长度和间距可以满足要求。（3）根据测试，最大初支混凝土应力为10.57MPa，最大钢架应力为171.6MPa，未超过材料的极限强度，各应力渐趋稳定。岭脊志留系千枚岩地层区段实测围岩压力为0.18~0.37MPa，介于Ⅴ~Ⅵ级围岩规范荷载之间，实测平均侧压力系数0.640，二衬接触压力占围岩压力比例为26.7%。（4）通过规范荷载、反分析成果和实测荷载的结构安全性分析，各设计试验段结构安全度满足规范要求。（5）通过试验研究，在千枚岩为主的地层中，变形控制的原则为：弱爆破、强支护、早封闭、勤量测，及时衬砌。施工方法上采用短台阶法开挖，台阶长度控制在5m以内，仰拱与下部掌子面的距离控制在15m以内。（7）通过试验研究，在志留系地层，应根据千枚岩含量确定初支参数；由于地应力情况复杂，二次衬砌施作前的变形呈收敛趋势，但仍有数毫米的量值，因此应对二次衬砌适当加强，建议推荐支护参数如表3-6。推荐支护参数表表3-6地质情况初期支护钢架预留变形量cm二次衬砌附注湿喷砼cm锚杆(管)钢筋网长度m间距m位置千枚岩为主、板岩千枚岩互层25φ32mm锚管拱4m墙6m0.8拱墙H1751榀/0.8m3550cm钢砼埋深600m以下地段采用φ22mm锚杆板岩为主25φ22mm锚杆拱4m墙6m1．0拱墙H175或I201榀/m2550cm钢砼（三）F7断层区段试验研究1、科研情况概述乌鞘岭隧道F7断层带宽820m左右，左右线设计起讫里程为：左线DK177+050～+867；右线YDK177+025～+852。其中两端340m左右为断层影响带，中间480m为断层主带。（1）地质情况简述F7断层产状为N70°～80°E/70°S，前期为逆断层，后期表现为左旋逆走滑断层，与线路交角约53°。F7断层属压性断层，破碎带由泥砾及碎裂岩组成，破碎带物质挤压紧密，地应力条件十分复杂。2004年4月18日，铁道部工程管理中心邀请有关专家论证意见指出，“F7断层属于压性断层，破碎带物质以白垩系、三叠系的泥(页)岩、砂岩和志留系的板岩、千枚岩为主，挤压紧密、岩质软弱、破碎，在无水条件下有一定的自稳性，再加上断层带以泥砾为主，属高地应力地段，因此，从力学性质看，F7断层破碎带的大变形应属于深埋(约450m)条件下的挤压性变形。也就是说，深埋、挤入、松弛产生了大变形。故应采取控制隧道周边围岩的变形和释放深埋条件下的围岩挤入的技术措施予以解决”。（2）设计施工情况断层地段的隧道断面设计为原形，初期支护厚度20cm，R32N自进式锚杆，长4m,3榀/2m的I16型钢钢架，二次衬砌结构为50cm厚的钢筋混凝土结构。由于2004年4月发生较严重变形，初期支护破坏范围段落较长，为此对结构重新进行加强，采用双层初期支护，并加大预留变形量，达到对围岩高地应力边支边让，先让后抗的目的。二次衬砌采用80cm厚的钢筋混凝土结构。两管隧道均采用台阶法施工，2004年4月中旬以前施工，左线隧道台阶长61m，掌子面与衬砌间的距离为171m；右线隧道台阶长34m，掌子面与衬砌间的距离为164m。两管隧道台阶太长，衬砌滞后过长。(3)隧道变形情况左线隧道在2004年3月初发现初期支护变形速率有加剧趋势，初期支护出现掉块、开裂，破坏。2004年4月5日，由10号斜井承担施工的左线隧道F7断层DK177+571～DK177+581段发生塌方，DK177+409～DK177+571段162m出现较大变形；11号斜井施工的右线隧道在2004年3月下旬开挖下半断面和仰拱时发现变形速率加快，变形加大，YDK177+440～YDK177+690段已不同程度的侵入二次衬砌范围。根据现场实际情况，左、右线隧道当时即停止掘进，进行变形和塌方地段的处理施工受阻，并分别在左右线隧道相距40m设置迂回导坑通过F7断层。左右线隧道F7断层带拱顶下沉和水平收敛变形情况如下：左线隧道最大拱顶下沉1053mm(DK177+495)，平均下沉30～35mm/d，一般在500～600mm左右；右线隧道最大拱顶下沉227mm(YDK177+610)，一般在100～200mm左右。左线隧道内轨上1.5m收敛值最大1034mm(DK177+590)，一般为700mm左右，拱脚最大978mm，一般为300～700mm；右线隧道内轨上4m收敛值最大548mm(YDK177+590)，一般为300～400mm左右。(4)科研情况科研试验断面分布在左线隧道、右线隧道及迂回导坑范围，自2004年4月下旬启动科研项目以来，随着F7断层大变形地段变形的发展和施工的进行，先后进行了多个断面的现场测试和结构分析工作。图4-1原设计衬砌断面图图4-2加强衬砌断面2、左线迂回导坑（1）研究目的在F7断层带左右线正洞施工受阻后，对迂回导坑结构设计不同支护参数进行研究，以便顺利通过F7断层带进入岭脊地段施工，并为正洞提供有关设计、施工参数，指导正洞施工。（2）现场测试共布置二个测试断面：YZK0＋210断面、YZK0＋290断面。迂回导坑支护参数设计为初喷25cm，补喷15cm，钢架2榀/m，仅施作仰拱而不设置二次衬砌。量测项目共5项：锚杆轴力、围岩压力、钢拱架应力、初支砼应力、变形量测，其目的是检验初期支护的可靠性和受力特征。（3）现场测试结论1)锚杆受力较大，松驰区范围大，建议松驰区范围2.7~3.7m。2)围岩压力平均在0.3～0.4MPa，局部呈不均匀性分布。3)上台阶钢架应力受下台阶开挖影响明显，钢架应力均未超过其极限强度，满足钢架受力要求，右侧钢架应力大于左侧，各应力已趋于稳定。4)初支混凝土应力各测点均未超过喷射混凝土的极限强度。5)最大收敛变形278.42mm，下台阶开挖对拱顶下沉及水平收敛量测影响较大，仰拱施工完成后，变形趋于稳定。目前平均日收敛均小于1mm。6)区段钢架稳定，支护喷射混凝土无受力开裂或破损。7)施工方法、工艺研究成果a、迂回导坑中初期支护可满足施工期间的安全与稳定，喷混凝土的厚度是合适的，而分层喷射有利于控制变形开裂；锚杆作用明显，其长度和间距是合适的；喷混凝土、锚杆和钢架的联合支护体系的作用明显，参数适宜。b、上台阶长度以5m为宜，仰拱距下台阶的长度以15m为宜，以利施工并可在3～5d内支护封闭；喷层的施作以2～3次完成较好，不仅可以降低一次喷射的厚度，保证施工质量，同时可以达到既控制变形又允许变形的目的。c、迂回导坑中的二次衬砌在长期效应中是一种安全储备，可采用素混凝土或局部设置，迂回导坑的后期处理可以用回填和施作二次衬砌的方法处理，确保迂回导坑长久安全性能。迂回导坑施工方案试验结论对正洞施工有直接指导作用：正洞施工应坚持采用短台阶，仰拱早封闭，二衬适当提前施作和进行必要的加强。3、左右线隧道（1）现场测试左右线隧道各布置了4个量测断面。二次衬砌混凝土应力量测、围岩与初期支护间的压力、初期支护应力、初期支护钢架应力、初期支护与二次衬砌之间的压力、锚杆轴力、收敛量测、裂纹监测等内容。（2）初步结论在F7断层施工前期，初期支护发生了大变形，拱顶下沉最大达1053mm，下沉速率30～35mm/d，一般达500～600mm；最大收敛达1034mm，一般为700mm左右。支护严重开裂，破损侵限，钢架扭曲。经科研研究和施工方法、工艺的优化，抑制了围岩大变形。1）在F7断层左右线已拆换地段和改进施工工艺后正常施工地段，收敛量测值小于200mm，均呈现收敛趋势，支护稳定。2）初期支护混凝土应力、钢架应力及二次衬砌混凝土应力均未超过其材料极限强度，应力已趋于稳定。左线隧道根据观察衬砌完整无损，未发现裂纹或破损。右线隧道在迂回导坑开口等处出现了裂纹。3）实测最大锚杆轴力为50kN，锚杆最大拉力出现在2.1~3.4m处。4）初期支护围岩压力平均值为0.27~0.29MPa，二次衬砌接触压力为0.11~0.27MPa之间。（4）结构安全性分析1）按规范荷载(考虑高地应力影响)计算分析考虑高地应力影响，按Ⅵ级围岩进行检算，采用荷载～结构模型计算。本报告仅反映圆形断面(50cm厚钢筋混凝土)和圆形加强型断面(80cm厚钢筋混凝土)检算结果，其最不利截面的计算配筋和最不利截面的安全系数如表4-3。规范荷载下结构安全性检算结果表4-3断面阶段计算配筋值(mm2)安全系数评价左线隧道圆形断面初期支护4002.13安全二次衬砌10003.51安全圆形加强断面初期支护9003.12安全二次衬砌10009.61安全右线隧道圆形断面初期支护4002.13安全二次衬砌10003.51安全圆形加强断面初期支护9003.12安全二次衬砌10009.61安全注：圆形断面及加强型断面设计配筋量为1900mm2，规范安全系数为2.0。2）按位移反分析成果检算结果分别按照“典型类比分析法－围岩稳定性分析软件包BMP2000”、“有限元位移正反分析法”和“位移联图发分析法”三种方法，进行了位移反分析。并根据各自反分析的围岩弹性模量和地应力成果进行了结构分析，证明初期支护与二次衬砌提供的支护抗力大于保持围岩稳定所需要提供的支护抗力，二次衬砌最不利截面安全系数大于规范规定要求，结构安全。3）按实测围岩压力、接触压力荷载分析检算结构如下：各断面初期支护的安全系数满足施工安全度要求。各断面中二衬结构最不利截面配筋1858.2mm2，小于实际设计配筋1900mm2；最不利截面的安全系数均大于2.53，满足规范要求(规范值2.0)。4）安全性评价通过规范荷载(考虑高地应力影响)、位移反分析成果和实测围岩荷载的结构安全性分析，支护和二次衬砌结构安全系数满足规范要求。4、结论（1）根据F7断层的变形和地质情况，进行了大量断面形式、断面净空、支护形式和支护参数优化，分别采用了圆型、椭圆型、马蹄型的不同断面形式，一次大刚度支护及分层多次支护，一次二衬及分层两次二衬等支护、衬砌形式，经施工实践证明正洞隧道以圆形断面形式为最好。（2）由迂回导坑施工方法、工艺研究得出的结论适用F7断层正洞施工；迂回导坑的试验与施工实践，为大断面正洞施工提供了直接的、重要的指导和依据。（3）F7隧道的结构，通过现场测试和结构正反分析，左、右线隧道支护、衬砌结构安全性满足规范要求。（4）对左右线隧道及其迂回导坑的群洞效应研究表明，虽然群洞施工相互影响，群洞效应存在，但是影响程度不大，不至于引起相邻洞室中间岩柱的失稳破坏，四条隧道整体是稳定的，而且后续开挖对于已完工隧道衬砌内力的影响也不大，不会危及隧道衬砌结构的安全。（5）通过施工工艺方法研究，在F7地段应遵循“短进尺、强支护、快封闭、勤量测、二衬紧跟”的原则进行施工，采用超短台阶法施工，上下台阶距离应小于5m，仰拱距离下台阶小于15m。石梯岭隧道总体施工方案

永蓝高速公路第一合同段石梯岭隧道施工组织设计

石梯岭隧道实施性施工组织设计

第一章、编制依据

1.1编制依据

（1）、二连浩特至广州国家高速公路湖南省永州至蓝山（湘粤界）段两阶段施工图设计（第五册）；

（2）、永蓝高速公路YTJ01合同段施工组织设计；

（3）国家及交通部现行有关设计、施工规范、规则、标准和定额；

（4）本合同段工程现场调查资料；

（5）本单位的施工技术能力和机械设备能力及相关工程的施工经验；

（6）国家有关的法律、法规及当地政府对环境保护等方面的具体规定和要求；

1.2编制原则

（1）根据永蓝高速公路YTJ01合同段施工组织设计和石梯岭隧道的特点、难点编制实施性的施工组织设计，合理安排各专业施工顺序和工序的衔接，考虑到不良地质-岩溶对施工的不利影响，从组织机构、施工方案、机械设备配备、工程材料供应等方面确保工程质量、施工安全和工期目标。

（2）、遵循设计文件的原则，使制定的施工方法和工艺达到设计标准、满足设计要求。

（3）、遵循现行施工技术规范和验收标准的原则，按照施工技术规范和验收标准制定各项质量保证措施。

（4）、遵循质量、安全、工期并重的原则，视质量为生命，视安全为使命，视工期为命令，确保工期、质量、安全协调一致。

（5）、临时工程本着临永结合、节约用地、满足施工、精打细算的原则安排，充分考虑并做好水土保持与环境保护工作。

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1.3规范、标准

《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）

《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）

《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）

《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）

《公路建设项目环境影响评价规范》（JTJ005-96）

《公路工程水泥混凝土试验规程》（JTJ053-94）

《公路工程石料试验规程》（JTJ054-94）

《公路工程金属试验规程》（JTJ055-83）

《公路工程水质分析操作规程》（JTJ056-84）

《公路工程集料试验规程》（JTJ058-2000）

《公路工程质量检验评定标准》（JTG-F80/1-2004）

《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》（JTJ074-94）

《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076-95）

第二章、工程概况

2.1工程概况:

石梯岭隧道是一座双向四车道高速公路小净距中隧道,左洞起讫桩号为ZK51+427.75~ZK52+208.95，长781.2m；右洞起讫桩号为YK51+430~YK52+210，

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永蓝高速公路第一合同段石梯岭隧道施工组织设计

长780m；隧道平面两端洞口均位于R=1500m的圆曲线上；隧道纵面左右均位于0.55％的下坡段。路面最大超高3％,隧道左右两洞间距控制在10~12.81m，其横断面组成为：（0.75+0.5+2×3.75+1.00+1.00=10.75）m，净高5.0m。，衬砌断面2.2工程的主要技术标准

主要技术标准2-1表2-1

2.3地形地貌、地震、水文地质等2.3.1地形地貌

隧道位于宁远县清水桥镇北7公里处，地貌类型为峰从洼地地貌。隧道进口位于大胡家村东南300m山坡坡脚地带，坡度约20~25°。隧道出口位于枫岩脚村半山坡处，山体坡度约18°。该隧道穿越两个山头，最大高程为487.00m,顶板埋深一般为30~40m,最大埋深为62.00m。永州端洞门与坡面交角为65~70，蓝山端洞门与坡面交角为65~70°。2.3.2地质、地震

石梯岭隧道所处围岩为：隧道范围共64页

永蓝高速公路第一合同段石梯岭隧道施工组织设计端基岩露出。上覆土层为亚粘土，褐黄色夹灰黄色，稍湿，可塑-硬塑状，下部含少量砂砾、碎石。层厚1.1~21.7m，隧道区大部分地方有分布，永州端基岩出露，洞身及蓝山端土层度大。下覆基岩为灰岩，灰~浅灰色，弱风化，隐晶结构，岩石较完整，块状结构，中~厚层状。

Ⅴ级围岩左线106.2m，右线105m，主要为亚粘土及破碎灰岩，局部岩溶化灰岩，岩溶较发育。

Ⅳ级围岩左线305m，右线317m，主要为弱风化灰岩，节理裂隙发育，性脆，岩石较破碎。

Ⅲ级围岩左线325m，右线313m，主要为围岩弱风化灰岩，中厚层状，节理裂隙发育，岩质坚硬性，岩石较破碎~完整局部破碎，节理走向230°、20°、300°裂隙多陡立。

本区近代地震特点是强度弱，震级小，地震基本烈度小于Ⅵ度，场地稳定性好。

2.3.3水文地质

2.3.3.1.地表水：隧道穿越两个山头，中间低、两头高，K51+742处横向冲沟，冲沟宽20~40m，沟地形起伏较大，沟共64页

永蓝高速公路第一合同段石梯岭隧道施工组织设计

2.3.4不良地质现象

本隧道由于受地形、地层岩性、构造及地下水等因素的影响，沿线不良地质现象为岩溶，岩溶发育表现为溶洞、漏斗、落水洞、地下暗河及溶蚀洼地，岩溶主要受节理、地层层面、构造及地形控制。本区有大的溶洞3个；落水洞2个；大的漏斗有2个；地下暗河有一条。在K51+810处有一长宽为5*2m，40m深左右落水洞，岩溶发育有具体地段为：K51+730~K51+750、K51+790~K51+835、K51+890~K51+935、K52+040~K52+065。2.3.5主要工程量

主要工程数量见表2-2

表2-2石梯岭隧道主要工程数量表

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第三章、施工管理组织机构、主要管理人员配置及队伍安排

1、组建一支专业的隧道施工队，施工队设施工队长一名、负责本队生产管理、设备调度和现场管理等一切事务，设主管工程师一名，全面负责本队的技术和质量工作；隧道施工队根据隧道施工的特点下设开挖班、支护班，钢筋加工班、机械班、衬砌班（边墙、拱部、仰拱、防水板铺设）。各专业施工

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班组设施工负责人、安全负责人各1名，负责具体隧道的施工。

施工管理机构图3-1

2、主要管理人员配备3-1

现场主要人员配备表3-1

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第四章主要劳动力安排及机械设备配4.1劳动力组织及配置计划

按照项目部的布署，前期人员进场做好临时驻地、便道、技术准备、材料、设备进场等施工准备工作。

根据本段工期进度安排，安排1个专业隧道队投入施工，施工管理人员为16人，平均上场人数126人，高峰期上场人数160人。4.2施工人员安排表4-1

4.3主要材料供应计划

主要材料(钢材、水泥)为甲供，其它材料由施工方自行采购。火工品由当地公安局提供。

砂、石等地材料，根据调查和取样试验报告结果来确定。选用本地优质

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的中粗砂、碎石作为施工材料。4.4主要施工机械设备配置计划

为确保工期，根据总的施工工期上足精良施工机械设备。本工程主要施工机械设备配置计划见下表。

主要施工机械设备配置表4-2

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4.5主要测量、试验仪器配置计划

为满足本工程施工测量、质量监控和试验的需要，本工程的主要测量、试验仪器见下表。

主要测试仪器、设备表4-3

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第五章工期及进度安排5.1工期

石梯岭隧道于2021年2月26日~2021年3月31日做施工准备,2021年4月1日正式开工，竣工日期2021年2月28日，总工期733日历天，详见石梯岭总体工作进度横道图（附后）。5.2主要工程施工进度安排

按照总工期要求，各主要工程项目的施工进度安排见下表5-1。

石梯岭隧道施工进度安排表

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第六章、施工准备

6.1施工场地及临时设施布置

进口段地形山坡较陡，施工场地狭窄，所以施工场地遵循“集中布置、有利施工、避开深沟、注意防洪”的原则进行布置。根据现场调查,石梯岭隧道进口可利用路基及隧道两侧山地作为隧道施工队生活和生产用地。详见临设平面布置图。

临时生活办公设施建在隧道进口左侧。空压机、发电机、配电房、变压器房建在隧道进口右侧，钢筋加工厂建在隧道进口的路基上、拌和站等生产房屋建在隧道进口左侧。火工品仓库建在石梯岭隧道出口便道附近，距生活区大于1公里。详见临设平面布置图。

6.2通风、供水、供电

在隧道口附近水沟处建集水池，高压泵抽水至高位蓄水池，利用高位水池蓄水供石梯岭施工用水。隧道共64页

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隧道通风:各隧道进出口均采用压入式风机通风，如图所示：

6.3施工供风、防尘：

在隧道洞口左侧设1座空压机站，每座空压机站配6台20m3/min电动空压机，为左右线隧道掘进、支护提供动力风。洞共64页

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改建道路新建道路

图6-26.0m宽路基标准横断面图

6.5施工技术准备

6.5.1施工队主管工程师牵头，组织隧道专业工程师，熟悉设计文件，与现场核对，发现不相符之处已提出建议，报项目部。

6.5.2熟悉施工规范、验收规范。

6.5.3组织控制测量，，在项目部测量工程师的组织下，对石梯岭隧道中线、水平的交接桩进行复测，埋设永久桩和护桩，建立隧道洞口控制网。

6.5.4编制分部、分项划分方案。

6.5.5尽快筹建工地试验组，为开工作准备。

6.5.6编制特殊工序作业指导书，对隧道施工组进行技术交底，并下发到班组。

6.6施工设备、人员准备

根据工程隧道的施工特点，按照施工计划组织工程机械设备进场施工。从公司及时组织机械设备进场，大型机械火车运输至永州站，再用汽车运抵施工现场。项目经理部物资部对进场机械建立施工档案，确保机械合理配置和投入使用。主要机械设备需用量《主要施工机械设备配置表》、《主要测试仪器、设备表》。

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永蓝高速公路第一合同段石梯岭隧道施工组织设计2021年2月26日于施工队伍及设备调遣到位，2021年4月1日正式开工。

第七章、各分部工程施工顺序

为确保工期，左右线隧道同时交错开工。洞口边、仰坡边开挖边进行锚喷支护,洞口边、仰坡加固完善，洞口排水做好，施作管棚完成后，正式进行洞身开挖，待暗洞掘进支护一段后,进行明洞洞身衬砌。隧道洞身衬砌全部完成后，洞共64页

永蓝高速公路第一合同段石梯岭隧道施工组织设计开挖、装碴。循环进尺一般控制0.7m为宜。

7.3.2.IV级围岩开挖、支护作业施工顺序

超前注浆小导管支护→台阶法上断面开挖→锚、喷、网、格栅钢架支护→出碴→下部开挖→出碴→锚、喷、网、钢架支护

7.3.3.III围岩开挖、支护作业施工顺序

台阶法上断面开挖→布眼→钻孔→清孔→装药→联结起爆网络→起爆→排风降尘→清危→爆破效果检查→出碴→锚杆、挂网、喷砼支护→下断面开挖。

7.4隧道衬砌施工顺序

7.4.1.V级、IV级围岩有仰拱段施工顺序

仰拱开挖→仰拱初期支护→仰拱砼施工→中心排水沟→隧底填充→防水层施工→墙基以上衬砌→电缆槽、水沟施工

7.4.2.III级围岩无仰拱段施工顺序

基础砼施工→防水层施工→衬砌台车就位→浇筑砼→拆模、养生→电缆槽、水沟施工。

第八章、主要工程项目的施工方案、施工方法

8.1.总体施工方案

石梯岭隧道为分离式、复合式衬砌设计，按新奥法施工。经理部组织1个隧道专业施工队从隧道进口单口掘进。总体实施开挖掘进（钻爆、无轨运输出碴）、支护（导管、拌、运、锚、喷）、衬砌（拌、运、灌、振捣）三条机械化作业线。通风采用2×55KVA轴流式通风机，大口径通风管，压入式供风。

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开挖采用YTP28风动凿岩机打眼，非电毫秒雷管光面爆破。

超前支护采用YTP28风动凿岩机打眼及NZ130注浆机施作超前小导管和中空锚杆注浆，TK96-1湿式混凝土喷射机喷射混凝土，人工架立钢支撑、布置钢筋网，出碴运输采用侧翻ZC50装载机装碴，8台15-20T自卸汽车完成无轨运输施工。

衬砌混凝土采用2×750混凝土自动计量拌和站、混凝土搅拌运输车、混凝土输送泵、二台衬砌台车完成全断面衬砌一次成型。

排水沟、槽附属工程采用集中施工，机械化流水作业。

8.2隧道不同位、不同围岩类别的施工方法

8.2.1.洞口工程

1）根据石梯岭隧道进、出口位置具体情况，明洞开挖前先完成地表排水系统，采取分层开挖，分层支护，自上而下，边挖边护的边仰坡加固处理方法。开挖前先对交桩进行复核、保护、加设三角网联测桩，然后对边仰坡进行放样，自上而下顺序分层大型挖掘机开挖。人工清理刷坡。装载机配合挖掘机进行装碴作业，自卸汽车运输弃碴。开挖后及时按设计要求对边、仰坡进行喷锚(锚杆、网片、喷射混凝土)作业，随挖随护，封闭坡面。

进洞采用先施作套拱、超前注浆管棚。洞门在明洞结束后立即进行整体浇筑。

2）施工步骤：首先开挖并施作洞口边仰坡截水沟，截水沟开挖线距仰坡边缘符合设计要求，沟底纵坡不小于5％，排水沟与路基排水或自然沟渠相连接。

①洞口及边仰坡开挖由外向里，从上而下分台阶、分层分段开挖，分

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永蓝高速公路第一合同段石梯岭隧道施工组织设计层分段支护。根据地形地质条件，土方和强风化岩采用挖掘机挖装，人工配合清理边仰坡开挖面，局部陡坡地带采用人工开挖；石方采用浅孔预裂爆法开挖，钻孔采用YTP-28风动凿岩机钻孔，采用非电毫秒雷管爆破技术，“一”型起爆。开挖形成的坡面按设计及时进行封闭防护，避免长时间暴露造成坡面坍塌。

②明洞开挖到设计标高后，及时清理基底，检验基底地质和承载力情况，并按设计要求进行地基处理，经监理工程师检查，合格后立即立模绑扎钢筋，浇筑明洞底部钢筋混凝土，仰拱填充和拱圈混凝土。当拱圈砼达到设计强度的70%以上后拆除共64页

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