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1、山西中南部鐵路通道（瓦塘至湯陰東段）ZNTJ-4標孟門隧道淺埋段安全施工方案編 制：審 核：批 準：山西中南部鐵路通道孟門隧道淺埋段安全施工專項方案1、工程概況山西中南部鐵路通道孟門隧道進口洞門里程改DK1465+805，出口洞門里程改DK148+055，全長1250m，為單洞雙線隧道。隧道在距進口570m，即改DK147+485 DK147+445處進入淺埋段，其中最大埋深為18米，最小埋深為6.1米，共計穿過兩條沖溝。淺埋段DK147+485 DK147+445，地質情況為級圍巖，洞身地層為泥巖與砂巖互層，呈角礫碎石狀松散結構，采用級加強復合式襯砌，短臺階法、增設臨時仰拱施工。為保證淺埋段2、施工安全順利通過。根據業主、監理單位要求，在淺埋段DK147+485 DK147+445施工過程中按照重點控制范圍采取相應施工措施。2、施工方法淺埋段采用短臺階法、增設臨時仰拱施工，為保證開挖安全，減少爆破對圍巖的擾動，保證山體穩定，施工中嚴格按照“管超前、短開挖、弱爆破、強支護、早封閉、快成環、緊仰拱、勤量測、速襯砌”的施工原則組織施工，確保安全通過。2.1施工準備本段開挖前利用TY28氣腿鉆機打超前地質探孔，每次在上臺階拱頂、左右兩側拱腳各鉆一個超前水平地質探孔，孔徑42mm，長度58m，探明前方實際地層情況，明確隧道頂部的工程地質和水文地質條件。并利用TSP203PLUS地震波地質預報系3、統，TSP采用回聲測量原理，對開挖進行地質預報，進一步核實地質資料，完善施工技術方案。2.2開挖本段斷面設計參數DK147+485 DK147+445段設計為級圍巖采用級加強復合式襯砌斷面W=100，按施工預留斷面加寬12cm，內拱頂提高1020cm計算，采用W=100斷面計算開挖量。參照晉中南瓦洪施隧道參01-43圖，每延米隧道總開挖量115.2m3。開挖高度軌面以上8.63m,軌面以下2.72m；最大開挖寬度12.50m。開挖方法開挖采用短臺階法施工，上臺階開挖高度5m,一次開挖長度0.75m，為減少一次爆破當量，采取二次爆破。上臺階先起爆掏槽孔、輔助掏槽孔和爆破孔及底孔、再起爆輔助爆破孔4、和周邊孔。下臺階開挖高度4m，邊墻一側開挖寬度3m，分左右兩側錯開開挖爆破，每次開挖長度1.5m；仰拱開挖深度1.96m，每次開挖長度3m（以上見鉆爆示意圖）。施工中嚴格控制臺階長度，以少擾動為宗旨，把開挖對圍巖的破壞程度控制在最小限度，最大限度的發揮圍巖的自承力，確保隧道的施工安全。鉆爆設計1、施工方法簡述鉆眼采用簡易鉆爆臺車，YT-28風鉆打眼，起爆方式為非電雷管孔內微差起爆。鉆爆參數為：掏槽眼眼深1.5m，其它炮眼深1.2m，計劃循環進尺1.0m，周邊眼采用25mm小直徑藥卷空氣間隔裝藥，其它炮眼采用32mm藥卷連續裝藥，掏槽眼孔底加強裝藥。3、爆破參數孟門出口進入淺埋段施工，其拱頂土石5、分界約為23m，爆破參數選擇和爆破方法盡可能減小對圍巖擾動，又盡可能保存了圍巖自身原有的承載能力，從而改善了襯砌結構的受力狀況。采用光面爆破，確定合理的光面爆破參數，是獲得良好光面爆破效果的重要保證。光面爆破的主要參數有：周邊眼間距（E）、周邊眼密集系數（K）、最小抵抗線（W）、不耦合系數（D）和裝藥集中度（）。3.1炮眼深度孟門#進口已施工至淺埋地段，而且設計給定的是五級加強復合式襯砌，施工工法采用短臺階開挖，根據鐵建2010120號文件規定，上臺階開挖每循環1榀鋼拱架，其炮眼深度控制在1m。鉆孔采用YT-28風鉆，炮眼孔徑為42mm，為克服及減少巖石的夾制作用，除掏槽眼和底眼深度L=1.26、米，其余周邊眼、輔助眼等炮孔深度L=1.0米。3.2光面爆破不耦合系數（D）及裝藥直徑（d）炮眼直徑dk與藥卷直徑di之比稱為不偶合系數，合適的周邊眼不偶合系數應使爆炸后作用于炮眼壁的壓力小于圍巖抗壓強度，理論與實踐證明，當不偶合系數在1.52.0范圍時，緩沖作用最佳，光爆效果最好D=dk/di在使用過程中，我們采用直徑為25mm的乳化炸藥，即周邊眼的不耦合系數D=42/25=1.68，符合D=1.52.0的要求。3.3掏槽眼參數采用垂直楔形掏槽，2對掏槽眼水平成對布置。3.4周邊眼間距（E）、最小抵抗線（W）、周邊眼密集系數（K）周邊眼應考慮0.030.05的外插斜率，周邊眼間距一般取值范圍7、為（818）dk，即336756mm。根據試驗統計，E值取500mm，最小抵抗線W=1.25E=625mm；周邊眼密集系數K=E/W=0.8。3.5裝藥集中度（）周邊眼裝藥集中度按規范取值范圍為0.070.35kg/m，根據試驗統計，當取值0.2kg/m時，效果為好。炮眼數量N=qS/式中：N炮眼數量，不包括未裝藥的空眼；q單位炸藥消耗量，一般取q=1.22.4kg/m；S開挖段面積，；裝藥系數，即裝藥長度與炮眼長度的比值，暫取0.6；每米藥卷的炸藥質量，kg/m，2號巖石硝銨=0.75。即：N=（1.228.4）/（0.60.75）=75個（上臺階）其中掏槽眼4個，周邊眼26個，底眼11個，8、輔助眼34個。每一循環裝藥量計算及分配Q=qV式中：q單位炸藥消耗量，取q=1.2kg/m；V1個開挖循環進尺爆落巖石總體積，m，有效進尺取95%：1米95%=0.95米。即：Q=1.21.028.2=34kg各炮眼裝藥量分配如下：因為計算炮眼數量時，采用=0.6，由周邊眼裝藥集中度q=0.12kg/m，得出周邊眼裝藥系數為0.3，其它各炮眼裝藥系數取值：掏槽眼0.9，底眼0.9，輔助眼0.8，則每個掏槽眼裝藥量=0.751.20.9=0.81kg；每個輔助眼裝藥量=0.751.00.8=0.6kg；每個周邊眼裝藥量=0.751.00.3=0.225kg；每個底眼裝藥量=0.751.00.9=9、0.675kg；炮眼布置圖炮眼布置詳見附圖3.7炮眼裝藥、堵塞及起爆周邊眼及輔助眼采用不連續裝藥結構，其中周邊眼為導爆索連接傳爆，其它炮眼采用底部放置非電毫秒延時雷管反向起爆裝藥結構，導爆管傳爆。炮孔裝藥完畢后，炮泥堵塞長度不小于20cm。炮眼起爆采用非電毫秒延時雷管分段起爆，使用1、3、515段，順序為：掏槽眼 輔助眼周邊眼 底眼。上臺階鉆爆參數項目單位掏槽眼輔助眼拱內圈眼周邊眼底板眼序號1235789周邊眼裝藥結25乳化炸藥間隔裝藥周邊眼外插角沿徑向外斜邊5%周邊眼裝藥Kg/m0.12炮眼深度M1.21.21.01.01.01.0炮眼數量個2220142611每個炮眼kg0.810.81010、.60.60.120.675小計裝藥量kg1.621.6212.08.43.127.43每個炮眼節周邊炮眼裝節起爆順序135-9111315開挖斷面積28.2炮眼總數個75比炮眼數個2.6總計藥量kg34.0比耗藥量Kg/m1.2說明:堵塞長度不小于20CM中臺階鉆爆參數(表二)項目單位輔助眼拱內圈眼周邊眼底板眼序號123456789周邊眼裝藥結構25乳化炸藥間隔裝藥周邊眼外插角沿徑向外斜5%周邊眼裝藥Kg/m0.12炮眼深度M1.51.51.51.5炮眼數量個1661013每個炮眼裝藥量kg0.91.010.121.01小計裝藥量kg14.47.11.213.1每個炮眼節周邊炮眼裝節起爆順序11、2-6#8#10#12#開挖斷面積M227.2炮眼總數個45比炮眼數個/m21.6總計藥量kg35.8比耗藥量Kg/m30.87說明：堵塞長度不小于20cm下臺階鉆爆參數（表三）項目單位輔助眼拱內圈眼周邊眼底板眼序號123456789周邊眼裝藥結構25乳化炸藥間隔裝藥周邊眼外插角沿徑向外斜5%周邊眼裝藥Kg/m0.12炮眼深度M1.51.51.51.5炮眼數量個2410712每個炮眼裝藥量kg0.90.90.181.01小計裝藥量kg21.69.01.2612.3每個炮眼節周邊炮眼裝節起爆順序1-58#10#12#開挖斷面積M241.8炮眼總數個53比炮眼數個/m21.26總計藥量kg44.212、比耗藥量Kg/m30.72、減少爆破振動波疊加采用孔內控制微差起爆網絡技術，加大爆破起爆段別，增加起爆間隔時間。采用1、3、5、7、9、11、13、15段8個段別非電毫秒微差導爆雷管間隔起爆，減小爆破振動波疊加，發揮微差爆破作用效果。另外炮眼堵塞用炮泥和黃土，炮眼中未裝藥部分全部用炮泥和黃土堵塞炮眼口，力求在同等爆破效果條件下減少炸藥用量。周邊眼用25200小藥卷，不偶合裝藥，不偶合裝藥系數一般控制在1.2范圍內。2.3超前支護拱部140范圍內施作超前小導管。小導管采用外徑42mm、厚3.5mm的熱軋無縫鋼管，L=5m、環向間距3根/m，每1.5m施作一環，外插角10和30，交錯布置。2.4初13、期支護采用20a工字鋼鋼架支撐，間距0.75m/1榀，系統錨桿L=3.5m，0.750.75（環縱）布置。開挖完畢后立即噴射C25混凝土（初期支護厚25cm）。初支后用地質雷達檢測初支背后有否空洞，若有空洞，對超挖部位進行灌漿充填。2.5二次襯砌淺埋段DK147+485 DK147+445設計為級圍巖加強復合式襯砌，二次襯砌厚度45cm。仰拱及填充采用棧橋施工，隨開挖按步距要求施工。襯砌采用12米全斷面鋼模全液壓襯砌臺車一次整板襯砌。鋪設土工布和防水板在自制的簡易臺車上進行，臺車上部采用鋼管或槽鋼彎制成與隧道拱部形狀相似的弧形標準斷面，為鋪防水板或綁扎鋼筋時控制尺寸用。施工時先鋪設土工布，用射14、釘將土工布固定牢固。然后鋪設防水板，防水板鋪設施工工藝流程見下圖：防水板剪裁下料洞外粘結或焊接接縫檢查鋪設臺架就位沿拱頂縱向設置氣囊在臺架上縱向鋪設鐵絲將防水板鋪設在臺架上鋪設質量檢查放氣并取出氣囊降下支撐架相鄰循環接縫處理懸承鐵絲氣囊充氣升起支撐架防水板鋪設施工工藝流程圖施工要點如下：1 、防水板下料及粘（焊）接防水板按環向進行鋪設，根據開挖方法，設計斷面、規范規定的搭接尺寸及一個循環的長度來確定防水板的下料尺寸，將剪裁好的防水板平鋪，按規范要求搭接，再粘（焊）接成一個循環所需要的防水板，對粘（焊）接好的防水板進行抽樣檢查，合格后將一個循環的防水板卷成筒狀待用。2 、防水板的鋪設1）將防水板15、鋪設臺架于作業段安裝就位。2）沿隧道拱頂中心線縱向鋪設尚未充氣的氣囊。3）在支撐架氣囊上縱向鋪設懸承用的8#鐵絲。4）將一個作業循環長度卷成筒狀的防水板置于支架中央。 5）放開防水板使之自由垂落在支撐架兩側，然后用同樣方法鋪設土工布濾層，并與防水板密切疊合后整體鋪設。6）旋轉絲杠將支撐架升起，使防水板及濾層盡量貼緊隧道壁面。7）給氣囊充氣。8）卸掉上一循環固定懸承拉線的膨脹螺栓，將上一循環的拉絲鐵絲與本循環的懸承拉線逐根相連，張拉鐵絲將防水層與壁面貼緊，然后將懸承鐵絲的另一端固定在臨時膨脹螺栓上。懸承順序為先拱后墻，由上而下進行，考慮到拱部受力較大及懸承鐵絲有一定彈性，拱頂及兩側拱腳各設二道616、的圓鋼懸承。相鄰環向防水板間的搭接縫，采用15cm寬的三合板置于錨噴面上與前一組防水板端頭作為粘（焊）接平面墊板，邊粘（焊）邊沿環向移動三合板，粘（焊）完成后撤出三合板旋轉絲杠，下降支撐架，放掉囊中空氣，取走氣囊，本循環防水層鋪設即告完成。3.隧道監控量測3.1監控量測的目的1、通過監控量測了解各施工階段地表、地層與支護結構的動態變化，把握施工過程中結構所處的安全狀態，判斷圍巖穩定性，支護、襯砌可靠性。2、用現場實測的結果彌補理論分析過程中存在的不足，并把監測結果反饋設計、指導施工，為修改施工方法、調整圍巖級別、變更支護設計參數提供依據。3、通過監控量測對工程施工可能產生的環境影響進行全面的監17、控。4、通過監控量測進行隧道日常的施工管理，確保施工安全和施工質量。5、通過施工現場的監控量測，確定二次襯砌合理施作時間。6、通過監控量測了解該工程條件下所表現、反映出來的一些地下工程規律和特點，為今后類似工程或該工法本身的發展提供借鑒、依據和指導作用。3.2監控量測計劃根據量測設計要求，將地表下沉、地質與初期支護觀察、水平凈空收斂量測、拱頂位移量測、周邊位移量測、圍巖與支護間接觸應力量測、鋼架應力量測、錨桿軸力量測作為施工監控量測項目。同時配備選測項目所需的設備，主要監控量測項目簡介如下:1、地質和初期支護觀察地質和初期支護狀態觀察包括工作面觀察和支護結構的支護效果觀察。觀察頻率：每一循環進18、尺，都必須進行一次工作面觀察，并作好詳細的記錄。在地質變化不大地段，可每天按一個工作面記錄，對已成洞地段主要是支護效果的觀察，頻率同工作面。觀察內容：1）工作面工程地質和水文地質情況觀察和描述：包括巖石名稱、巖石產狀、風化變質情況，斷層、層理、節理等結構面的分布、走向、產狀及頻率，有無偏壓或膨脹地壓，工作面及毛洞自穩情況，巖石單軸抗壓強度，地下水情況及影響等內容，并以表格和素描形式記錄。2）工作面附近初期支護狀態觀察和已成洞的支護效果觀察：包括錨桿錨固效果，噴層開裂部位、寬度、長度及深度，模筑混凝土襯砌的整體性，防水效果等，以表格和素描形式記錄下來。2、水平凈空位移量測目的：根據收斂位移量、收19、斂速度、斷面的變形形態，判斷圍巖的穩定性、支護的設計施工是否妥當和襯砌的澆筑時間。量測方法：收斂量測設計包括斷面間距、量測頻率、測線布置和測點埋設時間等。這些內容與地質條件、地壓分布、隧道埋深、開挖方法及進度、斷面收斂速度等有關。量測斷面間距：間隔5m一個斷面。量測設備用收斂儀進行量測。3、拱頂下沉量測量測目的：監視隧道拱頂的絕對下沉量，掌握斷面的變形動態，判斷支護結構的穩定性。量測設備用水準儀、鋼尺進行量測。4、錨桿軸力量測量測目的：量測錨桿中的變形，求出錨桿軸力。與收斂量測一起研究和修正錨桿的設計參數。量測儀器：主要使用量測錨桿。量測錨桿的桿體是用中空鋼材制成，其材質同錨桿一樣，量測錨桿有20、機械式、電阻應變片式和振弦式三類。3.3量測頻率與結束標準1、量測頻率量測頻率根據監測數據的變化情況而定。拱頂下沉及水平收斂量測頻率表變形速度（mm/d）量測斷面距開挖面的距離量測頻率5(0-1)B1-2次/d1-5(1-2)B1次/d05-1(2-5)B1次/2-3d1次/3d0.25B1次/1周2、結束標準根據收斂速度判別：收斂速度5mm/d時，圍巖處于急劇變化狀態，加強初期支護系統。收斂速度0.2mm/d時，圍巖基本達到穩定。3.4監測數據的統計分析與信息反饋1、隧道周邊允許位移值的制定初支結構允許相對位移（%）表 埋深圍巖級別50m50300m300m0.10.300.200.500.21、401.200.150.500.401.200.802.000.200.800.601.601.003.00注：相對位移指實測位移值與兩點距離之比或拱頂下沉實測值與隧道寬度之比。脆性圍巖取表中較小值，塑性圍巖取表中較大值。2、監測數據的分析及預測取得監測數據后，要及時進行整理，繪制位移隨時間或空間的變化曲線圖。在取得足夠數據后，還應根據散點圖的數據分布情況，選擇合適的函數，對監測結果進行回歸，以預測該測點可能出現的最終位移值及結構的安全性，評價施工方法，確定工程措施。3、監測數據的信息反饋為確保監測結果質量，加快信息反饋速度，全部監測數據均有計算機管理，并繪制測點位移變化曲線圖。監測數據的反饋22、程序詳見監控量測與信息反饋程序圖。施工設計監控量測現場施工監測設計資料調研量測結果的計算機信息分析處理A項量測的回歸分析析監測結果的綜合評價量測結果的形象化、具體化報送設計和施工單位結構安全性、經濟性判斷經濟類比理論分析甲方、規范要求求“圍巖結構”體系動態及現狀分析說明、提交修正設計意見反饋設計施工是否改變設計、施工方法新施工方案調整設計參數、改變施工方法或輔助施工措施B項量測的應力、應變動態分析量測結果的綜合處理及反饋分析是否監控量測與信息反饋程序框圖3.5初期支護監測結果異常的處理隧道監控量測結果出現異常時，按以下方法處理：1、如果是由于基底下沉引起的，盡快仰拱封閉，如仍然下沉，在墻角處加23、設錨桿，復噴砼并在基底鉆孔注漿加固。2、如果是由于圍巖壓力引起的，可多次復噴并用錨桿加固圍巖，補強初期支護。在下一循環施工時，修改支護參數，增強初期支護，同時增大觀測頻率；再及時施作二次襯砌。4、安全保證措施4.1安全保證措施1、由所屬一分部成立孟門隧道淺埋段施工安全領導小組，一分部副經理何武松到工點蹲點包保落實。 2、架子隊安全組織機構建全，九大員人員到位，職責明確，建立工地值班制度，使本段施工生產始終處于可控狀態。現場配足機械、材料，搶險救援物資。做到安全第一，預防為主，發現不安全因素及時整改，把安全隱患消滅在蔭芽中，確保安全通過此上穿段。3、建立安全保證體系，分級負責，加強施工作業現場控24、制，開展安全技術教育，要求職工樹立“安全第一”的思想，開展定期安全教育活動，實現施工人員持證上崗。認真建立安全教育臺賬，實行：“一人一卡”，使安全教育不留死角。4、開展安全標準化工地活動。現場張貼安全生產標語和警示牌，建立安全管理臺賬，同時建立定期和不定期檢查制度，發現不安全因素及時整改，消滅安全隱患。5、進行淺埋段施工安全技術培訓，做好安全技術交底，履行交底簽字，使施工人員熟悉安全措施和增強自我保護意識。6、在隧道開挖過程中，設地質核查組和配備有經驗的專職地質工程師，做好超前地質和地質描述預報，提出對策和措施，確保各措施、技術交底的落實，保證標準化作業。開挖過程中地質工程師要跟班作業，及時發25、現地質變化，監控現場施工。按監測數據及時調整支護參數，確保支護安全。 7、施工用電，電工作業必須持證上崗，配電箱和開關箱必須防水設門配鎖，并安裝漏電保護器，通電前，要檢查電線是否漏電和損壞現象，一經發現及時處理和更換。所有電線不得與墻壁或鋼架直接接觸，應用絕緣瓷瓶隔開。4.2安全實名制管理制度1、所有工人統一制備實名制胸卡。胸卡必須注明工人姓名、照片、性別、民族、身份證號碼、工程名稱、從事工種和證件有效期等。2、項目部對進場施工的所有工種專業隊伍全部登記入冊，隨時掌握各專業隊伍的工人增減情況，準確掌握進場工人的信息。建立起工人實名制臺賬，并應附有每一名農民工的身份證和勞動合同復印件，及時更新并26、留檔存查。3、項目部每天安排專人24小時核實進洞工人的確切身份。工人在進出隧道和上崗操作期間必須佩戴胸卡，項目部為新進場工人或撤場工人，及時辦理胸卡申領或收回手續。 對于臨時施工和來訪人員建立進出場登記制度，嚴禁無關人員隨意出入施工現場。5、質量保證措施1、嚴格按批準的施工方案施工，施工中如遇地質變化等與本方案有變化的，及時通知業主、設計、監理部門到現場研究，制定新的施工方案，一經確定，按新方案施工。 2、嚴格現場值班制度，“三檢”制度，上道工序不合格不能進入下道工序，嚴格監理報驗制度，監理未到場、未經檢查合格簽字后，不得進入下道工序施工。 3、隧道開挖后應及時進行初期支護。采用分部開挖時，應27、在初期支護噴射混凝土強度達到設計強度等級的70%及以上時進行下一部分的開挖。支護應緊跟開挖，盡快對圍巖施加約束，分部開挖施工過程中應加強對臨時支護的保護。4、做好超前地質預報和監控量測工作。開挖前應按設計要求進行超前地質預報，爆破開挖后應及時進行水文地質和工程地質狀況的觀察、描述，判斷圍巖穩定性；應按設計要求的量測項目及頻率進行圍巖量測，及時反饋量測信息，做好施工方法的調整以指導施工。5、洞內開挖土石方的棄置，應符合設計要求和環境保護、水土保持等有關規定，不得影響既有建筑物的安全，并應采取擋護措施防止棄碴流失對自然環境造成不良影響。所采取的擋護措施和坡面綠化措施等應報地方有關行政主管部門審批。28、6、技術保證措施在本段施工中，我們將嚴格遵循國家和鐵道部、交通部有關文件、施工規范、驗收標準、招標文件、設計圖紙等要求施工，并采取以下主要施工技術措施。1、建立健全技術管理體系和崗位責任制：健全各級技術人員的崗位責任制，開挖支護、二襯、地質、量測每道工序都有專業技術人員負責，做到定崗定位、分工明確、逐級負責、責任到人，使技術管理工作有章可循，保證施工生產正常進行。2、認真編制淺埋段施工方案，編制合理、可行的施工組織計劃，并嚴格按照網絡計劃組織實施。堅決杜絕計劃執行過程中的隨意性，使整個施工過程時時處于受控狀態，做到環環相扣，井然有序。3、做好施工前的技術準備工作：認真核對設計文件和圖紙資料，切29、實領會設計意圖，查找是否有“碰”、“錯”、“漏”現象，及時會同設計、監理及建設單位解決所發現的問題。學習掌握新工藝、新材料、新方法、新設備，提高施工質量，保證施工安全和施工進度。4、認真進行技術交底。確保操作人員掌握各項施工工藝、操作要點、質量標準及技術安全措施，并逐級記錄簽字。5、抓好技術資料管理，施工全過程要做好詳細記錄，搜集齊全各種原始資料，用以后期編制竣工文件，并進行施工技術總結，為做好技術檔案和工程竢工資料工作打下堅實基礎。8、環境保護措施8.1棄渣的處理孟門隧道隧道出為沖溝，鎮中有沿黃公路通過，該處無村民居住，棄碴邊坡平緩，目前已開始渣場防護工程施工，確保棄碴場安全穩定。將目前溝道疏通，保證地表排水順暢。施工期間注意觀察棄碴場動態，發現問題及時報告，同時注意我們營區和隧道口的安全，做好滑坡和泥石流發生的應急預案工作。