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隧道专项施工方案培训资料

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2020年4月19日
文档仅供参考

荣乌高速公路徐水至涞源段第16标段
寨头1#隧道专项施工方案

1编制依据及工程概况
1.1编织依据
(1)荣乌高速公路河北段徐水至涞源(晋冀界)段土建工程投标文件及其附件。
(2)荣成-乌海高速公路河北徐水至涞源(晋冀界)段第16标段两阶段施工图设计。
(3)国家及交通部颁发现行的有关设计、施工规范及验收标准。
(4)本隧道的机械配置及本单位的施工技术经验。
1.2工程概况
1.2.1工程地理位置及平曲线
寨头1#隧道设计为上下行分离的高速公路长隧道,隧址所在地隶属于保定市易县仓坡乡寨头村境内,隧道线位内最大标高762m,最低标高525m。隧道左线起讫桩号为ZK79+873~ZK81+210,长1337m;隧道右线起讫桩号为YK79+870~YK81+100,长1230m。
隧道左线平面位于R右1489+A517.7065+A448.9989+R左1120的曲线上,纵坡面设坡率为+2.250%的单向上坡;隧道右线平面位于R右1670+A570.6575+A461.3025+R左1120的曲线上,纵断面设坡率为+2.250%的单向上坡。
1.2.2地形、地貌
隧址区属构造侵蚀、剥蚀低山重丘地貌。隧道走向与山体总体走向大角度相交,隧道经过的山体自然坡度变化。隧道左线进口位于近北北东走向的斜坡处,坡向约100°,山体坡角约30-35°,右线位于一近北北西走向的小山凹内,山体坡角约40-45°;出口左线位于近东西走向的小山脊上,坡向约240°,山体坡角约30-35°,右线山体斜坡坡脚地处地坎边。山体植被较发育,多为灌木和杂草,有少量杂树。
1.2.3气象条件
隧址区域属温带半湿润大陆性季风气候,日照充分,热量充分,降水基本适宜,但季节分布不均匀,大陆性气候特征明显。全年四季分明,春季干燥多风沙,夏季炎热多暴雨,秋季晴朗寒暖适中,冬季寒冷干燥多风雪。
区内气温以1月份最低,7月份最高,随海拔高度而有所变化,一般海拔高程每上升100m,气温下降0.3-0.6℃。最高温为徐水,可达42.1℃,最低气温为易县山区,为零下23.1℃。每年最大降雨量为易县620mm/年,最小降雨量为徐水232mm/年。
1.2.4地质
隧址区在大地构造位置上,位于中朝准地台燕山沉降带和山西中台隆的结合部位。燕山沉降带主要为震旦纪及其以后的沉积地层分布区,构造形态以北东向断裂为主,褶皱次之。山西中台隆起则大部分为前震旦系变质岩系所占据,褶皱发育,断裂次之。从宏观特征分析隧址区位于一背斜构造东翼部,该背斜部大致处在石胡沟门一线,核部出露底层为太古界阜平群,南营组、漫山组,轴线呈北东-南西方向展布,其间有燕山期岩浆岩侵入,岩层产状较为平缓。背斜两翼基本对称,出露地层分别为震旦系、寒武系、奥陶系,岩层产状平缓,并见次一级的小型复式褶皱,其褶皱方向同样也显示北东-西南方向,并见有多期岩浆活动和基性岩脉侵入,构造特征较为复杂。线路区,在燕山构造旋回以来,断裂构造极为发育,断裂多以北东向,北北东向以及近东西向,褶皱构造次之。
地质调查表明隧址区发育有逆断层F14,与隧道左线相相交于ZK80+952,与隧道右线相交于YK80+944.该断层延伸长度约为30Km,走向近北北东,倾向西西北,倾角56°,造成错位,有脉岩贯入对隧道的完整性有一定的影响。
隧址区主要发育的节理产状为322°∠88°、255°∠75°、120°∠28°、96°∠52°、65°∠43°、281°∠63°,上述节理均较发育,节理密线密度小,水平延伸可达数米,微张~闭合。
1.2.5隧道涌水量预测
本隧道未作钻孔抽水试验,隧道涌水量采用<铁路工程地质手册>(第二版)推荐的降水渗入公式:Q=2.74×α×W×A
Q—涌水量,m3/d
α—降水渗入系数:根据本区情况,取α=0.30
W—年降水量,取620mm
A—隧道经过含水体的地下集水面积(Km2)
涌水量计算成果见表1—1所列,水量计算结果为该段总会水面积下的平均汇水量。由列表可知,靠近洞口段及洞身段雨季涌水量相对较大,特别靠洞身段。按照隧道涌水量分类标准,当涌水量＜100 m3/d时,属渗滴涌水,当涌水量＞100 m3/d时,属小涌水,本隧道涌水对隧道洞身有一定影响。

表1—1 寨头1号隧道涌水量计算成果表
桩 号
左 线
右 线
ZK79+920~
ZK80+127~
YK80+132~
YK80+896~
长度(m)
146
425
356/669
194/367
汇水面积(m2)
3210
9345
7828
4265
Q(m3/d)
4.5
13.1
10.9
6.0

1.2.6地震
本标段内地震基本烈度为Ⅵ度,设计基本地震加速度值为0.05g,提高一级设防,本标段的抗震设防烈度为Ⅶ度。
1.2.7不良地质情况
根据地表地质调查、钻探及物探资料可知,隧址区发育的不良地质主要有WY4及BT3。
WY4位于隧道左线ZK79+895处,呈不规则形,长约30m,高约20m,受裂隙切割较严重,虽当前稳定性较差,但有崩塌危险,其位于隧道进口附近,对隧道施工及行车安全将造成极大威胁,建议清除后加固处理。
BT3位于隧道右线的洞门右侧20m处,崩塌堆积体平面呈扇形,纵长约80m,顶部宽约40m,底部宽约60~80m,顶面高程560m,底面高程约520m,高40m,主崩方向130°,崩塌体由块径1~25m3的花岗石块体组成,总崩塌体积约 m3.该崩塌体稳定性较差,影响隧道施工及行车安全,建议清除后进行防护加固处理。
1.3主要技术标准
公路等级:高速公路; 设计行车速度:100km/h。
汽车荷载等级:公路-I级
隧道建筑限界及内轮廓:
限界净宽:10.75m; 限界净高: 5.0m;
内轮廓净高:7.105 m; 内轮廓净宽:13.34 m。
1.4主要工程数量

主要工程数量表
项 目
单位
数量
备 注
左线
右线

洞口工程
挖方
m3
4499.0
1054.4

浆砌块(片)石
m3
274.1
29.5
C20喷射砼
m3
58.9
10.6
植草防护
m2
171.2
733.4
明洞工程
C25防水砼
m3
279.1
157.6

C25砼
m3
63.7
63.7
钢筋
T
17.265
17.158
洞顶回填
m3
890.3
255.9
洞身工程
Ⅴ开挖
m3
30246.6
21329.4

Ⅳ开挖
m3
47481.5
53630.1
Ⅲ开挖
m3
17074.6
9851.2
Ⅱ开挖
m3
30842.4
29990.4
喷射砼
m3
5746.4
5306.3
C25砼
m3
2709.3
2166.1
C25防水砼
m3
12902.7
11803.8
C15砼
m3
1350.2
969.8
钢筋
T
378.51
377.79
中空锚杆
m
61.2
55.07
砂浆锚杆
T
11.432
8.45
工字钢及配件
T
334.2
236.09
洞身辅
助措施
Φ108无缝钢管
m
2663.5
3107.4

Φ127无缝钢管
m
147.9
147.9
注水泥浆
m3
458.8
333.9
超前小导管
m
15310.6
8809.2
砂浆锚杆
T
7.84
88.52
防排水工程
防水板、无纺土工布
m2
64863.6
59779.8

2施工布署
2.1组织机构及队伍布置
成立”中铁十三局集团有限公司荣乌高速公路河北徐水至涞源(晋冀界)段
TJSG—16标项目经理部”,在现场全权代表公司行使管理职能及履行合同的权力和义务,确保本工程按期、优质、高效、安全地完成。
项目经理部设五部二室,即工程管理部、安全质量部、物资机电部、计划合同部、财务会计部、试验室、综合办公室等职能部门。在隧道作业点设进、出口两个工区负责施工,现场配备工程、机械、试验、测量、质检及安全人员对本隧道实行管理。
2.2施工总目标
制定本隧道施工总目标如下:
1、质量目标:分项工程合格率100%,竣工验收达到优良等级,”保部优,争国优”,争创鲁班奖。
2、安全目标:”三防一确保”即防交通事故,防触电事故,确保全体工作人员施工过程中无一人受伤害。
3、工期目标:12个月,
4、环保目标:达到环保标准。
5、文明施工目标:争创省级文明工地
2.3指导思想
本隧道的施工总指导思想为:加强领导、强化管理、科技引路、技术先行、严格监控、确保工期、优质安全、文明规范、争创一流。
2.4总平面布置
2.4.1施工便道
隧道进口施工便道由墨斗店村既有S241省道引入,沿傍山便道进入隧道进口对隧道施工。便道维护及加宽段落3.5Km,埋设涵管1处。
隧道出口施工便道由寨头村既有S241省道引入,沿傍山便道进入隧道进口对隧道施工。便道维护及加宽段落1.5Km,埋设涵管1处。
便道具体布置见平面布置图。
2.4.2试验室
在项目经理部设中心试验室,中心试验室占地约250㎡。
2.4.3生产生活用水
生活用水取用山泉水(经检验适合饮用);
在寨头1号隧道进口段设置一个250吨水池供隧道施工及进口端拌和站用水。
在寨头1号隧道出口段打一眼机井供隧道施工及出口端拌和站用水。
2.4.4施工用电及生活用电
施工用电接电站10KV专线供电,T接点为白水带线20号杆,隧道进出口分别设1台800KVA及1台630KVA变压器,供隧道施工及拌和站使用。
2.4.5生活用房及加工厂
进中端在ZK79+870左侧靠山边修建生活住房,占地面积8 00 m2,出口端在K81+500处右侧靠山边修建生活住房,上地面积600 m2。
2.4.6施工通讯、网络
项目部主要管理人员使用手机联系,随时开通,项目部办公室安设座机及传真机,主要管理部门均开通宽带网络。
2.4.7砼拌和站
在寨头1号隧道进口左侧设一座1台750搅拌机,搅拌站地面采用15cm厚石碴垫层、15cm厚C20砼面层硬化处理。
在S241省道右侧设置一座大型搅拌站,站内设90型和75型搅拌系统各一座,产量为150m3/小时。搅拌站地面采用15cm厚石碴垫层、15cm厚C20砼面层硬化处理。
2.4.8钢筋加工场
在隧道进口端两隧道左线左侧150m处设立钢筋加工场,占地面积1200m2,地面用15cm厚C15砼硬化。
在隧道出口端隧道左线左侧50m处设立钢筋加工场,占地面积1000m2,地面用15cm厚C15砼硬化。
2.4.9炸药库
火工产品使用按当地民爆部门规定执行,炸药库设在远离人群居住的寨头1号隧道出口右侧山谷中,库容量10T,炸药库面积60m2。
2.4.10油库
在K79+860线路左侧山旁设置1座油库,容量10T柴油罐,面积80 m2。
2.4.11消防和避雷
在施工区、生活区、库房及其它各类临时设施内,视其防火性质和要求,分别配置灭火器、砂池(砂袋)、水箱等消防设施。
对易于受雷击的用电设备及建筑物安装良好的避雷、接地系统,设置独立的避雷针系统。
2.4.12弃土场
本段弃方约24万立方,根据设计将弃碴运输至弃碴场。
3工期及进度计划
根据实际情况,本隧道工期排列指标为:
Ⅴ级围岩掘进指标:60 m/月;
Ⅳ级围岩掘进指标:120 m/月;
Ⅲ、Ⅱ级围岩掘进指标: 180m/月。
3.1施工总工期
从工期计划表,隧道工期主要受衬砌时间的影响,衬砌完右线工期理论时间为###天,考虑不正常因素影响衬砌施工时间为##天,衬砌完工后路面还施工##天,装饰再延后##天,隧道完工需##天时间。
总工期为:##天。
3.2施工进度横道图及网络图
详见附图
4劳动力、机械及设备计划
4.1劳动力计划
调遣有丰富施工经验的施工作业队伍和技术人员,高峰时进出口工区各投入劳动力200人。
隧道施工各作业班组配置人员如下(左右洞):
⑵ 挖班:70人。
⑵支护班:50人。每个洞口配置人员
⑶出碴班:30人。
⑷衬砌班:20人。
⑸砼拌合及运输班:10人。
⑹综合班:20人(风、水、电管理维护,零星工程)。
4.2主要机械设备计划

主要施工机械及设备表
机械名称
规格型号
单位
数量
备注
一、隧道进口拌合站及电力设施
拌合机

台
2

装载机
ZLC50
台
2

混凝土运输车

辆

变压机
800Kw
台
1

变压机
630Kw
台
1

内燃发电机
350Kw
台
1

二、寨头1号隧道
衬砌台车

台
4

砼输送泵车

台
2

空压机
20m3
台
12

挖掘机

台
4

装载机

台
6

自卸汽车

辆
10

湿喷机

台
9

注浆机

台
4

管棚钻机

台
4

凿岩机

台
24

通风机

台
4

冷弯机

台
2

钢筋加工设备

套
2

内燃发电机

台
4
350KW、250Kw各1台,50Kw 2台

4.3材料季度供应计划
本隧道的主要材料计划和分季度供应计划如下:
主要材料计划数量表
材料
名称
单
位
数量
年
年
1季度
2季度
3季度
4季度
1季度
2季度
3季度
水泥
t

钢筋
t

型钢
t

钢管
t

中空锚杆
t

河砂
m3

碎石
m3

炸药
kg

5关键工序的确定
根据本隧道的设计资料及施工方法,确定本隧道关键工序为:大管棚、超前小导管注浆、初期支护、防水层、二次衬砌、预埋管件、监控量测确定为本隧道实施中的关键工序。
6施工方案、施工工序及施工方法
6.1施工方案
在满足工期要求的前提下,同时考虑施工条件、资源配置及施工顺坡排水的实际情况,本隧道由起点和终点向中部、四个面同时进行开挖、初支、二衬及沟槽路面底基层混凝土施工。隧道开挖采用控制爆破为主,无轨运输;采用泵送砼、模板台车进行二衬浇筑作业。为避免各工序的交叉作业,隧道开挖初支完成后再进行隧道仰拱及隧底填充、拱墙防排水、拱墙二衬、沟槽砼流水施工。。
洞口边仰坡土石方采用人工开挖,堆于坡脚压实作反压荷载。
隧道围岩为Ⅴ～Ⅱ级。Ⅴ级围岩洞口段及软弱围岩地段采用台阶分部开挖(环形开挖留核心土)的施工方法,挖掘机开挖,部分爆破,人工修边,台阶长度12~15m;洞身Ⅴ级围岩段采用短台阶开挖的方法施工,台阶长度8～10m,洞身Ⅳ级围岩段采用一般台阶开挖的方法施工,台阶长度可根据施工现场实际情况适当加长,一般控制在1~1.5倍的洞径;Ⅲ～Ⅱ级围岩采根据工程地质情况,可采用全断面法开挖施工。仰拱及填充砼及时施工,二衬紧跟。
出碴采用无轨运输方式,装载机装碴,自卸汽车出碴。
通风系统采用2台2× 55KW轴流通风机接Φ1200管道压入式通风,正洞衬砌采用12m液压衬砌台车施工,砼由拌和站供应,泵送入模。
施工中加强监控量测,以监控量测反馈信息指导施工。
6.2施工工序

6.3施工方法
6.3.1洞口施工
洞口施工是隧道施工保证安全的关键。为了保证洞口仰坡的稳定,防止施工过程中的滑坡及坍塌现象,根据本隧道进出口地形特点,进洞出洞前洞口的施工按如下顺序方法措施进行施工:
⑴施工前的准备工作
①开始施工前进行测量放样工作。放出洞门轮廓线并洒白灰线,刷坡线及确定截水沟位置;
②监测准备工作。在洞口仰坡刷坡线外5m范围内沿隧道横断面按设计埋设好监测点,引入高程控制点到稳定且不易被破坏的稳固点(为保证绝对安全,引入点为2个),配置好一台水平仪及一把板尺及测量人员2人。
③施工前的材料准备。备够边仰坡防护、洞顶截水沟施工的材料及下雨用来遮盖仰坡的彩条布等。
⑵洞顶截水沟的施工
上述工作完成后,在仰坡刷坡线5m外施工洞顶截水沟,截水沟按从下到上的顺序施工,挖一节施工一节,禁止全部挖完后再施工,以防止因下雨积水渗入仰坡土体内造成坍滑。截水沟施工完后,靠上侧边沿外1m范围内喷5cm厚砼封闭,避免山水渗入沟砌体下部后进入土体,达到尽量把山水引入截水沟排走的目的。
⑶ 土拱、长管棚套拱的施工
本隧道左右线进出口设置28m和40m长两种管棚,其中左线进口管棚长28m,其余洞口管棚长度均为40m。
管棚施工前,施工土拱,架立四榀I20b工字钢拱架、焊接导向管、浇筑套拱砼。施工时注意:套拱内轮廓线比设计洞身开挖轮廓线基础上放大10cm(设计预留了12cm沉降量,考虑施工误差及多留沉降量5cm,比设计多放大10cm)。
⑷ 大管棚施工
套拱达到一定强度后,进行大管棚施工,大管棚施工严格按设计施作。
⑸ 明洞及洞门施工
① 明洞基础开挖:施工前放线测量,采用挖掘机配合人工开挖、局部石方松动爆破,挖到标高后进行基底承载力试验,承载力满足设计后进行下道工序的施工,如不能满足设计制定加固方案,加固后再进行下道工序的施工。
② 基础及拱墙混凝土:内模利用洞身的模板台车、外模组合钢模板拼装、桁架固定,2台10m3的混凝土输送车,配合输送泵入模。附着式振动器配合插入式捣固棒捣固,仰拱和边墙基础一次进行浇注,待该部混凝土强度达到5MPa后,拆模凿毛施工缝,进行拱墙整体浇注。
③ 防水层及回填:混凝土强度达到设计强度后,按设计要求施工防水层,按程序检查完对称分层回填。
⑸边仰坡的刷坡及防护
从安全角度考虑,在明洞未施工前,只进行隧道位置至刷坡顶之间的仰坡刷坡和防护,刷坡土体堆于坡脚起反压作用,未进行防护的部分清理平顺后全部喷10cm厚砼封闭(包括堆于坡脚的土体)。刷坡采用人工施工,分段落分块进行,刷坡完一块即进行锚杆、钢筋网和喷砼封闭,禁止大面积开挖未封闭造成外露受雨水侵蚀软化。
⑹以上工作完成后,即可进行进洞的开挖施工,施工除按设计施作外。同时按早进洞、洞口强支护的原则,洞口型钢钢架按两榀上下重叠加强支护,第二榀及第三榀拱架按30cm间距立设,以后按设计施工。型钢拱架间连接筋按1m间距布置。
⑺未防护坡面的施工
待明洞施工完后,进行原未防护边仰坡的施工。
6.3.2明洞钢筋混凝土施工
明洞土石方开挖完成后,施工明洞段仰拱砼,砼达到设计强度的70％以上后,衬砌台车就位并施工明洞洞身段,绑扎边墙及拱部钢筋,外模及挡头模安装,砼输送泵一次连续浇注成形。外模及挡头模的拉杆利用衬砌钢筋。
6.3.3洞身开挖
本隧道围岩为Ⅴ~Ⅱ级,其中Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ级围岩占绝大部分,洞身开挖总体上采用光面爆破,保护周边岩体的稳定性,同时减少超挖量,提高围岩自身的承载能力。
⑴ 爆设计说明
隧道爆破作业采用微振动光面控制爆破,钻眼采用简易开挖台架。
Ⅴ级类围岩采用台阶分部开挖法(环形开挖留核心土法)施工,保证初期支护及时落底封闭,以确保初期支护的承载能力。二次衬砌按设计的时机及时施作,在初期支护落底后及时施作二次衬砌仰拱和进行仰拱回填,使二次衬砌紧跟掌子面。Ⅴ级开挖主要采用挖掘机开挖,遇有孤石等采用小炮松动后机械开挖。计划每天每个工作面开挖2个循环,每循环进尺0.5～1m,考虑一定的不正常因素影响,S5a、S5b复合式衬砌段计划每月开挖60m。
Ⅳ级围岩采用正台阶法施工,台阶长度12m,施工过程中注意上半断面基础及锁脚锚杆的施工质量。在初期支护落底后及时施作二次衬砌仰拱和进行仰拱回填,使二次衬砌紧跟掌子面。Ⅳ级围岩主要采用小炮开挖,台阶上部钻眼深度1.5～2.0m,每次进尺1～1.5米,台阶下部钻眼1.5m,每次进尺1.0米。开挖过程中,初期支护紧跟工作面,尽快完成支护体系。计划每天每个工作面开挖2个循环,每循环进尺1～1.5m,考虑一定的不正常因素影响,S4a、S4b复合式衬砌段计划每月开挖120m。
Ⅲ级、Ⅱ级围岩采用全断面法施工。钻眼深度3.2m,光面爆破,每次进尺3米。计划每两天每个工作断面开挖3个循环,每循环进尺3m,考虑一定的不正常因素影响,S3、S2复合式衬砌段计划每月开挖180m。开挖过程中,初期支护紧跟工作面,尽快完成支护体系。
爆破设计采用三级斜眼复合楔形掏槽。隧道边墙及拱部均按”光面爆破”设计,爆破后不得有欠挖,同时为减少成本,尽量控制超挖,不同围岩级别允许超挖值见下表

围岩条件类别
开挖部位
II、III、IV围岩
V、VI级围岩
拱部
平均15
最大25
平均10
最大15
边墙、仰拱、隧底
平均10
平均10
⑵爆破器材选择
采用导爆管轴向起爆、非电毫秒雷管及导爆索并联孔内微差起爆体系。炸药采用乳化炸药。
⑶爆破效果监测及爆破设计调整
每循环爆破后,对残眼长度、爆碴集中度和块度、周边孔痕迹率、岩面平整度、循环间衔接台阶高度、围岩稳定性以及断面轮廓、超欠挖情况等爆破效果参数进行量测与描述,并根据爆破效果适当调整循环进尺、周边孔、内圈孔间距及抵抗线、掘进孔密集度及炸药用量、掏槽孔布置及掏槽孔深度等爆破设计参数。
⑸ 破设计
根据围岩情况,Ⅴ级围岩基本采用零星爆破,采用挖掘机开挖及人工修整,只作Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ级围岩开挖爆破设计,爆破设计见<寨头1号隧道爆破设计图>。
⑸爆破后找顶
选派有施工经验、工作责任心强、体格强壮的人员担任找顶工作,每座隧道每班配不少于2名的找顶工找顶。消除下道工序的施工隐患。
6.3.4隧道通风、供水、供电及供风
每个施工洞口安装1台2×55kW通风机供风,通风管使用φ1200负压柔性风管,悬挂于隧道拱腰部位,压入式通风。
供水采用Φ150钢管从洞顶高压水池接至洞口后用Φ80钢管接入洞内供应高压水。
供电采用380V电压接入洞内作动力电,照明在成洞地段为220V,工作面照明为36V安全电压。
供风采用Φ150钢管接入洞内供高压风,洞外设6台20m3空压机供应两个隧道开挖用高压风。
风、水、电管线路布置如下图。

爆破设计图

6.3.5超前预支护及初期支护
⑴概述
超前预支护及初期支护包括:超前管棚、超前小导管、超前锚杆、D25注浆锚杆、
Φ22药卷锚杆、φ8钢筋网、C20喷射砼、钢拱架。
支护参数详见下表:
支 护 参 数 表
衬砌类型
围岩 级别
初期支护
辅助施工
锚杆
钢筋网
喷射混凝土
钢拱架
SⅤa
Ⅴ 浅埋、偏压
D25注浆锚杆L=3m (纵)60×100(环)
φ8钢筋网 20×20 双层
C20喷射砼 厚26cm (含仰拱)
20b工字钢 间距60cm (含仰拱)
超前 小导管和管棚
SⅤb
Ⅴ
D25注浆锚杆L=3m (纵)60×100(环)
φ8钢筋网 20×20 双层
C20喷射砼 厚24cm
18工字钢 间距60cm
超前 小导管和管棚
SⅤc
Ⅴ
D25注浆锚杆L=3m (纵)75×100(环)
φ8钢筋网 20×20 双层
C20喷射砼 厚24cm
18工字钢 间距75cm
超前 小导管
SⅣc
Ⅳ
D25注浆锚杆L=3m (纵)120×120(环)
Φ8钢筋网 25×25
单层
C20喷射砼 厚20cm
14×14 格栅钢架 间距120cm
超前 锚杆
SⅢb
Ⅲ
Φ22药卷锚杆L=2.5m (纵)120×120(环)
Φ8钢筋网 25×25
C20喷射砼 厚12cm

SⅡ
Ⅱ
Φ22药卷锚杆L=2.5m (纵)120×120(环)
(局部)
Φ8钢筋网 25×25
(局部)
C20喷射砼 厚10cm

⑵超前管棚注浆加固地层
①长管棚超前支护刚度大,可承受土体的垂直和侧向压力,长管棚超前预支护具有棚架、锚固、固结地层的三种功能,它将部分荷载有效地吸收和传递到已封闭的支护结构上。在软弱松散不良地质地带,经过长管棚注浆补充固结土体,增强隧道上方土体的稳定性,保证隧道进洞安全,满足围岩开挖稳定的要求。
②洞口及洞内长管棚设计参数
隧道进口端左线采用28m的长管棚,右线采用40m的长管棚,出口端均采用40m的长管棚,长管棚采用φ108×6mm热轧无缝钢管,由3m、6m两种长度管节由丝扣连接组成,丝扣搭接长度15cm,同一截面内接头数不超过管数的50%。长管棚环向间距50cm,在开衬砌廓线外30cm处,拱部121°15′40″范围布置。外插角1~2°,在钢花管上钻孔注浆,孔径15mm,孔间距11cm,呈梅花形布置,尾部留不钻孔的止浆段250cm。管棚与隧道中线方向一致。施工采用地质钻水平钻孔,风钻配合顶入,注浆泵注水泥液浆。隧道必须在管棚施工以后才能进洞开挖。

长管棚施工示意图

隧道超前管棚施工示意图
③ 长管棚施工工艺
长管棚施工及注浆施工工艺流程图见下页。
④ 长管棚施工方法
根据管棚常规施工的过程,能够分为以下几个步骤:
制作导向架(套拱) 钻孔 顶管 封口 注浆。
A 导向架(套拱)
导向架的作用是保证钻孔方向的正确,使其孔向不发生偏斜,要求自身要有足够的强度和刚度,可用型钢或混凝土制作而成。隧道设计采用钢筋混凝土套拱作为导向架,纵向长度2m,套拱置于明洞之上。
施工时首先在洞外明暗洞的交界处架立四榀I20b工字钢,间距60cm,用钢筋焊接成一个整体。在钢支撑上安装Φ127mm,长2m的导向钢管,与管棚位置方向一致,然后浇注60cm厚的C25混凝土包裹钢支撑和导向管。套拱完成后,喷射C20混凝土10cm厚封闭周围仰坡面,作为注浆时的止浆墙。

长管棚施工及注浆施工工艺流程图

套拱施工工艺流程详见下图:

测量放样
开挖套拱环形槽
套拱基础开挖
按设计安装固定套拱内钢架
将孔口管定位固定在钢架上
立套拱混凝土施工支撑钢架
安装套拱模板
浇注套拱混凝土
养生、拆模
加工套拱模板
施工钢架加工
孔口管加工
套拱内钢架加工
混凝土生产、运输

套拱施工工艺流程图
B 钻孔
钻孔时间应在套拱混凝土强度达到75%之后,方可进行。钻机型号根据钻孔深度来选择。本隧道选用CTQ-500型电动油压钻机钻孔及推进钢管,钻机就位时,搭设平台所用的各种杆件应连接牢固,保证钻机稳定。钻机顺序由高孔位向低孔位进行,并间隔错开。若由高到低连续钻孔,则因孔距过小,会造成前一个成型孔在未顶管时已出现塌孔现象。在钻到一定深度时,要用测斜仪检查孔的倾角是否正确,以便及时进行纠正,深度达到要求后,应边退钻边清孔。
钻孔也可为超前地质预报提供一定的依据,因此每一个孔在开钻时,都必须有详细记录,包括开钻时间、结束时间及遇到的问题等。
C 顶管
管棚钢管一般采用的是无缝钢管,第一节钢管应做成尖锥状,起导向和减小摩擦阻力的作用。在钻孔成型后,顶管工作进行得越早越好,否则因拖延时间太长,则导致孔壁变形或孔内塌方,给顶管造成困难。顶管由钻机顶进,钢管节段间用丝扣连接,顶进时,节长3m和6m管节交替使用以错开接头位置,这样能够保证后期开挖时管棚有足够整体强度。管棚顶到位后,钢管与导向管间隙用速凝水泥或其它堵塞严密,以防浆液冒出。
D 注浆及封口
注浆前应进行现场注浆试验,根据实际情况调整注浆参数,取得管棚最佳注浆参数。浆液采用注浆机灌注。管棚封堵塞设有进浆孔和排气孔,当排气孔流出浆液后,关闭排气孔,续灌浆液,达到设计注浆量或注浆压力时,方可停止注浆。施工过程中,为了防止注浆过程中发生串浆,每钻完一个孔,随即就安设该孔的钢管并注浆,然后再进行下一孔的施工。注浆结束后用M30水泥砂浆充实无缝钢管,以增强管棚刚度。注浆结束标准:注浆压力逐步升高,达到设计终压(2.0Mpa)并继续注浆10min以上;进浆量,一般为20～30L/min。
⑶超前小导管注浆加固地层
小导管注浆作业包括打孔布管、封面、注浆三道工序。
①打孔布管:采用凿岩风钻或台车打眼打孔,孔眼长度大于小导管长度。小导管顶部成尖锥状,尾部焊箍,管壁按梅花形布置小孔,尾部置于钢架腹部,增加共同支护能力。
②封面:注浆前,喷厚混凝土封闭工作面,以防漏浆。
③注浆:采用水泥浆液注浆,在孔口设置止浆塞,浆液配合比由现场试验确定,注浆时先注无水孔,后注有水孔,从拱顶向下注,如遇窜浆或跑浆,则间隔一孔或几孔注浆。
⑷超前锚杆施工
小导管注浆作业包括打孔、填塞药卷、装锚杆三道工序。
①打孔:采用凿岩风钻或台车打眼打孔,孔眼长度大于锚杆长度。尾部置于钢架腹部,增加共同支护能力。
②填塞药卷:打好孔后,用高压风清孔,然后用人工装填药卷,药卷长度约为钻孔深度的2/3。
超前小导管施工工艺流程图
地质调查
注浆设计
现场试验
效果检查
制定施工方案进入施工
管内注浆
管内注浆
施工准备
喷混凝土封闭掌子面
钻孔打小导管
注浆
开挖
管内注浆
设备准备
管材加工
材料准备
机具准备

说明:小导管施工前,先用风钻进行引孔和扫孔、经验收合格后利用风钻液压系统直接顶管入孔,压浆机压浆施工。

③ 装锚杆:锚杆采用凿岩机械顶入,最后将锚杆尾部焊接于钢拱架上,连成整体。
⑸D25注浆锚杆施工
①隧道开挖后即按设计要求初喷砼后,即进行锚杆钻孔作业。
②D25注浆锚杆采用风钻打眼。打眼时须严格按设计要求控制孔眼位置,间距及外插角。
③锚杆孔成孔后即可安装已加工制作好的锚杆。
④严格控制好注浆压力和注浆量,对施工监测资料和施工现场的实际情况修正参数。
⑹锚杆钢筋网
严格按设计要求和围岩类别设置长度和密度足够的锚杆,并在开挖后尽快安设。锚杆钻孔、安设方向与岩面垂直。注浆锚杆安设就位后,用注浆机注入水泥浆。药卷锚杆采用凿岩机械将锚杆和放药卷入孔中。钢筋网的铺设要与开挖面紧贴,挂网前应先初喷一层砼,钢筋网与锚杆电焊牢固,钢筋网挂好后,再复喷砼至设计厚度。
⑺型钢钢架施工
钢架在洞口1∶1样台上制作焊接成型后运入洞内进行安装。钢架每榀由各单元组成。钢架安装前先对岩面初喷混凝土后,测设隧道中线,确定标高,然后再测其横向位置,用红油漆作出明显标志,钢架安装方向垂直于隧道中线。
钢架安装时,各单元之间采用螺栓经过连接板进行连接,同时为确定钢架与钢架之间的整体稳定性,每榀钢架之间沿环向设置钢筋进行连接。
⑻湿喷砼施工方法
①原材料要求
水泥:采用普通硅酸盐水泥。
细骨料:采用硬质洁净的中砂或粗砂,砂率根据现场试验确定。
粗骨料:采用坚硬耐久的碎石,粒径不大于15mm,级配良好。
水:采用不含有影响水泥正常凝结、硬化及影响砼耐久性的有害杂质的工程用水。
速凝剂:DS液体型速凝剂,掺量由试验确定。
②湿喷砼施工方法
a喷射机械安装好后,先注水、通风、清除管道内杂物,同时用高压风吹扫岩面,清除岩面尘埃。
b上料保证连续性,校正配料的输出比。
c操作顺序:喷射时先开液态速凝剂泵,再开风,后送料,以凝结效果好,回弹量小,表面湿润光泽为准。
d喷射机的工作风压严格控制在0.1～0.15MPa范围内,根据喷出料束情况适当调节气压。
e严格控制喷嘴与岩面的距离和角度。喷嘴与岩面垂直,有钢筋时角度适当放偏,喷嘴与岩面距离控制在0.6～1.2m范围以内。
f喷射时自下而上,即先墙脚后墙顶,先拱脚后拱顶,避免死角,料束呈旋转轨迹运动,一圈压半圈,纵向按蛇形,每次蛇形喷射长度为3～4m。
隧道二次模筑混凝土衬砌施工工艺流程图
衬砌台车轨道铺设
脱 模
用液压千斤顶将拱模脱开
用千斤顶将边模脱开
松开各丝杆千斤顶
紧 固 轨 卡
紧固下部中间支孔千斤顶
松开轨卡台车就位
行走定位
水平定位立模