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隧道横洞施工方案培训资料

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2020年4月19日
文档仅供参考
九盘岭隧道横洞施工方案

一、工程概况:
为满足工期要求及缓解正洞施工通风压力,原设计在九盘岭隧道DK965＋580处线路前进方向右侧设置一处横洞,全长525m,采用双车道无轨运输。横洞线路平面夹角90°,坡度－3‰。横洞断面净空尺寸5.1(宽)×4.8m(高)。考虑到工期压力,现将横洞断面净空尺寸改为6.8m(宽)×7.0m(高)。横洞与正洞的交点里程对应关系为HK0+000=DK965+580。
二、总体施工方案:
隧道横洞施工按照新奥法原理组织。软岩地段施工始终坚持”弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测、紧衬砌”的原则。在施工中积投入大型施工机械设备,组成钻爆、挖、装、运、锚、衬等机械化作业线;喷砼采用湿喷机;二次衬砌全部采用钢架配3015组合模板和泵送砼作业,施工中采用先进的量测、探测技术取得围岩状态参数,经过对数据的分析和处理,及时反馈信息指导施工。新奥法施工程序见流程图1。
1、根据九盘岭隧道横洞围岩情况(Ⅲ级371 m,Ⅳ级80 m,Ⅴ级74 m)及洞口围岩地质情况,采用仰坡打锚杆,挂网喷锚加固防护,主动受力式套拱反压法开挖进洞。洞身开挖Ⅲ级采用全断面开挖,Ⅳ、Ⅴ级围岩均采用三台阶法施工。隧道底板开挖与下台阶开挖同步,并及时灌注底板砼。
2、钻爆采用简易钻孔平台,塑料导爆管微差毫秒雷管光面爆破技术开挖。采用ZLC50装载机装碴,自卸车出碴。喷砼采用湿喷机配机械手作业。
3、隧道模筑衬砌砼灌注采用钢架配3015组合模板施工,一次施工长度9 m。砼由本隧道所设2台JS750+PLD1000自动计量拌和站供给,砼搅拌运输车送至洞内,采用HBT50型砼输送泵作业,插入振动棒捣固。
4、小导管、钢筋、锚杆、工字钢架由钢筋加工厂统一加工。
三、临时工程及临时设施:
临时设施设置应按照正洞施工需求考虑,故以下临时设施均按照正洞施工需要进行配备。(横洞及正洞洞内三管两线布置见图2)
1、施工便道
九盘岭隧道横洞从320国道2902+500m处新建施工便道3.5km进入施工现场。连接弃碴场、料场和生产、生活区。
便道的修建遵循既满足施工需要,又节省投资的原则,尽量采用路堑形式。施工
监控量测
施工准备
实施性施工组织设计
开挖
初期支护
是否符合”施规”要求
二次衬砌
光面爆破减少扰动
锚喷支护减少围岩变形
结束
修改施工方案
修改支护参数
洞内观测,位移量测指导施工与设计

否
是
安设防排水系统

图1 新奥法施工程序框图

中,注意水土保持和环境保护,以达到施工便道标准,满足施工需要。
便道采用泥结碎石路面,厚35cm,路基宽度7m,其中土路肩50cm,直线段双侧2％坡、转弯处单侧2%坡排水,路面宽度6m,边坡坡度1:1,错车道宽8m,最大纵坡9%,错车道间距200m,长度不小于20m,路面质量满足车辆行车要求,并设专人养护,保证晴雨畅通。
2、施工供电
根据配备的施工设备配置情况及用电线路的损耗计算。(施工设备配置见表1)
表1 施工设备配置表
使用位置
设备名称
功率(KVA)
数量
总用电量(KVA)
备注
洞外
通风机
2×132
2台
528

20m3空压机
130
8台
780
2台备用
生活用电

50
照明及其它
水泵
7.5
4台
30

拌合站
65
3台JS750
195

钢筋加工厂

100

小计
1683

洞内
HBT50砼输送泵
65
2台
130

注浆机及湿喷机
7
10台
70

洞内照明
0.08
400
32
间距10m
水泵
7.5
7台
52.5

台车
20
2台
40

小计
324.5

合计
.5

模拟施工过程用电负荷:
① 横洞HK0+525～HK0+250:洞外用电负荷为20m3空压机2台260KW,生活用电50 KW,水泵30KW,拌合站70KW,钢筋加工厂100KW;洞内用电负荷为注浆机及湿喷机28KW,洞内照明5KW;共计543KW。
② 横洞HK0+250～HK0+000:洞外用电负荷为20m3空压机3台390KW,生活用电50KW,水泵30KW,拌合站70KW,钢筋加工厂100KW,通风机150KW;洞内用电负荷为注浆机及湿喷机28KW,洞内照明8KW;共计826KW。
③ 正洞进出口方向各掘进500m:洞外用电负荷为20m3空压机5台650KW,生活用电50KW,水泵30KW,拌合站195KW,钢筋加工厂100KW,通风机528KW;洞内用电负荷为注浆机及湿喷机70KW,洞内照明12KW,砼输送泵65KW,台车40KW,水泵15KW;共计1740KW。
④ 正洞进出口方向各掘进1000m:洞外用电负荷为20m3空压机6台780KW,生活用电50KW,水泵30KW,拌合站195KW,钢筋加工厂100KW,通风机528KW;洞内用电负荷为注浆机及湿喷机70KW,洞内照明20KW,砼输送泵65KW,台车40KW,水泵30KW;共计1908KW。
⑤ 正洞出口方向掘进1500m:洞外用电负荷为20m3空压机7台910KW,生活用电50KW,水泵30KW,拌合站195KW,钢筋加工厂100KW,通风机528KW;洞内用电负荷为注浆机及湿喷机70KW,洞内照明25KW,砼输送泵65KW,台车40KW,水泵40KW;共计2053KW。
⑥ 正洞出口方向掘进 m:洞外用电负荷为20m3空压机7台910KW,生活用电50KW,水泵30KW,拌合站195KW,钢筋加工厂100KW,通风机528KW;洞内用电负荷为注浆机及湿喷机70KW,洞内照明30KW,砼输送泵65KW,台车40KW,水泵60KW;共计2078KW。
⑦正洞掘进完毕,横洞及正洞衬砌阶段:洞外用电负荷为生活用电50KW,水泵30KW,拌合站195KW,钢筋加工厂50KW;洞内用电负荷为洞内照明40KW,砼输送泵130KW,台车40KW,水泵60KW;共计595KW。
根据每个施工阶段的用电负荷,横洞施工阶段洞口设1台630KVA变压器。进入正洞施工以后增设一台1000KVA变压器,在正洞施工超过1000m以后,10KV高压进洞,在出口方向距离掌字面500m处增设一台315KVA变压器,以满足施工用电需求。为防止高压电源停电而影响施工,洞口安装1台300KW发电机。为满足供电需要,洞内采用不小于150mm2电缆线。
图2 横洞及正洞洞内三管两线布置图
3、施工供水
施工水源:在既有铁路桥上游设置集水坑,1台7.5KW高压水泵抽水至高山水池。
高压水管:根据施工需要,横洞高压水管直径为φ100mm,进入正洞后用三通管向进口方向分直径φ80mm水管,直径φ80mm高压水管随出口方向掌字面延伸。高压水管安装在高压风管上部,为满足施工用水水压要求,在管道进入洞内适当位置设两处管道增压泵。
高山水池:设置一座。水池容量根据全断面掘进所需用水量计算:每循环开挖用水15 m3,喷砼支护用水5 m3,其它用水2 m3,共计22 m3,水管体积25 m3,水池储存水量按1.5个循环计算,考虑其它用水10 m3,共需80 m3。水池底面位置的标高按高于进口方向DK964＋900拱顶标高30m计算,底面标高为1728.6+30+8.9=1767.5m,位置必须避开横洞,以免对隧道安全造成隐患。
为保证供水安全有效,抽水站设1台备用泵,若工作泵发生故障,备用泵立即启用。抽水设备安装漏电保护、电机过热保护、缺水保护等故障报警系统,保证施工用水正常。
4、施工供风
空压机:
根据正洞全断面开挖计算用风量。全断面开挖一般配备18台风动凿岩机(拱部10台,边墙8台),工作面需用风70 m3,包括出口方向2200m风压损失48 m3,空压机按20 m3计算,共需要7台,为防止机械故障引起掌字面断风,备用1台20 m3空压机,总计8台。
高压风管:
从空压机房至横洞洞口采用φ300mm供风管,进入横洞后采用采用φ250mmm供风管供风,进入正洞后进出口方向均采用φ150mm供风管供风,三通管连接。横洞施工时供风管及高压水管设置在距底板50cm处,正洞施工时供风管及高压水管设置在距内轨顶45cm处,以保证不影响二次衬砌的正常施工。
为储存风量,缓解风压损失,在供风主管线上隔段增设风包,在管线最低和末端处加设油水分离器,经常排放高压风管和风包中的积水、油污,保证供风质量。
5、施工排水
横洞洞内在左侧设40×30cm矩形排水沟自然排出洞外。正洞内顺坡排水段,沿中心排水沟流入横洞底泵站;反坡段施工时,将掌子面积水采用7.5KW污水泵和集水井配合,接力抽排至横洞底固定泵站,正洞中心每隔300m设置集水井,利用排污泵多级接力抽排出洞外。洞口建污水处理站。设专人值守泵站,保证正常作业。泵站抽水采取自动控制方式。
6、施工通风
横洞施工采用(1台2×75kw通风机)压入式的通风方式。通风管采用直径φ1800mmPVC高强、柔性风管,悬挂于洞顶。
正洞施工采用(2台2×132kw通风机)压入式的通风方式。通风管采用直径φ1800mmPVC高强、柔性风管,悬挂于洞顶。
7、生产、生活房屋等临时设施
根据本项目工程量、施工特点及工期安排,计划上场人员200人。遵循方便生产、便于管理的原则,设置生活、生产区各1处,生活、办公区占地800m2,生产区占地6200m2,生产用房靠近洞口布置。生活房屋及生产用房均采用彩钢板房。
生活区统一规划、集中布置,营区周围设围护,围护采用铁丝网,涂以明显色彩。生活区垃圾集中堆放,定期用垃圾车运往指定处理点处理;生活污水排入污水收集容器处理并拉到指定地点排放。
在横洞洞口设电子自动计量混凝土拌合站2座:其中一座搅拌喷射混凝土料,生产能力75m3/h;另一座搅拌混凝土料,生产能力150m3/h,满足隧道混凝土施工。
在洞口附近设钢构件加工间和混凝土预制生产厂,集中加工各种钢结构件及各种混凝土预制件,实现工厂化管理,保证加工、生产的质量。
在洞口附近设置设备维修间,进行各种机械设备的日常维修保养工作,保证各种机械的正常运转,保障施工生产的正常进行。(洞口场地布置图见附图 )
8、隧道弃碴
洞内采用挖掘机扒碴, 侧卸式装载机装碴, 自卸汽车出碴。一次性弃碴至指定弃碴场,严禁乱堆乱放。
四、 洞口开挖:
洞口段采用分层开挖,施工机械以CAT320L挖掘机为主;洞口场地用装载机辅以推土机整平压实;遇坚硬石质地层人工钻眼爆破,运输采用自卸车。洞口段开挖将充分考虑洞内施工需要,合理布置供风、供水、供电设施、材料存放及加工场地、机械停放场地。洞口施工程序见流程图3。
1、测量及计算
① 首先在距横洞洞口里程(DK965+580左侧525米)处每5米测量原地面横断面并标识清楚,然后根据实际测量断面对照设计图纸用CAD绘出各断面理论开挖轮廓。
② 测量班按照计算出的理论数据放出开挖桩,并复核该点实测标高是否与理论标高相符,如不相符,根据设计边仰坡坡度(1:1)及洞门图纸用钢尺和水准仪采用递进法放出开挖线,并用木桩及红线连接,保证线形圆顺。

主便道修至洞口
截水沟的开挖和修筑
施工场地的平整
修建洞口临时生产设施
洞口土石方分层开挖
边坡临时防护
洞门排水沟的修筑
边坡修整
洞门施工
附属工程施工
洞门装饰(如设计有要求)

挖至路基设计高程

图3 洞口施工程序框图
2、洞顶截水沟施工
① 根据测量放样结果,用挖掘机在距开挖线5～10米范围内开挖梯形截水沟(40×60cm)并顺接至既有水沟,截水沟中心线必须与开挖线平行且线形圆顺。
② 洞身开挖过程中,截水沟用35cm厚M5浆砌片石及时封闭。
3、边仰坡施工
① 按照测量放样的开挖桩分层开挖,机械开挖至距设计标高30cm时,人工修整到位。边仰坡开挖顺序及参数见表2。
表2 边仰坡开挖顺序及参数
顺序
设计底面标高(m)
边仰坡坡度
备注
1
1713.22+7.73
1:1

2
1713.22+5.06
1:1

3
1713.22+2.52
1:1

4
1713.22
1:1

② 按照施工顺序每开挖一层,及时进行防护,以防围岩风化,遇雨水渗透而塌方。边仰坡面梅花形布置Ф22砂浆锚杆长3m,间距1.5米,先初喷3cm厚喷射砼,然后铺设ф8钢筋网片,网格间距25×25cm,最后补喷5cm喷射砼封闭。
③ 施工中应少刷边仰坡,尽量减少对原有植被的破坏和对洞口的扰动,对开挖裸露的部分采用人工植草皮绿化防护。
4、套拱施工
① Ⅰ部:(套拱Ⅰ部施工顺序图见附图一、二)
A、洞口开挖至标高1713.22+5.06m时,测量放样洞口段V级围岩初支内侧断面轮廓线并用红漆标明(套拱施工测量放样图见附图三)。根据放样结果,人工使用风镐和铁锹修筑土模。达到设计断面后,在土模表面抹2cm厚砂浆。然后紧贴洞门线安装提前准备好的工字钢架,共5榀,间距50cm,并用Ф22螺纹钢连接,环向间距60cm,与钢架焊接牢固(钢架参数图见附图四)。
B、钢架安装完成后,拱架外侧用Ф22mm定位钢筋将导向管焊接在拱架上。导向管采用ф10cm焊管制作,长度2m,共37根,管中心到中心距离为30cm并与套拱中心重合(套拱厚度50cm),不设置外插角。经技术人员复核后,开始安装套拱模板。模板采用胶合板制作,外侧用ф18钢筋加固,环向及纵向间距均为50cm。在拱顶位置预留天窗(50cm×200cm)便于砼施工。
C、浇注砼前用棉布将导向管口塞紧,防止浆液渗入堵塞导向管,并在两侧拱脚处堆积20cm厚河砂,以便于钢架拱脚在施工下部套拱时连接。套拱采用C25砼浇注,浇注过程中用钢钎重复插导使砼密实,同时注意要避开导向管位置。砼浇注完成后12小时,开始拆除模板(小导管参数图见附图五)。
D、小管棚采用外径Ф54mm,壁厚5mm钢管制作,管壁钻10mm注浆孔,间距20cm,梅花形布置。尾部止浆钢板用4mm厚钢板制作,直径10cm,中心设ф1.5cm注浆孔。注浆管用Ф22mm钢管制作,长度20cm,与止浆板连接处焊接同直径开关,并与止浆钢板焊接牢固。
E、钢拱架、小导管、止浆钢板与开关、注浆管的连接件应在边仰坡1部开挖前制作完成。
F、小管棚钻孔采用手持风动凿岩机,钻头采用60号。施工时每4个孔安排1台,每台配置2人。钻孔时,要始终保持钻杆水平。钻孔成型后,用凿岩机将事先加工好的小导管送入孔内,让后将止浆钢板、开关及注浆管与小导管焊接牢固,焊缝饱满,保证注浆过程中无漏浆现象发生。
G、注浆采用单液注浆泵,浆液水灰比1:1。施工时从底部开始向拱顶分单、双号注浆,待单号孔浆液初凝后,再进行双号孔施工。注浆压力达到1.5Mpa后,将注浆泵停下,等待几分钟后,若压力降到0.6Mpa以下,再继续注浆,这样重复几次直到压力不能下降时为止。注浆工艺流程见图3。

图4注浆工艺流程图
水 泥
水
搅 拌 桶
孔 口 管
储 浆 桶
注 浆 泵
岩 体

注浆结束后,用M5砂浆充填密实,以增强钢管的刚度和强度。
H、洞口V级围岩开挖采用三台阶法(三台阶施工工序图见附图六),上台阶预留核心土,核心土长度为2－3m。开挖尽量采用挖掘机开挖人工配合修整,必要时小炮开挖,严格控制装药量,以保护围岩,开挖轮廓要圆顺,防止出现应力集中,侧卸式装载机配合自卸汽车出碴。
I、开挖后及时喷砼3～5cm封闭岩面及核心土,及早施作拱部喷锚网、钢架初期支护。施工时,每侧钢拱架接头设置2根锁脚砂浆锚杆,用以保证钢架的稳定性。
为保证工字钢拱架置于稳固的地基上,施工中在工字钢拱架基脚部位预留0.15～0.2m原地基架立工字钢拱架时挖槽就位,并在钢拱架基脚处设槽钢以增加基底承载力。
工字钢拱架平面应垂直于隧道中线,其倾斜度不大于2°。工字钢拱架的任何部位偏离铅垂面不应大于5cm。
为保证工字钢拱架位置安设准确,隧道开挖时在工字钢拱架的各连接板处预留工字钢拱架连接板凹槽;两拱脚处和两边墙脚处预留安装工字钢拱架槽钢凹槽。初喷砼时,在凹槽处打入木楔,为架设钢架留出连接板位置。
工字钢拱架按设计位置安设,在安设过程中当工字钢拱架和初喷层之间有较大间隙应设骑马垫块,工字钢拱架与围岩(或垫块)接触间距不应大于50mm。
为增强工字钢拱架的整体稳定性,将工字钢拱架与锚杆焊接在一起。沿工字钢拱架设纵向连接钢筋,并按设计环向间距设置。
为使工字钢拱架准确定位,工字钢拱架架设前均需预先打设定位系筋。系筋一端与工字钢拱架焊接在一起,另一端锚入围岩中0.5～1m并用砂浆锚固,当工字钢拱架架设处有锚杆时尽量利用锚杆定位。
工字钢拱架架立后尽快喷砼作业,拱架接头位置用土掩埋20cm,为中台阶拱架安装提供条件。喷砼工字钢拱架全部覆盖,使工字钢拱架与喷砼共同受力,喷射砼分层进行,每层厚度5～6cm左右,先从拱脚或墙脚处向上喷射以防止上部喷射料虚掩拱脚(墙脚)不密实,造成强度不够,拱脚(墙脚)失稳。
每循环进尺控制在0.8～1.6m,当上台阶超前5m时,开始施工Ⅱ部。
② Ⅱ部: (套拱Ⅱ部施工顺序图见附图七、八)
A、根据施工断面图测量放样,洞身轮廓用红漆标明。机械开挖边坡土方,人工配合修整。
B、清除上台阶钢架底部河砂,安装Ⅱ部钢拱架5榀,并用Ф22螺纹钢筋连接牢固。
C、安装套拱模板,外模及挡头模采用大块胶合板自制而成。外侧用铰手架支撑牢固。
D、浇注套拱砼,人工采用插入式振动棒振捣密实。
E、砼浇注完成24小时后,开挖套拱内部土方。开挖时两侧不能同时进行,左侧要超前右侧3m。
开挖、边坡防护及初期支护支护参数和施工方法见Ⅰ部。
③ Ⅲ部: (套拱Ⅱ部施工顺序图见附图九、十)
边坡开挖后,先施工洞口砼仰拱50cm,防止钢拱架拱脚受雨水浸泡后变形。其它施工方法及施工顺序与Ⅱ部相同。
进洞工程施工完毕后,开始进行横洞洞身施工。
五、横洞洞身开挖与支护:
横洞洞身围岩级别分类统计表见表3。
各级围岩开挖断面见附图。
表3 横洞洞身围岩级别分类统计表
里程
围岩级别
长度(m)
开挖方法
备注
HK0+000～020
Ⅴ
20
三台阶预留核心土法

HK0+020～391
Ⅲ
371
全断面开挖

HK0+391～471
Ⅳ
80
三台阶法

HK0+471～525
Ⅴ
54
三台阶预留核心土法

1、Ⅳ、Ⅴ级围岩采用三台阶法施工。三台阶法施工程序图见图5。
Ⅴ级上部弧形导坑采用人工风镐开挖,必要时辅以弱爆破,中下导及底板采用控制爆破开挖(Ⅴ级围岩开挖断面测量放样见附图十一);Ⅳ级上导弧形导坑、中下部及仰拱均采用控制爆破法开挖,各部之间的间距不超过3m。各部开挖后及时封闭掌子面,喷网锚格栅钢架联合支护作业。
拱脚、中下导墙角增设锁脚锚杆,初期支护及时成环。采用风动凿岩机钻孔,非电毫秒雷管微差起爆,喷射机械手湿喷作业。仰拱开挖3～6m后施做仰拱。核心土距拱顶开挖面1.5m,坡脚距拱脚开挖2.5m。上中导开挖后,采用挖掘机将洞碴扒至下导,装载机装碴,自卸汽车出碴运输。
施工中认真进行围岩量测,实行信息化施工,动态化管理,及时反馈信息,调整支护参数,确保施工安全。
施工注意事项:
中下导左、右边墙开挖必须交错施工,严禁两侧同时对挖。三个台阶平行作业,底板施工实行短开挖、快支护,及时施做钢架支护,闭合成环。
加强洞内施工抽排水,防止边墙失稳。
2、Ⅲ级围岩采用全断面光面爆破法开挖。
采用风动凿岩机钻眼,非电毫秒雷管微差起爆。周边眼采用φ25mm小直径药卷不隅合装药方式,其余炮眼采用连续装药,富水地段选用乳化防水炸药,掏槽眼采用复式楔形掏槽。爆破材料采用1～19段塑料导爆管,非电毫秒雷管起爆,周边眼采用低爆速、低密度、高爆力、传爆性好的小直径硝铵炸药(φ20mm直径),厂制炮泥堵塞,导爆管复式网路联接,全断面一次起爆(Ⅲ级围岩开挖断面测量放样见附图十三)。
光面爆破受多种因素影响,包括围岩强度、整体性、节理、层理等地质因素,现场围岩地质结构千变万化,要想取得理想的光爆效果,爆破参数必须进行现场设计动态调整。同一类围岩经试爆取得的技术参数,作为初步依据,每一循环爆破作业都要由有经验的爆破员根据上一循环爆破效果,以及本循环围岩特征进行适当调整,选择一组最佳技术参数,取得本循环理想的光爆效果,上一循环是下一循环的预设计和试爆破。光面爆破设计工艺流程见图6。
1－开挖环形弧导
Ⅱ－拱部初期支护

3－开挖核心土

4－左侧开挖中导
Ⅴ－左侧中导初期支护
6－右侧开挖中导

Ⅶ－右侧中导初期支护

8－左侧面开挖下导

Ⅸ－左侧下导初期支护

图5 三台阶法施工程序图

10－右侧下导开挖

Ⅺ－右侧下导初期支护

底板砼整体浇筑

拱墙二次衬砌施工

光面爆破施工工艺施工顺序:
测量放样→标出孔位→钻正顶孔→钻孔→装药连线→起爆。钻孔台架钻孔作业:固定人员司钻,固定部位孔眼,严格控制外插角和周边眼间距。在拱部周边眼钻孔完毕后,利用装药平台进行装药联线作业。
整个钻孔过程中,可分为准备、定位、开口、拔杆、移位五步。
图6 光面爆破设计流程图
测定围岩参数
爆破参数预设计
试爆破
确定爆破参数
爆破效果评判
结合围岩具体特征调整参数
调整爆破参数
不理想
钻爆作业
理想
准备:开工前准备工作做到”四查”。即:查凿岩机的运转及油管各部件;查水路及管路连接部位是否牢固;查钻头钻杆等配件是否备全;查易耗材料、器材是否有充分的备用量。
定位:在掌子面画出各炮孔位置及中线和高程十字线,确定钻孔范围,并明确钻孔先后次序。
开口:开口时缓慢推进,并特别注意钻杆方向与隧道中线的夹角是否符合设计外插角。
拔杆:在整体性好的石质可中速较慢拔出;如遇破碎岩石卡钎时,应慢慢来回推进,使之拔出;如拔杆困难,靠近原孔位重新钻眼,使之拔出。
移位钻孔:钻好一个炮孔进行下一炮孔钻进时,要做到”准、顺、平、齐”。准:按周边孔参数要求,孔位要选准;顺:边墙孔孔口要顺开挖轮廓线布置,使孔底均位于开挖允许的超欠范围内;平:各炮眼相互平行(孔口和孔底距相等);齐:孔底要落在同一平面上,爆出的断面要整齐,便于下一循环作业。
保证钻孔质量措施:光爆钻孔时,应统一指挥协调行动,认真实行定人、定位、定机、定质、定量的”五定”岗位责任制;分区按顺序钻孔,避免相互干扰、碰撞、拥挤;固定钻孔班,以便熟练技术,掌握规律,提高钻孔的速度和准确性。
按爆破设计装药量装药联线,塑料导爆管起爆网络采用复式联接网路。炮孔孔口采用炮泥堵塞,炮泥由炮泥机加工成型。
3、超前支护
本标段隧道Ⅴ级围岩段,设计采用φ42mm超前注浆小导管加固,长度L=3.5m。超前小导管施工前用喷射混凝土封闭掌子面,然后施做小导管形成一定厚度的加固

圈后,进行开挖等作业。小导管施工工艺流程见图7。
喷混凝土封闭开挖面
沿周边布孔
插入小导管
注 浆
洞室开挖
小导管加工
浆液准备
钻 孔
图7 超前小导管施工工艺框图
超前小导管环向间距2m,长度L=3.5m,搭接长度1.5m,开挖之前沿开挖轮廓线外10cm施作,外插角为10°～15°,采用风动凿岩机钻孔后安装超前小导管并与钢架焊接固定。采用双液注浆泵进行注浆作业,无水地段注水泥单液浆,有水地段注水泥水玻璃双液浆,双液浆水泥与水玻璃的体积比1:0.6,水泥浆水灰比(重量比)1:1,水玻璃波美度35,缓凝剂掺量为2～2.5%。注浆压力一般为0.8MPa,施工中根据现场实验确定较合理的注浆参数。
小导管在构件加工厂制作,前端做成尖锥形,尾部焊接φ8mm钢筋加劲箍,管壁上每隔15cm交错钻眼,眼孔直径为6～8mm。小导管加工见图8。
风动凿岩机钻孔后,将小导管按设计要求插入孔中,围岩软弱地段用游锤或凿岩机直接将小导管沿格栅钢架中部打入,尾部与钢架焊接到一起,共同组成预支护体系。
注浆设备采用双液注浆泵,注浆参数严格按设计和施工规范进行。注浆前先喷射混凝土5～10cm封闭掌子面作止浆墙,当单孔注浆量达到设计注浆量时,结束注浆。注浆参数应根据注浆试验结果及现场情况调整。注浆作业中认真填写注浆记录,随时分析和改进作业,并注意观察施工支护工作面的状态。小导管水泥—水玻璃双液浆注浆工艺流程见图9。开挖之前试挖掌子面,无明显渗水时,即可进行开挖作业。
图8 注浆小导管加工图
图9 小导管注浆工艺流程图

4、初期支护
本标段锚喷支护内容包括:挂钢筋网、安装钢架、系统锚杆、喷混凝土。具体采用Ф25中空注浆锚杆、Ф22mm砂浆锚杆、钢筋网、型钢钢架、C20喷射混凝土等支护措施。支护紧跟开挖面及时施作,以减少围岩暴露时间,抑制围岩变形,防止围岩在短期内松弛剥落。
钢架、钢筋网和锚杆由洞外构件厂加工,人工安装钢架,挂设钢筋网,风动凿岩机施作系统锚杆,喷射机械手湿喷混凝土。喷锚支护工艺流程见图10。
正洞双线各级围岩支护参数详见表4。
各级围岩衬砌断面及初期支护钢架见附图十四、十五、十六。

表4 隧道横洞支护参数表
衬砌 类型
喷混凝土
系统锚杆
ф22砂浆锚杆
钢筋网
钢架(kg)
Ф42超前小导管
设置部位
厚度(cm)
设置
部位
长度
m
间距
(m)
设置
部位
规格mm
间距(cm)
设置
部位
间距
m
间距
纵/环(m)
长度
(m)
V级
模筑
拱墙
18
拱部
3.0
0.8
拱部
ф6
15×15
拱墙
0.8
2/0.4
3.5
Ⅳ级
模筑
拱墙
15
拱部
2.5
1.0
拱部
ф6
20×20
拱墙
1.0

Ⅲ级
模筑
拱墙
10
拱部
2.5
1.0
拱部
ф6
20×20

衬砌 类型
衬砌混凝土
Ф42锁脚小导管
预留变形量(cm)

设置部位
厚度(cm)
设置部位
长度(m)

V级
模筑
拱墙
30
接头
4.0
15

Ⅳ级
模筑
拱墙
25
拱部
3.0
10

Ⅲ级
模筑
拱墙
20

10

否
超前地质预报
初喷混凝土5cm
施 工 放 样
安装钢架及挂钢筋网
是否符合标准
调整
施作系统锚杆
喷射混凝土达到设计厚度
监 控 量 测
反馈、调整确定支护参数
是
开 挖
图10 喷锚支护施工工艺流程图

① Ф25中空注浆锚杆
中空注浆锚杆施工工艺流程见图11。
清洗整理
标出锚杆位置
钻 孔
检查锚杆
安装锚杆体、止浆塞和垫板
注 浆
封 口
制 浆
备 料
图11 中空注浆锚杆工艺流程图
A 锚杆安装:
采用凿岩机钻孔,钻进至设计深度后,高压风清孔;检查锚杆孔中是否有异物堵塞;若有,应清除干净后,再将锚杆插入孔内,锚杆外露孔口长度满足安装止浆塞、垫板螺栓为宜;将止浆塞经过锚杆外露端打入孔口10cm左右,安装垫板及螺母,此时不宜上紧。
B 锚杆注浆:
检查注浆泵及其零件是否齐备和正常,熟悉有关泵的操作程序。
用水或风检查孔体是否畅通,孔口返水或风即可。
迅速将锚杆和注浆管及泵用快速接头连接好。
配制浆液,使水灰比、和易性符合设计和规范要求。
开动泵注浆,整个过程应连续不停顿,一次完成,观察到浆液从止浆塞边缘流出或压力表示到设计值,即可停泵。
当完成一根锚杆注浆后,应迅速卸下注浆软管并安装至另一根锚杆,进行注浆。
完成整个注浆后,应及时清洗及保养注浆泵。
在灰浆达到初始设计强度后,方可上紧垫板及螺母。
C 施工注意事项:
在软岩土层中施作时,需环向隔开一定距离隔孔钻进,避免岩体注水太多可能导致围岩面滑坍。
浆液应严格按配合比配制,并随用随配。
为保证注浆效果,止浆塞打入孔口不应小于10cm,而且待排完气后应立即用快凝水泥砂浆封闭止浆塞以外的孔隙,保证在规定压力下浆液不致窜出。
② Ф22砂浆锚杆
锚杆预先在洞外钢构件厂按设计要求加工制作。砂浆强度不得低于M20。
砂浆锚杆施工工艺流程为:钻孔→清孔→注浆→插入杆体→安装锚杆垫板。
施工采用风动凿岩机,按设计要求钻孔,达到标准后,用高压风清除孔内岩屑;用注浆泵将水泥砂浆注入孔内,砂浆至少填充锚杆孔体积的2/3后方可停止注浆;及时将加工好的杆体插入孔内,安装锚杆垫板。
施工时应注意:锚杆钻孔位置及孔深必须准确;锚杆要除去油污、铁锈和杂质;锚杆体插入孔内不小于设计长度的95%。
③ 钢筋网
横洞钢筋网采用φ6mm钢筋,按设计预先在洞外钢构件厂加工成型。钢筋类型及网格间距符合设计要求施作。
钢筋网根据初喷混凝土面的实际起伏状铺设,并与受喷面间隙不大于3cm。钢筋网与钢筋网、钢筋网与锚杆、钢筋网与钢架连接筋点焊在一起,使钢筋网在喷射时不晃动。钢筋网在构件加工厂加工成片,洞内焊接形成整体。
施工注意事项:钢筋网制作前对钢筋进行校直、除锈及油污等处理;安装前,岩面初喷4cm厚混凝土形成钢筋保护层。
④ 工字钢架施工
横洞Ⅳ、Ⅴ级围岩分别采用I12.6、I16型工字钢架支护。工字钢架在洞外按设计加工成型,洞内安装在初喷砼之后进行,与定位系筋焊接。钢拱架间设纵向连接筋,钢架间以喷砼填平。钢架拱脚必须放在牢固的基础上,架立时垂直隧道中线,当钢架和围岩之间间隙过大时设置垫块,用喷砼喷填。
A 现场制作加工
a 工字钢架按设计要求预先在洞外结构件厂加工成型。先将加工场地用C15砼硬化,按设计放出加工大样。
b 放样时根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割、刨边的加工余量。将工字钢冷弯成形,要求尺寸准确,弧形圆顺。
c 钢拱架加工后进行试拼,允许误差:
沿隧道周边轮廓误差不应大于3cm。
钢拱架由拱部,边墙各单元钢构件拼装而成。各单元用螺栓连接。螺栓孔眼中心间误差不超过±0.5cm。
钢拱架平放时,平面翘曲应小于±2cm。
B 钢拱架架设工艺要求:
a 为保证钢拱架置于稳固的地基上,施工中在钢拱架基脚部位预留0.15-0.2m原地基;架立钢拱架时挖槽就位,并在钢拱架基脚处设钢板以增加基底承载力。
b 钢拱架平面垂直于隧道中线,其倾斜度不大于2Ocm。钢拱架的任何部位偏离铅垂面不应大于5cm。
c 为保证钢拱架位置安设准确,隧道开挖时在工字钢架的各连接板处预留工字钢架连接板凹槽。初喷混凝土时,在凹槽处打入木楔,为架设钢架留出连接板位置。
d 钢拱架按设计位置安设,在安设过程中当钢拱架和初喷层之间有较大间隙应设骑马垫块,钢拱架与围岩(或垫块)接触间距不应大于50mm。
e 为增强钢拱架的整体稳定性,将钢拱架与锚杆焊接在一起。沿钢拱架设直径为Ф18cm的纵向连接钢筋,并按环向间距0.6m设置。
f 为使钢拱架准确定位,钢拱架设前均需预先打设定位系筋。系筋一端与钢拱架焊接在一起,另一端锚入围岩中0.5～1m并用砂浆锚固,当钢拱架架设处有锚杆时尽量利用锚杆定位。
g 钢拱架架立后尽快喷砼作业,并将钢拱架全部覆盖,使钢拱架与喷砼共同受力,喷射砼分层进行,每层厚度5～6cm左右,先从拱脚或墙脚处向上喷射以防止上部喷射料虚掩拱脚(墙脚)不密实,造成强度不够,拱脚(墙脚)失稳。
⑤ 喷射混凝土
横洞采用C20喷射混凝土。
喷射混凝土采用洞外自动计量拌合站拌合。喷射机械手湿喷混凝土作业。喷射混凝土作业,分初喷和复喷二次进行。初喷在开挖(或分部开挖)完成后立即进行,以尽早封闭暴露开挖面,防止表层风化剥落。复喷混凝土在系统锚杆、钢筋网、钢架安装施作后进行,尽快闭合支护整体受力,以抑制围岩变位。钢架间用混凝土复喷平整,并有足够的保护层。湿喷混凝土施工工艺流程见图12。

筛网φ10mm(滤出超径石子)
混凝土喷射机械手
水泥
砂
石子
水

拌合时间≮1min
混凝土运输车运送
风压控制在0.45-0.7MPa
液体速凝剂(水泥用量×4%)
80-150cm
受 喷
围岩面
30
cm

图12 湿喷混凝土施工工艺流程图
按照设计厚度利用原有部件如锚杆外露长度标出刻度,做为标记。也可在岩面上打入短钢筋,混凝土喷射机械手安装调试好后,在料斗上安装振动筛(筛孔10mm),以避免超粒径骨料进入喷射机。喷射时,送风之前先打开计量泵,送风后调整风压,使之控制在0.45～0.70MPa之间。
5、底板施工
底板混凝土超前于衬砌及时施作,确保支护和衬砌结构的稳定性。为施工运输方便,底板超前于二衬施做,采用移动式栈桥进行混凝土施工,解决底板施工和运输之间相互干扰的矛盾,确保底板砼整体浇筑和足够的凝固时间。底板施工紧跟隧道下部开挖面进行,待喷锚支护全断面施作完成后,灌筑底板混凝土,底板混凝土采用简易拱架,浮放模板浇筑;Ⅴ级围岩地段一次灌筑混凝土底板长度3～6m,每天施作一次。在Ⅳ级围岩地段一次灌筑长度为6～10m;Ⅲ级围岩地段一次灌筑长度10m。底板施工工序见图13。
为了保证出碴和进料运输与仰拱施工平行作业,减少施工干扰,加快掌子面的掘进速度,并保证仰拱闭合后支护结构的受力效果,仰拱混凝土施工采用全幅整体灌筑, 采用移动栈桥解决洞内出碴进料与仰拱施工之间的干扰问题。移动栈桥仰拱示意图见图14。

养护

抽排水
接缝处理
设槽形挡头模及水沟模板
设置安装边墙连接钢筋
混凝土生产、运输
图13 底板施工工序流程图

测
量
开
挖
清
浮
碴
隐
检
灌
筑
砼
捣
固

图14 移动栈桥示意图
测量放样,由内轨顶标高,反算底板基坑底标高;采用CAT320C挖掘机一次性开挖到位(全断面开挖爆破一次到位,暂不出碴),人工辅助清理底部浮碴杂物;将上循环底板混凝土接头凿毛处理,按设计要求预留与边墙衬砌连接筋;自检合格后,报监理工程师隐蔽检查并签证,混凝土输送车运输灌筑,插入式振动棒捣固。
6、结构防排水
隧道均采用右侧排水沟排水,隧道初支和二衬之间铺设EVA防水板(厚1.2mm)。防水层和初期支护间拱墙环向设φ50mm软式透水管盲沟、边墙墙脚纵向设φ80mm软式透水管盲沟,并与环向盲沟连通,连通点逢泄水孔部位采用三通直接引入侧沟内。施工缝设中埋式橡胶止水带,变形缝采用背贴式橡胶止水带加中埋式钢边橡胶止水带。
防水层铺设利用简易作业平台施作。监控量测表明支护变形已基本趋于稳定且净空满足二次衬砌厚度、支护表面平整经地质雷达检测初期支护及背后密实,满足质量要求后方可铺设防水板。防水层铺设作业区不得进行爆破,防止因爆破产生的飞石而损坏防水层结构。在衬砌台车就位前,对防水层进行全面检查,铺设过程中对接缝进行充气检查。防水层施工与二次衬砌混凝土灌筑之间相距20m左右,不宜过长。
① 防水层铺设工艺
准备工作
地质雷达检测支护及背后密实情况并处理
1.切除外露铁件头
2.砂浆抹平
3.防水板质量检查