隧道施组隧道施工组织设计 三心圆方案.docx

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隧道施组隧道施工组织设计三心圆方案

XXX高速公路XX至XX段XX分部

XX隧道施工组织设计

编制：

审核：

批准：

XXX有限公司

XX高速公路项目经理部XX分部

二零XX年XX月XX日

1编制范围及依据

1.1编制依据

1、《平山至赞皇高速工程工程（中建六分部）两阶段施工图设计》

2、《公路工程地质勘察规范》（JTJ064-98）

3、《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）

4、《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）

5、《公路隧道施工技术细则》（JTG/TF60-2009）

6、我单位现场调查情况、施工能力及类似工程施工工法、科技成果和经验；我单位为完成本工程拟投入的管理人员、专业技术人员、机械设备等资源。

1.2编制范围

编制范围为K29+739~K30+272（ZK29+698~ZK30+350）段的北芦庄隧道工程，施工组织设计内容包括：

工程概况，施工平面布置，施工进度计划，施工机械配置，主要项目施工工艺及方法，安全、质量、消防、环保、水土保持及隧道施工应急预案等技术管理措施的编制。

对工程的施工与管理，进行科学合理的分析，在施工过程中，控制每道施工工序，使工程顺利进行，满足设计与规范要求。

2工程概况

2.1工程概况

本合同段为第L-06标段，位于井陉县境内，线路途经微水镇、南王庄乡，起点桩号K23+305，路线沿途经过东水村、栾家窑、南王庄村、北芦庄村、南芦庄村，终点位于苍岩山互通处，终点里程K31+613，全长8.308km。

北芦庄隧道为双线四车道、分离式隧道方案，右线隧道长533m，左线隧道长652m。

隧道平竖曲线见下表所示：

表2-1北芦庄隧道平竖曲线设计表

序号

线位

洞门桩号

长度

纵坡（%）

平曲线

1

左线

ZK29+693~ZK30+350

657

2.386

0.5

R-1000—缓和曲线-直线

2

右线

K29+734~K30+272

538

0.5

R-1200—缓和曲线-直线

隧道断面组成为（0.75+0.5+3.75*2+2.75+0.75=12.25）m，建筑限界高度5m，设双侧检修通道。

衬砌断面轮廓采用三心圆方案，顶拱半径7m、边墙半径5.86m、仰拱半径18m，见下图所示。

（1）洞门及明洞：

（2）暗挖进洞方式：

V级围岩地段，采用φ108大管棚进洞，大管棚设置1环，长48m；管棚编号为单号采用钢花管、双号为钢管，管内放置钢筋笼及注浆。

（3）暗挖支护方式：

隧道采用复合式衬砌、CRD法施工，见下图2-1所示。

2.2地质条件

北芦庄隧道隧址区属构造剥蚀低山丘陵地貌，起伏较大。

隧址区发育多条沟谷，走向与隧道大角度斜交。

地势总体由北西向南东抬高，隧道通过区最高点位于K30+080，高程为471m，该处隧道埋深为54m。

根据工程地质调绘结果，隧址区山坡分布第四系坡洪积（Q3dl+pl）含碎石+粉质粘土外，其它地段大部分基岩裸露。

基岩主要为元古界甘陶河群白云岩（Ptns3）。

隧址区树技状侵蚀谷比较发育，坡度大，多处形成陡壁，沟谷无常年性水流。

雨季时降雨以地表径流方式流入沟谷，较大沟谷会出现暂时性水流。

隧道区域内地下水主要为基岩裂隙水，但水位远低于隧道的设计标高影响不大，雨季时可能有滴水及渗水现象。

隧址区接受大气降水补给和储存条件差，地下水不会对隧道造成大的影响。

根据隧道附近水样分析结果可知，地下水对水泥混凝土结构无腐蚀性。

隧址区无不良地质。

隧道进口段置于强风化白云岩（Ptns3）上，局部分布有少量粉质黏土及碎石土。

岩体较破碎，多风化成碎块状，稳定性差，易发生崩塌，在施工时应予以注意。

围岩稳定性极差，仰坡开挖时应予以注意。

隧道出口段置于碎石土中，围岩稳定性极差，仰坡开挖时应予以注意。

2.3气象条件

项目区属暖温带半湿润大陆性气候，其主要特点：

四季分明，春季干旱多风，夏季潮湿多雨，秋季温和干燥，冬季寒冷、雪量较多而多强风。

夏季常出现暴雨和冰雹，全年80%的降雨量主要集中在每年6-9月。

项目区最大冻土深度56cm，最大风速21m/s，全年多偏南风。

2.4隧道工程

平山至赞皇高速第L-06标段共计3座分离式隧道，见表11。

表11主线隧道设置一览表

序号

隧道名称

洞门桩号

长度/m

位置

明洞长度/m

管棚长度/m

边仰坡开挖量/m3

1

南王庄1号隧道

ZK25+132~ZK26+283

1151

进口

20

20

4714

出口

15

20

3786.5

K25+066~K26+231

1165

进口

30

30

6951

出口

10

30

2154.6

2

南王庄2号隧道

ZK27+820~ZK28+372

552

进口

25

20

6047.5

出口

15

30

3690.8

K27+742~K28+282

540

进口

28

30

6202

出口

10

30

2552

3

北芦庄隧道

ZK29+698~ZK30+350

652

进口

10

20

2458.1

出口

30

20

6933

K29+739~K30+272

533

进口

10

20

2235.4

出口

30

20

7044

3施工安排

3.1施工顺序

图21施工顺序

3.2施工进度计划

施工进度计划见表21。

表21施工进度计划

隧道名称

部位

施工项目

工期/工作日

南王庄1#隧道右洞

入口端

边仰坡开挖、防护

25

套拱及管棚进洞

50

出口段

套拱及管棚进洞

50

边仰坡开挖、防护

25

南王庄1#隧道左洞

入口端

边仰坡开挖、防护

25

套拱及管棚进洞

50

出口段

套拱及管棚进洞

50

边仰坡开挖、防护

25

南王庄2#隧道右洞

入口端

边仰坡开挖、防护

25

套拱及管棚进洞

50

出口段

套拱及管棚进洞

50

边仰坡开挖、防护

25

南王庄2#隧道左洞

入口端

边仰坡开挖、防护

25

套拱及管棚进洞

50

出口段

套拱及管棚进洞

50

边仰坡开挖、防护

25

北芦庄隧道右洞

入口端

边仰坡开挖、防护

25

套拱及管棚进洞

50

出口段

套拱及管棚进洞

50

边仰坡开挖、防护

25

北芦庄隧道左洞

入口端

边仰坡开挖、防护

25

套拱及管棚进洞

50

出口段

套拱及管棚进洞

50

边仰坡开挖、防护

25

4施工准备

4.1技术准备

1本工程开工前，组织全体技术人员，包括测量、质检、试验、材料相关人员，熟悉施工图纸，了解施工内容。

2施工前，完成全线导线点、水准点测量数据的复测，并在线路附近增设导线点与水准基点。

3施工前向施工班组及技术人员进行书面的技术、安全、环保交底。

4.2人员配置

根据工期安排，施工所需的管理及施工人员已经到场。

工程开工前一次性全部进齐。

人员配置见表11。

表31施工人员配置表

序号

职责

人员数量

序号

职责

人员数量

1

测量工程师

4

7

安全环保负责人

1

2

试验工程师

2

8

开挖班

45

3

质检工程师

2

9

初支班

24

4

资料员

1

10

拌合站

10

5

施工负责人

1

11

机械队

12

6

地质工程师

1

12

临时作业队

15

4.3设备配置

每工作面主要配置施工机械见表32。

表32主要机械设备（单洞）

序号

名称

数量（台）

用途

性能

1

空压机

满足施工需求

风动力

良好

2

挖掘机

1

良好

3

侧翻装载机

1

钻渣

良好

4

装载机

2

拌合站

良好

5

载重汽车

不少于4

出渣

良好

6

开挖台车

1

钻爆、喷混凝土、拱架安装

良好

7

架设台车

1

防排水铺设、钢筋绑扎

良好

8

衬砌台车

1

二衬

良好

9

钻孔风枪

40

钻孔

良好

10

潜孔钻

2

钻孔

良好

11

数控钢筋弯箍机

1

钢筋加工

良好

12

混凝土拌合站

2

良好

13

管棚机

1

管棚钻孔

良好

14

型钢成型机

1

钢拱架

良好

15

湿喷机

4

喷混凝土

良好

16

碎石破碎机

2

碎石加工

良好

17

钢筋加工设备

2

良好

18

变压器

2

良好

19

发电机组

1

临时供电

良好

20

钢筋调直机

2

良好

21

爬焊机

2

防水板焊接

良好

22

通风设备

良好

23

地质钻机

4

良好

24

多功能钻机

4

良好

25

注浆机

2

良好

4.4材料准备

对本合同段所需各种材料的供应渠道及其供应能力作了详细调查了解，并与供料单位签订了供货合同，同时作出详细的材料需求计划，保证在施工期间各种材料有计划的供给，做到不积压、不短缺。

一切主材或地材均需经试验合格后方可使用。

施工用配合比已报批，可按配比施工。

5施工过程

5.1南王庄1号隧道出口不良地质处理

5.1.1处理范围

根据勘察资料，南王庄1号隧道出口为强风化灰岩，稳定性差，可能出现滑坡，需对左线出口ZK26+258~ZK26+283范围内，右线出口K26+216~K26+201范围内进行地表预加固处理。

5.1.2设计概况

地表预加固注浆管采用φ42小导管，见图41，周边布置止浆帷幕注浆孔，间距0.52m，中间为地表注浆加固孔，间距1.2m，梅花形等腰三角形布置，偏压段注浆孔底标高至明洞边墙标高，其余段注浆孔底标高至隧道路面标高，具体平面布置见图42~图47。

图41φ42小导管大样图

图42左线出口偏压段洞口处理方案ZK26+283立面图

图43左线出口偏压段洞口处理方案ZK26+273立面图

图44左线出口偏压段洞口处理方案ZK26+273~ZK26+258段立面图

图45左线出口偏压段处理方案平面图

图46右线出口偏压段洞口处理方案K26+216~K26+201段立面图

图47右线出口偏压段处理方案平面图

5.1.3工程量

注浆材料为水泥浆，水灰比0.6:

1~3:

1（重量比），注浆压力0.5~1.0MPa，每延米注浆量为0.147m3，浆液配合比和注浆压力可以通过现场试验确定，灌浆浆液的浓度由稀到浓，注浆压力由低到高，逐级变换，应根据注浆范围内林木分布情况适当调整注浆管位置，禁止破坏地表现有林木。

主要工程量见表41。

表41隧道地表注浆工程数量表

加固范围

φ42小导管/m

水泥浆/m3

备注

ZK26+273~ZK26+258

5060

747.8

小导管458根，平均长度10m

K26+216~K26+201

4580

676.8

小导管506根，平均长度11m

合计

9640

1424.6

5.1.4施工过程

场地平整后，在作业区内做好临时排水排浆系统，并与场区内排水系统相连。

测量放线，标注出注浆孔的位置，并做好标记。

钻孔采用地质钻机间隔钻孔，垂直偏差不大于1%。

钻孔至设计深度后，拔出钻杆用清水清洗。

施工时先进行最外侧帷幕孔的注浆，然后进行内部孔的注浆，帷幕孔浆液掺加水泥重量的2~3%的速凝剂，使孔内注浆液尽快凝固，以形成帷幕防止浆液流失，可根据现场试验适当调整帷幕孔的间距和浆液配比，防止浆液的漏失，如果漏浆严重，应采用水泥水玻璃双浆注浆。

注浆结束标准以注浆终压和注浆量确定，前期注浆孔采用单孔注浆量控制，当单孔注浆量达到设计单孔注浆量时换孔注浆，后期注浆孔采用注浆终压控制，达到设计注浆终压时，且注浆孔注入率小于40L/min时，延缓20~30min，即可结束注浆，排除钻孔内的污物后，采用“机械压浆封孔法”或“压力灌浆封孔法”封孔，并将孔口抹平。

暗洞施工前，应先进行地表注浆，待注浆结束且洞顶岩体强度达到设计强度后，再进行暗洞施工。

5.2截、排水系统的施工

1根据现场地形、地貌及设计文件要求进行测量放线，确定隧道洞口截、排水系统的具体平面布置位置；在沿截排水系统平面位置进行明显标示，确保截、排水系统线性顺直、沟底平整、排水顺畅。

2截、排水系统的开挖和清理工作，截、排水系统开挖采用人工辅助机械开挖，局部采用微震控制性松动爆破进行。

在截、排水系统开挖过程中尽量减少对山体和周边植被的破坏，同时务必将截、排系统内部的植被根系彻底清理干净，以防止后期的破坏。

3根据洞口截、排水系统周边地形，压实截、排水系统基底、帮壁和清除其沿线四周松散浮土和虚碴，尤其是截、排水系统的底部；在压实和清理中对松散区可以利用未风化的片石进行换填或填筑，利用碎石补塞缝隙、孔洞，换填或填筑过程中必须将开挖面清理平整、夯实。

在平整夯实过程中务必保证沟底平整，坡度一致。

4洞口截、排水系统基底、沟帮夯实平整后，严格按照设计及规范要求进行浆砌施工作业，浆砌片石采用未风化的片石（片石截面尺寸不小于15×15cm），浆砌砂浆强度M7.5，砌体施工过程中全部采用挤浆法分层、分段进行砌筑，以保证砌体中砂浆的饱满度。

5截、排水系统浆砌片石完成后必须进行勾缝作业，全部采用凸缝形式，勾缝砂浆强度M7.5，浆砌勾缝要求线条清晰、平顺整齐、颜色协调。

5.3边、仰坡开挖及防护施工

为保证在隧道进洞施工期间边、仰坡稳定性，上边坡、仰边坡必须在隧道进行超前大管棚施工的前期完成刷坡卸载。

根据现场实际情况，洞口边、仰坡坡面防护参数为:

C20喷射混凝土，厚度8cm；22mm砂浆锚杆长度3.5m，间距1.2×1.2m，按梅花形布设；直径8mm钢筋网格，尺寸20×20cm。

5.3.1施工流程

1清除地表草木植被等影响施工的地面植物。

2按设计图纸的坡度进行施工测量，精确测设出边、仰坡开挖轮廓线。

3履带式挖掘机进入施工现场，并沿路修筑车辆通行的道路。

4进行开挖作业。

对于土体直接用挖掘机开挖，从坡顶开始自上而下进行刷坡，用装载机装土，汽车运输。

岩石爆破开挖地段，分层高度2～3米，采用密眼、少药光面爆破，以减小对洞口围岩的扰动。

5清理坡面上的浮石、危石，并修整坡面凹凸不平的地方。

6进行边仰坡防护，自下而上、分段分片进行边仰坡防护措施施作，防护措施施作顺序如下：

（1）根据设计要求梅花型钻孔安装锚杆；

（2）铺设钢筋网；

（3）进行喷射混凝土作业（分层喷射，湿喷工艺）。

7设置地表沉降观测点，监控山体形变。

5.3.2注意事项

1根据设计要求进行测量放线，确定边、仰坡设计区域范围，而后自上而下逐段、分层开挖，开挖过程中不得掏底开挖或上下重叠开挖；

2边、仰坡开挖过程中注意对设计区域以外自然环境的保护，与此同时对设计区域内松土、危石及植被根系彻底清除。

5.4大管棚施工

为保证洞口地段边仰坡稳定和顺利进洞，实现“早进晚出”的原则，先边仰坡防护加固，进洞前先施作套拱，套拱长度为2m，再施工φ108×5.5mm大管棚超前支护，管棚在导墙顶部131°范围内，共计等间距布置44根。

坚持“先支护（强支护）、后开挖（短进尺、弱爆破）、快封闭、勤量测”的原则。

5.4.1大管棚施工流程图

图48大管棚施工工艺流程图

5.4.2大管棚施工方法

洞口段围岩部分岩石属风化破碎严重和埋深较浅的地段，采用φ108×5.5mm超前预注浆大管棚施工。

管棚施工采用潜孔钻打眼，孔眼直径120mm。

标准段钢管每6米为1节，由下向上安装，接头采用丝扣管箍，丝扣长度大于15cm，接头错开2米。

大管棚施工是安全进洞成败的关键，严格按设计图施工。

详细施工方法如下：

5.4.2.1测量放线

首先复核线路中线、水平，根据线路中心线控制桩及高程控制点在仰坡面标识出隧道中心线及外拱顶标高，并根据暗洞开挖轮廓线在仰坡面画出外拱弧，做为导向墙立模的依据，根据导向墙的里程控制好导向墙内外模的高度，并预留相应的沉降量。

5.4.2.2钻机工作平台开挖

首先根据钻机自身高度确定台阶的开挖高度，由原地面自上而下挖台阶，仰坡面需竖直开挖，以便管棚导向墙施作。

当挖至台阶底部时，形成管棚钻机施作平台。

考虑钻机平台施工高度要求，仅需将开挖平台两侧以外的位置进行加深，具体开挖断面见图49。

开挖方法主要采用机械开挖，人工风镐配合，挖机、装载机装渣，汽车运输出渣。

图49管棚作业平台开挖断面图

5.4.2.3施作导向墙

1工字钢安装

为保证管棚施工刚度，于导向墙内设2榀工字钢，间距1.0m。

每榀钢架分为七个单元，钢架必须保证每节的弧度与尺寸均符合设计要求，每节钢架两端均焊连接板，工字钢各单元通过螺栓连接牢靠，连接板应密贴，加工后进行试拼检查，每榀钢架每端共需4套螺栓、螺母。

钢架安装时应严格按照设计中线及水平位置架设，安装尺寸允许偏差：

横向±5cm，竖向不低于设计标高，垂直度±2°。

钢架的下端设在稳固的地层上，拱脚高度低于上部开挖底线以下15~20cm。

在灌注混凝土时钢架应全部被混凝土覆盖，钢架保护层厚度不得小于20mm。

钢架在加工完毕以后应在水泥地上试拼，钢架周边拼装允许偏差为±30mm，平面翘曲应小于20mm。

钢架间纵向采用φ22钢筋按环向1m间距布置，并与钢架焊接牢固，钢架落底需置于稳固的基岩上，拱脚开挖超深时，加设钢板或混凝土垫块。

2导向管设置

工字钢架架设完成后，进行导向管的埋设，导向管采用φ127mm的无缝钢管（壁厚4.0mm），导向管的长度是2.0m，环向间距根据管棚间距而定。

为了防止导向管在灌注混凝土时发生位移，导向管按照设计要求焊接在工字钢架上。

导向管中心线位置允许偏差9mm，尺寸允许偏差10mm。

安装导向管时，应严格控制导向管的环向间距及纵向位置。

为满足设计要求，可先在工字钢架顶部标定出导向管的位置，并按间距、方向角要求布置导向管，导向管纵向与线路方向需一致，外插角角度为1~3°，以免管棚钻机钻孔侵入洞身开挖断面。

为避免混凝土浇注时砂浆进入并堵塞导向管，安装导向管时需与端模抵紧并采取措施使其牢牢固定在端模上。

3模板安装：

模板拼装示意图如图410所示。

图410导向墙模板拼装示意图

为确保导向墙内模圆顺，模板采用5厘米厚木板安装，木板间连接采用加背撑方式进行加固，木模板与钢模板之间采用扒钉或钢钉连接牢固。

在安装模板前应检查模板尺寸，顶面高程允许偏差±10mm，导向墙边缘位置允许偏差10mm；模板平整度不得大于5mm，模板表面错台允许偏差2mm。

模板安装需牢固可靠，模板与混凝土接触面需涂刷脱模剂。

4混凝土浇注

混凝土浇注前，需再次对模板、导向管进行检查，并作必要的较正。

模板的中线、水平及尺寸必须符合设计要求，预埋件的位置必须正确，模板安装及支架必须牢固紧密，导向墙采用C25混凝土浇注，施工过程中，需严格控制材料的质量，加强混凝土的拌合、运输、浇注、养护等各个环节质量控制。

混凝土统一由拌合站集中供应，混凝土灌车运输，人工配合机械浇注并捣固密实，浇注顺序为自拱脚两侧对称浇注，直至拱顶。

混凝土浇注完毕后，需及时进行养护，养护龄期不得少于7天。

混凝土强度达到设计强度的70%后可拆除非承重模板（外模）及端模板，强度达到设计强度的100%后可拆除内模及支架。

5.4.2.4封闭工作面

工作面封闭采用湿喷混凝土方式，形成止浆墙，防止浆液回流影响注浆效果。

喷射混凝土的强度为C25。

5.4.2.5钻孔

1钻孔采用管棚钻机进行，钻机平台的高度根据钻机的可调控范围以及钻孔顺序进行确定，由于钻机顺序按高孔位向低孔位进行，平台位置相应自上而下进行逐步降低，以满足钻孔需要。

2为了便于安装钢管，钻头直径采用φ120mm，先施工奇数后偶数。

3岩质较好的可以一次成孔。

钻进时产生坍孔、卡钻时，需补注浆后再钻进。

4钻机开钻时，应低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。

5钻进过程中经常测定其位置，并根据钻机钻进的状态判断成孔质量，及时处理钻进过程中出现的问题。

6钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。

7认真作好钻进过程的原始记录，及时通过孔口岩屑进行地质判断、描述，作为洞身开挖时的地质预报参考资料，指导洞身开挖。

8工艺要求：

（1）钻机就位时用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机杆轴线和导向轴线相吻合。

（2）需要搭设钻机平台时，应满足承受机具、材料、人员荷载要求，连接牢固、稳定，防止施钻时产生不均匀的下沉、摆动、位移等影响钻孔的质量。

（3）钻孔时经常测量孔的斜度，发现误差超限应及时纠正，至终孔仍然超限者应封孔，原位重钻。

（4）钻孔时，应认真填好钻孔记录，除记录钻孔深度、方向角外，还应根据孔出屑或取芯情况记录不同孔时的围岩情况，达到超前探测围岩的目的。

（5）孔钻完之后应进行清孔。

5.4.2.6管棚制作

长管棚直径为φ108无缝钢管，壁厚5.5mm。

管棚管壁上钻φ12mm注浆孔，管口段2.5m钢管不开孔，其余部分按15cm间距交错设置注浆孔。

根据设计图纸，φ108无缝钢管大样图如图411所示。

大管棚钢管分为4m、6m两种。

长管棚的钢管在钢筋加工棚加工，加工好后采用现场安装。

图411φ108无缝钢管大样图

5.4.2.7管棚安设

成孔后要立即清孔并下管，以免因坍孔造成堵塞而无法顺利安装。

管棚可采用顶进安装，逐节接长，钢管采用丝扣连接。

钢管接头按奇、偶数错开，纵向同一断面内的接头数不大于50%，相邻钢管的接头至少须错开1m。

奇数第一节采用4m，偶数第一节采用6m，第二节及其以后统一采用6m。

1管棚在安装前用高压风对孔内进行扫孔、清孔，清除孔内浮渣，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔。

2大管棚钢管安装时，首先用挖掘机吊起管尖段钢管，人工进行对孔、推顶，如人工无法推顶钢管进孔时，钢管外露部分应用门式架等搭设临时支撑点。

3第二标准段钢管用挖掘机吊起与管尖段钢管同高，然后人工进行丝扣相接，完毕后，用门式架等搭设临时支撑点，挖掘机顶管。

4当第二段钢管顶进还剩下2~3m，再用上述方法将第三段与第二段钢管相接并顶管。

以此类推，完成整条大管棚钢管的接长和安装。

5.4.2.8注浆

管棚安装完成后进行注浆，浆液采用水灰比为1:

1的水泥浆液。

注浆顺序为先奇数，后偶数的原则进行，偶数管棚也可作为检测管。

首先对钢管进单液注浆，初压0.5~1.0MPa，终压1.5~2.5MPa。

根据实际情况调整参数，取得管棚注浆施工经验。

当地下水较大时则压注水泥-水玻璃浆液，水泥浆水灰比1:

1，水泥浆与水玻璃体积比1:

0.5，水玻璃浓度35波美度，注浆压力不变，注浆施工工艺流程图见图412。

图412注浆施工工艺流程图

工艺要求：

1注浆前应采用喷混凝土加注浆或其它的方式对开挖工作面进行封闭，形成止浆墙，防止浆液回流影响注浆效果。

2注浆的顺序原则上由低向高依次进行，有水时从无水孔向有水孔进行，