孟家湾隧道施工组织设计

孟家湾隧道施工组织设计1编制依据（1）《新建武汉至宜昌铁路工程施工总承包招标文件》、招标图纸、工程量清单及补遗（答疑）书等。（2）国家及相关部委颁布的法律、法规和铁道部颁布的现行设计规范、铁路工程质量验收标准及其它有关文件资料。（3）工地现场调查、采集、咨询所获取的资料。（4）中国葛洲坝集团股份有限公司、中铁四局集团有限公司联合体各公司类似工程施工积累的施工经验及设备。（5）依据中国葛洲坝集团股份有限公司、中铁四局集团有限公司联合体各公司的GB/T19001-2000质量标准体系、GB/T24001-2004环境管理体系和GB/T28001-2001职业健康安全标准建立的质量、环境和职业健康管理体系和《程序文件》。2编制范围孟家湾隧道开挖、支护、出碴、防排水、衬砌、隧道超前地质预测预报、监控量测及测量及附属工程等。3工程概述3.1主要技术标准设计线路主要技术标准如下：铁路等级：Ⅰ级。正线数目：双线。最小曲线半径：5500m，枢纽内适当降低。限制坡度：9‰。牵引种类：电力。机车类型：客车采用动车组，货车采用和谐型机车。到发线有效长度：850m。牵引质量：3500t。闭塞类型：自动闭塞。列车指挥方式：调度集中。建筑限界：满足开行双层集装箱列车。3.2工程概况孟家湾隧道全长744米，隧道起讫桩号为DIIK285+353~DIIK286+097，隧线分界里程分别为：DIIK285+350、DIIK286+097。隧道平曲:本隧道位于曲线上。隧道纵坡：DIIK285+360-DIIK285+400为平破段，DIIK285+400-DIIK285+097为当面下坡，坡度为千分之8.85‰。工程地质（概述）：隧道在湖北省宜昌市以东，属剥蚀缓丘区，地形起伏，植被很发育，交通非常不便；丘坡表层为Q4EL+EL粉质粘土，黄褐色，硬塑，厚4-5米。下付21砾岩，灰白色，巨厚层状，砾岩成分主要为灰岩，少量砂石及石英砂岩等，强弱风化强分化层厚0-16.6米，下为弱化层，产状20210.基层为砾岩，砾石的主要成分为灰岩，占80以上，因此局部可能发育岩溶。DIIK285+580-+595，+734-+55为物探低阻异常，综合钻探资料分析低阻异常分析低阻异常范围内可能存在溶蚀现象，DIIK285+770-+810,DIIK286+080-+110电阻率显著变化，物探推测为断层。根据中国地震动参数区划图（GB306），地震动峰值加速度为0.05g，地震反应谱特征周期为0.35s.水文地质条件：丘坡地表水发育不良，地下水部发育，主要为雨季浅层滞水。根据化验资料，地下水，地表水对混凝土；均无侵蚀性。施工中应加强地表水及地下水的取样与水质分析工作。本隧道环境作用等级为12级，有关混凝土原料选择，配合比，施工要求按铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定及铁路混凝土与砌体工程施工规范（TB210-2001）办理。地质特征隧道地质条件差，围岩级别低，局部断层、岩溶发育；地表水不发育，地下水不发育，主要为雨季浅层滞水，地震动峰值加速度为0.05g，地震反应谱特征周期为0.35s；隧道开挖断面大，内轮廓轨面以上净空面积采用92m2。3.3气候水文沿线属亚热带季风气候区，冬季受欧亚大陆冷高压影响，夏季受西太平洋副热带高压影响，气候具有明显的季节性，冬有严寒，夏有酷暑，四季分明，日照充足，雨量充沛。本段线路所经过的地区为亚热带季风气候区，冬季受欧亚大陆冷高压影响，夏季受西太平洋副热带高压影响，气候具有明显的季节性，冬有严寒，夏有酷暑，四季分明，日照充足，雨量充沛。6、7、8三月以东南风为主，间有东北风及西南风，最大风力7至8级。其余各月以北风及北北东风为主，最大风力9级，多发生在9月。全年平均气温16.6℃；一月份平均最低气温3.5℃；七月份平均最高气温28.9℃；极端最高气温41.3℃（1934.8-8-10）；极端最低气温-18.1℃（1977-1-30）；年平均降雨量1270mm。雷暴日数平均每年36天，近20年最大积雪厚度17cm。3.4隧道工程施工方案、施工方法隧道集中在湖北省宜昌市以东，属剥蚀缓丘区，地形起伏，植被很发育，交通非常不便；隧道地质条件差，围岩级别低，局部断层、岩溶发育；地表水不发育，地下水不发育，主要为雨季浅层滞水，在罗家湾隧道范围内地下水有二氧化碳侵蚀，化学环境作用等级为H1；地震动峰值加速度为0.05g，地震反应谱特征周期为0.35s；隧道开挖断面大，内轮廓轨面以上净空面积采用92m2；防水标准较高，隧道采用复合式衬砌，二衬混凝土抗渗等级要求高，一般隧道混凝土抗渗等级要求不小于P8，特殊隧道（罗家湾隧道）混凝土抗渗等级要求不小于P10。3.4.2施工方案本标段运架梁要通过隧道，为确保不影响运架梁的情况下，隧道要及早安排组织施工，孟家湾隧道采用双向掘进。隧道施工组建三支实力较强的施工队伍，隧道一队负责孟家湾隧道，施工具体安排如下（小桩号为进口端）：隧道一队：孟家湾隧道进、出口各设1个作业面相向施工，配备两台液压钢模台车衬砌施工。隧道开挖碴土弃至弃碴场或用做路基填料。隧道开挖的基本原则是在保证围岩稳定，或减少对围岩扰动的前提条件下，选择恰当的开挖方法或掘进方式，并尽量提高掘进速度。明洞施工按照“分段开挖、仰拱先行、支护紧跟、加强监测”的方案，施工前做好坡顶外截水天沟，并清除危石。超前大管棚采用潜孔钻钻孔，超前小导管采用风动凿岩机钻孔，双液高压泵压浆。具体施工进度安排见表2.5-2。3.4.2.1隧道开挖方案3.4.2.1.1洞口开挖方案洞口段按设计要求施做超前大管棚或超前注浆小导管后，采用三台阶七步开挖法或双侧壁导坑法进洞，开挖采用人力风镐和小型挖掘机为主，辅以控制弱爆破。3.4.2.1.2明洞开挖方案明洞段土方采用挖掘机开挖，石方部分采用分台阶浅眼爆破法开挖，纵向分段逐层进行，每层开挖后及时进行边坡锚、网、喷防护。3.4.2.1.3洞身开挖方案洞身开挖采用新奥法原理组织施工，采用YT28型凿岩机与钻孔台架配合钻孔。采用非电毫秒雷管起爆、光面爆破技术，严格控制超欠挖，围岩软弱地段采用微震光面爆破技术或非爆破开挖，以减轻对围岩的扰动和破坏。Ⅲ级围岩采用台阶法，Ⅳ级围岩采用三台阶七步开挖法，Ⅴ级围岩采用三台阶七步开挖法和双侧壁导坑法。3.4.2.2隧道支护方案3.4.2.2.1超前支护方案（1）洞口超前长管棚注浆预支护，采用ф108×6mm无缝钢管。洞身超前长管棚注浆预支护，采用ф89×6mm无缝钢管；（2）ф50超前双层小导管注浆预支护，小导管长度5m，纵向间距2.0m一环；（3）ф42超前小导管注浆预支护，小导管长度4.5m，纵向间距2.4m一环；（4）ф22超前锚杆预支护，长度4.5m，纵向间距3.0m一环。3.4.2.2.2初期支护方案初期支护在开挖完成后及时施工，紧跟开挖面。（1）拱部系统锚杆采用带排气装置的中空注浆锚杆，边墙采用ф22mm砂浆锚杆；（2）喷射混凝土（素喷混凝土、网喷、改性聚酯纤维混凝土）采用湿喷法施工；（3）钢架采用格栅钢架及工字钢架，纵向间距格栅钢架1.0m一榀，工20a工字钢架纵向间距0.6m一榀。工22a工字钢架纵向间距0.5m一榀。3.4.2.3隧道出碴方案出碴全部采用无轨运输方式进行施工。3.4.2.4隧道防排水方案3.4.2.4.1防排水原则对于与地表水存在良好水力联系、地下水发育、具有较强富水性的断层破碎带地段及水文环境有严格要求的地段采用“以堵为主，限量排放”的原则；其它地段采用“防、排、堵、截结合，因地制宜、综合治理”的原则。3.4.2.4.2防水方案（1）暗洞：一般隧道混凝土抗渗等级要求不小于P8时，初期支护和二次衬砌间拱墙背后设土工布和防水卷材，防水卷材厚1.5mm，幅宽≥2m，土工布采用350g/m2；特殊隧道（罗家湾隧道）混凝土抗渗等级要求不小于P10时，二次衬砌外侧采用双层全包防水，外一层为排水型防水板，内一层为普通分离式防水板。（2）施工缝和变形缝：隧道拱、墙施工缝处设置外贴式止水带+中埋式遇水膨胀橡胶止水带；仰拱仅设中埋式止水带；纵向施工缝处设置钢边橡胶止水带和止水胶，每侧一条；变形缝拱墙部位防水采用外贴式止水带+中埋式遇水膨胀橡胶止水带，仰拱变形缝采用中埋式橡胶止水带，变形缝处衬砌外缘与防水板结合部位以聚硫密封胶封堵，衬砌内缘3cm范围内以聚硫密封胶封堵，以外2cm范围内设置U型镀锌钢板接水盒，其余空隙采用填缝料填塞密实。（3）明洞：衬砌外贴EVA防水板和50cm厚粘土隔水层防水。3.4.2.4.3排水方案（1）开挖面：上坡施工时在隧道两侧开挖排水沟，排至洞外污水处理池。下坡施工时采用在洞内设备洞室一侧布置集水井，水泵接力抽至洞外。（2）洞身：衬砌背后环向设置ф50打孔波纹管，间距8米一环，与墙角外侧纵向设置的ф110打孔波纹管连通将水排至隧道侧沟。（3）洞门及洞口：洞门顶部设截水天沟，洞门端墙及挡墙背后设置排水盲沟网。3.4.2.5隧道衬砌方案隧道衬砌采用9m全断面液压衬砌台车，每循环9m；砼采用自动计量砼拌合站集中拌合，砼罐车运输，输送泵模筑砼；仰拱和填充超前施工，仰拱一次施工长度控制在6～8m，施工采用“无干扰架空栈桥”，以保证掌子面施工正常进行；钢筋加工在加工点集中加工，运至施工地点绑扎安装成型。3.4.2.6隧道施工机械化配套方案在隧道施工组织中，组织大型机械化施工，采用无轨运输方式出碴，实施钻爆、装运、支护、衬砌四条主要机械化作业线。机械化配套方案见表3.4-2。表3.4-2机械化配套方案表分类机械化作业线名称主要设备配套方案施工作业线钻爆作业线钻孔台架、风动凿岩机组成钻孔、装药、起爆作业线。出碴作业线挖掘机、装载机及大型自卸车组成无轨运输出碴线。初期支护作业线锚杆台架、水平地质钻机、高压双液注浆泵组成大管棚、锚杆、小导管施工作业线；运输车、装载机、作业平台、混凝土湿喷机组成钢筋网、钢支撑、喷砼初期支护作业线。二次衬砌作业线铺设防水板台车、自行式防水板焊接器组成防水层铺设作业线；钢筋调直机、弯曲机、切割机、电焊机、对焊机组成钢筋加工作业线；整体液压钢模衬砌台车、混凝土输送车、混凝土输送泵、混凝土搅拌站及仰拱栈桥组成二次衬砌作业线。辅助作业线高压供水高压泵、高位水池、高压水管组成供水作业线。高压供风电动空压机和高压风管组成高压风作业线。供电变压器、内燃发电机、高压电缆组成供电作业线。排水自吸泵、多吸泵、单级双吸泵和污水泵组成排水作业线。表3拟投入设备、仪器计划表机械名称规格型号单位数量状况空压机20m3台4良好电动钻机YG-70台4良好注浆泵BW-250/50型台2良好发电机200KW台2良好合金钻头Φ110个4良好钻杆Φ75根80良好全站仪拓普康GST7001台1良好水准仪SⅡ320台1良好3.4.2.7浅埋段施工方案本段隧道主要为浅埋大断面隧道，在施工中要坚持“先探后挖“的施工原则，将超前地质预报纳入施工循环，不探明前方地质不能开挖。在不良地质地段，隧道主要施工顺序是：超前地质预报→超前支护→开挖→初期支护→仰拱开挖及浇筑砼→铺设防水板→拱墙二次衬砌。不良地质分布及应对措施见表3.4-3。表3.4-3隧道不良地质地段及处理措施一览表隧道名称不良地质桩号围岩级别施工方法处理措施孟家湾隧道DIIK285+360～DIIK285+400（40）Ⅴ双侧壁导坑法ф108洞口超前长管棚注浆预支护，工20a工字钢架加强，纵向间距0.6m一榀。DIIK285+400～DIIK285+505（105）Ⅴ双侧壁导坑法ф50超前双层小导管注浆预支护，小导管长度5m，纵向间距2.4m一环；工20a工字钢架加强，纵向间距0.6m一榀。DIIK285+505～DIIK285+830（325）Ⅴ双侧壁导坑法ф42超前小导管注浆预支护，小导管长度4.5m，纵向间距2.4m一环；工20a工字钢架加强，纵向间距0.6m一榀。DIIK286+010～DIIK286+060（50）Ⅴ双侧壁导坑法ф42超前小导管注浆预支护，小导管长度4.5m，纵向间距2.4m一环；工20a工字钢架加强，纵向间距0.6m一榀。DI