XX隧道TBM步进施工方案

中 铁 X X 集 团 有 限 公 司

CHINA RAILWAY TUNNEL GROUP CO.LTD.

XX铁路XX段段站前工程XXX-2标

XXX山隧道出口TBM步进

施工方案

编 制： 审 核： 审 批：

中铁XX集团有限公司XX铁路项目经理部X分部

二0一七年三月

目 录

一、编制依据 .......................................................................................................................................... 1 二、编制原则 .......................................................................................................................................... 1 三、工程概况 .......................................................................................................................................... 1 3.1 工程概况 ...................................................................................................................................... 1 3.2 原设计TBM步进方案 .................................................................................................................. 3 3.3 TBM进场前钻爆法施工组织简述................................................................................................ 4 四、拟采取的TBM步进方案 .................................................................................................................. 4 4.1 TBM步进前准备工作 ................................................................................................................... 4 4.2 TBM步进导向方式 ....................................................................................................................... 5 4.3 TBM步进线路 ............................................................................................................................... 5 4.4 TBM步进流程 ............................................................................................................................. 15 4.5 后配套行走方式 ........................................................................................................................ 17 4.6风水管、轨线、电缆延伸 ......................................................................................................... 18 4.8 工期计划 .................................................................................................................................... 21 4.9 资源配置计划 ............................................................................................................................ 21 五、TBM步进注意事项 ......................................................................................................................... 22 六、TBM步进安全事项 ......................................................................................................................... 22 七、文明施工 ........................................................................................................................................ 23 八、需要专家解决的问题 ....................................................................................... 错误!未定义书签。

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XXX山隧道出口TBM步进施工方案

一、编制依据

（1）新建XX至XX铁路保山至XX段施工图。 （2）实施性施工组织设计。

（3）TBM进场前钻爆法施工组织安排。 （4）TBM组装场地、步进断面等边界条件。

（5）中铁XX、集团专用设备中心XXTBM设计图纸及步进机构图纸。 （6）类似工程施工经验。 二、编制原则

结合现场施工实际情况及实施性施工组织设计，本着安全、科学、快速的施工原则编制本方案。 三、工程概况

3.1 工程概况

XX至XX铁路位于云南省西部地区，东起广大铁路终点XX站，向西经永平、保山、潞西等市县，穿苍山、笔架山、大光山、怒山、XXX山等山脉，跨西洱河、漾濞江、顺濞河、澜沧江、怒江和龙川江等大江大河，西至XX，线路长约330.103km。其中XX至保山段全长133.660km，保山至XX段全长196.443km，见图3.1-1。

图3.1-1 XX铁路线路示意图

本标段为新建XX至XX铁路保山至XX段站前工程土建2标，工程范围为XXX山隧道斜井工区起点至龙陵车站三线大桥XX端台尾，施工起讫里程为

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ADK198+193～ADK227+500，全长29.307正线公里。本标段施工内容主要包括隧道、站场土石方、路基附属工程、涵洞及无砟轨道工程等的施工。增建二线工程纳入该标段。全隧均位于直线上，线路纵坡为人字坡设计，最大坡度23.5‰,最大埋深1155m。

出口二分部施工起讫里程为ADK213+580～ADK226+840，全长13.26正线公里，工程内容主要包括：平导工程11518.58m(其中TBM施工10000m，钻爆法施工1518.58m)；I线正洞工程13260m(其中TBM施工12070m，钻爆法施工1190m);X线扩挖工程6750.488m；X、X线相应段落的道床工程等。

XXX山隧道出口段施工范围见图3.1-2所示。

平导施工段平导开挖分界里程PDZK215+320DZK219+552DZK226+301.908DZK226+219.738Ⅱ线扩建段PDZK225+500大理2#斜井平导出口里程PD2K226+838PD2K226+620平导TBM施工段瑞 丽 Ⅱ线隧道正洞龙陵站D1K225+950正洞TBM施工段Ⅰ线施工段图3.1-2 XXX山隧道出口段施工范围图

XXX山隧道出口段主要采用钻爆法+TBM联合施工。平导钻爆段采用台阶法施工，装载机配合自卸汽车出渣；正洞采用三台阶法+双侧壁导坑法开挖，装载机、挖机配合自卸汽车出渣，锚网喷初期支护+复合式衬砌。

平导、正洞TBM段分别采用一台开挖直径X.36m、Xm的敞开式TBM掘进施工。小、大TBM分别计划2017年6月20日、8月20日进场，在洞外TBM组装场地组装后经双线车站隧道步进至出发洞后始发掘进。正洞采用皮带机出渣、有轨运输、仰拱铺设仰拱预制块，拱墙同步进行二衬模筑砼施工；平导采用有轨运输、矿车出渣、仰拱铺设仰拱预制块。

洞外涵洞、站场路基、防护工程及附属工程根据现场需要、实际条件和天气情况及时组织施工。

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标段结束里程D1K227+500Ⅰ线隧道分界里程D1K213+580出口里程D1K226+8403.2 原设计TBM步进方案

原设计方案为弧底步进，正洞步进226+825~226+152段673m，平导步进段PD2K226+838~225+500段1338m，步进线路示意图如图3.2-1所示，需在仰拱填充的基础上分左右幅施做弧形底板，弧形底板施做如图3.2-2所示。

图3.2-1 设计步进线路示意图

图3.2-2 弧底步进示意图

该段弧形底板施做步骤如下：

（1）施做仰拱填充①至内轨顶面以下1.85m处； （2）施做平导小TBM弧形滑道②，小TBM步进通过。

（3）施做正洞大TBM弧形滑道③及现浇找平小TBM弧形滑道； （4）大TBM步进通过，施做仰拱填充至路基面和中心沟、两侧沟槽④； 按照目前现场施工情况，采用原设计弧度步进主要存在以下问题： （1）弧形底板需分左右幅单独施做，且只有钻爆法开挖施工完成后方具备施工条件，由于钻爆段整体进度滞后，目前TBM到场之前钻爆法施工任务极度紧张，没有足够时间进行弧形底板施工。

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（2）TBM步进通过后无法直接在弧形面上布设有轨运输轨线，按照原设计需进行仰拱填充找平，在此期间TBM无法掘进。

（3）弧形底板施做难度较大，弧度不宜控制。 3.3 TBM进场前钻爆法施工组织简述

原计划平导小TBM、正洞大TBM进场时间分别为2017年4月15日、8月1日。受地质条件及内外部环境等因素影响，目前钻爆法施工工期滞后，TBM无法如期始发。根据调整后的大、小TBM进场节点时间要求，结合目前钻爆法施工进度，TBM进场前钻爆段施工组织安排如下：

平导原设计钻爆法施工段为PD2K226+838~225+500，长度为1338m，结合目前进度，计划调整为PD2K226+838~225+920，长度918m，钻爆法施工长度缩短420m，改为TBM法施工；截至2017年3月24日，开累完成597.2m，剩余320.8m，计划开挖完成时间为2017年7月30日。

正洞原设计钻爆法施工段为ADK226+825~ADK225+950，长度875m，结合目前进度，计划调整为ADK226+825~ADK226+170，长度为655m，截至2017年3月24日，开累完成241.8m，剩余413.2m，通过新增横通道进入正洞分别从正、反两个方向接应D型18.4m断面双侧壁导坑段、C型13.6m断面三台阶段，正洞分为三个作业面施工，计划开挖完成时间为2017年9月24日。

TBM进场前钻爆法施工计划安排详见附件一。 四、拟采取的TBM步进方案

为加快XXX山隧道出口施工进度，降低步进施工风险，结合现场TBM组装场地、步进线路、断面及钻爆法与TBM法转换等实际情况，拟将大小TBM步进方式均调整为平面滑行步进。现就平底步进方案阐述如下：

小、大TBM先后在洞外TBM组装厂地组装，达到可步进条件后，采用平底步进方式经正洞双线洞段步进至始发洞。

TBM通过步进小车、步进机架、撑靴、后支撑及竖向支撑油缸共同作用实现TBM主机及后配套向前滑移。

平导小TBM、正洞大TBM步进线路示意图详见附件二。 4.1 TBM步进前准备工作

（1）TBM在仰拱填充面上步进，步进前仰拱及填充必须施作至始发掌子面，

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且表面平整。

（2）TBM步进前，工程部组织对步进段隧道质量、净空、导向槽等进行验收检查，隧道不允许有掉块或存在其它质量隐患，步进空间及导线槽内杂物全部清理干净。尤其是预备洞及始发洞，确保净空满足TBM步进需求。

4.2 TBM步进导向方式

由于TBM步进过程中穿行衬砌台车、S型曲线转弯、爬坡、安全净距小等实际情况，TBM步进均设置导向槽步进。TBM步进过程中，步进小车导向柱卡在导向槽内，控制步进方向，TBM延导向槽前进。

导向槽布设位置同步进线路。正常情况下TBM导向槽宽度为300mm，深度400mm，前期考虑钻爆段排水，导向槽与中心排水沟共用，宽度为42mm，深度为mm。

由于正洞步进段涉及大、小两台TBM，通过直线段后导向槽须分叉，一分为二，且涉及曲线，施做难度极大，成型不易控制。

图4.2-1 分叉段导向槽施作示意图

4.3 TBM步进线路

TBM步进均自正洞进洞，通过正洞分别进入平导与正洞始发掘进。步进线路图详见附件一；

（1）平导小TBM步进线路

平导小TBM计划于2017年6月20日进场，9月10日开始步进。按照I线

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中线偏离隧道中线方向3.2m位置自ADK226+840步进至ADK226+469.3，共计370.7m直线段，然后通过曲线（R=500m）/直线向X线方向调整，最后通过预留X线进入平导洞身段，按照X线中线步进到达始发点PD2K225+920处，步进总长度为920m。

平导小TBM步进线路与各断面位置关系如下（顺序为延步进前进方向顺列）： ADK226+840～ADK226+610段全长230m，C型X级13.0m断面：

图4.3-1 C型X级13.0m断面步进横断面示意图

该段小TBM步进线路为直线，步进中线偏隧道中线0.7m，步进区域相对宽敞,适合TBM步进。

ADK226+610～ADK226+490段全长120m，C型X级11.6m断面：

该段小TBM步进线路为直线，步进中线偏隧道中线0.6m，步进区域相对宽敞，适合TBM步进。

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图4.3-2 C型X级11.6m断面步进横断面示意图

ADK226+490～ADK226+460段全长30m，C型X级13.6m断面。

图4.3-3 C型X级13.6m断面小TBM步进横断面示意图

该段小TBM步进由直线转曲线，曲线半径为500m，至ADK226+460处步进中线偏隧道中线0.43m，步进区域宽敞。

ADK226+460～ADK226+380段全长80m，该段隧道中线偏移0.8m，C型X级13.6m断面。

ADK226+460处步进位置示意图：

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图4.3-4 ADK226+460处步进位置示意图

图4.3-5 ADK226+460处TBM步进穿过台车横断面示意图

ADK226+380处步进位置示意图：

图4.3-6 ADK226+380处步进横断面示意图

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该段小TBM通过曲线偏移后继续直线步进，步进至ADK226+380处时步进中线偏隧道中线2.388m，步进区域宽敞。

ADK226+380～ADK226+295段85m，为双侧壁导坑法施工，由于进度原因，该段小TBM需通过衬砌台车（衬砌台车位置为ADK226+380～ADK226+371），该段隧道中线偏移1.2m，D型X级18.4m断面。

为保证小TBM顺利步进至平导预留X线，台车中间部分支撑需拆除，小TBM于台车之间最小距离为0.67m，步进中线偏隧道中线1.541m。通过台车时为曲线步进，曲线半径为500m。小TBM过台车示意图如下：

图4.3-7 TBM穿过台车时步进横断面示意图

由于预留X线填充面高于双侧壁填充面62m，需通过50m斜坡段爬坡，小TBM到达双侧壁端头即将进入预留X线时位置示意图如下：

图4.3-8 小TBM步进进入X线横断面示意图

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ADK226+295～PDZK225+930段，全长365m。小TBM进入X线后，延线路中线步进，步进位置示意图如下：

图4.3-9 小TBM预备洞步进横断面示意图

PDZK225+930～PDZK225+920段为TBM出发洞，全长10m。 始发位置示意图如下：

图4.3-10 小TBM出发洞步进位置示意图

2、正洞大TBM步进线路

大TBM计划于2017年8月20日进场，11月1日开始步进，步进长度为670m，直线段步进同小TBM，自ADK226+460处通过曲线向I线中线靠拢，曲线半径为

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500m，靠拢后按照I线中线步进至始发掌子面。

大TBM步进线路与各断面位置关系如下（顺序为延步进前进方向顺列）： ADK226+840～ADK226+610段230m，C型X级13.0m断面。

图4.3-11 C型X级13m断面处大TBM步进横断面示意图

该段大TBM为直线步进，步进中线偏隧道中线0.7m，步进空间宽敞。 ADK226+610～ADK226+490段120m，C型X级11.6m断面。

图4.3-12 C型X级11.6m断面大TBM步进位置示意图

该段大TBM为直线步进，步进中线偏隧道中线0.6m，步进小车与仰拱安全距离为0.27m。

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ADK226+490～ADK226+460段30m，C型X级13.6m断面。

图4.3-13 C型X级13.6m断面大TBM步进示意图

该段大TBM步进由直线转曲线，曲线半径为500m，至ADK226+460处步进中线偏隧道中线0.388m，步进区域宽敞。

ADK226+460～ADK226+380段80m，该段隧道中线偏移0.8m，13.6m断面： ADK226+460处步进位置示意图：

图4.3-14 ADK226+460处大TBM步进位置示意图

该段大TBM通过曲线向I线调向后延直线步进，逐渐向I线靠拢。

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图4.3-15 ADK226+380端头处大TBM步进横断面示意图

大TBM由C型X级13.6m断面进入18.4m断面处时，步进小车与仰拱安全距离为0.21m。步进中线偏离隧道中线1.72m。

ADK226+380～ADK226+295段全长85m，该段隧道中线偏移1.2m，D型X级18.4m断面。

图4.3-16 双侧壁端头处大TBM步进横断面示意图

进入双侧壁后，大TBM与双侧壁断面位置关系如上图所示。

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图4.3-17 ADK226+295处大TBM步进位置示意图

大TBM到达双侧壁端头，即将进入I线隧道时TBM与双侧壁断面位置关系如上图所示，步进小车与仰拱安全距离为0.7m。

大TBM通过双侧壁段后，延I线中线步进进入预备洞，到达始发洞。 ADK226+295～ADK226+145段150m为预备洞，步进小车与仰拱安全距离为0.1m，空间极小。TBM与预备洞断面位置关系如下图所示：

图4.3-18 预备洞段大TBM步进位置示意图

ADK226+145～ADK226+128段17m为出发洞，TBM与出发洞断面位置关系如下图所示：

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图4.3-19 出发洞大TBM步进横断面示意图

4.4 TBM步进流程

本工程TBM采用平底步进，通过步进滑板与步进机构协同作业向前滑行。TBM步进流程如下：

步进前各种准备设备检查、轨线延伸启动辅助液压动力站收后支撑，前支撑收起小车推进油缸推进一个循环,刀盘、后配套前移一个循环放下后支撑，前支撑抬起刀盘小车油缸回收，小车、步进架前移收起后支撑，前支撑收起，进行下一个循环 图4.4-1 TBM步进流程图

待准备工作进行完毕，接通控制电源，启动辅助液压动力站，TBM开始步进。步进过程如下：

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步骤1：TBM安装步进小车及步进机架上，准备向前推进，后支撑提起。如下图所示：

图4.4-2 TBM步进步骤一

步骤2：TBM使用步进小车推进油缸往前推进一个循环，刀盘及与主梁连接的后配套、后支撑整体前进一个循环。如下图所示：

图4.4-3 TBM步进步骤二

步骤3：推进结束，放下后支撑，采用前支撑（提升油缸）抬起TBM主机，收起步进小车推进油缸，步进小车前进一个循环；撑靴及步进架同时前进。如下图所示：

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图4.4-4 TBM步进步骤三

步骤4：收起前支撑（提升油缸），后支撑提起，进行下一循环步进。如下图所示：

图4.4-5 TBM步进步骤四

4.5 后配套行走方式

本项目两台TBM后配套为箱式结构（如下图所示），支腿下端为轮式，可在钢轨上、平面上行走。因此后配套行走方式亦有两种，即在钢轨排上行走和在底板填充面上行走。

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图4.4-1 TBM后配套结构示意图

考虑到钢轨排倒运较困难，本项目大小TBM均直接在填充面上行走，小TBM开始掘进时后配套通过斜坡轨行走至仰拱块顶面。大TBM为皮带机出渣，且暂定预备洞长度为115m，始发时后配套后半部分处于双侧壁大断面段，考虑后配套皮带与连续皮带的顺接关系，掘进时需保持后配套处于正常抬起状态，故在双侧壁前铺设斜坡轨，保证后配套到达双侧壁段时处于正常状态。

斜坡轨坡度均为1%。

图4.4-2 TBM与斜坡轨位置关系示意图

4.6风水管、轨线、电缆延伸

TBM步进斜坡轨段轨线安装在钢轨排上，钢轨排横梁采用HW150型钢，支腿为I16工字钢，间距为0.8m。

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运输轨线同步TBM步进安装，采用HW150型钢做为钢枕，间距为0.8m。 TBM步进至始发洞位置，护盾沿导向轨滑移，步进小车停在预备洞与始发洞交接位置，暂不向洞外移除，其上部加装异形轨排，保证轨线运输通畅，在TBM后配套全部通过后，通过在该位置拱部预留的吊点采用倒链将步进小车倒至平板运输车，移出洞外。

步进小车拆除示意图：

步骤1：在步进小车上部安装轨排架

步骤2：TBM和后配套通过以后，移开轨排架

步骤3：提起步进小车，重新安装轨道支撑架

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步骤4：把步进小车放低到平板车上，运出洞外4.7 风水管线延伸 步进时电缆、照明线路、进水管、风管等同步延伸。 钻爆段风水管线路布置图如下所示。

图4.7-1 双线段风水管线布置示意图（面向掌子面）

图4.7-2 正洞单线段风水管线布置示意图（面向掌子面）

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图4.7-3 平导洞身段风水管线布置示意图（面向掌子面）

4.8 工期计划

TBM步进工期计划如下表所示：

表4.8-1 TBM步进工期计划

项目 小TBM 大TBM 开始时间 2017年9月10日 2017年11月1日 结束时间 2017年9月20日 2017年11月9日 步进长度（m） 920 712 步进指标 100m/天 80m/天 4.9 资源配置计划 人员投入计划如下表所示：

表4.9-1 TBM步进人员投入计划（单台TBM）

班次 步进一班 步进二班 人员组织 班长1人，TBM步进操作司机1人，轨线延伸10人，风、水、电管线延伸7人，巡守工1人。 班长1人，TBM步进操作司机1人，轨线延伸10人，风、水、电管线延伸7人，巡守工1人。 总人数 20 20 物资投入计划如下表所示：

表4.9-2 TBM步进物资投入计划

项目 平导小TBM步进及轨线延伸 材料名称 钢轨 斜坡轨轨排 机车走行轨轨枕 鱼尾夹板 鱼尾夹板螺栓 使用部位 轨线延伸 TBM步进轨道安装 轨线安装 钢轨连接 夹板与钢轨连接 21

单位 m 个 榀 个 套 数量 3720 84 1672 430 1290 备注 0.8m/个 0．8m/榀 规格：M22*135mm 钢轨压板 钢轨压板螺栓 连接筋 钢轨 正洞大TBM步进及轨线延伸 斜坡轨轨排 机车走行轨轨枕 鱼尾夹板 鱼尾夹板螺栓 钢轨压板 钢轨压板螺栓 连接筋 钢轨固定 压板固定 轨排连接 轨线延伸 TBM步进轨道安装 轨线安装 钢轨连接 夹板与钢轨连接 钢轨固定 压板固定 轨排连接 个 套 t m 个 榀 个 套 个 套 t 3512 3512 0.5 2680 114 475 430 860 3800 380 1 规格：M16*60mm Φ22 四轨三线 0.8m/1榀 0.8m/榀 规格：M22*135mm 规格：M16*60mm Φ22 五、TBM步进注意事项

（1）步进第一步，TBM从主机到后配套系统均安排人员严密跟踪，观察各机构的连接是否可靠，拖车之间连接销是否就位，周边空间是否有障碍物影响TBM步进，有问题随时用对讲机联络，及时处理。

（2）步进过程中，注意观察刀盘下支撑位置的地面下沉情况，如果地面松软下沉严重，应及时加固处理；若下沉量不大，可临时铺垫钢板。

（3）步进开始，前方观察指挥人员必须加倍小心，勤于观察，随时通报操作司机，协调配合，有效控制，出现问题随时纠正，保证步进安全及速度。

（4）斜坡道钢轨排轨线安装必须严肃对待，安装前对轨排、支腿、钢轨进行质量检查，不合格不能投入使用，接轨处轨排必须加密，确保钢轨接头不落空，轨道压板及螺栓安装正确牢固，轨排纵向均采用Φ22螺纹钢连接，确保纵向连接成整体。轨排、轨枕、钢轨间距严格按照要求布距。

（5）步进过程中，在刀盘前方安排专人进行指挥，如发现局部有欠挖影响TBM步进，需及时进行处理。 六、TBM步进安全事项

（1）TBM步进操作手必须为专业人员。

（2）特种操作人员必须持证上岗，各种作业人员作业时配带相应的安全防护用具及劳保用品，严禁操作人员违章作业，管理人员违章指挥。

（3）施工中所用机械、电器设备必须达到防护标准，一切设备应

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经过工前性能检验或安全性能检查，安全合格后方可使用，并由专人负责，严格执行交制度，并按规定定期检修或保养。

（4）严格执行交制度，坚持工前讲安全、工中检查安全、工后评比安全的“三工制”活动。

（5）加强安全教育，确保所有施工人员施工前明确施工存在的安全隐患和处理措施。

（6）加强洞内外用电管理。切实执行照明、高压电力线路的架设标准，保证绝缘良好。各种电动机械和电器设备均设置漏电保护器，确保用电安全。

（7）增加洞内照明，确保视线清晰，防止出现意外伤害。

（8）洞内施工人员注意安全，防止机械、车辆伤害，人员上下TBM需行走专用楼梯及爬梯，禁止自上而下乱扔杂物。

（9）在转运轨排、钢轨过程中防砸伤，防物体打击。

（10）机车运行过程中需安排专人指挥，并配备对讲机及时联络，防止意外伤害。 七、文明施工

（1）工程材料、制品构件分门别类、有条理地堆放整齐；机具设备定机定人保养，保持运行整洁，机容正常。

（2）施工道路出入口和交叉口设置交通指令标志，隧道内设置示警灯及照明灯，保证车辆和行人的安全。

（3）施工现场坚持日做日清，工完场清，严禁乱堆乱放建筑垃圾。 （4）合理布置场地。及时对隧道内积水、泥渣等进行清理，做到场地整洁、道路平顺、排水畅通、标志醒目、生产环境达到标准作业要求。

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