隧道施工组织设计60560.docx

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隧道施工组织设计60560

3.3隧道工程（难点工程）

3.3.1隧道工程概况

苏家寨隧道：

ZK1737+675（YK1737+675）～ZK1738+475（YK1738+478），长800m（803m），削竹式洞门，围岩分布有Ⅳ、Ⅴ级。

3.3.2隧道工程施工方案

隧道施工按照新奥法原理组织施工，遵循“管超前、严注浆、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测”的原则。

隧道拟从出口向进口施工，施工时。

左洞先开始施工，采用光面爆破，Ⅳ、Ⅴ级围岩采用上下台阶法开挖，Ⅴ级围岩保留核心土。

Ⅳ级围岩采用超前锚杆进行超前预支护，药卷锚杆初期支护，人工配合机械安装钢拱架；Ⅴ级围岩采用“φ108管栅+注浆”预支护或小导管注浆预支护，中空砂浆锚杆初期支护，人工配合机械安装钢拱架。

采用风动凿岩机钻孔，塑料导爆管毫秒雷管微差爆破开挖，周边轮廓采用光面爆破技术；Ⅳ、Ⅴ级围岩开挖时采用人工风镐开挖为主，爆破配合。

采用侧卸式装碴机装碴，自卸车运输出碴；锚喷砼采用湿喷机作业；整体式钢模衬砌台车、泵送砼灌注二次衬砌砼。

砼采用自动计量拌和站生产，输送车运输。

3.3.3隧道工程施工方法

⑴洞口工程

洞口段开挖将充分考虑洞内施工需要，合理布置供风、供水、供电设施、材料存放及加工场地、机械停放场地。

洞口施工程序见图3-8

①洞口土石方开挖

洞口土石方开挖前，先清除边坡上的浮土、危石，准确测量放样后，做好边、仰坡的防、排水设施，开挖由外向里，从上到下分台阶分层、分段开挖。

根据地形条件，土方和强风化岩层采用挖掘机开挖和装车，人工配合清理边、仰坡，局部陡坡地段采用人工开挖。

石方采用浅孔台阶钻爆法开挖，梯段边坡预留1～1.5m厚光爆层，钻孔采用风动凿岩机，采用毫秒微差线型爆破技术，明挖梯段采用“一”型起爆，槽挖梯段采用“V”型起爆。

开挖台阶高度2～4m，一次性爆破开挖至设计隧底标高。

图3-8洞口施工程序框图

②边仰坡防护

边、仰坡开挖每成型一级台阶，及时按设计防护一个台阶，以防边、仰坡围岩风化，雨水渗透而坍塌。

⑵明洞施工

①明洞地段的土石方开挖

明洞开挖采取暗挖法开挖偏压地段，开挖要严格控制爆破药量，开挖前要先做好洞顶的天沟、排水沟等防排水设施，防止地面水冲刷而导致边坡、仰坡落石、塌方。

②明洞施工

基础采用人工配合挖掘机开挖，明洞衬砌采用液压衬砌台车。

首先测量放线，定出隧道设计中心线和设计标高，通过轨道将衬砌台车移至衬砌部位，调整好中心线和标高。

然后对台车中线、高程测量复核，无误后绑扎明洞钢筋，安装外侧模板和挡头板。

衬砌台车的配套模板采用特制大块整体模板，外模采用工地现场加工的木模。

浇注砼方法同洞内二衬。

③明洞防水

折模后，拱圈背部以砂浆涂抹平整，施做防水层，铺设时要粘接紧密，相互搭接错缝，搭接长度不小于100mm，并向隧道内延伸不小于50cm。

④明洞土方回填

明洞回填在防水层施工完毕后进行，两侧对称回填，分层夯实。

拱背回填按设计要求做粘土覆盖层（厚50cm）,并与边仰坡搭接良好。

⑶洞门工程

隧道洞门在明洞砼浇筑后或洞口段二次衬砌完成40米后进行，结合地形地质及考虑洞口美化等条件，安排在雨季前完成。

⑷洞身施工

①Ⅳ级围岩的开挖和初期支护

Ⅳ级围岩采用“台阶法”光面爆破施工，先开挖上台阶，并进行初期支护，再开挖下台阶并进行支护，每循环进尺1.2～1.5m，上台阶始终超前10～15m。

塑料导爆管非电起爆系统，毫秒微差有序起爆。

采用液压钻孔台车钻眼，采用钢格栅、自钻式超前锚杆、中空注浆锚杆及喷射砼进行初期支护。

②Ⅴ级围岩的开挖和初期支护

Ⅴ级围岩采用保留核心土的短台阶上弧形导坑法开挖，每循环进尺1.0m，上台阶长度控制在2～3m，仰拱工作面距离下台阶开挖面控制在10～15m，施工顺序为：

超前小导管注浆预支护→上台阶开挖（保留核心土）→初期支护→核心土开挖→下台阶侧导坑开挖（保留核心土，侧导坑超前1～1.5m）→初期支护→下台阶核心土开挖→封闭仰拱。

采用超前小导管预注浆支护（在洞口浅埋段采用长管棚+超前小导管），采用中空注浆锚杆、自钻式锚杆、型钢拱架支撑、钢筋网和喷射砼作为初期支护。

施工方法示意见图3-9、3-10。

图3-9

图3-10

⑹主要工序的施工方法及施工工艺

Ⅰ钻爆

采用塑料导爆管、15段别毫秒雷管起爆系统，引爆采用火雷管；采用硝铵炸药或乳化炸药（有水地段），选用φ25为周边眼使用的光爆药卷，φ32为掏槽眼、掘进眼用药卷；根据围岩不同类别确定不同的炮眼布置图；采用手持式风动凿岩机钻孔，人工装药起爆。

Ⅳ级围岩爆破设计示意图详见图3-11。

Ⅱ钻爆设计

a、爆破器材选用

采用塑料导爆管、毫秒雷管起爆系统，毫秒雷管采用17段别毫秒雷管，引爆采

用火雷管。

炸药采用硝铵炸药或乳化炸药（有水地段），选用φ25、φ40二种规格，其中φ25为周边眼使用的光爆药卷，φ40为掏槽眼、掘进眼用药卷。

坚硬岩石施工加强掏槽爆破，控制周边光爆孔，确保无超欠挖。

b、爆破参数及炮眼布置

①爆破参数选择

A掏槽眼型式选择：

采用中空菱形掏槽。

B周边眼孔距E的选择：

周边孔间距一般为0.3～0.65m，本设计取E=0.6m。

C抵抗线W的选择：

W=E/M，M为周边孔密集系数，一般取0.7～0.9，本设计取M=0.75，W=0.6/0.75=0.8。

D炮孔深度L的选择：

初步设计循环进尺3.5m，故周边孔L=3.6m，掘进主炮孔L=3.5m，底板眼采用L＝3.8m。

c、爆破材料和起爆网络选择

采用塑料导爆管、17段系列毫秒雷管。

周边孔采用传爆线竹片，小直径间隔装

药。

孔外网路采用复式网路联接，全断面一次起爆。

图3-11

Ⅲ超欠挖控制

①根据不同地质情况，选择合理的钻爆参数，选配多种爆破器材，完善爆破工艺，提高爆破效果。

②提高钻眼精度，尤其是周边眼的精度，认真测量中线高程，准确画出轮廓线。

③提高装药质量,杜绝随意性,防止雷管混装。

④断面轮廓检查及信息反馈：

了解开挖后断面各点的超欠挖情况，分析超欠挖原因，及时更改爆破设计，减少误差，配专职测量工检查开挖断面。

⑺装碴运输

出碴均采用侧卸式装载机装碴，自卸汽车运碴至指定弃碴场。

⑻超前支护和初期支护

超前小导管的施工：

先沿隧道外轮廓线用电动钻机或凿岩机向外以15°倾角钻孔，然后顶入导管，顶入长度不小于管长的90%，安设止浆塞，用注浆泵压入水灰比为1：

1的水泥砂浆和波美度为30、模数为2.4的水玻璃，注浆压力不小于0.5～1.0Mpa，砂浆达到设计强度的70%后方可开挖预支护下的围岩。

长管棚施工：

先在明洞的轮廓线以外，紧贴掌子面处施作现浇砼套拱，作为长管棚施工导向墙，套拱内预埋20号工字钢，并安设钢管作为导向孔；采用电动钻机沿导向孔钻孔，钻孔方向上偏1度，每钻完一孔便顶进一根钢管。

钢管接头采用

丝扣连接；分段进行注入30号水泥砂浆，浆液扩散半径≮0.5m，注浆压力0.5～1.0MPa。

中空注浆锚杆施工：

采用手持凿岩机钻孔，钻孔方向与衬砌结构面垂直，孔径大于锚杆直径17mm；用高压风吹净钻孔；将锚头与锚杆端头组合，戴上垫片与螺母；

把组装好的锚杆打入钻孔；将止浆塞穿入锚杆末端与孔口齐平并与杆体固紧。

锚杆末端戴上垫板，然后拧紧螺母；砂浆随拌随用，注浆压力为0.2～0.5Mpa，孔口溢出浆液时停止注浆。

药卷砂浆锚杆施工：

钻孔采用YT-28凿岩机；锚杆预先在洞外按设计要求加工制作，施工时锚杆钻孔位置及孔深必须精确，锚杆要除去油污、铁锈和杂质。

先用YT-28凿岩机按设计要求钻锚杆孔眼，达到标准后，用高压风清除孔内岩屑，然后将药卷放入孔内，后将加工好的杆体插入孔内，并将锚杆与钢筋网焊为整体。

待药卷终凝后按规范要求抽样进行锚杆抗拔试验。

普通砂浆锚杆施工：

采用风动凿岩机沿设计位置钻孔，钻孔直径大于锚杆直径15mm，专用注浆泵压注早强水泥浆，水灰比：

0.45～0.5，注浆时注浆管要插至距孔底5～10cm处，随水泥浆的注入缓缓匀速拔出，随即迅速将杆体插入，杆体插入孔内长度不得短于设计长度的95%。

若孔口无砂浆溢出，要将杆体拔出重新注浆。

钢拱架安装：

拱架在初喷砼之后进行安装。

钢拱架按设计位置架设，拱脚必须放在牢固的基础上。

与围岩之间的间隙过大时设楔块，楔块可使用钢板或砼块，每侧设置不得少于8点，钢架与围岩之间的间隙必须用喷射砼充填密实。

钢拱架要垂直于隧道中线，偏差满足规范要求。

相邻两榀钢拱架采钢筋焊接。

挂钢筋网：

钢筋网采用钢筋加工成方格网片，纵横钢筋相交处可点焊成块，也可用铁丝绑扎成一体。

有钢支撑（格栅）时，将钢筋网点焊在两榀钢支撑的外弧上；无钢支撑（格栅）时，通过与锚杆焊接固定在开挖的轮廊面上，且随岩面起伏铺设。

喷射砼施工：

采用湿喷法施工。

按施工配合比要求在洞外机械拌合混合料，运输车运至洞内并送入喷射机中，在喷射机喷头处加入液态4～7%速凝剂；喷射分段、分片、分层，且由下向上，从无水、少水向有水、多水地段集中进行，多水处安放导管将水排出；喷头与受喷面基本垂直，距离保持0.8～1.0m，压力为0.12～0.15MPa；第一次喷砼厚4cm，喷后断面平整圆顺。

第二次喷射时，先将钢架与岩面之间的间隙用喷射砼充填密实，喷射顺序先下后上，对称进行，先喷钢架与围岩之间空隙，后喷钢架之间，钢架应被喷射砼所覆盖，保护层不得小于4cm。

为减少回弹量，一次喷射厚度控制在6cm以下；按规定洒水养生。

⑼二次衬砌

⒈施工方法

二次衬砌一般断面采用1台全断面液压钢模衬砌台车、泵送砼灌注，衬砌台车长12m；紧急停车带加宽地段衬砌，采用自制大块组合钢模衬砌台车，挡头模板采用自制钢模。

砼全部在拌和站拌和。

拌和站设置满足冬季施工要求。

在粗骨料生产场设立粗骨料破碎筛分处理系统，保证粗骨料粒径符合泵送砼要求。

⒉施工程序

①二次衬砌施工作业前，要求围岩和初期支护变形基本稳定，量测监控数据表明位移率明显减缓、收敛值拱脚附近小于0.2mm/d和拱顶下沉小于0.1mm/d、位移值已达到总位移的80%时，方可施作二次砼衬砌；Ⅳ、Ⅴ级围岩地段应尽快施作二次衬砌。

②测量工程师和隧道工程师共同进行水平、高程测量放样。

③根据技术交底中线和标高铺设衬砌台车轨道，要求使用标准枕木和鱼尾板；轨距与台车轮距一致，左右轨面高差＜10mm。

起动电动机使衬砌台车就位。

涂刷脱模剂。

④起动衬砌台车液压系统，根据测量资料使钢模定位，保证钢模衬砌台车中线与隧道中线一致，拱墙模板成型后固定，测量复核无误。

⑤清理基底杂物、积水和浮碴；装设钢制挡头模板，按设计要求装设橡胶止水带，并自检防水系统设置情况.。

⑥自检合格后报请监理工程师隐蔽检查，经监理工程师签证同意后进行砼灌注。

⑦当砼衬砌强度达到设计强度70%时，方可拆模；若二次衬砌处于受力状态时，砼强度须达到设计强度100％时方可拆模。

拆模后须进行砼养生。

⒊注意事项

①衬砌施工缝端头必须进行凿毛处理，用高压水冲冼干净。

②按设计要求预留沟、槽、管、线及预埋件，并同时施作附属洞室砼衬砌。

③砼衬砌灌注过程中，要杜绝破坏防水板现象发生。

④灌注砼自下而上，先墙后拱，对称浇筑。

在施工过程中，如发生停电应立即起动备用电源，确保砼浇筑作业连续进行。

⑤施工缝接头处要严防漏浆，确保接缝处质量。

⑥隧道二衬拱顶部位两缝之间设置三通式通长纵向注浆管，在两端封口，中间预留注浆孔，注浆孔口要于二衬厚度齐平，以利于模板移动。

⑽仰拱施工

施工前首先清理底面，检查隧道仰拱底标高，各项指标合格后方可灌注仰拱砼。

仰拱超前边墙10～15m。

仰拱施工采用仰拱大模板，由中心向两侧对称进行，仰拱与边墙衔接处捣固密实。

仰拱一次施工长度控制在4～6m，仰拱施工采用过梁形式，以保证掌子面开挖、支护正常进行。

过梁采用型钢结构件，上覆1.0cm厚钢板，过梁可以移动，反复使用。

仰拱与填充连续施工，做好仰拱大样，保证填充砼不侵入仰拱断面。

施工程序：

①测量放样，确定内轨顶标高，用于反算仰拱基坑底标高；

②全断面开挖爆破一次到位，挖装机装碴；人工辅助清理仰拱底部；

③将上循环砼仰拱接头凿毛处理，按设计要求安装仰拱钢筋笼，并与边墙衬砌连接筋；

④自检合格后，报监理工程师做隐蔽工程检查签证，砼输送车运输浇筑，插入式振动棒捣固。

为能尽早便于车辆通行，按配合比掺入早强减水剂。

。

⑾隧道结构防排水

为确保隧道衬砌的不渗不漏，隧道的临时防、排水要与永久防、排水设施相结合，以“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则进行。

①防水层施工

在洞外宽敞平整的场地上，将幅面较窄的防水卷材拼接成大幅面防水板。

防水板搭接宽为10cm，采用热焊粘结，并对焊缝进行检查。

吊挂防水板的台车就位后，将初期支护外露的锚杆头、钢筋网头等铁件齐根切除，并用砂浆抹平。

防水板采用无钉悬挂铺设，用手持电钻打孔钉入木塞，打入钢钉，将吊挂条固定在钢钉上。

拱部固定点间距0.5m左右，边墙固定点间距1m左右，梅花形布置。

防水板的全幅中部对准隧道中线，根据防水板幅面大小，将防水板托起贴着喷锚支护表面铺设，松紧适度。

②盲管、泄水孔安装

盲管、泄水孔的尺寸、安装位置符合设计及规范的要求，做到管管通畅，确保排水效果。

③施工缝处止水带施工

整体衬砌台车就位后，按编号安装钢模挡头板，同时将橡胶止水带沿隧道环向夹在挡头板中间，预留一半橡胶止水带浇筑在下一循环砼衬砌中。

止水带搭接长度不得少于100mm，将止水带固定在二衬中间部位。

然后进行砼的浇注。

④沉降缝处止水带施工

沿二次衬砌设计轴线间格0.5m在挡头板上钻一Φ12钢筋孔；将加工成型的φ10钢筋卡由待模筑砼一侧向另一侧穿入，内侧卡紧止水带一半，另一半止水带平结在挡头板上；待模筑砼凝固后拆除挡头板，将止水带靠中心钢筋拉直，然后弯曲φ10钢筋卡套上止水带，模筑下一环砼。

⑿洞内附属结构施工

洞内水沟、电缆槽在主洞的二次衬砌砼完成后，左、右侧水沟、电缆槽分别由隧道内向洞口方向每30m一段进行。

⒀施工防、排水

地表防、排水：

按图纸要求修筑截水沟、排水沟等排水设施，使洞口排水与路基边沟组成完整的排水系统，确保排水畅通。

洞内防、排水：

顺坡掘进时，可通边两边排水沟自动排出洞外；反坡掘进时，通过在隧道两侧开挖临时排水沟，并每隔100m增挖集水槽，用水泵将水逐级抽出洞外。

⒁施工通风

隧道施工采用机械通风，左、右洞各洞口选用2台SDF-110型轴流式通风机串联，通风机安装在洞外距洞口30m处，风筒直径为1.5m，风管采用φ800mm软管，局扇采用T55型轴流通风机。

⒂监控量测

隧道施工现场监控量测项目及量测方法见表3-12。

表3-12隧道施工现场监控量测项目及测量方法

项目名称

方法及工具

布置

量测间隔时间

1-15天

16天-1个月

1-3个月

3个月以后

必测项目

地质和初期支护观察

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

每10-50米一个断面，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

水平仪、钢尺或测杆

每10-50米一个断面，每断面3对测点

1-2次/天

1次/2天

1-2次/周

1-3次/月

选测项目

地表下沉

水平仪、水准尺

每10-50m一个断面，每断面至少3个测点

开挖面距量测断面前后＜2B时，1-2次/天；＜5B时，1次/2天；＞5B时，1次/周。

B为隧道开挖宽度。

围岩内位移（洞内设点）

洞内钻孔中安设单点或多点式位移计

每30-100m一个断面，每断面2-11对测点

1-2次/天

1次/2天

1-2次/周

1-3次/月

支护、衬砌内应力、表面应力及裂隙量测

砼内应变计、应力计、压力盒

表性地段量测每断面宜为11个测点

1次/天

1次/2天

1-2次/周

1-3次/月

锚杆轴力

各种电测锚杆

锚杆测力计

每10-50m一个断面，每断面至少3根锚杆

1-2次/周

1-2次/月

钢支撑内力及外力

支柱压力计或其他测力计

每10-50榀钢支撑一对测力计

1次/天

1次/2天

1-2次/周

1-3次/月

⒃洞内路面施工

垫层砼在拌和站集中拌合后，采用砼输送车运至现场后一次性全宽铺筑。

测量放样，并进行砼分块，模板采用组合钢模，模板两侧用钢钎固定。

砼采用自动计量拌和机拌好后用砼输送泵泵送入模、三辊轴摊铺整平机辅以插入式振捣器和平板式振捣器摊铺、振捣、整平、提浆。

开启真空泵脱水后先用机械抹光、整平，最后对砼表面作砌纹处理。

横向缩缝在砼初凝后锯切，施工缝设于胀缝或缩缝处，如设于缩缝处，板中增设传力杆，且与缝壁垂直，其一半锚固于砼中，另一半先涂沥青，允许滑动。

保持砼湿润养护7天。