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隧道论文

《地下与隧道工程技术》

结业论文

论文题目：

梯子山隧道施工工艺及质量保证

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姓名：

指导教师：

完成时间：

年月日

前言4

1工程概况4

1.1地理位置及平纵断面4

1.2主要设计标准4

1.3衬砌结构4

2施工总体安排5

2.1施工阶段5

3各分项工程施工顺序及主要项目5

3.1各分项工程施工顺序5

3.2主要项目施工方案5

3.2.1穿越104国道段施工方案5

3.2.2明洞段施工方案6

3.3导洞施工6

3.3.1基底处理6

3.3.2中墙衬砌6

3.3.3中隔墙顶部填充6

3.3.4中隔墙右侧支顶6

3.3.5中隔墙顶部围岩加固7

3.4主洞施工7

3.5钻爆方案7

3.5.1放样布眼7

3.5.2定位开眼8

3.5.3钻眼8

3.5.4清孔8

3.5.5装药8

3.5.6联结起爆网路8

3.6初期支护8

3.6.1喷射混凝土8

3.6.2喷射混凝土注意事项8

4施工过程质量控制9

4.1喷砼质量检测方法9

4.1.1砼抗压强度试验9

4.1.2钢筋网9

4.2施工工艺要点9

4.2.1施工准备9

4.2.2清孔10

4.2.3注浆施工10

4.2.4注浆异常现象处理11

4.3监控量测11

结束语12

参考文献12

致谢12

梯子山隧道施工工艺及质量保证

摘要：

本文结合宁杭高速公路梯子山隧道工程地处江苏宜兴苏、浙两省交界处，重点描写梯子山隧道按新奥法原理组织指导下的施工工艺，并分析了基底处理，中墙衬砌，中隔墙顶部填充等工艺以及其钻爆案在施工中的技术要点。

使得在隧道施工期间，即要保障104国道畅通，不能危及行车安全，又要在既定时间下完成工作内容。

关键词：

新奥法施工工艺;导洞施工;质量控制;技术要点

前言

新奥法施工采用喷锚支护为主要手段，可以最大限度的紧跟开挖作业面施工，因此可以利用开挖作业面的时空效应，以限制支护前的变形发展，阻止围堰进入松动的状态，加之喷射混凝土的早强和全面粘结性而保证了支护的及时性和有效性。

但由于隧道施工工序繁多、施工难度大，所以隧道的施工质量控制极其重要。

因此本文结合104国道中梯子山隧道介绍新奥法施工工艺及控制要点。

1工程概况

1.1地理位置及平纵断面

宁杭高速公路梯子山某隧道工程地处江苏宜兴苏、浙两省交界处，讫里程为K147+888～K148+220，全长332m，为整体式双跨连拱隧道；隧道处在半径为5850.15m的圆曲线内；设+1.216%的单向纵坡。

1.2主要设计标准

路线平纵线形、隧道几何尺寸、净空断面标准按120km/h行车速度设计，隧道照明按80km/h行车速度设计；横断面按双洞单向行车双跨连拱断面设计，净宽14.05＋2.4＋14.05m，单洞净宽由0.75＋0.5＋0.5＋3×3.75＋0.5＋0.55构成，设单侧检修道，内轮廓净高8.15m，采用三心圆，半径R=8.0m，r=6.6m，建筑限界高度5.0m。

1.3衬砌结构

隧道洞口段结合地形、地质情况设置了长度不等的明洞，隧道进口明洞长65m，出口明洞长20m，采用钢筋混凝土结构。

洞身段衬砌按新奥法原理设计，初期支护采用喷、锚、网、钢拱架支护，二次衬砌采用钢筋混凝土或素混凝土衬砌，中隔墙采用钢筋混凝土，同时视地层、地质条件增加管棚、超前锚杆等预加固措施，洞口偏压、浅埋地段结合地质条件采取地表砂浆锚杆、反压回填等工程措施。

2施工总体安排

招标文件要求合同总工期为16.5个月。

经过仔细阅读研究招标文件后，结合现场实际情况和我单位施工能力，我单位确定的工期目标是：

全部工程计划15.5个月内完成，比招标文件规定提前1.0个月。

2.1施工阶段

第一阶段——施工准备阶段，计划安排1.5个月。

主要组织人员、主要机械设备、材料进场，完成施工便道、给水管道、递接高压线，安装变压器，修建生产及生活用房，交接桩橛和本标段控制测量，复核技术资料，办理征地拆迁等工作。

第二阶段——主体工程施工阶段，计划安排13.5个月。

主要完成本隧道的明洞、洞门工程、开挖、初支、仰拱、回填层、二次衬砌、砼路面及隧道的内装饰等。

第三阶段——收尾配套阶段，计划安排0.5个月。

主要完成缺陷修复，设备、人员转场、场地恢复、竣工资料编制及验交等工作。

3各分项工程施工顺序及主要项目

3.1各分项工程施工顺序

本隧道工程由进出洞口明洞和洞身段组成，施工时分成进口和出口两个工区进行组织施工。

进口工区仅负责洞口104国道改道与恢复、65m明洞衬砌、洞门工程及明、暗洞交界面成洞处理；出口工区是本隧道施工的重点，承担洞口20m明洞、削竹式洞门及洞身段导坑开挖、支护、中隔墙施工、两侧正洞开挖、导坑临时支护的拆除、正洞初期支护、防排水、二次衬砌、砼路面、内装饰等

3.2主要项目施工方案

3.2.1穿越104国道段施工方案

隧道穿越104国道段采用明挖法施工，施工步骤为：

（1）在104国道南侧适当开挖山体修筑临时便道，将104国道上的车辆引至便道上，修筑第一节进口明洞；

（2）待明洞达到设计强度后，在北侧修筑临时便道，将104国道上的车辆引至明洞上，再修筑后一段明洞；（3）待后一段明洞达到设计强度后，铺设104国道，恢复104国道交通。

恢复后的104国道路面结构为4cmSMA-13沥青玛蹄脂碎石+6cmAC-20Ⅰ粗粒式沥青混凝土+32cm厚水泥稳定碎石+20cm二灰土，长度约100m。

3.2.1明洞段施工方案

明洞段施工方案明洞段施工应将土石方开挖、明洞衬砌、洞门、明暗交界面处理及暗洞进洞统筹考虑，既要确保边坡稳定，安全进洞，又要减少干扰，利于施工。

在总体安排上，洞口施工最好避开雨季。

因工期影响，只能在雨季进洞时，要充分做好施工准备工作，严密组织，快速施工，并提前作出遇到可能发生问题时的预案。

3.3导洞施工

3.3.1基底处理

由于中隔墙要提供施工时抗滑移和结构抵抗收敛变位的能力，对基底的要求很高，故必须对基底进行处理。

首先清除基底浮碴、杂物和积水，喷射砼25#砼，施做找平层，然后采用φ22早强砂浆锚杆进行基底加固。

锚杆单长3.0m，间距1m×1.5m布置，锚杆露出开挖面50cm，与其上部基础配筋焊接在一起。

3.3.2中墙衬砌

采用5mm厚热轧钢板制作大块中隔墙模板，拐角处设异形定型钢模，模板间螺栓连接；模板采用槽钢和对拉钢筋固定牢靠；钢筋现场绑扎、焊接，并注意预埋竖向和横向排水管；砼按先基础，后墙身，再顶帽的顺序进行施工，在洞口拌和站集中拌制，输送车运输，输送泵泵送入模，机械捣固密实。

3.3.3中隔墙顶部填充

中隔墙顶部填充是保证正洞开挖的一个重要条件，对中隔墙上部围岩稳定和墙身承受侧压力有很大作用。

中隔墙顶部在架设钢拱架处暂时不回填，待架设拱架后再填充，填充砼与中导坑顶部初支面空隙用UB-3型注浆泵分次压注水泥浆回填密实。

3.3.4中隔墙右侧支顶

中隔墙顶部填充是保证正洞开挖的一个重要条件，对中隔墙上部围岩稳定和墙身承受侧压力有很大作用。

中隔墙顶部在架设钢拱架处暂时不回填，待架设拱架后再填充，填充砼与中导坑顶部初支面空隙用UB-3型注浆泵分次压注水泥浆回填密实。

3.3.5中隔墙顶部围岩加固

根据以往施工经验及弹塑性有限元分析表明，中隔墙顶部的岩体的稳定性至关重要，由于施工过程中频繁地扰动，较早出现塑性破坏，岩体单元变位较大，如不及时补强，塑性区迅速扩展，围岩压力呈不平衡的畸形分布，对未完成的结构将构成很大威胁，故此必须对中隔墙顶部围岩进行加固。

3.4主洞施工

开挖亦采用台阶法，上台阶分步开挖留核心土，开挖进尺控制同导洞开挖。

主洞开挖先进行左洞，右洞滞后左洞7～10m。

（1）台阶法开挖时台阶长度根据实际情况确定，一般采用短台阶或微台阶。

台阶分界以侧墙钢拱架单元顶部为参考点；核心土及下部土体开挖，视前步工序稳定情况进行；

（2）经验表明，主洞拱部阶段围岩稳定性最难控制，应放慢进度，初期支护紧跟掌子面；

（3）要及时浇注仰拱形成封闭结构，捡底时，需间隔开挖，跳跃式浇注仰拱，以防中隔墙基础的抗滑移和结构抵抗收敛变位的能力不足；

（4）为扼制拱顶下沉，二次衬砌也宜紧随其后，及时施做以提供足够的刚度和强度，并视情况对结构予以补强。

正洞开挖作业面与二次衬砌作业面之间的距离，按一倍洞径考虑。

二次衬砌采用节长10m整体钢模电动液压衬砌台车泵送砼施工方案，混凝土在洞口HZS60型自动计量混凝土拌合站集中生产，混凝土输送车运输，HBT60型输送泵泵送混凝土入模，插入式振捣器振捣密实。

现场设工程测试试验室，配齐试验技术人员和设备，负责各种原材料及混凝土的试验工作，确保混凝土衬砌内实外美，断面尺寸准确无误，一次达标。

（5）施工过程要加强监测，及时处理分析数据，以调整支护参数，改变施工方法。

3.5钻爆方案

3.5.1放样布眼

钻眼前，用经纬仪、水平仪、钢尺相配合，测量人员用红油漆准确绘出开挖断面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不超过5cm（距开挖面每50米埋设一个中线桩，每100米设一个临时水准点）。

3.5.2定位开眼

采用风动凿岩机钻眼，其轴线与隧道轴线要保持平行。

就位后按炮眼布置图正对钻孔。

对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高，开眼误差控制在3cm以内。

3.5.3钻眼

钻工要熟悉炮眼布置图，要能熟练地操纵凿岩机械，特别是钻周边眼，安排有丰富经验的老钻工司钻，台车下面有专人指挥，以确保周边眼有准确的外插角，使两茬炮交界处台阶小于15cm。

同时，应根据眼口位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮眼深度，以保证炮眼底在同一平面上。

3.5.4清孔

装药前，必须用由钢筋弯制的炮钩和小于炮眼直径的高压风管输入高压风将炮眼石屑刮出和吹净。

3.5.5装药

装药需分片分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”。

所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。

3.5.6联结起爆网路

起爆网路为复式网路，以保证起爆的可靠性和准确性。

联结时注意：

导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管应用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处。

网路联好后，专人负责检查。

3.6初期支护

3.6.1喷射混凝土

喷混凝土采用成都岩峰科技开发公司设计生产的TK-961型湿喷机及配套湿喷技术实施。

混凝土采用强制式拌合机拌和，自动计量；由6m3搅拌运输车运到现场后，经湿喷机二次拌合，以高压风为动力，经喷头射至受喷面，该法具有效率高、粉尘小、回弹少、质量便于控制等优点。

3.6.2喷射混凝土注意事项

（1）喷射前，认真检查隧道断面尺寸，保证净空符合设计及规范要求，并对欠挖部分及所有开裂、破碎、出水点、崩解的破损岩石进行清理和处理，清除浮石和墙角虚碴，用高压水或风冲洗岩面，保证良好接触。

（2）喷射手操作：

启动时，先送风，后送料，待砼从喷嘴喷出后，再供给速凝剂；停止时，先关闭速凝剂计量泵，之后停止供料，待喷嘴残留的少量砼和速凝剂完全吹净后，再停风。

要控制好风压，风压过大，会增加回弹，甚至把未完全凝固的砼吹落；风压小，粗骨料冲不进砂浆层而脱落，影响喷砼品质，风压过小时甚至会造成堵管；现场以喷砼回弹量小、表面有光泽、易粘着为度掌握风压。

当受喷面较潮湿或有滴水时，速凝剂的掺量适当加大到水泥用量的6～8%。

（3）喷射砼要保证供料的连续性，避免堵塞管路。

（4）回弹料不得再利用于喷砼材料。

4施工过程质量控制

4.1喷砼质量检测方法

4.1.1砼抗压强度试验

采用喷大板切割法或凿方切割法制作砼试块，标养至28d，进行试验，其强度须满足设计要求。

每10延米至少在拱部和边墙制作一组试件，材料或配合比变化时增加一组。

不合格时，应查找原因，凿除重喷。

4.1.2钢筋网

按设计要求加工钢筋网，钢筋网采用φ6钢筋网（15×15网格），在洞外分块预制，洞内铺挂，随开挖面起伏铺设，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，砼保护层大于2cm。

三、系统锚杆施工1、中空注浆锚杆本隧道主洞系统锚杆采用φ25mm中空注浆锚杆，锚杆兼作注浆管，其尾部安装钢垫板，可对围岩施加预应力。

采用风动凿岩机钻孔，人工将锚杆推送入孔内，浆液采用纯水泥浆液或水泥砂浆，UB-3注浆泵送入孔内。

尾部止浆塞止浆，排气环排出孔内空气。

4.2施工工艺要点

4.2.1施工准备

（1）在熟悉设计图纸的基础上，进一步调查地质情况，按灌比或渗透系数确定注浆类型。

（2）通过试验确定或调整注浆半径、注浆压力和单管注浆量。

（3）加工导管，准备施工机具和器材。

（4）对施工队伍进行技术交底。

4.2.2清孔

安装小导管钻孔前应先喷砼封闭掌子面，以防漏浆，而后测量布孔，在设计孔位点上标记。

而后，用风动凿岩机钻孔，成孔后，用吹管或掏勺将孔内砂石吹（掏）出，以免堵塞。

成孔检查合格后，人工推送钢管入孔，管口用麻丝和锚固剂封堵。

4.2.3注浆施工

⑴注浆准备：

小导管安装完成后，旋上孔口阀，连接注浆管路。

注浆前注浆系统要试运转“热身”，一般为20分钟。

利用注浆泵先压水检查管路是否漏水，设备状态是否正常，尔后再做压水试验，以冲洗岩石裂隙，扩大浆液通路，增加浆液充塞的密实性，核实岩石的渗透性。

⑵浆液配制：

水泥浆采用卧式搅拌机拌和。

水灰比W/C=0.5～1.0，同时，加入5%的水玻璃，以改善浆液性能。

在注浆前试验合理确定浆液配比、注浆压力等注浆参数。

浆液配比选择要考虑岩石裂隙情况及浆液扩散半径，现场通过试验确定。

配制浆液时，要注意加料顺序和速度，防止浆液结块。

浆液应随配随用，用多少配多少，以免造成浪费。

配制好的浆液，需经过滤后方可进入泵体，以防杂物堵塞管路或泵体。

⑶注浆施工：

采用UB-3注浆泵注浆。

清孔后，按由下至上的顺序施工，浆液先稀后浓、注浆量先大后小。

如遇串或跑浆则隔孔灌压。

注浆压力控制：

注浆压力按分级升压法控制，由注浆泵油压控制调节。

具体调法是：

启动注浆泵，正常运转后关闭泵口阀门，泵停止运转后，旋转压力调解旋钮，将油压调在要求的油压刻度值上。

随着注浆阻力的增大，泵压随之增高，当达到调定值时，自动停泵。

为防止由于压注速度过大，造成上压过快返浆、漏浆等异常现象，影响注浆质量，在注浆前先压注三分钟的单液水泥浆，检查止浆情况，待确定合适的压入速度后，再进行注浆施工。

⑷结束标准：

采用终压和注浆量双控制。

一般以单管设计注浆量为标准，当注浆压力达到设计终压不小于20min，进浆量仍达不到设计标准时，也可结束注浆。

达到结束标准后，停止注浆，随即卸下注浆混合器及注浆系统，并用清水清洗干净。

以保证下次注浆顺利进行。

施工中要加强劳动保护，防止浆液沾染人体。

⑸效果检查：

开挖检查浆液渗透及固结状况；据压力浆量曲线分析判断；没达到设计要求时，须补注处理。

4.2.4注浆异常现象处理

（1）发生串浆现象，即液浆从其它孔中流出时，采用多台泵同时注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆。

（2）注水泥浆压力突然升高时，即可能发生了堵管时，立即停机检查。

（3）水泥浆单液进浆量很大，压力长时间不升高，则应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。

4.3监控量测

监控量测是新奥法施工的重要组成部分。

规范进行监控量测施工可随时掌握围岩和支护系统的力学动态，便于日常管理；对量测数据分析处理，进行信息反馈，对已开挖、支护段的力学状态进行评价，可及时提供准确数据和可靠预测，在有险情时及时采取必要补救措施，对下步施工参数进行调整，确保隧道采用信息化手段施工，确保施工安全。

（1）施工前应据围岩条件、支护类型参数、施工方法及目的制定监控量测计划，指定专人专管，做到“三勤、一及时”。

“三勤”即量测勤、数据勤、分析勤，“一及时”即及时将量测信息反馈到施工中，指导生产。

（2）量测的项目和方法

使用JSS30～10/15A型数显式收敛仪、精密水准仪、水平仪、钢尺、地质罗盘和铁科院西南分院研制的监控量测分析软件，进行监控量测施工。

地表下沉测点及洞内量测断面布置见图3-3-03。

量测主要项目有：

工程地质及现场的观察，周边收敛位移，拱顶下沉，地表下沉，钢支撑、锚杆应力，喷层表面应力，二次衬砌、中