郧十高速隧道方案.docx

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郧十高速隧道方案

第六节隧道工程施工

一、概述

本标段隧道工程数量见下表：

隧道名称

起止桩号

长度（m）

结构类型

柯家坡隧道

Z2K57+704-Z2K58+619

K57+682-K58+600

915

918

分离式

平地院隧道

Z2K60+530-Z2K62+230K60+551-K62+230

1700

1679

分离式

二、分离式隧道施工方案

1、施工总体方案

根据工程特点及工期要求，安排两个隧道施工队承担施工任务，隧道一队和隧道二队分别承担柯家坡隧道、平地院隧道施工。

每个隧道队分为两个作业组分别担任隧道左、右洞作业任务。

即采用单侧双洞同时施工的方式，4个工作面，4套掘进、支护、衬砌设备。

柯家坡隧道从出口端开始，平地院隧道从进口端开始。

施工时左、右线掌子面错开30m左右。

隧道开挖、初支贯通、二衬完成后，开始左右线全洞的洞内侧沟、路面、装饰等的施工。

在隧道洞口外布置施工驻地、风、水、电供应系统及加工场地、料库存放场地，形成施工系统。

混凝土由标段混凝土搅拌站统一提供。

。

施工顺序：

施工准备→隧道出口洞口排水系统施作→洞前、洞口土石方（成洞面加固、边仰坡防护）→导向墙及长管棚施工→隧道进口洞口排水系统施作→洞前、洞口土石方（成洞面加固、边仰坡防护）→导向墙及长管棚施工→洞身开挖、初期支护→滞后开挖面一定距离进行铺底和墙脚施工→滞后一定距离与开挖平行作业进行防水层铺设→二次衬砌→路面施工→洞内沟槽施工。

2、各主要分项工程的施工方案

2.1、各级围岩段的开挖

针对不同的围岩类别及其稳定性，分别采用CD法、环形开挖预留核心土作业法、上下台阶法、全断面法。

全断面法采用台车打眼，其余采用风钻打眼。

采用光面爆破方式破岩。

采用ZL50C侧卸式装载机装渣，汽车运输。

2.2、预支护及初期支护

预支护包括长管棚、小导管和超前锚杆。

预支护采用φ108长管棚注浆时，用Y-28-300电动钻机打孔，采用φ42小导管注浆时，采用风钻打引导孔，然后打入小导管，用注浆机注浆。

开挖后及时进行锚杆、挂网、型钢拱架架设并喷射混凝土。

小导管、锚杆、型钢拱架均在洞外加工制作成半成品，洞内安装。

喷砼料在洞外集中搅拌站搅拌，运至洞内，采用湿喷工艺。

2.3、防水及二衬

二衬使用全液压衬砌台车，防水板铺挂采用铺挂台车。

防水砼在洞外搅拌站搅拌，砼运输车运至洞内，砼输送泵泵送入模。

2.4、洞内砼路面

由于受净空间控制，洞内基层、面层采用小型摊铺设备施工。

砼在洞外集中搅拌，砼运输车运至洞内。

3、隧道施工方法

3.1洞口工程

3.1.1洞口开挖及边仰坡防护

边仰坡开挖前，先完成地表排水系统，采取分层开挖，分层支护，自上而下进行施工的处理方法。

①刷坡前，进行坡口线的放样，并在洞口边仰坡顶施作截水沟，以避免雨水对边仰坡的冲刷而导致边坡落石、失稳而坍塌。

②清除边仰坡上松动岩石，并按设计坡率及分层开挖高度，自上而下进行边仰坡的刷坡与喷锚防护工作，每次开挖及防护的高度为2m

③隧道进出口边仰坡坡面明暗交界面以上部分及明洞处洞口边仰坡采用锚网喷防护。

④暗洞开挖约10m以后，施作洞口段衬砌。

3.1.2超前预支护

本隧道在左右洞口处的40mⅤ级围岩地段设置了超前管棚预支护，长管棚钢管采用φ108热轧无缝钢花管。

其它围岩地段设置了超前小导管或超前锚杆预支护。

3.1.2.1长管棚的施工

在洞口或明洞明暗交界处土石方开挖及边仰坡喷锚防护施工完成后，进行管棚导向墙的施工。

导向墙采用C25钢筋混凝土，同时在导向墙内预埋管棚导向钢管。

导向墙基础承载力要求大于设计值，当承载力达不到要求时，采用扩大基础的处理方案。

长管棚采用GM-20A地质钻机钻孔，钻孔外插角度以1°～3°为主，可根据实际情况作调整。

3.1.2.2超前小导管的施工

超前小导管设置在隧道拱部，在开挖前沿隧道纵向开挖轮廓线以α=10°～15°外插角钻孔，将超前小导管打入地层后进行小导管注浆，超前小导管前后排之间搭接长度不小于1m。

超前小导管在钢筋棚制做，前部做成锥头，在壁上钻8mm的对穿注浆孔，梅花型布置。

3.2、隧道洞身段施工

3.2.1洞身开挖

根据暗挖隧道埋深及水文地质条件，为保证施工安全，防止坍方，确保开挖过程中围岩的稳定性，减少中间岩柱的变形，暗挖段隧道根据不同围岩类别分别采用相应的开挖方法开挖，右线隧道施工超前左线隧道25～30m。

采用光面爆破方式破岩，小型挖掘机、ZL50C侧卸式装载机装碴，自卸汽车运输。

①隧道暗洞Ⅴ级围岩段CD法即单侧壁导坑法开挖 （见单侧壁开挖示意图）

A、先行导坑开挖：

采用微正台阶法，上半断面超前2.5～3m,使用5台气腿式凿岩机钻眼,光面爆破,每循环进尺2.0～2.5m,配备正铲卸式装载机装碴,自卸汽车运输。

B、先行导坑支护：

根据围岩情况和设计要求，采用锚杆，喷射砼，架钢拱架支护。

为保证施工安全，中壁墙需作临时支护：

Φ42超前小导管注浆，长度4.5m，环向间距0.4m，外插角10·，D25中空注浆锚杆间距1.0×0.7m,φ8间距25×25cm钢筋网，C25早强砼18cm,架设钢拱架,纵向间距0.5m。

C、后行导坑开挖、支护：

在左侧先行导坑超前50m后进行，以不影响先行导坑施工。

开挖、支护方式与左侧相似，只是不再作中壁临时支护。

D、仰拱施工：

在下部开挖至设计标高后，即可清基，施作单侧仰拱，另一侧仰拱应在中壁墙撤除后进行。

②隧道暗洞Ⅳ级围岩段环形开挖预留核心土作业法及支护顺序

在隧道开挖过程中，在三个台阶上分七个开挖面，以前后七个不同的位置相互错开同时开挖，然后分部同时支护，形成支护整体，缩小作业循环时间，逐步向纵深推进的作业方法。

该法的具体实施，包括以下内容：

（1）开挖掘进以三个台阶七个工作面同时进行。

将隧道全断面划分的七个部位同时开挖，由于七个部位分别处于七个不同的里程，从而使每一个开挖断面处的围岩所暴露的面积减到最小

（2）初期支护先上后下，分布实施，然后连成整体形成一个承载拱。

（3）依据围岩量测的结果调整支护参数，来决定每一循环进尺。

第1步：

拱顶在超前管棚（或小导管）的“保护伞”下，将传统的矩形上导坑改为弧形导坑，开挖结束后，先初喷3cm砼，即用18#钢支撑，同时施做锁脚锚杆，并挂设钢筋网，喷射砼，施做系统锚杆，形成较稳定的承载拱。

第2、3步：

在拱顶承载拱的支护下，分段扩大拱脚，以一定的时间差按同样方法进行支护。

第4步：

拱顶完成后中部拉槽

第5、6步：

在以完成拱部支护后，分段左右开挖马口，以一定的时间差作边墙支护。

第7步：

下台阶核心土挖除。

②上下台阶法或全断面法施工

由于环形开挖预留核心土作业法施工工序多，施工进度缓慢，在Ⅳ（Ⅲ）级围岩地段如果条件允许，将采用工序较少的上下台阶法或全断面法施工，以提高施工进度。

A、台阶法施工时，先施工顶部上台阶，后开挖下台阶边墙，再开挖下台阶核心土。

其施工工序如下：

隧道暗洞段台阶法分部开挖立面示意图

（1）弱爆破开挖上台阶→施作上台阶初期支护（初喷4cm厚混凝土、铺设钢筋网、架立型钢钢架、施做拱脚锁脚锚杆）→施做系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

（2）在滞后于上台阶一段距离（10～15m）后，弱爆破开挖一侧下台阶边墙→施作（下台阶周边初期支护→施做系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度→在一侧下台阶边墙施工10m以内，弱爆破开挖另一侧下台阶边墙→施作下台阶周边初期支护→施做系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

（3）在滞后下台阶边墙开挖5～10m后弱爆破开挖下台阶核心土。

B、全断面光面爆破法施工。

开挖采用凿岩台车钻眼，初期支护采用锚杆钻机施作锚杆，湿喷机进行喷砼作业。

每循环进尺3.5m。

具体循环见《III级围岩全断面法掘进作业循环图》。

III（IV）级围岩上下台阶法掘进喷锚作业循环图

III级围岩全断面法掘进作业循环图

3.2.2初期支护

3.2.2.1锚杆的施工

本隧道采用的锚杆有自进式锚杆、注浆锚管、中空注浆锚杆、砂浆锚杆等，锚杆的施工均在进行清顶及初喷砼后进行，钻孔前采用红油漆进行布点定位。

1锚杆施工时，先由测量人员对锚孔位进行定位，再由锚杆钻机将自进式锚杆直接打入，保证外露孔口长度10～15cm。

②安装止浆塞、垫板和螺母。

③用注浆接头把锚杆尾端同注浆机连接。

④开动注浆泵，整个过程应连续灌注，不停顿，必须一次完成，观测到浆液从止浆塞边缘流出或压力表达到设计值，即可停泵。

3.2.2.2钢拱架的施工

型钢钢架在洞外钢构件制作场分节加工，根据不同断面，精确放样下料，分节焊制而成。

栓孔用钻床定位加工，螺栓、螺母采用标准件，焊接加工误差应符合有关规范。

为保证钢架置于稳固的地基上，施工中应在钢架基脚部位预留0.15～0.20m原地基，架立钢架时挖槽就位，并在钢架基脚处设槽钢以增加基底承载力。

3.2.2.3喷射砼的施工

隧道采用C25早强喷射混凝土，为减少喷砼回弹量，防止及抑制砼收缩裂纹的产生和发展，喷射混凝土采用湿喷工艺。

隧道开挖完成后应立即对岩面喷射砼。

在喷射砼前用压缩空气或压力水将所有待喷面吹净，吹除喷砼面上的松散杂质或尘埃。

喷射砼采用先下后上S型喷射方式分层喷射，并在喷射砼达到初凝后方可喷射下一层，喷射混凝土的终凝时间一般为10分钟，其养护时间应在其终凝1~2小时后进行洒水养护，养护时间一般不少于7天。

在喷射混凝土终凝0.5小时后方可进行钻爆施工。

3.2.3防排水的施工

本标段隧道结构防排水设计遵循了“以排为主、防、排、堵、截相结合、因地制宜、综合治理”的原则。

使隧道达到排水畅通、防水可靠、经济合理、不留后患的目的.

铺设防水板在铺设台架上进行，铺设台架采用工地现有的材料加工制作。

上部采用φ108钢管或槽钢弯成与隧道拱部形状相似的支撑架，用丝杠与台架连接，以便其升降；走行部分采用轨行式，轨距与衬砌钢模台车一致。

3.2.3.1防水板及排水管的施工

①施工前先进行基面处理，外露的锚杆头及钢筋头齐根切断，并用砂浆抹平然后铺设防水层。

②对于喷射砼外表面凹凸显著部位（不平处矢高与弦长比超过1/6的部位），应进行修凿、喷补，使其表面平顺。

③防水层用垫圈和绳扣吊挂在固定点上，其固定点的间距在拱腰部为0.5～0.7m，在墙部为1.0～1.2m，在部凹凸处适当增加固定点。

防水板铺挂时，应留有一定的余长，防水板不出现紧绷现象。

④防水板铺挂前，先施工环向、纵向排水管，环向排水管采用φ100HDPE打孔波纹管，纵向排水管采用φ116HDPE打孔波纹管。

3.2.3.2沉降缝与施工缝的防水施工

本隧道在明暗交界处设有环向变形缝（包括仰拱），采用中埋式橡胶止水带+外贴式钢边橡胶止水带+嵌缝材料（聚苯板）进行防水。

施工缝采用遇水膨胀橡胶止水条+外贴式止水带+混凝土界面剂进行防水，设置范围为拱部与墙部。

3.2.4、洞身衬砌

隧道洞身衬砌采用先仰拱填充后墙脚，再拱墙衬砌的施工方法施工。

衬砌采用整体模板台车衬砌，拌和场拌制C25防水混凝土，砼运输车运输，砼输送泵泵送砼入模。

浇筑顺序为从两侧墙底至拱顶连续进行。

隧道预埋件、预留洞室施工：

 内衬预埋件设置，根据隧道使用要求预埋在内衬混凝土结构内，其中有给风机、电缆支架、可变信息标志、照明、通信线等预埋件。

预埋管内预留铁丝连接牢固，每次衬砌前进行检查，以便日后机电线缆的敷设。

3.2.5、通风与防尘

为减少噪音污染，提高通风效率，隧道通风采用低噪音节能风机（型号：

2K70N0.18和2K70NO.12），采用φ1200拉链式风管；前期采用压入式通风，后期采用混合式通风。

本隧道施工中采取湿式凿岩、机械通风、喷雾洒水和个人防护等措施进行防尘。

水幕降尘器构造示意图

水幕降尘器布置示意图

3.2.8、特殊地质地段的施工

隧道不良地质地段主要表现为洞口浅埋段,溶洞，受褶曲、节理发育影响而导致的围岩破碎，围岩坍塌、冒顶。

针对各种不良地质现象，制定如下施工方法：

1）、洞口浅埋段的施工

隧道洞口段的围岩均位于强风化或全风化的呈土状的片岩内，节理裂隙发育、岩体破碎，施工中稍有不当，就会出现坍塌或冒顶坍塌现象，严重危害隧道施工安全。

在施工中采取如下施工措施减少或避免出现此类现象。

①严格遵循“预支护、短开挖、少扰动、强支护、早封闭、实回填、严治水、勤量测、衬砌紧跟”的施工原则；

②严格按分部原则开挖，减少断面暴露面积；

③尽量以超前大管棚的形式掩护通过浅埋区，延长超前大管棚覆盖范围，特别超前大管棚覆盖顶板厚度在10m内的范围；

④增加锁脚锚杆及增设仰拱竖向锚杆，防止因应力过大而出现仰拱隆起现象；

2）、破碎带、断层地段施工

本合同段隧道的断层与破碎带采用如下施工措施通过该不良地段。

施工前应对出现破碎带征兆的现场勘探、分析、推测并切实掌握断层带的情况，包括破碎带的宽度、填充物、地下水以及隧道轴线与断层构造线方向的组合关系，根据有关施工技术和机具设备条件，选择通过断层地段的施工方法报监理工程师审批。

当断层带内充填软塑状的断层泥或特别松散的颗粒时，采用格栅和小导管注浆超前联合支护，先行施做侧导坑开挖，然后进行上半部环状开挖，最后挖核心土的施工方法。

断层地段出现大量涌水时，采用排堵结合的综合治理措施。

通过断层的各工序间的距离尽量缩短，并尽快使全断面衬砌封闭，减少岩层瀑露、松动和地压增加。

3.2.9、监控量测

1）、地质和初期支护观察

每一循环进尺，都必须进行一次工作面观察，并作好客观详尽的记录。

在地质变化不大地段，可每天按一个工作面记录，对已成洞地段主要是支护效果的观察，频率同工作面。

2）、地表下沉量测

测点断面沿纵向（隧道中线方向）布置，在隧道洞口地段埋设断面。

测点应在开挖形成的下沉之前埋设，一直测到下沉稳定。

3）、拱顶下沉及水平净空位移量测

收敛量测设计包括断面间距、量测频率、测线布置和测点埋设时间等。

量测断面间距：

一般情况下，洞口段和埋深小于2B的地段，间隔5～10m一个断面，其余地段视地质情况，每隔5～50m设一个断面。

4）隧道瓦斯监测

地面中心站布设有计算机、打印机、断电仪和分站，左线工作面、右线工作面、左线回风、右线回风和洞外分别布设传感器，传感器分别用来检测工作面的瓦斯浓度、工作面的氧气浓度、回风瓦斯浓度和洞外风机开停状况，确定洞内瓦斯监测位置，及时掌握隧道内瓦斯浓度情况，避免瓦斯事故的发生，确保施工人员安全。