隧道大变形专项施工方案

目录

一、编制依据 (3)

二、适用范围 (3)

三、工程概况 (3)

四、隧道变形段总体施工方案 (4)

1、总体施工方案 (4)

2、支护参数 (5)

五、施工方法 (6)

1、施工顺序 (6)

2、施工工艺流程图 (7)

3、施工方法 (7)

六、监控量测、超前地质预报实施方案 (12)

1、监控量测 (12)

2、超前地质预报 (15)

七、资源配臵 (15)

1、劳动力配臵 (15)

2、设备配臵 (16)

八、质量保证措施 (16)

1、确保施工质量保证措施 (16)

九、安全保证措施 (17)

十、应急预案 (18)

1、编制目的 (18)

2、适用范围 (18)

3、应急工作原则 (18)

4、组织机构 (19)

5、各项风险预防措施 (25)

6、信息上报程序 (28)

7、应急物资储备 (28)

长坪隧道斜井工区正洞大变形试验段专项方案

一、编制依据

1、《丽香铁路黄山哨隧道进口岩堆体段处理方案及软弱围岩隧道变形控制方案研讨会专家意见》。

2、《新建铁路丽江至香格里拉线隧道大变形试验段设计方案》。

3、《新建铁路丽江至香格里拉线施工变更设计大变形Ⅱ型衬砌（H<2500m）》施工图。

4、《铁路隧道监控量测技术规程》（Q/CR9218-2015）。

5、《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002）。

6、《铁路隧道超前地质预报技术规程》（Q/CR 9217-2015）。

二、适用范围

该方案实施选在长坪隧道斜井工区正洞往大、小里程方向，里程为DK61+362～DK59+275、DK61+464～DK61+706。

三、工程概况

长坪隧道斜井工区属高中山构造剥蚀地貌，地表覆盖坡残积层粉质黏土、角砾土，厚0~8米不等，局部较厚，下伏基岩为三叠系片理化玄武岩，局部夹有凝灰岩，测区地质构造复杂，新构造运动强烈，地表不发育，主要为坡面沟槽水，地下水较发育，主要为基岩裂隙水，预计隧道一般涌水量1.74×104（m3/d）,最大涌水量2.09×104（m3/d）。水质一般对混凝土结构无侵蚀；不良地质有岩堆、危岩，无特殊岩土。隧道通过物探异常带，岩体破碎，易坍塌、掉块和突水突泥。隧道埋深较大处片理化玄武岩中有发生岩爆的可能性。根据5月26日业主、设计单位下发《新建铁路丽江至香格里拉线施工变更设计大变形Ⅱ型衬砌（H<2500m）》施工图，我

项目部计划长坪隧道DK61+362～DK59+275、DK61+464～DK61+706段参照大变形Ⅱ型衬砌施工。

四、隧道变形段总体施工方案

1、总体施工方案

采用“大变形Ⅱ型衬砌断面图”，隧道内轮廓不变，预留变形量40cm，开挖轮廓线边墙曲率加大。全环采用I20b钢架，间距0.5m/榀，钢架间纵向连接钢筋采用φ25钢筋，"Z"形布臵，设于钢架内侧（靠二衬侧），钢筋纵向接头应相互错开,锁脚采用φ42锁脚锚管，4m每根，与钢架焊接牢固；同时加强各台阶底部钢架纵向垫槽钢的施工工艺，确保钢架系统整体稳定性；拱部设φ42超前小导管，每根长3.5m，环向间距0.4m，纵向间距2m，系统锚杆采用药包锚杆，长度4.0m，非对称性施工。施工采用三台阶法，下台阶与仰拱一次开挖成形并及时封闭成环，从上台阶开挖到仰拱初支封闭成环时间控制在12天左右。大变形Ⅱ型衬砌断面图及支护图如下图：

图4-1 大变形Ⅱ型衬砌断面图

2、支护参数

①超前小导管支护：拱部设φ42超前小导管，每根长3.5m，环向间距0.4m，每环31根，纵向间距2m,注水泥浆，注浆压力0.5~1.0MPa。

②I20b钢架支护：钢架架纵向间距50cm/榀。钢架间纵向连接钢筋采用φ25钢筋，"Z"形布臵，设于钢架内侧（靠二衬侧），钢筋纵向接头应相互错开；同时，台阶底部钢架纵向垫设槽钢，确保钢架系统整体稳定性。锁脚锚管采用Φ42钢管，钻孔直径不小于60mm，注水泥浆，注浆压力0.5~1.0MPa，拱脚和边墙脚两侧各2根，单根长4m，具体部位及角度见附件设计图。

③钢筋网：拱墙采用φ8钢筋网，网格间距20×20cm。

④边墙系统锚杆：采用Φ22药包锚杆，不能成孔时可考虑采用自进式锚杆。锚杆长4.0m，间距纵向1.0m×横向1.0m。

⑤喷射混凝土：采用C25喷射混凝土，拱墙及仰拱厚度均为27cm。

五、施工方法

采用三台阶施工方法，台阶高度确定为上台阶高度 2.5m，中台阶高度4m，下台阶带仰拱高度4.02m。上台阶长度3～5m，中台阶长度5m。开挖方法选择挖掘机带破碎头开挖，在确需爆破段采用弱爆破的方式。开挖进尺控制在1榀拱架间距之内（即50cm）。

1、施工顺序

第一步：开挖上台阶后，用挖机将上台阶渣扒到中台阶，扒渣后立即初喷4cm厚C25砼封闭开挖面。(已

施工钢架等初支未示）第二步：上台阶立拱架、打锚杆、超前支护等；同时进

行中台阶出渣、开挖。

中台阶喷射混凝土；喷射混凝土完成后进行下台阶带仰拱开挖、出渣。第四步：下台阶、仰拱立拱、喷混凝土，仰拱钢架滞后下台阶钢架4榀。

图5-1 三台阶法施工示意图

2、施工工艺流程图

测量放样

上台阶开挖

上台阶扒渣

中台阶开挖、出渣上台阶立拱架等支护

中台阶立拱、锚杆

上、中台阶喷射砼

下台阶带仰拱开挖

下台阶带仰拱初支

下一循环

图5-1 三台阶法施工工艺流程图

3、施工方法

（1）超前小导管支护施工

采用风钻钻孔，用锤击或钻机将小导管顶入，注浆泵注浆。

图5-2 超前小导管施工工艺图

小导管的纵向搭接长度不小于设计，外插角满足规范要求（10°～15°），与线路中线方向大致平行。孔位钻设偏差不超过5cm，孔眼长大于小导管长，钢管顶入长度不小于管长设计长度，用高压风将管内砂石吹出。

（2）I20b钢架施工

①制作：钢架按设计尺寸在钢构件加工厂下料分节焊接制作，制作时严格按设计图纸进行，保证每节的弧度与尺寸均符合设计要求，每节两端均焊连接板，节点间通过连接板用螺栓连接牢靠，加工后必须进行试拼检查，严禁不合格品进场。

②安装：钢架按设计要求安装，安装尺寸允许偏差：横向和高程为±

5cm，垂直度±2°。钢架的下端设在稳固的地层上，拱脚高度低于上部开挖底线以下15～20cm。拱脚及边墙脚加设槽钢垫块。

图5-3 拱架施工工艺框图

（3）钢筋网铺设

钢筋须经试验合格，使用前必须除锈，在钢构件加工厂分片制作，安装时搭接长度不小于一个网格。人工铺设贴近岩面，与锚杆和钢架绑扎连接（或点焊焊接）牢固。钢筋网和钢架绑扎时，应绑在靠近岩面一侧，确保整体结构受力平衡。喷混凝土时，减小喷头至受喷面距离和控制风压，以减少钢筋网振动，降低回弹。

（4）锚杆施工

锚杆采用风钻钻锚杆孔，锚杆钻孔利用台架施钻，按照设计间排距，尽可能垂直结构面打入，高压风吹孔。孔内锚固剂填塞必须饱满，再用风

枪将锚杆送入孔内，并杆体位于孔位中央然后安装垫板，垫板必须用螺帽紧固在岩面上，增强锚杆与喷砼的综合支护作用。锚杆尾端尽量焊接在拱架上，以便共同受力。锚杆施工工艺框图见图5-4。

（5）喷射混凝土

喷射砼采用湿喷工艺。工艺流程见图5-5。

①喷射前处理危石，检查开挖断面净空尺寸，当受喷面有涌水、淋水、集中出水点时，先进行引排水处理。

②用高压风水冲洗受喷面，设臵控制喷砼厚度的标志。喷射作业分段、分片、分层，由下而上进行，有较大凹洼处，先喷射填平。

③喷嘴垂直于岩面，距受喷面0.8～1.2m，呈螺旋移动，风压0.5～

0.7MPa。液态速凝剂由自动计量在喷嘴处掺入。

④喷射混凝土时按照施工工艺段、分片，由下而上依次进行。一次喷射混凝土的最大厚度，拱部不得超过10cm，边墙不得超过15cm。分层喷射混凝土时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行。

⑤喷混凝土料由洞外自动计量拌和站生产。混凝土搅拌车运输混凝土，卸入湿喷机，机械手配合湿喷机喷混凝土。

图5-4 砂浆锚杆施工工艺流程图

图5-5 湿喷混凝土工艺框图

六、监控量测、超前地质预报实施方案

1、监控量测

（1）监控量测的项目和方法

监测项目以收敛变形监测为主，以便掌握施工中结构的内力情况，并结合变形监测结果综合判断结构的稳定性及可靠性，检验和修正采用的设计与施工方法。根据本工程特点，主要监测项目见表7-1。

（2）隧道围岩收敛变形

监测目的：隧道开挖后，周边点的位移是围岩和支护力学形态变化的最直接、最明显的反映，净空的变化（收缩和扩张）是围岩变形最明显的体现。

监测仪器：全站仪。隧道周边收敛监测点布臵见图7-1。

图7-1 台阶法开挖隧道位移监测点布臵图

全站仪测试方法：

①测点埋设：

测点由基座和反射膜片组成，基座由5cm*5cm钢板及φ16mm的钢筋焊接而成，待掌子面开挖完毕后，将基座固定在初支上或锚固在岩壁上，然后把反射膜片粘贴到基座上面。

②数据采集：

数据采集和拱顶一起采用全站仪自由设站的方式进行测量，在能看到测点的地方自由架设全站仪，对中整平，量测收敛水平线两端点的相对坐标为（Xa、Ya、Za）和（Xb、Yb、Zb）。

（3）隧道拱顶下沉监测

监测目的：拱顶下沉量测值是反映隧道安全和稳定的重要数据，是围岩和支护系统力学形态变化的最直接、最明显的反映，易于实现量测信息的反馈。

监测仪器：全站仪

1）测点埋设：测点由基座和反射膜片组成，基座由5cm钢板及φ<22mm 的钢筋焊接而成，待掌子面开挖完毕后，将基座固定在初支上或锚固在岩壁上，然后把反射膜片粘贴到基座上面。

2）数据采集：测点埋设完毕后，采用全站仪自由设站的方式进行测量，每次测量时，将全站仪架设于后视点与量测断面的中间位臵，对中整平，后视基点1，（基点高程H1已知，随着隧道向前开挖，基点一直向前变化），得到相对高程Z1，再前视量测断面拱顶反射片，得到相对高程Z0，则量测断面拱顶反射片中心的高程：H=H1+Z0-Z1

（4）监控量测断面布臵

拱顶沉降、围岩收敛变形量测断面布臵在同一个断面上，布臵见表7-2。

（5）监控量测频率

(1)围岩收敛变形量测、拱顶下沉量测采用相同的量测频率。量测频率见表7-3，实际量测频率应根据变形速度和距开挖面距离选择。

对于大变形地段，加强监测，加大监测频率，必要时进行实时监控。

（6）信息反馈

监控量测信息反馈应根据监控量测数据分析结果，对工程安全性进行评价，并提出相应工程对策与建议。现场对施工负责人交底并签认。

2、超前地质预报

长坪隧道属Ⅱ级高风险隧道，由湖南科技大学检测中心负责进行超前地质预报，长坪隧道斜井工区采用方法为: (1)综合地质法；（2）物探法(3)超钻探法。

现场施工人员必须如实做好地质素描，并形成记录。架子队技术负责人认真核对实际里程，当需进行其它超前预报时，及时联系超前地质预报单位进行超前地质预报。

七、资源配臵

1、劳动力配臵

劳动力配臵见表8-1：

表8-1 长坪隧道斜井工区单个掌子面劳动力配臵表

2、设备配臵

单个掌子面主要设备配臵见表8-2

表8-2 单个掌子面主要设备配臵表

八、质量保证措施

1、确保施工质量保证措施

①喷混凝土采用湿喷工艺，外加剂掺量及喷混凝土抗渗等级符合设计要求。

②做钢架支护时，确保拱架间距符合设计及规范要求。钢架与岩面不得紧贴，钢架背后混凝土保护层不得小于3cm，钢架外层混凝土保护层不得小于4cm，才能有效的保证钢筋与喷混凝土较好的连接在一起。加工好的钢架由质检工程师进行检测，合格的钢架方可运进洞内进行使用，洞内钢架施工时做到间距、倾斜度和垂直度符合要求。钢架的底脚不得悬空，

在悬空时必须用块石填实，且及时喷混凝土进行回填密实；钢加及时跟紧，尽早封闭成环。钢架连接时，接头板必须密贴，连接螺栓上齐且连接紧固。

③钢筋网片采用加工厂加工，洞内进行安装，安装时网片连接采用焊接连接，搭接长度为1-2个网格，网片必须平顺，且与钢架也进行绑扎连接。

④喷射混凝土运输时间不超过规定。喷射前清理岩面，用高压风将岩面灰尘吹干净。厚度较大时分层喷射。严格掌握风压和控制喷射距离，做到厚度符合设计和安全要求，表面平顺。为了有效的控制喷混凝土平整度，每个喷浆班组配臵2m铝合金方尺，及时检查喷混凝土平整度。

⑤锚杆的间距和深度符合设计，施工系统锚杆时做到灌浆充填饱满。

九、安全保证措施

由于二衬厚度比正常衬砌增厚不少，边墙厚0.8m，核查衬砌台车承受能力，若强度不够，通过增设斜撑等措施予以加固，避免台车变形侵限，甚至爆模。

1、隧道开挖后必须及时进行支护。支护质量必须达到设计规定标准。

2、施工期间，现场值班负责人员每天应同安全质检人员对开挖面地质以及各部支护情况进行一次检查。不良地质地段每班检查一次，当发现支护变形或损坏时立即加固处理并作出详细记录。

3、量测人员发现量测数据有突变或异变时，应于量测后及时向技术负责人或现场负责人汇报，并立即采取应急措施或通知施工人员暂时撤离危险地段。

4、钢拱架架立时不得臵于虚碴或活动石上，软弱围岩地段基底夯实加设垫板或加设木楔楔紧。锚杆支护，孔深、间距、方位必须达到设计要求，注浆要饱满，钢筋网初喷混凝土必须达到设计厚度。

5、洞内支护，坚持“随挖随支护”的原则，支护紧跟开挖面，尽量缩小支护工作面。

6、喷射支护前，清除危石及松动石块，喷射手配戴防护用品；机械各部完好正常，压力保持在0.4MPa左右，喷浆管喷嘴严禁对人放臵。

7、随着隧道各部开挖工作的推进，及时进行衬砌或压浆。

8、机械转动部分设臵防护罩，电动机必须有接地装臵，移动或修理机器及管线路时，先停电，并切断电源、风源。

9、加强洞内通风、照明管理，确保达到符合国家相关标准的工作环境。

十、应急预案

1、编制目的

为规范施工生产安全事故的应急管理与应急响应程序，提高项目经理部的应急处臵能力，做到快速、有序、高效地实施应急救援工作，最大限度地避免或减少人员伤亡和财产损失。

2、适用范围

长坪隧道斜井工区正洞

3、应急工作原则

（1）以人为本，安全第一。把保障人民群众的生命安全和身体健康、最大程度地预防和减少生产事故造成的人员伤亡作为首要任务，切实加强应急救援人员的安全防护，充分发挥人的主观能动作用，充分发挥专业救援力量的骨干作用和职工的基础作用。

（2）统一领导，协调行动。突发安全事件的处臵工作要在项目部应急救援领导指挥部统一领导、统一指挥下进行，事发单位积极配合，其他有关部门分工协作。

（3）自救互救，安全抢救。事故发生初期，应积极组织抢救，并迅速组织遇险人员沿避灾线路撤离，防止事故扩大。在事故抢救过程中，应采取措施，确保救护人员的安全，严防抢救过程中发生事故。

（4）依靠科学，规范有序。采用先进技术，充分发挥专家作用，实行科学民主决策。

（5）预防为主、平战结合，贯彻落实“安全第一、预防为主、综合治理”的方针。

（6）坚持事故应急与预防工作相结合，做好预防、预测、预报和预警工作，将日常管理和应急救援工作结合起来，做好常态下的风险评估、物资准备、队伍建设、完善装备、预案演练等工作。充分利用现有专业力量，努力实现一队多能，培养兼职应急力量，并发挥作用。

4、组织机构

成立试验段应急救援指挥机构（即应急救援领导小组），应急救援领导小组组长由项目经理担任，副组长由书记、总工、安全总监、副经理、担任，成员由项目各部门负责人及各工区主要管理人员担任。应急救援领导小组下设九个专业应急救援小组：技术支持组、抢险救援组、医疗救护组、现场警戒组、后勤保障组、善后处理组、事故调查组、信息发布组、调度联络组。

（1）应急救援组织机构及成员构成

项目部建立应急救援领导小组：

组长：方水保

副组长：刘庆国彭泽波刘赶平牛耀田熊高生

小组成员：苌海涛、徐平甲、李彬、李金和、马磊磊、王佳、马磊磊文宇陈仁文

应急救援领导小组设应急救援办公室，设在项目部安质部。

应急救援办公室电话：188******** （2）应急救援组织机构图