笔架山隧道进洞施工方案

新建铁路哈大客运专线TJ-1标段

DK67+255~DK67+600

笔架山隧道进洞施工方案

中国中铁一局桥梁公司哈大客运专线项目部

2007年10月20日

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笔架山隧道进洞施工方案

一、编制依据

1、《笔架山隧道设计图》（图号：哈大客专沈大施隧05—01~05A）

2、《双线隧道（山岭）综合通用图》（图号：哈大客专沈大施隧通01—01~66A） 3、《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》TZ 214-2005

4、《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》[2005]160号 5、《铁路隧道施工规范》TB10204-2002

6、《铁路隧道锚喷构筑法技术规范》TB 10108-2002

二、工程概况

隧道位于普兰店湾北一公里处，隧道进口里程DK67+255，出口里程DK67+600，隧道全长345m；隧道位于直线上，隧道内进口至DK67+450为16‰的上坡，DK67+450至出口为3‰的上破；隧道进口处为一条乡村公路，公路向南通往沈大高速公路海湾北出口，向北通往袁家屯方向，进口处附近的山坡上种满松树，进口前为山崖，地势陡峭。隧道出口位于山坡上，此处坡度较缓，地表长满杂草树木，有岩石裸露，无地下水渗出，出口前为一片农田，地势平坦。隧道出口左侧100m为乡村公路，交通较便利。隧道最大埋深约31m。

隧道进口地形与线路基本正交，隧道出口与线路呈45度斜交，进口里程为DK67+255，出口里程为DK67+600，隧道进出口均采用帽檐式洞门，洞门段各17m。

三、工程地质及水文地质

1、工程地质 ⑴地层岩性

细角砾土：该层覆盖于隧道区的地表，层厚0.5~2m，黄褐色，中密，稍湿，含角砾含量50%，粒径20~40mm，个别可达120mm，呈棱角状，主要成分为砂岩，充填粉质黏土。

叶岩：褐黄色，泥质结构，层状构造，裂隙发育，层理明显，全风化~弱风化，全风化层厚度1~4m，岩体较破碎。

石英砂岩：褐黄色、灰白色，砂质结构，厚层状构造，节理裂隙极为发育。

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⑵地质构造

隧道区位于新华夏构造体系钓鱼台-邓屯-李店构造带上，根据物探资料分析隧道区中部为一褶皱，其北部岩芯极其破碎。

⑶隧道分布里程及围岩分级

分布里程 DK67+255~DK67+384 DK67+384~DK67+414 DK67+414~DK67+600 岩性 石英砂岩（W3）~（W4） 石英砂岩（W2）~（W3） 石英砂岩、叶岩（W2）~（W4） 围岩分级 Ⅲ Ⅲ Ⅳ 2、水文地质条件

地下水主要为基岩裂隙水，洞深范围内勘测期间未见地下水，雨季施工应注意地表水渗入对洞身的影响。

三、进洞施工总体部署

㈠临时工程 1、施工驻地

进洞施工驻地设在隧道出口DK67+600附近，距离线路左侧100m，占地1500m2。

高山水池-5米*5米3米变压器房 电杆 空压机房 山 路隧道出口山 路料场施工便道喷浆料拌合站水泥库生活区锦 于公路绿化带钢筋加工厂袁屯村笔架山隧道施工平面布置图2、施工便道

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隧道出口左侧100m为锦于公路，公路到隧道出口新建一条便道，便道宽6m，结构形式采用泥结石路面。

3、施工用电

铁路沿线有 10KV、35KV 等高压电力线或交错或平行线路分布，隧道施工用电从附近电力线搭接引至隧道洞口变压器。隧道施工队在洞口设315KVA 变压器1台, 200kw 发电机1台。

4、施工用水

隧道施工用水采用就近取水或打井取水，采用高位水池蓄水，在隧道洞顶设 70m3 蓄水池。

5、施工供风

在隧道洞口设臵空压机站，选用 20m3/h 压风机，正常施工使用3台，另考虑1台备用。采用高压风管接入洞内，供风主管道采用φ100mm 无缝钢管，掌子面用胶管接分风器满足施工用风需要。

6、拌合站

隧道用混凝土皆由一分部搅拌站进行供应，该站设臵在DK69+600袁家屯村委会附近，占地约9000㎡，采用双机90型拌合机，运距2km。

7、弃碴场

弃碴场位于隧道进口DK67+000右侧约200m处的旱地内，运距约600m，占用旱地26.13亩,弃碴场设挡土墙。

㈡施工人员

管理人员配备表

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序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 姓名 刘登荣 董文学 郭建 赵彦明 周全维 杨强 李强 兀优龙 张养鹏 张红明 性别 男 男 男 男 男 男 男 男 男 男 职务 副经理 工程部长 现场技术 安质部长 测量主管 实验室主任 现场技术 现场技术 现场技术 现场领工 学历 本科 本科 大专 大专 大专 大专 大专 大专 大专 中专 专业 道路与桥梁 土木工程 公路与桥梁 铁道工程 铁道工程 桥梁与隧道工程 建筑工程 公路与桥梁 公路桥梁 桥梁隧道 职称 工程师 工程师 工程师 工程师 工程师 工程师 助工 助工 助工 高级技师

施工人员配备表

序号 1 2 3 4 5 6 7 工种 电焊工 钢筋工 爆破工 挖掘机司机 汽车司机 普工 共计39人 人数（人） 5 8 10 2 4 10 备注 ㈢主要机械设备

序号 1 2 3 4 5 6 7 8

机械设备名称 管棚机 气腿式风钻 风镐 装载机 自卸汽车 混凝土拌合站 模板台车 砼输送车 4

规格及型号 YT-28 G10A WA420-3 3.5m 红岩18T 双机90 自制 解放东风 3数量 1 10 10 1 3 1 1 2 中国中铁一局桥梁工程有限公司 笔架山隧道进洞施工方案

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 砼输送泵 轴流通风机 变压器 发电机 电动空压机 离心式清水泵 潜水泵 砼拌和机 混凝土喷射机 灌浆机 双液注浆泵 HBT60 JBT62～2 315KVA 200kW 4L-20/8 20m/min 200s-150 WD5.5 JS500、25～30m/h PZU-5 UB3 2TG-60/210 331 1 1 1 2 1 2 1 2 2 2

㈣施工进度计划安排

本项工程计划从2007年11月15日开工,至2007年12月30日完工。 天 沟 ： 2007年11月15日~12月5日 边仰坡开挖及防护 ： 2007年11月15日~12月5日 超前大管棚支护 ： 2007年12月5日~12月30日

四、施工方案概述

按照施工图设计，隧道进口到出口处于上坡段，出口比进口高3.57m，按常规施工方法，为便于排水，进洞从进口开始比较合理，但是进口段位于锦于公路上，施工前需改移公路。考虑到征地拆迁的难度，改移公路的时间对隧道工期有极大的影响，故进洞从隧道出口施工。

首先施做洞顶截水沟，确保洞口排水通畅；地表喷设混凝土，封闭边坡裂隙，防止雨水侵入；隧道进口段DK67+272~DK67+292段和出口段DK67+543~DK67+583拱部各采用一排φ108大管棚配合小导管超前注浆加固地层，同时结合“套拱”进洞技术，保证隧道安全进洞,其它地段拱部采用超前小导管超前注浆加固地层。

五、主要施工方法

1、洞顶排水系统施工

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为避免雨水对边仰坡稳定产生不利影响，先在洞顶做好截水沟，将山体地表水引致洞顶影响范围外。

2、边坡、仰坡施工

根据设计要求对边、仰坡进行测量放线，洞口及明洞的土石方施工采用挖掘机配自卸汽车自上而下分层开挖，不能一次到位，遇中硬岩时，辅以浅孔松动爆破，减弱对边、仰坡的扰动。明洞段开挖在仰坡与边坡相交处采用圆角法开挖，人工刷坡，边刷坡、边按设计进行支护，避免坡面岩体暴露时间过长造成危险；施工时随时注意边、仰坡的变化，做好开挖中的支护和防塌工作；避开在雨季施工，做好防、 排水设施，减少地面水对洞口段施工的影响。

3、地表锚固处理

为确保工期和施工安全，及早进洞，根据本工程特点，为增强洞口仰坡和边坡土体稳定性，采用表面锚喷网加固方案。

洞口边坡按设计刷坡到位后，首先进行3cm厚混凝土支护，之后按间距150cm×150cm梅花型打设φ22砂浆锚杆，长3.5m~4m，同时加挂20cm×20cm的φ6钢筋网，待锚杆与钢筋网焊接后，再喷射混凝土5cm。

4、套拱施工

⑴在洞口外2m范围开挖时预留核心土，作为套拱施工平台。

⑵在洞口开挖轮廓线布设套拱，套拱钢筋采用H=15cm的4φ25钢隔栅，格栅间距50cm，格栅间用φ25钢筋焊拉，套拱施工长度为1.5m。

⑶沿套拱钢筋周围打设一排φ22超前锚杆，锚杆长3.5m，环向间距45cm，在钢隔栅拱角部位每处增设2根同规格锁角锚杆。

⑷在钢拱架上安设Φ140导向钢管，数量、环向间距和外插角与大管棚一致。导向钢管的安装要测量精确定位，使钢管位臵、方向准确无误，导向导管与钢架焊为整体。

⑸安设模板，浇注80cm厚C25混凝土。 5、管棚施工

⑴搭设钢管平台架，安装管棚机。管棚机从导向管内钻孔。管棚钢管由机械顶进，顶进时采用6m和3m节长的管节交替使用，以保证隧道纵向同一断面的接头数

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不大于50%，管棚钢管顶到位后，管棚钢管与导向钢管间隙用锚固剂封堵，以防注浆时冒浆。

⑵φ108大管棚共计一环65根，每根长15m，间距30cm，外插角度≯12°，采用热扎无缝钢管及钢花管，外径108mm，壁厚5mm。每节钢管两端均预加工成外丝扣，以便连接接头钢管。施工时先打设钢花管进行注浆，然后打设钢管，以便检查钢花管的注浆质量。钢花管注浆孔大小φ12，间距15cm~20cm，梅花型布臵。

⑶钻机方位及倾角

a.钻机入孔的方位角及倾角，必须在测量组提供的测量数据上进行； b.根据试验检验导向钻头的纠偏能力，在施工经验积累的基础上，确定开孔方位和倾角是否增加纠偏角，并以书面形式通知机台；

c.计算倾角时应将隧道坡度考虑在内，钢管打设时不允许向内偏斜。 ⑷导向钻进

a.导向钻进前应对钻机定位情况、方位、倾角情况，孔口管对中情况、冲洗液流进行全面复检，确认正常后进行试钻；

b.钻进前须先开泵，待冲洗液流通正常后，方可钻进；

c.钻进时，泵压应控制在0.6-1.0MPa，泵量为10-30L/min为宜。保持中低压力，匀速中速钻进；

d.为防止水土流失，控制沉降，必要时需采用孔内保压措施。要始终保持回水量小于或等于进水量；

e.导向技术人员随着不断钻进，必须时刻观察探头角度变化情况，角度偏差大于0.3°时，应及时纠偏。当纠偏无效、偏差大于0.6°时，应停止钻进，研究对策后再施工。现场须及时进行导向数据记录和钻具前端长度及每次加管长度详细记录；

f.钻孔出现涌水时，应尽量保持泵压，泵量不能变小，以平衡孔内压力； g.冲洗液不正常时，严禁继续钻进。泵工应注意观察冲洗液变化情况，及时上报有关负责人；

h.导向钻进至5及10米时，应分别进行一次测斜。发现超限，及时补救。 ⑸大管棚注浆

施工过程中，为了防止注浆过程中串浆，每钻完一个孔，随即安设该孔的钢管

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并注浆，然后再进行下一孔的施工。管棚设有进浆孔和排气孔，当排气孔流出浆液后，关闭排气孔，继续灌浆，达到注浆压力0.5～1.0MPa时，方可停止注浆。 6、超前小导管预注浆加固

在大管棚之间设臵Φ42 小导管并注浆，超前小导管应和钢架配合使用，从钢架腹部穿过，纵向相邻两排的水平投影搭接长度不小于1m。

超前小导管设计参数:

⑴规格: 热轧无缝钢管，外径42mm，厚3.5mm，长3.5m。在前部钻注浆孔，孔径6~8mm，孔间距15cm，呈梅花形布臵，前部加工成锥形，尾部长度不小于30cm，作为不钻孔的止浆段。

⑵小导管环向间距Ⅳ级围岩50cm，拱部150°范围布臵。 ⑶外插角3°~5°。

⑷注浆材料：小导管注浆采用水泥-水玻璃双液浆，水泥水玻璃体积比1:1,水玻璃浓度为30～40，注浆量达到设计注浆量或注浆压力达到0.4~0.6MPa时结束注浆。

小导管安设采用钻孔打入法，钻孔直径比钢管直径大3mm，然后用锤击或钻机顶入，并用高压风吹净孔眼内的粉尘及岩石碎屑。小导管安设后，管口用麻丝或塑性胶泥封堵，防止浆液从孔口溢出。

小导管制作示意图

7、洞身开挖

在大管棚及小导管施工完成后，采用 CRD 法进洞施工，在明洞开挖至 C、D部上半断面时停止，在洞口支立第一榀格栅钢架的上半部分，使其连接牢固且喷射混凝土封闭成环，并使格栅钢架与大管棚的尾部连接牢固且形成整体，然后进入暗洞施工。C 部先行开挖支护，进入暗洞 5m 后进行 D 部开挖支护，D 部进入暗洞 5m 后，继续明洞下部开挖，开挖完成后将第一榀格栅钢架的下半部分与上半部分连接牢固，此时隧道洞口已封闭成环，再按上述施工顺序进入暗洞施工。

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六、质量、安全保证措施和环保措施

1、质量保证措施

洞口及边、仰坡开挖线按照图纸要求对洞口施工放样，自上而下开挖；尽量减少对原地面的扰动。边、仰坡危石要清除，不得有孤石外露,坡面凹凸不平要整修平顺。洞口及边、仰坡按设计要求进行边挖边防护，随时检查山坡稳定情况。进洞前完成应开挖的土石方，废弃的土石方堆放在指定地点，边、仰坡上方不得堆臵弃土、石方。

加大对进口段监控量测及地表沉降点的观测，根据数值分析适时调整预留量，及时正确指导施工。

大管棚施工质量要求：

a 单孔开孔间距为0.3m。开孔孔位偏差≤±50mm，若须移位，应调整开。 b 为了保证钢管连接的同轴性，采用丝扣连接，扣长12cm，处丝扣。丝扣连接一定要拧紧、到位，然后加焊；

c 终孔后，管棚的注浆压力要控制在0.8—1.5 MP之间，注浆压力不宜过大。注浆量以出浆口流出水泥浆为准。

d 管棚打设长度与设计长度误差不得大于200mm；

钢拱架安装应根据中线、水平和预留沉降量等将钢拱架安装在中线方向的垂直面上，并力求整齐，同时钢拱架之间应纵向连接牢固，构成整体。安装前先清除基脚虚渣及其它杂物，超挖部分用喷射砼填充，安装时首先放出中线、水平线，然后检查拱形内轮廓，最后依据轮廓喷射砼。确保初期支护不侵入衬砌断面，并使初期支护表面达到平顺，为铺设防水板创造条件。

两拱部钢架与边墙架用螺栓连接，中间用橡胶垫板。如用螺栓连接困难时可采用焊接。钢拱架应牢固地焊接在锁脚锚杆上。严禁将拱脚悬空，必须要稳定,放于坚实的围岩上，必要时垫6mm钢板加固。

锚杆施工质量控制：

a锚杆的材质、类型、质量、规格、数量和性能必须符合设计和规范的要求。 b锚杆插入孔内的长度不得短于设计长度。

c砂浆锚杆和注浆锚杆的灌浆强度应不小于设计和规范要求，锚杆孔内灌浆密实饱满。

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d锚杆垫板应满足设计要求，垫板应紧贴岩面，围岩不平时要用M10砂浆填平。 e锚杆应垂直于开挖轮廓线布设。对沉积岩，锚杆应尽量垂直于岩层面。 钢筋网格各结点必须点焊牢固，挂设钢筋网应与系统锚杆相结合，采取点焊的方式与系统锚杆连接紧密，并密贴岩面，尽量平顺，真正起到网护作用。

锚杆的材质、类型、质量、规格、数量和性能必须符合设计和规范的要求。 a锚杆插入孔内的长度不得短于设计长度。

b砂浆锚杆和注浆锚杆的灌浆强度应不小于设计和规范要求，锚杆孔内灌浆密实饱满。

c锚杆垫板应满足设计要求，垫板应紧贴岩面，围岩不平时要用M10砂浆填平。 d锚杆应垂直于开挖轮廓线布设。对沉积岩，锚杆应尽量垂直于岩层面。 喷射前要检查开挖断面的质量，处理好超欠挖： a．喷射前，岩面必须清洁。

b．喷射混凝土支护应与岩面紧密粘接，结合牢固，喷层厚度应符合要求，不能有空洞，喷层内不容许添加片石和木板等杂物，必要时应进行粘结力实验。喷射混凝土严禁挂模喷射，受喷面必须是原岩面。

c．支护前应做好排水措施，对渗漏水孔洞、缝隙应采取引排、堵水措施，保证喷射混凝土质量。

2、安全生产措施

洞口作业要有专人进行指挥。钻眼人员在工作面施工时，要有专人警戒，随时检查工作面的安全状态，观测坡体是否稳定，坡顶是否有裂缝。如有裂缝及时进行支护。如发现裂缝有增大的迹象，立即通知工作面的施工人员及施工机具撤离现场。

开挖边坡和爆破作业时，要专人进行现场指挥， 如突发安全事故，立即将受伤人员送往就近医院治疗，同时报项目部，调查事故原因，防止不安全事故再次发生。

爆破作业统一指挥，统一信号，划定安全警戒区，明确安全警戒人员，在装药、接线开始前，无关人员一律退出作业区。严格按照图纸施工，洞口含水丰富，易造成隧道坍塌，施工开挖时必须短进尺，强支护。掌子面必须预留核心土，当围岩极其软弱或含有裂隙水时，对掌子面进行喷射砼封闭。

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3、环境保护措施

严格按照设计边仰坡开挖轮廓线进行开挖，严禁超挖及破坏原地形地貌。洞口开挖出的土石方严禁乱弃，全部运往出口处弃渣场。

施工的废水、污水通过沉淀池进行初步净化后再排入排污系统。

施工现场的生活、施工垃圾，要及时清理和打扫，集中后运入出口处埋入弃渣场内。

严禁干钻打眼，防止粉尘污染。

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