隧道工程快速施工技术方案

大准至朔黄铁路联络线朔州隧道（DK128+662~DK139+955）科学管理以质为本打造精品典范工程攻难克险精心组织开辟准池黄金通道中铁X局集团神华准池铁路项目经理部二○一一年十二月 一、工程概况及地质情况新建铁路大准至朔黄铁路联络线朔州隧道，起讫里程DK128+662～DK139+955，全长11293m，为双线隧道，共设4个斜井共6594米辅助施工。隧道洞口段主要为砂、黏质黄土；洞身围岩以石灰岩为主。其中Ⅱ级围岩占26.17%，Ⅲ级围岩占42.99%，Ⅳ级围岩占20.32%，Ⅴ级围岩占10.52%。隧道区地下水主要有岩溶裂隙水、松散岩类裂隙水。隧道不良地质有岩爆、岩溶、湿陷性黄土及7条断层。二、施工组织安排朔州隧道设进口、1号、2号、3号、5号斜井及出口共六个工区组织施工。进口工区承担正洞1229m、1号斜井（1045m）承担正洞2789m（进口方向1259m，出口方向1530m）、2号斜井（1975m）承担正洞1270m（进口方向220m，出口方向2575m）、3号斜井（1770m）承担正洞1550m（进口方向1100m，出口方向450m）、3-1号斜井（824m）承担正洞1030m（进口方向380m，出口方向650m）、5号斜井（980m）承担正洞1970m（进口方向1070m，出口方向900m）、出口承担正洞1455m施工任务。工程于2011年9月20日开工，2013年2月16日贯通，工期17.1个月（含施工准备期），2013年3月15日达到铺轨条件，比合同工期提前1.5个月。三、施工进展情况12 朔州隧道于2011年9月26日进场，截止2011年11月29日，进口完成开挖及支护49米，仰拱24米；1号斜井完成开挖及支护73.1米，仰拱22.9米；2号斜井完成开挖及支护47米；3号斜井完成开挖及支护23.2米；5号斜井完成开挖及支护48.6米；出口虽然完成了施工便道、拌和站、空压机站、10KV临时专线、生活区基础等临建工程，但受永久性征地及洞口废弃石场影响无法开工，当地政府要求必须把永久性征地及地表附着物和洞口废弃石场补偿费用一次付清才允许开工，地表附着物评估报告已出。四、工期安排朔州隧道是准池铁路的重难点控制工程，工期之紧在国内隧道建设史上少有，比铁道部规定的进度指标高出1~2倍。根据朔州隧道围岩地质条件，结合乌鞘岭隧道的施工经验，要想比合同工期提前1.5个月完工，必须加倍投入设备、劳力及各种保障措施，针对准池铁路总工期要求，倒排工期，制定进度指标。1、进度指标施工进度指标见下表。朔州隧道正洞施工进度指标围岩级别循环进尺(m)日循环数日进尺(m)月进度(m)Ⅱ428240Ⅲ326180Ⅳ1.233.610512 Ⅴ0.6～0.831.8～2.450～70注：斜井进入正洞施工，进度指标进行相应的折减。朔州隧道斜井施工进度指标围岩级别循环进尺(m)日循环数日进尺(m)月进度(m)Ⅱ339270Ⅲ2.637.8230Ⅳ236180Ⅴ133902、总体施工方案正洞洞身Ⅱ级围岩采用全断面法施工，Ⅲ级围岩采用台阶法施工，Ⅳ级围岩采用正台阶法施工，Ⅴ级围岩采用三台阶临时仰拱法施工；斜井Ⅱ、Ⅲ级围岩采用全断面法施工，Ⅳ级围岩采用台阶法施工、Ⅴ级围岩采用短台阶法施工；采用CAT320挖掘机扒碴，ZLC50C及WA470-3装载机两台同时装碴，北方奔驰出碴；隧道各口采用长距离压入式通风、洞内分段增设射流风机、掌子面增设小通风机相结合的方式通风；顺坡地段采用自然排水，反坡地段地下水采用高扬程、大流量水泵分段逐级机械抽排；施工用电采用地方电力线路与自发电相结合，由平鲁区康家窑变电站T接35kV专线贯通全线，进口、1号、2号由平鲁区平安开闭所接引10kV专线，5号、出口由李家窑变电站接引10kV专线，形成双回路，各洞口配备发电机组，确保电力供应不受任何影响；施工用水，前期采用水车拉水，后期采用打深井供水。进口设深水井供进口、1号及2号斜井；3号采取拉水施工，配置12m³水车3台；出口设深水井供出口及5号斜井，各隧道洞口设置150m3保温水池，采用无塔供水，生活驻地设置30m3的蓄水池。12 3、循环进尺及循环时间Ⅱ级围岩全断面法施工循环进尺4m，每循环时间720min，每天2.0循环，每天进尺8m，月进度240m，全断面法循环时间计算见下图。Ⅱ级围岩全断面法掘进循环时间计算图工序时间（min）循环时间（min）60120180240300360420480540600660720测量放样30围岩量测30钻眼270装药联线30通风30清危初喷砼30扒碴、出碴240喷锚支护90说明：1、超前地质预报用TSP203地质预报系统一次预测100m范围，本表未列其作业时间。2、全断面钻孔作业，爆破采用延时爆破，以减少一次爆破炸药量，保护围岩。Ⅲ级围岩台阶法施工循环进尺3m，每循环时间720min，每天2.0循环，每天进尺6m，月进度180m，台阶法循环时间计算见下图。Ⅲ级围岩台阶法掘进循环时间计算图工序时间（min）循环时间（min）60120180240300360420480540600660720测量放样30围岩量测30钻眼210装药联线30通风30清危初喷砼30扒碴、出碴210喷锚网支护18012 说明：1、超前地质预报用TSP203地质预报系统一次预测100m范围，本表未列其作业时间。2、上下台阶同时进行钻孔作业，爆破采用延时爆破，以减少一次爆破炸药量，保护围岩。Ⅳ级围岩正台阶法施工循环进尺1.2m，每循环时间480min，每天3.0循环，每天进尺3.6m，月进度105m。Ⅳ级围岩台阶法循环时间计算见下图。Ⅳ级围岩正台阶法施工循环时间计算图工序时间min循环时间（min）60120180240300360420480测量放样30围岩量测30超前支护60开挖90出碴90初期支护210说明：1、超前地质预报为摊销时间。2、各工作面拉开距离后平行作业，实行均衡生产。Ⅴ级围岩三台阶临时仰拱法施工循环进尺0.6～0.8m，每循环时间480min，每天3.0循环，每天进尺1.8～2.4m，月进度50～70m。Ⅴ级围岩三台阶法循环时间计算见下图。Ⅴ级围岩三台阶临时仰拱法施工循环时间计算图工序时间min循环时间（min）60120180240300360420480测量放样30围岩量测30超前支护60开挖90出碴90初期支护21012 说明：1、超前地质预报为摊销时间。2、各工作面拉开距离后平行作业，实行均衡生产。4、工期安排朔州隧道于2011年9月20日开工，结合现场实际情况，进口施工准备为1.4个月,1#斜井施工准备为0.67个月,2#斜井施工准备为1.4个月,3#斜井施工准备为1.87个月,5#斜井施工准备为1.53个月,出口施工准备为2.87个月，隧道主体于2013年2月16日贯通，工期17.17个月(含洞口施工准备)，2013年3月15日达到铺轨条件。朔州隧道施工进度图及平面示意图附后。五、劳动力组织朔州隧道分六个工区，安排六个专业化隧道队伍施工,每个队伍劳力安排及工班任务划分见下表。序号工班名称人数担负主要任务进口1#斜井2#斜井3#斜井5#斜井出口1掘进工班6012010018012060凿岩台架就位、钻眼、装药、爆破等2支护工班501008016010050锚杆、注浆、钢筋网、钢架安设，喷射混凝土作业等4衬砌工班5080701208050防水层、钢筋安装、衬砌、附属工程等5运输队3660601186036出碴、运输、调度、维修、保养等6自动计量拌合站162430402416砼拌合及小型构件预制7综合保障队152522302515风、水、电及其设备维修、保养，道路养护8钢构件加工队102015302010各种钢构件加工及预制9抽水工班6181830186隧道抽排水，设备维修、保养10小计243447395708447243施工队伍劳力安排及工班任务划分12 六、主要施工机械、设备配置朔州隧道主要施工机械、设备配置见下表主要施工机械设备表序号设备名称规格型号数量国别产地制造年份额定功率（kW）生产能力用于施工部位备注1管棚钻机RPD1802日本2010125隧道KR50412-33德国201045隧道KR50412-34德国201045隧道2挖掘机CAT3209美国20101001.2m3隧道CAT320C10美国20101001.2m3隧道3自卸车ND3260100包头201121319t隧道沃尔沃20瑞典201012m3隧道4挖装机ITC312-H32德国2010隧道5装载机ZLC50C8柳州20111543m3隧道WA470-319日本20113m3隧道6轴流通风机SDF(C)-NO12.519侯马20102×110隧道通风7射流风机SDF-NO.6.520侯马20102×22隧道通风8移动变电站S9-400-10/0.412太原2010400隧道9空气压缩机L-20/8-I型54西安201020m3/min隧道SA-5150WⅡ28西安201021m3/min隧道10砼喷射机械TK60060成都20115m3/h隧道初支11机械手RPJ-Z8成都2011隧道初支12砼输送泵HBT6015长沙201160m3/h隧道二衬13衬砌台车自制25山西现场加工12m隧道二衬14仰拱栈桥自制20山西现场加工10m隧道仰拱15防水板作业台车自制、移动式20山西现场加工隧道二衬16凿岩机YT-28160天水201083.3L/s隧道凿岩YT-28160天水201183.3L/s隧道凿岩17污水处理设备7上海2010污水处理18变压器S9-800/1021重庆2009800隧道19柴油发电机组250GF21山西2009250隧道12 1混凝土输送车HNJ5260GJB14辽宁20106m3砼供应HNJ5259GJB14辽宁20106m3砼供应2砼拌和楼JS1000+PL16007上海201160m3/h砼供应HZN120A7成都2010120m3/h砼供应22地质钻机XY-2PC28重庆2010隧道23锅炉4t8山西2011隧道冬季施工24多动能作业台架20山西现场加工6m隧道25洒水车12t7山西2011隧道26多级离心泵150D-30×412上海2011100kw155m3/h隧道27多级离心泵200D-43×43上海2011230kw230m3/h隧道28多级离心泵200D-43×23上海2011110kw288m3/h隧道29潜水排污泵100QW70-22-1115上海201111kw170m3/h隧道七、提前工期的措施1、合理优化方案，确保斜井全面开工根据前期的多次现场踏勘，综合考虑工期、临时道路、工程用水、用电、征地等多种因素，斜井优化方案如下：3号、4号斜井合并，3号斜井于X3DK0+970分叉设支井，支井完成原4号斜井施工任务，3号斜井与正洞交会里程不变，分叉支井与正洞交会里程为DK135+880；5号斜井与正洞交会里程向进口方向移动600m，调整后斜井长980m，与正洞交会里程由DK138+200调整至DK137+600处，位于设计Ⅲ级围岩内；2号斜井原设计为单车道斜井，且围岩较好，调整为双车道，提高运输效率及长距离通风排烟能力，提升综合施工能力，增加此斜井对正洞施工的灵活性。调整方案后斜井总长度较原设计减少577m，减少了永久性及临时用地等，12 降低了投资，提前了工期。2、及时解决隧道出口征地难题是实现总工期的关键隧道出口地处朔州市朔城区，目前出口受永久性征地及洞口废弃石场影响无法开工，施工便道必须通过隧道出口设计分区所永久性占地，分区所永久性占地为19.6亩，地上附着物杏树多，地方政府及林地承包人要求必须一次性解决全部永久性占地及地表附着物费用才允许施工。另外出口洞口附近有当地老百姓曾经开采过的5个废弃石场，石场没有正规审批手续，且当地政府无相关补偿标准，石场开采人要求补偿，且必须付清全部补偿费用。3、合理调整支护参数，确保早日进洞通过四方代表现场踏勘，结合现场实际地质及施工情况，为冬季施工创造较好条件，在确保施工及结构安全的前提下，洞口超前大管棚调整为超前小导管，达到早日进洞，形成快速施工能力。4、增加人力和机械设备投入通过增加施工人员及机械设备的投入，大大缩短工序循环时间，确保施工进度。人力和机械设备增加费用见附表。5、建立现场生产指挥中心，实施一级管理以作业工班为管理单元，以施工工序为控制对象，在施工现场建立生产指挥中心，进行各工序的协调、工序循环时间和循环进度的控制及突发事件的处理，实行一元化一级管理制度。12 6、优化工序衔接，“卡死”循环时间和循环进度优化工序组合，实行平行作业。最大程度利用时间空间，平行均衡作业，达到缩短工序循环时间，总体进度平稳推进的目的。注重协调各工序间的矛盾和问题。隧道按多工序、多工种、多作业线立体交叉组织施工，及时解决各种矛盾。建立循环时间、循环进度的“卡死”制度。突出时间概念，制定奖罚机制，最大限度地调动人的主观能动性，确保快速施工。7、风、水、电、材料及设备保障优化配置超前预报、开挖出碴、支护衬砌等机械化作业线，并针对不同地质情况，制订不同的机械设备配置方案，最大程度发挥机械化作业效能。根据施工安排及进度计划，主要材料采取提前组织，分批次进场并保证质量；强化机械设备的管、用、养、修。施工中认真分析和研究各种机械设备的配套模式、工作效率、维修保养方法；各种机械设备的管、用、养、修均建立相应的管理体系和保障措施，指定专人管理，明确性能指标及操作要求，杜绝违章操作；在机械设备闲置时，加强检修和保养，时刻保证其完好状态；如设备在运转中出现故障，立即启用备用设备，并在规定时间内修复。8、实行工期目标管理责任制严格计划、检查、考核与奖惩制度；定期召开项目管理会议，协调现场工序接口，加强施工调度工作，及时解决问题，使各项工作得以按计划推进。12 二○一一年十二月一日12