平新场隧道洞身开挖与支护施工方案

贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 1 平新场隧道 工程 洞挖及支护 施工方案 一、编制说明 1) 机械设备已到位数量和性能满足施工要求。 2) 现场准备工作完毕，具备开工条件。 二、编制依据及编制原则 2.1 编制依据 1)交通部颁发的现行规范、规程、验标。 2)平新场隧道 施工图。 3)思剑高速第十 四 合同段总体施工组织设计。 4)现场踏勘调查获得的有关资料。 2.2 编制原则 总的原则是满足设计文件要求和符合现场实际施工需要，确保工程安全、优质、按期完成，并遵循以下基本原则。 1)服从甲方、遵守设计的原则。 2)确保工期的原则。 3)质量第一的原则。 4)安全第一、预防为主的原则。 5)科学管理的原则。 6)文明施工的原则。 7)降低工程成本的原则。 8)遵照执行标准、规范的原则。 三、工程概况 及主要工程量 平新场隧道 位于贵州省黔东南州镇远县 羊场镇平新场村 ，隧道左幅起讫里程为zK105+220 zK106+040，长 820m； 右幅起讫里程为 K105+220 K106+035，长 815m；洞底设计高程均为 993.87 992.17m，隧道宽 10.25m，高 5.0m。 隧道地质主要为 由瘤状灰岩、白云质灰岩、条带状灰岩及页岩加鲕状灰岩组成 ，其中左幅 思南端明洞及洞门 结构长 15m，剑河端明洞及洞门结构 长 5m，暗洞 级围岩共 197m， 暗洞 级围岩 397m，暗洞 级围岩 224m；右幅 思南端明洞及洞门结构 15m，剑河端明洞及洞门结构 5m， 暗洞 级围岩共 199m， 暗洞 级围岩 357m， 暗洞 级围岩 357m。隧道设计时速 80Km/h。隧道贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 2 地下 水采用以堵为主，限量排放。隧道采用新奥法施工，采用无轨运输方式出碴，隧道衬砌采用复合式衬砌，二衬采用 12m全断面液压衬砌台车进行衬砌，采用 TSP203、超前水平地质钻探等技术手段进行超前地质预测预报工作。隧道进口左右幅均采用 削竹 式洞门 ， 出口左 右 幅 采用端墙式洞门 。 平信场隧道洞 身开 挖与支护主要工程量 序号 项目 围岩类别 及衬砌方式 单位 方量 备注 1 洞挖 m3 42292 2 m3 69676 3 m3 39489 四、总体施工安排及部署 4.1 施工现场布置 拟定在隧道进 出 口附近 均 设置临时场地，主要设施有：砼集中搅拌站、变压器、空压机站、钢筋及钢结构加工场、其它生产和生活房屋，进口共计 2500m2。 4.2 劳动力组织 根据该隧道特点及施工管理情况安排 隧道一队和隧道二队两个队分别 从进 出 口组织掘进及二次衬砌施工。 隧道一队负责 平新场隧道 思南端左右幅掘进，隧道二队负责 平新场隧道 剑河端左右幅掘进 。两队施工均 包括掘进、衬砌、综合三个工班。掘进工班负责隧道开挖，支护、出碴、运输；衬砌工班负责二次衬砌混凝土、 防水板、 钢筋施工 、 ；风、水、电及设备维修、保养，场外材料的转运等工作由综合工班负责。按二班制安排组织施工。每个小组需劳力约 144人。 4.2.1 掘进劳力组织及分工 序号 名称 人数 职 责 1 工班长 2 负责施工组织指挥工作 2 安全员 2 负责安全工作，发现和排除事故苗头 3 电工 2 负责电路 4 开挖 32 负责 围岩开挖 5 装碴 4 负责装碴 6 扒碴 2 负责洞内扒碴 7 出碴运输 12 负责出碴运输 贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 3 8 支护 16 负责钢支撑施工、喷砼支护、注浆堵水加固地层等 9 修理工 2 一般维修工作 10 辅助工 2 11 合计 78 4.2.2 衬砌劳力组织及分工表 序号 名称 人数 职 责 1 工班长 2 负责施工组织指挥工作 2 砼泵司机和辅助工 6 操作砼输送泵和砼输送车运输砼 3 防水板工 5 安设防水板铺设盲沟 4 台车就位及立挡头模 6 台车的移动，定位及模板轮廓尺寸 5 砼震捣工 6 捣固砼及装拆输送泵管道 6 钢筋工 12 绑扎二衬及仰拱钢筋 7 仰拱 12 负责仰拱模板安装、仰拱及填充 /铺底混凝土施工 8 合计 49 4.2.3 综合工班（风、水、电设备及洞外保障）劳力组织 序号 名称 人数 职 责 1 工班长 2 负责组织指挥 2 风水电 3 高压风水电的供给管理，高压风水管的安装 3 通风排烟等 5 通风机、风管、排水管路安装维修 4 电焊工 3 焊接作业 5 洞外辅助工 10 洞外材料装卸及 其他辅助工作 6 合计 23 4.3 机械设备配备情况 根据隧道工程数量和工期要求，确保施工质量和施工进度，本工 程 采用机械化流水线作业，并配置了与施工需求配套的机械设备，详见下表“ 施工机械化配套方案 ” 施工机械化配套方案 贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 4 分类 机械化作 业线名称 主要设备配套方案 主作 业线 超前地质 预测预报 采用超前水平钻孔、 TSP-203等物探方法组成超前地质预测预报作业线。 钻爆作业 YT28风动凿岩机、钻孔台架组成钻孔、装药、起爆作业线。 出碴作业 挖掘机、侧卸式装 载 机及大型自卸车组成无轨运输出碴线 。 支护作业 潜孔钻机、高压双液注浆泵组成大管棚、超前锚杆、小导管施工超前支护作业线；支护台架配合手持式 YT28 风动凿岩机钻孔、砼湿喷机组成锚杆、钢筋网、钢支撑、喷砼初期支护作业线。 二次衬砌 作业线 铺设防水板台架、自行式防水板焊接器组成防水层铺设作业线； 钢筋调直机、弯曲机、切割机、电焊机组成钢筋加工作业线； 12m整体液压钢模衬砌台车、混凝土输送车、混凝土输送泵、混凝土拌和站组成二次衬砌作业线。 辅助 作业 线 高压供水 高压水 箱 。 高压供风 电动压风机组成高压风作业线。 供电 大功 率变压器、内燃发电机、高压电缆组成供电作业线。 通风排烟防尘 轴流通风机、大直径风管组成隧道通风排烟防尘作业线。 排水 自吸泵、多吸泵组成排水作业线。 机械设备配备 机械名称 规格及型号 生产能力 单位 数量 备注 搅拌机 HZS50 50m3/h 台 4 冷弯机 自制 台 2 电焊机 BX1-500 台 12 装载机 柳工 ZL50c 台 4 空压机 22m3/min 台 10 砼湿喷机 TK-961 台 4 变压器 800KVA 套 2 钢筋截断机 GQ-40 把 2 气腿钻机 YT28 台 50 挖掘机 日立 220 台 4 自卸汽车 红岩 车 台 12 贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 5 振捣棒 ZN50 把 15 拱架弯曲机 台 2 风机 55 2 KW 台 4 混凝土罐车 台 8 开挖台架 套 4 二衬台车 台 4 注浆机 套 4 砼输送泵 台 4 发电机 400kw 套 2 4.4 临时工程安排 4.4.1 水电供应 生活用水及施工用水采用 山体天然水源 。 施工用电： 与当地电力部门协商由出口架线至进口， 架线 施工 后 直接安设变压器接驳使用。计划在进口安设 800KVA变压器 1台、 出口安设 800KVA变压器 1台，另外进配备不小于 400KW发电机组 2台以备当地电源出现紧张或故障时使用。 4.4.2 临时房屋 施工队临时生活用房集中建设住房，施工现场配置必要的值班室、工具房和材料库等。现场临时用房采用活动板房。施工场地及队伍驻地的设置主要考虑上下工方便，避风、防洪、环保要求等因素。 4.4.3 施工便道 施工过程中建立专职维护队伍对主便道、支便道和场内施工道路 及 时进行维护，以此保证交通的通畅。 4.4.4 料场及混凝土生产 系统 本隧道设自动计量混 凝土搅拌站 2座，配备 JS750、 JS500型搅拌机 各 1台。施工所需混凝土全部由搅拌站供应，再用混凝土运输车运输，泵送入模。 4.4.5 洞内临时设施 1） 、高压风 进 出 口各配置 5 台 22m3/min电动空压机，供应各施工面所需高压用风。隧道开挖面工作风压不小于 0.5MPa。高压风管采用 200mm 的无缝钢管，设在边墙底脚处，管子下贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 6 面采用托架将其托起，托架固定在底脚的边墙上。随着洞子的延伸，高压风管分段接至工作面附近，在管端安装闸阀以便接至用风机具，闸阀至用风机具之间用高压皮管连接。在管线 最低和末端处加设油水分离器，经常排放高压风包中的积水、油污，保证供风质量。施工过程中要严格加强管理，确保防止漏风。 2） 、高压水 隧道进 出 口 各 设不小于 100m3高山水 箱 一座，标高高于洞口拱顶 40米左右，用无极水泵供给，满足洞内高压用水需要，利用管路供水至洞内。每个隧道工作面采用独立的供水管路，供水管管径为 50mm，设在边墙底脚处，与输电线路另侧，管子下面采用托架将其托起，托架固定在底脚的边墙上。供水压力不小于 0.3MPa。 施工用水从附近河流抽取 或在施工区附近采用打井抽水 ，但需检验，确保对工程没影响。 3） 、施工照明 隧道施工作业地段必须有足够的照明。在主要交通道路、洞内抽水机站等重要处所，应有安全照明。 掌子面照明 50m以内必须为低压 36V。 漏水地段照明应采用防水灯头和灯罩。不安全因素较大的地段可加大照度。 4） 、施工通风系统的布置 采用压入式通风 ,每个洞口各设 1台通风机，选用功率为 55 2kw。采用软风管（1.4m）组成隧道通风系统。 （ 1)、 通风方案的确定 A、通风量的计算 平新场隧道 采用大型机械化作业施工，出碴及砼输送作业均采用大型机械，洞内施工人员大幅度减少，作业人员所需风量已不起控制作用，施工产生 的热量造成的洞内温度上升的量仅 2 3 。因此，主要控制风量的是排出炮烟和柴油机废气所需的新鲜空气量，所需风量可按排出炮烟、内燃机废气、洞内控制风速三方面考虑，取其最大风量为控制风量。 B、排出炮烟所需风量估算 Q=（ 5Gb AL） /t 式中， Q 为需要通风量， m3/min； t 为通风时间， min，取 t=30 min（掘进 1500 m时的通风时间）； G为同时爆破炸药量， kg，取 G=220 kg； b为爆炸时有害气体生成量，m3/kg，取 b=40 m3/kg； A为掘进断面积 ,m2，取 A=90 m2； L为炮烟抛 掷长度， m,取 L=56 m。 贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 7 即： Q压 =1299 m3/min C、排出废气所需风量估算 无轨运输所需风量是以排出柴油机尾气中的 CO所需风量计算的 ,但由于各种机械产生的 CO量与其运行速度、内燃机性能、柴油机质量、运输距离及路况等多种因素有关，因此在考虑其所需风量时通常采用经验公式，采用下式： Q=k Ni 式中， Q为无轨运输所需通风量， m3/min； k为功率通风计算系数，取；为内燃机械台数；为各种内燃机械的额定功率，取值： 1049。 即 Q=1.1 1370=1507 m3/min。 D、最小风率计算 Q=vA 式中， Q 为需要通风量， m3/min； v 为允许最低风速， m/min ，取 v=9 m/min； A 为掘进断面积，取 A=60 m2。 即 Q=540 m3/min。 由通风量计算结果表明，排出内燃机废气是隧道通风的控制指标。 E、风压计算 在爆破作业后，工作面附近聚积大量炮烟及灰尘，为保证将所需风量送到工作面，并将其推移至隧道外，这就要求通风机有足够的风压使其足以克服沿途所有风阻，使炮烟及灰尘排出隧道外，即 h机 h阻，其中： h阻 = h摩 + h局 + h正 式中， h局为风流转变所 产生的阻力， h局 =（ k V2） /2； k为局部阻力系数；为空气密度， =1.2 kg/m3， V为风速， m/min； h摩为沿程摩阻力总和， h摩 =（ Lu/A3）Q2；为风道摩阻系数； L为风道长度，取 L=1500 m； u为风压； A 为风道断面积， m2；Q为风量 ,m3/s。 通过计算表明，风管断面积对风压影响很大。这说明降低通风阻力实现长距离通风的主要技术手段是用大直径风管，在 平新场隧道 中采用 d1400mm通风管。 (2)、 通风设备选配 A、通风机 要改善隧道通风，通风设备的选取配备是根本保证。根据以往的施 工经验及排出内贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 8 燃机废气所需风量 Q=1507 m3/min ，可选定功率为 55 2kw的通风机。 B、风管 风管根据通风机来选定。在 平新场隧道 中为有效地提高供风距离和考虑风机、风管匹配选用柔性风管，管径为 d1400mm柔性风管，采用拉链扣式连接，接头牢固严密，为减小接头漏风量和接头局部阻力采用气密性高无针孔 20m长风管。 (3) 、 通风设备布置 通风机设在离洞口外 10m，以避免洞内流出的污浊空气重新进洞。风管出风口离开挖面 40 50m，风管悬挂于拱顶处。为解决台车处风管的阻风问题，在台车顶部设置硬管，以便 风管顺利穿行，避免软管缩径和弯曲变形。 洞内管线布置详 见下图“ 隧道施工通风与 洞内管线布置图 ”。 5)、防尘措施 隧道施工防尘采取综合治理的方案；为控制粉尘的产生，钻眼作业采用湿式凿岩。在钻眼时，先送水后送风；装碴前必须进行喷雾、洒水。施工人员佩带防尘口罩。 6)、机械设备净化 加强对进洞机械车辆维修保养，定期检查空气滤清器是否堵塞，进、排气管是否畅通，喷油效果不好的油嘴及时更换。 4.5 工地防火安全设施 在施工现场采用一切有效的防火和消防措施，配备一定数量的灭火器材，如干粉灭火器、砂桶、铁 锹、高压喷水管。 五、施工进度计划安排 通风管高压水管高压风管排水管照明线路动力线路高压电缆正洞洞内管线布置示意图隧道中线贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 9 平新场隧道 从进 出 口 双向 掘进，左右幅 四 个洞口同时施工；具体施工进度计划见“ 平新场隧道 工程洞挖及支护 施工进度计划安排表 ” 。 平新场隧道 工程洞挖及支护 施工进度计划安排表 序号 任务名称 计划 工作日 开工时间 完成时间 工程量 单位 1 洞身开挖、支护 210天 2011.6.20 2012.01.20 1635 延米（两幅） 2 仰拱及铺底 205天 2011.7.15 2012.2.10 1635 延米（两幅） 3 二次衬砌 240天 2011.7.1 2012.3.01 1635 延米（两幅） 六、总体施工方案 全隧按 “新奥法” 原理组织指导施工，采用无轨运输方式。组成隧道掘进、支护衬砌和辅助施工三条主要机械化作业线，实现机械化快速施工；压入式施工通风，以装备的先进性促进施工的技术进步。 加强围岩量测，实行信息化施工，特别做好对 洞口段 和节理发育岩体破碎地段量测工作，通过对数据的分析和处理，及时反馈指导施工。 为了探明隧道中可能出现的不良地质现象，提前掌握掌子面前方的地质及水文地质情况，采用隧道洞内观察与地质描述、 TSP203 地震波探测仪和超前水平地质钻探方法 ，建立隧道综合超前地质预报体系。详见“ 综合超前地质预报工作内容和流程图 ”。 开挖采用钻爆法开挖，按钻爆设计实施光面爆破，严格控制超欠挖。级围岩采用台阶法施工，级地段采用环形开挖预留核心土法施工。 初期支护紧随开挖面及时施作围 ，减少围岩暴露时间，抑制 岩变形；喷砼采用湿喷技术；贯彻“仰拱先行”的原则，促使结构早封闭成环；二次衬砌砼采用自动计量拌和站生产，砼运输车运输，泵送入模，整体钢模台车拱墙一次模筑成型。 贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 10 综合超前地质预报工作内容和流程图 6.1 洞内 开挖 6.1.1围岩 在进行洞口段开挖施工前，施作好洞顶截水沟，边坡开挖的同时作好边坡防护，边坡按设计打 22砂浆锚杆 、挂 6.5钢筋网、喷 C20混凝土防护。洞口段超前支护施工完成后再开挖进洞。围岩洞口段开挖采用环形开挖预留核心土法施工，尽量采用人工风镐开挖，以降低爆破振动影响，每次开挖进尺控制在 1.0m以内。 开挖顺序 及说明 见“ 环形开挖预留核心土法施工工艺流程图 及 V 级围岩段主洞施工方案设计图 ”。 环形开挖预留核心土施工工序说明： 第 1步： 利用上一循环架立的钢架施作隧道拱 部 42超前小导管。机械开挖 、 部 ，人工配合整修。施作部初期支护，即初喷 4cm厚混凝土，架立钢架。 第 2步： 机械开挖 部，人工配合整修。 跳槽开挖下端面 V。 施作下端面初期支护 。 第 3步： 跳槽开挖下端面，开挖一段距离后施作下端面初期支护 。并与仰拱 。 第 4步： 在滞后一段距离 后，开始仰拱回填 。 第 5步： 利用仰拱栈桥灌筑边墙基础与仰拱及仰拱填充混凝土（仰拱与填充混凝土补充地质调查 掌子面地质调查与素描 长距离探测 TSP203地震波探测仪预报距离 150m左右 短距离探测 水平超前钻孔预报距离 30 50m。 信息综合处理 是否与设计文件一致 调整施工方法和支护 参数 按设计文件施工 是 否 贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 11 需分开施工）。 环形开挖预留核心土法施工工艺流程图 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，确定竖撑拆除及二次衬砌施作时间 测量放线 拱部超前支护 上部环形开挖、出碴 上导两侧开挖、支护 中部核心土开挖 下部导坑开挖 下部初期支护 超前地质预报 仰拱填充施工 上部初期支护、架立钢架 仰拱开挖及砼施工 围岩监控量测 下一工序 贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 12 6.1.2 级围岩 贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 13 级围岩地段采用二台阶法施工， 开挖上断面后，下断面采用左右交错开挖，每次开挖长度为 1.03.0m，且不大于三榀拱架，掘进主要采用弱爆破掘进作业， 出碴使用侧卸式装载机装碴，自卸汽车运输。 二次衬砌可在初期支护基本稳定后施作，但二次衬砌仰拱和仰拱回填层应紧跟初期支护。 施工工艺流程见 下 “ 台阶法施工工艺流程图 ”，施工工序见 下 “ 级围岩段主洞施工方案设计图 ”。 台阶法施工工序说明： 第 1 步：开挖 部 后及时进行上台阶喷、锚、网系统支护，架设钢架并复喷砼至设计厚度，形成较稳定的承载拱 。 第 2步：在滞后 部一段距离后开挖 部，并进行下导初期支护。 第 3、 4步：及时施作仰拱砼、填充混凝土，及早封闭成环。 第 5步：根据围岩量测结果，适时施作二次衬砌。 台阶法施工工艺流程图 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 超前地质预报 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 贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 14 ；6.1.3 级围岩 级围岩地段采用 全断面法开挖 施工 ，利用液压凿岩台车或多功能作业台架配手持贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 15 风钻钻孔，楔形掏槽，光面控制爆破；用台车钻锚杆孔，人工安装锚杆并进行锚固或注浆，采用湿喷机进行湿喷砼。 施工工艺 及 工序 见 下 “ 全断面法施工示意图 ”。 台阶法施工工序说明： 第 1步： 先 开挖 部 ，然 后 施作初期支护。 第 2步：根据围岩量测结果， 待初期支护区域稳定后 适时施作 二次衬砌。 6.2 洞内 初期支护 6.2.1 喷射混凝土施工 说明：1. 级以上围岩地段采用全断面法施工，利用多功能台架风钻钻孔或凿岩台车钻孔。 2.采用装载机或隧道挖装机装碴，自卸汽车运输出碴。下一循环通风放炮施工准备喷锚支护3.出碴。2.初喷、复喷上一循环。出碴钻眼全断面施工示意图全断面施工工艺流程图1.利用多功能台车打眼，安设锚杆和局部挂网。 多功能台架就位测量放线1III1II全断面开挖、支护顺序图1IIIII全断面开挖 初期支护 全断面二次衬砌贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 16 喷射混凝土全部采用湿喷机施喷。拌料时严格掌握规定的速凝剂掺量和混凝土配合比，其水灰比一般控制在 0.4 0.5，喷射距离一般为 0.6 1.2m，且垂直于岩面。施喷时由下而上、分段 分层 进行。台阶法开挖中拱部喷混凝土时，先喷拱脚、后喷拱顶，每段长度不大于 4m。湿喷混 凝土施工工艺框图见 “ 隧道湿喷混凝土施工工艺框图 ”。 6.2.2 锚杆施工 锚杆为中空注浆锚杆时，施工工艺为：在岩面上标出锚杆位置钻孔清除孔内粉尘插入锚杆安装止浆塞、垫板、螺母连接注浆泵注浆，注浆压力控制在 0.40.6Mpa之间。中空注浆锚杆施工工艺框图见 “ 中空注浆锚杆施工工艺框图 ”。 锚杆为普通药卷锚杆时，施工工艺为：在岩面上标出锚杆位置钻孔清除孔内粉尘孔内注浆或装入药卷打入锚杆安设 垫 板。普通药卷锚杆施工工艺框图见“ 药卷锚杆施工工艺框图 ”。 隧道湿喷混凝土施工工艺框图 前期准备 施喷面的清理 计量配料 拌 合 砂、石、水泥、水 砼搅拌站 装运喷料 现场施喷 综合检查 结束 加外加剂 砼喷射机 贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 17 中空注浆锚杆施工工艺框图 组合式中空注浆锚杆示意图 药卷锚杆施工工艺框图 施工准备 锚杆加工 否 钻孔 YT28 风钻 否 检查 检查 是 清孔 高压风 是 送锚固剂 注浆配比设计与试验 注浆站布置 注浆配件加工 注 浆 中空注浆锚杆钻进 施工准备及超前预报 注浆检查 下道工序 浆液配制 不合格 合格 贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 18 推进锚杆、搅拌锚固 锚固剂达到强度，安装垫板 验收 6.2.3格栅钢架的加工与安装 格栅钢架的加工在专设的加工场地进行。钢架加工完成后，进行试拼，其平面扭曲不得大于 20mm，尺寸偏差不得大于 10mm，轮廓线偏差不得大于 10mm。钢架安装前在其安装位置施工设定位钢筋，以便临时固定各单元。钢架安装在围岩面已进行初喷 4cm厚C20混凝土后进行。钢架施工工艺框图见 “ 隧道格栅钢架施工工艺框图 ”。 贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 19 隧道格栅钢架施工工艺框图 6.2.4型钢钢架 在加工场地内现场绘制 1： 1 的大样，严格按设计尺寸放样。型钢钢架制作由专业工程师负责交底 ,技术负责人负责审核。所进工字钢必须符合设计和验标强度。 q节连接板采用 14mm 厚钢板，连接板与型钢焊成一体，要求双面焊，焊缝饱满，焊缝厚度不小于 10mm，保证焊接质量。节与节间高强螺栓形式连接。钢架加工完成后分类编号存放。加工完的拱架要按现场的放样试拼，质检人员负责验收。 钢架按设计尺寸在洞外下料分节焊 接制作，制作时严格按技术交底执行 ,保证每节的弧度与尺寸均符合要求 ,每节两端否 是 开 挖 初喷砼，施作系统锚杆 测量布线 是否合格 架立钢架 监控量测 焊接纵向连结筋 复喷砼至设计厚度 信息反馈、调整参数 钢架制作 调 整 贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 20 均焊连接板 ,节与节之间通过连接板用高强度螺栓连接牢靠，洞外加工后试拼检查。 钢架在开挖及初喷砼后及时安装。钢架与围岩之间的间隙用喷砼喷密实，禁止用石块、木楔、背柴等填塞。钢架安装尺寸允许偏差：横向和高程为 5cm，垂直度 20。 钢架安装时，严格控制其内轮廓尺寸，且预留沉降量，防止侵限。 施工工艺流程见 “ 型钢钢架工艺流程图 ”。 型钢钢架工艺流程图 6.3 洞内 临时及 结构防排水施工 洞内施工 临时排水： 洞内施工时应设置临时顺坡排水沟， 水沟断面应满足洞内渗水和排出施工废水的需要， 水沟位置应远离边墙，宜在距边墙基脚不小于 1.5M 外设置。围岩松软或裂隙发育地段的水沟应铺砌，或用管槽代替。施工中排水沟应经常清理。同时 当洞内需设置反坡排水沟时，应使用机械设备，可根据距离、坡度、水量和设备等因素布置排水管道，或一次或分段接力将水排出洞外。配备抽水机的功率，应大于排水量的 20以上，并应有备用机。 衬砌防水：在初期支护和二次衬砌之间敷设一层 350g/m2无缝土工布 ，作为第一道开 挖 初 喷 砼 测量放线 架立钢架 合 格 焊接纵向连接筋 复喷砼至设计厚度 监控量测 信息反馈、调整支护参数 钢架制作 调 整 是 否 贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 21 防水措施，范围为拱部及边墙。拱部和边墙二次衬砌采用不低于 S6 的防水混凝土 ，作为第二道防水措施。隧道施工缝采用带注浆管的膨胀止水条、沉降缝采用中埋式 止水带止水。 衬砌排水：按照地下水与地面水分开引排的原则按设计图纸进行施工。 隧道开挖后，根据各类围岩地下水的发育状况，在岩面环向布设型弹簧排水管，以引排围岩渗漏水至基底纵向水管内，使隧道初期支护内排水良好。为了有效地排除二次衬砌背后积水，消除二次衬砌背后的静水压力， 在初期支护与防水层之间铺设 100 半圆排水管作为环向排水盲沟，在隧道两侧边墙脚纵向全长各设置 100mmPE 双壁打孔波纹管，并每隔25m 通过横向导水管与中心排水沟相连， 由中心排水沟将地下水排出洞外 。 中心排水管纵坡设置与隧道纵坡一致。 6.4 洞内 衬砌施工 6.4.1仰拱施工 仰拱施工分段开挖，整体浇筑砼。隧道仰拱采取先行并且全幅一次完成浇注的施工方法，严禁半幅施工，以起到早闭合，防塌方的作用，并能够营造良好的施工环境。为避免施工运输对混凝土造成破坏，减少仰拱对施工进度的影响，降低施工干扰，开挖和浇注混凝土时利用仰拱栈桥（见下图“ 仰拱栈桥立面示意图 ”）保证运碴车辆和其它车辆的通行。填充混凝土在仰拱混凝土达到一定强度后整幅灌注。 仰拱栈桥立面示意图 施作仰拱砼时必 须将基底清理干净，并且注意及时排水。支立仰拱模板，排干积水，绑扎钢筋，保护层采用混凝土垫块保证，经监理工程师验收合格后浇注混凝土。砼在拌和站集中拌制，砼运输车运入，泵送入模，振捣器振捣密实。 填充必须在仰拱砼达到强度后进行，支立侧模，一次浇注到位。 6.4.2二次衬砌施工 通风管初期支护 衬砌台车 衬砌待落底 仰拱栈桥 待施作仰拱地段 已施作仰拱地段贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 22 防水层采用移动式工作平台铺设 土工布、防水板 ，衬砌采用全断面液压钢模整体衬砌台车，泵送混凝土灌筑施工，每个洞口配置 1台衬砌台车和 1台混凝土输送泵；钢筋混凝土衬砌地段，钢筋由洞外钢筋加工厂集中加工下料、洞内现场绑扎成型。安排 3 5台混凝土输送 车运输混凝土。形成超前预报、开挖支护、仰拱、填充（铺底）、防水二衬、附属工程等工序均衡生产整体推进的施工格局。 衬砌施工工艺框图见 “隧道二次衬砌施工工艺框图” 。 贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 23 隧道二次衬砌施工工艺框图 6.5 洞内附属工程施工 隧道附属 人行横通道 及 水沟和电缆槽 等相关空间。为减小附属洞室施工时对隧测量放样 安设防水板盲沟 衬砌台车就位 模板加固与检查 衬 砌 砼 灌 注 砼捣固 砼拆模与养生 台车移位 配合比选定 砼拌合 砼输送 安装钢筋 制作钢筋 制作砼抗压、抗渗试块 进行下一 循环的施工 贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 24 道的影响，附属洞室在隧道开挖到相应位置时开挖，采用人工风钻钻孔，预留光爆层光面爆破， 人工配合挖掘机装碴，人工施作锚、网、湿喷砼支护，衬砌时与正洞衬砌一起施作，综合洞室采用组合钢模板。衬砌时按要求设置预埋件，衬砌完成后按设计要求安设洞内其它设施。 水沟与电缆槽同时在二次衬砌全部完成后施作。盖板预制，沟槽采用架立定型钢模板立模，人工灌筑砼，插入式振捣器捣固密实。 6.6 不良地质地段施工 本隧道进、出口处处地层主要为表层分布有薄层残坡积成因亚粘土及弱风化白云质灰岩，围岩为级，为浅埋段，成洞条件差，隧道施工围岩及洞口仰坡易坍塌、冒顶。在施工时首先采取超前地质预报和地质验证工作，针对不同的地质情况 ，采取针对性的施工方法和措施。 七、 施工工艺及施工方法 7.1 洞 内开挖 施工 7.1.1洞身开挖主要施工工艺 环形开挖预留核心土法：见图“ 环形开挖预留核心土法施工工艺流程图及 V级围岩段主洞施工方案设计图 ”。 台阶法：见图 “ 台阶法施工工艺流程图及级围岩段主洞施工方案设计图 ”。 全断面开挖法：见图“ 全断面法施工示意图 ”。 软弱围岩施工注意事项： 1） 、 隧道施工坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。 2） 、 小炮开挖或人工开挖，严格控制装药量。 3） 、 工序变化处 的 钢架 (临时钢架 )设锁脚锚杆，以确保钢 架基础稳定。 4)、 导坑开挖孔径及台阶高度可根据施工机具、人员安排进行适当调整。 5)、 钢架之间纵向连接钢筋及时施作并连接牢固。 7.1.2钻爆设计 按光面爆破布眼，钻孔台架钻眼，塑料导爆管非电起爆、毫秒微差爆破，爆破设计见附图 “ 、 、 级围岩施工爆破设计图 ”。在实际施工中不断优化爆破参数，以取得最佳爆破效果。 1）、光面爆破 （ 1）、光面爆破施工工艺流程见下图。 贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 25 （ 2）、光面爆破工艺要求 光面爆破施工工艺流程图 A、掏槽方式 采用中空直眼或斜眼掏槽。直眼掏槽操作较 简单，钻孔方向易掌握；当石质较硬、断面较大时，采用斜眼掏槽，以便减少钻眼数量。 B、放样布眼 钻眼前，测量人员要用红铅油准确绘出开挖面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过 5cm。 C、定位开眼 采用钻孔台车钻眼时，台车与隧道轴线要保持平行。台车就位后按炮眼布置图正确钻孔。对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高，开眼误差要控制在 3cm和 5cm以内。 放样 布眼 定位开眼 钻 眼 清 孔 装 药 联起爆网络 起 爆 通 风 光爆效果检查 继续 实施 地质调查 初步爆破方案 光爆参数选择 掏槽眼设计 初步光爆设计 修改爆破设计 没达标 达标 贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 26 D、钻眼 定人定位，周边眼、掏槽眼由经验丰富的司钻工司钻，台车下面有专人指挥，准确定位钻杆，以确保周边眼有准确的外插角，尽可能使两茬炮交界处台阶小于 15cm。同时，应根据眼口位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮眼深度，以保证炮眼底在同一平面上。 E、清孔 装药前，必须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。 F、装药结构及堵塞方式 装药采用分片分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管“对号入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于 20cm。 周边眼装药结构是实现光面爆破的重要条件，严格控制周边眼装药量，采取分段非连续装药结构。施工时采用不耦合装药结构，不耦合装药系数控制在 1.4 2.0范围内。 根据岩石强度选用不同 猛度、爆速的炸药，有水地段及周边眼选用乳化炸药，其余均用 2 号岩石硝铵炸药。周边眼用 22 200 小药卷，不耦合装药，其余炮眼用 35150药卷。采用塑料导爆管非电起爆。 G、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。联结时要注意：导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管应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，专人负责检查。 H、光面爆破控制标准 根据技术规范，采用严格的光面爆破控制标准。控制标准详见 下表 。 光面爆破控制标准表 序号 项 目 III级 、级 1 拱部平均线性超挖量（ cm） 15 10 2 边墙平均线性超挖量（ cm） 10 10 3 仰拱、隧底平均线性超挖量（ cm） 10 10 4 拱部最大超挖量（ cm） 25 15 5 仰拱、隧底最大超挖量（ cm） 25 25 6 两炮衔接台阶最大尺寸（ cm） 15 15 贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 27 序号 项 目 III级 、级 7 炮眼痕迹保存率（ %） 60 8 局部欠挖量（ cm） 5 5 9 炮眼利用率（ %） 95 100 I、微震爆破施工参数控制 i 1、不良地质地段采用微震控制光面爆破。微震爆破作业段最大一段允许 装药量：Qmax R3（ Vkp K） 3 a 式中： Qmax为最大一段爆破药量， kg； Vkp为安全速度， cm/s，取 Vkp 2cm/s； R为爆破安全距离， m； K为地形、地质影响系数； a 为衰减系数。 K、 a 值是针对隧道的具体情况，在多次试爆基础上进行 K、 a 值回归分析后确定。根据爆破物距爆心的安全距离要求，并由此推出的每段的最大装药量。 i 2、微震控制爆破参数参考表见表 1 、表 2，具体实施时，结合试验确定。 表 1 上半断面微震爆破参数表 周边眼 距 E（ cm） 抵抗线 W（ cm） 眼深（ m） 辅助眼间排距 （ cm） 线装药密度（ kg/m） 最大段控制药量 （ kg） 30 40 40 50 1.5 80 90 0.15 0.25 4.5 表 2 下半断面微震爆破参数表 周边眼间距 E（ cm） 孔排距（ m） 眼深（ m） 线装药密度 （ kg/m） 最大段控制药量（ kg） 60 80 0.8 0.9 2 0.2 0.3 4.5 J、光面爆破和预裂爆破参数控制 见表 1、表 2。 表 1 光面爆破参数表 岩石类 别 周边眼间距 E（ cm） 周边眼抵抗线 W（ cm） 相对距离 E/W 装药集中度 q （ kg/m） 极硬岩 50 60 55 75 0.8 0.85 0.25 0.3 贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 28 硬岩 40 50 50 60 0.8 0.85 0.15 0.25 软质岩 35 45 45 60 0.75 0.8 0.07 0.12 表 2 预裂爆破参数表 岩石类别 周边眼间距 E（ cm） 至内排崩落眼间距（ cm） 装药集中度 q（ kg/m） 极硬岩 45 50 40 0.3 0.4 硬岩 40 45 40 0.2 0.25 软质岩 35 40 35 0.07 0.12 （ 3）、爆破效果监测及爆破设计优化 A、爆破效果检查 检查项目主要有：断面周边超欠挖检查；开挖轮廓圆顺度，开挖面平整检查；爆破进尺是否达到爆破设计要求；爆出石碴块是否适合装碴要求；炮眼痕迹保存率，硬岩80，中硬岩 60并在开挖轮廓面上均匀分布；两次爆破衔接台阶不大于 10cm。 B、爆破设计优化 每次爆破后检查爆破效果，分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。 根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况 ，修正眼距，用药量，特别是周边眼。 根据爆破后石碴的块度大小修正装药参数。 根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，使爆破眼眼底基本落在同一断面上。 （ 4）、控制超欠挖的技术措施 A、根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正爆破孔距，用药量，特别是周边眼。 B、根据爆破振速监测，调整单段起爆炸药量及雷管段数分布。 C、根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，尽量使除掏槽眼外的所有炮孔底部基本上落在同一横断面上。 D、钻眼前画出开挖轮廓线，标出炮眼位置，安装激光指向仪，保证测量精度，严格控制周边眼外插角和装药量，使开挖轮廓圆 顺，炮眼痕迹保存率符合光爆技术要求。 采用环形开挖预留核心土法开挖级围岩，采用微震爆破及机械式开挖，以减小对围岩的扰动。 贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 29 2）、 微震爆破 隧道周边采用光面爆破，不良地质、浅埋地段采用微震控制光面爆破。微震爆破作业段最大一段允许装药量： Qmax R3（ Vkp K） 3 a 式中： Qmax 最大一段爆破药量（ kg）； Vkp 安全速度， cm/s，取 Vkp 2cm/s； R 爆破安全距离， m； K 地形、地质影响系数； a 衰减系数。 K、 a值是针对隧道的具体情况，通过多次试爆基础上进行 K、 a值回归分析后确定。根据爆破物距爆心的安全距离要求，并由此推出的每段的最大装药量。 3）、 爆破作业管理控制 按“一标准、两要求、三控制、四保证”的原则进行光面爆破施工。 “一标准”即一个控制标准。“两要求”即钻眼作业要求和装药联线作业要求。“三控制”即控制钻眼角度、深度、密度；控制装药量和装药结构；控制测量放线精度。 “四保证”即搞好思想保证，端正态度，纠正“宁超勿欠”等错误思想；搞好技术保证，及时根据爆破实际情况调整钻爆设计参数；搞好施工保证，落实岗 位责任制，组织 QC小组活动，严格工序自检、互检、交接检；搞好经济保证，落实经济责任制。 装药作业采取定人、定位、定段别，做到装药按顺序进行；装药前，所有炮眼全部用高压风吹洗；严格按爆破设计的装药结构和药量施作。 严格按设计的联接网络实施，控制导爆索连接方向和连接点牢固性。 7.2 洞内 超前及初期支护 施工 7.2.1 超前小导管注浆加固支护 采用现场加工小导管，喷射混凝土封闭岩面，凿岩机钻孔并将小导管打入岩层，注浆泵压注水泥浆。 超前小导管施工见 “ 超前小导管施工示意图 ” 。 贵州省思南至剑河高速公路第 14 合同段 平新场隧道工程洞挖及支护施工方案 中交第二航务工程有限公司 30 超前小导管施工工艺流程图 小导管为外径 42mm钢花管（壁厚 4mm），管壁四周钻设 6mm压