六郎隧道方案终稿.doc

云桂铁路云南段站前五标六郎隧道施工方案中铁十七局集团云桂铁路云南段项目经理部二O一O年七月总 目 录一、工程概况二、隧道总体施工方案三、六郎隧道通风方案四、岩溶富水段施工方案一、工 程 概 况1、隧道概况 六郎隧道起讫里程为DK573+782DK587+895,全长14113m。其中V级围岩共1573m，级围岩为2640m，级围岩为6220m，级围岩为3680m。线路设计为人字坡，DK573+782DK578+800为3上坡，坡长5018m；DK578+800FDK580+300为8下坡，坡长1500m；DK580+300FDK587+895为15.5下坡,坡长7595m。 2、水文地质 地质构造 隧道主要穿越三叠系中统法郎组B段（T2fb）岩性为黄灰色薄至中厚层状泥岩、砂质泥岩、钙质粉泥岩、粉（细）砂岩，该套地层中普遍含钙质；个旧组二段（T2g），岩性为灰色、灰白色厚层至块状泥岩、白云岩、局部夹泥灰岩、钙质泥岩等。隧道区地质构造复杂，隧址发育2条背斜，6条断层，隧道穿越的基岩主要为灰岩、白云岩，岩溶强烈发育，断层及节理裂隙发育，岩体破碎，并且本隧道地下水及岩溶水极其发育，尤其雨季地下水更是成倍增加。 水文条件 隧道区地下水类型分为：松散岩类孔隙浅水、碎屑岩类孔隙裂隙水、碳酸盐岩类岩溶水的三种类型。 预测隧道正常涌水量约为37.5×104m3/d，雨季最大涌水量约为80.3×104m3/d。 对此施工期间可能发生的突水、涌泥等重大隧道工程地质问题，并重点对突水、涌泥工程地质问题进行超前地质预报。 六郎隧道涌水量最大涌水量（m3/d） 不良地质 主要不良地质现象为岩溶及岩溶水，施工中可能发生突泥、突水现象， 主要工程地质问题有地表水的漏失、软质岩及软弱夹层、构造破碎带及构造裂隙水、崩塌落石等。 进口工区地质简图 横洞工区地质简图 出口工区地质简图六郎隧道围岩统计表3、辅助坑道设置模式 本隧道设置一横洞+一平导的辅助坑道模式，于隧道线路左侧30m设贯通平导，平导进口里程PDK573+782,出口里程PDK587+912，全长14130m；于DK582+300左侧设置横洞一座，横洞长244m，交角为90°。 4、设计施工方案 六郎隧道采用钻爆法开挖，以贯通平导辅助正洞施工,有轨运输。平导以快速掘进为主，通过施工横通道进入正洞辅助正洞开挖，达到缩短工期的目的，同时起到超前地质预报、形成巷道式通风，降低长距离通风难度等作用。 辅助坑道采用有轨运输，其中 PDK578+155PDK582+730采用有轨单车道运输，内净空尺寸4.0（宽）×4.95m（高）， 其余段落采用有轨双车道运输，内净空尺寸5.4（宽）×4.95m（高）。 本隧道共分进口、横洞、出口三个工区施工，横洞进入正洞后只向进口方向施工。隧道贯通工期48个月。六郎隧道设计方案示意图施工任务划分表 工区里程长度备注进口 工区DK573+782DK578+8005018正洞PDK573+782PDK578+8005018平导横洞 工区HDK0+244HDK0+000244横洞DK578+800DK582+3003500正洞PDK578+800PDK582+3003500平导出口 工区DK582+300DK587+8955595正洞PDK582+300PDK587+9125612平导横洞、平导断面二、六郎隧道总体施工方案1、施工方案 总体安排参照原设计进行 ，保留贯通平导与横通道。六郎隧道采用钻爆法开挖，以贯通平导辅助正洞施工,无轨运输。正洞 、级围岩采用全段面法开挖， 级围岩采用台阶法开挖， 级围岩采用三台阶七步法开挖，平导 、级围岩采用全段面法开挖， 级、 级围岩采用台阶法开挖。 原设计平导通过1#、4#、7#、10#、21#、24#、26#、29#、32#横通道辅助正洞施工，没有充分利用横通道来担任正洞施工任务，为正洞创造多工作面施工。因此对原设计6#、25#、27#横通道调整方向（调整为与原设计相反方向）以便辅助正洞开挖施工，对原设计5#、7#、28#、26#、24#横通道调整方向（调整为与原设计相反方向），以便形成巷道式通风。进口工区平导通过2#、4#、6#、8#、10#横通道辅助正洞施工，横洞工区平导通过18#、16#、14#横通道辅助正洞施工，出口工区平导通过31#、29#、27#、25#、23#、21#横通道辅助正洞施工。 建议将平导断面由原单车道4.0（宽）×4.95m（高）断面、双车道5.4（宽）×4.95m（高）断面优化为单车道+错车道断面，每隔250m设错车道，单车道断面采用5.0（宽）×6m（高），错车道断面采用7.1（宽）×6.2m（高），横洞统一采用双车道断面7.1m（宽）×6.2m（高），断面优化后，改有轨运输为无轨运输。 设计正洞及平导长度各680m断层及其破碎带富水段采用超前周边预注浆堵水；设计平导及正洞长度各390m断层影响带采用超前局部注浆，施工采用，钻孔采用C6、MK-5钻机，注浆采用单液、双液普通注浆机。 本隧道分进口、横洞、出口三个工区施工，分别担任正洞施工任务为5018m、3500m、5595m，横洞进入正洞后只向进口方向施工。 2、有轨运输改无轨运输方案可行性 平导断面设置单车道+错车道，可满足无轨运输机械车辆错车需要，平导每420m左右设有施工横通道，可满足无轨运输机械车辆掉头需要。 横通道贯通前采用压入式通风，横通道贯通后风机进洞形成巷道式通风，通过安装大功率风机（206kw）、大管径的通风管(1800mm)，可以满足作业面的新鲜空气的要求。 3、有轨运输与无轨运输方案对比 六郎隧道洞口位置地形陡峭，场地狭小，不能满足有轨运输对场地要求，而无轨运输场地可以满足要求。 无轨运输组织较简单，可操作性强，有轨运输对轨道、车辆、操作人员要求相对较高，施工组织难度相对较大。 无轨运输条件下，仰拱作业面跨度小，仰拱施工组织较简单，仰拱施工速度快，开挖面出碴进料影响小；而有轨运输条件下，仰拱作业面跨度大，仰拱施工组织非常复杂，特别是拨道、顺道工作量大且很频繁，仰拱施工速度慢； 对开挖面出碴进料、 设备调动影响非常大。在无轨运输条件下， 仰拱施工对开挖面的施工干扰较有轨运输小的多， 因此施工效率较高。 无轨运输条件下，衬砌混凝土罐车运输量大，速度快，效率高，对混凝土质量性能保障较好；而有轨运输条件下，轨行式混凝土罐车运量小，速度慢，效率低。 、 级围岩正洞每循环进尺3m，无轨运输出碴采用20m3自卸车8辆， 出碴时间4.5小时；无轨运输采用电瓶车，矿斗尺寸为6.1 ×1.6 ×2.45m，出碴时间6小时，无轨运输比有轨运输每循环出碴时间少1.5小时。 有轨运输设备需要的维修、保养和轨道布置人员水平参差不齐，尤其是电路部分修理人员要求也较高。另外，有轨机械配件不属于本地常用件，需要到厂家直供，时效性上也不满足使用要求。所以有轨组织的施工技术要求要高得多。 采用有轨运输投入专用设备多，一个隧道口所投入专用设备约1500万元，不利于公司目前隧道设备周转使用， 采用无轨运输方案，将对机械运输成本得到很大的节约，由于有轨运输，施工机械的投入相对较大，且维修及配件的成本很高，对施工进度给予了很大的制约，无轨运输的灵活性发挥了很大的作用，机械设备等的资源配置能够得到很合理的组织，规模效益很大。 有轨运输出碴需要汽车转运，无轨运输出碴直接运至弃碴场不需要转运。 无轨运输掘进达3KM以后，通风排烟较有轨运输困难，但通过合理配置通风设备，改进通风方案，能够确保满足施工要求。 通过以上对比，无轨运输较有轨运输，投入小，机动灵活、 施工组织简单， 施工干扰小， 作业效率高，可以加快开挖、仰拱、二次衬砌的速度确保工程质量。 4、施工组织及主要机械设备配置 进口工区进口工区承担平导5018m、正洞5018m的施工任务，超前周边注浆210m、超前局部注浆130m，平导通过2#、4#、6#、8#、10#横通道辅助正洞施工，使正洞保证两个工作面，平导一个工作面，共三个工作面同时施工，根据施工组织安排，六郎隧道进口主要机械设备配备如下：六郎隧道进口机械设备配置表设备名称规格型号单位数量备注自制开挖台车台3防水板铺设台架台2衬砌台车12m台2湿喷机（10-30m3/h）ATLS-20台5喷射砼机械手台1挖掘机Pc220台3装载机ZL50台4扒碴机YWB-60台1普通钻机MK-7台2超前注浆钻孔注浆泵（单双液）XDY70(D)台4轴流风机（74-220kw）SFD-NO.11台2射流风机台16自卸车斯太尔、EQ3242G辆20空气压缩机4L-22/7台12管棚钻机PG115台1砼罐车辆6 横洞工区横洞工区承担横洞244m、平导3500m、正洞3500m的施工任务，超前周边注浆70m、超前局部注浆60m，平导通过18#、16#、14#横通道辅助正洞施工， 使正洞同时有两个工作面， 平导一个工作面施工，根据承担施工任务及工期要求，六郎隧道横洞主要机械设备配备如下：六郎隧道横洞机械设备配置表设备名称规格型号单位数量备注自制开挖台车台3防水板铺设台架台2衬砌台车12m台2湿喷机（10-30m3/h）ATLS-20台8挖掘机Pc220台3装载机ZL50台4普通钻机MK-7台2超前注浆钻孔注浆泵（单双液）XDY70(D)台4轴流风机（74-220kw）SFD-NO.11台2射流风机台5自卸车斯太尔、EQ3242G辆20空气压缩机4L-22/7台8砼罐车辆6 出口工区出口工区承担平导5612m、正洞5595m的施工任务，超前周边注浆400m、超前局部注浆200m，平导通过31#、29#、27#、25#、23#、21#横通道辅助正洞施工，为正洞施工创造工作面，使正洞保证两个工作面， 平导一个工作面， 共三个工作面同时施工，根据施工组织安排，六郎隧道出口主要机械设备配备如下：六郎隧道出口机械设备配置表设备名称规格型号单位数量备注自制开挖台车台3防水板铺设台架台2衬砌台车12m台2湿喷机（10-30m3/h）ATLS-20台8挖掘机Pc220台4装载机ZL50台4多功能钻机C6台2超前注浆钻孔注浆泵（单双液）XDY70(D)台6轴流风机（74-220kw）SFD-NO.11台2射流风机台16自卸车斯太尔、EQ3242G辆20空气压缩机4L-22/7台12管棚钻机PG115台1砼罐车辆65、施工节点工期安排 六郎隧道开挖指导工期48个月（包括正洞及平导2个月准备工期）， 我部确定工期为44个月，较指导工期提前了4月。六郎隧道开工时间2010年6月1日，完工时间2014年2月4日，总工期44个月，其中施工准备2个月，开挖贯通42个月。 六郎隧道施工方案示意图注：1、进口工区平导通过2#、4#、6#、8#、10#横通道辅助正洞施工。 2、横洞工区平导通过18#、16#、14#横通道辅助正洞施工。 3、出口工区平导通过31#、29#、27#、25#、23#、21#横通道辅助正洞施工。六郎隧道进口工区节点工期安排表施工区段里程施工长度起止时间节点工期平导平导进口至 2号横通道PDK573+782PDK574+7629802010.8.12011.2.15194至4号横通道PDK574+762PDK575+6028402011.2.162011.6.12116至6号横通道PDK575+602PDK576+4428402011.6.132011.12.4171至6号横通道PDK576+442PDK577+2728302011.12.52012.5.30174至10号横通道PDK577+272PDK578+112 8402012.5.512012.10.27146至分界点PDK578+112PDK578+8006882012.10.282013.3.17139正洞平导进口至 2号横通道DK573+782DK574+7921010 2010.8.12011.7.4 333 至4号横通道DK574+792DK575+632840 2011.3.162011.9.14 178 至6号横通道DK575+632DK576+472 840 2011.7.132012.4.8 270 至6号横通道DK576+472DK577+302 830 2012.1.52012.11.17 312 至10号横通道DK577+302DK578+142840 2012.7.12013.3.3242 至分界点DK578+142DK578+8006582012.11.282013.7.19 231六郎隧道横洞工区节点工期安排表 施工区段里程施工长度起止时间节点工期横洞HDK0+244HDK0+0002442010.8.102010.9.15 35 平导至18号横通道 PDK582+300PDK581+592 708 2010.9.152011.1.14 119 至16号横通道 PDK581+592PDK580+692 900 2011.1.152011.5.27132 至14号横通道 PDK580+692PDK579+852 840 2011.5.282011.9.24116 至分界点 PDK579+852PDK578+800 1052 2011.9.252012.2.17 142 正洞至18号横通道 DK582+300DK581+562 738 2010.10.152011.4.28 193 至16号横通道 DK581+562DK580+662 900 2011.2.152011.10.8 233 至14号横通道 DK580+662DK579+822 840 2011.6.282011.12.22 174 至分界点 DK579+822DK578+8001022 2010.10.252012.5.23 208 六郎隧道出口工区节点工期安排表施工区段里程施工长度起止时间节点工期平导至31号横通道PDK587+912PDK587+022 952 2010.8.102011.6.26 316 至29号横通道PDK587+022PDK586+202 820 2011.6.272011.10.16 117 至27号横通道PDK586+202PDK585+372 830 2011.10.172012.3.13 146 至25号横通道PDK585+372PDK584+532 8402012.3.142012.9.28 194 至23号横通道PDK584+532PDK583+692 840 2012.9.292013.3.1 152 至21号横通道PDK583+692PDK582+822 870 2013.3.22013.9.2 180 至分界点PDK582+822PDK582+300522 2013.9.32013.11.18 75正洞至31号横通道DK587+895DK586+992 903 2010.8.102012.1.3 503 至29号横通道DK586+992DK586+172820 2011.7.272012.2.4 187 至27号横通道DK586+172DK585+342 830 2011.11.172012.6.20 213 至25号横通道DK585+342DK584+502 8402012.4.142013.2.28 314 至23号横通道DK584+502DK583+662 840 2012.11.112013.7.9 258 至21号横通道DK583+662DK582+822840 2013.4.22014.1.21 289 至分界点DK582+822DK582+3005222013.10.32014.2.4 1216、进度指标分析 正洞开挖及支护每循环作业时间围岩时间项目（h）岩溶富水段测量11110.5超前支护21.5钻爆443.521.5出碴554.522初喷1110.50.5立架、锚杆、挂网3.522复喷1.52.53.52.52.5合计12.513.5171210.5正洞进度指标：级围岩：24小时/天÷12.5小时/循环×3m/循环×30天/月=172.8m/月，考虑工序衔接等其它因素影响，计划进度指标165m/月。 级围岩：24小时/天÷13.5小时/循环×3m/循环×30天/月=160m/月，考虑工序衔接等其它因素影响，计划进度指标150m/月。级围岩：24小时/天÷17小时/循环×2m/循环×30天/月=84.7m/月，考虑工序衔接等其它因素影响，计划进度指标70m/月。级围岩：24小时/天÷10.5小时/循环×0.8m/循环×30天/月=54.8m/月，考虑工序衔接等其它因素影响，计划进度指标50m/月。级围岩富水段，考虑注浆，工作时间按照18天计算，24小时/天÷12小时/循环×0.8m/循环×18天/月=33m/月，考虑工序衔接等其它因素影响，计划进度指标30m/月。 平导开挖及支护每循环作业时间围岩时间项目（h）岩溶富水段测量11110.5超前支护21.5钻爆332.522出碴332.521.5初喷11110.5立架、锚杆、挂网332复喷1.51.52.52.51.5合计9.59.512.514.59.5平导进度指标：、级围岩：24小时/天÷9.5小时/循环×3.5m/循环×30天/月=265m/月，考虑工序衔接等其它因素影响，计划进度指标240m/月。级围岩：24小时/天÷12.5小时/循环×2.5m/循环×30天/月=144m/月，考虑工序衔接等其它因素影响，计划进度指标120m/月。级围岩：24小时/天÷14.5小时/循环×2m/循环×30天/月=99m/月，考虑工序衔接等其它因素影响，计划进度指标90m/月。级围岩富水段，考虑注浆，工作时间按照20天计算，24小时/天÷9.5小时/循环×1m/循环×20天/月=50m/月 。施工进度指标表（m/月） 超前注浆小于3km正洞165150805030大于3km正洞145130705030小于3km平导2402401209050大于3km平导2302301109050三、六郎隧道通风方案根据确定的施工方案和任务划分情况，六郎隧道施工通风主要采用分阶段压入式结合巷道式通风，通风管选用直径1800mm的PVC软式通风管，洞外风机进风口至洞口距离30m，风管出风口至掌子面距离L=30m。1、隧道进口正洞及平导通风方案 六郎隧道进口正洞长5018m； 平导长5018m， 平导通过2、4#、6#、8#、10#横通道承担正洞施工任务，进口正洞及平导施工分阶段采取压入式及混合巷道式通风形式。第一阶段：平导到达2#横通道之前以及平导由2#横通道辅助正洞阶段（正洞出口未与2#横通道贯通），分别采取单管路独头压入式通风，在洞口各自设置轴流风机进行通风，风管在2#横通道处平导通过横通道进入正洞的位置增加设置一个三通，保证平导洞身继续向前掘进的施工通风，同时保证平导通过横通道进入正洞辅助正洞的施工通风。此时最长通风距离正洞长1010m，平导长1140m。通风示意图如下： 第二阶段 此阶段正洞出口与2#横通道贯通后，平导由4#横通道辅助正洞施工，正洞出口未与4#横通道贯通，将1#横通道临时封闭，正洞洞口风机移至2#横通道小里程方向100m处（PDK584+682），风管通过2#横通道送风入正洞，同时为保证空气质量，该通道采取有效措施进行临时封闭，仅容许轴流风机风管通过。平导洞口风机向平导洞内移至3#横通道小里程方向200m处（PDK574+982)，风管在4#横通道处平导通过横通道进入正洞的位置增加设置一个三通，保证平导洞身继续向前掘进的施工通风，同时保证平导通过横通道进入正洞辅助正洞的施工通风；并按400m间距依次增加设置射流风机向洞内输送新鲜空气，打通3#横通道，并在3#横通道口设置射流风机，将平导内污浊空气通过3#横通道诱导引入正洞排出。此时压入式最长通风距离：正洞980m，平导1040m。通风示意图如下：第三阶段 此阶段正洞出口与4#通道贯通后，采取混合巷道式通风方式，利用平导作为进风巷，正洞作为回风巷组织通风；将2#横通道小里程方向100m处（PDK584+682）风机移至平导洞内4#横通道小里程100m右侧PDK575+532处，该风机通过4#通道送风入正洞，同时为保证空气质量，该通道采取有效措施进行临时封闭，仅容许轴流风机风管通过；3#横通道小里程方向200m处（PDK574+982)处风机向前移至PDK576+242处；并按400m间距依次增加设置射流风机向洞内输送新鲜空气；打通5#横通道，并将3#横通道射流风机移至5#横通道口，将平导内污浊空气通过5#横通道诱导引入正洞排出；临时关关闭3#横通道；在正洞洞内右侧每间隔700m按照施工进度情况依次增加设置射流风机，形成负压，将正洞内污浊空气向洞外排出；此时压入式最长通风距离：正洞980m，平导1040m。通风示意图如下：第四阶段 此阶段正洞出口与6#通道贯通后，将4#通道前进方向风机移至6#通道小里程方向100m右侧PDK578+342处，该风机通过6#横通道送风入正洞；平导洞内5#横通道左侧风机向前移至7#横通道小里程PDK578+822处，在平导内继续间隔400m相应增加射流风机向洞内输送新鲜空气；打通7#横通道，并将5#洞口射流风机移至7#横通道口，将平导内污浊空气通过7#横通道诱导引入正洞排出；临时关闭5#通道；在正洞洞内右侧间隔700m继续依次增加射流风机，向外排出污浊空气。此时压入式最长通风距离：正洞980m，平导1040m。通风示意图如下：第五阶段 此阶段正洞出口与8#通道贯通后，将6#通道前进方向风机移至8#通道小里程方向100m右侧PDK577+172处，该风机通过9#横通道送风入正洞；平导洞内7#横通道处左侧风机向前移至9#横通道小里程PDK577+492处，在平导内继续间隔400m相应增加射流风机向洞内输送新鲜空气；打通9#横通道，并将7#洞口射流风机移至9#横通道口，将平导内污浊空气通过9#横通道诱导引入正洞排出；在正洞洞内右侧间隔700m继续依次增加射流风机，向外排出污浊空气。此时压入式最长通风距离：正洞1628m，平导1408m。通风示意图如下：六郎隧道进口风机配备表风机 型号 风量 （m³/min） 风压 （Pa） 功率 （KW） 最大电机 功率（KW） 数量备注平导正洞总数SDF(B)-4-NO162088-4068 618-4049 206 110×2 11后期移入平导SDF(B)-4-NO111015-1985 624-4150 10755×2 11SSF-NO125 射流风机35 883、横洞通风方案：横洞通风采用压入式通风，通风示意图如下：4、出口通风方案 出口通风方案同进口通风方案。四、 岩溶富水段施工方案六郎隧道不良地质主要是断层及其破碎带富水段，长度680m，施工中极可能发生大型突泥、突水危害，采用超前周边预注浆堵水；断层影响带，长度390m，施工中可能发生突泥、突水现象，采取超前局部注浆堵水。1、断层破碎带注浆方案在断层带前5m施做1.5m厚C20砼止浆墙；在断层影响带前施做1m厚C20砼止浆墙。根据成孔情况确定注浆方式，对围岩破碎但成孔条件较好的，可用后退式注浆，围岩破碎易塌孔时，采用前进式注浆。注浆材料正洞段：选用具有结石强度高、可灌性好、抗渗透、抗腐蚀、无污染、耐久性好等特点水泥基灌浆材，一般地段采用纯水泥浆（可根据情况采用双液浆），水灰比0.5：10.8：1；平导采用纯水泥浆，水灰比0.5：10.8：1。在断层破碎带，采用加固圈5米超前预注浆，注浆每环长度30米。2.帷幕注浆及超前预支护后开挖方案正洞开挖25m，预留5m止浆岩盘；平导开挖27m，预留3m作为止浆岩盘。注浆孔孔底间距按3m控制；注浆范围：隧道正洞段可溶岩地段之断层破碎带，类物探异常区段等注浆加固范围为隧道开挖轮廓线外5m；平导地段注浆加固范围为隧道开挖轮廓线外3m。3、施工设备配置钻孔采用C6钻机2台、MK-5钻机6台；注浆采用普通注浆机（单液注浆机3台，双液注浆机3台），四台使用（两台单液注浆机，两台双液注浆机），两台备用（一台单液注浆机，一台双液注浆机）。