地下工程施工组织课程设计

地下工程施工组织课程设计工程概述XX隧道位于广东省深圳市龙岗区同乐村境内，全长1136m，采用三台阶七步开挖法和双侧壁导坑法开挖，明洞部分采用明挖法开挖。本隧为客运专线双线隧道，设计行车速度200km/h及以上。隧道穿越围岩为Ⅴ级围岩，节理缝隙发育，岩性较破碎，同时隧道存在浅埋偏压现象，雨季地表谷地地表水下渗，地下水水量较大，在炭质页岩及浅埋地段围岩易软化变形，甚至坍塌、冒顶，隧道进出口边坡遇水软化易坍滑，设计时应做好排水措施、加强支护；隧道洞身穿越含炭质页岩、煤系地层，需加强通风及瓦斯监测。施工平面布置施工平面布置详见附图1、附图2。施工要求为确保人民生命财产不受损害，施工要求杜绝安全一般A类及以上事故、责任职工死亡事故、责任火灾爆炸事故、责任工程质量大及以上事故，并创建安全生产标准工地。同时，保证施工质量检验合格率达到100%、工程一次验收合格率达到100%、开通速度不低于1.1倍线路设计速度。在合理使用和正常维护条件下，隧道工程结构的施工质量，满足不少于100年设计使用寿命期内正常使用维护时的运营要求。技术保证条件加强超前地质预报和现场监控量测是保证施工质量和安全的重要手段。在掌子面进行超前水平钻孔，通过钻孔判断前方围岩的软硬、有无软弱夹层和地下水的水量，从而确定此段的支护参数。在施工过程中，将按照规范要求进行监控量测，以量测资料为基础及时修正支护参数，使支护参数与地层相适应并充分发挥围岩的自承能力，使围岩与支护体系达到最佳受力状态，达到确保质量、安全和进度，合理控制投资的目的。施工计划施工进度安排详见附图3。根据本标段总体工期目标安排，XX隧道计划施工380天，其中准备期为20天，正常施工期为360天。由于XX隧道是标段内重点工程，其工期直接影响到项目部总体的工期目标。施工准备阶段将从2014年4月1日持续到2014年6月10日，共计70天。进口端施工阶段将从2014年6月10日持续到2015年3月10日，共计270天。出口端施工阶段将从2015年3月10日持续到2015年12月10日，共计270天。最后的收尾工程将在2015年12月10日至2015年12月21日进行，共计11天。在人员安排方面，隧道施工人员将按照作业高峰期进行配备。进出口各配备8名管理人员，2名技术人员，210名技术工人和90名普通施工工人。具体的劳动力配置详见表1作业队劳动力配置表。同时，还有安全管理人员和特种作业人员，他们的人员数量和作业类别详见表2和表3。在机械设备方面，XX隧道施工将使用主要机械设备，包括三臂钻孔台车、电动空压机、挖掘机、自卸汽车、装载机、锚杆台车、管棚钻机和液压钢模衬砌台车。详细信息请见表4主要机械设备表。采用Φ108mm壁厚6mm超前长管棚预支护，管棚长40m，见“厦深汕深隧参04（Y）-13”图。另外，采用Φ42超前双层小导管预支护，按3.2m一环布置，详见“厦深汕深隧参04（Y）-11”图，以及采用Φ89mm壁厚5mm超前长管棚预支护，每环管棚长10m，详见“厦深汕深隧参04（Y）-14”图。施工方法分别为明挖法、双侧壁导坑法和三台阶七步开挖法，具体见备注编号起点里程迄点里程表格。其中，三台阶七步开挖法采用机械开挖，减少对围岩的扰动。当机械开挖困难时，采用弱爆破开挖，每循环进尺为0.6m，日循环2-3次，月进尺采用40m。双侧壁导坑法采用弱爆破或机械开挖人工配合，每循环进尺为0.8m，日循环2次，月进尺为40-48m。各工作面工序调整到位后平行作业。工艺流程分别见图1和图3-5。在三台阶七步开挖法中，采用径向锚杆系统进行支护。上一循环架立的钢架来施工隧道侧壁，使用φ42小导管超前支护或φ25超前锚杆超前支护。进行弱爆破开挖第一部分，同时进行初期支护，喷混凝土并架设型钢钢架并设锁脚锚杆。钻设径向锚杆后再复喷混凝土至设计厚度。进行弱爆破开挖第二、第三部分，同时进行初期支护，接长型钢钢架并设锁脚锚杆，钻设径向锚杆后再复喷混凝土至设计厚度。在距离第二、第三部分一段距离后进行弱爆破开挖第四部分，进行初期支护并喷混凝土。在距离第四部分一段距离后进行弱爆破开挖第五、第六部分，同时进行初期支护并喷混凝土。最后进行二次衬砌，隧底填充仰拱初期支护和三台阶七步开挖法施工。施工过程中需要注意纵向连接钢筋、环向间距和支护材料的选择。超前管棚支护）。（2）非爆破开挖⑦部。（3）喷8cm厚混凝土封闭掌子面。（4）施作⑦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I2a钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆，安设I18横撑。（5）钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。8、非爆破开挖⑧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。9、非爆破开挖⑨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。10、隧底填充仰拱初期支护，步骤及工序同①。11、施工工序纵断面参见图ⅩⅤ。12、模筑砼二次衬砌，步骤及工序参见图ⅪⅣ和图ⅫⅠ。在隧道开挖过程中，为了保证施工安全和施工质量，需要进行支护。其中，非爆破开挖是常用的一种方式。在进行非爆破开挖时，需要按照一定的步骤和工序进行施工，具体如下：1、针对导坑周边的①部，可以利用导向墙施作超前管棚支护，并利用上一循环架立的钢架施作隧道导坑侧壁φ22水平锚杆超前支护。此外，需要进行非爆破开挖，喷8cm厚混凝土封闭掌子面，并进行初期支护和临时支护，即初喷4cm厚混凝土，架立I2a钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆，安设I18横撑。最后，进行钻设径向锚杆并复喷混凝土至设计厚度。2、针对导坑周边的②部，需要进行非爆破开挖，喷8cm厚混凝土封闭掌子面，并进行初期支护和临时支护，步骤和工序同①。此外，还需要钻设φ42注浆锚管并复喷混凝土至设计厚度并注浆。3、针对导坑周边的③部、④部、⑤部和⑥部，需要进行非爆破开挖并施作初期支护和临时支护，步骤和工序同②。4、在隧道底部填充仰拱时，需要进行初期支护，步骤和工序同①。5、具体的施工工序纵断面可以参考图ⅩⅤ。而模筑砼二次衬砌的步骤和工序则可以参考图ⅪⅣ和图ⅫⅠ。2.预支护工艺流程2.1、钢花管注浆在隧道洞口段和Ⅴ级浅埋、断层破碎带等洞身段，采用超前长管棚预支护。首先进行钢花管注浆，将钢花管分节装入奇数孔中，并进行注浆。2.2、初期支护在导坑周围进行初期支护，即喷8cm厚混凝土封闭掌子面。然后施作初期支护，包括喷4cm厚混凝土、架立I2a钢架、钻设φ42注浆锚管并注浆。2.3、非爆破开挖进行非爆破开挖，包括⑧部和⑨部。在滞后于③部一段距离后，进行非爆破开挖⑩部。隧底周围进行初喷4cm厚混凝土，并接长I2a钢架和I18临时钢架，并设置锁脚锚杆，钻设φ42注浆锚管并注浆。2.4、隧道底部预支护进行非爆破开挖⑾部，并在隧道底部初喷4cm厚混凝土，安设I2a钢架使钢架封闭成环，并钻设φ42注浆锚管并注浆或填充顶面。拆除原两侧壁I18临时钢架最下一个单元，并使上部钢架基底移至ⅪⅣ部隧底填充部分。2.5、仰拱部分及灌筑进行仰拱部分及灌筑，根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后（与仰拱间距25～3m），拆除I18临时钢架及临时横撑。利用衬砌模板台车一次性灌筑ⅩⅤ部衬砌（拱墙衬砌同时施作）。套管内注水清洗后，钻机退回原位，周边放样布孔，开始套拱施工。钻机就位后，安装钻杆及套管，进行一节钻孔，接着接长钻杆及套管，继续钻进，直至钻至设计长度。取出钻杆和套管，然后进行钻钢花管注浆（偶数孔），钻进工作结束。在隧道开挖中，对于Ⅴ级围岩洞身段，采用Φ42超前小导管预支护，长度为4.5m，每3.2m设一环，环向间距为40㎝，其搭接长度不小于1m。超前小导管施工前，先用喷射混凝土封闭掌子面，然后施做注浆小导管形成一定厚度的加固圈后，进行开挖等作业。超前小导管施工工艺框图见图，工艺流程见图。在系统锚杆施工中，对于中空注浆锚杆，采用带排气装置的Φ25中空注浆锚杆，施工方法除设置角度不同外，其施工方法与超前支护中Φ42超前小导管施工相同。而对于砂浆锚杆施工，锚杆预先在洞外钢结构厂按设计要求加工制作，锚杆砂浆强度不得低于M20。施工采用风动凿岩机或锚杆台车，按设计要求钻孔，达到标准后，用高压风清除孔内岩屑，然后用注浆泵将水泥砂浆注入孔内，砂浆填充锚杆孔体积的2/3后停止注浆，及时将加工好的杆体插入孔内，安装锚杆垫板。锚杆施工应在初喷混凝土后进行，以保证锚杆垫板有较平整的基面。锚杆用的水泥砂浆，其强度不应低于M20。锚杆孔内灌注砂浆应饱满密实。砂浆锚杆施工工艺见图。在仰拱及二次衬砌施工中，为保证施工安全，仰拱混凝土应及时施作，保证距掌子面的距离不超过40米，采用栈桥过渡，支护尽早闭合成环，整体受力，确保支护结构稳定。在隧道正洞Ⅴ级围岩中，待喷锚支护全断面施作完成后，根据围岩收敛量测结果，开挖并灌筑仰拱及填充混凝土，一次灌筑仰拱混凝土长度为3～5m。仰拱施工工艺流程见图。在施工准备后，先进行测量和设置，然后进行开挖、清浮碴、抽排水等步骤，最后进行填充混凝土的灌筑工作。本标段隧道正洞采用复合式衬砌，二次衬砌采用C35防水钢筋混凝土，仰拱填充采用C20混凝土。施工工艺流程详见图8。施工前需要进行准备工作，包括敷设防水板及盲沟、中线水平放样、铺设衬砌台车轨道等。施工过程中需要进行水平定位立模、拱部中心线定位、边墙模板净空定位等步骤。同时需要进行隐蔽检查和养护。本隧道设计有4段偏压浅埋易坍塌冒顶段和4段深埋易坍塌段。针对偏压浅埋段，需要加强地表沉降观测，并在该段四周设立安全警戒线，严禁随意进入该区域。在进入该段前，需要加强超前水平探孔的地质情况分析，及时按照设计要求施作超前长管棚支护。施工时采取短开挖、强支撑、勤量测、早封闭，做到步步为营，稳扎稳打。同时加强洞内围岩的监控量测，每3～5米一个断面设置监控量测点，以便掌握围岩的变化状态和及时采取支护措施。针对深埋坍塌段，也需要加强超前水平探孔的地质情况分析，并及时按照设计要求施作超前长管棚或超强小导。施工过程中需要加强对围岩的监控量测，及时采取支护措施。和仪器精度隧道监测量测项目是保证隧道施工安全和质量的重要手段。表7列出了监测量测必测项目及其测试方法和仪器精度。其中，洞内、外观察是通过现场观察、地质罗盘和数码相机进行的。拱顶下沉、地表沉降和净空变化的测量采用全站仪、水准仪和钢挂尺等仪器进行，其测试精度分别为1mm、1mm和0.01mm。需要特别说明的是，隧道浅埋段必测净空变化，其测试精度要求较高，为0.01mm。表8列出了隧道监测量测选测项目及其测试方法和仪器精度。其中，纵向位移、隧底隆起、围岩内部位移和围岩压力等项目采用多点位移计和压力盒等仪器进行测量，其测试精度分别为1mm和0.001MPa。初期支护与二次衬、砌间接触压力、钢架内力和喷射混凝土内力等项目则采用混凝土应变计、钢筋计和振动传感器等仪器进行测量，其测试精度分别为10με和0.1MPa。锚杆轴力和二次衬砌内力等项目则采用钢筋计等仪器进行测量，其测试精度为0.1MPa。在实际监测中，需要根据隧道具体情况设置量测断面并布点，表9列出了必测项目量测断面间距和每断面测点数量。拱顶下沉量测和净空水平收敛量测是必测项目之一，其测点布置见图9。量测频率是隧道监测的重要参数之一。表10列出了不同量测频率对应的变形速度和距开挖工作面距离，实际量测频率应根据情况选择较高的一个量测频率。洞内观察和洞外观察是监测量测的重要手段之一，需要对开挖工作面和支护表面进行观察，以保证隧道施工安全和质量。下条件：变形速度小于等于1mm/d，量测断面距开挖工作面距离大于等于2B，地表沉降量小于等于5mm，水平收敛量小于等于1/500，拱顶下沉量小于等于10mm。若出现异常情况，应及时采取措施，确保隧道安全施工。B.监测记录及报告监测人员应及时记录监测数据，包括监测时间、测点编号、测量值等信息，并进行统计分析。监测报告应包括监测结果、分析判断、异常情况及处理措施等内容，及时向相关人员汇报。C.监测仪器管理监测仪器应定期检查、校准、维护，确保其准确可靠。监测人员应妥善保管监测仪器，并按要求进行使用和保养。为确保隧道施工安全，本文提出了一套完整的监控量测方法及要求。通过合理布置监测点、选用合适的监测仪器、及时整理分析监测数据，可以及早发现异常情况，采取相应措施，保障隧道施工的顺利进行。同时，监测人员应严格按照监测控制标准进行管理，确保监测数据的准确性和可靠性。当净空变化速度小于0.2mm/d且喷射混凝土表面无或仅有微小裂缝，围岩基本稳定时，可以进行正常施工。位移速度除了最初1～2天可以加速外，应逐渐减少。但当净空变化速度持续大于1.0mm/d时，应加强初期支护，并且二次衬砌混凝土施作时间应满足《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》要求。监控量测计划应在施工前编制，并根据现场实际情况及施工进度确定监测技术标准，报监理工程师及业主批准。表12列出了变形管理等级，根据实测位移值和最大允许位移值来确定管理位移施工状态。为了真实反映监测结果，本标段施工监测由工程技术管理中心组成专门监测小组，具体负责各项监测工作。施工监测管理流程图中详细说明了监控量测措施、安全性、经济性、量测计划和管理基