某隧道开挖施工组织设计方案

隧道施工组织设计本段设天坪丘隧道一座，位于XX镇大坝村一社，全长185m，进口桩号为K93+165，出口桩号为K93+350，交通不便，距最近乡村道路约2km。（一）地形地貌及地质概况隧道区属红层深丘地貌，地势较高，覆盖层厚度小，岩层倾角大，地下水贫乏且不稳定，区内无不良地质现象；洞身穿过III类、IV类、V类围岩，岩体稳定性良好，裂隙不发育，主要地质特征以中~厚层和厚层泥岩、砂岩为主。（二）工期安排接到中标通知书后，立即进行隧道施工的准备工作，一方面对机械、人员进行调配及水电路布置，另一方面进行进出口施工场地的平整和施工场地的布置，全部施工准备为2002年3月24日~2002年5月5日。2002年5月5日~5月31日完成进出口边坡及仰坡开挖施工2002年5月20日~2003年3月10日完成隧道开挖和二次衬砌施工2003年2月10日~2003年5月1日完成仰拱混凝土及排水沟、电缆槽与收尾施工。具体施工进度详见“天坪丘隧道施工计划表”（三）劳动力组织及主要机械配备和施工用料1、劳动力组织（1）从隧道出口安排施工队伍掘进，其施工人员约100人，其组织机构如下：2、主要机械设备天平丘隧道长185m，设计为新型M型连拱隧道，隧道施工难度较大，是本合同段的关键工程之一，准备投入使用的主要机械设备如下：主要机械设备配备表序号隧道机械设备名称数量1装载机ZLM30E22压风机4L20/823混凝土捣固器HZ-5084混凝土输送泵HBT60C15柴油发电机120GF-W16喷浆机27注浆机28混凝土搅拌机JSJ50029电动水泵310钢筋切断机GQ40111木工圆盘锯112木工刨床113变压器315KVA13、主要施工用料主要施工材料计划表序号材料名称单位数量1拱架榀1002高压风管M6003高压水管M8004电缆M250(四)施工准备1、施工场地①隧道作业队驻地租用当地闲置的民房，配电房、压风机房设在出口路基上、混凝土搅拌站、钢筋车间等生产房屋设在进口洞口处路基上。②隧道施工用电由附近乡镇高压电引接，接线长约2.5km，在隧道出口安装一台315KVA变压器，另外配备一台120KW发电机以作备用。③施工用水：根据现场条件，天坪丘隧道出口附近水源较丰富，就近自建泵站，采用高位水池供水，在天坪丘隧道出口设蓄水池一座，在山顶上建一座高山水池，高山水池建于施工工作面40米以上，以保证隧道开挖时的水压力，容量50m3，高山水池在隧道开挖前修建完工。④施工用风：在隧道出口设供风站一处，内设电动空压机1台。⑤三管两线布置：综合施工现场实际情况，将高压风管、高压水管、通风管布置在洞口右侧，动力线和照明线布置在左侧，三管两线布置见“三管两线布置图”。照明线面成洞地段采用220V，掌子面附近采用36V安全电压。⑥砼工厂在隧道进口设2台JS500强制式拌合机，混凝土由混凝土输送泵输送。（五）施工方案1、总体方案和部署①天坪丘隧道较短，但是该隧道设计为M型新型隧道，开挖及支护施工难度较大，隧道开挖必须采用光面爆破，控制好爆破用药量，减少对围岩的扰动，保证开挖轮廓圆顺，减少超挖，不允许欠挖。②初次支护紧跟开挖面，爆破以后立即对围岩进行初喷、打设锚杆、挂钢筋网、初喷厚度不小于4mm，喷射砼分1~3次复喷达到设计要求，并覆盖钢筋网和锚杆露头。中空锚杆施工采用专门设备和专用工艺。要求注浆饱满。③钢筋网不允许预扎成片挂设，必须单根现场绑扎，并随岩面起伏，贴岩面。④初期支护达到设计要求后的地段距开挖面的距离不得大于10m。⑤二次衬砌砼浇筑采用机械泵送，一次成型。⑥加强施工监控量测工作，成立专门的监控量小组，及时掌握围岩衬砌的应力、应变状态。量测信息应及时反馈，施工、监理、设计随时掌握围岩和结构的工作状态，以便及时调整设计参数，制定合理的施工措施和支护手段，节约工程费用，保证施工安全。2、洞身施工天坪丘隧道按新奥法设计，采用复合式衬砌，初次支护以喷射砼、锚杆和钢筋网为主要手段，部分辅以格栅拱架加强支护，以超前锚杆作为施工的辅助措施；二次衬砌采用整体式现浇砼或钢筋砼。根据隧道进出口的围岩情况，决定从隧道出口向进口方向掘进，在开挖过程中，严格遵守新奥法施工的基本原则：“少扰动，早喷锚，勤量测，紧封闭”。（1）暗挖法施工暗洞施工采用上下导坑法开挖，先从隧道左线出口端开挖进洞，待上半断面开挖、支护完成后，再进行下半断面的开挖。在上下断面的开挖中，连同隧道设计中隔墙部分一次开挖成型，在隧道的初期支护中，对中隔墙顶部范围，采用加密φ22锚杆、钢筋网和喷射混凝土进行加固。初次支护紧跟掌子面及时施作，控制围岩变形，最大限度地发挥围岩的自承能力，喷射砼标号为20号，采用湿喷工艺，增加密实性，减少回弹量，改善作业环境。锚杆采用MAIR25中空注浆锚杆，锚杆露头加设配套钢垫板，施工时采用专用注浆设备和注浆工艺，确保注浆饱满，保证锚杆与围岩全粘结，垫板安装时应紧贴岩面，钢筋网采用φ6.5钢筋，III型衬砌初次支护中以格栅拱作为加强措施，格栅拱用Φ20钢筋和φ10钢筋加工而成。二次衬砌中墙采用钢筋砼，III类围岩段拱部和边墙采用C25钢筋砼，其余围岩段采用C25素砼，拱部、边墙二次衬砌施工时采用全断面模板台车施作，以提高砼的整体性，减少施工缝。对于超挖部分用同级砼或同级片石砼回填，明洞衬砌为C25钢筋砼。每衬砌类型变化处应设沉降缝，沉降缝宜设在施工缝处；隧道洞身段围岩为III类、IV类、V类，其衬砌类型为III型、IV型、V型，支护参数如下所示，隧道开挖过程中应加强监控量测，掌握围岩变化情况，保证施工安全。复合衬砌支护参数表（2）防止右线开挖时对中隔墙砼的破坏，待中隔墙混凝土达到设计强度后，在中隔墙右侧表面用装满锯沫的草袋覆盖，在草袋外侧用7.5号浆片进行防护。进行仰拱开挖时，在开挖前应对中隔墙衬砌类型锚杆喷射砼预留变形量二次衬砌厚度初次支护加强备注III型3.5m,@100×10022cm10cm50cm格栅拱,1榀/米除仰拱外,其余衬砌均为钢筋砼IV型3.0m,@100×10010cm3cm40cm中墙为钢筋砼V型3.0m,@100×10010cm3cm35cm中墙为钢筋砼超高缓和3.0m,@100×10010cm3cm40cm中墙为钢筋砼用草袋进行保护。在仰拱施工完成并达到设计强度后，进行二次衬砌施工。（3）在左线隧道衬砌完成40米后，右洞开始掘进，右洞开挖时，中隔墙部分提供了临空面，可进行弱爆破上下断面开挖。隧道施工期间应进行以下量测工作:围岩地质衬砌支护观测、地表沉降观测、周边收敛观测、拱顶下沉观测等必测项目量测，加强信息反馈。3、隧道洞口施工洞口施工时结合洞口地质及地形条件，尽量使洞口简洁、美观、自然，与环境协调。①隧道进口为端墙式洞门，洞门墙后设有5m明洞，洞口侧墙及洞门端墙采用C20素砼，墙面采用釉面砖镶面，表面镶缝应顺直、均匀、美观；明洞拱背以土石回填，在靠近明洞拱背30cm范围内以粘土回填，明洞端部及其上仰坡均采用喷、锚、网作为临支护，喷锚网应及时施作，坡面开挖面不宜暴露过久，锚杆采用MAIR25中空注浆锚杆。②出口地形较陡且围岩很好，为拱翼式洞门，施工时采用仰坡面喷射砼、锚杆、钢筋网防护，洞门墙采用10号浆砌块石砌筑，条石镶面，表面砌缝应顺直、均匀、美观。洞口路堑开挖时应采用控制爆破技术，尽量减少对边、仰坡的振动。4、防排水施工①洞身防排水天坪丘隧道为山岭隧道，地下水量不大，隧道防排水施工的原则量“以排为主，防排结合”。洞身衬砌防水是在喷射砼和二次衬砌之间设不复合SLQ-PVC防水板和无纺布作为防水层，施工缝设BW-96型膨胀型止水条，沉降缝设沥青木丝板夹E型橡胶止水带。无纺布为300g/m2，防水板厚度不小于1.2mm。防水板必须粘接牢固，搭接宽度不小于10cm。无纺布不须搭接，但需连续铺设。无纺布与防水板局部粘接。衬砌排水是在喷射砼和防水层之间设φ116打孔波纹管作纵、横向盲沟。纵向盲沟设在边墙基脚部位和中墙顶，边墙部盲沟标高稍高于侧沟沟底，在隧道两侧均应布设。横向盲沟沿拱背布设，并下伸与纵向盲沟连通，横向盲沟每10m设一道，在集中出水地段可适当增加，边墙部在纵向盲沟与侧沟之间设φ116打孔波纹管将纵向盲沟中的水排入侧沟中，泄水盲沟每4m设一道，中墙顶预埋φ80镀锌钢管将纵向盲沟中的水排入右洞右侧排水沟，同样每4m设一道，洞内排水沟采用现浇20号砼，其盖板为钢筋砼预制板，路面两侧每25m设铸铁篦子进水口一个。②洞口防排水洞口明洞防水层是在衬砌外壁抹2cm厚的10号水泥砂浆，刷一层热沥青后再铺防水板无纺布防水层，回填时在靠近明洞拱背20～30cm范围内以粘土回填，明洞墙脚设φ116打孔波纹管排水盲沟将水排出洞外。洞口端墙、侧墙中以2×2间距敷设φ116打孔波纹管及泄水孔，明洞背设排水沟，洞顶设洞顶截水沟。5、路面隧道路面为钢性路面，宽度为8.0m，面层为C35水泥砼，厚度为25cm，垫层为16cm厚C15素砼。（六）施工方法本隧道长为185m，采用从出口单口掘进，使用大型机械施工，III类围岩地段根据地质情况，采用超短台阶法施工，IV、V类围岩地段采用微台阶法施工，隧道支护按先拱部后边墙的顺序实施，初次支护采用喷锚支护，衬砌全断面整体式衬砌，并采用复合衬砌，在施工过程中加强监控量测，施工工艺详见：隧道总体施工程序图；洞口段、洞身段施工方法图。1、洞口施工（1）土石方开挖施工，土方采用人工刷坡，装载机挖装，自卸汽车运输。（2）洞口仰坡、截水沟及排水沟施工首先施工洞口边仰坡外的截水沟及排水沟，以稳定坡面和防止地面水影响洞口的稳定，边仰坡开挖采用人工、风钻由上而下，坡面进行挂网喷砼加固坡面或防挡措施处理，以达到良好的防护效果。2、洞内施工开挖爆破（1）爆破设计①钻孔：钻孔采用风动凿岩机进行钻孔作业。②爆破：进行爆破试验并不断修正设计爆破参数，以达到最佳爆破效果。成立爆破作业小组，实行定人、定位、定标准的岗位责任制，确保正常实施，其具体措施如下：A、测量放线:a、隧道中线测桩之间距，直线上不超过20米、曲线上不超过10米，每50米设一水准（BM）点，并在每排炮开钻前准确绘出开挖轮廓线、周边眼、掏槽眼的位置。b、每次测量放线时，对上次爆破断面进行检查，及时调整爆参数，以达到最佳爆破效果。B、钻孔作业方法步骤:a、钻孔前，钻工要熟悉炮眼布置图，严格按照钻爆设计实施。b、定人、定位、对周边眼、掏槽眼由经验丰富的司钻工司钻。c、严格控制炮眼间距，误差不得大于6cm，方向相互平行，严禁相互交错，硬岩炮眼利用率达90%以上，中硬岩达85%以上，软岩开挖轮廓要圆顺、符合隧道设计轮廓线尺寸的要求。d、严格控制周边眼钻孔外插角度，相邻两茬炮之间错台不大于10cm。C、爆破作业的技术要求a、装药作业要定人、定位、定段别。b、装药前，所有炮眼必须用高压风吹净尘沫。c、严格按设计的装药结构和药量装药。d、严格按钻爆设计的联接网络实施。（2）光面爆破的施工方法：根据设计围岩类别不同，采用不同的爆破方案。A、钻爆方案a.为减少对围岩的扰动及降低爆破振动的强度，周边眼选用光爆小直径药卷装药，其余炮眼用集中装药。b、掏槽眼用直眼掏槽，“四眼掏槽”或“六眼掏槽”型；c、其它炮眼采用深孔微差控制爆破，在保证爆破效果的前提下，尽量减少炮眼的炸药用量。d、选用合理装药不偶合系数，提高光爆效果，不偶合系数选用1.8。e、超爆器材与起爆网络：利用非电导爆系统起爆，在掏槽眼采用毫秒雷管，其余炮眼采用间隔为100~200ms的等差雷管，其振动速度为毫秒雷管采用振速的60%，并利用雷管自身的误差进行降振。为了将振心5m处的围岩质点振动速度控制在10cm/s，用V=41.52(Q1/3/R)1.67确定最大单段用药量。B、钻爆参数的确定a、炮眼深度（L）1、对III类围岩按小进尺循环考虑，L=1.0~1.5米。2、对IV、V类围岩按2.0~2.5米。b、爆破参数①隧道周边眼按预裂爆破设计，以减少掏槽眼，掘进眼爆破对周围的振动效应。周边眼参数为：间距：E=（8~12）d（d为炮眼直径）抵抗线：W=（1~1.5E）装药集中度: