隧道工程施工组织设计

通化至阜新支线抚顺至沈阳段高速公路2A合同段隧道工程 一、编制依据及原则 （一） 编制依据

1. 集锡国家重点公路通化至阜新支线抚顺（南杂木）至沈阳段高速公路2A合同段招标文

件和补遗书规定的内容及隧道设计文件规定的工程数量、合同规定的工期要求。 2. 现场实际考察资料。

3. 隧道设计规范，招标文件规定，质量检验评定标准。

4. 我单位多年来参加隧道施工的经验积累和目前可投入隧道施工的机械设备和人员。 （二） 编制原则

1. 严格遵守招标文件的各项条款，全面响应招标文件要求，认真贯彻直来那个验收标准。 2. 依据本合同段功工程特点就工期要求，组织专业队伍，编订切实可行的施工方案。 3. 坚持实事求是，注重调查研究，合理安排工期，周密组织劳动力，采取有效方法科学组

织施工，确保安全，确保优质。

4. 实施项目法管理的原则，安ISO9002系列标注监理质量保证体系，加强质量管理，降低

工程成本，提高经济效益。

5. 现场实行规范管理，标准化作业，严格租售《环境保护法》和辽宁省环保局对环境保护

及水土保持等有关要求，保护生态环境，维持生态平衡。 二、工程概况 （一） 总体情况

铁背山1号隧道位于辽宁省抚顺市章党镇辖治火洛附近，分左、右两条隧道。右线为南杂木至沈阳方向，隧道进口桩号为K9+983(设计高程为142.975m)，出口桩号为K11+255（设计高程为146.623m），隧道全长1272m，隧道纵坡为0.314%；左线为沈阳至南杂木方向，隧道出口为K9+980（设计高程为142.965m），进口桩号为K11+250（设计高程为146.631m）,隧道全长1270m，隧道纵坡为0.314%。隧道左线半径为3200m的左偏圆曲线上，隧道右线位于半径为2800m的左偏圆曲线上，其中随动啊右全线限设置-2%超高。 （二） 自然地理 1. 气象水文

本地区属温带（半）湿润季风气候，一年四季分明，无霜期140天左右，隧道区南侧为大火房水库，水量丰富。 2. 地形地貌

隧道位于辽宁省东北部，属长白山脉西延余脉，地形复杂，冲沟发育。上体总体呈东西走向，南陡北缓。南侧坡角一般在20°~30°，局部可达70°。北侧一般在15°~20°，最低海拔标高121.70m，最高海拔标高267.4m,相对高差145.7m，属于低山地貌。 （三） 区域地质情况 1. 工程地质

隧道区玉露地层为太古界鞍山群通什村组混和岩，地表以强风化为主，局部为弱风化，其次为浑绿岩脉，地表为强风化。地层露出情况南侧及西侧较好，而北侧及东侧大面积被腐殖土、碎石土及粘性土所覆盖，基本无基岩出露。 2. 隧道区内构造特征

测区内褶皱构造不发育，单断裂构造及节理裂隙均很发育。

断裂构造：测区内断裂构造很发育，以西北走向及近东西走向为主，倾向南或西南，均为辉绿岩脉所填充。

节理：受构造影响，隧道区节理很发育，一般为4组，局部可达5组，均呈张性。

3. 水文地质条件

隧道区属半湿润季风气候，冬季属枯水期，基岩裂隙水及第四系孔隙水较贫乏。隧道围岩以混和岩为主，含水性差，但节理裂隙及断裂构造普遍发育，且连通性好，透水性强，隧道开挖过程中极易产生渗水现象。丰水期会产生涌水现象。 （四） 设计概况

铁背山1号隧道为单向行车单洞双车道分离式隧道，右线隧道起讫里程K9+983~K11+255,隧道全长1272m;左线隧道起讫里程K9+980~K11+250，隧道全长1270m。隧道左线位于半径为3200m的左偏圆曲线上，隧道右线位于半径为2800m的左偏圆曲线上，设计行车速度100km/h。隧道净宽（单洞）：基本总宽度10.75m（=0.75+0.5+0.75+2×3.75+0.75+0.5）隧道建筑限界净高5.5m：检修道净高2.5m：衬砌结构为“复合式”。 三、工程主要特点及技术措施 （一） 工程主要特点 1. 开挖断面大

本隧道开挖断面大，最大开挖高度10.231m,最大开挖宽度15.75m,最大开挖断面130.51m2。 2. 地质条件差

本隧道出入口地段为亚粘土、有机土亚粘土、圆砾和强风化混合岩，其稳定性差，隧道开挖时边坡及仰坡不稳定，易坍塌及滑坡。 3. 围岩含水性差，易产生渗水、涌水现象

隧道围岩以混合岩为主，含水性差，但节理裂隙及断裂构造普遍发育，且连通性好，透水性强，隧道开挖过程中极易产生渗水现象。丰水期会产生涌水现象，使围岩软化二产生坍塌。 4. 施工工序多而复杂

本隧道出入口部分地质条件很差，为I类围岩，设计为“复合式”衬砌，初期支护均为单层钢筋网，喷25cm厚钢纤维混凝土，18号工字钢拱架，并在洞口设有大管棚（洞内设双层小导管）超前支护，二次衬砌为钢筋混凝土，施工工序多而复杂。 5. 施工干扰大

本隧道紧临既有公路202国道，现正处修改阶段，路况很差，将来通车后，相互干扰大，影响施工进度。

（二） 主要技术措施

根据铁背山1号隧道特点，结合我合同段设备实力、大断面公路隧道施工经验及技术水平等，在施工中采取如下主要技术措施。

1. 由于开挖断面大，地质条件差，隧道开挖采用线形微振爆破新技术和光面爆破技术，尽

量减少对围岩的扰动，维护围岩的自承能力，并及时做好初期支护，以确保施工安全和工程质量。

2. 洞口浅埋段，围岩破碎，为了确保洞口稳定安全和顺利进洞，采用大管棚（双层小导管）

超前支护。开挖尽量采用机械，以最大限度地减少对围岩的扰动。必须爆破时用短进尺、弱爆破。

3. 因开挖断面大、埋深浅，地质条件差，S0段开挖方法：第一方案，采用大管棚注浆分层

分部开挖；第二方案，CD法，人工开挖或弱爆破开挖；S2衬砌段：采用超前小导管注浆台阶开挖法；S3衬砌段：采用台阶法施工，S4衬砌段：采用全断面法施工。明洞采用先墙后拱法施工。

4. 二次衬砌采用液压钢模衬砌台车，先墙后拱施工，以保证衬砌的整体性和防渗性。 5. 配备大型和小型机械，以适应不同开挖部位和断面的需要，提高施工效率，加快施工进

度。

6. 根据“新奥法”施工原理和要求，及时开展施工测量，做好信息反馈，以指导安全施工。

7. 做好地质超前预报，明确前面围岩情况，用以指导施工，及时调整施工和支护方法。 （三） 保证运营公路产同措施

施工时材料车辆等不占既有公路路面，并在进、出口附近既有公路处设专职交通指挥员，指挥既有公路运营车辆有序运行。此外，根据施工时的具体情况采取相应的措施，减少干扰，保证既有公路畅通和施工正常进行。 四、施工安排

（一） 施工队伍安排

根据铁背山1号隧道工程质量和业主指定的工期，我单位采用两段同时施工，沈阳端和抚顺端各布置一个隧道施工队，每个隧道施工队分成二个工区，各负责一个工作面施工。 案例2表1 隧道工程设备统计表 序号 机械名称 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 挖掘机 挖掘机 钻孔台架 风动凿岩机 多级水泵 潜水泵 侧卸式装载机 侧卸式装载机 自卸车 混凝土湿喷机 注浆泵 混凝土输送车 混凝土输送泵 液压衬砌台车 插入式振捣器 附着式振捣器 管棚钻机 发电机 锚杆注浆机 锚杆钻机 多功能钻机 地质钻机 电动空压机 电动空压机 内燃空压机 通风机 防水板作业台 防水爬焊机 风镐 洒水车 油罐车 规格型号 EX300-5 PC400-6 YT-28 DA-50×6 QY-15 ZL-50C ZL-40C 斯太尔 TK961 JC-6 HBT50C 自制 ZN30 KQL P600 NZ130A CTM-40 AL401WEB XY-2B 4L-20 4L-21 VHP701 TD-18 自制 ZRR-210 GJ-7 东风 JNL62 额定功率（KW）或容量吨位（t） 180KW 228KW 118KW 10KW 20KW 0.25KW 280KW19.7t 206KW 6m3/h 75kw 109kw 200kw 5.5kw 110kw 111kw 160kw 120kw 12kw 8t 8t 厂牌及出厂时间 2000 2000 1999 2003 2001 2001 2001 1999 1997 1998 1998 2001 2000 2000 2001 1999 2003 2001 2001 2001 1999 1997 1998 1998 2001 2000 2000 1999 2003 2001 数量 4 4 4 40 8 24 4 2 16 4 8 6 4 3 40 80 2 2 8 8 8 1 4 4 4 4 3 4 16 2 4 2TGZ-60/120 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 弯拱机 钢筋调直机 钢筋切断机 钢筋弯曲机 气割机 电焊机 木工圆锯机 木工平刨床机 混凝土拌和站 混凝土摊铺机 混凝土路面磨光机 混凝土路面拉毛机 混凝土切缝机 DY-200A 200t 2001 2001 1999 1997 1998 1998 2001 2000 2000 1999 2003 2001 2001 2 4 4 4 8 8 4 4 2 1 1 1 1 Φ6-Φ40mm 30kw Φ6-Φ40mm 30kw Φ6-Φ40mm B×3-300 Φ1000mm Φ300mm 方圆 C-450s 10kw 5kw 75m3/h 50m3/h (三)施工工期安排

根据我单位较大断面公路隧道施工经验，一级拟投入的机械设备和劳动力，按照拟定的施工方案和进度施工，考虑到施工部可预见因素，安排总工期17个月，满足业主18个月的工期要求。计划2004年8月15日开工，2006年1月30 竣工。见隧道工程进度横道图（案例2图1）。

年度 主要项目、月份 施工准备 南杂木端明洞及洞门开挖 沈阳端洞门开挖 南杂木端大管棚 沈阳端大管棚 左线开挖 右线开挖 左线二次衬砌 右线二次衬砌 左线电缆槽水沟 右线电缆槽水沟 装饰 路面 配电其他等工程 二OO四 7 8 9 10 11 12 二OO五 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 二OO六 1 2 3 4 注：每个月日历天按30天计。

案例2图1 隧道工程进度横道图

五、施工准备 （一） 技术准备

隧道管理及施工人员进场后，即开始技术准备工作。包括：现场踏勘、施工调查、便道设置、营区建设选地、场区规划、图纸会审等。制定具体的技术管理办法，认真学习有关规范、规程、招标文件及质量验收标准等。

在开工前组织测量队与业主、监理、设计部门取得联系，对中心桩位机水准点进行复测。 为确保工程质量及工程需要，在拌和站处设一个工地试验室，对开工前隧道所需的各种工程用材料进行取样、试验，以保证尽早开工。 （二） 现场准备 1. 施工便道

隧道进口修筑双车道便道与202线相连，出口处修筑单车道便道（3.5m）每50m设错车台，便道采用砂石路面。 2. 拌和场

在进出口各建一座拌和站，相同地规划出砂石料堆放场地、水泥库及钢筋建工场地。水泥及钢筋堆放时要求离地30cm以上，砂石堆放场地要求硬化。 3. 施工用水

在隧道进出口各打一眼井，供施工生产用水。 4. 临时建设

根据地方政府相关部门要求，在隧道入口处按标准建一座20t以上的炸药库。按场区规划建临时住房。 5. 施工用电

与地方电业部门协调，从附近高压线引入电源，设立2个1000KVA的变压器，进出口各一个，以保证施工用电，避免临时停电造成窝工，每个隧道队需配备一台200KW的发电机，确保工程正常施工。 六、隧道施工方案

隧道进口地表为缓坡地貌，地形坡角为3°-7°,地势较为平坦开阔，属浅埋段。隧道出口地表为陡坡地貌，地形坡角36°-38°，地势较陡，施工场地较为狭小，故在隧道进口处设一座75m3/h的拌和站，在出口设一座50m3/h的拌和站。

铁背山1号隧道围岩以混合岩为主，含水性差，节理裂隙及断裂构造普遍发育，围岩类别为Ⅰ-Ⅳ类围岩。Ⅰ，Ⅱ类围岩均位于隧道进出口处，长度在65-200m之间，围岩为强风化混合岩，呈角砾状~碎石状，围岩完整性、稳定性差，Ⅲ-Ⅳ类围岩位于隧道内部，围岩节理发育，呈碎石式碎块石镶嵌结构，完整性及稳定性较差。

根据图纸给定的该隧道围岩地质情况，隧道施工重点、难点在隧道进出口S0段的施工。 尤其在进口段，洞顶覆盖层薄，并且覆盖层坡积土较厚，故隧道进口段是施工重中之重。隧道在施工中本着“短进尺、弱爆破、支护紧跟、勤测量、早封闭”的原则进行施工作业。 根据该隧道S0段均设有超前大管棚注浆及18号工字钢超前防护，并根据我单位在沈大路施工的四车道的韩家岭隧道在不良地质条件下采用台阶法施工成功的经验，铁背山1号隧道的S0段拟采用分层分部开挖法为第一施工方案（见案例2图2），如果明洞开挖后揭示的实际地质情况非常恶劣，采用CD法施工（见案例2图3）（备用方案）分层分部开挖法（案例2图2）开挖分上下两个台阶，上台阶一次性开挖完成，下台阶分左右两部分，由上而下施工。上台阶掘进至S2或S3段10-20m处，开始下台阶开挖。S0段每循环进尺以两榀钢架间距为准。开挖采取挖掘机辅以小型风动工具进行开挖。如果遇到需要爆破开挖的岩层，采用震松法进行爆破开挖。为保证S0段在开挖下台阶时拱部初期支护不产生较大的下沉量，采用每榀钢拱架的拱脚部位每端增设6根5m长锁脚锚杆。并且在钢拱架拱脚法

兰下铺设10cm厚木板作为拱部的托梁。 施工顺序说明：

1- 上台阶开挖 2- 上台阶初期支护 3- 下台阶左部开挖 4- 下台阶左部初期支护 5- 下台阶右部开挖 6- 下台阶右部初期支护 7- 仰拱及回填 8- 二次衬砌

案例2图2 S0围岩段分层分部开挖、支护顺序图（第一方案） 施工顺序说明：

1- 先行导洞上部开挖

2- 先行导洞上部支护（含主洞初期支护和中隔壁的临时支护，刚支棒） 3- 先行导洞下部开挖

4- 先行导洞下部支护（含主洞初期支护和中隔壁的临时支护，刚支棒） 5- 后行导洞上部开挖

6- 后行导洞上部支护（含主动初期支护） 7- 后行导洞下部开挖

8- 后行导洞下部支护（含主动初期支护） 9- 拆除中隔壁 10- 仰拱衬砌 11- 拱部衬砌

案例2图3 S0段CD法施工工序图（备用方案）

S2、S3段开挖支护采用台阶法施工，上下台阶间距各根据各施工情况确定，以少生产干扰为原则。S4段及S扩段采取全断面开挖支护。

铁背山1号隧道采取从隧道进出口两端向洞内施工的方式进行施工。由于隧道进口地势较为平坦，场地比较开阔，出口地势较陡，并且位于山谷中，修筑便道困难，施工场地狭小。故隧道进口先开工。隧道出口待便道修通以后，形成作业场地以后再施工。由于该隧道地质条件差，尤其是隧道的进出口段S0、S2段地质条件更差，设有工字钢钢拱架支护，为了确保安全，该段落每循环掘进长度只有0.8m-1.2m。Ⅳ类围岩处由于围岩节理发育，并且隧道穿越几道断裂带，为保证施工安全，每循环掘进长度也不超过2.5m。因炮孔短，采用钻孔台车不能发挥其钻深孔的优势。故针对本工程特点采用钻孔台架配风动式凿岩机进行钻孔作业。隧道出渣采用侧翻式装载机装渣，自卸车运输至弃渣场进行弃渣作业。