浙江省公路山岭隧道机械化装备应用指导手册

浙江省公路山岭隧道机械化装备应用指导手册浙江省交通建设工程监督管理局浙江交工集团股份有限公司绍兴市交通建设有限公司浙江交工金筑交通建设有限公司二一七年八月十日前 言我省是隧道大省，公路隧道的座数和累计里程分别为全国的第一和第三位，绝大多数为钻爆法施工的山岭隧道。长期以来，钻爆法山岭隧道施工机械化程度较低、掌子面施工人员多、锚杆打设角度偏差大等问题，造成工程质量缺陷多、安全保障差、施工效率低。十三五期间我省规划建设高速1000公里，新建和改扩建国道省道2000公里左右。随着新建长大隧道数量越来越多，交通建设领域打造品质工程以及“国九条”对施工质量、安全的要求越来越高，隧道施工的转型升级势在必行。通过大力推行隧道机械化装备施工，以机器换人减少施工现场的操作人员，降低隧道施工安全风险、提升施工质量、提高施工效率。本手册以我省长大山岭隧道钻爆法施工实践为基础，明确了钻爆法隧道施工设备选型基本要求，用以指导施工。目 录第一章 总则1第二章 “216装备”简介12.1 二机12.1.1 多臂凿岩机12.1.2 湿喷机械手12.2 一桥12.3 六台车12.3.1 多功能拱架台车12.3.2 二衬厚度预检台车12.3.3 多功能防水作业台车12.3.4 新型二衬台车12.3.5 二衬养护台车12.3.6 电缆沟槽台车1第三章 一般规定1第四章 多臂凿岩机14.1 施工准备14.2 工艺流程14.3 施工工艺14.3.1 测量放样14.3.2 眼孔定位14.3.3 钻孔14.3.4 检孔14.3.5 清孔1第五章 湿喷机械手15.1 施工准备15.2 工艺流程15.3 施工工艺15.3.1 一般规定15.3.2 岩面处理15.3.3 初喷15.3.4 挂网、钢架安装、锚杆安装15.3.5 复喷15.3.6 养护1第六章 多功能拱架台车16.1 装备要求16.2 施工准备16.3 工艺流程16.4 施工工艺16.4.1 钢筋网16.4.2 钢架16.4.3 锚杆1第七章 自行式移动栈桥17.1 装备要求17.2 施工准备17.3 工艺流程17.4 施工工艺17.4.1 仰拱开挖17.4.2 栈桥就位17.4.3 仰拱施工17.4.4 栈桥移动1第八章 二衬厚度预检台车施工18.1 装备要求18.2 施工准备18.3 工艺流程18.4 施工工艺18.4.1 测量放样18.4.2 台车定位18.4.3 行走检测1第九章 多功能防水作业台车19.1 装备要求19.2 施工准备19.3 工艺流程19.4 施工工艺19.4.1 土工布铺设19.4.2 土工布固定19.4.3 防水板铺设19.4.4 防水板焊接1第十章 新型二衬台车110.1 装备要求110.2 施工准备110.3 工艺流程110.4 施工工艺110.4.1 预留洞室和预埋件安装110.4.2 衬砌钢筋安装110.4.3 台车定位110.4.4 混凝土浇筑110.4.5 拆模110.4.6 养护1第十一章 二衬养护台车施工111.1 装备要求111.2 施工准备111.3 工艺流程111.4 施工工艺111.4.1 台车就位111.4.2 喷淋养护1第十二章 电缆沟槽台车112.1 装备要求112.2 施工准备112.3 工艺流程112.4 施工工艺112.4.1 测量放样112.4.2 钢筋安装112.4.3 台车定位112.4.4 混凝土浇筑112.4.5 拆模、养护131第一章 总则1.1 为指导公路山岭隧道（以下简称公路隧道）工程机械化装备配置和施工技术要求，保证工程质量，确保安全生产，满足环保要求，制定本指导手册。1.2 本指导手册适用于以钻爆法开挖的公路隧道。1.3 公路隧道机械化装备主要包括 “二机一桥六台车”（简称“216装备”）。“二机”为：多臂凿岩机、湿喷机械手；“一桥”为：自行式移动栈桥；“六台车”为：多功能拱架台车、二衬厚度预检台车、多功能防水作业台车、新型二衬台车（含逐窗入模及带模注浆工艺）、二衬养护台车、电缆沟槽台车。1.4 公路隧道施工宜优先选用“二机一桥六台车”机械化装备。1.5 一级及以上公路特长隧道或单洞III级及以上围岩累计长度超过2km的隧道应使用多臂凿岩机施工；其他公路隧道开挖及锚杆打设也可采用单臂凿岩机、自行改装的凿岩机、履带式锚杆钻机、向上式锚杆机等机械化装备。1.6 一级及以上公路隧道宜采用自行式移动栈桥施工。1.7 公路隧道机械化施工除应执行本指导手册外，尚应符合国家、行业和省级其他现行有关标准、规范等规定。第二章 “216装备”简介2.1 二机2.1.1 多臂凿岩机多臂凿岩机是一种用于地下岩石掘进时，钻凿炮眼和锚杆孔等孔眼的二臂及以上的凿岩设备。具有360钻孔、操作人员少、机械化程度高、钻孔速度快、劳动强度小、安全系数高等优点。主要适用于隧道二台阶及全断面开挖施工。2.1.2 湿喷机械手湿喷机械手是一种采用湿喷工艺，用于喷射混凝土初期支护的施工设备，应具备速凝剂自动计量添加功能。具有操作人员少、喷射速度快、混凝土回弹率低、产生粉尘少、安全系数高等优点。适用于二台阶及全断面施工的隧道。2.2 一桥自行式移动栈桥自行式移动栈桥是一种用于隧道仰拱整体施工过程中供机械、车辆临时通行的设备。具有自动行走、安全稳定性好、减少施工干扰等优点。（二选一）2.3 六台车2.3.1 多功能拱架台车多功能拱架台车是一种用于隧道初期支护施工的多功能施工设备。具备拱架自动提升、定位安装、挂设钢筋网、安装锚杆等功能，具有安装精度高、安全稳定性好、施工效率高等优点。2.3.2 二衬厚度预检台车二衬厚度预检台车是一种用于公路隧道初期支护断面净空检测的设备。具有检测断面可调、全覆盖检测、自动行走、操作简便等优点。2.3.3 多功能防水作业台车多功能防水作业台车是一种用于隧道防水施工的设备。具备防水卷材自动提升铺设及二衬钢筋定位等功能，具有搭接缝少、施工效率高等优点。适用于采用透明防水卷材配合热熔垫片固定的结构形式。2.3.4 新型二衬台车二衬台车是一种用于隧道二次衬砌施工的新型设备。具备混凝土分级布料、逐窗入模浇筑及带模注浆功能，具有布料均匀、改善二衬外观质量通病等优点。2.3.5 二衬养护台车二衬养护台车是一种用于隧道二衬混凝土养护的设备。具备喷淋养护及行走功能，具有全覆盖养生、操作简便、效率高等优点。2.3.6 电缆沟槽台车电缆沟槽台车是一种用于隧道电缆沟槽施工的设备。具备可同时浇筑多道墙身及自动行走功能，具有尺寸标准、线型直顺、接缝错台少等优点。第三章 一般规定3.1 作业场地应平整，排水通畅。3.2 供电、供水、供风应满足相关要求。3.3 隧道内宜采用LED灯，漏水地段照明应采用防水灯头和灯罩，瓦斯地段的照明器材应采用防爆型。施工作业面照度应不小于30lx，开挖地段和作业地段照度应不小于10lx，其他地段照度应满足规范要求。3.4 操作工应经培训合格后方可上岗作业。3.5 作业前应确认设备、油路、电路等完好后方可启动设备。3.6 非标台车须提供设计图纸、结构验算书，厂家生产的台车还应提供合格证；并经验收合格后方可投入使用。3.7 台车爬梯宽度宜大于50cm，扶手高度宜大于50cm；护栏应由上下两道横杆组成，长度超过2m时应加设护栏柱，间距宜不大于80cm；台车端头临边防护宜采用装配式护栏，高度不小于120cm；踢脚板高度宜大于18cm；临边防护和踢脚板宜设置成红白色或黄黑色等反光效果明显的颜色；工作平台宜采用装配式满铺。3.8 台车净空应满足机械、车辆通行要求，条件允许时可适当放宽，边界轮廓线应设置醒目的警示灯带及反光标识。3.9 台车上应配备足够灭火器，并定期检查。3.10 二衬养护台车应紧跟二衬，养护台车养护不到的部位应增加其他辅助措施确保全范围养护。第四章 多臂凿岩机4.1 施工准备4.1.1 施工前，应根据不同围岩情况进行试钻，确定冲击压力、推进压力、旋转压力等参数。4.1.2 上一循环支护宜预留一定工作面，以保证下一循环掌子面周边眼钻孔起眼点外插角度准确。4.2 工艺流程测量放样孔眼定位钻孔检孔清孔4.3 施工工艺4.3.1 测量放样炮眼数量、间距应严格按照钻爆设计控制。周边眼布设应根据爆破效果及时进行修正；锚杆孔位应根据设计要求放样布点；周边眼及锚杆孔位应用油漆标出。4.3.2 眼孔定位全电脑多臂凿岩机宜采用电脑智能对孔；其他类型多臂凿岩机宜采用人工辅助对孔。 图4.3-1 智能对孔图 图4.3-2 辅助对孔图4.3.3 钻孔炮眼宜根据机械臂数量分区分块、自上而下，按顺序施钻。周边眼沿隧道设计方案断面轮廓线上的间距误差不大于50mm，外斜率不大于50mm /m，眼底不超出开挖轮廓线100mm；锚杆钻孔应垂直岩面（或节理面），角度偏差不应大于20，孔位偏差不大于50mm。图4.3-3炮眼钻孔施工 图4.3-4 锚杆钻孔施工 4.3.4 检孔钻孔完成后，应按炮眼布置图进行检查并做好记录，不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后才能装药；应按设计要求对锚杆孔径、孔深进行检查，不符合要求的孔眼应重钻，经检查合格后才能装锚杆。4.3.5 清孔应采用高压风将孔内残余泥浆、存水及石粉吹净。第五章 湿喷机械手5.1 施工准备5.1.1 应采用对人体伤害较小的液体速凝剂。5.1.2 岩面有集中渗水出露，应先引排，妥善处理。5.1.3 施工前，应进行喷射混凝土配合比试验，确定速凝剂掺量等参数；应进行试喷，确定湿喷机械手工作压力及喷嘴距岩面距离等参数。5.1.4 操作人员应佩戴好专业防护用具（口罩、防腐手套等），方可进行施工作业。5.2 工艺流程岩面处理初喷挂网钢架安装锚杆安装养护复喷5.3 施工工艺5.3.1 一般规定1 开挖后，应及时进行喷射混凝土支护，喷射混凝土完成4h后方可进行爆破。2 喷射混凝土混合料应随拌随喷，回弹料不得重复使用。3 当喷射作业分层进行时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行。4 发生堵管时，应立即停止喂料，卸除管路余压，排堵后方可重新作业。5 级及以上围岩，喷射混凝土厚度在10cm以下时，可一次喷射到位。6 喷射时喷嘴应呈螺旋形转动，均匀喷射，并使喷射料束与受喷面垂线夹角呈515。5.3.2 岩面处理1 岩面浮尘、岩屑一般采用高压水冲洗，当岩面遇水容易潮解、泥化时，宜采用高压风清理干净。2 应先对超挖大的部位按要求进行处理。5.3.3 初喷1 喷射作业应紧跟掌子面分段、分片、由下而上依次进行。2 初喷厚度一般为46cm；图5.3-1 初喷5.3.4 挂网、钢架安装、锚杆安装初喷后，应及时进行钢筋网、钢架及锚杆施工（详见6.4）。5.3.5 复喷1 钢架与岩面间的间隙应用喷射混凝土填充密实，严禁出现空洞。2 喷射混凝土应由两侧拱脚向上对称喷射，并将钢架覆盖，钢架临空一侧喷射混凝土保护层厚度应满足要求。3 初期支护表面纵向平整度不超过50mm。图5.3-2 复喷5.3.6 养护1 喷射混凝土终凝2h后应喷淋养护（可采用雾炮机，喷雾量不小于12 L/min、水平转角不小于160、喷射范围不小于9m），养护时间不少于7d；2 当隧道内环境温度低于5时，不得喷淋养护。5.3-3 雾炮机喷淋养护第六章 多功能拱架台车6.1 装备要求6.1.1 台车作业时应采用液压支撑或螺旋支撑，严禁轮胎支撑受力。6.1.2拱架提升悬臂杆端头应设置挡块，杆顶面应铺设防滑垫，以防拱架倾覆和滑动。6.1.3台车提升装置单次提升能力应满足施工需要。6.2 施工准备6.2.1 钢筋网、钢架、锚杆等应符合设计要求。6.2.2 砂浆配合比应经试验确定，强度应满足设计要求。6.3 工艺流程加工试拼安装裁剪铺设固定钢筋网： 钢架：安装注浆锚杆：6.4 施工工艺6.4.1 钢筋网1 钢筋网裁剪应避开网片节点。2 钢筋网铺设应与受喷面紧贴，最大间隙不宜大于30mm；网片搭接长度不得小于30倍钢筋直径，并不得小于一个网格长边尺寸。3 钢筋网应与锚杆或其他固定装置连接牢固。6.4.2 钢架1 型钢钢架宜采用冷弯法制作成型；格栅钢架宜采用专用机械和胎架制作，所有钢筋节点必须对称焊接固定，焊接长度应大于40mm。图6.4-1八字形成型机2 连接板螺栓孔采用机械成孔。3 钢架加工完成后，节段应进行试拼并编号，断面尺寸应符合规范要求。4 钢架安装前应检查开挖断面轮廓、中线及高程，钢架安装前应清除底脚虚渣及杂物，保证两侧拱脚落在牢固的基础上，底脚超挖部分应用喷射混凝土填充。图6.4-2钢架提升5 拱架应分节段提升至工作平台后，人工辅助安装。图6.4-3钢架连接钢板螺栓连接6 相邻两榀钢架之间应采用纵向钢筋连接。7 钢架安装时应垂直于隧道中线，安装允许偏差50mm，倾斜度应小于2。8 钢架安装后应及时打设锁脚锚杆（管）。6.4.3 锚杆1 垫板安装时应确保垫板与锚杆轴线垂直，垫板与喷射混凝土应紧密接触。2 锚杆入孔深度应不小于设计长度的95%。3 锚杆注浆应采用反循环注浆，确保浆液饱满。注浆后不得敲击，其端部3d内不得悬挂重物。第七章 自行式移动栈桥7.1 装备要求7.1.1 栈桥净跨宜不小于12m，单幅宽度宜不小于1m，净宽宜不小于3.5m。栈桥应保证两幅整体稳定性，自制简易栈桥应有横向连接固定。7.1.2 栈桥应设置高度不低于1.2m的护栏，并涂刷醒目反光漆；沿护栏宜设置颜色醒目警示灯带；并在两端设安全限速标志。7.1.3 栈桥左右幅之间空隙应铺设安全网，防止人员坠落。7.2 施工准备栈桥两端地基应稳固，栈桥两端引桥的端头与地基有效搭接长度应不小于1.5m，接坡应平顺。7.3 工艺流程栈桥就位仰拱施工栈桥移动仰拱开挖7.4 施工工艺7.4.1 仰拱开挖1 仰拱开挖长度应根据不同围岩情况确定。2 软岩地段特别是处于洞口部位或洞内断层破碎带的隧道仰拱开挖宜跳格开挖，严禁一次开挖范围过大。7.4.2 栈桥就位1 打开液压系统电机，将短引桥升起到顶、长引桥升至合适的高度。2 将主桥轨道油缸提至顶端，并将轨道送到前方（对面）。3 将主桥油缸放至底端，并将栈桥往前（对面）行走。依次循环至栈桥就位。4 栈桥就位通车前应检查稳定性。图7.4-1栈桥就位7.4.3 仰拱施工1 开挖后，应及时进行初期支护、仰拱混凝土及填充施工。2 仰拱钢筋宜采用定位卡槽，控制钢筋位置和间距。 7.4.4 栈桥移动当填充混凝土达到一定强度后方可移动栈桥进行下一循环施工。第八章 二衬厚度预检台车施工8.1 装备要求8.1.1 二衬厚度预检台车检测环应使用刚性材料制作，宜选用工字钢。8.1.2 台车应使用轨道行走，轨道应平顺、接头无错台；单次行走距离宜大于10m。8.2 施工准备二衬厚度预检台车行走前先割除锚杆外露端，防止锚杆外露端影响台车的行走。8.3 工艺流程测量放样台车定位行走检测8.4 施工工艺8.4.1 测量放样1 应采用全站仪精确放样，确定待检隧道中心线，直线段宜每10m布设中桩，曲线段宜每5m布设中桩。轨道中心线应与隧道中心线重合。2 应每5m测定一次轨道高程，并计算检测环半径相对应的高程。8.4.2 台车定位1 调整台车居中，并利用液压控制系统打开检测环至设定半径。2 根据测量数据利用液压控制系统调整台车高度，使检测环处于设计高程位置。8.4.3 行走检测1 行走时应保证两侧同步，检测环应垂直于隧道中心线。2 检测距离二衬施工作业面宜大于30m。 图8.3-1二衬厚度预检台车第九章 多功能防水作业台车9.1 装备要求9.1.1 台车作业时应采用液压支撑或螺旋支撑，严禁轮胎支撑受力。9.1.2 防水卷材门幅宽度宜大于4m。9.1.3 台车提升装置单次提升能力应满足施工需求。9.2 施工准备9.2.1 防水卷材铺设前，应对初支表面外露锚杆、钢筋等进行切除，并用水泥砂浆抹平。9.2.2 环向排水盲管应紧贴支护表面或渗水岩壁安设，布置应圆顺，不得起伏不平；环向盲沟底部应采用三通接头与拱脚纵向排水盲管连接，盲管与接头应用土工布进行包裹。9.2.3 纵向排水盲管安装前应按照设计高程挂线，采用三通与横向排水管连接，盲管与接头应用土工布进行包裹。9.2.4 中央排水管（沟）坡度应符合设计要求。管路埋设好后应对排水系统进行通水试验，发现积水、漏水或者水路不通时应及时处理。9.3 工艺流程土工布固定防水板铺设防水板焊接土工布铺设9.4 施工工艺9.4.1 土工布铺设1 将土工布放于搬运小车上，松开卷轴卡套、取下卷轴穿入防水布中，并锁定卷轴上的档板。2 利用台车卷扬机将搬运小车吊至拱顶并将土工布卸下，安装至支座上，合上防水卷轴卡套并螺栓固定。3 按下电控箱或遥控器的按钮，启动往复式卷扬机让轨道小车带动卷筒一起沿环形轨道移动，完成土工布自动铺设。4 调整压紧机构使土工布保持平整并尽量贴近隧道岩壁；同时在卷筒经过后放下翻转式侧向操作平台供施工人员站在上面进行固定（焊接）。9.4.2 土工布固定土工布采用射钉加热熔垫片固定，其固定点间距宜根据松弛率确定，热熔垫片宜采用红外线激光定位装置进行定位。图9.4-1 红外线激光定位射钉热熔垫片9.4.3 防水板铺设防水板铺设步骤同9.4.1土工布铺设。图9.4-2 防水板铺设9.4.4 防水板焊接1 应及时将防水板与热熔垫片用超声波焊机焊接固定，每个热熔垫片焊接四个点，且应均匀分布于热熔垫片上。图9.4-3 防水板固定2 防水板宜采用爬焊机双缝焊接牢固，焊接施工前应先通过试焊确定焊接温度和速度，焊接时避免漏焊、虚焊、烤焦或焊穿，焊接质量应按充气法检查。图9.4-4 防水板焊接第十章 新型二衬台车10.1 装备要求10.1.1 衬砌台车结构尺寸应准确，各种伸缩构件、液压系统、电气控制系统运行良好，各支撑机构设置合理；能自动行走，并有闭锁装置，保证定位准确。加宽段宜采用加宽段专用衬砌台车。10.1.2 作业窗口设置纵向间距宜不大于3m，距端部距离宜控制在80cm，环向宜每隔22.5m垂直高度开窗；窗口尺寸宜为50cm50cm，且应整齐划一；作业窗口周边模板应加强，防止变形；窗门应平整、严密、不漏浆。10.1.3 各层平台高度宜低于工作窗口5060cm；宽度应考虑施工方便，宜以为6080；每层工作平台端头宜交错设置爬梯。10.1.4 为保证衬砌净空，模板外径应不小于设计；台车参数应符合表10-1要求。表10-1 衬砌台车有关要求内 容要 求衬砌台车长度宜为1012m；小于1200m半径隧道，二衬台车不大于9m。模板几何尺寸符合设计要求两端的结构尺寸相对偏差不大于3mm面板厚度两车道不小于10mm，三车道不小于12mm。每块模板宽度宜为2m，不小于1.5m。相邻板间拼接缝隙不大于2mm相邻面板间高差不大于2mm拱顶施工平台高度不小于1.7m每延米台车重量两车道不小于8t，三车道不小于9t。行走机构行动自如、制动良好、带有液压推杆制动器。台车架、液压、支撑系统足够的刚度和强度；液压缸采用液压锁锁定，同时采用支承丝杆进行机械锁定。工作窗口布局合理，窗口面板弧度与模板一致，封闭紧密、高差不大于2mm10.1.5 矮边墙应与二衬同时浇筑，台车面板底部高程应低于电缆沟顶面高程。起拱线至边墙部位面板宜整体加工成型，减少台车纵向拼缝。10.1.6 端头模板宜采用定型合页式组合模板结合木模板封挡，以准确定位中埋式橡胶止水带和止水条。图10.1-1 端头封堵10.1.7 台车应采用分料、分窗入模浇筑系统。顶部平台宜均匀布设3个料斗，纵向间距3m；每个料斗宜向二衬台车两侧分设两道滑槽，料斗中间设人字型分料器，使混凝土向两侧均匀分料；主料斗以下设三级溜槽，混凝土由输送泵送入主料斗经分流槽、三通分流串筒和三级溜槽进入各窗口。图10.1-2 入模系统整体安装正面图10.1.8 应在衬砌台车模板拱顶中心线位置沿台车纵向按设计要求设置注浆孔。 a 衬砌台车顶部开孔 b 安装固定法兰 c 试穿注浆管 d 安装注浆管图10.1-3台车预留注浆孔10.1.9 台车应使用轨道行走，轨道应平顺、接头无错台；单次行走距离宜大于10m。10.1.10 风、水、电管路应按规范设置，不受挤压。图10.1-4 风带通过二衬台车10.1.11 每施作衬砌500600m，台车应全面校验、整修一次。10.2 施工准备10.2.1 在施工前，应按设计图对衬砌内的预埋管线及机电安装基础、预留洞室等分门别类进行统计汇总，并对施工操作人员进行交底。10.2.2 台车轨道安装前，应将基面杂物清理干净。10.2.3 应对二衬与基础结合面进行凿毛处理；模板底部应用砂浆找平，封端处应加强封堵及支撑，防止漏浆。10.3 工艺流程预埋件安装预留洞室和混凝土浇筑拆模养护衬砌钢筋安装台车定位10.4 施工工艺10.4.1 预留洞室和预埋件安装1 混凝土浇筑前应按汇总表对照检查预留槽、洞室高度，确保无遗漏。2 应根据预留洞室位置调整衬砌长度，避免施工缝设置在预留洞室位置。3 拆模后应及时对预留槽、管线和洞室进行清理、试通和修正。10.4.2 衬砌钢筋安装钢筋应集中加工、统一配送。钢筋安装应采用定位卡槽，钢筋间距、搭接长度及保护层控制应符合设计及规范要求。图10.4-1 二衬钢筋定位卡槽10.4.3 台车定位1 台车应依据设计中线坐标、拱顶高程及断面尺寸进行定位。2 模板安装前应仔细检查防水板、排水盲管、衬砌钢筋、预埋件等隐蔽工程。3 台车模板与二衬搭接长度宜不小于100mm，搭接处应加强封堵。10.4.4 混凝土浇筑1 混凝土应采用分料分窗自下而上分层、左右交替、从两侧向拱顶对称浇筑。两侧混凝土灌注面高差宜控制在500 mm以内，同时应合理控制混凝土浇筑速度。图10.4-2 逐窗入模浇筑系统2 浇筑混凝土宜直接入仓，不得通过防水板板面