隧道施工方案

1、1-2-2-5.隧道工程1.工程概况 堵兜隧道位于三福高速公路南平市境内NLA1标段，采用曲墙连拱隧道形式，隧道起迄桩号K1+335K1+578，全长243米，隧道纵坡为1.54%，整个隧道位于左偏曲线上。1.1主要技术标准1.1.1设计车速：隧道几何线形与净空按80km/h设计。1.1.2隧道净空：1.1.2.1隧道净宽（单洞）：基本总宽度9.75m。1.1.2.2隧道建筑限净高5.0m，检修道净高2.5m。1.1.3本地区地震烈度为VI度，设计时按VII度设防。1.2地质概况：1.2.1地形、地貌： 本隧道处于丘陵地区，路线横切一山脊鞍部，山体由厚层残积粘性土（全风化闪长岩）组成，未见弱微

2、风化基岩裸露。1.2.2水文地质条件： 地下水主要为风化层孔隙裂隙水，爱大气降水补给，地下水较贫乏，地下水位均在开挖隧道顶上，对隧道有一定的影响，施工时应设排水系统。1.2.3工程地质构造： 隧道穿过的山体岩性单一，但与一高倾角老断裂重合，整个隧道段均在断裂破碎中穿行。1.3设计要点1.3.1洞口位置及洞门形式 堵兜隧道进出口均采用削竹式洞门。1.3.2洞身衬砌形式：1.3.2.1 S2-1初砌：在洞浅埋段、偏压段II围岩采用该类衬砌。1.3.2.2 S2初砌：在II类围岩采用该类衬砌。1.3.2.3 S0初砌：在洞浅埋段、偏压围岩段采用该类衬砌。1.3.3导洞支护形式： 侧导洞采用锚、喷、网

3、联合支护，配合钢架支护，并加超前锚杆。1.3.4防排水： 隧道防排水以排为主、防排结合的综合治理原则。1.3.4.1防水工程： 包括衬砌柔性防水工程及初砌漏水防治工程。 A：衬砌柔性防水工程：在二次衬砌与喷射砼之间设置EVA复合土工防水板作为柔性防水设施。通常这种材料只设在拱部和侧墙。 B：衬砌漏水防水工程衬砌结构自身做成防水砼结构（抗渗标号不低于S6），添加防渗防裂砼膨胀剂（如FS型）。工作缝采用如下方式防水：沉降缝和施工缝采用止水带（条）防水。1.3.4.2排水工程： 包括衬砌背面排水工程、路缘排水工程以及洞顶截水工程。A：衬砌背面排水工程 在喷砼与防水卷材之间环向设置MF12塑料盲沟，使

4、水能沿环向管排到衬砌墙脚处，在墙脚处有纵向透水管，再用横向引水管将纵向管里的水引到隧道排水边沟。B：路缘排水工程在隧道路面两侧墙设排水边沟，将衬砌背后排水和路面积水收集起来排到洞口两端路基边沟中。C：洞顶截水工程：在隧道洞口适当位置设截水沟或挡水坝，使大气降水或地表溪流避免流入隧道。1.3.5路面设计： 路面砼面板厚26cm，路面找平层为15.cm。2施工场地及管线布置 根据现场考察情况结合总体安排,隧道计划从进口向出口段施工，左、右隧道同时施工，因此施工场地及管线主要在进口端洞口附近，K1+264村头大桥的左侧临时用地内。3施工准备 隧道施工总工期15个月,进场后首先进行进口端的路基土石方施

5、工，以便作为隧道开挖的施工便道及隧道出渣坑道。同时进行洞口防、排水工程,组织机具到位,部分材料进场。4施工便道 施工便道见临时设施布设。5施工用电拟在隧道进口附近K1+264村头大桥的左侧临时用地内设一台400KW的变压器，另配2台220KW柴油发电机，用于隧道施工，洞内动力采用380/220V三相交流电。6施工供风、通风、排水: 隧道用风分别在左、右隧道口附近设80m3空压机站,供风管选用150mm无缝钢管。隧道通风拟在左右洞口附近各设置2台74KW防爆型轴流式通风机,1200软式风筒压入式供风,洞内排水采用修筑临时排水沟排水。7施工用水 在K1+264村头大桥的左侧临时用地内打井二口，直径

6、1.5m，高扬程抽水机（二台）抽水，设置一个120m3高压蓄水池及一个40m3蓄水池（空压机用水）和一个24m3生活用水塔。洞外、洞内均采用125无缝钢管作为输水管并根据需要分段设置闸阀,以利延接管路及故障处理。8场地布置 临时房屋，拌合站，生产房屋及设备(如钢筋加工场、修理间、锻杆房、配电房等)主要在进洞口附近K1+264村头大桥的左侧临时用地内布设。生产、办公房屋建筑面积约2500m2。9主要施工方法根据现场考察，结合实际情况，堵兜隧道采用一端掘进（进口出口），采用中导洞先墙后拱法进行施工。隧道开挖由进洞口一端掘进，左、右线隧道同时施工，中导洞超前，先墙后拱，但左右洞开挖掘进相互应错开一段

7、。根据围岩划分及支护方式的不同，确定各不同地段的施工方法。S2-1初砌：在洞浅埋段、偏压段II围岩采用该类衬砌。S2初砌：在II类围岩采用该类衬砌。S0初砌：在洞浅埋段、偏压围岩段采用该类衬砌。侧导洞采用锚、喷、网联合支护，配合钢架支护，并加超前锚杆。 洞口施工：洞口暗挖时，一定要将其附近的边坡及仰坡进行锚喷加固处理。开挖时采用弱爆破或人工开挖的方式。 各衬砌段开挖施工方案：根据新奥法施工特点，S1-2、S2衬砌段施工方案拟定采用超前注浆小导管留核心环状开挖法。人工开挖或弱爆破开挖。 二次衬砌施工时机：复合式衬砌段施工时应严格按照新奥法的原则进行。对于S2-1、S2衬砌段当围岩变形过关，初期支

8、护不足时，除应及时加强初期支护外，也可以加强二次衬砌参数或提前施工二次衬砌。二次衬砌采用12米长砼液压模板台车立模，砼罐车运输砼，液压砼输送泵泵送入仓，插入式振捣器振捣。每个开挖面配备1台凿岩台车，1台衬砌模板台车，1台侧倾式装栽机，1台挖掘机，5辆1517吨自卸车，2台砼湿喷机。所有施工均按新奥法原理，组织信息化施工，通过监测反馈来验证或修改支护参数，严格按施工程序指挥组织生产。在生产安排上，以隧道掘进为主线，合理确定开挖步骤和循环进尺，保持各开挖工序相互衔接，同时积极安排防水处理，二次衬砌及时跟进平行作业。9.1.隧道施工测量 隧道施工前对所交付使用的隧道轴线桩、平面控制导线点及标高控制水

9、准点等按照图纸进行详细复测,并进行必要补充。洞内导线根据洞口支点向洞内作引伸测量,洞口支点纳入控制网内并满足测量精度要求。洞内测量采用导线法进行。中线点根据导线点逐段放样用全站仪施测。隧道开挖断面控制采用断面支距法,洞内高程控制由洞水准点引伸到洞内布设,布设间距50-100m。采用精密水准仪施测,所有洞口、洞内导线控制点、水准点都定期进行检查复核。9.2.洞口及明洞施工洞口采用暗挖法施工。堵兜隧道进洞口位于浅埋段、偏压围岩段，设计为开挖路段，开挖深度进洞口23m，路堑边坡段，全部采用明挖可能引起坍塌。洞口工程主要包括边、仰坡土石方、边、仰坡防护、端墙、翼墙等洞门圬工、洞口排水系统、洞口段洞身衬

10、砌等。进洞口自路基挖方段挖中槽前进，开挖宽度以适宜机械操作为宜，待到隧道明洞庭湖段宜适当放宽开挖宽度，以保证中隔墙施工面，待挖至明洞处，向两侧切出整个开挖断面，并向后边退边开挖。在开挖前，首先进行洞口边、仰坡外的截水、排水及防护施工，当临时边坡、仰坡不够稳定时，采用喷锚网加固坡面，然后进行洞口土方开挖。开挖采用挖掘机配合自卸汽车配合运输。边坡、仰坡自上而下逐段开挖并及时支挡防护。对于需要爆破路段，采用小型松动爆破等控制爆破方法，以尽量减少对围岩的扰动。洞口土石方及排水工程完成后先进行套拱施工。套拱施工采用满堂支架现浇，拱部曲线部分用盖模法成型，砼集中拌合，泵送砼入模，套拱砼完成后进行管棚等超前

11、支护施工，随即进行中导洞、洞身开挖，正常后，再进行明洞及洞门施工。洞口段施工安排在旱季进行。9.3、中导洞及中隔墙施工考虑中导洞开挖断面小，中导洞施工II类围岩处，采用反台阶施工，进口部位岩层较破碎，采用先用风镐开挖1m深后再进行钻爆施工。中导洞支护采用锚喷砼、架立钢拱架、挂钢筋网。中导洞的开挖及支护顺序为：9.3.1中导洞超前注浆小导管或超前中空锚杆9.3.2中导洞开挖9.3.3中导洞锚喷砼、架立钢拱架、挂钢筋网9.3.4灌注中隔墙砼。9.4、洞身施工 为确保开挖洞室稳定和施工安全,对洞口浅埋段、偏压段II类围岩拟采用S2-1衬砌，对深埋段III类围岩段采用S2衬砌，留核心土环状开挖法施工。

12、9.4.1其施工步骤如下：9.4.1.1右洞超前注浆小导管或超前锚杆9.4.1.2右洞上弧形导坑开挖9.4.1.3右洞拱部锚喷支护、架立钢支撑9.4.1.4右洞中核开挖9.4.1.5右洞下部开挖9.4.1.6右洞边墙、仰拱锚喷支护、架钢支撑及中隔墙侧边喷砼9.4.1.7设置U型钢临时支撑9.4.1.8右洞铺设环向盲沟及防水层、灌注仰拱9.4.1.9右洞灌注二次衬砌9.4.1.10左洞超前注浆小导管或超前锚杆9.4.1.11左洞上弧形导坑开挖9.4.1.12左洞拱部锚喷支护、架立钢支撑9.4.1.13左洞中核开挖9.4.1.14左洞下部开挖9.4.1.15左洞边墙、仰拱锚喷支护、架钢支撑及中隔墙

13、侧边喷砼9.4.1.16设置U型钢临时支撑9.4.1.17左洞铺设环向盲沟及防水层、灌注仰拱9.4.1.18左洞灌注二次衬砌9.4.2 主洞开挖顺序及爆破 在进行主洞开挖时，右主洞开挖断面超前左主洞开挖断面不大于20米，上下台阶施工间距不大于20米。 开挖采用钻爆法施工时,钻孔采用三臂凿岩台车进行,爆破采用光面控制爆破技术,爆破采用2#硝氨炸药,非电塑料导爆管方法进行毫秒微差有序起爆。具体操作为:按钻爆设计进行钻眼,装药、接线、引爆,钻眼前定出开挖断面中线,水平线和断面轮廓线,标出爆眼位置,钻眼完成后设专人检查,做好记录,合格后才能装药爆破。爆破后及时总结,调整钻爆设计参数,严格控制超欠挖数量

14、,出碴采用侧倾装载机,自卸汽车运输的无轨运输方案。 根据围岩条件,对于S2-1、S2衬砌段洞口、洞身开挖需要爆破路段,采用微震光面爆破技术或人工开挖，以尽可能减少超挖及减轻对围岩的扰动和破坏。 进行掘进施工时,注意搞好超前地质预报,并严格按照短开挖、强支护、勤量测、早封密的施工原则进行。严格控制好开挖进尺。开挖用留核心土环状开挖、台阶长3-5m，围岩开挖进尺控制在0.5-1.5m以内。进行掘进施工时,注意搞好超前地质预报,按设计位置及角度采用7655型气腿式凿岩机钻孔,放入早强药剂,然后用钻机将锚杆顶入,并严格按照短开挖、强支护、勤量测、早封密的施工原则进行。严格控制好开挖进尺。9.4.3超前

15、支护中导洞在30mII类浅埋段和173mII类深埋段超前支护采用的环向钢拱架是25格栅钢筋拱架，纵向间距0.8m，纵向支护是25空注浆锚杆，单根长4m，环距80cm。主洞在30mII类浅埋段超前支护采用的环向钢拱架是25号U型钢拱架，纵向间距0.5m，173mII类深埋段超前支护采用的环向钢拱架是25号U型钢拱架，纵向间距0.8m，主洞 纵向支护采用的是50*5mm热轧钢管，单根长5米，环距0.5m(注浆加固）。 超前支护（小导管注浆）施工工艺为：9.4.3.1导管定位；9.4.3.2按设计位置及角度采用凿岩台车钻孔,推进钻孔到设计深度；9.4.3.3利用高压水将孔内余渣清洗干净,以防塞管时卡

16、管；9.4.3.4检查钻孔质量；9.4.3.5钻孔检查合格后,将钢管连续接长装入钻孔，由于接头是薄弱点，因此钢管连接要确保质量，以防开挖过程中脱节断裂，引起塌方，钢管连接可用小直径钢管插入大钢管后焊接；9.4.3.6堵孔注浆，堵孔质量的好坏，直接关系到注浆效果，堵孔包括钢管自身的封堵和钢管与孔壁之间空隙的封堵。一般在钢管最外端1.5米2.0米范围内不设置注浆孔,孔口用一35毫米钢板凿孔焊接与注浆管等直径小导管来封堵,如下图所示:钢管与孔壁之间空隙的封堵利用自制工具将早强水泥砂浆塞入孔口封堵,封堵材料装入孔内长度不小于1米,以确保封堵质量,如下图所示:9.4.3.7高压注浆；9.4.3.8待围岩

17、硬化固结后,再进行开挖，一次开挖不宜大于1米，断面形成后，立即喷砼5cm，并施作径向锚杆，架设钢拱架，再喷射砼至设计厚度，而后进行下一循环。9.4.4初期支护中导洞在30mII类浅埋段和173mII类深埋段初期支护采用的砂浆锚杆是22，单长2.5m，间距0.8*0.8m，喷射砼是20cm厚20号素砼，钢筋网是8-20*20cm(1层)。 主洞在30mII类浅埋段和173mII类深埋段初期支护采用的锚杆是RD25-5中空注浆锚杆，单根长4.0m，间距0.8*0.8m，喷射砼是23cm厚25号钢纤维砼。 每次开挖爆破出碴后，必须及时对岩体进行锚喷支护。9.4.4.1喷射砼: 清理岩面后，喷射素砼，

18、采用拌料加水湿喷工艺，机械手施喷。喷射时先喷凹坑，同时注意由下向上螺旋喷射。喷射作业面紧跟开挖面，尽量缩短开挖面暴露时间。喷射砼中按要求掺加RC-65-35BN钢纤维。喷射砼施工要点：（1） 在喷砼之前应用水或风将开挖面的粉尘和杂物清理干净；（2） 按配比进行速凝剂的添加并混合均匀；（3） 喷头与岩面应垂直，宜保持0.61.0米的距离；（4） 喷射机的工作风压一般应在0.10.12Mpa；（5） 喷射时应严格控制水灰比，使喷层表面平整光滑，无干斑或流淌现象；（6） 有钢筋网时，宜使喷嘴靠近钢筋网，喷射角度也可偏一些，喷射厚度应覆盖钢筋2厘米以上；（7） 有钢架时，刚架与围岩之间的间隙必须用喷射

19、砼填充密实，喷射砼应将钢架覆盖，并应由两侧拱脚向上喷射；（8） 喷射料应按照配比进行，喷射机使用前后必须进行检查，排除故障，防止在喷射期间出现故障。9.4.4.2锚杆施工 锚杆安装作业在初喷砼后立即进行。锚杆孔位、孔径、孔深及布置形式应符合设计要求，采用凿岩机钻孔，利用高压水或高压风将孔内余渣清洗干净，牛角形锚杆注浆器注浆，注浆压力不能大于0.4MPa，眼孔注浆灌满后将杆体对中插入，并将孔口封堵，锚杆安设完毕后，4小时内不宜放炮。9.4.4.3钢筋挂网 钢筋挂网，按设计要求在洞外整先分块制作成形,在初喷一层砼后铺设，施工时与锚杆、钢支撑绑扎在一起，其保护层厚度不应小于2厘米。9.4.4.4钢拱

20、架支撑 钢拱支撑间尺寸严格按设计执行。安装采用中心线及拱脚线控制钢拱安装支距,使两拱脚及拱顶在同一竖平面上,避免扭偏,安装后注意加强钢拱支架间纵向联结,形成完整骨架,达到整体受力效果。9.4.5防水层施工 隧道防水采用在初期支护与二次初砌之间架设一层复合防水层。材料为0.8mm厚隧道专用卷材（待定），放设前先进行开挖治水，检查隧道断面净空，进行基面处理，对侵限部分进行凿除，切除处露钢筋垫圈固定土工布，射钉塑料垫圈呈梅花形布设，卷材用焊枪焊联于塑料垫圈，卷材之间采用热熔焊接，搭接宽度及焊缝宽度满足设计要求。9.4.6衬砌砼施工 二次衬砌在明洞段和浅埋的II类围岩段拱圈和仰拱均采用25号钢筋砼，在

21、深埋的II类围岩段拱圈和仰拱采用20号钢筋砼。初期支护变形基本稳定,防水层施工完毕后,经检查合格后即可开始衬砌施工。为保证衬砌砼质量,衬砌采用断面整体模板台车,每次衬砌长度8m,工作缝中设止水带,砼采用外拌和站集中拌合,砼运输车运输,砼输送泵灌注。灌注时从模板台车两侧窗口对称灌注，左右高差不大于50cm，水平分层的厚度不大于30cm，保证预留压浆孔不堵，预埋件和模板不走样。灌注砼应连续作业，不得间断，如遇特殊情况，间歇时间超过了2h，按施工缝操作工艺处理，先在施工缝处插上接茬钢筋，间距40cm，钢筋长40cm，成梅花形布置，待砼强度达到2.5MPa以上时，可重新开盘灌注。当浇注到拱顶部位时,输

22、送泵前端接高压软管,从里向外灌注封顶,浇注完后及时养生。插入式振捣器振捣,振捣时间每次不超过30秒，振捣棒移动距离不得超过其作用半径的1.5倍，插入砼深度一般不超过每层厚度的2/3。拱圈封顶砼应适当降低水灰比，增加泵送压力，哲捣密实。因地下水对砼弱酸性腐蚀，拌制砼的所有水泥采用火山灰水泥或外加防腐剂。浇筑砼时应详细将各种通讯、照明、监控、排水系统的预埋构件预埋好。9.4.7仰拱及隧底填充上拱圈施工完成后，洞边只剩中间核心土体，钻爆开挖，出渣后立即施作仰拱，每次灌注长度4-6米，仰拱灌注完24小时后进行隧道底砼填充。9.5隧道排水系统施工：在砼二次衬砌完成，路面施工前，必先施工隧道排水系统，设置

23、好侧式排水沟，埋设好横向排水管和纵向排水管，保证各向排水管不被压碎、阻塞，修筑好接路基边沟的路缘排水沟，确保排水系统通畅。9.6水泥砼路面及洞内装饰水泥砼路面采用成套砼路面机具精心施工。洞内排水等设施仔细完成。水泥砼路面施工参照“1-2-2-2路面施工工艺”。9.7监控量测 监控量测的目的是掌握围岩和支护动态,进行隧道施工的日常管理,经量测数据分析处理与必要的计算和判断后,进行预测和反馈，以保证施工安全和隧道围岩稳定,为此拟在施工现场成立由专家和熟悉量测工作的人员组成专门测量小组,负责测点埋设,日常量测和数据处理工作，并及时进行信息反馈以指导施工。根据技术规范要求,必须对隧道的地质及支护状况观

24、察,周边位移、拱顶下沉、支护内内力和地表下沉等项目进行量测、监控。量测的方法、距离、频率、选用的仪器根据有关技术规范要求或监理工程师指定。10.坍方处理在隧道施工中，坍方始终是很难控制的，在施工中防止坍方是施工的主要技术措施，发生坍方后应及时处理，防止坍方继续扩大。10.1小规模坍方小规模坍方种类比较多，有地质三角坑、掉顶、片帮等，如下图所示：小规模坍方发生后，一般采用喷射砼封闭、打锚杆、挂钢筋网等，锚杆方向沿岩面节理垂直方向，长度视具体情况而定，将其稳固而后复喷，但是，以上工作必须及时不能让其继续发展，坍体可用同级砼回填。10.2大规模坍方大规模坍方多发生在地质情况比较复杂，围岩比较差，大断

25、面后扩挖时。大规模坍方，一般都采用型钢格栅钢架作为支护措施，钢架上可做浆砌片石护拱（不宜过厚，避免增加初期支护和二次衬砌荷载），坍方面一般采用打锚杆、喷射砼、 挂钢筋网等将其封闭，中间的空腔用钢支撑顶撑，如果坍方面过大，还可在护拱之上做格栅钢架措施，以上所有格栅钢架均用喷射砼填充密实。拱之上做格栅钢架措施，以上所有格栅钢架均用喷射砼填充密实。隧道施工中所有的施工方法都参照设计要求和业主要求进行。11.隧道施工中的安全环保及有关注意事项：11.1防治粉尘的主要措施：11.1.1提高拌、运、喷机具的密封性能，特别是混凝土搅拌机和喷射机的密封情况要好；11.1.2砂、石子的含水率要适当增加，对减少尘

26、源有显著效果。砂子的含水率，应当保持在46%；11.1.3加强工作面的施工通风；11.1.4适当增加拢料管长度，使料、水混合均匀，减少粉尘喷出，拢料管长度宜在40cm以上，太度时会出现管口淌浆和操作不便；11.1.5严格控制风压。风压过大，料束射速快，就容易扩散，增加粉尘浓度，回弹也多。因此在满足施工工艺要求的情况下，工作风压不宜过大。喷射用的风压、水压应通过试验选定，一般喷头处的水压应高于风压0.10.15Mpa，喷射作业系统的水压应保持在0.4Mpa以上；11.1.6喷嘴应使用两路进水，可以使水与干料混合均匀；11.1.7在喷射作业面与掘进工作面间设置防尘水幕。11.2施工安全技术措施：11.2.1坚持安全第一，预防为主的原则，严格贯彻执行