山西國(guó)道公路隧道施工方案

1.編制說(shuō)明.........................................................1

1.1編制依據(jù)、原則..............................................1

1.2適用范圍....................................................1

2.工程概況.........................................................1

2.1工程概況....................................................1

2.2施工環(huán)境....................................................1

2.3工程地質(zhì)及水文地質(zhì)特征......................................2

2.4洞口淺埋段概況..............................................2

2.5隧道圍巖特性及分類(lèi)..........................................2

2.6主要設(shè)計(jì)概況................................................3

3.工程特點(diǎn)、重難點(diǎn)及對(duì)策措施.......................................8

3.1工程特點(diǎn)....................................................8

3.2工程重難點(diǎn)分析及對(duì)策措施....................................8

4.總體施工方案.....................................................9

4.1施工總體目標(biāo)................................................9

4.2施工場(chǎng)地平面布置...........................................10

4.3主要施工機(jī)械、人員配置表...................................10

4.4工期安排...................................................11

4.5總體施工方案...............................................12

5.施工方案、方法及技術(shù)措施........................................14

5.1洞口工程施工方案...........................................14

5.2暗挖施工...................................................23

5.3洞內(nèi)支護(hù)施工...............................................35

5.4特殊地質(zhì)施工方案及技術(shù)措施.................................44

5.5隧道出磴...................................................48

5.6輔助施工...................................................49

5.7施工防排水.................................................55

5.8二次襯砌施工...............................................63

5.9施工測(cè)量...................................................76

5.10超前地質(zhì)預(yù)報(bào)..............................................79

5.11監(jiān)控量測(cè)..................................................81

5.12路面施工..................................................88

6.技術(shù)保證措施....................................................89

6.1安全技術(shù)保證措施...........................................89

6.2質(zhì)量技術(shù)保證措施...........................................97

6.3環(huán)水保技術(shù)保證措施........................................102

6.4工期技術(shù)保證措施..........................................105

6.5隧道內(nèi)有害氣體檢測(cè)防護(hù)措施................................109

7.應(yīng)急預(yù)案及演練.................................................111

7.1隧道可能發(fā)生的災(zāi)害事故類(lèi)型................................111

7.2應(yīng)急救援組織機(jī)構(gòu)..........................................111

7.3制度保證..................................................111

7.4信息報(bào)告程序..............................................112

7.5應(yīng)急預(yù)案及措施............................................113

7.6應(yīng)急預(yù)案演練..............................................117

7.7應(yīng)急物質(zhì)設(shè)備..............................................117

1.編制說(shuō)明

1.1編制依據(jù)、原則

㈠馬頭山隧道施工設(shè)計(jì)圖紙；

㈡國(guó)家、交通部現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范、施工指南、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)；

㈢現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的相關(guān)資料；

㈣國(guó)道108線下北泉至神堂堡段改建工程第六合同段施工組織設(shè)計(jì)；

㈤國(guó)道108線下北泉至神堂堡段改建工程施工招投標(biāo)文件及施工合同；

閑根據(jù)我公司踏勘工地現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查咨詢(xún)資料的整理、分析及從事類(lèi)似工程的施

工經(jīng)驗(yàn)。

1.2適用范圍

本方案適用于國(guó)道108線北泉至神堂堡改建工程第6合同段馬頭山隧道右線

YK345+000-YK345+816段及左線ZK345+000?ZK345+768段。

2.工程概況

2.1工程概況

馬頭山隧道位于山西省忻州市繁峙縣東部與大同市靈丘縣南部，設(shè)計(jì)為左右

線分離式隧道。右線洞體全長(zhǎng)1789m,進(jìn)口段里程樁號(hào)為YK344+027,出口段

里程樁號(hào)為YK345+816,洞體最大埋深約232m,位于YK344+969。左線洞體全

長(zhǎng)1686m,進(jìn)口段里程樁號(hào)為ZK344+028,出口段里程樁號(hào)為K345+768,洞體

最大埋深約236m,位于ZK345+061。隧道總體走向呈244。。

2.2施工環(huán)境

2.2.1交通位置

我標(biāo)段負(fù)責(zé)施工的馬頭山隧道段位于繁峙縣神堂堡鄉(xiāng)，主要對(duì)外交通道路有

G108國(guó)道通往繁峙縣及靈丘縣和S203省道通往河北阜平縣，交通運(yùn)輸較為方便。

但隧道工點(diǎn)所處地地形狹窄、陡峻，施工便道及貫通便道修建困難，需修建較長(zhǎng)

的引入便道方可進(jìn)入隧道口。

2.2.2氣候條件

本標(biāo)段地處溫帶半干旱大陸性氣候，四季分明，冬長(zhǎng)夏短，寒冷期長(zhǎng)，雨熱

同季，季風(fēng)強(qiáng)盛。年平均氣溫7℃,極端最高氣溫37.3C,極端最低氣溫-30℃。

1

南部氣溫比北部、東部以及川下地區(qū)稍高，一月均溫-9.5C,七月均溫22.8C。

區(qū)內(nèi)降水量受地形地貌的控制，出現(xiàn)較大差異性，隨海拔的增高降水量增大，全

年降水量主要集中在1-9月。年平均降雨量400mm,最大降雨量740mm/年，最

小降雨量219.2mm/年。歷年來(lái)4-8月為東南風(fēng)，9月至次年3月為西北風(fēng)，平均

風(fēng)速3.2m/s。初霜期在十月下旬，無(wú)霜期一般為150-170天。冰凍期為H"一月中

下旬至翌年三月中旬，平均凍土日數(shù)124天，最大凍土深度135cm。

2.2.3施工環(huán)境影響

隧道進(jìn)口附近無(wú)臨近建筑物和管線等，施工環(huán)境比較理想。

2.3工程地質(zhì)及水文地質(zhì)特征

㈠隧址區(qū)為構(gòu)造侵蝕剝蝕中山區(qū)，隧道圍巖主要為上太古超群石嘴群莊旺組

一套經(jīng)受低一中級(jí)變質(zhì)作用和局部混合巖化作用形成的變質(zhì)巖和混合巖，多見(jiàn)軟

弱夾層和侵入巖脈。受區(qū)域構(gòu)造影響，隧址區(qū)巖層產(chǎn)狀變化較大，斷層、褶皺、

節(jié)理裂隙發(fā)育，構(gòu)造復(fù)雜。

㈡隧道洞身范圍內(nèi)水文地質(zhì)類(lèi)型主要為變質(zhì)類(lèi)裂隙水，主要接受大氣降水、

地表水入滲補(bǔ)給。該水文單元內(nèi)，地下水對(duì)隧道影響較小，隧道施工時(shí)地下水出

水狀態(tài)為滴滲水，雨季或斷層、褶皺核部附近可能有涌流狀出水。

2.4洞口淺埋段概況

馬頭山隧道左線洞口淺埋段里程ZK345+675~ZK345+768,長(zhǎng)度93m,埋深

0-25m；

馬頭山隧道右線洞口淺埋段里程YK345+690~YK345+816,長(zhǎng)度126m,埋深

0-25mo圍巖主要由全新統(tǒng)殘坡積物及全風(fēng)化上太古界五臺(tái)超群石嘴群莊旺組變

質(zhì)巖組成。全新統(tǒng)殘坡積物地層巖性主要為灰黃色碎石土夾粉土，巖性變化大，

成分雜亂，呈稍密一中密狀。全風(fēng)化莊旺組地層原巖基本呈顆粒狀或碎石狀。圍

巖呈碎塊狀一塊狀結(jié)構(gòu)。地下水出水狀態(tài)為滴滲水，雨季有淋狀出水。

2.5隧道圍巖特性及分類(lèi)

隧道圍巖主要為上太古界五臺(tái)超群石嘴群莊旺組（Ar3l）變質(zhì)巖和混合巖,

巖相變化劇烈，多見(jiàn)軟弱夾層和侵入巖脈。巖性主要以角閃斜長(zhǎng)片麻巖、黑云變

粒巖及花崗片麻巖為主，不規(guī)律夾團(tuán)狀薄層綠泥石千枚巖軟弱夾層，充填無(wú)根石

英巖脈，圍巖整體穩(wěn)定性差。

2

2.6主要設(shè)計(jì)概況

㈠隧道圍巖特征及分級(jí)

本標(biāo)段特殊地質(zhì)主要為綠泥石千枚巖夾層，呈無(wú)規(guī)律分布，極軟，軟弱夾層

與多組陡傾結(jié)構(gòu)面切割，易形成不利組合而影響圍巖穩(wěn)定性，在隧道開(kāi)挖時(shí)易發(fā)

生塌方。隧道最大開(kāi)挖寬度、高度、凈空斷面積分別為11.8m,9.86m和lOOn?。

表27隧道圍巖分級(jí)統(tǒng)計(jì)表

長(zhǎng)度

序號(hào)里程段落圍巖類(lèi)別襯砌類(lèi)別

(m)

左洞

1ZK345+000?ZK345+01010III2S4c

2ZK345+010?ZK345+350340III2S3

3ZK345+350?ZK345+36010HI2S4c

4ZK345+360?ZK345+510150IV1S4c

5ZK345+510?ZK345+52010IV1S4b

6ZK345+520?ZK345+61090IV2S4b

7ZK345+610?ZK345+625151\/2S5b,

8ZK345+625?ZK345+66540VIS5b

9ZK345+665?ZK345+67510VIS5a

10ZK345+675?ZK345+74065V2S5a

11ZK345+740?ZK345+75818V2S5a

12ZK345+758?ZK345+76810V2SM

右洞

1YK345+000?YK345+01010III2S4c

2YK345+010?YK345+380370III2S3

3YK345+380?YK345+39010III2S4c

4YK345+390?YK345+48090W1S4c

5YK345+480?YK345+49010IV1S4b

6YK345+490?YK345+630140IV2S4b

7YK345+630?YK345+64515IV2S5b,

8YK345+645?YK345+68035VIS5b

9YK345+680?YK345+69010VIS5a

10YK345+690?YK345+78090V2S5a

11YK345+780?YK345+80525V2S5a

12YK345+805?YK345+81611V2SM

3

表2-2圍巖復(fù)合式襯砌支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)表

項(xiàng)目S5aS5bS5b'S4aS4bS4cS3

C25

26cm24cm24cm22cm20cm20cm15cm

噴射碎

雙層中6①8①8①8①8①8拱部①8

鋼筋網(wǎng)

@15X15cm@15X15cm@15X15cm@20X20cm@20X20cm@20X20cm@20X20cm

加勁120a鋼拱118鋼拱118鋼拱116鋼拱114鋼拱114鋼拱

—

措施@60cm@75cm@75cm@100cm@100cm@100cm

①42mm雙①42mm①42mm

初中25錨桿中25錨桿(D25錨桿

超前層小導(dǎo)管小導(dǎo)管小導(dǎo)管

期@40cm@40cm@40cm—■

支護(hù)?40cm@40cm@40cm

支L=4.5mL=4.5mL^4.5m

L=4.5mL=4.5mL=4,5m

護(hù)

D25中

@60X80cm@75X100cm@75X100cm

空注漿一一一—

L=3.5mL=3.5mL=3.5m

錨桿

@ioox?100X@100X@120X

①22砂

——100cm100cm100cm120cm

漿錨桿

L=3.0mL=3.0mL=3.0mL=2.5m

50cm45cm45cm

拱墻40cm碎40cm碎40cm碎35cm碎

次鋼筋碎鋼筋碎鋼筋碎

襯50cm45cm45cm

仰拱40cm佐40cm碎

砌鋼筋碎鋼筋碎鋼筋碎

圖2TS5a襯砌橫斷面圖

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圖2_6S4c襯砌橫斷面圖

圖2-7S3襯砌橫斷面圖

6

㈡襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(1)明洞襯砌

隧道洞口段結(jié)合地形、地質(zhì)、改路等情況設(shè)置明洞，馬頭山隧道明洞采用普

通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

(2)暗洞段襯砌

馬頭山隧道洞身段襯砌根據(jù)所處的工程地質(zhì)條件按新奧法原理設(shè)計(jì)，采用柔

性支護(hù)體系結(jié)構(gòu)的復(fù)合式襯砌，即以錨桿、噴射混凝土、鋼拱架等為初期支護(hù)，

超前大管棚、超前注漿小導(dǎo)管、超前錨桿等為施工輔助措施，充分發(fā)揮圍巖的自

承能力，在監(jiān)控量測(cè)信息的指導(dǎo)下施作初期支護(hù)和二次模筑襯砌。二次襯砌采用

模筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，抗?jié)B等級(jí)不低于S8。

㈢路面結(jié)構(gòu)

隧道內(nèi)路面采用復(fù)合式路面，路面結(jié)構(gòu)形式為：進(jìn)出口段300m范圍內(nèi)路面

結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式瀝青混凝土，5cm細(xì)粒式AC-13密集配型改性瀝青混凝土+7cm

中粒式AC-20密集配型瀝青混凝土+28cm水泥混凝土+15cm貧混凝土，無(wú)仰拱

時(shí)，增設(shè)10cm貧混凝土的調(diào)平層。其余路段路面結(jié)構(gòu)采用混凝土，28cm水泥

混凝土+15cm貧混凝土，無(wú)仰拱時(shí)，增設(shè)10cm貧混凝土的調(diào)平層。

表2-2馬頭山隧道主要工程數(shù)量表

序號(hào)項(xiàng)目單位工程數(shù)量

1洞口及明洞開(kāi)挖irP5063

2洞身開(kāi)挖m3140993

3洞口C25片石砂擋墻m3999

4C20混凝土洞門(mén)nP1127

5C25仰拱碎m32340

6C25噴碎m37780

7光圓鋼筋t90.6

8帶肋鋼筋t966.4

9C25二襯位nP14563

10型鋼鋼架T780

11(P108管棚M1980

12(p42小導(dǎo)管M20976

13土工布m237985.5

7

14EVA復(fù)合防水板m237985.5

15橡膠止水帶M3466.8

3.工程特點(diǎn)'重難點(diǎn)及對(duì)策措施

3.1工程特點(diǎn)

㈠工程總量小，圍巖類(lèi)別多樣

我標(biāo)段內(nèi)的馬頭山隧道起訖里程左線為ZK345+000?ZK345+768,長(zhǎng)768m；

右線為YK345+000?YK345+816,長(zhǎng)816m。在幾百米隧道范圍內(nèi)通過(guò)不同圍巖

類(lèi)別區(qū)域，支護(hù)參數(shù)變化大。

㈡地形地貌條件較差，施工場(chǎng)地受限。

管段處于山嶺重丘區(qū)，地形起伏較大，且溝谷深切，地形陡峻、狹窄，臨時(shí)

設(shè)施布置較困難。

㈢周邊交通較便利

隧道臨近既有國(guó)道108線，主要工程用材料均可利用該道路運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，十分

便利。

㈣屬地管理交叉，地方關(guān)系較復(fù)雜。

我管段工程建設(shè)方為大同公路局，但工程全部位于忻州市境內(nèi)，管轄關(guān)系交

叉，造成項(xiàng)目部在征用地、交通協(xié)調(diào)等方面的難度加大。

3.2工程重難點(diǎn)分析及對(duì)策措施

表3T馬頭山隧道工程重難點(diǎn)分析

序號(hào)工程重難點(diǎn)分析擬采取的對(duì)策措施

采取分層開(kāi)挖，同時(shí)對(duì)路基邊坡進(jìn)行變形

隧道右線出口洞口上方有大量棄渣，臨近既監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)變形超出允許值應(yīng)立即停止開(kāi)

1有國(guó)道108公路右側(cè)，挖除棄渣時(shí)容易對(duì)既挖，待查明原因及采取措施后方可繼續(xù)開(kāi)

有公路路基邊坡造成擾動(dòng)，影響邊坡穩(wěn)定。挖。棄渣開(kāi)挖后施作坡面噴錨防護(hù)和坡腳

墻支擋，保證坡面穩(wěn)定。

該隧道出口為淺埋段，洞口埋深約0?25m,

(1)做好洞頂截排水設(shè)施，防止地表積

洞頂巖層為全新統(tǒng)殘坡積物，巖性主要為灰

水流入洞口范圍，降低圍巖自承能力。

2黃色碎石土夾粉土，巖性變化大，成分雜亂，

(2)施作洞口大管棚，提高圍巖穩(wěn)定性

呈稍密-中密狀。且右洞洞頂上方有大量棄

后在進(jìn)洞開(kāi)挖。

磴，洞口段施工安全風(fēng)險(xiǎn)高。

隧道圍巖夾薄層綠泥石千枚巖和石英巖脈，(1)管超前、嚴(yán)注漿：開(kāi)挖前打設(shè)超前

呈無(wú)規(guī)律狀分布，層間結(jié)合較差，節(jié)理裂隙管棚，并注漿加固圍巖，然后再開(kāi)挖。

3

發(fā)育，且軟弱夾層與多組陡傾結(jié)構(gòu)面切割，(2)短開(kāi)挖：各工序間的距離要盡量縮

易形成不利組合而影響圍巖穩(wěn)定性，在隧道短，以減少?lài)鷰r暴露時(shí)間。

8

開(kāi)挖時(shí)易發(fā)生塌方。(3)弱爆破：淺埋及軟弱夾層地段，在

爆破時(shí)，要用淺眼、密眼，并嚴(yán)格控制用

藥量。

(4)強(qiáng)支護(hù)：每步開(kāi)挖后要及時(shí)進(jìn)行初

期支護(hù)，針對(duì)實(shí)際情況，選定合理的支護(hù)

厚度，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度。

(5)快封閉：襯砌工作須緊跟開(kāi)挖工作

面進(jìn)行，力求襯砌盡快成環(huán)。

(6)勤量測(cè)：加密監(jiān)控量測(cè)頻率，發(fā)現(xiàn)

圍巖變形較大或異狀，立即采取有效措施

及時(shí)處理隱患。

(7)做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，根據(jù)地質(zhì)變化

及時(shí)調(diào)整支護(hù)措施

(1)依原便道開(kāi)挖隧道左洞洞口施工場(chǎng)地

的同時(shí)，加快開(kāi)挖洞口路基段左線邊坡，

改移擬定主線便道，減少便道跨越隧道次

4隧道施工便道多次反復(fù)跨越洞口淺埋層數(shù)。

(2)在主線便道跨越左線隧道頂部的便道

區(qū)段施作鋼筋硅板硬化處理，以分散施工

車(chē)輛對(duì)隧道施工影響。

4.總體施工方案

4.1施工總體目標(biāo)

按設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量、進(jìn)度、投資、安全和文明施工要求組織施工，加大

資金、人員和設(shè)備投入，確保工程一次驗(yàn)收合格，并順利移交，投入運(yùn)營(yíng)。

4.1.1質(zhì)量目標(biāo)

符合國(guó)家和交通部有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定及設(shè)計(jì)文件要求，檢驗(yàn)批、分項(xiàng)、分部工

程施工質(zhì)量檢驗(yàn)合格率100%,單位工程一次驗(yàn)收合格率100%,主體工程質(zhì)量

零缺陷；開(kāi)通速度達(dá)到設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值。在合理使用和正常維護(hù)條件下，隧道等

工程結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，隧道襯砌杜絕滲漏水。

4.1.2工期目標(biāo)

計(jì)劃開(kāi)工日期為2015年8月30日，計(jì)劃完工日期為2016年11月30日。

4.1.3安全目標(biāo)

杜絕員工重傷及以上生產(chǎn)安全責(zé)任事故；杜絕道路交通安全責(zé)任事故；杜絕

火災(zāi)責(zé)任事故和機(jī)械設(shè)備責(zé)任事故；杜絕鍋爐、壓力容器爆炸責(zé)任事故；杜絕食

物中毒事故。

9

4.1.4環(huán)保及文明施工目標(biāo)

㈠杜絕環(huán)境污染事件，實(shí)現(xiàn)污染源排放物達(dá)到國(guó)家及施工所在地政府主管部

門(mén)規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。落實(shí)環(huán)水?！叭瑫r(shí)”原則，實(shí)現(xiàn)公司節(jié)能減排的各項(xiàng)目標(biāo)。

㈡嚴(yán)格遵守國(guó)家與相關(guān)部門(mén)及發(fā)包人的有關(guān)文明施工的規(guī)定，全面做到標(biāo)準(zhǔn)

化施工。自覺(jué)維護(hù)社會(huì)公共利益和人民群眾的合法權(quán)益。不擾民、不損害公眾利

益。

㈢現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)設(shè)施建設(shè)統(tǒng)籌規(guī)劃，合理布局，永臨結(jié)合，節(jié)約用地，注重實(shí)用，

符合標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理，并滿(mǎn)足合同約定的其它相關(guān)管理

規(guī)定要求。

㈣做好施工現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵污染治理；全面推進(jìn)安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化示范工地和文明安

全工地的創(chuàng)建和管理工作，力爭(zhēng)取得“安全文明施工工地”稱(chēng)號(hào)。

4.2施工場(chǎng)地平面布置

馬頭山隧道施工場(chǎng)地平面布置見(jiàn)“圖4-1”所示。

圖4-1馬頭山隧道施工場(chǎng)地平面布置圖

4.3主要施工機(jī)械、人員配置表

表4-1隧道施工機(jī)械配置表

序號(hào)機(jī)械名稱(chēng)規(guī)格數(shù)量備注

1作業(yè)臺(tái)架4

2挖掘機(jī)0.2-1.2m32

10

3風(fēng)鉆YT-2828

4空壓機(jī)18-25m3/min5

5裝載機(jī)ZL502側(cè)裝

6自卸汽車(chē)15-25T6

7注漿泵單雙液2

8錨孔注漿泵砂漿泵2

9混凝土輸送車(chē)12m33拌合站配置

10混凝土輸送泵>40m3/h2

11模板臺(tái)車(chē)12m2

12仰拱棧橋>9m2

13軸流風(fēng)機(jī)2SZ-S-125B2

14防水板鋪設(shè)臺(tái)架2

15抽水機(jī)6根據(jù)水量配置

16鋼筋彎曲機(jī)6-281

17鋼筋切斷機(jī)1

18電焊機(jī)8

19仰拱施工模架2

20變壓器630KVa1

21拌合機(jī)JS7502

表4-2施工人員配置表

序號(hào)工班名稱(chēng)人數(shù)主要施工內(nèi)容

1開(kāi)挖班36鉆眼、裝藥、爆破或人工開(kāi)挖等

2支護(hù)班20管棚、小導(dǎo)管、錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼架安設(shè)，噴射校作業(yè)等

3襯砌班15防水層、鋼筋安裝、襯砌、附屬工程等

4出昨運(yùn)輸班12出昨、運(yùn)輸、調(diào)度、維修、保養(yǎng)等

5輔助設(shè)施班15風(fēng)、水、電及其設(shè)備維修、保養(yǎng)，道路養(yǎng)護(hù)

6合計(jì)98

4.4工期安排

表4-3隧道施工進(jìn)度指標(biāo)

工序每循環(huán)施工時(shí)間（h）

序號(hào)工序名稱(chēng)圍巖級(jí)別

V2VIIV2IV1III2

1開(kāi)挖3.03.53.53.54.0

11

工序每循環(huán)施工時(shí)間（h）

序號(hào)工序名稱(chēng)