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云南青山岭公路隧道施工组织设计

一、主要工程项目施工方案、施工方法

根据对设计文件的理解和实地现场考察，结合我局多年隧道施工的经验，以及对云南特殊地质状况的了解，我们将采取必要的措施、方案，克服施工中可能发生的一切问题，高速、优质的完成隧道的建设。

本隧道为控制工期的工程项目，洞门施工在不干扰洞内施工的情况下安排同步进行。本合同段隧道通过的围岩有Ⅱ、Ⅲ类围岩，根据围岩类别及地质条件状况广州某工业厂房机电安装工程施工组织设计，本隧道支护型式分设为S1、S2、S3、S4、S5。各型支护参数如下表所示：

说明：喷射砼采用钢纤维砼；衬砌采用25#防水砼；其中S1、S2、S3、S4为钢筋砼。

根据本隧道地质情况和设计特点，结合我单位隧道施工技术水平和机械配备情况，以保证工程质量和安全生产为目的，按照新奥法的施工原理进行方案制订和组织施工。明洞衬砌段采用明挖法或明拱暗墙法施工；洞口浅埋段采用中隔墙法或短台阶七步平行流水作业法施工；Ⅱ类

围岩段采用环形开挖留核心土或台阶法施工；Ⅲ类围岩段采用长台阶法。

洞身开挖是隧道施工的关键工序，开挖方案主要根据围岩的情况确定，根本目的是保证施工人员和工程设施的安全，满足开挖质量要求，经济快速的完成施工任务。本隧道施工按照新奥法的原理，采用预裂光面爆破技术，锚喷初期支护，以量测数据为施工依据。开挖采用钻孔台车和风动凿岩机钻孔实施光面爆破，轮式装载机装碴，自卸车出碴，利用芬兰产NORMET914WP型砼喷射手和TK—961湿喷机进行锚喷支护。二次衬砌采用9m衬砌台车全断面进行，混凝土采用集中拌合，输送车输送，砼输送泵灌注，插入式振捣器捣实。

本隧道掘进采用双向掘进方式施工，当隧道距贯通50米左右，爆破作业时互相提前1小时通知，以免发生意外情况；当距贯通15米时，采用独头掘进方式（为方便排水本隧道拟安排进口顺坡段施工，出口反坡停止掘进，安排其它后序作业）且爆破时提前通知并在停止施工的作业面200米左右设立明显的警戒标志。

计划每个洞口平均月成洞40m左右，前一个月进行施工准备，铺设供水管路，建高位水池、拌合站、空压机房等临时设施，高压水池设于溪流处。平整施工场地，机械设备和人员进场，开挖洞外路基土石方，暴露洞口达到正式进洞条件。

隧道工程是本合同段的重点。为确保隧道按期、优质、安全的完成施工，我们抽调2个专业化隧道施工队伍并对隧道工程实行专业化作业分组，抽调经验丰富、专业性强的人员参加隧道施工，配足人员、设备。

洞内劳动力安排如下表:

青山岭隧道每一洞口劳动力安排表

施工现场、调度室、全面管理、组织

负责全队政治思想工作，后勤保障工作

配合技术主管搞好技术工作

装碴运碴、扒碴、机械排险

锚杆、喷砼、挂网、注浆

扒碴、物料倒运、洞内掘进辅助工作

洞内开挖、出碴、衬砌各工序协调

运输砼、运输车保养维修、输送泵操作

台车移位、立端头模、捣固、接泵管等

安装透水管、引排水、铺设防水板

洞外物料倒运、衬砌辅助工作

高压送风、供水、通风、管路维修

运料、砂、石、钢材、水泥等运输

设备选型、配套上把握“先进、适用、合理”的原则。详见《进场设备报验单》。

青山岭隧道计划开工日期为2002年3月1日，工期安排495工天。洞门安排在不干扰洞内施工进度的情况下施工，作业时间安排20d。S1、S2型支护即为明洞段，计划作业时间为20d,其它各类围岩作业时间安排如下：

⑴S3型支护围岩段施工

S3型支护为洞口浅埋段，采用大管棚超前支护，计划每循环进尺0.6m，每0.6m设支护钢架一榀；并根据施工情况调整加强。开挖后，立即初期支护，并及时封闭掌子面围岩，防止由于风化而发生坍塌。

为减小下半部开挖时因初期支护拱脚悬空引起的下沉，初期支护拱脚部位设双排锁脚锚杆加固，同时下半部左右两步交错开挖。

本着稳步开挖和安全施工的原则，考虑开挖下半部以及不良地质对施工可能带来的影响，平均月进尺安排30m，S3型支护围岩段作业循环时间见《S3型支护围岩段掘进作业循环时间表》。

S3型支护围岩段掘进作业循环时间表（循环进尺0.6m）

共计掘进作业循环时间：14h

S3型采用大管棚超前支护，表中作业时间为平均分摊时间。

⑵S4型支护围岩段施工

S4型支护围岩段采用小管棚超前支护，每循环计划进尺1.0m，每1.0m设钢拱架一榀，开挖后，立即初期支护，并及时封闭掌子面围岩，防止由于风化而发生坍塌。初期支护拱脚部位设双排锁脚锚杆加固，同时下半部左右两步交错开挖，考虑开挖下半部以及不良地质对施工可能带来的影响，S4型支护围岩段月计划安排40m。S4型支护围岩段作业循环时间见《S4型支护围岩段掘进作业循环时间表》。

S4型支护围岩段掘进作业循环时间表（循环进尺1.0m）

共计掘进作业循环时间：14h

⑶S5型支护围岩段施工

S5型支护围岩段采用正台阶光面控制爆破开挖与支护，全断面衬砌施工。上半断面超前40～60m，作为上半断面钻孔喷锚工作平台，每循环进尺1.5m。上半断面采用钻孔台车钻孔，下断面采用气腿式风钻钻孔。上半断面采用装载机出碴，下断面采用挖掘机装碴，自卸汽车运输。洞身开挖后，立即施作锚喷初期支护，及时封闭围岩。

S5型支护围岩段月进尺安排50m，作业循环时间见《S5型支护围岩段掘进作业循环时间表》。

S5型支护围岩段掘进作业循环时间表（循环进尺1.5m）

共计作业循环时间：16h

⑷衬砌及后序工程作业时间安排

仰拱施工随开挖及时进行，衬砌作业时间根据施工现场确定，除个别地段外以上工序均安排平行作业。其它后序工作均安排平行作业。

工程总体时间安排详见《青山岭隧道施工进度计划网络图》。

本隧道属长隧道，测量工作关键。开工前，首先复测设计中线，并在山顶布设导线网联系进出洞口方向，达到设计精度，进出口高程进行复测闭合，采用统一高程。施工中在洞内布设导线，建立中线与导线互控网络，经常将洞内点引出洞外与导线网联系，进行检测复核。贯通后进行洞内与洞外控制点闭合测量。确保隧道中线精度符合要求。

隧道洞口土石方开挖前，先清除边仰坡上的浮土、危石，做好边仰坡的施工排水设施，以防地表水冲刷而造成边仰坡失稳。

与暗洞交接处7m范围开挖至隧道上断面标高，作为隧道进洞施工平台。明洞段采用拱部明挖，内边墙暗挖方法（边墙垂直开挖），并对内边墙喷砼防护。明洞开挖完成后，在明、暗洞交界处开挖线外侧约22cm，按间距40cm施作ф140钢管用作超前支护兼导向，洞外预留4m的长度，用I22工字钢顶住钢管头，然后施作长约4m、60cm厚的25#砼套拱，并将洞外预留钢管I22工字钢打入砼中，最后施作明洞衬砌。

明洞开挖完成后，就地绑扎明洞钢筋全断面浇筑明洞砼。明洞内模采用拼装式衬砌台车，拱部外模采用钢拱架和组合式钢模板。由砼输送泵泵送砼入模，插入式振捣器振捣。

当明洞衬砌砼强度达到设计强度的70%时，按图纸要求做好拱背的防排水设施，然后进行回填。拱部回填土分层捣实，每层厚度不宜大于30cm，两侧回填的土面高差不得大于50cm，回填至拱顶齐平后，立即满铺，分层向上填筑至设计标高，并做好洞顶粘土隔水层及截排水设施。

进洞施工前根据设计先采用Φ140超前管棚注浆加固。进洞时，采用钢支撑紧贴开挖面，形成假拟洞口并将管棚与钢支撑焊接打入明洞砼套拱中。开挖顺序如下所示：

b、架设进洞型钢拱架，打入超前钢管并注浆：

注：1、超前管棚；2、型钢拱型支架

c、施作套拱衬砌形成假拟洞口，施作明洞衬砌，上半部开挖。

洞身开挖将根据围岩情况采用不同的施工方法，S3型支护段采用中隔墙法或短台阶七步平行流水作业法施工；S4型支护段采用环形开挖留核心土或台阶法施工；S5型支护段采用长台阶法施工。

根据围岩地质超前预报以及对掌子面围岩观察分析，首先进行必要的超前支护，然后即可进行中隔墙法施工，其施工顺序为：先开挖左侧洞室，做好初期支护，再开挖右侧洞室做好初期支护，形成整体主要承载结构，再施作防排水措施和浇筑仰拱及回填，拆除中隔墙铺设防水层，整体式浇筑二次衬砌。其施工工艺流程图如下所示

根据围岩情况，采用以小松挖掘机开挖为主，辅以人力风镐对轮廓线进行整修的施工方案，当遇上大块骨石时，采用预裂控制爆破技术进行松动清除。施工中，先行导坑的距离将视地质条件（围岩情况、涌水情况）而定，一般在7～10m左右，当围岩基础承载力较低，侧压力较大时，可调整到3～5m左右。以便尽早闭合成环形成整体受力。

施工中严格控制各开挖分部循环进尺，开挖和支护工序必须衔接紧密，以减少围岩变形。

除①部外，其余各部的开挖必须在邻近作业面的初期支护达到一

拆除中壁时，脚手架一定要牢固，施工人员通过拆除点时要注意联系。

加强对围岩和支护的动态监测，根据量测数据及时判断围岩和支护的稳定情况，如有异常及时处理。

充分利用①部围岩变化情况，分析、预报前方地质情况。

（2）短台阶七步流水施工法：

短台阶七步平行流水作业法是采用2～3层短台阶，分步平行开挖，分步施作拱墙初期支护，砼仰拱超前施作及时闭合构成稳固的初期支护体系，保护围岩的天然承载力，有效抑制围岩变形。上半断面环形部分采用人工风镐开挖，其余各部采用小松挖掘机开挖、装碴。如遇有骨石则采用密打眼，少装药，进行松动控制爆破后开挖。其施工工艺及施工顺序如下页图所示。

（3）环形留核心土开挖法：

环形留核心土法即对开挖断面按起拱线的位置分成二个台阶，上台阶在开挖时预留断面核心土，沿环形用人工风镐开挖，遇有骨石时采用松动爆破清除。其施工工艺如下图所示：

施工工艺流程如下图所示：

3）超前地质探测和预报

在施工过程中，为了提前了解拟开挖岩体的特性以供监理工程师及时作出是否需要修改设计的正确判断，并研究拟采用的开挖方法、支护类型等，我方按规定的时间钻探测孔或采用TSP202地质超前预报仪进行预测。从技术管理上配备专职地质工程师进行地质预测、分析，及时提出预报资料，做好施工应急措施，保证施工顺利进行。

本隧道施工超前地质预报包括以下九项内容。

地势条件变化对施工影响程度预报；

可能出现塌方、滑动影响预报。

隧道穿越不稳定岩层较大断层预报；

软岩出现内鼓、片劈掉块地段预报；

岩体突然开裂或原裂隙逐渐增宽等危害性预报

炮孔直径d(mm)

线装药量Δ1Kg/m

G、位移变形加快影响围岩稳定预报；

H、浅埋段下沉裂缝对隧道稳定预报；

I、洞口滑坡、坠石及时预报。

根据本隧道工程地质条件，结合我公司以往隧道施工中，在地质预报和探测方面积累的经验，初步确定本隧道采用以下方法进行超前地质探测和预报。

采用仪器探测进行地质预报；

根据开挖工作面用前推法预测；

根据超前管棚、小导管预测；

用相似比拟法对隧道涌水量预测；

根据超前炮眼钻孔对涌水量预测。

围岩的变形破坏、失稳坍方，是从量变到质变的过程，在量变的过程中，必然会在围岩的工程地质和水文地质特征及岩石力学上反应出一些征兆。因此，根据这些征兆来预测围岩的稳定性，进行地质预报，从而保证施工的安全，防治隧道坍方。围岩的变形破坏、失稳坍方，有以下一些征兆。

遇特殊和不良地质条件，如断层及其破碎带、滑动层、溶洞、陷穴、古河槽、堆积体、流沙、淤泥、地下水、松散地层等稳定性差的围岩。

水文地质条件的变化，如干燥的围岩突然出水、地下水突然增多、涌水量增大、水质由清变浊（地下水将断层泥带走）等都是即将发生坍方的前兆。

开挖面上有可能不稳定块体出露，尤其是小断（夹）层或其它软弱结构面和围岩的节理裂缝构造可能不稳定块体的出露处，往往是局部围岩坍方的部位；

拱顶不断掉下小石块，甚至较大的石块相继掉落，预示着围岩即将发生坍方；

岩石裂缝旁出现岩粉或洞内无故发现有岩粉飞扬时，也说明可能即将发生坍方；

围岩发生裂缝，并逐步扩大，很可能要发生坍方；

支护受力（敲击发声清脆有力，拱架接头挤偏或压劈等）变形甚至发出声响时，说明围岩压力增大，有坍塌的可能；

喷射砼出现大量的明显裂纹，亦说明围岩压力增大，有可能出现失稳坍方；

围岩或隧道支护，拱脚附近的水平收敛率大于0.2mm/d，或拱顶下沉量大于0.1mm/d，并继续增大时，说明围岩仍在发生变形，处于不稳定的状态。

在长大隧道施工中，为了保证施工安全、稳定、快速地进行，在软弱围岩，断层破碎带，岩堆等不良地质地段，进行超前支护。根据我单位多年的施工经验，对重点工程编制施工作业指导书，收到了良好的效果。施工中，可根据具体情况适当调整。

在断层破碎带及富水地层中，采用大管棚预注浆超前支护，从而使开挖部位形成棚幕和一层壳体，大大增加了施工的安全性能。大管棚采用管棚钻机进行施工。在楚大高速公路九顶山隧道、大保高速公路大箐隧道的施工中，我们利用钻孔台车进行管棚施工，取得了良好的效果。

大管棚采用Φ108热轧无缝钢管加工制成，管身钻孔，孔眼直径6～8mm，间距50cm，按梅花形交错布孔以加大浆液渗透能力，管头加工成锥形以便于送入，为确保接头质量，以长15cm的丝扣连接。或在端头连接处采用一根以1.0m的Φ100钢管,伸入Φ108钢管中40cm，在端部用电焊将管之间缝隙焊满，剩余60cm用作送入前一根钢管的尾部，并用电焊焊满，起连接和导向作用。为防止浆液倒流，每根管棚尾部均焊

有止浆板，止浆板采用2cm厚钢板制作，中间钻有Φ20带螺纹的眼，以备注浆时用。钢管大样如图所示：

管棚连接采用长1m的φ100钢管插入焊接连接。

二、管棚钻机施作大管棚

1、测量放样出隧道设计轮廓线并按40cm间距标出管棚的位置。

2、管棚钻机移动、定位。

3、在标出的管棚位置上使用顶驱液动锤按设计角度3°～5°(洞口

1°～2°)把套管与钻杆同时同步冲击回转钻入岩土层内至设计度。

套管与钻具同时跟进，产生护孔功能，避免内钻杆在提出孔后产生塌孔

或涌水事故，提供临时护孔，方便往孔内插管注浆。

4、钻孔完结后，先把套管内孔注水清洗洁净后，才把钻杆取出。

套管仍保留在孔内供护孔作用。钻杆取出采用钻架配置的两度液动夹

头，进行夹紧及卸拧钻具丝扣，避免使用手动扳手操作，增大了安系

5、把按设计要求加工好的钢花管插入套管内，接头采用15cm长的

厚壁管箍，上满丝扣。并把钢管轻轻打入岩土地内，以固定钢管不易滑出孔口。

6、钢管插进完毕后，取出套管，钻进其它孔眼。套管取出时，冒落的岩土会于孔内压紧钢管。钢管口与孔口周壁用水泥密封。

7、接上水泥浆液管，用高压把水泥浆压注入钢管，水泥浆液通过钢管的孔眼注入孔壁的缝隙内，固结附近岩土层。

确保渗浆孔的直径和数量，以保证渗浆效果；

钻孔要求精度高，终孔位置准，各开孔的孔眼与终孔的孔眼均落在同一周界面上。避免较大的偏差与变形。

管棚仰角按设计要求为3°～5°(洞口1°～2°)；

管棚间距40cm，断面管棚数量34根；

确保钻孔的同轴度，以避免管棚送入时受卡；

钢管连接处不能在同一截面上，以免产生受力薄弱面。

确保两节钢管之间的连接；

每排管棚纵向两组搭接长度大于2.0m。

大管棚预注浆作业指导书

管棚安装完毕后，即进入注水泥浆，利用浆液的渗透作用，将周围岩体预先加固及堵住围岩裂隙水，既能起到超前预支护的作用，同时又加强了管棚的强度和刚度。注浆时要控制如下几点：

合适的浆液配比既能提高浆液的扩散加固范围又能控制浆液的胶凝时间，在施工过程中配比要控制在如下范围内:水灰比为0.5：1～1：1。

每根管的注浆结束与否，不是以时间来判断，而是以注浆压力来控

制，当注浆压力持续升高，接近或达到注浆预定压力时，该管注浆才可结束。注浆初压0.5～1.0Mpa，终压2～2.5Mpa。注浆结束后用10号水泥砂浆充填管棚钢管，增强钢管的强度和刚度。

当管棚安装完毕后，用小木楔在钢管与围岩壁楔紧，再用防水胶泥（锚固剂）将空隙封闭住。止浆板与注浆泵之间用管接器相连。管接器由Φ20闸阀和长10cm的Φ20的镀锌管制作，镀锌管两边加工成丝扣。大样见图：

注浆时一般总是先注无水孔，后注有水孔。在无水地段可从拱脚起顺序注浆。注浆速度根据注浆孔出水量大小而定，一般从快到慢。注浆结束时将闸阀关闭，卸下进浆管，进入下一循环。

时刻注意观察注浆管周围防水胶泥变化情况，防止浆液压力增加时将其冲裂。

管接器必须待浆液凝固后才能卸下，清洗后循环使用。

超前小导管注浆作业指导书

（1）、喷射砼封闭开挖轮廓面和掌子面：

（2）、钻孔并安设小导管。钻孔直径大于钢管直径20mm以上，超前小导管按环向间距40cm，每排布置34根，辅射角为5°～7°，纵向留1.46m的搭接，导管用直径42mm，壁厚4mm的钢管制作，每根长5.5m，钢管前端加工成锥形，尾部焊接加劲箍，钢管围壁钻四排φ6mm压浆孔。

（3）、注浆。注浆采用水泥浆；其浆液的水灰比为0.5:1～1:1，水泥标号为425。注浆压力为0.6～1Mpa,为防压裂工作面，同时还需控制注入量,当每根导管的注浆达到设计量时即可停止。当孔口压力达到规定但注入量不足时也应停止。

（4）、检查注浆效果。注浆结束后，必须钻孔检查注浆效果，如未达到要求时补孔注浆。

（5）、超前小导管全部焊接于型钢支撑上。

①装碴作业按秩序进行，禁止抢装抢运。

②车辆装载禁止超限以减少运输过程中的石碴坠落，保持良好的施

③车辆在同方向行驶时，两辆车的间距不得小于15m。

④车辆行驶过程中应派专人指挥，保证施工安全。

⑤卸碴外线路应设置大于1%的上坡道。卸碴码头应搭设牢固Q／GDW 1877-2013 电网行波测距装置运行规程.pdf，并设有挂钩、栏杆、车挡装置，注意防止溜车。

6）、锚喷一次支护施工方法

本隧道设计一次支护为YF1506径向锚杆，25号喷射钢纤维砼。

为保证施工人员和隧道结构物的安全，必须加强临时支护，及时喷射砼封闭开挖面，尤其是在基岩裂隙水较多处，更应及早施作锚喷砼支护，防止水对围岩的软化作用，充分发挥围岩的自承能力。

为保证喷射砼的质量，减少粉尘和回弹量，拟采用湿喷法，即首先将骨料预加水，浸润成潮湿状，再加水泥和水拌合机拌合。喷射前，将受喷面的粉尘和杂物用水或风清理干净。粗骨料选用质地坚硬的豆粒石，最大粒径不大于15mm，要求级配良好。细骨料选用坚硬耐久的粗砂，细度模数不小于2.5，外加剂选用专用粘稠剂，掺量根据试验结果给出。使初凝时间不大于5分钟，终凝不大于10分钟。喷射砼施工时，使喷层表面平整光滑，喷头与受喷面基本垂直，距离保持0.6～0.8m左右，并呈螺旋状自下而上施喷。每次喷射宽度控制在1米左右，喷射完成2小时后，对其表面喷水养护，使其表面保持湿润。

（1）、钢架在洞外按设计采用液压千斤顶加工成型，加工后要试样，允许误差为：沿隧道周边轮廓偏差为±3cm，平面（翘曲）偏差为±2cm，各单元由I字钢，连接钢板焊接成型JGJ312-2013 医疗建筑电气设计规范.pdf，焊缝处的厚度hf=5mm（腹板），hf=9mm（翼缘）单元间以螺栓连接。连接钢板用橡胶垫垫紧。