深圳南坪快速路新屋隧道双向八车道施工方案.docx
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深圳南坪快速路新屋隧道双向八车道施工方案
深圳市南坪快速路二期工程
第2合同段
新屋隧道双向八车道
施工方案
中铁一局集团有限公司深圳分公司
二00九年七月
目录
一.主要工程项目施工方案
1.施工方案概述
2、隧道结构形式
3.关键施工技术方案
4、二、施工方法及工艺
1．明洞及洞门施工
2．洞身开挖
3、隧道出碴与运输
4、支护施工
5、防排水设施施工
6、二次衬砌施工
7、监控量测
三、隧道施工设备
五、预防坍塌的技术措施
施工方案、方法及工艺
一.主要工程项目施工方案
1.施工方案概述
本合同段承担新屋隧道左洞624m，右洞604m的施工任务。
从施工组织安排上，采取左、右洞，进、出口相向施工，施工中遵循“新奥法”原理，除洞口V级加强段围岩配备部分小型机具辅助施工外，其余V、IV、III级围岩配备简易施工台车，装载机、挖掘机、大吨位自卸汽车、模板台车等大型设备，按照无轨运输组织施工。
软弱围岩地段遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”的施工原则，以地质超前预报及监控量测为主要手段，科学合理地采用我单位成熟的超大断面隧道施工技术，将隧道施工安全作为重点，采用信息化施工。
IV、V级围岩采用双侧壁导坑法施工；III级围岩采用弧形导坑台阶法施工。
2、隧道结构形式
断面形式
围岩级别
初支参数
二衬参数
Ⅴ级复合加强段
Ⅴ
Φ108×6mm大管棚+R25中空注浆锚杆+310mm厚喷砼+I25a型钢钢架（@0.5m）+Φ8、200mm×200mm，钢筋网
700mm厚C30、S8钢筋砼，带仰拱
Ⅴ级复合
Ⅴ
Φ42×3.5mm超前注浆小导管+R25中空注浆锚杆+310mm厚喷砼+I25a型钢钢架（@0.5m）+Φ8、200mm×200mm，钢筋网
650mm厚C30、S8钢筋砼，带仰拱
Ⅳ级复合
Ⅳ
Φ42×3.5mm超前注浆小导管+R25中空注浆锚杆+280mm厚喷砼+I22b型钢钢架（@0.75m）+Φ8、200mm×200mm，钢筋网
550mm厚C30、S8钢筋砼，带仰拱
Ⅲ级复合
Ⅲ
R25mm中空注浆超前锚杆+R25mm中空注浆锚杆+280mm厚喷砼+格栅钢架（@1.0m）+Φ8、200mm×200mm，钢筋网
500mm厚C30、S8钢筋砼，带仰拱
3.关键施工技术方案
做好洞顶排水天沟，对仰坡进行喷锚支护，尽量少刷坡开挖方案
①施工“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”的施工原则。
左右洞开挖掌子面相互错开40m，以保证安全。
初期支护方案
初期支护施工紧跟开挖进行，利用多功能作业平台辅助施工。
锚杆施作利用风钻打眼，注浆机注浆、人工安设锚杆。
钢筋网、型钢钢架在洞外加工成型，洞内利用作业平台人工安装。
喷砼采用湿喷工艺、多功能平台配合人工分次施作。
（3）防水层施工方案
防水板采用无钉铺设，板材在洞外裁板加工，洞内利用多功能平台配合人工进行防水层的挂设作业。
防水板接头采用热焊法整合。
焊接完后对焊缝进行充气检查。
（4）二次衬砌方案
二次衬砌按照仰拱先行，拱墙衬砌紧跟的顺序施工。
拱墙衬砌采用整体式衬砌模板台车、砼输送罐车运送砼、泵送砼入仓、插入式振捣器振捣。
左右线各配9m衬砌模板台车一台。
仰拱采用分段浇筑，钢筋在洞内人工绑扎，砼罐车运至浇注仓面，溜槽入仓，插入式振捣器振捣，人工整平。
4、
（1）主洞施工通风左、右线均采用独头压入式通风，配置风量为750m3/minPF110SW75轴流风机各一台，Φ1000mm软质风管送风（见下图）。
在隧道洞顶附近设置的高位水池容量按100m3规划，埋设引水管道分别向洞内掌子面和洞外生产区供水。
自备2台容量320KW的发电机。
二、施工方法及工艺
1．明洞及洞门施工
明洞采用明挖顺做法施工，洞口土石方利用人工配合机械自上而下分层开挖、分层喷锚支护。
明洞衬砌分两部分施工，先施工仰拱及墙角钢筋砼，后进行拱墙衬砌施工，仰拱及边墙砼采用组合钢模板人工浇注，拱墙衬砌采用模板台车作内模，大块木模内钉PVC板作挡头板，组合钢模板组拼外模，拱墙整体式衬砌。
砼凝固后，在外表面铺设土工布加防水板复合防水层，拱顶回填采用人工对称分层填筑透水性填料，每层厚度不大于20cm，小型机具夯实。
洞门设计为削竹式洞门，采用模板台车关背板现浇砼施工，并与明洞衬砌同时浇筑。
2．洞身开挖
“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”对洞口V级加强段首先施作大管棚超前支护，然后进行正洞开挖，开挖采用双侧壁导坑法，施工顺序如下：
先行单侧壁导坑上下台阶开挖，上台阶开挖时每次开挖循环进尺控制在50-60厘米，然后施做导坑初期支护和中隔墙支撑及底部横撑，初期支护墙脚设锁脚锚杆，上台阶开挖进深20米后即进行下台阶开挖。
下台阶开挖时，初期支护、中隔墙支撑错间落底，开挖循环进尺控制在100-120厘米，然后施做下台阶初期支护和中隔墙支撑。
下台阶初期支护完成3-5m后进行仰拱及仰拱填充施工。
在进行一侧壁导坑下台阶开挖时，另一侧壁导坑的上台阶即进行开挖，开挖时每次开挖循环进尺控制在50-60厘米，然后施做导坑初期支护和中隔墙支撑及底部横撑，初期支护墙脚设锁脚锚杆，上台阶开挖进深20米后即进行下台阶开挖。
下台阶开挖时，初期支护、中隔墙支撑错间落底，开挖循环进尺控制在100-120厘米，然后施做下台阶初期支护和中隔墙支撑。
下台阶初期支护完成3-5m后进行仰拱及仰拱填充施工。
左、右侧壁导坑前后间距控制在20米以内相互交叉施工。
中部拱顶环形开挖时，对洞口段尽量采用人工机械开挖，每次开挖循环进尺不得超过60厘米，中间预留核心土，然后施作拱顶初期支护，中间其余部分台阶分部开挖，循环进尺控制在120厘米内，然后施作仰拱初期支护，使隧道形成环形封闭状态，最后拆除中隔墙支护，再施工仰拱及仰拱填充。
在施工过程中做好洞外地表沉降和拱顶下沉，仰拱隆起监测工作，随着隧道开挖的进深，根据围岩变化和围岩稳定性，支护效果及围岩变形量测成果，如围岩稳定,变形量小,拟对开挖施工工序进行调整。
对IV、V级围岩采用超前小导管注浆支护，加长径向中空注浆锚杆。
开挖仍采用双侧壁导坑法，开挖工序为：
左、右侧导洞开挖采用上下台阶分部开挖施工，超前支护先行，注浆锚杆、型钢钢架、喷射砼与初期支护紧跟开挖，开挖循环进尺控制在75—100厘米范围内，左、右导洞施工开挖掌子面前后间距控制在20米内。
中部拱顶环形开挖，采用小炮开挖，循环进尺控制在75—100厘米内，开挖后及时施工锚杆、喷射砼、型钢钢架支撑等初期支护措施；中间其余部分台阶分部开挖，循环进尺控制在150厘米内，然后施作仰拱初期支护，使隧道形成环形封闭状态，最后拆除中隔墙支护，再施工仰拱及仰拱填充。
对IV、V级围岩仰拱二次衬砌采用分段浇注，仰拱衬砌的浇注紧跟开挖，衬砌距开挖工作面不大于10米。
③关键工序
隧道施工关键工序见“隧道双侧壁导坑法施工程序见附图”。
④关键工序的辅助措施
围岩加固：
采用洞内长管棚或小导管注浆的加固手段，长管棚采用φ108×6mm热轧无缝钢管，长25m。
钢管环向间距40cm；小导管采用φ42×3.5mm的钢管，外插角15°，搭接长度不小于1.5m。
小导管环向间距40cm，管棚、小导管内压注水泥浆液。
侧洞边墙及中壁加固：
采用型钢钢架、注浆锚杆、挂网、喷射砼联合支护，边墙脚设锁脚锚杆。
由于跨度大，围岩变形较大时在侧洞上台阶底部设I25a型钢临时横撑。
掌子面加固：
采取喷射砼封闭掌子面。
为确保安全顺利进洞，各分部开挖具备闭合洞口段5m仰拱条件时，立即停止掌子面的开挖，集中力量把洞口段5m范围闭合成环，然后施工仰拱砼及仰拱填充砼；再开始各分部开挖，仰拱闭合也陆续跟进。
（2）、III级围岩地段
III级围岩。
首先施工超前锚杆，锚杆为￠22砂浆锚杆，环向间距为0.5m，外插角10～15°纵向搭接长度不小于1.0m。
然后进行上半断面弧形开挖，预留核心土，每次开挖循环进尺不得超过2m；开挖后及时施工锚杆、喷射砼、格栅钢架支撑等初期支护措施，再开挖核心土；下半断面开挖采用一次性开挖到位，开挖循环进尺控制在3m范围内。
（3）、开挖钻爆设计
新屋隧道由于开挖断面跨度大，地质条件较复杂，隧道开挖采取微震动光面爆破或预裂爆破，以最大限度保护周边岩体的完整性，控制超欠挖量。
①爆破要求
根据《爆破安全规程》GB6722-86规定，交通隧道安全震动速度标准为V≤15cm/s。
对于IV、V级围岩有良好支护时，震动速度控制在10cm/s以内；对于III级围岩有良好支护时，震动速度控制在20cm/s以内。
②减振控制爆破设计
A、减震措施（见下页表）
B、最大分段装药量的选取
振速的大小与总装药量无关，而取决于最大一段装药量，最大分段药量公式如下：
式中：
Q----最大分段装药量；
隧道开挖爆破减震措施表
序号
项目名称
措施
1
开挖方法
采用分部多台阶短进尺开挖，洞口V级围岩尽量以人工开挖为主。
2
爆破方法
采用光面爆破，在周边眼之间增加减振孔、预留光爆层。
3
炮眼布置
采取浅打密布少装药，多分段。
4
掏槽方式
采用楔形掏槽，并尽量布置在开挖断面下方。
5
起爆方式
采用采用微差爆破技术，非电毫秒雷管起爆。
6
装药量
不能超过经允许振动速度计算的装药量，周边眼采用小直径药卷间隔装药。
7
炸药
选择低爆速炸药，降低震动。
8
安全检测
进行爆破振动速度检测，以调整爆破参数。
V----爆破安全振动速度值；
R----爆心距，为从测点到爆破中心的距离，单位为m；
k、α----是与岩石性质、地质条件、爆破规模等综合因素有关的系数。
C、爆破参数选择
a、钻孔深度：
软弱围岩（按小进尺、多循环原则考虑）
L=0.75～2.0m
L为钻孔深度
中硬岩
L=2.0～3.0m
b、周边眼：
间距
E=（8～12）D
D为炮孔直径
抵抗线
W=（1～1.5）E
装药集中度
q=0.1～0.4
Kg/m
c、掏槽眼、底板眼：
取最大允许装药量的70%
d、段间隔时间差：
合理选择段间隔时间差，使前段爆破为后段创造新的临空面及避免爆破振动波的叠加作用。
其时差控制在100ms左右。
e、装药量计算
炮孔装药量Q=kawh
式中：
k----单位耗药量，根据岩体具体情况，我们取k=0.6~1.2Kg/m3；
a----炮孔间距，m；w----最小抵抗线，m；h----炮孔深度,m。
各类围岩钻爆设计图见附图。
隧道不同围岩类别开挖指标计算表
工序名称
工作时间（min）
V级围岩
IV级围岩
III级围岩
测量
30
30
30
钻眼
180
240
300
装药
60
60
60
爆破
30
30
30
通风
30
30
30
找顶
60
60
90
出碴
300
300
330
初喷砼
90
90
90
锚杆
180
180
120
架立钢支撑
180
180
150
复喷砼
150
120
120
超前管棚（小导管）
120
120
90
循环时间合计
1410
1440
1440
循环进尺（m）
0.6
1.5
2.0
月计算进尺（m）
18
45
60
循环兑现率（%）
0.8
0.7
0.7
月计划进尺（m）
15
30
40
（4）F1断层带施工
隧道在Z12+590～+617和Y12+480～+524范围内有破碎构造带F1，为断层碎裂岩，节理裂隙发育，岩石破碎。
对于开挖掌子面首先采用20cm厚的C20喷射混凝土封闭，然后对开挖线内及开挖线以外2m范围的岩层进行注浆止水和注浆加固处理，注浆止水加固采用长管和短管相结合的方法，长管长度L=6m，短管长度L=3m，均采用￠42×3.5钢花管。
每次掌子面封闭注浆时，预留出2根管作排水孔。
长管注浆每2m一个循环，止浆墙厚度大于2m，长管注浆遗留的空隙有短管注浆弥补。
注浆压力0.5—1.5Mpa。
该段施工按设计拱部1500范围内打设双层超前小导管，外插角为10-150和15-300，长度L=3m，环向间距40cm，纵向间距1.5m，采用水泥水玻璃双浆液注浆。
采用双侧壁导坑法进行开挖施工，钢架架立紧跟开挖面，做好初期支护，并同时做好现场的监控量测工作。
3、隧道出碴与运输
上台阶4、支护施工
①超前大管棚施工
大管棚施工前先进行护拱施工，并预埋孔口管。
大管棚采用管棚钻机钻孔并顶进钢管。
施工时用水平测斜仪对每根导向管进行方向和角度控制。
孔位内安设有孔钢花管，钢花管用来注浆超前加固岩层。
首先每隔1孔钻1孔，利用钻机顶进钢花管，顶进到位后，先清理孔内杂物，再进行注浆。
在钢花管间隔设置并注浆完成后，进行剩余孔位的钻孔。
注浆顺序先下后上，全孔一次性注浆。
大管棚施工质量控制：
钻孔时为保证孔位正确，孔口管以1-3°仰角安设，钻进过程中随时用测斜仪测定钻杆偏斜度，及时纠正钻孔方向。
通过试验确定最佳注浆参数，注浆孔口压力初压0.5～1.0Mpa，终压1.0～1.5Mpa。
注浆由钢花管内向外一次进行，当全段注浆量达到标准的80%而且无渗
漏现象时可结束全部注浆。
钢管节间以无缝钢管丝扣连接，丝扣螺纹段长大于150mm，相邻钢管可通过调整管节长度，使钢管节头错开，其错接长度不小于1.0m。
钢花管上钻注浆孔，孔径￠10mm，孔间距150mm，呈梅花型布置，尾部2米不钻孔作为止浆段。
②超前小导管注浆施工
超前小导管采用φ42×3.5mm热扎无缝钢管，环向间距40cm，采用作业平台沿隧道周边按设计外插角15°打入围岩。
搭接长度不小于1.5m,尾部置于钢架腹部,以增强共同支护能力。
注浆采用水泥单液浆，注浆压力为0.5～1.0Mpa，在孔口处设止浆塞，浆液配合比由现场试验确定，注浆时先注无水孔，从拱顶向下注，如遇窜浆或跑浆，则间隔一孔或几孔进行注浆。
每次超前支护后间隔4～8h后方可开挖。
超前长管棚注浆施工工艺框图
在平滑的地板上放出钢架1：
1大样图，然后根据大样进行钢架的加工制作。
为保证钢架整体受力，设置纵向连接钢筋。
连接筋为φ22钢筋，环向间距
0.5m，与钢架的连接点焊接牢固。
钢架与开挖轮廓间所有间隙用喷射砼充填密实。
先喷钢架与轮廓的间隙，再喷钢架周围，后再喷钢架之间，直到喷射厚度达到设计要求。
5、防排水设施施工
“以防为主，防、排结合”的综合治理（3）
6、二次衬砌施工
衬砌一般情况下，养护不小于48h，待强度达到设计要求时，方准拆模，拆模后养生不少于14天。
砼均采用商品砼。
（2）
7、监控量测
、监控量测项目：
地质及初期支护观察，水平净空收敛量测，拱部下沉和底板隆起量测、锚杆轴力、浅埋低地段下沉量测、爆破震动速度量测。
①、施工中周边位移量测频率按下表执行：
断面开挖后天数
量测断面距开挖面的距离M
量测频率
6天以内
0～6
1～2次/天
7～12天
6～12
1次/天
13～18天
12～18
1次/2天
19天以后
>18
1次/周
2）、地质及初期支护观察
方法：
目测并记录于交接班记录本，重大变化记录于工程日志。
频率：
每次爆破后及支护后。
3）、水平净空收敛量测
使用仪器：
收敛仪。
方法：
对水平收敛线进行量测，每条线间的测试长度与初始长度之差为变化值，该变化值与初始长度之比为相对收敛，据此可以计算收敛变化速度及加速度，来判断围岩的稳定性。
频率：
按上述测量频率执行。
数据处理：
根据现场量测数据绘制位移→时间曲线图。
当曲线趋于平缓时进行回归分析，推算最终位移图值，掌握位移变化规律及其增减趋走向。
4）、拱部下沉和底板隆起量测
使用仪器：
水平仪,精密塔尺。
量测方法:
用水平仪测试断面拱顶测点和底板隆起的高程变化。
测频:
按上述测量频率执行。
当地质条件变差,或测量出现异常情况时,量测频率应加大,必要时一小时或更短的时间量测一次。
数据的处理:
与水平收敛相同。
数据分析采用u=t/a+bt双曲线函数类型，对观测数据离散点采用最小二乘法原理进行回归处理，建立时间～变形、距离～变形的关系函数，
出现反弯点采取有效的措施
序号
项目名称
方法及工具
布置
量测间隔时间
1～15d
16d～1个月
1～3个月
3个月以后
必测项目
地质及初期支护观察
岩性、结构面产
状及支护裂隙观察
开挖后及初期支护后进行
每次爆破后进行
水平净空收敛
收敛计
IV、V级围岩每20m一个断面，III级围岩每50m一个断面，每断面2对测点
1～2次/天
1～2次/2天
1～2次/周
1～3次/月
拱顶下沉、底板隆起
水平仪、钢尺或测杆
IV、V级围岩每20m一个断面，III级围岩每50m一个断面，每断面3对测点
1～2次/天
1次/2天
1～2次/周
1～3次/月
锚杆轴力
各类电测锚杆测力计及拉拔器
每10一个断面，每断面至少3根锚杆，不能少于总数的1%
浅埋地段下沉
水平仪、水准仪
隧道拱顶埋深小于30m设置，每20m一个断面，测点和拱顶下沉位移测点一一对应，布置在同一个断面上
开挖面距量测断面前后﹤2B时，1～2次/天
开挖面距量测断面前后﹤5B时，1次/天
开挖面距量测断面前后﹥5B时，1次/周
爆破震动速度（m/s）
传感器、放大器、记录器、导线等
每50m一个断面，每断面至少布置两点
每次爆破时进行2.5cm/s
三、隧道施工设备
挖掘机
PC200
0.8m3
台
4
装载机
2m3
台
2
风钻
YT28
φ43mm
台
50
管棚钻机
KR80412-3
台
2
多功能作业台架
轨行式
6m
台
2
衬砌模板台车
轨行式
12m
台
2
湿喷机
TK961
6m3/h
台
4
注浆机
KGY50/70
0.5-7Pma
台
4
自卸汽车
15t
台
12
轴流通风机
PF110SW55
75Kw
台
4
电动空压机
L-20/8
20m3/min
台
4
型钢冷弯机
套
1
钢筋弯曲机
台
1
钢筋切断机
台
1
钢筋调直机
台
1
电焊机
台
3
砼输送泵
HB60
60m3/h
台
2
插入式捣固器
ZX-50
1.5kw
台
10
平板式振动器
ZB-2.2
2.2Kw
台
8
发电机
200KW
台
2
变压器
630KVA*2，500KVA*2,315KVA
台
6
投入本合同段主要试验、检测设备表
序号
仪器设备名称
规格型号
单位
数量
备注
测量、质检仪器
5
隧道周动收敛仪
JSS30/15A
台
2
8
全站仪
GTS-602/LP
套
2
9
经纬仪
苏光
台
2
10
水准仪
台
3
6
泥浆比重计
套
1
7
坍落筒
套
4
9
砼试模
15×15×15cm
组
30
10
砂浆试模
7.07×7.07×7.07cm
组
10
以Y14+500出安设1台500KVA在隧道洞顶附近设的高位水池容量按100m3规划设计，埋设引水管道分别向洞内掌子面和洞外生产区供水。
五、预防坍塌的技术措施
由于隧道地下施工存在一些地质危害，隧道施工中可能出现坍塌、冒顶片帮等突发事故，为避免突发事故危及人身及机械设备安全，必须严格按照施工安全措施要求作业，加强监控量测手段以指导施工生产，重点观察作业面围岩变化和初期支护变异情况。
当量测数据有突变或异变；洞内或地面出现裂缝时；当开挖钻孔内或裂隙内有大量涌水时；当作业面有持续小坍塌发生时；当支护喷层有异常裂缝变异时。
当出现以上任一条不正常情况，均应立即停止施工，采取有效措施，情况紧急时，应立即撤走作业人员和机械设备，并立即报告施工负责人，会同相关部门制定出有效的安全措施，并立即组织实施，以防止坍塌事故发生。
为了迅速遏制隧道坍塌的恶性发展趋势，现在根据规范、规程集中提出以
下主要技术措施：
（1）施工前对设计提供的地质资料进行详细的了解分析，进行必要的现场调查核实，弄清围岩破碎带、断层带、软弱带等有地质危害特殊地段的具体准确位置；
（2）分析施工方法和技术措施是否符合实际；
（3）选择切实可行的施工方法。
以地质条件为主要依据，结合工期、隧道长度、
断面结构类型、机械设备、技术能力、经济效益综合考虑；地质多变，应选择有较多适应性的施工方法。
（4）准备必要的材料工具，力求均衡施工，避免盲目冒进。
（5）在开挖过程中对地质作进一步核对和描述，发现与设计不符，特别是围岩
低于设计提供的类别或发现地质异常时，应立即上报，会同业主、监理、设计研究处理；马上会发生坍方的，施工单位先采取有效措施制止坍方，然后请业主、监理、设计补充调查处理。
（6）采用光面爆破或预裂爆破，选择合理的爆破参数，严格控制爆破进尺及爆
破药量。
（7）隧道开挖后，必须及时进行支护和衬砌，以维护围岩稳定保证施工安全。
（8）在施工过程中，经常加强观察地质变化情况，检查支护受力状态，注意地形、地貌的变化，经常分析施工中可能会出现的险情，采取预防措施。
（9）若施工过程中洞内发生突涌水灾害时，确立“以堵为主，限量排放”的原则，采取以下步骤处理：
利用工作面现有的钻孔台架同时搭设钢管脚手架,安装大口径钢管，对出水进行初步归流，使大部分涌水沿导流管排出；在工作面施做止浆墙，考虑到工作面处出水口未从导流管流出的散水较多，止浆墙施工时泥浆水等会流入砼内，会降低砼质量，止浆墙可分两段施工：
第一段浇筑起归流作用，第二段浇筑起堵水作用；为便于施工，在止浆墙砼浇筑的同时，可在涌水部位设临时集水槽以汇集未从导流管流出的散水，并设引流钢管将水引出止浆墙外；超前帷幕注浆堵水，根据涌水量、水压等情况综合确定注浆孔布置，注浆方式可视情况采用孔口管前进式注浆或止浆塞后退式注浆，其余注浆施工有关参数基本同前述。
中铁一局集团有限公司深圳分公司
二00九年六月
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