弱胶结泥岩特长公路隧道斜井挑顶施工工法

PAGEPAGE459弱胶结泥岩特长公路隧道斜井挑顶施工工法1前言国道310洛三界至三门峡西段南移新建工程第五项目分部地坑院隧道位于河南省三门峡市陕州区境内，采用双线分离式隧道，其中左线全长3456m，右线全长3440m。该隧道建址属于黄土丘陵-黄土梁地貌，地形起伏不平，冲沟发育，隧道所经地层主要为红色泥岩、黄44.73思路，选择直线挑顶+可拆卸式门架结构+大型设备的方式进行斜井与正洞交叉口施工。通过对该项施工技术进行综合总结，形成本工法。在工法研发过程中，受理发明专利1项，授权发明专利1项及实用新型专利4文期刊论文2篇，获得国家级QC成果1项。国内科技查新结果表明，国内未见与本施工技术著，具有较广泛的推广应用价值。2工法特点期支护快速封闭，有效控制了隧道交叉口断面的沉降变形。难度。作业，快速封闭开挖围岩，减少了人工喷射质量缺陷及围岩暴露时间，降低了施工风险。长度，减少了原材料的使用。

3适用范围本工法适用于黄土地区弱胶结泥岩地质条件下的隧道斜井进正洞挑顶施工。4工艺原理门式钢架、钢筋网、喷射砼施工门式钢架、钢筋网、喷射砼施工

施工工艺流程及操作要点超前地质预报超前地质预报斜井仰拱回填，准备挑顶导洞施工斜井仰拱回填，准备挑顶导洞施工导洞内正洞上台阶施工 钢拱架、钢筋网、锁脚锚管、喷射砼施工导洞内正洞上台阶施工钢拱架、钢筋网、锁脚锚管、喷射砼施工钢材加工中心导洞临时支撑拆除导洞临时支撑拆除挑顶结束挑顶结束

图5.1-1弱胶结泥岩特长公路隧道斜井挑顶施工工艺流程图正洞三台阶法施工交叉口段正洞施工超前地质预报正洞三台阶法施工交叉口段正洞施工息，及时调整隧道施工方案，指导隧道安全施工，避免发生地质灾害。首先采用地质雷达进行探测，然后进行分析判断，确定不良地质空间分布情况。110mm，钻孔长度控制在10~15m，保护段长度不小于3m，一般同一断面钻孔数量为3个，取芯后做好详细记录并反馈地质情况。交叉口段挑顶施工留出二衬钢筋，完成工法转换后进行挑顶施工。1550cm1282cm洛三界 三门峡西1550cm1282cm钢拱架25a工字钢@50cm27榀变形缝变形缝944cm图5.2-1斜井与正洞交叉口导洞平面图（地坑院隧道斜井施工设计图）944cm为例，过渡导洞长15.5m，宽5.5m，最高8.94m，采用矩形门式钢架结构（横梁+竖撑），25a工字钢@501.0的φ226.5@20x20c，C25喷射砼31cm取上横梁与竖撑转角处焊接，与上横梁连接竖撑长65cm（此节竖撑后期不拆除），竖撑端撑难以拆除。导洞施工

655065连接板

25a钢架@50cm@20x20cmC25喷射砼，31cm470正洞上台阶20a钢拱架@50cm470

连接板0cm-894cm连接板0cm-894cm

连接板连接板 连接板门架550cm图5.2-2导洞初期支护横断面图（地坑院隧道斜井挑顶）拱架可与门式拱架横梁搭接即可，以地坑院隧道为例，过渡导洞渐变段初始宽度9.44m，结束宽度5.5m，长4.11m，高8.94m。渐变段开挖采用三台阶法，狭窄处即正常段采用两台阶法开挖，拱顶预留沉降量10cm，边开挖边支护门式拱架并喷混，渐变段共支立9榀I25a钢架@50cm，封闭成环。为便于渐变段门式拱架支立，渐变段开挖拱底不留坡度。为例，整个过渡导洞下部形成24°、长13.8m的坡道。洞初期支护厚度、拱顶预留沉降量，门式拱架仍采用I25a钢架以50cm间距支立。

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图5.2-3正洞与斜井交叉口初期支护示意图（地坑院隧道）混厚度不宜太厚，确保维持围岩稳定即可，确保方便后期竖撑拆除。每榀施做4根φ42x4锁脚锚管L=4m（单侧2根），间距同正洞拱架间距，绑扎φ6.5钢筋网@15x15cm，并喷射初期支护混凝土。导洞25a钢架@50cm6.5钢筋网@20x20cmC25喷射砼31cm655065连接板

正洞:2号20a钢拱架6.5钢筋网@15x15cm,C25喷射砼26cm

连接板图5.2-4导洞正常段内正洞上台阶钢拱架施工支护示意图（地坑院隧道）导洞正常段内正洞上台阶钢拱架支立安装及初期支护喷混完成后，准备正洞开挖施40cm拱架连接大样40cm

φ42x4锁脚锚杆,L=4m

喷射混凝土填充894cm变形缝894cm钢拱架18a工字钢@60cm未示全580cmXJ-V-A580cm24cm45cm仰拱24cm45cm喷射混凝土填实图5.2-5正洞上台阶钢拱架与过渡导洞钢架连接示意图面6m后，施工正洞中台阶，中台阶跨过斜井断面8m侧正洞施工。单侧正洞下台阶跨过斜井断面1.5照已施工侧步骤进行。4施工注意事项1（根据围岩情况最大不得超过2榀），开挖完成后及时施做初期支护的钢拱架并及时进行喷锚支护。的施工原则，开挖作业自上而下。钢架加工及安装过渡导洞矩形门式钢架采取I25a型钢按50cm间距进行支撑，正洞拱架I20a型钢按50cm成型，确保现场正洞拱架安装精度。测量放样钢架加工质量验收清除底部虚渣钢架组拼安装钢架安装槽钢托梁打设锁脚锚管纵向连接筋焊接检查验收施工工艺流程测量放样钢架加工质量验收清除底部虚渣钢架组拼安装钢架安装槽钢托梁打设锁脚锚管纵向连接筋焊接检查验收图5.2-6钢架施工工艺流程定位模具为U保净空尺寸。固，防止拱顶下沉量过大，每台阶竖撑支立前，在支立位置处设置30a托梁四边分别点焊。φ225d安装时注意事项调整，或用混凝土浇筑拱脚支座，支座混凝土强度不小于C25。紧，联结钢板应焊接成整体。必须立即加固。加工制作。钢筋网施工钢筋网采用HPB300钢筋φ6.5，导洞间距20×20cm，正洞间距15x15cm中心采用数控钢筋网加工设备分块制成钢筋网片，集中加工，统一配送，经检查合格后运输到施工现场进行施工。2cm钢筋网与受喷面的间隙不能大于3cm左右，其保护层大于2cm；钢筋搭接长度不得小于30d（d为钢筋直径），并不得小于一个网格长边尺寸；在开始喷射时，喷头至受喷面的距离控制在小于0.6m施工技术要点钢筋必须经试验检测性能合格。使用前要作钢筋除锈和去污处理。不得走动。钢筋网铺设随混凝土初喷面起伏，并与壁面接触密实。复喷混凝土后，将钢筋网完全覆盖，钢筋网不得外露，而且要有3～5cm复喷后喷混凝土面应平整。锁脚锚管施工过渡导洞施工完成后，正洞上台阶钢拱架与斜井连接处和台阶法台阶分界处的拱脚部2根4m长φ42x4后，打入导管。锚管末端与钢架用A3钢板满焊连接。施工工序：立钢拱架→钻孔→验收孔深→锁脚锚管制作及安装→A3钢板与钢架及锁脚锚管满焊连接→注浆。I20a工字钢φ42x4mm锁脚锚管300x260x150mmA3钢板图5.2-7锁脚锚管施工示意图立架后即时进行锁脚锚管施工，钻孔前先标识出需钻孔的位置，钻孔角度约为25°，钻孔深度大于钢管锚固长度的95%，但超长值不大于10cm。A3钢板与钢架及锁脚锚管焊接固定。1:1停止加压，直至浆液溢出，保证注浆饱满。喷射混凝土施工隧道初期支护C25厚度为喷施工。复喷采用分层、分段进行，每层厚度控制在10cm以内，每段长度控制在6m以内，前一层混凝土初凝后方可进行下一层混凝土的施工。1h混凝土面。喷射混凝土施工结束且终凝2h后，进行洒水养护，养护时间不少于7d。树枝状排水盲沟等措施，将水引导疏出后再喷混凝土。度，发现空洞、拱架外漏、喷射不密实等情况及时处理。6材料与设备本工法需要的材料和设备，见表6.1-1、6.1-2。表6.1-1材料情况表序号材料名称及型号单位数量用途120a工字钢Kg21976.5制作初支钢拱架225a工字钢Kg1033.7制作门架横梁330a槽钢托梁m2096.8拱脚支垫4A3钢板Kg717工字钢连接5Φ22纵向连接钢筋Kg1648.5钢拱架纵向连接6Φ42×4mm锁脚锚管m1144固定钢拱架7水泥浆液m³28.6锚管注浆8系统锚杆22砂浆锚杆Kg7320改善扰动土体96.5mm钢筋网Kg2268初期支护10C25喷射混凝土m³174.2初期支护11HPB400钢筋Kg25808衬砌钢筋12HPB300钢筋Kg2785箍筋13C30拱墙混凝土m³167.5二次衬砌14C30仰拱混凝土m³120.3二次衬砌15C15混凝土m³106.8仰拱回填表6.1-2机具设备表序号设备名称规格型号单位数量备注1挖掘机220台2隧道开挖2装载机Z50台2装卸渣土、钢材3湿喷机械手TXJS25台1喷射初支混凝土4空压机10m³台4提供空气动力5搅拌机120台1搅拌初支混凝土6变压器630kw台1提供施工用电7风机110kw台2通风供氧9自卸汽车15m³台8运输渣土12注浆设备MBV80台2锚管注浆13洒水车WX104AS台1洒水降尘14闪光接触焊机UN-100台2焊接钢材15数控弯曲机WG-40台2工钢拱架加16全自动网焊机GL2300台1加工钢筋网17钢筋切断机QJ-40台2加工钢筋18钢筋调直机GTJ6-12台2加工钢筋19电焊机BX2-500台5焊接钢筋20液压破碎锤SG1200台1破碎坚硬围岩

质量控制《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）；《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB50086-2015）；《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18—2012）；（GB/T33365-2016）；《混凝土结构工程施工规范》（GB50666-2011）；《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）；设计图纸及其他国家、行业、地方现行的相关技术标准及规范；国家及地方关于安全生产和环境保护等方面的法律法规。质量保证措施按设计要求做好超前地质预报，及时掌握掌子面围岩变化等情况。情况、地下水情况等，预防坍方事故。隧道开挖后及时施做初期支护。钢筋网搭接长度应为1～2个网格。钢架加工质量验收合格后方可进洞安装，钢架间距禁止超标。坑深宽比不大于1：10。喷射混凝土采用湿喷机械手进行作业。按要求埋设监控量测点，并做标记。落实技术交底制度，严格按照施工方案施工。定期召开现场会议，及时总结施工经验，推广先进经验，不断提高工程质量水平。8安全措施建立健全安全生产责任制，成立以项目经理为首的安全领导小组，配备安全工程师，施工队设置专职安全员，工人进场后及时进行安全教育及安全技术交底。实施定期安全检查，发现安全隐患及时消除。隧道采用机械开挖时，划定安全区域并设置警示标志，非作业人员禁止入内。开挖必须自上而下，不得掏底和上下重叠开挖。洞内所有车辆限速行驶，最高速度不得超过15km/h；运输车辆非载人区域严禁载人。员方可进入掌子面作业。初期支护使用的作业台架应进行强度、刚度和稳定性检算，经验收合格后方可使用，台架四周必须设置安全防护栏杆。（等）作业必须持证上岗，确保操作规范，安全可靠。对有毒有害气体进行实时监测，加强通风管理，严禁浓度超标时施工作业。施工中必须加强围岩变形监控量测，每天对监测数据进行整理分析，确保支护措施安全合理。。在隧道边墙处设置一条逃生管道，逃生管道与掌子面间距不得大于20m。导洞进入正洞后，在具备条件时对正洞进出口两侧及时进行超前地质预报，探明前方地质情况，指导下一步施工。做好应急材料、物资的储备。施工过程中发现异常情况应立即暂停施工，将隧道内人员和机械设备撤出，及时向上级汇报情况，等待下一步处理方案。

9环保措施项目部成立环保小组，并配备专职管理人员，监督、检查各项环保工作的落实。施工便道定期洒水，现场裸露地表用防尘网覆盖，注意减少扬尘对周围环境的污染。防护工程，防止雨水冲刷，对环境造成不良影响。5污染。6789

施工中有毒有害的危险品，实行专人管理，严格操作规程，防止泄漏造成环境破坏及在洞外加工场进行钢材加工，减少洞内空气污染及光污染。严格按照图纸进行施工及原材料加工，避免材料浪费