恭門隧道出洞施工專項方案

中國鐵建中國鐵建天平鐵路TJ-2標(biāo)恭門隧道出口施工專項方案編制人：高大彬復(fù)核人：步利民技術(shù)負(fù)責(zé)人：任懿單位負(fù)責(zé)人：呂福生中鐵十九局集團(tuán)天平鐵路第一項目部二O—O年五月七日恭門隧道施工專項施工方案總體施工組織布置及規(guī)劃編制說明編制依據(jù)⑴新建鐵路天水至平?jīng)鼍€工程招標(biāo)文件、答疑書及設(shè)計文件、設(shè)計圖紙等。⑵國家、鐵道部現(xiàn)行的鐵路工程建設(shè)施工規(guī)范、驗收標(biāo)準(zhǔn)、安全規(guī)則等。⑶國家及甘肅省相關(guān)法律、法規(guī)及條例等。⑷現(xiàn)場踏勘收集到的地形、地質(zhì)、氣象和其它地區(qū)性條件等資料。⑸我單位近年來鐵路、高速公路等類似施工經(jīng)驗、施工工法、科技成果。⑹恭門隧道目前實際施工圍巖及地質(zhì)情況。編制原則⑴遵循招標(biāo)文件的原則。嚴(yán)格按照招標(biāo)文件要求的工期、質(zhì)量等目標(biāo)編制技術(shù)標(biāo)文件，使發(fā)包人的各項要求均得到有效保證。⑵遵循設(shè)計文件的原則。在編制施組時，認(rèn)真閱讀核對所獲得的技術(shù)設(shè)計文件資料，了解設(shè)計意圖，掌握現(xiàn)場情況，嚴(yán)格按設(shè)計資料和設(shè)計原則編制施組，滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和要求。⑶遵循“安全第一、預(yù)防為主”的原則。嚴(yán)格按照鐵路施工安全操作規(guī)程，從制度、管理、方案、資源方面編制切實可行的施工方案和措施，確保施工安全。⑷選擇合理的施工方案、工藝，合理配置資源，遵循一切圍繞“便于施工，少占耕地，減少投入，嚴(yán)格控制工程項目投資”的原則。⑸遵循施工生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)同步設(shè)計，同步施工，同步投產(chǎn)原則。⑹遵循貫標(biāo)機(jī)制的原則。確保質(zhì)量、環(huán)境與職業(yè)健康安全綜合管理體系在本項目工程施工中自始至終得到有效運行。編制范圍新建鐵路天水至平?jīng)鼍€工程TJ2標(biāo)恭門隧道(里程IDK60+282?IDK61+485),隧道全長1203米。工程概述主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)鐵路等級：I級；正線數(shù)目：單線；曲線半徑：隧道進(jìn)口409.56m位于R=1000m的曲線上、出口120.72位于R=800m的曲線上、其余段位于直線上；坡度：進(jìn)口601m為16.6%。的上坡、其余325m為16.4%。的上坡；牽引種類：電力；機(jī)車類型：近期采用SS系列；遠(yuǎn)期采用HXD系列；牽引質(zhì)量：下行4000t,上行2000t;到發(fā)線有效長度：雙機(jī)880m；閉塞方式：半自動閉塞。建筑限界：客貨共線鐵路(V<160km/h)電力牽引建筑限界。工程概況恭門隧道位于張家川恭門鎮(zhèn)境內(nèi)，處在低中山區(qū)，地形起伏大，地形特征發(fā)育，溝梁相間，最大埋深約110m。進(jìn)出口交通相對便利；隧道起訖里程為IDK60+282-IDK61+485,全長1203m;洞身中部有203.67m在直線上外,進(jìn)口端301.35m和出口端721.98m均處在R=800m反向曲線上,洞身范圍內(nèi)沿里程的方向線路處在15.4%的上坡上。地質(zhì)特征隧道經(jīng)過范圍出露地層巖性主要有第四系全新統(tǒng)洪積細(xì)角礫土、上更新統(tǒng)風(fēng)成砂質(zhì)黃土；基巖為第三系泥巖、砂巖、礫巖和華力西期閃長巖。地層巖性按成因時代及顆粒大小詳述如下：1、 細(xì)角礫土(Q[4](pl6)):局部分布于隧道頂部的沖溝內(nèi)，厚約4.3m，青灰色，尖棱狀，礫石成分以閃長巖為主，粒徑:大于20mm約占20%,20-10mm約占20%,10-5mm約占20%,5-2mm約占15%，余為雜質(zhì)土充填，稍濕，稍密，11級普通土，o[o]=300kPa。2、 砂質(zhì)黃土(Q[3](eol3))分布于隧道出口段頂部和小沖溝中。厚度約8?10m?；尹S色、黃褐色、土黃色，土質(zhì)較均。具III級自重濕陷性,濕陷土層厚約8m,稍濕，稍密-中密，11級普通土，o[o]=120kPa。3、 上第三系泥巖(N(Ms)):棕紅色，泥巖主要由黏土礦物構(gòu)成，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，成巖作用較差，錘擊易碎。強(qiáng)風(fēng)化，111級硬土，。[o]=250kPa，弱風(fēng)化，IV級軟石，。[o]=400kPa。4、 上第三系砂巖(N(Ss)):褐紅色，灰綠色，粗粒砂狀結(jié)構(gòu)，水平層理構(gòu)造,成分以石英及長石等為主,且含粘土類礦物,成巖作用較差,強(qiáng)風(fēng)化，111級硬土，o[o]=350kPa，弱風(fēng)化，V級軟石，o[o]=450kPa。5、 上第三系礫巖(N(Cg))：灰綠色為主，礫狀結(jié)構(gòu)，成分以閃長巖顆粒等為主，含少量花崗巖顆粒，顆粒粒經(jīng)2-20mm的約35%%%,20-60mm約為15%%%左右,大于60mm的約為10%%%,余為粘土類礦物,顆粒磨圓度一般,呈圓棱狀，成巖作用差，泥質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)差，強(qiáng)風(fēng)化，I級硬土，。[o]=350kPa。6、 華力西斯閃長石(6[4])：隧道洞身基本為華力西期閃長巖，肉紅、青灰，偉晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，其內(nèi)往往夾有石英巖脈和偉晶巖脈，節(jié)理較發(fā)育，巖體較完整，強(qiáng)風(fēng)化層厚10?25m,V級軟石，。[o]=600kPa，弱風(fēng)化，V級次堅石，o[o]=1200kPa。地質(zhì)構(gòu)造隧道區(qū)屬關(guān)山褶皺帶，關(guān)山褶皺帶位于通渭一清水?dāng)鄬?F3)和莊浪—固關(guān)斷層(F4)之間，為一地槽構(gòu)造隆起帶。受構(gòu)造影響，帶內(nèi)地形切割劇烈，溝谷發(fā)育，地形崎嶇；隧道范圍內(nèi)未見構(gòu)造形跡。1.3.水文地質(zhì)特征1、地表水特征：工點范圍除雨季有少量坡面面流及各黃土沖溝有較大地表徑流外，基本無地表水，隧道進(jìn)出口，地表沖溝內(nèi)平時亦無地表水，側(cè)溝內(nèi)在雨季有暫時性流水，水量在瞬間可能較大。2、地下水的類型、埋藏情況及其變化特征：隧道工程位于天河峽谷區(qū)左岸，隧道工程區(qū)地形起伏較大；由于隧道所在高程高于河流高程，故河水對隧道洞身沒有直接影響。隧道洞身主要為基巖裂隙水，受大氣降水補(bǔ)給，含水層儲水和排泄條件差，水量小且不穩(wěn)定。隧道通過區(qū)閃長巖節(jié)理裂隙較發(fā)育，因此本區(qū)基巖裂隙水水力聯(lián)系一般，分布不均勻，水量一般不大，多受節(jié)理裂隙發(fā)育及大氣降水控制，以下降泉形式滲出，排泄于溝谷中。該區(qū)地下水及地表水水質(zhì)良好，無侵蝕性；隧道內(nèi)正常涌水量為550m(3)/d，最大涌水量為1460m(3)/d。不良地質(zhì)及特殊巖土問題隧道范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)；工程范圍內(nèi)分布的第四系砂質(zhì)黃土，具III級自重濕陷性，濕陷土層厚約8m;洞身通過第三系泥巖，據(jù)附近鉆孔的巖石膨脹性試驗資料顯示，泥巖為膨脹巖，自由膨脹率為54%，陽離子交換量為148mmol/kg，蒙脫石含量為27.8%。地震烈度及氣象資料地震烈度根據(jù)《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)》(GB18306-2001)公布的《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》及《中國地震動反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖》，本區(qū)地震動峰值加速度0.20g(相當(dāng)于地震基本烈度八度)，地震動反應(yīng)譜特征周期0.45s。氣象資料據(jù)張家川氣象站氣象資料顯示：線路所經(jīng)地區(qū)屬溫帶半干旱氣候區(qū)。年平均氣溫7.4C，極端最高氣溫34.4C，極端最低氣溫-25.5€，最熱月平均氣溫19.8C，最冷月平均氣溫-3.2€;年平均降水量568.5mm,年最大降水量824.4mm,年最小降水量382.0mm;年平均蒸發(fā)量1344.9mm,年最大蒸發(fā)量1570.9mm;平均風(fēng)速2.3m/s（主導(dǎo)風(fēng)向SW、SSW）,最大瞬時風(fēng)速為19.2m/s（主導(dǎo)風(fēng)向NE）,年最大積雪厚度17cm;土壤最大凍結(jié)深度79cm。1.6隧道出口淺埋段情況介紹該隧道目前施工自IDK61+470,原設(shè)計出口樁號:IDK61+500，考慮到淺埋問題,設(shè)計優(yōu)化減短15m隧道，即出口樁號為：IDK61+485,目前尚差15m出洞，隧道出洞段目前最大淺埋9m，為確保隧道出口安全，特制定以下措施。2.施工總體方案隧道出洞前,首先建立洞外地表沉降觀測系統(tǒng)和洞內(nèi)收斂觀測系統(tǒng),然后嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙施工，開挖按三臺階法進(jìn)行，剩余10m導(dǎo)洞出洞，導(dǎo)洞按2m*2m城門洞型進(jìn)行施工，導(dǎo)洞貫通后，然后進(jìn)行邊仰坡開挖、支護(hù),待支護(hù)完成后,然后進(jìn)行上導(dǎo)擴(kuò)挖。最后仰拱、二襯緊跟,安全出洞。2.1隧道出口淺埋段沉降觀測系統(tǒng)建立洞外觀測地表變形觀測地表變形觀測由水平位移觀測和沉降觀測組成,計劃在淺埋段洞頂硬化場地布設(shè)15個測點,垂直監(jiān)測點采用帶鋼筋混凝土的標(biāo)準(zhǔn)墩,平面監(jiān)測點有用帶引制對中盤的標(biāo)準(zhǔn)墩。計劃利用施工區(qū)交樁的控制點形成控制監(jiān)測網(wǎng),水平位移采用視準(zhǔn)線法觀測,垂直位移采用三等水準(zhǔn)觀測。2.1.1.2地表變形觀測儀器指標(biāo)地表變形觀測主要采用LeicaTCA2003和LeicaDNA2003數(shù)字水準(zhǔn)儀或最新系列相當(dāng)性能的產(chǎn)品以及強(qiáng)制對中基座、水準(zhǔn)標(biāo)志,以保證測量精度，其監(jiān)測儀器設(shè)備的主要技術(shù)指標(biāo)如下：全站儀其儀器相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：a?測角精度：0.5〃；測距精度：1mm+1ppm；配套軟件技術(shù)要求如下：包括機(jī)載軟件和后處理軟件；可對一維網(wǎng)、二維網(wǎng)、三維網(wǎng)進(jìn)行各種閉合差檢查、平差計算及統(tǒng)計檢驗。一維網(wǎng)包括水準(zhǔn)網(wǎng)、三角高程網(wǎng)，高程導(dǎo)線網(wǎng)；二維網(wǎng)包括測角網(wǎng)、測邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)；三維網(wǎng)包括水準(zhǔn)三維網(wǎng)、天頂距三維網(wǎng)；各種測量的閉合差的檢查功能；平差計算方法，附合網(wǎng)平差、經(jīng)典自由網(wǎng)平差；按測點設(shè)計精度要求預(yù)置各項監(jiān)測質(zhì)量控制參數(shù)；測量控制參數(shù)可由用戶靈活輸入；內(nèi)置變形監(jiān)測網(wǎng)內(nèi)所有基準(zhǔn)點及監(jiān)測點的概略坐標(biāo)數(shù)據(jù)庫；根據(jù)預(yù)置數(shù)據(jù)庫選擇設(shè)站安置儀器；控制全站儀進(jìn)行自動多測回監(jiān)測；實施質(zhì)量控制；監(jiān)測數(shù)據(jù)自動記錄；數(shù)據(jù)文件直接與計算機(jī)變觀數(shù)據(jù)處理軟件接口。水準(zhǔn)儀具有自動識別和照準(zhǔn)目標(biāo)、自動觀測記錄、自動檢測各項限差等功能。推薦建議使用與LeicaDNA03數(shù)字水準(zhǔn)儀或最新系列相當(dāng)性能的產(chǎn)品，以保證測量精度。數(shù)字水準(zhǔn)儀設(shè)備組成：主機(jī)、2m和3m條碼尺、腳架、尺墊等。技術(shù)要求：每公里高差測量中誤差＜±0.45mm/kmo強(qiáng)制對中基座用于全站儀和各類照準(zhǔn)覘標(biāo)，安裝在鋼筋混凝土觀測墩上。技術(shù)要求：最大對中誤差小于0.1mm；外型尺寸190mmx190mm;c?材料：全不銹鋼。水準(zhǔn)標(biāo)志包括標(biāo)芯和保護(hù)盒。標(biāo)芯技術(shù)要求：外型尺寸①50mmx70mm;材料：不銹鋼或銅;地表變形儀器設(shè)備的安裝埋設(shè)平面監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)選點定位平面監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)選點定位前先依據(jù)設(shè)計圖紙要求分別進(jìn)行監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)精度估算及可靠性檢驗。按設(shè)計圖紙概略坐標(biāo)及技術(shù)要求進(jìn)行平面監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)點定位時，可根據(jù)地形和地質(zhì)情況以及通視條件實地調(diào)整，并進(jìn)行精度估算、可靠性檢驗，編制選點報告，經(jīng)監(jiān)理審批、設(shè)計復(fù)核后方可實施。垂直監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)選點定位垂直監(jiān)測控制網(wǎng)選點定位依據(jù)設(shè)計圖紙要求進(jìn)行。按設(shè)計圖紙概略位置及相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行水準(zhǔn)監(jiān)測控制網(wǎng)點定位時，可根據(jù)地形和地質(zhì)情況實地調(diào)整，為便于觀測，水準(zhǔn)網(wǎng)點在滿足相關(guān)技術(shù)要求下盡可選在通行方便的地方。平面監(jiān)測基準(zhǔn)點、監(jiān)測點安裝1)平面監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)點的建造，應(yīng)開挖至新鮮基巖或地面以下2米深的原生土層中，按圖紙要求，通過人工運輸澆筑鋼筋砼底座和柱身，用錨筋和基巖連接成整體。2)監(jiān)測點基礎(chǔ)應(yīng)與被觀測體牢固結(jié)合。標(biāo)墩頂部設(shè)置強(qiáng)制對中基座，基座對中精度應(yīng)小于0.1mm;標(biāo)墩底盤表面設(shè)置水準(zhǔn)標(biāo)志；埋設(shè)時，強(qiáng)制對中基座應(yīng)調(diào)整水平，其傾斜度不得大于4'。水準(zhǔn)標(biāo)點土建安裝水準(zhǔn)標(biāo)點包括水準(zhǔn)測點和、水準(zhǔn)工作基點及水準(zhǔn)控制網(wǎng)點。1)水準(zhǔn)測點的安裝因安裝位置不同，擬采用以下幾種形式：在監(jiān)測觀測墩的基礎(chǔ)上，埋設(shè)不銹鋼(或銅)水準(zhǔn)標(biāo)點。2)水準(zhǔn)工作基點的安裝水準(zhǔn)工作基點的基坑，應(yīng)開挖至新鮮基巖或原生土層中，按圖紙要求埋設(shè)水準(zhǔn)標(biāo)點。其安裝方法與水準(zhǔn)測點類似。洞內(nèi)觀測洞內(nèi)觀測主要采取在初支中預(yù)埋水平與沉降觀測點,水平收斂觀測主要是采用水平收斂儀進(jìn)觀測讀數(shù),拱頂沉降觀測主要是采取水平儀與掛尺進(jìn)讀數(shù),讀數(shù)頻率嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行,同時及時進(jìn)行回歸分析,以指導(dǎo)施工。隧道出口邊仰坡開挖及支護(hù)邊坡開挖前，與項目部測量班聯(lián)系作好原始地形測量及邊仰坡工程量收方工作;洞口邊仰坡處理，針對洞口現(xiàn)場實際狀況，首先應(yīng)將洞口邊仰坡位置的地表植被以及覆蓋土清除掉，洞頂處的孤石應(yīng)采取人工輔以撬棍或小型爆破對仰坡松動巖體、浮石、孤石進(jìn)行爆破或清撬處理，避免施工時產(chǎn)生危險。邊仰坡開挖、支護(hù)邊坡開挖應(yīng)嚴(yán)格按照自上而下的順序進(jìn)行分層(層高1.5m左右)開挖，并隨挖隨護(hù)，防止邊坡失穩(wěn)，引起山體滑塌。恭門隧道出口洞口采用錨噴防護(hù)，坡面臨時防護(hù)采用噴射C20混凝土厚10cm,采用①22砂漿錨桿，錨桿間距為1.2mx1.2m梅花型布置，長度為2.5米；①6單層鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格尺寸為20cmx20cm;截水溝施工邊仰坡開挖前,首先按照洞門設(shè)計圖紙要求,對截水溝進(jìn)行施工放樣,采取人工輔以小型設(shè)備進(jìn)行截水溝開挖,然后按照圖紙要求的水溝類型進(jìn)行漿砌或砼澆筑施工，排水溝至少應(yīng)遠(yuǎn)離開口線5m-10m,對溝底應(yīng)進(jìn)行夯實處理，并按每10m長度布置一道2cm寬伸縮或沉降縫，縫內(nèi)填塞瀝青大麻,如若為漿砌水溝,要求對砌塊進(jìn)行勾縫處理,勾縫為2cm寬皮帶縫(統(tǒng)稱凸縫),要求水溝保證設(shè)計最小過水?dāng)嗝?線型圓順,外型美觀。洞身開挖該段圍巖級別為V加級圍巖,開挖方法嚴(yán)格按照設(shè)計要求采取臺階法進(jìn)行施工。嚴(yán)格控制一次開挖長度,不允許超過兩榀；貫通距離不到10米時,按照每個循環(huán)進(jìn)尺一榀的進(jìn)度進(jìn)行施工。洞身支護(hù)(1)鋼架：支護(hù)鋼架為工16型鋼,鋼架間距為0.8米/榀,鋼架之間采用?22螺紋鋼作為縱向拉桿焊接在一起，拉桿環(huán)向間距1米。鋼架應(yīng)在初噴混凝土后及時架設(shè),沿鋼架外緣每隔2米應(yīng)用鋼楔或混凝土預(yù)制塊楔緊。鋼架應(yīng)全部被噴射混凝土覆蓋，保護(hù)層厚度不得小于40mm,上、下臺階使用鋼架時，應(yīng)施做鎖腳錨管防止拱部下沉變形。⑵錨桿：拱部打設(shè)?25中空注漿錨桿，長度為3米，錨桿間距（環(huán)x縱）為1.2x1.0米；邊墻打設(shè)?22砂漿錨桿，長度為3米，錨桿間距（環(huán)x縱）為1.2x1.0米。系統(tǒng)錨桿應(yīng)與鋼架焊接牢固，同時在施工系統(tǒng)錨桿時,墊板要設(shè)置好。（3） 拱部設(shè)?42超前小導(dǎo)管進(jìn)行支護(hù)，小導(dǎo)管長4m,環(huán)向間距40cm,外插角5°?10°，搭接長度不小于1m。超前小導(dǎo)管施工詳見《趄前小導(dǎo)管設(shè)計圖》（天平隧施102-36）。（4） 拱部150°范圍內(nèi)設(shè)?108大管棚，內(nèi)設(shè)漿液，共設(shè)一環(huán)，環(huán)向間距40cm。超前大管棚施工詳見《趄前長管棚設(shè)計圖〉X天平隧施102-37、38）。鉆爆設(shè)計與施工由于隧道出口圍巖較差,計劃采用上趙家隧道出口成功試驗的弱震爆破進(jìn)行爆破作業(yè),其爆破參數(shù)如下：爆破要求根據(jù)現(xiàn)場實際情況，淺埋段爆破避免對地表的安全影響，保證隧道出口橋梁盡可能最小震動，同時避免淺埋段爆破引起泥巖液化及塑性變形，導(dǎo)致隧道塌方，產(chǎn)生安全事故。按照建筑級別，查《爆破安全規(guī)程》，該學(xué)校爆破震動波速應(yīng)控制在2.3-2.8cm/S,炮孔殘留率控制在70%以上,隧道平均線性超挖控制在5cm,最大線形超挖控制在10cm。鉆爆設(shè)計原理3.2.1以地面建筑物基底至爆源中心距離（R）為安全控制半徑，按照經(jīng)驗公式：V=k（Q1/3/R）a，Q是分段起爆最大藥量（Kg）,k、a分別是場地系數(shù)和衰減指數(shù)，并以質(zhì)點振動波速限值（2.8cm/S）作為控制標(biāo)準(zhǔn)，按照巖石級別，K取250-350，a取1.8-2.0,對各部分的允許單段用藥量進(jìn)行反算，以取得合理的爆破參數(shù)如下控制爆破參數(shù)計算V=k（Q1/3/R）a分類震動波速V2.3-2.8(cm/s)場地系數(shù)K250-350安全距離R（m）衰減指數(shù)a1.8-2.0分段起爆藥量Q（Kg）12.825022.51.86.3922.825022.5213.532.835022.51.83.6442.835022.528.15實施臺階法開挖,減小一次開挖斷面;實施多段爆破,盡可能減小單響藥量,避免震動波疊加或產(chǎn)生較大共振;3.2.4按照設(shè)計鋼架間距（1.0m）,每次爆破進(jìn)尺控制在1.2m以內(nèi)，滿足一榀鋼架間距要求；嚴(yán)格控制孔距，按照密孔淺眼布臵原則，有效控制單孔藥量；在下斷面及仰拱開挖中，利用機(jī)械或液壓設(shè)備進(jìn)行開挖，盡可能不實施爆破。鉆爆設(shè)計弱震爆破方法本工程采取分?jǐn)喙饷姹迫跽鸸に?，周邊眼密布孔，間隔預(yù)留空孔，增打減震孔和多段爆破控制單響藥量等綜合措施，實現(xiàn)了弱震爆破作業(yè)。爆破參數(shù)的選定⑴炮眼深度（L）以設(shè)計初期支護(hù)鋼架間距1m為依據(jù)，考慮到初支網(wǎng)片、鋼架連接筋搭接因素，最大爆破進(jìn)尺控制在1.2m，不足進(jìn)尺，人工輔以風(fēng)鎬進(jìn)行修整。