隧道钢支撑支护施工方案.docx

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隧道钢支撑支护施工方案

1、工程概况

耿家庄隧道位于五台县耿家庄东侧约100米处，设计为左右线分离式，左线起讫桩号为ZK6+635至ZK7+600，长度为965m，右线起讫桩号为YK6+672至YK7+600，长度为928m，双洞总长为1893m。

隧道设计速度为80km/h，为双向四车道，双洞单向行车。

隧道主洞建筑界限宽度为10.25m，高度为5.0m。

隧道内轮廓净空面积为64.62㎡。

本隧道设有3处人行横通道，1处车行横通道。

隧止区位于构造剥蚀、侵蚀低中山区，山体陡峭，冲沟发育。

微地貌表现为基岩山脊、冲、沟陡坡等。

隧道地形总体北高南低。

隧址区范围内植被不发育，以杂草丛及灌木为主。

隧址区地处五台山块隆南部之系舟山掀向斜的东南翼，为一单斜构造，地层产状平缓，地质构造简单。

勘察期间，未发现有影响洞体稳定性的断裂构造存在。

现将各组地层岩性特征及其分布情况简述如下：

第四系统残坡积碎石土

该套地层仅分布于盂县端洞口段及隧址区缓坡处，岩性为碎石土，土质不均，分选差，碎石成份主要为灰岩，菱角状，含30%~40%粉质粘土，局部粉质粘土含量达70%中密。

厚度17.60—28.20米。

奥陶系下统白云质灰岩

本隧道左右线洞身围岩主要由该地层组成，岩性为白云质灰岩，灰白色，间夹薄层状泥质条带灰岩、角砾状灰岩。

强~微风化，隐晶结构，中厚层状~中薄层状构造。

强风化带厚度20~25米，局部大于30米，岩芯以碎石状为主，局部为扁柱状，岩体节理裂隙较发育，呈中薄层状结构，岩体完整性较差；微风化带岩体节理裂隙不发育，呈中厚层状结构，岩体完整性较好。

以上岩层产状为235°∠15°综合洞体埋深和围岩结构、产状等特点分析，本隧道岩体工程地质条件一般。

隧道围岩岩土力学指标见表1。

岩土物理力学指标表表1

岩土

名称

密度（g/cm3）

饱和单轴抗压强度Rc（MPa）

泊松比μ

弹性模量（×104MPa）

弹性波纵波Vp（m/s）

C（MPa）

ψ（°）

白云质灰岩

2.71-2.80

55.8-78.0

0.30-0.35

2.2-2.5

1560-3510

0.5-0.7

40-42.2

隧址区地表水系为清水河，水流受季节影响变化较大，冬季仅部分河道有少量间断水，雨季流量较大。

洞身范围内无地下水，地下水对隧道洞身无较大影响。

根据清水河地表水水质分析报告，隧址区地表水对混凝土无腐蚀性。

隧址区属温带大陆性季风气候区，受大陆性季风影响明显，日照较充足，昼夜温差大，四季分明。

年降水量500mm，一般集中在6—9月；年平均气温5℃，1月平均气温-11℃，7月平均气温21℃；霜冻期为9月下旬至次年4月，无霜期约90—150天。

根据《中国地震动参数区划区》（GBJ8306-2001）的有关规定，结合《山西省地震动峰值加速度区划图》和《山西省地震动反应谱特征周期区划图》，区内地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.45s，相对应的地震基本烈度为Ⅶ度。

不良地质：

隧址区岩溶稍发育，岩溶是隧址区的主要不良地质，岩溶的发育破坏了岩体的完整性，降低了围岩等级，对隧道洞身稳定性影响较大。

2、编制依据

（1）有关的工程地质勘察报告

（2）有关设计文件、图纸，中交公路规划设计院有限公司

（3）《公路建设项目高危工程施工安全强制性要求》，山西省交通运输厅

（4）《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）

（5）《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）

（6）《公路工程质量检验评定标准》（土建工程）（JTGF80/1-2004）

（7）《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2003）

3、施工人员、机械设备配置

3.1洞身钢支撑支护工程量

耿家庄隧道洞身钢支撑类型包括工字钢钢架、格栅钢架，具体工程量见下表。

表2耿家庄隧道洞身钢支撑支护工程量一览表

材料名称

规格或型号

单位

Ⅴ3级围岩段

Ⅳ2级围岩段

Ⅲ2级围岩段

I20a工字钢拱架

榀数

榀

46

——

——

工字钢重量

kg

45452.8

——

——

H13格栅拱架

榀数

榀

——

525

——

钢筋（HRB335）

kg

——

.5

——

I12.6工字钢拱架

榀数

榀

——

——

1088

工字钢重量

kg

——

——

.5

纵向连接筋

Φ22（HRB335）

kg

4419.2

45097.5

3.2施工人员配置

根据本隧道钢支撑支护施工的需要，每个开挖作业面按照表3进行施工人员配置。

表3钢支撑支护施工人员配置一览表（按每个开挖作业面配备）

人员类型

数量

备注

现场施工技术负责人

1人

现场施工协调及技术指导

测量员

2人

钢支撑定位放线

钢支撑加工

3人

负责钢支撑的加工

钢支撑搬运、安装

7人

负责钢支撑搬运、安装

电工

1人

负责接电、电力维修

装载机司机

1人

负责钢支撑的运输

质量员

1人

质量检查、监督

安全员

1人

安全检查、监督

合计

17人

3.3机械设备配置

根据耿家庄隧道钢支撑支护施工方法，配置以下主要施工机械设备，见表4。

表4主要施工机械设备配置一览表（按每个开挖作业面配备）

机械设备名称

单位

数量

用途

电焊机

台

2

焊接作业

冷弯机床

台

1

钢支撑加工平台

乙炔焊

台

2

切割钢板、型钢等

钢筋调直机

台

1

调直钢筋

钢筋切断机

台

1

切断钢筋

钢筋弯曲机

台

1

弯曲钢筋

装载机

台

1

运输钢支撑

4、施工工艺与流程

4.1钢支撑支护施工工艺

根据设计要求，耿家庄隧道主洞、紧急停车带钢支撑支护参数见表5。

根据围岩级别不同，采用工字钢、格栅钢架进行支护，一般每循环进尺按两榀钢支撑控制，钢支撑与锚杆、钢筋网片焊接，特别是锁脚锚杆，一定要与钢支撑焊接牢固。

两榀钢支撑之间通过连接筋连接、固定，安装间距、倾斜度、偏差等均要符合设计要求。

钢支撑在洞外钢筋加工场加工，运至洞内进行拼装，每榀中的相邻段拱架或格栅通过连接板加螺栓连接。

表5耿家庄隧道主洞、紧急停车带和横通道钢支撑支护参数一览表

衬砌类型

钢支撑参数

Ⅴ3级

I20a工字钢，间距60cm

Ⅳ2级

H13格栅钢架，间距100cm

Ⅲ2级

I12.6工字钢，间距120cm

Ⅲ级紧急停车带（正常段）

H13格栅钢架，间距100cm

Ⅲ级紧急停车带（加强段）

I16工字钢，间距100cm

Ⅲ级车行道（正常段）

——

Ⅲ级车行道（加强段）

I12.6工字钢，间距120cm

Ⅳ级人行道（正常段）

——

Ⅳ级人行道（加强段）

——

Ⅲ级人行道（正常段）

——

Ⅲ级人行道（加强段）

——

4.2钢支撑支护施工流程

4.2.1钢支撑支护施工流程图

本隧道钢支撑支护分为两种类型，分别为钢拱架支撑和钢格栅支撑，具体施工流程见图1。

图1钢支撑支护施工流程图

4.2.2钢支撑支护施工具体流程

（1）钢支撑加工与运输

钢拱架支撑和格栅按设计要求预先在洞外加工厂加工成型，加工场地用C15混凝土硬化。

按设计放出钢支撑加工大样，放样时根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割的加工余量，将格栅花拱架钢筋冷弯成形，要求尺寸准确，弧形圆顺。

工字钢应按照设计要求利用冷弯机床进行加工，通过控制弧长、弦长、弦高来加工出符合设计要求的拱架。

钢拱架和钢格栅加工后进行试拼，允许误差：

沿隧道周边轮廓误差不应大于3cm；钢拱架支撑和格栅支撑由拱部，边墙各单元钢构件拼装而成。

各单元用螺栓连接，螺栓孔眼中心间误差不超过±0.5cm。

钢拱架支撑和格栅支撑平放时，平面翘曲应小于±2Cm。

钢支撑加工成型后，由装载机运至洞内进行拼装，然后人工在洞内用螺栓连接成整体。

（2）钢支撑拼装

为保证钢拱架支撑和格栅置于稳固的地基上，施工中在钢拱架或格栅基脚部位预留0.15～0.2cm原地基；架立钢拱架和格栅时挖槽就位，软弱地段在钢拱架支撑和格栅基脚处设槽钢以增加基底承载力。

钢拱架支撑和格栅平面应垂直于隧道中线，其倾斜度不大于2°。

钢拱架和格栅的任何部位偏离沿垂线不应大于5cm。

为保证钢拱架支撑和格栅位置安设准确，隧道开挖时在钢拱架或格栅的各连接板处预留钢拱架或格栅连接板凹槽；两拱脚处和两边墙脚处预留安装钢拱架或格栅槽钢凹槽。

钢拱架或格栅架设前均需预埋定位系筋，系筋一端与钢拱架或格栅焊接在一起，另一端锚入围岩中0.5～1m并用砂浆锚固，当钢拱架或格栅架设处有锚杆时尽量利用锚杆定位。

钢拱架或格栅按设计位置安设，钢拱架或格栅于围岩接触间距不应大于50mm。

为增强钢拱架或格栅的整体稳定性，将钢拱架或格栅与定位锚杆焊接在一起。

沿钢拱架或格栅设直径为Φ20的纵向连接钢筋，并按环向设计间距设置。

钢拱架或格栅架立后尽快进行喷混凝土作业，并将钢拱架或格栅全部覆盖，使钢拱架或格栅与喷射混凝土、钢筋网、锚杆等共同受力，构成初期支护体系。

5、质量控制

5.1钢支撑支护质量控制基本要求

（1）钢支撑的型式、制作和架设应符合设计和规范要求。

（2）钢支撑之间必须用纵向钢筋联接，拱脚必须放在牢固的基础上。

（3）拱脚标高不足时，不得用块石、碎石砌垫，而应设置钢板进行调整，或用混凝土浇筑，混凝土强度不小于C20。

（4）钢支撑应靠紧围岩，其与围岩的间隙，不得用片石回填，而应用喷射混凝土填实。

（5）无污秽、无锈蚀和假焊，安装时基底无虚渣及杂物，接头连接牢靠。

（6）钢支撑支护实测项目：

表6钢支撑支护实测项目

项次

检查项目

规定值或允许偏差

检查方法和频率

权值

1△

安装间距（mm）

50

尺量：

每榀检查

3

2

保护层厚度（mm）

≥20

凿孔检查：

每榀自拱顶每3m检查一点

2

3

倾斜度（°）

±2

测量仪器检查每榀倾斜度

1

4

安装偏差（mm）

横向

±50

尺量：

每榀检查

1

竖向

不低于设计标高

5

拼装偏差（mm）

±3

尺量：

每榀检查

1

5.2钢支撑具体质量控制措施

（1）进场的工字钢、各种型号的钢筋等施工材料必须通过检验，检验合格后方可使用。

（2）钢拱架、钢格栅安装前分批按设计图检查验收加工质量，严格控制轴线、尺寸、接头拼接板对位的准确，要满足规范对焊缝的要求。

不合格禁用。

（3）清除干净底脚处浮渣，超挖处加设钢（混凝土）垫块，其中间段接头板用砂子埋住。

以防喷射混凝土堵塞接头板螺栓孔。

（4）按设计焊定位筋及纵向连接，段间连接安设垫片拧紧螺栓，确保安装质量。

（5）钢支撑（格栅）定位、锁脚锚杆的布设，要在检查开挖断面合格后进行，要严格按设计部位安设，锚杆的钻眼方位、方向、角度、深度要达到设计要求。

（6）钢支撑（格栅）安立，其轴线要与隧道中线垂直，施工中应在钢架基脚部位预留足够的坚实地基，架立钢架时挖槽就位。

其中线、标高要准确，支座要稳定，其倾斜度不大于2°；钢架的任何部位偏离铅垂面不应大于5cm。

超挖部位要用硬性水泥砂浆支垫。

（7）为增强钢架的整体稳定性，应将钢架与纵向连接筋、结构锚杆、定位系筋和锁脚锚杆焊接牢固。

（8）钢架连接接头要连接牢固。

拱脚部位易发生塑性剪切破坏，故该部位接头除栓接外，还应四面帮焊，确保接头的刚度和强度。

条件允许时，接头最好采用角钢联接板，便于混凝土全面握裹。

（9）当钢架和初喷层间存在较大间隙时要设骑马或楔形垫块顶紧围岩，钢架与围岩的间距不应大于5cm。

（10）喷射混凝土时，应注意将钢支撑与岩面之间的间隙喷射饱满和达到密实。

6、安全保证措施

6.1建立安全保证体系

项目设立安全管理机构，建立现场安全监督、检查小组，针对本工序特点，进行安全交底，严格执行项目经理部安全保证体系的有关规定，项目经理部与每个作业人员签订安全生产责任书。

6.2安全教育和培训

（1）对新进场的工人进行安全生产的教育和培训，考核合格后，方准许其进入操作岗位。

（2）对电焊工、电工等特殊工种的工人，进行专门的安全操作培训，持证上岗。

（3）在采用新工艺、新方法、新设备或调换工作岗位时，对工人进行新操作方法和新工作岗位的安全教育。

（4）设立每周一次的安全活动日，在班前班后会上检查安全生产的活动情况，并对作业人员进行经常性的安全教育和安全宣传活动。

6.3落实安全责任制，制定安全管理的各项规章制度

建立健全各项安全生产的规章和管理制度，体现“全员管理、安全第一”的基本思想，明确安全生产责任，做到职责分明，各负其责。

施工中除操作人员本身加强各种安全措施外，项目经理部也将加大检查力度，搞好各方面的协调工作，坚决杜绝各种事故的发生。

严格执行施工安全操作规程。

6.4钢支撑针对性安全技术措施

（1）工程开工前，施工单位必须详细学习设计图纸、施工规范，并制定相应的安全措施，施工场地应作出详细的施工部署，工字钢、钢筋等材料的堆放应作出详细布置。

（2）参加施工的人员，必须接受安全技术教育，熟知和遵守本工种的各项安全技术操作规程。

电焊工必须持有国家相关部门颁发的特种作业证，方可进行焊接作业。

（3）所有进入工地的人员，必须按规定穿戴好（安全帽、安全带、安全绳、安全服）等安全防护用品，遵章守纪，服从指挥。

（4）隧道内施工作业人员必须严格履行进、出洞登记制度。

（5）钢支撑作业人员用电时必须遵守相关规章制度，规范操作，不得违章作业。

（6）进入作业地点时，先检查、熟悉作业环境。

若发现不安全因素、隐患，必须及时向有关部门汇报，并立即处理，确认安全后再进行施工作业。

对施工过程中发现危及人身安全的隐患，应立即停止作业，及时要求有关部门处理解决。

（7）现场所有安全防护设施和安全标志等，严禁私自移动和拆除，如需暂时移动和拆除的须报经有关负责人审批后，在确保作业人员及其他人员安全的前提下才能拆移，并在工作完毕（包括中途休息）后立即复原。

（8）由于钢支撑支护施工须要借助开挖台架作为操作平台，开挖台架高度大于2米，属于高空作业，应做好相关防护措施。

（9）对钢支撑支护体系的监控量测中发现钢拱架、格栅变形或喷砼开裂等险情时，应采取补救措施。

当险情危急时，应将人员撤出危险区。

（10）焊机使用、摆放在防雨、干燥和通风良好，远离易燃易爆物品和便于操作的位置。

搬运时必须切断电源，将电焊机电源线从控制开关下口拆除后再搬运。

（11）电焊设备的安装、修理和检查必须由电工进行。

焊机和线路发生故障时，应立即切断电源，并通知电工修理。

（12）电焊机必须安放在通风良好、干燥、无腐蚀介质、远离高温高湿和多粉尘的地方。

露天使用的焊机应设防雨棚，焊机应用绝缘物垫起，垫起高度不得小于20crn，按要求配备消防器材。

（13）使用交流电焊机作业应按照下列要求进行操作：

多台焊机接线时三相负载应平衡，初级线上必须有开关及熔断保护器。

电焊机应绝缘良好。

焊接变压器的一次线圈绕组与二次线圈绕组之间、绕组与外壳之间的绝缘电阻不得小于1Mn。

电焊机必须安装一、二次线接线保护罩。

电焊机的工作应依照设计规定，不应超载运行。

作业中应经常检查电焊机的温升超过A级60℃、B级80℃时必须停止运转。

（14）在焊接作业时，施工人员必须配有护面罩，清除焊渣时应小心焊渣入眼。

（15）拱部焊接作业时注意下方操作人员，防止焊渣掉落，烫伤其他施工人员。

（16）洞内钢支撑支护焊接作业时，应远离可燃物，注意防火，并要在作业面配备消防器材。

（17）采用装载机运输钢拱架或钢格栅时，应注意安全，行人应主动规避，严禁人员站在拱架下方指挥装载机行驶，并且装载机车速不得过快。

7、环境保护措施

为了保护和改善生活环境与生态环境，防止由于隧道施工造成的作业污染和扰民，保障工地附近居民和施工人员的身体健康，努力做好环境保护工作。

7.1组织措施

施工期间对环境进行保护是业主对承包商的要求，也是承包商的自身职责。

根据公司管理标准、国家省市规定、业主要求，结合工程的具体情况制定本工程《环境保护实施细则》，以细则的各项具体规定作为统一和规范全体施工人员的行为准则。

同时，委派专门的环境保护工作人员，全面负责本项目的环境保护工作。

加强环保教育和激励措施，把环保作为全体施工人员的上岗教育内容之一，提高环保意识。

对违反环保的班组和个人进行处罚。

7.2防止大气污染措施

（1）清理施工垃圾时使用容器吊运，严禁随意临空抛撤造成扬尘。

施工垃圾及时清运，清运时，适量洒水减少扬尘。

（2）施工道路采用硬化，并随时清扫洒水，减少道路扬尘。

（3）工地上使用的各类柴油、汽油机械执行相关污染物排放标准，不使用气体排放超标的机械。

（4）在有粉尘的作业环境中作业，除洒水外，作业人员还必须配备劳保防护用品。

（5）易飞扬的细颗粒散体材料尽量库内存放，如露天存放时采用严密苫盖。

运输和卸运时防止遗洒飞扬。

（6）搅拌站设置封闭的搅拌棚，在搅拌机上设置喷淋装置。

（7）在施工区禁火焚烧有毒、有恶臭物体。

（8）将弃渣尽量集中堆放，减少弃渣场的数量。

7.3防止水污染措施

（1）办公区、施工区、生活区合理设置排水明沟、排水管，道路及场地适当放坡，做到污水不外流，场内无积水。

（2）在搅拌机前台及运输车清洗处设置沉淀池。

排放的废水先排入沉淀地，经二次沉淀后，方可排入城市排水管网或回收用于洒水降尘。

（3）未经处理的泥浆水，严禁直接排入城市排水设施和河流。

所有排水均要求达到国家排放标准。

（4）临时食堂附近设置简易有效的隔油池，产生的污水先经过隔油池，平时加强管理，定期掏油，防止污染。

（5）在厕所附近设置砖砌化粪池，污水均排入化粪池，当化粪池满后，及时通知环卫处，由环卫处运走化粪池内污物。

（6）禁止将有毒有害废弃物用作土方回填，以免污染地下水和环境。

7.4防止施工噪声污染措施

（1）作业时尽量控制噪音影响，对噪声过大的设备尽可能不用或少用。

在施工中采取防护等措施，把噪音降低到最低限度。

（2）对强噪声机械（如搅拌机、电锯、电刨、砂轮机等）设置封闭的操作棚，以减少噪声扩散。

（3）在施工现场倡导文明施工，尽量减少人为的大声喧哗，不使用高音喇叭或怪音喇叭，增强全体施工人员防噪声扰民的自觉意识。

（4）尽量避免夜间施工，确有必要时及时向环保部门办理夜间施工许可证，并向周边居民告示。