中建马蹄形大断面高铁隧道施工方案

目录

1编制依据............................................................................................................................................6

1.1施工建设合同.................................................................................................................6

1.2设计文件.........................................................................................................................6

1.3主要规范、规程、标准.................................................................................................6

1.4应用的主要法规.............................................................................................................7

2工程概况............................................................................................................................................8

2.1工程概况.........................................................................................................................8

2.2水文地质条件及周边环境.............................................................................................8

2.2.1工程地质、地形地貌...........................................................................................8

2.2.2水文.....................................................................................................................10

2.2.3气象.....................................................................................................................10

2.2.4周边环境.............................................................................................................11

2.3马蹄形大断面隧道结构参数.......................................................................................11

3方案对比分析..................................................................................................................................14

3.1传统支模架方式...........................................................................................................14

3.2模板台车支撑体系.......................................................................................................14

3.3效益对比.......................................................................................................................14

4施工总体部署..................................................................................................................................15

4.1施工段划分...................................................................................................................15

4.1.1分段原则.............................................................................................................15

4.1.2流水段划分.........................................................................................................15

4.2主要施工方法...............................................................................................................16

4.3主要工艺流程...............................................................................................................17

4.4施工安排.......................................................................................................................20

4.4.1进度计划.............................................................................................................20

4.4.2劳动力投入.........................................................................................................20

4.4.3主要施工机具投入.............................................................................................21

I

4.4.4主要材料投入.....................................................................................................21

4.5施工平面布置...............................................................................................................23

5马蹄形大断面高铁隧道结构施工方案..........................................................................................24

5.1底板施工.......................................................................................................................24

5.1.1混凝土垫层施工.................................................................................................24

5.1.2底板及导墙钢筋安装.........................................................................................24

5.1.3底板混凝土浇筑.................................................................................................25

5.1.4注意事项.............................................................................................................25

5.2模板台车安拆...............................................................................................................25

5.2.1轨道安装.............................................................................................................25

5.2.2下纵梁及行走机构安装.....................................................................................26

5.2.3门架安装.............................................................................................................26

5.2.4台架安装.............................................................................................................28

5.2.5模板安装.............................................................................................................28

5.2.6液压油缸及千斤安装.........................................................................................28

5.2.7台车试运行.........................................................................................................28

5.2.8台车行走和就位.................................................................................................30

5.2.9立模.....................................................................................................................30

5.2.10脱模...................................................................................................................30

5.2.11台车拆除...........................................................................................................31

5.3侧墙施工.......................................................................................................................32

5.3.1搭设侧墙钢筋脚手架.........................................................................................32

5.3.2绑扎侧墙钢筋.....................................................................................................33

5.3.3侧墙混凝土浇筑.................................................................................................33

5.4顶板施工.......................................................................................................................34

5.4.1拱顶钢筋简易台车搭设.....................................................................................34

5.4.2拱顶钢筋绑扎.....................................................................................................36

5.4.3浇筑拱顶混凝土.................................................................................................37

6质量控制措施..................................................................................................................................38

6.1质量管理体系...............................................................................................................38

II

6.2钢筋工程.......................................................................................................................39

6.2.1钢筋原材质量要求.............................................................................................39

6.2.2钢筋加工.............................................................................................................39

6.2.3钢筋绑扎质量要求.............................................................................................40

6.3模板工程.......................................................................................................................41

6.3.1门架部分.............................................................................................................41

6.3.2液压操作系统.....................................................................................................41

6.3.3行走系统.............................................................................................................41

6.3.4支撑系统.............................................................................................................41

6.3.5模板.....................................................................................................................41

6.3.6作业窗.................................................................................................................42

6.3.7其它注意事项.....................................................................................................42

6.4混凝土工程...................................................................................................................43

6.4.1常见质量问题预防措施.....................................................................................43

6.4.2季节性施工.........................................................................................................47

7安全文明施工..................................................................................................................................50

7.1安全保证体系...............................................................................................................50

7.2安全保障措施...............................................................................................................50

7.3消防安全保证措施.......................................................................................................52

7.4防风安全保证措施.......................................................................................................52

8绿色施工与环境保护措施..............................................................................................................52

8.1绿色施工管理体系.......................................................................................................52

8.2绿色施工实施管理.......................................................................................................53

8.3绿色施工措施...............................................................................................................54

8.3.1环境保护.............................................................................................................54

8.3.2节材与材料资源利用.........................................................................................54

8.3.3节水与水资源利用.............................................................................................55

8.3.4节能与能源利用.................................................................................................56

8.3.5节地与施工用地保护.........................................................................................57

9应急预案..........................................................................................................................................57

III

9.1应急救援组织...............................................................................................................57

9.1.1应急救援小组.....................................................................................................57

9.1.2应急小组下设机构及职责.................................................................................57

9.2汛期应急预案...............................................................................................................58

9.2.1雨季防汛应急值班制度.....................................................................................58

9.2.2防汛演练.............................................................................................................59

9.2.3防汛应急救援.....................................................................................................59

9.3机械事故预防措施.......................................................................................................60

9.4快速反应机制...............................................................................................................60

9.4.1紧急突发事件的处理及上报程序.....................................................................60

9.4.2事故报告.............................................................................................................61

9.4.3现场事故应急处理.............................................................................................61

9.4.4应急通信联络、分工.........................................................................................61

9.4.5事故处理人员分工.............................................................................................62

9.4.6应急救援器材.....................................................................................................62

9.5应急救援路线................................................................................................................62

9.5.1医院联系方式.....................................................................................................62

9.5.2应急救援就近医院路线图.................................................................................62

10计算书............................................................................................................................................65

10.1计算依据.....................................................................................................................65

10.2设计计算指标采用值.................................................................................................65

10.3侧压力计算.................................................................................................................65

10.4台车模板受力计算.....................................................................................................67

10.5门架受力计算.............................................................................................................73

10.5.1侧墙台车门架计算模型：...............................................................................73

10.5.2侧墙桁架刚度计算...........................................................................................76

10.5.3顶板台车门架计算模型...................................................................................77

10.5.4顶板台车桁架刚度计算...................................................................................78

10.6外模竖背楞受力分析..................................................................................................80

IV

11附图................................................................................................................................................84

V

1编制依据

1.1施工建设合同

序号合同名称编号签订日期

1高铁及地铁站房等工程施工总承包合同

1.2设计文件

序号文件名称日期

1机场站施工图纸

2机场站施工组织设计文件

1.3主要规范、规程、标准

类别序号标准名称编号

1《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2013

2《钢结构焊接规范》GB50661-2011

3《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001

4《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-1999（2003版）

5《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011

6《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015

国家7《施工现场消防安全技术规程》GB50720-2011

8《建筑抗震设计规范》GB50011-2010

9《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499.2—2013

10《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》GB1499.1-2008

11《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001

12《建筑地基基础施工质量验收规范》GB50202-2002

13《建设工程施工现场供用电安全规范》GB50194-2014

1《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2012

2《建筑施工高空作业安全技术规范》JGJ80-2016

行业3《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005

4《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008

5《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107-2010

6

6《钢筋焊接及验收规程》JGJ18-2012

7《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011

8《补偿收缩混凝土应用技术规程》JGJ-T178-2009

9《铁路工程基本作业施工安全技术规程》TB10301-2009

10《新建铁路工程测量规范》TB10101-1999

11《铁路混凝土工程施工技术指南》TZ210-2005

青岛市1《轨道交通车站工程施工质量验收标准》QGD-006-2005

1.4应用的主要法规

序号法规名称编号

1《危险性较大的分部分项工程管理办法》建设部87号文件

2建设工程安全生产管理条例国务院393号令

3特种作业人员安全技术培训考核管理规定国家安全生产监督管理总局令第30号

4生产安全事故应急预案管理办法国家安全生产监督管理总局令第17号

7

2工程概况

2.1工程概况

机场站位于胶州市东北11公里处，周王庄村附近。济青高铁由北向南依次下穿青岛新机

场航站楼、机场枢纽高架桥、GTC综合交通中心，西侧紧邻青岛地铁8号线，且高铁、地铁

在航站楼影响区内共坑施工，航站楼影响区以北明挖区间基坑并行施工。

高铁里程桩号为DK288+400-DK289+050.901，全长650米，采用明挖法施工，其中

DK288+400-DK288+748.897为北侧咽喉区，马蹄形大断面单洞双线结构，结构高度为12.85-

19.56m，结构宽度为15.72-25.82m，DK288+748.897-DK289+050.901为下穿航站楼穿越区，

三洞四线结构，由一个正线隧道和两个站线隧道组成，其中正线隧道为马蹄形大断面单洞双

线结构，结构高度为12.58m，结构宽度为14.62m。隧道主体结构采用C45P10抗渗混凝土，

底板仰拱采用C20混凝土回填至道床底部。

2.2水文地质条件及周边环境

2.2.1工程地质、地形地貌

通过钻探揭示，场区第四系厚度1.20~10.50m，主要由第四系全新统人工填土层

(（Q/4ml/）、洪冲积层（Q/4al+pl/）组成。基岩为白垩系上统王氏群（K/2W）泥岩、砂岩组成。

本段高铁、地铁线路共揭示了5个标准层及7个亚层，现按地质年代由新到老、标准地层层序

自上而下分述如下：

1、第四系全新统人工填土（Q/4ml/）

8

第①层、素填土。褐色、黄褐色等，局部受污染呈灰色~灰黑色，稍湿~饱和，松散~中密，

回填成份以黏性土、砂土为主，局部夹有少量碎石、碎砖等，部分地面为10~30cm厚的混凝

土或人行道地砖。该层广泛分布。揭露层厚：0.70m~2.10m，层底高程：7.98m~9.64m。

第①1层杂填土。杂色、褐色，稍湿-湿，松散，由黏土、砂、碎砖块、碎石、混凝土块

等组成。以上人工填土层，强度较低，不均匀程度高，自稳性差。整体回填年限5～20年。该

层分布较为分散，揭露层厚：1.20m~1.80m。层底高程：8.05m~9.23m。

2、第四系全新统冲洪积层（Q/4al+pl/）

第⑦层、粉质黏土。褐色、黄褐色，可塑～硬塑，局部坚硬，含少量砂粒；有光泽反应，

切面光滑～粗糙，见有铁锰氧化物条纹，韧性、结构性一般，具中等压缩性，干强度中等。局

部夹粉土及黏土薄层。1.50m～3.0m深度内含较多姜石。姜石粒径一般30mm～50mm。该层

广泛分布。揭露层厚：1.00m～3.60m，层底高程：5.66m～7.91m。

第⑦1层、黏土。褐色、黄褐色，可塑～硬塑，局部坚硬，含少量砂粒；有光泽反应，切

面光滑～粗糙，见有铁锰氧化物条纹，韧性、结构性一般，具中等压缩性，干强度中等。该层

广泛分布。揭露层厚：1.00m～3.00m，层底高程：6.39m～8.13m。

3、基岩

本段线路沿线揭露的基岩主要为白垩系上统王氏群（K/2W）泥岩、砂岩。

白垩系上统王氏群（K/2W），该地层为一套陆相碎屑岩沉积，棕红色，以泥岩为主，夹砂

岩薄层。其在场区范围内分布广泛。根据其风化程度的不同可分为全风化带、强风化带、中等

风化带。现分述如下：

第⑮1层、全风化泥岩，棕红色、棕褐色，软岩~极软岩，泥质结构，层状构造，矿物成

分以黏土矿物为主，局部砂质含量较高。风化蚀变严重，岩芯呈黏土状，全线均有分布。该层

揭露厚度：0.60m~4.60m，层底标高：2.22m~6.11m。

第⑯1层、强风化泥岩，棕红色、紫红色，矿物风化蚀变较严重，岩芯呈碎块~短柱状，

柱体粗糙~稍光滑，构造节理及风化裂隙较发育，多为高角度节理，节理面呈闭合~微张开状，

节理面见铁染现象。岩芯遇水易崩解软化，具有一定的可塑性，干时表面出现裂纹，易崩解，

岩芯采取率在80%左右。根据完整性指数判定该层岩体破碎，岩体基本质量等级为V级。揭

露厚度：1.50m~10.80m，层底标高：-7.57m~2.76m。

第⑰1层、中等风化泥岩，棕红色、紫灰色，矿物蚀变中等，节理较发育，节理面见有铁

锰矿染，取芯较完整，坚硬，锤击声脆，岩芯多呈柱~长柱状，岩芯采取率90%左右。根据完

9

整性指数判定该层岩体较破碎，岩体基本质量等级为V级。该层揭露厚度：2.20m~38.10m，

揭露层底标高：-39.56m~-3.65m。

第⑯2层、强风化砂岩，灰褐色、灰绿色、棕红色，中粗粒结构，层状构造，泥质胶结，

矿物成分以石英、长石为主，节理裂隙发育，矿物蚀变强烈，岩芯呈碎块状～短柱状，碎块状

岩芯手掰可碎，岩芯采取率在75%左右。根据完整性指数判定该层岩体破碎，岩体基本质量等

级为V级。该层局部分布。该层揭露厚度：0.60m~1.10m，层底标高-3.97m~1.66m。

第⑰2层、中等风化砂岩，灰褐色、灰绿色、棕红色，中粗粒结构，层状构造，泥质胶结，

矿物成分以石英、长石为主，具水平层理，节理裂隙发育，矿物蚀变较强，岩芯呈柱状～长柱

状。岩芯采取率在90%左右。根据完整性指数判定该层岩体较破碎，岩体基本质量等级为IV

级。该层揭露厚度：1.30m~7.50m，层底标高-43.06m~-4.92m。

2.2.2水文

地下水主要赋存在第四系松散粉质黏土层及基岩的裂隙中。场区地下水主要类型为第四系

孔隙水和基岩裂隙水。勘探期间地下水稳定水位埋深：2.00m~4.50m，绝对标高2.50m～

8.54m。

1、第四系孔隙水

主要分布于第四系第⑦层粉质黏土、第⑦1层黏土。富水一般，属于弱透水层。主要类型

为第四系孔隙潜水，呈层状不均匀分布于粉质黏土、含姜石粉质黏土层中，主要补给为大气降

水，地下水排泄方式主要农田灌溉，与其下覆基岩裂隙含水层联通不密切，涌水量较弱。勘探

期间地下水稳定水位埋深：2.00m~4.50m，绝对标高2.50m～8.54m。

2、基岩裂隙水

场地基岩主要为泥岩，局部夹砂岩，呈层状分布。岩石裂隙不发育，岩石风化程度较高。

全风化泥岩呈粉质黏土状，赋水量小。强风化及中等风化砂岩由于裂隙发育不均匀，其富水性

不均匀。总体透水性较差，富水性贫至极贫。其下伏基岩为良好的隔水层，涌水量受季节性影

响较大。

2.2.3气象

场址位于青岛胶州市，为北温带季风区域，属温带季风气候。空气湿润，雨量充沛，温度

适中，四季分明。春季气温回升缓慢，较内陆迟1个月；夏季湿热多雨，但无酷暑；秋季天高

气爽，降水少，蒸发强；冬季风气温低，持续时间较长。年平均气温12°C，累年平均日照时

数2580.4小时，日照率为59%，年平均无霜期210天，多年平均降水量724.8mm，年平均相

10

对湿度71%。连阴雨天气亦极稀少。

2.2.4周边环境

本工程位于机场核心区；北侧紧邻机场航站楼，108m长连廊从下方穿越机场高架桥直达

航站楼大厅；东西两侧机场高架桥引桥环绕；地铁、高铁线南北向贯穿整个工程，影响宽度达

到100m左右。

根据场区三通一平布置，本工程将于与机场航站楼、贵宾楼、旅客过夜酒店、能源中心、

ITC等周边工程共用临时道路，并同时组织施工，场区周边的交通压力较大。

2.3马蹄形大断面隧道结构参数

北侧咽喉区结构为跨度不同的地下一层拱形结构，原设计为流线型喇叭口形式，经与设计

院共同论证，改为9个变断面。断面尺寸参数统计如下：

序号分区断面宽（m）高（m）长度（m）

1结构1-114.6212.58125.464

2结构2-215.7213.05641.65

3结构3-315.215.80226.604

4结构4-416.2213.5813.612

5北侧咽喉区结构5-517.316.30420.6

6结构6-617.316.30431.763

7结构7-720.117.66539.9

8结构8-822.818.70322

9结构9-924.719.36415.681

10下穿航站楼穿越区正线隧道14.6212.58239.3

11

下穿航站楼穿越区结构典型断面图

北侧咽喉区结构典型断面图

为满足施工需要，高铁正线拟定制钢筋绑扎台车1台，侧墙台车1台，顶板台车1台，每

模长度12m。

12

13

3方案对比分析

3.1传统支模架方式

传统支模架方式马蹄形断面弧形侧墙单侧支模难度大，模架稳定性难以保证，存在明显的

安全质量隐患。

采用支模架方式时为了避免因架体搭拆次数过多产生巨额人工费，通常会采取“以量取胜”

的方法，流水段划分时加大划分区间，暂定为60m一段，隧道段共分10段，虽然减少了搭拆

费用，但是增加了架体租赁费与模板材料使用费，且周转次数过少，对资金成本不利，工期压

缩作用也不具备优势。

3.2模板台车支撑体系

使用模板台车作为支撑体系，每四天完成一个流水段的高铁隧道侧墙施工，每四天完成一

个流水段的高铁隧道拱顶施工，保证了施工进度，免去了支架搭设及拆除的大量时间，台车为

电机牵引自行走，节省了大量的现场劳动力。

台车采用液压油缸定位钢模板，精确度高，门架为定型化钢结构，机械化程度高，受力安

全可靠，不存在跑模、涨模等情况，不存在对拉螺栓穿墙加固，对防水要求较高的高铁隧道结

构更为有利，大大降低了安全质量隐患。

3.3效益对比

采用台车施工，节省了大量的支架搭设的材料租赁费及人工费，且台车施工完毕后，台车

厂家以40%的原价进行回收，具体对比见下表，由表可见台车施工较满堂架搭设施工节省费用

近47万元，经济效益显著；整体工期缩短30%，工期成本效益显著。

资金成本对比表

施工方案资金使用原因万元合计/万元

架管租赁费40

支模架施工模板、木方购置费10100

支架搭设人工费50

台车购置费81

台车施工台车组装费553.6

台车回收32.4

工期成本对比表

施工方案流水段长度流水段数量部位钢筋绑扎支模浇筑拆模全线用时

14

侧墙5722

支架施工6010180

顶板51023

侧墙10.51/

台车施工1250127

顶板10.50.5/

注：全线用时=流水段数量*每段侧墙施工用时+1*顶板施工用时

质量安全对比表

质量安全

施工方案

模板定位精度成型质量架体稳定性操作风险

模板拼缝多，表面扣件或插销受力，

支架施工低人工操作多，风险高

错台多失稳风险大

拼缝少，表面光滑钢结构桁架受力，

台车施工高机械化程度高，风险低

平整稳定性好

4施工总体部署

4.1施工段划分

4.1.1分段原则

为保证工程施工质量，预防结构开裂，加快施工进度，减少施工机械及机具的一次性投入

量，明挖主体结构采用分段施工，施工段的划分遵循以下原则：

1、钢筋混凝土结构的每一条环向施工缝均设置在同一竖直平面内，确保防水质量；

2、在平面上，结构节段施工缝设置在受力较小部位，以保证结构体良好的受力状态；

3、主体结构施工缝与变形缝尽量重合设置，减少防水隐患；

4、主体结构施工单元的长度控制在台车每模长度（12m）范围内；

5、主体结构施工单元的长度尽量标准化，以便于施工操作。

4.1.2流水段划分

流水段的合理划分是保证工程进度和高效进行现场组织管理的前提条件。根据本工程结构

特点，隧道主体结构按照“上下分层、纵向分段”的方法进行施工。

1、“上下分层”即自下而上顺序施工：先施工底板，然后施工侧墙，最后施工顶板结构。

2、“纵向分段”即沿线路纵向分段施工，纵向分段以约12m长为一个流水施工段。正线

隧道结构分为A、B两个区，下穿航站楼穿越区为A区，从南向北依次为A1-A20，北侧咽喉

区作为F区，由北向南依次为F1-F30，环控机房作为单独的一个段F30，长度约为56m。根据

以上原则，结合变形缝位置，高铁正线隧道结构总共分为49个施工段，平均12m一段。

15

具体划分如下：

下穿航站楼穿越区流水段划分图

北侧咽喉区流水段划分图

4.2主要施工方法

北侧咽喉区围护结构形式为单排桩+支撑形式，穿越区围护结构为双排桩+放坡形式，围

护结构与主体结构间仅做防水及防水保护层，故侧墙施工必须采用单侧支模方式，正线隧道结

构为马蹄形截面，最大跨度超过24m，最大拱顶高度超过19m，采用机械化程度高的模板台车

作为支撑体系进行施工，质量、安全有保障，同时可以节省大量人工成本和工期。

底板施工完成后进行台车轨道铺设，同时可进行侧墙钢筋绑扎，侧墙钢筋绑扎完成后安装

侧墙台车进行侧墙结构施工，侧墙脱模后，侧墙台车向前行进，进入下一流水段，安装钢筋绑

扎台车，进行顶板钢筋绑扎，顶板钢筋绑扎完成后钢筋台车向前行进，顶板台车就位后进行顶

板结构施工。

16

按以上次序依次进行流水施工，北侧咽喉区隧道截面尺寸变化时进行台车改装工作，通过

通过换装丝杠增加或减少台车支模范围，达到匹配隧道断面尺寸的目的。

4.3主要工艺流程

明挖段主体结构施工内容主要有垫层、底板、侧墙、顶板及防水层的施工，施工工序基本

为：基坑开挖、垫层、底板防水施工→底板钢筋绑扎→混凝土浇筑、仰拱回填→侧墙防水施工→

侧墙钢筋绑扎→侧墙台车组装→侧墙混凝土浇筑、养护→钢筋绑扎台车组装、顶板钢筋绑扎→

顶板台车组装→顶板混凝土浇筑→顶板防水施工→基坑回填

序

施工步骤工况示意图工况说明

号

基坑开

基坑开挖至设计底标高，架设两道钢支撑，

挖、垫

1浇筑垫层混凝土，混凝土达到强度后施做防

层、底板

水层及防水保护层。

防水施工

底板钢筋绑扎，底板混凝土浇筑，导墙上返

底板及仰

预留侧墙插筋，底板混凝土终凝后，素混凝

2拱回填施

土回填仰拱，底板施工完成后，拆除一道钢