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隧道工程施工组织设计方案书

隧道工程施工组织设计书

1编制说明及工程概况

1.1编制说明

因施工图纸等技术资料不全，此设计仅为初稿，资料齐全后在做修改，此隧道邻近既有线施工，距既有线线间距只有10米，因此施工中保证既有线行车安全是安全工作的重点。

1.2xx成隧道工程概况

xx成隧道起讫里程为ZDK552+277.85～ZDK555+892，总长3614.15m，位于既有大成隧道左侧。

地质构造及地震动参数：

岩层产状变化较大，厚层至巨厚层状砂岩的节理不发育，泥岩夹砂岩的节理较发育，节理呈密闭状。

地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。

水文地质特征：

地表ZDK554+954支沟和隧道出口段右侧溪沟中常年有水，水量随季节变化，暴雨后较大。

其他沟、槽内有季节性流水。

地下孔隙潜水附存于隧道顶沟槽内覆盖土层中，水位埋深约1～3m，随季节变化，由地表水补给。

地下基岩裂隙水较发育，并具有承压性。

进口端地下水储存条件较好，范围较大，涌水量较大；出口端地下水储存条件较差，涌水量较小。

水质对混凝土无侵蚀性。

隧道ZDK555+550～+640，经过粉质粘性松软地层、埋深较浅覆盖层薄，拱顶以上仅1～4m，故该段采用暗洞明做施工。

2施工组织概述

2.1xx成隧道施工方案概述新大成隧道施工方案概述见表一：

新大成隧道施工方案表表一

项目名称

施工方案

施工组织

组织隧道施工三队、隧道施工四队两个隧道施工队施工，隧道施工三队安排在进口，按进口里程进洞，隧道施工四队安排在ZDK555+600处，向进出口两个方向明挖组织施工，为了保证工期，隧道施工四队可先向进口里程方向快速掘进，同时兼顾向出口方向的掘进施工。

超前地质预报

隧道地质情况复杂，不良地质可能有破碎带、突水、突泥区、浅埋软弱围岩等。

为了制定合理的施工处理方案，实行动态施工，确保施工安全，确定采用超前水平钻孔、TSP-203、地质雷达、红外线探水仪等物探方法进行综合超前地质预报。

施工方法

1、隧道开挖采用光面控制爆破措施，初期支护采用锚、网、喷支护，拱墙一次衬砌。

2、隧道正洞按新奥法原理组织施工，Ⅲ级围岩地段采用全断面法开挖，Ⅳ、Ⅴ级围岩地段采用台阶法开挖。

3、锚杆采用锚杆台车钻孔，混凝土湿喷机喷射混凝土；洞身掘进采用自制简易台架钻孔，光面控制爆破；模板衬砌台架立模现浇，混凝土拌合站集中拌制混凝土，混凝土运输车运输，输送泵泵送入模。

4、隧道施工过程中进行监控量测，及时掌握围岩动态和支护工作状态，保证围岩稳定和施工安全，确保二次衬砌施作时机。

5、ZDK555+550～+640段隧道埋深浅，且覆盖粉质粘土较厚，该段采用超前大管棚支护施工,施工前做好该段地面排水系统，防止大面积渗水造成坍塌。

开挖时用机械挖掘，人工辅助开挖，洞内备好抽水设备，衬砌采用钢筋混凝土结构，组合钢模立模浇注混凝土。

6、隧道支护、衬砌、钻爆、监测等施工方法详见“3.隧道工程施工工艺和方法”内容。

运输方式

采用挖掘机及侧卸式装载机装碴、自卸汽车运输的方式。

施工排水

顺坡施工，在洞内两侧设排水沟，使水自然排出。

反坡施工排水,设置集水坑，多级排水泵站系统逐级排水。

施工通风

采用长管路压入式通风。

施工测量

与监测

1、控制测量采用全站仪按导线网进行控制，隧道内的控制网布置成闭合导线环形式，采用二等导线精度进行施测，洞内、洞外高程按三等水准要求施测。

2、隧道洞内施工测量采用经纬仪延伸与激光导向相结合。

隧道每进尺50～100m，根据控制测量的结果进行洞内导线延伸，联测三个以上同等级控制点。

3、监控量测工作必须紧接开挖、支护作业，按设计要求进行布点和监测，并根据现场情况及时进行调整或增加量测的项目和内容。

量测数据应及时分析处理，并将结果反馈到施工过程中，以达到及时获得围岩稳定性和支护、衬砌可靠性的信息与二次衬砌合理的施作时间，为施工中调整围岩级别、修改支护系统设计和变更施工方法提供依据。

防排水

洞内设双侧水沟，全隧拱、墙衬砌背后设防水板加土工布，施工缝内设置止水条，环向止水条按10m一道设置，后环向设软式透水管盲沟，两侧边墙脚设纵向透水管盲沟。

主要施工机械

开挖：

钻孔台架；

装运：

挖掘机+侧卸式装载机+自卸汽车；

支护：

锚杆台架+锚杆注浆泵+湿喷机喷射混凝土；

衬砌：

采用9m砼模板台车；混凝土输送车运输混凝土，混凝土输送泵泵送混凝土。

弃碴及环保

斜井弃碴于进口端ZDK552+150线路前进方向左侧300m处；明挖段弃碴于ZDK555+450线路前进方向右侧100m处；出口弃碴于隧道出口端ZDK555+850线路前进方向右侧100m处。

弃碴坡脚设浆砌片石挡碴墙，碴顶设截水沟，并做好碴场排水系统，碴场坡面均予绿化。

施工中产生的废碴、废液按有关环保要求进行处理，不随意弃置、排放，于斜井、明挖段及出口端各设污水处理池一座。

2.2工期安排

根据上述工期要求，本着“平行作业，全面展开；科学组织，均衡生产；确保工期，力争提前”的原则，开展3个工作面组织施工，实际安排的工期如下：

开工日期：

2005年8月31日；

竣工日期：

2007年4月31日；

总工期：

20个月。

详见“新大成隧道施工进度计划横道图”。

2.3施工劳动力、机械设备的配备及材料计划

（1）劳动力使用计划

为了保证隧道按期优质地完成，保证施工技术力量到位，技术工种配套、齐全、数量充分，并略有富裕。

新大成隧道两个隧道施工队每队拟上场148人，包括掘进、衬砌、综合三个工班。

掘进工班负责隧道开挖、支护、装碴、运输；衬砌工班负责衬砌，包括模板台车作业、洞内防、排水工程、施工混凝土的生产、运输和灌注；综合工班负责风、水、电及设备维修、保养、钢构件加工、场外材料的转运等工作。

各工班劳动力具体安排见附表二、表三、表四：

单口掘进劳动力组织及分工表表二

序号

名称

人数

职责

1

公班长

1

负责施工组织指挥工作

2

安全员

1

负责安全工作，发现和排除事故隐患

3

电工

2

负责电路

4

钻孔

10

负责钻孔工作

5

爆破

6

负责制作起爆药卷、运送炸药、装药、联线、起爆

6

装碴

1

负责装碴

7

扒碴（洞内）

2

负责洞内扒碴

8

出碴运输

6

负责出碴运输

9

支护

8

负责支护、注浆堵水加固地层等

10

守库员

2

看守雷管、炸药库、保管发放火工材料

11

调度

1

12

汽车司机

6

13

机修工

4

一般维修工作

14

辅助工

8

负责洞外装卸、道路维修及其他辅助工作

合计

58

单口衬砌劳动力组织及分工表表三

序号

名称

人数

职责

1

公班长

1

负责施工组织指挥工作

2

安全员

1

负责安全工作

3

装料工

4

砂石料及外加剂上料

4

砼泵司机和辅助工

6

操作砼输送泵及装拆管和砼输送车运输砼

5

防水板工

6

安设防水板及铺设盲管

6

台车就位和辅助工

7

台车的移动，定位及模板轮廓尺寸

7

砼振捣工

3

振固砼

8

模板工

6

避人、车洞模板架立

9

电工

2

负责设备供电

10

修理工

3

负责设备修理

11

电焊工

3

负责焊接作业

12

锅炉工

1

负责冬期暖棚供气

合计

43

单口综合工班劳动力组织及分工表表四

序号

名称

人数

职责

1

公班长

1

负责施工组织指挥工作

2

风水电

12

高压风水电的供给管理，高压风管的安装

3

通风排烟等

6

通风机、风管、排水管路安装维修

4

修理工

6

作业区的主要维修工作

5

机加工

12

作业区的所有机加工工作

6

电焊工

8

焊接作业

合计

45

（2）主要机械设备配备

按照“上场时间提前，保证设备机械设备完好率，有足够的维修调试周期”的原则，根据施工需要，有计划、分批组织进场。

隧道施工机械设备配置情况见表五：

（3）主要材料供应计划

拟用于隧道施工的主要材料钢筋、水泥应选择国家免检，且供应量大，供应及时厂家供应原材料，材料砂、石料材料应选用运距短、质量有保证、价格实惠地材。

施工中严格按有关进料程序办理，不合格材料严禁进场使用。

（4）施工场地及临时设施布置

施工场地平面布置详见“新大成隧道施工平面布置图”。

施工队伍驻地布置在离洞口近，地势平缓，上下班方便处。

临时设施布设应符合施工要求。

隧道每个单口掘进机械设备配置表表五

序号

名称

规格型号

数量

拟用何处

1

电动空压机

20m3/min

4台

供风

2

风动凿岩机

YT-28

20台

3

抽水机

ID-65

6台

4

潜水泵

QY-10

2台

5

变压器

500KVA

1座

6

内燃发动机

125KW

2台

7

装载机

WA380-3

1台

8

自卸式汽车

东风

6台

9

电焊机

MH30

5台

10

钢筋切割机

G40

3台

11

钢筋弯曲机

GY40C

3台

12

钢筋调直机

2台

13

钻床

1台

14

湿喷机

TK-961

2台

15

整体式夜压衬砌台车

9m

1台

16

砼拌和站

HZS25

1套

17

砼输送泵

HBT50C

1台

18

砼罐车

6m3

2台

19

拌浆机

UTW6

2台

20

注浆机

NZ130A

2台

21

振动器

6台

22

爬焊机

2台

23

喷雾机

2台

24

通风机

2台

2.4新大成隧道作业循环时间计算

根据新大成隧道地质情况（Ⅲ级围岩长度为355m，Ⅳ级围岩长度为2269m，Ⅴ级围岩长度为990.15m），结合我单位实际隧道施工技术水平，隧道作业循环时间的计算如下:

隧道作业循环时间的计算考虑超前地质预报、清除危石、测量放线、台车就位、装药连线起爆、通风、初期支护、出碴作业环节，并考虑一定的机动时间和长期有效率。

现对各围岩级别作业循环时间进行计算，详见以下各表：

Ⅲ级围岩全断面法开挖作业循环时间表

（循环进尺3m）

序号

工序名称

时间（h）

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

备注

1

超前

地质

探测

超前水平探孔为主,地质雷达和红外线探水仪配合使用,地质素描作为参考。

由于超前钻孔对开挖作业有一定影响，每月按影响5个作业循环计。

2

清除危石

0.5

3

测量放线

0.5

4

台车就位

0.5

5

钻眼

4.0

6

装药连线起爆

1.5

7

通风

0.5

8

初期支护

3.5

支护与出碴平行作业，不另占作业循环时间。

9

出碴

4.0

合计

11.5

每个作业循环留0.5h作机动时间，每天2个循环，每月按30天计，可完成60个循环，减去超前钻孔等地质探测影响的5个循环，实际完成55个循环，考虑长期有效率90%，实际月进尺55×3×0.90=148.5m。

Ⅳ级围岩台阶法开挖作业循环时间表

（循环进尺2m）

序号

工序名称

时间（h）

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

备注

1

超前地质探测

TSP-203远距离预测,超前水平钻孔近距离探测,地质雷达和红外线探水仪进一步验证,地质素描作参考。

每月超前钻孔等地质预测影响作业循环按7个循环计。

2

清除

危石

0.5

3

测量

放线

0.5

4

台车

就位

0.5

5

钻眼

3.5

6

装药连线起爆

1.5

7

通风

0.5

8

初期

支护

4.0

9

出碴

4.0

合计

11.5

每个作业循环留0.5h作机动时间，每天2个循环，每月按30天计，可完成60个循环，减去超前钻孔等地质探测影响的7个循环，实际完成53个循环，考虑长期有效率90%，实际月进尺53×2×0.90=95.4m。

Ⅴ级围岩台阶法开挖作业循环时间表

（循环进尺1m）

序号

工序名称

时间（h）

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

备注

1

超前地质探测

TSP-203远距离预测,超前水平钻孔近距离探测,地质雷达和红外线探水仪进一步验证,地质素描作参考。

每月超前钻孔等地质预测影响作业循环按9个循环计。

2

测量放线

0.5

3

台车就位

0.5

4

超前支护

5.0

5

钻眼

2

6

装药连线起爆

1.5

7

通风

0．5

8

初期支护

3.0

9

出碴

3.0

合计

16

每个作业循环留0.5h作机动时间，每天完成1.5个循环，每月按30天计可完成45个循环，减去超前钻孔等地质探测影响的9个循环，实际完成36个循环，考虑长期有效率90%，实际月进尺36×1×0.90=32.4m。

新大成隧道施工进度计划横道图

2.5风、水、电供应

（1）隧道施工供水系统

施工供水通过修建高位水池解决，水池标高高于洞口拱顶标高60m，当水压力不能满足施工要求时，在管路上增设加压泵提升水压。

施工水源采用就近的河流水、峡谷修建拦水坝蓄水或打井取水，用高压泵抽取。

供水管敷设于高压风管同侧，铺设φ120无缝钢管引入隧道用水点。

生活用水以打井取水。

（2）隧道施工供电系统

隧道各施工作业面用电接引全线贯通电源，在隧道施工洞口设一配电房，安装1台500KVA变压器，供隧道施工用电。

另外再配置一套完整的自发电源以备用。

照明用电采用单独的照明系统，由洞外变电站引电源进洞，用分支电缆、接线盒接入灯具及投光灯，以满足道路和施工照明需要。

隧道明挖段、进口施工用电规划情况详见下表：

隧道施工用电规划表

规划内容

明挖段

进口

洞外变压器配备

1台500KVA

1台500KVA

备用发电机

1台125KW

1台125KW

（3）高压供风系统规划

在隧道进口配置3台20m3/min电动空压机、明挖处设4台20m3/min电动空压机，分别设空压机房，为隧道开挖、支护等施工提供高压风。

高压风管在进洞前采用φ150mm无缝钢管，在洞内分风处设闸阀分风后采用φ120mm无缝钢管，洞内高压风管统一悬吊于断面墙脚侧壁处，便于管理及维修，在空压机站设总闸阀，各分风点处设分闸阀。

施工中加强管理防止漏风。

洞内风管长度大于1000m时，在管路最低处设油水分离器，定时放出管中的积油和水。

（4）施工通风方案

①隧道明挖段施工通风为自然通风，明挖结束后采用压入式通风。

②进口采用压入式通风。

通风机选型配置

根据供风量计算，压入式风机可选用2台DT-125型轴流式风机，配电机功率110KW/台。

考虑到管路独头通风距离长，风压损失大，为减少沿程风压损失，选用直径1.4m高强低阻拉链式软风管。

③施工通风规划

A、本隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩掘进采用台阶法开挖，计划上场20台YT-28高压风枪进行作业。

单台耗风量为3.0m3/min，机械损风量增大系1.30，工作系数取0.8，需风量为：

Q1=20*3*1.3*0.8=62.4m3/min。

B、TK-961湿喷机2台。

耗风量9.0m3/min，机械损风量增大系1.30，需风量Q2=9*4*1.3=23.4m3/min。

C、管路耗风量：

实际管路长1700m，配件折合成管路长度为170m，理论长度为1870m，耗风量Q3=L*a=1870*0.01=18.7m3/min。

则Ⅲ级围岩总需风量：

Q=Q1+Q2+Q3=62.4+23.4+18.7=104.5m3/min。

在新大成隧道出口段设空压机4台，进口段设3台，每台供风量为20m3/min。

2.6砼拌和站

拌和站（包括砂石料场）均采用砼进行硬化处理，硬化前对基底进行清理、压实，然后施工10cm厚的碎石垫层，最后施工C15砼面层。

拟在隧道明洞段、进口各设置1座50m3/h的拌和站，每个拌和站设三个料仓。

分别为隧道施工生产砼。

2.7砼构件预制场

本隧道需预制的砼构件如隧道水沟、电缆槽盖板数量较大，故在隧道出口处设一砼构件预制场，集中预制本标段所需要的砼构件。

2.8火工品库房

在隧道各洞口附近设火工品库房共2处，火工品库房远离施工区域，并按当地公安机关要求办理有关手续。

2.9污水和垃圾处理

在各作业面洞外设污水处理池，洞内施工排水通过设在洞外的沉淀池净化后按指定地点排放。

各施工现场按环保部门的要求，设置符合要求的化粪池、沉淀池、厕所、垃圾处理场等公共卫生场所及粪便、污水净化设施，对施工区内所有驻地的粪便、污水、垃圾、泥浆、工程废料等随时运走或收集处理，并符合环保的要求，自主承担一切费用。

在工程完工后，自动拆除相关设施，恢复现场原有面貌，并作适当的绿化处理或还田。

3既有隧道加固防护施工方案

隧道进口段距既有大成隧道约10m，修建洞门时需要拆除部分既有大成隧道端墙，施工需注意加强对既有线的防护、监测，保证既有线运营安全。

3.1加固措施

在需加固的地段1榀/0.50m架设钢拱架进行支护。

衬砌背后钻孔压注水泥浆，孔径50mm，间距3m，梅花型布置，孔深为打穿二次衬砌，注浆压力不大于0.5MP。

拱腰至边墙部位采用中空系统锚杆加固，锚杆长3m，间距1.5m，梅花型布置。

3.2加固方案

既有隧道加固在断电条件下利用天窗时间作业，施工中对既有隧道内设备进行保护。

施工时与运营部门搞好协调，加强施工组织管理。

确保既有线设备和行车安全。

衬砌背后钻孔压注水泥浆作业和拱腰至边墙中空锚杆加固施工采用施工简易移动台架、YT-28风动凿岩机进行施钻，专用压力注浆泵进行注浆。

施工用风采用10m3的内燃空压机供风，设增压泵补充水压供洞内风钻及其它用水设备使用。

3.3加固方法

既有隧道加固施工前必须向铁路部门上报施工方案，经书面同意后，对既有隧道进行检查核对，作好天窗作业时间内该加固段范围的一切准备工作。

（1）加工简易移动台架

边墙施工作业采用刚度大、装拆方便、轻巧等优点的施工台架，施工台架满足钻孔压浆要求。

（2）既有线隧道衬砌背后钻孔压浆施工

钻孔为梅花型布置，间距3m。

钻眼前，放出眼孔位置，经检查符合设计要求后方可钻眼。

注浆过程中密切注意衬砌情况，一旦出现变形，立即停止注浆，并采取相应的措施。

（3）既有线隧道中空锚杆加固

拱腰至边墙部位采用系统锚杆加固，锚杆为中空式，长3m，间距1.5m，梅花型布置。

（4）既有线隧道加固施工中加强施工组织和管理确保施工安全

施工前做好施工组织和安排，建立完善的安全防范机制，确保施工及运营安全，在天窗点结束前，停止加固施工并撤除危害行车安全的所有机具。

施工中配备足够的专职安全人员，加强对安全的检查和监督工作，及时发现和处理安全隐患，施工人员严格遵守国家及铁道部有关安全施工规范，保证隧道施工安全。

对既有隧道洞内设备采取保护,安排专职安全人员跟班作业。

确保既有隧道洞内设备安全。

4隧道工程施工工艺和方法

4.1超前地质预报与补充地质调查

本标段隧道存在断层破碎带、浅埋、突水、煤窑采空区、煤层瓦斯等，加强对有害气体的监测，施工期间应进行超前地质预报工作，以指导施工，确保施工质量、安全和进度。

为了制定合理的施工处理方案，实行动态施工，确保施工安全，确定采用超前水平钻孔和TSP-203、地质雷达、红外线探水仪等物探方法进行综合预测预报。

现场成立施工地质预测及预报小分队，由从事多年隧道施工和地质工作的专业技术人员组成，并聘请富有实践经验和地质资料判释能力的专家作指导。

隧道综合超前地质预测预报的工作和流程如下图。

隧道综合超前地质预测预报流程图

补充地质调查

掌子面地质调查与素描

长距离探测：

TSP-203,预报距离100m左右

短距离探测：

地质雷达，探测距离30m；

红外线探水仪，探测距离30m；

超前水平钻孔，探测距离30～50m

探测资料判释，提出探测意见和工程措施意见

超前地质预报是制定施工方案和工程措施的主要依据，也是隧道施工的一道重要工序。

隧道施工中，不良地质地段上述各种预报手段并用，一般地段以掌子面地质素描和水平超前钻孔为主

（1）补充地质调查

是在设计提供的地质资料的基础上，实地调查核实：

不同地层、岩性、岩层产状在隧道地表的出露及接触情况。

（2）掌子面地质调查及地质素描

调查岩层性质、岩层产状、岩体结构、岩体节理等实际状况及地质构造的变化特征，初步预测掌子面前方的断层，不同岩层的接触面出现位置及前方围岩的稳定性等。

（3）TSP-203地质预报系统

TSP-203是利用地震波进行长距离探测的一种方法。

该系统具有地震波发射、接收、电脑自动分析成图等功能。

其预报工作流程为：

掌子面附近侧壁浅孔微爆破产生震源→震源发生的地震波向前向外传播→地震波遇不良地质界面产生反射波→设备的采集系统接收反射波→电脑自动计算生成成果图（反射波波形图、反射能量影像图和隧道探测平面、剖面图）→解译人员对成果图进行综合分析判断→提出掌子面前方不良地质体的位置、规模的预报意见和相应工程措施的建议。

该系统预报的准确性和精度主要取决于两个方面：

一是要严格按规定布置震源孔和传感器接收孔的位置与孔距，并采用两套传感器实施隧道双壁探测；二是成果图解译人员在解