铁路隧道斜井进正洞施工方案

2023年12月31日发(作者：桂林山水教案)

铁路隧道斜井进正洞施工方案

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审 核：

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隧道斜井进正洞施工方案

一、编制依据

1、新建铁路重庆至利川线施工图-南白洞隧道设计图。

2、《铁路隧道喷锚构筑法施工技术规范》（TB 10108-2002）。

3、《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB 10417-2003）。

4、《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ 204-2008）

5、《铁路工程施工安全技术规程》（TB 10417-2003）。

6、《爆破安全规程》（GB6722-2003）。

7、其他适用于本工程的技术标准。

二、编制原则

1、遵循设计文件的要求，严格按设计、规范组织施工。

2、指导思想是：科学组织、合理投入、优质安全、快速高效、不留后患。

3、保证关键，突出重点，突破难点，质量至上。在斜井转正洞展开施工后，快速向进出口方向施工，满足业主节点工期的要求。

4、安全第一，预防为主，综合治理。

5、文明施工，保护环境。

三、适用范围

本方案适用于南白洞隧道斜井进正洞及斜井与正洞段交叉口段施工。适用里程：南白洞隧道斜井XDK1+187～XDK0+000，南白洞隧道正洞D8K169+285～D8K169+300。斜井与正洞交叉口段完成后，正洞向进口、出口方向施工根据施工图组织施工。

四、设计概况

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1

-

南白洞隧道全长6935m，按旅客列车设计行车速度200km/h，客货共线双线单洞隧道设计。南白洞隧道斜井位于丰都县三建乡红旗寨村附近的一处山坳内，紧邻龙河。斜井与正洞正交于D8K169+293，斜长1192m，平距1189.016m，综合坡度6.88%，最大坡度7.6%，共设四处2%缓坡段。斜井进入正洞后分别向进出口方向开挖正洞。

隧址区内的地层主要为上覆第四系坡残积层（Q4dl+el）、下伏侏罗系中统沙溪庙组（J2s）、中统下沙溪庙组（J2xs）、中统新田沟组（J2x）、中下统自流井组（J1-2z）、下统珍珠冲组（J1z）及三叠系上统须家河组（T3xj）地层。岩性主要为泥岩夹砂岩，岩质软，易风化和软化，受不利节理切割作用，自稳能力较差。

隧址区构造简单，地层单斜，岩层产状为N30～35°Ｅ/18～31°Ｓ，区内构造节理较发育，节理间距0.5～2m，延长度2～5m，裂隙面平直、微张，未填充或泥质半填充。

斜井进入洞底段正洞拱顶埋深约250m。

斜井井底及正洞交叉段详细支护参数见下表4-1：

表4-1 斜井井底及正洞交叉段施工参数表

序号

初期支护

里 程

喷砼厚度

锚 杆 钢筋网片 钢 架

二衬衬砌备注

厚度 类型

1

HDK0+030

～+14.7

φ22砂浆锚杆，L=3.0m，φ8钢筋网片，15㎝ 拱部设臵，间距1.2m环拱墙设臵，网格向×1.0m纵向 间距25×25cm

/

拱墙I16钢架，间距 1.0m

35㎝

Ⅲ级横洞

Ⅰ型

Ⅲ级横洞

Ⅰ型

φ22砂浆锚杆，L=3.0m，φ8钢筋网片，HDK0+14.7

2 23cm 拱部设臵，间距1.2m环拱墙设臵，网格～+9.7

向×1.0m纵向 间距25×25cm

DK172+477 拱部φ22中空组合锚杆，

拱墙φ6钢筋网～+490 拱墙边墙φ22砂浆锚杆，2 片，网格间距25DK172+506 12㎝ L=3.0m，间距1.2m×1.5m×25cm

～+523 （环×纵）

拱墙DK172+490 23㎝

3

～+506 仰拱

10㎝

拱部φ22中空组合锚杆，

拱墙φ6钢筋网边墙φ22砂浆锚杆，片，网格间距20L=3.5m，间距1.2m×1.2m×20cm

（环×纵）

35

/ 40㎝

Ⅲ级正洞

复合

拱墙160正洞Ⅳ级格栅，间超前45㎝ 复合

距 1.0m 小导

～1.2m 管

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2

-

五、施工重难点分析及拟采取的措施

详见下表5-1《斜井进正洞施工重难点分析及措施》。

表5-1 斜井进正洞施工重难点分析及措施

序号

1

施工重难点 情况分析 拟采取措施

砂泥岩地层，受地初期支护不及时易出现超前地质预报TSP探测，及时探下水影响较大

交叉段可能存在缓倾岩层

横洞进正洞交叉段跨度大

工序繁杂，纵向跨塌方、掉块现象

受爆破振动易产生塌方

明前方地质、水文情况

超前小导管注浆预支护，配合格栅钢架进行支护

2

开挖后不及时支护或支交叉段采取上下台阶及左右导坑护体系不闭合易出现塌施工；及时施做初期支护及临时方 支护

采用减震爆破，浅孔密布、减少爆破振动频繁，对围岩扰单段最大用药量、延长相邻段位动过大，易产生塌方 起爆时间差等措施，将爆破振动降到最低

3

4 度短，爆破振动频繁

六、斜井进正洞施工总体方案

斜井进入正洞后，先向出口方向施工100m后，再向进口方向施工。

⑴横洞开挖至HDK0+100里程时，施做一次超前地质预报，提前探明横洞洞底段及正洞交叉口段工程地质、水文地质情况。

⑵横洞开挖至HDK0+014.4里程时，展开挑顶施工。横洞挑顶转正洞分五个阶段进行：

第一阶段：上挑拱顶，在HDK0+002.35里程达到正洞标高，台阶法开挖正洞上台阶右导坑；

第二阶段：施做洞底段横洞加强支护钢架及交叉口处I25工字钢门架，为正洞格栅钢架架立提供落脚平台；

第三阶段：台阶法开挖正洞左导坑，预留1m厚反向剥皮层，上台阶向进口扩挖至正洞标准断面，再同时向交叉口方向反向剥皮并完成交叉段

-

3

-

支护；

第四阶段：下台阶重复第三阶段工序；

第五阶段：正洞开挖按台阶法施工，在出口方向开挖至DK172+520里程时，停止出口方向施工，开始向进口方向施工，向进口方向施工完成100m后，向出口方向施工。开挖支护完成后，适时施作仰拱、填充及拱墙衬砌。

七、详细施工方法及措施

1、超前地质预报

横洞进正洞前，先在HDK0+100附近采用TSP203plus 超前地质预报系统进行一次中长距离的地质预报，提前对一定规模的溶隙、地下水、软弱岩层带进行预报，以便施工中提早采取措施。

施工中，每循环开挖时采用5m钻杆在隧道拱部和两侧拱腰、两侧边墙各钻一个探测孔，同时，爆破进尺则控制在2.0米以内，使工作面始终保持距不良地质3m以上的安全距离。当钻孔出现不良地质征兆时，可以及时采取应对措施。

2、横洞挑顶转正洞施工

第一阶段：横洞上挑段至正洞，台阶法开挖右导坑

在横洞开挖至里程HDK0+014.4时，开始抬高拱顶标高，扩大断面，按双车道断面施工。在横洞开挖至HDK0+002.35里程时，横洞拱顶与正洞拱顶标高一致。横洞与正洞中线相交里程为DK172+499.2。

右导坑里程为：DK172+490～+506。该段按正洞线路方向开挖，采用人工手持风钻钻爆法开挖，利用横洞开挖台架，先施工出口方向，后反向施工，先开挖上台阶法，再开挖下台阶。上台阶高度约6m，下台阶高度约3.8m。上台阶开挖前，先采用弃碴堆臵平台，并按正洞Ⅳ级复合式衬砌初支参数施做锚、网、初喷喷支护后，再进行下台阶开挖、支护。

考虑到交叉段跨度较大，左导坑上、下台阶开挖必须采取短进尺、弱

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4

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爆破，以减轻对周边岩体的扰动。其中，台阶循环进尺不超过1.5m，并严格按“一开挖、一支护”的要求组织及时施做初期支护及临时支护。

右导坑初期支护分两次施做，先按设计（Ⅳ级复合式衬砌）参数施做锚杆、网片、初喷混凝土。其中，系统锚杆单根长度3.0m，拱部140°采用φ25中空组合锚杆，边墙采用φ22砂浆锚杆，1.2m（环）×1.2m（纵）布臵，单根长度3.5m；网片采用φ6钢筋网片，网格间距20cm×20cm。初喷混凝土4cm厚。右导坑左侧采用喷C25混凝土临时支护，厚度5～10cm，施工左导坑时再予以挖除即可。

第二阶段：横洞洞底钢架加强支护，交叉口处I25门架施工

横洞洞底段开挖时应及时安设钢架加强支护，采用I16工字钢加工，钢架平行于正洞线路方向安设，共计7榀，第6、第7榀钢架外套I25工字钢立柱及纵向托梁。在正洞DK172+490～+506段右导坑开挖、支护完毕后，及时施作横洞洞底I25工字钢立柱及纵向托梁，为正洞格栅钢架提供落脚平台。

钢架加工及安装见附图《》。

第三阶段：上台阶左导坑开挖、扩挖、反向剥皮、支护

左导坑里程：DK172+490～+506。上台阶左导坑利用弃碴堆臵平台，人工钻爆法施工，垂直于正洞线路方向开挖。为防止形成过大超挖，左导坑开挖过程中，预留约1.5m厚保护层。

之后，沿正洞出口方向开挖上台阶，并向左侧逐步扩挖形成正洞标准断面，并施做初期支护及临时支护。扩挖段里程为：DK172+506～+515。在出口方向形成正洞上台阶标准断面后，再向前开挖5m，开始向交叉口方向进行反向剥皮，同时边剥皮边施做该段超前支护、初期支护。先施做超前小导管支护，再立格栅钢架、复喷砼至设计厚度。同时，应严格按“一开挖、一支护”的要求施工，每次剥皮进尺不得超过2.0m（即两榀格栅钢

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5

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架间距）。

第四阶段：下台阶左导坑开挖、扩挖、反向剥皮、支护、

下台阶左导坑同台阶右导坑施工顺序及参数。

左导坑开挖、支护断面及参数见附图《》。

第五阶段：进出口方向台阶法开挖，仰拱施工

在交叉段完成开挖、支护后，向出口方向按台阶法开挖。在出口方向下台阶开挖至DK172+520里程时，停止出口方向施工，开始向进口方向开挖，在开挖至DK172+400时，停止向进口方向开挖，开始向出口方向施工。

在进口方向施工至DK172+430后，开始进行交叉口段正洞仰拱施工，并逐步向进口方向施工仰拱，一直施工至DK172+400里程。

3、左右导坑分台阶爆破设计

⑴设计原则

采用光面爆破，根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线，辅助炮眼交错均匀布臵，周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上,掏槽炮眼加深20cm。严格控制周边眼的装药量，采用间隔装药，使药量沿炮眼全长均匀分布。

⑵钻爆参数选择

钻爆参数选择参照表7-1《光面爆破参数选择表》。

表7-1 光面爆破参数选择表

岩石种类

硬岩

中硬岩

软岩

周边眼间距E 周边眼最小抵抗线(cm) W（cm）

55～70

45～65

35～50

60～80

60～80

45～60

相对距E/W

0.7～1.0

0.7～1.0

0.5～0.8

周边眼装药参数(kg/m)

0.30～0.35

0.2～0.30

0.07～0.12

⑶掏槽方式

采用斜眼楔形掏槽。

-

6

-

⑷装药结构及堵塞方式

A装药结构

周边眼：用小直径药卷间隔装药。

其它眼：均采用连续装药结构。

B堵塞方式

所有装药炮眼用炮泥堵塞，周边眼堵塞长度不小于30cm。

4、洞底泵站施工

横洞进入正洞后，先向进口开挖100m，为反坡排水，需设臵临时泵站进行抽水。

临时泵站设于正洞里程DK172+480处，位于线路方向左侧，施工中可根据现场情况调整位臵。详见附图《》。

根据施工图，长洪岭隧道预测隧道最大涌水量为12700m3/d，长洪岭隧道全长13594m，平均每米隧道预测最大涌水量为0.93m3/d。抽排水能力按最大涌水量80%配备。横洞承担正洞施工任务中有100m为反坡排水段，应配备抽排水能力为：3.1m3/h。

5、变压器设臵

在正洞里程DK172+520位臵，线路右侧设一临时变压器，供隧道施工。

6、防水板台架、衬砌模板台车拼装段施工

衬砌模板台车拼装段里程为：DK172+400～+420，长度20m，即横洞进入正洞向进口方向开挖100m后，开始向出口方向进行开挖，利用向进口方向开挖的这100m作为防水板台架、衬砌模板台车拼装段。在开挖台架由进口转向出口方向开挖后，即在该段拼装出防水板台架、衬砌台车。

7、临时排水

横洞设计为顺坡排水（坡度1.833‰），进正洞前横洞临时排水通过侧沟排至洞外沉淀池处理达标后排放。

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7

-

8、横洞洞底段及正洞风水电管线布臵

见附图《》。

9、施工通风

需配备1台2×110kw轴流通风机。横洞已经安装1趟直径1.5m通风管，配备1台2×110kw轴流通风机，能满足目前施工需要。

进正洞后，先向进口方向独头掘进100m，只需将原横洞通风管延长即可满足要求，在转向出口方向独头掘进时，在洞内在安装1趟直径1.5m通风管，向出口方向通风。待横洞与进口之间贯通后，拆除横洞内大部分通风管，将横洞洞口轴流通风机移至距横洞底50m处，同时在轴流风机前方20m处配臵1台射流风流向隧道正洞内吹风，使横洞成为一条天然的通风管，供应向隧道内通风的新鲜空气；射流风机则将隧道正洞内的污风控制在正洞内，并向隧道进口方向排出。形成从横洞供风、由进口方向排风的巷道式通风方式。

八、监控量测

1、洞内监控量测

①监控量测项目及投入的仪器见表8-1《监控量测仪器表》。

表8-1 监控量测仪器表

序号

1

2

3

项目

围岩及支护状态观察

净空收敛

拱顶下沉

所用仪器

地质罗盘仪1台

数显收敛仪1台

高精度水准仪1台

备注

②量测断面间距和每断面测点数量见表8-2《量测断面间距及数量表》。

表8-2 量测断面间距及数量表

围岩设计断面间距(m)

级别

每断面测点数量

备注

净空变化 拱顶下沉

-

8

-

Ⅳ

Ⅲ

10～30

30～50

1条基线

1条基线

1点

1点

断面间距取10m

断面间距取30m

③量测频率见表8-3《量测频率表》。

表8-3 量测频率表

变形速率（mm/d）

≥5

1～5

0.5～1

0.2～0.5

<0.2

量测断面距开挖面距离（m）

（0～1）B

（1～2）B

（1～2）B

（2～5）B

>5B

量测频率

1～2次/天

1次/天

1次/2天

1次/2～3天

1次/周

注：B表示隧道开挖宽度，取14m。

④变形管理等级及措施见表8-4《变位管理等级表》。

表8-4 变位管理等级表

管理等级

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

管 理 位 移

U0＜Un／3

Un／3≤U0≤2Un／3

U0＞Un 2／3

施工状态

正常施工

加强支护

采取特殊措施

注：U0 为实测变形值，Un允许变形值。

Un的确定：Un的确应考虑围岩类别、隧道埋臵深度等因素并结合现场条件选择。

a.当位移急剧增加，每天的相对净空变化超过10mm时，重点加强观测，并密切注意支护的结构变化。

b.当位移、周边收敛、拱顶下沉量达到予测最终值的80～90%，收敛速度小于0.1～0.2mm/d，拱顶下沉速率小于0.07～0.15mm/d时，可认为围岩基本稳定，可施作二次衬砌。

-

9

-

c.当位移～时间曲线出现反弯点时，同时初期支护开裂或掉块，此时尽快采取补强措施以防坍方。

d.如果是由于基底下沉引起的，尽快仰拱封闭，如仍然下沉，在墙角处加设锚杆，复喷混凝土并在基底钻孔注浆加固。

e.如果是由于偏压引起的，复喷混凝土，加设锚杆。

f.如果是由于围岩压力引起的，可多次复喷并用锚杆加固围岩，补强初期支护。在下一循环施工时，修改支护参数，增强初期支护，同时增大观测频率；再及时施作二次衬砌，必要时采用加强衬砌。

2、洞内初支监控

在交叉段施工前后，安排专职安全员，定期对洞内初期支护结构变形情况进行监控、登记台帐，及时比对。重点对初支表面开裂、明显沉降、渗漏水情况进行监控，提前预警，以便提前采取措施。

九、投入人员、机械设备

投入的设备人员、机械配臵表见表9-1《投入人员比照表》、表9-2《投入机械设备比照表》

表9-1 投入人员比照表

序号

1

2

3

4

5

6

7

工种

开挖队

喷浆队

捡底队

衬砌队

机械队

后勤及管理人员

总人数

需投入数量

50人

15人

15人

15人

12人

30人

127人

现有数量

20人

8人

8人

0人

2人

20人

58人

需增加数量

30人

7人

7人

15人

10人

10人

79人

备注

8人施作横洞底板

-

10

-

表9-2 投入机械设备比照表

序号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

设备名称

开挖台架

喷浆台架

防水板台架

衬砌台车

输送泵

通风机

空压机

装载机

挖掘机

自卸汽车

混凝土输送车

湿喷机

农用车

仰拱栈桥

规格型号 需投入数量 现有数量 需增加数量

自制

自制

自制

12m

75kw

220kw

110kw

ZL50C

PC200-7

20m3

8m3

GWS-9

14m

2

2

2

1

1

2

6

2

2

10

4

3

2

1

1

1

0

0

0

1

3

1

1

1

0

1

2

0

1

1

2

1

1

1

3

1

1

9

4

2

0

1

备注

逐步增加

十、横洞进正洞工期及进度安排

工序及进度安排见表10-1《工期、进度安排表》。

表10-1 工期、进度安排表

序号

1

2

3

第一阶段

工序名称

HDK0+014.7～+002.4挑顶

台阶法开挖右导坑

所需时间

3天

3天

1天

备注

DK172+490～+506

第二交口段钢架加强支护、正洞门架施工

阶段

-

11

-

4

5

6

7

8

9

10

11

第五阶段

第四阶段

第三阶段

上台阶左导坑开挖

上台阶进、出口方向扩挖、开挖

上台阶右导坑反向剥皮、支护

下台阶左导坑开挖

下台阶进、出口方向扩挖、开挖

下台阶左导坑剥皮、支护

进出口方向同时台阶法开挖

斜井进正洞时间合计

2天

3天

3天

1天

2天

2天

DK172+490～+506

DK172+480～+515

DK172+480～+515

DK172+490～+506

DK172+490～+506

至此已完成斜井进正洞

20天

十一、质量保证措施

1、严格执行质量“自检、互检、专检相结合”的三检制度。施工中每道工序工班都必须进行自检，自检合格后，上报作业队复检，复检合格后，再报质检工程师检查。

2、导坑法开挖时，严格控制锚杆施工质量，锚杆孔钻设严格按径向钻设，当岩层结构面出露明显时，锚杆孔应垂直结构面打设。中空组合锚杆必须注浆饱满，砂浆锚杆必须采用砂浆锚固牢固。

3、严格执行工程监理制度。自检合格后，及时报监理工程师检查签认，隐蔽工程经监理工程师签证后方可隐蔽。

4、实行质量责任制，质量责任落实到人。

5、坚持“三检、四按、五不准、六做到”制度，即：

三检：自检、互检、专业检查；

四按：按图纸、按规范、按工艺、按标准；

五不准：资料不全不准开工、材料不合格不准进场、测量不闭合不准使用、上道工序不合格不准进行下道工序、达不到质量标准不准交工验收；

六做到：方案做到合理、技术资料做到齐全、质量检验做到可靠、施

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工试验做到真实、测量数据做到准确、施工方法做到正确。

十一、安全保证措施

1、编制防坍塌应急预案，准备应急救援物资，施工中安排专职安全人员全过程跟踪，观察掌子面及已支护地段围岩变形情况，发现危险及时撤出作业人员。必要时，启动应急预案。

2、加强交叉段围岩监控量测，按要求频次采集数据，及时分析，为施工提供指导意见。

3、考虑到交叉段施工工序繁杂，作业空间小，人员较多，提前对施工人员进行专项培训，明晰作业流程及安全要求。

4、施工前，分队长必须进行班前讲话，对当班工序进行现场安全培训；施工中加强安全监督，发现安全隐患，及时予以处理；施工完毕，及时进行分析、总结。

5、锚杆作业中，要密切注意观察围岩或喷射砼的剥落、坍塌。清理浮石要彻底，施工中要及早发现危险征兆，及时处理。

6、格栅拱尽量与系统锚杆焊接，连接板处打设定位系筋，拱脚部位必须打设锁脚锚杆。

十二、环保措施

1、施工废水、生活污水和生活垃圾不得随意丢弃，并在生活区、生产区设臵污水处理池，生活污水及生产或洞内污水必须经过污水处理。

2、及时开挖井底泵站，并在泵站水仓内设臵小型沉淀池，井底施工污水经水仓沉淀池初步沉淀、处理后，再抽排至洞外三级沉淀池，处理达到要求后方可排放。

3、建立健全环境保护体系，安排专人定期巡视施工现场，发现不符合环保要求的，及时进行处理。

4、隧道弃碴场坡面应按设计进行复垦或绿化，碴顶平整度满足施工

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图要求，坡脚进行防护，防止水土流失。

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