隧道施工工艺.doc

二、隧道施工技术
本隧道为615m长隧道，采用双口掘进，并使用大型机械施工，根据围岩地段地质情况，采用超短台阶法施工，本隧道进口段50m地质为I类围岩，拱、墙部为松散土质，隧底为细砂层，施工难度大，技术含量高，采用喷锚支护和构件支撑相结合的施工方法，其余区段地质为Ⅱ类围岩，隧道支护工程按先拱部后边墙的顺序实行，初期支护采用喷锚支护。衬砌按先墙后拱一次全断面施工，并采用复合衬砌，在施工过程强调监控量测。
1、洞口仰坡、边坡、截水沟及排水沟施工
洞口施工前应对洞顶陷穴及积水洼地、冲沟等进行夯填整平，解决好边坡、仰坡外的截水沟及排水沟，以稳定坡面和防止地面水向下渗漏影响洞口的稳定，边、仰坡开挖采用人工借助铲、风镐、风钻由上而下，同时进行挂网喷砼加固坡面以达成良好的防护效果，在洞口和洞门可以稳定的前提下再进行暗洞的施工。
2、初期支护
⑴施工方法
针对本黄土隧道Ⅱ类围岩，新奥法强调“管超前”，在开挖前，用“五寸台法”先测量放上半断面轮廓线（高程、中线必须准确，并预留沉落量），然后沿放好的轮廓线以外10cm距离每隔40cm打入4m长超前小导管（向上倾角10～15°）。上半断面采用环形开挖预留核心土支撑，环形宽度以能方便架设钢支撑的宽度为准，一般为80～100cm宽。开挖进尺0.8～1.0m循环，随挖随护。先初喷3cm～5cm厚混凝土，随即架设钢支撑挂钢筋网（按设计图规定设立）并打设系统锚杆和锁脚锚杆，并与钢支撑焊接牢固，然后进行二次喷设混凝土到设计厚度。采用正台阶或超短台阶开挖，其台阶长度应控制在8m以内。下半断面开挖采用挖一榀支撑一榀，左右错开开挖。一侧下半断面钢支撑与上半断面钢支撑联接好后，挂网和打设系统锚杆和锁脚锚杆，系统锚杆和锁脚锚杆必须按规定与钢支撑焊接牢固，喷射混凝土到设计厚度和规范规定。一侧支撑完毕后，另一侧采用同样方法开挖与支护。此时，拱墙全断面开挖与支护完毕，随后进行仰拱开挖和封闭。
本隧道进口段50m地质为I类围岩，洞顶向上30m为天水通往兰州的天秦公路，洞内右侧为宝兰既有铁路，拱、墙部为松散土质，隧底为细砂层，施工难度大，技术含量高，为本隧道的控制地段，为保证洞内施工安全，采用先支护，后衬砌的施工原则，喷锚支护和构件支撑相结合的施工方法。
必须将松散地层固结为整体，再进行开挖，采用施工方法为注浆加固。先沿开挖断面周边布置压浆孔，间距为0.8m，压浆后规定在开挖断面外能有0.1m厚的加固层。
注浆数量控制：采用定压和定量相结合的方法，其注浆数量及注浆压力基本是固定的，它依据填充的空隙率，以解决围岩总体积的百分数表达为：
注浆率N=Q/A=η*α（%）
式中 Q——注浆总数量（m3）
A——围岩加固的体积（m3）
η——围岩加固的空隙率（%）
α——经实践采用的填充率（%）
对于粘质黄土，η取60，α取30，则N=60%*30%=18%
环节1：暗洞上导坑进入6～10m后停止，退到洞外接长5m或10m明洞后，在进行暗洞下导坑施工前，将上导坑工字钢护拱在拱脚处每隔1m用φ25cm圆木对口撑撑住，由拱脚处向两侧围岩各打入3排注浆钢管注浆加固拱脚周边1m范围内松散土体，使其形成凝固的整体。
环节2：随后进行拉中槽开挖，中槽采用台阶式开挖，中间支立圆木柱支撑，边开挖边向两侧边墙（纵、竖向每隔1米）打入注浆钢管注浆加固边墙周边1m范围内松散土体，使其形成凝固的整体，最后对隧底进行注浆加固。
环节3：边墙部位采用跳马口开挖及时安设边墙钢拱架与拱部钢拱架连接，并打入系统锚杆和铺设钢筋网，然后喷射砼，再安设仰拱工字钢支撑，最后全断面灌注衬砌砼。

① 锚杆施工工艺
初喷完毕后，按设计规定及时安设锚杆。
锚杆长度一般为1～3m，间距不大于锚杆长度的1/2，并不得大于1.25m，当围岩稳定期，宜采用方形型式，当围岩较差时，宜采用梅花型布置。
采用φ22全长粘结砂浆锚杆时，应用手持式凿岩机钻孔，钻头采用一字形或十字形硬质合金钻至规定深度后，用高压风和水吹洗孔，用牛角泵向孔内灌入2/3深度砂浆，打入锚杆，孔口不满部分用泵补灌，再用砂浆将孔口抹平，安装托板和螺帽，待砂浆达成一定强度后，拧紧螺帽。
锚杆的锚固力不得低于设计和规范拟定的抗拔力，锚杆安设后每10m隧道或300根至少作一组锚杆抗拔力实验，每组不少于3根。锚杆施工工艺见附图。
②　钢拱架施工工艺
钢拱架为φ22螺纹钢筋钢架和I16工字钢支撑，在加工过程中严格按设计规定制作，做好样台、放线、复核（弧长和弦长）和试拼，并作上号码标记，保证制作精度。
每榀钢拱架安装时，先准确测量定位，放控制桩点，保证其安装的精度符合设计的规定。钢拱架间应按设计间距用环向布置的纵向拉筋搭接焊牢。拱架脚必须放在牢固的基础上，钢拱架与围岩应尽量靠近，但应留2～3cm的间隙作混凝土保护层。当钢拱架和围岩之间的间隙过大时，用混凝土垫块塞紧，严禁在钢拱架背后用碎石或块石填充。钢拱架应与设计径向锚杆的尾部焊接牢固。钢拱架施工工艺见附图。
③ 喷射混凝土施工工艺
喷射土是用喷射机把掺有速凝剂的粗细骨料混凝以适当的压力，高速（约76～120m/s）喷射到围岩表面凝结而成的混凝土。喷射混凝土的特点：
a、喷射混凝土致密，初期强度高，能及时支护，有效控制围岩的有害变形
b、充填裂隙加固围岩，封闭围岩壁面防止风化。
C、按新奥法理论，喷射混凝土与围岩组成共同承载结构。
风压及水压：
风压与输送距离、高程、管的弯曲半径及数量、干拌合料配合比、砂石的种类、级配、含水率等有关。规定风压稳定，压力大小调整适当，当输送距离不大时，风压与水平输送距离的关系为：
空载压力（0.1MPA）=0.01*输送管长度（m）
工作压力（0.1MPA）=1+0.013*输送管长度（m）
水压一般要比风压高0.05～0.1 MPA。可采用高位水池或无塔供水来提供。
喷混凝土一般分两次进行，喷射顺序应先墙后拱，自下而上。第一次初喷3～5cm用于及早封闭围岩，填平岩面，在布设锚杆架好钢支撑后，进行复喷达成设计厚度和规范规定。喷混凝土工艺参见附图。
为减少回弹量，减少粉尘，本工程采用潮喷混凝土工艺。先通过实验选定混凝土配合比，水泥选用425普通水泥；细骨料采用中粗砂，细度模数大于2.5，含水率控制在5%～7%，粗骨料采用坚硬耐久的碎石或卵石，粒径不大于15mm，使用前筛洗干净，含水率控制在5%左右；粗骨料粒径不大于15mm；速凝剂种类和掺量通过实验拟定，一般规定速凝剂掺量为水泥重量的2%～4%，初凝时间不小于5min，终凝时间不大于10min，对速凝剂的运送、存放应保持干燥，防止受潮；水灰比0.4～0.55；骨胶比1：4～1：5。喷料用强制式混凝土搅拌机进行拌合，喷混凝土机械手佩带安全防护装备站在自制作业台架上喷设混凝土。骨料具有一定的水分，当与水泥拌合后如不立即喷射使用，会使水泥产生预先水化，砼强度减少，故拌合料应在30分钟内用完。在喷射混凝土之前，先检查开挖断面尺寸，清除危石和墙脚的岩碴，用水或风将岩面的粉尘和杂物清理干净，并对喷射机械和管路进行检查，保证机械运转正常，管路及接头良好，喷混凝土自下至上一排排喷压，喷枪离岩面距离0.6～1.0m左右，喷嘴与围岩的角度。一般应垂直于岩面，在喷边墙时，宜将喷嘴略向下附10°左右，喷射时，喷射手严格控制水灰比，使喷层表面平整、光滑，无干斑或滑移流淌现象。每次喷层厚度拱顶为3～5cm，边墙5～7cm，喷枪大体垂直岩面，以尽也许减少回弹。当喷混凝土厚度较大时，采用分层喷，当前一层喷混凝土已经终凝时，即可进下一层混凝土的喷射，分层喷射的间隔时间一般为15～20分钟。
⑵ 重要技术措施
① 按设计规定，严格控制开挖尺寸和拱顶标高。不得欠挖，如有超挖，应用与衬砌同级圬工回填密实；在施工时充足考虑预留围岩变形量的大小和衬砌模板加宽、加高，以防初期支护侵入衬砌净空和衬砌厚度不够，通过实践选取预留量的最佳数值。
② 监控量测是新奥法施工的核心，土质段施工应严格遵循这一原则，在监测过程中，若发现净空位移过大或收敛速度无稳定趋势时，及时对结构采用以下补强措施：
a、加喷混凝土厚度，或加密锚杆，或加挂钢筋网。
b、提前施工二次衬砌，通过度析校核二次衬砌强度。
c、按更低一级围岩类别施工衬砌。
③ 施工中遵循“短进尺、强支护、管超前、勤量测、早封闭”的原则，为了尽也许地减少对围岩的扰动，人工持风镐，开挖上半断面，环形开挖，预留核心土，挖掘机挖掘下半断面中槽，下部边墙1m宽范围内土体开挖坚持交错进行，不对口开挖，并且要用人工开挖，两部断面相距不超过8m，环形开挖每进1m就立即进行初期支护；在开挖仰拱时为使钢拱架形成闭合环，应加设临时仰拱，临时仰拱采用等截面型钢，其曲率与设计仰拱相同，并及时封闭仰拱和施工衬砌。
3、二次衬砌
⑴　施工方法
用6m长简易衬砌台车，在仰拱铺底完毕后进行分段衬砌，紧跟在开挖铺底之后。简易衬砌台车分为上下两层，下层平台净空高度为3.2m，宽度为4.0m，能通过洞内各种运送车辆，整体模架就位和组合模板立模都要做到就位准确，在每次衬砌前对衬砌段的中线、标高、断面尺寸（衬砌厚度）、净空大小进行量测，必须符合设计规定，并按规定钢拱架预留沉降量；台车拱、墙架尺寸必须标准，并有足够的强度和刚度不易变形，拱、墙架间应有环向布置的纵向连接系；模型用组合钢模板（规格：边墙 长*宽*高=1200*300*55mm，拱部 长*宽*高=1200*200*55mm），模板面应光滑平顺，无扭曲变形，不漏浆，接缝处加垫双面胶带，保证接缝严密整齐，并涂刷模板漆和脱模剂，U型扣件、L型插销等配件必须齐全。
施工顺序：先挂防水板，绑扎钢筋，人工立模后，混凝土灌注采用先墙后拱一次性全断面灌注成型。
衬砌采用C20砼，不用超过终凝时间（常温时1.5h）的混凝土，不用拌合达不到设计标准配合比的混凝土，杜绝用不合格的材料来配制。混凝土拌合、运送、入模、捣固、养生按规范规定施工：衬砌砼坍落度为5～7cm，用强制式搅拌机最短拌和时间为60 S，振捣时间20～30 S。灌注时，左右两侧分层均匀，防止偏压，混凝土采用人工配合吊斗入模灌注，砼浇注高度不超过3m，B50插入式振动棒加强捣固，按规范规定的工作环节进行，做到外光内实，成型美观，力求纵、横向接缝一条线。受较大围岩压力的拱圈和与曲墙模板应使混凝土达成设计强度100%后才干拆除。脱模后对模型认真整修，使每段衬砌接缝平整，外光内实。同时，灌混凝土时按规定频率取样制试块，养生后送指定实验室检查。。洞口段冬季施工时，应做好衬砌的养护。
二次衬砌作业后，其背面与初期支护间或多或少都存在空隙，所以应对衬砌背后进行压浆加固解决。压浆一般只在拱、墙部进行，必要时隧底也要压浆。压浆施工：压浆孔按梅花型排列布置，施工前在衬砌上标志出来，间距为2～2.5m，孔径为40～50mm，水泥标号不应小于325号，砂子采用细砂，水泥砂浆配合比不应小于1：3，
防水层施工工艺
用 PE作为防水板，其安装方法为无钉（焊接）铺设。为保证二次衬砌的质量，在衬砌施工前，防水板不要绷得过紧，要预留一定的富余量，并采用短圆木垂直支撑在防水板上，其效果较为抱负。
无钉铺设程序流程图
固定塑料板

底层铺土工布，LDPE垫层圈

无钉铺设

采用自动焊机双焊缝

三、新董家河隧道工程质量检查评估标准
为加强新董家河隧道工程质量管理，保障工程质量，依据（TB 10417—98），特制定本标准。
㈠　洞口工程
1、 洞口结构形式必须符合设计规定；洞门检查梯及隧道名牌、号标的设立应符合设计规定。
2、 洞口端墙、翼墙及洞口挡土墙的基础设施必须符合设计规定；端墙及翼墙墙背回填密实。
3、 洞口的砼砌体及砂浆强度必须符合设计规定；洞口砼应密实，外观无蜂窝麻面，砌缝砂浆饱满。
序号
项 目
允许偏差
检查数量
检查方法
1
结构尺寸
水平距离
+100
-20
3～7点
查阅设计图，尺量
高差
+50，-10
2
墙
身
断面
厚度
混凝土
+20
0

00
不少于7点
查阅设计图，尺量
砌体
+40
0
〈40
垂直度
〈5m
》5m
+40
0
〈50
尺量
表 面
平整度
混凝土
≯5
观测、尺量
砌体
≯10
墙面坡度
±5%
尺量
4、 洞门结构尺寸及墙身允许偏差：（单位：mm）
5、 墙身砌体砌筑允许偏差：
项目
表面砌缝宽度
两层间竖向错缝
每找平一次的高度
检查数量
检查方法
混凝土预制块
15～20
≥100
每层找平
每5m3检查1点
观测、尺量
6、 边坡、仰坡坡面和坡脚防护应符合设计规定；边、仰坡坡顶应无危石，坡度符合设计规定，坡面无显著凹凸不平。
㈡　洞身开挖
7、 每20m开挖断面的中线、高程用仪器测量一次，必须符合设计规定。
8、 断面开挖轮廓预留变形量，保证二衬厚度。
9、 衬砌断面超挖值应符合以下规定：
项目
围岩类别
平均线形超挖
最大超挖
检查数量
检查方法
II类围岩
20～25
25
每5～10m检查一次
量侧周边轮廓断面，绘断面图，与设计断面校核
10、 隧底开挖底部高程必须符合设计规定。
㈢　洞身衬砌
11、 每50m对衬砌结构的中线、高程及内轮廓线（隧道净空）用仪器检测1次，必须符合设计规定。
12、 衬砌砼必须保证内实外美，砼表面必须光洁平顺，色泽一致，纵、环向模板接缝呈一条线，无蜂窝麻面现象。
13、 每次衬砌作业在拱部、边墙各检查1组试件，强度等级必须符合设计规定。
14、 喷射砼前，受喷面应无松动土块，墙脚无虚碴堆砌，钢筋网喷射砼应符合设计规定，所有检查标志处的喷层厚度应有60%及以上不少于设计厚度，其余最小厚度不得小于设计厚度的1/2。
15、 锚杆插入深度及抗拔力应符合规定。
16、 钢筋网的材质、规格、网络结构形式应符合设计规定。
17、 钢架支撑的架立，应符合以下规定：
① 钢架材质、规格、强度和刚度应符合设计规定；
② 钢架各部接头及纵向拉杆等装备齐全连接牢固，底板安顿稳定。
③ 钢架支撑形状尺寸应与开挖面相适应，并与围岩密贴。
18、 铺设防水板应符合以下规定：
① 防水板的材质、性能、规格应符合设计规定；
② 防水板的搭接宽度不应小于10cm，焊缝宽度不应小于2cm；
③ 焊缝无漏焊、假焊、烤焦、焊穿等现象；
④ 防水板应与网喷砼密贴。
19、 锚杆设立偏差应符合以下规定：（单位：mm）

锚杆孔距
锚杆孔深
锚杆孔径
锚杆孔位
检查数量
检查方法
±150
±50
不小于杆径加15
±100
每5～6m检查一次，抽查10%
观测、尺量

10、下锚段衬砌各部构造尺寸允许偏差：（单位：mm）
序号
项目
允许偏差
检查数量
检查方法
1
横截面尺寸
+8
＜-5
每个下锚段
尺量
2
轴线位移值
＜10

3
锚段关节处两工作支间距
+50
0

11、铺底厚度应符合设计规定，局部（每平方米内不大于0.3m2）厚度不应大于50mm，基底应无虚碴杂物及积水。
12、仰拱厚度及砼强度应符合设计规定，仰拱拱座与边墙及水沟连接面结合应符合设计。
㈣　防排水系统
20、 洞口附近和浅埋地段洞顶地表平整，不积水。
21、 黄土陷穴、坑洼应回填不透水土壤，并分层夯实。
22、 水沟盖板应齐全并铺设平稳。
23、 洞内水沟结构形式、设立范围、位置、纵向坡度应符合设计规定。
24、 盲沟、暗沟、泻水槽等应符合设计规定。
㈤　明洞
25、 明洞结构形式、断面尺寸及砼与砌块质量应符合设计规定。
26、 明洞基础埋深和断面尺寸应符合设计规定。
27、 明洞拱背的粘土隔水层与边仰坡应搭接连良好。
28、 洞顶回填高度、坡度、回填材料应符合设计规定， 自墙顶起坡开挖时，墙背超挖回填应与边墙强度等级相同的砼一起灌注，超挖较大部位应用浆砌片石回填。
四、新董家河隧道工程施工技术安全规则
为了对的贯彻执行安全生产方针，保障新董家河隧道施工安全，防止事故发生，特制定本规则。
参与施工的各级领导干部、工程技术人员和生产管理人员必须熟悉和遵守本规则的各项规定并组织贯彻执行。
参与施工的工人必须接受安全技术教育，熟悉和遵守本规则的有关章节的规定；并应定期进行安全考试，合格后方准上岗操作。
施工所用各种机具设备和劳动保护用品应定期进行检查和必要的实验，保证其经常处在良好状态。不合格的机具设备和劳动保护用品严禁使用。
隧道施工各班组间，应建立完善的交接班制度。在交接班时，交接人应将本班组工作情况及有关安全措施向接班人具体交待，并记载于交接班记录本内。工地值班负责人应认真检查交接班情况。
如发现隧道内有险情，必须立即在危险地段设立明显标志或派专人看守，并迅速报告施工领导人及时采用解决措施。若情况严重时，应立即将工作人员所有撤离危险地段。
在洞口或适当处所，宜设立急救材料储备库，储备防火、支承材料、各种合用工具等。所储备的各项器材应保证数量和质量，不得随意挪用，使用后立即补足数量。
所有进入隧道工地的人员，必须按规定配带安全防护用品。
一、 开挖
开挖人员到达工作地点时，应一方面检查工作面是否处在安全状态，如支护、顶板及两帮是否牢固，如有松动的围岩应立即加以支护或清除。
二、 支护
1、在不良地质地段，每班应责成专人检查，当发现支护变异时，应立即整修加固。
2、不得将支撑立柱放在虚碴或活动的石头上，软弱围岩地段的立柱底面应加设垫板，并加木楔塞紧。
3、安装钢架支撑，应遵守起重和高处作业等有关安全规则。
4、应把喷层的异常裂缝作为重要安全检查内容之一，经常进行观测与检查，并作为施工危险信号引起警惕。
三、衬砌
1、衬砌工作台上应搭设不低于1m的栏杆，跳板设防滑条，梯子应安装牢固，不得有钉子露头和突出尖角。
2、脚手板与工作台的底板应铺设严密，木板的端头应搭在支点上。
3、台车下的净空，应保证运送车辆能顺利通过并悬挂明显的缓行标志。
29、 衬砌台车工作台上应铺满底板。