仓园施工情况.doc

仓园隧道穿越泥石流沟施工情况
一、工程概括
仓园隧道位于甘肃武都汉王镇，隧道起讫里程为DK378+170-DK378+885，全长715m，其中DK378+170-DK378+178设计为明洞。全线按照单洞双线设计，隧道最大埋深80m，最小埋深15m。DK378+170-DK378+760断面加宽值为0，从DK378+760-DK378+885断面加宽值为10cm。全洞按照Ⅴ级加强设计。
1、工程地质特性。隧道通过地层重要为第四系全新统洪积细角砾土、粗圆砾土，第四系上更新统风积黄土、冲积砂质黄土、粗圆砾土及下伏的志留系千枚岩，隧道整体围岩较差。
2、地质构造。隧道区在大的构造单元上处在秦岭纬向构造带和武都“山”字型构造体系的复合部位，构造作用重要表现为自中生代晚期开始大面积的缓慢抬升，岩体受到上述构造作用及白龙江-武都区域断裂带（F5距隧道1.5km）影响，沿白龙江两岸岩体节理裂隙发育，岩体较破碎。
3、水文地质特性。隧道范围内甘家沟内有少量地表流水，平时流量较少，在雨季有大的洪流。根据常规物探分析，甘家沟内洪积细角砾土内呈富水状。 预测隧道通过甘家沟泥石流沟最大总涌水量3219m3/d，且受季节降水的影响，涌水量变化较大。
4、不良地质。隧道在DK378+380-DK378+643穿越的甘家沟为泥石流冲沟，总长263m。该泥石流沟规模大，重要地质为圆砾土、角砾土和千枚岩，隧道在甘家沟埋深最浅处仅有15m。
5、地震烈度。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2023），该区地震动峰值加速度0.20g（相称于地震基本烈度八度），地震动反映谱特性周期0.45s。
二、隧道设计支护参数
设计参数
围岩级别
预留变形量（cm）
初期支护
二次衬砌
喷射砼
锚杆
钢筋网
钢架

厚度（cm）
位置
位置
长度（m）
纵×环间距（m）
类型
位置
间距（cm）
类型
位置
间距（m）
拱墙（cm）
仰拱（cm）
Ⅴ
10～15
27/25
全断面
拱墙
4
1×
1.2
φ8
拱墙
20
Ⅰ
20b
全断面
0.6
50
55
注：喷混凝土厚度一栏中，斜线上为拱墙喷层厚度，斜线下为仰拱喷层厚度。
隧道全长采用Ⅴ级围岩加强衬砌，拱部小导管超前注浆，小导管长4m，环向间距0.4m，纵向间距2.4m，初期支护采用Ⅰ20b型钢钢架。隧道进口明暗分界处、出口各设一环φ108大管棚，管棚长30m，环向间距0.4m。
洞身DK378+380-DK378+643为下穿甘家沟浅埋段，拱墙设φ50钢花管系统注浆，浆液采用水泥-水玻璃双液浆。洞内采用φ89大管棚超前支护，管棚长10m，环向间距0.4m，管棚内设钢筋笼，灌注水泥砂浆充填密实，管棚间设超前小导管预支护。
建筑材料
初期支护和预支护
喷射砼：C25网喷砼
锚杆：拱部φ22中空组合锚杆，边墙φ22全螺纹砂浆锚杆
小导管：φ42热轧无缝钢管
管棚：φ89、φ108热轧无缝钢管
钢筋网：φ8HPB钢筋
钢架：型钢钢架Ⅰ20b
二次衬砌
隧道衬砌：拱部、边墙、仰拱：C45钢筋砼
仰拱填充：C20砼
防排水设计
洞内防排水
全隧道均设立双侧排水沟，不设立中心水沟。
初期支护与二衬之间铺设1.5mm厚防水板，无纺布不小于350g/m2，采用无钉铺设，搭接缝为双焊缝。
隧道拱墙环向设φ50mm盲管，间距6~10m，拱墙纵向设φ80mm盲管，分段10~15m与边墙进水孔连接。
施工缝防水：环向施工缝采用中埋橡胶止水带+外贴式止水带复合防水构造；纵向施工缝采用中埋钢边止水带+界面剂复合防水构造。
洞外防排水
洞顶截水沟设在刷坡线以外5~10m，拦截地表水。
兰州端洞口外2m设一道横向盲沟，拦截路面水，尺寸为30×40cm（宽×深）。
甘家沟沟心采用C20砼铺砌，上下游各50m，铺砌宽度24m。沟心上下游各15m，宽24m地表采用φ42小导管注浆，小导管长3m，间距1×1m。
三、施工情况
1、隧道帷幕注浆
仓园隧道因穿越甘家沟泥石流沟，围岩破碎，富水，裂隙发育，自稳能力差，沉降量加快、加大，地表沉陷，沿隧道方向产生较大的裂纹。
由于地表裂缝严重，洞内无法控制沉降，为了可以保证正常的施工，保证施工的安全，为了保证地表及洞内施工安全，经各方专家的讨论及现场调研，拟定了地表帷幕注浆的方案。
1.1帷幕注浆方案制定
地表解决DK378+450～DK378+550段落，以隧道边墙净空外左8米和右5米范围内帷幕注浆，高度为隧道拱部以上5m至边墙底部（如下图）。钢管采用φ89钢管，端部在拟定帷幕注浆范围内制作花管（在固结区内设出浆孔），间距1m×1m，从地表打入至隧道边墙底部，自下游往上游注1：1水泥-水玻璃双液浆，形成帷幕保护。
图表 1地表注浆图
1.2帷幕注浆的实行
1.2.1人员组织
根据施工工艺及施工进度，施工人员分为四个班组，一个是前场清理组，重要负责钻孔前场地的平整，一个是钻孔组，重要负责注浆孔的钻设，一个是送管组，重要负责注浆管的制作与入孔，一个是注浆组，重要负责钢管注浆工作，每个组人员在3～4人。
1.2.2设备组织
施工使用挖掘机1台，重要负责清理场地，设备转移以及材料的运送；ZGYX-3500钻机4台，重要负责注浆孔的钻设；GZJB水泥注浆机4台，重要负责浆液的注入。电焊机、空压机等其他辅助设备若干台。
1.3施工工艺
1.3.1工艺流程
施工准备
测量布孔
钻孔至设计深度
下注浆管
注浆
效果评价
结束

1.3.2施工环节
1.3.2.1施工准备
对拟注浆场地进行平整，准备好钻孔、注浆材料和机具，检查钻机、搅拌机、注浆泵是否正常，保证其能正常工作，检查注浆管路保证管路畅通，检查注浆泵的压力显示系统保证其准确无误。
1.3.2.2测量放线
根据设计图测量放出注浆范围和注浆孔位置，测出各注浆孔处地表标高，计算出各注浆孔深度，并对每个注浆孔编号。
1.3.2.3设备选型
根据现场地质情况拟定钻机型号，以满足进度规定；根据本隧道围岩破碎、遇水极易塌孔、土石夹杂、工期短、质量规定高的特点，选用ZGYX-3500液压行走潜孔钻机和GZJIB 型注浆机。
1.3.2.4钻机定位
根据测量注浆孔位置进行钻机就位，场地夯实整平，保证钻机稳定、钻杆垂直。
1.3.2.5钻孔
根据测量提供注浆孔深度钻￠110 孔至设计标高下0.5 米，钻进过程中用水平尺经常检查钻杆垂直度、调整钻机机座，保证注浆孔垂直。
1.3.2.6下管
钻孔完毕后，退出钻杆，及时进行验孔，在注浆孔深度达成规定后及时下注浆管。
1.3.2.7封管
注浆前先对孔口封堵。用5mm厚钢板焊接在注浆管尾端，在钢板上部贴近导向管管壁割一直径为20mm的圆孔，在圆孔处焊接15cm长、直径为20mm的钢管，注浆时用￠30mm高强胶管套住￠20钢管进行注浆，同时在尾端做一止浆阀，便于封堵。
1.3.2.8注浆
注浆采用全孔封闭整体注浆，注浆终压1.5Mpa。注浆时，先注周边孔，以形成周边止浆墙，防止跑浆。注浆用GZJB型液压注单、双液浆。
注浆配制规定：
水泥浆的配制。浆液配制时，按浆液配合比称量加料，力求数量准确，加料顺序为先加水，在搅拌机搅拌的情况下加人水泥。注意浆液搅拌均匀倒人贮浆筒时，必须通过筛网过滤，严禁包装纸及块状水泥进人贮浆筒，浆液配比为：水泥：水=1:0.7。
水玻璃配制。对当购进的水玻璃不在35～4O（°Bé）范围时，加水稀释至35～40（°Bé），稀释时，边加水边搅拌，边用玻美计测量。浆液比例为：水玻璃：水泥：水=1:1:0.7。
掺速凝剂。注双液浆时，需在水泥浆中掺Na2 HPO4 缓凝剂，掺量为水泥用量的2% ～4% 。加料顺序为：水一缓凝剂一水泥，搅拌时间应不少于5 min，放置时间不超过30 min。
1.3.2.9注浆结束标准
采用注浆终压和流量控制注浆是否结束，当压力达成1.5MPa 后，并且流量很小而注浆压力忽然增大超过1.5MPa，即可结束该孔注浆。
1.3.2.10现场实验
钻孔、注浆全面展开之前，先做实验孔，拟定浆液参数、浆液扩散半径、钻孔间距，以达成最佳注浆效果；在注浆孔周边分别均匀依次布置0.8m、1.0m、1.2m注浆效果观测孔。经现场多次实验拟定采用1：1 水泥浆，注浆孔间距1.0 米，浆液扩散半径0.7米，注浆效果最佳。
2、隧道开挖
DK378+460～DK378+510段施工工法由本来的三台阶法改为大拱脚临时仰拱法施工。
2.1三台阶七步开挖法实行环节重要有
第1步，上部弧形导坑开挖。在拱部超前支护后，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度宜为3～5米，宽度宜为隧道开挖宽度的1/3～1/2，上台阶开挖失跨比应大于0.3。开挖循环进尺根据初
施做复合式衬砌
结束
施工准备
超前地质预报、测量
拱部超前支护
上部弧形导坑开挖
两侧错位开挖中台阶
两侧错位开挖下台阶
地质素描、轮廓检查
地质素描、轮廓检查
地质素描、轮廓检查
初期支护
初期支护
初期支护
仰拱开挖、初期支护，仰拱、侧壁、拱部初期支护闭合成环
监控量测
鉴定围岩稳定性
下一循环开挖、支护
调整开挖及支护参数
施做钢筋砼仰拱，填充砼
变形超过规范

图1 三台阶七步开挖法施工工艺流程图
期支护钢架间距拟定，一般不超过1榀钢架间距。开挖后立即初喷3～5cm素砼，然后打设锚杆，挂钢筋网，架设拱架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°～45°搭设锁脚锚杆，拱脚锚杆和钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。
第2～3步，左右侧中台阶开挖：开挖进尺根据初期支护钢架间距拟定，一般超过1榀拱架间距，开挖高度一般为3～3.5m，左右侧台阶错开2～3m，开挖后立即初喷3～5cm砼，接长钢架，打设拱脚锚杆和钢架纵向连接，复喷砼至设计厚度。
第4～5步，左右侧下台阶开挖：开挖进尺根据初期支护钢架间距拟定，不超过1榀拱架间距，开挖高度一般为3～3.5m，左右侧台阶错开2～3m，然后进行初喷，拱架、钢筋网片施做，最后复喷至设计厚度。
图2 三台阶七步开挖法施工工序示意图

二衬
仰拱
仰拱栈桥
超前支护

图3 三台阶七步法开挖三维示意图
第6步，上中下台阶预留核心土：各台阶开挖分别开挖后及时施作仰拱初期支护，完毕两个隧道开挖、支护循环后，及时施作仰拱。
第7步，隧底开挖：每循环开挖进尺长度宜为2～3m开挖后及时施作仰拱初期支护，完毕两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度宜为3～6m。
具体三台阶七步开挖法施工工艺流程图见图1，开挖示意图见图2、图3.
2.2施工组织
配齐施工队长、施工员、技术员、安全员以及工班长，保证各工序之间按照无间断交接。在劳力选择上，优先选用通过培训、技术纯熟的工人，特殊工种需持证上岗。施工机具配备污染低、能耗小、效率高的机具。具体情况见表1。
施工部位
工序名称
施工机具
人数
作业时间（min）
备注
上
台
阶
测量放样
钻眼、爆破
排险、扒渣
素喷砼
施做锚杆，铺设钢筋网片
安装拱架
网喷砼
通风
全站仪
风枪
挖掘机、风镐
喷浆机
风枪、焊机
焊机
喷浆机
风机
2
9
6
6
10
10
6
30
120
120
60
120
120
120
30

中
台
阶
测量放样
钻眼、爆破
扒渣
素喷砼
施做锚杆，铺设钢筋网片
安装拱架
网喷砼
出渣
通风
全站仪
风枪
挖掘机、风镐
喷浆机
风枪、焊机
焊机
喷浆机
装载机、汽车
风机
2
4
6
4
4
6
6
6
30
60
120
50
120
90
120
100
30

下
台
阶
测量放样
钻眼、爆破
扒渣
素喷砼
施做锚杆，铺设钢筋网片
安装拱架
网喷砼
出渣
通风
全站仪
风枪
挖掘机、风镐
喷浆机
风枪、焊机
焊机
喷浆机
装载机、汽车
风机
2
4
6
4
4
6
6
6
30
60
100
50
100
90
100
100
30

仰拱
开挖，出渣
安放栈桥
安拱架
喷射砼
挖掘机、汽车
挖掘机
电焊机
喷浆机
6
3
6
6
100
40
90
100

表1 三台阶七步法开挖和初期支护机械、人员及循环时间表
3、地基加固
DK378+450～DK378+510段落依据地质实际情况，隧道仰拱位于软弱地层则进行树根桩加固基础。树根桩压浆管采用φ89钢管，辐射状布置，孔间距0.4米，纵向间距1米，桩管长为6m。
在仰拱开挖后，按注浆孔位预埋Φ108mm管定孔位，以隧道中心向两侧辐射状布置，环向间距40cm，纵向间距100cm，每侧预埋Φ108mm管12根，合计25根。预埋管管长根据仰拱、仰拱填充和初期支护厚度按2m作为地基加固桩预留。

3.1地基加固桩施工
3.1.1施工工序
正常施做仰拱及仰拱填充，运用仰拱仰拱填充混凝土形成止浆墙。待仰拱混凝土达成75%强度后，运用管棚机根据预埋的孔位进行钻孔定位→钻土体→下入套管→注浆→封孔。
3.1.2打孔施工
打孔钻机规定平稳灵活，末端安装钻头。为便于计算孔深，钻杆选用定长的2m型号。下入钻杆时丝扣涂抹黄油便于拧卸。造孔以91mm钻头钻至设计深度，下入φ89mm壁厚5mm套管，套管之间用丝扣直联。具体孔位根据预埋孔位进行，孔深为6m。
每个钻孔结束后，及时检查孔深，合格后方开始下管。
3.1.3注浆施工
钻孔结束合格后，拔起钻杆后，下入注浆塞，连接注浆管路，用注浆泵先压水检测管路是否漏水，设备状态是否正常，然后再做压水实验，扩大浆液通路，增长浆液充塞的密实性，核算其渗透性。
标定注浆泵上电接触点压力表的最大压力指标，泵压后观测压力变化及水泥浆和水玻璃的消耗数量，记录注浆时间和注浆量。
注浆达成标准后，打开三通混合器的减压阀排浆，卸下混合器换注另一孔。
注浆结束后，拆卸各注浆器件，所有清洗干净，并对注浆泵检查保养。
注浆材料：采用水泥-水玻璃双液浆，水玻璃用35Be′，水泥用PO42.5普通硅酸盐水泥。
采用的配合比为：水泥:水=1:0.7，水玻璃:水=1:0.5，水泥浆:水玻璃=1:1，水泥浆的比重为1.619g/cm³。
注浆压力一般为地下水静水压力的2～3倍，初始压力1MPa，终压2.0MPa。
特殊情况解决：因某种因素（停电、机械损坏时）导致注浆中断30min以上并且恢复注浆后吸浆率陡然减小的孔，必须经钻机重新扫开灌浆孔，冲洗后再进行灌浆。
3.1.4封孔
一方面排出孔内积水，向孔内注入浆液，当吸浆率小于1L/min时延续灌注30min后结束。进行封孔。
DK378+460～DK378+510段洞内管棚设立范围由本来的拱顶120°范围扩大到180°，管棚由Φ89调整为Φ108，环向间距由40cm调整为30cm；管棚间的超前小导管间距由40cm调整为30cm，小导管由Φ42mm×3.5mm调整为Φ50mm×5mm；小导管注浆采用水泥-水玻璃双液浆。
DK378+460～DK378+510段洞内预留变形量由原设计的10～15cm调整为30cm。钢架由原设计的I20b变更为I22b，钢架间距由60cm缩小到50cm，拱墙初喷混凝土厚度由27cm增长到30cm，取消系统锚杆。
DK378+460～DK378+510段洞内径向注浆管由本来的1m调整为3m，孔口环向间距由本来的180cm调整为150cm，纵向间距由本来的260cm调整为150cm，全环注水泥-水玻璃双液浆。