隧道专项施工方案之横通道及紧急停车带施工

总体施工方案隧道施工总体方案为：以隧道开挖、支护、二次衬砌施工组织为核心，以超前地质预报和隧道监控量测、地表沉降观测为指导；实行动态管理，精心组织施工。以“标准化、机械化、工厂化、信息化”为指导思想，重点强化合规性和执行力的管理。以总工期为目标，以隧道施工为主线，合理安排施工程序和顺序，点面结合，统筹兼顾，均衡连续，全面推进。图4.1-1总体施工流程图技术参数1.公路等级：双向四车道高速公路。2.设计速度：100km/h。3.设计荷载：公路Ⅰ级。4.路面设计标准轴载：BZZ－100。5.隧道路面横坡：单向坡-2%（直线段正常路拱），最大超高满足±4%。6.隧道内最大纵坡：±3%；最小纵坡：±0.3%。7.隧道防水要求：风机房为一级防水；其他部位不低于二级防水等级。8.二次衬砌混凝土抗渗等级不小于P8。9.主线隧道及横通道建筑限界如下表：表4.1.1主线隧道及横通道设计参数表项目名称净宽（m）净高（m）行车道（m）侧向宽度（m）检修道（m）隧道主洞10.756.03.75×20.75+1.00.75+0.75紧急停车带13.756.03.75×2+3.00.75+1.00.75+0.75车行横通道6.56.0///人行横通道22.5///施工方法隧道按照“新奥法”原理组织施工，并根据工程地质、水文地质和不同围岩级别及周边环境选择相应施工工法，按全标段重点控制工期点，合理划分作业段，科学统筹，采取平行流水作业法施工。隧道进洞开挖前，首先完成洞顶截水沟、洞口土方及边仰坡防护施工。开挖至明暗分界线后，应先施做导向墙及超前大管棚。表4.1.2各级围岩施工工法汇总表序号隧道施工工法适应围岩适用衬砌类型1CD法后续洞XS5a、XS5b型衬砌采用CD法开挖后续洞XS5a、XS5b2环向开挖预留核心土法小净距段先行洞Ⅴ级围岩浅埋、软（土）岩（XS5a、XS5b型衬砌）采用预留核心土法开挖XS5a、XS5b3超短台阶法深埋、硬质岩（XS5c、XS5d型衬砌）采用超短台阶法开挖XS5c、XS5d4台阶法Ⅳ级围岩S4a、S4b、S4c5全断面法Ⅲ级围岩SIII隧道开挖采用光面爆破，严格控制超欠挖，初期支护喷射混凝土采用湿喷工艺。隧道初期支护紧跟开挖及时施作，对于Ⅴ、Ⅳ级围岩初期支护由工字钢拱架、锚杆、钢筋网及喷射混凝土组成；对Ⅲ级围岩初期支护则一般由径向锚杆、钢筋网及喷射混凝土组成；钢拱架之间用纵向钢筋连接，并与钢筋网焊为一体，与围岩密贴，形成承载结构，系统锚杆尾部必须安装锚垫板固定于钢筋网上。对于Ⅴ级浅埋和断层破碎带段落后进段，采用CD法进行施工，环向工字钢采用I20a竖向支撑，加强拱架的整体刚度和稳定性；小净距隧道Ⅴ级围岩段落中夹岩采用低预应力φ25中空注浆锚杆加强支护，并采用φ42×4mm小导管注浆加固中夹岩。隧道仰拱、二衬、防水层配置栈桥、防水板铺挂台车、二衬台车等专用机械化施工设备进行辅助施工。将超前地质预报和监控量测纳入施工工序管理，施工过程中加强监控量测，仰拱超前、二次衬砌紧跟，以保证施工安全。坚持“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤测量”的原则组织施工。洞口浅埋地段除加强洞内监控外，同时加强地表监测，注意对监控量测的数据进行分析、整理，发现异常情况及时反馈，以便尽早提出处理方案。施工准备表4.1.2-1施工准备情况表名称工作内容技术准备施工前对图纸、资料等进行现场核对，并作补充调查，调查核对隧道所处的位置、地形、地貌、工程地质和水文地质、钻探图表、以及隧道进出口位置和其它相关工程的情况。对图纸中发现的问题，立即反馈监理工程师和设计单位更正或确认。测量准备施工前的平面复核和控制测量将由我单位精测队进行测量定位，施工中测量由隧道工程师、测量工程师组织测工操作，并由总工程师组织定期复测。场地准备提前对隧道场区进行设计全面调查施工现场，着力解决“通路、通电、通水”，设置隧道生产区（钢筋加工场，湿喷站）生活区、洞口值班室、人车分类系统、监控系统，进洞施工前对场地进行平整且浇筑20cmC30混凝土硬化，确保洞外干净平整施工有序。超前地质预报1委托有资质的专业检测单位对隧道施工中围岩开挖状况及地质条件的变化，及时提出预报、做好各种预防与施工措施。采用地质超前预报系统进行长距离宏观控制，每100m～200m探测一次；地质雷达进行短距离探测，进一步强化、补充和验证；对上述两种方法推断的地质异常地段采用超前水平钻短距离钻探。针对该隧道突泥、突水可能性较大的特点，每20m采用红外线探水仪进行短距离补探；每次爆破后对掌子面进行地质素描，以初步推断前方岩层情况。2为了搞好超前地质预测，预报和快速查明隧道围岩及地下水情况，采取科学的方法和手段；其主要方法有地质分析法、地质物探法和超前水平钻孔法。三种方法有机结合，综合应用，相互印证，从不同方面发现异常、揭示异常情况，组成地质超前预报完整的技术体系，达到判断准确。3施工前根据设计提供的水文地质资料，结合施工现场，采用地质超前预报系统提供的信息资料，进行分析研究，针对不良地质段隧道施工实际情况遵循“先治水、管超前、短进尺、弱爆破、早支护、快封闭、勤测量”的原则，制定完整的施工技术措施。选用可行的开挖施工方法，确定开挖支护形式。隧道监控量测委托有资质的专业检测单位对隧道施工展开监控测量。监控量测点必须及时设置，开挖支护后2小时内读取初始数据。不良地质地段施工，设专人随时检查，当发现数据不正常变化，洞内拱顶下沉或地表下沉位移值大于允许位移值，洞内或地表出现裂缝以及喷射混凝土层出现异常裂缝时，必须立即组织人员撤离，研究稳妥的处理方案，必要时上报有关部门和单位。1隧道监控量测分为必测项目和选测项目，必测项目在施工过程中按照设计要求完成，选测项目根据围岩条件确定。2洞口浅埋段或地质条件变化显著段、位移沉降量大的地段，量测断面间距可适当加密。3如出现围岩位移量较大、位移突然增大、位移速度加快、发生较大涌水等情况，量测频率应增加。4当施工进展到一定程度，地质情况良好，且位移下沉量较小时量测断面间距可适当加宽。洞口坡顶截水沟施工1截水沟施工。在边坡、仰坡开挖线5m外放出截水沟位置；土质地段采用人工开挖，较软石质采用风镐开挖，坚硬石质采用松动爆破，浆砌片石挂线砌筑；用较平整的片石铺底，在底板上砌筑两侧墙，施工时还应沿截水沟侧将填土夯实，并高于沟顶，以免水渗入截水沟基础内；截水沟施工将地表水引至地面排水沟，防止地表水冲刷边仰坡和进入隧道。2边坡开挖前，先调查边坡岩石的稳定性；对设计开挖线以内存在不安全因素的边坡，必须进行处理和采取相应的防护措施，山坡上所有危石及不稳定岩体撬挖排除。开挖自上而下逐段进行，杜绝掏底开挖或上下重叠开挖。开挖中随时检查边坡和仰坡，如有滑动、开裂等现象，适当放缓坡度，保证边仰坡的稳定和施工安全。3洞口开挖仰坡除部分地段必须采用喷、锚、网防护外，均应考虑用三维网喷草绿化，并尽量恢复原始地貌及山体原状植被。洞口除衬砌外还要适当装饰，增强美观效果。隧道弃渣场布置1就近设置隧道的弃渣场，以水土保持为原则，同时综合考虑地形、临时征地和周边路基用隧道弃渣的因素。修筑弃渣场的进出场便道和对原有建筑物进行迁改。弃土时，现场设置专人进行统一指挥，合理安排弃土先后部位。2弃渣场是人工土石坡，在施工过程中环境保护的重点是水土流失防治、植被保护和水域污染防治。在弃土过程中，严格按照摊铺、碾压程序施工，严禁未经碾压直接摊铺新土层。土层摊铺过程中，依照施工进展形成内低外高的坡势，在汇流沟渠上设置一定数量的集流槽，将水流中的泥土进行沉淀。及时掌握天气变化情况及当地汛情，提前做好排水沟与集流槽的清淤工作，完善排水沟等设施。横通道及紧急停车带施工本隧道设计人行横通道13道，设计车行横通道6道，横通道主要位于Ⅲ，IV级围岩段落，其中1道人行横通道位于V级围岩段落，设计衬砌类型为复合式衬砌结构。本隧道左右幅设计紧急停车带13段。图4.11-1横通道统计表横通道里程桩号设计高程长度围岩级别右幅左幅（取整）H1H2L1#人行横通道K106+586Z13K106+590160.24160.32521.34Ⅳ2#人行横通道K106+836Z13K106+842165.226165.3522Ⅳ3#人行横通道K107+36Z13K107+342175.197175.32122III4#人行横通道K107+586l13K107+592180.182180.30722III5#人行横通道K108+086213K108+092190.153190.2782III6#人行横通道K108+336213K108+342195.139195.26422III7#人行横通道K108+836Z13K108+842205.11250.2352Ⅳ8#人行横通道K109+086Z13K109+092210.095210.2222III9#人行横通道K109+571213K109+577218.682218.79222Ⅳ10#人行横通道K109+821Z13K109+827221.134221.23322Ⅳ11#人行横通道K110+360213K110+366220.817220.89322III12#人行横通道K110+61313K110+619218.83218.89722Ⅳ13#人行横通道K111+05713K111+063215.254215.30321.21V1#车行横通道K107+086Z13K107+092170.211170.33122III2#车行横通道K107+836Z13K107+842185.168185.29222III3#车行横通道K108+586Z13K108+592200.123200.24922III4#车行模通道K109+336Z13K109+342215.038215.15822III5#车行横通道K110+110Z13K110+116221.837221.92722Ⅳ6#车行横通道K110+832Z13K110+838217.054217.11222III人行横通道施工施工工艺流程洞口处主线隧道初期支护预留与预加固→洞口段开挖支护→洞身段开挖支护→初支断面检查→初期支护表面处理→洞口段防排水施工及衬砌→洞身段防排水施工及衬砌→路面施工。表4.11.1.1-1横通道施工工艺流程图表序号工序名称图示工作内容1开挖①测量放样②扒渣、出渣③人工修边④检查开挖断面2初期支护①测量放样②钻锚杆眼并清孔③注砂浆④装入锚杆并锁止尾端⑤清理基岩面⑥喷射混凝土3防排水施工①安装纵向φ100排水管②初支表面清理③铺挂土工布④铺挂防水板⑤防水板焊接⑥防水板检查4二次衬砌模板安装①组合模板挂装②刷涂脱模剂5二衬混凝土浇筑①混凝土拌制②混凝土运输③混凝土浇筑④混凝土振捣6脱模并养生①加固系统拆除②模板及其骨架拆除③后期养生测量放样及监控量测人行横道中线为正线隧道左右洞测量线上指定桩位的连线。人行橫洞路面标高为人行横通道中心线与左右线纵面设计线交点高程。测量放样时，均以此为基准进行，控制点以正线隧道内已经复测过的导线网为基础，必要时在人行通道处加密控制点。人行横通道监控量测点位埋设及监测频率同主线要求。主线隧道初期支护预留与预支护考虑到主线隧道开挖支护已对周边围岩扰动，不宜同时对进行人行横通道开挖支护，在人行横通道与主线隧道相交处，主线隧道初期支护可预留人行横通道断面的空间，钢拱架可正常架设，但钢筋网、锚杆以及喷射混凝土在预留出来不施工，以免人行横通道进洞时再进行拆除，造成人工、材料、机械的消耗和主线隧道初期支护的扰动。在人行横通道开挖时，洞口岩体为悬空状态，故在主线隧道Ⅳ、V级围岩段落施工时，主线隧道钢拱架须在人行横通道断面范围的拱部进行加固，在主线隧道钢拱架之间加设I18横向托梁，钢架托梁采用￠22药卷锚杆(L-3.5m)进行固定，主洞钢架与托梁钢架用螺栓连接；洞口段可采取短进尺、快封闭措施进行施工，接口处主线初期支护可根据实际情况采取加强措施。图4.11.1.3-1主线初支纵向加强连接示意图洞口段开挖人行横通道的开挖，关键在于洞口段，本隧道人行横通道较短，采取单向开挖。因主线隧道开挖已对周边围岩扰动，故洞口段的开挖支护须谨慎对待，处理办法如下：1.洞口段开挖采用全断面开挖方式进行开挖。施工时应尽量减少对周边围岩的二次扰动和对主线隧道初期支护的扰动。2.洞口段初期支护加强人行横通道自主线进洞3m为加强段，按两台阶法开挖支护，开挖后立即初喷一层厚度5cm喷射混凝土，钢筋网、系统锚杆按设计参数施工，最后喷射混凝土封闭，喷射混凝土表面须平整圆顺。支护参数如下表：表4.11.1.4-1人行横洞支护参数表围岩级别项目名称单位V级Ⅳ级Ⅲ级一般段加强段门洞段一般段加强段门洞段一般段加强段门洞段衬砌类型R5R5JRM5R4R4JRM4R3R3JRM3初期支护喷碎C25厚度(cm)12202081010588径向锚杆直径(mm)￠22药卷锚杆￠22药卷锚杆￠22药卷锚杆￠22药卷锚杆￠22药卷锚杆￠22药卷锚杆长度(cm)200200200150150150间距（环×纵）(cm)100*80100*80100*80100*100100*100100*100钢筋网直径(mm)6.56.56.56.56.56.5间距(cm)20*2020*2020*2025*2525*2525*25型钢型号及部位I14型钢（拱墙）I14型钢（拱墙）间距(cm)8080二次衬砌拱墙厚度(cm)303030303030253030仰拱厚度(cm)303030预留变形量(cm)8885553333.施工加强措施实时调整因进洞超前支护和洞口段初期支护加强为设计以外施工过程加强处理，可视实际围岩状况进行适当调整，以策安全。洞身段开挖支护1洞身段开挖人行横通道开挖断面较小，HR5衬砌总高437cm，总宽350cm，拱部为半径215cm的半圆；R4衬砌总高368cm，总宽336cm，拱部为半径202cm的半圆；HR3衬砌总高358cm，总宽316cm，拱部为半径198cm的半圆；总体呈“城门”形。采用机械开挖辅以人工修边的方式进行全断面开挖，以减少对周边围岩的扰动。开挖过程根据监控量测数据分析及时调整优化预留变形量。图4.11.1.5-1R5人行横通道衬砌断面图图4.11.1.5-2R4人行横通道衬砌断面图图4.11.1.5-3R3人行横通道衬砌断面图2）洞身段初期支护支护参数详见人行横洞支护参数表。初期支护施工工艺同主洞初支施工工艺，喷射混凝土采用小型湿喷机施工。防排水施工人行横通道衬砌背后防排水层，采用“排水盲管+土工布+防水板”结构。人行横通道及其他横通道边墙脚设纵向排水管直接引排至主洞侧暗沟。横通道路面较低一侧设置10*10cm矩形排水槽,排水槽两端接入主洞纵向路面边沟。土工布、防水板施工工艺同主洞防水层施工工艺，人行横洞防水层与正线隧道防水层须依照初期支护表面延展焊接成整体，以保证防水效果。洞口加强段与洞口交叉口构造设置1.加强段衬砌结构设置人行横通道两侧距主洞内轮廓线3m范围为衬砌加强段，衬砌均为素混凝土结构，R5人行横洞设置30cm，C30仰拱，其他人行横洞均不设置。2.交叉口结构设置沿主洞纵向设置一条2.8m长C30钢筋混凝土过梁，尺寸为30cm*30cm。过梁钢筋深入人行横洞15cm。图4.11.1.7-1R5交叉口配筋图图4.11.1.7-2R4交叉口配筋图图4.11.1.7-3R3交叉口配筋图衬砌模板安装由于人行横通道二次衬砌工程数量不大，定制全液压自行走全断面衬砌模板台车，周转率低费用较高，增加施工成本，故一般采用I18型钢骨架作支撑体系，外挂组合模板作衬砌模板，必要时拱部曲线部分，可定制组合钢模；模板按50×50cm尺寸预留振捣窗口，振捣窗口于起拱线位置每3m设置一处。1.钢拱架采用I18工字钢在加工厂内加工而成（拱架加工及材料规格型号采用参考同类施工项目经验）；拱架安装前先将横洞两侧拱脚杂物清理干净，采用同标号的混凝土作为垫块和契形块调整高度；拱架拱脚坐落在枕木上，在拱架起拱线连接处用螺栓连接牢固，架立间距100cm；严格控制中线及高程，保证拱架起拱线在同一高度；钢拱架安装后必须保证垂直度，不能发生扭曲变形，确保整环拱架在同一个断面内；拱架纵向采用φ20钢筋焊接固定，间距不超过1.0m；横向采用I14工字钢或φ108*6mm无缝钢管支撑，拱脚和起拱线处都必须支撑一道，中间辅助支撑一道；采用螺栓连接，形成坚固、稳定的模板加固框架体系；2.自下而上拼装组合钢模板，两侧边墙上部预留窗口（上下两块模板暂不安装），用于混凝土泵送入模和捣鼓作业；拱顶部位安装弧形钢模板，必要时可采用5cm厚木板配合调整，形成完整弧形模板，防止漏浆；正拱顶焊接封顶器，与输送泵输输送管连接进行混凝土封顶施工；钢模板用铁丝与拱架连接固定，所有模板与钢拱架之间加入木楔，便于拆模和调整模板的平整度；安装挡头模，采用钢管斜向支撑加固。图4.11.1.8-1人行横通道关模及支撑体系示意图衬砌浇筑及拆模养护人行横通道两侧加强段与主体二次衬砌同步关模浇筑。人行横通道二次衬砌采用C30防水混凝土浇筑，混凝土防水等级P8，衬砌参数详见人行横洞衬砌参数表，通过模板预留浇筑窗口泵送入模，二次衬砌混凝土浇筑过程中，要多注意模板稳定情况。二次衬砌混凝土采用插入式振捣器进行振捣，拱部无振捣窗口需严格控制混凝土坍落度与和易性，确保混凝土浇筑质量。人行横通道二次衬砌拆模及养护工艺、要求同主洞二次衬砌施工。人行横通道施工测量放样与监控量测隧道车行横洞洞身开挖前先进行测量放样，按照设计图纸做好施工测量、放样工作，放出车行横洞中线、边墙及封闭门位置和标高。用以控制车行横洞边墙位置，底面、起拱线及拱顶高度。主线隧道初期支护支护预留与预支护考虑到主线隧道开挖支护已对周边围岩扰动，不宜同时进行横通道开挖支护，在横通道与主线隧道相交处、主线隧道初期支护可预留车行横通道断面的空间，钢拱架可正常架设，但钢筋网、锚杆以及喷射混凝土在预留出来不施工，以免人行横通道进洞时再进行拆除，造成人工、材料、机械的消耗和主线隧道初期支护的扰动。在车行横通道开挖时，洞口岩体为悬空状态，故在主线隧道初期支护施工时采取加强措施，在主线隧道仰拱以上钢拱架连接板处加设￠22药卷锚杆，每处两根；横通道施工前，对主线隧道初支钢架逐榀进行切割拆除，拆除时同时在拱脚处加设水平向锁脚锚管，横通道断面内主洞初支钢架拆除完成后采用I20a型钢设置临时横梁连接于横通道范围外整环钢架。洞身段开挖支护采用上下台阶法开挖，开挖尽可能采用机械开挖，自卸车出渣，遇坚硬岩层机械开挖困难采用钻爆法施工，钻爆设计参照主洞钻爆设计。施工中及时施作初期支护，有利于下道工序的全面展开，同时保证施工安全。表4.11.2.3-1人行横洞支护参数表围岩级别项目名称单位Ⅳ级III级一般段加强段一般段加强段衬砌类型C4C4JC3C3J初期支护喷碎C25厚度(cm)20201012径向锚杆型号及材料(mm)￠22药卷锚杆￠22药卷锚杆￠22药卷锚杆￠22药卷锚杆长度(cm)250250250250间距（环×纵）(cm)100×120100×100120x120120x120钢筋网直径(mm)6.56.56.56.5间距(cm)25×2525×2525×2525×25型钢型号及部位I14型钢（拱墙）Ⅰ14型钢（拱墙）间距(cm)120100二次衬砌拱墙厚度（材料）(cm)35（砼）40（砼）30（砼）35（砼）仰拱厚度（材料）(cm)超前支护类型￠42注浆小导管间距（环×纵）(cm)40*300长度(cm)450预留变形量(cm)6835车行横通道自主线进洞5m范围为加强段，自主线进洞5～7m为防火门段，其余段落为正常衬砌段，采用两台阶法开挖，支护施工工艺同主洞初期支护施工工艺。图4.11.2.3-1C4衬砌断面图图4.11.2.3-2C3衬砌断面图防火门开挖支护防火门段断面形式为“门”字形断面，开挖断面净高8.31m，净宽8.5m，采用两台阶法开挖，上台阶开挖高度4m，下台阶高度3.35m。由于顶部为水平，自稳能力相对较差，难以自然成拱，故开挖完成应立即支护。开挖方式先按照普通段拱形断面将上台阶开挖到位，然后将顶部两角扩挖至“门”字形断面，后进行支护。扩挖时，如岩性较软，直接采用人工修凿即可，若岩性较坚硬，则采用破碎锤开挖，后再进行人工修凿。台阶法施工工艺参照主洞施工工艺。施工防排水人行横通道衬砌背后防排水层，采用“排水盲管+土工布+防水板”结构。车行、人行横通道及其他横通道边墙脚设纵向排水管直接引排至主洞侧暗沟。横通道路面较低一侧设置10*10cm矩形排水槽,排水槽两端接入主洞纵向路面边沟。排水盲管、土工布、防水板施工工艺同主洞防水层施工工艺，车行横洞防水层与正线隧道防水层须依照初期支护表面延展焊接成整体，以保证防水效果。洞口交叉口构造设置1.初期支护设置主线进洞口处设置纵向托梁（IV采用I20a工字钢，III采用I18工字钢），托梁与主线初期支护型钢钢架连接，托梁采用工字钢进行支撑，工字钢支撑采用￠22药卷锚杆进行加固（间距1m，长3.5m，每处2根），钢架之间采用连接板连接牢固。图4.11.2.6-1交叉口支护断面图2.交叉口衬砌设置横通道加强段衬砌与主洞衬砌同时关模浇筑，横通道加强段衬砌钢筋与主洞衬砌钢筋设置为整体结构。横通道加强段二次衬砌C4为钢筋混凝土结