斜井进正洞挑顶施工方案
改建南平至龙岩铁路扩能改造工程南戴云山隧道1#斜井进正洞
挑顶法施工方案
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中铁十一局南龙铁路V标第三项目部二0一四年七月二十日
目录
一编制依据 (1)
二编制目的 (1)
三工程概况 (1)
四地质情况 (2)
五施工方案 (2)
六施工控制要点 (8)
七监控量测 (9)
八劳力、机具设备配置 (11)
九质量控制措施 (12)
十安全及环保要求 (15)
十一施工注意事项 (16)
南戴云山隧道1#斜井进正洞挑顶方案
1、编制依据
1.1、铁路隧道工程施工技术指南（TZ204-2008）
1.2、铁路隧道工程安全技术规程（TB10304-2009
1.3《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TZ10417-2003、
J287-2004)
1.4、南龙铁路南戴云山隧道设计图（图号：南龙施隧43-01）
1.5、铁路隧道辅助坑道设计参考图
1.6、工程所在地地理位置、交通条件及地质条件。
1.7、可利用的新技术、新工艺、新材料、新设备资料。
1.8、国家及行业有关工程建设的法律、法规、标准、条例等。
2、编制目的
2.1、在地质条件复杂的隧道挑顶施工中，要宁慢勿快、及早成型，尽快抑制围岩变形。
2.2、通过增设临时支护，且不需拆除临时支护即可使正洞支护一次成型，确保初期支护质量、结构稳定及施工安全。
3、工程概况
南戴云山隧道位于福建省永安市西洋镇与漳平市双洋镇交界处，进口里程DK141+913，位于永安市西洋镇上螺村，出口里程DK154+081.9，位于漳平市双洋镇温坑村，隧道全长12168.9m。本隧速度目标值为200km/h。隧道最大埋深约900m。隧道纵坡最大坡度8‰，最小坡度3.8‰。南戴云山隧道围岩分类为：Ⅴ级围岩220延米,明洞89延米，Ⅳ级围岩477.9延米，Ⅲ级围岩2610延米，Ⅱ级围岩8735延米，帽檐斜切式缓冲结构23延米，喇叭口倒切式缓冲结构14延米。
南戴云山隧道1#斜井位于线路前进方向右侧，与隧道正洞交于DK145+500里程处，斜井采用无轨运输双车道断面。斜井综合坡度为9.91%，井口里程XD1K1+460，与线路平面夹角为90o。
斜井井身按250m左右的间距共设置4处缓坡段，井底缓坡段长65m，洞身部分缓坡段长30m,以利安全，缓坡段坡度2%。
斜井平长1460m，坡度为11.37%（平台处采用2%），采用无轨双车道运输，内净空尺寸为6.2m（高）×7. 5m（宽）。
4、地质情况
与线路相较于DK145+500，与线路夹角为90°。斜井隧道洞身围岩为燕山早期第二次侵入（γ523b）黑云母花岗岩，灰白色间肉红色，块状构造，弱风化，岩石坚硬，工程性质较好。井口表层为坡积层（Qel+dl）粉质粘土，褐黄色硬塑，厚1～2m，下伏燕山早期第二次侵入（γ523b）黑云母花岗岩，灰白色间肉红色，中粗粒华岗结构，块状构造；全风化～弱风化，全风化厚10～20m，强风化厚5～8m，以下为弱风化，岩体节理裂隙发育，稳定性较差，易坍塌。地下水以基岩裂隙水为主，较发育。斜井井身围岩以Ⅱ～Ⅲ为主，井口处围岩划为Ⅳ～Ⅴ级。
五、施工方案（纵向爬坡导坑法）
5.1、总体方案
辅助坑道施工至正洞交界处，以圆曲线形式转体进入正洞，同时上坡开挖至正洞拱顶高程，并继续沿相同方向按正洞支护形式掘进一定距离，形成作业空间后，转向相反方向施工，扩挖临时支撑达到正洞标准断面。辅助坑道1#斜井挑顶进正洞平面图见图1，交叉口正洞钢架落脚平台立面图见图2，施工程序详见表1。
图2、 交叉口正洞钢架落脚平台立面图
施工临时开挖线
挑顶开挖线斜井范围外正洞拱架2榀I18钢架右侧上导坑
I18钢架
竖向支撑左侧上导坑上台阶开挖底面
下导坑
内轨顶面路面
并列焊接2榀钢架横梁作为正洞钢架落脚平台
辅
助
坑
道交叉口处加强拱架立面示意图
百鸽笼－布心区间矿山法开挖及支护
17 隧
道
中
线加强环：并列焊接2榀18拱架横梁
作为正洞钢架落脚平台
辅助坑道洞口
辅助坑道中线斜井向正洞转向的路
线斜
图1、斜井挑顶进正洞平面图
表1 斜井与正洞相交处施工程序表
5.2施工步骤
⑴辅助坑道交叉段
辅助坑道与正洞交接处设计加强钢架，加强环中设置2榀I18并联辅助坑道型钢钢架，外侧增设I18门型钢架，门型钢架分节与辅助坑道钢架焊接在一起，相邻钢架采用Φ22纵向钢筋连接。
I18型钢钢架由横梁和立柱组成，横梁与辅助坑道18型钢钢架之间的空隙，从两侧对称焊接竖向18a型钢立柱短撑，钢架安装后该空隙喷射混凝土回填密实。在横梁上按照正洞套拱的间距纵向设置I18钢柱头，作为正洞套拱的支撑点，门型钢架每侧增设6~10根Φ42锁脚锚管和系统锚杆。
交叉段门架底脚处设25纵向槽钢、扩大门架拱脚和底稿地基承载力。
1#斜井与正洞为正交，靠近正洞段7m辅助坑道原设计格栅拱架替换为I18型钢拱架，间距调整为1.5m。正洞仰拱钢架与辅助坑道加强环最外侧的仰拱钢架焊接，正洞仰拱衬砌钢筋和辅助坑道仰拱衬砌中的预埋钢筋连接，确保正洞和辅助坑道交叉口处的紧密连接，能共同受力。
⑵爬坡导洞开挖
完成辅助坑道加强环和交叉段二次衬砌后，爬坡导洞现已辅助坑道断面形式，按R=10~15m的圆曲线半径，以不大于30%的坡度爬到正洞拱顶高程，同时爬坡导洞的净宽增加至9.0m。
爬坡导洞支护参数：I18型钢钢架，间距1.5m/榀，每榀钢架设3.5m长Φ42锁脚锚管12根；φ8钢筋网，网格20×20cm；Φ22系统锚杆，长度3.0m，间距1.0×1.0梅花型布置，20cm厚喷射混凝土。施工中应保证锁脚锚管和纵向连接筋的施工质量。
⑶正洞施工
完成爬坡后，在导洞向一端直接扩挖正洞，待施工约10m后封闭掌子面，回头进行反向正洞施工。反向开挖正洞时，先开挖顶部，再开挖两侧。开挖时仅对有影响的导洞钢架进行拆除，并相应完善其他支护。
六、施工控制要点
正洞与辅助坑道相交地段处于复杂的三维受力状态，为保证正洞安全挑顶施工的完成，正洞初期支护必须座落于一个牢固的落脚平台，同时应加强该段正洞初期支护的锁脚锚杆施工，防止拱架下沉。
⑴辅助坑道斜井变断面段施工，应加强初期支护，支护参数应比正常断面相应提高。
⑵交叉处加强环设置
由于正洞开挖断面较大，为确保扩顶段正洞施工安全，在辅助坑道斜井与正洞交接处设置一加强环，加强环由2榀Ⅰ18型钢钢架组
成，钢架间采用φ22钢筋连接，喷设混凝土覆盖钢架。
⑶设置托梁，为正洞拱架提供落脚平台
在正洞与辅助坑道斜井拱顶交界里程处，沿正洞方向设置拱顶纵向托梁，托梁采用18型钢，牢固焊接于辅助坑道斜井钢架拱顶，托梁与斜井钢架间空隙设置Ⅰ18a型钢竖向立柱，立柱应与正洞拱架位置相对应，牢固焊接并喷射C25砼回填密实。
⑷加密设置正洞初期支护锁脚锚管，每榀钢架单侧不少于6~10根锁脚锚管，锚管长4.0m，注水泥砂浆，锁脚锚管与钢架牢固焊接，防止拱架下沉。
⑸斜井到达正洞位置后，需要在XDK0+000至XDK0+010范围内，按照设计围岩级别进行初期支护，正洞开始扩挖后，按照Ⅲ围岩进行初期支护。
⑹辅助坑道斜井进入正洞开挖前，必须先完成辅助坑道交叉段的衬砌施工。
⑺辅助坑道交叉口处的加强环必须深入正洞初期支护断面，保证为正洞的支护提供有力的支撑。
⑻在辅助坑道向正洞转化的整个过程中，加强监控量测工作，并及时根据量测数据进行调整支护参数和施工工序。
⑼，正洞交叉段开挖后要及时进行正洞仰拱、二次衬砌的施工，以便初期支护和仰拱尽早成环，确保施工安全。
⑽加强强交叉口段内的通风，在抬高进入正洞的导洞内应设置降温设备。
七、监控量测
斜井与正洞形成的喇叭口，开挖断面大，作为施工通道放置时间长，围岩在应力重分布和应力释放的过程中，会引起支护结构产生位移、变形，直至支护结构破坏，危及隧道安全，因此在施工中建立严密的监控量测是保证安全的主要手段，同时也是调整支护参数的信息来源。
⑴量测点布设
隧道每个量测断面各布置一个拱顶下沉测点和一条水平净空收敛量测基线（台阶法开挖时，在拱脚以上0.5m加测一条）。在交叉处正洞及斜井位置，分别布设三个断面，测点布置见图5：为确保量测精度和加快量测速度，在隧道拱顶下沉和水平收敛量测中采用目前比较先进的无接触围岩量测技术，采用全站仪。无接触法围岩量测的原理与方法：
⑵量测方法:
5、
量测点布置图
测量人员定期对隧道断面上布设的观测点进行全自动多测回全圆观测，得到这些点的相对坐标，根据相对坐标计算出各观测点间的弦长，以第一次的弦长为基准，以后各期观测的弦长与第一次比较得到变形量，各次观测所得变形量绘制在直角坐标系中，将各点连线形成变形曲线图，在完成多次观测以后，对变形量（变形率）散点进行回归分析，对今后的变形量（变形率）进行预测。
根据有关规范、规程、设计资料及类似工程经验，该段监控量测水平收敛变形管理等级见表2：
⑷监控量测注意事项：
①为取得开挖后围岩早期状态变化数据，各项测点应尽量靠近开挖面布置（不大于2m）,在爆破后24h内或下次爆破前，读取初次读数。
②周边收敛、拱顶下沉及地表下沉各项测点应尽量集中设在一个断面，以便量测成果的协调分析、综合运用。
③采用台阶法开挖时，当下半断面开挖靠近上半量测断面时，量测频率应适当增加。
八、劳力、机具设备配置
开挖作业人员20人；钢架、钢筋网及锚杆施工10人；喷射混凝土作业14人。
主要施工机具配置：小型挖掘机2台（或大型挖掘机1台），装
载机1台，湿喷机2台，压入式通风机（视斜井长度设置）等。
九、质量控制措施
1、⑴施工中必须加强围岩量测，根据量测结果及时反馈支护信息，确保支护措施安全合理。
⑵交叉口段斜井衬砌应及早施作。
⑶斜井与正洞掌子面施工时，应设专人值班，随时观察围岩及支护状态的的稳定性。
⑷隧道在开挖过程中，尽量减少挖掘机对隧道边沿的开挖，减少对围岩的扰动，避免侧壁或拱顶掉块现象。开挖完毕后，应尽早对围岩进行支护封闭，减少围岩暴露的时间。
⑸在挑顶处设置缓行标志，必要时安排人员指挥交通。
⑹在向洞内运输爆破器材时，雷管与炸药放置在带盖的容器内分别运送。当人工运送爆破器材时，直接送到工作地点，严禁中途停留，且有专人防护；汽车运送爆破器材时，炸药与雷管分别装在两辆车内专车运送，由专人护送，严禁其他人员搭乘，汽车排汽口加装防火罩。
⑺施工期间，现场施工负责人会同技术人员对各部支护进行定期检查。在挑顶变断面地段，每班责成专人检查。
⑻锚杆的质量、长度，喷混凝土的质量、厚度，以及钢拱架的安装位置、间距等严格按本方案施工。若已锚地段有较大变形或锚杆失效，立即在该地段增设加强锚杆，长度不小于原锚杆长度的1.5倍。用于临时支护的立撑底面加设垫板或垫梁，并加木楔塞紧。
2、质量控制
⑴进洞挑顶施工质量控制要点主要是控制隧道开挖断面及钢架加工制作及安装两个方面。
①隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求.
②制作钢架所用型钢进场检验必须按批抽取试件作力学性能（屈服强度、抗拉强度和伸长率）工艺性能（冷弯）试验，其质量必须符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB700）、《热扎普通工字钢》（YB （T）56）等的规定和设计要求。检验数量：以同牌号、同炉罐号、同规格、同交货状态的型钢，每60t为一批，不足60t应按一计。每批抽检一次。
③制作钢架的钢材品种和规格必须符合设计要求。
④型钢钢架的弯制应符合设计要求。钢架的结构尺寸应符合设计要求，并报监理工程师复检确认。
⑤钢架安装不得侵入二次衬砌断面，底部不得有虚碴，相邻钢架及各节钢架间的连接应符合设计要求。钢架的混凝土保护层厚度不得小于3cm。表面覆盖层厚度不得小于3cm。
⑥沿钢架外缘每隔2m应用钢楔或混凝土预制块与初喷层顶紧，钢架与初喷层间的间隙应采用喷射混凝土喷填密实。
2、质量检验
⑴隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求，并报监理工程师按照有关文件规定复检。
检验数量：每一开挖循环检查一次。
检验方法：采用全站仪、水准仪测量。
⑵隧道开挖应严格控制欠挖。拱脚和墙脚以上１ｍ内断面严禁欠挖，并报监理工程师复检确认。
检验数量：每一开挖循环检查一次。
检验方法：施工单位采用自动断面仪测量等仪器测量周边轮廓断面，绘断面图与设计断面核对；监理工程师见证测量，现场核对开挖断面。
⑶钢筋、型钢等原材料应平直、无损伤，表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀。
检验数量：全部检查，并报监理工程师见证确认。
检验方法：观察。
钢架制作应符合下列规定：
①采用型钢弯制钢架时，分节长度应根据设计尺寸及所采用的开挖方法确定，各节长度不应大于4；
②钢架节点焊接长度应大于4cm，且对称焊接；
③钢架周边拼装允许偏差为±3cm，平面翘曲应小于2cm。
检验数量：每榀钢架检查一次，并报监理工程师复检确认。
检验方法：观察、尺量。
钢架安装允许偏差的检验应符合下表的规定：
检验方法：测量、尺量。
十、安全及环保要求
1、安全要求
⑴根据地质预报材料核对地质情况，如地质情况与设计不符则及时调整施工方案。
⑵坚持“短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。
⑶正洞斜井相交段施工时应及时设置监控量测点，加强监控量测，如发现异常，应立即采取加固措施。
⑷机械开挖时，为防止挖掘机等大型机械对已支护好钢架进行碰撞，造成钢架损坏，开挖时，指派专人对开挖作业进行指挥，严格限制机械作业界限，以防止碰撞钢架。
⑸爆破作业时所有人员应撤至不受有害气体、振动及飞石伤害的安全地点。安全地点与爆破工作的距离不应小于200m。
⑹构件支撑的立柱不得置于虚碴和松动围岩上。在软弱围岩地段，立柱底面需加设垫板或垫梁。
⑺钢架的安装作业时，作业人员之间须协调动作，在本排钢架未安装完毕，并与相邻的钢架和锚杆连接稳妥之前，不得擅自取消临时支撑。
⑻钢架每一循环安装作业时，中途不得停止，要一气呵成，交接班在工作面进行，使支护快速形成，并及时喷护，以便围岩开挖面尽早形成封闭对围岩变形起到一定的约束作用，减少不安全事故的发生。
⑼交叉口段斜井衬砌应及早施作，挡头板沿正洞线路方向安设。
⑽斜井与正洞掌子面施工时，应设专人值班，随时观察围岩及支护状态的的稳定性。
⑾作业人员应佩戴安全帽，穿防滑鞋，严禁酒后上岗。
⑿制定挑顶施工的安全应急预案，做好应急材料、物资的储备。
2、环保要求
⑴施工中应加强通风，保持洞内空气质量。
⑵弃碴时要由专人指挥、堆放整齐、边坡平整，弃碴场按设计设置挡墙。施工过程中杜绝随意倾倒弃碴和弃土。施工完毕后，对弃碴场及时平整，并做好绿化、防护，避免水土流失。
⑶便道及施工现场要注意撒水防尘，减少对周围环境的破坏。
十一、施工注意事项
1、斜井交叉口部位为Ⅱ级围岩，考虑到过渡段复杂的三维受力状态，保证挑顶安全施工，斜井与正洞交叉段DK145+470～+530采用Ⅲc复合式衬砌加强，交叉部位斜井采用Ⅲ级围岩双车道复合式衬砌。
2、斜井施工至交叉口处时，通过5榀钢架，完成由钢架垂直于斜井中线过渡到平行于正洞中线。
3、斜井与正洞交叉口处，紧贴正洞开挖轮廓线处，架立2榀I18型钢钢架（密贴），钢架与正洞中线平行，在此型钢钢架基础上焊接2榀I18型钢横梁，横梁端部设置2榀架立柱支撑，并采用连接板、螺栓连接横梁与立柱钢架，横梁，立柱，斜井钢架间设置I18斜撑，横梁加强系统锚杆和锁脚锚杆设置，为正洞钢架提供落脚平台。
4、斜井施工至交叉口处，做好交叉口处横梁、立柱支撑、斜井加强钢架等工作后，以一定的坡度向正洞方向垂直掘进，采用正洞交叉口支护方式进行中线右侧上导坑支护，靠近正洞一侧钢架接头采用4根长3.5米的φ50锁脚锚管固定，同步做好系统锚杆，做好正洞钢架的固定。
6、继续向垂直于正洞方向完成左侧上导坑支护工作，并设置I18竖向钢支撑支护。
7、正洞上导坑开挖支护全部完成后，拆除临时竖向钢支撑，上导坑开始向正洞双向掘进，待待测掘进长度大于10米后，开始下导坑的开挖支护工作。
8、钢架不得置于虚碴和松动的岩土上，并加强锁脚，锁脚钢管与钢架焊接牢固，确保钢架稳定。
9、交叉口段衬砌应及早施做，确保施工安全。