【正文】 伍對(duì)隧道工程實(shí)行專業(yè)化作業(yè)，抽調(diào)經(jīng)驗(yàn)豐富、專業(yè)性強(qiáng)的人員參加隧道施工，安檢。 第三部分 施工組織設(shè)計(jì) 第一章 工程概述 工程地質(zhì)概況與分析 該隧道為無(wú)壓引水隧道，長(zhǎng) 1600 米，直徑 6 米，隧道埋深 10～ 50 米；經(jīng)勘察，隧道 80％將穿過石灰?guī)r， 20％穿過石英砂巖，預(yù)計(jì)圍巖存在3 組節(jié)理，主要節(jié)理走向與洞軸線夾角在 30176。傾角為 40176。之間，傾向逆于隧道掘進(jìn)方向。根據(jù)鉆孔資料得知石灰?guī)r的 RQD 值為 80～ 100 之間，石英砂巖的 RQD 值為 60～ 80 之間。巖石的抗壓強(qiáng)度 100～ 150MPa，經(jīng)測(cè)試巖體縱波速度為： 4000～ 5000m/s。在跨度為 6m 時(shí)能維持一個(gè)月以上的穩(wěn)定，主要出現(xiàn)局部掉塊，塌落。預(yù)計(jì)開挖支護(hù)工期為 11 個(gè)月，混凝土澆筑為 4 個(gè)月以及附屬工程 1 個(gè)月。對(duì)已完工的工序（開挖、支護(hù)、襯砌、仰拱、附屬工程）等工程的質(zhì)量自檢檢測(cè)率必須要達(dá)到 100%。 環(huán)保、安全工作要求 三標(biāo)一體化管理工作有效開展，文明施工；杜絕傷亡，杜絕機(jī)械大事故；嚴(yán)防隧道塌方；特別注重防汛、施工用電、交通安全工作。 施工準(zhǔn)備 開工之后首先修筑臨時(shí)施工便道，架設(shè)施工供電線路和鋪設(shè)供水管道，砌筑洞頂截水溝，開挖洞口段土方。 特殊地段及復(fù)雜地層施工方法 ① 對(duì)于洞身圍巖節(jié)理裂隙帶Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖段，地下水不發(fā)育，有可能出現(xiàn)塌方險(xiǎn)情。22 超前小導(dǎo)管注地下建筑工程課程設(shè)計(jì) 13 漿預(yù)支護(hù)，初期支護(hù)采用格柵鋼架加強(qiáng)，小導(dǎo)管長(zhǎng)度為 ，按縱向間距 一環(huán)布置，格柵鋼架按縱向間距 1m 一榀布置。 ③ 對(duì)于洞身支護(hù)及襯砌：噴射砼采用濕噴工藝， 216。8 鋼筋。自制簡(jiǎn)易輪行式移動(dòng)工作平臺(tái)鋪設(shè)復(fù)合防水板和綁扎襯砌鋼筋。襯 砌施工距洞口 500m 范圍內(nèi)時(shí)，輸送泵安裝在洞口，直接將砼輸送到臺(tái)車模板的倉(cāng)面內(nèi)；當(dāng)襯砌施工距洞口距離大于 500m 時(shí)，將輸送泵安放在隧道的綜合洞室內(nèi)進(jìn)行泵送砼施工，以防止砼施工影響洞內(nèi)其它運(yùn)輸車輛通行。 圖 21 小導(dǎo)管施工工藝流程圖 封閉掌子面 —— 布設(shè)管位 —— 鉆孔 —— 安裝鋼管 —— 注漿 —— 檢查 導(dǎo)管工藝有關(guān)參數(shù)和控制標(biāo)準(zhǔn) a、采用φ 42 的無(wú)縫鋼管，管壁開花孔，雙側(cè)梅花型布置，孔距 40 厘米。 c、二排導(dǎo)管搭接長(zhǎng)度 米。 注漿參數(shù)設(shè)計(jì) 水灰比 W:C=1:1 注漿終壓 ~1MPa 主要材料機(jī)具設(shè)備 主要材料： 425 號(hào)普硅水泥。在仰坡面進(jìn)行錨噴網(wǎng)防護(hù)，錨桿采用φ 22 鋼管，長(zhǎng)度 4m ,間距 ；鋼筋網(wǎng)采用φ 8 鋼筋，間距 20cm 20cm；噴射砼厚度 20cm。按設(shè)計(jì)方勘察、設(shè)計(jì)意見；初期支護(hù)即為永久支護(hù)方案，二次襯砌不作為荷載承擔(dān)，二次襯砌僅僅作為減少水流阻力。 （ 2）單位巖體炸藥消耗量 單位巖體炸藥消耗量，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式法，查找定額等加以確定。. 按定額取值：查教材 P21 表 32 得，炸藥單耗 .q=根據(jù)以上計(jì)算，選取每循環(huán)單位巖體炸藥消耗量 q=。 光爆孔：Ф 25mm 200mm 100g。 ②國(guó)內(nèi)使用小炮孔（ф 38ф 42mm）和 2 號(hào)巖石炸藥時(shí)，系數(shù) a1 偏小，對(duì)光面爆破要增大兩倍。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，個(gè)裝藥眼與空眼之間的距離可由炮眼直徑 d 來(lái)確定。由于隧道巖石致密堅(jiān)硬 , 掏槽眼布置 3 個(gè)爆破空眼，深度為 ，以產(chǎn)生足夠的空腔體積，從而滿足巖石的充分破碎膨脹，進(jìn)而被拋出槽外；布置 4個(gè)裝藥眼，深度為。 ②周邊眼的布置 1 光面爆破抵抗線的確定 光面爆破抵抗線一般按以下公式確定： Wmin =（ 1020） d 式中： Wmin— 光面爆破最小抵抗線（ m） 地下建筑工程課程設(shè)計(jì) 17 d— 鉆孔直徑（ m） 則， Wmin =（ 1020） d=（ 1020） 40mm=400800mm 根據(jù)教材表 325，對(duì)堅(jiān)硬巖，最小抵抗線 Wmin =，故取Wmin =600mm 2 孔距 由教材表 325，對(duì)堅(jiān)硬巖鉆孔間距 a=~,可取 a=550mm。 ③ 輔助眼布置 輔助眼布置在參照炮孔總數(shù)及排距等參數(shù)的基礎(chǔ)上，前后排間按爆破漏斗原理或者三角形原理進(jìn)行交錯(cuò)布孔。最外層輔助眼數(shù)目為 2π r1/a=2 （ 3000800） /550=,取為 25 個(gè)，間距為 550mm， 深度為 。 通過在工作面上合理布置炮眼，求得實(shí)需炮眼個(gè)數(shù) N=7+35+53=95 個(gè)。本隧道為引水隧道， 起爆藥的選擇有兩種，當(dāng)隧道穿過干燥或地下水位以上時(shí)，可以使 用 2 號(hào)巖石炸藥，當(dāng)隧道穿過含水層或在地下水位一下時(shí)，就要使用防水的乳膠炸藥（爆力與 2 號(hào)巖石炸藥相同），為了使炸藥不至因?yàn)樗脑蚨l(fā)生拘爆。 在這樣的地質(zhì)，水文條件下不宜使用火雷管起爆，避免遇水拘爆，同樣的道理，如果采用電起爆的方法，可能由于水的作用而使電路短路，發(fā)生拘爆。 塑料導(dǎo)爆管非電起爆系統(tǒng)包括：擊發(fā)元件，傳爆 元件，起爆元件，連接元件。如下圖： 地下建筑工程課程設(shè)計(jì) 20 圖 31 塑料導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路連接方式 采用并聯(lián)起爆可以大大的提高傳爆的可靠性。因此采用這種起爆方法是合適的。 地下建筑工程課程設(shè)計(jì) 21 4 1 掏槽眼 10 10 90176。 Ⅱ 1 6 1 掏槽眼 10 10 90176。 Ⅳ 1 860 53 輔助眼 8 424 90176。 Ⅵ 35 合計(jì) 95 709 92 圖 32 單螺旋掏槽斷面炮孔布置示意圖 1： 50 單位： mm 裝藥結(jié)構(gòu) 根據(jù)鑿巖機(jī)釬頭直徑及一般工程經(jīng)驗(yàn)值，掏槽孔和輔助孔連續(xù)結(jié)構(gòu)裝藥，為了獲得更好的光爆效果，周邊孔按不連續(xù)結(jié)構(gòu)裝地下建筑工程課程設(shè)計(jì) 22 藥，底部加強(qiáng)裝藥。具體裝藥結(jié)構(gòu)如 下 圖所示： 掏槽孔裝藥結(jié)構(gòu) 輔助孔裝藥結(jié) 周邊孔裝藥結(jié)構(gòu) 掏槽孔每孔裝藥 12 卷，輔助孔每孔裝藥 11 卷，周邊孔每孔裝藥 9 卷。施工中的高壓風(fēng)水管均采用φ 150 的鋼管，具體布置見 下 圖 200*12 100 200*12 100 200*9+80*8 100 地下建筑工程課程設(shè)計(jì) 23 鑿巖設(shè)備與工具的選擇 鑿巖設(shè)備的確定 根據(jù)每循環(huán)進(jìn)尺的要求 ，和鉆孔深度的要求 。m 33HZ FT160 它可鑿巖的最大炮眼直徑為 45 ㎜，最大炮眼深度為 5m，可以鉆鑿的方向?yàn)樗健⑾蛏虾蛢A斜向下；適合中硬，堅(jiān)硬及極硬巖石。 每臺(tái)氣腿式鑿巖機(jī)的工作面積為 4～ ㎡，全斷面為 ㎡，所以需要這樣的鑿巖機(jī)一共 7 臺(tái)。 鑿巖工具的確定 （ 1）釬頭 由于炮眼直徑為 40 ㎜，選用釬頭直徑也為 40 ㎜ .使用球形的釬頭形式。 （ 2）釬桿 釬桿為中空的合金鋼制成。釬頭與釬桿的連接方式為螺紋連接。 壓氣管選用 pvc 管 高壓空氣管，他有較強(qiáng)的韌性，可以承受較大的氣壓，本隧道中取用此 種壓氣管。局部通風(fēng)分為總風(fēng)壓通風(fēng)，擴(kuò)散通風(fēng)，引射通風(fēng)和局扇通風(fēng)。它又分為壓入式通風(fēng)，抽出式通風(fēng)和混合通風(fēng)。為防止在作業(yè)面附近形成渦流和炮煙擴(kuò)散，這兩組風(fēng)機(jī)應(yīng)以抽出為主，壓入為輔。抽出風(fēng) 管與壓入風(fēng)管應(yīng)布置在洞室兩側(cè)，且抽出風(fēng)管在上部，壓入風(fēng)管在下部。 對(duì)于吸出風(fēng)筒：采用塑料 PVC 管，其質(zhì)量輕強(qiáng)度大。 地下建筑工程課程設(shè)計(jì) 27 風(fēng)阻的計(jì)算 R=R1+R2+R3= +nξ 2 ρ2 2+∑ξ 3 ρ2 2 式中： R ???????? ..風(fēng)筒的總風(fēng)阻， N ? s2 ?m8 R1??????? 風(fēng)筒的摩擦風(fēng)阻， N ? s2 ?m8 R2???????? .風(fēng)筒接頭處的局部風(fēng)阻， N ? s2?m8 R3??????? ..風(fēng)筒拐彎處的局部風(fēng)阻， N ? s 2 ?m8 α ???????? ..風(fēng)筒的摩擦阻力系數(shù)， N ?s 2 ?m4 l ????????? 風(fēng)筒的長(zhǎng)度， m d ???????? .風(fēng)筒的直徑， m n ???????? 風(fēng)筒的接頭數(shù)目， ξ 2???????? .風(fēng)筒接頭的局部阻力系數(shù)， ξ 3???????? .風(fēng)筒拐彎的局部阻力系數(shù)， 為空氣密度取 。 代入數(shù)據(jù)得： R= +nξ 2 ρ2 2+∑ξ 3 ρ2 2 = +10 +0= N ? s2 ?m8 對(duì)于吸出風(fēng)筒： α =， ξ 2=。 柔性風(fēng)筒百米漏風(fēng)率表 表 36 風(fēng)頭接頭類型 100m漏風(fēng)率 % 膠結(jié) 雙反接 多層反邊 插接 這里為插接取 p =，代入數(shù)據(jù)得： Φ = 11 =Φ = 11 2. 5 = 拱風(fēng)量與風(fēng)壓的確定并選擇風(fēng)機(jī) 供風(fēng)量的確定 Q 供 = Φ ?Q 需 = = 地下建筑工程課程設(shè)計(jì) 29 風(fēng)壓的確定 局扇風(fēng)壓要克服風(fēng)筒通風(fēng)阻力和風(fēng)流出口的動(dòng)壓力損失， 即： Ht=h+h0=RQm2+ρ 22 2 Qm=√Q供 Q需 h 為風(fēng)筒的通風(fēng)阻力， h0為風(fēng)流出口的動(dòng)壓力損失， Qm為流過風(fēng)筒的平均風(fēng)量， S為風(fēng)筒或局扇出口斷面面積。 除塵設(shè)計(jì) 、隧道內(nèi)主要粉塵來(lái)源 （ 1）鉆孔、爆破產(chǎn)生的巖屑、煤塵或其它固體顆粒。 （ 3）裝碴、扒碴時(shí)掀起的粉塵。 地下建筑工程課程設(shè)計(jì) 30 、防塵降塵措施 （ 1）針對(duì)鉆爆粉塵主要采取如下措施 ①鉆孔時(shí)采用濕式鑿巖，加強(qiáng)局扇通風(fēng)。 ③在距掌子面 120m 以外安裝隧道集塵器：天津產(chǎn) GC500 型，處理風(fēng)量 500m3/min，捕集粒徑≥ ，除塵效率 %，耗風(fēng)量 。 （ 3）在巖碴上灑水濕潤(rùn)以壓制粉塵，派人清掃保持路面清潔，灑水濕潤(rùn)防止路面干燥起塵。 （ 5）將通風(fēng)管安裝于拱頂部，加強(qiáng)風(fēng)管維護(hù)，防止漏風(fēng)，洞內(nèi)最高風(fēng)速≤ 6m/s。出渣作業(yè)能力的強(qiáng)弱，決定了它在整個(gè)作業(yè)循環(huán)中所占時(shí)間的長(zhǎng)短（一般在 40%～ 60%），因此，出渣運(yùn)輸作業(yè)能力的強(qiáng)弱在很大程度上影響施工速度。 出渣作業(yè)可以分解為：裝渣，運(yùn)輸，卸渣，三個(gè)環(huán)節(jié)。 代入數(shù)據(jù)得： V = = 表 51 巖石松脹系數(shù) α 值表 裝巖運(yùn)輸方式與設(shè)備的選擇 裝渣運(yùn)輸方式可采用人力裝渣和機(jī)械裝渣。 根據(jù)該隧道的工程實(shí)際情況，隧道的斷面尺寸不大，直徑為 6m 的圓形隧道，且一次性的出渣量為 144m3，出渣量也不大，使用胎輪裝渣工具，會(huì)帶來(lái)很多不便，如：調(diào)車不便，車的體積過大，行走不便等。經(jīng)過比較和結(jié)合實(shí)際分析后，使用翻斗式裝渣機(jī)。 翻斗式裝渣機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，采用風(fēng)動(dòng)，對(duì)洞室內(nèi)無(wú)廢氣污染。可以滿足該隧道的裝渣需要。它也是有軌運(yùn)輸機(jī)械，能夠和翻斗式裝渣機(jī)形成配套的系統(tǒng)，從而提高了裝渣運(yùn)輸?shù)男?。輸送機(jī)為刮板運(yùn)輸機(jī)，可以在軌道正前方或側(cè)面卸渣。 卸渣工序的安排與卸渣場(chǎng)的碼頭設(shè)置，應(yīng)能適應(yīng)每個(gè)洞口出渣高峰期的需要，并盡量減少調(diào)車時(shí)間，做到安全，有效，快速卸渣。該工程中采用濕噴，即：將水泥，骨料和水等拌合在一起，裝入噴射機(jī)內(nèi)，通過輸料管將濕拌合料押送到噴嘴，然后在噴嘴處加入速凝劑噴射出去。 （ 2）噴砼厚度為 30mm （ 3）噴射混凝土的基本原料 水泥：標(biāo)號(hào)選用 525 號(hào)水泥，所用水泥應(yīng)該新鮮無(wú)結(jié)塊，儲(chǔ)存時(shí)間不超過三個(gè)月。砂子太粗會(huì)增加回彈。 水：控制好水灰比。 加入速凝劑可以使噴射混凝土速凝快硬，提高早期強(qiáng)度，減少回彈，防止噴射混凝土因自重引起脫落，可以適當(dāng)加大一次噴射厚 度和縮短噴射層間的時(shí)間間隔。 加入引氣劑，是一種表面活性劑，降低水溶液的表面張力，引入大量微細(xì)氣泡，可以增大固體顆粒間的潤(rùn)滑作用，改善噴射混凝土的塑性和和易性。 水泥和骨料比通常為 1： 4～ 1： ，這個(gè)比例可以減少回彈，和粉塵濃度。 水灰比，它是影響噴射混凝土強(qiáng)度的主要因素，根據(jù)實(shí)測(cè)水灰比在 ～ 時(shí)是最合適的。 根據(jù)上面的分析就可以得出理論上的最佳配合比為： 水泥：砂：石：水 =1： ： 2：