隧道工程施工方案分离式隧道.docx

1、隧道工程施工方案分离式隧道 隧道工程施工方案、方法及施工顺序6.1 隧道工程描述6.1.1 概况本合同段隧道共设两座下马基隧道和上马基隧道，均为双洞分离式单向行驶隧道，工程概况如下表：隧道名称起讫桩号隧道长度（m）围岩类别（m）衬砌类别（m）IIIIIIV长管棚超前小导管超前锚杆下马基隧道ZK120+301K120+655354109245326260YK120+290K120+6153251431823295上马基隧道ZK121+485K122+29080570956401650175YK121+545K122+318773931605203059280下马基隧道洞内纵坡/坡长左线为-3.7

2、97%/850m，右线为-3.800%/850m，平曲线半径左线R=7000m，右线R=7035m。上马基隧道洞内纵坡/坡长左线为-2.328%/1850m，右线为-2.304%/1850m，平曲线半径左右线相等R=1500m。6.1.2隧道地理位置及地貌下马基隧道位于普安县三板桥镇垭口村下马基，隧址区地表高程为14641665m，最大埋深约91m。穿越地段总体地形为中间高，两侧底，呈马鞍型，地表形态波壮起伏较大，山脊呈“S”沿东西向延伸，隧道通过段的洞轴线与山脊线总体方向直交，交角大。上马基隧道位于普安县三板桥镇垭口村上马基，隧址区地表高程为14251770m，最大埋深约140m。穿越地段总

3、体地形为中间高，两边底，中部有冲沟，地表形态波动起伏较大，山体地势西坡较陡，东坡山腰上部稍陡，下部平缓，植被茂密。6.1.3隧道地质状况下马基隧道地质为泥岩夹砂岩、泥灰岩及煤层。地层倾角较大，在6568之间，倾角较陡，走向与洞轴线近平行，岩层受挤压后破碎，节理发育。隧址区地层主要为第四系松散层（Q4dl+dl）含粘性土碎石、上二叠系煤系地层（P2l-c-d）、下三叠系飞仙关组（T1f1+2）砂岩。二叠系龙潭组、长兴组、大隆组灰色泥岩夹砂岩及煤层，是隧道主要围岩。上马基隧道地层主要为第四系松散层（Q4dl+dl）碎石土、上二叠系煤系地层（P2l-c-d）、下三叠系飞仙关组（T1f1+2）沉积岩，

4、岩性为泥质粉砂岩、粉砂岩夹薄层泥岩。6.1.4气候、水文状况隧道所处位置属亚热带季风气候区，气候湿润多雨，冬无严寒，夏无酷暑。年平均降雨量在13901413mm之间，多集中在5-10月份，年平均气温12.915.2，极端最高气温35.140，以每年8月份最热，每年12月至次年2月为霜冻期，极端最低气温-7.9-6.9。灾害气候主要为春旱、冰雹和暴雨。6.1.5地震烈度地震烈度为VI度，设计按VII度设防。6.1.6施工条件下马基隧道进出口仅有乡间羊肠小道，交通闭塞，极为不便，施工时考虑从进口掘进，需新修便道约2公里。上马基隧道出口有乡间小路，施工时考虑从出口掘进，需新修便道约0.5公里。6.2

5、 隧道施工布置6.2.1隧道施工安排总体布置根据两隧道的长度、地质条件及现场地形条件等因素，根据现场施工条件，下马基进口端均有高填方路基，且填方量较大，为便于利用隧道石方，下马基隧道从进口端施工；上马基隧道为一中长隧道，且1号弃土场位于隧道出口端，为保证工期和减小隧道开挖土石方运距采用从隧道出口端左、右洞同时单向掘进。由于两隧道所穿越地层围岩稳定性差，开挖后可产生大坍塌，且左右幅隧道间距较近，爆破作业对相邻隧道的稳定性有一定影响，固在施工安排上，同一掘进方向（指上马基隧道），左右幅掘进面拉开50m左右，支护紧跟并实行严格的微震动控制爆破。6.2.2劳动力组织及施工任务划分根据工期要求排定和上场

6、设备能力拟定在下马基隧道进口安排1个施工队和1个机械综合队，在上马基隧道出口安排2个施工队和1个机械综合队。详细情况见表1。6.2.3主要机械设备本合同段两隧道为控制工期的工程之一，因而在机械设备配备上予以优先保证，并配备先进的机械设备，详见投标书附表3。两隧道均按新奥法施工，出渣采用ZL250C型（3.0m3）挖碴机挖装，18t三菱自卸汽车运输，NH-178型三臂液压台车打眼，实施掘进（钻、爆）、出渣（装、运、卸）、喷锚（运、锚、喷）、衬砌（拌、运、灌、捣）等四条机械化作业线。 表1队伍名称人数(人)任务范围上马基隧道进口施工队60先左线后右线开挖、支护、衬砌与铺底。上马基隧道出口左幅施工队

7、60左幅开挖、支护、衬砌与铺底。出口右幅施工队60右幅开挖、支护、衬砌与铺底。下马基隧道机械综合队30隧道出渣、风、水、电、设备材料运输和混凝土拌合运输等。上马基隧道机械综合队30隧道出渣、风、水、电、设备材料运输和混凝土拌合运输等6.2.4隧道施工进度计划安排隧道掘进及初期支护按每循环一次计算，每循环钻眼长度为3.5米，爆破后按80%的爆破量计算，每循环进尺为2.8m，每循环进尺所需时间计算为：施工测量放样30min钻孔180min清孔装药70min爆破20min通风排烟尘60min清理危石30min喷锚支护230min出渣240min，合13.83h。根据上面的进度按2日(48小时)3个循

8、环掘进10.5m计算，下马基隧道从进口先左线后右线进行施工，左右线全长为679米，除去长管棚64米及小导管157米长度后458米可在3个月内完成开挖及初期支护，但考虑到由于地质原因影响按4个月拟定施工计划；长管棚采取进出口同时施工，按0.5m/d计算，2个月完成施工；小导管采取进出口同时施工，按1.5m/d计算，2个月完成施工。上马基隧道从出口左右线采用平行流水作业施工，最长左线为805米，除去长管棚16米及小导管50米长度后739米，按上述施工进度计算可在5个月内完成开挖及初期支护，考虑由于地质原因影响按6个月拟定施工计划；长管棚采取进出口同时施工，按0.5m/d计算，1个月完成施工；小导管

9、采取进出口同时施工，按1.5m/d计算，1个月完成施工。据此拟定施工进度计划见表1、表2。从表1、表2中可知隧道工期均为18个月，较业主规定工期提前12个月。6.2.5临时工程1、施工便道本项目两隧道均由国道320线经地方公路进入，进入工地便道需新修约3公里左右。便道进入施工驻地前200m采用片石铺底，C10混凝土找平，以此保证施工驻地的清洁，做好文明施工。2、施工用电本项目两隧道施工用电均以地方供电为主，备用发电机组为辅。即在掘进端口外搭接地方高压线，并分别在两隧道掘进端口外各安装1台500KV变压器，施工前分别各配120KW发电机过渡，同时作为备用电源，洞外低压供电线路采用三相四线制架空线

10、，洞内采用电缆线供电，备用315KV变压器2台以作为洞内增压。3、施工用水施工用水下马基隧道从离掘进端口外（进口）约100米的小冲沟中抽起；上马基隧道采用出口40m冲沟水，此冲沟常年有水，施工时通过筑坝储水，并在洞顶距洞底高差大于30m的地方修建一个容量为100m3的水池，将储水抽至该水池供隧道使用。4、高压供风在两隧道掘进口处，各建高压风站一座，每个掘进口安装1台2SD-10型压风机，给洞内送风。另外在洞内侧墙上每隔120m安装1台轴流式抽风机，通过高压风管将洞内空气抽出洞外。这样一送一抽，使洞内空气形成对流，保证空气质量。5、隧道内通风三管两路设置隧道内采用软质风管悬挂于边墙一侧，进行压入

11、式通风(详见图6-1、6-2)。隧道动力线、照明线分开安装在另一侧的边墙顶部边缘上。高压水管和高压风管安装在风管同侧临时水沟上方。隧道底部设置施工道路，顺纵坡段两侧分别设置排水沟自流排水，反向纵坡段每隔60m设集水坑一个，自吸水泵排水总管集中排出洞外，并做好道路横向排水坡，确保道路平顺、不积水。 6、隧道通讯采用有线和无线对讲机相结合的联络方式。7、隧道施工生产、生活用房生产、生活用房均为自建，其中下马基隧道生产房屋1200m2，生活房屋800m2、上马基隧道生产房屋1500m2，生活房屋1000m2。结构形式为水泥砖砌、石棉瓦盖顶。8、隧道进口洞口外挡护及排水工程本合同隧道在施工前均需做好进

12、、出口外引水、排水和挡护设施，防止水害及山体滑坡、滚石危及安全。6.3 隧道施工方法本合同段两隧道均采用新奥法施工，采用现场监控、量测信息指导施工。6.3.1进洞施工方法1、人工开挖并施作截水天沟后将洞门及明洞位置挖出。开挖时，采用挖掘机按设计尺寸位置挖出洞门及明洞位置，避免对洞门仰坡及边坡的扰动。开挖采用自上而下分层开挖，开挖时加强对仰坡的观测，如洞口仰坡在开挖过程中有滑坡迹象，对仰了坡和边坡采取加固措施，并采取保留核心土的办法，先将明洞和洞口衬砌好，再挖核心土石方。2、挖出洞门及明洞位置后，立即衬砌明洞及洞门，明洞衬砌采用钢筋混凝土结构，衬砌完毕后进行防水层及两侧M7.5号浆砌片石铺砌施工

13、，再进行洞顶回填。回填采用合格材料自上而下分层进行，并夯实回填土，夯实度不小于93%。3、明洞开挖至距拱顶中心下4.5m的位置时，开始进行管棚的施工，先根据地形修筑护拱，大管棚按设计长度一次性钻进施工，在管棚施作结束后，依次分层开挖明洞至起拱线标高，明洞采用明拱暗墙法施工。待明洞及洞门施工完毕，再向前掘进。6.3.2掘进开挖方法1、开挖方法本合同段隧道II类围岩采取双侧壁导坑法开挖，实施超前支护（其中II类围岩S2a型衬砌断面采用超前大管棚，预注单液浆，并在开挖过程中采取超前小导管注浆补强；S2b类衬砌断面采用超前小导管棚支护，预注双液浆，详见图6-3、6-4所示）； III类围岩S3a型衬砌

14、地段采取台阶上、下半断面法分步开挖，复合式衬砌支护。III类围岩S3b型衬砌地段及IV类围岩段采取全断面一次开挖法开挖与支护，再修筑衬砌。图6-3 S2b型衬砌段小导管超前支护示意图图6-4 大管棚超前支护示意图（1）双侧壁导坑法本法用于地表下沉量要求严格，围岩条件特别差的II类围岩。此类围岩开挖后洞室变形较大，为防止变形过大造成初支护结构侵入衬砌净空，根据设计要求按不同围岩地段在开挖中预留10cm（II类围岩）、7cm（III类围岩）、5cm（IV类围岩）的下沉量，即扩大开挖断面10cm、7cm、5cm，在开挖过程中根据围岩的不同及实际监测情况作调整。开挖时与小导管注浆穿插进行，即每注一个循

15、环开挖1.5m，初期支护与开挖紧跟，即每开挖一个循环立即立拱挂网喷混凝土施作初期支护。施工顺序见图6-5。 （2）台阶开挖法本法用于III类围岩S3a型衬砌段，是将设计断面分上半部断面和下半部断面两次开挖成型，台阶长度为12m，开挖进尺2.4m，如图6-6所示。 （3）全断面一次开挖法本法用于III类围岩S3b型衬砌地段及IV类围岩地段，并配有钻孔台车和高效率装运机械的石质隧道。主要工序有：使用NH-178型三臂液压钻孔台车全断面一次钻孔，并进行装药连线，然后将钻孔台车后退到50m以外的安全地点，再起爆(采用光面爆破，每循环，进尺2.4m)，使一次爆破成型，出渣后（采用18t三菱自卸汽车运输，

16、挖装机装碴）钻孔台车再推进至开挖面就位，开始下一个钻爆作业循环（施工顺序见图6-7）。 2、钻孔钻孔以NH-178型三臂液压钻孔台车为主，辅以自制台车配多台风动凿岩机进行钻孔作业，每次钻进3m。3、爆破爆破采用钻眼爆破法，II类及III类围岩S3a型衬砌段采用预裂爆破，III类围岩S3b型衬砌段及IV类围岩段采用光面爆破，均按微震动控制爆破设计，塑料导爆管非电起爆，周边眼间隔装药，间距5570cm。隧道开挖施工中根据爆破设计，结合现场地质情况进行爆破试验并不断修正设计参数，以达到最佳爆破效果。成立爆破作业小组，实行定人、定位、定标准的岗位责任制，精心实施，其具体技术措施如下：（1）测量放线隧道

17、中线测桩之间距，直线上超过10m、曲线上不超过5m，每50m设一水准点，并在每排炮开钻前准确绘出开挖轮廓线、周边眼、掏槽眼的位置。每次测量放线时，对上次爆破断面进行检查，可以及时调整爆破参数，以达最佳的爆破效果。（2）钻孔作业方法步骤钻眼前，钻工先熟悉炮眼布置图，然后严格按照钻爆设计实施。定人、定位，对周边眼、掏槽眼由经验丰富的司钻工司钻。严格控制炮眼间距，误差不得大于5cm，方向相互平行，严禁相互交错，保证硬岩残眼率达80%以上，中硬岩达70%以上，软岩开挖轮廓圆顺、符合隧道设计轮廓线尺寸的要求。严格控制钻孔外插角度，相邻两茬炮之间错台不得大于20cm。（3）爆破作业的技术要求装药作业定人、

18、定位、定段别。装药前，所有炮眼必须用高压风吹净尘沫。严格按设计的装药结构和药量装药。严格按钻爆设计的联接网络实施，注意导爆索的连接方向和连接点的牢固性。（4）钻爆设计全断面开挖地段每循环炸药用量（以硝铵炸药为基础，若用乳化炸药则换算减量）。Q=qSL式中：Q爆破1m3岩石用药量；S断面积，IV类围岩均取78.3m2；L眼深3.5m。q取IV类围岩1.3Kg，其中：掏槽眼药量增加30%，辅助眼取（0.55-0.6）q。炮眼数目N=0.0012(qs/ad2) 式中：q单位用药量（Kg/m3）； S开挖断面积（m2）； a炸药装填系数取0.7； d药管直径取0.032m。本合同断面尺寸为78.3m

19、2，炮眼数为168个，实际布眼数为172个。周边眼参数选择采用简易经验公式：g=（E+W）La（Rb）1/2 式中：g单孔装药量（Kg）； E孔距（m）； W抵抗线（m）； a系数； L孔深（m）； Rb岩石抗压强度（Mpa）本合同段E=0.5m W=0.65m Rb =60-80Mpa单孔装药量g=(0.5+0.65)3.50.0375(70) 1/2=1.44Kg集中度g/L=0.411Kg/m密集系数E/W=0.77在具体实施中，先在现场做试验，根据试验资料在施工中同样先作预设计，实施后及时总结分析，反复调整参数，使爆破效果达到最佳状态为止。钻爆作业必须按照爆破设计进行钻眼、装药、接线和

20、引爆。钻眼前绘出开挖断面中线、水平和断面轮廓，并根据爆破设计标出炮眼位置，经检查符合设计要求后钻眼。全断面采用直眼中空掏槽，空眼4个，采用非电毫秒雷管、导爆管起爆，炮眼布置见图6-8，图中数字为雷管段数。图6-8 光面爆破炮眼布置图 IV类围岩钻爆参数表 表4段别炮眼名称眼深（cm）眼数每孔药量Kg药量Kg备注0临空眼46541021掏槽眼46514.754.75403掏槽眼46524.759.55掏槽眼45023.757.56扩槽眼45043.75157内圈眼45082.5209内圈眼450112.527.510内圈眼450142.53511内圈眼450172.542.512内圈眼45020

21、2.55013内圈眼450332.2574.2515周边眼450420.833.62514底板眼450144.461.635开挖面积(m2)78.3炮眼个数172比炮眼数(个/ m2)2.19总装药量(Kg)381.20比耗药量(Kg/ m3)1.74说明：炮眼深3.5米，利用率按80%计算。4、出碴出碴采用无轨运输，挖碴机装碴，18t三菱自卸汽车运输。每个工作面配1台装碴机，10台自卸运输车。6.3.3衬砌支护施工1、喷射混凝土(1)工艺流程喷射工艺流程图见图6-9：图6-9喷混凝土工艺流程图（2）施工要点选用普通硅酸盐水泥，细度模数大于2.5的硬质洁净砂或粗砂，料径5-12mm连续级配碎石

22、，化验合格的拌和用水。喷射混凝土严格按设计配合比拌和，配合比及搅拌的均匀性每班检查不少于两次。喷射混凝土前，认真检查隧道断面尺寸，对欠挖部分及所有开裂、破碎、崩解的破损岩石进行清理和处理，清除浮石和墙角虚渣，并用高压水或高压风冲洗岩面，达到清洁干净。喷射混凝土作业采用分段、分块，先墙后拱、自下而上的顺序进行，喷射作业时，喷嘴做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约20-30cm，以保证混凝土喷射密实。同时掌握风压、水压及喷射距离，减少混凝土的回弹量。隧道喷射混凝土厚度大于5cm，分两层作业。第二次喷射混凝土如在第一层混凝土终凝1小时后进行，需冲洗第一层混凝土面。两次喷射注意找平岩面，以便于铺设防水层

23、。喷射混凝土终凝2小时后，进行喷水养护，养护时间不小于14天。喷射混凝土开挖时，下次爆破距喷射混凝土完成时间的间隔，不得小于4小时。在有水地段，喷射混凝土采取如下措施：a、当水量不多时，可设导管引排水后再喷射混凝土，当涌水量范围较大时，可设树枝状导管后喷射混凝土，当涌水严重时可设置泄水孔，边排水边喷混凝土。b、增加水泥用量，改变配合比，喷混凝土由远而近向涌水点逼近，然后在涌水点安设导管将水引出，再向导管附近喷射混凝土。2、锚杆本合同段采用20Mnsi22型药圈锚杆及D25中空注浆锚杆。锚杆在洞外加工制作，施工时锚杆钻孔位置及孔深必须精确，并在使用前清除锚杆表面的油污、铁锈和杂质，并作好试验。钻

24、孔采用YT-28型凿岩机钻孔，UB-6型水泥注浆泵注浆。锚杆注浆压力控制在0.5-1.0Mpa，并注意随时排除孔中空气，施工程序见图6-103、挂钢筋网按设计要求加工钢筋网，随受喷面起伏铺设，同定位锚杆固定牢固，钢筋网与受喷面的间隙以3cm左右为宜，混凝土护层大于2cm。4、钢架与格栅钢架制作安装（1）钢架采用I18的工字钢加工，纵距为75cm，钢拱架采用在洞外制作成型，成立专业施工队负责制作，配技术员1名，班长1名，工人8-15名。在型钢弯曲机上弯制，钢板孔眼在室内制作。安装工艺流程详见图6-11。（2）施工注意事项：安装前分批检查验收加工质量。清除干净底脚处浮渣，超挖处加设钢垫块，其中间段

25、接头板用砂子埋住，以防混凝土堵塞接头板螺栓孔。按设计焊接定位系筋及纵向连接，段间连接安设垫片拧紧螺栓，确保安装钢架质量。严格控制钢拱架的中线及标高尺寸。钢拱架与岩面间安设鞍形混凝土垫块，确保岩面与钢拱架密贴、牢靠、稳固。确保初喷质量，拱架在初喷5cm后架立。图6-11 钢架安装工艺流程图5、小导管超前注浆预支护施工工艺本合同段隧道S2b型衬砌段采用小导管超前注浆预支护，施工方法如下：（1）小导管注浆施工方法施工采用现场加工小钢管，喷射混凝土封闭岩面，用YT-28型凿岩机钻孔或用凿岩机直接将小钢管打入岩层，压注水泥浆或水泥水玻璃双液浆的施工方法。注浆采用KBY-50/70型双液注浆机，浆液由水泥

26、砂浆拌和机和TBW50/15型混浆机拌制。（2）小导管注浆工艺流程见图6-12所示。（3）小导管注浆施工参数选4235mm的有缝钢管，管长8m。在管段中间部位（头部0.2m，尾部1.5m范围除外）梅花型钻8的出浆孔，孔距0.2m，并将小导管前端做成尖锥形。钢管沿隧道开挖轮廓线布置，外倾角为7，间距0.5m，纵向前后两小钢管水平搭接长度不小于1m。单液注浆：水泥浆水灰比为1.5:1、1:1、0.8:1三个等级，水泥浆由稀到逐级变换，即先注入稀浆，然后逐级变浓至0.8:1的水灰比为止。注浆预加固后尽快开挖坑道，选用普通水泥或早强水泥，并掺加减水剂。图6-12 小导管注浆工艺流程图双液注浆：水泥浆水

27、灰比为1.25:1.00.5:1.0；水玻璃模数3.0，浓度35波美度；水泥浆、水玻璃体积比1.0:1.01.0:0.3通过调整浆液配合比或加入少量磷酸氢二钠的方法调节浆液初凝时间。注浆压力0.51.0Mpa。小导管注浆计算：Q=r2L式中：R浆液扩散半径，0.2m； L小导管长度，取4m； 岩体孔隙率。喷混凝土厚度510cm，封掌子面。(4)作业组织本合同段隧道施工采用三班制不间断作业，每班劳动力数量为：加工6人，电工1人，电焊3人，钻眼打管9人，注浆泵司机3人，注浆6人，共计28人，主要机械设备为：风钻2台，注浆泵1台，砂浆拌和机1台，空压机1台。（5）注浆异常现象处理发生串浆现象，即液浆

28、从其他孔中流出时，采用多台泵同时注浆或堵塞串浆隔孔注浆。单液注水泥浆压力突然升高，可能发生了堵管，停机检查。水泥与水玻璃双液注浆压力突然升高，则关停水玻璃泵，进行单液浆或注清水，待泵压正常时，再进行双液注浆。水泥浆单液或水泥与水玻璃双液注浆进浆量很大，压力长时间不升高，则调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间，才能避免产生注浆不饱满。6、大棚管预加固施工工艺本合同段隧道S2a型衬砌段采用大管棚超前预加固，并加小导管超前注浆补强，大管棚均采用1086mm的无缝钢管，每节长度为6m，以长15cm

29、的丝扣连接，长度在1628m左右，其打设仰角为12，钢管上间隔25cm按梅花形钻8mm的小孔，并在钢管中注水泥浆液，其水泥浆水灰比控制在0.5：1.51.0：1.5之间，注浆初压力为0.51.0Mpa，终压力为2.02.5Mpa，注浆结束后用30号水泥砂浆填充，达到先支护后开挖的超前支护目的。利用钻孔台车施作管棚可以做到一机多用，不仅施工速度快，而且作业安全技术可靠。针对本合同段隧道工程的具体情况，采用我公司现有的美国英格索兰公司生产的KR801412型全液压管棚钻机钻深孔（最大水平钻进深度4.5m，单根钻杆长度3m，主臂可垂直360度回转）、压钢管施作管棚和采用管棚机打管棚，有关注浆部份参照

30、小导管注浆工艺实施。施工要点和组织情况如下：（1）钻深孔的工艺流程及操作要点钻深孔工艺流程，详见图6-13：钻深孔操作要点a、钻孔时随着孔深的增长，需要对回转扭矩、冲击力及推力进行控制和协调，尤其是推力要严格控制，不能过大。图6-13 钻深孔工艺流程图b、为了确保钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性，钻杆联接套使用与钻杆同材质，两端加工成内螺扣（钻杆首尾端外螺扣），联接套的最小壁厚10mm。连接套及连接方式见图7-14。为防止钻杆在推力和振动力的双重作用下，上下颤动，导致钻孔不直，钻孔时，把扶直器套在钻杆上，随钻杆钻进向前平移。图6-14 钻杆联接套图c、台车就位固定后，由测量工站在台车臂托篮上准确画出钻孔位置。d、施钻时，台车大臂必须顶紧在掌子面上，以防止过大颤动，提高施钻精度。e、钻机开孔时钻速宜低，钻深20c