隧道五级围岩施工技术方案.doc

浅谈白茫雪山3#隧道级围岩施工工艺（魏格洛，郝春风）摘要：本文依照白茫雪山3#隧道的特殊地理条件，简要介绍在高海拔地区隧道施工中级围岩的施工技术措施。可为同行提供参考。关键词：白茫雪山3#隧道 高海拔 级围岩 施工工艺龙建路桥股份有限公司承建的云南省国道214线香格里拉至德钦二级公路路基五合同段的施工生产任务，其中白茫雪山3#隧道主洞建筑限界净宽10m，净高5m，隧址区地处“世界屋脊”著称的青藏高原南东缘，海拔4000-4200m之间，氧气稀薄。项目区内侵蚀切割剧烈，山体表层覆盖较厚的第四系松散堆积物，下伏地层岩性主要由侏罗系砂岩夹泥灰岩，三叠系砂岩、板岩、页岩、安山岩、安山武岩等，二叠系片岩及印支期花岗岩组成。隧道全长3951m，明洞及洞门27m，级围岩段1536m，级围岩段2388m。其中级围岩段实际情况为极破碎第四系松散堆积层，岩体极不稳定，每5-8m变化频繁，碎石夹土，极易坍塌，对施工生产造成巨大影响。为保证施工安全，保证工程质量，加快施工进度，我标段特制定下述施工方案。采用施工方法为上、下导坑开挖，中间留核心土。基本施工顺序：施工测量掌子面上导坑开挖初期支护下导坑开挖初期支护及辅助施工措施仰拱施工洞身防水边墙基础二次衬砌洞内装饰一、隧道掘进施工1、施工测量由隧道专业测量工程师进行隧道中线，水平的测量工作。按设计结构尺寸画出隧道开挖轮廓线，并用红色漆线显示在隧道的开挖断面上。2、超前小导管沿测量放样开挖的外轮廓线按设计图纸的位置施工超前小导管。采用YT28风动凿岩机钻孔或凿岩机直接将小钢管打入岩层，压注水泥浆。（1）、小导管施工要求a、小导管采用50钢管在现场加工成型。小导管长度5.0m，一端做成尖角，并且在管壁每隔15cm范围内交错打孔，孔直径为6mm8mm，以便于浆液扩散。b、小导管沿隧道开挖轮廓线布置，环向间距0.4m、纵向间距3.5m，外插角根据岩层走向控制在15左右，搭接长度不小于100cm。导管的尾端焊接在工字钢拱架上。c、注浆采用KCD50/7型注浆泵注浆，注浆压力为0.51.5MPa，注浆应饱满，且向周围扩散。（2）、注浆材料水泥：水灰比为为1.5:1、1:1、0.5:1三个等级，水泥浆由稀到浓逐级变换，即先注稀浆，然后逐级变浓至0.5:1的水灰比为止。为了注浆预加固后尽快开挖坑道，选用普通水泥或早强水泥，并掺加减水剂；（3）、注浆异常情况处理a、发生串浆现象，即浆液从其它孔中流出时，采用多台泵同时注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆；b、单液注水泥浆压力突然升高，可能发生了堵管，停机检查；c、水泥浆进浆量很大，压力长时间不升高，则调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小量低压注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间，以保证注浆饱满。3、开挖施工顺序见图 部分开挖采用光面爆破方法开挖部分。爆破循环进尺取0.5-0.8m,保证每循环能够按设计要求(每两榀工字钢间距50cm)架设一榀工字钢即可。用风枪钻42mm的炮眼，药卷采用乳胶炸药，毫秒电雷管。炮眼掏槽眼采用减轻震动掏槽形式。爆破采用光面爆破，现场具体施工措施如下：测量：钻孔前，根据施工需要、围岩情况绘制炮孔布置点，做好技术交底，务必使钻工熟悉炮孔布置点，并按点钻孔。根据复测布控的导线及水准点，并按四等测量精度要求测设隧道中线点及关键的控制点。标定周边眼、辅助眼、掏槽眼位置。钻孔：按炮孔位置钻孔。周边眼开钻时，钻杆保持与隧道轴线外插3角，与外轮廓线偏差不大于5cm，避免超欠挖，光面爆破周边眼应内移10cm施钻。掏槽眼钻孔精度要高，误差在3cm之内，控制炮眼间距、深度和角度，严禁炮眼打穿、相交。辅助眼均匀分布，为便于排水，钻孔可稍微向上，但倾斜不大于1，孔眼间保持互相平行，底板眼向下倾斜，最大不超过轮廓线10cm。清孔： 装药前，用由钢筋弯制的炮钩和小于炮眼直径的高压风管输入高压风将炮眼石屑刮出和吹净。装药：药串和起爆药卷按要求加工好，盘好脚线，分段号存放在箱内，确保装药作业有序地进行；装药作业分片、分组进行。捣实堵塞炮泥，堵塞长度不小于20cm。装药需分片分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度20cm。联结起爆网路：起爆网路为复式网路，以保证起爆的可靠性和准确性。联结时注意：导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处。网路联好后，要有专人负责检查。瞎炮的处理：发现瞎炮，先查明原因。如果是孔外导爆管损坏引起的瞎炮，则切去损坏部分重新连接导爆管即可。如遇有孤石等特殊围岩情况，用微差爆破法进行松动孤石，防止大型爆破震动已爆破的岩面造成塌方。采用挖掘机配合侧卸式装载机清理弃渣，自卸车运至指定的弃渣场。4、钢拱架采用I20a型钢弯制拱架，按设计尺寸及开挖方式分布加工，冷弯法弯制。安装钢拱架前，测量检查开挖断面的中线及高程，并按设计位置架设，拱脚必须放在牢固的基础上。钢拱架与围岩尽量靠近并留23cm间隙作混凝土保护层，如钢拱架与围岩之间间隙过大时用垫块调整。钢架纵向采用连接钢筋焊接。钢拱架架设前进行试拼装，分批按设计检查验收加工质，不合格进用量。其允许误差为：沿隧道周边轮廓误差不大于3cm；平面翘曲不大于2cm；各单元螺栓孔中心间距误差不超过0.5mm。必须依据设计要求，严格控制中线及标高，将经加工检验合格的工字钢拱架架设到设计位置；钢拱架应垂直于隧道中线，上下、左右偏差不大于5cm，倾斜度不大于2。保护层厚度不小于2cm，在架设过程中，钢拱架用鞍形混凝土垫块垫紧，确保岩面与拱架密贴；钢拱架拱脚部位应落在基岩上，并根据实际围岩情况及规范要求加锁脚锚杆。钢拱架与超前锚杆或超前小导管焊接，相邻两榀钢拱架间用HRB335级钢筋纵向连接，在钢拱架内外缘交错布置。上断面拱脚悬空必须用槽钢拉成一条线，使上断面形成整体。5、砂浆锚杆按设计图纸的位置施工砂浆锚杆并注浆。砂浆锚杆布置在钢拱架外边缘，采用22螺纹钢，锚杆长度3.5m，梅花型布置，纵向50cm，横向100cm。锚杆尾端焊接在工字钢拱架上。砂浆要求：控制砂浆水灰比（0.45:1）或通过试验确定。砂粒径不大于3mm，砂浆应拌和均匀，随拌随用，一次拌和的砂浆应在初凝前用完；注浆孔口压力不得大于0.4Mpa；注浆时注浆管应插至孔底上510cm处，随水泥砂浆的注入缓慢匀速拔出，随即迅速将杆体插入，锚杆杆体插入孔内的长度不得少入设计长度的95%，若孔口无砂浆流出，应将杆体拔出重新注浆。锚杆安装后不得随意敲击，其端部3天内不得悬挂重物。6、挂钢筋网按照设计要求铺设钢筋网片，钢筋网采用8钢筋焊制而成，钢筋网随受喷面的起伏铺设，与受喷面间隙不大于3cm，且与锚杆焊接牢固，在喷射作业时防止颤动；钢筋网绑扎搭接长度不小于30d（d为钢筋直径）。挂设钢筋网时，使钢筋网保护层不少于3cm。钢筋网用交叉点焊而成，每片网长2.3m，宽1.5m左右。钢筋网片之间搭接不少于15cm。7、喷射混凝土依据设计要求，开挖后，喷射C25喷射混凝土，厚26cm。喷射混凝土采用干喷法施工，做好洞内通风、防尘工作，施工人员配备必要的防尘用具，防止影响施工人员的身体健康。（1）、准备工作喷射混凝土前检查开挖断面尺寸，并找顶、排险，清除岩面及墙脚地面堆积碎石。根据石质情况，用高压风或水清洗受喷面，保证受喷面干净以利于混凝土粘结。检查受喷面渗水情况，有较集中渗水时，作排水引流处理；无渗水时，根据受喷面潮湿程度，适当调整水灰比；（2）、在石缝处打铁钉，作为喷层厚度检查标志，并记录其外露长度，以便控制喷层厚度；检查机械设备和风、水、电等管线路并试运转，对于作业区做到良好的通风。混合料随拌随喷，若不掺加速凝剂，存放时间不超过2小时；掺有速凝剂时，存放时间不超过规范允许时间，超过者作废弃处理。（3）、施喷作业a.喷射作业应分段（不超过6m）、分部（先下后上）、分块（2.0m2.0m），“螺旋式自下向上”的顺序进行。若断面有较大的凹洼处，先喷平凹洼处。喷射时先供水、再供料，后关水。使喷头尽量垂直于受喷面，倾斜角度不大于10，喷嘴距离面为0.61.2m，使喷层厚度均匀。若喷射突然中断，将喷头迅速转离受喷面，以防高压风水冲洗尚未终凝的砼层。一次喷56CM，喷射混凝土厚度大于5cm时，应根据混凝土粘结力和受喷部位以适当厚度分层进行，后一层在前一层混凝土终凝1小时后施喷，需冲洗第一层混凝土面。两次喷射注意找平岩面，以便于铺设防水层。为控制粉尘，喷射作业系统的水压保持在0.3mpa以上，喷头风压在0.25mpa以下。同时砂子的含水率保持在46%。控制回弹，尽量减少，回弹物不得重新用作喷射混凝土材料。喷砼终凝两小时后，开始喷水养护，养护时间不少于7天。b、喷砼的场地布置及劳力组织喷砼施工的平面布置，在满足施工工艺的前提下，力求紧凑,充分利用场地空间及运输情况，避免施工工序干扰。集料堆料棚设置在洞口附近，用于存储干料，始终保持较低的自然湿度（36%），干搅拌前严格筛选，防止大块料混入，干拌物料调制前，所用水泥和集料均过秤，以保证混凝土的质量。砼搅拌机放在洞外。用砼搅拌车把混合料运到工作面附近。储气筒设置在洞外，工地采用聚光灯照明，工人配备规定的防护用品（防尘口罩、眼镜、乳胶手套等）。8、下导坑施工用20或22槽钢2根制备横向长10.5m，纵向宽3m的方框形横向支撑架。在预计开挖下导坑位置前先挖20cm深的槽，把横向支撑架放入槽内，保证不影响掌子面施工通行。横向支撑架两侧用木楔撑紧，以抵消拱架、下导坑开挖所产生的围岩横向压力，保证施工安全，待下导坑施工完成后撤出。并视具体围岩情况在距拱腰1.5m处安设竖向支撑。下断面拱脚悬空必须用槽钢拉成一条线，使上断面形成整体。本着“弱爆破、短进尺”的原则，为了减小对的扰动。对于、部分的开挖采用光面弱爆破。先开挖部分，再开挖部分。、部分开挖每次开挖2-3榀距离，一次开挖拱脚，宽度视围岩情况控制在一侧2m、一侧4m，然后按部分施工方法支立拱架、挂钢筋网、打锁脚锚杆、喷混凝土。架设拱架时要与部的拱架相连接，拱脚位置在爆破开挖时要预留30cm人工开挖，保证拱脚基础的稳定。9、核心土施工部分核心土的开挖在、部分开挖完成后，保证或部分有一侧能满足掌子面施工通行需要后进行。开挖采用松动爆破方法，掏槽形式采用减轻地震掏槽形式。炮眼间距1m，进尺0.5m。自卸车配合挖掘机出碴。二、二次衬砌二衬采用液压衬砌台车全断面衬砌。一次浇筑长度12m。衬砌由下至上对称施工。衬砌循环全过程作业顺序为：测量放线铺设轨道台车就位调整并锁定安装止水带和挡头板涂刷脱模剂泵送砼入模养生脱模养生。1、仰拱的施工方法下导坑施工后不拆除横向支撑架，立即进行仰拱施工，施工长度每次5-6m。仰拱模板采用钢木组合型，砼输送车运送砼，输送泵泵送入模，插入式振捣棒振捣，仰拱施作时采用过轨梁，保证运输畅通，仰拱采用大样模板，加密测点，以保证仰拱的设计拱度。（1）、清除基底的积水、杂物、虚渣并回填超挖部分。（2）、架立仰拱拱架模板。（3）、浇筑砼。2、防水隔离层施工（1）、防排水技术措施、在隧道中按设计位置设置中心深埋水沟排泄围岩地下水，中心水管的顶部标高在设计线以下，充分利用中心排水管，将地下水排出隧道的洞外。、洞身段二次衬砌与初期支护之间采用橡胶防水板与土工布复合防水层防水。环向透水软管集引水经由纵向排水管，横向引水管将水引到中心排水管中排出。、洞内两侧布置排水边沟，将路面水排出洞外。、施工缝、变形缝、沉降缝均设中埋式橡胶止水带。（2）、防水层施工及技术措施、基面处理a、喷射砼面拱部平整度D/L1/8，边墙及底板平整度为D/L1/6（D为凹进去的深度，L为两凸面间的距离）。b、基面不得有钢筋及凸出的管件等尖锐突出物，如有凸出部位，先切断后用锤铆平抹砂浆素灰；螺栓有凸出中位时，螺栓预留5mm切断后，用塑料帽处理；补喷砼使其表面平整，凹凸量不超过5cm。c、防水层施工时基面不得有明水，如有明水则引排。、喷砼表面先把土工布用衬垫贴好，有排水板时同时贴，然后用射钉枪钉上水泥钉锚固，平均拱部3-4点/m2，边墙2-3点/m2。排水管和排水板铺设时，为防止水泥砂浆的渗入，先放置排水管再铺土工布，然后再铺排水板和防水板。防止水泥浆渗入土工布，先铺土工布后铺防水板。、防水板采用环向铺设，搭接宽度短边不小于150mm，长边不小于100mm，相邻两幅接缝需错开，防水层接头应与二次衬砌工作缝错开，用环形支架固定。防水板搭接处采用热熔联接，联接宽度不小于10mm，均匀连续；铺设由拱顶向两侧依次进行，先将无纺布垫层以电动冲击钻钻孔埋膨胀螺栓或用枪射钢钉加塑料胶垫固定，再将防水板热焊固定于内层各塑胶垫片上。钢钉要垂直，与钉之间防水板不得绷紧；铺设做到平顺，无吊空、起鼓及皱纹；焊接紧密，搭接长、宽度合理。、防水层的保护a、防水层施工完成后，必须严加保护，否则极易损坏，导致防水质量下降乃至完全失效。b、衬砌的钢筋头上加塑料套，防止搬运和安装钢筋时碰破防水板。c、接钢筋时在周围石棉板遮挡隔离，以免溅出火花烧坏防水层。d、浇灌混凝土时，振动棒不得直接接触防水层以免破坏防水层。e、不得穿带钉子的鞋在防水层上走动。（3）、施工缝、变形缝、沉降缝的处理措施衬砌的施工缝、变形缝和沉降缝处设橡胶止水带。止水带采用预埋法施工。止水带使用前，严格检查，确认无损坏和孔眼等，方可使用。支设拱墙模板时，把止水带的中部夹于堵头模中间，把先期预埋的止水带翼边用铅丝固定在侧模上，利用挡头板的支持作用将止水带定位，固定在结构断面设计位置上，并确保中间变形孔与变形缝重合，为避免止水带在混凝土灌注时跑位，应加强对挡头板的支撑系统，并具有一定的钢度，然后浇筑混凝土。待拆除堵头模后，用同样的办法将另一翼边固定，再浇筑另一侧混凝土。衬砌施工缝及沉降缝严格按照设计要求结合大模板台车尺寸进行分段。3、二次衬砌（1）、隧道衬砌台车操作程序模注衬砌台车用的模架用型钢制成，所有模板均为建筑钢模板台车行走：以电动葫芦自行，行走至待衬砌位置。台车就位：台车就位前将千斤顶放在支点下操作，使台车升至设计标高；撤去行走部分，将楔形垫块垫在每个支架底座下，操作千斤顶调整台车左右上下移动，达到标高及宽度后，用铁锤打紧打紧形垫木，撤去千斤顶即可。台车就位后，锁定卡轨器，启动垂直油缸和侧向油缸，使边墙及拱部模板立于设计要求位置。台车左右横向调整：5cm以内用侧向千斤顶调整，超过5cm需先调整轨道位置。模板高度调整：调整垂直油缸。台车降落、拆模：用收进丝杠在边墙底模板与支架立柱之间加力，使之产生横向位移，模板脱离混凝土，同时操作全部千斤顶，台车模板降落后，而后拆除模板。（2）、施工准备1）、初期支护已达到设计要求，预留孔及预埋件已按设计完成。2）、隧道中线、标高、断面尺寸准确无误，隧道无欠挖，二次衬砌内轮廓符合设计要求。3）、隧道排水管及防水板已铺设完毕。4）、各测试项目所显示的位移率明显下降并已基本稳定。5）、已产生的各项位移已达到预计位移量的80%-90%。6）、周边位移速率小于0.1-0.2mm/d,或拱顶下沉速率小于0.07-0.15mm/d。7）、二次衬砌施作前，将浇筑处地基表面的积水、泥浆、岩屑、油污、有害的附着物和松散物、半松散物、风化的岩块等清除干净。8）、各种机械设备运转正常。9）、衬砌材料已备足，经试验达到要求，配合比已经试验选定。（3）、混凝土拌和混凝土拌和在拌合站集中拌和，拌和站配备一套带有自动计量设备，由两台JS1000强制式拌和机和一个自动计量设备组成，搅拌机拌和时间为1.55min，生产能力为60M3/H。1）、原材料检测对所有购进原材料的出厂合格证、说明书进行检查，并复检，复检合格的材料方准使用。2）、混凝土施工检测混凝土配合比必须经监理工程师审核，业主批准后方可实施，并根据现场砂石含水量的变化做适当调整，检查水泥、外加剂、粗骨料是否与试验相符，用量是否准确。检查混凝土的拌和时间、搅拌速度，检查砼的塌落度是否符合要求。检查办法：随机抽样，每班不少于次。测定混凝土运到现场时的温度和时间，保证砼不离析和入模温度。现场对坍落度核对，允许cm的误差，超过者立即通知搅拌站调整，严禁在现场任意加水。（4）、泵送砼的施工在输送泵有效输送距离内，用置于洞口的输送泵直接泵送；洞口的输送泵无法直接泵送的地段，将输送泵移至洞内,用砼运输车运送。1）、压送前的准备工作a、固定好输送泵以防止压送时的脉冲式振动而滑移。b、在正式输送前用砂浆或水泥浆进行预压送，以润滑泵和输送管内壁。2）、砼的压送a、开始压送砼时，应使砼输送泵处于低速运转，并注意观察泵输送压力（工作压力），当确认可以顺利运转后，才提高到正常运转速度。b、砼的压送要连续进行，尽量避免压送中断。c、砼压送过程中，对有计划的停歇事先确定中断浇筑位置，而且要进行间歇推动，每45min应进行不少于4次正反推动。d、砼压送过程中，输送管道的堵塞有可能是突然发生的，若发生进行反复推动或用木锤敲击。e、发生压送困难或堵管时，及时检查。f、砼入模时，软管的出口向下，并接近砼表面。g、配备足够的振捣机具和人员。3）、一段砼浇筑完成后，及时清管，进行保养，以提高机械的完好率。（5）、灌筑与振捣浇注时自下而上，从墙基开始分层对称浇筑，分层厚度不超过30cm，两墙浇筑面高差不超过50cm，时差不超过30min，以防模板变形移位，并连续完成一个浇筑段。振捣方式采用插入式振捣器振捣。灌筑砼不间断地进行，浇筑速度适当，以防离析。若必须终止则不超过砼初凝时间，否则作间歇灌筑处理。人工操作插入式振捣器，插入式振动器的移动距离不宜超过振动器工作半径的1.5倍，插入下层砼深度为5-10cm，振捣过程中，避免碰撞模板、钢筋、预埋件等。当砼不再下沉、不出现气泡、表面开始泛浆时为振捣密实。（6）、浇筑中断 隧道二次衬砌不允许存在水平接缝和倾斜的接缝，如浇筑砼因故中断，则在继续浇筑砼前，凿除已硬化的砼表面的松软层和水泥砂浆薄膜，并将表面凿毛，用压力水冲洗干净，在新浇筑砼前铺一层2-3cm厚的同标号水泥砂浆。拱部浇筑顺序为从拱脚两侧逐步向拱顶对称进行，间歇及封顶的层面做成辐射状。（7）、拆模与养护砼达至70%设计强度方可拆模。拆模时先拆挡头板，再拆连件及支撑，然后用垂直与侧向丝杠收缩模板使台车处于运行状态。拆模后立即清除模板表面粘结的砼，喷涂脱模剂。隧道内混凝土的相对湿度大于90%时，不洒水养护；相对湿度在9060%，洒水保养714d；相对湿度小于60%时，洒水保养1421d。（8）、超挖回填 拱脚及墙脚以上1 米范围内的超挖，用同级砼回填，其余部分超挖在允许范围之内的，用与衬砌同级的砼回填；超挖大于规定时，用片石砼或10#浆砌片石回填。超挖回填不得侵入衬砌断面。三、质量保证措施1、成立以项目经理为组长，各部门、各工区等人员为组员的质量管理小组，落实责任，严抓共管。2、按设计、相关规范、国家相关的法律法规的要求完善和调整我标段现有的质量管理工作的保证体系、保证制度、保证措施、奖惩措施，并按其严格实施，存档备查。3、由项目总工组织对已进场和新进场的施工人员进行全方位全面的工程质量技术交底等基础工作，保证进场人员懂技术、懂质量要求、懂项目的各项制度要求，保证进场人员的质量意识达到施工需要。4、严格控制进场原材料的质量，不合格材料禁止进场，进场的材料要有出厂合格证明单等相关质量证明手续，并经复检合格。5、基础试验项目应选择监理工程师指定的试验单位进行试验，试验数据经监理工程师确认合格后方能按此结果进行施工；现场施工的配合比、各种用于施工的材料必须严格按设计、规范、标准的规定使用。6、加强施工过程中的自检力度，发现问题及时处理，避免“死后验尸”的情况出现，将问题彻底解决在施工过程中。对各工序严格按设计、规范、标准的规定进行检查验收，不合格工序不准进行下道工序施工，并立即整改，存档备查。7、项目部与各部门、各工区签订安全责任状、质量责任状，各部门、各工区与下属人员签订安全责任状、质量责任状，通过层层签订责任状真正把安全、质量责任落实到每个岗位、每个人。对出现安全事故质量事故的相关责任人严格执行工程安全、质量奖惩办法。8、在施工重点部位设置质量要求标志等宣传设施，要布设齐全、内容全面、有重点。9、定期召开安全质量管理工作会议，要求项目经理主持，全体人员参加，总结前期的安全质量工作的问题，提出下一步工作安排，保证安全、质量管理工作可控。10、由项目经理组织每个月进行项目安全质量大检查，发现问题、分析问题、解决问题。11、各项相关质量检查做好记录及相关人员签字；各项问题的整改要有回馈记录，签字齐全；所有资料由专人负责存档备查。四、安全保证措施1、成立以项目经理为组长，专职安全员为副组长，各部门、各工区等人员为组员的管理管理小组，落实责任，严抓共管。2、按设计、相关规范、国家相关的法律法规的要求完善和调整我标段现有的安全管理工作的保证体系、保证制度、保证措施、