隧道大断面石膏膨胀岩施工技术方案培训资料.docx

目 录
一、编制依据与原则 1
1.1 编制依据 1
1.2 编制原则 1
二、工程概况 2
2.1工程简介 2
2.2地形、地貌 3
2.3水文地质条件 4
2.4气候情况 5
2.5施工计划 5
2.6主要技术特点 6
2.7人员准备 6
2.8机械准备 7
2.9场地准备及材料准备 8
三.施工工艺及施工方法 9
3.1石膏地层抗膨胀变形总体措施 9
3.2石膏膨胀段具体施工办法 10
3.3膨胀岩隧道施工特殊情况处理措施 25
四、质量管理措施 26
4.1质量目标 26
4.2质量组织机构 26
4.3质量管理体系 26
4.4确保工程质量的控制措施 27
4.5质量检查人员和自检制度 29
五、安全管理措施 30
5.1安全目标 30
5.2安全生产组织机构 30
5.3安全生产保证体系 31
5.4安全生产保证措施 32
六、环境保证措施 33
6.1环境目标及质量方针 33
6.2环境保护、水土保持体系框图 34
6.3环保施工措施 34
七、文明施工措施 36
7.1文明施工体系框图 36
7.2文明施保证措施 36

缙云山隧道（进口端）大断面石膏膨胀岩施工技术方案

一、编制依据与原则
1.1 编制依据
1、《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）；
2、《公路隧道施工技术规范》（JTG F10-2009）；
3、《公路隧道施工技术细则》（JTG/T F60-2009）
4、《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2012）；
5、《公路工程施工安全技术规范》（JTG F90-2015）；
6、《钢筋焊接及验收规程》（JGJ 18-2012）；
7、《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ 46-2005）；
8、《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ 33-2012）；
9、《重庆市公路工程质量控制强制性要求》（渝交委〔2015〕79号）；
10、《重庆市公路水运工程安全生产强制性要求》（渝交委〔2015〕81号）；
11、重庆九永高速公路JY1合同段两阶段施工图设计文件；
12、《中交第一公路工程局有限公司施工方案管理办法》；
13、《公路工程施工工艺标准》中交一公局；
1.2 编制原则
严格遵守法律法规、地方性要求、设计规范、施工规范和质量评定与验收标准。坚持技术先进性、科学合理性、经济适用性、安全可靠性与实事求是相结合；
1、在充分理解设计文件的基础上，以设计图纸为依据，采用先进、合理、经济、可行的施工方案。
2、整个工程全过程对环境破坏最小，采取必要环境保护措施，避免周围环境的破坏。
3、充分应用先进的科学技术和施工设备，做到机械化作业、标准化作业、流水作业，坚持技术先进性、科学合理性、经济适用性、安全可靠性相结合原则。
4、强化质量管理，树立优良工程观念，创一流施工水平，创精品工程。
5、实施项目法管理，通过对劳务、设备、材料、资金、方案、信息、时间与空间条件的优化处置，实现成本、工期、质量及社会效益的预期目标。
二、工程概况
2.1工程简介
2.1.1隧道总体说明
缙云山隧道（进口端）为分离式小净距隧道，分左右幅设置。隧道左线起讫桩号ZK4+915～ZK6+117.5，长1202.5m，隧道右线起讫桩号K4+895～K6+120，长1225m。该隧道为三车道大断面隧道，隧道设计速度100Km/h，单洞净宽14.75米，净高5米。设计荷载：公路I级。隧道围岩结构较差，设计为III、IV、V级围岩，其中左线III级围岩257m，IV级围岩477.5m，V级围岩446m，明洞22m；右线III级围岩259m，IV级围岩495m，V级围岩448m，明洞23m。洞门设置为削竹式洞门，洞口边仰坡采用喷锚网临时支护，超前大管棚进洞。
2.1.2石膏膨胀岩说明
1、膨胀岩说明
膨胀岩问题是当今工程地质学和岩石力学领域中较复杂的世界性研究课题之一。膨胀岩的膨胀取决于两方面因素，一是内因：主要包括岩石成分（矿物成分、化学成分和粒度）、天然含水量和湿度状况、胶结程度等三种，这些决定了膨胀岩膨胀能力和膨胀潜势的大小；二是外因：工程活动造成膨胀岩的水分得失和内应力、强度变化等，它决定了膨胀岩的实际膨胀程度。很明显，工程活动过程中，膨胀岩产生膨胀的外部条件都不可避免地得到了不同程度的满足。 岩土膨胀的实质是由所含粘土矿物的亲水性造成的。研究表明：蒙脱石具有巨大的膨胀能力；其次是伊利石；而高岭石的膨胀能力最弱，几乎不具膨胀性。另外，软岩的膨胀还与这些粘土矿物的含量有直接而密切的关系。以往研究成果表明：当蒙脱石含量达7%以上或伊利石含量达20%以上时，软岩即具有明显的胀缩特性，且其含量愈高，胀缩率愈大。 天然状态泥质膨胀性软岩的含水情况是决定其膨胀潜势的重要因素之一。对膨胀性软岩而言，其天然含水量愈大，膨胀势愈头小；而天然含水量愈小，则膨胀势头愈大。
泥质岩胶结情况是决定其膨胀潜势大小和膨胀性发挥程度的关键因素之一。胶结性越差的岩石其膨胀性越强。
国内膨胀岩岩性主要有：灰白、灰绿、灰黄、灰红和灰色的泥岩、泥质粉砂岩、页岩、风化的泥灰岩、风化的基性岩浆岩、蒙脱石化的凝灰岩以及含硬石膏、芒硝的岩石等，岩石由细颗粒组成，遇水时有滑腻感。
2、我分部膨胀岩情况
根据区域地质资料及收集到的楠木沟石膏矿表明在嘉陵江组四段盐岩溶角砾岩底部分布有蜂窝状石膏层，厚约11～16m厚，石膏层由硬石膏吸水变成石膏过程中具有一定膨胀性，由于本次勘察期间未揭露到该层，且楠木沟石膏矿现处于封闭停采期间，未能采集到相关样品进行实验。根据重庆地区经验，该层石膏属弱膨胀性岩体，膨胀力约100～200Kpa。建议施工期间加强地质预测预报，遇到该层时及时采集样品进行实验，确定其膨胀性、膨胀力、膨胀率等相关力学指标。分布段落：左线ZK5+910～ZK5+940及右线K5+915～K5+945。三叠系嘉陵江组岩溶角砾岩地层由于石膏的存在地下水具有强腐蚀性。
表1 隧道石膏膨胀岩起止桩号及围岩等级统计表
隧道名称
起止桩号
长度（m）
围岩等级
地层岩性
缙云山隧道
左线
ZK5+910
30
Ⅴ、Ⅳ
T1J4岩溶角砾岩、白云岩、灰岩
ZK5+940
右线
K5+915
30
Ⅴ、Ⅳ
T1J4岩溶角砾岩、白云岩、灰岩
K5+945
2.2地形、地貌
缙云山隧道呈近东西向横穿缙云山南段。缙云山为北碚东向条形山，山体狭长。工程布设段宽约2.9Km。侵蚀构造低山呈单面山及列峰脊状低山形态，分布于山体两侧，东翼岭脊地势较低，最高点标高654.50m，西翼岭脊地势较高，最高点标高676.20m。溶蚀岩溶地形主要为岩溶槽谷地形，在隧址区地貌上形成了南、北两个相对完整的岩溶槽谷。南北槽谷总长约6Km，北槽谷地形分布高程在480～558m，槽谷宽350～460m。南槽谷地形分布高程在511～575m，槽谷宽50～530m，槽谷形态，宽度不一、多宽平、延伸远、落水洞较发育，并有溶蚀槽丘，槽洼等岩溶地貌形态。岩溶槽谷段为干谷，而两侧山体横向冲沟发育，冲沟发育密度约0.5～1.0 条/Km，且常年有水。隧道穿过地带相对高差达319m，隧道最大埋深约276m。进洞口位于一斜坡中下部，斜坡坡向约85°，地形坡角约5-15°，局部形成基岩陡坎。左线出洞口位于一冲沟右岸斜坡中下部，冲沟走向约242°，斜坡坡向345～356°，坡角22～33°，局部形成基岩陡坎。右线出洞口位于一冲沟中下部，冲沟走向约241°，斜坡坡向213～282°，坡角22～31°，局部形成基岩陡坎。
2.3水文地质条件
根据详勘，地下水水质类型多为HCO3·SO4－Ca或HCO3·SO4－Ca·Mg型水，区内地表水及三叠系须家河组及嘉陵江组T1j4地层由于石膏层的存在使其地下水具有弱腐蚀性；石膏层具有强腐蚀性。
针对地下水和石膏对混凝土结构的不同腐蚀情况，设计采取以下处治措施。
1、处置原则
石膏地层抗腐蚀按“动态设计、信息化施工”原则进行处治：地勘确定的石膏地段（ZK5+910～ZK5+940、ZK6+470～ZK6+495、K5+915～K5+945、K6+460～K6+483）在开挖后取样进行岩土腐蚀性分析（取样频率为表列具腐蚀性地段每50m取3件）及水样分析，以进一步明确膏岩是否具有腐蚀性，判明腐蚀类别与腐蚀等级。
2、抗腐蚀设计措施
根据《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/T B07-01-2006），膏岩具有强腐蚀性（对应腐蚀作用等级为D级），本隧道设计基准期为100年，对隧道初期支护及二次衬砌应进行定期维护与检测。设计采取如下措施：
（1）喷射混凝土：采用高性能抗腐蚀喷射砼，对于喷射混凝土内设置的钢架（对钢架须进行防腐处理），靠围岩侧钢筋的混凝土保护层厚度不小于45mm，靠另一侧的保护层厚度不小于20mm；锚杆采用全长灌浆式锚杆。
（2）二衬混凝土：在严重腐蚀环境（D级）作用下，二次衬砌混凝土标号C45，抗渗等级P8。水泥要求采用抗硫酸盐水泥（宜采用C2S含量较高而水化热较低的硅酸盐水泥品种），最大水胶比为0.4，每立方混凝土水泥最小用量375kg且不宜大于450kg，C3 A含量<5%，C3 S含量<55%，水泥细度不超过350m2/kg，游离氧化钙不超过1.5%，混凝土总含碱量不超过3.0kg/m3。并在混凝土中掺加不大于12%的抗腐剂（内掺法，等量代替水泥，试验确定掺量）作为防护层。钢筋混凝土保护层厚度不得小于55mm。抗腐剂可选用JQ-H高效防腐剂、YBQK防腐剂、SA-100A抗硫酸盐侵蚀防护剂、BDY型混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂等，但所选防腐剂物理化学性能指标均需满足表6-5要求，同时须满足《混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂》（JC/T1011-2006）的相关要求。
表2 抗硫酸盐类侵蚀防腐剂理化性能指标
项 目
指 标

化学成份
氧化镁（%）
≤5.0
Cl离子（%）
≤0.05
物理性能
比表面积(㎡/kg)
≥300

凝结时间
初凝（min）
≥45
终凝（h）
≤10
抗压强度比 （%）
7天
≥90
28天
≥100
膨胀率（%）
1天
≥0.05
28天
≤0.60
抗侵蚀性
抗侵蚀系数（K）
≥0.85
膨胀系数 （E）
≤1.50
（3）防水板：改用全包防水，防水板全周封闭。
（4）根据实验段确定混凝土表面是否涂憎水涂料。
（5）设防段落需向非腐蚀性围岩延伸不小于15m。
（6）所有临水混凝土均应按上述防护措施进行处理，包括排水沟(纵向边沟、中心排水沟) 等，尤其是具有强腐蚀性的地下水排放时流经的排水沟也需处理。
2.4气候情况
隧址区属亚热带温暖湿润区，气温高、湿度大、雨量充沛。廊道区多年平均气温17.8℃，七月最高，一月最低，极端最高气温41.1℃，极端最低气温-3.3℃。年平均降水量1000～1200mm，最大日降雨量为255.7mm，降雨集中在5～9月，占全年降水量的65%以上。相对温度多年平均值为81%。据气象资料，公路廊道区冬季有雾、霜，一般雾日为18～31 天，霜日5～7 天，主要出现在1～2 月份。
2.5施工计划
表3 施工进度计划表
序号
工程名称
施工起止日期
时长（天）
开始日期
结束日期
备注
1
左洞施工
21
2016/12/7
2016/12/27

2
右洞施工
21
2016/12/27
2017/1/6

2.6主要技术特点
根据膨胀岩的机理和作用特性，施工时以排水和控制围岩变形为重点，严格遵循“方案合理，措施有力；刚柔并举，宁强勿弱”的原则。 
1、方案合理，措施得力：在明确隧道掌子面前方岩体膨胀性指标的基础上，制定合理的施工方案，在合理方案的前提下，细化各施工步骤的技术措施，有效的控制围岩变形。
2、刚柔并举，宁强勿弱：在隧道开挖后，根据膨胀岩实际情况，选择合适的支护方式，要一定程度上允许地应力适当释放，同时又必须遏制其过度释放而导致过大的围岩变形。因此，在支护方式上，一般采用先柔后刚、先让后顶、分层支护的方法。就支护强度而言，需要有足够的安全系数，避免在已支护洞段在极大的膨胀压力作用下造成支护的破坏。
3、快速支护，及时封闭成环是有效地控制膨胀岩变形的关键。针对膨胀岩初期变形大、发展速度快，稳定性受地下水影响大等特点，施工的关键在于各施工工序的连续性及紧凑性，特别是仰拱施工尽可能提前，以降低水对隧道底板的作用，同时支护形成环状受力。
2.7人员准备
表4 项目管理人员安排表
序号
工种名称
数量(人)
职责
1
副经理
1
负责现场全面管理
2
项目总工
1
负责现场全面技术管理
3
技术负责人
2
负责现场技术管理
4
现场技术员
4
负责各工点现场技术管理
5
测量工程师
2
负责现场施工的监控量测
6
安全员
4
负责现场安全工作
7
合计
14

表5 进场施工人员计划表
序号
职务及工种
人数
备注
1
队长
2
负责现场施工总指挥
2
领工员
4
负责现场施工协调
3
工班长
6
负责现场施工指导
4
开挖班
100
负责隧道石膏段开挖施工
5
二衬班
68
负责隧道石膏段二衬施工
6
辅助设施班
40
负责隧道石膏段辅助设施
7
电工班
4
负责电路搭设及维修
2.8机械准备
表6 进场机械设备计划表
序号
设备名称
规格型号
功率
单位
数量
1
凿岩台车
自制

台
2
2
凿岩机
YT-28
2.4m3/h
台
46
3
潜孔钻机
乌卡斯30
Φ100mm
台
6
4
风镐
G-10A

台
30
5
空压机
4L-22/7
132kW
台
10
6
挖掘机
小松PC-120
114kW
台
6
7
装载机
夏工XG951
155kW
台
4
8
侧卸装载机
ZL50C
154kW
台
2
9
轴流风机
BD-6-NO16
2×75kW
台
6
10
自卸汽车
东风
20t
辆
8
11
整体模板台车
12m

台
2
12
钢筋切断机
6-40mm
5.5 kW
台
2
13
交流电焊机
JW-50
3.5 kW
台
2
14
作业台架
7.0m（自制）

台
2
15
注浆机
HJB-6

台
3
16
射钉枪

个
10
17
自动爬行双缝焊机
F-H500

台
8
18
吹风焊枪

个
8
19
插入式捣固棒
Φ50

个
8
20
插入式捣固棒
Φ30

个
8
21
平板振动器
YZD-20-2
1.5Kw
个
6
2.9场地准备及材料准备
1、材料试验准备
开工前已完成材料试验及配合比设计，进场原材料检验合格，质量、数量满足施工要求。
2、施工场地
隧道施工队伍进场后，在隧道洞口附近建设配电房、空压机房、钢筋加工厂、砼拌合站、生活住房等，项目驻地建设标准按总承包部下发的标准化手册执行。
3、施工用电
隧道用电以架设专线接引至缙云山隧道进口左侧安装2台800KVA变压器、1台500KVA变压器及一台315KVA变压器作为隧道施工用电，同时自备1台300KW发电机作为停电时备用电源。
4、施工用水
生产用水：在洞顶修筑蓄水池，从主线K5+170段右侧420m位置处天然泉水处取水，用水泵抽至隧道处使用，抽水管线沿村道布置，进洞400m内采用φ80无缝钢管供水至掌子面，在进洞400m之后调整为φ57无缝钢管。
生活用水：缙云山隧道右侧为度假区，多为闲置，隧道驻地直接租赁较近的房屋，生活用水方便。
5、施工排水
根据隧道涌水量预测，靠近洞口段及洞身段雨季涌水量较大。洞口地段排水为反坡排水，在隧道洞内设钢制的水泵站集水箱，采用污水泵将隧道内污水依次抽至洞口的三级沉淀池内，通过去污三级沉淀，污水净化达标后排入冒水湖排泄水渠。每月用挖掘机清除污水沉淀池与净化排污池污泥，并安排专人打捞漂浮物，防止沉淀污泥及漂浮物堵塞管道和污染周边自然水渠。
6、材料供应情况
水泥、钢筋、地材、柴油均选用统一招标确定的厂家，通过公路采用汽车运送到施工工点。混凝土采用商混，统一由驰旭拌合站供应。
三.施工工艺及施工方法
3.1石膏地层抗膨胀变形总体措施
缙云山隧道嘉陵江组四段盐岩溶角砾岩底部分布有蜂窝状石膏层，厚约11～16m厚，石膏层由硬石膏吸水变成石膏过程中具有一定膨胀性，根据重庆地区经验，该层石膏属弱膨胀性岩体，膨胀力约100～200Kpa。
表7 弱膨胀岩段加强衬砌支护参数表
项 目
弱膨胀岩加强衬砌
衬砌类型
-
初期
支护
C25早强喷砼
26cm
Φ6.5钢筋网
@20×20cm（全周布置，双层）
系统锚杆
C25中空注浆锚杆@100×100cm，L=5.0m（全周布置）
预留变形量
25cm
二 次 衬 砌
70cmC30防水钢筋砼
仰 拱
70cmC30防水钢筋砼
铺助施工措施
R51自进式锚杆管棚或超前小导管
初期支护加劲措施
全环20b工字钢@50cm
膨胀围岩段设计以“加固围岩，改善洞形，先柔后刚，先放后抗、变形留够，底部加强”为原则。设计处治对策主要有：
（1）施工时需加强监控量测，严格遵循“动态设计、信息化施工原则”；
（2）增加预留变形量，设计暂考虑为25cm，具体施工时需根据现场监测得到的围岩膨胀变形量调整确定；
（3）加强超前支护，采取Φ42小导管或R51自进式锚杆进行超前支护；
（4）加强初期支护，采用20b密排工字钢全周封闭支护，5m长Φ25中空注浆锚杆全周布置，施工时根据现场监测情况，若变形量较大引起初喷混凝土开裂，则需沿喷层每隔2～3m布置一条10～15cm宽的环向变形缝；
（5）二衬加强，采取70cm厚钢筋混凝土结构。采用先柔后刚、先让后顶、分层支护的方法，通过现场监控量测和试验来确定二次衬砌施作时间，一般在围岩变形基本稳定，变形速率小于0.2～0.5mm/d后施作二衬为宜。
（6）施工要求：
① 初期喷锚支护要及时、密贴、柔性。开挖后迅速封闭围岩，防止围岩变形过大而松弛、坍塌，阻止水汽浸入岩体，减少围岩风化、吸水软化和膨胀。
②施工中必须现场试验、量测确定预留变形量和二衬施作时间。若果围岩变形不充分，后期衬砌可能被压坏，施作过早，则变形过大，围岩松弛，造成坍方。
④施工中应尽量减少对围岩的扰动。宜采用无爆破掘进法。施工期间应及时封闭仰拱，施作初期支护、二次衬砌应尽早成环。
⑤加强隧道排水。水是膨胀围岩隧道产生病害的主要根源，施工中须以防止水的浸湿为原则同时防止水流浸泡基底，以控制边墙变形和底鼓现象；若施工中出现严重底鼓现象，可采用长锚杆加固底部围岩，尤其是拱脚位置，松散破碎围岩可注浆加固。此外，可根据现场情况，在仰拱初支底部铺设粉煤灰垫层，能有效抑制围岩吸水后膨胀。施工中切实做好隧道防水和排水工作，特别要防止施工用水和水汽进入岩体，在围岩水源处增设渗水盲沟或渗透注浆、帷幕注浆防水。
⑥弱膨胀岩衬砌考虑了施工过程中初期支护较大的预留变形量，二次衬砌结构考虑了承受一定的膨胀力。具体设置段落需在施工过程中根据揭示的地质情况确定，以下预设计的弱膨胀岩衬砌段落根据地勘报告确定，与实际情况可能有一定差异。
3.2石膏膨胀段具体施工办法
3.2.1隧道开挖
石膏膨胀岩段隧道的开挖以最大限度地减轻对围岩的扰动为原则，根据围岩情况，一般选用机械开挖或钻爆法开挖，开挖遵循少分部、短进尺、多循环的原则。开挖断面应圆顺，隧道周边宜采用风镐开挖，中间部分可用钻爆法开挖。膨胀岩地段开挖后，应及时封闭暴露的岩体。根据围岩状况、隧道设计断面大小和隧道设计图纸要求，石膏膨胀岩段隧道采用CD法开挖。
CD法开挖也叫中隔壁法,其开挖及初期支护施工工序原则为：先超前支护，后开挖并及时初期支护，开挖由上而下，衬砌由下而上的原则。开挖后立即进行喷射混凝土施工，然后打锚杆、架立钢架、复喷至设计厚度。采用CD法开挖时，上下台阶距离2～5m，左右导坑距离10～20m。CD法开挖具体施工工序、工艺流程如下图所示。
基底加固
测量放线
左侧拱部超前支护
左侧上部开挖、出碴
左侧上部、上部中隔壁初期支护、同时进行左侧下部开挖、出碴
右侧拱部超前支护
右侧上部开挖、出碴
超前地质预报
围岩监控量测
围岩监控量测
右侧上部、上部中隔壁初期支护、同时进行右侧下部开挖、出碴
左侧下部初期支护
右侧下部初期支护
底部开挖、出碴，接长临时钢架
仰拱初期支护
拆除临时钢架、仰拱衬砌
仰拱填充施工
下一工序
围岩监控量测

图1 CD法施工工艺流程图

图2 CD法施工工序平面示意图

图3 CD法施工工序立面示意图
1、施工步骤说明
（1）中夹岩侧导坑上台阶开挖。
（2）中夹岩侧导坑上台阶初期（临时）支护，安装I20型钢钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆。
（3）在滞后于中夹岩侧导坑上台阶开挖2～5m后，机械开挖中夹岩侧导坑下台阶，人工配合整修。
（4）中夹岩侧导坑下台阶初期（临时）支护，接长I20型钢钢架和I18临时钢架，安装锁脚锚杆。
（5）中夹岩侧导坑仰拱初期支护，导坑钢架形成封闭圈。
（6）中夹岩侧导坑仰拱浇筑。
（7）在滞后于中夹岩侧导坑下台阶开挖5～8m后，机械开挖另侧上台阶，人工配合整修。
（8）中夹岩另侧导坑上台阶初期（临时）支护，安装I20型钢钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆。
（9）在滞后于另侧上台阶开挖2～5m后，机械开挖另侧下台阶，人工配合整修。
（10）中夹岩另侧导坑下台阶初期（临时）支护，安装I20型钢钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆。
（11）中夹岩另侧导坑仰拱初期支护，隧道全周钢架形成封闭圈。
（12）中夹岩另侧导坑仰拱浇筑。
（13）拱墙混凝土全周浇筑。
2、CD法施工要求
（1）隧道施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。
（2）开挖方式均采用弱爆破或人工开挖。爆破时严格控制炮眼深度及装药量。
（3）主体结构初期支护钢架应根据工法的设置情况对其分节进行适当调整。
（4）锁脚小导管可根据需要设置，以确保下台阶施工的安全。
（5）第三部台阶开挖后仰拱应紧跟。
（6）右部导洞开挖，应滞后于左部导洞，距离不小于10m为宜。
（7）施工中，应按有关规范及标准图的要求，进行监控量测，及时反馈结果，分析洞身结构的稳定，为支护参数的调整、浇筑二次衬砌的时机提供依据。
（8）上导坑①、⑦部的开挖循环进尺控制为1榀钢架间距（0.5m），下导坑③、⑨部的开挖可依据地质情况适当加大。
（9）导坑开挖孔径及台阶高度可根据施工机具、人员等安排进行适当调整。
（10）钢架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固。
3.2.2 初期支护要点
采用锚喷支护能有效的控制围岩变形及应力释放，防止较大的膨胀压力作用在二次衬砌刚性支护上，产生巨大的破坏作用。
膨胀岩隧道的辅助施工措施：超前小导管预注浆支护，初期支护为锚杆、钢筋网、喷射混凝土，锚杆、钢筋网全环设置。全环工20b工字钢作为初期支护的加劲措施，其纵向间距为0.5m，二次衬砌为模筑混钢筋凝土，二次衬砌应在变形稳定后施作。
1、超前小导管施工
超前小导管采用外径42mm，壁厚4mm热轧无缝钢管加工制成，导管长4.5m，前端加工成锥形，尾部焊接Φ6mm钢筋箍加劲，管壁四周钻4排Φ6mm注浆孔，施工时钢管沿隧道开挖外轮廓线周边以5°~15°的外插角打入岩层中，小导管环向间距为40cm。两排超前小导管纵向应有不小于1.0m的搭接长度。
1）小导管施工工艺及质量控制流程图及超前支护小导管施工断面图如下所示：

图4 小导管施工工艺及质量控制流程图

2）施工步骤
（1）按施工图要求在开挖面上准确画出本循环需要设的小导管孔位。
（2）钻孔
移动多功能作业台架就位，采用气腿式凿岩机进行钻孔，用人工或凿岩机将小导管顶入，钢管尾端外露足够长度，超前小导管外插角严格按施工图要求施做，尾部与钢架焊接在一起。超前小导管与线路中线方向大致平行。孔眼长大于小导管长。
（3）超前小导管端部焊接在钢架上，钢管插入及孔口密封处理
（4）钢管由专用顶头顶进，顶进钻孔长度≮90%管长。钢管尾端除焊上挡圈外，再用胶泥麻筋缠箍成楔形，以便钢管顶进孔内后其外壁与岩壁间隙堵塞严密。钢管尾端外露足够长度，并与钢支撑焊接在一起。钢管顶进时，注意保护管口不受损变形，以便与注浆管路连接。注浆前导管孔口先检查是否达到密封标准，以防漏浆。
（5）超前小导管预注浆地下水丰富地段采用水泥－水玻璃双液，地下水贫乏地段采用水泥单液注浆，注浆参数根据现场试验确定，建议参数如下：①注浆压力0.5~1.0MPa；②水泥浆水灰比W/C=1.0；③水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥；④水玻璃波美度为30，模数为2.4。
（6）注浆
施工时，当每孔注浆终压达到1.0MPa且注浆量达到设计量的95%以上时，可结束注浆。水灰比及水泥、水玻璃、缓凝剂掺量可根据现场注浆效果进行调整，注浆结束后，将管口封堵，以防浆液倒流管外。
2、R51自进式锚杆施工
可视实际情况增加R51自进式锚杆。R51自进式锚杆每环长15.0m，壁厚9mm，环向间距40cm，沿隧道开挖外轮廓线周边以3°~5°的外插角打入，两排锚杆间纵向应有不小于2.0m的搭接长度。自进式锚杆端部焊接在钢架上，预注浆浆液同小导管注浆。
3、锚杆施工
根据设计要求V级围岩深埋段采用Ф25中空注浆锚杆进行支护，锚杆长度5.0m，环向间距1.0m，纵向间距1.0m梅花型布置，具体详见下图：

1）中空锚杆支护流程
准备工作
钻孔眼
机具设备
孔眼检查
监理
自检
安设中空锚杆
连接管路安装
注浆设备
压浆前检查
压浆工作
浆液制备、试件
压力流量达设计要求
锚杆拔力试验
压浆完成

图5 中空注浆锚杆施工工艺流程图
（1）中空注浆锚杆钻眼的位置、方向、直径要严格控制，眼钻完后用气清洗，并将锚杆边旋转边送入眼孔，检查眼孔是否平直顺畅，不合格者应重新钻眼。在合格的眼孔中插入装好锚头的锚杆，安装止浆塞、垫板、螺母。锚垫板的安装要确保垂直，并与初喷混凝土面密贴紧压。当孔的轴线与孔口平面不垂直时，为保证垫板能均匀的紧压岩面，可采用落帽下部采用斜垫圈、在垫板后用砂浆调整或采用角形板调整等方法进行调整。
（2）锚杆注浆时要确保浆液注满孔体，水灰比控制在1：0.4～:1:0.5之间，砂子粒径不应大于1mm，注浆压力控制在0.5～1MPa。注浆施工时要做好注浆记录，同时做好监督，并在下一道工序开始前检查各项数据、性能及质量。
①将安装好锚头的中空注浆锚杆插入孔底，安装止浆塞、垫板、螺母，然后连接注浆管，用注浆泵通过尾部向孔内注浆，浆液采用水泥净浆，注浆压力控制在0.5～1.0MPa。注浆顺序自下而上逐根进行。
②为防止串浆可采取跳打施工，即先施工奇数孔序，再施工偶数孔序。
③发生串浆后的处理措施：对串浆孔与注浆孔同时注浆，采用分浆器，利用一台注浆泵同时对多根锚杆注浆。
④发生大量漏浆时，采用以下原则进行处理：采用低压、浓浆、限流、限量、间歇注浆的方法进行灌注或注入其他充填料先堵大通道再进行处理。
表8 锚杆支护质量检验表
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
1
锚杆数量（根）
不少于设计
按分项工程统计不少于设计
2
锚杆拔力（kN）
28d拔力平均值≥110KN，最小拔力≥99KN
每300根至少随机抽烟一组（3根）
3
孔位（mm）
±15
检查锚杆数的10%
4
钻孔深度（mm）
±50
检查锚杆数的10%
5
孔径（mm）
砂浆锚杆：杆体直径+15；其他锚杆：符合设计要求
检查锚杆数的10%
6
锚杆垫板
与岩面紧帖
检查锚杆数的10%
4、钢筋网施工
本段隧道工程采用Φ6.5mm双层钢筋网，间距20cm×20cm。双层钢筋网的外层钢筋网在开挖面初喷2cm混凝土后随岩面的起伏铺设，保护层厚度不小于2cm，与岩面间歇不大于3cm，钢筋与锚杆应连接牢固，钢筋接头按有关规定搭接，内层钢筋网在外层钢筋网挂设的同时紧贴钢架挂设，然后复喷至设计厚度。钢筋网布置示意图如下所示：

施工时，先在洞外点焊加工成网片，然后运至洞内拼装、焊接成为整体，搭接长度为1个网格，即20cm。并与锚杆之间进行连接牢固，使其在喷射混凝土时不致晃动。
表9 钢筋网支护质量检验
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
1
网格尺寸（mm）
±10
尺量：每50㎡检查2个网眼
2
钢筋保护层厚度（mm）
≥10
凿孔检查：每20M检查5点
3
与受喷岩面的间隙（mm）
≤30
尺量：每20M检查10点
4
网的长，宽（mm）
±10
尺量：
5、钢拱架架立
钢拱架安装过程主要可分为：加工厂制作→现场拼装→测量定位→洞内架立→固定连接。
（1）工字钢拱架在钢筋加工厂用自制冷弯机加工，由于其需要较高的加工条件和严格的工艺要求,因此加工时必须做到尺寸准确，弧形圆顺，节点焊接规范；先加工一榀到现场进行试拼，检查其尺寸、焊接、平面翘曲和横断面误差等符合要求后才能批量加工。钢架堆放和运输时不得损坏和变形。钢架要事先制作加工，并在大样台上试拼，直至符合设计要求。
（2）按设计位置现场测量定位。首先测定出隧道中线，确定高程，然后再测定钢拱架的纵向位置,确保钢拱架平面与隧道中线垂直；安设钢拱架时，必须准确定位，保证其安装精度，每榀拱架组合时，其间的连接板要对齐密贴。为确保钢架的整体受力和稳定，并防止拱架下沉，在施工时，除使用纵向连接钢筋将各榀钢架连成一体外，同时在钢架分节之间以连接板用螺栓连接。架立钢构件时，要使其与砼喷射面密贴，必要时在拱脚底部设托板，以增大其受力面积，才能有效控制拱架下沉量。
（3）石膏膨胀段采用I20b工字钢作为初期支护的加强措施，其纵向间距为0.5m，拱墙定位、锁脚利用系统锚杆，两侧墙脚各增加2根长4.5m的A42锁脚锚管。工字钢在挂网初喷4cm后安设，安装完毕复喷至26cm。工字钢与围岩之间混凝土保护层厚度不小于4cm，临空一侧混凝土保护层厚度不小于2cm。工字钢拱应紧贴初喷混凝土，当存在超挖时，应以混凝土块锲紧，保证工字钢与初喷混凝土接触点不少于15处。工字钢拱之间纵向以C22钢筋连接（内外侧交错设置），该纵向连接筋环向间距为1.0m。工字钢分8段在洞外焊接加工，洞内组装，分段柯根据开挖施工分块情况合理调整，保持工字钢架分段与开挖分块相适应，段与段之间通过2块1cm厚连接钢板以M22螺栓连接，点焊加固。
表10 石膏膨胀段钢拱架参数表
衬砌类型
钢架材料
钢架间距（cm）
纵向连接筋
纵向连接筋环向间距（m）
连接钢板类型
备注
Pr
I20b
50
Φ22
1.0
260×10×220

6、喷射混凝土
本项目隧道工程初期支护均采用湿喷混凝土，采用湿喷工艺以降低粉尘含量。采用强制式拌和机搅拌喷射混凝土料。混凝土运输车将砼运至洞内工作面，由混凝土湿喷机喷射混凝土。本段隧道工程的初喷厚度为26cm。
1）喷射混凝土材料要求
（1）喷射混凝土的石子粒径不宜大于16mm，骨料级配宜采用连续级配。细骨料应采用坚硬耐久的中砂和粗砂，细度模数宜大于2.5。
（2）速凝剂：在隧道的施工中，通常规定混凝土的初凝时间为5min，终凝时间为10min，8h后抗压强度不小于5MPa，
2）施工前准备工作
对水泥、砂、石、速凝剂、水等的质量进行检验。砂、石含水量应符合要求。为控制砂、石含水量，设置防雨棚，干燥的砂子适当洒水。喷射机、混凝土搅拌机、运输车等均检修完好，进行试运转。管道及接头要保持良好，风管不漏风，水管不漏水，沿风、水管路每隔50米装一阀门接头，以便当喷射机移动时，可迅速联结风、水管而使风、水软管不致过长。
检查开挖面，欠挖部分补挖，清除浮石，浮碴，岩石壁面用高压水清洗，对有地下水的部位钻孔集中，盲管引排处理。
3）喷射混凝土的拌合、运输
喷射混凝土在拌合站进行拌合，拌合时间在90s左右，拌合应严格控制骨料质量，拌合均匀，运输过程采用10m3罐车进行运输，保证罐车数量充足，供料及时。
4）喷射混凝土施工工艺
工艺流程 ：
喷射砼作业
机具就位
混合料的备制
场地布置
清理工作面
养 护

水灰比以喷射混凝土时混凝土塌落度控制在8-10cm为宜。风压在400-500KPa，过高过低都将影响喷混凝土施工效果和回弹量，水压比风压高50-100KPa。
喷混凝土时喷射角尽量垂直受喷面或略有5-10°的倾斜，喷嘴距受喷面保持0.6-1.2m，喷射时先喷边墙，后喷拱顶，由下至上，以螺旋状沿横向往复移动，喷射作业以适当厚度分层进行，后一层喷射在前一层混凝土终凝后进行。终凝后喷水养护，7天内保持湿润，以防干裂，影响质量。为避免喷射混凝土回弹伤人，严格遵守喷射混凝土施工操作安全事项，绝对不可将喷头对着人。
5）施工质量控制
（1）保证喷射混凝土厚度，一次喷射厚度不应小于骨料粒径的两倍，通常喷墙5～10cm，喷拱顶4～6cm。
（2）喷射作业应分区分段进行，每一小段作业宽度以1.5～2.0m为宜，其喷射顺序为：先墙后拱，自下而上；边墙应自墙基开始，拱部应自拱基线开始。
（3）喷射机的工作气压应控制在0.1～0.15MPa；水压应比风压大0.05～0.1 MPa左右。
（4）有钢筋网时，可在岩面喷射一层混凝土后再进行钢筋网的铺设，并在锚杆安设后进行。
（5）喷射混凝土终凝2h后，应每隔4～8h喷水养护一次，养护时间不少于7d。如果相对湿度大于85%，可采用自然养护。
表11 喷射混凝土质量标准
项次
检验项目
规定值或允许偏差
检验方法和频率
1
混凝土强度（MPa）
在合格标准内
每喷射50m3~100m3混合料或小于50m3混合料的独立工程，不得少于一组试件。
2
空洞检查
无空洞，无杂物。
凿孔或雷达检测议：每10M检查一个断面，每个断面从拱顶中线起每3米检查1点
3
喷层厚度
（mm）
平均厚度≥设计厚度；检查点的90﹪≥设计厚度；最小厚度≥0.5设计厚度，且≥50mm
凿孔法或雷达检测仪：每10m检查一个断面，每个断面从拱顶中线起每3m检查1点
3.2.3 施工排水
由于膨胀岩具有吸水膨胀、失水收缩的特性，所以在施工中加强现场排水尤为重要。对开挖后暴露围岩，采取早封闭，各道工序紧密衔接，连续施工的方法，尽量减小洞内水对膨胀岩的影响。
⑴膨胀性围岩隧道施工中对水的处理，基本原则是：严格管理洞内施工用水，及时引排洞内渗水积水，坚决抵制洞外积水下渗。
⑵膨胀岩地段的防排水，应以防为主，防、堵、截、排相结合的原则，并结合当地的气象、水文、地质，因地制宜进行。
⑶及时施作锚喷支护，封闭暴露围岩。防止施工用水和水汽浸入岩体。隧道浅埋段的地表低洼处必须填平，小河沟（槽）采用浆砌封闭，防止地表水下渗。
⑷在有水地段，如断层破碎带，节理发育、地下水丰富地段，应采取全断预注浆封堵。
⑸拱脚、墙脚不积水，及时施作仰拱，围岩暴露地段采用设置管道、木槽或浆砌排水沟排水，避免水漫流。
⑹洞内渗漏水