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实施性隧道施工组织设计毕业论文

陕西铁路工程职业技术学院

毕业设计（论文）

（2009～2010学年第一学期）

题目：

大尖山隧道

DK52+800～DK73+587.5

施工组织设计

系别：

铁道工程系

专业：

城市轨道交通工程

班级：

轨道3072

学生姓名：

李明明

指导教师：

王庆国

完成日期：

2010年01月

陕西铁路工程职业技术学院

毕业设计（论文）任务书

班级

轨道3072

学生姓名

李明明

指导教师

王庆国

设计（论文）题目

北京大尖山隧道DK52+800～DK73+587.5段施工组织设计

主要

研究

内容

1.隧道的设计要求和方案

2.隧道的施工方法以及施工工艺流程

3.工程测量与监控测量

4.隧道养护的要求

主要技

术指标

或研究

目标

1.隧道进洞方法和隧道的开挖支护必须合理采用套拱法进洞和围岩支护按照要求进

行已确保隧道的安全

2.初期支护洞壁喷射混凝土每层厚度不得超过5cm

3.管棚注浆必须水泥浆-水玻璃浆液，注浆压力采用0.6～1.0MPa，水泥浆水灰比为，

0.6︰1～0.8︰1

4.混凝土、不低于设计强度C50，弹性模量不低于设计值4.2104Mpa

5.测量和监控精度符合《工程测量规范》、《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》

的要求

基本

要求

1.严格按照施工设计图纸及文件进行施工

2.几种施工方法符合要求尽量减少施工难度

3.工程测量严格按所要求的精度建设

4.工期、进度及劳动力、机械的安排按照规定进行

4.在施工过程中，能够保证正常的供水，供电，设计中人员及机械的分配达到连续，循环工作，设计的各中施工方法能最大限度的满足工程质量并减少工程造价。

5.保护方案能最大程度减少对生态环境的破坏。

安全设施要最大限度的减少不安全因素，使工程施工达到安全，环保，短期，文明，高质量。

主要参

考资料

及文献

1.《客运专线桥涵工程质量验收暂行标准》

2.经批准的设计文件及铁道第四勘察设计院设计的施工图纸等。

3.铁道部、北京铁路局有关文件及其它相关技术标准及规范。

4.铁道部客运专线工程设计规范、施工规范、验标及施工技术安全规则等。

5.现行铁路施工、材料、机具设备等定额。

6.现场实地勘察资料。

陕西铁路工程职业技术学院

毕业设计（论文）评审表一

（指导教师用）

班级：

轨道3072姓名：

李明明学号：

03302070235

评价内容

具体要求

分值

评分

调查论证

能独立查阅文献和调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。

10

实验方案设计与实验技能

能正确设计实验方案，独立进行实验工作。

20

分析与解决问题的能力

能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理实验数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。

20

工作量、

工作态度

按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。

20

质量

综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结构严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。

20

创新

工作中有创新意识；对前人工作有改进或突破，或有独特见解。

10

成绩

100

指导教师评语：

指导教师签名：

年月日

注：

各专业可根据自己的具体情况，制定出适合本专业的毕业设计（论文）的具体要求和评分标准。

陕西铁路工程职业技术学院

毕业设计（论文）评审表二

（评阅人用）

班级：

轨道3072姓名：

李明明学号：

03302070235

评价内容

具体要求

分值

评分

资料利用

查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力和自己的见解。

15

论文质量

综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结果严谨合理；实验正确，计算准确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。

50

工作量、难度

工作量饱满，难度较大。

25

创新

对前人工作有改进或突破，或有独特见解。

10

成绩

100

评阅人评语：

评阅人签名：

年月日

注：

各专业可根据自己的具体情况，制定出适合本专业的毕业设计（论文）的具体要求和评分标准。

陕西铁路工程职业技术学院

毕业设计（论文）答辩情况记录

（答辩委员会或答辩小组用）

班级：

轨道3072姓名：

李明明学号：

03302070235

答辩题目

对学生回答问题的评语

正确

基本正确

经提示回答

不正确

未回答

答辩委员会（或小组）评语：

成绩：

答辩负责人签名：

年月日

陕西铁路工程职业技术学院

毕业设计（论文）总成绩评定表

班级

轨道3072

姓名

李明明

学号

03302070235

设计（论文）题目

北京大尖山隧道DK52+800～DK73+587.5段施工组织设计

成绩

指导教师评分

评阅人评分

答辩评分

总成绩

系毕业设计（论文）领导小组审核意见：

小组组长签名：

年月日

注：

毕业设计（论文）总成绩中，指导教师评分占40%，评阅人评分占20%，答辩评分占40%。

第一章工程概况1

第二章现场的施工现状4

第三章施工总体安排及施工方案4

第四章施工工艺36

第七章应急准备及处理54

第八章施工注意事项56

第九章保证措施58

总结62

北京大尖山隧道DK52+800～DK73+587.5施工组织设计

第一章工程概况

1.编制依据

1.1.1北京大尖山隧道DK52+800～DK73+587.5施工组织设计图纸和其他相关设计文件；

1.1.2该段隧道工程的地质条件及所处环境、施工现状，结合我单位类似工程的施工经验；

1.1.3合同条款；

1.1.4施工规范和验收标准；

1.1.5业主批复的相关施工方案及会议精神。

1.2.工程范围及工程数量

1.2.1左线ZDK0+645.801～ZDK0+726.815，计81.014m的隧道施工，右线YDK0+645.8～YDK0+728.118，计82.318m隧道施工。

1.2.2该段里程地表加固:

施喷桩、袖阀管、摆喷桩等施工管理。

1.2.3工程数量见工程数量表（略）。

1.2.4本施工组织设计的重点是实施B断面，里程为YDK0+729.418～694.365。

1.3.工程地质条件

1.3.1.隧道地质概况

隧道地处剥蚀丘陵地带，植被发育，自然坡度30度，表层为褐黄粉质色粘土，硬塑，厚2～16m,下覆石炭系上中统壶天群灰岩、白云质灰岩，灰色，灰白色，弱风化，产状142°/61°，地下水发育。

其中IDK132+920～IDK133+135为浅埋段，土层较厚，岩溶较发育。

1.3.2.围岩类别及初级支护、衬砌类型

见表1-1、1-2

表1-1是各级围岩长度表

类别

Ⅲ类

Ⅳ类

Ⅴ类

合计

长度（m）

710

305

283

1298

占隧道总长

54.7

23.5

21.8

100

1.3.3.工程特点

本隧道为铁路双线隧道，比单线隧道开挖断面较大，对开挖过程中确保隧道洞室安全稳定要求更高。

表1-2各类衬砌支护参数表

衬砌类型

初期支护

二次衬砌

25#喷砼（cm）

锚杆

钢支架

拱墙

仰拱

部位

直径（㎜）

长度（m）

间距（m）

规格

间距（m）

厚度（cm）

厚度（cm）

Ⅲ

拱◇13、墙及仰拱△13

拱墙

拱○25、墙●22

3.0

环1.2×纵1.0

40C25

40C25

Ⅲ级围岩下锚段

（一）

拱◇13、墙及仰拱△13

拱墙

拱○25、墙●22

3.0

环1.2×纵1.0

40C25

40C25

Ⅲ级围岩下锚段

（二）

拱◇13、墙及仰拱△13

拱墙

拱○25、墙●22

3.0

环1.2×纵1.0

45C25

45C25

Ⅳ

拱墙□23、仰拱△23

拱墙

拱○25、墙●22

3.5

环1.0×纵1.0

HW150型钢

1.0

45C25

45C25

Ⅴ

拱墙□25、仰拱△25

拱墙

拱○25、墙●22

4.0

环1.0×纵0.8

HW175型钢

0.8或1.0

45C25

45C25

注：

表中◇表示网喷砼，△表示素砼，□表示聚丙烯网喷砼，○表示中空注浆锚杆，●表示砂浆锚杆所处地质情况较差，Ⅴ级围岩地段占20%以上，无Ⅰ、Ⅱ级围岩，难以实施全断面快速掘进施工。

在隧道中部存在一处浅埋段，最小埋深约8米，属于Ⅴ级围岩，稍有不慎，易引起塌方冒顶，给施工造成困难，因此，确保安全通过浅埋段非常重要。

同时，由于围岩类别低导致施工工法及开挖断面转换多（有CD法和台阶法相互转换，有不同级别围岩地段的开挖断面及下锚段开挖断面的转换），给施工增加了一定的难度。

另外，因本地地处岩溶发育地区，开挖前须做好超前预报，探明岩溶发育情况尤其重要。

1.4.隧道设计

本矿山法工程为天河客运站～华师站区间北段矿山法土建工程（支YDK+645.80～支YDK0+728.118），长度82.318m；隧道埋深7～7.8m，按浅埋暗挖法原理进行设计，采用复合式衬砌结构，即以大管棚注浆和超前注浆小导管、注浆导管、钢筋网、喷射混凝土和钢架为初期支护，二衬模筑钢筋混凝土，初期支护与二次衬砌间设全包防水隔离层。

隧道为双线单洞矿山法隧道，有两种断面，即A型断面、B型断面，其中A型断面左线长47.238m，右线长48.565m，B型断面左线长33.776m，右线长33.753m。

A型断面开挖尺寸宽×高＝12.900m×9.308m，B型断面开挖尺寸宽×高＝14.700m×10.007m，两种断面之间采用错台变换。

具体详见图1-1、图1-2。

图1-1A型隧道结构断面图

1.5.隧道施工环境

本段隧道北端与天河客运站连接，南端与盾构始发井连接，地面上方有北环高速公路的元岗立交桥桥墩基础和广汕公路，桥墩基础底距隧道开挖顶部仅为3.823m，广汕公路共12个车道，进出城各6车道，交通繁忙，人流量大。

地下管线比较多，埋置深浅不一。

具体详见图1-8隧道上方行车道状况图（略）、图1-9地下管线状态图（略）。

现场水电已通，施工场地与盾构共用，较狭小，需合理布置场地。

第二章现场的施工现状

2.1北段矿山法B断面隧道工程地面摆喷墙止水帷幕已施工完毕，现正在帷幕部位用旋喷桩止水补强，A断面暂未施工。

在地面止水帷幕内外侧设置并施工了三组水位观测孔及内侧施工了两个垂直降水井。

管棚施工现已完成了25根，并注浆完成。

从提供资料显示，管棚施工时从管棚内带出的土体一共有230多方，而从管棚浆液喂入量达到310多方，从地面沉降监测数据来看，管棚周围的空虚土体基本回填加固。

引起重视的是，在剩余的15根管棚施工过程中，严格控制注浆质量，对已注浆的管棚需要进行抽检或补注，直到空虚土体全部充填满为止。

2.2由于该隧道所处地理环境特殊，跨越元岗立交桥、广汕路和十余道给排水、通信及煤气等管线，且所处地质较为复杂，穿插人工回填土、淤泥质土、粉质黏土、洪积砂层，砂质黏性土，且地下水位较高，地层水较饱和。

前期为保护元岗大桥、地表管线、广汕路采取了一系列的加固措施，部分已施作完毕，剩余的正在进行实施。

2.3B断面管棚共40根，单根长度35m，共1400m，受始发井施工影响，分两次打设完成。

现已施工完毕25根，但注浆有可能需补注完成。

2.4洞口袖阀管施工正在进行，已钻孔完毕，并开始着手注浆。

2.5管线加固的旋喷桩施工尚未进行，正在准备施工。

2.6受地表加固及始发井圈梁施工影响，矿山法隧道施工尚未进行。

第三章施工总体安排及施工方案

施工原则：

重地上，管超前，严注浆，短开挖，强支护，快封闭，紧衬砌，勤量测，速反馈。

该段隧道施工，把地表工程措施放在第一位。

即进洞前保质保量完成B断面地表措施工程。

施工时，结合现场实际情况将本段分为以下几个片区。

3.隧道进洞方法

拟采用套拱法进洞。

3.1.1.套拱设计

本隧道拟采用套拱法进洞，以确保进口段隧道施工安全。

套拱设计如图3-1所示

图3-1隧道进洞套拱设计图

3.1.2.拱部进洞

洞口段路堑开挖完成（拱部）进洞面后,安装两榀格栅,格栅宽30cm,格栅间距1m，格栅底部设卧木及锁脚锚杆，两榀格栅用φ22钢筋拉接固定，拉接筋环向间距1m。

架立格栅后立模网喷射C20砼,形成拱部棚状洞口。

在此棚状洞口支护下按照CD法进洞施工。

3.1.3.下部进洞

下部洞外路堑开挖根据CD法施工进程适时进行，开挖至下部套拱部位后，施做套拱砼基础，架立下部套拱格栅与上述拱部格栅螺栓连接，再立模网喷砼。

形成下部棚状支护结构，再按照CD法施工。

各级围岩地段隧道施工程序及开挖支护

3.1.4.Ⅴ级围岩地段（CD法）施工程序及开挖支护

3.1.5.围岩地段（CD法）施工程序

Ⅴ级围岩地段采用CD法施工，根据CD法施工的特点，按横断面图来说开挖支护分六步，仰拱浇筑分两步，仰拱回填一步，整体式衬砌一步。

开挖前的超前支护穿插其间，Ⅴ级围岩隧道段施工工序如表3.3.-06所示

3.1.6.地段（台阶法）开挖支护作业循环见表3.3.-07Ⅴ级围岩地段开挖支护作业循环表

3.1.7.地段（台阶法）开挖支护月进度估算每循环进尺0.8m，每天完成1.33个循环，每天进尺1.1m,每月进尺33m，实际按每月30m安排施工进度。

3.1.8.级围岩地段（台阶法）施工程序及开挖支护作业

3.1.9.岩地段（台阶法）施工程序

Ⅳ级围岩地段采用短台阶法施工，见表3-1所示。

Ⅳ级围岩地段（台阶法）开挖支护作业循环

表3-1Ⅴ级围岩地段施工程序表

（一）

施工步骤

图示

施工工序说明

第

一

步

利用上一循环架

立的钢架施作隧道侧

壁超前支护及导坑侧

壁22水平锚杆超前支护；

弱爆破开挖①；

施做①部导坑周边的

初期支护和临时支护，即初喷4cm厚混凝土，架立格栅钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆。

钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

第

二

步

弱爆破开挖②部；导坑周边部分初喷4cm厚混凝土。

接长H型钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆。

钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

表3-2Ⅴ级围岩地段施工程序表

（二）

施工步骤

图示

施工工序说明

第

三

步

在滞后于②部一段距离后，弱爆破③部。

安装Ⅳ部分钢架，接长I18临时钢架。

隧道周边部分喷混凝土至设计厚度。

第

四

步

灌筑Ⅳ部边墙基础与部分仰拱及隧底填充（仰拱及隧底填充分次施作）。

第

五

步

开挖⑤部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同第一步。

表3-3Ⅴ级围岩地段施工程序表（三）

施工步骤

图示

施工工序说明

第六步

开挖⑥部并施作

导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同第二步。

第七步

在滞后于第六步

一段距离后，弱爆破开挖⑦部。

安装Ⅷ部分钢架，隧道底周边部分喷混凝土至设计厚度。

表3-4Ⅴ级围岩地段施工程序表（四）

施工步骤

图示

施工工序说明

第

八

步

拆除I18临时钢架，灌筑Ⅷ部边墙基础及部分仰拱及填充（仰拱及隧底填充分次施作）。

第

九

步

根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后利用衬砌模板台车一次性灌长Ⅸ部衬砌（拱墙衬砌一次施作）。

表3-5Ⅴ级围岩地段开挖支护作业循环表

序号

项目名称

时间（分）

循环进度（小时）

一

二

三

四

五

六

七

八

九

十

十一

十二

十三

十四

十五

十六

十七

十八

1

测量放样

60

2

导管注浆

120

3

开挖

240

4

初喷砼

60

5

架立格栅

120

6

锚杆

180

7

复喷砼

180

合计

1280

说明：

Ⅴ级围岩实际平均每两个作业循环施作一排超前小导管并注浆，此处仅为每循环平均打小导管注浆时间，摊入作业循环时间。

表3-6Ⅳ级围岩地段施工程序表

（一）

施工步骤

图示

施工工序说明

第

一

步

先施作超前锚杆，超前锚杆纵向间距为2.0m,环向间距30cm。

钻爆法开挖上台阶Ⅰ，架立上台阶HW150钢架，并与上一作业循环已架立的钢架联结，再网喷聚丙烯纤维砼。

第

二

步

与下台阶拉开一定的距离（不超过5m）钻爆法开挖下台阶②。

架立格

栅并与上台阶已架好的格栅用螺栓连接。

表3-7Ⅳ级围岩地段施工程序表

（二）

序号

项目名称

时间（min）

循环进度（小时）

1

超前锚杆

120

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

2

测量布孔

60

3

台车就位

60

4

钻孔

300

5

装药起爆

60

6

通风排烟

30

7

找顶

30

8

出碴

180

合计

840

说明：

Ⅳ级围岩实际平均每两个作业循环施作一排超前锚杆，此处仅为每循环平均打锚杆时间，摊入作业循环时间。

3.2.1.Ⅳ级围岩地段（台阶法）施工月进尺估算

每个作业循环时间为14小时，每天计完成1.7个循环，折合月进度为51米，实际进尺按50m计。

3.2.2.Ⅲ级围岩地段（台阶法）施工程序及开挖支护作业循环

3.2.3.Ⅲ级围岩地段（台阶法）施工程序

Ⅲ级围岩地段采用台阶法施工，施工工序见表3.3.-10。

表3-8Ⅲ级围岩地段施工程序表

（一）

施工步骤

图示

施工工序说明

第一步

第二步

表3-9Ⅲ级围岩地段施工程序表

（二）

施工步骤

图示

施工工序说明

第三步

施作仰拱衬砌及隧底填充（仰拱及隧底填充分次施作）③

第四步

根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后利用整体式模板台车浇筑拱墙砼。

表3-10Ⅲ级围岩地段（台阶法）开挖支护作业循环表

序号

项目名称

时间（min）

循环进度（小时）

1

测量布孔

60

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

2

台车就位

60

3

钻孔

450

4

装药起爆

120

5

通风排烟

30

6

打顶

30

7

出碴

270

合计

1180

3.2.水帷幕施工

止水帷幕施工已完毕，有其专项施工方案，在此不详述。

3.2.1根据水位观测及管棚施工时的涌水量，目前止水帷幕渗水量比较大，原因如下：

（1）施工场地内地下树根较多，树根深度多在3～6m，摆（旋）喷高压水无法穿透树根，使一部份摆喷的喷射半径受到影响，造成桩与桩之间的连接效果不好；

（2）地下管线较多，管径较大，B断面隧道有三个位置的摆（定）喷孔距大于1.6m达到2m，喷射距离过大影响止水墙的质量；

（3）在与连续墙交接部位，在连续墙背后易形成集水通道，在摆喷桩施工时，亦出现漏浆和喷射过程中冒浆中断的现象，导致摆喷墙在施工时与混凝土墙的交接效果不好，所以该部位是个薄弱点。

3.2.2止水帷幕补强措施：

（1）树根的分布规律难以把握，现设在摆喷墙轴线两桩心中部，用旋喷桩补强，桩深23m（见图3-2）；

图3-2止水帷幕

（2）地下管线底部用骑缝式斜孔压密注浆补强；

（3）摆喷与连续墙的搭接部位在两侧分设两个压密注浆孔，孔深23m。

3.3.B断面端头加固袖阀管施工

袖阀管施工有专项方案，在此仅做简述。

袖阀管施工第一排从连续墙0.4m开始施作，每排间距1.0m，孔深8.5～19.5m，呈梅花形布置。

现袖阀管施工队袖阀管安装已施工完毕，并开始注浆。

预计7月24日前将完成B断面端头加固袖阀管施工项目。

其施工工艺流程见图3-2。

图3-3袖阀管注浆施工工艺流程图

3.3.1钻孔，根据各组注浆参数表要求，各孔钻进深度8.5～19.5m不等，用泥浆护壁，一次钻孔到底，提出钻具。

3.3.2当砂层较厚，孔内塌孔时，用Ф91套管护孔到底，待孔内注入套壳料，下入注浆外管后，才将Ф91套管提出孔外。

用PW-120泥浆泵，向孔内注入套壳料，注满为止。

套壳料配方:

水泥:

黏土:

水=1:

1.5: