隧道出口洞身段工程施工方法及工艺

_Toc341426330”1洞身开挖隧道洞身开挖采用的施工方法有全断面开挖法、台阶法、三台阶法(一般三台阶法、三台阶加临时仰拱法、三台阶环形开挖预留核心土法）、大拱脚台阶法、CRD法.（1)全断面法Ⅱ级围岩地段采用全断面开挖，利用风动凿岩机钻孔,光面爆破。钻孔后按要求安装锚杆，并进行锚固或注浆，采用机械喷浆手进行喷砼。根据量测要求布设量测点，并及时进行分析反馈指导施工.开挖、支护和出碴施工工序见图4-3-2-1。图4—3-2—1（1)无轨运输全断面开挖施工工艺及流程图（2）台阶法隧道Ⅲ级围岩、Ⅳ级硬质岩采用台阶法开挖。台阶长度3～5m,周边采用光面爆破减少对围岩的震动以控制成形。上台阶风钻钻孔，挖掘机或扒装机扒碴到下断面，下台阶利用风钻钻孔。出碴在下断面作业，无轨运输时用装载机配合自卸汽车装运，有轨运输用扒装机装碴，电瓶车牵引梭矿运碴.台阶法施工工序见图1(2）。图1（2）无轨运输台阶法开挖施工工艺及流程图（3）三台阶预留核心土法Ⅴ级围岩深埋段或Ⅳ级围岩段当掌子面围岩变形较大时，应采用三台阶环形开挖预留核心土法.三台阶环形开挖预留核心土法施工工序见图1（5）.图1（5）三台阶环形开挖预留核心土法施工示意图(4）三台阶加临时仰拱法隧道Ⅳ级软质岩（如页岩、炭质页岩、泥灰岩为主的地层)及通过断层破碎带地段Ⅴ级围岩段，当周边围岩收敛变形较大时，应采用三台阶加临时仰拱法开挖，首先进行超前支护,进行上部开挖→初期支护施工→中台阶开挖→边墙初期支护施工→下台阶、仰拱开挖与支护。台阶法加临时仰拱开挖法施工工序图见图1（6）。5m5m5m20m图1（6）三台阶加临时仰拱法开挖示意图（5)大拱脚台阶法Ⅴ级软质岩（如通过页岩、炭质页岩、泥灰岩为主的地层）地段采用大拱脚台阶法，与台阶法基本一致，台阶拱脚部位加大尺寸向外扩大开挖，并在拱脚加斜支撑，使拱脚初支加厚、加强,以此提高基底密实且加大受力基础.避免下半断面开挖时导致吊拱的危险.具体施工方法见图1（7）.图1（7)大拱脚台阶法施工工序图（6）CRD法Ⅴ级围岩浅埋、偏压、断层破碎带等地段采用CRD法施工，施工工艺详见图1（8）.图1（8）CRD法施工工艺图2钻爆设计 ⑴设计原则根据地质条件,开挖断面、开挖进尺，爆破器材等编制光面爆破设计方案。根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线，辅助炮眼交错均匀布置,周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上，掏槽眼加深20cm(非瓦斯工区）。严格控制周边眼装药量,间隔装药，使药量沿炮眼全长均匀分布.选用低密度低爆速、低猛度的炸药，本隧道非瓦斯工区采用2号岩石乳化炸药，非电毫秒雷管起爆。采用微差爆破，周边眼采用导爆索起爆，以减小起爆时差。⑵钻爆参数的选择通过爆破试验确定爆破参数，试验时参照表2—2。表2—2光面爆破参数表岩石种类周边眼间距E(cm)周边眼最小抵抗线W(cm)相对距离E/W装药集中度q(kg/m)极硬岩50~6055~750。8~0.850.25～0.3硬岩40～5050～600。8～0。850。15～0.25软质岩35～4545~600.75～0.80.07～0。12⑶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，被广泛采用,洞身开挖采用直眼掏槽。⑷装药结构及堵塞方式周边眼装药结构:用小直径药卷间隔装药，岩石很软时采用导爆索代替药卷。其它眼:均采用连续装药结构。所有装药炮眼用炮泥堵塞，周边眼堵塞长度不小于25cm.⑸爆破效果监测及爆破设计优化爆破效果检查项目主要有：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.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，使爆破眼底基本落在同一断面上。HYPERLINK\l”_Toc341426332"3洞身支护在不同的开挖方法下,支护参数不同,主要支护的施工方法相同。初期支护施工工序流程为：超前支护措施（超前大管棚、超前小导管、超前双层小导管、超前锚杆等）→开挖后初喷砼→系统支护(锚杆、钢筋网、型钢钢架或格栅钢架）施工→复喷砼至设计厚度。（1)大管棚施工隧道进出口段采用大管棚超前支护，大管棚采用地质钻机成孔,注浆泵注浆,外插角为1°~3°。施工准备：开挖至管棚施作空间位置时，预留钻机作业平台，安设导向架或施做套拱，搭设作业平台架并固定牢固。成孔：采用水平地质钻机，从导向管内钻孔。安设：由机械顶进，钢管节段间用丝扣连接;顶进前先进行管节加工采用不同长度规格，相邻间交替错接安装。管棚顶到位后，钢管与导向管间隙用速凝水泥或其它材料堵塞严密，以防浆液冒出，堵塞时设置进浆孔和排气孔。注浆：注浆压力为0.5~2.0Mpa，当排气孔流出浆液后，关闭排气孔，继续注浆,达到设计注浆量或注浆压力时停止注浆。施工过程中，为了防止注浆过程中发生串浆，每钻完一个孔，随即就安设该孔的钢管并注浆,然后再进行下一孔的施工。大管棚施工工艺框图见图3=1\*GB2\＊MERGEFORMAT⑴。前期准备(测量放线和场地平整)前期准备(测量放线和场地平整)管棚施工作业平台或操作间套拱（洞内时工作室）导向架导向管顶进管棚综合检查注浆大管棚加工不合格钻机就位、钻孔补孔、下管合格注浆检查砼生产钢筋加工图3=1\*GB2⑴大管棚施工工艺图（2）超前小导管支护施工隧道在施工Ⅳ级、Ⅴ级围岩地段时，由于围岩软弱破碎等,采用小导管超前支护。⑴超前小导管施工工艺图见图3=2\＊GB2\＊MERGEFORMAT⑵。⑵施工方法采用风钻钻孔，用锤击或钻机将小导管顶入，注浆泵注浆。⑶施工技术措施小导管的纵向搭接长度不小于设计，外插角满足规范要求，与线路中线方向大致平行。孔位钻设偏差不超过10cm，孔眼长大于小导管长，钢管顶入长度不小于管长的90％，用高压风将管内砂石吹出.施工准备施工准备注浆孔孔位布置洞外小导管加工钻孔清孔注浆导入小导管结束安止浆塞注浆质量综合检查浆液配制格合不合格图3=2\*GB2⑵超前小导管施工工艺图(3）超前锚杆支护施工隧道在施工Ⅳ级围岩地段时,由于围岩软弱、破碎等，采用超前锚杆支护.⑴超前锚杆施工工艺图见图3=3\*GB2\＊MERGEFORMAT⑶.

施工准备施工准备注浆孔位布置锚杆钻孔及安装注浆戴杆头封堵帽进入下道工序浆液配制不合格合格注浆质量综合检查图3=3\＊GB2⑶超前锚杆施工工艺图⑵施工方法采用风钻钻孔,用锤击或钻机将锚杆顶入，注浆泵注浆。⑶施工技术措施超前锚杆的纵向搭接长度不小于设计，外插角满足规范要求，与线路中线方向大致平行。孔位钻设偏差不超过10cm，孔眼长大于小导管长，锚杆顶入长度不小于杆体长的95%。（4）钢（格栅）拱架施工钢拱架施工工艺框图见图3=4\*GB2⑷。

施工准备施工准备连接钢筋加工拱架拼装检查查拱架架立测量定位断面检查欠挖处理洞外拱架加工，检查，倒运焊接纵向连接筋喷混凝土结束合格返工合格不合格不合格初喷混凝土图3=4\＊GB2\＊MERGEFORMAT⑷钢拱架施工工艺框图⑴制作：钢架按设计尺寸在洞外下料分节焊接制作，制作时严格按设计图纸进行，保证每节的弧度与尺寸均符合设计要求，每节两端均焊连接板，节点间通过连接板用螺栓连接牢靠，加工后必须进行试拼检查，严禁不合格品进场.⑵安装：钢架按设计要求安装,安装尺寸允许偏差:横向和高程为±5cm,垂直度±2°.钢架的下端设在稳固的地层上，拱脚高度低于上部开挖底线以下15～20cm。拱脚开挖超深时，加设钢板或混凝土垫块。安装后利用锁脚锚杆定位。超挖较大时，拱背喷填同级混凝土,以使支护与围岩密贴,控制其变形的进一步发展。两排钢架间用连接钢筋纵向连接牢固，以便形成整体受力结构。(5）钢筋网铺设钢筋须经试验合格，使用前必须除锈，在洞外分片制作，安装时搭接长度不小于一个网格.人工铺设贴近岩面，与锚杆和钢架绑扎连接（或点焊焊接）牢固。钢筋网和钢架绑扎时，应绑在靠近岩面一侧，确保整体结构受力平衡。喷混凝土时，减小喷头至受喷面距离和控制风压,以减少钢筋网振动，降低回弹.（6）中空注浆锚杆施工中空注浆锚杆施工工艺框图见图3=5\＊GB2⑸.施工准备施工准备锚杆孔位布置锚杆钻孔注浆戴杆头封堵帽进入下道工序浆液配制不合格合格注浆质量综合检查插入锚杆图3=5\*GB2\＊MERGEFORMAT⑸中空注浆锚杆施工工艺流程图首先按设计要求，在开挖面上准确画出需施设的锚杆孔位.钻孔方式同砂浆锚杆施工。检查导管孔达到标准后，安装锚杆并按设计比例配浆,采用注浆机注浆,注浆压力符合设计要求；一般按单管达到设计注浆量作为结束标准。当注浆压力达到设计终压不少于20分钟,进浆量仍达不到注浆终量时，亦可结束注浆，并保证锚杆孔浆液注满。最后在综合检查判定注浆质量合格后，用专用螺帽将锚杆头封堵，以防浆液倒流管外。(7）砂浆锚杆施工砂浆锚杆采用风钻钻锚杆孔，锚杆钻孔利用台架施钻，按照设计间排距，尽可能垂直结构面打入，高压风吹孔。再用风枪将锚杆送入孔内，并杆体位于孔位中央，用注浆泵将孔内注满早强砂浆，然后安装垫板，垫板必须用螺帽紧固在岩面上，增强锚杆与喷砼的综合支护作用。锚杆尾端焊接在拱架上，以便共同受力。砂浆锚杆施工工艺框图见图3=6\＊GB2\＊MERGEFORMAT⑹.否否孔口处理验收固定锚杆填塞砂浆砂浆准备加工锚杆杆体补孔不合格合格测量定锚杆孔位钻孔清孔验孔插入锚杆杆体进行下道工序图3=6\＊GB2\＊MERGEFORMAT⑹砂浆锚杆施工工艺流程图(8）喷射混凝土喷射砼采用湿喷工艺。工艺流程见图3=7\*GB2⑺。⑴喷射前处理危石，检查开挖断面净空尺寸,当受喷面有涌水、淋水、集中出水点时，先进行引排水处理。⑵用高压风水冲洗受喷面，设置控制喷砼厚度的标志。喷射作业分段、分片、分层,由下而上进行，有较大凹洼处,先喷射填平。⑶喷嘴垂直于岩面，距受喷面0。8～1.2m，呈螺旋移动,风压0.5～0.7MPa。液态速凝剂由自动计量在喷嘴处掺入。⑷喷射混凝土时按照施工工艺段、分片，由下而上依次进行。一次喷射混凝土的最大厚度，拱部不得超过10cm，边墙不得超过15cm。分层喷射混凝土时,后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行。⑸喷混凝土料由洞外自动计量拌和站生产。混凝土搅拌车运输混凝土,卸入湿喷机，机械手配合湿喷机喷混凝土。前期准备前期准备施喷面的清理计量配料拌合砂、石、水泥、水、外加剂、纤维素混凝土搅拌站装运喷料现场喷射砼综合检查结束加速凝剂不合格混凝土喷射机补喷混凝土合格图3=7\＊GB2\＊MERGEFORMAT⑺湿喷混凝土工艺框图HYPERLINK\l”_Toc341426333"4出碴与运输天坪隧道出口工区采用无轨运输,采用挖掘机配合装载机装碴，自卸汽车运输至洞外指定弃碴场.HYPERLINK\l”_Toc341426334"5结构防排水与瓦斯防治施工隧道采取“防、排、截、堵相结合，刚柔相济，因地制宜，综合治理”的原则；在地下水与地表水联系密切且对水环境有严格要求的地段,采取“以堵为主,限量排放"的原则，隧道衬砌结构防水等级应满足现行国家标准《地下工程防水技术规范》(GB50108—2008)的一级标准。（1）防水施工1)全隧二次衬砌拱部、边墙及仰拱(底板)采用的混凝土抗渗等级不低于P10，地下水发育及有侵蚀性地下水地段衬砌抗渗等级不小于P12。2）非煤系地层段隧道初期支护与二次衬砌拱墙间铺设防水板+土工布，防水板为厚度≥1.5mm的EVA，土工布为≥400g/m2，土工布采用射钉固定在初支面，防水板采用无钉铺设工艺。明洞衬砌的防水采用与暗洞相同的做法.3）环向施工缝：拱墙与仰拱均采用背贴式橡胶止水带+中埋式橡胶止水带，并涂刷混凝土界面处理剂。纵向施工缝:纵向施工缝处设置钢边止水带+制品型遇水膨胀橡胶止水条。变形缝处全环设置钢边止水带+背贴式橡胶止水带，衬砌内缘3cm范围内以聚硫密封膏封堵，以外2cm范围内设置U型镀锌钢板接水盒，其余空隙采用填缝料填塞密实。为减少仰拱变形缝两侧沉降,仰拱部位二次衬砌内设Φ50双层抗剪钢筋,钢筋环向间距50cm，仰拱变形缝空隙采用填缝料填塞密实。4）二次衬砌拱部采用预贴Φ25mm的PVC花管回填注浆孔或拱顶预留Φ32钢管回填注浆孔，待混凝土达到设计强度后,应进行填充注浆。（2)排水设计1）隧道排水采用双侧沟加中心沟的方式。衬砌背后的积水通过环向和纵向盲管直接弯入洞内侧沟，再经侧沟的汇集和沉淀后通过横向连接管将侧沟中的水引入中心沟排出洞外.2)全隧非全封闭衬砌段二次衬砌防水板背后设Φ50环向透水盲管，纵向每8m一环,集中出水处视水量大小酌情加密设置,两侧边墙脚设Φ80cm纵向透水盲管。3）洞门顶部设置截水天沟,天沟设于边、仰坡顶以外不小于5m,其坡度根据地形设置，但不应小于0。3%，以免淤积.端墙背后设置排水盲管网，管网采用外包土工布的塑料排水盲管，横竖间距均为2m，横向采用Φ80塑料排水盲管，竖向采用Φ100塑料排水盲管。排水盲管在路基面高度处采用Φ100PVC管排入侧沟。明洞外侧设砂夹卵石反滤层+盲沟排水，纵向采用Φ150打孔波纹管排水盲沟，竖向排水盲沟采用Φ80打孔波纹管。（2)防水层施工初期支护与二次衬砌间设防水板和土工布作为防水层，材质符合设计要求标准。防水层施工流程图见图5。1)基面处理基面处理基面处理基面验收铺设无纺布射钉塑料圈固定铺设防水板检查对防水层进行保护下一工序不合格不合格合格安设排水盲管图5防水层施工工艺流程图基面处理：铺设防水层前对初期支护大致找平，边墙及拱部补喷找平、底部砂浆找平。对外露的锚杆等切除、磨平，水泥砂浆封堵找平等。出水点处理：在铺设防水层前,初期支护喷层表面漏水及时处理，采用注浆堵水或埋设排水管直接排水到边沟，应保持基面的干燥.2)防水层防水层采用无钉铺设方法，一次铺设长度根据混凝土循环灌筑长度确定，铺设前先行试铺，再加以调整.防水层采用无钉孔铺设，即先将无纺布固定到预定位置，然后手动电热熔接器加热，使防水板焊接在固定无纺布专用热熔衬垫上。3）板焊（粘）接防水层接缝采用热合机自动焊缝形成或专用胶粘结（瓦斯工区)，即将两层防水层的边缘搭接不小于15cm，焊缝为2条,单条焊缝宽度不小于1。5cm；当纵向接缝与环向接缝成十字交叉时（十字形接缝），事先对纵向接缝外的多余搭接部分齐根处削去,将台阶修理成斜面并整平。4）防水层质量检查和处理①外观检查防水层铺设均匀连续,焊缝宽度和搭接宽度必须满足设计要求，接缝应平顺、无褶皱、均匀连续，无假焊、漏焊（粘）、焊穿或夹层等现象.②接缝质量检查防水层搭接用热合机进行焊接，接缝为双面缝,中间留出空隙以便充气检查.检查数量采取随机抽样的原则，为保证质量,每天每台热合机焊接应制取一个试样，注明取样位置、焊接操作者及日期，供试验检查之用。③要保持防水层接头处的洁净、干燥，同时在下一阶段施工前不得将其弄破损。④二衬混凝土浇筑前加强对防水层的保护，注意钢筋的运输及绑扎过程中可能对防水板产生的损伤,发现层面有破损及时修补.⑸铺设防水层的施工技术措施防水层铺设前,先割除混凝土衬砌表面外露的锚杆头，钢筋尖头等硬物，凸凹不平处需先喷平，使混凝土表面平顺；局部漏水处需先进行处理。防水层，特别是在凸凹较大的基面上，要预留足够的松散系数，使其留有余地，并在断面变化处增加悬挂点，保证缓冲面与混凝土表面密贴。同时做好防水层与泄水孔的密闭性连接。铺设防水层地段距开挖工作面不小于爆破安全距离.衬砌混凝土灌筑前检查防水层质量，灌筑衬砌混凝土时，不损坏防水层。防水板和无纺布是易燃物品，一旦引燃，将造成火灾，因此工作区内禁止烟火,并设消防设施和高压水管备用.(3)止水带、遇水膨胀止水条施工止水带施工中采用钢筋对中埋式止水带进行定位，避免其在混凝土浇筑过程中发生移位，对于背贴式止水带焊在防水板上。浇筑混凝土时应注意避免混凝土中的尖角石子和锐利的钢筋刺破止水带.在二次衬砌混凝土浇筑后的12小时内，拆除挡头模板，然后用钢丝刷将接缝处的混凝土刷毛,并将接缝处清理干净。在下组混凝土浇筑前先将接缝混凝土洒水润湿，然后刷水泥浆两道，30分钟后可以浇筑混凝土。止水带全环施作，止水带长度按设计要求并结合施工需要向厂家定制,尽量避免接头，如确需接头应使用成品接头。遇水膨胀止水条施工前应对施工表面预留凹槽里的灰尘进行清理.安装好的遇水膨胀止水条应避免与水接触。（4）抗渗混凝土施工隧道采用抗渗砼施工，二衬砼抗渗等级P10、P12。因此选用合格的原材料，进行选配砼配合比,严格控制外加剂的品质和掺量,严格搅拌时间和运输过程的时间控制,使砼浇筑过程做到连续，振捣密实，保护层达到规定要求等措施保砼抗渗性指标达到要求。（5）衬砌背后回填压浆二次衬砌拱顶预留注浆孔，注浆管8～10m一段，两端分别与预设的Φ32镀锌钢管注浆口连接.配合比满足设计要求。回填注浆压力：初压0。1～0.15MP,终压0。2MP。HYPERLINK\l"_Toc341426335”6二次衬砌及预埋件施工 隧道二次衬砌采用防水砼，仰拱及隧底填充施工在隧道底部开挖支护完成后及时全幅施工，为确保洞内交通不中断,采用仰拱栈桥方式。拱墙二次衬砌在围岩变形基本稳定后采用液压衬砌台车及时进行跟进，二次衬砌距掌子面距离Ⅳ级围岩不大于90m，Ⅴ级围岩不大于70m，Ⅲ级围岩不大于120米，Ⅱ级围岩不大于200米。二次衬砌施工工艺流程见图6=1\＊GB2\＊MERGEFORMAT⑴.布设轨道布设轨道台车移位中线控制、顶模中心高及边模净空检测台车就位模板整修涂脱模剂止水带安装预埋件基仓清理台车加固输送管道安装挡头板安装砼浇筑拆模养护标养,同养取样做砼试件砼生产、运输轨道标高测量控制轨距输送泵台车拼装定制台车衬砌背后压浆仰拱、填充超前，提前一板衬砌完成钢筋绑扎图6=1\＊GB2\＊MERGEFORMAT⑴二次衬砌施工流程图(1）仰拱和填充施工①仰拱施工前，先将隧底虚碴、杂物、积水等清除干净。复核仰拱断面尺寸，洞身无欠挖，超挖部分采用同级砼回填。仰拱分段施工，钢筋在洞外预制,浇筑采用仰拱大样板由中心向两侧对称施工并一次成型,仰拱砼采用插入式振捣器，加强振捣,保证砼施工质量。仰拱施工与掘进平行施工时采用自制仰拱栈桥渡车，形成立体交叉平行作业体系，减少施工干扰。仰拱栈桥示意图见图6=2\*GB2\＊MERGEFORMAT⑵.图6=2\＊GB2\＊MERGEFORMAT⑵仰拱栈桥示意图②仰拱填充仰拱砼强度达到设计要求后灌筑隧底填充砼。隧道仰拱上部砼填充施工前先清洗仰拱上虚碴及杂物,排除积水。填充砼表面平整，横坡、纵坡与设计一致。施工时使仰拱施工缝与填充砼施工缝相互错开，保持施工缝顺直，并按设计设置止水带。仰拱