隧道贯通施工专项方案.doc

新建浦城至梅州铁路建宁至冠豸山段PM-3标段下官寮2号隧道贯通施工专项方案编制:复核:审核:中铁十七局集团有限公司浦梅铁路PM-3标工程指挥部二一七年七月目 录一、编制依据、原则11.1 编制依据11.2 编制原则1二、工程概况2三、施工进展情况2四、施工方案34.1 贯通总体方案34.2 施工准备34.3 施工步骤4五、技术保证措施55.1 超前地质预报、监控量测技术保证措施55.2 开挖施工技术保证措施75.3 超前小导管施工技术保证措施85.4 钢架支护施工技术保证措施85.5 锚杆施工技术保证措施95.6 锁脚锚管施工技术保证措施95.7 钢筋网片施工技术保证措施105.8 喷混凝土施工技术保证措施10六、贯通段施工应急措施106.1 塌方的预防106.2 救援措施116.3 塌方处理措施126.4 其他15一、编制依据、原则1.1 编制依据1.1.1新建浦城至梅州铁路建宁至冠豸山段下官寮2号隧道施工图及相关参考图；1.1.2铁路隧道施工规范TB10204-2002；1.1.3铁路隧道工程施工技术指南TZ204-2008；1.1.4铁路隧道工程施工质量验收标准TB10417-2003；1.1.5铁路隧道工程施工安全技术规程TB10304-2009；1.1.6超前地质预报测试报告；1.1.7下官寮2号隧道施工组织设计；1.1.8贯通点施工现场踏勘调查资料；1.1.9本单位在铁路隧道方面的科技成果、工法成果、施工技术水平、装备能力以及多年来积累的施工实践经验。1.2 编制原则1.2.1符合性原则满足工程质量目标和工程总工期及阶段工期要求符合施工安全、环境保护、水土保持和文明施工等方面的规定严格遵守铁路建设工程施工合同条件、合同协议条款及补充协议内容。1.2.2坚持科学性、先进性、经济性、合理性与实用性相结合的原则结合本隧道特点，采用新奥法施工技术，应用科学的施工组织方法，合理地安排施工顺序、优化施工方案。搞好劳力、材料、机械的合理配置，力求施工方案的适用性、先进性相结合，做到施工方案科学、技术先进确保隧道安全贯通。二、工程概况下官寮2号隧道起迄里程为DK290+338DK290+465，全长127m，其中明洞21米，洞身最大埋深约33.47米，为单线隧道。隧道进口DK290+458.61位于R=2000的右偏曲线上，DK290+458.61隧道出口位于直线上。隧道全段范围内纵坡为8.4下坡。DK290+338DK290+385为级围岩，表覆粉质黏土，硬塑，下伏砂岩，全弱风化，节理裂隙很发育，岩体破碎，呈角砾碎石状松散结构；DK290+385DK290+425为级围岩，砂岩、砂砾岩，弱风化，节理裂隙发育，岩体较破碎，呈碎石状压碎结构；DK290+425DK290+465为级围岩，表覆粉质黏土，硬塑，下伏砂岩、砂砾岩，全弱风化，节理裂隙很发育，岩体破碎，呈角砾碎石状松散结构。三、施工进展情况下官寮2号隧道开工时间为2017年3月，截止7月9日，施工进度如下表1：表1下官寮2号隧道施工进度下官寮2号隧道(截止至7月9日)进口段出口段备注上台阶下台阶上台阶下台阶明暗交界里程DK290+351DK290+351DK290+457DK290+457掌子面里程DK290+423.8DK290+418.8DK290+454.6未开挖掌子面所处围岩级别IVV开挖支护长度/m72.867.82.40仰拱/底板浇筑长度/m4200二衬浇筑长度/m000管棚支护长度/m2020四、施工方案4.1 贯通总体方案贯通施工坚持“管超前、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测”的原则。隧道进口已掘进至DK290+423.8，目前掌子面已挂网喷锚封闭，从出口开始进尺，贯通里程定在DK290+423.8处。贯通前初期支护紧跟隧道开挖面，在贯通处前5米内每榀钢架上台阶拱脚两侧各增加2根锁脚锚管。贯通点前2米处，开挖采用上台阶小导洞先行扩挖法施工。4.2 施工准备4.2.1测量准备阶段在两掌子面距离30米处，由项目部测量队对两洞口进行导线和水准复测，满足四等导线和四等水准的精度要求。4.2.2超前地质资料采用地质雷达超前预报贯通段地质资料，离贯通里程10米范围内加强地质核查和地质素描工作。4.2.3建立工作联系小组出口掌子面距离贯通里程30米开始加强监控，特别是爆破作业时，要统一指挥，为保证隧道安全顺利贯通，建立工作联系小组。组长：贺运生副组长：杨万杰 张钟组员：李玉晓 连文平 李辉4.3 施工步骤4.3.1超前支护出口DK290+457DK290+437段拱部140范围采用108长管棚超前预支护，上台阶从DK290+437开始至贯通里程在拱部拱部140范围内采用50超前小导管，环向间距40cm，单根长5m,外插角1015，每三榀钢架设置一个循环。4.3.2锁脚锚管严格按照设计参数开挖支护，出口施工至DK290+428.8处开始，在每个台阶支护施工时，上台阶拱脚两侧各设置4根锁脚锚管，下台阶拱脚两侧各设置2根锁脚锚管，位置为距离拱脚30cm处，与水平线呈2040夹角插入岩体。锁脚锚管采用42无缝钢管，每根长4m。4.3.3小导洞贯通当出口掌子面施工到DK290+425.8处时，采用小导洞先行扩挖法施工。先采用风镐配合扰动爆破，开挖出半径为2.5m的半圆小导洞，初喷10cm厚C25喷射混凝土，每次爆破控制在0.8延米内。待围岩稳定后，开挖上台阶剩余部分，初期支护必须及时跟进，按照小导洞先行扩挖法施工直至DK290+423.8处贯通。图1小导洞先行扩挖法施工断面图五、技术保证措施5.1 超前地质预报、监控量测技术保证措施在施工过程中通过超前地质预报了解前段隧道围岩状况、结合对围岩的观察和监控量测结果分析（分析采用回归分析法），依据时态曲线的形态对围岩稳定性、支护结构的工作状态做好安全性评价，并提供修改支护系统和设计变更的依据，及时调整施工工艺及支护参数，实现“动态设计、动态施工”的根本目的。5.1.1 成立下官寮2号隧道现场监控量测小组负责下官寮2号隧道的现场监控量测，并及时分析量测数据，经项目部技术负责人审核后，报监理工程师批准。人员分工组长：杨大金组员：连文平 丁利斌 邹志凯配备全站仪一台、监控量测信息化手机一部，防护员1人，强光手电筒2个，对讲机3台。5.1.2 洞内外观察洞外观察包括地表情况、地表沉陷、地表水渗透的观察。洞内观察包括掌子面观察和支护结构观察。目测观察应在开挖后初喷混凝土前进行，每次开挖后均要绘制地质素描图，用于核对围岩级别及判断支护稳定性；检查喷射混凝土有无裂损及发展，锚杆有无松动，并做好相关记录，为安全施工提供直观的、必要的信息。5.1.3 洞内监控量测监控量测断面及测点设计净空变化、拱顶下沉等必测项目设置在同一断面，级围岩每掘进10m布设一个量测断面，级围岩每掘进5m布设一个量测断面，包括净空变化基线3条、拱顶下沉1个测点，测点埋设牢固不变形。主要监测项目测点布置水平收敛在确定量测的断面开挖支护后2小时内，在隧道各台阶分界面以上1.5m位置各埋设1组测桩，并进行初始读数。量测方法采用全站仪无接触量测。拱顶下沉在确定量测的断面开挖支护后2小时内，在隧道拱顶部位埋设1个测桩，并进行初始读数。量测方法采用全站仪无接触量测。5.1.4 量测数据整理、分析与反馈每次量测后应及时进行数据整理，并绘制量测数据时态曲线、绘制开挖面地质素描图，并报项目总工程师审核，对初期的时态曲线进行回归分析，预测可能出现的最大值和变化速度。当拱顶下沉、水平收敛速率达5mm/d或位移累计达100mm时，应暂停掘进并分析原因，根据具体情况及时采取加厚喷层、加密或加强超前支护、增加钢架等加固措施。5.1.5 地质超前预报本隧道采用地质雷达扫描、掌子面素面、地质调查三者结合并存的方式对贯通点附近围岩进行地质超前预报，根据超前地质预报测试报告，分析确定围岩是否与设计勘察相似，是否采取调整或加强支护施工参数。5.2 开挖施工技术保证措施贯通前5米范围开挖严格按照上台阶每循环开挖长度不大于1榀钢架间距，采用弱爆破机械辅助开挖方式，减少对围岩扰动，接近外轮廓的部分采用人工开挖修整。对于不能直接使用弱爆破或机械开挖的部分，人工使用风镐凿除。严格控制超欠挖，开挖结束后应立即进行初期支护。下台阶避免两侧同时开挖，一次性开挖长度不得大于2榀钢架间距，对于围岩较差部位，必须开挖1榀，支护1榀，开挖在超前支护及上循环支护结束后进行。开挖前必须有专职安全员观察临空面，发现无安全隐患后方可进行开挖作业，开挖过程中设专人观察围岩及附近初期支护变化，并做好地质素描工作。5.3 超前小导管施工技术保证措施贯通段拱部140范围内采用50注浆小导管超前支护，环向间距40cm，长5.0m，每3榀钢架设置一个循环。小导管前端做成尖锥状，尾部设置箍筋，小导管倾角1015。小导管注浆材料为水泥浆液，水泥浆液水灰比：1:1（重量比），注浆压力0.51.0Mpa。配置好的砂浆应在规定的时间内注完，随配随用。注浆前先喷射混凝土厚度510cm封闭掌子面，以防工作面坍塌，注浆由下至上顺序进行，注浆量达到设计注浆量或注浆压力达到设计终压（1.5MPa）时方可结束注浆。注浆后要将注浆孔堵塞密实，浆液强度达70%以上，或4小时后方可进行开挖面工作。注浆过程中要随时观察注浆压力及注浆泵排浆量的变化，防止堵管、跑浆、漏浆。做好注浆记录，分析注浆效果，注浆不饱满应补注。5.4 钢架支护施工技术保证措施钢拱架加工试拼合格，经监理工程师检验认可后方可用于施工。钢架的架设在隧道初喷混凝土后进行，必须垂直于隧道中线，钢架之间用纵向钢筋贯通联接，使各榀钢架连接成整体共同受力，纵向连接钢筋按环向间距1.0米设置。为保证钢架置于稳定的地基上，钢架两侧底角设置纵向贯通的25a槽钢，间隙必须用喷射混凝土喷填。钢架架设后要尽快喷射混凝土将钢架全部覆盖，保护层厚度不得小于3cm，使钢架与喷射混凝土共同受力。5.5 锚杆施工技术保证措施拱部采用22组合式中空锚杆，长3.5m,环向间距1.2m，纵向间距1.0m，梅花型布置，每延米8.5根；边墙采用22mm砂浆锚杆,长3.5m,环向间距1.2m，纵向间距1.0m，梅花型布置，每延米7根；系统锚杆径向布置，尽量使锚杆与岩层面垂直。钻孔时对准布设的孔位慢慢钻进，直至设计深度。孔位钻进至设计深度后，用水和高压风洗孔。检查锚杆间距、长度、角度是否符合要求，发现不合格废弃重钻。上仰孔应按要求设置止浆塞和排气孔，根据技术交底要求控制注浆压力。注浆采取交错、间隔进行，注浆结束后检查其效果，不合格者补浆。水泥砂浆应拌和均匀，随伴随用，一次拌合的砂浆应在初凝前用完。锚杆安装后不得随意敲打，悬挂重物。5.6 锁脚锚管施工技术保证措施锁脚锚管采用外径42mm、壁厚5mm的热轧无缝钢管加工制作长度4米，锁脚锚管前部做成尖锥状，尾部焊6加劲箍。贯通里程前5米范围在每个台阶支护施工时，上台阶拱脚两侧各设置4根锁脚锚管，下台阶拱脚两侧各设置2根缩脚锚管，位置为距离拱脚30cm处，与水平线呈2040夹角插入岩体，锁脚锚管插入长度不小于钢管长度的90%。锁脚锚管露外部分采用“U”型22钢筋与钢架焊连牢固。5.7 钢筋网片施工技术保证措施采用8钢筋，网格间距2020cm，单层设置，网片搭接长度不小于1个网格。钢筋焊接前先将钢筋表面清理干净，钢筋条交点必须焊接。加工后的钢筋网片应平整，钢筋表面无消弱钢筋截面的伤痕，表面不得有油污，片状锈蚀。安装网片在初喷混凝土终凝后进行。钢筋网片随初喷面的起伏铺设，与受喷面的间隙不小于4cm。5.8 喷混凝土施工技术保证措施喷射采用C25混凝土，厚度25cm。先初喷混凝土厚度4cm，待拱架施工完毕后喷射至设计厚度且保证钢架保护层厚度不小于3cm。喷射时喷嘴与受喷面保持1.02.0米距离，喷射角度尽可能与受喷面接近90度。先喷钢架与围岩间混凝土，再喷射两钢架间混凝土。喷射自下而上，先将低洼处大致喷平，再顺序分层，往复喷射。混凝土表面应平整，无空鼓，裂缝及钢筋无外露。六、贯通段施工应急措施在贯通施工过程中可能发生由于围岩失稳，造成隧道塌方、人员伤亡事故，应以预防为主，避免事故发生，若意外发生，应立即启动应急预案，减少事故造成的损失。6.1 塌方的预防根据新奥法原理，结合塌方原因和征兆分析，预防隧道塌方要做好以下几点：作好超前地质预报工作。尤其是施工开挖接近贯通点时，要认真及时地分析和观察开挖面岩性变化，遇有整体岩性变差等现象时，及时调整施工方案。加强围岩监控量测工作。通过对量测数据的分析处理，按照时间-位移曲线规律，及时反馈修正，据此作出处理方案和措施。根据围岩变化情况，进行动态设计，尽量减少对围岩的扰动。严格控制开挖进尺，及时进行衬砌支护，及时封闭成环，确保施工安全。严格按照设计要求，施作超前辅助施工措施。严格按照设计和规范施工，严禁偷工减料，不急于冒进，从严把关，确保支护衬砌质量。总之，隧道施工做到勤于量测，及时支护，严格进尺，严格把关施工质量，就可以有效的预防塌方。6.2 救援措施若有作业人员被困，应启动救援措施；隧道掌子面开挖时必须距掌子面10米设置救援管道，管道一端通往二衬施做段或者洞口。当作业人员未及时撤入救援管道时，在塌穴处根据现场情况采用合金头潜孔钻机或挖掘机液压臂顶进42钢管，贯通后立即采用高压风管通向洞内送风供氧；在确定有被困人员生存并成功送风后，继续打设第二个孔，顶进108钢管，在钢管端部放一把照明手电和安慰纸条,利用钢管与被困人员进行通话，并在钢管内传入一根塑料管向被困人员输送牛奶、矿泉水等给养；在启动钻机解决通风、给养问题的同时，开始在塌穴处下方挖掘直径为1.2m*1.5m逃生通道。采用42钢管作为超前导管，工18型钢加工为简易钢架，利用木板挡土，土质松散地段拱架加密加强，遇到塌陷的混凝土块和扭曲的钢架时尽量绕开。救援人员分为三班随时调换轮流休息，尽快贯通逃生通道，施救被困人员。6.3 塌方处理措施6.3.1 塌穴后方支护加强措施，以防塌穴扩大加强范围：从塌穴处退后一倍的洞径范围。加强措施：A. 增设22水泥砂浆锚杆：长度4.0m，梅花型布设，间排距1.01.2m，外露端制作成90度弯钩，弯钩长度10cm，与钢架焊接牢固；B.增设42锁脚锚管：长度4.0m，与水平线成2040度角斜向下插入岩体，每个拱架单元连接板各设置2根，锚杆安装完毕后注入水泥砂浆；C.初期支护背后压注水泥浆，导管间排距均为3.0m，梅花形设置，导管长度平均100cm；D.从现有塌穴处向后1.0m范围内在原有钢支撑下方再支设钢支撑并喷射砼，以此联合支护作为护拱，确保后方的稳定，并提供超前支护的支撑点。E.监控量测。为确认围岩和初期支护是否处于稳定状态及塌方对周边的影响，在洞内加密布设测点。收敛量测，从掌子面退后共布置3个断面，断面纵向间距5m，每一段面4条测线；拱顶沉降量测点与收敛测点布设在一个断面上。量测频率：每日3次。F.封闭措施：对于塌体表面喷射一层不少于5cm厚的C25砼予以封闭，防止充填物流失和岩石滚落。6.3.2 塌方段处理待塌穴后方围岩和初期支护稳定后，采取如下措施和步骤向前进行开挖、支护和回填塌腔。超前支护：施作超前导管作为辅助施工措施采用42超前小导管长4m，对拱部塌体进行超前支护。超前导管设置两层，上层开孔位置为最里面的钢支撑退后1.0m处，下层开孔位置为最里面的钢支撑处。单层环向间距0.2m，层间距0.4m，每开挖2.0m施作一组，相临两组水平投影搭接长度不少于1.0m外插角1015度左右，并应与钢拱架配合使用。开挖、支护A.开挖将上断面再分成上下断面分别进行开挖和支护。开挖断面整体大小同设计级围岩。根据实际，上断面开挖可分左右幅或分部进行。每分部大小根据围岩的坚硬程度和完整性现场确定。开挖顺序：先开挖左侧，左侧支护完毕后再进行右侧。支护高度依据既有清理出来的岩体的坚硬程度和完整性顺势而定，开挖进尺每次不超过0.8m。开挖方式：以挖掘机、风镐开挖为主，人工配合。上断面左侧通过塌方段后，开始进行右侧的开挖，方法同左侧，直至通过塌方段。然后进行下断面接长单侧墙架，每次接长高度不大于2.0m，及时施工初期支护直至与上断面平齐，而后接长另一侧墙架，方法同上。B.初期支护形式和参数初期支护采用锚杆、网片、钢架、喷砼等联合支护形式，其参数如下：开挖后及时初喷4cm厚的C25砼。钢架采用I18工字钢，间距0.8m（根据实际荷载或围岩情况，可调小），根据临时拱脚位置基底岩石情况，可采用下垫大块钢板或槽钢的形式，以增强基底的稳定性。左侧支设拱架时，其一端支设在临时拱脚部位，另一端在拱顶处与临时立撑（材料规格、型号与初期支护同）相连。右侧支设拱架时，一端支设在临时拱脚部位，另一端与左侧的钢拱架连接。系统锚杆：22mm组合式中空注浆锚杆。单根长3.5m，间排距1.21.0m，梅花形布置。锁脚锚管：采用42热轧无缝钢管，单根长4m，每一临时和永久拱脚各设置两根，通过22“U”形钢筋将锚管和钢架焊接牢固。钢筋网片：钢筋规格8，网格大小2020cm，双层设置，内层（远离围岩面）与钢拱架内侧焊接，外层（靠近围岩面）与钢架外侧焊接牢固。连接筋：钢筋规格22，环向间距1.0m，与钢架焊接连接，搭接长度22cm。根据拱顶围岩破碎程度，拱部（从拱顶起向两侧弧长各5.0m左右的范围）连接筋适当加密，间距可适当调小至0.8m。喷设砼：砼标号C25，厚度25cm。超挖部分用同标号的喷射砼回填密实，暂时无法满足要求的，必须预埋注浆管，注浆管为423.5钢管，一端与钢架焊接，外露10cm，以便与注浆管路连接，另一端设置于距塌穴壁面20cm处。C.塌腔回填：回填材料C25砼。塌方段初期支护施工完毕之后用地质钻机钻孔，孔径150mm，钻孔数量4个。在钻孔中安装150mm泵管，长度根据塌穴高度而定。结合预埋的注浆导管向空腔内回填。回填注浆分次完成，以保证注浆效果，并使上部松散体成拱，提高承载能力。6.4 其他应急组织体系、应急响应程序、救援物资的准备、关闭事故应急救援程序等相关详细应急救援措施按照安质部专业救援预案实施。应急方案中未尽事宜及不合理之处在紧急状态下请求设计院及相关上级单位进行调整和更改。