新建织毕铁路站前工程II标二分部
龙家寨隧道贯通专项方案
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二〇一三年十月十四日
龙家寨隧道贯通专项方案
目录
1.编制说明 ................................................................................................................................... 3
1.1 编制依据 ....................................................................................................................... 3 1.2 编制目的 ....................................................................................................................... 3 2.工程概况 ................................................................................................................................... 3
2.1工程概述 ........................................................................................................................ 3 2.2地形地貌 ........................................................................................................................ 3 2.3地层岩性及地质构造 .................................................................................................... 3
2.3.1地层岩性 ............................................................................................................ 3 2.3.2地质构造 ............................................................................................................ 4 2.4工程水文地质条件 ........................................................................................................ 4 2.5特殊岩土与不良地质 .................................................................................................... 4 3.施工准备 ................................................................................................................................. 5 4.人员、机械配置 ....................................................................................................................... 5 4.贯通方案 ................................................................................................................................... 6
4.1贯通面的选择及贯通误差估算 .................................................................................... 6
4.1.1洞外测量 ............................................................................................................ 6 4.1.2洞内测量 ............................................................................................................ 7 4.1.3贯通误差估算 .................................................................................................... 8 4.1.4贯通误差的测定及调整 .................................................................................. 11 4.2贯通前施工技术方案 .................................................................................................. 11
4.2.1洞口工程施工 .................................................................................................. 12 4.2.2开挖支护 .......................................................................................................... 13 4.2.3仰拱衬砌 .......................................................................................................... 14
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4.2.4监控量测方案 .................................................................................................. 14 4.2.5超前地质预报方案 .......................................................................................... 15
5. 安全保证措施 ....................................................................................................................... 16 6. 质量保证措施 ....................................................................................................................... 16
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1.编制说明 1.1 编制依据
⑴《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008） ⑵《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417-2003） ⑶《铁路工程测量规范》（TB10101-2009） ⑷《铁路工程监控量测技术规程》（TB10121-2007） ⑸《新建铁路织金至毕节线施工图》【织毕施隧-19】 1.2 编制目的
通过对隧道贯通方案的编制，使隧道出洞线性正确，达到安全、经济的目的。 2.工程概况 2.1工程概述
新建铁路织金至毕节线站前工程II标龙家寨隧道，里程范围：DK375+673～DK376+011，全长338m。该隧横穿一山包，大角度近正交进出洞，前接路基，后接底拉河大桥。
本隧道由进口单头掘进，截止2013年10月19日，龙家寨隧道共掘进283m，施工至DK375+956，剩余Ⅳ级围岩19m，Ⅴ级围岩36m。 2.2地形地貌
龙家寨隧道地处云贵高原乌蒙山腹地，属低中山溶蚀、剥蚀地貌，地面高程1300~1370m，相对高差约70m，自然坡度10º~35º，龙家寨隧道出口为陡崖，地形起伏较大。 2.3地层岩性及地质构造 2.3.1地层岩性
段内上覆坡残积（Q4di+el）黏土。下覆基岩为三叠系下统永宁镇组第三段（T1yn³）灰岩。各层岩土特征分述如下：
（6-7）黏土（Q4di+el）：黄褐~灰黄色，硬塑状，含约少量灰岩
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质碎石角砾，主要分布于区内斜坡地段，具弱膨胀性，厚0~2m，局部洼地中厚度较大，属Ⅱ级普通土。
（12-2）灰岩夹白云岩（T1yn³）：灰色、深灰色，岩石表层多灰白色，隐晶质结构，钙质胶结，中厚层状构造。弱风化带（W2）岩石完整，质坚性脆。分布于隧道洞身全段。 岩土物理力学参数建议见下表：
表1 岩土物理力学指标表
天然快剪 天然密度岩土地层状态 ρ(g 凝聚内摩名称 时代 力C擦角（kPa/cm³) φ（º） ） Q4di+el 硬塑 1.90 20 12 基本基底承载摩擦力σ0系数临时永久 （kP f m0 m a） 0.30 1:1.21:1.5 180 5 边坡率 层次 （6-7） 黏土 灰岩（12-2） 夹白T1yn³ W2 云岩 2.60 / 65 0.60 1:0.3 1:0.5 800 2.3.2地质构造
隧区为单斜构造。主要岩层产状为：N75ºE/16ºNW、W-E/17ºN等，节理裂隙主要发育垂直节理N20ºE/90º、N75ºE/90º、N70ºE/74ºSE、N10ºW/68ºSW等。 2.4工程水文地质条件
隧道段内地表水不发育，沟内有季节性流水，水量随季节变化大。 隧道地区地下水主要为岩溶水，岩溶裂隙水主要赋存于T1yn³灰岩中，通过洼地、竖井、落水洞、溶洞汇集大气降水的补给，以岩溶下降泉、暗河的形式排泄底拉河内，水量丰富，但埋藏深。 2.5特殊岩土与不良地质
膨胀土：隧区上覆表层黏土（6-7）层红黏土，黄褐~灰黄色，硬塑状，具有弱膨胀性，其厚度较小。
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岩溶：隧道洞内多为可溶岩，地表溶沟，溶槽等岩溶形态可见，隧道进口端钻孔中也揭示了充填溶洞，岩溶中等~强烈发育。
危岩落石：隧道出口端地形陡峻，斜坡上基岩多裸露，受构造影响，岩石节理裂隙较发育，岩体较破碎，坡面上分部有零星危石，块径1~3m不等。 3.施工准备
⑴组织人员对隧道出口段进行现场详细调查与踏勘，了解隧道出洞地质和地貌情况；
⑵对隧道进出口导线点进行联测，保证贯通测量精度； ⑶在隧道出口段路基上修建临时施工便道至隧道出口，建立临时施工场地。
⑷为保证隧道开挖安全和提供施工数据，在杨家山隧道的出口段按设计布设地表沉降点。 4.人员、机械配置
隧道贯通前，洞内超前支护、开挖、出渣、喷锚支护、钢拱架、防排水、二次衬砌等工序要保证平行流水作业。根据现场施工需求，人员配置见表2：
表2 人员配置
工种 开挖班 喷浆班 支护班 二衬班 出渣班 数量 10人 8人 8人 14人 6人 工种 技术员 安全员 领工员 架子队长 副经理 数量 3人 2人 2人 1人 1人 针对隧道贯通施工按专业化组织流水作业，以性能好、效率高、机况良好机械出碴、锚喷、衬砌、辅助作业等主要作业线，实现各机
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械化作业线的有机配合，实现隧道的稳步前进和顺利贯通。根据现场施工需求，机械配置见表3：
表3 机械配置
工种 挖掘机 装载机 自卸式汽车 潜孔钻 数量 1台 1台 3台 1台 工种 喷浆机 输送泵 注浆机 数量 2台 1台 2台 4.贯通方案
4.1贯通面的选择及贯通误差估算
根据本隧道的具体情况，隧道选择在出口端长管棚施工后实现贯通，贯通面定在DK376+011。 4.1.1洞外测量
4.1.1.1洞外加密点测量
为保证隧道正确贯通，2013年7月我公司已利用“GPS”全球定位系统对全线进行了加密控制网复测并形成成果书。
GPS加密平面控制网按《新建铁路工程测量规范》的精度指标执行。
精度指标为：约束平差后最弱边边长相对中误差≤1／40000，约束点间的边长相对中误差≤1/70000，固定误差10，比例误差2，基线方位角中误差3.0″。
具体龙家寨隧道进出洞口加密控制网形和成果见图1和表3。
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点名：2221-1点名：DLH01DK376+011出口点名：DLH03龙家寨隧道线路中线DK375+673进口线路中线点名：DY-4点名：2221点名：D086序号 1 2 3 4 5 6 图1 龙家寨隧道进出洞口加密控制网
表4 龙家寨隧道进出洞口加密控制网成果表 点名 坐标 高程 点位中误差（cm) DY-4 2221 X Y Z △X 0.27 0.29 0.28 0 0.24 0.22 △Y 0.23 0.25 0.24 0 0.27 0.25 2972176.471 525676.7981 1298.1211 2972050.834 525865.528 525813.735 1298.557 2221—1 2971974.38 D086 2972280.115 526139.3088 DLH—1 2971648.264 526106.0197 DLH—3 2971564.92 526262.1827 4.1.1.2洞外高程测量
龙家寨隧道全长338m，但由于受地形地面植被的影响，洞外水准路线长达1km，高程控制网采用四等水准测量，将BM31点高程引至进洞口并设置一个检查复核点2221。 4.1.2洞内测量
4.1.2.1洞内平面控制
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隧道的横向贯通误差随着测站数的增加而迅速增大，在保证洞内通风、照明、通讯问题解决的情况下，将导线边尽量设长，以减少方位角传递误差。根据洞内通视的实际情况，导线平均边长布设应不小于150m。由于洞内首级控制网不能完全满足施工测量的需要，需建立第二级加密控制，二级控制的加密采用插点、插网的方法，精度可比首级控制网低。
导线角观测采用方向观测法6测回。距离测量采用对向观测2测回观测过程中的各项限差要求严格按隧道四等导线测量的要求实施。导线的测角测边要求符合《新建铁路工程测量规范》TB10101-2009。
4.1.2.2洞内高程控制
按《新建铁路工程测量测规》中表6.2.2—2高程控制测量设计要素中对隧道测量的一般规定，隧道洞内高程测量采用四等水准测量，每千米水准测量的偶然中误差≤5.0mm，可将洞内的200m一对的平面控制点同时作为高程控制点进行测量。洞内高程分别从洞口水准基点向洞内引测。每100m～150m埋设一个控制桩，埋设标准同导线控制桩。施测时必须联测两个以上水准控制桩，其差值在规范规定范围内时，方可向前引测。洞内外水准控制点要定期进行联测，建立水准控制网。
4.1.3贯通误差估算
为安全、高精度的贯通本隧道，减少将来隧道贯通误差调整的难度，结合我单位现有的测量仪器精度，决定洞外平面控制测量采用GPS按二级网精度施测，洞内导线控制测量等级为隧道四等导线，洞外采用三等水准、洞内高程采用四等测量。洞内导线测边、角按独立测量2组计算。
导线的终点是导线精度的最弱点，横向贯通中误差是由导线测角误差及导线边长误差所引起，而横向贯通中误差主要影响隧道的贯通精度，下面主要分析横向贯通中误差。
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表5 隧道贯通误差规定
项目 横向贯通误差 19≤L˂20 80 160 18 17 高程贯通误差 相向开挖隧道长度（km） L˂4 4≤L˂7 7≤L˂10 10≤L13≤L˂13 ˂16 16≤L˂19 洞外贯通中误差（mm） 30 洞内贯通中误差（mm） 40 洞内外综合贯通中误差（mm） 贯通限差（mm） 40 50 45 65 55 80 65 105 75 135 50 65 80 100 125 160 180 25 100 130 160 200 250 320 360 50 注：1本表不适用于利用竖井贯通的隧道。
2相向开挖长度大于20km的隧道应作特殊设计。
4.1.3.1洞外加密点贯通误差估算
本隧道由进口单口掘进，根据复测结果，洞外加密GPS控制点及引入边的中误差如下表6：
表6 洞外往洞内引入使用的点和边的中误差
进洞点名 点位中误差 2.9 mm 后视边名 2221-1~DY-4 方位角中误差 0.63 秒 距贯通面距离 400m 进口 2221-1 则洞外平面控制测量引起的横向贯通中误差为：
my=（2.9 2+（0.63÷206265×219243）2）1/2
=±2.9mm
4.1.3.2洞内导线测量贯通误差估算
根据规范要求，洞内平面控制网采用四等导线施测，为提高贯通精度，我们根据测量仪器及洞内施测条件，按隧道四等导线布设闭合导线控制网。为安全贯通，我们先按两洞口以三等支导线一次测量
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的方式向洞内引测平面控制网来估算洞内控制测量对横向贯通误差的影响。预计洞内导线点布设及各点距贯通面、隧道中线的距离如表7所示。
表7 进口洞内导线点距离贯通面距离dx、dy值
导线点 2221-1 LJZ-1 进口端导线 LJZ-2 贯通面 91 0 41 0 ∑dy2=13226 dx 391 241 dy 84 67 ∑dx2=219243 备注 ⑴由洞内导线测量引起的隧道横向贯通误差主要有测角误差和测距误差两部分，其中，测角误差引起的横向贯通误差myβ按下式计算：
myβ=mβ/ρ×（∑dx2）1/2
式中：mβ — 导线测角中误差，该隧道导线按四等精度布设，独立一组测角中误差mβ为2.5秒。
ρ—206265秒
∑dx2—各导线点距离贯通面的垂直距离的平方的和。 ⑵测距误差引起的横向贯通中误差按下式计算： myl=ml/l×（∑dy2）1/2
式中：ml/l—导线边长相对中误差，独立观测一组边中误差为1/100000。
∑dy2—导线各边在贯通面上的投影长度的平方和。 根据表、图中数据，得
myβ=±1/206265×(219243)1/2=±0.0023m myl =±1/50000×(13226)1/2=±0.0023m
⑶由洞内导线测角、测距误差引起的横向贯通误差值为 my=( myβ2+ myl 2)1/2=±0.0033m
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4.1.3.3洞外高程控制测量贯通误差估算
设计院提供的水准点为三等水准点，经复测检验，满足隧道施工要求，洞外水准点采用原设计高程。三等水准测量偶然中误差为±3mm/km，水准复测线路长度1千米，则洞外高程测量的中误差为
mhw=±3×11/2=±3mm˂18mm
4.1.3.4洞内高程控制测量贯通误差估算
洞内高程采用四等水准引测来控制。测量精度采用规范值±5mm/km，根据线路长度400米来推算，得洞内控制测量的中误差为
mhn=±5×0.41/2=±3.2mm˂17mm 洞内、外高程控制测量综合影响 mh=（mhw²+ mhn²）1/2=±4.4mm˂25mm 4.1.4贯通误差的测定及调整 （1）平面贯通误差的调整
龙家寨隧道出口均属于曲线，上台阶贯通后及时从进出口测得贯通误差，通过进口端的导线点与出口端加密点的联测平差，重新调整洞内导线点坐标。
（2）高程贯通误差的调整
在贯通后，由进出口水准点作为附合水准路线重新观测平差，以平差后水准点高程测设中桩高程和其他高程施工测量工作。贯通点附近的水准点高程采用由进出口两端分别引测的高程平均值作为调整后的高程，其它各水准点高程按水准路线的长度比例分配，求得调整的高程，作为施工放样的依据。 4.2贯通前施工技术方案
根据本隧道的具体情况，隧道选择进口单头掘进贯通，贯通面定在DK376+011。现场进入Ⅳ、Ⅴ级围岩后采用台阶法施工，进入出口坡积层后采用三台阶法，开挖剩余40m时开始进行出口洞口截排水沟、边仰坡及大管棚施工，开挖剩余10m时停止上台施工，将中、下台台
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阶长度缩短在5m范围内，仰拱衬砌保证在安全距离内且尽量缩短与掌子面距离，然后采用上台进行出洞贯通。贯通后及时进行洞内外导线点及水准点测量，进行贯通误差调整。
小于衬砌上台～中台～下台已浇筑仰拱未浇筑仰拱小于
图2 出口三台阶施工工法
出口三台阶施工法 出口浅埋坡积层施工以保护围岩、限制软弱围岩变形为重点，遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、紧封闭、勤量测”的施工方针。
4.2.1洞口工程施工
出口土石方施工前，先做好洞顶截水沟，完善洞外排水系统。截水天沟距边仰坡开挖线距离为5m，洞口顶部地表凹坑、小洞穴用粘土填平，使其排水顺畅。
洞口开挖至起拱线后，及时施工C20混凝土套拱，并预埋管棚导向管，然后采用潜孔钻钻孔施做大管棚并进行注浆，管棚环向间距40cm，外插角1~3°。管棚采用φ89×6mm的无缝钢管制作，出口大管棚长15m，共29根。
洞口应加强排水，防止积水长时间浸泡墙脚和隧底，造成边墙围岩失稳。
工期要求：大管棚必须在距离出口10m前打设注浆完成。
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地面线仰坡面喷混凝土临时防护套拱预留平台开挖轮廓线起拱线掌子面喷混凝土临时支护大管棚明挖段暗挖段
图3 管棚混凝土套拱结构示意图
4.2.2开挖支护
隧道进口掘进进入Ⅴ级围岩后应严格控制开挖进尺，上台循环进尺不超过1榀钢架，中下台循环进尺不超过2榀钢架，仰拱循环进尺不超过3m。隧道开挖断面采用激光断面仪及时修正钻爆设计，严格控制装药量与隧道超欠挖，减小对原围岩的扰动。
现场Ⅳ、Ⅴ级围岩应采用台阶法进行施工，进入出口坡积层后采用三台阶法施工，掌子面开挖后及时初喷5cm厚混凝土进行封闭，18*18cm四肢格栅钢架80cm/榀，初喷混凝土厚25cm，Φ42超前小导管2.4m/环，长3.5m，间距40cm，每环29根。具体Ⅴ级围岩初支参数见表8。
表8 Ⅴ级围岩支护参数表
C25喷射混凝土 锚杆 设置部位 全环 厚度设置部长度（m） 3.5 间距（m） 1.2*1.0（环向*纵向） Φ8钢筋网 设置部位 拱墙 网格间四肢格栅钢架 设置部间距（m） 0.8m （cm） 位 25cm 拱墙 距（cm） 位 20*20 全环 中铁四局集团有限公司织毕铁路工程指挥部二分部
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每一循环钢架安装后及时施作Φ22锁脚锚杆，长4.0m，锁脚锚杆位于拱脚上30cm，斜向下30°角度，尾部预弯成“L”形与钢架焊接牢固。 4.2.3仰拱衬砌
现场施工时，仰拱与衬砌应紧跟掌子面施工，仰拱距掌子面距离不得大于35m，衬砌距掌子面距离不得大于70m。
洞内导线调整后，及时调整还没有施工的仰拱与二衬的隧道中线，调整时在一定长度范围内进行，保证线性顺直。 4.2.4监控量测方案
当进口单头掘进距离贯通还剩40m时(隧道出口浅埋地段DK375+975~DK376+011)，应加强对出口地表开裂、沉降的观测。观测点应在隧道开挖至此里程前5m开始布设量测，并与洞内观测点布置在同一里程，观测断面间距10m/道，同一断面测点不少于7个，具体布置见下图。
测点1～测点2测点3测点4测点5测点6测点7
图4 地表沉降点布置图
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洞内监控量测点严格按照《铁路隧道监控量测技术规程》布设，Ⅴ级围岩段监控量测断面间距不大于5m，每一台阶布置一条水平测线，具体见下图。
2线测1线测拱顶下沉测点测线3周边收敛测点5测线测线48测线测线7测线6测线9图5 三台阶法测点布置图
根据铁建设【2010】120号文要求，当拱顶下沉、水平收敛速率达5mm/d或位移累计达100mm时，应暂停掘进，并及时分析原因，采取处理措施。
4.2.5超前地质预报方案
贯通段超前地质预报主要以钻探法辅以地质素描为主，钻探预报类型ZT-2（超前钻孔2孔，一孔取芯，加深炮眼5孔）。
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上台下台超前水平钻超长炮孔台阶法开挖ZT-2钻探类型图6 台阶法ZT-2类型孔位布置图 5.安全保证措施
⑴隧道内一切作业人员都必须经过安全操作培训，特殊工种必须持证上岗。
⑵加强贯通前思想教育，避免由于工程结束前麻痹大意而造成安全事故。
⑶进入隧道工地的人员，都必须按规定配带安全防护用品，遵守纪律，听众指挥。机械、车辆行人必须各行其道，注意掉石及行车伤人。
⑷现场应重视监控量测的作用，量测数据及时、真实、有效，每日及时反馈到项目经理、总工和主要管理人员手中并签字。
⑸隧道施工各班组，应建立交接班制度，将施工、安全、质量等情况详细记录于交接本内，值班负责人应认真检查交接情况。
⑹洞内爆破必须统一指挥，并由经过专业培训且持有爆破操作合格证的专业爆破工进行作业。 6.质量保证措施
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⑴我分部实行经理部、架子队、作业工班三级管理，有健全的质量管理组织体系，严格执行以总工为首的技术责任制，使得隧道控制测量管理标准化、规范化、程序化。观测结束后，对控制点要进行定期检核，每季度检核一次，发现变化要重新观测，另外要经常进行不定期检核，防止桩位变化。
⑵施工过程中应对施工放样、布孔、成孔、装药、联线、爆破效果等过程进行检查。
⑶支护、仰拱、衬砌施工严格实行“三检制”，确保每一道工序质量。
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