隧道施工组织设计毕业论文.doc

Xxxxxxxxxxxxxxxxx学院毕 业 设 计设计名称： 武夷山隧道施工组织设计 姓 名： xxxxxxxxxxxxxx 指导教师： xxxxxxxxxxxxxxxxxxx 班 级： xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 2012年5月7日哈尔滨铁道职业技术学院毕 业 设 计开 题 报 告专 业 铁道工程 设计方向 施工组织设计姓 名 xxxxxxxxx 指导教师审查意见： 审查合格，同意存档。 指导教师签字：年 月 日 隧道施工组织设计一、 选题的背景与意义 以先进的施工技术为基础，以大型机械设备配套为保证，以科学管理、合理组织、强化调度指挥为手段，确保工程质量、安全、工期、效率、效益等目标的实现。指导原则是：突出新理念，管理上台阶，设备配备上水平，采用新材料、新技术、新工艺、新设备，高标准建设。二、 毕业设计的主要内容 1根据现有的向塘至莆田客运专线设计图纸及相关资料，提出对隧道施工中的材料计划及施工测量的内容进行详解，及洞内临时设施，地质的超前预报；2设计隧道超前支护,施工测量等施工工艺；3提出隧道施工防排水临时设施方案。三、 参考文献1铁道部建设司发布的铁路工程施工组织设计指南（铁建设2009226号）。2铁道部建设司发布的铁路大型临时工程和过渡工程设计暂行规定（铁建设2008189号）。3现行的国家有关方针政策，以及国家和铁道部有关法律、规范、验标、施工指南和铁道部最新规章制度等。4现场调查报告、施工能力及类似工程施工工法、科技成果。四、设计时间安排（1）确定题目：2010.7至2010.10（2）现场调研：2010.11至2011.1（3）查阅文献：2011.1至2011.2（4）资料整理分析：2011.2至2011.3（5）编写设计、总结：2011.3至2011.4（6）打印、提交、送审设计，准备答辩：2011.5至2011.6哈尔滨铁道职业技术学院毕 业 设 计 任 务 书设计题目 武夷山隧道施工组织设计 指导教师 徐京达 专 业 铁道工程 学 生 唐 勇 2012年5月7日 题目名称：向埔铁路线施工组织设计任务内容（包括内容、计划、时间安排、完成工作量与水平具体要求）一、选题的背景与意义 以先进的施工技术为基础，以大型机械设备配套为保证，以科学管理、合理组织、强化调度指挥为手段，确保工程质量、安全、工期、效率、效益等目标的实现。指导原则是：突出新理念，管理上台阶，设备配备上水平，采用新材料、新技术、新工艺、新设备，高标准建设。二、毕业设计的主要内容 1根据现有的向塘至莆田客运专线设计图纸及相关资料，提出对隧道施工中的材料计划及施工测量的内容进行详解，及洞内临时设施，地质的超前预报；2设计隧道超前支护,施工测量等施工工艺；3提出隧道施工防排水临时设施方案。三、参考文献1铁道部建设司发布的铁路工程施工组织设计指南（铁建设2009226号）。2铁道部建设司发布的铁路大型临时工程和过渡工程设计暂行规定（铁建设2008189号）。3现行的国家有关方针政策，以及国家和铁道部有关法律、规范、验标、施工指南和铁道部最新规章制度等。4现场调查报告、施工能力及类似工程施工工法、科技成果。四、进度安排第1到四4周：熟悉CAD软件，查阅有关资料，翻译与课题有关的外文资料，完成开题报告。第5到13周：进行设计；第14周：论文整理与撰写；第15周：整理、装订，准备答辩。专业负责人意见：签名：年 月 日隧道施工组织设计摘 要武夷山隧道处福建省西北部建宁县及江西省黎川县境内，全长14658m。隧道进口位于江西省黎川县西城乡河漳村，出口位于建宁县黄坊乡武调新村，隧道最大埋深约348m，隧道DK210+924DK211+911段围岩级别为II、IV、V级，纵坡为4.9上坡。坊上斜井位于线路左侧的福建省建宁县黄坊乡芦岭村，斜井为坡度9.51%的下坡，平面交角90°,斜井斜长1601.57m，斜井与隧道正线相交于DK218+401里程处。 主要地质特征及环境条件武夷山隧道位于剥蚀中低山区，山势陡峻，区内沟谷纵横、植被发育，乔、灌木、杂草丛生，自然山坡坡度10°45°不等。洞身地段沟谷地表水发育，隧道埋深在18m350m。测区内交通不便。测区位于低纬度带气候温和、雨量充沛，属亚热带气候。测区内出露地层较简单，主要有上太古界天井坪组上、下段变粒岩、变粒岩夹片岩，晚侏罗里地单元花岗岩及志留系朱地单元花岗岩，此外尚有酸性细粒花岗岩呈脉状产出，及少量第四系坡洪积层。应加强地表排水设施及洞口截水天沟，防止雨水冲刷边坡发生危险。11工程特点武夷山隧道跨越线路长，地质条件复杂，岩溶裂隙发育，埋深不一，支护结构形式多样，地下水丰富，进出口明挖段和出口浅埋段地基遇水易软化，拱部易坍塌下沉，施工难度大，应特别注意。12施工条件武夷山隧道进口和1号斜井需修建6km便道，交通不便，洞口为灌木林地，整平后即可作为施工场地和驻地；坊上斜井修建约1.5km便道与乡村道路相接，交通运输方便，斜井洞口覆盖层较厚，挖方量大，斜井口外200米的林地整平后即可作为施工场地和驻地。砂、石子采取自制和采购相结合的方式，现场需要一定规模的存料场。临时工程按照尽量靠近洞口，少占耕地，布局合理的原则，场地平整后，充分利用有效空间，在保证环保、水保前提下修建。目录1 、工程概况1011工程特点1012施工条件101.3施工程序表102、隧道工程施工方案112.1施工安排112.2施工技术方案112.5洞内临时设施132.6施工用电：132.7、主要生产作业线配置133、弃碴利用及弃置方案144、施工方法、施工工艺1441施工准备144.2施工测量144.3洞口测量144.4洞身测量144.5超前地质预测预报154.6地质预报项目154.7超前地质探测与预报方法154.8工作程序175、洞口施工175.1洞口边、仰坡开挖防护175.2洞口排水185.3洞门修筑185.4进洞施工185.5超前支护185.5大管棚施工185.6超前注浆小导管施工205.7超前中空锚杆施工206、洞身施工2161 施工方法216.2 开挖方法216.3三台阶七部法施工236.4双侧壁导坑法施工246.5初期支护256.6锚杆施工266.7钢筋网286.8型钢(格栅)钢架296.9喷射混凝土297、监控量测3071仰拱(填充、底板)施工347.2结构防排水357.3二次衬砌施工387.4洞内附属工程施工407.6洞室施工407.7隧道工程接地措施407.8洞身与斜井相交段施工417.9斜井施工418、洞口段施工418.1进洞方法418.2斜井井身施工428.3水仓及泵站施工429、无砟轨道整体道床施工429.1无碴轨道道床施工方案4392无碴轨道道床施工方法449.3无碴轨道道床施工工艺流程459.4 不良地质地段施工489.5洞口浅埋偏压段施工489.6岩爆地段施工489.7富水断层带施工4910、施工技术措施51101光面爆破的技术措施5110.2 保护隧道基底的技术措施5210.3 应用超前地质预测预报及量测技术5210.4.根据超前地质预测预报，确定强有力的支护措施5210.5 采用湿喷工艺，创造良好的施工环境5210.6 采用液压钢模整体衬砌台车模筑技术5210.7 隧道超前地质预测预报和不良地质控制技术措施5210.8 防止围岩失稳和坍塌措施55109 保证隧道衬砌结构内实外光的措施5611、开挖指标分析5711.1 地质雷达、红外探水5711.2 超前探孔5711.3 各类围岩掘进进尺指标分析5812、主要材料数量5813、 主要施工机械设备、试验、质量检测设备配备5913.1 配置原则5913.2 主要施工机械配备5913.3 主要试验、质量检测设备配备6014、各项措施6014.1文明施工措施6014.2 文明施工目标6014.3 文明施工的组织6014.4 施工现场管理6014.5 现场机械管理6114.6 现场物资管理6114.7 施工营地及施工便道绿化6114.8 现场消防、治安措施6115、冬、雨季施工保证措施6515.1 冬季施工准备措施6515.2环保、水保及文物保护措施6615.3临时工程环保、水土保持措施6815.4文物保护措施6815.5 应急机制及预案6815.5 地质灾害应急处理预案6910.6 岩溶情况下的紧急预案措施70 1 、工程概况武夷山隧道地处福建省西北部建宁县及江西省黎川县境内，全长14658m。隧道进口位于江西省黎川县西城乡河漳村，出口位于建宁县黄坊乡武调新村，隧道最大埋深约348m，隧道DK210+924DK211+911段围岩级别为II、IV、V级，纵坡为4.9上坡。坊上斜井位于线路左侧的福建省建宁县黄坊乡芦岭村，斜井为坡度9.51%的下坡，平面交角90°,斜井斜长1601.57m，斜井与隧道正线相交于DK218+401里程处。 主要地质特征及环境条件：武夷山隧道位于剥蚀中低山区，山势陡峻，区内沟谷纵横、植被发育，乔、灌木、杂草丛生，自然山坡坡度10°45°不等。洞身地段沟谷地表水发育，隧道埋深在18m350m。测区内交通不便。测区位于低纬度带气候温和、雨量充沛，属亚热带气候。测区内出露地层较简单，主要有上太古界天井坪组上、下段变粒岩、变粒岩夹片岩，晚侏罗里地单元花岗岩及志留系朱地单元花岗岩，此外尚有酸性细粒花岗岩呈脉状产出，及少量第四系坡洪积层。应加强地表排水设施及洞口截水天沟，防止雨水冲刷边坡发生危险。11工程特点武夷山隧道跨越线路长，地质条件复杂，岩溶裂隙发育，埋深不一，支护结构形式多样，地下水丰富，进出口明挖段和出口浅埋段地基遇水易软化，拱部易坍塌下沉，施工难度大，应特别注意。12施工条件武夷山隧道进口和1号斜井需修建6km便道，交通不便，洞口为灌木林地，整平后即可作为施工场地和驻地；坊上斜井修建约1.5km便道与乡村道路相接，交通运输方便，斜井洞口覆盖层较厚，挖方量大，斜井口外200米的林地整平后即可作为施工场地和驻地。砂、石子采取自制和采购相结合的方式，现场需要一定规模的存料场。临时工程按照尽量靠近洞口，少占耕地，布局合理的原则，场地平整后，充分利用有效空间，在保证环保、水保前提下修建。1. 3施工程序表征地拆迁开工报告现场核对测量放线场地清理工程实施报检签证质量评定工程验收土地复耕及工程保修试验检测施工自检图1-1 施工程序图2、隧道工程施工方案遵循新奥法原理，以人为本，坚持地质预报超前，全部采用无轨运输，岩石段采用钻爆法、破碎地段采用机械或人工开挖；以大型专用设备为主，形成超前地质预报、开挖、支护、装运、辅助、防水衬砌等多条主要生产作业线，实现机械化施工。2.1施工安排施工任务安排根据工期要求，武夷山隧道进口采用独头掘进，两个斜井进入正线后均采取双向掘进。具体任务划分如下：隧道进口施工长度为1710米；1号斜井向向塘方向施工长度为1506米，向莆田方向施工长度为2084米；坊上斜井向向塘方向施工长度为2177米，向莆田方向施工长度为1510米。2.2施工技术方案 武夷山隧道段围岩级别为、级。级围岩采用全断面法，级围岩采用三台阶七步法，级围岩采用双侧壁导坑法开挖。钻爆作业采用自制凿岩台架配合人工风枪钻孔。全断面开挖的级围岩采用光面爆破，非电起爆；施工中应坚持“光面爆破、支护紧跟、监控量测、及时反馈修正”的原则；、级围岩开挖后，及时施做锚杆、钢架、喷射混凝土等初期支护。出碴全部采用侧卸式装载机装碴，1520t自卸汽车运输出碴。喷混凝土采用湿喷机与多功能作业台架作业，为加快施工进度，尽早封闭围岩，必要时采用智能化注浆系统进行注浆。二次衬砌采用12m的整体式液压台车全断面衬砌。混凝土采用拌和站集中生产，输送车运输，泵送入模。隧道通风：采用独头压入式通风方式。施工用高压风：采用洞外供风站集中供风方式。施工用电：采用移动高压电进洞、洞内变电的方式。施工用水：采用高山水池供水结合普通泵增压的方式。施工排水：隧道顺坡施工段采用排水沟自然排水，反坡施工段采用集水井集水，污水泵接力抽排至洞口污水处理池内，处理达标后集中排放到即有沟渠内。2.3主要工序关键控制点拟采用的工法(1)开挖及钻爆关键技术本段隧道主要有、级围岩，选择正确的开挖方法是保证施工进度的关键。根据隧道断面尺寸，级围岩采用全断面法，级围岩采用三台阶七步法，级围岩采用双侧壁导坑法开挖。施工中如遇断层及其它不良地质，可根据实际情况，选择不同的超前加固措施，分步开挖。施工始终贯彻超前探水，施工排水采用顺坡双侧排水沟或反坡水泵排水接力，并且加强管路管理，防止渗漏，使开挖作业基本做到无水作业。必要时采取采用周边或全断面注浆堵水技术，先堵后挖；同时选择用水量较少的施工机械：如开挖采用挖掘机，锚杆施工采用风动凿岩机干钻钻孔施工。(2)喷锚支护及注浆关键技术锚喷支护的关键控制点是：混凝土喷射工艺、喷射设备的选型、锚杆设备的选型、成孔工艺及支护时机的把握等。本隧道设计为复合式衬砌，为提高初期支护的质量，争取支护的最佳时间，拟在每个工作面配备2台喷射机，采用湿喷工艺，降低粉尘；配备1台多功能台架。抢占支护的最佳时机以保证安全，并减少施工干扰为原则，特别是在断层破碎带等不良地质地段支护要及时。(3)超前地质预报关键控制点隧道施工中，超前地质预报关系到工程安全、质量和进度，为确保各项目标顺利实现。拟采用的主要预报方法：TSP203、超前水平钻孔、地质雷达、地质素描(数码成像)。将以上方法有机结合、综合应用，发挥各自长处，相互补充、相互验证，从不同方面发现异常、揭示异常，组成地质超前预报完整的技术体系，并坚持将超前地质预报合理纳入工序进行组织管理。其中：TSP203预报系统：该系统是目前最先进的方式，准确率高，适用范围广，适用于任何地质情况；预报距离长，能准确预报掌子面前方100200m范围地质情况。地质雷达：能判断短距离(1040m以内)的精细岩性结构变化情况的预报，作为TSP203超前地质预报的补充，地质雷达拟用于隧道底部、边墙、隧顶外或其它出水部位可能隐伏洞穴的探测。超前水平钻孔：是最直观、最准确的预报方式，在隧道全长采用。地质素描：操作简便，作为其他方式的补充和验证。 (4)防水关键技术为满足结构混凝土耐久性和防排水的要求，隧道抗渗等级不小于P8级，结构防排水施工按照“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则进行，通过系统治理，达到隧道不渗不漏的防水目标。防水层质量检查：防水层铺设应均匀连续，搭接部位采用双焊缝，焊缝进行充气检查。钢筋绑扎时要对防水层进行防护，所有靠防水层一侧钢筋弯钩及绑扎铁丝接口应设在背离防水层一侧。2.4洞内外施工调度通信为了使洞内外各道工序协调配合、洞内外施工运输有序，现场指挥准确可靠，本标段设置强有力的施工运输、机械设备调度系统，负责工程施工、车辆运输、设备运转的统一调配调动工作。项目经理部及所属单位采用程控电话与移动电话相结合的方式；洞内与洞外采用有线电话和无线对讲机(办理使用许可证)相结合的联络方式。程控电话与当地电信部门联系，就近接驳，无线电话根据当地移动或联通网络情况直接使用或与其联系，在工地架设无线转播站，保证无线通信联络的畅通。2.5洞内临时设施洞内布置管线主要有：动力线、照明线、高压水管、排水管、通风管、高压风管等。洞内风、水、电管线布置在掘进方向的左侧墙壁，施工排水管路考虑施工方便布置在掘进方向的右侧墙壁，施工通风管路悬吊于拱顶。2.6施工用电：武夷山隧道进口 在洞口设一座630kVA变电站供洞外设备及洞内照明用电，洞内安装一台500kVA变压器，以10kV高压进洞，各工作面分段设移动变电器供洞内设备用电。1号斜井， 在洞口设一座800kVA变电站供洞外设备及洞内照明用电，洞内安装一台500kVA变压器，以10kV高压进洞，各工作面分段设移动变电器供洞内设备用电。坊上斜井，在洞口设一座800kVA变电站供洞外设备及洞内照明用电，洞内安装一台500kVA变压器，以10kV高压进洞，各工作面分段设移动变电器供洞内设备用电。每个隧道施工队备用12台发电机，以备停电后应急。洞内动力线路为三相五线制，照明线路在作业地段的电压不得大于36V，成洞和不作业地段可采用220V。电力线路使用绝缘良好的胶皮线架设，施工地段的临时电线路宜采用橡套电缆。施工用高压风：武夷山隧道进口配置2台40m3/min空压机；1号斜井配置2台40m3/min空压机和2台20m3/min空压机；坊上斜井配置2台40m3/min空压机和2台20m3/min空压机，采用150mm钢管供风。施工用水：各隧道工点视地势地形在附近建高山水池(容积大于100m3)或采用无塔供水，铺设100mm钢管供水。施工通风：武夷山隧道进口配置2台2×110Kw轴流风机通风；1号斜井配置2台2×110Kw轴流风机和2台2×55Kw轴流风机；坊上斜井配置2台2×110Kw轴流风机和2台2×55Kw轴流风机，风管直径120cm。施工排水：顺坡隧道开挖完成后在洞内两侧及时修建0.4m×0.2m的浆砌片石排水侧沟，并用砂浆抹面，通过洞内水沟顺排至洞外污水处理池中进行处理后排放。反坡隧道排水时采用洞内每200m设置固定泵站与工作面移动泵站相结合的方式，通过泵站接力将水抽排至洞外处理排放。每个泵站配备两套抽水设施，一套工作一套备用，排水管采用150钢管。2.7、主要生产作业线配置根据施工原则和确定的总体施工方案，在施工管理上以大型专用设备为主，形成六条作业线，即：掘进作业线、支护作业线、装运作业线、防水衬砌作业线、辅助作业线、超前地质预报作业线。3、弃碴利用及弃置方案隧道弃碴中坚硬的岩块可加工做隧道混凝土粗、细骨料及浆砌片石的石料。不可利用弃碴按设计文件要求进行利用或弃往指定碴场。弃碴前对碴场原植被进行清除，底面进行平整，弃碴分级堆放并设置平台，下方坡脚设M10浆砌片石挡碴墙，碴顶设截水天沟，并做好碴场排水系统，以防止因暴雨冲刷，弃碴扩散或形成弃碴流，毁坏下方植被和农田。隧道完工后，碴场顶按设计要求进行覆土绿化，美化环境。4、施工方法、施工工艺根据武夷山隧道工程的水文地质条件、围岩级别、断面设计及隧道分布，结合拟投入的施工力量和本单位施工类似隧道取得的施工经验，拟定施工方法如下：41施工准备开工之后首先修筑临时施工便道，架设施工供电线路、修筑供水设施和铺设供水管道，砌筑洞顶临时截水沟，开挖洞口段土石方。洞口场地开挖完成后，安装和修建隧道供风、供水、发电、混凝土生产、钢结构加工等设备与设施。洞门工程在隧道进洞施工正常后选择非雨季节及时安排施工。4.2施工测量根据本标段工程量及工程分布特点配测量班，每个测量班均由1名测量工程师、4名测量技工组成，共同完成测量工作。测量班依据工作内容配置满足测量任务的测量仪器。4.3洞口测量据隧道洞口的设计结构和洞口地形标高，详细计算洞口边仰坡开挖边线的坐标和各桩中心坐标。利用附合导线与以上计算坐标的相对关系，使用全站仪在地面上放出洞口边仰坡开挖轮廓线，十米桩中心坐标点位，以放出的坐标点为中心放出开挖边线桩，控制洞口边仰坡的开挖。4.4洞身测量隧道洞身施工测量根据隧道设计文件，精确计算出线路百米桩的坐标及结构的相关尺寸和标高，并按每10m编制出施工隧道标高表。测量工程师利用洞内测量控制点，及时向开挖面传递中线和高程；由测量班用断面测量仪测设隧道开挖轮廓线、支护钢架架立前后和二次衬砌立模前后轮廓尺寸，进行复核，确认准确后方可进行下道工序施工，并对混凝土净空断面应用激光隧道限界检测仪检查。4.5超前地质预测预报针对武夷山隧道工程地质情况复杂的特点，成立专业的超前地质预测预报小组，并将该项工作纳入施工工序管理。实现信息化施工，提前掌握开挖地层的特性，确定合理的支护参数和施工方法，制定施工中可能出现的各种问题的处理预案，确保工程质量和施工安全。在设计地质资料的基础上，采用地面预报和洞内超前预报相结合的模式，主要以洞内超前预报为主，对未开挖地段进行地质预测和分析，采集各种水文、地质、变形、应变等信息，及时进行信息反馈，以确定合理的支护参数，制定合理的施工方法。洞内超前预报主要通过TSP203地质超前预报系统、地质雷达和超前钻孔等手段进行。4.6地质预报项目地面预报：在施工过程中，根据设计提供的地质勘探资料，对重点地段地表开展可控源音频大地电磁法(V5)为主的综合物探，沿隧道轴线绘制纵向剖面图；同时进行地表补充地质测绘，采取地表代表性岩样，并将样品在室内做对比分析和物探资料分析整理。洞内预报：施工中加强级围岩地段、含水地层、瓦斯地段等的超前地质预报工作，采用开挖掌子面全断面地质素描、超前钻孔并辅以TSP203、地质雷达、红外线探水仪等物探手段进行综合预测。隧道地下水发育地段及断层破碎带采用超前水平钻探、红外线探水仪等措施。根据超前地质预报和施工地质工作获取的地质信息及平导所揭示的工程地质、水文地质条件，调整隧道的施工方案。4.7超前地质探测与预报方法根据本标段隧道工程地质条件，结合本投标人以往施工中在超前地质探测与预报方面所积累的经验，拟采用TSP203地质预报系统、地质雷达、超前钻探法、红外线探水仪等进行地质预报，并预测开挖工作面前方一定范围内围岩的工程地质和水文地质条件。初步确定本标段采用以下方法进行超前地质探测与预报。(1)TSP203超前地质预报系统TSP203超前地质预报系统是利用地震波在不均匀地质中产生的反射波特性来预报隧道掘进面前方及周围临近区域地质状况。它是在掌子面后方边墙一定范围内布置一排爆破点，进行微弱爆破，产生的地震波信号在隧道周围岩体内传播，当岩石强度发生变化，比如有断层或岩层变化时，会造成一部分信号返回，界面两侧岩石的强度差别越大，反射回来的信号、返回的时间和方向，通过专用数据处理软件处理，得到岩体强度变化界面的信号也就越强。返回信号被经过特殊设计的接收器接收转化成信号并进行放大，根据信号返回的时间和方向，通过专用数据处理软件处理，就得到岩体强度变化界面的位置及方位。TSP203地质预报系统实际操作中有如下特点：适用范围广，适用于极软岩至极硬岩的任何地质情况；距离长，能预测掌子面前100m200m范围内的地质状况，围岩越硬越完整预报长度就越大；对施工干扰小，可在施工间隙进行，即使专门安排时间，也不过一小时左右；提交资料及时，在现场采集数据的第二天即可提交正式成果报告。采用专用处理软件，将复杂多解的波形分析转换为直观的单一解的波形能量分析图。将隧道顶部和底部的波形能量分析图分析确定之后，可得出断层破碎带、软弱夹层或其它不良地质相对于隧道的空间位置，计算机自动绘出弹形波速度有差异的地质界面相对于隧道轴线的地质平面图和纵断面图。但也存在预报准确性和预报精度方面的问题，需要采用其他预报手段来补充和完善。数据处理流程见图。其他加强施工支护及施工防护其它绘图机和有限元解分析的对比预测变形量解析资料存档主电子计算机现场量测资料存档地表下沉净空变位拱顶下沉围岩变位锚杆应力（现场）地表下沉图、随时间变化图净空变位及变位速度随时间变化图拱顶下沉随时间变化图