隧道右线明洞施工方案.doc

杭州至兰州国家重点干线重庆巫奉高速公路
A20协议段

双潭隧道右线明洞工程施工方案

受控状态： 受 控

编 制： 王建义

复 核： 叶 茂

审 批:

中铁四局集团巫奉高速公路A20标项目经理部
八月
一、工程概况
本协议段双潭隧道设计为双线分离式隧道，其中左隧道全长625m，右隧道全长567m，左、右隧道起讫里程分别为：左线K50+055～K50+680，右线K50+113～K50+680。隧道右线4m明洞，起讫里程K50+113～K50+117，明洞开挖、防护由上到下逐步进行，边开挖边防护，开挖边坡坡率为1:0.75，采用喷锚防护形式，20MnSiΦ22砂浆锚杆间距1.2×1.2m，长度L=3.5m，梅花型布置，C20喷射混凝土厚度10cm，挂φ6钢筋网（20×20cm）。明洞衬砌采用C25钢筋混凝土，衬砌厚度60cm。
2、技术标准及特点
①公路等级:高速公路。
②隧道计算行车速度:80km/h。
③隧道主洞建筑限界：净宽10.25m(2×3.75 m行车道+0.5 m左侧向宽度+0.75 m右侧向宽度+2×0.75m检修道（含0.25m余宽）)，净高5m。行人横洞建筑限界净宽2.0m，净高2.5m。
隧道路面横坡：单向坡2%（直线段）
二、施工场地布置
1、临时便道
本工程业主提供一条便道与隧道洞口底标高相差比较大，约有12米左右，并且该便道左侧山坡度很陡，上部岩层比较破碎，为便于施工，经理部重新更改便道，将原便道减少标高，同时对坡面破碎岩体进行解决。便道宽5ｍ，每200ｍ修建一个车辆交会平台。便道下铺30cm片石，上铺10cm碎石。
2、施工场地布置
考虑隧道洞口附近场地狭小，在结构物处向征地红线外临时征用部分地，在隧道进口处设25ｍ3/ｈ搅拌站一座，水泥库一座，空压机房一座。在搅拌站内设砂石料场，尺寸为10×30ｍ，地面用C15砼15cm厚进行硬化，砂、石料间采用C20混凝土墙25cm厚进行分隔。同时修建好通往弃土场的运送便道。具体详见“双潭隧道施工场地平面布置图”。
1、洞口及明洞施工
明洞施工的重要工序如下：洞顶截水沟 洞口段开挖 边坡、仰坡临时防护 非核心土部分开挖成洞面 暗洞的超前支护 明洞段衬砌 明洞段临时回填。
洞口段施工前，根据设计规定，测设边坡、仰坡边线。先施作仰坡顶及边坡顶的截、排水沟。边仰坡开挖自上而下作业，左线进口边坡坡率为1:0.75，右线边坡坡率为1:0.75。开挖完后，及时施作洞口路基段排水沟工程，使仰坡顶、边坡顶排水、截水设施与洞外路基排水系统相通。
双潭隧道进口左线地质条件较差，洞口采用明洞暗做，回填反压直接进洞的方案；隧道右线进口地形较好,设计为4m明洞。
洞口施工采用长管棚+护拱支护后（详见长管棚支护施工图）开挖，洞口开挖由上至下，边开挖边防护，以机械开挖为主，必要时辅以人工手持风镐开挖，当使用风镐开挖困难时，采用光面预裂小爆破开挖。
明洞衬砌为C25钢筋砼整体式结构（详见图\明洞衬砌图）。明洞衬砌砼达成设计强度后，施工防水层，分层对称回填明洞上部土方，附属施工。

长管棚护拱支护施工图

明洞衬砌图

隧道进出口处各设有一段明洞,采用明挖法施工.开挖时要根据现场工程地质和水文地质条件,本着"早进,晚出"的原则进行开挖.开挖后及时进行明洞钢筋砼施工,以保证进洞施工安全.
明洞土方采用机械开挖,石方采用7655风枪钻孔,控制爆破.施工过程中对洞门仰坡及边坡尽量避免扰动,并加强对该处坡面的观测,如在开挖过程中有滑坡迹象应及时采用加固措施,并采用保存核心土的办法,先将明洞和洞门衬砌好,再挖除核心土.

e大管棚超前支护
铁锁关隧道为Ⅱ类围岩,设计采用了Ф108大管棚超前支护.根据我单位同类工程的施工经验,拟采用水平钻机施作较为经济,不仅速度快,并且作业安全.注浆部分参照小导管注浆工艺.
(1)钻孔: 钻孔工艺流程见下图.
施工要点如下:
①在开挖外轮廓线以外施作C25砼拱作为长管棚导向墙,使用水平液压钻机施钻.通过几次接杆完毕长管棚钻孔.钻孔时随着孔深的增长,需要对回转扭矩,冲击力及推力进行控制和协调,特别是推力要严格控制,不能过大.
②为了保证钻杆接头有足够的强度,刚度和韧性,钻杆联接套应与钻杆同材质,两端加工成内螺扣(钻杆首尾端外螺扣),联接套的最小壁厚≥10mm.连接套及连接方式见右图.
为防止钻杆在推力和振动力的双重作用下,上下颤动,导致钻孔不直,钻孔时,应把扶直器套在钻杆上,随钻杆钻进向前平移.
③钻孔前由测量工准确画出钻孔位置.
④施钻时,钻机大臂必须顶紧在掌子面上,以防止过大颤动,提高施钻精度.
⑤钻机开孔时钻速宜低,钻深20cm后转入正常钻速.
⑥第一节钻杆钻入岩层尾部剩余20-30cm时钻进停止,用两把管钳人工卡紧钻杆(注意不得卡丝扣),钻机低速反转,脱开钻杆.钻
波形螺纹
波形螺纹
钻杆联接套
机沿导轨退回原位,人工装入第二根钻杆,并在钻杆前端安装好联接套,钻机低速送至第一根钻杆尾部,方向对准后联接成一体.
每次接长钻杆,均可按上述方法进行.
⑦换钻杆时,要注意检查钻杆是否弯曲,有无损伤,中心水孔是否畅通等,不符合规定的应更换以保证正常作业.
⑧引导孔直径应比棚管外径大15-20mm,孔深要大于管长0.5m以上.
⑨钻孔达成规定深度后,按同样方法拆卸钻杆,钻机退回原位.
(2)顶管:
①施工工艺流程见下图.
②顶管工艺
采用大孔引导和管棚钻进相结合的工艺,即先钻大于棚管直径的引导孔,然后运用改装后钻机的冲击和推力,将安有工作管头的棚管沿引导孔钻进,接长棚管,直至孔底.
顶管施工工艺流程
③钢管顶进的作业要点
a. 管件制作:管棚采用Φ108无缝钢管,管棚接长时先将第一根钢管顶入钻好的孔内,再逐根联接.事先加工好的管节联接套,要预先焊接在每节钢管两端,便于联接.第一根钢管前端要焊上合金钢片空心钻头,以防管头顶弯或劈裂.
b.接长管件应满足管棚受力规定,相邻管的接头应前后错开,避免接头在同一断面受力.
c.使用水平液压钻机施作大管棚施工时,用于钻引导孔的冲击钻头Φ127mm, 在顶管大臂的凿岩机上安装与管棚直径相应的钢管顶进联接套.
d.顶管作业:先将钢管安放在大臂上后,凿岩机要对已钻好的引导孔,低速推动钢管,其冲击压力控制在18-22Mpa,推动压力控制在4.0-6.0Mpa.
e.接管:当第一根钢管推动孔内,孔外剩余30-40cm时,开动凿岩机反转,使顶进联接套与钢管脱离,凿岩机退回原位,人工装上第二节钢管,大臂重新对正,凿岩机缓慢低速前进对准第一节钢管端部(严格控制角度),人工持链钳进行钢管联接,使两节钢管在联接套处联成一体.凿岩机再以冲击压力和推动压力低速顶进钢管.
根据管棚设计长度,按同样方法继续接长钢管.
f.管棚补强:为了加强管棚的刚度和强度,按设计将管棚钢管所有打好后,应先用钻头掏尽钢管内残碴,进行管棚补强.补强方法:在钢管内注入水泥浆(水灰比为1:1),注浆初压力为0.5-2.0Mpa,终压力为2.0Mpa.浅埋地段及围岩破碎且富水地段,建议在钢管内应先放置Ф20钢筋笼,再向管内充填水泥砂浆用以加强管棚的刚度.

e大管棚超前支护
铁锁关隧道为Ⅱ类围岩，设计采用了Ф108大管棚超前支护。根据我单位同类工程的施工经验，拟采用水平钻机施作较为经济，不仅速度快，并且作业安全。注浆部分参照小导管注浆工艺。
(1)钻孔: 钻孔工艺流程见下图。
钻机就位
钻机固定
测 量 布 孔
钻机大臂矫正
钻孔及接长钻杆
钻杆接长准备
钻杆分节退出卸下
施工要点如下：
①在开挖外轮廓线以外施作C25砼拱作为长管棚导向墙，使用水平液压钻机施钻。通过几次接杆完毕长管棚钻孔。钻孔时随着孔深的增长，需要对回转扭矩、冲击力及推力进行控制和协调，特别是推力要严格控制，不能过大。
②为了保证钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性，钻杆联接套应与钻杆同材质，两端加工成内螺扣（钻杆首尾端外螺扣），联接套的最小壁厚≥10mm。连接套及连接方式见右图。
为防止钻杆在推力和振动力的双重作用下，上下颤动，导致钻孔不直，钻孔时，应把扶直器套在钻杆上，随钻杆钻进向前平移。
③钻孔前由测量工准确画出钻孔位置。
④施钻时，钻机大臂必须顶紧在掌子面上，以防止过大颤动，提高施钻精度。
⑤钻机开孔时钻速宜低，钻深20cm后转入正常钻速。
⑥第一节钻杆钻入岩层尾部剩余20-30cm时钻进停止，用两把管钳人工卡紧钻杆（注意不得卡丝扣），钻机低速反转，脱开钻杆。钻

波形螺纹

波形螺纹
钻杆联接套

机沿导轨退回原位，人工装入第二根钻杆，并在钻杆前端安装好联接套，钻机低速送至第一根钻杆尾部，方向对准后联接成一体。
每次接长钻杆，均可按上述方法进行。
⑦换钻杆时，要注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心水孔是否畅通等，不符合规定的应更换以保证正常作业。
⑧引导孔直径应比棚管外径大15-20mm，孔深要大于管长0.5m以上。
⑨钻孔达成规定深度后，按同样方法拆卸钻杆，钻机退回原位。
（2）顶管:
①施工工艺流程见下图。
②顶管工艺
采用大孔引导和管棚钻进相结合的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔，然后运用改装后钻机的冲击和推力，将安有工作管头的棚管沿引导孔钻进，接长棚管，直至孔底。
顶管施工工艺流程
钻机上安装钢管
顶进联接套
接第二节管棚管
顶第二接管棚管
注 浆
水平钻机钻孔准备
管节联接套加工制作
钻管棚孔眼
顶第一节管棚管

③钢管顶进的作业要点
a. 管件制作：管棚采用Φ108无缝钢管，管棚接长时先将第一根钢管顶入钻好的孔内，再逐根联接。事先加工好的管节联接套,要预先焊接在每节钢管两端，便于联接。第一根钢管前端要焊上合金钢片空心钻头，以防管头顶弯或劈裂。
b.接长管件应满足管棚受力规定，相邻管的接头应前后错开，避免接头在同一断面受力。
c.使用水平液压钻机施作大管棚施工时，用于钻引导孔的冲击钻头Φ127mm, 在顶管大臂的凿岩机上安装与管棚直径相应的钢管顶进联接套。
d.顶管作业：先将钢管安放在大臂上后，凿岩机要对已钻好的引导孔，低速推动钢管，其冲击压力控制在18－22Mpa，推动压力控制在4.0－6.0Mpa。
e.接管：当第一根钢管推动孔内，孔外剩余30-40cm时，开动凿岩机反转，使顶进联接套与钢管脱离，凿岩机退回原位，人工装上第二节钢管，大臂重新对正，凿岩机缓慢低速前进对准第一节钢管端部（严格控制角度），人工持链钳进行钢管联接，使两节钢管在联接套处联成一体。凿岩机再以冲击压力和推动压力低速顶进钢管。
根据管棚设计长度，按同样方法继续接长钢管。
f.管棚补强：为了加强管棚的刚度和强度，按设计将管棚钢管所有打好后，应先用钻头掏尽钢管内残碴，进行管棚补强。补强方法：在钢管内注入水泥浆（水灰比为1∶1）,注浆初压力为0.5-2.0Mpa，终压力为2.0Mpa。浅埋地段及围岩破碎且富水地段，建议在钢管内应先放置Ф20钢筋笼，再向管内充填水泥砂浆用以加强管棚的刚度。

大管棚施工作业指导书
在断层破碎带及富水地层中，采用大管棚预注浆超前支护，从而使开挖部位形成棚幕和一层壳体，大大增长了施工的安全性能。大管棚采用管棚钻机进行施工。在楚大高速公路九顶山隧道、大保高速公路大箐隧道的施工中，我们运用钻孔台车进行管棚施工，取得了良好的效果。
一、 管棚加工
大管棚采用Φ108热轧无缝钢管加工制成，管身钻孔，孔眼直径6～8mm，间距50cm，按梅花形交错布孔以加大浆液渗透能力，管头加工成锥形以便于送入，为保证接头质量，以长15cm的丝扣连接。或在端头连接处采用一根以1.0m的Φ100钢管,伸入Φ108钢管中40cm，在端部用电焊将管之间缝隙焊满，剩余60cm用作送入前一根钢管的尾部，并用电焊焊满，起连接和导向作用。为防止浆液倒流，每根管棚尾部均焊

有止浆板，止浆板采用2cm厚钢板制作，中间钻有Φ20带螺纹的眼，以备注浆时用。钢管大样如图所示：
管棚连接采用长1m的φ100钢管插入焊接连接。
二、管棚钻机施作大管棚
1、测量放样出隧道设计轮廓线并按40cm间距标出管棚的位置。
2、管棚钻机移动、定位。
3、在标出的管棚位置上使用顶驱液动锤按设计角度3°～5°(洞口
1°～2°)把套管与钻杆同时同步冲击回转钻入岩土层内至设计度。
套管与钻具同时跟进，产生护孔功能，避免内钻杆在提出孔后产生塌孔
或涌水事故，提供临时护孔，方便往孔内插管注浆。
4、钻孔完结后，先把套管内孔注水清洗洁净后，才把钻杆取出。
套管仍保存在孔内供护孔作用。钻杆取出采用钻架配置的两度液动夹
头，进行夹紧及卸拧钻具丝扣，避免使用手动扳手操作，增大了安系
数，减少了劳动强度。
5、把按设计规定加工好的钢花管插入套管内，接头采用15cm长的
厚壁管箍，上满丝扣。并把钢管轻轻打入岩土地内，以固定钢管不易滑出孔口。
6、钢管插进完毕后，取出套管，钻进其它孔眼。套管取出时，冒落的岩土会于孔内压紧钢管。钢管口与孔口周壁用水泥密封。
7、接上水泥浆液管，用高压把水泥浆压注入钢管，水泥浆液通过钢管的孔眼注入孔壁的缝隙内，固结附近岩土层。
二、 技术质量规定
1、 保证渗浆孔的直径和数量，以保证渗浆效果；
2、 钻孔规定精度高，终孔位置准，各开孔的孔眼与终孔的孔眼均落在同一周界面上。避免较大的偏差与变形。
3、 管棚仰角按设计规定为3°～5° (洞口1°～2°)；
4、 管棚间距40cm，断面管棚数量34根；
5、 保证钻孔的同轴度，以避免管棚送入时受卡；
6、 钢管连接处不能在同一截面上，以免产生受力薄弱面。
7、 保证两节钢管之间的连接；
8、 每排管棚纵向两组搭接长度大于2.0m。
大管棚预注浆作业指导书
管棚安装完毕后，即进入注水泥浆，运用浆液的渗透作用，将周边岩体预先加固及堵住围岩裂隙水，既能起到超前预支护的作用，同时又加强了管棚的强度和刚度。注浆时要控制如下几点：
1、 注浆配合比
合适的浆液配比既能提高浆液的扩散加固范围又能控制浆液的胶凝时间，在施工过程中配比要控制在如下范围内:水灰比为 0.5：1～1：1。
2、 控制注浆压力
每根管的注浆结束与否，不是以时间来判断，而是以注浆压力来控
制，当注浆压力连续升高，接近或达成注浆预定压力时，该管注浆才可结束。注浆初压0.5～1.0Mpa，终压2～2.5Mpa。注浆结束后用10号水泥砂浆充填管棚钢管，增强钢管的强度和刚度。
3、 注浆程序
当管棚安装完毕后，用小木楔在钢管与围岩壁楔紧，再用防水胶泥（锚固剂）将空隙封闭住。止浆板与注浆泵之间用管接器相连。管接器由Φ20闸阀和长10cm的Φ20的镀锌管制作，镀锌管两边加工成丝扣。大样见图：

注浆时一般总是先注无水孔，后注有水孔。在无水地段可从拱脚起顺序注浆。注浆速度根据注浆孔出水量大小而定，一般从快到慢。注浆结束时将闸阀关闭，卸下进浆管，进入下一循环。
4、 注浆注意事项：
（1） 时刻注意观测注浆管周边防水胶泥变化情况，防止浆液压力增长时将其冲裂。
（2） 注浆前备足管接器。
（3） 管接器必须待浆液凝固后才干卸下，清洗后循环使用。