1、隧道洞身开挖施工组织设计铜汤高速公路工程项目第三合同段实施性施工组织设计(分部工程)青山隧道右洞(洞身开挖)中铁十一局集团第四工程有限公司铜汤高速公路第三合同段项目经理部二四年八月二十五日目录1、工程概况12、施工进度安排13、施工组织机构、劳动力、机械、材料计划44、施工方案及施工方法55、隧道开挖及锚喷实测226、质量保证措施. 236、安全保证措施238、隧道工程工艺框图.249、隧道工程施工附图.32青山隧道右洞洞身开挖施工组织设计一、 工程概况青山隧道为分离式隧道，右洞隧道起讫桩号为：右洞YK96+354YK96+750，总长396米。类围岩70米；类围岩126米；类围岩200米；主
2、要工程数量如下：右洞洞身开挖数量表类浅埋类深埋类类深埋类浅埋类浅埋合计长度(m)2041190601560开挖面积(m2)109.0299.8689.7299.86101.81109.02开挖数量(m3)2180.44094.2617046.85991.61527.156541.237381超前89管棚预支支护(m)2739超前42小导管预支支护(m)825隧道址区地层分为二类：一类为微风化硅质灰岩；第二类为强、弱、微风化粉砂岩。隧道中部有一F1推测断层，围岩类别划分为、三类。进出口洞顶及侧壁以强风化粉砂岩、硅质灰岩为主，岩石质软，节理裂隙较发育，围岩自稳性差，易坍塌，需加以防护。二、施工进度
3、计划 1、工期安排 洞身开挖计划于2004年8月25日开始，至2005年2月28日完工，计划工期6个月。 2、洞身开挖循环时间与月进度指标、类围岩段开挖、初期支护施工循环时间与月进度指标如下： 类围岩开挖、初期支护施工循环时间序号工序名称时间(h)备注1测量放样0.52上台阶环形钻眼、爆破1.53上台阶通风0.25洞口浅埋段，自然通风4上台阶找顶0.255上台阶出碴2.06上台阶初喷1.07上台阶锚杆2.08上台阶钢拱架1.59上台阶复喷2.510超前小导管及注浆3.0按4个循环摊入11下台阶钻眼(上台阶核心)2.0可与上台阶平行作业12下台阶通风0.25可与上台阶平行作业13下台阶出碴2.0
4、14下台阶初期支护2.0可与上台阶平行作业每循环时间16.5循环进尺1.0m月循环数43.6(3024)16.5=43.6月进度指标(m)4043.61=43.6m，按40m计 、类围岩段开挖、初期支护施工循环时间与月进度指标如下：类围岩开挖、初期支护施工循环时间序号工序名称时间(h)备注1测量放样0.52上台阶钻眼、爆破1.53上台阶通风0.25洞口浅埋段，自然通风4上台阶找顶0.255上台阶出碴2.06上台阶初喷1.07上台阶锚杆1.58上台阶钢拱架1.59上台阶复喷2.010超前注浆中空锚杆2.0按3个循环摊入11下台阶钻眼2.0可与上台阶平行作业12下台阶通风0.25可与上台阶平行作业
5、13下台阶出碴2.014下台阶初期支护2.0可与上台阶平行作业每循环时间14.5循环时间1.5m月循环数49.7(3024)14.5=49.7月进度指标(m)7049.71.5=74.5m，按70m计、类围岩段开挖、初期支护施工循环时间与月进度指标如下：类围岩开挖、初期支护施工循环时间序号工序名称时间(h)备注1测量放样1.02全断面钻眼、爆破6.03通风、找顶1.54出碴5.05初喷3.06锚杆2.07复喷1.5每循环时间20.0循环进尺4.5m月循环数36(3024)20=36月进度指标(m)150364.5=162m，按150m计三、施工组织机构、劳动力、机械、材料计划1、 现场施工组织
6、机构姓 名岗位林慧瑞队长张玉宝专职质检工程师袁守礼现场负责人季资性现场技术负责人向相技术员兼质检员郭成长测量负责人陶有双专职安全员兼环保员2、进场劳动力数量计划 时间人数200420058910111212普 工25303030303030技 工202020202020203、机械数量计划机械名称单位数量计划进场时间或己进场时间备注PC200挖掘机台12004.6.15Z50装载机台12004.6.15空压机(20M3)台52004.6.15砼湿喷机台32004.6.15500L拌和站座22004.7.18自卸汽车辆62004.6.15T28手持钻机台402004.6.15地质钻机台22004
7、.8.23自制隧道掘进台车台12004.8.23砼运输车台22004.8.23灰浆拌和机台12004.6.15注浆机台12004.6.15电焊机台22004.7.20 4、材料计划材料名称单位计划数量计划进场时间备注89无缝钢管m327392004.8.2242无缝钢管Kg8252004.8.22H175型钢Kg1299012004.8.23四、施工方案、施工方法(一)、施工方案隧道以新奥法的基本原理为依据，以“早预报、勤量测、管超前、弱爆破、短进尺、强支护、快封闭、紧衬砌”为指导进行施工，采用无轨运输，压入式通风。根据情况，类围岩采用上下正台阶开挖，类围岩采用全断面开挖，类围岩采用环形预留核
8、心土法开挖，出碴采用侧卸式装载机装碴配合自卸汽车出碴。采用洞外设风机、软管压入式通风方式。洞身开挖计划从进口单端掘进，当类、类围岩掘进完毕后，改为从上台阶小导坑掘进至隧道出口，以便隧道出口洞口的施工，然后反向施作管棚、开挖。1、按新奥法原理组织指导施工；加强地质超前预报和监控量测，以信息化施工手段指导施工。2、本隧道围岩整体性好，局部类围岩采用“管棚注浆”超前支护留核心环状开挖法；类围岩采用台阶法；类围岩采用全断面开挖法。3、隧道进洞及洞口加强段、断层破碎带地段，为改善围岩状态，提高围岩自身的自稳能力，防止可能发生的坍塌，以注浆小导管超前支护，对围岩进行预加固。开挖时严格按照短进尺、弱爆破、强
9、支护、紧衬砌的原则施工。循环进尺控制在1.0m以内，使初期支护尽早封闭成环。这些地段仰拱先行，二次衬砌及时施作，以策安全。4、本隧道按钻爆法施工，开挖采用简易台车风枪钻眼，拱部、边墙光面爆破，以控制开挖轮廓，减少超欠挖；初期支护采用锚喷支护，洞口加强段和断层破碎带增设H型钢钢架予以加强；防水板采用背吊式无钉铺设工艺，确保无顶眼，防止渗漏水；出碴采用侧卸式装载机装碴，自卸汽车运碴；施工通风采用管路压入式通风，各洞口外配置轴流通风机。 (二)、施工方法1、洞身开挖由于本隧道围岩比较好，类围岩拟采用超前支护留核心环状开挖法，采用人工开挖或弱爆破开挖；类拟采用上下台阶法开挖；IV类围岩采用全断面开挖。
10、钻爆全部采用光面爆破，其工艺流程见表 “光面爆破施工工艺框图”。1)、类围岩开挖类围岩于隧道进出口地段，穿过微风化硅质灰岩或强风化粉砂岩。该地段开挖前先采用长管棚对围岩进行预支护，然后进行开挖。当围岩风化程度较高、裂隙发育，能采用风镐直接环形开挖的类围岩，上台阶开挖采用预留核心土法进行，开挖进尺控制在75-100cm之间，不超过100cm，以确保围岩结构稳定及施工安全。尽量不采用爆破法施工，以风镐、挖掘机开挖为主，当机械确实无法开挖，则采用短台阶光面爆破法进行。下台阶开挖紧跟上台阶掌子面35米之内，能用风镐、机械直接开挖的直接开挖，不采用爆破法施工，否则采用钻爆法进行，注意预留上台阶钢拱架位置
11、的开挖。采取分段分块施工。2)、类围岩开挖类围岩段采取正台阶开挖采用手持风钻钻眼，塑料导爆管非电起爆系统，毫秒微差有序起爆，下半断面自制钻孔台车钻眼，光面爆破，上台阶洞碴由人工配合挖掘机翻碴至下台阶，再由装载机装碴，下台阶直接由装载机装碴，自卸汽车运碴，施工中合理调整工序，实行“钻爆、装碴、运输”机械化一条龙作业。台阶法台阶长度为5米，每循环进尺控制在1.5米以内，开挖一环后立即施作初期支护，封闭开挖基岩面。 3)、类围岩开挖本隧道大部分地段为类围岩，并处于隧道中部，覆盖层较厚，岩性为硅质灰岩，自稳能力强，整体性较好。采用全断面法开挖。采用自制凿岩台车钻眼，塑料导爆管非电起爆系统，毫秒微差有序
12、起爆，每循环进尺4.55.0米，由挖掘机或装载机装碴，自卸汽车运碴。初期支护采用人工配合湿喷机喷射砼施工。吹入、吸出式混合通风；隧道开挖后及时进行监控量测。采用上下台阶法开挖，上台阶采用自制钻孔台车钻眼，下台阶采用掘进台车开挖。4)、钻爆设计钻爆作业采用光面爆破，钻爆设计按光面爆破法进行设计。详细设计情况见各种围岩施工顺序图及各种围岩断面钻爆设计图。5)、钻爆作业以上钻爆设计均为我单位在已往公路隧道及铁路隧道施工中的经验积累，在实际施工中应根据现场地质情况、使用材料的性能在现场做爆破成缝试验，以确定适合本隧道围岩情况的周边眼间距、装药量、最小抵抗线等爆破参数。钻眼前应根据钻爆设计图准确的定出各
13、炮眼的位置。炮眼方向要与隧道纵向平行，周边眼则以5的外插角略向外扩散，掏槽眼则略向内倾斜。采用非电毫秒雷管微差顺序起爆，各断面开挖中炮眼起爆顺序见炮眼布置图。除掏槽眼外，其余炮眼眼底应位于同一垂直面上，如开挖面凹凸较大时，可适当调整钻眼深度及其用药量。钻眼完成后，详细记录实际炮眼布置图，有不符合要求的炮眼应重钻，所有炮孔经检查合格后才能装药。装药前使用高压风管向炮孔内吹气清孔，将炮眼内泥浆、石屑吹洗干净，确保炮孔内无掉碴堵塞。已装药的炮眼及时用炮泥堵塞密封。爆破时，所有人员撤至安全地点，爆破后必须待有害气体排出后方可进至开挖面工作。爆破后要及时记录爆破效果，观察围岩状况及其分布规律，分析原因，
14、以便修改爆破参数，进而指导下一循环爆破的实施。6)、出碴与运输装碴采用装载机进行，自卸汽车运输。洞内道路尽可能平坦，坑洼不平地段可铺设碎石进行修整，洞内施工机具、材料摆放整齐妥当，不得影响运输车辆的通行。洞碴的利用。隧道洞碴大部分用作路基填料，一部分进行加工利用，剩余部分运往指定的弃碴场堆放。弃碴场要设置坡脚挡墙及良好的排水系统，弃土时要分层平整，弃土完毕对弃土场进行绿化植被。7)、火工材料的管理爆破器材的保管、使用和押运人员由专人负责，该人员必须政治可靠，责任心强，熟悉爆炸物品性能和操作规程，且要经过培训持证上岗。严格贯彻本公司颁发的关于进一步加强爆炸物品安全管理工作的通知。临时存放爆破器材
15、时，要选择安全可靠的地方单独存放，指定专人看管，并报所在市公安局批准。仓库、储存室必须做到建立出入库检查、登记制度；库房内储存爆破器材不得超过设计容量；严禁无关人员进入。运输爆炸物品须凭有关资料至当地县市公安局申请领取“爆炸物品运输证”，方准运输。货物包装要牢固、严密，性质相抵触的爆破器材不准混装在同一车厢。装卸时尽量在白天进行，运输车辆限速行驶，并保持车距。爆破作业人员必须经考核合格的爆破员担任，并持证上岗。进行爆破作业时，必须遵守爆破安全规程，要有专人负责指挥，在危险区的边界设置警戒岗哨和标志；在爆破前发出信号，待危险区人员撤至安全地点后，始准爆破。爆破后，必须对现场进行检查，确认安全后，
16、才能发出解除警戒信号。使用爆破器材，必须建立严格的领取、清退制度。爆破员领取爆破器材，必须经班组长或现场负责人批准，领取数量不得超过当班使用量，剩余的要当天退回。2、锚喷支护洞身开挖与超前支护、初期支护是分不开的，为了确保洞身开挖的安全、顺利，对超前支护和初期支护进行必要的施工组织。1)、设计情况本隧道锚喷支护类型根据围岩类别的不同，具体有如下几种组成结构。(1）喷射砼：类围岩地段喷射C25早强混凝土25cm厚，类围岩浅埋地段喷射C25早强混凝土20cm、深埋地段喷射C25早强混凝土15cm，类围岩地段喷射C25早强混凝土12cm厚。（2）锚杆、钢筋网：、类围岩地段锚杆采用25中空注浆锚杆，类
17、围岩地段锚杆采用22砂浆锚杆，钢筋网为6（类）8（、类）的钢筋网。（3）型钢拱架：类浅埋围岩地段采用H175钢拱架，纵向间距80cm；类浅埋围岩地段采用H150格栅拱架，纵向间距100cm；类深埋围岩地段采用H150格栅拱架，纵向间距90cm；类深埋围岩地段采用H100格栅拱架，纵向间距100cm；类围岩地段不设钢拱架。2)、施工工艺流程施工程序如下：清理掌子面危石、清洗岩面初喷3-5cm厚砼砼并补平超挖架立钢拱架（、类围岩地段）施工锚杆和钢筋网再喷砼覆盖钢拱架及钢筋网复喷砼到设计厚度。具体流程详见 “锚喷支护施工工艺框图”。3)、喷射砼施工根据招标文件要求，喷射砼采用湿喷法施工。采用铁科院西
18、南分院研制的TK961型湿喷机进行，施工工艺流程见 湿喷砼施工工艺框图。在喷射混凝土之前，用水或风将受喷面粉尘和杂物清除干净，以便于砼与围岩进行很好的粘结。拌料时严格掌握规定的速凝剂掺量和混凝土配合比，其水灰比一般控制在0.40.5,喷射距离一般为0.81.2m，且垂直于岩面。初喷厚度35cm，复喷直接喷至设计厚度。施喷时由下而上、分段进行。台阶法施工时，先喷拱脚、后喷拱顶，每段长度不大于4m。如岩面凹凸不平时，先喷凹处找平。喷嘴缓慢呈螺旋形均匀移动。后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行。若终凝后间隔1小时以上且初喷表面已蒙上粉尘时，受喷面应用高压气体、水清洗干净。漏水地段先用堵排水处理，并根
19、据实际情况调整混凝土配合比，该地段喷射砼水泥采用特种水泥，以便增强喷射砼的防渗、抗裂性能。混凝土采用自动计量拌合站进行生产，施工时将已过筛的砂、碎石、水泥依次加入，然后加入水开始搅拌，待混凝土拌和料搅拌均匀后，由砼输送车运至湿喷机，湿喷机在开始喷射砼之前，要开动机器，将高压风送入，然后加入一些水用来润滑管道，同时也可以用来冲洗受喷面，当湿喷机工作正常后，加入混凝土开始施喷。4)、锚杆施工。锚杆采用锚杆台车钻孔。锚杆为中空注浆锚杆时，施工工艺为：a.在岩面上标出锚杆位置；b.钻孔；c.清除孔内粉尘；d.插入锚杆；e.安装止浆塞、垫板、螺母；f.连接注浆泵注浆，注浆压力控制在0.40.6Mpa之间
20、。中空注浆锚杆施工工艺见本篇表锚杆施工工艺流程图。锚杆施工要求如下：（1）锚杆安设后不得随意敲击，其端部3天内不得悬挂重物。（2）锚杆材料、类型、规格、质量以及性能要符合设计和规范要求。（3）锚杆孔位准确，孔位允许偏差为15mm，孔洞保持直线，孔深不得小于图纸设计锚杆长度，杆体露出面长度，不得大于喷层厚度。（4）砂浆制作符合设计要求。（5）按规范规定进行锚杆抗拔力试验，对锚杆拉拔力达不到设计要求的，要分析原因，报监理工程师，并进行补打锚杆。5)、钢拱架的施工钢拱架施工工艺见表“钢架施工工艺框图”。（1）钢支撑的加工需在专设的加工场地进行，不得随意弯曲、焊接。加工场地制作完成后请监理工程师检验认
21、可后，才能进行拱架的加工。（2）拱架加工完成后，要进行试拼，其平面扭曲不得大于20mm，尺寸偏差不得大于10mm，轮廓线偏差不得大于10mm。（3）每榀拱架之间采用纵向联接筋进行连接，以加强支护的整体效果。（4）若拱架分上下台阶分次架立，则在上台阶拱架的拱脚处设置纵向槽钢托梁。并施工锁脚锚杆进行支撑，以防下台阶开挖时钢架拱脚下沉、变形。（5）钢架安装前在其安装位置施工定位钢筋，以便临时固定各单元。钢架与围岩之间的间隙必须用喷射砼充填密实。间隙过大时，可用混凝土楔块顶紧，其点数单侧不得少于8个。喷射砼时应由两侧拱脚向上对称喷射，并将钢架覆盖。（6）钢拱架安装前均要在加工场进行试拼、校正，经检验合
22、格后方可运往掌子面进行安装。钢拱架安装时要保证与隧道纵向垂直，其上下、左右允许偏差为5cm，钢架倾斜度不得大于2。若拱脚标高不足时，不得用土、石回填，而应设置钢板进行调整，必要时可用混凝土加固基底。3、超前支护施工类围岩浅埋地段采用89的注浆长管棚进行超前支护，类围岩深埋地段、类围岩地段采用42的超前小导管进行超前支护，对围岩进行提前固结，提高其整体粘结力，防止在开挖时，围岩失去稳定造成不必要的塌方。1)、超前小导管施工断层破碎段的超前导管采用42mm的无缝钢管制作而成，导管环距0.4m,长5m，前后两排导管水平投影的搭接长度1.2m,呈梅花型布置。（1）小导管施工工艺小导管施工工艺流程为：布
23、孔成孔插管封口。A:按照设计间距，采用测量手段在墙面上布孔。B:首先架设方向架，确定打孔方向、位置和仰角，然后根据不同地质采用不同成孔设备打孔。C：插管：安设小导管时对准管孔的方向和角度，必要时用风钻将导管推入，并力求导管尾端在同一剖面，保持一定的外露长度。D:封口：喷混凝土58cm，对管尾周围加强封闭。喷混凝土时，用纸或其他纤维物将管口塞住，防止混凝土对管口造成堵塞。（2）小导管注浆小导管注浆工艺流程见下图：注浆工艺流程图 （3）施工要求：水泥浆要搅拌均匀，不得有大块未拌匀的水泥球；当注浆压力达到0.8MPa时，可停止注浆；注浆小导管端部要支撑在钢架上；注浆结束后方可进行钻爆作业；超前导管的
24、钻孔方向严格控制，以确保能够对隧道周边围岩起固结支护作用，切不可出现超前导管伸入隧道洞身断面内。施工工艺流程见“超前小导管施工工艺框图”。2)、长管棚施工工艺流程见“长管棚施工工艺框图”。长管棚施工要点如下：（1）施作洞口套拱（即导向墙）。由于管棚钢管设置较密，施工精度要求高，因此为了保证施工质量，在施作套拱时，预埋一定量的导向管，加强钻孔导向。施工混凝土时，导向管的两端有编织袋堵塞，防止混凝土进入导向管。（2）搭设平台。碗扣式钢管搭设平台，搭设时由下往上逐层使用，逐层搭设。平台要满足承重和水平推力的要求。（3）设备定位。钻孔前，对钻孔的位置、钻杆的倾角及方位角都要认真校对，保证钻机轴线与导向
25、管轴线一致。钻机经过测量定位后，采用专门的固定件，牢固固定在平台上。（4）钻孔。钻孔是管棚施工的关键环节，能否保证钻孔的质量，如不坍孔、缩孔，孔壁的光滑度、孔向及孔的下挠度等都直接关系到管棚扩施工效果。施工中针对不同的地层，采用不同的钻孔施工方法：土层采用“钻杆+薄壁岩芯管+三翼钎头”的钻具组合进行施工；破碎岩层采用“螺旋钻杆+潜孔冲击器+钻头”的钻具组合进行施工；岩溶地层采用“钻杆+岩芯管+岩芯钻头”和“钻杆+扶正器+潜孔冲击器+钻头”两种钻具组合进行施工。（5）钻孔测斜及纠偏。管棚施工中对钻孔方向（空间位置）的精度要求很高，终孔位置出现偏差将会产生诸如：妨碍邻近管子的钻设、形状参数不齐导致
26、支护效果不好、管子下沉侵限开挖时需切除造成间隔增大而发生坍塌等影响质量的情况。（6）顶管施工。顶管施工利用水平钻孔设备进行顶进施工，顶进速度快，且操作方便。管棚钢管加工。根据地质条件、注浆工艺需要，管棚钢管采用有孔钢花管和无孔钢花管两种，且两种钢花管间隔、交替设置，为方便注浆，钢花管孔眼采用梅花形分布。管棚钢管的编组。管棚钢管安装时，考虑管棚受力、整体结构等因素，要求在同一断面内的钢管接头数量不大于50%，并且相邻钢管的接头至少要错开1m。钢管顶进。钢管顶进前，先检查钻孔孔道是否干净，可用岩芯管再一次扫孔，清除孔道内的岩渣、碎块等。安设钢管时，认真检查钢管质量。丝扣加工不好或钢管有轻微弯曲等均
27、不得使用。顶进时，在岩层段阻力相当大，因此，在钻机与套拱之间宜用“葫芦”拉紧。钻机加压不要过大，过猛，发现顶进阻力大时，可边旋转、边顶进，甚至借冲洗液辅助顶进。管棚注浆。在设计给出浆液种类、预期注浆效果等条件下，保证施工质量，在实际注浆施工前进行现场原位注入试验，确定科学的注浆方法及最优注浆参数等，来指导注浆施工，以保证注浆效果。管棚孔口钢管安装。注浆前，把导向管和钢管间隙密封。为保证注浆效果，孔口设排气孔。注浆时，把排气阀打开排气，等浆液从排气阀流出时，再把排气阀关掉。注浆顺序。采用钻一注一的方法。原则上先注钢花管孔，再注实管孔，用以检查注浆孔扩散范围及效果等。管棚注浆。注浆液必须搅拌均匀，
28、然后经滤网放入储浆桶，再由注浆泵经管路注入到钢花管中。注浆时，控制好注浆压力和速度，在注浆泵及钢管孔口处设专人操作，认真观察压力表和孔口有无异常现象。每注完一桶，就要把孔口注浆阀关闭，以防浆液倒流。注浆结束标准。钢花管注浆按单孔注浆量达到设计注浆量作为注浆结束标准。当注浆压力达至设计终压20min后，进浆量仍达不到设计注浆量时，也可结束注浆。另外，当注浆压力达到终压的80%时，出现较大的跑浆，经间歇注浆后，也可结束注浆。注浆效果检测。管棚注浆施工完毕后，为了探明注浆加固效果，需采取一定的检测手段对注浆效果加以评定，从中找出不足，加以改进，不断提高注浆技术水平。一般采取钻探取芯法和根据开挖后的实际情况进行检测。4、施工通风施工通风采用压入式通风。通风管采用软管，通风软管直径为1000mm，每节长25-30m。通风软管安装在隧道拱部。详见隧道施工通风系统布置图。1)、风机选型为保证施工，每个洞口拟配置通风机2台，左右洞各一台。安装在距洞口20m以
