隧道施工组织设计范文

引言

引言

山岭隧道位置的特殊性决定了它施工组织的难度，所以我就山岭隧道施工的前期准备工作、施工准备阶段的设计工作以及施工过程中的组织，项目目标的各种保证措施进行了详细的设计和阐述。

隧道施工由于其地质条件的不确定性和施工的复杂性，决定了隧道的施工组织设计不可能有预见性的涉及所有可能遇见的问题，以往的隧道施工，不注重施工组织设计，总是认为既然隧道里的情况复杂，不如施工一步说一步，边施工边设计，更符合隧道的实际情况；另一种情况是，隧道施工组织设计不切实际，泛泛而谈。本文结合山岭隧道的地理条件和地质条件，查阅资料，全面阐述了山岭隧道施工的前期工作和各种地质条件下的施工方案和方法。

施工组织设计是指导施工生产的法规性文件，具有严肃性和法定性，在施工生产中具有不可替代的作用。工前就有预见性地对施工生产的工期、质量和安全等进行了详细的规划设计，为保证项目管理的各个目标的顺利完成提供了保证。

- 1 -

河南理工大学成人高等教育毕业设计

1工程概况

1.1工程简介

林长高速起点位于林州市横水镇，与建成的安林高速公路相接，终于豫晋两省交界处，与长安高速公路相接，全长39.369km。我单位承建的第五合同段起讫里程为K28+400～K32+400，全长4公里。

西垴隧道东起林州市任村镇东垴和西垴村之间山梁，西到尖庄村东侧，隧道起讫里程为：左线ZK29+906~ZK32+188，长2282m，右线YK29+891~YK32+232，长2341m。线路设计时速80Km/h，双向四车道，设计荷载为公路-Ⅰ级。隧道限界净宽：10.25m，限界净高：5.0m。

隧道平面设置为“圆曲线—缓和曲线—直线—缓和曲线—圆曲线”，左线坡率为-0.7%的单向坡；右线坡率为-0.6%、-2.65%的单向坡。

隧道主要工程数量见表1-1。

1.2工程地质、地貌及气候条件

1.2.1地形地貌

本合同段位于太行山东部，山势陡峭，沟谷深切，路线经过区海拔高度575~950m,相对高差较大，隧道位于林州大断裂以西，由于太行山造山运动过程中持续上升，为太行山剥蚀中山区，山地地形较陡峭，形成台、坎相连的地貌特征，陡坎往往近于直立，高度数十米至上百米不等，平台宽度不大，由于岩体风化剥落，往往呈斜坡状，堆积了厚度不等的坡积土，选址区交通特别困难，植被条件一般，局部有水土流失迹象，地表大部分基岩出露，沟谷及山坡中下部为碎石土和崩体岩块，并见飘石、卵石，山谷西侧及山坡地带有农作物种植。

1.2.2水文与气候条件

林州属暖温带半湿润大陆季风气候，但因为当地特殊的地形地貌影响，构成了独特的山区气候特征。区内四季分明，光照充足。总的特征是春暖、夏热、秋凉、冬寒。在各气象要素中，表现最突出的是寒暑变化差距大，春季十年九旱，夏季暴雨成灾，秋季天高气爽，冬季雨少雪稀。降水量多集中在每年7~9月份，约占全年降水量的73%，全年蒸发量大于降水量，约1~3倍。风向多为南风，东北风。

1.2.3工程地质

根据设计资料，隧道经过区大断裂在右线YK30+410、左线ZK30+370附近穿越隧道，断裂上盘地形倾斜，破碎带宽度约6~10m，属地质构造复杂路段，隧道经过区岩石节理裂隙较发育，根据工程地质勘查结果，基岩中主要发育有两组高角度裂隙节理，第一组走向

2

1工程概况

表1-1 隧道主要工程数量表

- 3 -

河南理工大学成人高等教育毕业设计

210~225度，倾角70~73度，裂隙宽度1~5mm，常被石英脉等充填。石英砂岩中发育密度2~3条/m但局部密集，第二组走向310~330度，倾角80~85度，该组裂隙大多闭合，部分微张开，宽度一般2~3mm，裂隙岩石表面粗糙，发育密度3~5条/m.在白云质灰岩中，第一组裂隙发育密度3~5条/m，第二组裂隙不发育，但局部存在不同程度的溶蚀现象。在斜坡临空面，由于长期的风化及重力卸荷作用，该两组裂隙往往张开，局部可达数十厘米，形成规模不等的崩塌体或危岩体，根据现场调查并结合有关工程经验，该两组裂隙将隧道岩体切割成大小不一的块体，对隧道围岩的稳定不利。

隧道地质情况见表1-2。

隧道开挖、支护、衬砌情况见表1-3。

1.3施工材料

本项目沿线分布有较优良的天然筑路材料，易于开采，交通较方便，运距短，基本可以满足公路建设的需要。

石料：沿线石料产量丰富，岩性多为石灰岩，可从林州市横水镇蒋里村石料场等较近位置提供，其石料质量均符合要求，规格丰富，货源供应有良好保证，且运距较近。

砂、砂砾：林州市西部的浊漳河、恒河、淅河等河流及其支流的中下游河漫滩、河床中有河砂分布。可从中选择合适的砂用于公路施工，运距较近，使用方便。不足部分可从河北省邢台购进。

钢材、木材、水泥可从安阳市、林州市就近购进；水泥可从水治镇水泥厂购买；沥青可使用日照港优质进口沥青。以上各种材料运输便利，产地货源充足，质量有保证。

1.4交通条件

项目交通条件较便利，有安林高速公路和安林公路通往林州市，省道S228贯穿全境。隧道进出口附近有乡村公路和村村通公路与省道S228连接，通过修建部分临时道路与乡村公路连接，可到达隧道进出口，原跨红旗渠桥梁使用钢梁加固后使用。

4

1工程概况

表1-2 隧道工程地质情况表（右洞略）

- 5 -

河南理工大学成人高等教育毕业设计

表1-3 隧道开挖、支护、衬砌情况表

6

1工程概况

表1-3 隧道开挖、支护、衬砌情况表

- 7 -

河南理工大学成人高等教育毕业设计

2施工总体安排

2.1施工组织机构

2.1.1组织机构

为强化组织指挥和施工管理，我单位成立“中铁十五局集团第二工程有限公司林长高速第5合同段项目经理部”，下设六部二室，即工程技术部、安全环保部、质量检查部、物资设备部、合同管理部、财务部、工地试验室、综合办公室。项目部下设两个隧道队、两个砼拌和站。其中隧道一队负责西垴隧道进口的施工，隧道二队负责西垴隧道出口的施工，拌合站负责隧道混凝土的供应。施工组织机构见图2-1。

2.1.2组织机构职责

项目经理部的主要职责是对本标段工程实施全面组织指挥，负责本标段总体施工进度计划的落实和安全、质量的管理；负责与业主、设计、监理单位及地方政府各部门之间的联系、沟通，确保工程顺利进行，代表我单位全面履行施工合同和对甲方的承诺。

⑴项目经理：项目经理是本工程的被授权人，全面负责本工程的组织、实施、协调、管理和监控，负责本工程的各种资源配置，确保管理体系在本工程的持续有效运行。

⑵项目副经理：具体负责施工现场的生产管理，协助项目经理抓好施工中的质量、安全和现场管理工作，处理施工中出现的具体问题。

⑶项目总工程师：负责本工程的技术管理、工程施工质量、计量测试工作，指导全体工程技术人员有效地开展技术工作。负责组织本工程的施工方案、施工组织设计、本工程质量计划编制和实施，解决施工中的关键技术和重大技术难题，组织制定质量通病的预防和纠正措施，负责新技术、新工艺、新设备、新材料以及先进技术成果在本工程上的推广应用。负责技术资料的管理工作，组织竣工资料的编制和移交。

⑷工程技术部：负责本工程施工过程的控制，制定施工技术管理办法，负责编制实施性施工组织设计和各项工程的施工方案和技术交底，并解决施工中遇到的一般技术问题。根据工程特点，组织推广应用新技术、新工艺、新设备、新材料等四新技术成果，参与编制竣工资料和技术总结。

⑸质量检查部：负责根据公司的质量方针和本工程的质量目标，编制项目质量管理手册和程序文件。制定质量管理办法和质量规划，负责质量管理工作，行使质量监督职能。负责工程施工质量的检查、监督、评定和验收。负责本工程的全面质量管理，组织项目的QC小组活动。

⑹安全环保部：负责本工程的安全环保管理。负责制定安全环保生产目标、安全环保管理办法、安全环保生产计划、安全环保保证措施、安全环保检查制度，针对施工特点制

8

2施工总体安排

图2-1 中铁十五局集团第二工程有限公司林长高速公路第5合同段施工组织机构图

- 9 -

河南理工大学成人高等教育毕业设计

定相应的安全环保措施，建立安全环保监控保证体系，负责组织安全培训和进行安全技术交底，确保安全环保目标的实现。负责定期和日常的监督、检查，组织安全环保的检查评审，组织开展安全环保生产活动和安全环保标准工地建设，负责安全事故的调查和处理，制定纠正和预防措施。

⑺物资设备部：制定物资设备管理办法，做好施工设备的维修保养及工程物资设备的采购、验收工作，控制材料消耗并做好标识和记录。

⑻合同管理部：负责本工程的合同管理、计划统计工作。制定施工计划，开展成本核算和控制考核工作，负责验工计价，按时报送有关报表和资料。检查指导各施工队的计划统计和成本核算工作。

⑼财务部：负责本工程的财务管理。制定资金计划，按时报送有关报表和资料。检查指导各施工队的资金管理工作。

⑽试验室：试验室设在项目经理部驻地，由项目经理部总工程师领导。项目试验室具体负责本管段范围现场地材的验收、检验和混凝土、砂浆试块的强度试验、路基压实度检测以及现场的质量验收试验。

⑾综合办公室：负责项目部的日常管理工作，负责党政、文秘、宣传、接待以及内外协调等工作。

2.2施工准备

2.2.1技术准备

⑴建立测量控制系统：配备全站仪、经纬仪、水准仪等精密测量设备，根据设计图纸要求的精度，对设计成果进行接桩复测，布设导线。根据施工需要加密导线点、水准点控制网。测量仪器、用具表见表2-1。

⑵现场补充调查：为编制实施性施工组织设计收集资料，对现场的水文地质、气象气候、地形地貌、材料供应、民风民俗、道路交通、水电供应、通讯、可利用房屋等方面进行充分的调查。并详细调查红线内的各种地下电缆线路，在施工中采取保护措施。

⑶设计技术交底：组织技术人员对施工图进行认真会审，参加业主主持的设计技术交底，进一步了解设计意图，并提出图纸审核中发现的问题，请求予答复和解决。

⑷建立项目工程试验室：配齐各种试验检测设备，经国家认可的技术监督、计量部门标定后，取得省交通厅质监部门的临时资质。在监理工程师认可及监督下进行原材料试验、配合比设计及其它试验工作，为施工做好准备。试验室分土工、测力、水泥、集料、化学、标养、收样、办公室，建筑面积不少于200㎡。拟投入试验仪器设备表见表2-2。

⑸编制实施性施工组织设计：项目总工组织项目部技术人员在对施工现场调查研究的

10

2施工总体安排

基础上，认真阅读技术资料、图纸和相关的施工技术规范、验收标准、招标文件等，编制详细的《实施性施工组织设计》，并对施工队技术及管理人员进行技术交底。

表2-1 拟投入本合同段的测量仪器、用具表

序号仪器名称型号单位数量

1 水准仪苏一光DSZ-

2 架 4

2 全站仪宾得R-422NM 架 1

3 全站仪中伟ZTS602LR 架 1

4 地质雷达台 4

5 瓦斯检测设备台 2

6 收敛计台 4

7 超前地质预报探测系统套 1

表2-2 拟投入本合同段的试验仪器设备表

序号仪器名称型号规格生产厂家单位数量

1 万能材料试验机1000KN WE—1000B 绍兴肯特台 1

2 压力机300 KN NYL—300A 无锡建筑台 1

3 压力机2000 KN YES-2000 浙江松英台 1

4 钢筋打点机40点天津建仪台 1

5 砼维勃稠度仪HCY—A 北京路达台 1

6 水泥细度负压筛SF—150 无锡建材台 1

7 水泥比表面积测定仪FBT—5 上海宜昌台 1

8 雷氏沸煮箱FZ—31 天津庆达台 1

9 雷氏夹测定仪LD—50 上海申锐台 1

10 水泥细度负压筛SF—150 无锡建材台 1

11 水泥稠度凝结测定仪—上海路达台 1

12 水泥胶砂流动度测定仪NLD—3 无锡建仪台 1

13 水泥胶砂试模40*40*160㎜无锡华南台 1

14 标准养护箱YH—40B 天津庆达台 1

15 水泥电动抗折机KZJ—5000 沈阳天宏台 1

16 鼓风干燥箱101—Ⅱ北京路达台 1

- 11 -

河南理工大学成人高等教育毕业设计

2.2.2工程准备

⑴施工便道

工程所在区域交通较发达地段，可利用既有道路做为施工便道。进场施工道路在充分利用既有等级公路的基础上，尽可能利用乡间村道进行扩宽或整修改造，引入各结构物施工点，既可造福村民，又可减少占地，节约投资。贯通施工便道尽可能在红线征地界内，沿线路修建。施工便道路面采用泥结碎石，路基宽7m，路面宽6.0m。局部为满足工程施工需要改移道路的地方修建临时便道。临时便道尽可能修建在所在标段的路基红线内，以便各种施工材料的运输车辆通行。如条件不允许时，可征用土地施做临时便道。施工期间便道保持正常维修养护，做到晴天不扬尘，雨天不泥泞。便道与现有公路交叉道口两侧要保证良好的通视条件，开口呈喇叭口状，同时在便道和公路醒目位置设置慢行标志牌。

⑵施工用水

生活用水采用沿线村镇的饮用水源，施工用水采用红旗渠水，建泵房、建高位水池供给高压水。

⑶施工用电

隧道施工用电通过当地电力部门从就近的电力线自设变压器引入，同时自备发电设备，以备外接高压电停电时应急使用。

⑷通讯设施

本工程范围内基本为有线通讯网络和无线通讯网络覆盖，通讯较为便利。施工时，以对讲机、固定电话和移动电话作为主要的通讯方式。

项目经理部安装固定电话3部、传真电话1部、宽带网接入线3条并配备无线网络系统。各职能部门及主要管理人员配备移动电话，并配备足够的计算机等设备，确保对内、对外联络畅通。测量人员及挖孔作业人员配备对讲机，保证通讯及时。

2.2.3施工平面布置及大临工程

在西垴隧道进口右侧设置混凝土拌和站，设置200KVA变压器；在西垴隧道出口右侧设置混凝土拌和站，设置200KVA变压器；隧道进出口分别设置1300KVA和1500KVA变压器，供隧道施工使用。隧道进出口分别搭建活动板房850m2和900m2，供两个隧道施工队现场施工使用。

施工平面布置见图2-2。

隧道大临工程见表2-3。

2.2.4主要机械设备

隧道施工主要机械设备见表2-4。

12

2施工总体安排

图2-2 西垴隧道施工平面布置图

- 13 -

河南理工大学成人高等教育毕业设计

表2-3 隧道工程大临工程一览表

序号项目名称单位面积

1 南丰1#拌合站亩11.5

2 西垴隧道出口施工便道亩10.14

3 西垴隧道进口施工便道亩13.95

4 西垴隧道进口钢筋加工厂亩 3

5 西垴隧道出口钢筋加工厂、尖庄2#拌合站亩16.88

6 西垴隧道进口临时驻地亩 1.27

7 西垴隧道出口临时驻地亩 1.35

表2-4 隧道工程施工主要机械设备表

序号设备名称型号规格数量厂家

1 水平钻机、4台

2 锚杆机4台

3 凿岩机60台

4 多臂凿岩台车三臂4台

5 穿行式模板衬砌台车9m 8台

6 管棚钻机4台

7 砼喷射设备 5 m3/h 4套

8 空压机200 m36台

9 注浆机2Mpa 6台

10 发电机200kw 3台

11 轴流式通风机110kw 6台

2.3进场计划

2.3.1人员配备及进场

在接到中标通知书后7天之内项目部主要管理人员、技术人员进入现场，组建项目经理部，开展前期施工准备工作。15天之内桥梁、路基工程队部分人员进入现场，开展大临设施建设。

人员主要以铁路、公路客运到安阳和林州公路客运站，再转至施工现场。根据工程进度安排分批进场。

施工机械设备主要以公路运输为主，自卸汽车与生活、指挥部车辆直接从公路开入现

14

2施工总体安排

场；推土机、装载机、挖掘机、发电机、压路机、平地机、架桥机、钻机、吊车、砼搅拌设备等大型机械设备采用平板拖车从公路运输进入现场；试验仪器设备用汽车运到现场。

2.3.2设备进场计划

在接到中标通知书后10天之内测量仪器到位，15天之内将前期施工机械设备和试验仪器调入现场，所需机械设备主要从河南、山西省等临近竣工或者已经竣工的项目调出，不足部分在当地新购，先期进场机械以满足修建临时便道和平整场地为主。30日内路基、桥梁、隧道施工机械和设备到位，混凝土拌和站建设完成，试验室通过验收。

2.4施工进度计划

2.4.1施工进度计划

⑴施工进度指标：Ⅲ级：180m/月；Ⅳ：90m/月；Ⅴ：60m/月。

⑵施工进度计划

西垴隧道计划于2010年3月20日开工，2011年10月20日完工，计划工期19个月。

⑶西垴隧道施工进度计划见图2-3。

- 15 -

河南理工大学成人高等教育毕业设计

3施工方案及施工方法

3施工方案及施工方法

3.1施工方案

西垴隧道围岩分为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ三个级别。

3.1.1 Ⅲ级围岩

Ⅲ级围岩采用全断面光面爆破法；初期支护主要以锚喷支护为主，系统锚杆采用Φ22砂浆锚杆，喷射C20混凝土，厚度10-15cm。喷射砼全部采用湿喷法。

3.1.2 Ⅳ级围岩

Ⅳ级围岩采用上下台阶法开挖，初期支护主要由工字钢钢架或格栅钢拱架、C20喷射混凝土、系统锚杆和钢筋网组成，系统锚杆采用D25中空注浆锚杆。

3.1.3 Ⅴ级围岩

Ⅴ级围岩采用上下台阶预留核心土法开挖，初期支护主要由工字钢钢架或格栅钢拱架、C20喷射混凝土、系统锚杆和钢筋网组成，系统锚杆采用D25中空注浆锚杆。超前支护采用超前小导管、超前锚杆两种形式。

3.1.4 其他施工方案

⑴隧道出碴方案

采用无轨出碴，挖掘机和正铲侧翻式装载机装碴，大型自卸车运输。

⑵衬砌方案

衬砌采用液压钢模台车及砼输送泵进行施工。混凝土集中拌和，砼输送车运输，输送泵泵送入模。西垴隧道每个工作面均配备一台砼输送泵输送砼，配备一台12米穿行式钢模衬砌台车。仰拱地段采用仰拱超前施工方法，每个工作面各配备仰拱栈桥1台。

⑶防排水方案

开工前，作好洞口的防排水系统，完善洞顶、洞口截水沟，防止雨水冲刷洞口或灌入洞内。施工期间，尽可能利用顺坡排除洞内积水；逆坡施工时，每隔一定距离设置集水井，用水泵抽出洞外。

⑷通风方案：采用压入式通风方式。

3.2开挖方法

Ⅲ级围岩采用全断面光面爆破法，Ⅳ级围岩采用上下台阶法开挖，Ⅴ级围岩采用上下台阶预留核心土法开挖。

隧道机械化施工作业见图3-1。

- 17 -

河南理工大学成人高等教育毕业设计

18

3.3各类围岩段的施工方法和步骤

3.3.1洞口施工方法

进洞前，先进行严密的控制测量，对洞口进行精确放样，确保建筑尺寸的准确。边仰坡施工时，尽量维持原地貌，尽可能减少洞口段植被破坏。

进洞前做好洞门及洞口附近的排水、截水设施，并与路堑排水系统连通，以免地表水冲刷坡面。洞门构造、洞门墙尺寸以及基础埋深和圬工砌筑的允许偏差要符合设计要求。

隧道开挖前应进行测量放样，确保开挖位置尺寸准确，开挖时人工配合挖掘机开挖，基底以上30cm 人工开挖，确保不扰动基岩。

钢筋砼圬工施工前，将洞门端墙基础部位的虚碴、杂物、积水和泥化的软层清除干净，使洞门基础置于稳定的地层上。

根据端墙设计坡度架立好方木支柱，支柱间距为1.5m ，将钢模板安在支柱内侧，其模板和支撑要保证足够的强度、刚度及稳定性。

混凝土浇注时必须保证混凝土本身的均匀性，不产生离析，均匀填充模板不使混凝土表面产生蜂窝麻面和孔洞现象，保证保护层的厚度。端墙混凝土浇注必须保证位置准确，墙面坡平顺，浇筑混凝土时杜绝跑模。

为了尽可能减少混凝土终凝引起的裂缝，加强混凝土的养护，确保混凝土强度满足设计要求。达到设计强度的70%后才能拆模。

洞门附属圬工工程施工时，洞门端墙与洞外挡护墙要配合施工，浆砌块石要选用无风化、无裂隙、无污染、抗压强度大于30Mpa 的干净石料，块径符合要求。按配合比机械拌制砂浆，砌筑时要砂浆饱满，尺寸准确，表面平整。

3施工方案及施工方法

3.3.2洞身各类围岩段的施工

⑴Ⅲ级围岩施工

Ⅲ级围岩采用全断面光面爆破法；初期支护主要以锚喷支护为主，系统锚杆采用Φ22砂浆锚杆，喷射C20混凝土，厚度10-15cm。喷射砼全部采用湿喷法。

施工步骤：测量开挖轮廓线——钻爆作业——出碴——初喷混凝土——施工锚杆——复喷混凝土——二次衬砌。

⑵Ⅳ级围岩施工

Ⅳ级围岩采用上下台阶法开挖，初期支护主要由工字钢钢架或格栅钢拱架、C20喷射混凝土、系统锚杆和钢筋网组成，系统锚杆采用D25中空注浆锚杆。

施工步骤：测量开挖轮廓线——钻爆作业——出碴—初喷混凝土——格栅钢架——施工锚杆（砂浆锚杆或D25中空注浆锚杆）——挂钢筋网——复喷混凝土——二次衬砌。

⑶Ⅴ级围岩施工

Ⅴ级围岩采用上下台阶预留核心土法开挖，初期支护主要由工字钢钢架或格栅钢拱架、C20喷射混凝土、系统锚杆和钢筋网组成，系统锚杆采用D25中空注浆锚杆。超前支护采用超前小导管、超前锚杆两种形式。

施工步骤：超前支护（超前小导管或超前锚杆）——测量开挖轮廓线——钻爆作业—出碴—初喷混凝土——格栅钢架——施工锚杆（砂浆锚杆或D25中空注浆锚杆）——挂钢筋网——复喷混凝土——二次衬砌。

3.3.3断层破碎带的施工

断层破碎带采用超前小导管注浆，使松散破碎体胶结、胶化，形成具有一定强度和抗渗阻水能力的以浆胶为骨架的固结体，从而提高围岩的整体性、抗渗性和稳定性；使超前小管棚与固结体形成一个具有一定强度的壳体，在壳体的保护下进行开挖支护施工。

断层破碎带施工要弱爆破，短进尺，强支护，尽量减少对围岩的扰动，爆破后尽快初喷混凝土，减少围岩的暴露时间。施工方法同Ⅴ级围岩施工。

3.4主要工序工艺

3.4.1超前小导管注浆施工工艺

⑴超前小导管预注浆施工工艺流程详见3-2 。

超前小导管预支护施工布置图见图3-3。

⑵具体施工步骤

①超前小导管制作

超前小导管采用无缝钢管制作，导管由现场机修车间加工，其注浆孔采用钻床成孔，

- 19 -

河南理工大学成人高等教育毕业设计

将导管一端做成尖形，另一端加焊Φ6管箍，经质检人员检验合格方可交付使用。小导管结构见图3-4。

图3-2小导管预注浆施工工艺流程图

图3-3小导管预支护施工布置图

图3-4小导管结构图

20