尖峰山隧道斜井三岔口施工方案1

新建怀化至邵阳至衡阳铁路

（HSHZQ-3标）

尖峰山隧道斜井三岔口专项施工方案

编制：

复核：

审核：

中铁隧道集团有限公司怀邵衡铁路项目经理部

二0一五年二月

目录

一、编制说明............................................................................................................................................................... - 1 -

二、工程概况............................................................................................................................................................... - 1 -

三、施工方案............................................................................................................................................................... - 3 -

四、监控量测............................................................................................................................................................... - 8 -

4.1洞内观察 ................................................................................................................................................... - 8 -

4.2拱顶下沉、净空变化 ............................................................................................................................. - 8 -

4.3控制基准 ................................................................................................................................................. - 11 -

4.4数据分析及信息反馈 ........................................................................................................................... - 12 -

五、资源配置............................................................................................................................................................. - 14 -

5.1施工组织机构 ........................................................................................................................................ - 14 -

5.2人员配置 ................................................................................................................................................. - 14 -

5.3机械配置 ................................................................................................................................................. - 16 -

六、质量保证措施.................................................................................................................................................... - 16 -

七、安全保证措施.................................................................................................................................................... - 17 -

八、环保措施............................................................................................................................................................. - 18 -

一、编制说明

⑴编制依据

①新建怀邵衡铁路HSHZQ-3标段尖峰山隧道相关设计文件。

②怀邵衡铁路HSHZQ-3标段管理文件汇编、标准化管理文件和指导性施工组织设计。

③国家、铁道部颁发的现行设计规范、施工规范、技术规程、质量检验评定标准及验收办法。

④国家、铁道部、地方政府有关安全、环境保护、水土保持的法律、法规、规则和条例等。

⑤新建怀邵衡铁路HSHZQ-3标段实施性施工组织设计。

⑥本项目所在地区的水文、气象、地质资料及现场踏勘调查获得的资料。

⑦我公司积累的成熟技术、科技成果、同类工程施工经验及可调用到本项目的各类资源。

⑵编制原则

①以三岔口施工安全质量为重点，采取先加固，后开挖，加强斜井与正洞相交范围的支护措施；

②隧道靠近三岔口附近段施工时要采用弱爆破，防止隧道爆破影响三岔口的围岩稳定及施工安全；

③通过超前地质预报手段，预测三岔口地质情况，根据预测结果采取安全、经济、可行的施工方案。

二、工程概况

尖峰山隧道全长6405m，中心里程为DK54+279.5，起讫桩号为DK51+077～DK57+482，本隧道为时速200km客货共线铁路双线隧道；编制范围为设计范围内的站前土建工程，工程内容主要包含尖峰山隧道、无砟轨道(不含双块式轨枕预制)、大型临时设施、其他运营生产设备及建筑物。

尖峰山隧道斜井位于线路前进方向左侧，与正线左线交于DK56+350里程处，与正洞相交处轨面高程相差为-0.515m。斜井设计为双车道断面，无轨运输；斜井全长559m，斜井与正线小里程交角为103°，综合坡度i=7.42%。

斜井岩性主要Zc2绢云母板岩，全~强风化，岩体较完整。其中洞口段为板岩与二长花岗岩接触带，强风化，岩体较破碎，风化强烈，岩体完整性较差。围岩多以Ⅲ级为主。

三岔口处正洞为Ⅲ级围岩，DK56+325～DK56+375段支护形式按增强一级考虑，采用Ⅳa级衬砌结构形式。斜井井底段为Ⅲ级围岩，XDK0+000～XDK0+030采用Ⅳ级喷锚式衬砌结构形式，与正洞连接段50m采用配筋加强。

为方便三岔口处施工，确保三岔口正洞衬砌一次完成，斜井与正洞大里程交角为103°，在三岔口下游开一临时支洞。支洞在斜井XDK0+030处增设，与斜井交角40°；与正线小里程交角117°；支洞采用Ⅲ级喷锚（双车道）衬砌断面施工。临时支洞设置见图2-1。

三、施工方案

尖峰山隧道斜井三岔口围岩为Ⅲ级围岩，拟采用反向扩挖法进行挑顶施工。

①斜井段施工

斜井全断面法施工进入XDK0+030时采用三台阶法施工，初期支护采用140格栅钢架（井口加强环增加仰拱钢架），开挖循环进尺1～2m，拱架间距1.0m/榀，设3.0m 长砂浆锚杆，1.2×1.2m梅花形布置，喷C25混凝土20cm。人工搭简易钻爆作业平台钻爆。井口范围内架设5榀扇形钢架支护，以稳定整个井口段。井口部位设立3榀I20b 钢架加强环及I20b工字钢门架，上台阶开挖完成后，及时开挖中下台阶、接长初支钢架，形成全断面进入正洞转体施工。

加强环设置在斜井与正洞三岔口部，为3榀I20b型钢钢架，纵向间距0.3m，总长度0.6m。外侧设置I20b门形钢架，门形钢架分节与斜井钢架焊接在一起。相邻钢架采

用Φ22纵向钢筋连接，环向间距1.0m。系统锚杆采用Φ22砂浆锚杆，间距1.2m×1.2m，长度3.5m。安装时加强环每侧安设4根Φ42锁角锚管，长3.5m。

门型钢架由托梁和立柱组成，从门型钢架两侧对称焊接竖向I20b钢立柱短撑至托梁，短撑间距50cm，钢架安装后，用喷射混凝土将空隙喷填密实。门型钢架示意图见3-2。

施工时在斜井段的上台阶先施做斜井拱部钢架及门型钢架，其拱顶高度与原斜井高度一致，加强环与斜井正常段初期支护间采用扇形支撑支护，斜井至正洞过渡段上半断面钢架支护完毕后，及时施工下半断面支护，并施做该段仰拱，使支护闭合成环后进入正洞反向扩挖法转体施工。

②反向扩挖法

三岔口范围内斜井施工至XDK0+030处至井口里程时采用台阶法开挖，施工至正

洞交界处，以圆曲线形式转体进入正洞，形成纵向导洞，爬坡开挖至正洞拱顶高程后，两侧边墙同时分别向外扩挖至正洞开挖轮廓，在DK56+375附近形成正洞上台阶，并按斜井已有开挖台架高度施工正洞上台阶，严格按正洞支护参数进行支护，掘进20m 形成作业空间后，掉头进行反向扩挖导洞达到正洞断面，完成三岔口段正洞开挖。最后进行斜井口和支洞口处理。爬坡导洞先以斜井断面形式，按R=5米的圆曲线半径，旋转至正洞方向。再以10%的坡度爬到正洞拱顶高程。反向扩挖法施工见图3-3。

施工方法与步骤：

①斜井施工到井底，在斜井连接段井口部位设立3榀I20b钢架加强环及I20b工字钢门架，架设加强环及门架前由测量组在断面上画出正洞开挖及初期支护轮廓以确定最后一榀钢架安装位置（预留15cm施工误差），在钢架安装后尽快施作斜井仰拱使整个断面封闭成环。井口范围内架设5榀扇形钢架支护，以稳定整个井口段。

②斜井施工进入正洞后，仍按斜井施工断面前进，按R=5米的圆曲线半径，旋转

至正洞方向。在施工过程中坡度按10%上坡施工上挑至正洞拱顶（DK56+350~375段），在到达拱部同时将两侧边墙扩挖至正洞开挖轮廓，如下图所示。

③对正洞上台阶进行正常施工，当开挖长度满足爆破安全距离，开挖台架不用退回斜井的情况下。回过头进行反方向正洞施工，按正洞设计轮廓进行扩挖，扩挖完成后施做正洞上导挑顶段初期支护。该段初期支护拱脚一侧钢架落脚于三岔口加强环I20b托梁上，另一侧落于混凝土垫块上。如图3-6所示

正洞初期支护采用160格栅钢架，钢架间距1.0m/榀，现场拼装完成；Φ6钢筋网，网格间距20×20cm；系统锚杆3.5m/根，拱部为Φ22组合中空注浆锚杆，纵环向间距1.5×1.5m梅花形布置，边墙为Φ22砂浆锚杆，纵环向间距1.2×1.5m梅花形布置，按要求施做锁脚锚管，锁脚锚管采用Φ42钢管，长4m；钢架间采用C25喷射混凝土回填密实。

④正洞上半断面反向施工至合适距离，及时进行正洞下台阶及仰拱封闭成环，二次衬砌紧随施工，由此实现正洞的全工序作业。

⑤支洞开挖

正洞施工至支洞位置，从正洞开口，进行支洞开挖和支护。支洞贯通形成通行能力后，利用支洞至斜井间正洞区域作为台架拼装场地。

四、监控量测

在斜井转入正洞施工期间要加强监控量测，将监控量测作为关键工序列入现场组织，并对支护体系的稳定性进行判别。以保证三岔口段在施工期间的安全。

4.1洞内观察

洞内观察的内容有开挖工作面观察和已支护地段观察两方面，工作方法是通过人工目测，对围岩的变化、稳定及初支的工作状态做一定的初步判定，其目的了解和记录掘进过程中掌子面围岩的变化情况和支护的稳定变化情况。

开挖面观察应在每次开挖放炮后进行一次，观察并记录开挖面地质、岩性、节理裂隙发育程度方向，涌水量及出水点位置，核对围岩级别，有无坍塌，观察后应绘制开挖工作面地质素描图，填写工作面地质状态记录表和施工阶段围岩级别判定卡，并进行数码成像。

对已支护地段的观察应每天一次，观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的工作状态，有无锚杆拔出、钢架变形、喷层剥落裂缝等现象。

在观察中，发现地质条件与初期支护变形时，应立即通知施工人员采取相应措施。

4.2拱顶下沉、净空变化

⑴断面及测点布置

隧道内壁面两点连线方向的相对位移称为周边收敛。收敛值为两次量测的距离之差，它能反映洞室的工作状态和受力性状。隧道拱顶内壁的绝对下沉量称为拱顶下沉值。对于埋深较浅、固结程度低的地层，水平成层的隧道，这项量测比收敛量测更为重要，其量测数据是确认围岩的稳定性、判断支护效果、指导施工工序、预防拱顶坍塌、保证施工质量和安全的最基本资料。

拱顶下沉、水平收敛量测起始读数宜每次开挖后12h内取得起始读数，最迟不得大

于24h ，且在下一循环开挖前必须完成。测点应牢固可靠、易于识别，并注意保护，严禁爆破损坏。

拱顶下沉测点和净空变化测点布置在同一断面上，监控量测断面按5m 一个布置。 拱顶下沉量测测点布置在拱顶。本隧道段按台阶法施工，净空变化量测测线数，按

图4-1布置。

表4-1 净空变化量测测线数

水 平 测 线水 平 测 线斜 测 线斜

测 线

拱 顶 测 点

水平净空测点 水平净空测点 水平净空测点

水平净空测点

净空变化、拱顶下沉、拱脚沉降均采用全站仪按非接触法进行观测，预埋测点由钢筋加工而成，采用冲击电锤或风钻钻孔，埋入钢筋采用直径不小于20mm 的螺纹钢，前端外露钢筋与埋入钢筋焊接，直径不小于6mm ，加工成三角形钩。测点用快凝水泥或锚固剂与围岩锚固稳定，埋入围岩深度不小于20cm ，若围岩破碎松软，应适当增加测点埋入深度。测点应采用膜片式回复反射器作为测点标靶，靶标粘附在预埋件上。量测方法包括自由设站和固定设站两种。使用的反射片是一种具有反射性能的反射膜片，反射膜片由丙烯酸脂制成，背部为不干胶，厚度为0.28mm ，呈银灰色，大小根据测距选择。

⑵量测频率

必测项目的监控量测频率应根据位移速度和距开挖工作面距离分别按照下表4-2、表4-3确定，由变形速度决定的监控量测频率和由距开挖工作面距离决定的监控量测频率，原则上选择较高的一个量测频率。

表4-2 按距开挖工作面距离确定的监控量测频率表

注：B表示隧道开挖宽度，d表示时间天

表4-3 按位移速度确定的监控量测频率表

4.3控制基准

⑴位移控制标准

位移控制基准应根据测点距开挖面的距离，由初期支护极限相对位移按下表4-4要求确定。

表4-4 位移控制标准表

注：B为隧道开挖高度，U0为极限相对位移值

根据位移控制标准，分为三个管理等级，见表4-5。

表4-5 位移管理等级表

注：U为实测位移值

4.4数据分析及信息反馈

⑴数据分析处理

监控量测数据的分析处理包括数据校核、数据整理及数据分析。同时应注明开挖方法和施工工序以及开挖面距监控量测点距离等信息。

⑵数据校核

量测数据校核主要是对数据进行可靠性分析，排除各种误差影响，保证量测数据的可靠性和完整性。每次观测后应立即对观测数据进行校核和整理，包括对观测数据的计算、填表制图、误差处理等，如有异常应及时补测。

⑶数据整理

量测数据整理包括各种物理量计算和图表制作，打印相关监控量测报表，并根据数据绘制位移时态曲线图或散点图，以便于分析监控量测数据的变化规律和趋势。

⑷数据分析

数据分析通常采用比较法、作图法和数值计算等，一般采用散点图和回归分析方法，分析各监控量测物理量值大小、变化规律和发展趋势，预测该测点可能出现的最终值及影响范围，评估安全状况。绘制时间-位移和距离-位移散点图，根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数进行回归分析，对最大值（最终值）进行预测，并与控制基准值进行比较，结合施工工况综合分析围岩和支护结构和工作状态。监控量测数据的分析包括以下主要内容：

①根据量测值绘制时态曲线；

②选择回归曲线，预测最终值，并与控制基准进行比较；

③对支护及围岩状态、工法、工序进行评价；

④及时反馈评价结论，并提出相应工程对策建议。

⑸信息反馈及工程对策

监控量测信息反馈应根据量测数据分析结果，对工程安全性进行评价，并提出相应工程对策与建议，目前以经验方法为主。

信息反馈应以位移反馈为主，主要依据时态曲线的形态对围岩稳定性、支护结构的工作状态、对周围环境的影响程度进行判定，验证和优化设计参数，指导施工。由于施工的连续性和循环进行，施工中应保证信息反馈渠道的畅通，确保信息反馈的及时性和有效性。监控量测反馈程序应贯穿于整个施工全过程，可按下图规定的程序进行。

施工过程中应进行监控量测数据的实时分析和阶段分析。

实时分析：每天根据监控量测数据及时进行分析，发现安全隐患应分析原因并提交异常报告，及时采取措施，一般采用日报表形式。

阶段分析：按周、月进行阶段分析，总结监控量测数据的变化规律，对施工情况进行评价，提交阶段分析报告，指导后续施工，一般采用周报、月报形式。

工程安全性评价应根据位移管理等级分三级进行，并采用相应的工程对策，见表4-6。当监控量测位移管理达到Ⅲ级时，应上报监控量测组长、技术主管和现场监理工程师；当达到Ⅱ级时，上报分部工程部长、总工程师和现场施工负责人，同时总工程师根据综合情况上报设计单位、业主单位和监理单位采取相应工程措施；当达到Ⅰ级时，立即暂停施工，上报各方，请业主单位召集各方分析原因，研究工程对策。分部应对位移管理等级根据每个隧道情况进行量化指标，以便于现场监控量测人员操作和汇报。

表4-6 工程安全性评价分级及相应应对措施

注：U为实测位移值；U B为位移控制标准

工程对策主要包括以下内容：

⑴一般措施

①稳定开挖面措施

②调整开挖方法

③调整初期支护强度和刚度，并及时支护

④降低爆破震动影响

⑤围岩与支护结构间回填注浆

⑵辅助施工措施

超前支护。包括超前锚杆（管）、管棚、水平高压旋喷法。

五、资源配置

5.1施工组织机构

尖峰山隧道斜井进正洞三岔口挑顶施工由第二架子队负责组织施工。

5.2人员配置

施工人员总配置如下表所示：

表5-1 南雪峰山隧道隧道出口施工人员配置表

5.3机械配置

进入正洞后，机械设备配置见下表：

表5-2 主要机械设备配置表

⑴严格按照技术交底进行型钢加工，钢架间纵向采用Φ22钢筋连接，连接钢筋环向设置间距根据钢架实际宽度为例，喷砼至设计厚度，确保支护质量。

⑵三岔口段前后共50米范围内正洞采用160格栅钢架支护，并与斜井加强环拱架牢固焊接，加强三岔口段锁脚锚管施工，确保三岔口段围岩受力的稳定。

⑶加密设置三岔口段正洞初期支护锁脚锚管，每榀钢架单侧不少于4根锁脚锚管，