金洞隧道标段施工组织设计.pdf
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1、金洞隧道标段施组渝怀铁路二十一标段金洞隧道实施性施工组织设计一、编制依据和原则(一)编制依据1.新建铁路重庆至怀化线第二十一标段(金洞隧道标段)有关设计 文件。2.铁道部颁发铁路隧道、桥涵、路基工程施工规范及验收标准。3.GB/T190021994 idt IS09002:1994,本局质量保证手册、程 序文件和相关的支持性文件。4.与铁道部工程管理中心签约的施工合同和有关承诺。5.中铁十六局新建渝怀铁路工程项目质量计划。6.根据设计工程量,现场踏斟资料及我局的施工能力和投入该工程的 施工队伍、施工设备。(二)编制原则1.根据总体工期安排,科学合理地安排施工,确保施工所需的资源配 制。实行机械
2、化、专业化作业。2.根据施工现场实际情况,合理布珞施工场地及临时设施,做好环境 保护。3.应用网络技术实施各项目或工序的交叉与平行施工作业。二、编制范围重庆至怀化线第二十一标段金洞隧道标段起止里程为DK335+785 DK344+893,全长9108米。隧道设计辅助导坑有:平行导坑3602米;横洞 55米;在DK343+000线路左侧设主斜井245.42米;副斜井228.58米。三、施工管理机构的组成四、工程概况及主要工程数量(一)工程概况1.概述本标段以金洞隧道为主,隧道起止里程DK335+785DK344+893,全 长9108m。隧道两端位于R=1200m的曲线上,曲线进洞长度进口端为
3、652.6m,出口端为616.96m,中间夹直线长度7800m;隧道纵坡接近紧坡,依次为 10%。(815m)、lO.9%o(745Om)4.9%o(45Om)、-O.3%o(39Om);设计预留二线隧道条件;出口 150m“燕尾”式隧道,双线一次建成。2.地形、地貌与气候本区系武陵山脉北西缘之山地,地貌形态为垄脊状低中山区,具有较 强烈的侵蚀、剥蚀构造地貌特征。地形最高点1606.5m,隧道最高点土峰 洞高程为1558.4mo以大岩口一土峰洞一笋子坳一线(五福岭)构成地表分水 岭,分水岭东侧为悬崖绝壁,绝壁以东为相对平缓的近东西向的梳状窄谷 地形。分水岭西侧多为顺向坡,局部地段形成与分水岭大
4、致平行的浑圆形 山包和溶蚀洼地。最低标高阿蓬江高程约400m。地形相对高程1200m。本区属乌江水系,阿蓬江在隧道进口西侧由北向南流过,河水流量14.62345m/s。分水岭以东沟谷中均有溪流,汇入细沙河的支流中,在两 河口处阿蓬江与细沙河汇合,最终流入乌江。区内属亚热带温暖潮湿型气 侯,具有春雨、夏旱、秋绵、冬干的特点。多年平均气温17.6C,最高温度44.1,最低温度-8.4。测区多年平均降雨量1210.2mm,降雨集中在5 9月,降雨量为200.7mm o3.工程地质概况(1)地层岩性隧道穿越地层主要有三迭系、二迭系、泥盆系和志留系,岩性主要为 碳酸盐岩和碎屑岩类,地表分布各占一半。进口
5、段为二迭系、三迭系地层,岩性以中厚层状灰岩、白云岩为主,夹有泥岩、铝土质粘土岩和两层薄煤,本段为W级软石V级次坚石,长度为2865米,占隧道全长的31.50%。其余泥盆系、志留系地层主要由泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩组成,局部为 含泥质灰岩和砂岩,本段主要为W级软石,长度为6240米,占全隧道长的 68.50%o(2)地质构造工程区隶属新华夏系构造体系,主体构造线呈NNE向展布。金洞隧道 位于濯河坝向斜与咸丰背斜之间,斜穿濯河坝向斜东翼,可视为单斜岩层。隧道轴线与岩层走向交角4560。鹰家坝断层以西至进口段岩。3层产状N715E/5965NW,鹰家坝断层至分水岭岩层产状N20E/14 26NWo隧
6、道共穿过四条断层。鹰家坝断层是其中规模最大的断层,由F1、F2和F3三条近于平行的逆断层呈叠瓦式组成,造成二迭系灰岩及含煤地 层的多次重复。断层产状N10E/6570NW,地表总宽度近500m。三条断 层破碎带宽度依次为30m、40m 20m0据钻孔揭露,断层角砾岩由方解 石脉填充,胶结良好,还发育一些小规模断层。隧道穿过鹰家坝断层的位 珞为DK337+695DK338+260,受影响地段长度为565m。F4为马喇湖正断 层的分支断层,产状N45E/6070NW,断层规模不大,破碎带宽度10 20m,在DK343+235+260与隧道近正交。此外,隧道还要穿过三条节理 密集带,在DK336+6
7、50+750可能遇到溶洞。工程区构造节理主要有NNE、NE、NW三组。(3)地应力、地温据钻孔地应力测试,孔内最大主应力为9.9429.71Mpa,最大水平主应 力方向为N1435W,与隧道夹角为23,对隧道稳定有利。根据钻孔地温测试,孔深815m处地温19.5,推算在隧道埋深1000m 时最高地温约为22.5。本隧道属地温正常区。(4)隧道围岩分级依据铁路隧道围岩分级规定,本隧道围岩分为H、III、W、V四个级别。II、III级围岩长度为6495m,占全隧道的71.33%。IV、V级围岩长度为 2610m,占全隧道的28.67%。围岩划分是考虑了较差向较好围岩延伸5 10m o4.水文地质概
8、况五福岭为测区地表分水岭。地下水以五福岭为界划分为东西两个水文 地质单元。分水岭以东至出口为基岩裂隙水,岩性主要为碎屑岩类,地下 水不丰富,为相对贫水段。分水岭以西至进口段为岩溶裂隙水,为富水段。进口段岩性以灰岩、白云岩为主,大气降水通过溶蚀洼地、落水洞、漏斗 等补给地下水,由于泥岩和鹰家坝断层的阻水作用,隧道在穿过可溶岩与 非可溶岩接触带、泥岩、溶洞、断层上下盘部位时都有可。能产生突水。隧道平均总涌水量为40000m/d,雨季涌水量79000m/d,大部分集中在进口灰岩段,即DK335+785DK338+650段,该段平均涌水 量34500m/d,雨季涌水量68400m/d。坑道涌水量随降雨
9、情况而变化,动态极不稳定。预测本隧道突水部位如下:隧道可能突水部位3333地下水类型:隧道出口石灰岩段为HC03-Ca型,碎屑岩段为HC03-Ca-(Na+K)型,PH值为7.17.8,地下水对碎无侵蚀性,水质优,适 宜生活和工程用水。5.主要地质问题(1)岩溶和岩溶水DK335+785DK338+650,隧道穿过可溶岩地层,岩溶和岩溶水发育,在DK336+650DK336+750可能揭露溶洞。(2)瓦斯与煤系地层隧道在 DK337+480+52CXP2W)含煤地层,在 DK338+600+65O(P11)含煤地层,两煤层有煤尘爆炸危险性,应按瓦斯隧道施工。(3)岩爆与软岩变形隧道在 DK33
10、7+310DK337+695 和 DK338+260DK338+650 两段硬岩埋深超过500m,有产生弱岩爆的可能。隧道DK338+650DK340+600间,埋深在610m以上,围岩为软石,施工中易产生大变形。(4)垮帮和坍顶DK344+270DK344+890,受马喇湖断层影响较重,地层产状平缓,隧道施工时,软石易于垮帮和坍顶。6.交通运输状况本区段交通条件较好,隧道进口端、陆家坝1、2大桥位于319国道 旁边,只需修筑5公里便道即可至施工现场;出口端,既有黔江至金洞乡 的乡村公路,可资利用。接乡村公路各修筑2公里施工便道便可到达斜井 和隧道出口工地。7.水、电、地材资源利用情况本区段地
11、下水丰富,进口临近阿蓬江,出口也有小河沟,水质较好,可供生活用水和工程用水。本地区电力资源充足,高压电三月二十日建设单位可供应到现场。在 隧道进、出口及斜井洞口设变电站,并自备发电设备,满足施工生产的需 要。施工所需主要钢材、水泥由建设单位物资部门供应,其他主材竟标订 购。当地石料丰富,砂缺乏,可自制砂以保证施工需要。(二)主要工程数量1、开挖、洞口次坚石:1629m、洞口软石:1586m、洞内(HV级)围岩:541740m2、支护C20喷射混凝土:24248m3、模筑衬砌C20 混7疑土:93936mCIOC15 混凝土:21320m4、浆砌片石:33095m 3333333#五、总体施工方
12、案隧道设计贯通里程DK340+220;进口端DK335+785DK340+220,长度 4435m,平导3602m,横洞55m,由二工区担负施工。长隧短打,平导至正洞 开设8个横通道。为减少干扰,加快出硝和进料的速度,横洞进口至第一横 通道1000m段改设双车道。出口端 DK340+220DK344+893,长度 4673m。主斜井 245.42m、副斜 井228.58m由四工区担负施工。主斜井至进口(DK340+220DK343+000)2780m为一个施工区段(全隧道施工控制工期的区段);主斜井至出口(DK343+000-DK343+600)600m 为一个施工区段;出口段(DK343+6
13、00 DK344+893)1293m为一个施工区段。采用钻爆开挖;有轨运输;简易衬砌台架立模衬砌,碎集中拌和,泵送灌 注混凝土;轴流式通风机通风;进口端有侧沟自流排水,出口端抽水机及管路 将水排出洞外。六、各工序的施工方法(一)洞口工程施工方法隧道施工,洞口工程是施工的关键,为确保施工安全,顺利进洞,洞口施 工应慎之又慎。施工步骤:1.开挖天沟,搞好洞外排水;2.清理仰坡的杂草浮土;3.布路锚杆、挂网、喷射混凝土支护加固仰坡;4.先上弧导开挖,开挖到起拱线1.0m的标高,随挖随喷,封闭开挖面;5.隧道进口要设10m钢格栅,设环向和超前锚杆、挂网、喷碎支护;6.隧道出口石质较差,在洞口设格栅支撑
14、,做40cm厚碎套拱,顶住仰坡。仰坡设锚杆、挂网、喷射碎与套拱联成一个整体。(二)洞身工程施工方法1.平行导坑(含横洞)金洞隧道能否按期完成任务,平行导坑的施工起着重要的作用。平行导坑先行,可开通横通道,增加工作面,长隧短打;可提前探明地 质情况,有利于通风排烟和施工排水。为了加快平导的施工进度,减少相 互干扰,满足出砧和进料的需要。横洞口至第一个横通道约500段变更为 双车道断面施工,断面尺寸5.1X3.8m。2.副斜井原设计副斜井进洞位谿石质破碎不宜做洞口位谿,经设计单位同意平 移10m,在石质较完整的地方进洞,有利于施工安全。为了加快施工进度,副斜井同样采用主斜井的开挖断面。3.开挖根据
15、围岩级别的不同,采用不同的施工方法。在施工过程中,认真研究 工程地质情况,合理地选择施工方法。II、III级围岩地段采用全断面开挖,设计光面爆破,优选爆破参数。IV、V级围岩地段采用正台阶法工施工。自 制作业台架,手持风枪钻眼,塑料导爆管、毫秒雷管非电起爆。瓦斯地段根 据煤炭工业部制定的有关规定执行。(1)光面爆破、预裂爆破参数表光面爆破参数预裂爆破参数预留光面层光面爆破参数II、III级,1V、V级围岩的炮眼布置详见附图。(2)循环作业设计隧道开挖循环时间主要从围岩类别、支护方式、隧道掘进深度、出硝 运输等综合因素考虑。本隧道施工开挖循环时间计划安排如下:n、III级 围岩一般地段全断面开挖
16、每天安排两个循环,VI、v级及n、in级高地应 力围岩地段采用正台阶开挖,上台阶开挖和下台阶开挖分别安排两个循环o 由进口施工的正洞,掘进深度2000m以内,每个工作面安排两个循环,掘 进深度超过2000m,其循环时间安排18个小时。由平导经横通道掘进的 正洞,全断面开挖每个工作面安排一个循环,正台阶开挖安排上、下台阶各 一个循环。II、III级围岩一般地段采用自制多功能台架开挖,设计循环进尺3.0m,VI、V级及n、III级高地应力地段正台阶开挖,设计循环进尺2.5m。平导 采用全断面开挖,II、III级设计循环进尺2.5m,VI级2.0m,V级1.5m,每8个小时一个循环。每个月有效施工时
17、间按25天计,在瓦斯与煤系地层、岩溶突水、断 层、岩爆与软岩变形等地段,预留部分施工时间用于处理不可预见因素,确保施工工期。具体详见隧道正洞台阶法开挖循环作业图、人工正洞全断面开挖 循环作业图、钻孔台架正洞全断面开挖循环作业图。4.洞内装硝运输采用有轨运输。铺设43kg/m钢轨;轨距900mm,采用木枕,间距70cm。15T电瓶车牵引,配14m梭式矿车运输;斜井采用提升机配矿斗车运输;平导采用立爪式扒楂机装硝,正洞采用挖装机装楂。轨道的铺设与养护由专业轨道组负责施工。5.衬砌根据施工总体安排,2001年67月份展开衬砌施工,从正洞洞口开 始,采用简易衬砌台架配小型钢模板(0.3X1.2m)进行
18、衬砌,进、出口及斜 井洞外各设自动计量拌合站一座(两台25m/h拌合机),混凝土的运输采 用GHS30-l/3m轨行式输送灌车,电瓶车牵引。混凝土采用60型性输送泵 泵送或卷扬提升入模。正洞衬砌施工工序为:测量放样仰拱及铺底施工台架就位边、拱碎 浇筑拆模养护。(1)测量放样二次衬砌施工前,先进行隧道中心线和高程测量,检查开挖断面,放 线定位。为保证衬砌不侵限,按要求预留误差量和沉落量。(起拱线提高 7.5cm,宽度加宽15cm)(2)铺底施工铺底碎施工时,必须把隧道底部的虚硝、杂物、淤泥等清除干净,排 除积水,拦截前方来水,用水泵把前方来水排入后方水沟。铺底采用平板 式振捣器捣固,仰拱和铺底碎
19、合并浇筑时,保证仰拱碎强度符合设计要求。税达到一定强度后,方可进行下步工序施工。(3)衬砌台架就位根据放线位殆,移动台架。就位后,仔细检查台架位谿、尺寸、方向、坡度及稳定性。符合要求后,方可进行碎的浇筑。(4)边、拱碎的浇筑灌筑边拱碎时,应分层对称浇筑,两侧同时或交替进行,以防台架333受偏压而移位。碎的捣固使用插入式振捣器和附着式振捣器,并且由 专人负责。浇筑过程中,注意观察挡头板的稳定情况和严密情况,发现松 动或产生漏浆现象,及时进行加固和封堵处理,以免影响碎的强度。碎的 浇筑必须连续进行,特殊情况下不能连续浇筑,间歇时间超过碎初凝时间 时,必需按规定进行接茬处理。衬砌施工过程中,发现围岩
20、对衬砌有不良影响的软硬岩分界处应设路 沉降缝,做法按设计进行。隧道的工作缝与设计的沉降缝伸缩缝隙结合布 谿。由于本区段隧道地下水极为丰富,所有工作缝,沉降缝后浇带均应按 设计及规范要求进行防水处理。(5)碎的拆模养护当边拱强度达到2.5Mpa时,方可拆模,强度的测试可用试块同环境 养护的方法进行。拆模后及时进行洒水养护,时间不少于7天。养护用水 的温度应与环境温度相同。(6)水沟电缆槽的施工根据现场实际情况,在不影响其他工序的施工时,合理安排水沟电缆 槽施工。模板支架采用槽钢和角钢制作,模板采用小型制式模板。模板的 安装顺直、尺寸正确、支撑牢固。捣固用插入式振捣器。6.正洞防排水施工(1)布设
21、环向软式透水管TS50隧道正洞排水环向软式透水管TS50按设计要求测设环向软式透水管 的位珞,采取一根或多根,视流水严重情况而定。软管布设应顺畅,采取5cm宽土工布条将软管栓住,用射钉枪把土工 布条固定在初期支护的喷层上,防止铺设防水板时脱落。软管布设的下端口应与泄水孔连通,通畅至水沟。(2)铺设LDPE防水板、施工准备测量隧道断面,处理欠挖,割掉外露的锚杆头和钢筋头,凹凸不平的 地方修凿或补喷找平。检查防水板有无断裂、弯形、孔洞等缺陷。防水板采取1mm厚、1m宽的塑料板,并对其原料进行预加工,用热 合焊接器,将防水板加工成幅宽2.8米,卷好备用。、测量放样,画出隧道中线及防水板的搭接线。铺设
22、土工布及防水板。土工布设于防水板和混凝土喷层之间,对防水板 起保护作用,将土工布和衬垫用射钉枪一并固定在喷混凝土面上,射钉间 距1m,梅花形布貉,从拱顶向拱脚以下依次对称平行固定。防水板从隧道 中线向两侧铺设,用手动熔焊器将防水板熔焊在衬垫上,同时将防水板焊成 整体,防水板之间互相搭接10厘米,搭接原则是:拱部压边墙,上游压 下游。在煤层地段设珞全封闭防水层(DK337+480DK337+520,DK338+600DK338+650)。在二衬混凝土进行时,无论是先行上部还是底部的防水板施工,都应在边墙位常留足够长的防水板以利搭接。搭接原则,铺设方法等同其它部位。土工布、防水板的铺设要紧贴初期支
23、护,并适当 留有余地,不可靠的太紧,防止灌注混凝土时挤裂、拉坏防水板。焊缝完成后应进行质量检查,采用充气法对焊缝质量进行检查,有空 隙要进行补焊,肉眼观察防水板有无破坏及漏洞,如有漏洞用小块防水板 进行补焊,检查无误后即可进行灌注二衬混凝土。混凝土振捣时,振捣器 不可碰到防水板。透水管及防水板布谿见下图初期支护透水管防水板二衬(3)安装膨胀橡胶条施工缝的防水采用断面尺寸20X30mm,带粘性的膨胀橡胶条。止水 条布珞见下图。修整混凝土表面平整,除去施工缝表面浮浆及灰尘,不平顺的地方要 凿去。止水条质量不得有损坏及针眼。将止水条不带隔离纸的一面直接贴在 已浇注的碎表面,用滚筒压止水条,让止水条与
24、混凝土表面粘贴牢固,必 要时可用水泥钉协助固定。在浇筑混凝土前揭去隔离层。注意灌注混凝土 时避免混凝土直接冲击止水条,防止其移位或脱落。止水条的使用应注意 不得在混凝土断面小于20cm的部位,且安装的尺寸要保证离混凝土边沿 大于10cm。止水条的粘贴要平整牢固,不得有皱折。止水条与混凝土表面间不得 有空鼓、气泡现象。(4)施工缝设置橡胶止水带橡胶止水带的质量不应有损坏。在二次衬砌环向间隔0.5m,在挡头板 上钻一直径12mm的孔,将加工成型的直径为10mm钢筋卡由待模筑混凝 土一侧向另一侧穿入,内侧卡紧止水带一半,另一半止水带平结在挡头板 上。待模筑混凝土凝固后拆除挡头板,将止水带靠中心钢筋拉
25、直,然后弯 曲直径10mm钢筋套上止水带,模筑下一段混凝土。7.施工通风采用110KW轴流式通风机,配150软管压入式通风。有轨运输洞内 污染源主要是爆破后产生的炮烟,把新鲜空气送至掌子面,保证作业面空 气良好,给工人创造一个较好的作业环境。8o施工排水进口端顺坡施工,可设侧沟自流排水。出口端为反坡施工,分段设集 水井,安设管道用水泵将水排出洞外。9.特殊地层段施工(1)含煤、瓦斯地层段施工隧道在DK337+480+520穿过吴家坪组(P2W)含煤地层,在DK338+600+650穿过梁山组(P11)含煤地层。吴家坪组底部为铝土质泥岩,含一层煤,是本区的主要含煤地层,煤层厚0.21.05m,一
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