隧道洞身开挖初期支护施工方案Word文档格式.docx
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3）隧道路面设计为水泥砼路面，设计弯拉强度不低于（28d）。
4）地震烈度：
隧道抗震设防烈度为6度，按7度采取抗震措施。
地形地貌及工程地质条件
1.3.1地形地貌
隧址区属于中低山区，其海拔较高，隧道轴线基本平行于山脊走向，山体地势南北两侧坡度较陡，东西两侧坡度较缓，植被发育。
隧道穿越地段总体地形为中间高，两边低，地表形态波状起伏较小，山体上分布有民居及乡间道路。
洞室洞顶埋深除进出口段及中间局部地段外，一般在米以上，最大埋深约米左右。
1.3.2地质
隧址区地层主要为第四系人工素填土、风积黄土、粉土、冲洪积粉质粘土等组成，勘察深度范围内，未见地下水出露，大地构造单元来看，隧址区构造简单，无大型断裂、构造发育。
隧址区工程抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为，设计地震分组为第三组。
场地土属中硬土，建筑场地类别可按Ⅱ类考虑，特征周期值为，按隧道围岩受构造影响程度，工程地质层的岩土特性，综合确定隧道围岩级别属Ⅴ级围岩。
1.3.3地震
据《建筑抗震设计规范-GB50011-2010》划分。
吴堡县工程抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为，设计地震分组为第三组。
结合本次钻探资料，场地土属中硬土，且场地覆盖层厚度大于5m，建筑场地类别可按Ⅱ类考虑，拟建场地特征周期值为。
气象、水文地质条件
1.4.1气候
测区属中温带半干旱大陆性季风气候，其基本特征是春季风大沙多，夏季炎热干旱，秋季早霜，多冰雹，冬季漫长寒冷。
年平均气温℃，极端最低气温℃，极端最高气温℃，年平均无霜期165天，年平均降水量毫米，且多以暴雨形式出现，主要集中在七、八、九月份，占全年降水的60%以上，测区所处位置是寒冷地区，冬季长达180多天，冰冻深度米。
1.4.2水文
勘察区内地表水体属黄河水系，由于山体地势较陡，植被不甚发育，遇大雨、暴雨时，不易入渗山体，大部分直接下流到沟底，经小河汇集后流入黄河。
本次勘察期间，勘探深度范围内未见地下水出露，设计时，可不考虑地下水对隧道的影响。
电力、交通环境条件
本项目处于吴堡县丁家弯乡境内,区域内电网发达,电力供应能力较强,工程建设用电比较方便.施工用电按电网用电占90%,自发电占10%。
本工程项目所处地为黄土高原山区。
由该区县道穿越本标段，进场方便，基本能够满足工程施工需要。
施工环境及工程特点
该工程由榆林路桥勘察设计院设计，陕西省吴堡县交通局组织实施。
根据施工现场勘察情况分析，本工程一步墕隧道是在原有浆砌直墙石拱隧道的基础上进行扩挖修建，原有隧道为直墙石拱结构，隧道全长170m，隧道净宽，净高，下部为直线直墙，上部拱形失跨比1:
3，隧道开挖后进行施工衬砌支护。
所以本工程具有工作面狭小，施工难度大，质量要求高、施工环境较差的工程特点。
二、洞身开挖施工工艺
风、水、电管线布置
风、水、电管线布置见示意图。
风、水、电管线布置示意图
洞内施工供风、通风与防尘
鉴于本标段隧道的实际情况，经现场考察及审阅图纸后决定，本合同段施工供风以管道供风为主，通风采取自然通风。
⑴洞内施工供风
施工供风采取在隧道进口安装20m3/min电动空压机,建高压风站,通过Φ200钢管接至各施工部位,由高压橡胶风管再连接到风动机具进行施工。
⑵洞内通风排烟
本隧道由于长度只有170m,而且有旧石拱衬砌隧道作为通风通道，故采取自然通风，不设隧道风机。
⑶施工防尘方案
施工防尘采用水幕降尘和个人带防尘口罩相结合，在距掌子面10m外边墙两侧各放一台简易水幕降尘器，拆除旧石拱隧道浆砌石时可能会产生粉尘，影响洞内工作人员工作，故在拆除时打开，拆除结束后关闭。
详细方案见下图。
水幕降尘施工示意图
⑷施工排水布置
隧道为人字坡，施工过程中，在左右两侧开挖排水沟，沟宽40cm，洞内岩溶水和污水可通过排水沟自流出洞外。
为减少污染，在洞口附近修建污水处理池，经净化沉淀后，排入当地沟渠中。
洞身开挖作业
2.3.1隧道开挖作业根据不同围岩类别分别采取不同的开挖方法
本隧道全为Ⅴ类围岩，Ⅴ类围岩又分Ⅴ类浅埋加强段和Ⅴ类浅埋段，均采用上下台阶法施工，需要时保留上台阶核心土。
2.3.2一步墕隧道围岩类型设计表
一步墕隧道围岩类型设计表
序号
分段里程
长度（m）
围岩分类
支护类型
1
K79+500～K79+530
30
明洞
2
K79+530～K79+570
40
Ⅴ级浅埋加强
Ⅴ级浅埋加强支护
3
K79+570～K79+615
45
Ⅴ级浅埋
Ⅴ级浅埋支护
4
K79+615～K79+645
5
K79+645～K79+670
25
2.3.3洞身开挖支护方案及施工方法
（1）K79+530～K79+570为V级围岩，支护类型为V级浅埋加强支护。
采用上下台阶开挖法开挖，预留15cm的变形量（根据围岩量测情况及时进行调整），钢支撑采用I20b工字钢，纵向间距；
工字钢采用Φ22纵向连接筋连接，环向间距；
初期支护拱部及边墙采用L=4m的Φ22早强砂浆锚杆，环向间距，纵向间距，打入方向垂直于岩面；
采用φ8钢筋网片，尺寸15×
15cm,超前支护采用4m长φ42mm壁厚4mm的注浆小导管，环向间距，外插角10°
，小导管纵向间距；
喷射C25早强混凝土厚度26cm。
（2）K79+570～K79+615为V级围岩，支护类型为V级浅埋支护。
采用上下台阶开挖法开挖，预留10cm的变形量（根据围岩量测情况及时进行调整），钢支撑采用I20a工字钢，纵向间距；
初期支护钢架锁脚锚杆采用L=4m的Φ22早强砂浆锚杆，打入方向垂直于岩面；
超前支护采用4m长φ42mm壁厚4mm的注浆小导管，环向间距，外插角10°
（3）K79+615～K79+645为V级围岩，支护类型为V级浅埋加强支护。
（4）开挖主要采用机械开挖，人工辅助配合的施工方法。
在开挖过程中，根据围岩量测数据，及时、灵活地调整施工工序，保证隧道开挖作业快速、稳定、高效地进行。
本隧道洞身全段为V级围岩，采用上下台阶开挖法，施工工序详见附图4和附图5。
上下台阶开挖法施工工序横断面图
上下台阶开挖法施工工序纵断面图
2.3.4施工步骤及施工工艺说明
施工工序及步骤:
Ⅰ、拱部超前注浆导管预支护，利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护；
2、上导坑台阶开挖，开挖至既有隧道石拱衬砌顶部（每循环≤1m）；
人工配合机械分部开挖，每循环进尺一次；
Ⅲ、拱部初期支护（初喷混凝土，安设锚杆，挂钢筋网，架钢拱架，锁脚锚杆，喷混凝土）；
4（5）、右侧导坑下台阶开挖，（每循环≤1m）；
Ⅵ、右侧边墙初期支护（初喷混凝土，安设锚杆，挂钢筋网，架钢拱架，锁脚锚杆，喷混凝土）；
7（8）、左侧导坑下台阶开挖（每循环≤1m）；
Ⅸ、左侧边墙初期支护（初喷混凝土，安设锚杆，挂钢筋网，架钢拱架，锁脚锚杆，喷混凝土）；
10、拆除既有隧道石拱衬砌，隧底仰拱开挖（每循环≤1m）；
Ⅺ、仰拱初期支护（初喷混凝土，架钢拱架，喷混凝土）；
施工工艺说明:
采用台阶法开挖，在每一开挖循环中，利用人工配合挖掘机开挖；
出碴用ZL50C装载机装碴，自卸汽车运输至弃碴场；
人工进行锚杆安装、钢筋网挂设和喷混凝土施工，喷混凝土采用潮喷技术。
2.3.5开挖施工工艺框图
上下台阶开挖法施工工艺框图
2.3.6出渣运输
采用挖掘机、侧卸装装载机，15~19t自卸车配合，无轨运输一次性将洞内弃渣运至指定弃渣场，弃渣场事先应按设计要求做好防护。
2.3.7施工注意事项
1）施工中严格控制上下台阶长度，并根据监控量测结果合理调整左右侧导洞掌子面间的距离，钢拱架开挖一环，支护一环，钢拱架下增设钢筋混凝土垫块，以减小拱架下沉，垫块宽度取35cm，高度20cm,并尽早施做仰拱初期支护和浇筑仰拱；
2）施工中根据监控量测结果，可采用增设临时竖向支撑，临时仰拱等方法，及时调整开挖方式和修正支护参数，适时施做二次衬砌，确保安全；
3）施工中严格遵守“管超前，严注浆，短进尺，弱爆破，强支护，勤量测，早封闭”的原则；
4）在施工中应严格进行超前地质预报、监控量测和开挖面围岩的观察，需对掌子面前、后2倍洞径范围内应加强量测，并做好量测信息反馈，及时调整开挖方式和修正各项支护参数，必要时可增设临时仰拱，以确保工程质量和施工安全；
5）二次衬砌的施做时间，需根据监控量测信息确定，以保证结构安全；
6）开挖方式均采用人工配合机械开挖。
7）开挖孔径及台阶高度根据施工机具、人员等安排进行适当调整。
8）工序变化处之钢架应设锁脚钢管，以确保钢架基础稳定。
9）钢架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固。
10）各步开挖循环进尺≤1m，左右侧导坑掌子面间距不小于15m，左右侧导坑上、下台阶开挖间距不小于5m。
11）注意开挖过程中初期支护结构及原有石拱衬砌的稳定性，必要时利用石拱衬砌加设全断面环形临时支撑。
2.3.8质量检验标准
1）超、欠挖
开挖后的围岩面应圆顺平整无欠挖，超挖量（平均线性超挖）应控制在10cm以内。
2）对围岩的破坏
开挖后围岩上无掉块塌穴缺口和明显的裂缝，也不应有浮块及突包。
三、洞身支护施工方法及工艺
本合同段隧道支护方法有：
管棚、锚喷、超前小导管、钢支撑等。
小导管施工方法及工艺
（1）小导管施工方法
开挖前沿拱部开挖轮廓线外10cm施作。
超前小导管外插角为10°
～20°
，其纵向搭接长度不小于，采用YT－28型风枪（佩带Φ50mm大钻头）钻孔，人工将小导管打入孔内，尾部与钢架焊接固定，注浆泵进行注浆作业。
（2）超前小导管的施工工艺
①超前小导管的施工工艺见下图。
超前小导管施工工艺框图
②超前小导管的施工工艺说明：
钻孔、插小导管：
导管孔钻打前，进行孔位测量放样，孔位测量做到位置准确，钻孔要按放样进行，并设方向架控制钻孔方位，使孔位外插角度符合设计要求。
钻孔完成后，要用高压风、水清洗，吹冲干净孔内砂尘及积水，所有钻孔完成均要进行检验。
注浆：
采取跳孔施工或对串浆孔同时注浆。
注浆前先喷砼封闭掌子面以防漏浆，对于强行打入的钢管先冲洗管内的积物，然后再注浆。
注浆顺序由下向上进行，浆液用拌合机搅拌。
采用水泥净浆液，水泥浆水灰比1:
1，注浆压力为～，必要时可在洞口处设置止浆塞，止浆塞应能承受最大注浆压力；
注浆前先进行压水实验，施工中根据现场试验确定合理的注浆参数。
③注浆异常现场处理
1）发生串浆现场，即浆液从其它孔中流出时，采用多台泵同时或堵塞串浆孔隔孔注浆。
2）单液注水泥浆压力突然升高，可能发生了堵管，应停机检查。
3）水泥与水玻璃双液注浆压力突然升高，则关停水玻璃泵，进行单液注浆或注清水，待泵压正常时，在进行双液注浆。
4）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，使注浆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。
锚杆施工方法及工艺
每循环开挖完后及时按设计进行初期支护施工，隧道Ⅴ级浅埋加强段拱部与边墙采用Φ22早强砂浆锚杆，Ⅴ级浅埋段拱脚采用Φ22早强砂浆锚杆。
（1）早强砂浆锚杆施工
①早强砂浆锚杆施工工艺
早强砂浆锚杆施工工艺见下图。
②早强砂浆锚杆施工方法
先进行孔位测量放样，孔位测量做到位置准确，采用锚杆台车或人工手持风枪按放样进行钻孔，标志杆做控制钻孔方位，使孔位角度符合设计要求，钻孔完毕打入锚杆后，随即在钻杆尾部安设垫板，上紧螺帽，然后连接注浆管，再用高压注浆设备注浆，注浆顺序自两侧起拱线向拱顶逐根进行。
砂浆锚杆孔采用倒退式注浆，人工打入锚杆。
砂浆锚杆施工工艺说明采用“先注浆、后安装锚杆”的程序施工，锚杆埋设前检查锚孔，用高压风、水清孔，使孔干净无积水残碴。
锚杆埋设采取先注浆后插杆方法施工，用注浆泵注浆，浆满后快速插入锚杆到埋设长度，然后用半干硬砂浆封实孔口。
钢筋网施工方法及工艺
（1）钢筋网施工方法
针对开挖断面的形状，确定场外制作或现场制作网片，若断面形状较规则，平整，采用场外制作网片，然后现场拼接；
若断面形状不规则，起伏较大，则采用现场制作网片，现场拼接，与岩壁紧贴安装，预留保护层厚度。
挂网利用简易台架进行。
（2）钢筋网施工工艺
①钢筋网施工工艺框见下附图。
②钢筋网安装工艺说明
钢筋网材料采用Φ8钢筋，网格间距为15×
15cm。
铺设钢筋网按照以下要求执行：
钢筋网在初喷混凝土4cm以后铺挂，使其与喷混凝土形成一体；
采用单层钢筋网时，钢筋网环向、纵向搭接长度不小于20cm。
钢筋网安装工艺框图
钢筋网应与锚杆或型钢钢架连接牢固；
开始喷射时，应减小喷头至受喷面的距离，并调整喷射角度，钢筋保护层厚度不得小于2cm；
喷射中如有脱落的石块或混凝土块被钢筋卡住时，应及时清除。
钢架施工方法及工艺
（1）钢架施工方法
钢架在钢筋加工棚加工,人工就地安装成型,装载机配合安装。
安装前应清除各节钢架底脚下的虚碴及杂物，为增强钢架的整体稳定性，将钢架与定位锚杆焊接在一起，沿钢架设直径φ22cm的纵向连接钢筋，间距按1m设置，钢架背后用喷砼填充密实。
架立钢架后应尽快进行喷砼作业，并将钢架全部覆盖，确保喷射砼覆盖钢架厚度在3cm以上，以使钢架与喷砼共同受力。
（2）钢架施工工艺
①钢架施工工艺框见下图。
（下页）
隧道支护钢架施工艺框图
②施工工艺说明
钢架在洞外按设计加工短构件，在洞内用螺栓连接成整体。
开挖后在洞内进行安装，与定位锚杆焊接。
钢架间设纵向连接筋，钢支撑必须安放在牢固的基础上，架立时垂直隧道中线，当钢架和围岩之间间隙过大时设置垫块。
③钢架制作：
钢架在洞外按1∶1比例放样加工，按设计图冷弯成形，焊接完成后，先试拼再运进洞内安装。
④钢架安装：
安装前先准确定出每榀钢架的位置，钢架安设前先喷不小于4cm的射混凝土，钢架必须置于原状岩石上，在软弱地段，可采用拱脚垫钢板，避免拱脚下沉。
钢架安装完成后，应和锁脚锚杆或与之相接触的锚杆头焊接，使之成为整体结构。
⑤喷射砼：
钢支撑架立后随即喷射砼，先将钢支撑与围岩间空隙喷满，然后将钢支撑全部覆盖，使钢支撑与喷射砼连成整体共同受力。
钢架施工质量要求：
钢架应架设在与隧道轴线垂直的平面内，钢架安设正确后，纵向连接牢固，并与锚杆焊接成一整体。
（3）施工注意事项
①安装前分批按设计图检查验收加工质量,不合格禁用。
②清除干净底脚处浮渣，超挖处加设钢（混凝土）垫块，其中间段接头板用砂子埋住，以防混凝土堵塞接头板螺栓孔。
③按设计焊定位筋及纵向连接，段间连接安设垫片拧紧螺栓，确保安装质量。
④严格控制中线及标高。
⑤拱架与岩面间安设鞍形混凝土垫块，确保岩面与拱架密贴。
⑥确保初喷质量，钢架在初喷5cm后架立。
喷射混凝土
喷射混凝土的作用是约束围岩的变形，分布围岩开挖造成的应力不均匀，在隧道壁面形成一承载环，从而提高围岩的自稳能力。
隧道工程喷射混凝土通常使用方式有干喷、湿喷等。
干喷特点：
喷射过程中粉尘、回弹较大，其中粗骨料回弹为多，对混凝土强度有部分影响，由于回弹大，造成单位水泥用量也多；
湿喷特点：
喷射过程中粉尘和回弹较小，但由于空气压力的原因，不能长距离喷送，混凝土拌和后的放置管理要求较高，管理不当容易浪费混凝土，而且湿喷方式对喷射机械性能及使用的速凝剂要求相当高。
而混凝土的潮喷方式则综合了干、湿两种方法，水泥用量及喷射混凝土附着强度达到了最大程度的节约和提高。
因此本工程采用《掺STC粘稠剂半湿式喷射混凝土工法》进行隧道围岩的潮喷施工。
（1）潮喷（半湿式）混凝土施工作业流程见下图：
潮喷（半湿式）混凝土施工作业流程图
（2）机械设备
进行潮喷需对干喷机的喷头进行改进：
1在喷头加水环上增钻若干φ径向注水孔，使部分水射向输料管心，连同原注水孔组成均匀加水射流。
2用长度~硬质聚乙烯管替换原钢质喷嘴,这主要是为了延长注水后风力搅拌时间,使水泥水化初期反应期粘稠剂粘聚反映较充分,同时也减轻了喷射手的负重。
3在喷头处增设一控制水阀，由喷射手按需要注水，以适应不同情况下的喷射。
围岩量测
我们拟采用信息化施工监控量测技术和实用的量测围岩应力---应变方法，控制围岩变形，掌握准确的数据，修正参数，指导施工。
⑴各类围岩量测项目
监测项目分必须项目（A类）和选测项目（B类）。
必须项目是用以判断围岩的变化情况和支护结构工作状态的经常性量测。
选测项目是用以判断隧道围岩松动状态、喷锚支护结果和积累资料为目的的量测。
隧道量测断面间距根据围岩级别、隧道断面尺寸及埋置深度等确定，Ⅴ级围岩量测断面间距为5～10m,开挖时刻注意围岩监控量测，准确掌握围岩状况，确保施工安全。
针对本隧道的特点，在施工全过程中，建立地质超前地质预报体系，并将其纳入施工工序，施工中采用多种预报方法相结合的综合预报方法，即以工程地质法（图析法及地质素描法）进行超前宏观预报；
以TSP203超前地质预报系统进行长距离（不小于100m）预报；
地质雷达、地质素描进一步补充和验证，加强常规地质综合分析，多管齐下，力争把地质灾害的几率降为最低。
围岩监测分四个工作面定专人负责，每日向项目部汇报。
本隧道围岩量测项目、量测布点，选用仪器及量测频率见量测项目、量测布点、选用仪器及量测频率表。
量测项目、量测布点、选用仪器及量测频率表
项目名称
量测仪器
断面布设
量测频率
1-15天
16天-1个月
1-3个月
3个月以上
必测项目
洞内外观察记录
眼睛观察、地质罗盘
Ⅴ级5~10m
每次开挖后及初期支护后进行
拱顶下沉
精密水准仪、铟钢尺
1-2次/天
1次/2天
1-2次/周
1-3次/月
周边位移
QJ-85型坑道周边收敛计
地表下沉
开挖面距量测断面前后<
2B时，1～2次／天；
开挖面距量测面2B～5B时，1次／2～3天；
开挖面距量测面>
5B时，1次／3～7天。
选测项目
依据施工需要进行选择
⑵运用隧道三维非接触量测新技术新方法
在施工中我们从高精度、简单实用、快速准确的原则出发采用非接触观测。
①非接触观测原理
非接触观测以光学/电磁方式远距离测定结构上点位的三维坐标。
在施工中采用全站仪自由设站是仪器从任一未知点上设站观测若干已知点的方向和距离，通过坐标变换求得该测站上仪器中心的坐标，然后以此测出其余新点的坐标。
②观测系统
自由设站三维变形接触观测系统由观测主机全站仪、反射靶标以及计算机组成。
③观测要点
a、基准点要求稳固不动，其坐标可根据现场情况自行设置而不必测量。
b、隧道洞内衬砌每断面3个变形点，分别位于墙脚（路面以上1m）、起拱线以上及拱顶处.
c、仪器测站在洞内设置4个,洞外设置2个.
D、全站仪的各项轴系及指标差进行准确调校.
为了确保观测精度,采用三次重复设站,每次设站采用双盘测回结合三次重复照准的观测方法,即每一测站上分别用两个盘位连续、重复照准三次目标点，得23个观测值，然后取其平均值作为一次设站观测的结果。
⑶运用各种测量仪表和工具监控量测方法
测试要点：
1洞内观察
开挖工作面的观察，在每个开挖面进行，特别是断层破碎带围岩条件下，开挖后应立即进行地质调查，并绘出地质素描图。
若遇特殊不稳定情况时，应派专人进行不间断观察。
2围岩位移量测
围岩位移量测是在钻孔中埋入单点或多点位移计以测试岩体内部各点的相对位移。
围岩位移量测断面纵向间距一般为净空变化量测断面间距的3—5倍。
3B类量测项目
主要用于验证预设计的合理性和探讨与支护衬砌的受力机理，作为A类量测的补充，用以调整和改变设计。
B类量测宜在施工初期阶段进行。
量测断面布置原则上应设在有代表性地质地段。
4隧道内空变位量测和拱顶下陷量量测
隧道内空变位量测和拱顶下陷量测在同一断面上进行。
量测断面的间距与隧道长度、围岩条件、开挖方法等多种因素有关。
四.质量保证体系
确保工程质量的措施
1、质量目标
本工程质量目标为：
工程一次验收合格率100%，单位工程优良率95%以上。
2、质量管理组织机构及自检制度
（1）质量管理组织机构
为了确保工程质量，在项目经理部实行二级质量管理制度。
项目经理部设专职质量检查工程师，每个班组设兼职质检员。
质量检查工程师直接对项目经理和总工程师负责，行使监督权、检查权和质量检查否决权。
附：
质量管理组织机构框图（见下图）
（2）建立健全自检制度
项目经理部建立“横向到边、纵向到底、控制有效”的质量自检体系，在施工过程中自下而上按照“跟踪检查、复检、抽检”三个检测等级分别实施检查任务，配齐人员做到职能相符。
在严格内部“自检、互检、交接检”的“三检”制度的基础上，认真接受建设单位质量监督和监理单位的监督。
质量检查程序框图（见下页图）
3、保证质量技术措施
（1）建立以总工程师为
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