国道318线东俄洛至海子山改建工程高尔寺隧道专项施工方案.doc

国道国道 318318 线东俄洛至海子山改建工程线东俄洛至海子山改建工程 D2D2 合同段合同段 高尔寺隧道 专 项 施 工 方 案 四川路桥建设股份有限公司 国道 318 线东俄洛至海子山改建工程 D2 合同段 二 0 一一年五月十八日 高尔寺隧道专项施工方案高尔寺隧道专项施工方案 1 1 工程概述及施工准备工程概述及施工准备 1.11.1 技术标准技术标准 高尔寺隧道为双向行车特长单洞隧道，平行隧道设置贯通的车行平 行导坑（简称平导） ，作为通风风道和救援通道。主洞里程 K11+900K14+700 计 2770m，平行导洞 PK11+913PK14+700 计 2787m， 双洞全长 5557 米。隧道设置 3 处车行横通道，9 处人行横通道，紧急停 车带 5 处。 本隧道主洞全线位于直线上。平导位于主洞左侧，进口段位于半径 为 600 的曲线上，其余段位于直线上，与主洞中线的水平垂直距离为 30m，在直线段主洞和平导桩号一致；主洞与平导纵坡一致，边坡点位置 位于同一桩号，相同桩号处，主洞比平导高 0.6m。隧道主洞 K11+930K12+980 段纵坡为1.0%/1050m, K12+980K14+445 段纵坡为 +0.5%/1465m，K14+445K14+700（D2 段终点）段纵坡为-1.45%/3167m 隧道的设计技术标准为： 公路等级：三级公路 设计速度：40km/h 隧道主洞建筑限界：净宽 9.0m（2*3.5m 行车道，侧向宽度 2*0.2 5m，2*0.75 检修道） ，净高 4.5m。 紧急停车带：净宽 12.25 米、净高 4.5 米。 车行横通道：净宽 4.5 米、净高 5.0 米。 人行横通道：净宽 2.0 米、净高 2.5 米。 隧道路面横坡：单向坡 2%。 隧道内最大纵坡：1.45%；最小纵坡：0.5%。 本合同段隧道采用新奥法施工，项目部下设一个隧道施工队，共分 两个作业面，从隧道主洞、平导两个作业面向隧道中部同时施工。本隧 道施工道路条件较差，新修便道 11km 左右可进入施工现场。 1.21.2 地理位置、地形地貌、地质、水文气候特征地理位置、地形地貌、地质、水文气候特征 隧址区位于甘孜州境内，雅江县城以东约 35km 的高尔寺山，地域横 跨康定、雅江两县。隧址区属于青藏高原东部边缘地带川西高原高山区， 区内河谷深切，地形陡峻，山峦起伏，沟谷纵横，属构造侵蚀高山峡谷 地貌，其地势总趋势：北高南低，西高东低。拟穿越山体成南北横向发 育，起最高点位于山体中部 K13+700 里程段以北的山山顶，海拔 4419m， 最低点位于隧道进出口段发育的常年走向溪沟，较低点海拔约 3800m，山 体平均海拔约 4200m，相对高差 700m。山顶部位多成缓坡平台，各侧面 坡则受陡倾岩层控制，地形陡峻，一般坡度 4050；沟谷则多为第四 系冰水堆积快土石层，形成缓滩，植被稀少。本地区地处青藏高原大陆 性高寒干燥气候带，冬春季干燥、寒冷，夏秋季湿润、多雨；冬长无夏、 春秋不分，全年无绝对无霜期。新都桥地区年平均气温 56，冬季时间 长，极端气温-10以下。降水主要集中在 510 月。隧址区一年内有 46 个月的时间为冰雪覆盖，地表水主要靠融化冰雪补给，水源丰富。主要 有松散层空隙水和裂隙水两类地下水。风化裂隙水是场区内基岩裂隙水 主要类型，赋存于地下 30m 以下部位千枚岩、板岩、变质砂岩的风化裂 隙带内，近沟溪部位岩体含水量丰富，主要分布于隧址区 K12+600K14+200 里程段。其余部位含水性相对较差，处于弱富水状态。 隧址区有小型揉皱带，岩体完整性相对较差，裂隙发育，具备构造储水 空间，易成为地下水集中排泄通道，水量相对丰富。地下水水质较好， 对砼和钢结构基本无腐蚀性。 本隧道经过地区地震基本烈度为 VIII 度，地震动反应谱特征周期为 0.45 秒，地震动峰值加速度 0.2g，区域构造稳定，属基本稳定区。 1.31.3 隧道特殊工程地质和不良地质特征隧道特殊工程地质和不良地质特征 季节性冻土：、地表水、冰雪融水、地下水排泄 不畅与土体冻结 而形成季节性冻土，深度为 0.5m1m，多为少冰或无冰冻土。冻土段主要 为高尔寺山山顶及其山下高山路段，隧道洞口段围岩存在冻融圈，洞口 段地下水易结冰。 洞口浅埋偏压：隧道洞口普遍风化强烈，局部覆盖层较厚，地形 平缓，浅埋严重，局部偏压，隧道开挖后稳定性差。 碳质千枚岩遇水易软化，力学强度降低指标，易发生松弛较大变 形。 1.41.4隧道工程地质评价隧道工程地质评价 围岩级别划分：V 级围岩 420m，IV 级围岩 2350m。 洞口稳定性：洞口位于新都桥和源头圈椅状深谷地貌中，山顶谷 底高差约 250m，地形切割较深。进口斜坡高约 135m，横坡上陡下缓呈凹 形弧线，坡角变化在 2340之间，坡表多为灌木及嵩草，斜坡上上部 为林地，出露含第四系角砾及碎石土，堆积层厚 3.3m，无滑动、变形、 位移、拉裂迹象，在自然状态下稳定。斜坡下为一常年溪沟流经，沟床 宽 1020m，该沟为以小型泥石流沟，源头可见坡面坍塌形成的物源。 洞身稳定性：隧道洞身穿越板岩、千枚岩类变质软岩，洞身围岩 基本以 IV 级为主。泥质变质千枚岩饱和抗压强度平均为 16.28Mpa，完整 性系数 0.510.7。Jv=1020 条 m3，节理裂隙属较发育，岩体呈中薄层状 结构，岩体较完整较破碎。泥质变质板岩饱和抗压强度平均为 23.89Mpa，完整性系数 0.550.7。节理裂隙发育程度相对较低，以构造 裂隙为主，岩体多呈中厚层状块状结构，岩体较完整。 地下涌水量预测：隧址区水文地质条件复杂，隧道洞身段主要位 于甲依那托水文地质单元内，一般涌水量 13500m3/d，最大涌水量 20050m3/d。 1.51.5 施工准备施工准备 1、施工前准备工作 1）完成洞口三角网点及水准点布设，施工中应定期对导线点及水准 点进行复测。2)修建施工便道和对原林场便道进行整修加宽，以保证隧 道弃渣及进场材料的需要。3)加快混凝土拌和楼、材料堆放场、钢筋房 及工人住房的建设，以保证施工需要。 2、通风、供水、供电准备 1）通风：在两个掘进工作面设一台 SDNO12.5 压入式通风机通风。 压入风管距工作面 1525m，通风管安装要平顺，采用密封法兰盘接头。 垫板用 36mm 橡胶板，以减少接头漏风。 供风量要根据洞内同一时间最大工作人员数计算，并派专人管理风 机，记录电机的工作电流，工作电压及 U 型管压力，以确保风机的正常 进行。 2）供电：隧道进口安装 1 台 800KVA 变压器，接入 10000V 高压电后 降至 400V，再由各配电开关和低压电缆向各工点供电，洞外辅助车间、 拌和站、抽水房等用电，从变压器降压后，提供 220V/380V 生产用电及 生活区照明用电。 3）供水：在隧道口设 1 座 200m3蓄水池。采用两台七级高压水泵从 隧道口溪沟内取水至蓄水池，再用 80mm 供水管引到洞内施工区。 3、技术准备 认真复核设计文件，深入了解设计意图，邀请设计单位进行技术交 底，备齐所需的定型图、参考图、施工规范、验标等各种与施工有关的 技术资料，进行岗前培训。针对本隧道地质条件复杂的具体情况，论证 各工序施工方法，制订出切实可行的施工措施和各种安全施工及质量保 证措施。建立工地实验室，配备所需的各种测量、试验、检测仪器，并 且保证仪器性能良好，数量充足满足施工需要。对有关技术人员和特殊 工种工人进行上岗前培训，并进行考核，达标者才可上岗。层层进行技 术交底，交深、交透、不留死角。成立 QC 小组，进行难点工程技术攻关。 2 2 隧道主要施工方法隧道主要施工方法 2.12.1 隧道施工重难点分析隧道施工重难点分析 1） 、隧道进口斜坡高约 135m，横坡上陡下缓呈凹形弧线，坡角变化 在 2340之间，洞口围岩软弱、风化严重，堆积层厚 3.3m，在自然 状态下稳定。进洞前不宜大挖大刷，形成人为高边坡，在做好超前支护 的情况下和边仰坡喷锚的防护和加固，保证洞口安全情况下进洞。洞口 处覆盖土层厚，弃方和换填量相当大，施工场地布置较困难。 2） 、隧道在 K12+675815、K13+953K14+153 里程段，地表有溪沟从 山顶流过，裂隙相对发育地带可能会发生一定的涌水现象，需做好排水、 堵水措施。要做好超前地质预报探测涌突水可能，当预报前方有异常可 能发生涌突水是，在隧道开挖接近怀疑点 1530m，采用瞬变电磁仪法详 查前方含水量情况，在开挖近怀疑点 1020m 时，采用超前钻孔精查，钻 孔 3 个，探明前方地质情况和涌水量大小，以便采取相应措施。处治预 案 a：探孔周边预注浆。对含税层和隔水层的接触带、厚度较小的破碎带 及大的溶缝，任一探水孔出水量 Q2m3/h，进行深孔周边预注浆，堵水并 加固地层；b：开挖后周边注浆。当岩体节理裂隙发育，洞室开挖后地下 水呈大面积渗水或淋水状，围岩稳定性较好，开挖后采用周边注浆堵水； c：排水施工。当预测前方存水体静储量有限时，可揭开逐步排水或将水 逐步引导排出来，一般等静储排完，地层涌水量大幅度减小后，才进行 下一步开挖工作。 3） 、冬季施工：隧址区冬季长，气温基本零下 10 度。对砼拌合、养 护有一定影响。冬季砼拌合时，各项材料的温度应满足砼拌合所需要的 温度，为满足拌合温度，材料可分别加热。首先应考虑水,其次为集料， 水泥只保温不得加热。对材料的加热温度进行热工计算并应据此施工。 拌和站的建设要着重考虑拌和机的加热方法。冬季砼搅拌时，应较 正常施工时延长 50%。水的加热采用直接向水箱内导入蒸汽。 砂石料加热用带孔蒸汽管插入料堆内通汽加热。砼输送用输送泵输 送时，砼输送管道用矿棉被包裹，并在砼中掺入适量防冻外掺剂，砼浇 注温度不低于 10。在已硬化的砼上继续浇注砼时，已硬化砼接合面应 有 5以上的温度，低于此温度时应用蒸汽加热等法提高接合面的温度。 新砼浇注完成后，应保护砼在 7 天内不低于 10。 2.22.2 总体施工方案总体施工方案 高尔寺隧道按“新奥法”原理组织施工，以普通的钻爆法施工，及 时做好超前支护、初期支护，钢筋砼衬砌。加强监测，并根据监测结果 及时调整支护参数和衬砌施做时间。各工序的施工工艺框图及文字说明 见附表。软弱围岩地段施工始终坚持“管超前、弱爆破、短进尺、强支 护、早封闭、勤测量、紧衬砌”的基本原则，同时坚持“随开挖随支护 和先喷后锚” 。在施工中积极推广应用国内外隧道施工新技术、新工艺， 投入大型机械设备，形成挖、装、运、锚、衬等多条机械化作业线；洞 内装碴运输采用无轨运输；喷混凝土采用湿喷机，以降低回弹量和粉尘； 砼衬砌采用整体式液压钢模衬砌台车和泵送砼作业，施工中进行超前地 质预报，采用先进的测量、探测技术取得围岩状态参数，通过数据分析 和处理，及时反馈指导施工。 总体开挖顺序采用平行导洞超前，主洞开挖在后的施工顺序，平行 导洞结合超前地质预报开挖，洞室小，风险低，为主洞开挖揭示前方的 大致围岩情况，对于可能出现的涌突水和大变形等不良地质地段，采用 超前钻孔进一步确认前方围岩情况，以便有针对性的采取有效措施，降 低施工风险和难度。 新奥法施工程序图新奥法施工程序图 地质素描和超前预报指导施工 （修改施工方案） 施工准备 实施性施工组织设计 开 挖弱爆破减少扰动 初期支护 锚喷支护减少围岩变形 监 控 测 量 洞内观察，位移量 测指导施工与设计 是否符合管理标准 二次衬砌 （修改支护参数） 洞口及明洞工程 高尔寺隧道总体施工方案如下：高尔寺隧道总体施工方案如下： 1)、隧道进口采用 30m 长 108 大管棚超前支护进洞。施工时应根 据地形，准确放样，尽量减少洞口边仰坡的开挖和植被的破坏，对洞口 边仰坡用 3.5m 长 22 砂浆将锚杆、8 钢筋网格、10cm 喷射砼进行临 时锚喷挂网支护，确保洞口边坡及仰坡的稳定。主要施工工序：洞外截 水沟边仰坡锚喷施作超前支护施作暗洞。 2） 、根据施工经验，结合施工工期，综合考虑施工安全和进度。隧 道洞口段及浅埋段 V浅、V 加强级围岩拟采用“管超前、预注浆、短台 阶预留核心土法”分部开挖,左右分开接长钢架，临时工字钢纵向接长垫 底，初期支护预留注浆，仰供及时封闭成环，上导坑进尺控制在 0.51.0m 之间。洞口围岩以人工或者机械开挖为主，必要时辅以预裂、 微振动爆破。 3） 、对于洞身段 IV 级围岩，采取上下台阶法开挖，开挖作业由上至 下，衬砌施工由下而上。施工顺序：上台阶开挖上台阶拱墙支护下 台阶开挖下台阶边墙及仰拱初期支护仰拱施作二次衬砌整体浇筑。 每循环进尺视岩质情况控制在 1.03.0 米之间。 4） 、紧急停车带根据其所处的围岩类别采用台阶法施工，上下台阶 分左、右侧开挖。各种洞室根据图纸布置位置与洞身同时开挖，布设好 钢筋及预埋件后与洞身衬砌砼一次成型。 5） 、爆破施工采用塑料导爆管、毫秒雷管光电爆破技术。出碴为装 载机装碴，自卸汽车运输。 6）施工通风采用 255kw 压入式通风机，1000 的塑料通风管。 结 束 7）二次衬砌砼主洞、平导各采用一台 1 台 12m 长全断面整体式液压 钢模衬砌台车，面板厚 8mm，拱墙一次性浇注成型。 8）路面待衬砌施工完后从洞内向洞外方向施工，采用一次成型的混 凝土摊铺机施工，确保混凝土路面的平整度和坡度。砼全部在砼拌合站 集中生产，实行工厂化作业。 2.32.3 高尔寺隧道进口进洞施工方案高尔寺隧道进口进洞施工方案 隧道主洞和平导线进口根据设计文件和实际地形，采用 30m 长 108 大管棚超前支护进洞，先施工平导，再施工主洞。为防止大刷大挖,影响 边坡、仰坡的稳定，产生地质灾害。高尔寺隧道主洞及平导进洞施工方 案如下： （1） 、开挖前对进口纵横地面线进行复测，复核设计明暗洞位置是否 准确合理，若与设计不符应及时上报，不得盲目开挖，保证洞口边仰坡 与原地面线自然衔接。 （2） 、根据现场地形测量结果，进行明洞开挖和洞外截水沟施工，明 洞开挖放样应准确，严禁毁坏开挖线外的林木与植被。明洞开挖后应及 时施作边仰坡锚喷防护。 （3） 、对边仰坡进行临时支护。临时支护采用 3.5m 长 22 砂浆将锚 杆，间距 1.5m 呈梅花形布置、8 钢筋网格，间距 30cm*30cm、10cm 厚 C20 喷射砼。 （4） 、准确放出暗洞桩号，根据设计文件在掌子面上半断面按环向间 距 40cm，拱部 120范围放出套拱施工线，作好套拱基础及墙身，定位 并埋设好 2m 长 127 孔口管，开始施作管棚。 2.42.4 隧道控制测量和施工测量隧道控制测量和施工测量 (1)测量依据 国家测量标准 GB50026-93工程测量规范 、行业标准 CJJ8-9P测 量规范 、和隧道施工平面设计图。 (2)洞内外控制测量 根据平面设计图，结合各洞口位置地形，进行实地踏勘，选择、 埋设适宜的控制点，组成图形条件合理的隧道测量控制网，尽量将洞口 投点投入网中统一平差。洞内施工隧道测量桩点应稳定、可靠、通视良 好并加以妥善保护。洞内外导线点、水准点应定期复测，洞内导线边长 直线段不宜小于 250 米、曲线段不宜小于 70 米。 导线控制测量交底后立即对隧道主洞、平导进行复测，准确无误 后进行洞口中线设点并设置护桩。每个洞口至少设两个水准点，作为洞 内水准依据。洞内采用双导线进行控制测量。 洞内施工测量 开挖前应在开挖断面标出设计断面尺寸线，开挖工作完成后应及 时测量，采用上下导坑法施工的隧道，上下导坑中线应联测。供衬砌用 的中桩间距不宜大于 10 米。洞内水准点间距一般在 200500m 之间。临 时水准点仅用于坑道掘进，不能作为衬砌工程依据。 衬砌立模前后必须检查和校正平面位置及高程。 施工中线测量采用弦线偏角法，用于测设洞内中线或定正临时 中线以及开挖轮廓线放线。 2.52.5 洞内设施布置洞内设施布置 隧道进洞后风、水管、 电力线布置见右图。 其中高压风管直径为 150mm，高压水管直径为 100mm，通风管直径为 1000mm 。 2.62.6 洞口明洞施工洞口明洞施工 隧道进出口截水沟在进洞前提前施工，尽早完工，截水沟与开挖 线间的植被施工时不得损坏。接着施工洞口土石方及挡护工程，边坡、 仰坡的加固和防护。洞口明洞衬砌应及早施工，明洞及时回填，并尽快 做好洞门，以确保洞口山体的稳定。仰坡开挖后，及时采用锚网喷加固 地表，锚杆采用长 3.0m 的 22 砂浆锚杆，1.5m1.5m 梅花形布置,同时 挂 6.5 钢筋网（网格间距 30*30cm）喷 C20 混凝土平均厚 10cm 。 洞门的施工 测量放样，开挖边线。 进行边坡整修，基底清理，并报监理工程师进行验槽，喷射混凝 土支护边坡。 并绑扎仰拱钢筋，立模加固。 浇注仰拱混凝土，并预埋 200PVC 路面排水管。 铺设边墙防水层。 立边墙内摸，绑轧钢筋，预埋件安装。 浇注边墙混凝土。 衬砌台车就位，绑轧钢筋，预埋件安装，再采用拼装钢模型立拱 部外摸。 浇注拱部混凝土，按照设计要求预埋抗震连接钢筋，做好与隧道 洞门混凝土的连接，待拱部混凝土强度达到允许强度后，随即进行隧道 洞门墙的施工。 洞门墙施工按照明洞施工混凝土的工序进行。 在完成洞门墙的施工后，进行洞顶土回填，防水层粘土隔水层施工 以及洞顶的横、纵向排水沟施工，把洞顶的明水引流至路基排水沟内。 2.72.7 各类开挖方法的施工步序各类开挖方法的施工步序 1)洞口 V偏压、V加强、V浅级围岩环向预留核心土台阶法施工 本方法适于隧道洞口 V浅、V 加强围岩，即围岩段位于覆盖层或全 风化岩体的开挖，采用超前大管棚辅以工字钢架作超前支护及双层 42 超前注浆小导管辅以工字钢架作超前支护，3.5m、3.0m22 系统药卷锚 杆、挂单层钢筋网、喷射混凝土作初期支护，进行该段围岩的洞身开挖 施工，每循环进尺一般为 0.51.2m，施工原则：先支护，后开挖；采用 “管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、早封闭、强支护、勤量测” ；开挖 从上至下，衬砌从下至上，仰拱及时封闭，二衬及时紧跟，整个隧道及 早成一个闭合圈。 洞口 V偏压、V浅、V加强围岩施工步序及技术措施 序 号 步序图施工方法及技术措施 1 第一步：超前支护 首先做好洞口的仰坡支护，按照设计图先 架立 4 榀 18 工字钢架，预埋 2.0m 长的 127 孔口管与工字钢架焊接牢固，孔口 管一端抵紧岩壁，管棚采用长管棚水平钻 机钻孔，然后分段安装 108 的注浆钢管， 进行压注纯水泥浆，然后再放入钢筋笼， 钢管内压注水泥砂浆。 2 第二步：环向开挖上断面 在大管棚的支护下，按照工字钢架的间距 50cm 作每循环的开挖进尺，按照“先支后 挖、短进尺、弱爆破”的原则，在洞口浅 埋段开挖进尺严格控制在 1.0 以下。开挖 后及时施工钢架，为下一循环做好支护准 备。 3 第三步：上半断面初期支护 在 I20 工字钢钢架立好后，打设 25 药卷 锁脚锚杆 L3.0m 长，稳固钢架，然后焊 接钢架纵向连接钢筋。利用上半断面核心 土人工打设锚杆，根据岩壁的起伏挂设钢 筋网，两台湿喷机从边墙两侧向拱部及时 喷射混凝土。完成整个上半断面的开挖支 护 4 第四步：上半断面核心土开挖 根据设计尺寸，完成上半断初期支护后， 利用下台阶，采取松动爆破开挖上部核心 土，减少对围岩的扰动。 5 第五步：开挖下断面左侧壁 为防止工字钢的拱脚悬空过多，对上部的 稳定造成威胁，开挖时应一次进尺在两榀 拱架长度。钢架按照设计加工，在地下先 放出大样，每榀验收后方可安装。爆破时 应该采取弱爆破，预裂爆破，减少对上部 的围岩扰动。 6 第六步：下断面左侧壁初期支护 开挖后，清除钢架拱脚和仰拱脚的虚土， 接长钢架，打设 25 砂浆锁脚锚杆 L3.0m 长，稳固钢架，然后焊接钢架纵 向连接钢筋。利用土堆人工打设锚杆，根 据岩壁的起伏挂设钢筋网，两台湿喷机从 边墙两侧向拱部及时喷射混凝土，完成下 断面左侧壁的的开挖支护。 7 第七步：开挖下断面右侧壁 为防止同时开挖，拱脚悬空，故侧壁开挖 采用错台开挖，右侧壁开挖比左侧壁落后 58m，其开挖的方法同左侧壁相同。 8 第八步：下断面右侧壁初期支护 第八步同第六步左侧壁初期支护方法相同。 9 第九步：下半断面核心土开挖（含仰拱开 挖） 同样按照短进尺，弱爆破的施工原则；每 次进尺 2.4m，然后清除虚土，安装钢架， 然后焊接钢架纵向连接钢筋。挂设钢筋网， 喷射仰拱混凝土。及时使整个隧道闭合成 圆，改善隧道的受力。同时利用工字钢作 施工便桥，后面仰拱在桥下绑扎钢筋，施 工仰拱和填充混凝土，按照仰拱先行的原 则施工衬砌。 10 第十步：拱墙二次衬砌 按照洞口浅埋段的设计要求，尽快施工二 次衬砌，在开挖了 3050m 后，在施工完 仰拱的地段，利用自制台架铺设纵、环向 透水管和防水层，接长和绑扎二衬钢筋， 施工衬砌矮边墙，全断面液压台车就位， 一次性施工拱墙混凝土。完成整个隧道的 开挖支护衬砌。 洞口 V浅、V 加强围岩 CRD 法分部开挖施工方法： 在洞口 V浅、V 加强围岩段洞口段和洞身开挖、支护、衬砌按照此 工序进行。在 V浅、V 加强围岩采用超前大管棚辅以工字钢架作超前支 护；在 V浅、V 加强围岩中采用双层 42 超前注浆小导管辅以工字钢架 作超前支护，3.5m、3.0m22 系统锚杆、挂单层钢筋网、喷湿混凝土作 初期支护，衬砌混凝土采用仰拱先行，拱墙用液压台车一次浇注的施工 方法，开挖每循环进尺一般不超过 1m。隧道的平导一般领先主洞 3040m，主洞的左右侧洞的上下台阶一般相错 15-20m。本隧道的施工原 则：先超前支护和临时支护，后开挖和初期支护；采用“管超前、严注 浆、短开挖、弱爆破、早封闭、强支护、勤量测” ；开挖从上至下，衬砌 从下至上，仰拱及时封闭，二衬及时紧跟，整个隧道及早成一个闭合圈。 V 类围岩 CRD 法分部开挖施工步序及技术措施 序 号 步序图施工方法及技术措施 1 第一步：超前支护 首先做好洞口的仰坡支护，按照设计图先 架立 4 榀工 18 工字钢架，预埋 2.0m 长的 127 孔口管（环向间距 40cm）与工字钢 架焊接牢固，孔口管一端抵紧岩壁，管棚 采用长管棚水平钻机钻孔，然后分段安装 108 的注浆钢管，进行压注纯水泥浆， 然后再放入钢筋笼，钢管内压注水泥砂浆。 若在洞内，须进行工作室扩挖，一般加高 50cm，每侧加宽 80cm，长 6m。 2 第二步：左半断面上台阶开挖 在大管棚的支护下，洞口段按照钢架的 间距 50cm 或 60cm 作每循环的开挖进尺， 洞身围岩好的地段可按 2 榀钢架间距作开 挖进尺；按照“先支后挖、短进尺、弱爆 破”的原则，一般进尺严格控制在 1.2 以 下。 3 第三步：左半断面上台阶初期支护 在 I20 或 I18 工字钢钢架立好后，打设 25 锁脚锚杆 L3.0m 长以稳固钢架，然 后焊接钢架纵向连接钢筋。利用上半断面 的土按设计间距人工打设锚杆，根据岩壁 的起伏挂设钢筋网，两台湿喷机从边墙两 侧向拱部及时喷射混凝土，完成整个左侧 上半断面的开挖支护。 4 第四步：左半断面下台阶开挖 为防止工字钢的拱脚悬空过多，对上部的 稳定造成威胁，开挖时应一次进尺在两榀 拱架长度。爆破时应该采取弱爆破，预裂 爆破，减少对上部的围岩扰动。其中上半 断面为出渣和施工考虑，领先下断面 1025m，并严禁施工水浸泡基底。 5 第五步： 左半断面下台阶中岩柱加固 开挖完成后，在拱部 60 度以下按设计对小 净距隧道的中岩柱进行超前加固和支护， 人工打设 42 注浆小导管，设置反向与隧 道轴线成 60。交角，锚杆按照梅花形布设。 6 第六步：左半断面下台阶侧壁初期支护 开挖后，清除钢架拱脚和仰拱脚的虚土， 接长钢架，打设 25 锁脚锚杆 L3.0m 长， 稳固钢架，然后焊接钢架纵向连接钢筋。 利用土堆按照设计人工打设锚杆和注浆超 前小导管，根据岩壁的起伏挂设钢筋网， 两台湿喷机从边墙和中隔壁两侧向拱部及 时喷射混凝土，随后压注早强水泥砂浆。 完成左断面下台阶侧壁的的开挖支护。 7 第七步： 左半断面下台阶二衬仰拱混凝土 施工 在完成左半断面下台阶初期支护后，清除 仰拱底部浮土和水，绑扎二衬仰拱钢筋， 作好预留搭接和防水预埋，采用拌和站集 中拌和，砼车运输，施工仰拱混凝土，一 般每次施工 510m，尽量减少接缝。 8 第八步：右半断面上台阶开挖 在大管棚的支护下，洞口段按照钢架的间 距 50cm 或 60cm 作每循环的开挖进尺，洞 身围岩好的地段可按 2 榀钢架间距作开挖 进尺；按照“先支后挖、短进尺、弱爆破” 的原则，一般进尺严格控制在 1.2 以下。 开挖后割除临时中隔壁的锚杆，清除钢架 粘土，及时接长施工钢架，为下一循环做 好支护准备。 9 第九步：右半断面上台阶初期支护 在 I20 或 I18 工字钢架立好后，打设 25 砂浆锁脚锚杆 L3.0m 长以稳固钢架，然 后焊接钢架纵向连接钢筋。利用上半断面 的土按设计间距人工打设锚杆，根据岩壁 的起伏挂设钢筋网，两台湿喷机从边墙两 侧向拱部及时喷射混凝土。完成整个左侧 上半断面的开挖支护。一般为右断面落后 左断面 510 米。左洞落后右洞 1020 米。 以保证小净距隧道开挖爆破时相邻洞的影 响。 10 第十步：右半断面下台阶开挖 为防止工字钢的拱脚悬空过多，对上部的 稳定造成威胁，开挖时应一次进尺在两榀 拱架长度。爆破时应该采取弱爆破，预裂 爆破，减少对上部的围岩扰动。其中上半 断面为出渣和施工考虑，领先下断面 1025m，并严禁下台阶断面施工水浸泡基 底。 11 第十一步：右半断面下台阶初期支护 开挖后，清除钢架拱脚和仰拱脚的虚土， 接长钢架，打设 25 砂浆锁脚锚杆 L3.0m 长，稳固钢架，然后焊接钢架纵 向连接钢筋。利用土堆按照设计人工打设 锚杆，根据岩壁的起伏挂设钢筋网，两台 湿喷机从边墙和中隔壁两侧向拱部及时喷 射混凝土，完成左断面下台阶侧壁的的开 挖支护。 12 第十二步：右半断面下台阶仰拱及填充混 凝土 清除虚土，同时利用工字钢作的施工便桥， 已经完成了仰拱初期支护段，在便桥下绑 扎钢筋，做好钢筋接头预留搭接长度和接 头的错开工作，然后立模施工仰拱和填充 混凝土，按照仰拱先行的原则，施工防水 衬砌和 C15 片石填充混凝土。每次施工一 般为 515 米。 13 第十三步：拱墙二次衬砌 按照设计要求，为保证安全，尽快施工 二次衬砌，在开挖了 3050m 后，在施工 完仰拱的地段，利用自制台架铺设纵、环 向透水管和防水层，接长和绑扎二衬钢筋， 施工衬砌矮边墙，全断面液压台车就位， 一次性施工拱墙混凝土。完成整个隧道的 开挖支护衬砌工序。 隧道洞身 IV 级围岩台阶法施工 本方法适于 IV 级围岩加强段和一半段的施工。在 IV 级围岩段洞身 开挖、支护、衬砌按照此工序进行。在 IV 类围岩中采用 42 单层小导 管或 22 药卷锚杆辅以 I16 工字钢或格栅钢架作超前支护，22 系统锚 杆、挂单层钢筋网、喷湿混凝土作初期支护，衬砌混凝土采用仰拱先行， 拱墙用液压台车一次浇注的施工方法，开挖每循环进尺控制在 1.03 米 之间。为方便翻渣和整个隧道及时早封闭成环，上台阶一般领先下台阶 1530m。本隧道的施工原则：先超前支护和临时支护，后开挖和初期支 护；采用“管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、早封闭、强支护、勤量 测” ；开挖从上至下，衬砌从下至上，仰拱及时封闭，二衬及时紧跟，整 个隧道及早封闭成一个闭合圈。 IV 级围岩台阶法开挖作业程序如下： 上半断面：测量中线、水平线划出轮廓线钻眼装药、爆破 通风除尘、清除危石安装拱架、打设锁脚锚杆和焊接连接钢筋超前 支护、系统锚杆、挂网喷砼支护超前注浆出碴检查净空下一循 环。 IV 围岩施工步序及技术措施 序 号 步序图施工方法及技术措施 1 第一步：超前支护 首先做好洞口和浅埋段的支护，以便为 开挖做好顺接工作。在的施工中，按照 设计做好超前支护和注浆。 2 第二步：环向开挖上断面 在超前的支护下，进入围岩的开挖，开 挖时按照钢架设计间距，根据围岩的完 整情况和按照“先支后挖、短进尺、弱 爆破”的原则，确定每循环的开挖进尺。 3 第三步：上半断面初期支护 在格栅钢架立好后，打设 25 药卷锁脚 锚杆 L3.0m 长，稳固钢架，然后焊接 钢架纵向连接钢筋。利用上半断面核心 土按设计人工打设超前支护注浆小导管 或超前砂浆锚杆，并打设系统 22 锚杆， 根据岩壁的起伏挂设钢筋网，两台湿喷 机从边墙两侧向拱部及时喷射混凝土。 完成整个上半断面的开挖支护。 4 第四步：下半断面开挖 为防止钢架的拱脚悬空过多，对上部的 稳定造成威胁，开挖时应一次进尺在两 榀拱架间距长度。同时应该分左右幅开 挖，间隔接长钢架，爆破时应该采取弱 爆破，预裂爆破，减少对上部的围岩扰 动。其中上半断面为出渣和施工考虑， 领先下断面 1530m，并及时设置排水 系统，严禁下台阶的施工水浸泡基底。 5 6 第五、六步：下台阶初期支护 在开挖后，清除钢架拱脚和仰拱脚的 虚土，接长钢架，打设 25 药卷锁脚锚 杆 L3.0m 长，稳固钢架，然后焊接钢 架纵向连接钢筋。利用土堆按照设计人 工打设系统锚杆及注浆超前小导管，根 据岩壁的起伏挂设钢筋网，两台湿喷机 从边墙和中隔壁两侧向拱部及时喷射混 凝土。完成下台阶的的开挖支护。 7 9 第七九步：下半断面仰拱和填充混凝 土施工同样清除基底虚土和积水，若有 设计的须接长安装钢架使之闭合成环， 然后焊接钢架纵向连接钢筋。挂设钢筋 网，喷射仰拱混凝土。及时使整个隧道 闭合成圆，改善隧道的受力。同时利用 钢架作施工便桥，后面已完成的仰拱在 桥下绑扎钢筋，施工防水仰拱衬砌和 C15 片石填充混凝土，按照仰拱先行的 原则施工衬砌和填充砼。 10 第十步：拱墙二次衬砌 按照设计要求，隧道二次衬砌须及时紧 跟，在开挖了 50100m 后，在施工完仰 拱的地段，利用自制台架铺设纵、环向 透水管和防水层，接长和绑扎二衬钢筋， 大块钢模施工衬砌矮边墙，全断面液压 台车就位，一次性施工拱墙混凝土。完 成整个隧道的开挖、支护和二次衬砌。 2.82.8 隧道各工序关键技术隧道各工序关键技术 2.8.12.8.1 钻爆设计及作业钻爆设计及作业 钻爆设计： 根据围岩类别和开挖方法分别采用光面爆破和预裂爆破、松动爆破 三种爆破方式，网路采用非电毫秒雷管爆破网路，IV 类围岩采用上下台 阶法施工，洞口 V浅、V 加强围岩采用环向预留核心土台阶法开挖施工 或采用 CRD 分部开挖施工，为减轻爆破对围岩的扰动，开挖断面采用多 段位非电毫秒雷管进行网路设计。预裂爆破框图见隧表 2。 IV 类围岩均采用斜眼掏槽。掏槽眼的深度和间距根据围岩的稳定性 和设计要求的每工作循环进尺深度来确定。钻孔采用多功能钻孔台架， YT28 风动凿岩钻机按设计眼位精确钻眼，按设计的装药量及段位装药、 布管，炸药采用 25 的光爆药卷和 32 的普通药卷，非电导爆管串联 网路起爆，严禁使用火花起爆。 因本隧道大部分为 IV、V 级类围岩，采用的是环向预留核心土台阶 开挖或 CRD 法开挖和上下台阶法开挖，采用以下表固定参数进行爆破控 制 IV、V 级围岩光面（预裂）爆破控制表 围岩 类别 循环 进尺 （m） 最大允 许超挖 (cm) 周边 眼 残眼 率% 钻眼深 度 （m） 周边眼 间距 （cm） 周边眼 最小抵 抗线 （cm） 相对 距离 E/w 周边眼装 药集中度 （kg/m） 炸药单 位消耗 量 （kg/m 3） V 加加 强强 1.215651.530404060 0.5 0.8 0.070. 15 1.2 V浅 浅 1.615802.430406075 0.8 1.0 0.20.31.6 IV2.010803.040507085 0.8 1.0 0.30.3 5 2.0 钻爆作业 钻眼前绘出开挖断面中线、水平和断面轮廓，按爆破设计图布孔， 布孔误差：掏槽孔3cm,其余各孔5cm。当开挖条件出现变化时， 各爆破参数应随围岩条件的变化作相应的改变。 眼位经检查符合设计要求后方可钻眼，钻眼必须做到“准、平、直、 齐”四要素，并满足以下要求： 挂眼(开孔)误差为：掏扩槽孔3cm,其余各孔5cm； 钻孔不平行误差为：掏槽孔3cm/m，其余孔5cm/m； 各炮孔底部参差误差不得大于炮孔深度的 10%。 钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查并作好记录，不符合要求的炮眼 重钻，经检查合格后装药爆破。 装药前将炮眼内泥浆、石粉吹洗干净，按设计药量装药，当开挖面 凹凸不平时，其各孔装药量可随炮孔深浅变化作相应的调整。 中间连接和击发用雷管一律反向设置；塑料导爆管连接过程中不得 打死结、弯折，更不能被岩石和其它东西刺破；各炮孔用炮泥堵塞，周 边孔堵塞长度不小于 30cm，其余各孔不小于 20cm。 专人按炮眼布置图定孔、定人、定机钻孔；专人定位装药，电工联 线。 炮眼布置图见隧表 1 洞内所有人员全部撤至洞口 50 米以外，洞口各主要路口设专人布岗， 然后由领工员下令放炮。 钻爆作业安全技术措施 爆破作业人员（包括送药员、装药员）均由经过专门技术培训，并 从事爆破工作两年以上的人员担任。放炮作业，严格执行“放炮员、工 班长、领工员”在场的“一炮三检制”和“三人连锁放炮制” 。 严禁从炮眼中取出原放置的引药或从引药中拉出雷管。严禁打残眼， 严禁用打眼的方法往外掏药；严禁用高压风吹这些炮眼；炮眼爆炸后， 放炮员详细检查，收集未爆的雷管。 出碴运输：用正装侧卸装载机装碴，12t 自卸式汽车运输出碴。在施 工作业地段行车速度不大于 10Km/h，成洞地段不大于 20Km/h。 2.8.22.8.2 施工支护及初期支护施工支护及初期支护 喷射混凝土施工 喷射砼采用 ZSP-湿喷机进行喷射作业。 砼配合比选定。 由试验室选定，采用的细集料、粗集料的级配符合锚杆喷射混凝 土支护技术规程的规定。 水泥: 通常采用 425#普通硅酸盐水泥，在软弱围岩中可选用早强水 泥或通过试验选用其他品种水泥，但水泥标号不得低于 425#。 砂: 采用硬质洁净的中砂或粗砂，细度模数 2.53.0,含泥量小于 3%， 含水率 5%7%。 碎石: 采用坚硬耐久的碎石或卵石，粒径小于 15mm，级配良好。 水: 采用经水质分析，符合砼工程施工要求的水。 速凝剂:采用液体速凝剂。 喷射砼施工工艺流程见隧表 4。 作业方法及程序 喷射时保持合适的风压，分层进行喷射。先初喷 5cm 砼，待逐步完 成钢架安装、超前支护和系统锚杆和钢筋网后，再分层复喷到设计厚度。 作业程序为先送风，后打开速凝剂，然后开始进料。根据受喷面部 位和岩面光滑潮湿情况，调节风压和速凝剂掺量，以减少回弹量。 作业要求 喷射前先检查受喷面轮廓尺寸，对有明显渗水地段作好防排水处理， 对松散、破碎部分进行清除，并用高压风或水（地质不良不用）清理受 喷面，在拱顶、边墙作好设计喷砼厚度标志。 严格按以下顺序进行操作：打开速凝剂辅助风缓慢打开主风阀送 风启动速凝剂计量泵的主电机振动器向料斗加料。 开机后注意观察风压，起始风压大于或等于 0.5Mpa 才能开机操作， 并据喷头出料情况调整风压，边墙工作风压应控制在 0.30.5Mpa 之间， 拱部控制在 0.40.65MPa 之间。 供料连续均匀，料斗内有足够的存料，及时清除振动筛上粒径大于 15mm 的粗集料。 喷头要与受喷面尽量垂直，保持 0.81.2m 距离，对挂有钢筋网的 受喷面，喷头略倾斜,距离相对减少。 喷头应均匀地按螺旋轨迹，分区段（一般不超过 6m） ，自下而上，一 圈压半圈，缓慢移动，每圈直径 1520cm。若受喷面不平，应先喷凹坑 找平。严格控制水灰比，以刚喷射的混凝土表面有一层暗弱光泽为宜。 停机严格按以下顺序操作：关主电机、振动电机，关速凝剂计量泵， 关主风阀，用水清洗速凝剂管路，通知喷射手将喷嘴从受喷面移开，依 次打开主风阀、计量泵电机、主电机，清洗气料混合仓和混凝土管路， 然后关闭主风阀、计量泵、速凝剂辅助风。 施工中应严格控制砼施工配合比，回弹料不得重复利用，所有回弹 料应从工作面清除；派专人刮平砼表面，以保持受喷面平整和网片背面 喷射填满、粘结良好；喷射砼面保持平整、光滑，以利于防水板的施作。 锚杆施工 隧道系统锚杆为药卷锚杆，锚杆应全长锚固，并设置垫板，系统 锚杆方向应沿轮廓线法向。 施工 钻孔：钻眼前根据岩面情况和设计要求布置孔位，人工手持风钻钻 眼，钻孔与岩面垂直，孔径 42mm。 安装药卷：锚固药卷应精确控制其泡水时间，随泡随用。 插入锚杆：锚固药卷安装好后立即插入杆体，位置居中；钢筋尾端 1 1 2 3 4 外露长度稍小于喷层厚度；随后安装锚垫板，垫板应密贴岩面，安装好 后不得敲击和碰撞。 锚杆结构示意图锚杆结构示意图 1杆体；2垫板；3垫圈；4螺帽 钢筋网施工 在岩面初喷一层混凝土并在锚杆安设后再进行钢筋网铺设。钢筋网 应随受喷面的起伏铺设，有超挖处现场焊接。钢筋网的混凝土保护层不 小于 20mm，且与锚杆联结牢固，在喷射混凝土时钢筋网不得晃动。 工字钢钢架、格栅钢架施工 工字钢钢架及格栅钢架在加工场加工制作，现场拼装。 确认钢架设计图无误后，按 11 比例进行实地放样，设置钢架加工 工作平台，根据钢架的线形制作加工模具。 将加工好的各个单元放在样台上试拼，沿大样周边轮廓误差不应大 于 3cm；连接各单元的螺栓孔中心距相差0.5mm；钢架平放时，平面 翘曲2cm。 检查开挖断面净空，合格后清除开挖面的虚土和危石，即根据隧道 的分部情况安装钢架，钢架要与隧道中心线垂直，钢架的连接要做到上、 下端主筋、螺栓孔对齐。 安装完成后，在钢架的拱脚要打设 22 砂浆锁脚锚杆 L1.5m 长， 稳固钢架，并且钢架基脚用垫块支垫牢固，以免受力后钢架发生沉降。 然后焊接钢架纵向连接钢筋，使前后的钢架连接在一起整体受力，起到 支护的作用，钢架靠围岩一侧保护层厚度不小于 4cm，临空侧不小于 2cm。 超前支护：出口洞口地段采用长管棚水平钻机钻孔，108 大管棚 辅以工 18 工字钢架作超前支护；洞口 V 加强、V 浅围岩地段采用 42 超前 注浆小导管作超前支护。洞身 V 围岩地段一般采用 42 注浆小导管作超 前支护。洞身 IV 围岩拱顶围岩稳定性较差的地段采用 22 药卷锚杆作 超前支护。 小导管施工。小导管施工。 a.施工工艺：工序作业包括钻孔、布管、封孔、注浆四道工序。小 导管外插角 10140, 药卷锚杆外插角 5100, IV 围岩按拱部 900范围布 置, V 围岩按拱部 1200范围布置,超前小导管施工工艺流程见隧表 3。 b.钻孔布管：人工手持 YT-28 风钻钻眼，孔口偏差不大于 50mm，孔 眼长度应大于设计的小钢管长度，小钢管应平直，尾部焊箍，尾部 30 cm 不钻孔作为止浆段，顶部成尖锥状，采用锤击或钻机顶入，注浆管上按 梅花形布置小孔，间隔 10cm，孔眼直径 8mm，尾部置于钢架上，并与钢 架焊接。超前支护小导管单根长 4.5 米,直径 42 mm，壁厚 4 mm，纵向两 环小导管的搭接长度不小于 1.0m。 c.封孔注浆:在掌子面喷一层 10cm 厚砼，孔口处设止浆塞，注浆材 料为 M20 早强水泥砂浆，注浆压力 0.51.0MPa，根据岩层特点压注不同 材料水泥浆，浆液配比现场试验确定。注浆顺序由下至上，浆液用搅拌 筒搅拌。遇窜浆或跑浆时，则采取间隔一孔或几孔灌注的方法。 大管棚施工大管棚施工 隧道进口端洞口采用超前大管棚辅以工字钢钢架作超前支护进行 “挂齿进洞” ，大管棚选用 108 热轧无缝钢管加工，外径 108 mm，壁厚 6mm，长度 1045m，分段安装，分段长 46 米，环向间距 40cm，外插 角小于 120，两段之间用“V”型对焊或丝扣连接，每断面设计 33 根， 在隧道拱部 120 度范围布置。导管上须钻注浆孔，孔径为 12 mm，孔间距 为 15 cm，呈梅花型布置，导管尾部 3 米不钻孔作为止浆段，管棚打设完 成后，须进行地层注浆加固，注浆用纯水泥浆，注浆水泥的强度等级为 42.5。完成每孔注浆后，清洗钻孔，放入钢筋笼，向管内注入 M20 水泥 砂浆，对管棚钢管本身进行填充加固。大管棚的施工质量直接关系洞口 浅埋段暗洞施工的安全，因此在施工大管棚时必须严格按照设计要求施 作。大管棚施工机械采用湖北宜化机械厂生产的潜孔钻。 （具体性能指标 见下表）施工时采用 3 班倒，24 小时循环作业，加快进度，为隧道暗洞 开挖及早提供施工条件。 潜孔钻机械性能表潜孔钻机械性能表 1)1)管棚施工方法和技术措施管棚施工方法和技术措施 生产厂家机械名称性能备注 最大钻深3040m 钻头直径120mm 动力供应 风电结合，9m3/min，电机 4kw，本隧采用 20 m3/min 电空供应动力 钻杆长度2m/节，采用丝口连接 湖北省宜化市 机械厂 潜孔钻 每天工作量90m/天 序 号 步序图施工方法及技术措施 1 第一步：洞口仰坡处理 按照“无仰坡”开挖技术，开挖后，及时 对洞口仰坡进行锚喷支护。根据管棚设置 的范围为隧道拱部 120 度范围，在施工洞 口仰坡时，为保证管棚套拱基础的强度， 洞口刷坡标高仅至隧道起拱线处。然后根 据隧道开挖轮廓线外 30cm 放样管棚中心线， 为管棚立钢架做好准备。 2第二步： 管棚套拱基础处理 根据钢架的尺寸，确定基础的顶标高为 起拱线位置，基础采用扩大基础，采用 M10 浆砌片石基础，基础上宽 0.6m , 长 1.0 m。注意施工时基础必须置于坚实的石 质地基上，如果基础在土层上，应该加大 基础尺寸，基础承载力应大于 150kPa。若 现场的不好，可采用锚杆加固地基后用 6000“ 6000“ 6000“ 6000“ 二次衬砌 C20 混凝土作套拱基础，以保证钻孔时潜 孔钻的稳定性和钻孔的精度。 3 第三步：管棚钢架架设和预埋孔口管 在基础处理好后，搭设工作平台，准确用 油漆在洞口山体上画拱架的边线，用钢架 顶标高控制施工，并排架立 4 榀工 18 工字 钢钢架，在钢架上按照管中心间距 300cm 焊联 127 长 2.0m 的孔口管。注意孔口管 焊接固定时必须用水平仪抄出标高，按照 隧道的坡度设置并且在各个孔口管考虑 12。的外插角。并且焊接牢固，这是控制 管棚不偏位的关键。并用临时支撑加固钢 架，避免其变形。 4 第四步：混凝土套拱施工 平整场地，架立满堂碗式脚手架，顺洞口 方向铺设 50*200cm 的内外钢模，按照机械 拌和混凝土，人工浇注厚 50cm 长 2.0m 的 C25 混凝土，带混凝土强度达到