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连拱隧道施工方案

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隧道施工组织方案
一、 工程概况
1、 工程概述
**隧道所在地位于***。隧道附近有**县道和乡村道路通往,交通条件便利。采用连拱隧道, 左线起讫ZK70+875～ZK71+035, 长约160m; 最大埋深40m; 右线起讫YK70+850～YK71+025, 长约175m; 最大埋深40m。采用灯光照明, 自然通风, 无横通道设置, 属短隧道。隧道平面位于A－570缓和曲线接RR-∞直线上, 纵坡为0.6%/1200, K71+150, H-631.210。尺寸( 长×高×宽) 为11.3×2.6m ×2.0( m) 。砼均采用C30、 C40。
2、 编制依据
1、 《****************》文件
2、 《公路隧道施工技术规范》( JTG/T F50— )
3、 《公路工程施工安全技术规程》( JTJ076—95)
4、 《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1—
5、 当地自然、 地理特征、 气象、 水文、 交通、 通讯及资源情况
3、 地形地貌
隧道区属低山地貌, 海拔高程一般约为620-675米, 拟建隧道穿越一座长约330m的山体, 路线近似垂直穿越其山脊, 地形整体起伏较大。隧道进洞口所在斜坡坡角约为37°, 下方发育一狭长U型山谷; 出洞口所在斜坡坡角约为33°, 出洞口下方为冲沟, 进出洞口植被茂密。

4、 围岩级别划分和工程地质条件评价
4.1 隧道围岩级别划分
本隧道围岩分级采用现行《公路隧道设计规范》( JTGD70- ) , 结合地质调绘、 岩土体试验、 震探提供的围岩弹性纵波速等对围岩进行分级并综合评价。以BQ/［BQ］值为标准进行分级。
4.1.1 K70+850～K70+905段: 该段Ⅴ级围岩, 地层为强风化石英片岩, 岩体极破碎, 为极软岩, 工程地质性质较差, 由于浅埋对围岩影响, 围岩自稳能力较差, 开挖时易发生冒顶。雨季地下水出水状态以点滴状为主。
4.1.2 K70+905～K71+000段: 该段Ⅳ级围岩, 地层主要为中风化石英片岩, 岩体较破碎。节理裂隙较发育, 岩体较破碎, 为较硬岩, 工程地质性质及围岩自稳能力一般, 地下水出水状态为点滴状, 拱部无支护时可产生局部局部小坍塌。
4.1.3 K71+000～K71+035段: 该段为Ⅴ级围岩, 围岩为强风化石英片岩; 岩体极破碎, 结构面极发育, 结合差, 碎裂状结构; 拱部及侧壁自稳性差, 开挖时易发生中～小塌方; 雨季地下水出水状态以点滴状为主。仰坡以强风化层为主, 自然坡清表后采取喷锚挂网防护。

隧道围岩级别划分表
起止桩号
分段长度m
围岩名称
饱和抗压强度RcMPa
岩体完整系数Kv
围岩基本质量指标BQ/［BQ］
确定围岩级别
岩体纵波速Vp(m/s)
影响因素状态或关系说明
K70+850～K70+905
55
强风化石英片岩
略
略
<250
Ⅴ
801～874
点滴状出水岩体极破碎
K70+905～K71+000
95
中风化石英片岩
64.5
0.1
309/309
Ⅳ
4701～5107
点滴状出水岩体较破碎
K71+000～K71+035
35
强～中风化石英片岩
略
略
<250
Ⅴ
789～5107
点滴状出水岩体极破碎

4.2 隧道进口稳定性评价
隧道进洞口所在斜坡坡角为37°, 坡向129°, 岩层产状215°∠65°, 坡向和岩层倾向呈横向坡关系, 较有利于边坡稳定。洞口仰坡岩层多为强风化石英片岩。强风化层节理裂隙极发育, 对边坡稳定性不利, 易发生崩塌、 掉块等现象。根据钻探、 物探和地表地质调查, 洞口自然山坡稳定, 无崩塌和滑坡现象。
山露基岩节理裂隙极发育, 主要发育两组节理: J1,32°∠35°, 密度4条/m, 延长1～2m; J2, 300°∠76°, 密度3条/m,延长1～3m;均为微张裂隙面。节理面J1、 J2、 层面交线与坡向均呈逆坡关系, 有利于边坡稳定, 但洞口边坡开挖处理不当时易产生局部崩塌。
进洞口地层主要为强风化岩层, 洞口仰坡挖方量较小, 埋深较小。
4.3 隧道出口稳定性评价
出洞口所在斜坡坡角约33°, 坡向为285°, 岩层产状215°∠65°, 坡向和岩层倾向组合关系为横向相交, 自然边坡未见变形迹象, 稳定。由于强风化石英片岩较厚, 开挖后呈碎块状, 因此存在崩塌掉块可能。
出露基岩节理裂隙极发育, 主要发育两组节理: J1,32°∠35°, 密度4条/m, 延长1～2m; J2,300°∠76°, 密度3条/m,延长1～3m; 均为微张裂隙面。节理J2与层面交线为最不利组合关系, 可是倾角陡峭, 发生顺层滑塌的可能性较小。可是存在在外力作用下易发生崩塌现场。
4.4 结论
4.4.1 隧址区主要为中元古界河群界牌组( Pt2Jp) 石英片岩组成, 岩层产状215°∠65°; 主要发育两组节理: J1, 32°∠35°; J2, 300°∠76°,地下水不发育。
4.4.2 揭露强风化石英片岩, 极软岩, 岩体极破碎, 工程地质性质较差; 中风化石英片岩: 为较硬岩, 岩体破碎, 岩体工程地质性质相对较好。
4.4.3 K70+850～K70+905、 K71+000～K71+035段共90m为强风化石英片岩, 为Ⅴ级围岩,约占48.6%。; K70+905～K71+000段共95M为中风化石英片岩, 为Ⅳ围岩, 约占51.4%.
4.4.4 进出口隧道稳定。进口浅埋段建议明洞; 出口仰坡清表后可能发生小规模的崩塌掉块, 建议喷锚挂网防护。
5、 主要技术标准
( 1) 公路等级: 双向四车道高速公路
( 2) 计算行车速度: 80Km/h
( 3) 隧道净宽: ( 0.75+0.5+2×3.75+0.75+0.75) ＝ 23.5m。
隧道净高: 5m
（4） 设计荷载: 公路-Ⅰ级
二、 总体施工布署
1、 总体施工安排
根据施工实际情况, 安排一个隧道专业架子队负责本隧道工程的施工任务, 从隧道进口端向出口端单向施工。计划从 6月01日至 6月30日, 主要完成人员和机械设备进场、 临时工程的修建、 等前期准备。从 7月1日至 12月31日, 进行隧道主体工程施工。
2、 施工组织机构
为安全、 优质、 按期完成本合同段的施工任务, 本着精干、 高效的原则, 我们计划抽调理论和实践经验丰富、 业务能力强、 综合素质高的技术、 管理、 行政人员及精选具有丰富施工经验的施工队伍完成该隧道工程的施工任务。按项目法组建本合同段项目管理机构, 实行项目经理部一级管理。
下设五部二室( 工程部、 安质部、 合约部、 财务部、 物资部、 试验室、 办公室) , 分别负责本合同段工程项目的施工技术、 安全、 质量、 计划、 财务、 物资设备保障、 材料试验与检验、 行政管理等工作, 全面保证本合同段工程建设任务的优质、 高效完成。

项目经理
项目总工
项目副经理
项目副经理
工程技术部
安质环保部部
计划合同部部部

财
务
部
物资设备部

试验室
综合办公室
油房隧道施工队

图3.2.1 施工组织管理机构图
3、 劳动力布署
根据工程数量、 施工进度计划安排及配备的机械设备, 科学安排劳动力, 进行动态管理, 组织平行、 流水交叉作业。
隧道各工班任务分配及劳动力配置见表3-1。

表3-1隧道工班任务分配及劳动力配置表
工班名称
人数( 个)
担负主要任务
掘进工班
40
钻眼、 装药、 爆破或人工开挖等
管棚工班
10
管棚钻孔、 装管、 注浆等
支护工班
50
超前小导管、 锚杆、 钢筋网、 钢架安设、 喷射混凝土、 临时支撑拆除作业等
衬砌
钢筋工程
12
衬砌钢筋绑扎
防水板工班
8
防水板焊接、 吊挂
混凝土工班
20
衬砌台车就位、 混凝土灌筑、 拆模; 仰拱、 填充、 垫层混凝土施工; 水沟电缆槽的施工等
运输队
12
出碴、 运输、 调度、 维修、 保养等
综合保障队
8
风、 水、 电及其设备维修、 保养, 道路养护
钢结构加工队
10
各种钢结构加工及预制
小计
170

4、 施工平面布置、 临时设施规划
4.1 施工平面布置
4.1.1 严格按照业主标准化工地施工要求, 严格按设计规划范围合理安排、 节约用地; 各种临时工程与设施符合环保要求并适应当地气候条件。
4.1.2 施工现场规划原则: 整合资源、 节省投资、 节约用地、 因地制宜、 就地取材、 方便施工、 尽量利用既有设施。
4.1.3 施工平面规划主要内容: 施工便道、 供电系统、 供水系统、 隧道供风、 通风系统、 临时排水系统、 拌和站、 加工厂、 火工品库、 料场、 弃土场等。
4.2 施工便道
施工便道满足工程施工机械、 设备、 人员走行, 材料进场的要求, 排水顺畅, 雨天无积水, 无泥泞。
施工便道技术标准: 路基宽度5m, 路面宽度4.5m, 每150m设一处会车道, 会车道宽7.5m, 长度不少于15m, 便道面采用泥结碎石路面。隧道洞口临时布置范围内全部采用C25混凝土硬化, 混凝土厚度20cm。场外施工便道尽量利用既有道路拓宽, 新建便道结合地形选线, 进入隧道工点的便道依山势展线修筑, 跨越沟渠及冲沟的地段设置过水涵洞。
4.3 施工、 生活用电
施工用电: 采用地方电源供电为主、 自发电为辅的供电方法。洞口配置500KVA变压器一台, 250KW柴油发电机一台备用。
5、 风水电布设方案
洞内施工通风采用压入式通风。在距隧道出口端洞口20m处左右各设采用一台2×55Kw轴流通风机压入式通风, 通风管采用软质橡胶管, 通风管送风口距开挖面不大于15m。
隧道洞身开挖为上坡时, 洞内排水顺坡往外流, 临时排水沟结合排水边沟设在隧道一侧, 距边墙不小于1.5m; 隧道洞身开挖为下坡时, 每30m开挖一集水池, 采用抽水机逐级抽水的方法消除洞内积水。排到洞外的污水经沉淀池处理达标后排放至附近沟谷。
施工用电采取高压接入洞口配电房, 进洞电线采用三相五线制。为杜绝安全隐患, 洞内电线与风水管放置位置相反。考虑可能存在的供电不稳定因素, 配备250KW柴油发电机一台备用。
6、 施工程序
本隧道工程施工程序为:
征地拆迁→场地清理→测量放线→现场复核→开工报告→工程实施→施工自检→报检签证→试验检测→质量评定→工程验收→土地复耕→工程保修→内业资料。
三、 施工方案及主要施工方法
1、 施工方案
隧道施工应按新奥法组织实施, 主要工序采用机械化作业, 隧道出渣采用无轨运输方式, 二次衬砌浇筑采用模板台车。
隧道洞口明洞开挖施工逐级开挖逐级防护, 进洞施工前应完成洞口排水系统, 施工时尽量避开雨季。隧道明洞基础承载力要求不低于250KPa,当基础较差时应采用基础加固、 基础换填等措施。洞口边、 仰坡防护采用喷锚防护、 方格网植草防护和锚杆框架植草防护等防护方案, 对于洞口坡体坡度较陡、 覆盖层较厚和稳定性较差的情况, 可根据情况分别采用地表加固方案、 加长明洞反压回填方案等。
对隧道洞口浅埋土质或易坍塌的软弱围岩地段, 采用洞口大管棚超前注浆加固。
隧道施工采用三导坑先墙后拱法, 采用中导坑开挖, 先施作地形较低侧的隧道, 滞后一定时间再施作内侧隧道。在中墙处设中导坑, 两侧边墙处设侧导坑, 中导坑全隧道贯通, 用以修筑中墙衬砌。导坑的断面尺寸根据隧道起拱线以下墙部轮廓尺寸, 结合导坑支护和隧道初期支护架立钢架、 内层模衬砌作业施工需要拟定。中侧导, 坑采用喷射混凝土、 锚杆、 钢筋网、 钢架等围岩共同组成支护体系, 系统锚杆为砂浆锚杆, 钢拱架为工字钢。
隧道洞口段Ⅴ、 Ⅳ级围岩采用采用中导洞+左右侧导洞+主洞台阶法进行开挖, V级围岩段台阶长度为5～10m, IV级围岩段台阶长度为10～15m。同一端洞口左右侧主洞掌子面间隔20m以上。
Ⅴ级围岩开挖采用人工配合风镐进行, 在人工难以施工的情况下采取微振爆破; Ⅳ级围岩段采用自制钻孔台车配YT-28风动凿岩机钻眼、 人工装药爆破。隧道钻爆开挖采用微振爆破技术, 严格控制爆破用药量, 减少对洞身周围围岩的扰动。
V级围岩地段开挖采用三导洞法: 主洞采用预留核心土台阶法开挖, 在施工中需根据量测反馈结果调整开挖方式、 施工步序与支护参数, 确保施工安全。
Ⅳ级围岩地段开挖采用中导洞法: 主洞采用台阶法开挖。其中, Ⅳ级围岩地段主洞上台阶开挖注意预留核心土, 以确保掌子面稳定。
初期支护采用人工钻眼、 安设锚杆、 钢筋网及钢架, 湿喷机喷砼。V、 IV级围岩超前支护采用φ108长管棚和φ 42小导管超前预注浆支护。  
仰拱及填充采用自制仰拱防干扰平台浇筑。
防水板采用射钉铺设工艺, 采用自制的防水板台车铺设土工布及防水板。    
主洞当隧道衬砌位置距掌子面的距离及监控量测数据符合要求时, 及早进行二次衬砌施工, 采用液压模板台车整体模筑。两侧洞室的衬砌大致对称进行, 以防止隧道洞室偏压造成隧道二次衬砌拱脚开裂。砼由洞外拌和站拌和, 砼输送泵泵送浇筑。隧道内侧壁导坑支撑在铺设防水层、 绑扎钢筋时, 拆一段施工一段, 以确保施工安全。   

2、 洞口及明洞施工
洞口土石方及明洞路堑开挖前, 先清除边、 仰坡上的浮土、 危石, 做好边、 仰坡的截排水天沟, 将地表水、 边仰坡积水引离洞口, 以防雨水冲刷边坡造成边、 仰坡失稳, 确保施工安全。土石方先外后内自上而下开挖, 土方和强风化岩采用反铲挖掘机挖装, 石方采用浅孔台阶钻爆法开挖。并确保边仰坡开挖后及时进行锚喷防护。   
明洞在隧道主洞进洞后反方向施工, 浇筑仰拱、 边墙基础及中隔墙砼后, 采用液压模板台车整体浇筑。明洞基底承载力达不到设计要求时需进行处理。当明洞衬砌砼强度达到设计强度后, 按图纸要求做好外贴式防水层及排水设施, 然后进行回填。明洞回填土分层夯实, 每层厚度不超过30cm, 两侧对称回填至设计标高, 两侧回填土面的高差不得大于0.5m。采用机械回填时, 应在人工夯填超过拱顶1.0m以上后进行, 并做好洞顶粘土隔水层及截排水设施。
3、 中导洞( 中隔墙) 施工
3.1 中导洞开挖
Ⅴ、 Ⅳ级围岩段采用台阶法开挖, 上断面超前3～5m, 作为钻孔喷锚作业平台; 开挖前先施作小导管或药卷锚杆超前支护; Ⅴ级围岩以人工风镐开挖为主, Ⅳ级围岩以松动爆破开挖为主, 视围岩稳定情况, 每循环进尺Ⅴ级围岩1.2m、 Ⅳ级围岩2.0m; 初期支护采用锚、 网、 喷及钢拱架联合支护, 紧跟开挖面及时施作。
中导洞各级围岩循环作业时间见表1、 表2。 

表1 Ⅴ级围岩中导洞掘进作业循环时间表(循环进尺1m)
项目
测量放样
超前支护
开挖出碴
架立钢架
锚网喷砼
合计
时间(h)
0.5
平均3.5
3.0
1.5
3.5
12
备注
每天进尺2.4 m, 考虑施工干扰, 每月进尺50m。

表2 Ⅳ级围岩中导洞掘进作业循环时间表(循环进尺1.5m)
项目
测量放样
超前支护
钻眼爆破
通风
出渣
架立钢架
锚网喷砼
合计
时间(h)
0.5
平均2.0
2.0
0.5
3.0
1.5
2.5
12
备注
每天进尺4.0 m , 考虑施工干扰, 每月进尺75m。

3.2 中隔墙施工
中隔墙在中导洞贯通后自中部向进出口方向交错浇筑砼。中隔墙钢筋采用现场绑扎, 液压模板台车衬砌, 按每两天一循环, 每循环9m施作。台车就位后, 利用中导洞钢架支护, 对衬砌台车稳定性定位加固后, 进行砼浇筑。中隔墙砼完成后, 在中隔墙顶部回填与墙身同标号砼, 与导洞洞顶顶紧, 回填密实。砼浇筑前, 预埋中隔墙排水管。 
3.3 侧导洞施工
为防止侧导洞初期支护暴露时间过长, 缩短导洞开挖和衬砌之间的间隔时间, 侧导洞在中隔墙贯通后开始施工, 首先进行左导洞开挖施工, 左导洞开挖进尺到达Ⅴ级围岩结束桩号后, 进行右导洞的开挖施工。
侧导洞开挖支护方法及作业循环时间同中导洞。 

4、 主洞施工
主洞待同侧侧导洞掘进10～15m后开始施工, 先施工左洞, 待左洞掘进超过20m后, 再开挖右洞。主洞施工采用台阶法, 施工工艺见图1。
4.1 开挖
V、 IV级围岩洞身开挖采用上台阶留核心土法开挖, 以人工风镐开挖为主, 必要时辅以微振爆破。
施工注意事项:
①、 隧道施工坚持”管超前、 短进尺、 控爆破、 早支护、 快封闭、 勤量测”的原则。
②、 人工风镐开挖, 开挖轮廓要圆顺, 以防出现应力集中, 爱护围岩。
③、 钢架起拱线、 拱脚处应设锁脚锚杆, 以确保钢架基础稳定。
④、 钢架之间纵向连接钢筋及时施作并连接牢固。
⑤、 临时钢架的拆除等洞身主体结构初期支护施工完毕并稳定后, 再进行。

测量放线
拱部超前支护
上导坑开挖、 出碴
下导坑开挖、 出碴
下部初期支护
上部初期支护
围岩监控量测
围岩监控量测
围岩监控量测
围岩稳定性评判、
修正施工方案, 确定二次衬砌施作时间
仰拱填充施工
下一工序
仰拱

图1 台阶法施工工艺流程图
4.2 超前支护
4.2.1 φ108超前长管棚
V级围岩段主洞采用φ108长管棚超前预注浆。长管棚采用φ108×6mm热轧无缝钢管, 沿拱部环向间距40cm布置, 施工时先根据设计施工护拱, 预留导向管, 采用管棚钻机钻孔, 安装φ108×6mm钢管, 注浆。大管棚施工施工工艺流程见图2。
1) 施作护拱
①混凝土护拱作为长管棚的导向墙, 在开挖廓线以外拱部120°～135°范围内施作, 断面尺寸为1.0×0.6 m, 护拱内埋设I18工字钢支撑, 工字钢与管棚孔口管采用φ25固定筋(单根长90cm)连接成整体。导向墙环向长度可根据具体工点实际情况确定, 要保证其基础稳定性。

隧道开挖
钻进结束
下一根管棚钻进
开挖周边放样布孔
管棚钻机就位
继续钻进安装至设计长度
钻杆退回原位
一节管棚体安装结束
接长管棚
钻进＋管棚体安装
注浆
安放钢筋笼

图2 超前大管棚施工工艺流程图
②孔口管作为管棚的导向管, 它安设的平面位置、 倾角、 外插角的准确度直接影响管棚的质量。用经纬仪以坐标法在工字钢架上定出其平面位置; 用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角; 用前后差距法设定孔口管的外插角。孔口管应牢固焊接在工字钢上, 防止浇筑混凝土时产生位移。
2) 搭钻孔平台安装钻机
①、 钻机平台用钢管脚手架搭设, 搭设平台应一次性搭好, 钻孔由1～2台钻机由高孔位向低孔位进行。
②、 平台要支撑于稳固的地基上, 脚手架连接要牢固、 稳定, 防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、 摆动、 位移而影响钻孔质量。
③、 钻机定位: 钻机要求与已设定好的孔口管方向平行, 必须精确核定钻机位置。用经纬仪、 挂线、 钻杆导向相结合的方法, 重复调整, 确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。
3) 钻孔
①、 为了便于安装钢管, 引导孔直径应比管棚大15～20mm, 孔深要大于管长0.5m以上
②、 岩质较好的能够一次成孔。钻进时产生坍孔、 卡钻时, 需补注浆后再钻进。
③、 钻机开钻时, 应低速低压, 待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。
④、 钻进过程中经常见测斜仪测定其位置, 并根据钻机钻进的状态判断成孔质量, 及时处理钻进过程中出现的事故。
⑤、 钻进过程中确保动力器、 扶正器、 合金钻头按同心圆钻进。
⑥、 认真作好钻进过程的原始记录, 及时对孔口岩屑进行地质判断、 描述, 作为洞身开挖时的地质预测预报参考资料, 从而指导洞身开挖。
4) 清孔验孔
①、 用地质岩芯钻杆配合钻头进行重复扫孔, 清除浮渣, 确保孔径、 孔深符合要求, 防止堵孔。
②、 用高压风从孔底向孔口清理钻渣。
③、 用经纬仪、 测斜仪等检测孔深、 倾角、 外插角。
5) 安装管棚钢管
①、 钢管在专用的管床上加工好丝扣, 导管四周钻设孔径10～16mm注浆孔(靠孔口2.5m处的棚管不钻孔), 孔间距15～20cm, 呈梅花型布置。管头焊成圆锥形, 便于入孔。
②、 棚管顶进采用装载机和管棚机钻进相结合的工艺, 即先钻大于棚管直径的引导孔, 然后用装载机在人工配合下顶进钢管。
③、 接长钢管应满足受力要求, 相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于50%, 相邻钢管接头至少错开1m。
6) 注浆
①、 安装好有孔钢花管、 放入钢筋笼后即对孔内注浆, 浆液由ZJ-400高速制浆机拌制。
②、 注浆材料: 注浆材料为M20水泥浆或水泥砂浆。
③、 采用注浆机将砂浆注入管棚钢管内, 初压0.5～1.0MPa, 终压2MPa, 持压15min后停止注浆。
④、 注浆量应满足设计要求, 一般为钻孔圆柱体的1.5倍; 若注浆量超限, 未达到压力要求, 应调整浆液浓度继续注浆, 确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙充填饱满。
⑤、 注浆时先灌注”单”号孔, 再灌注”双”号孔。
4.2.2 φ42mm超前小导管
V级围岩段三导洞、 IV级围岩段主洞采用φ42注浆小导管超前支护, 环向间距40cm布置。超前小导管施工工艺流程见图3。
地质调查
现场试验
效果检查
制定施工方案进行施工
施工准备
设备准备
管材加工
材料准备
喷砼封闭掌子面
机具准备
拱部放样布孔
风枪或煤电钻成孔
清 孔
插入小导管
注浆
隧道开挖
M20砂浆准备

图3 超前小导管施工工艺流程图
1) 制作钢花管
小导管前端做成尖锥形, 尾部焊接φ6 mm钢筋加劲箍, 管壁上每隔10～20cm梅花型钻眼, 眼孔直径为6～8mm, 尾部长度不小于30cm作为不钻孔的止浆段。
2) 小导管安装
①、 测量放样, 在设计孔位上做好标记, 用凿岩机或煤电钻钻孔, 孔径较设计导管管径大20 mm以上。
②、 成孔后, 将小导管按设计要求插入孔中, 或用凿岩机直接将小导管从型钢钢架上部、 中部打入, 外露20cm支撑于开挖面后方的钢架上, 与钢架共同组成预支护体系。
3) 注浆
采用KBY-50/70注浆泵压注水泥浆或水泥砂浆。注浆前先喷射混凝土5～10cm厚封闭掌子面, 形成止浆盘。注浆前先冲洗管内沉积物, 由下至上顺序进行。单孔注浆压力达到设计要求值, 持续注浆10min且进浆速度为开始进浆速度的1/4或进浆量达到设计进浆量的80%及以上时注浆方可结束。注浆施工中认真填写注浆记录, 随时分析和改进作业, 并注意观察施工支护工作面的状态。注浆参数应根据注浆试验结果及现场情况调整。
注浆参数可参照以下数据进行选择:
①、 注浆压力: 一般为0.5～1.0Mpa
②、 浆液初凝时间: 1～2min
③、 水泥: P.O32.5普通硅酸盐水泥
④、 砂: 中细砂
4.2.3 超前药卷锚杆
IV级围岩段三导洞采用φ22药卷锚杆超前支护。
施工方法: 采用凿岩机钻孔, 清孔后塞入锚固剂, 将Ф22钢筋打入孔内。施工工艺流程见图4。
钻 孔

清 孔

塞入锚固剂

打入φ22钢筋

图4超前药卷锚杆施工工艺流程图
4.3 初期支护
锚喷支护采用Ф22砂浆锚杆、 钢筋网、 型钢钢架、 C20喷射砼等支护措施。支护紧跟开挖面及时施作, 以减少围岩暴露时间, 抑制围岩变形, 防止围岩在短期内松弛剥落。钢架、 钢筋网和锚杆在洞外构件厂加工, 人工安装钢架, 挂设钢筋网, 风动凿岩机施作系统锚杆, 湿喷机湿喷砼。喷锚支护工艺流程见图5。
否
超前地质预报
初喷砼4～6cm
施作系统锚杆

挂钢筋网
是否符合标准
调整
安装钢架
监 控 量 测
反馈、 调整确定支护参数
是
开 挖
喷射砼达到设计厚度

图5喷锚支护施工工艺流程图
4.3.1 锚杆施工
隧道锚杆采用Ф22砂浆锚杆。锚杆钻孔利用开挖台阶搭设简易台架施钻, 按照设计间距布孔; 钻孔方向尽可能垂直结构面或初喷砼表面; 锚杆孔比杆径大15㎜, 深度误差不得大于±50mm; 成孔后采用高压风清孔。
1) 砂浆锚杆
所谓砂浆锚杆就是利用早期凝结速度快, 承载强度大为特征的水泥砂浆制成的锚固剂将锚杆固定在锚固位置的一种支护方法。锚固剂应符合以下几项要求: 初凝时间应大于3分钟, 终凝时间应小于10分钟; 必须具有足够的小时抗压强度, 一般在半小时到一小时的抗压强度应在0.2MPa以上; 硬化后体积不缩小, 且有微膨胀性。
药卷包在浸水前上端扎3～5个小孔( 孔径1mm) , 浸水1～1.5分钟小孔不冒泡即浸水结束, 这时即可将浸好水的药卷包装入孔眼。药包装入采用比较坚硬顺直木棍或相似的物体送至眼底。药卷包装入后, 将锚杆用TJ-9型风动搅拌机( 电钻改装也可) 带动锚杆快速旋转, 边旋转边徐徐推进, 锚头在旋转与推进中强烈搅拌浸水后的水泥包, 使水泥浆获得良好的和易性, 连续搅拌水泥卷的时间宜为30～60s。水泥浆如沿孔壁下滑, 孔口用纸堵塞。
砂浆锚杆施工工艺见图6。

施 工 准 备

钻 孔
电钻
检 查
风动搅拌机
结 束
高 压 风
送锚固卷
推进锚杆、 搅拌锚固
锚固剂达到强度, 安装垫板
锚 杆 加 工
检 查
清 孔

图

6砂浆锚杆施工工艺框图

4.4 钢筋网
钢筋网预先在洞外钢构件厂加工成型。钢筋类型及网格间距按设计要求施作。钢筋冷拉调直后使用, 钢筋表面不得有裂纹、 油污、 颗粒或片状锈蚀。安装搭接长度应为1～2个网格, 采用焊接。钢筋网随受喷面的起伏铺设。与锚杆或其它固定装置连接牢固。开始喷射时, 减小喷头至受喷面的距离, 并调整喷射角度。喷射中如有脱落的石块或砼块被钢筋网卡住时, 及时清除。
4.5 钢架
本隧道Ⅴ、 Ⅳ级均采用钢架支护, 钢架按设计预先在洞外钢构件厂加工成型, 在洞内用螺栓连接成整体。
1) 制作加工
型钢钢架采用冷弯成型。钢架加工的焊接不得有假焊, 焊缝表面不得有裂纹、 焊瘤等缺陷。每榀钢架加工完成后放在水泥地面上试拼, 平面翘曲达到规范要求。
2) 钢架架设工艺要求
①、 安装前清除底脚下的虚碴及杂物, 拱脚标高不足时应设置钢板进行调整。
②、 钢架拼装可在开挖面以外进行, 各节钢架间以螺栓来连接, 连接板密贴。
③、 沿钢架外缘每隔2m用钢楔或砼预制块楔紧。
④、 钢架底脚置于牢固的基础上。钢架尽量密贴围岩并与锚杆焊接牢固, 钢架之间按设计纵向连接。
⑤、 分部开挖法施工时, 每个台阶的钢拱架拱脚打设直径为Ф25mm的锁脚锚杆, 锚杆长度不小于3.5m, 数量为4根。下半部开挖后钢架及时落底接长, 封闭成环。
⑥、 钢架与喷砼形成一体, 钢架与围岩间的间隙用喷砼充填密实; 钢架全部被喷射砼覆盖, 保护层厚度不得小于20mm。
4.6 喷射混凝土
隧道初期支护喷射混凝土设计厚度24～28cm, 设计强度等级为C20。喷射混凝土配合比的设计应满足: 强度符合设计要求、 不发生管路堵塞、 能向上喷射至设计厚度的要求。
隧道初期支护喷射混凝土采用湿喷工艺。喷射混凝土在洞外拌和站集中拌和, 由混凝土搅拌运输车运至洞内, 采用湿喷机喷射作业。在隧道开挖完成后, 先喷射4cm厚混凝土封闭岩面, 然后打设锚杆、 架立钢架、 挂钢筋网, 对初喷岩面进行清理后复喷至设计厚度。
施工工艺见图8

喷混凝土配
合比选定
检查开挖断面尺寸, 清除浮碴, 清理受喷面
施工机具就位
喷射混合料拌合
喷射混合料运输
初喷混凝土4cm
施作锚杆、 钢架、 挂钢筋网
清除初喷面粉尘
复喷至设计厚度
清理施工机具
加入速凝剂
加入合成纤维或钢纤维

图8 喷射混凝土施工工艺框图
1) 喷射前准备
①、 喷射前应对受喷岩面进行处理。一般岩面可用高压水冲洗受喷岩面的浮尘、 岩屑, 当岩面遇水容易潮解、 泥化时, 宜采用高压风吹净岩面。若为泥、 砂质岩面时应挂设细钢筋网( 网格宜不大于20×20mm、 线径宜小于3mm) , 用环向钢筋和锚钉或钢架固定, 使其密贴受喷面, 以提高喷射混凝土的附着力。喷射混凝土前, 宜先喷一层水泥砂浆, 待终凝后再喷射混凝土。
②、 设置控制喷射混凝土厚度的标志, 一般采用埋设钢筋头做标志, 亦可在喷射时插入长度比设计厚度大5cm的铁丝, 每1～2m设一根, 作为施工控制用。
③、 检查机具设备和风、 水、 电等管线路, 湿喷机就位, 并试运转。
2) 混凝土搅拌、 运输
湿喷砼搅拌采取全自动计量强制式搅拌机, 施工配料应严格按配合比进行操作, 速凝剂在喷射机喂料时加入。
运输采用砼运输罐车, 随运随拌。喷射砼时, 多台运输车应交替运料, 以满足湿喷砼的供应。在运输过程中, 要防止混凝土离析、 水泥浆流失、 坍落度变化以及产生初凝等现象。
3) 喷射作业
①、 喷射操作程序应为: 打开速凝剂辅助风→缓慢打开主风阀→启动速凝剂计量泵、 主电机、 振动器→向料斗加混凝土。
②、 喷射混凝土作业应采用分段、 分片、 分层依次进行, 喷射顺序应自下而上, 分段长度不宜大于6m。喷射时先将低洼处大致喷平, 再自下而上顺序分层、 往复喷射。
喷射混凝土分段施工时, 上次喷混凝土应预留斜面, 斜面宽度为200～300mm, 斜面上需用压力水冲洗润湿后再行喷射混凝土。
分片喷射要自下而上进行并先喷钢架与壁面间混凝土, 再喷两钢架之间混凝土。边墙喷混凝土应从墙脚开始向上喷射, 使回弹不致裹入最后喷层。
分层喷射时, 后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行, 若终凝1h后再进行喷射时, 应先用风水清洗喷层表面。一次喷混凝土的厚度以喷混凝土不滑移不坠落为度, 既不能因厚度太大而影响喷混凝土的粘结力和凝聚力, 也不能太薄而增加回弹量。边墙一次喷射混凝土厚度控制在7～10cm, 拱部控制在5～6cm, 并保持喷层厚度均匀。顶部喷射混凝土时, 为避免产生堕落现象, 两次间隔时间宜为2～4h。
③、 喷射速度要适当, 以利于混凝土的压实。风压过大, 喷射速度增大, 回弹增加; 风压过小, 喷射速度过小, 压实力小, 影响喷混凝土强度。因此在开机后要注意观察风压, 起始风压达到0.5MPa后, 才能开始操作, 并据喷嘴出料情况调整风压。一般工作风压: 边墙0.3～0.5MPa, 拱部0.4～0.65MPa。
④、 喷射时使喷嘴与受喷面间保持适当距离, 喷射角度尽可能接近90°, 以使获得最大压实和最小回弹。喷嘴与受喷面间距宜为1.5～2.0m; 喷嘴应连续、 缓慢作横向环行移动, 一圈压半圈, 喷射手所画的环形圈, 横向40～60cm, 高15～20cm; 若受喷面被钢架、 钢筋网覆盖时, 可将喷嘴稍加偏斜, 但不宜小于70°。如果喷嘴与受喷面的角度大小, 会形成混凝土物料在受喷面上的滚动, 产生出凹凸不平的波形喷面, 增加回弹量, 影响喷混凝土的质量。
4) 养护
喷射混凝土终凝2小时后, 进行养护。本隧道采用洒水、 喷雾养护, 养护时间不小于7d。当气温低于+5℃时, 不得洒水养护。
4.7 监控量测
现场监控量测是判断围岩和隧道的稳定状态、 保证施工安全、 指导施工生产、 进行施工管理和提供设计信息的重要手段。
根据以往类似隧道施工经验, 结合设计文件, 在施工过程中, 将按照《公路隧道喷锚构筑法技术规范》( TB10108- ) 的要求进行监控量测, 以量测资料为基础及时修正支护参数, 使支护参数与地层相适应并充分发挥围岩的自承能力, 围岩与支护体系达到最佳受力状态, 并在施工中进行信息化动态管理, 达到确保工程质量、 施工安全和进度, 合理控制投资的目的。在隧道正洞洞身支护完成后, 特别是仰拱施工完毕后, 喷锚支护已闭合成环, 及时进行全断面监控量测, 随时掌握初期支护的工作状态, 指导和确定二次衬砌施作时间。
4.7.1 量测项目
根据本标段工程的地形地质条件、 支护类型和施工方法等特点, 初步选择确定本隧道监控量测必测项目和选测项目见表3、 表4。
表3 监控量测必测项目
序号
监测项目
测试方法和仪表
测试精度
备注
1
洞内、 外观察
现场观察、 地质罗盘

2
水平收敛
收敛仪
0.01mm

3
拱顶下沉
水准测量的方法, 水准仪、 钢尺
1mm

4
洞口地表下沉
水准测量的方法, 水准仪、 塔尺
1mm
洞口段( H0≤2b)
5
锚杆轴力量测
钢筋计
0.1MPa

注: H0—隧道埋深; b—隧道或斜井最大开挖宽度。

表4 监控量测选测项目
序号
监测项目
测试方法和仪表
测试精度
备注
1
围岩内部位移
多点位移计
0.1mm

2
围岩压力
压力盒
0.001MPa

3
钢架受力
钢筋计
0.1MPa

4
喷混凝土受力
混凝土应变计
10με

5
二次衬砌内应力
混凝土应变计
0.1MPa

注: H0—隧道埋深; b—隧道最大开挖宽度。
4.7.2 量测断面间距
施工中将按照设计文件设置量测断面并布点。结合本标段隧道具体情况, 初步拟定必测项目量测断面间距与每断面测点数量见表5。为掌握各级围岩位移变化规律, 在各级围岩起始地段增设量测断面。
表5 必测项目量测断面间距和每断面测点数量
围岩级别
断面间距( m)
每断面测点数量
净空变化
拱顶下沉
Ⅴ～Ⅳ