火炉堂连体隧道实施性施工组织设计

火炉堂连体隧道实施性施工组织设计1火炉堂连体隧道实施性施工组织设计一、工程概况火炉堂隧道是整体式单向行车双车道连体隧道，桩号为K133+966～K134+621,隧道长655米，设计时速80km/h，隧道穿越低山丘陵，山体坡较陡，植被茂盛，隧道进口处明洞长5米，出口处明洞长5米，进口处II类围岩长26米，III类围岩长31米，出口处II类围岩长89米，III类围岩长120米，隧道Ⅳ类围岩长406米，隧道围岩为晶屑凝灰岩，稳定性差,岩石裂隙较发育,围岩质量较差。二、施工计划1、火炉堂隧道施工总工期为20个月。2、具体安排（1）出洞口施工：2005年5月1日~2005年5月20日。（2）进洞口施工：2005年6月1日~2005年6月20日。（3）中导洞开挖、支护：2005年5月21日~2005年9月1日。（4）中隔墙C25泵送砼浇筑：2005年9月2日~2005年12月1日。（5）正洞开挖：2005年11月1日~2006年4月25日。（6）正洞初期支护：2005年11月3日~2006年4月27日。（7）正洞衬砌：2006年1月10日~2006年6月20日。（8）洞内三沟：2006年2月15日~2006年7月20日。火炉堂连体隧道实施性施工组织设计2（9）洞内装饰：2006年6月15日~2006年9月15日。（10）洞内路面：2006年7月10日~2006年10月15日。（11）出洞口洞门安砌：2006年9月5日~2006年11月10日。（12）进洞口洞门安砌：2006年10月1日~2006年11月31日。（13）出洞口洞顶回填：2006年11月1日~2006年12月20日。（14）进洞口洞顶回填：2006年12月10日~2006年12月20日详细请见《火炉堂隧道施工计划进度表》三、施工平面布置根据本工程施工总体计划的安排，结合本工程的施工安排，拟作如下施工总体平面布置。1、驻地布置为了便于对火炉堂隧道的管理，设立火炉堂隧道施工工区；工区技术室设在火炉堂隧道出口右侧，租用民房。工人在离隧道500米的民房里居住。材料仓设在K134+650右侧50m临时征地2.5亩。2、施工便道根据实际地形分布及现场的交通情况，白塔镇路小线简易公路经过火炉堂连体隧道出洞口K134+650,交通运输十分便利。3、电力设施火炉堂连体隧道实施性施工组织设计3计划在K134+580的右线右侧约50m处，设560KVA变压器一台，配125KW柴油发电机1台，供隧道出口端的施工用电。进口端拟在K133+400处从桥梁施工队用电处接380V/220V三相四线至洞口，同时配125KW柴油发电机1台，供隧道进口端的施工用电。4、拌和场地在火炉堂隧道右线进出洞口设砼拌和站各一处，拌和站采用二台S750强制式砼拌和机，供料系统采用一套带电脑计量系统3斗式供料系统供火炉堂隧道衬砌砼拌和用，并在靠洞口处安设混凝土输送泵；采用二台350型拌和机设在K134+650右侧15米处供隧道喷射砼拌和用。四、各分项工程的施工方案、方法及施工顺序1、施工方案火炉堂隧道为连体隧道，长为655米，隧道按新奥法原则组织施工，主要工序采用机械化作业，本工程组织二个施工作业班。一个施工作业班从隧道进口向出口掘进，另一个作业班从出口向进口掘进,采取双向掘进。掘进时先进行中导洞的施作，中导洞贯通后进行中隔墙的浇筑，正洞先施作左洞，后施作右洞，两个施工作业班四个作业面，每个作业面之间的纵向距离不少于30m，由于本隧道双向掘进作业面都为下坡，在隧道施工中尽可能做好排水工作。本隧道开工前首先做好全员培训和考核。准备好应备的机械、设备及物资，配备有经验的技术干部和技术工人。计划投入的机械设备有：空压机2台，门架式台车2台，装载机2台，砼喷射机2台，风镐若干，钢模衬砌台车1台，火炉堂连体隧道实施性施工组织设计4砼输送泵1台，强制式砼拌和机1台，砼拌和机1台，电子计量配料机1套，电焊机2台，压浆机2台，钢筋弯曲机1台，砂浆搅拌机2台，PC200挖掘机2台，运输汽车8辆。计划投入的施工人员有：技术管理人员8人，自检人员5人，①进口端开挖作业施工队47人，其中钻孔含锚杆施作人员10人、喷砼作业人员14人、出渣8人、装药爆破人员10人、其他5人。砼衬砌作业线29人，其中防水层铺设8人、砼搅拌站7人、砼车送泵4人、衬砌台车操作10人。②出口端开挖作业队62人，其中钻孔施工人员10人、装药爆破工10人、喷砼作业人员14人、喷射作业14人、出渣8人、其他5人。出口端不配砼衬砌作业线施工人员。2、施工方法A）、隧道开挖前施工准备a)进洞前必须将洞顶截水沟施工完毕。b)制备10~15榀钢架。c)备部分锚杆及喷砼材料，试喷检查机械设备。d)为争取工期，应尽早完成洞口仰边坡开挖及支护。B）、围岩开挖火炉堂隧道开挖施工在出口端打开施工作业面。先进行中导洞的开挖，在中导洞开挖完Ⅱ、Ⅲ类围岩进入Ⅳ类围岩20m，即开挖到207m时在里程K134+424处暂停开挖，进行明洞5m中隔墙浇筑（伸入暗洞3m），待中隔墙混凝土达到了一定强度后，进行左右正洞护拱及管棚施工。同时为加快施工进度及提早贯通中导洞，为左右正洞开挖排水提供条件，计划于左洞开挖一15m的侧壁导坑，垂直于K134+419处开挖横通道进入中火炉堂连体隧道实施性施工组织设计5导坑。从而形成两个工作面，一是出口左右正洞及大管棚施工、明洞衬砌，二是继续向前推进中导洞开挖，计划将此645m的中导洞在120天内贯通。详细方法如下：（A)、中导坑的开挖施工1）导坑Ⅱ类围岩开挖在进出口端因围岩质量和稳定性很差，岩石裂缝较发育，为确保施工安全，在开挖施工前采用超前小导管进行支护。为了能够保证装载机的转弯和运输车辆的正常运行，计划中导坑每开挖30～50m开挖一断面面积为12㎡左右，深度为4m的倒车洞。2）中导坑Ⅲ类围岩开挖为了避免大范围扰动围岩，采用上下导坑开挖方法，两者相距30m以内，并要求支护紧跟开挖，出渣还是采用倒车洞的方法。3）中导坑Ⅳ类围岩开挖采用全断面开挖全断面支护，出渣方法同Ⅲ类围岩施工。（B）正洞开挖施工1）进出口108×6mm管棚护拱施工，测量放样。18#工字钢拱架加工安装，Φ127×4mm孔口管定位，间距为40cm，护拱立模、C25砼浇筑，搭设108×6mm管棚钻孔工作台、钻机就位试车、钻孔、清孔。108钢管加工钻孔，孔距为30cm，孔位呈梅花形设置，钢管接头丝扣连接加工，丝扣长度为15cm，钢管顶进，钢管接头应错开100cm，注浆，注浆终压为20MPa。K134+549～+843段II类围岩，长度为66m，管棚施工采用工作室施工钻孔顶进，工作室长度视实际情况而定，工作室用同级砼回填。火炉堂连体隧道实施性施工组织设计62）Ⅱ类围岩开挖（详见开挖步骤图）根据埋深不同采取不同的方法。在埋深较浅的出口端右洞开挖见图2a：开挖Ⅰ部时，随紧跟支护14#工字钢B单元和A单元，当Ⅰ部进尺达6m左右时，回头开挖Ⅱ部，Ⅱ部和Ⅰ部开挖相距在3m左右，并保持此距离向前开挖。当开挖到围岩状况较好地段时，可改为上下导坑法，即图2b所示法开挖。埋深较深的出口端左洞开挖因内部结构相对稍好，可以先进行上部开挖至设计轮廓并进行工字钢A单元和B单元的支护（见图2b）。当围岩结构为Ⅱ类稍好时，可将Ⅱ部和Ⅲ部同时开挖，否则，按图示开挖。根据隧道出口端山体走向表明，全遂处于偏压状态，因此正洞开挖宜先开挖左洞，后开挖右洞。左右洞必须错开施工，错开距离不少于30米。上导坑出渣在前6m时，以人力胶轮车卸至洞口，以洞渣填筑至铲车可以进洞时（侧卸铲车）可用汽车出渣。3）Ⅲ类围岩开挖采用上下导坑开挖法施工。围岩呈松散结构时，改为下部抗槽三步开挖。支护紧跟掌子面。4）Ⅳ类围岩开挖采用全断面开挖。《眼孔布置图附》后。（C）各类围岩光面爆破设计光面爆破施工总工艺流程是：依据掌子面的地质情况、各类围岩类别，选定爆破方案——据爆破设计放线部眼——凿岩车钻眼——（按规程领取加工爆破火药）装药——工程设备退场——起爆——排烟——核查爆破效果——修正爆破设计——进入下道工序。（1）Ⅱ类围岩减轻地震动控制爆破设计Ⅱ类围岩的爆破设计,因考虑到围岩受浅埋、覆盖层表土为强火炉堂连体隧道实施性施工组织设计7风化岩部分，特别是隧道出口端处，岩石裂隙发育，有一产壮120°∠80°的断层。断层带斜穿过左、右洞，围岩质量很差，况且偏压现象，另则地下水为基岩裂隙水。因而，对Ⅱ类围岩的爆破设计，先采取参照Ⅲ类围岩周边眼、内圈眼进行顶部（预留核心上）环形爆破，待查明地质情况后再进行爆破方案设计。（2）Ⅲ类围岩减轻地震动控制爆破设计①炮眼深度化通过工程类比，初步先循环进尺2m，掏槽眼为2.3m。②炮眼布置a.掏槽形式从减少掏槽破的地震动强度出发，初步选定浅孔爆破的单临空孔掏槽，临空孔直径取102mm，临空孔与装药炮眼间距为15cm（裂隙发育时可采25～30cm）采用2号岩石硝铵炸药集中装药，掏槽孔起爆间隔50-75ms，让每一炮段都单独顺序起爆，槽腔逐渐扩大，一掏到底。b.周边眼的布置周边眼布置按“光面爆破”来考虑，选周边眼间距E=45cm，周边眼抵抗线W=26cm，则相对距离E/W=0.59，周边眼间隔装药。c.扩槽眼、内圈眼、底板眼的布置内圈眼的布置：比掘进眼密，比周边眼烯，间距取80cm；掘进眼按梅花型均匀布置，间距为85×100cm；为了不至于使底板越爆越高，又考虑到起爆眼的部分石渣堆在上面，爆破时负荷较大，因此底板眼的间距适当加密，取70cm。③装药量的计算a.单位岩体用药量K火炉堂连体隧道实施性施工组织设计8根据实践经验资料、初步选K=0.75kg/m3。b.周边眼单孔装药量QQ=1/4∏di2βLPo=0.3kg式中：di——炸药直径量（cm）；β——光面爆破眼装填系数；L——炮眼深度（cm）Po——炸药的密度（g/cm2）c.掏槽眼的装药量根据实践经验资料选取。d.其他炮眼的装药量g、kg:g=kawLλ式中：k——单位岩体用药量（kg/m3）;a——炮眼间距（m）；w——炮眼爆破方向的抵抗线（m）；λ——炮眼所在部位余数，查表取值。④装药结构周边眼一般采用三种形式，详见《软石隧道装药结构图》，比较破碎软弱的岩层，采用双传爆线，如图中（a）；轻岩类居中等岩层，采用竹片、传爆线、小直径药圈间隔绑扎装药结构，底部药量适当炸药的连续装药结构，见图中（c、d）；上述装药结构均要求堵塞炮眼。其他炮眼装药均采用连续装药结构，堵塞一般要求将炮眼堵在与装药相接的部位。（祥见Ⅲ类围岩台阶法开挖爆破示意图）⑤合理段间隔时差的选取为了避免振动强度的叠加作用，雷管最好跳段使用，特别施1-5低段雷管。为尽量避免振动波形的叠加，段间隔时差应控制在火炉堂连体隧道实施性施工组织设计9100ms左右。⑥起炮顺序拱部从掏槽眼开始，一层一层地往外进行，最后是周边光面爆破。下半断面由上而下层层爆落。Ⅲ类围岩装药参数表断面炮眼名称炮眼数(个)非电雷管单眼药数量段药量段别数量2#硝铵1#防水2#硝铵1#防水毫秒发kgkgKgkg上半断面大空眼1掏槽眼4141.656.6掏槽眼2321.653.3掏槽眼2521.653.3掏槽眼4641.656.6扩槽眼4740.93.6掘进眼108100.99掘进眼6960.95.4底板眼1310131.316.9内圈眼1677160.69.6内圈底眼21121.32.6周边眼161216×20.457.2周边眼17空眼不装药周边角眼21221.32.6合计81+189754.622.1下半断面一排111110.66.6二排103100.66三排114110.99.9四排105110.99底板眼146141.521内圈127120.67.2周边12812×20.455.4周边8空眼不装药合计889444.121注：本表按钻孔深度2.0米计算，若眼深变化时应调整。火炉堂连体隧道实施性施工组织设计10（3）Ⅳ类围岩光面爆破设计①循环进尺的确定考虑钻眼设备及装运机械设备能力、岩体所能承受的爆破地震动及循环作业能力，根据经验，我们初选3m（钻眼3.10m），待计可