上庄隧道富水砂层施工专项方案

中铁二局宝兰客运专线甘肃段BLTJ-12标上庄隧道富水砂层施工专项方案编制：周仁复核：审核：审批：宝兰客专甘肃段项目部经理部二〇一五年六月目录1编制说明 11.1编制依据 11.2编制原则 11.3适用范围 12工程概况 12.1隧道概况 12.2施工环境 22.3工程水文地质 22.3.1地形地貌 22.3.2地质特点 22.3.3水文地质 32.4主要设计概况 42.5已施工段情况 72.5.1目前隧道施工进展情况 72.5.2前期施工遇到主要问题 73工程特点、重难点及对策措施 83.1工程特点 83.2重难点及对策措施 84总体施工方案 84.1施工总体目标 84.1.1安全目标 84.1.2质量目标 94.1.3工期目标 94.1.4环境保护目标 94.1.5文明施工目标 94.1.6职业健康目标 94.2施工场地布置 94.3主要施工机械设备配备表 114.4工期安排 124.5总体施工方案 134.5.1总体施工方案 134.5.2总体施工顺序 145施工方案、方法及技术措施 145.1超前支护 145.1.1密排φ42超前小导管 145.1.2管棚+φ42小导管 155.1.3超前帷幕注浆 165.2边墙砂层注浆加固 235.2.1径向后注浆 235.2.2中、下台阶注浆 235.3大锁脚及纵向工字钢连接 245.4单工序作业 255.5洞身开挖 255.6初期支护 265.7防排水 285.7.1施工临时排水 285.7.2结构永久性排水 305.8防水层 325.9二次衬砌 345.9.1仰拱及填充 345.9.2拱墙衬砌 345.10隧道附属施工 375.10.1水沟电缆槽 375.10.2综合洞室 375.10.3综合接地 375.10.4综合接地 375.11隧道施工超前地质预报 385.11.1超前地质预报系统 385.11.2地质分析 395.11.3地质雷达预报 395.11.4超前短距离探孔 405.11.5红外线探水 405.11.6地质预报实施计划安排 405.11.6地质预报信息反馈 415.12隧道施工监控量测 415.12.1监控量测的目的 415.12.2量测断面和测点布置 415.12.3量测频率与结束标准 425.12.4监测资料整理、数据分析及反馈 435.12.5监控量测管理 445.12.6监控量测信息化预警机制 47图5.12.6-1 486技术保证措施 486.1安全技术保证措施 486.2质量技术保证措施 506.3环水保技术保证措施 51（1） 51（2） 51图6.3-1 52图6.3-2 53（3） 53（4） 54（5） 546.4水土保持措施 546.4.1水土保持管理组织机构 546.4.2水土保持原则 546.4.3主体工程区保护措施 556.5工期技术保证措施 556.5.1工期保证体系 55图6.5.1-1 566.5.2主要措施 566.6职业健康技术保证措施 576.6.1劳动保护用品配备 576.6.2完善劳动安全卫生设施 586.6.3降低劳动强度 586.6.4职业危害因素监测 586.6.5定期体检 587应急预案及演练 587.1应急预案 587.1.1风险源辨识 587.1.2应急预案 607.1.3应急物资 647.2演练 647.2.1演练目的 647.2.2演练项目及主要内容 647.2.3应急救援组织机构 647.2.4参与演练人员 657.2.5演练方案 667.2.6应急救援工作流程 667.2.7应急抢险物资准备 67上庄隧道富水砂层施工专项方案1编制说明1.1编制依据(1)新建宝鸡至兰州客运专线施工设计图。(2)国家和铁道部现行的有关的隧道工程质量验收暂行标准、设计暂规、施工技术指南、安全技术规程。(3)国家和铁道部的适用于本标段的设计施工技术指南、规程、规则、规定、质量验收标准等。(4)施工现场实际情况及调研结果。(5)设计变更情况。(7)剩余段落地质补勘资料。(8)实施性施工组织设计。1.2编制原则上庄隧道剩余段落经地表钻孔，掌子面开挖揭示洞身基本将穿越富水砂层的地质。明确上庄隧道富水砂层施工的技术要点，预防涌泥灾害发生，避免发生塌方事故，保证隧道安全施工和正常运营，更好的组织、指导现场施工，提高施工质量及生产效率，保质保量的完成施工进度。1.3适用范围本方案适用于中铁二局宝兰客专甘肃段BLTJ-12标上庄隧道富水砂层段施工。2工程概况2.1隧道概况宝兰客专上庄隧道位于兰州市榆中县甘草店镇，地处黄土高原沟壑梁峁区，地面高程1885～2120m，地表冲沟发育，沟深坡陡。隧道起讫里程DK979+361～DK983+425，全长4064m，单洞双线，洞身纵坡为4‰及3‰的单面下坡。洞身通过主要地层为第四系上更新统冲积砂质黄土（Q3al3）、中更新统风积黏质黄土（Q2eol3）和第三系上新统泥岩（N2MS）。隧道拱顶最大埋深203m，最小埋深19m，洞身于DK980+430、DK982+095处两次浅埋下穿黄土冲沟，拱顶埋深均为34m。隧道Ⅴ级围岩长1574m，占总长的39%，Ⅳ级围岩长2490m，占总长的61%。隧道采用进出口双口掘进，洞身于DK980+700处设一长约370m的1号斜井辅助施工。2.2施工环境根据榆中县气象观测站资料显示：该地区属半干旱气候区，季节性温差较大，雨季和旱季分明，年降水量较少。年平均气温6.7℃，极端最高温度35.8℃，极端最低温度-27.2℃，年平均降雨量395.3mm，年平均蒸发量1343.7mm，平均相对湿度63％，最大风速17m／s，年平均八级以上大风日数6.3天，最大积雪厚度16cm，最大季节冻土深度126cm。2.3工程水文地质2.3.1地形地貌上庄隧道地处黄土粱峁沟壑区，地面高程一般为1885～2120m，相对高差200～250m，在水流切割侵蚀作用下阶地冲沟发育，沟深坡陡。隧道洞身最大埋深203m。2.3.2地质特点地质情况①砂质黄土（Q3eol）：浅黄色，地表分布，厚25～35m，土质均一，颗粒以粉粒为主，土体较疏松，垂直节理发育，稍密-中密，稍湿-潮湿，Ⅱ级普通土，σ0＝120kPa。②黏质黄土（Q2eol）：褐黄色，位于风积砂质黄土层下，厚45～80m，土质均一，硬塑，Ⅲ级硬土，σ0＝180kPa。③黏质黄土（Q2al）：褐黄色，位于风积黏质黄土层下，单层厚10～45m，硬塑为主，Ⅲ级硬土，σ0＝180kPa。局部段落土质不均，夹层状、透镜体状、窝状杂砂层，以中、粗砂为主，砂层含水。④中、粗砂（Q2al）：杂色，夹杂于冲积黏质黄土层中，厚度变化大，单层厚约0.5～6m，中密为主，潮湿-饱和，Ⅰ级松土，σ0＝180kPa。⑵地质构造情况上庄隧道位于陇西系内旋褶带，构造相对简单。隧道洞身通过第四系黄土与第三系泥上新统泥岩，未见明显构造形迹。⑶特殊岩土①膨胀岩隧道区第三系上新统泥岩为易崩解的膨胀岩，具弱膨胀性。②湿陷性黄土第四系上更新统砂质黄土具自重湿陷性，湿陷等级Ⅳ级，黄土湿陷土层厚度约22～26m。③松软土隧道洞身范围内表层砂质黄土为松软土，厚15～18m。④中、粗砂夹杂于冲积黏质黄土层中，厚度变化大，单层厚约0.5～6m，黏质黄土夹中、粗砂透镜体，弱富水。施工期间对剩余段落进行了地质补勘，砂层分布情况如下：表2.3.2-1上庄隧道预测饱水砂层分布位置表里程段长度部位砂层类型层厚备注DK981+181～DK981+390209m拱顶Q2al中砂3.0～3.5mDK981+390～DK981+645255m上、中台阶Q2al中砂2.0～3.0mDK981+713～DK981+80087m中台阶Q2al中砂3.5～4.0mDK981+800～DK982+066266m上台阶、中台阶Q2al中砂夹薄层黏质黄土4.0～10m2.3.3水文地质⑴地表水隧道区地表水不发育，各沟内基本无水，只在雨后形成短暂水流。阳山沟内岀露泉水，泉流量不大，小于0.1L/s。泉水季节性变化大，干旱期常干涸。隧道区沟谷地表水水化学类型为SO4·Cl·HCO3-Na·Mg型。该区地表水水质较差，矿化度一般大于1.77g/L。⑵地下水隧道区内地下水主要为黄土孔隙裂隙水，赋存于第四系砂质黄土的孔隙裂隙中，区内降雨量少，地下水接收大气降水的季节性补给，补给条件有限。隧道进出口地形坡度大，为泄水地形，贫水；沟谷内汇水条件较好，雨水多以面流形式沿地面顺斜坡汇聚于冲沟内形成地表径流，地表水沿砂质黄土孔隙裂缝下渗补给深部地下水，相对而言，富水性较弱。隧道区地表水和地下水对圬工均具有氯盐及硫酸盐侵蚀性，环境作用等级为L1及H1。（3）隧道洞身经过地下水地质补堪显示，隧道洞身经过富水砂层，，已开挖段最大出水量约100m³/d。2.4主要设计概况隧道为双线隧道，起讫里程DK979+361～DK983+425，全长4064m，隧道进口至DK979+763.102段位于半径＝11004.6m的曲线上、DK979+763.102至出口段位于直线上，洞身纵坡为4‰及3‰的下坡。本隧设计时速250km/h,隧道进、出口均以路基相连。隧道采用复合式衬砌，初期支护采用喷锚支护。暗洞净空12.2m（宽）×8.68m(高)，洞内采用CRTSⅠ型双块式无碴轨道结构，无碴轨道结构高51.5cm，进、出口洞内10m范围内设置剪力筋加强道床板与隧道仰拱填充层或底板之间的连接。原设计隧道Ⅴ级围岩长1574m，占总长的39%，Ⅳ级围岩长2490m，占总长的61%。已施工段落Ⅳ级围岩变更为Ⅴ级围岩共570m，根据掌子面开挖揭示及地质补勘资料预计剩余817m应均为Ⅴ级围岩。表2-4上庄隧道衬砌类型及施工辅助措施表序号起讫里程围岩分级长度（m）断面代号超前支护施工方法钢架类型钢架间距二衬砼标号沟槽砼标号侵蚀等级附注1DK979+361DK979+378Ⅴ17ZQDM明挖法C40钢筋混凝土C30混凝土L1、H12DK979+378DK979+408Ⅴ30SLMD-Ⅱ明挖法C40钢筋混凝土C30混凝土L1、H13DK979+408DK979+438Ⅴ30Ⅴe108管棚+拱部42超前小导管三台阶临时仰拱法I25a0.6mC40钢筋混凝土C30混凝土L1、H1洞口浅埋4DK979+438DK979+488Ⅴ50Ⅴe拱部双层42超前小导管三台阶+横撑法I25a0.6mC40钢筋混凝土C30混凝土L1、H1洞口浅埋5DK979+488DK979+610Ⅴ122Ⅴb拱部42超前小导管三台阶+横撑法I20b0.6mC40钢筋混凝土C30混凝土L1、H1洞口浅埋6DK979+610DK979+775Ⅳ165Ⅳb拱部42超前小导管三台阶法I181.0mC40钢筋混凝土C30混凝土L1、H1洞口浅埋7DK979+775DK980+200Ⅳ425Ⅳd拱部42超前小导管三台阶七步开挖法I20a0.8mC40钢筋混凝土C30混凝土L1、H1洞口浅埋8DK980+200DK980+380Ⅴ180Ⅴd拱部42超前小导管三台阶+横撑法I22a0.6mC40钢筋混凝土C30混凝土L1、H19DK980+380DK980+500Ⅴ120Ⅴe拱部42双层超前小导管三台阶+横撑法I25a0.6mC40钢筋混凝土C30混凝土L1、H1浅埋沟10DK980+500DK980+600Ⅴ100Ⅴd拱部42超前小导管三台阶+横撑法I22a0.6mC40钢筋混凝土C30混凝土L1、H111DK980+600DK981+365Ⅳ765Ⅳd拱部42超前小导管三台阶七步开挖法I20a0.8mC40钢筋混凝土C30混凝土L1、H112DK981+365DK981+565Ⅳ200Ⅳe拱部42超前小导管三台阶七步开挖法I22a0.8mC40钢筋混凝土C30混凝土L1、H113DK981+565DK981+850Ⅳ285Ⅳd拱部42超前小导管三台阶七步开挖法I20a0.8mC40钢筋混凝土C30混凝土L1、H114DK981+850DK982+030Ⅳ180Ⅴd拱部42超前小导管三台阶+横撑法I22a0.6mC40钢筋混凝土C30混凝土L1、H115DK982+030DK982+150Ⅴ120Ⅴe拱部双层42超前小导管三台阶+横撑法I25a0.6mC40钢筋混凝土C30混凝土L1、H1浅埋沟16DK982+150DK982+250Ⅴ100Ⅴd拱部42超前小导管三台阶+横撑法I22a0.6mC40钢筋混凝土C30混凝土L1、H117DK982+250DK982+900Ⅳ650Ⅳd拱部42超前小导管三台阶七步开挖法I20a0.8mC40钢筋混凝土C30混凝土L1、H118DK982+900DK983+050Ⅴ150Ⅴe拱部双层42超前小导管三台阶+横撑法I25a0.6mC40钢筋混凝土C30混凝土L1、H1洞口浅埋19DK983+050DK983+365Ⅴ315Ⅴe拱部双层42超前小导管三台阶临时仰拱法I25a0.6mC40钢筋混凝土C30混凝土L1、H1洞口浅埋20DK983+365DK983+395Ⅴ30Ⅴe108管棚+拱部42超前小导管三台阶临时仰拱法I25a0.6mC40钢筋混凝土C30混凝土L1、H1洞口浅埋21DK983+395DK983+408Ⅴ13QLMD-Ⅱ明挖法C40钢筋混凝土C30混凝土L1、H122DK983+408DK983+425Ⅴ17ZQDM明挖法C40钢筋混凝土C30混凝土L1、H12.5已施工段情况2.5.1目前隧道施工进展情况截止2015年6月3日，上庄隧道进、出口明洞工程均已完成，进口与1号斜井宝鸡端已贯通，2号斜井兰州端与出口端已贯通，隧道累计开挖3247m，剩余817m，各掌子面施工进度示意图如下：图2.5-1工程进度示意图2.5.2前期施工遇到主要问题前期浅埋下穿深切黄土冲沟、洞身穿过新老黄土分界面、饱和黄土，已通过大管棚、变更支护措施、帷幕注浆等已顺利通过。其中上庄隧道1#斜井施工至130m遇到高含水率饱和黄土，最高含水率达30%；隧道出口端洞身穿过新老黄土高含水率饱和黄土，最高含水率达32.1%，经专家论证、工管中心、建设、设计、监理、施工单位召开专家论证会，主要采用分段帷幕注浆后三台阶临时仰拱或三台阶临时横撑施工；严重制约施工。鉴于上庄隧道洞身经过地质与原设计存在较大变化，2014年8月下旬至11月下旬地质补堪显示剩余洞身主要经过新老黄土分界面、泥岩与黄土分界面，形成饱和黄土和富水砂层，严重制约隧道施工进度。2014年5月底，经建设、设计、监理、咨询、施工单位五方现场变更设计会勘决定：由于上庄隧道地质原因，为确保施工工期满足建设单位指导性施组工期要求，于洞身DK982+335增设一长度约284m的2号斜井辅助施工。2014年11月初，经五方现场变更设计会勘决定，于洞身DK981+676增设一长度约470m的3号斜井辅助施工。3工程特点、重难点及对策措施3.1工程特点上庄隧道两段洞身浅埋下穿深切黄土冲沟，最小埋深30m，补堪揭示隧道大部分洞身穿过新老黄土分界面、饱和黄土和富水砂层分界面，黄土结构性强，遇水极易软化造成围围岩、初支大变形。3.2重难点及对策措施经施工期间地表钻孔地质补勘及掌子面开挖揭示可推断1号斜井兰州端至3号斜井宝鸡端剩余464m、3号斜井兰州端至2号斜井宝鸡端剩余353m洞身穿越富水砂层，砂层厚度、位于洞身位置不尽相同，单个掌子面出水量约为80～120m3/d,剩余长段落的富水砂层施工是本工程难点。隧道未施工段预测饱水砂层分布位置详见下表。长段落的富水砂层施工，防止拱顶掉块、坍塌、控制初期支护沉降、掌子面失稳是本工程重难点。主要采取的措施有加强超前支护、初期支护、增强锁脚等，详见下表：表3.2-2重难点及对策措施表序号重难点对策备注1拱顶砂层厚度较小于3m，易发生小范围的掉块。超前支护（加固）密排φ42超前小导管2拱顶砂层厚度较大于3m，拱部易发生坍塌时。φ108中管棚+φ42密排小导管3拱部砂层厚度大于3m，地下水较大，围岩无法自稳超前帷幕注浆4砂层位于洞身边墙，厚度小于3m，围岩尚能自稳。径向注浆加固砂层径向后注浆5砂层位于洞身边墙，厚度大于3m，围岩稳定性较差。提前径向注浆6初支沉降量较大。大锁锁脚配合措施7富水砂层围岩稳定性差，施工难度大，安全风险高地段。单工序作业4总体施工方案4.1施工总体目标4.1.1安全目标⑴无重大施工安全事故，杜绝责任死亡及以上事故。⑵无重大道路交通责任事故。⑶无重大火灾、爆炸事故。⑷控制一般责任事故。4.1.2质量目标符合国家和铁道部有关标准、规定及设计文件要求，检验批、分项、分部工程施工质量检验合格率达到100%，单位工程一次验收合格率达到100%，主体工程质量“零缺陷”。4.1.3工期目标上庄隧道剩余长度为1075m，计划于2016年4月18日全隧贯通，铺轨日期为2016年11月23日，建设单位要求铺轨日期为2017年2月1日，提前70天，满足建设单位工期要求。4.1.4环境保护目标严格执行国家《环境保护法》、《水土保持法》和地方政府有关规定，坚持做到“少破坏、多保护，少扰动、多防护，少污染、多防治”，确保铁路沿线景观不受破坏，地表水和地下水水质不受污染，植被有效保护；坚持做到环保保护、水土保持设施与主体工程“同时设计、同时施工、同时投入使用”；坚持做到临时用地植被恢复率100%。4.1.5文明施工目标遵守法律、法规和有关工程建设的规定，自觉维护社会公共利益和人民群众的合法权益。不扰民、不损害公众利益。施工现场临时设施建设统筹规划，合理布局，永临结合，节约用地，注重实用，符合标准。4.1.6职业健康目标注重职工的职业健康，保证文明施工，保障劳动保护，杜绝职业病发生；加强卫生监控，确保无大的疫情，无传染病流行。4.2施工场地布置上庄隧道由第四、五、第六工程大队共同管理，其中第五工程大队为新设置工程大队，对上庄隧道新增2号、3号斜井进行管理，仅需增设该工程大队临时设施。现场驻地均采用新建活动板房，第五工程大队新建房屋面积300m2；新建便道约500m。借用便道2.5Km；施工用电采用永临结合方式，利用宝兰铁路永久电路，在隧道口与大电“T接”，在施工洞口设置变压器管理房。同时在每个主要重要工点配置2台200KW柴油发电机，以防施工过程中发生停电。在上庄隧道每个工点分别打设1口150m深的水井取水，共打设2口井。经过检测，如果地下水对圬工具有氯盐及硫酸盐侵蚀性，则在每口井附近设置1台净化处理器。井水使用前进行化验，符合使用标准后方可采用。本项目不设隧道高压蓄水池，改用在每个隧道施工点设置2座20m3的钢板蓄水池，放于洞口，洞内高压水采用增压泵增压。各洞口分别设空压机房，每个机房配置2～4台22m3/min螺杆式空压机供隧道钻眼与喷浆。详见下表：表4.2-1洞口空压机配备表项目名称空压机备注功率（m3/min）数量(台）2号斜井2233号斜井223钢筋加工场⑴在各个隧道口作业点附近设置钢筋加工场。隧道钢筋加工场占地尺寸为63.5×7.5m，钢筋棚分成原材料堆放区、加工区、成品堆放区、废品区等。⑵钢筋加工场首先进行场地的清表和平整，使用20cm砂砾石作垫层，20cm厚的C20混凝土作面层。场地设计为四周低，中间高，面层排水坡度为1.5%，利于排水。场地四周设置M7.5砂浆抹面的50cm×50cm的浆砌片石排水沟。⑶原材料和半成品区设置垫块，垫块采用C20混凝土，高50cm，宽25cm，长度按照平面图布设。钢筋棚立柱、纵横连接件、棚顶纵向杆件采用槽钢或钢管，钢筋棚侧面、后侧及顶棚采用彩钢瓦封闭，但因原材料堆放区的钢筋棚设置成可移动式，因此，其四周不用彩钢瓦封闭。钢筋加工场均采用封闭式管理，场内醒目位置设置公示栏、宣传栏、标语横幅等；各种设备均挂“安全操作规程牌”，电动设备挂设“当心触电”警示牌等，原材料处挂设原材料规格标志牌。喷浆拌合站由于隧道初期支护每循环的混凝土使用量较小，受地形条件的限制，运输道路困难，在隧道口附近设置初期支护喷射混凝土拌和站较有利于施工及工程质量的控制，因此，上庄隧道各工点分别设置初期支护混凝土自动计量简易LS750拌和站1座，拌和站占地面积为900平方米，拌和站四周采用砖砌围墙并按标准进行企业文化及工程建设相关内容的宣传；场地内用压路机碾压密实后，上铺5cm厚的碎石垫层，再浇筑厚度为20cm的C20混凝土进行场地硬化。弃砟场上庄隧道2号斜井、3号斜井弃砟至出口工区弃砟场。4.3主要施工机械设备配备表表4.3-1主要施工机械设备配备表序号设备名称规格型号投入数量用于施工部位备注1超前水平地质钻机MGJ891隧道2管棚钻机KR804122隧道3锚杆钻机JMZ1502隧道4注浆钻机DXA1652隧道5注浆泵ZTGZ60/2104隧道6通风机DKS-H0107隧道7电焊机UN1-10012隧道8钢筋切断机GQ-403隧道9钢筋弯曲机GW-403隧道10钢筋调直机GTJ-143隧道11普通车床C620*15003隧道12摇臂钻床Z3050*16A3隧道13木工圆锯机MJ1053隧道14木工刨床MB1063隧道15衬砌台车12m7隧道16管棚钻机YGL-100A2隧道17多功能开挖台架6m3隧道18防水板焊机JTT-8103隧道19水泵DYWS70-12*500020隧道20自卸车15t15隧道21电动空压机22m3/min7隧道22简易栈桥MIB-1长度12m7隧道23地质雷达SIR30001隧道24红外探测仪HW-3041隧道25地质罗盘仪2隧道26装载机柳工856Ⅲ6隧道27手持钻机YT2860隧道28混凝土输送车ZLJ5253GJB18m36综合29混凝土输送车JCGY-66m33综合30混凝土输送泵HBT6060m3/h3综合31柴油发电机组GCF200200kw3综合32变压器S10-6300/106综合33全站仪宾得R-202NE3测量34精密水准仪苏州一光DSZ23测量4.4工期安排（1）1号斜井兰州端与3号斜井宝鸡端富水砂层按月进度22m。（2）3号斜井兰州端与2号斜井宝鸡端富水砂层按月进度20m。（3）隧道贯通后至铺轨开始共需220天。其中：换拱、仰拱处理等需30天；换拱、仰拱处理等需30天；二衬及附属施工需30天，沉降观测需90天；无砟道床施工按120m/天进度，需42天；等强度28天。（4）拱顶砂层厚度较小，设置密排φ42超前小导管，一循环施工时间约3～4小时。（5）砂层厚度较大，水量较小，拱部设φ108管棚+φ42小导管超前支护，一循环施工时间约2～3天。（6）砂层厚度大、地下水较大，采用超前帷幕注浆加固，一循环施工时间约10～15天。具体根据注浆加固圈范围，注浆孔个数确定。表4.4.1-1上隧道剩余工程工期计算表序号施工方向起讫里程长度（m）进度指标（m/d）工期（d）开始日期结束日期附注11#斜井兰州端DK981+181DK981+4132320.733162015/6/72016/4/1823#斜井宝鸡端DK981+413DK981+6452320.733162015/6/72016/4/183兰州端DK981+713DK981+8901770.672662015/6/72016/2/2742#斜井宝鸡端DK981+890DK982+0661760.672642015/6/72016/2/265合计8174.5总体施工方案4.5.1总体施工方案上庄隧道目前剩余掌子面为1号斜井兰州端，3号斜井宝鸡端、兰州端，2号斜井宝鸡端，共4个掌子面3个作业工区。进口、出口仅剩仰拱、二衬及相关附属工程。针对隧道剩余817m富水砂层地质情况，并根据砂层分布的不同位置、厚度等情况，主要通过加强超前支护，帷幕注浆、径向注浆改良加固地层，加强锁脚控制初支沉降等措施，防止隧道发生坍塌，确保施工安全。拱顶砂层厚度较小于3m，易发生小范围的掉块，拱部设置密排φ42超前小导管。拱顶砂层厚度较大于3m，拱部易发生坍塌时；拱顶砂层厚度较大于3m，拱部易发生坍塌时，拱部设φ108中管棚+φ42密排小导管；拱部砂层厚度大于3m，地下水较大，围岩无法自稳，采用帷幕注浆；砂层位于洞身边墙，采用径向注浆。4.5.2总体施工顺序隧道原设计采用进出口双口掘进，洞身于DK980+700处设一长约370m的1号斜井辅助施工。经过设计变更先后增设了2号斜井、3号斜井辅助施工，目前隧道剩余817m未开挖。1号斜井向兰州开挖；3号斜井向宝鸡、兰州两个方向开挖；2号斜井向宝鸡方向开挖。5施工方案、方法及技术措施本方案主要针对上庄隧道富水砂层不良地质情况制定，5.1节至5.4节为主要针对富水砂层所采取的对应方案，5.5节至5.12节为隧道施工常规施工方案。5.1超前支护根据超前地质预报及掌子面开挖揭示地层情况，判定隧道拱顶可能发生掉块、坍塌、及掌子面突泥失稳，通过四方现场会勘变更设计，采取以下3种对应的超前辅助加固措施：（1）拱顶砂层厚度较小，水量较小时，围岩尚能自稳但易发生小范围的掉块时，对隧道拱部砂层设置密排φ42超前小导管，并预注浆加固。（2）砂层位于拱顶上部，厚度较大，水量较小，掌子面能够自稳但拱部易发生坍塌时，拱部设φ108管棚+φ42小导管超前支护，并预注浆加固。（3）砂层厚度大、地下水较大，围岩无法自稳易流沙、涌泥时，掌子面采用超前帷幕注浆加固，帷幕注浆浆液采用双液浆。5.1.1密排φ42超前小导管拱顶砂层厚度较小，水量较小时，围岩尚能自稳但易发生小范围的掉块时，对隧道拱部砂层设置密排φ42超前小导管，并预注浆加固。（1）小导管单根长3.5m.（2）环向间距15cm（3）外插角10°～15°。（4）浆液采用水泥-水玻璃双液浆，水泥浆水灰比为0.8～1。水泥浆-水玻璃体积比为1:1。（5）注浆压力为0.5～1.5MPa。（6）一环124根。图5.1.1-1密排小导管横断面布置示意图图5.1.1-2密排小导管纵断面布置示意图图5.1.1-3小导管示意图5.1.2管棚+φ42小导管砂层位于拱顶上部，厚度较大，水量较小，掌子面能够自稳但拱部易坍塌，拱部超前支护采用φ108管棚+φ42密排小导管，并预注浆加固。拱部设置φ108管棚+φ42小导管超前支加固，管棚长度为12m，纵向9米一环，环向间距60cm，外插角0～3°，纵向水平搭接不小于3m；管棚间内插φ42小导管，长4m，纵向3米一环，环向间距60cm，外插角10°，纵向搭接不小于1m。每环共布设31根管棚，31根小导管，管棚布置见下图。图5.1.2-1管棚正面布置示意图管棚施工前先设置工作室，长800cm，高90cm。按照35cm初支厚度、50cm预留沉降量，工作室高度应扩挖尺寸为设计开挖轮廓线+175cm。管棚工作室按Ve初支参数施做初支，前后两端采用挂钢筋网锚喷，喷射砼厚度40cm。大管棚采用外径φ108mm，壁厚6mm热轧无缝钢管加工，每节长按6m和3m加工，采用丝扣连接。为避免管棚接头在一个断面上，单号采用6m+3m的配管形式，双号采用3m+6m的形式。沿管壁布设4排Φ6mm对称溢浆孔，梅花形布设，孔间距50cm，每根管棚末端2m不布设溢浆孔，前端加工成椎形尖端并封闭。管棚安设完成后装入钢筋笼，进行全孔一次性注浆。大管棚施作流程：（1）测量放线，根据设计孔位标出开孔位置。（2）调整好钻孔角度，先采用地质钻机引孔，成孔后再下入大管棚至设计深度。（3）为防止管棚安设过程中泥浆进入管棚内，影响注浆施工，管棚布设完成后，对管棚进行全孔一次性注浆。（4）注浆材料水泥单液浆，液浆配比0.8～1。（5）注浆终压：1～2MPa。5.1.3超前帷幕注浆砂层厚度大、地下水较大，围岩无法自稳易流沙、涌泥时，掌子面采用超前帷幕注浆加。（1）场地布置为确保钻孔设备在工作面自由移动，不陷车，应进行场地硬化，硬化层采用C25砼浇筑，长度约10m，厚度20cm。工作面设临时排水系统，横向设置坡度为2%的人字坡，纵向设置2%的反坡，将水汇集至临时集水井中，通过潜水泵抽排至洞外。场地布置如下图所示：图5.1.3-1场地布置图（2）止浆墙设置①止浆墙墙体采用C30模筑混凝土浇筑，中心高度7.5m，墙体厚3.0m。②为保证止浆墙与开挖轮廓线（初支面）连接稳固，在止浆墙与初支接触面拱部和基础打设2排3m长φ42的钢管进行锚固，钢管打入围岩1m，预留2m嵌入墙体。③基础土体承载力低，为提高承载力，在止浆墙基础布设φ42钢管桩，长度3m，横向向设置2排，间距2m。④便于施工和考虑现场实际情况，止浆墙分3次浇筑，考虑连续3次浇筑界面的连接密实性，在浇筑分界面处增设2排接茬钢筋，钢筋采用φ20螺纹钢预埋，埋入和预留深度均为50cm。图5.1.3-2止浆墙纵断面图图5.1.3-3止浆墙横断面图（3）超前全断面帷幕注浆方案设计全断面帷幕注浆方案是针对隧道洞身大部分为富水砂层（或土体为软弱围岩）所采用的方案，通过超前帷幕注浆对围岩土体挤密加固，能明显降低开挖范围内土体含水率，固结砂层，达到改良围岩土体的目的。上庄隧道富水砂层超前帷幕注浆方案加固圈范围为：隧道拱墙开挖轮廓线外4m，底部为拱顶设计开挖线下10m，浆液扩散距离为1.5m，共计注浆孔74个（超前帷幕注浆加固圈范围、布孔数量等具体参数应根据围岩情况适当调整）。详见附件一：《上庄隧道富水砂层段帷幕注浆设计图》。图5.1.3-4开孔布置图图5.1.3-5终孔布置图图5.1.3-6纵断面示意图（4）施工工艺流程图图5.1.3-7工艺流程图（5）注浆设计参数表5.1.3-1注浆设计参数表序号参数名称参数值备注1纵向加固段长长度25m暂定2横向加固范围拱部开挖轮廓线外4m3浆液扩散半径1.5m4注浆速度5～110L/min5注浆终压4～6MPa施工时可适当调整6终孔间距2～4m7注浆方式前进式分段注浆结合孔底注浆分段长度5～10m8钻孔数量注浆孔单循环74个重点薄弱区域可补孔检查孔根据现场情况确定9孔口管L=1.2m，φ127mm，壁厚6mm（5）注浆材料表5.1.3-2注浆材料表序号名称配合比1水泥水玻璃双液浆W:C=0.8;C:S=1：1（6）注浆顺序注浆顺序按“由外到内、由上到下、间隔跳孔”的原则进行，以达到控域注浆，加结的目的。（7）钻孔注浆工艺①先用钻机开孔深1.2m，直径Φ135mm的钻孔，安设固结1.2m长Φ127mm孔口管。②通过孔口管钻设Φ115mm注浆孔，钻到10m深时开始实施注浆作业。③采取前进式分段注浆工艺与深孔后退式注浆工艺相结合的方式，注浆分段长度5～10m。即钻进5～10m，注浆一次，注浆结束后再钻5～10m进行注浆，依次循环，直至结束该孔注浆。钻孔至设计深度后，之后再进行注浆。前进式注浆主要运用在钻孔施工中，地层易坍塌，成孔较困难的情况下，通过由外向内注浆逐步改良地层，确保成孔率。后退式注浆主要运用在钻孔施工中，地层不易坍塌，可一次性成孔。④若钻孔过程中遇到突水、涌泥，则应立即停止钻孔进行注浆。（8）注浆结束标准①单孔注浆结束标准注浆过程中，压力逐渐上升，流量逐渐下降，当注浆压力达到4～6MPa并稳压10min后，且注浆量大于设计量，即可结束该孔注浆。②全段结束标准a.设计的所有注浆孔均达到注浆结束标准，无漏注现象。b.按总注浆孔的5%设计检查孔，检查孔满足设计要求。（9）效果检查及评定注浆效果评定是决策开挖施工方案的依据。①根据现场钻孔所揭示的地质状况，注浆结束后，可采取分析法即结合注浆过程中P-Q-t曲线分析及反算注浆后地层的浆液填充率判断注浆效果。②根据注浆量分析浆液对地层裂隙的填充率，当浆液填充率达到80%以上，满足开挖要求。(针对该地层以含水率作为地层裂隙进行计算)③选择可能出现的薄弱环节进行钻孔检查，检查孔钻不坍孔，不涌泥，涌水量小于0.2L/m·min。检查孔另行设计。若达不到注浆效果应进行补孔注浆。注：P-Q-t曲线即“压力-流量-时间”曲线，根据实际注浆过程，随着时间的增长，压力注浆变大，流量逐渐变小。（10）资源配置①机械配置表5.1.3-3机械设备配置表序号机械名称型号数量单位备注1多功能地质钻机1台2双液注浆泵KBY系列3台3水泥浆搅拌桶2台容量≥300L4自搅拌储浆桶2个储存水泥浆5储浆桶2个储存水玻璃6清水桶自制4个容量≥100L7混合器T型15个与注浆泵配套购置8高压注浆管300m与注浆泵配套购置9防震压力表20个②劳动力配置表5.1.3-4劳动力配置表序号分工小计工作安排1项目负责人1项目总体负责2生产负责人3现场组织生产4工班长3负责劳动力组织安排5司钻3钻机操作6司泵4注浆机操作7拌浆6浆液的配制及注浆管路维护8机修1现场机械维修与保养9杂工9上、下钻杆等合计305.2边墙砂层注浆加固当砂层位于隧道洞身边墙时，应对砂层进行注浆加固，根据不同情况采取径向后注浆加固及对中、下台阶砂层提前注浆加固。5.2.1径向后注浆砂层位于中、下台阶，砂层厚度小于3m，水量较小，围岩尚能自稳，但初支易突发向线路内侧变形。当中、下台阶初支施做完，长度约5m时，立即对砂层影响范围的初支进行径向后注浆加固。（1）采用4m长Φ42小导管，打孔深4米.（2）加固圈范围：①高度为砂层上下各1.5m范围内②宽度为开挖轮廓线外4m。（3）孔底间距按2.2m×2.2m梅花型布置。（4）浆液采用水泥-水玻璃双液浆，水灰比W：C=0.8，C:S=1：1。（5）注浆压力为1.5～2Mpa。图5.2.1-1中、下台阶径向注浆示意图5.2.2中、下台阶注浆砂层位于中台阶或下台阶时，砂层厚度小于3m，水量较大，围岩稳定性较差时，在上台阶（或中台阶）初支已施后，提前对中（或下）台阶砂层影响范围部位进行注浆加固。（1）注浆加固范围：为砂层上方1.5m至砂层底面下1.5m范围，外侧加固至开挖轮廓线外4m范围（2）注浆压力：2～4Mpa（3）材料：水泥-水玻璃双液浆，水灰比W：C=0.8，C:S=1：1。（4）小导管布设：沿隧道前进方向孔间距1.0m，沿横断面方向布置22排，梅花型布置。开孔排间距50～100cm，终孔间距不大于1m。小导管长度2.4m～6.5m。图5.2.1-2中、下台阶注浆示意图5.3大锁脚及纵向工字钢连接富水砂层施工过程中，发现初支沉降较大时，为加强初支的整体性，控制沉降，在增设了其它措施后，同时可在拱架间设置纵向I18型钢连接，并设置4m长Φ89钢管大锁锁脚。（1）直径：大锁脚采用Φ89钢管。（2）锁脚设置部位：拱脚上部约50～100cm位置。（3）大锁脚长度4m。（4）注浆:采用M10水泥浆将钢管填充满。（5）大锁脚管身布有6～８mm直径注浆孔，间距15cm×15cm梅花型布置，钢管顶端加工成锥形，示意图如下。示意图如下：图5.3.1-3大锁脚示意图a图5.3.1-3大锁脚示意图b5.4单工序作业富水砂层段施工难度大，安全风险高，为确保安全，尽量缩短仰拱、二衬步距，围岩稳定性较差的情况下要求：仰拱初期支护距离掌子面不大于20米，二次衬砌距离掌子面不大于35米。为保证安全步距，必要情况下实施单工序作业，即一个作业面施工时，停止其它作业面施工，撤离相应作业面人员。如：在施工上台阶时，停止中、下台台阶、仰拱等施工。5.5洞身开挖（1）三台阶＋临时横撑法三台阶法+临时横撑开挖施工，开挖主要采用人工配合挖掘机开挖；将隧道断面分成上中下三个部分进行开挖的施工工法；要求及时施作各部临时横撑；各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进的隧道施工方法。上台阶每循环施工长度为1榀拱架间距；中、下台阶每循环施工长度为2榀拱架间距；仰拱一次性开挖长度不能大于3m.（2）四台阶＋临时横撑法由于上庄隧道富水砂层围岩稳定性差，初支沉降量大，为避免侵限，施工时加大预留沉降量（Ve衬砌设计预留沉降量为15～20cm）至90cm；同时为降低开挖高度，减小围岩临空面，部分段落采用四台阶施工。Ve型衬砌断面设计高度：开挖拱顶至下台阶拱脚为10.41m。拱部预留沉降量预留高度：0.9m。实际开挖高度为：11.31m。台阶划分高度：按实际开挖高度11.41m进行划分，采用4台阶法施工，1台阶高度为3.8m,2台阶高度为2.5m，3台阶高度为2.5m，4台阶高度为2.51m。示意图如下：图5.1-1四台阶示意图四台阶除台阶数量比三台阶多一个外，其它施工方法及要求与三台阶+临时横撑法相同。5.6初期支护（1）喷射混凝土洞身开挖后，立即进行初喷，厚度≮4cm，复喷在完成锚杆、钢筋网、钢架安装后进行，一次达到设计厚度。必须保证喷射砼密实无空洞。对于渗漏水比较小的地方，喷射应从无水处向有水处进行，对于渗漏水较大的地方，应先采取引流措施后再喷砼。（2）锚杆本隧初期支护锚杆采用Φ22砂浆锚杆，锚杆采用风钻钻孔，使用高压风吹净钻孔。砂浆锚杆作业程序是：先注浆，后放锚杆。具体操作是：将已调好的砂浆倒入泵内。将注浆管插至锚杆眼底，将泵盖压紧密封，一切就绪后，慢慢打开阀门开始注浆。在气压推动下，将砂浆不断压入眼底，注浆管跟着缓缓退出眼孔，始终保持注浆管口埋在砂浆内，以免浆中出现空洞，将注浆管全部抽出后，立即把锚杆插入眼孔，然后用止浆塞堵塞眼口，防止砂浆流失，最后在锚杆末端戴上垫板，然后拧紧螺母。（3）钢筋网隧道初期支护钢筋网采用φ8钢筋，网格尺寸为20cm×钢筋网片采用φ8钢筋焊制，在钢筋加工场内集中加工。先用钢筋调直机把钢筋调直，再截成钢筋条，钢筋网片尺寸根据拱架间距和网片之间搭接长度综合考虑确定。钢筋焊接前要先将钢筋表面的油渍、漆污、水泥浆和用锤敲击能剥落的浮皮、铁锈等均清除干净；加工完毕后的钢筋网片应平整，钢筋表面无削弱钢筋截面的伤痕。按图纸标定的位置挂设加工好的钢筋网片，钢筋片随初喷面的起伏铺设，绑扎固定于先期施工的系统锚杆之上，再把钢筋片焊接成网，网片搭接长度为1～2个网格。（4）钢架钢架在加工间设置的1∶1制作样台上，采用冷弯、分段制作，按单元拼焊及试拼装后，运至现场安装。加工时做到尺寸准确，弧形圆顺；焊接长度满足设计要求，焊接成型时，沿钢架两侧对称进行，钢架中心与隧道中线重合，钢架平面与隧道中线垂直，接头处相邻两连接钢板重合，连接孔位准确。加工后先试拼，检查有无扭曲现象，接头连接每榀可以互换，沿隧道周边轮廓误差必须符合技术规范要求。钢架运至现场拼装，安设前进行断面尺寸检查，及时处理欠挖部分，首先测定隧道中线，确定高程，然后再测定其横向位置。保证钢架正确安设，钢架内侧有4cm、外侧有4cm的喷射砼，安设拱脚或墙脚前清除垫板下的松碴，将钢架置于原状围岩上，在软弱地段，采用拱脚下垫钢板的方法。钢架与封闭砼之间紧贴，在安设过程中，当钢架与围岩间有较大间隙时安设垫块，两榀钢架间沿周边设φ22纵向连接筋，形成纵向连接体系，拱脚高度不够时设置钢板调整。安设到位后在拱脚处设置锁脚锚管对钢架进行固定，锚杆尾部与钢架焊接在一起。5.7防排水5.7.1施工临时排水鉴于隧道地质为富水砂层地质，洞内涌水必须及时排出洞外，否则浸泡隧道底板及拱脚，将导致隧道初支变形、坍塌。因此，洞内排水是本隧道施工的关键之一。（1）隧道上坡排水施工隧道上坡施工段采用机械抽排和自然排放相结合的方式，上坡段，掌子面的附近的水沟设置在中间位置，防止浸泡拱脚，散水通过中间水沟自动汇集至集水坑，再由潜水泵抽到已施工仰拱填充的侧沟内（若侧沟未施工，则排至侧沟位置附近设置的临时排水沟中），利用洞内排水侧沟排至洞口污水处理池。（2）隧道下坡排水施工下坡段采用机械抽排的方式，掌子面和开挖仰拱下的汇水通过10KW水泵（该水泵大小可根据实际水量进行调整）抽排至集水井，集水井尺寸为1m×1m，距离掌子面15m设一个，靠边墙2m，间距300米。再由水泵分级抽排至洞口污水处理池。（3）斜井工区排水施工斜井进入正洞施工后，已在斜井与正洞相交的斜井一侧，进正洞约20米，设置了一个大型水仓，水仓长12m，宽4m，深1m，水仓分为沉淀和储水两个隔舱。抽水机选用55KW型大流量低扬程的污水泵，正洞地下水及污水由各级集水井排入斜井井底水仓，随斜井排水系统排出洞外。①隧道未衬砌地段集水坑的设置集水坑设置在排水管一侧的墙角处，集水坑距离掌子面不得大于10m,尺寸2m(沿隧道纵向)x1m(横向)*1m(深),容积2立方一个,掌子面附近积水汇入集水坑,然后通过抽水机排入仰拱集水坑尺寸2m(沿隧道纵向)*2m(横向)*1m(深),容积4立方一个,然后通过仰拱集水坑排入临近集水井。②隧道衬砌成型地段集水井的设置沿隧道侧壁每隔300m设一集水井，尺寸3m(沿隧道纵向)*3m(横向)*1m(深),容积9m3，仰拱集水坑内积水通过抽水机排入临近集水井,然后通过集水井依次排入斜井井底水仓,最后通过斜井井底水仓大功率抽水机把水排出洞外。图5.7.1-1斜井集水井及集水坑布置图图5.7.2-1斜井正洞工区排水示意图③抽水设备选择根据设计院提供地勘资料，进行抽水设备选择计算。该段可能最大涌水段，可能最大涌水量为3.498m3/dm。考虑最不利情况下，以该段涌水量进行计算。为保证隧道的正常施工，按隧道最大涌水量的1.2倍计算隧道抽水设备，即Q=1.2×3.498×300=1259.28m³/d，平均每小时涌水量为52.47m³/h。水泵所需功率按下式计算：N=Q*H/367/gN：轴功率，单位是千瓦（kW）Q：流量，单位是立方米每小时（m3/h）H：扬程，单位是米(m)367：是常数，是一个固定值g：取值0.6～0.85：是水泵的效率，一般流量大的取大值，流量小的取小值；通过计算得到应该使用功率为33.36KW以上的水泵。根据计算得到于集水井位置配置1台250QJ80-140/7的潜水泵（水泵扬程为140m，电机功率为55KW），即功率55KW>33.36KW,可满足隧道排水要求。（一个工区2台备用）。查中铁二局《隧道施工手册》：φ159钢管：流量：252m3/h；流速：2.25m/s；管道阻力损失：44.2水柱米/1000m。查同济大学水力学教材《铸铁管水力计算表》：根据设计资料，本标段所有隧道可能,最大涌水量为10214.16m3/dm，考虑最不利情况下，以该段涌水量进行计算。为保证隧道的正常施工，按隧道最大涌水量的1.2倍计算隧道排水管道，即Q=1.2×10214.16=12256.99m³/d，平均每小时涌水量为510.7m³/h。综合判定于每个集水井位置水泵配置1根φ159钢管，合计流量626.4m3/h>510.7m³/h，可满足排水要求。管道布设：沿途布设2根φ159钢管,1根备用。5.7.2结构永久性排水隧道防排水按照“防、截、排、堵、因地制宜,综合治理”的原则进行设计，采取适应的防水措施，以保证隧道结构物和运营设施的正常使用和行车安全。隧道防排水以结构自防水为根本，加强钢筋砼结构的抗裂防渗能力，提高其耐久性、防水性，同时以变形缝、施工缝等接缝防水作为重点，以防水层加强防水。（1）环向排水盲管施工环向排水盲管沿隧道法线断面布置，纵向5～10m安装一环，并应在隧道内渗水、漏水地段加密布置。在初期支护施作完成之后，防水板铺设之前，紧贴初支面渗水岩壁安设，以减少地下水由围岩进入排水盲管的阻力；盲管布置应圆顺，不得起伏不平。盲管安装应牢固，可用U型卡固定于初支面，并应采取保护措施（土工布包裹），防止水泥浆窜入、堵塞排水盲管。盲管下端进行圆弯接入隧道侧沟。引出衬砌长度不小于1.5米。隧道拱墙设直径50～80mm软式透水管环向盲管，环向盲管每隔8～10m设置，并每隔5～10m在水沟外侧留泄水孔，并采用三通接盲管与纵向盲管相连。（2）纵向排水盲管施作方法纵向排水盲管沿纵向布设于左、右墙角水沟底上方，为两条直径为80～100mm的软式透水管盲沟。排水管采用钻孔定位，定位孔间距在30cm～50cm，将膨胀锚栓打入定位孔或用锚固剂将钢筋头预埋在定位孔中，固定钉安在盲管的两端，用无纺布包住盲管，用扎丝捆好，用卡子卡住盲管，然后固定在膨胀螺栓上。排水管安装严格按照隧道纵坡安装，每段排水管安装顺直；每隔8～10m用135°弯管接头引出衬砌，长度不小于1.5米，以便于引入水沟（或引出衬砌表面，待水电槽施工时用接头引入水沟）。排水管出口设置宜避开隧道施工缝设置，避免在止水带上打孔影响施工缝防水效果。纵向排水管在布设时，用土工布将纵向排水管包裹，使泥砂不得进入纵向盲管，再用防水卷材半裹排水管。采用三通与环向透水管、连接盲管相连。纵向排水盲管按设计规定划线，以使盲管位置准确合理，盲管安设的坡度与线路坡度一致。（3）横向排水管施作方法横向排水管在二衬内层钢筋绑扎、固定后安设，与已经安设好的纵向透水管通过135度角弯头连接，采用涂抹密封胶或包裹土工布的措施处理。横向排水管定好位并与纵向透水管连接牢固后，用绑丝先与内层结构钢筋绑扎牢固，外层钢筋绑扎、固定后，再用绑丝与外层结构钢筋绑扎固定，最后用土工布或编织袋等将管口封紧以免二衬砼浇筑时灌入混凝土（4）中心排水管中心水沟由原设计的矩形断面调整为预制混凝土圆管，圆管采用φ600mm（壁厚6cm）的预制混凝土结构。道床底部每隔30m两侧各设一道φ100mm横向引水管将侧沟与中心水沟检查井连通；道床中心设置直径为16cm的半圆形排水明沟，道床积水经由明沟引排至检查井，通过检查井流入中心水沟。其中设仰拱地段为防止中心管沟上方素混凝土开裂，填充面层宽180cm范围增设一层φ12mm钢筋网片，钢筋网间距25×25cm，钢筋网片埋置于半圆形排水明沟下方5cm位置。图5.7.2-1仰拱断面排水系统布置图5.8防水层防水层采用自制台架垫片法无钉铺设，施工示意图如下：图5.8-1防水层布置图（1）防水层铺设准备防水层施工时先进行基面处理，利用防水板台架，喷射砼面外露的钢筋、锚杆头等尖锐物割除，再用砂浆将不平整面和已割除的铁件头抹平。喷射砼表面凹凸不平面的跨深比不大于1/7，大于1/7的凹坑用细石混凝土抹平，确保喷射混凝土基面平整，无尖锐棱角。（2）设无纺布缓冲层首先用作业平台车将半幅无纺布固定到预定位置，然后用专用热熔衬垫及射钉将无纺布固定在喷射混凝土上。专用热熔衬垫及射钉按梅花型布置，拱部间距0.5～0.8m，边墙0.8～1.2m。无纺布铺设松紧适度，使之能紧贴在喷射混凝土表面，不致因过紧被撕裂或因过松使无纺布褶皱堆积形成人为蓄水点。无纺布间搭接宽度大于15cm。（3）铺设防水板防水板采用无钉铺设，焊接方式为热风焊接，分自动焊接和手动焊接。①防水板手动焊接手动焊接主要针对阴阳角、渐变段等复杂的细部处理和损坏部位的修补。先用简易作业平台车将防水板固定到预定位置，然后用手动电热熔接器加热，使防水板焊接在固定无纺布的专用热熔衬垫上。防水板铺设松紧适度，使之能与无纺布充分结合并紧贴在喷射混凝土表面，防止过紧或过松，防水板受挤压破损变形而形成人为蓄水点。防水板间搭接缝与变形缝、施工缝等薄弱环节错开1m以上。②防水板间自动热熔焊接焊接前先除尽防水板表面灰尘再焊接，防水板搭接宽度不小于15cm。防水板之间用自动双缝热熔焊接机按照预定的温度、速度焊接，单条焊缝的有效宽度不小于1.5cm，焊接后两条焊缝间留一条空气道，用空气检测器检测焊接质量。③焊缝检测采用检漏器检测防水板焊接质量，先堵住空气道的一端，然后用空气检测器从另一端打气加压，直至压力达到0.25MPa，保持15分钟，允许压力下降10%，如达到标准，则说明完全粘合，否则需用检测液（如肥皂水）找出漏气部位，用手动热熔器焊接修补后再次检测，直至完全粘合。防水板焊接如下图所示。图5.8-2防水板焊接示意图（4）变形缝及施工缝的防水处理严格按照设计及相关技术规范执行。（5）二次衬砌结构自防水隧道的任何单一辅助防水措施都不能一劳永逸解决渗水问题，结构防水是一个综合性、全过程性的工程。二次衬砌是隧道防水的主要防线。为确保二次衬砌防水砼质量，达到结构自防水效果，必须在以下几个方面采取有效措施：①严格配料；②严格防水砼的拌合和运输；③严格防水砼灌注；④严格衬砌拱顶砼灌注密实；⑤严格防水砼养护；⑥各种接缝和变断面的砼的捣固；⑦衬砌背后注浆。5.9二次衬砌仰拱采用普通弧形模板施工，二次衬砌拱墙，采用12m液压衬砌台车进行施工，砼在拌合站集中拌制，砼搅拌运输车运输，砼输送泵泵送入模，插入式捣固器振捣密实。一般地段二次衬砌距掌子面的距离大于70m。仰拱距掌子面的距离不得大于30m。5.9.1仰拱及填充仰拱、填充采用普通弧形模板进行施工，端头采用木模，一次性施工长度3m。仰拱与填充必须分开浇筑，间隔时间不小于8小时。隧底严禁浸泡积水，浇筑前虚砟必须清理干净。5.9.2拱墙衬砌拱墙二次衬砌采用全断面衬砌台车施工衬砌台车立模：立模前在边墙上画出台车模板脚线标高，台车到位立好模后，检查台车模板脚线标高，模板是否与边墙密贴，挡头板是否撑牢等。台车两侧设带螺旋千斤顶的斜腿支撑，既保证砼施工时不中断运输作业，又保证灌筑砼时台车不跑模移位。为与隧道防排水系统防水分区配套，决定采用12m衬砌模板台车；砼采用8～10m3的砼罐车运输，60m3选定合理的砼配合比，防止砼在罐车内凝固，堵塞输送管，影响施工进度及质量。在保证设计强度和质量的情况下，提高早期强度，保证拆模工序正常进行。采用合适的坍落度，保证有效的泵送高度和长度。泵送砼时左右均匀进行，砼灌注间断时间小于1.5h。⑴衬砌模板衬砌模板台车必须按照隧道内净空尺寸进行设计与制造，设计制造时应考虑施工误差、贯通测量调差及预留沉落等因素。钢结构及钢模必须具有足够的强度、刚度和稳定性，能承受所浇筑砼的重力、侧压力及施工荷载，经验收合格后方可投入使用。模板安装必须稳固牢靠，接缝严密，不得漏浆。模板与砼的接触面必须清理干净并涂刷隔离剂。浇筑砼前，模板内的积水和杂物应清理干净。二次衬砌在初期支护稳定前施工的，拆模前的砼强度应达到设计强度等级的100%；二次衬砌在初期支护稳定后施工的，拆模前的砼强度应达到8MPa。拆除非承重模板时，砼强度不得低于2.5MPa，并应保证其表面及棱角不受损伤。预埋件和预留孔洞的设置应符合设计要求。⑵钢筋钢筋进场检验必须按批抽取试件做力学性能和工艺性能试验，其质量符合技术规范的规定和设计要求。钢筋的品种、级别、规格和数量，连接方式必须符合设计要求。钢筋接头的技术条件和外观质量应符合技术规范的规定。钢筋焊接接头，应按批抽取试件作力学性能检验，其质量必须符合技术规范的规定和设计要求。承受静力荷载为主的直径为28～32mm的带肋钢筋采用冷挤压套筒连接接头，应按批抽取试件作力学性能检验，其质量必须符合技术规范的规定和设计要求。钢筋应平直、无损伤，表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀。钢筋的加工应符合设计要求。钢筋接头应设置在承受应力较小处，并应分散布置。配置在“同一截面”内受力钢筋接头的截面面积，占受力钢筋总截面面积的百分率，应符合设计要求。钢筋的安装及保护层厚度允许偏差应符合技术规范的规定。⑶砼水泥进场时，必须按批对其品种、级别、包装或散装仓号、出厂日期等进行验收，并对其强度、凝结时间、安定性进行试验，其质量必须符合技术规范和设计的规定。任何新选货源或使用同厂家、同批号、同品种的水泥达3个月及出厂日期达3个月的水泥，应进行烧失量、氧化镁、三氧化硫、细度、凝结时间、安定性、强度及碱含量等试验。防水砼所用的水泥应符合技术规范和设计规定，水泥强度等级应符合设计要求；所用细骨料应按批进行检验，其含泥量、泥块含量、颗粒级配、细度模数、坚固性指标应符合技术规范的规定。所用粗骨料应按批进行检验，其颗粒级配、压碎指标值、针片状颗粒含量应符合技术规范的规定。外加剂进场时，必须按批对减水率、凝结时间差、抗压强度比进行检验，其质量必须符合技术规范和有关环境保护的规定。钢筋砼结构中，各种原材料（水泥、骨料、矿物掺和料、外加剂和水等）中氯离子含量应符合技术规范的规定。砼掺用的矿物掺合料，应按批对细度、含水率、需水量比、抗压强度比进行检验，其质量应符合技术规范的规定。拌制砼宜采用饮用水，当采用其他水源时，水质应符合技术规范的规定。配合比应根据原材料性能、砼的技术条件和设计要求，按技术规范规定，通过试验后确定，试配时不得随意提高砼强度等级。防水砼的配合比设计应增加抗渗性能试验，试配时按照技术规范的规定，其抗渗水压值应比设计值提高0.2MPa，掺引气剂的砼还应进行含气量试验。每立方米砼的水泥和矿物掺合料总量应符合设计要求和技术规范的规定。最大水胶比、砂率、砼含气量应符合技术规范的规定。砼强度等级必须符合设计要求，衬砌应采用同条件养护试件检测实体强度，砼强度试件应在砼的浇筑地点随机抽样制作。砼拌合物的坍落度应符合设计配合比要求，防水砼的坍落度应符合设计配合比要求，并应控制在100～210mm范围内。隧道衬砌的厚度严禁小于设计厚度。隧道超挖回填必须符合设计要求。墙脚以上1m范围内和整个拱部的超挖部分应采用同级砼进行回填。砼拌制前，应测定砂、石含水率，并根据测试结果和理论配合比调整材料用量，提出施工配合比。当遇雨天或含水率有显著变化时，应增加含水率检测次数。砼浇筑完毕后，应按施工技术规范要求及时采取有效的养护措施。5.10隧道附属施工5.10.1水沟电缆槽在模筑衬砌完成后，组织水沟、电缆槽施工，衬砌施工时即完成水沟沟底施工，注意沟底平顺。水沟电缆槽身采用移动模架现浇砼施工，注意预埋泄水孔并将底部接触面清洗凿毛，盖板在预制场集中预制，人工搬运安装，铺设平稳，无晃动或吊空，边缘整齐，两端与沟壁缝隙用砂浆填平。5.10.2综合洞室隧道内设置综合洞室（兼电缆余长腔），综合洞室不设于衬砌断面变化处、沉降缝、工作缝或伸缩缝处，各洞室均设置通信、信号过轨钢管和通信、信号接地体。洞室间距为250m，洞室沿隧道两侧交替布置。5.10.3综合接地隧道地段贯通地线敷设在两侧的通信、信号电缆槽内，并采取砂防护措施。线路两侧的贯通地线通过隧道内环向接地钢筋实现横向连接。在两侧的通信信号电缆槽的线路侧外缘各设一根纵向接地钢筋，每100断开一次，用于隧道内的接地极、接触网断线保护接地及接地钢筋间的等电位连接。接地端子的位置：隧道内的接地装置均采用桥隧型接地端子；从隧道进口2m处开始，在两侧的通信信号槽底部，每间隔100m设置一个接地端子，小于100m的隧道在中部设一处，接地端子供隧道接地装置与贯通地线连接；从隧道口2m处开始，在两侧通信信号电缆槽靠近线路侧壁上，每间隔50m设置一个接地端子，接地端子供轨旁设备设施接地；在每个专用洞室、变压器洞室两侧下部设置接地端子，供洞室设备、设施接地。5.10.4综合接地考虑到无砟轨道施工铺轨前对线下仰拱填充面的平整度、横坡及标高要求较高，我单位在施工仰拱填充时预留了30cm混凝土表层未施工，在隧道各段开挖、仰拱、二衬施工完毕后，组织专业的作业队伍进行隧道仰拱面预留层施工。总体施工方案：隧道仰拱面预留层混凝土标号采用C25混凝土，根据隧道断面尺寸，预留层混凝土拟分3次浇筑：①隧道中线左侧3.7m范围内为第一次浇筑段；②中线右侧3.7m范围内为第二次浇筑段；③水沟电缆槽为第三次浇筑段；④为了满足立模和震动台工作，以及台车退出隧道的空间要求，左右侧预留83cm宽后浇带，混凝土浇筑纵向错开距离不小于100m。隧道水沟电缆槽施工在仰拱面预留层施工完毕后施工。对于仰拱表面坑洼不平造成的积水，将仰拱积水清除、表面清理干净，坑洼部位用砂浆或细石混凝土填平。总体施工顺序：测量放线—底层检验和整修—洞内仰拱面止水—安装模板和安设钢筋—复测—混凝土搅拌与运输—混凝土摊铺及振捣—提浆刮平—铺土工布—洒水养护—拆模—机械切缝—养护至龄期—开放交通。5.11隧道施工超前地质预报针对本工程，我部委托中铁第一勘察设计院进行超前地质预报工作，拟成立“隧道超前地质预报小组”，负责实施隧道地质预报、数据收集及处理、反馈等。小组由经理部总工程师任组长，铁一院超前地质预报现场技术负责人为副组长，隧道超前地质预报施工小组，在总工程师的指导下开展工作。5.11.1超前地质预报系统图5.11.1-1超前地质预报流程图5.11.2地质分析地质调查：对地貌、地质进行调查与地质推理相结合的方法有针对性的补充地质资料。补充地质资料的主要内容包括：不同岩性、地层在隧道地表的出露及接触关系，岩层产状及变化情况；构造在隧道地表的出露、分布、性质、变化规律及产状变化；地表岩溶发育情况和分布规律。地质调查方法：地质预报组人员根据建立的标准地层剖面，结合沉积规律，确定各岩层层序、厚度、位置。对地质构造进行跟踪调查后，展开有针对性的地质调会，详尽地核对细化勘察设计资料，为地质预报做好基础工作。隧道开挖面地质素描：地质预报人员对隧道开挖面的地质状况作如实的调查和编录，采集必要的数据，具体包括：开挖面地层、岩性、节理发育程度、受构造影响程度、围岩稳定状态等进行编录。5.11.3地质雷达预报地质雷达预报是用电磁波反射原理进行探测，通过测定与含水性有关的介电常数的变化来探测充水的地质体，含水的断层、岩性界面等。采用地质雷达进行短距离(10～30m)的精细岩性结构变化情况的预报。地质雷达用于隧道底部、边墙、隧顶外或其它出水部位可能隐伏岩洞穴的探测，效果较好。图5.11.3-2地质雷达布设与原理示意图地质雷达预报方法和预报成果表见下表：表5-11-3-1地质雷达预报方法和预报成果表预测方法预报成果探测充水的地质确定断层、岩性和煤层、溶洞的界面，确定异常岩体的规模、性质、危害程度。5.11.4超前短距离探孔利用目前拥有的机械设备，采用潜孔钻进行超前短距水平探孔，以探明前方地质情况。一次钻孔深度约15m，每次布置3个探孔，布孔示意图如下：图5.11.4-1超前水平探孔布置图5.11.5红外线探水红外线进行探水能够定性的确定一定深度（20～30m）范围内地层中含水的部位和类型，预报掌子面前方或洞壁四周是否隐状含水体。在隧道施工中，主要通过探测掘进掌子面岩体场强的变化差异值，和隧道开挖段围岩场强沿纵向的变化规律，来推断前方是否为隐伏含水构造体，有无发生突涌水的可能。5.11.6地质预报实施计划安排施工时必须将超前地质预报纳入施工工序，做到先探测、后施工，不探测，不施工。实施计划总的思路是：地质雷达全程进行短距离探测，进一步强化、补充和验证，每次探测30m；结合地质雷达预报的情况，砂层较厚、水量较大时采用超前水平钻短距离钻探，每次钻探15m，地质较差地段加密钻探；同时加强常规地质综合分析。5.11.6地质预报信息反馈地质预报方法就是建立一个地质信息系统，通过各种方法收集地质信息，输入信息处理系统，进行综合分析、判断，并将处理结果反馈给设计单位及施工现场，及时调整施工方法和参数。然后从施工过程中获取新的地质信息，更新地质信息系统，经处理后，再一次反馈给施工现场，如此往复。通过地质信息系统的及时、准确预报，为信息化施工提供决策依据。5.12隧道施工监控量测5.12.1监控量测的目的现场监控量测是“新奥法原理”施工的三大要素之一，是复合式衬砌设计、施工的核心技术。本隧按新奥法设计施工，施工中加强监控量测对准确判定围岩的安全状态、合理确定二次衬砌的施作时机非常重要。同时通过监测数据的反馈分析，可验证施工设计的科学性和合理性，以及施工方法、支护方案的可行性，以便及时、准确地调整支护参数，修正施工方法及施工程序，确保施工安全。隧道监控量测的项目应根据工程特点、规模大小和设计要求综合选定。量测项目可分为必测项目和选测项目两大类。选测项目应根据工程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其他要求，有选择地进行。监控量测工作必须紧跟开挖、支护作业。按设计要求布设测点，并根据具体情况及时调整或增加量测的内容。根据本线隧道的特点，必测项目包括：⑴洞内外观察；⑵水平相对净空变化量测；⑶拱顶相对下沉量测；⑷浅埋地段地表下沉量测；选测项目应包括下列项目：⑴围岩内部变形量测；⑵锚杆轴力量测；⑶围岩压力量测；⑷支护、衬砌应力量测；⑸钢架内力及所承受的荷载量测；⑹围岩弹性波速度测试；5.12.2量测断面和测点布置表5.12.2-1各级围岩量测断面间距序号围岩级别断面间距（m）1Ⅴ～Ⅵ52Ⅳ10根据不同的开挖方法，设置相应的测点，一般设置在隧道的拱脚、墙中两侧壁之间、拱顶部位等受力的敏感点。除设置了沉降观测点、收敛点之外，还应根据实际情况布置多点位移计、压力盒及钢筋计。监控量测点埋设采用φ20圆钢加工制作，长度250mm，一端打磨成圆头，埋入深度220mm，外露长度30mm。如下图所示。图5.12.2-1测点埋设示意图监控量测严格进行拱顶下沉量测、水平净空收敛量测两项量测，测点布置见下图，测点断面布设间距5米。图5.12.2-2监控量测测点布置图5.12.3量测频率与结束标准⑴量测频率必测项目的监控量测频率应根据测点距开挖面的距离及位移速度分别按表2确定。由位移速度决定的监控量测频率和由距开挖面的距离决定的监控量测频率之中，原则上采用较高的频率值。出现异常情况或不良地质时，应增大监控量测频率。表5.12.3-1隧道围岩量测频率表变形速率（mm／d）量测断面距开挖工作面的距离（m）量测频率≥5（0～1）B(1～2)次／d1～5（1～2）B1次／d0.5～1（1～2）B1次／（2～3d）0.2～0，5（2～5）B1次／2d＜0.2＞5B1次／周注：B表示开挖宽度。⑵结束标准根据收敛速度判别。一般地段，收敛速度>5mm/d时，围岩处于急剧变化状态，加强初期支护系统；收敛速度<0.2mm/d时，围岩基本达到稳定。浅埋地段和断层带，除满足上述要求外，必要时加强初期支护强度和刚度，严格控制过大变形。各量测项目在持续变形基本稳定2周后结束，软弱围岩大变形地段位移长时间不能稳定时，延长量测时间。5.12.4监测资料整理、数据分析及反馈现场量测所取得的原始数据，不可避免的会具有一定的离散性，其中包含着测量误差。因此，应对所测数据进行一定的数学处理。数学处理的目的是：将同一量测断面的各种量测数据进行分析对比、相互印证，以确定量测数据的可靠性；探求围岩变形或支护系统的受力随时间变化的规律，判定围岩和初期支护系统稳定状态。在取得监测数据后，及时由专业监测人员整理分析监测数据。结合围岩、支护受力及变形情况，进行分析判断，将实测值与允许值进行比较，及时绘制各种变形或应力～时间关系曲线，预测变形发展趋向及围岩和隧道结构的安全状况，并将结果反馈给设计、监理，从而实现动态设计、动态施工。目前，回归分析是量测数据数学处理的主要方法，通过对量测数据回归分析预测最终位移值和各阶段的位移速率。具体方法如下：（1）将量测记录及时输入计算机系统，根据记录绘制纵横断面地表下沉曲线和洞内各测点的位移u-时间t的关系曲线，见图。（2）若位移-时间关系曲线如上图中b所示出现反常，表明围岩和支护已呈不稳定状态，加强支护，必要时暂停开挖并进行施工处理。（3）当位移-时间关系曲线如上图中a所示趋于平缓时，进行数据处理或回归分析，从而推算最终位移值和掌握位移变化规律。回归分析函数在下列函数中选择：u(mm)u(mm)u(mm)t(d)t(d)正常曲线反常曲线ab图5.12.4-1位移u-时间t的关系曲线图对数函数：u=a+b/lg(1+t)或u=a×lg(1+t)指数函数：u=a×e-b/t或u=a×(1-e-b/t)双曲函数：u=t/a+b×t或u=a×[1-(1/(1+b×t))2]式中：a、b—回归常数；t—初读数后的时间(d)；u—位移值(mm)。各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定后，才能进行二次衬砌的施作。(4)各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定后，进行二次衬砌的施作。5.12.5监控量测管理围岩稳定性的综合判别，应根据量测结果按以下方法进行。表5.12.5-1变形管理等级表管理等级管理位移施工状态ⅢU<Uo/3可正常施工ⅡUo/3≤U≤2Uo/3应加强支护ⅠU>2Uo/3停工，采取特殊措施后方可施工注：U为实测位移值；Uo为最大允许位移值。施工设计施工设计现场施工监控设计监控量测资料调研量测结果的计算机信息分析处理必测项目量测的回归分析选测项目的应