滨海公路仰口隧道V级围岩施工技术

1、仰口隧道V级围岩加强段施工技术中铁十四局 朱作青摘 要 以青岛滨海公路北段仰口隧道右线出口施工为背景，围绕隧道施工的几个主要工序简单谈一下隧道V级围岩加强段的施工技术，以及施工当中的注意事项，为隧道施工提供技术指导。一、概况：仰口隧道左右线设计各三车道，隧道设计内轮廓14.636m，高7.7m，为三心圆曲墙型断面。左线隧道里程YK57+654YK61+525，长3875m。右线隧道里程YK57+654YK61+542，长3888m。本标段工程里程为YK59+600YK61+542，共1942m，从进口到出口设计为单面下坡，坡度0.572%。线路设计为一级，设计车速80Km/h。 隧道出口围岩基

2、本为强风化煌班岩或花岗岩，中间部分地段为破碎带地层或强风化囊袋。YK61+433YK61+525共92m设计为V级加强，采用浅埋暗挖施工。隧道采用新奥法组织施工，施工采取的基本原则“少挠动、早喷锚、勤量测、早封闭”。 V级加强段拱部1500范围内采用25m大管棚与小导管注浆超前支护，后行进洞的方案。开挖时先开挖上导坑，予留核心土，待上断面掘进一段距离后再进行下断面左右侧边墙的开挖，开挖左右侧边墙时应交替错开开挖。二、施工方案：1、超前大管棚的施工：大管棚施工前应先精确定位，标出管棚的准确位置。放样前应预先在管棚位置用7.5砂浆抹一宽度50cm，厚度10cm的弧形管棚施工带，以便定位，标识。选用

3、经实验合格的108×6mm的热轧无缝钢管加工成3m、6m足够数量的短钢管，以交错布置。管棚长25m，在拱部150°洞口25m范围内布置，在管壁上按间距25cm梅花形钻8mm孔，环向间距40cm，仰角1°2°，方向于线路中心平行，每1m打设一环。（附管棚布置图、钢花管大样图）钢管与钢管之间的连接根据现场施工采用丝扣连接或者V形焊接。（采用丝扣连接时应保证每根钢管有15cm的丝扣段，钢管与钢管之间的连接用长30cm108×6mm的热轧无缝钢管丝扣连接）钢管设置于衬砌外部，管心与衬砌设计外轮廓线间距大于30cm，平行路面中线布置。为避免受力集中，沿隧

4、道纵向同一横断面内接头数不大于50%，相临钢管接头数至少错开1m。用钻机钻孔时应保证立轴方向准确，以保证孔口的孔向正确。每钻完一孔应顶进一根钢花管，钻进中应经常采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求及时纠正。钻孔方向应较钢管方向上偏1°。注浆应按实验室所配配合比进行施工。注浆初压力0.51.0Mpa，终压力22.5Mpa。当注浆达到设计要求时可停止注浆。注浆结束后，应清除孔内浆液，用同标号的水泥砂浆填充，以增强钢管的刚度。 2、超前小导管的施工：超前小导管在拱部150°范围内布置，环向间距（级加强段40cm），钢管以外倾角7°12°打入，每

5、两根钢架打设一环，方向与线路中心平行。为防止打入小导管时端部开裂，小导管末端焊接6环形箍筋。小导管前后两次纵向搭接长度不小于1.0m。选用风钻进行钻孔，钻孔时应保证孔口的孔位、孔向正确，应经常检查钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求及时纠正。用游锤或手持风钻直接将小导管打入，并与钢拱架连为一体。注浆以注水泥浆为主，水灰比为0.51.511.5，注浆压力0.61.0MPa，达到压力后及时封孔，防止水泥浆流出。（附超前小导管布置图、小导管加工大样图）3、隧道开挖、喷锚支护：（1）隧道开挖大管棚和小导管按图纸和设计要求注浆完成达到要求的强度后方可进行隧道的开挖。由于V级围岩多为土夹石岩层，自稳能力差。

6、根据围岩状况和现场的实际情况本隧道上台阶采用上弧导坑环形开挖，预留核心土，下台阶左右侧错开推进的台阶分部法。在超前达到预期强度后，拱部采用环形开挖，预留核心土支挡，每个循环进尺，严格按三榀钢拱架1.5m间距控制（如果开挖时发生塌方，不易掘进的情况，可缩短进尺间距）。形成“预注浆，短循环，早封闭，预支护”的综合措施。核心土的长度视施工而定，一般控制在25m范围内，隧道开挖时为了减少对围岩的扰动，尽量采用人力开挖，挖掘机配合扒碴，碰到孤石时可采用局部爆破。开挖完成后，应及时施作初期支护，在尽量短的时间内用最快的速度完成钢拱架的安装、支护、挂网、喷浆，使开挖面尽快形成保护壳。下台阶开挖时，应先对上台

7、阶支护采取稳定措施，施作钢拱架锁脚锚杆，如果上台阶开挖时出现坍塌，钢拱架应架设纵向连接托梁，使每榀钢拱架均衡受力。下台阶采取左右侧边墙错开开挖，间距应大于5m，禁止两侧边墙对开施工。开挖时防止超挖和对围岩和拱脚过大扰动。边墙的开挖循环长度应严格控制，尽量缩短。绝对禁止超长开挖。 隧道出碴为无轨运输方式，采用装载机装碴，挖掘机配合扒碴，自卸车运输的方式进行隧道出碴。（2）喷锚支护施工工艺 钢筋网施工根据图纸设计要求及现场较差围岩段需先铺设钢筋网，再用环向钢筋做支撑骨架压紧，然后把砼喷射在钢筋网上。钢筋网应符合如下规定：a钢筋网网格应按矩形布置，钢筋间距宜为150300mm。b钢筋网使用前应清除锈

8、蚀。c钢筋网应随受喷面的起伏铺设，与随受喷面的间隙一般不大于3cm。d钢筋网钢筋的搭接长度应不小于30d（d为钢筋直径）。e钢筋网喷射混凝土保护层厚度应不小于20 mm，当采用双层钢筋网时，两层钢筋网之间的间距距离应不小于60 mm。f单层钢筋网喷射混凝土厚度不得小于80 mm，双层钢筋网喷射混凝土厚度不得小于150 mm。g钢筋网应配合锚杆一起使用，钢筋网宜与锚杆绑扎或焊接。湿喷砼a、 砼原材料须满足以下要求：水泥：采用标号不低于425号的普通硅酸盐水泥。砂：中粗砂，细度模数宜大于2.5，含水率一般为5%7%，使用前用5mm筛网过筛。碎石：采用坚硬耐久的碎石或卵石，粒径不宜大于15mm，使用

9、前用5mm和15mm筛网分别筛去石粉和超径骨料， 混凝土速凝剂：经试验合格并经监理工程师认可的速凝剂，速凝效果试验要求初凝不超过5min，终凝不超过10min。b、当岩面普遍渗水时，可先喷砂浆，并加大速凝剂掺量，在保证初喷后，按原配比施工。当局部出水量较大时采用埋管、凿槽、树枝状盲沟等措施，将水引导疏出后，再喷砼。c、机械手喷射砼示意见下图。A、喷射砼作业应符合下列要求：a在喷射砼之前，应用水或高压风管将岩壁面的粉尘和杂物冲洗干净。b喷射中发现松动石块或遮挡喷射砼的物体时，应及时清除。c喷射作业应分段、分片由上到下顺序进行，每段长度不宜超过6m。d一次喷射厚度应根据设计厚度和喷射部位确定，初喷

10、厚度不得小于46cm。e喷射作业应以适当厚度分层进行，后一层喷射应在前一层砼终凝后进行。若终凝后1h以上且初喷表面已蒙上粉尘时，受喷面应用水高压气体、水洗干净。岩面有较大凹洼时，应结合初喷予以找平。f回弹率应予控制，拱部不超过40%，边墙不超过30%，挂钢筋网后，回弹率限制可放宽5%。应尽量采用经过证明的新技术，减少回弹率，回弹物不得重新用作喷射砼材料。g喷射砼终凝2h后，应喷水养护，养护时间一般不少于7d。h喷射砼作业需紧跟开挖面时，下次爆破距喷射砼作业完成时间的间隔，不得小于4h。j冬季施工时，喷射作业区的气温不应低于5。在结冰的层面上不得喷射砼。砼强度未达到6MPa前，不得受冻。混合料应

11、提前运进洞内。中空注浆锚杆、砂浆锚杆施工工艺中空注浆锚杆：隧道开挖后首先初喷一层砼进行岩面封闭，再进行注浆锚杆注浆施工，钻孔采用风动凿岩机钻孔，人工安装锚杆，锚杆专用注浆泵注浆。 A、钻孔将凿岩机对准孔位，直接钻孔。B、安装锚杆钻至设计深度后，清孔、安装锚杆，确认杆体通畅，锚杆外露10-15厘米。D、注浆a、将止浆塞通过锚杆打入孔口30厘米左右。b、连接锚杆、注浆管、注浆泵。c、注浆，直至浆液从孔口周围溢出。d、注浆完成，卸下注浆管和锚杆接头，转入下一孔注浆。C、施工控制要点：锚杆紧跟开挖面及时施作。b、锚杆钻孔设计梅花状布置，孔径和深度按设计施工。c、锚杆孔口岩面平整，并使岩面与钻孔方向垂直

12、，使托板密贴岩面，螺栓拧紧。d、注浆顺序由下而上，注浆可以单管也可以多管并联注浆。多管并联注浆需加工一个分浆器。砂浆锚杆的施工工艺与中空注浆锚杆的注浆材料不同外，其它基本相同。A、 砂浆锚杆施工工艺流程布点点点钻孔点点注浆点点安装锚杆点点安装止浆塞点点养护点点拉拔试验点点B、原材料及配合比a、锚杆杆体采用直径22毫米的螺纹钢，使用前调直、除油，砂浆采用中砂和425号水泥拌制，砂最大粒径不大于2.5毫米，使用前过筛清洗。b、砂浆配合比控制在（水泥：砂子）1：11：0.5之间，水灰比控制在0.450.5之间。c、砂浆拌合均匀，随拌随用，在砂浆初凝前使用完毕。C、钻孔a、采用手持凿岩机、锚杆台车钻孔

13、。b、钻孔的深度、方向和布置严格按设计施工。c、孔深误差不超过5厘米，孔径大于杆体直径15毫米。d、钻孔完毕吹净孔内积水、积粉和岩碴。D、注浆a、采用牛角泵注浆。灌浆开始或中途停止超过30分钟，用水或稀水泥浆润滑注浆泵及管路。b、注浆时注浆管插入距孔底5-10厘米处，随砂浆的注入缓慢均匀拔出，灌浆压力不大于0.4MPa。避免孔中砂浆漏灌，保证锚杆全长锚固。 c、锚杆的插入长度不小于设计长度的95%，锚杆安装后不得随意敲击。钢架施工工艺按图纸设计要求、尺寸加工各单元构件，加工过程中应预先考虑预留变形量、施工误差（边墙、拱顶拱架考虑预留变形量、施工误差外放150mm，仰拱外放50mm）。采用双面焊

14、，焊缝高度不小于8mm。工字钢弯曲需用冷弯，禁止采用热弯。钢架架设间距（V级加强段0.5m，V级0.75m。），纵向连接采用22螺纹钢筋，钢筋环向间距0.5m。拱脚必须放在牢固的基础上，钢架与围岩之间的间隙应设垫块，垫块用混凝土预制固定牢靠。钢架应垂直于隧道中线。左右偏差±30mm，钢架倾斜度不大于2°。拱脚标高不足时，用钢板进行调整。当钢架喷射混凝土作为永久性支护结构时，钢架与围岩之间的间隙必须用喷射混凝土充填密实。喷射混凝土应由两侧拱脚向上对称喷射，并将钢架覆盖。按照图纸和设计要求进行支护，构件支护间应该用纵撑连接牢固，构成整体。在必要时应设置斜撑，以防止支护倾倒。支护

15、的架设与钢架的架设方法相同。应由专人经常进行检查支护，如发现倾斜、弯扭、变形以及接头松脱等现象，应立即用安全可靠的方法进行加固处理。临时支护的拆除应本着合理、安全的方法进行施工，应由专人负责。施工当中，应设专职安全员进行监督，发现问题及时进行整改。 4、仰拱及填充为尽早形成施工支护封闭环，仰拱及填充超前于拱墙衬砌施作，仰拱每次施作12m，紧跟开挖掌子面，用砼运输车运输砼，直接用输送泵泵送至立好的模板内。仰拱施工采用自制隧道仰拱防干扰平台施工，确保仰拱施工与隧道掌子面施工平行进行，仰拱填充施工工艺见图4.1-1。安设仰拱平台测量放线立模进入下一循环砼填充灌筑清理底部虚碴仰拱砼灌筑养 护图4.1-

16、1 仰拱与填充施工工艺工艺 5、防排水施工（1）砼自防水本工程暗挖隧道结构均采用防水砼，根据本标段工程的埋深及地下水位情况，防水砼抗渗等级统一取0.6MPa。采用低水化热水泥，增加磨细碳灰用量，采用高效减水剂，控制水灰比，减少水泥用量，浇筑耐久性高的防水砼。严格控制砼入模塌落度和入模温度，以减少温差收缩和干燥收缩带来的不良影响。(2) 隧道ECB防水板铺设图5.1-1 防水板铺挂示意图采用无射钉铺设法施工，自制防水板台车长度为10m，防水板铺设作业示意见图5.1-1。工艺流程见工艺框图。防水板铺设操作要点： 防水层施作顺序为先钉铺无纺布，然后热熔粘接防水板。 固定点的布置，在满足固定间距的前提

17、下，使得防水板尽量密贴砼喷射面。 固定点间的防水板长度视施工支护面的平整情况留一定的富余量，本着宁松勿紧的原则，防止模筑衬砌时被挤破。 为便于循环间的搭接，每一循环防水板铺设长度比相邻衬砌段多出不少于2.0m，并使防水板接缝与衬砌工作缝错开2.0m，以确保防水效果。 防水板卷材采用双焊缝搭接，手动专用熔接器热熔焊接，其焊接温度和速度应根据材质由试验确定。检查时用微型自动调压空压机打气加压至0.2Mpa，保持5分钟压力不少于0.16Mpa即为合格。 湿喷混凝土岩围垫片水泥钉塑料衬垫岩围湿喷混凝土400g/m2无纺布2热融粘接ECB防水板400g/m 无纺布热融粘接无纺布及防水板施工示意图 洞内局

18、部用硅胶补缝，如果有漏洞，必须补贴一小块防水板。(3) 衬背盲管、盲沟施工衬背盲管施工在隧道初期支护与二次衬砌之间环向、级围岩每5m、级级围岩每10m设一道环向70×35 mm软式塑料滤水管，软式塑料滤水管尽量靠近漏水点铺设，底部设100纵向弹簧软管渗水盲管，在纵向渗水盲管上每间隔5m接50PVC横向泄水管将水引入道路两侧排水沟内。施工时对于裂隙渗水，采用注浆堵水措施，将水堵到隧道以外。衬背盲管施工要点：a一般按设计间距敷设，在渗漏水严重地段应加密软式管或双管并排敷设。若有大股水流，则采用塑料盲管引排纵向排水盲沟。在隧道断层段及渗漏水严重段相应增加渗水盲沟。b透水管安设必须牢固，采用

19、防水粗条(宽3050cm)和塑料胀栓将软式管牢固贴在初期支护面上，塑料胀栓用快凝水泥砂浆包牢。c软式透水管接长时应连接牢靠，搭接长度不小于10cm。d纵向渗水盲管采用承插式连接，与横向排水管采用“丁”字形连接，连接必须牢固。衬背盲沟施工根据现场地质岩层情况，在隧道断层段及渗水严重的局部地段，在原设计基础上，增加深水盲沟，采用盲沟排水时，盲沟的设置应符合下列规定：a盲沟宜设在衬砌与围岩间，拱顶部位设置盲沟困难时，可采用钻孔引流措施。b盲沟沿洞室纵轴方向设置的距离，宜为515m。c盲沟断面的尺寸应根据渗水量及洞室超挖情况确定。d盲沟宜先设反滤层，后铺石料，铺设石料粒径由围岩向衬砌方向逐渐减小。石料

20、必须洁净、无杂质，含泥量不得大于2%。e盲沟的出水口应设滤水篦子或反滤层，寒冷及严寒地区应采取防冻措施。(3) 施工缝、沉降缝防水施工施工缝防水技术措施水平施工缝采用两道遇水膨胀橡胶制品型止水条，环向施工缝采用遇水膨胀橡胶制品型止水条。变形缝防水技术措施变形缝设置在暗挖隧道结构断面变化和围岩变化较大处。变形缝设三道防水线进行防水。第一道为背贴式止水带，第二道为结构砼中部埋设50×10内置式膨胀橡胶钢边止水带，第三道为后装止水带和接水槽（结构模板施工时按设计预留凹槽）a、 沿衬砌设计轴线间隔0.5m在挡头板上钻一12mm钢筋孔；b、 将加工成型的10钢筋卡由待模筑混凝土一侧向另一侧穿入，内侧卡一半止水带；c、 待模筑砼凝固后拆除挡头墙，弯曲10钢筋卡套上止水带另一半，模筑下一环砼。6、隧道衬砌施工本隧道拱墙衬砌采用液压衬砌台车一次性浇注。为确保二次衬砌的进度符合与掘进面距离的要求，配置一台12米长的液压衬砌台车，台车横断面示意图如下：（1）工艺和方法衬砌采用液压衬砌台车墙拱一次性浇注，衬砌台车长度12m。在隧道洞外设砼拌和站，混凝土采用拌和站集中拌合，电子配料机配料，由混凝土输送罐车送至洞内，混凝土输送泵泵送入模，插入式振动棒振捣。 (2) 施工控制要点严格控制原材料的质量，选择合适的