乌鞘岭隧道施工方案

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乌鞘岭隧道施工方案

1.1.编制依据、编制原则及编制范围

1.1.1.1.铁道部工程管理中心发售的兰新线兰武段增建第二线乌鞘岭特长隧道施工招标书、设计图纸及技术资料;

1.1.1.2.标前会议情况介绍及招标文件补遗书和答疑书;

1.1.1.3.现行铁路工程施工技术规范、标准、规程和规则;

河北省建设工程消防设计审查验收管理暂行办法(冀建法改[2020]8号 河北省住房和城乡建设厅2020年6月)1.1.1.4.现行的铁路工程施工验收规范、标准及规程;

1.1.1.5.现场踏勘调查所获得的工程地质、水文地质、当地资源、交通状况及施工环境等调查资料;

1.1.1.6.我公司拥有的技术装备力量、机械设备状况、管理水平、科技工法成果和多年积累的长大隧道工程施工经验;

1.1.1.7.国家及地方关于安全生产和环境保护等方面的法律法规。

1.1.2.1.科学部署,统筹安排,组织平行、交叉、流水作业,确保关键工序即乌鞘岭特长隧道Ⅱ线(左线)平行导坑开挖工序的进度计划和工期目标的实现,为Ⅰ线的按时开通提供条件;

1.1.2.2.提高机械化施工程度,采用先进施工方法和施工工艺;

1.1.2.3.强化组织指挥,加强管理,保工期、保质量、保安全;

1.1.2.4.优化资源配置,实行动态管理;

1.1.2.5.推行责任制,采取多种激励措施,确保工期;

1.1.2.6.文明施工,环境保护,水土保持。

1.1.3.1.1.乌鞘岭特长隧道I线(右线)隧道出口中段YDK175+690~YDK172+205段长3485m(含整体道床),全部自Ⅱ线(左线)平导通过横通道施工。

1.1.3.1.2.乌鞘岭特长隧道Ⅱ线(左线)隧道出口段DK183+185~DK172+200段长10985m(含整体道床),先期按平导贯通,并负责I线(右线)隧道出口中段的施工,在不影响I线(右线)隧道按期完工或I线(右线)隧道建成通车后,扩大开挖后衬砌建成Ⅱ线(左线)隧道。

1.1.3.2.横通道(含水仓工程、接地材料)1045米/28处

1.1.3.2.1.位于Ⅱ线(左线)DK175+685~DK183+185与I线(右线)YDK175+690~YDK183+190之间,以I线(右线)、Ⅱ线(左线)间的中线为界,与Ⅱ线(左线)相连部分,即本段范围内横通道总长的一半。

1.1.3.2.2.位于Ⅱ线(左线)DK172+200~DK175+685与I线(右线)YDK172+205~YDK175+690之间的全部横通道。

1.1.3.3.洞门及洞门附属工程

乌鞘岭特长隧道Ⅱ线(左线)隧道出口端(DK183+185~DK183+195)洞门及洞门附属工程,以I、Ⅱ线间的中线为界。

DK178+900处施工通风竖井260米/1座,位于I、Ⅱ线之间。

1.1.3.5.弃碴场

乌鞘岭特长隧道I线(右线)、Ⅱ线(左线)隧道出口端弃碴场处理(包括挡护工程、场地平整、绿化、复垦等)。

兰新铁路兰州~武威南段增建第二线线路起于兰州西站,沿黄河二级阶地西行经河口南站跨黄河后溯庄浪河而上,在既有兰武段打柴沟站与龙沟车站之间以特长隧道穿越乌鞘岭后沿龙沟河、庄浪河而下,进入河西走廊与既有线并行引入武威南站。

乌鞘岭特长隧道位于既有兰新线兰武段打柴沟站与龙沟车站之间。隧道长度为20050m,设计为两座单线隧道,线间距为40m;两座隧道线路纵坡相同,主要为11‰的单面下坡,右线隧道较左线隧道高0.56~0.72m。隧道进口位于天祝县打柴沟镇赵家庄附近,地形开阔;隧道出口位于古浪县龙沟乡的沙沟台,地形较狭窄。隧道洞身最大埋深1100m左右。

出口端大台施工通风竖井位于岭北大台村,线路里程DK178+900,深约260m,距隧道出口4285m,衬砌后净空Φ300cm。

1.2.3.主要技术标准

1.2.3.1.铁路等级:国铁I级;

1.2.3.2.正线数目:双线;

1.2.3.3.限制坡度:单机6‰,双机13‰;

1.2.3.4.旅客列车设计行车速度140Km/h,最小曲线半径1200m;

1.2.3.5.牵引种类:电力;

1.2.3.6.牵引定数:4000t;

1.2.3.7.到发线有效长度:850m;

1.2.3.8.闭塞类型:自动闭塞。

1.2.4.主要工程量

乌鞘岭特长隧道本标段主要工程量如表1.2.1所示。

表1.2.1乌鞘岭特长隧道4标段主要工程数量表

本区整体属于祁连山东北部中高山区,隧道进口以南为庄浪河河谷区,出口以北为古浪河及其支流龙沟河谷区,隧道经过乌鞘岭-毛毛山中高山区,根据山体相对高度,进一步划分为乌鞘岭南坡底高山及梁状丘陵区、乌鞘岭中高山区和乌鞘岭北坡低高山区三个次级地貌单元。

本标段乌鞘岭特长隧道出口区主要为乌鞘岭北坡低高山区:位于F7断层以北,地形起伏,自然坡度15°~30°,海拔高程2800m左右,相对高差200~400m。地表多有土层覆盖,其间沟谷发育,主要支沟有大洪沟、窄洪沟、金家直沟、大沙沟、天井沟及直沟等。

隧道通过区段地震基本烈度为8度。

1.4.工程地质及水文地质

本区地层岩性复杂,其分布主要受区域断裂构造控制。区内出露的地层主要由第四系、第三系、白垩系、三叠系、志留系、奥陶系等,并伴有加里东晚期闪长岩体的侵入。

主要岩性有黏质黄土、卵石土、碎石土、泥岩夹砂砾岩、砂岩夹页岩及煤层、板岩夹千枚岩、安山岩以及加里东晚期闪长岩。

本标段Ⅱ线(左线)隧道DK183+185~DK172+200段长10985m,围岩有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ及Ⅵ级围岩,以Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级中硬围岩为主,其中Ⅱ级围岩1545m,占14.1%;Ⅲ级围岩4830m,占44.0%;Ⅳ级围岩3625m,占33.0%;Ⅴ级围岩545m,占4.96%;Ⅵ级围岩440m,占3.94%。

I线(右线)隧道YDK175+690~YDK172+205段长3485m,围岩有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及Ⅴ级围岩,其中Ⅱ级围岩1555m,占44.6%;Ⅲ级围岩1360m,占39.0%;Ⅳ级围岩495m,占14.2%;Ⅴ级围岩75m,占2.2%。

本区在大地构造单元上属于祁连山褶皱系。隧道位于北祁连优地槽褶皱带内,褶皱及断裂构造发育。

1.4.2.1.褶皱构造

褶皱构造在本区较为发育,褶皱形态复杂,据其形成时代和所处的构造部位不同,由南向北可划分为加里东期褶皱带和海西-因支期褶皱带两个褶皱构造带。

1.4.2.2.断裂构造

区内断裂构造发育,主要为区域性大断裂,走向基本为北西向,压性~压扭性,具有切割深、延伸长、规模大的特点。本标段主要有F6、F7断层,叙述如下:

毛毛山岭中断层(F6):位于毛毛山岭脊附近,为逆断层,延伸长度大于48Km,断层走向北西西向,倾向北,倾角80°,断带物质主要由断层泥砾、碎裂岩组成,较松散破碎,破碎带出露宽度40~80m。隧道于DK173+580~DK173+655通过该断层,通过长度75m。

毛毛山-老虎山断层(F7):位于毛毛山岭北山前,延伸长度约174km。断层走向北西西向,倾向南,倾角70°,前期为逆断层,后期表现为左旋逆走滑断层。测区断层南侧出露地层志留系板岩及加里东晚期闪长岩体,断层北侧出露白垩系砂砾岩夹泥岩。断带物质主要由断层泥砾及碎裂岩组成,松散破碎,风化严重,破碎带出露宽度400~800m,局部大于1000m,隧道于DK177+050~DK177+835通过该断层,隧道通过长度785m。

由于乌鞘岭特长隧道区褶皱和断裂较发育,岩体受构造运动影响,节理发育-较发育,主要节理方向为北西及北东向,以密闭节理为主,节理面较光滑,延长数米至数十米。

1.4.2.4.新构造运动

新构造运动在测区的活动方式是在总趋势上升条件下以不均衡地升降运动及沿古构造线部分地段作继承性活动。F7断层带中存在较宽的断层泥砾带,泉水发育,在全新世以来仍有活动迹象。现代地震较为活跃,主要为小震。

1.4.3.水文地质特征

本标段隧道范围内,围岩富水性分区划分可分为:

1.4.3.1.中等富水区:主要为隧道进口端第四系松散堆积层、安山岩带(O2)、志留系板岩(S1)及F4、F5、F6、F7断层破碎带及影响带。

1.4.3.2.弱富水区:主要为岭南和岭中的上三叠统砂岩夹页岩带(T3)。

1.4.3.3.贫水区:主要为第三系砂砾岩夹砂岩、泥岩带(N2)、闪长岩带(δ3)、白垩统(K1)砂砾岩夹泥岩。

预计I线(右线)隧道最大总涌水量为9621.8m3/d,Ⅱ线(左线)隧道最大总涌水量为16114.78m3/d,在断层破碎带有突然涌水的可能。

隧道通过地段的不良地质主要为有害气体,根据地质调绘和钻探,三叠系上统为含煤地层,砂岩、页岩地层中夹有薄煤层,煤层厚0.2~1m,根据试验结果,煤体的气含量均很低,主要以解吸气和残余气为主,解吸气以N2、CO2、O2为主,未检测出甲烷等烃类气体,煤层的吸附能力居中。

乌鞘岭特长隧道最大埋深在1000m以上,岭脊为坚硬的闪长岩,Ⅲ~Ⅳ级围岩占80%左右,本标段洞身通过F6、F7断层破碎带长度为860m左右,地应力值高,砂、页岩夹煤层,砂、泥岩等地层软硬不均,存在小褶皱、节理密集带等,工程地质条件复杂,施工中可能出现围岩失稳、突然涌水涌泥、岩爆、高地温、瓦斯等地质灾害。

隧道出口紧邻312国道,龙沟车站距隧道出口2km,材料运输方式采用火车和汽车联合运输,交通十分便利。

本工程所用的当地材料:片石、碎石来源于古浪县朵什乡石场;砂由黄羊镇沙沟供应。

施工用电根据招标文件自隧道洞口搭接架设。

工程所在地龙沟河、小龙沟河常年流水,可满足施工用水要求。

1.6.1.隧道特长、工期很紧

乌鞘岭特长隧道长达20050米,为国内目前最长的铁路隧道。而I线(右线)隧道的总工期只有60个月,本标段招标文件要求2003年2月1日开工,2007年7月31日完工,实际施工时间只有54个月;Ⅱ线(左线)隧道总工期只有78个月,本标段招标文件要求2003年2月1日开工,2009年1月31日完工,实际施工时间只有72个月。

1.6.2.地质条件复杂、施工难度大

隧道围岩类别变化大,洞身穿越多处断层带和节理密集带,施工中可能出现围岩失稳、高地应力、岩爆及流变、高地温、突然涌水涌泥、瓦斯等不良地质灾害,施工有一定的技术难度。因此,必须在施工过程中加强超前地质‘预报和监控量测工作,大力推行信息化施工技术,规避施工风险,保障施工安全。

1.6.3.进度指标高、需配备精良的机械设备

为了实现工期目标,本标段在地质条件较好地段必须持续稳产、高产,高峰期,Ⅱ线(左线)平导月掘进速度380m以上,I线(右线)隧道月掘进速度270m以上,因此必须采用大型、高效、成龙配套、性能优良的隧道施工机械进行作业,以施工机械化,保障隧道施工快速化。

1.6.4.设计技术标准高、质量要求严

本隧道的旅客列车设计行车速度为140km/h,因此,必须以高标准、高质量的隧道工程,来保障今后隧道行车的快速、安全。招标文件要求:本工程的工程质量必须确保部优、力争国优,工程一次验收合格率达到100%,优良率达到90%以上,整个隧道达到不渗不漏不裂,并满足乌鞘岭特长隧道创优规划要求。这就要求我们在施工过程中必须科学组织,严格管理,以高素质的人员、先进的技术、一流的装备作保障,并与承担隧道施工任务的其他兄弟单位联合创优,实现上述质量目标。

1.6.5.隧道工作面较多、施工管理难度大

由于Ⅱ线(左线)平导超前给I线(右线)中部隧道多开辟工作面,因此施工过程中开挖、支护、运输、衬砌、通风以及排水等都必须做好协调和管理,以实现“快速、有序、优质、高效”的建设目标。

1.6.6.环保要求高

隧道所在地属甘肃祁连山国家自然保护区,洞口所在地居民多,隧道出口龙沟河、小龙沟河属于环境敏感点,整个施工过程中要有完善的环保、水保措施,确保环境不污染、植被不破坏、水土不流失。

1.7.采用的主要技术规范及技术标准

根据本标段的工程特点,除满足乌鞘岭特长隧道设计文件、设计图纸技术要求外,其它采用的法律、法规、主要技术规范、技术标准及技术规程如下:

1.7.3.法律、法规和其它相关标准、规范

1.7.3.1.《中华人民共和国水土保持法》;

1.7.3.2.《中华人民共和国环境保护法》;

1.7.3.3.《中华人民共和国安全生产法》;

1.7.3.12.铁办[2001]14号文《印发〈关于加强营业线施工安全管理的规定〉的通知》;

1.7.3.18.《铁路技术管理规程》;

1.7.3.19.《铁路实施〈中华人民共和国防汛条例〉细则》;

1.7.3.21.《铁路工程土木工程试验方法》(TB10006)。

2.总体施工组织布置及规划

2.1.1.1.对设计图纸、资料进行认真仔细的审核,并编写审核报告;

2.1.1.2.进行临时工程设施的具体设计;

2.1.1.3.组织技术人员和现场管理人员编制实施性施工组织设计,并报监理工程师批准;

2.1.1.4.结合乌鞘岭特长隧道本标段的具体情况编写各种针对性的保证措施;

2.1.1.5.结合工程施工特点,编写《乌鞘岭特长隧道施工技术管理办法和实施细则》、关键工序编写《作业指导书》;

2.1.1.6.施工前,进行详细的施工技术书面交底;

2.1.1.7.进洞前,计算出隧道各主要部位的标高,制定出《标高表》,上报主管部门审核后作为施工测量的依据;

2.1.1.8.根据合同要求,给甲方或监理工程师提供必需的资料。

2.1.2.1.组织人员进行现场详细调查与踏勘;

2.1.2.2.对标段线路中线、标高进行贯通复测,并与相邻标段进行联测,直至闭合贯通;

2.1.2.3.根据导线控制桩,放出中线控制桩橛,设置护桩;

2.1.2.4.现场的“四通一平”及临时设施的修建;

2.1.2.5.建立合格工地试验室,安装、调试好所有检测设备、仪表仪器,提前做好工地用料、建材的检测工作和混凝土、砂浆配合比的设计工作;

2.1.2.6.施工作业中所涉及的各种外业技术资料。

2.2.施工组织机构、施工队伍安排及劳动力配备

2.2.1.施工组织机构

按高效精干的原则组建乌鞘岭特长隧道工程第4标段项目经理部,由隧道施工经验丰富、配置一流隧道施工机械设备的专业化队伍具体负责隧道的施工。

项目经理部设项目经理1人,副经理1人,总工程师1人,副总工程师1人。

项目经理部设四部二室,即工程管理部、安全质量监察部、计划财务部、机电物资部、综合办公室和中心试验室。项目经理部总共由36名技术和管理人员组成。

经理部下设Ⅱ线平导工区、Ⅰ线隧道工区、大台竖井工区和机械服务站承担乌鞘岭特长隧道的施工任务。

为了便于指挥,合理用地,方便施工,项目经理部、Ⅱ线平导工区、Ⅰ线隧道工区和机械服务站均设在古浪县龙沟乡称沟台村,大台竖井工区设置于大台村。

施工组织机构详见图2.2.1“乌鞘岭特长隧道工程第4标段项目经理部组织机构框图”。

图2.2.1乌鞘岭特长隧道工程第4标段项目经理部组织机构框图

2.2.2.施工队伍安排及劳动力配备

2.2.2.1.Ⅱ线平导工区

成立开挖、运输、喷锚支护、衬砌、轨道及通风排水养道等共12个工班,共358人。

2.2.2.2.Ⅰ线隧道工区

成立开挖、运输、喷锚支护、防水层铺设、衬砌、轨道及通风排水养道等共12个工班,共398人。

2.2.2.3.大台竖井工区

配备115人,完成竖井的施工。

以上人员配备为三个工区施工高峰期时人员配备数量,施工中将统筹考虑,动态管理,随时对人员、机具进行调整、做到既能满足施工要求,又尽量减少窝工现象。

2.2.3.施工管段及任务划分

Ⅱ线(左线)隧道前期按平导施工,施工7452m至DK175+733里程时开辟第一个施工横通道进入I线(右线)YDK175+690隧道施工;同时平导继续向前快速掘进1945m至DK173+788里程时开辟第二个施工横通道进入I线(右线)YDK173+831隧道施工;平导

继续向前快速掘进至DK172+200分界里程,到达本标段终点。施工管段及任务划分见表2.2.1及图2.2.2所示。

表2.2.1施工管段及任务划分表

DK183+195~DK172+200全长10995m的全部工程

YDK175+690~YDK172+205全长3485m的全部工程

2.3.设备、人员动员周期和设备、材料运到现场的方法

2.3.1.设备、人员动员周期

一旦接到中标通知,我公司将利用3天时间进行施工前的开工动员,首先由项目经理召集各部室和各工区负责人进行管理层施工动员。其次由各部室和各工区负责人对其管辖范围内管理人员、施工作业班组长等专业施工人员进行施工动员。动员的主要内容是:介绍乌鞘岭特长隧道工程的基本情况和建设意义;讲述4标段工程的施工特点、施工方法和注意事项;强化对工期、质量、安全、环保和成本意识的教育;明确乌鞘岭特长隧道整体创优规划及本标段的创优目标、体系和措施。

经过以上逐级动员工作,做到:施工动员普及率达95%以上;全体施工人员了解工程基本情况,清楚施工特点及注意事项,明确施工方法及创优目标,做到心中有数;强化质量工期意识,做到高起点、高标准、高质量地作好教育和动员。

根据本工程特点及4标段的实际情况,我公司将以最快的速度分三批调遣队伍进场,第一批50人的主力和小型机械设备在接到中标通知书后7天内进场,开展施工调查、现场交接桩、办理征地拆迁、选择临时驻地等;第二批150人的隧道施工队伍和隧道主要施工机械及试验仪器将在中标后20天进场,修建施工便道、生产生活房屋及临时设施;第三批施工队伍和机械接到中标通知书后2个月内全部进场,试验室投入运转,临时设施基本建成,具备开工条件。

2.3.2.设备、材料运到现场的方法

2.3.2.1.机械设备

从我公司本部及各已完工工地调集机械设备,采用火车—汽车联运,先由火车运至龙沟火车站,再由汽车转运至工地。

2.3.2.2.施工材料

外来料:在既有铁路兰武线龙沟车站设置材料厂,由汽车运至工地。

水泥、钢材:本工程施工所用水泥、钢材从甲方组织招标采购确定的厂家所在地,利用既有铁路兰武线运至龙沟车站,再由汽车运至工地。

当地料:砂采用既有铁路营业火车运输与公路汽车运输的联合运输方式。先从料源点黄羊镇沙沟将砂用汽车运至黄羊镇车站,黄羊镇车站作为临时倒运站,利用既有铁路营业火车将砂运至龙沟站,再由汽车运至工地。本标段的石料考虑将隧道本身开采出的少量闪长岩加以利用,其余石料由古浪县朵什乡石场供应。

2.4.临时工程规划与施工总平面布置

2.4.1.临时工程修建原则

临时工程修建本着尽量利用既有设施,节省投资,节约用地,因地制宜,就地取材,便于施工,永临结合的原则进行。

隧道出口4标段运输便道接3标段运输主干道,从运输主干道(小龙沟设双线便桥武威端)引出至扎头子村右岸台地弃碴场。新建便道3km,双车道,泥结碎石路面标准。

竖井运输便道从隧道出口引出,溯小龙沟而上,经金家直沟村至大台竖井,新建便道6.4km,单车道、简易路面标准。

本标段施工用电源引自隧道洞口,竖井用电自隧道出口架设10KV临时电力干线7.0Km。

隧道洞口设1000KVA变压器2台,当隧道掘进长度超过800米后,洞内采用10KV高压进洞方式供电,每个工作面设500KVA可移动变压器一台,并与掌子面始终保持一定距离(最大800米)。在大台竖井设一台1000KVA变压器。

施工现场供电线路均采用三相四线制供电线路,为确保安全,隧道内照明用电及设备用电采用两套供电线路。施工地段照明用电采用36Ⅴ低压供电线路。

为预防当地电力供应系统不能满足施工需要及临时停电,拟自备4台300KW内燃发电机组供电,以满足本标段全天24小时的施工生产及生活用电。

在龙沟河扎头子村设集水井1座,铺设临时给水干管路1.5km,管径Φ100mm。为了保证供水压力,在工地设加压站水池1座50m3,高山水池1座200m3。竖井工区在大台村另设120m3高山水池1座。

为了加强施工管理,在经理部调度室及隧道洞口设置电视监控系统,及时掌握洞内施工状况。

2.4.6.生产、生活房屋

2.4.6.1.生活房屋

考虑到乌鞘岭特长隧道施工工期长,项目经理部、机械服务站及施工工区生活房屋采用新建与利用相结合,综合指标按人均8m2考虑。利用房屋为现称沟小学迁走后留下来的教室,面积约1000m2,可作为工班宿舍。新建生活房屋采用砖混结构的楼房,本标段施工高峰期共798人需新修生活房屋798×8m2-1000m2=5384m2。

监理工程师用房444m2设在项目经理部附近,其建筑及装修标准按合同条款执行。

2.4.6.2.生产用房

生产用房包括竖井工区共需5250m2,具体面积详见“图2.4.1洞口场地平面布置图”所示。

大台竖井施工场地平面布置见图4.3.1所示。

2.4.6.3.中心试验室

设在生活区,面积约150m2,采用一层24砖砌房。

2.4.7.混凝土拌合站

本标段砼施工采用自动计量的集中拌和站拌和,在隧道洞口设HZS60搅拌楼2座,砼运输采用JGGY6型6m3轨行式混凝土输送车。

拌合站、料场地面用C15砼硬化,并做好地面排水系统。

由于隧道开挖主要采用门架式台车施工,先在洞外设空压机站,供隧道喷射砼和锚杆施工使用。当隧道掘进超过2000m后,洞内设20m3/min电动无基座空压机1台,并距用风地点控制800m范围内;当开辟施工横通道后,每个施工横通道洞内设20m3/min电动无基座空压机1台,并距用风地点控制800m范围内。

由于隧道出口段纵坡为11‰下坡,施工排水采用自然排水,在隧道两侧设排水沟排出。洞外设沉淀池,场地积水及洞内排水引入沉淀池沉淀后经污水池处理排入河沟。

2.4.10.主要临时工程数量表

本标段主要临时工程数量见表2.4.1。

GBT 39997-2021 加油站埋地用热塑性塑料复合管道系统.pdf表2.4.1主要临时工程数量表

包括弃碴便道和竖井施工便道

从龙沟扎头子村设一集水井

加压站水池1座GB/T 20801.5-2020 压力管道规范 工业管道 第5部分:检验与试验.pdf,高山水池2座。

包括竖井施工用生产房屋

包括监理工程师用房及竖井工区生活房屋,其中利用1000m2。

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