古長城隧道施工方案

1、 陜西榆神高速公路彩兔溝至半切墩段（a2合同段）古長城隧道施工方案編 制：審 核：審 批：編制單位：中鐵二局股份有限公司陜西榆神高速公路a2標(biāo)工程指揮部第二經(jīng)理部(特別提示：隧道及路面各部分設(shè)計(jì)標(biāo)高請?jiān)O(shè)計(jì)院核實(shí)完善及結(jié)構(gòu)檢算！)(特別提示：隧道及路面各部分設(shè)計(jì)標(biāo)高請?jiān)O(shè)計(jì)院核實(shí)完善！)設(shè) 計(jì) 說 明古長城隧道施工方案1.編制依據(jù)(1)榆林至神木高速公路合同文件。(2)施工圖初步設(shè)計(jì)。(3)交通部頒發(fā)的有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、施工規(guī)范、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)規(guī)定。(4) 2009年4月27日監(jiān)理、局指及施工三方對古長城施工方案共同協(xié)商，最后決定按施工提出的方案進(jìn)行施工的會(huì)議精神。(5)榆神高速公路工期目標(biāo)。2.工程

2、概況2.1榆林至神木高速公路工程簡介該隧道設(shè)在秦長城遺址的保護(hù)范圍之下，線路與古長城遺址中軸線斜交（=530）。隧道位于半徑r=2500m的圓線上，線路縱坡3%。2.2隧道起、訖點(diǎn)及工程位置隧道平面設(shè)計(jì)起止里程：k86+067.8k86+121.2，全長53.4米；隧道中心里程：k86+098.5。2.3工程地質(zhì)條件洞身通過區(qū)域地質(zhì)單一，主要為白膳土，白墡土中局部夾雜料僵石，長城遺址下部局部含細(xì)沙層。2.4主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)序號(hào)技術(shù)指標(biāo)名稱單位指標(biāo)值1公路等級(jí)高速公路2計(jì)算行車速度km/h1003車道數(shù)個(gè)44路基寬度m26.02.5主要工程數(shù)量見數(shù)量表2.6工程特點(diǎn)、重點(diǎn)及難點(diǎn)2.6.1工程特

3、點(diǎn)本項(xiàng)目的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為“自然條件惡劣、有效施工時(shí)間短”。2.6.2工程重點(diǎn)確保古長城施工安全，開挖、初期支護(hù)及襯砌及時(shí)跟進(jìn)施工的重點(diǎn)。2.6.3工程難點(diǎn)在施工過程中，確保古長城遺址安全是該工程的難點(diǎn)。3.目標(biāo)控制3.1 質(zhì)量目標(biāo)加強(qiáng)全面質(zhì)量管理，按iso9002質(zhì)量管理體系組織施工，樹立精品意識(shí)，落實(shí)質(zhì)量措施，工程符合公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（jtg f80/1、2-2004）的規(guī)定，努力克服質(zhì)量通病，合格率100%，全段爭創(chuàng)國家優(yōu)質(zhì)工程，三年無病害，設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)不大修。3.2安全目標(biāo)嚴(yán)格執(zhí)行國家、交通部發(fā)布的有關(guān)安全生產(chǎn)法規(guī)、施工安全規(guī)則，杜絕死亡事故，保證零死亡率，員工責(zé)任因工重傷率不

4、超過0.3，降低一般傷亡事故，杜絕交通和火災(zāi)事故。3.3工期目標(biāo)古長城右幅于2009年6月30日貫通、7月30日左半幅貫通，保證2009年12月1日全線建成通車。3.4文明施工統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)籌安排；掛牌施工，場容整潔。3.5環(huán)境保護(hù)保護(hù)生態(tài)環(huán)境，按規(guī)范和設(shè)計(jì)圖施工，確保生態(tài)環(huán)境目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。施工及生活廢水排放符合國家或施工所在地政府規(guī)定；施工揚(yáng)塵得到有效控制；施工場界噪聲排放達(dá)標(biāo)；施工棄碴按設(shè)計(jì)規(guī)定堆放處理。4組織機(jī)構(gòu)設(shè)置按照項(xiàng)目法管理，經(jīng)理部在現(xiàn)場全權(quán)代表公司行使管理職能及履行合同的權(quán)力和義務(wù)，徹底兌現(xiàn)合同承諾。項(xiàng)目經(jīng)理部設(shè)6部2室：工程部、安質(zhì)部、計(jì)合部、物設(shè)部、財(cái)會(huì)部、協(xié)調(diào)部、辦公室和試驗(yàn)室

5、。根據(jù)該隧道的特點(diǎn)，為便于施工組織，組織隧道專業(yè)較強(qiáng)的隊(duì)伍進(jìn)場施工。各部門各負(fù)其責(zé)、相互協(xié)作，并為該隧道施工提供必需的服務(wù)。（4）工期計(jì)劃表項(xiàng)目最遲開始時(shí)間最遲結(jié)束時(shí)間總工期施工準(zhǔn)備2009.2.232009.2.286天管棚施工2009.3.12009.3.3030天洞口加固2009.5.22009.5.2524天洞身開挖及支護(hù)（右幅）2009.5.52009.6.2551天洞身襯砌（右幅）2009.5.152009.6.3046天洞身開挖及支護(hù)（左幅）2009.5.182009.7.2568天洞身襯砌（左幅）2009.5.302009.7.3061天洞門施工2009.6.202009.7.

6、3041天見橫道圖5資源配置根據(jù)施工圖初步設(shè)計(jì)，結(jié)合工期要求，設(shè)備配置見附表。見人員配置表見機(jī)具、設(shè)備配置表6施工方案、方法及措施6.1施工方案采用跟管鉆進(jìn)技術(shù)安裝超前長大管棚形成超前支護(hù)。左右洞均分四部開挖，分別從進(jìn)出口掘進(jìn)，開挖后及時(shí)施作初期支護(hù)，并盡快封閉成環(huán)。6.2施工方法6.1.1管棚施工6.1.1.1鋼管：1598 mm熱軋無縫鋼管，長l=28.2 m（單邊），雙向搭接3 m，中心間距40cm。6.1.1.2管棚加工與安裝：管棚加工前首先將管棚編號(hào)，偶數(shù)號(hào)的全部采用3m的鋼管加工，奇數(shù)號(hào)的第一根采用1.5m鋼管加工，以保證安裝后同截面接頭不超出50%。管棚連接采用絲扣連接，絲扣長度

7、6cm。6.1.1.3利用路基開挖土方結(jié)合跟管鉆機(jī)高度及長度設(shè)置鉆機(jī)工作平臺(tái)。6.1.1.4主要工序?yàn)椋憾ㄎ?，鉆進(jìn)，注漿。鉆機(jī)定位：鉆機(jī)定位穩(wěn)固、精確是控制管棚施工精度很重要的一個(gè)原因。鋪設(shè)軌道：在施工掌子面處，垂直于隧道軸線的工作地面上鋪設(shè)兩根軌道，用于鉆機(jī)塔架行走，給后期管棚施工定位、移位創(chuàng)造了很好的條件；鉆機(jī)塔架安裝：導(dǎo)軌鋪設(shè)好后，在導(dǎo)軌上安裝可以行走的架子，架子上設(shè)有上下可移動(dòng)的平臺(tái)，人員設(shè)備在平臺(tái)上進(jìn)行施工。這樣鉆機(jī)就可以隨時(shí)進(jìn)行上下左右的移動(dòng)。鉆機(jī)安裝：將管棚專用水平鉆機(jī)固定在塔架平臺(tái)上，利用鉆機(jī)給進(jìn)架下方的微調(diào)進(jìn)行精確定位，直至符合設(shè)計(jì)要求。鉆進(jìn)（即棚管打設(shè)）：見附圖一 159棚

8、管 泥漿 鉆機(jī) 地面 根據(jù)古長城地質(zhì)，鉆頭采用敞口鉆頭，鉆頭采用跟設(shè)計(jì)棚管直徑相當(dāng)?shù)男吞?hào)。（如棚管為159,鉆頭外徑采用160.）鉆頭后連接159棚管（采用絲扣連接），棚管后接螺絲頭（變徑），通過螺絲頭與鉆機(jī)動(dòng)力頭相連，使整個(gè)鉆具形成密封管形。泥漿循環(huán)：泥漿泵泵入高壓泥漿至動(dòng)力頭棚管鉆頭，最后從鉆頭處射出高壓泥漿流沖開土層，泥漿通過棚管周邊間隙返回，最后從孔口處流出，在施工面進(jìn)行沉淀回收重復(fù)利用。棚管在鉆機(jī)的帶動(dòng)下一邊旋轉(zhuǎn)一邊給進(jìn)，這樣一根棚管打設(shè)完畢后，回次加尺，直到打設(shè)到設(shè)計(jì)長度為止。注純水泥漿:注純水泥漿的目的，一是固結(jié)管棚鋼管間土體，增加管棚與土體的摩擦力；二是增加管棚的剛度，提高管棚

9、的超前支護(hù)效果。純水泥漿配合比：0.8：1（水泥：水）；因覆土較薄，注漿壓力控制在0.40.6mpa。注漿流程： 漿液攪拌 儲(chǔ)漿池 注漿泵 注漿管 注漿接頭 棚管 鉆頭出水口 管外環(huán)狀間隙 出氣孔冒漿 注漿終止。見附圖二 出氣口 注漿泵 用攪拌機(jī)制作素水泥漿。每根棚管打設(shè)完畢及時(shí)注漿。注漿泵將水泥漿壓入棚管內(nèi)，棚管注滿后水泥漿通過鉆頭流出，再經(jīng)過環(huán)狀間隙返回，從孔口處流出。注漿要求：穩(wěn)定、流暢、不得中斷、連續(xù)注漿，孔口出水泥漿后，封住孔口，然后再加壓注漿13次，保證間隙充填飽滿。注漿時(shí)，可根據(jù)孔內(nèi)情況，來回旋轉(zhuǎn)或拉動(dòng)鉆具，一邊注漿一邊放氣，以保證管外“環(huán)狀間隙”注漿飽滿。預(yù)先計(jì)算出注漿量，注漿

10、時(shí)不得小于計(jì)算的注漿量。注漿采用水泥漿，其具有可灌性好、沉淀析水緩慢、滲透性較好，與一般土層有較好的親合力，易與周圍土層、棚管形成整體結(jié)構(gòu)性能。6.1.2開挖6.1.2.1洞口段施工洞門仰坡采用：25砂漿錨桿，長度3.5米，間距1*1米梅花形布置；d5鋼筋網(wǎng)片，噴射混凝土厚度10。6.1.2.2洞身開挖左右洞均分四部開挖，分別從進(jìn)出口掘進(jìn)。根據(jù)地勘資料，該隧道采用“管超前、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、勤量測、早襯砌”施工方法進(jìn)行施工。開挖流程圖小導(dǎo)管超前：在型鋼的外沿及管棚間距之間設(shè)置42超前小導(dǎo)管，小導(dǎo)管長度4.0米，小導(dǎo)管外插角150，小導(dǎo)管的環(huán)向間距0.4米；型鋼支架0.5米/榀，確保超前小導(dǎo)管輔助

11、加強(qiáng)支護(hù)效果，按每4榀鋼架（即2米）設(shè)置一排超前小導(dǎo)管。見附圖開挖：因古長城地質(zhì)條件較差，隧道框架頂板襯砌外沿至地面最大埋深為5.0米、最小埋深不到1.5米(線路坡度調(diào)整后)。為確保古長城及施工安全，左、右線隧道采用分部法開挖，分成四部開挖上半部，先左后右，再下部先左后右進(jìn)行開挖，每個(gè)洞室均預(yù)留核心土。開挖過程中，預(yù)留20厘米存落量。每個(gè)洞室主要采用人工手持風(fēng)鎬配合小型挖掘機(jī)進(jìn)行開挖：每個(gè)洞室每次開挖循環(huán)進(jìn)尺控制在1.2米內(nèi)。每幅左右洞室進(jìn)尺不得超過7米，考慮人工配合小型機(jī)械翻碴，每幅左右洞室上下臺(tái)階不得超過3米。見附圖6.1.2.3初期支護(hù)每部開挖采用成環(huán)i20b工字鋼作為初期支護(hù)的承載結(jié)構(gòu)

12、，成環(huán)i20b工字鋼間距0.5m?？紤]結(jié)構(gòu)受力，每榀i20b工字鋼的上部轉(zhuǎn)角處增設(shè)斜腿支撐；下部采用120槽鋼設(shè)置成整體基礎(chǔ)，120槽鋼長度按0.5米進(jìn)行下料，順開挖進(jìn)尺進(jìn)行鋪設(shè)，工字鋼基礎(chǔ)設(shè)在槽鋼的中部，提高基礎(chǔ)的承載力；每榀工字鋼每側(cè)增設(shè)4根、長4.5米、25鎖腳錨桿，增加每環(huán)鋼架的整體受力。每部鋼架環(huán)向連接：墊板（25025015）與工字鋼采用焊接，墊板與墊板采用螺栓連接；縱向連接采用22的鋼筋，間距0.5米與鋼架下緣進(jìn)行焊接形成整體受力結(jié)構(gòu)。噴射混凝土厚30 cm；邊墻采用25藥包錨桿，l=3.5米，梅花型布置0.5 m1.0m（縱向豎向）；815cm15cm的鋼筋網(wǎng)。6.1.2.4洞

13、身襯砌：襯砌采用剛性結(jié)構(gòu)：即襯砌內(nèi)部采用一排i20b工字鋼，鋼架縱向間距50，考慮結(jié)構(gòu)受力，頂部橫向工字鋼連接墊板每榀按加工尺寸錯(cuò)開（即縱向連接處每側(cè)均為50%）；混凝土保護(hù)層底板及頂板20、邊墻10形成剛性骨架代替原有柔性鋼筋骨架；縱、橫向22鋼筋間距2020，設(shè)在工字鋼下側(cè)并與工字鋼焊接形成整體受力，鋼筋外側(cè)（頂部及邊墻）設(shè)置d5防裂網(wǎng)片，增加砼的耐久性。邊墻及底部采用模筑砼澆注，模型采用承臺(tái)整體鋼模進(jìn)行拼裝，框架結(jié)構(gòu)的倒腳模型采用現(xiàn)場1：1放樣，鋼板板、槽鋼及圓鋼進(jìn)行加工。見附圖頂板支撐采用塔設(shè)門型支架，模噴砼進(jìn)行施工?？紤]結(jié)構(gòu)受力，門型支架中部（縱向）塔設(shè)預(yù)留10厘米的上拱度，兩側(cè)按1

14、厘米遞減進(jìn)行預(yù)留。門型支架全部采用上下均有頂托的腳手架,間距50厘米50厘米。見附圖模型采用30厘米150厘米及20厘米150厘米兩種模型進(jìn)行襯砌底模拼裝。每半幅襯砌施工長度3米，中部支撐（即豎向及水平臨時(shí)支護(hù)）的拆除長度根據(jù)每次襯砌長度進(jìn)行拆除，嚴(yán)禁一次性拆除；考慮砼施工質(zhì)量及耐久性，在頂部及邊墻砼的保護(hù)層內(nèi)增設(shè)一層d5防裂網(wǎng)片（距砼外路面不得大于5cm）；考慮頂部砼模噴（或澆筑）受水平框架影響，特別是中部不飽滿，加之砼從初凝、終凝到硬化，砼自身收縮，導(dǎo)致砼和支護(hù)面脫空，頂部襯砌施工前按縱橫間距3m3m預(yù)埋注漿管，后期壓注水泥漿進(jìn)行空隙充填。見附圖6.1.2.5防排水 隧道由于在沙漠，地下水

15、位深，降水量小，因此隧道采用全包式防水，即全斷面鋪設(shè)防水板，隧道洞頂需要做好排水系統(tǒng)，防止沖刷古城墻。 明洞段采用雙層土工布夾防水板及粘土隔水層防水；明洞襯砌外摸一層砂漿保護(hù)層以防碎石土回填施做造成防水板的損壞，靠近回填地表設(shè)一層粘土隔水層以防止地面徑流下滲，并在回填地表坡度的作用下流入排水溝排走。在結(jié)構(gòu)構(gòu)造防水方面，采用橡膠止水帶于明洞沉降縫，變形縫處布設(shè)，以此形成完善的明洞防排水體系；明洞洞頂做好完整的排水系統(tǒng)。 暗洞段隧道采用土工布加防水板防水，在結(jié)構(gòu)構(gòu)造防水方面，環(huán)向施工縫處設(shè)置止水帶（10300mm）。 防水層施工 防水板一次鋪設(shè)長度根據(jù)混凝土循環(huán)澆灌筑長度確定，鋪設(shè)前行試鋪，再加以

16、調(diào)整。防水板采用無釘孔鋪設(shè)，即先用80塑料墊圈和射釘無紡布固定于基面上（墊圈間距：拱0.5m-0.6m,邊墻0.8m，呈梅花型布置），再將防水板應(yīng)用專用粘合劑粘合在墊圈上。a 基面處理:鋪設(shè)防水層前對初期支護(hù)大致找平，邊墻及拱部補(bǔ)噴找平、底部砂漿找平。對外露的小導(dǎo)管等切除、磨平，水泥砂漿封堵找平等。b 出水點(diǎn)處理：在鋪設(shè)防水板前，初期支護(hù)噴層表面漏水及時(shí)處理，采用注漿堵水，并保持基面的干燥。防水板焊接 防水板的焊接是防水施工中最重要的施工工藝，焊接采用熱合機(jī)自動(dòng)焊縫形成，即將兩層防水板的邊緣搭接不小于10cm，通過熱熔加壓而粘合，兩側(cè)焊縫寬應(yīng)不小于2.5cm；當(dāng)縱向焊縫與環(huán)向焊縫成十字交叉時(shí)（

17、十字形焊縫），事先對縱向焊縫外的多余搭接部分齊根處削去，將臺(tái)階修理成斜面并熔平。 防水板質(zhì)量檢查和處理1） 外觀檢查防水板鋪設(shè)均勻連續(xù)，焊縫寬度不小于25mm，搭接寬度不小于100mm，焊縫應(yīng)平順、無褶皺、均勻連續(xù)，無假焊、漏焊、焊穿或夾層等現(xiàn)象。2） 焊縫質(zhì)量檢查 防水板搭接用熱合機(jī)進(jìn)行焊接，接縫為雙焊縫，中間留出空隙以便充氣檢查。檢查方法為：用5號(hào)注射針頭與打氣筒相連，針頭處設(shè)壓力表，將打氣筒加壓至1.5mpa時(shí)，停止充氣，保持該壓力達(dá)2min，否則說明有未焊好之處。用肥皂水涂在焊接縫上，產(chǎn)生氣泡地方重新焊接，用熱風(fēng)焊槍和電烙鐵等補(bǔ)焊，直到不漏氣為止。 6.1.2.6路面及洞內(nèi)裝飾隧道洞內(nèi)

18、路面選型根據(jù)隧道長度確定采用復(fù)合式路面，路面結(jié)構(gòu)形式為：上面層：5cm中粒式瀝青混凝土下面層：7cm中粒式瀝青混凝土基層（即調(diào)平層）:采用水泥混凝土進(jìn)行找平隧道內(nèi)飾：隧道采用淺色防火涂料噴涂，涂料厚度20mm，并且涂層還應(yīng)防水，在潮濕條件下能夠良好成型，不會(huì)崩解、蝕變、掉落，不燃，無毒，不發(fā)粘，具有良好的自潔能力。7施工監(jiān)測對洞內(nèi)外進(jìn)行地面沉降及邊墻收驗(yàn)量測，通過量測結(jié)果的收集、整理及回歸分析，以便及時(shí)指導(dǎo)施工及修正施工方案及方法。洞外地表設(shè)置六排觀測點(diǎn)：即左右幅每個(gè)洞室中線各設(shè)一排；左右側(cè)破裂面外5米各設(shè)一排；洞內(nèi)頂部沉降及邊墻收斂點(diǎn)的縱向間距按5米進(jìn)行布設(shè)。見附圖8、施工措施8.1、為確保

19、該段施工安全，在施工前，所有管理人員及操作人員必須熟悉該施工方案，方可進(jìn)行施工。8.2、施工過程中，各工序環(huán)節(jié)必須按上述施工方法施工到位，嚴(yán)禁違反上述施工方案及施工方法進(jìn)行隨意施工。且初期支護(hù)基礎(chǔ)必須按規(guī)范進(jìn)行施工，嚴(yán)禁虛碴。待量測結(jié)果通過回歸分析且變形趨于穩(wěn)定后，及時(shí)進(jìn)行下部開挖，同時(shí)及時(shí)跟進(jìn)支護(hù)及二次襯砌，以確保古長城及隧道施工安全。8.3、施工質(zhì)量：大管棚、超前小導(dǎo)管、型鋼、系統(tǒng)錨桿設(shè)置位置、范圍、數(shù)量、間距及角度嚴(yán)格按要求進(jìn)行施工；管棚灌漿嚴(yán)格按配合比施工，大管棚、超前小導(dǎo)管、型鋼、系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)片在安裝前必須經(jīng)現(xiàn)場技術(shù)干部檢查合格后方可進(jìn)行安裝，錨桿采用錨固劑錨固；因該方案是確保古

20、長城及隧道施工安全，施工過程中，上述各道工序務(wù)必按此方案并結(jié)合施工規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)文件進(jìn)行控制。8.4、施工安全：施工期間，隧道頂部設(shè)置警戒線，嚴(yán)禁任何車輛通行；并作好地表防排水系統(tǒng)。各道工序務(wù)必按此方案并結(jié)合施工規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)文件進(jìn)行控制，同時(shí)操作人員及現(xiàn)場管理人員在各道工序?qū)嵤┻^程中，務(wù)必加強(qiáng)安全意識(shí)教育，避免在實(shí)施過程中違章操作、違章指揮的現(xiàn)象出現(xiàn)，施工過程中，嚴(yán)格按各項(xiàng)安全操作規(guī)程、安全（技術(shù)）交底組織施工，以確保隧道施工安全。9文物保護(hù)在施工中，如發(fā)現(xiàn)文物或有考古、地質(zhì)研究價(jià)值的物品時(shí)，采取有效保護(hù)措施，及時(shí)報(bào)告監(jiān)理工程師和業(yè)主，并盡快通知文物管理部門處理。1設(shè)計(jì)依據(jù)1.1、2008年12月16日榆神集團(tuán)公司召開的“關(guān)于榆神高速公路加快建設(shè)工作會(huì)”及2008年12月20日榆神公司召開的“榆神高速加快冬季施工專題會(huì)議”的會(huì)議精神。1.2、榆神公司與中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院關(guān)于對古長城文物保護(hù)方案的委托函（榆司工函200889號(hào)文）。1.3、陜西榆神高速