陈家店隧道开挖专项施工方案.doc

陈家店隧道开挖专项施工方案(DIK51+660DIK53+160)编制： 复核： 审核： 中铁二十一局集团大连铁路枢纽改造工程SN2标项目经理部二分部二一三年六月目 录一、工程概况21、 工程概况22、地震动参数23、水文地质特征2二、主要施工方案及施工方法31、施工方案32、施工方法32.1明洞段开挖方法32.2台阶法开挖施工方法32.3 双侧壁导坑法开挖施工方法52.4 铣挖法开挖施工方法62.5 短台阶法开挖施工方法6三、施工工艺流程6四、施工工艺说明11五、劳动力和机械设备配置18六、质量保证措施19七、安全、文明施工21陈家店隧道开挖专项施工方案一、工程概况1、 工程概况陈家店隧道位于大连市保税区亮甲店街道办事处陈家店村境内，为低山丘陵，小里程进口处地势较平缓，自然边坡610，大里程出口地势较陡，山体自然边坡2535，起伏较大。工点区多辟为耕地，冲沟发育，地表局部基岩裸漏，工点在DIK52+187DIK52+227段穿201国道（鹤大线）。沿线暖湿多雨，水量充沛，水力资源丰富。沿线河流较多，辽南主要河流有青云河、登沙河等，均单独入黄海，受季节性控制，平时河水流量不大，雨季流量较大。2、地震动参数根据GB18306-2001中国地震动参数区域图，本区地震动峰值加速度0.15g，地震基本烈度度。隧道区域抗震烈度为9度区，地震动峰值加速度为0.3g，地震动反应谱特征周期为0.4s。3、水文地质特征工点区未见地表水、出口附近约50米处有一小溪，水深约0.7米，直接补给来源主要为大气降水，具有暴涨暴跌的特征。地下水为基岩裂隙水，局部冲沟处理埋藏较浅。地下水总的径流方向由东南向西北，主要受大气降水及地下径流补给，地下水季节变化幅度23m。二、主要施工方案及施工方法1、施工方案根据设计要求，隧道除明洞段为明挖之外，隧道暗挖段采用锚喷构筑法施工、光面爆破法开挖。暗挖段根据围岩类别的不同分别采用短台阶法、台阶法、台阶法（临时横撑）施工，其中级围岩采用台阶法，及围岩采用短台阶法，级围岩采用台阶法（临时横撑），临时横撑每两榀钢架架设一处。（1）上台阶开挖进尺级围岩不应大于1榀钢架间距，级围岩不得大于2榀钢架间距。（2）、级围岩边墙开挖支护进尺不得大于2榀钢架间距。（3）仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆，每循环开挖进尺不得大于3m。（4）隧道开挖后，初期支护应及时施作封闭成环，、级围岩封闭位置距离掌子面不得大于35m。隧道下穿国道DIK52+187DIK52+227段采用双侧壁导坑法；下穿输油管DIK52+315DIK52+450段采用铣挖法，施工前应落实输油管道的保护要求，必要时进行实验试挖。2、施工方法2.1明洞段开挖方法 本隧道明洞段共290米。明洞段采用明挖法施工。本项目施工段隧道明洞基本处于覆盖土层位置，基本无岩石。施工时采用挖机施工，每施工一个台阶立即进行喷锚支护。遇到有岩石的部位采用弱爆破开挖。2.2台阶法开挖施工方法1、开挖支护具体支护形式按照施工图纸要求进行施工。 2、台阶法开挖本隧道采用弧形导坑预留核心土开挖法。先开挖上部台阶，上部开挖完成后施作上部洞身结构的初期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立钢架，然后布设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。上台阶施工一定长度后，开挖下部台阶，及时封闭初期支护。下台阶开挖采用中间拉槽，两边开挖方式。即中间修便道便于机械出渣及其他作业施工，完成后及时灌筑该段仰拱及仰拱回填砼。最后利用衬砌模板台车一次性灌筑二次衬砌(拱墙衬砌一次施作)。上台阶施工钢架时采用施作锁脚锚杆等措施控制围岩和初期支护变形。下台阶在上台阶喷射混凝达到设计强度70%以上时开挖。当围岩不稳定时，采用缩短进尺，上下台阶分左、右两侧错开开挖，及时施作初期支护和仰拱。施工中解决好上下台阶的施工干扰问题，下部施工应减少对上部围岩、支护的扰动。在上台阶开挖超前一个循环后，上下台阶可同时开挖。3、台阶法开挖施工应符合下列要求：1、根据围岩条件和施工机械配备情况合理确定台阶长度、台阶高度及台阶数量，其各部形状应有利于保持围岩稳定的前提下尽量便于机械作业。2、当围岩自稳能力较好，隧道开挖跨度不大时，为方便作业，台阶长度宜控制在1050m以内；围岩稳定性较差时，台阶长度宜控制在310m。3、上部断面使用钢架时，可采用扩大拱脚和施做锁脚锚杆等措施，防止拱部下沉变形。上下断面初期支护的钢架连接应平顺，螺栓连接应牢固。4、围岩整体性较差时，施工中应采取措施减少下部开挖时对上部围岩和支护的扰动，下部断面开挖应两侧交错进行，下部断面应在上部断面喷混凝土达到一定强度后开挖。5、当围岩不稳定时进尺宜为11.5，落底后应立即施作初期支护。6、仰拱应及时施作，使支护及早闭合成环。2.3 双侧壁导坑法开挖施工方法1、双侧壁导坑法开挖双侧壁导坑法是先开挖隧道两侧导坑，及时施作导坑四周初期支护及临时支护，然后再根据地质条件、断面大小，对剩余部分采用二部或三部开挖的方法。2、双侧壁导坑法施工应符合下列规定（1）侧壁导坑形状宜近于椭圆形断面，导坑断面宽度宜为整个断面宽度的1/3。（2）侧壁导坑、中槽部位宜采用短台阶法开挖，各部距离应根据隧道埋深、断面大小、结构类型等选取。各部开挖后应及时进行初期支护及临时支护，并尽早封闭成环。（3）两侧壁导坑超前中槽部位1015m，可独立同步开挖和支护；中槽部位采用台阶法开挖，并保持平行作业。（4）中槽开挖后，拱部钢架与两侧壁钢架的连接是难点，在两侧壁导坑施工中，钢架的位置应准确定位，确保各部架设钢架连接后在同一个垂直面内，避免钢架发生扭曲。（5）根据监控量测信息，初期支护稳定后拆除临时支护，一次拆除长度不得大于15m，并加强监控量测。（6）临时支护拆除完成后，应及时施做仰拱及二次衬砌。2.4 铣挖法开挖施工方法1、铣挖法在液压挖掘机上，利用液压破碎锤或液压钳的液压回路进行安装一台铣挖机，利用铣挖机的铣挖头高速旋转切削岩石，人工配合修整开挖轮廓线达到设计要求，可以有效的减少开挖对围岩的搅动，控制超欠挖，提高开挖质量和安全度，降低作业人员的劳动强度。2.5 短台阶法开挖施工方法1、短台阶以分上、下两个台阶2个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开，平行推进的施工方法。适用于新建陈家店隧道级围岩洞身开挖施工。先开挖上半断面，待开挖至一定长度后同时开挖下半断面，上下半断面同时并进的施工方法。 三、施工工艺流程图台阶法施工工艺流程图清理掌子面，画开挖断面施作超前支护、注浆加工制作管棚钢管监控量测监控量测开挖侧部进尺同钢架间距开挖顶部进尺同钢架间距喷射8cm砼封闭掌子面喷射8cm砼封闭掌子面加工钢拱架、钢筋网加工钢拱架、钢筋网架立拱部、临时钢架及横撑架立拱部、临时钢架及横撑施作洞身锚杆施作洞身锚杆施作锚喷支护,闭合成环施作锚喷支护,闭合成环开挖部位，进尺同钢架间距开挖部位，进尺同钢架间距施工仰拱混凝土并填充施作仰拱锚喷支护,闭合成环开挖施作锚喷支护架立拱部钢架开挖台阶，进尺同钢架间距监控量测浇注二次衬砌施作防水层一次拆除侧壁56米 施工准备超前地质预报、测量、监控量测拱部超前支护及注浆加固侧壁超前小导管支护左（右）导坑开挖出砟地质素描初喷混凝土左（右）导坑初期支护中槽超前小导管支护核心土、中槽开挖出砟地质素描拱部喷混凝土仰拱侧壁拱部初支成环拆除临时仰拱、内侧壁初期支护表面处理隐蔽工程检查、变形判定仰拱、拱墙复合衬砌施工结束不合格 双侧壁导坑法施工工艺流程图在使用铣挖机开挖后，挖掘机退出掌子面，停靠在隧道的侧壁，然后用反铲或装载机开始出碴，出碴结束后马上进行支护结构安装、喷砼工作，然后进行下一个循环，开挖循环开挖流程图。铣挖法施工工艺流程图四、施工工艺说明1、台阶法开挖施工步骤如下：利用洞口导向措施或洞身上一循环架立的钢架施作隧道洞身纵向超前支护，开挖顶、侧2部，初喷8cm厚混凝土，同时施作顶、侧部导坑周边的初期支护和临时支护，架立钢架（包括导坑的临时钢架及横撑），并设置锁脚锚杆；钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。开挖5部，同时，初喷8cm厚混凝土封闭；施作3部导坑周边的初期支护和临时支护，架立钢架（包括导坑的临时钢架），并设置锁脚锚杆；钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。开挖7部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同1。喷8cm厚混凝土封闭掌子面（下一循环拱部超前支护掌子面处）。拱部架设拱部钢架，钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。两台阶法施工。喷8cm厚混凝土封闭掌子面。底部安设钢架封闭成环，复喷混凝土至设计厚度。逐步拆除临时钢架，灌筑底部仰拱。灌筑隧底填充。根据监控量测结果分析，待变形收敛后或根据需要，利用衬砌模板台车一次性灌筑二次衬砌（拱墙衬砌一次施作）。1.1台阶法施工工序见图2、台阶法（临时横撑）施工工序1.在上一循环的超前支护下，弱爆破开挖部施作部台阶周边的初期支护：初喷混凝土，架立钢架（设锁脚锚管），铺设钢筋网，并钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计高度架设底部的I18型钢临时横撑 。2.弱爆破开挖部-施做边墙初期支护：初喷混凝土，接长钢架（设锁脚锚管），铺设钢筋网，钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。3.弱爆破开挖部-施做边墙初期支护，步骤及工序同2.4.弱爆破开挖部-施做隧底喷混凝土，必要时在墙脚处设置临时横撑。5.在滞后于部一段距离后，灌筑部仰拱与边墙基础。6.待仰拱混凝土初凝后，灌筑仰拱填充部至设计高度。7.根据监控量测结果分析，确定二次模筑衬砌施作时机，拆除临时横撑利用衬砌模板台车一次性灌筑部（拱墙）衬砌。2.2 台阶法（临时横撑）施工工序图3、双侧壁导坑法施工工序1.利用上循环架立的钢架施作隧道侧壁超前支护；弱爆破开挖部；若掌子面不稳定，则喷8cm厚混凝土封闭掌子面；施作部导坑周边的初期支护和临时支护。2.弱爆破开挖部；接长型钢钢架，并设锁脚锚杆。3.开挖部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤同工序1。4.开挖部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤同工序2。5.利用上一循环架立的钢架施作超前支护；开挖部；若掌子面不稳定，则喷8cm厚混凝土封闭掌子面。6.开挖部，施作部下方临时支护。7.开挖部，安设型钢钢架之仰拱单元，使之封闭成环。8.根据监控量测结果分析，按序依次拆除18临时钢架及上部临时横撑。9.待仰拱砼初凝后灌筑仰拱填充部至设计高度。10.清理好初期支护基面，初期支护与二次衬砌之间拱墙铺设塑料防水板加土工布。二次衬砌背后设环、纵向透水盲沟。根据监控量测结果分析，待围岩和初期支护变形基本稳定后，利用衬砌模板台车一次性灌筑部衬砌，并于拱顶预埋PVC注浆管。11.待混凝土达到设计强度后，进行充填注浆。3.1双侧壁导坑法施工工序图 4.短台阶法施工工序(1)开挖前施作超前支护（按设计要求或实际需要时），开挖台阶形成后施工顺序如下：a、爆破开挖部，爆破后暂不出渣，用挖机或装载机将炮渣沿上、下台阶处修整平缓坡，并将上台阶开挖台车移至下台阶。b、爆破开挖部，出渣。c、上台阶出渣完毕后将开挖台车移至上台阶，下台阶开始出渣，上台阶同时施作周边的初期支护、既初喷4cm厚混凝土，架立工字钢架（如设计有），钻射系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。d、下台阶出渣完，施作周边的初期支护、既初喷4cm厚混凝土，架立工字钢架（如设计有），钻射系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。e、重复a、b、c、d四步，反复循环。(2)开挖中各台阶长度、循环进尺、上、下台阶高度应严格控制：开挖上台阶高度约6米，上台阶长度宜为1012 m, 开挖下台阶高度约3米，下台阶长度宜为2030 m。(3)初期支护喷射混凝土强度达到设计强度的70%以上时进行下一部分的开挖。4.1短台阶法开挖施工工序图5、铣挖法开挖施工工序如下上台阶首先采用铣挖机进行环形开挖，考虑到作业空间要求，开挖宽度1.21.8m；施工拱部初期支护，然后以破碎锤清除核心土；中、下台阶采用铣挖机开中槽挖马口，再采用破碎锤清除核心土的方法施工。根据工艺试验结果表明，铣挖法适用于岩石强度在10MPa以内的软岩掘进，对1020MPa之间的岩石工作效率较低，可辅以弱爆破法进行开挖。铣挖法施工详见图 1-1三台阶临时仰拱法工序横断面示意图、图 1-2三台阶临时仰拱法工序纵断面示意图。1-1 三台阶临时仰拱法开挖施工步骤图图1-2 三台阶临时仰拱法工序纵断面示意图五、劳动力和机械设备配置1、劳动力配置主要劳动力配置计划表序号部门、工班作业班组名称人数备注1管理人员5合计：74人。2测量组测工53机械班机械工44运输班自卸汽车司机8砼汽车司机45电工班电工26 混凝土工班混凝土工67模板工班模板工68喷射混凝土班喷射工309综合班普工42、主要施工机械设备、质量监测设备的配置主要机械配置计划表序号机械名称规格数量备注1挖掘机Sk350Pc3602台2装载机Zl50cn柳工8552台3砼运输车12方2台4自卸汽车奥龙2903台5柴油发电机150kw400kw2台测量仪器设备表序号机械设备名称规格型号数量备注1全站仪TS-022台2水准仪DZS3-12台六、质量保证措施1、技术交底工程开工前，在认真熟悉设计图纸和规范标准的基础上，由各工点急速负责人向全体施工人员进行技术交底，讲清该项工程的设计要求、技术标准、以及各种爆破参数等。2、测量、监控量测测量资料必须经换手复核无误，再报监理工程师审查认可，方可用于施工，并对中线桩、水准点建立定期复测检查制度，测量与施工应建立联系制度。做好隧道预留沉降量控制，根据现场实际监控量测资料对预留沉降变形可以进行适当调整。3、各级围岩施工段施工前，组织作业班组人员、现场管理人员、工程技术人员召开专项施工交底会议，详细准确做好交底工作。4、当前方地质出现变化迹象或接近围岩分界线时，必须用地质雷达、超前探孔等方法先探明隧道的工程地质和水文地质情况，才能进行开挖。5、应严格控制超欠挖，当石质坚硬完整且岩石抗压强度大于30MPa 并确认不影响衬砌结构稳定和强度时，允许岩石个别凸出部分(每1m2 不大于O.1m2)凸入衬砌断面，锚喷支护时凸入不大于30mm，衬砌时不大于50mm，拱脚、墙脚以上lm 内严禁欠挖，超挖值应符合表8-1表中允许超挖值的要求。6、开挖轮廓要预留支撑沉落量及变形量，并利用量测反馈信息进行及时调整。7、做好钻爆设计分析总结，及时调整优化钻爆设计，严格控制隧道成形质量。8、洞身开挖在清除浮石后应及时进行初喷支护。隧道洞身允许超挖值开挖部位 围岩级别拱部平均线形超挖（cm）101510最大超挖（cm）202515边墙线形超挖（cm）101010仰拱、隧底平均线形超挖（cm）10最大超挖（cm）259、硬岩无剥落，中硬岩基本无剥落，软弱围岩无大的剥落或坍塌，开挖面平整。七、安全、文明施工1、贯彻“不坍就是进度”的指导思想，“安全第一，预防为主”指导方针，正确处理好进度、质量、安全三者之间关系，做好开挖面施工安全保证措施，杜绝塌方。2、断层破碎带及其它不良地质段，施工前制定详细的切实可行的技术交底和作业指导书。3、加强监控量测的管理，严格按设计及规范要求进行布点，每天及时进行量测的分析、反馈，及时调整围岩支护参数，正确安全指导施工。4、做好超前地质预报工作，采用超前水平钻、地质雷达等综合预报手段对开挖面前方的地质情况作出详细的预报。每个工点配一名工程师跟班，确保各种措施、技术交底的落实，保证标准化作业。开挖过程中，配备有经验的地质工程师，24小时轮流值班，及时掌握地质变化，监控指导现场施工。5、根设计图纸的要求做好超前导管注浆加固围岩或起到注浆堵水的作用。6、不良地质段隧道施工时，严格遵循“先治水，短开挖、弱爆破、强支护、勤量测、早封闭”的施工原则保证不坍方。7、施钻人员到达工作面后，应首先检查工作面是否处于安全状态。支护、拱顶是否稳定，如有松动危石应清除并加以支护。8、操作人员必须互相配合，并保持必要的安全操作距离。9、司钻工钻孔前，对风钻和工具作如下检查，不符合要求的应立即修理或更换，机身、螺栓、卡套、弹簧和支架是否正常完好；管路是否良好，连接是否牢固。钻杆是否弯曲、带伤，防止作业时断钎伤人。湿式凿岩的供水装置是否良好。10、风钻钻孔时，将支架安置稳妥。在钻孔台架上打眼时，先检查平台架及斜撑是否稳定，平台上是否铺满板，外侧的防护栏杆是否牢固，防止高处坠落。11、不得在工作面折卸、修理风钻。手持风钻打眼，开孔时应用较短的钻杆，其长度不超过0.81m。钻头未入岩壁前，风门不宜开大。操作时做到退钎子与凿岩机一条线，司钻工要在风钻的左侧方，严禁骑着气腿操作风钻，钻眼时先开水后开风，停钻时先关风后关水。12、用风镐开挖时工作前检查气压及风镐的连接。工作中，要防止空打，卡钎时不可猛摇风镐，要及时更换磨钝的镐钎，发现滤风网被污物堵塞，需及时排除。13、钻孔施工完毕后，炸药雷管的安设必须有专业人员操作，严禁非专业人员施工炸药雷管等爆破物品。爆破物品专业人员必须持证上岗，无证人员不得上岗施工爆破工作。