山西国道公路隧道施工方案

1.编制说明.........................................................1

1.1编制依据、原则..............................................1

1.2适用范围....................................................1

2.工程概况.........................................................1

2.1工程概况....................................................1

2.2施工环境....................................................1

2.3工程地质及水文地质特征......................................2

2.4洞口浅埋段概况..............................................2

2.5隧道围岩特性及分类..........................................2

2.6主要设计概况................................................3

3.工程特点、重难点及对策措施.......................................8

3.1工程特点....................................................8

3.2工程重难点分析及对策措施....................................8

4.总体施工方案.....................................................9

4.1施工总体目标................................................9

4.2施工场地平面布置...........................................10

4.3主要施工机械、人员配置表...................................10

4.4工期安排...................................................11

4.5总体施工方案...............................................12

5.施工方案、方法及技术措施........................................14

5.1洞口工程施工方案...........................................14

5.2暗挖施工...................................................23

5.3洞内支护施工...............................................35

5.4特殊地质施工方案及技术措施.................................44

5.5隧道出磴...................................................48

5.6辅助施工...................................................49

5.7施工防排水.................................................55

5.8二次衬砌施工...............................................63

5.9施工测量...................................................76

5.10超前地质预报..............................................79

5.11监控量测..................................................81

5.12路面施工..................................................88

6.技术保证措施....................................................89

6.1安全技术保证措施...........................................89

6.2质量技术保证措施...........................................97

6.3环水保技术保证措施........................................102

6.4工期技术保证措施..........................................105

6.5隧道内有害气体检测防护措施................................109

7.应急预案及演练.................................................111

7.1隧道可能发生的灾害事故类型................................111

7.2应急救援组织机构..........................................111

7.3制度保证..................................................111

7.4信息报告程序..............................................112

7.5应急预案及措施............................................113

7.6应急预案演练..............................................117

7.7应急物质设备..............................................117

1.编制说明

1.1编制依据、原则

㈠马头山隧道施工设计图纸；

㈡国家、交通部现行设计规范、施工指南、验收标准；

㈢现场调查的相关资料；

㈣国道108线下北泉至神堂堡段改建工程第六合同段施工组织设计；

㈤国道108线下北泉至神堂堡段改建工程施工招投标文件及施工合同；

闲根据我公司踏勘工地现场调查咨询资料的整理、分析及从事类似工程的施

工经验。

1.2适用范围

本方案适用于国道108线北泉至神堂堡改建工程第6合同段马头山隧道右线

YK345+000-YK345+816段及左线ZK345+000〜ZK345+768段。

2.工程概况

2.1工程概况

马头山隧道位于山西省忻州市繁峙县东部与大同市灵丘县南部，设计为左右

线分离式隧道。右线洞体全长1789m,进口段里程桩号为YK344+027,出口段

里程桩号为YK345+816,洞体最大埋深约232m,位于YK344+969。左线洞体全

长1686m,进口段里程桩号为ZK344+028,出口段里程桩号为K345+768,洞体

最大埋深约236m,位于ZK345+061。隧道总体走向呈244。。

2.2施工环境

2.2.1交通位置

我标段负责施工的马头山隧道段位于繁峙县神堂堡乡，主要对外交通道路有

G108国道通往繁峙县及灵丘县和S203省道通往河北阜平县，交通运输较为方便。

但隧道工点所处地地形狭窄、陡峻，施工便道及贯通便道修建困难，需修建较长

的引入便道方可进入隧道口。

2.2.2气候条件

本标段地处温带半干旱大陆性气候，四季分明，冬长夏短，寒冷期长，雨热

同季，季风强盛。年平均气温7℃,极端最高气温37.3C,极端最低气温-30℃。

1

南部气温比北部、东部以及川下地区稍高，一月均温-9.5C,七月均温22.8C。

区内降水量受地形地貌的控制，出现较大差异性，随海拔的增高降水量增大，全

年降水量主要集中在1-9月。年平均降雨量400mm,最大降雨量740mm/年，最

小降雨量219.2mm/年。历年来4-8月为东南风，9月至次年3月为西北风，平均

风速3.2m/s。初霜期在十月下旬，无霜期一般为150-170天。冰冻期为H"一月中

下旬至翌年三月中旬，平均冻土日数124天，最大冻土深度135cm。

2.2.3施工环境影响

隧道进口附近无临近建筑物和管线等，施工环境比较理想。

2.3工程地质及水文地质特征

㈠隧址区为构造侵蚀剥蚀中山区，隧道围岩主要为上太古超群石嘴群庄旺组

一套经受低一中级变质作用和局部混合岩化作用形成的变质岩和混合岩，多见软

弱夹层和侵入岩脉。受区域构造影响，隧址区岩层产状变化较大，断层、褶皱、

节理裂隙发育，构造复杂。

㈡隧道洞身范围内水文地质类型主要为变质类裂隙水，主要接受大气降水、

地表水入渗补给。该水文单元内，地下水对隧道影响较小，隧道施工时地下水出

水状态为滴渗水，雨季或断层、褶皱核部附近可能有涌流状出水。

2.4洞口浅埋段概况

马头山隧道左线洞口浅埋段里程ZK345+675~ZK345+768,长度93m,埋深

0-25m；

马头山隧道右线洞口浅埋段里程YK345+690~YK345+816,长度126m,埋深

0-25mo围岩主要由全新统残坡积物及全风化上太古界五台超群石嘴群庄旺组变

质岩组成。全新统残坡积物地层岩性主要为灰黄色碎石土夹粉土，岩性变化大，

成分杂乱，呈稍密一中密状。全风化庄旺组地层原岩基本呈颗粒状或碎石状。围

岩呈碎块状一块状结构。地下水出水状态为滴渗水，雨季有淋状出水。

2.5隧道围岩特性及分类

隧道围岩主要为上太古界五台超群石嘴群庄旺组（Ar3l）变质岩和混合岩,

岩相变化剧烈，多见软弱夹层和侵入岩脉。岩性主要以角闪斜长片麻岩、黑云变

粒岩及花岗片麻岩为主，不规律夹团状薄层绿泥石千枚岩软弱夹层，充填无根石

英岩脉，围岩整体稳定性差。

2

2.6主要设计概况

㈠隧道围岩特征及分级

本标段特殊地质主要为绿泥石千枚岩夹层，呈无规律分布，极软，软弱夹层

与多组陡倾结构面切割，易形成不利组合而影响围岩稳定性，在隧道开挖时易发

生塌方。隧道最大开挖宽度、高度、净空断面积分别为11.8m,9.86m和lOOn?。

表27隧道围岩分级统计表

长度

序号里程段落围岩类别衬砌类别

(m)

左洞

1ZK345+000〜ZK345+01010III2S4c

2ZK345+010〜ZK345+350340III2S3

3ZK345+350〜ZK345+36010HI2S4c

4ZK345+360〜ZK345+510150IV1S4c

5ZK345+510〜ZK345+52010IV1S4b

6ZK345+520〜ZK345+61090IV2S4b

7ZK345+610〜ZK345+625151\/2S5b,

8ZK345+625〜ZK345+66540VIS5b

9ZK345+665〜ZK345+67510VIS5a

10ZK345+675〜ZK345+74065V2S5a

11ZK345+740〜ZK345+75818V2S5a

12ZK345+758〜ZK345+76810V2SM

右洞

1YK345+000〜YK345+01010III2S4c

2YK345+010〜YK345+380370III2S3

3YK345+380〜YK345+39010III2S4c

4YK345+390〜YK345+48090W1S4c

5YK345+480〜YK345+49010IV1S4b

6YK345+490〜YK345+630140IV2S4b

7YK345+630〜YK345+64515IV2S5b,

8YK345+645〜YK345+68035VIS5b

9YK345+680〜YK345+69010VIS5a

10YK345+690〜YK345+78090V2S5a

11YK345+780〜YK345+80525V2S5a

12YK345+805〜YK345+81611V2SM

3

表2-2围岩复合式衬砌支护设计参数表

项目S5aS5bS5b'S4aS4bS4cS3

C25

26cm24cm24cm22cm20cm20cm15cm

喷射碎

双层中6①8①8①8①8①8拱部①8

钢筋网

@15X15cm@15X15cm@15X15cm@20X20cm@20X20cm@20X20cm@20X20cm

加劲120a钢拱118钢拱118钢拱116钢拱114钢拱114钢拱

—

措施@60cm@75cm@75cm@100cm@100cm@100cm

①42mm双①42mm①42mm

初中25锚杆中25锚杆(D25锚杆

超前层小导管小导管小导管

期@40cm@40cm@40cm—■

支护©40cm@40cm@40cm

支L=4.5mL=4.5mL^4.5m

L=4.5mL=4.5mL=4,5m

护

D25中

@60X80cm@75X100cm@75X100cm

空注浆一一一—

L=3.5mL=3.5mL=3.5m

锚杆

@ioox©100X@100X@120X

①22砂

——100cm100cm100cm120cm

浆锚杆

L=3.0mL=3.0mL=3.0mL=2.5m

50cm45cm45cm

拱墙40cm碎40cm碎40cm碎35cm碎

次钢筋碎钢筋碎钢筋碎

衬50cm45cm45cm

仰拱40cm佐40cm碎

砌钢筋碎钢筋碎钢筋碎

图2TS5a衬砌横断面图

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图2_6S4c衬砌横断面图

图2-7S3衬砌横断面图

6

㈡衬砌结构设计

(1)明洞衬砌

隧道洞口段结合地形、地质、改路等情况设置明洞，马头山隧道明洞采用普

通钢筋混凝土结构。

(2)暗洞段衬砌

马头山隧道洞身段衬砌根据所处的工程地质条件按新奥法原理设计，采用柔

性支护体系结构的复合式衬砌，即以锚杆、喷射混凝土、钢拱架等为初期支护，

超前大管棚、超前注浆小导管、超前锚杆等为施工辅助措施，充分发挥围岩的自

承能力，在监控量测信息的指导下施作初期支护和二次模筑衬砌。二次衬砌采用

模筑钢筋混凝土结构，抗渗等级不低于S8。

㈢路面结构

隧道内路面采用复合式路面，路面结构形式为：进出口段300m范围内路面

结构采用复合式沥青混凝土，5cm细粒式AC-13密集配型改性沥青混凝土+7cm

中粒式AC-20密集配型沥青混凝土+28cm水泥混凝土+15cm贫混凝土，无仰拱

时，增设10cm贫混凝土的调平层。其余路段路面结构采用混凝土，28cm水泥

混凝土+15cm贫混凝土，无仰拱时，增设10cm贫混凝土的调平层。

表2-2马头山隧道主要工程数量表

序号项目单位工程数量

1洞口及明洞开挖irP5063

2洞身开挖m3140993

3洞口C25片石砂挡墙m3999

4C20混凝土洞门nP1127

5C25仰拱碎m32340

6C25喷碎m37780

7光圆钢筋t90.6

8带肋钢筋t966.4

9C25二衬位nP14563

10型钢钢架T780

11(P108管棚M1980

12(p42小导管M20976

13土工布m237985.5

7

14EVA复合防水板m237985.5

15橡胶止水带M3466.8

3.工程特点'重难点及对策措施

3.1工程特点

㈠工程总量小，围岩类别多样

我标段内的马头山隧道起讫里程左线为ZK345+000〜ZK345+768,长768m；

右线为YK345+000〜YK345+816,长816m。在几百米隧道范围内通过不同围岩

类别区域，支护参数变化大。

㈡地形地貌条件较差，施工场地受限。

管段处于山岭重丘区，地形起伏较大，且沟谷深切，地形陡峻、狭窄，临时

设施布置较困难。

㈢周边交通较便利

隧道临近既有国道108线，主要工程用材料均可利用该道路运至现场，十分

便利。

㈣属地管理交叉，地方关系较复杂。

我管段工程建设方为大同公路局，但工程全部位于忻州市境内，管辖关系交

叉，造成项目部在征用地、交通协调等方面的难度加大。

3.2工程重难点分析及对策措施

表3T马头山隧道工程重难点分析

序号工程重难点分析拟采取的对策措施

采取分层开挖，同时对路基边坡进行变形

隧道右线出口洞口上方有大量弃渣，临近既监测，发现变形超出允许值应立即停止开

1有国道108公路右侧，挖除弃渣时容易对既挖，待查明原因及采取措施后方可继续开

有公路路基边坡造成扰动，影响边坡稳定。挖。弃渣开挖后施作坡面喷锚防护和坡脚

墙支挡，保证坡面稳定。

该隧道出口为浅埋段，洞口埋深约0〜25m,

(1)做好洞顶截排水设施，防止地表积

洞顶岩层为全新统残坡积物，岩性主要为灰

水流入洞口范围，降低围岩自承能力。

2黄色碎石土夹粉土，岩性变化大，成分杂乱，

(2)施作洞口大管棚，提高围岩稳定性

呈稍密-中密状。且右洞洞顶上方有大量弃

后在进洞开挖。

磴，洞口段施工安全风险高。

隧道围岩夹薄层绿泥石千枚岩和石英岩脉，(1)管超前、严注浆：开挖前打设超前

呈无规律状分布，层间结合较差，节理裂隙管棚，并注浆加固围岩，然后再开挖。

3

发育，且软弱夹层与多组陡倾结构面切割，(2)短开挖：各工序间的距离要尽量缩

易形成不利组合而影响围岩稳定性，在隧道短，以减少围岩暴露时间。

8

开挖时易发生塌方。(3)弱爆破：浅埋及软弱夹层地段，在

爆破时，要用浅眼、密眼，并严格控制用

药量。

(4)强支护：每步开挖后要及时进行初

期支护，针对实际情况，选定合理的支护

厚度，确保支护结构有足够的强度。

(5)快封闭：衬砌工作须紧跟开挖工作

面进行，力求衬砌尽快成环。

(6)勤量测：加密监控量测频率，发现

围岩变形较大或异状，立即采取有效措施

及时处理隐患。

(7)做好超前地质预报，根据地质变化

及时调整支护措施

(1)依原便道开挖隧道左洞洞口施工场地

的同时，加快开挖洞口路基段左线边坡，

改移拟定主线便道，减少便道跨越隧道次

4隧道施工便道多次反复跨越洞口浅埋层数。

(2)在主线便道跨越左线隧道顶部的便道

区段施作钢筋硅板硬化处理，以分散施工

车辆对隧道施工影响。

4.总体施工方案

4.1施工总体目标

按设计技术标准、质量、进度、投资、安全和文明施工要求组织施工，加大

资金、人员和设备投入，确保工程一次验收合格，并顺利移交，投入运营。

4.1.1质量目标

符合国家和交通部有关标准、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100%,单位工程一次验收合格率100%,主体工程质量

零缺陷；开通速度达到设计速度目标值。在合理使用和正常维护条件下，隧道等

工程结构的施工质量，隧道衬砌杜绝渗漏水。

4.1.2工期目标

计划开工日期为2015年8月30日，计划完工日期为2016年11月30日。

4.1.3安全目标

杜绝员工重伤及以上生产安全责任事故；杜绝道路交通安全责任事故；杜绝

火灾责任事故和机械设备责任事故；杜绝锅炉、压力容器爆炸责任事故；杜绝食

物中毒事故。

9

4.1.4环保及文明施工目标

㈠杜绝环境污染事件，实现污染源排放物达到国家及施工所在地政府主管部

门规定的排放标准。落实环水保“三同时”原则，实现公司节能减排的各项目标。

㈡严格遵守国家与相关部门及发包人的有关文明施工的规定，全面做到标准

化施工。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。

㈢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。实现施工现场标准化、规范化管理，并满足合同约定的其它相关管理

规定要求。

㈣做好施工现场扬尘污染治理；全面推进安全质量标准化示范工地和文明安

全工地的创建和管理工作，力争取得“安全文明施工工地”称号。

4.2施工场地平面布置

马头山隧道施工场地平面布置见“图4-1”所示。

图4-1马头山隧道施工场地平面布置图

4.3主要施工机械、人员配置表

表4-1隧道施工机械配置表

序号机械名称规格数量备注

1作业台架4

2挖掘机0.2-1.2m32

10

3风钻YT-2828

4空压机18-25m3/min5

5装载机ZL502侧装

6自卸汽车15-25T6

7注浆泵单双液2

8锚孔注浆泵砂浆泵2

9混凝土输送车12m33拌合站配置

10混凝土输送泵>40m3/h2

11模板台车12m2

12仰拱栈桥>9m2

13轴流风机2SZ-S-125B2

14防水板铺设台架2

15抽水机6根据水量配置

16钢筋弯曲机6-281

17钢筋切断机1

18电焊机8

19仰拱施工模架2

20变压器630KVa1

21拌合机JS7502

表4-2施工人员配置表

序号工班名称人数主要施工内容

1开挖班36钻眼、装药、爆破或人工开挖等

2支护班20管棚、小导管、锚杆、钢筋网、钢架安设，喷射校作业等

3衬砌班15防水层、钢筋安装、衬砌、附属工程等

4出昨运输班12出昨、运输、调度、维修、保养等

5辅助设施班15风、水、电及其设备维修、保养，道路养护

6合计98

4.4工期安排

表4-3隧道施工进度指标

工序每循环施工时间（h）

序号工序名称围岩级别

V2VIIV2IV1III2

1开挖3.03.53.53.54.0

11

工序每循环施工时间（h）

序号工序名称