新村隧道出洞施工方案.docx
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新村隧道出洞施工方案
新村隧道中导洞出洞施工方案
1．工程概况
新村隧道位于长泰县岩溪镇竹塔村西南向，起止桩号为K13+475～K13+680，隧道全长205m，最大埋深为34m，本隧道设计为连拱隧道，进出洞口均为削竹式洞门。
进口里程K13+475，其中K13+475～K13+490计17m段设计为10m洞门和5m明洞，明暗交接里程：
K13+490；K13+488～K13+530和K13+625～K13+667段为超前大管棚段。
该隧道区地层由上而下依次为：
第四系坡积土层；下伏基岩为晚侏罗纪南园组凝灰熔岩及其风化层。
第四系坡积成因的粉质粘土分布于山体表面，厚度较小。
粉质粘土：
该地层在隧道区分布不均，主要分布在坡面、洼地内，在隧道进口端厚度较大，作为隧道洞口仰坡土体，易产生冲刷破坏，水土流失。
全风化凝灰熔岩：
该地层在隧道内均有分布，厚度不均，遇水软化、崩解。
作为洞口仰坡岩体，在水的冲刷侵蚀下容易产生坡面变形破坏，形成浅层滑塌。
强风化凝灰熔岩：
该层在隧道内均有分布，厚度较大，风化岩为半岩半土状及碎石状，具有极密实砂和碎石、角砾的性质。
作为隧道围岩，自稳能力差，水浸后极易加剧松散破坏：
作为洞口仰坡岩体，容易在水的冲刷侵蚀下产生坡面变形破坏，形成浅层滑坡。
在不受水冲刷侵蚀作用下，该层边坡稳定性较好。
中风化凝灰熔岩：
该层围岩是隧道主要围岩，岩体破坏至较完整，随着埋深的增加，风化程度逐渐减弱。
根据该岩层饱和抗压强度试验，标准值为94.0MPa，属于坚硬岩；Kv=0.23～0.38；根据钻孔采取的岩芯观察，岩石裂隙发育或较发育。
该层属于自稳性较差的围岩。
新村隧道中导洞系采用台阶法从进口单向掘进，逆坡施工，截至2011年4月9日，隧道施工至K13+596，即将进入出洞阶段施工。
2．施工原则
1、确保边仰坡施工安全，保证安全出洞。
2、分部开挖，减少对山体的扰动。
3、加强监测。
4、采取强支护，及时封闭。
5、提前施工管棚，确保施工安全。
3．出洞方案
新村隧道出洞方案主要分为出洞大管棚施工、K13+600～K13+620、K13+635～K13+655洞身内部台阶法施工和K13+620～K13+635段上台阶开挖小断面施工法出洞三大部分；为降低出洞引起的施工干扰，出洞大管棚采用洞外法施工，即在出口端成洞面施做导向墙施工大管棚，管棚要求在开挖进入K13+620前施工完毕，否则停止洞内掘进施工。
3.1出洞大管棚施工方案
隧道出洞管棚施工前，首先对洞口进行测量放线，确认暗洞位置，然后清除明洞段顶部及暗洞洞口段地表附着物，施工洞顶临时截水沟，接着开挖暗洞洞口临时边、仰坡并进行锚喷防护，为施工洞口段管棚做准备。
工序按下列步骤进行组织：
测量放线→开挖明洞段顶部并清理暗洞上方地表附着物→施工洞口排水系统→布设监控量测点→暗洞边、仰坡修整→边仰、坡挂网、喷砼→长管导向墙施工→长管棚施工→洞口喷射砼封闭。
3.1.1边、仰坡防护
边坡开挖前要首先清除明洞顶附着物，洞洞口地表附着物，然后施工临时洞顶排水系统，防止植被破坏后地表水直接冲刷边仰坡，然后才能开挖暗洞洞口临时边、仰坡并进行锚喷防护。
锚喷支护参数为：
长3.5mΦ22砂浆锚杆，间距1.2×1.2m，梅花形布置，喷砼采用10cm厚C20钢筋网喷砼，钢筋网Φ6.5，网格尺寸20×20cm。
边坡锚喷后埋设洞顶监控量测点。
3.1.240m长管棚超前支护施工
由于新村隧道出口受地形条件的限制，根据实测断面情况，在明暗交接里程明暗分界处里程K13+665位置试作混凝土导向墙，作为长管棚施工的起点。
长管棚施工顺序为在管棚施作前,先施作导向墙，导向墙施作完毕达并到强度要求后,通过导向管预留的孔口进行钻孔和安装长管棚,再进行注浆工艺施作。
3.1.3洞口管棚施工工序、工艺
超前长管棚设置于K13+490～K13+530段，长40m；K13+625～K13+665段，长40m，V级围岩浅埋洞口段，采用直径Ф108mm厚度6mm无缝钢管，丝扣连接。
1、洞口长管棚设计参数
新村隧道进出口均设计有长管棚施工，长管棚采用φ108x6mm的无缝钢花管，环向间距50cm，倾角1°（不包括路线纵坡），方向与路线中线平行。
钢管施工误差：
径向不大于20cm。
长管棚的接头采用φ108x6mm钢管丝扣直接对口连接，管棚均按照设计进行钻注浆孔，梅花型布置。
2、管棚施工步骤及施工工艺
根据管棚常规施工的过程，可以分为以下几个步骤：
施工准备→测量放样→导向墙基槽开挖→管棚加工、制作安装导向工字钢架及固定钢筋→立模板→浇筑套拱→管棚机钻孔→成孔检查→顶管跟进→封口→注浆。
施工工序见下图。
3、导向墙施工（套拱）
导向墙的作用是保证钻孔方向的正确，使其孔向不发生偏斜，要求自身要有足够的强度和刚度，可用型钢或混凝土制作而成。
套拱置于明洞之上，施工时首先在洞外明暗洞的交界处按设计架立4榀18工字钢，间距60cm，环向用φ25钢筋焊接成一个整体。
在钢支撑上安装φ127mm，壁厚4mm的导向钢管，与管棚位置方向一致，仰角1～3度，然后浇注0.8cm厚的C25混凝土包裹钢支撑和导向管，导向墙施做长度约200cm。
（1）钻孔
钻孔时间应在套拱混凝土强度达到75%之后，方可进行。
钻孔采用XY-28-300电动钻机或管棚机。
钻机立轴方向必须准确控制，在浇注好的套拱上标出孔位，孔号分为奇数孔和偶数孔。
钻孔顺序为先钻奇数孔用于注浆，后钻偶数孔用于检查注浆质量。
钻机顺序由高空位向低空位进行，并间隔错开施工，防止连续钻孔因孔距过小，而造成前一个成型孔在未顶进管时出现塌孔。
在钻进一定深度时，要用测斜仪检查孔的倾角是否正确，以便及时纠正，深度达到要求后，应边退钻边清孔安装管棚钢管以防塌孔。
（2）特殊情况处理
在钻孔过程中，如果出现卡孔、塌孔现象，可能是隧道地质发生变化，应及时退钻，然后采用往孔内压注浆液的方法，待浆液凝固后，再行开钻；如果出现掉钻头、钻杆断裂现象，可用打捞器取出。
钻孔也可为超前地质预报提供一定的依据，因此每一个孔在开钻时，都必须做好详细记录，包括开钻时间、结束时间及遇到的问题等。
（3）安装注浆管
管棚采用无缝钢管，第一节钢管应做成尖锥状，起导向和减小摩擦阻力的作用。
在钻孔成型、清孔和检查钻孔合格后，顶管工作越早越好，应每钻完一孔便顶进一根钢管，钢管采用3m、6m管节逐段接长，连接接头采用壁厚箍，上满丝扣，丝扣长度为15cm，为保证受力均匀性，奇数第一节采用3m，偶数第一节采用6m，以后各节均用6m。
管棚顶到位后钢管与导向管间隙用速凝水泥或其他堵塞严密，以防浆液冒出。
（4）注浆及封口
注浆前应进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，获取管棚最佳注浆参数。
浆液采用注浆机灌注。
管棚封堵口设有进浆孔和排气孔，当排气孔流出浆液后，关闭排气孔，续灌浆液，达到设计注浆量或者注浆压力时，方可停止注浆。
注浆结束标准：
注浆压力逐步升高，达到设计终压2.0Mpa。
同时现场技术人员负责做好每一根管棚注浆时间、注浆量的详细记录。
长管棚施工注浆工艺流程如下图：
（5）注浆结束标准、效果检查：
注浆结束标准：
单孔结束标准：
注浆压力逐步升高至设计终压，则继续注浆10min以上，注浆结束时的进浆量小于开始进浆速度的1/4，或注浆量不小于设计注浆量的80%。
全段注浆结束标准：
所有注浆孔均符合单孔结束条件，无漏注情况。
注浆效果检查：
一是分析法：
分析注浆过程，查看每个孔的注浆压力、注浆量是否达到设计要求；注浆过程中漏浆、跑浆是否严重，从而以浆液注入量估算注浆扩散半径，分析是否与设计相符。
二是检查孔法：
用地质钻机按设计孔位和角度钻检查孔提取岩芯进行鉴定，同时测定检查孔德吸水量（即钻机漏水量），单孔时应小于1L/（min·m）,全段应小于20L/（min·m）。
检查完成后，检查孔再进行注浆补强，并用砂浆全孔封闭。
注浆过程异常情况处理：
钻孔过程中遇见突泥情况，立即停钻，进行注浆处理；
在掌子面有小裂隙漏浆，先用水泥浸泡过的麻丝填塞裂隙，并调整浆液配比，缩短凝胶时间，若仍跑浆，在漏浆处用普通风枪钻浅孔注浆固结。
当注浆压力突然升高，则只注纯水泥浆或清水，待泵压恢复正常时，再进行双液注浆，若压力不恢复正常，则停止注浆，检查管路是否堵塞。
当进浆时很大，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，进行小泵量、低压力注浆，以使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶；亦可采用间歇式注浆，但停留时间不能超过浆液凝胶时间。
3.1.4洞口封闭
管棚时作完毕后，喷射混凝土封闭洞口段所有临空面，防止因地表水、便道过车等一切可能因素引起的对隧道出口覆盖层的扰动，确保洞口稳定性，以保证顺利出洞。
3.2中导洞洞内施工
中导洞K13+600～K13+620（20m）段依据设计和变更，确定为V级围岩；中导洞K13+635～K13+655段设计为V级围岩；均按照LS5a衬砌类型进行支护，0.5m/榀14型钢钢架，上下台阶法开挖。
施工工艺流程如下：
1、开挖①部分，开挖完成后立即施做①部分的支护（包含钢支撑支护、钢筋网支护、锚杆支护、喷砼支护等）；
2、当①部分的掌子面超前②部分3-5m时，开挖②部分，开挖完成后立即施做②部分的支护（包含钢支撑支护、钢筋网支护、锚杆支护、喷砼支护等）；
3、当①部分掌子面，进口端方向到达K13+620时，②部分停止掘进，①部分继续施做并减小断面的开挖面；出口端掘进至K13+635时，①部分和②部分全部停止掘进；若进口端掘进至K13+620时，出口端掘进未到K13+635，那么停止进口端方向掘进，直至出口端掘进至K13+635，后继续按上述进行施工；相反，出口端掘进至K13+635时，进口端未掘进至K13+620，那么停止出口端的掘进，直至贯通。
3.3贯通段施工（K13+620～K13+635段中导洞）
中导洞K13+620～K13+635段设计为V级围岩，按照LS5a衬砌类型进行支护，施工此段时，从出口掘进施工停止，由进口端向出口端进行贯通施工，严禁两头同时施工。
此段施工，采用小断面导洞出洞，小导洞设置于上台阶，施工时采用“短进尺、弱爆破、勤量测”的施工原则，每循环开挖进尺按照1榀钢架间距（0.5m）控制，上台阶小导洞支护根据情况可采用160格栅钢架进行加强，钢架间距0.75m/榀作为临时加强支护。
全环施作系统砂药卷锚杆并挂网，锚杆采用Φ22螺纹钢，长度2.5m/根，间距环向1m×纵向0.5m，钢筋网采用Φ8钢筋，网格尺寸20×20cm。
相邻钢架间采用Φ22纵向钢筋连接，连接筋内外交错布置。
采用Φ25中空注浆锚杆做好顶部加强防护措施，超前锚杆长度3.5m/根，3根/环，环向间距60cm。
做好超前地质预报和沉降观测工作，确保施工的安全和进度，直至贯通。
3.4开挖注意事项:
（1）隧道施工应坚持"弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测"的原则。
（2）小炮开挖或人工开挖，严格控制装药量。
（3）工序变化处钢架（或临时钢架）应设锁脚钢管，以确保钢架基础稳定。
（4）导坑开挖宽度及台阶高度可根据施工机具、人员安排等进行适当调整。
（5）钢架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固。
（6）施工中，应按有关规范要求，进行监控量测，及时反馈结果，分析洞身结构的稳定，为支护参数的调整提供依据。
（7）出洞后及时施作中隔墙，确保洞身的稳定。
4．风险预控
4.1地质素描
地质素描是围岩工程地质特性和支护措施的合理性最直观、最简单、最经济的描述
和评价。
地质素描与隧道开挖同步进行，每循环开挖完成后由现场负责人、技术主管、安全员对开挖掌子面地质情况进行观察。
重点描述以下内容：
（1）岩石的结构、颜色、软硬程度、破碎程度等；
（2）层理、片理、节理裂隙等各种软弱面的产状特征、宽度、延伸情况、连续性、间距等；
（3）各结构面的充填物质成分和泥化、软化情况；
（4）地下水及基岩裂隙水发育情况；
根据地质素描，大致判断围岩级别，同时制定本循环支护措施，若发现围岩与设计不符时，立即采取相应处理措施，制定施工方案。
4.2洞口地表、地中沉降观测及洞内围岩量测监控
4.2.1洞口地表、地中沉降观测
加强洞口段地表、地中沉降观测及洞内围岩量测，观测点在开挖完成后下沉之前埋设好，一直观测到下沉稳定为止。
观测点布置沿纵向（隧道中线）布置，其量测间距与埋深关系很大，量测断面间距按下表埋设：
洞口地表沉降点埋设断面间距表
埋深h与洞室
跨度B关系
2BBh断面间距
20m
10m
5m
为准确掌握地表下沉规律，从工作面前方2B处开始量测地表下沉。
量测频率开挖面距离量测断面前后距离小于或等于2B时，每日2次。
另外在沉降区以外设置测点作为参照。
具体测点布置如下图所示
每5-10m布置5个点，一个拱顶下沉量测，洞身两侧各设2个水平收敛量测，底部一侧一个底板下沉量测。
4.2.2洞内围岩量测监控
围岩量测紧跟开挖、支护作业面，一般不超过2m。
按每10m布置3个点，进行点位布置及频次进行量测。
初始量测时间在开挖12h内完成。
具体布置情况及量测频次见下表所示：
围岩量测断面布置间距和每断面测点数量
围岩级别
断面间距（m）
每断面测点数量
净空变化
拱顶下沉
V
10
l～2条基线
1～3点
量测频率（按位移速度）
序号
位移速度（mm／d）
量测频率
1
>5
2次／d
2
1～5
1次／d
3
O．5～1
1次／2～3d
4
0.2～O．5
1次／3d
5
<0.2
1次／7d
对较差围岩段，加密围岩观测点，加大围岩观测频次，并根据具体情况及时调整量测项目或增加量测的内容，每次量测后及时进行量测数据分析，并绘制量测数据时态曲线和距开挖面关系图；对初期的时态曲线应进行回归分析，预测可能出现的最大值和变化速度。
对围岩变化超出允许范围时，及时向项目总工汇报，根据具体情况及时采取加厚喷层、加密或加长锚杆、增加钢架等加固措施。
并将结果反馈给设计、监理，实现动态设计、动态施工。
围岩稳定性的综合判别，根据量测结果按下列指标进行：
根据位移变化速度判别：
a．净空变化速度持续大于5.0mm／d时，围岩处于急剧变形状态，加强初期支护系统。
b．净空变化速度小于0.2mm／d时，围岩达到基本稳定。
5．安全保障措施
针对隧道出洞施工特点，项目部安排24h日夜值班制度，对洞内施工全程跟踪并记录，对隧道围岩状况、初期支护施工质量、仰拱开挖长度、爆炸物品储存使用、施工用电等施工情况了如指掌，发现的安全隐患、质量通病等问题即时解决，确保隧道施工全面受控。
5.1洞内外爆破安全控制
洞内外爆破作业，由专职安全员统一指挥，施工时严格按爆破设计要求控制用药量。
装炮完毕检查并记录装炮个数、地点，以便核对消耗和领取数量，剩余火工品及时入库。
爆破前按警戒距离划定警戒区，设置防护人员，疏散施工人员，撤离现场机具到安全地点，方可点炮。
爆破后必须经过通风排烟，15min以后，才准许检查人员进入工作面，检查有无盲炮及可疑现象；有无残余炸药或雷管；拱顶两边有无松动石块；支护有无损坏与变形。
在妥善处理并确认无误后，其他工作人员才准进入工作面，当发现盲炮时，必须由原爆破人员按规定处理。
5.2行车安全控制
为了保证隧道行车安全，一是加强对司机安全教育培训，二是限制洞内行车速度，洞内行车速度不大于10㎞/ｈ；三是设置警标志，每个隧道洞口均设置限速标志，安全警示标志，台车设置界线警示灯，洞内清杂人员穿防护服。
5.3施工用电安全管理
5.3.1洞内采用“三相五线制”布置电力线，每100m设置一处接地。
5.3.2隧道内每200米设置一配电箱，内设三相漏电开关、三相插座和单相插座各一个。
5.3.3配电箱均采用“一机一闸一箱一锁”，严禁非专业人员乱接电。
5.3.4洞内照明灯采用节能白炽灯，照明灯均匀布置，高度不小于路面以上2.5m。
5.4加强值班及巡查制度
5.4.1隧道专职安检人员每班对施工现场进行一次全面检查，尤其是加强对围岩和临时支护状态的检查，并对现场施工用电、火工品管理、安全防护等方面的检查，不放过任何微小变化，并逐级做好记录。
发现问题及时采取措施，妥善处理。
5.4.2出洞段剩余10～15m时，洞内爆破作业，由专职安全员统一指挥，施工时严格按爆破设计要求控制用药量。
爆破前按警戒距离划定警戒区，疏散施工人员，撤离现场机具到安全地点，方可进行爆破施工。
出洞时，进出口安排2名安全员全程值班。
5.4.3加强未施工二衬段围岩观测和量测，发现初期支护开裂或有明显变形时，立即加强支护。
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