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张家坡隧道实施性施工组织设计110

张家坡隧道实施性施工组织设计

1、现场调查报告及向有关部门咨询的资料；

2、张家坡隧道施工图、定型图及参考资料；

6、《铁路隧道施工手册》；

张家坡隧道位于昆明市大板桥镇境内，是贵昆线沾益至昆明段增建第二线浑水塘段改线工程的重点控制性工程，为单洞双线隧道。隧道起讫里程为D3K599+225至D3K601+800，全长2575m，其中，进口2089m位于直线上江苏某大厦装饰工程施工组织设计.doc，出口486m位于半径为2204.4m曲线上。设计为Ⅳ～Ⅴ级围岩，以Ⅴ级围岩为主，其中Ⅳ级围岩1145m；Ⅴ级围岩1430m。为了加快施工进度，在D3K600+000处线路左侧与线路前进方向呈140°夹角设置一号斜井，斜井长252m，井身倾角5°42′38′；在D3K601+000处线路右侧与线路前进方向呈45°夹角，斜井长183.8m，井身倾角5°42′38′。

根据围岩地质状况的不同，设置有Ⅴ级复合加强、Ⅴ级B型、Ⅴ级C型、Ⅴ级A型明洞、Ⅳ级复合、Ⅳ级下锚复合衬砌，其中Ⅴ级衬砌拱部、边墙、仰拱（全环）均为C30防水钢筋砼；Ⅳ级衬砌为C25防水砼；全隧仰拱填充为C20砼、沟槽身采用C25砼，沟槽盖板采用C25钢筋砼。

地属高原低山溶蚀及剥蚀地貌，地形起伏不大，相对高差小于80m；地表广泛覆盖第四系坡残积层弱膨胀土（红黏土），溶蚀洼地、漏斗等岩溶形态密布，基岩零星出露。隧道最大埋深约49m，最小埋深约3m，属浅埋隧道。

（四）、气象及水文特征：

1、气象特征：地处亚热带高原型季风气候，年平均降水量1013mm，雨季多集中在6至10月，占全年降水量的80%以上，是地下水补给的旺盛时期，年平均相对湿度76%。

（3）地表水：地表水不发育，地表水无长年水流；

（5）隧道最大涌水量为1.0×104m3/d。

1、地层岩性：沿线主要以岩溶溶蚀、剥蚀地貌及坡残积堆积地貌形态为主，上覆为第四系全新统坡残积（Q4（dl+el））粉质黏土、膨胀土。下伏二叠系下统栖霞茅口组（plq+m）灰岩夹白云岩、页岩，倒石头组（P1d）泥岩夹砂岩、铝土岩；石炭系中上统（C2+3）灰岩，下统大塘组（C1d）灰岩、角砾状灰岩夹页岩；泥盆系中上统（D2+3）白云及断层角砾（Fbr）。

（1）地质构造：隧道穿越区发育有螺丝湾1号正断层和螺丝湾2号逆断层。

（2）地震烈度：沿线地震动动峰值加速度为0.30g。

3、不良地质及特殊岩土：

（1）岩溶：沿线主要分布碳酸盐岩地层，岩性以灰岩、角砾状灰岩、白云岩为主，岩溶中等～强烈发育，地表溶蚀洼地、漏斗、落水洞等串珠状分布；岩溶以垂直形态发育为主，隧道通过溶蚀洼地、漏斗、落水洞之间。

（六）、本隧道工程特点、重点及难点：

1、特点：本工程主要特点可概括为：“紧”、“大”、“软”、“缺”三点。

“紧”：工期紧，2575m长浅埋双线隧道工期仅有8个月，国内隧道施工有史以来还是第一次。

“大”：本隧道共设有四个口，六个工作面，人员、设备投入数量大。

“软”：隧道穿越地质复杂，岩溶、断层和节理发育。

“缺”：本地区严重缺水，地表基本无蓄水；隧道施工用电量大，地方现有装机容量无没保证隧道正常施工。

隧道出口段基本位于弱膨胀土、中膨胀土及土夹石地层上，且埋深浅，开挖后周边易崩解、引起隧道大变形及坍方，施工工序多、进度慢，影响工期，因此出口段施工是本隧道的一个重点；

单车道斜井承担多工作面任务，洞内施工排水、运输调度和通风管理是本工程的另一个重点。

隧道通过浅埋膨胀土及泥夹石岩区防止围岩变形、坍方，通过断层防止突水、涌泥是本工程的难点之一。

隧道共有5处下穿乡村道路或公路，且路面距开挖拱顶仅有10多米，加强监测、强支护、防止路面下沉确保人民身命财产安全是本工程的难点之二。

（七）、主要工程数量：（见表一）

二、总体施工组织布置及规划

确保全部工程达到国家、铁道部现行的工程质量验收标准。工程一次验收合格率达到100%，达到“开工必优，一次成优，确保部优，争创国优”质量目标要求。

杜绝职工因工死亡事故和安全等级事故，年负伤率、重伤率分别控制在5‰和0.6‰以内,争创安全生产先进单位。

主体工程于2006年9月25日完工，提前5天达到铺架条件，全部工程于2006年10月30日完工。

本隧道各洞口均采用无轨运输的运输方式；通风采用压入式通风；排水采用两级大扬程泵站排水，供电采用10kVA的双回路电缆进洞供电，以TSP203地质预报系统、地质雷达、红外线探水和水平超前钻孔等综合地质预报手段，按新奥法原理组织施工。

根据本隧道的地质状况，斜井Ⅲ、Ⅳ级围岩采用全断面开挖，凿岩台车钻孔非电毫秒微差光面爆破；Ⅴ级围岩采用短台阶法开挖，挖掘机翻碴。正洞Ⅳ级围岩采用短台阶法开挖，挖掘机翻碴；Ⅴ级围岩采用中壁法或预留环形核心土法开挖。出碴均采用CAT320挖装机装碴，自卸车运碴。

仰拱采用钻爆并辅以挖掘机开挖及装碴，自卸汽车运碴。人工清理仰拱基坑，仰拱施工地段运输采用防干扰简易平台通过。Ⅳ、Ⅴ级围岩地段仰拱距离下台阶掌子面不超过30m。

斜井衬砌采用简易台架、组合式钢模板衬砌；正洞衬砌采用12m全液压模板台车衬砌，仰拱及铺底超前施作。斜井及正洞混凝土均采用自动计量拌和站拌制，7m3以上砼输送车运输，输送泵灌注。

（三）、施工总平面布置

本工程分布在320国道旁边，多次下穿乡村道路，隧道进口与一号斜井相距较近，隧道出口与二号斜井相距较近，为方便统一指挥协调，隧道专业管理工区设在一号斜井与二号斜井之间的长坡村内，每洞口设一个作业队，负责本作业队的施工任务，每个作业队均设置独立的拌合站、加工场、集料场、供水、供风、供电系统。

施工布置详见图一：《施工总平面布置图》

（四）、临时工程及施工准备

本隧道四个洞口均无公路相通且进口与公路高差较大便道路面纵坡较陡外，其余洞口位置高差较小，施工便道引入方便。新修便道标准：按单车道设计，在合适位置设置会车平台，便道设30cm厚片石基层，20cm厚碎石路面；扩建道路标准：设20cm厚碎石路面。共新修便道2.8Km，扩建便道2Km。同时加强养护管理，以保证本工程项目施工现场临时道路畅通，工程完工后，恢复用地。

本隧道共弃碴43.3万方，其中进口弃碴8.7万方，弃于D3K599+150线路左侧100m处；一号斜井弃碴11.8万方，弃于D3K599+550线路左侧80m处；二号斜井弃碴12.8万方，弃于D3K601+280线路左侧60m处；出口弃碴10.5万方，弃于D3K601+900线路左侧200m处。

拟投入本隧道的主要用电设备(见表二)：

进、出口：设备用电总电功率为752.5kw，当掘进和衬砌同时施工时，用电高峰期的总用电功率为：（3台空压机）330kw+（1台通风机）110kw+（水泵）22kw+（砼搅拌机）37kw+（配料机）9kw+（砼输送泵）75kw+（砼捣固机）6kw+（洞内照明）20kw+（生活照明）10kw=619kw，故进出口需要各安装一台630KVA的变压器方可满足施工高峰期要求。进口变压器安装在D3K599+240左侧30m处，配电房设在变压器左侧10m处；出口变压器安装在D3K601+780右侧45m处，配电房设在变压器右侧10m处。

1号、2号斜井：设备用电总功率为956kw，当掘进和衬砌同时施工时，用电高峰期的总用电功率为：（4台空压机）440kw+（1台通风机）110kw+（2台水泵）44kw+（1台砼搅拌机）37kw+（1台配料机）9kw+（1台砼输送泵）75kw+（砼捣固机）6kw+（洞内照明）20kw+（生活照明）10kw=751kw，故需要该两座斜井各需安装一台800KVA的变压器方可满足高峰期施工。1号斜井变压器安装在斜井洞口左侧15m处，配电房设在变压器右侧6m处。2号斜井变压器安装在斜井洞口右侧20m处，配电房设在变压器左侧10m处。

本隧道工程的电力供应，从输电线路终端杆引入至施工队各工点、施工场地和生活区、辅助工厂等的生产和照明用电。洞外低压线路采用三相五线制架空线，进洞后采用电缆和胶皮线联合使用供电。在隧道进、出口及斜井处各配备1台200KVA的柴油发电机组，作为应急备用电源。

为了对输电线路及电力设备进行保护、防止雷电及短路等强电流对供电系统的破坏，我们拟采用如下的电力保护措施：

避雷：洞内敷设的高压电缆，在洞外与架空高压线连接时，安装高等级阀型避雷器一组及开关，在进洞的低压电线杆上也需要安装阀型避雷器一组。

施工接地：在隧道施工中，把如下设施接地：与电机连接的金属构架、变压器外壳、配电箱外壳、起动器外壳、高压电缆的金属外玻、低压橡套电缆的接地芯线（即联结变压器中性点的中性线、风水管路、洞内临时装备的金属支架）。

在材料堆放场地、仓库、砼拌合站、辅助工厂、弃碴场等洞外施工场地，拟采用塔架式灯塔照明，塔架采用脚手杆搭建。塔架高度为5m，在塔顶架设3只800W碘钨灯，以满足照明要求。

隧道已开挖段照明，以220V照明线路为主，以间距25m、距地面高度4m设置100W白炽灯，同时在已开挖段每隔40m安装一盏400W高压钠灯(左右侧各一盏)，以备洞内烟雾较大时发挥作用。

隧道工作面拟采用三盏220V、800W碘钨灯，并且在开挖钻孔台车及衬砌台车前、左、右各设一盏高压钠灯。

空压机站的空压机设备能力，根据同时工作的各种风动机具最大耗风量和管道漏风等系数进行计算。各洞口所需电动空压机：进口110KW20m3空压机3台；一号斜井110KW20m3空压机4台；二号斜井110KW20m3空压机4台；出口110KW20m3空压机3台。

7、隧道内通风及“三管两路”的设置

隧道内采用软质风管悬挂于隧道一侧，隧道进、出口及斜井洞口各均配置一台110KW的轴流风机，进行压入式通风；隧道动力线路、照明线路分开安装在另一侧的边墙顶部边缘上；高压水管和高压风管安装在风管同侧临时水沟上方。隧道底部设置施工道路。洞内三管两路布置详见图二。

本隧道范围内有线、无线通讯均可使用。

（五）施工组织机构和任务划分

项目经理部设四部二室进行施工管理，即工程技术部、安全质量监察部、计划财务部、物资设备部、办公室及试验室。项目经理部下设四个作业队负责本隧道的施工及作业。组织机构见图三。

2、施工队伍的设置及施工任务划分：

根据工期要求，在每个洞口各设置一个作业队，第一作业队负责进口段施工，第二作业队负责一号斜井段施工，第三作业队负责二号斜井段施工，第四作业队负责出口段施工。各作业队任务划分（见表三）：

表三：作业队任务划分表

D3K599+225～D3K599+825

D3K599+825～D3K600+500

D3K600+500～D3K601+200

D3K601+200～DK601+800

(2)、施工队班组设置及机械、劳力力组织安排：

①第一、四作业队劳力组织安排（见表四）：

表四：第一、四作业队劳力组织安排表

施工现场、调度室、全面管理和组织施工

负责施工技术和质量工作

协助项目部材料员统购料的采购、负责本作业队内零星料采购

锚杆施作、挂网、立架、喷射砼

拌合混凝土、拌合机械维修、养护

运输混凝土、运输车养修、输送泵操作及养修

衬砌台车操作、接泵管、模板施工、捣固

洞内外物料倒运及辅助工作

高压送风、供水、通风、管理维修

②第二、三作业人劳力组织安排（见表五）：

表五：第二、三作业人劳力组织安排表

施工现场、调度室、全面管理和组织施工

负责施工技术和质量工作

协助项目部材料员统购料的采购、负责本作业队内零星料采购

锚杆施作、挂网、立架、喷射砼

拌合混凝土、拌合机械维修、养护

运输混凝土、运输车养修、输送泵操作及养修

衬砌台车操作、接泵管、模板施工、捣固

洞内外物料倒运及辅助工作

高压送风、供水、通风、管理维修

3、隧道施工主要机械设备：（见表六）

表六：隧道施工主要机械设备表

施工通风、电力、电器及其他

三、工程施工进度安排及保证工期措施

本隧道计划于2006年2月20日开工，于2006年10月31日主体全部完成达到铺架条件，工期：254天。

1、各主要工序施工周期的确定：

（1）斜井工程各种围岩进度指表：

①Ⅲ级围岩每循环需8小时，每循环进尺2.7m，每天3循环，日进尺8.1m,月进度达220m；

②Ⅳ级围岩每循环需9.6小时，每循环进尺2.4m，每天2.5循环，日进尺6m，月进度为180m；

③Ⅴ级围岩每循环需9.6小时，每循环进尺2.2m，每天2.5个循环，日进尺5.5m，月进度为165m。

(2)正洞Ⅳ级围岩采用正台阶法开挖每循环需10个小时，每环进尺2.2m，采用三班倒制施工,每天2.4个循环，考虑长期效应，以及超前地质探测的影响，月计划进尺2.2×2.4×30×0.85=134.6m。各工序作业时间详见表七（正台阶法掘进喷锚作业循环时间表）。

（3）正洞Ⅴ级围岩当采用上弧导预留核心土开挖法时每循环需11个小时，每循进尺1.5m,每天2.18循环，考虑长期效应，以及超前地质探测的影响，月计划进尺1.5×2.18×30×0.85=83.4m。各工序作业时间详见表八（Ⅴ级围岩上弧导预留核心土法掘进喷锚作业循环时间表）。

(4)正洞Ⅴ级围岩当采用中壁法开挖时，每循环需12个小时，每循环进尺0.8m,每天2循环，考虑长期效应，超前地质探测以及监控量测的影响，月计划进尺0.8×2.0×30×0.85=40.8m。各工序作业时间详见表九（中壁法掘进喷锚作业循环时间表）。

(5)衬砌施工作业每循环需14个小时，衬砌采用长12m的液压式衬砌台车。一循环12m每三天一循环，考虑长期效应，月计划12×10×0.9=108m。

各工序作业时间详见表十（二次衬砌作业循环时间表）。

(6)由于隧道铺底、水沟及其他附属工程，在本工程中为非控制工期性工序，施工中将根据资源配置、工作面及作业时间等因素进行及时施作，故不对这些工序的作业时间做定量安排。

2、工程进度计划：详见工程进度计划横道图（图四、图五、图六、图七）及网络图（图八）。

(三)、确保工期措施：

（1）实行与进度计划挂钩的工资制度，使全体员工的切身经济利益与工期密切联系。

（2）严格按照批准的施工组织设计安排施工，项目部编制年、季、月施工计划，工区编制周计划，并按周检查计划执行情况。工区每半月召开一次施工进度分析会，项目部每月召开一次施工计划会。施工全过程按网络计划管理，确保关键工序按计划进行，若有滞后，立即采取调整措施。

（3）配备与施工进度要求相适应、状态良好的施工机械设备和周转料具，储备足够的零配件，配备相应数量的维修人员，加强机械设备的维修保养，提高机械的完好率和使用率，保证足够的生产能力，保证施工生产的连续进行。

（4）根据施工计划的要求，编制逐月物资采购计划，抓好材料的采购、储备和供应，保证施工生产有充实的物资作保证，防止发生停工待料。

根据指导性网络施工计划，编制年、季及月进度计划安排，并制定完成计划的各项具体措施。当因环境条件变化而影响计划完成时，运用网络技术，及时找出新的关键线路，重新确定重点工程或工序，采取有力措施，使施工进度满足计划要求，使项目始终处于受控状态。

本隧道能否保证工期的重点是软弱围岩地段不间断快速施工，对此，除加大设备投入，保证施工能力外，还要斜井运输调度、通风排烟等制定详细的实施性方案和管理制度。

严格按照施工和试验检测设备清单，上足全部机械设备。

抓好物资的采购、储备和供应工作。做到“渠道畅通、质量优良、供应及时”。

建立充足的仓库和储料场，根据市场情况，提前作好材料储备。以满足施工生产需要。

搞好路地关系。加强与地方政府和当地群众的联系，搞好征地拆迁工作，不留后遗症，为施工创造一个良好的外部环境，保证施工顺利进行。

搞好后勤保障工作。关心员工生活，尽力做好生活物资的供应，开展有益于员工身心健康的工地文化娱乐活动，使参战员工以饱满的热情投入到工作中去。

四、施工方案、施工工艺和方法

1、概况：本隧道共设2座斜井，一号斜井长251m，其中Ⅲ级围岩160m，占63.7%；Ⅳ级围岩25m，占10%；Ⅴ级围岩66m，占26.3%。二号斜井长183m，其中Ⅲ级围岩25m，占13.7%；Ⅳ级围岩25m，占13.7%；Ⅴ级围岩133m，占68.3%。斜井统一采用5m×4.8m的净空断面，在斜井中间部位设一个25m的错车平台。

2、斜井施工方案：斜井Ⅲ、Ⅳ级围岩开挖采用简易台架配合手持风钻钻孔，非电毫秒雷管微差光面爆破，Ⅴ级围岩采用台阶法开挖，台阶长度5m，上台阶高度3m，下台阶高度2.75m，使上下台阶工作量基本平衡，能达到最大限度的平行作业效果。挖掘机翻碴时可进行中线及高程测量，翻碴完成后上台阶进行拱架及网片安装，下台阶挖装机出碴。拱架及网片安装完成后，可利用出碴完成后挖装机退出及准备喷混凝土的时间完成上台阶的径向锚杆及下台阶拱架、网片安装；上台阶完成喷射混凝土后立即进行超前小导管施工，下台阶继续喷射混凝土，超前小导管和下台阶喷射混凝土几乎同时完成，此时上下台阶同时钻爆破孔，这样就使上下台阶的工序任何时间内均在平行作业，工作可以紧张有序的进行。出碴采用挖装机装碴、无轨运输、自卸式汽车运碴。

衬砌采用简易台架、组合钢模板衬砌，采用砼输送车运输，输送泵灌注，合理利用斜井错车平台作为输送泵及罐车停放点。

3、斜井与正洞交叉段建议加固措施：

为了便于正洞开挖，在与正洞交叉处设置提高段，提高段长度初步定为10m，以10°仰角开挖，提高段建议采用I16工字钢及φ42超前小导管加强支护。工字钢垂直于斜井中线段，间距1m；与斜井中线斜交段设置扇形过段区，该过渡区为4.2m，工字钢在靠近线路一侧间距0.6m，另一侧间距1.57m，如图九所示。工字钢架间采用φ22钢筋连接，连接筋环向间距1.2m，于拱部挂φ8×φ8钢筋网，网格间距25cm×25cm，拱部及边墙喷射砼厚度为25cm。

图九：斜井与正洞交叉提高段加固平面图

本隧道正洞有Ⅳ、Ⅴ级两种围岩。Ⅳ级围岩采用正台阶法开挖，上下台阶均采用手持风钻钻孔，爆破采用光面预裂爆破。Ⅴ级围岩采用中壁法或环形开挖预留核心土法开挖，预裂爆破施工。出碴采用挖装机装碴，自卸式汽车运碴。仰拱采用挖掘机开挖及装碴，自卸式汽车运碴。

初期支护：Ⅳ级围岩上台阶翻碴完成后初喷混凝土，出碴时上台阶安设拱架、施作锚杆、挂设钢筋网。出碴完成后进行上台阶复喷混凝土，同时下台阶安设拱架、施作锚杆、挂设钢筋网，上台阶复喷完成后喷射下台阶混凝土。

台阶法开挖的段落，锚杆采用手持风钻钻孔，利用台阶安装锚杆及钢筋网；格栅钢架统一在洞外分段制作，分拱部、边墙、仰拱三部分安装。衬砌采用12m全液压模板台车衬砌，混凝土采用自动计量拌合站拌制、7m3以上罐车运输、输送泵泵送灌注。仰拱采用钻爆辅以挖掘机开挖，仰拱施工地段运输通道采用栈桥通过。

洞口施工前应先做好洞口边仰坡截水沟，截水沟距边仰坡开挖边缘不小于5m，沟底纵坡不小于3%。截水沟施作完毕后自上而下进行边仰坡开挖，按设计坡度一次整修到位，并分层进行边仰坡喷锚防护，以防围岩风化、雨水渗透而坍塌。

(2)洞口路堑土石方施工

洞口路堑土石方采用分层开挖，施工机械以挖掘机为主，洞口场地用装截载机辅以推土机整平压实，遇坚硬石质地层人工钻眼弱爆破，运输采用自卸汽车，挖方弃至弃碴场内。

洞门在进洞施工正常后，尽早施工，洞门完成后及时接顺端墙背后排水沟，平整地面，截水沟顺接边沟，保证洞口排水顺畅。施工时认真组织、精心施工，做到内实外美。

（1）Ⅳ级围岩正台阶法施工：

隧道Ⅳ级围岩采用正台阶法开挖，具体施工方法如下：

A、上半断面开挖拱部；

DB3710／T 125-2020 威海市旅游公路设计规范.pdfB、拱部初期支护：初喷混凝土封闭、挂钢筋网、安装锚杆和钢架、复喷混凝土；

D、边墙初期支护：初喷混凝土封闭、挂钢筋网、安装锚杆和钢架、复喷混凝土；

F、铺挂隧道防水板，浇筑二次衬砌混凝土。

施工中合理调整工序，实行“钻爆、装碴、运输”机械化一条龙作业。

A、开挖采用光面爆破，一次进尺控制在2.2m左右；

B、钢拱架安装就位后与拱腰、拱脚、锁脚锚杆、径向锚杆焊接牢靠，如遇拱脚位于软弱围岩上时，则应加强拱脚处理，采取支垫钢板、木板或浇筑垫脚砼。勤量测拱顶下沉、周边收敛YB∕T 4792-2019 钢铁工业直接冷却循环水处理技术规范.pdf，如发现收敛加剧，则应在横向和竖向及时采用I16工字钢加固；

C、下半断面开挖为保证一次支护钢拱有可靠的支撑力，施作锁脚锚杆，一次开挖控制在3m之内。

D、及时施做边墙一次支护；