高速公路隧道专项施工方案

中铁三局集团三淅高速公路西坪至寺湾段 XSTJ-5 合同段 实施性施工组织设计 1 三门峡至淅川高速公路建设项目三门峡至淅川高速公路建设项目 （西坪至寺湾（西坪至寺湾 XSTJ-XSTJ-合同段）合同段） 黄楝树隧道专项施工方案黄楝树隧道专项施工方案 中铁三局集团有限公司 三淅高速 XSTJ-标项目经理部 2012 年 12 月 2 日 中铁三局集团三淅高速公路西坪至寺湾段 XSTJ-5 合同段 实施性施工组织设计 2 目目 录录 1 1、黄楝树隧道概况、黄楝树隧道概况.3 2 2、隧道工程总体施工方案、隧道工程总体施工方案.3 3 3、洞口与明洞工程施工、洞口与明洞工程施工.4 4 4、超前大管棚支护施工、超前大管棚支护施工.9 5 5、超前导管支护施工、超前导管支护施工.13 6 6、超前锚杆施工、超前锚杆施工.15 7 7、洞身开挖、洞身开挖.15 8 8、初期支护、初期支护.24 9 9、仰拱与底板施工、仰拱与底板施工.31 1010、防水与排水施工工艺、防水与排水施工工艺.33 1111、二次衬砌施工、二次衬砌施工.39 1212、边道、电缆沟施工、边道、电缆沟施工.47 1313、隧道砼路面工程施工、隧道砼路面工程施工.48 1414、施工超前地质预报工作、施工超前地质预报工作.50 1515、监控量测、监控量测.54 1616、弃碴场施工、弃碴场施工.56 1717、洞内装饰及防火工程、洞内装饰及防火工程.56 1818、特殊地质地段施工时应注意事项、特殊地质地段施工时应注意事项.57 中铁三局集团三淅高速公路西坪至寺湾段 XSTJ-5 合同段 实施性施工组织设计 3 1 1、黄楝树隧道概况、黄楝树隧道概况 黄楝树隧道位于淅川县西簧乡低山区，与 209 国道相邻，交通便利。隧道总体走向 呈南北向曲线布置。隧道大埋深约 117 米，采用小净距（测设线间距：进口中 24.87 米， 出口中 16.92 米），其中左线起始桩号为 K29+730K30+252，长 522 米；右线起始桩号 为 RK29+745RK30+265，长 520 米。 设计时速 80km/h，采用灯光照明，自然通风，设置 1 处人行橫通道，属中隧道。 隧道左线平面位于 R=1785 的圆曲线上，纵坡为-0.360%/850；隧道右线平面位于 R=1520 的圆曲线上，纵坡为-0.356%/864.893。 进口左右线洞门均采用端墙式洞门，出口左右线洞门采用端墙式洞门。 隧道以、级围岩为主，、级围岩受地质构造影响严重，节理（裂隙）发育， 隧道施工过程中，极易沿软弱构造面产生整体滑动、坍塌、洞内冒顶，因而隧道工程施 工是本标段的关键工程项目。 2 2、隧道工程总体施工方案、隧道工程总体施工方案 隧道采用“新奥法”原理组织各工序的施工（见图 2-1 施工方案框图）。施工遵循 “早进晚出”的原则“短进尺、强支护、少扰动、弱爆破、勤观测、早封闭”的施工原 则，紧凑施工工序。 图 2-1 隧道施工方案框图 施 工 准 备 图纸审核、放样测量 模板台车安装 洞身开挖、出渣 洞 口 工 程 超前支护、加固 量 测 初 期 支 护 拱墙衬砌 仰拱及铺底 反馈施工设计 洞内附属 洞 内 装 饰 清 理 中铁三局集团三淅高速公路西坪至寺湾段 XSTJ-5 合同段 实施性施工组织设计 4 施工进洞前先作好洞顶截水沟等排水设施，防止地表水渗入开挖面影响明洞边坡和 成洞面的稳定，按照设计要求做好仰坡的开挖，仰坡加固及防护。隧道洞口段土质或易 坍塌的软弱围岩地段，采用辅助施工方进行超前支护，尽可能较少对岩体的扰动。 洞口明洞段采用明挖法施工，洞口段、级围采用台阶分部法开挖施工，洞身段 级围岩采用超短台阶法开挖、级围岩采用短台阶法开挖，级围岩根据地质及地段 情况采用台阶法或全断面开挖，先行洞开挖面距后行洞开挖面不小于 40m，采用自制凿岩 台架配合气腿凿岩机打眼，拱部采用光面爆破边墙采用预裂爆破技术，以最大限度保护 围岩稳定性，减少超挖量，提高初期支护的承载力。初期支护：级围岩段采用工字钢 拱架挂钢筋网喷锚联合支护，级围采用格栅钢拱架挂钢筋网喷锚联合支护，级围岩 采用喷锚支护。喷混凝土采用湿喷工艺，风钻打眼，人工安装锚杆，小导管注浆加固围 岩。 施工中由测量组负责按照图纸及规范要求做好洞口浅埋段地表下沉观测、洞内监控 量测工作。隧道防排水采用防、排、堵、截相结合的综合治理措施。下坡施工，洞内 50m 或 100m 设置集水井，抽水机抽水。 采用无轨运输，正洞、行车横洞使用侧翻装机及挖掘机装渣，人行横道用小型装载 机装渣，全部采用自卸汽车运渣。 软弱围岩地段二次衬砌紧跟开挖，一般地段按监测信息尽早衬砌，按仰拱、铺底先 行，拱墙紧跟的顺序施工。 隧道通风采用压入式集中送风，每个掘进洞口安装 135*2Kw 轴流通风机 1 台，横通 道及开挖面设置 14KW 局扇。 二次衬砌仰拱和仰拱回填在初期支护落底后及时进行，二次衬砌采用整体式模板台 车支模，黄楝树隧道口设一座 50m3/h 砼的拌和站，由砼运输车运至现场，二衬砼用输送 泵进行灌注，插入式振捣配合附着式振动设备振捣。另设砼配料机，用于初期支护及临 时支护的砼供应。 施工机械设备按照“技术先进、满足需求、性能可靠、适当备用”的原则进行配置， 主要机械有凿岩台车、侧卸装载机、挖掘机、装载机、自卸汽车和衬砌台车等。 3 3、洞口与明洞工程施工、洞口与明洞工程施工 1）隧道洞口段施工 洞口明洞段采用明挖法进行施工（见图 3-1），待边、仰坡防护结束随即进行洞口明 中铁三局集团三淅高速公路西坪至寺湾段 XSTJ-5 合同段 实施性施工组织设计 5 洞施工，洞口明洞段采用分层小切口开挖进洞，然后进行混凝土套拱和大管棚的施工 （或 图 3-1 洞门与明洞施工流程图 者采用超前小导管或砂浆锚杆等超前支护方式进行预支护），确保安全后再进行暗洞开 挖。同时在施工过程中尽量避免过高的仰坡开挖。开挖前根据施工安排，把开挖区地表 原有草皮铲取，移植保存，以便今后复植。为确保施工顺利，在进行暗洞施工前对洞口 衬砌外的边仰坡进行锚喷（网）加固。洞口采用挖掘机、推土机等机械化分段或分段分 层开挖，机械开挖不到的部位采用人工开挖，或辅以浅孔爆破，再行挖掘。 洞门完成后，按设计对两侧边坡进行回填，两侧用 M7.5 浆砌片石回填，并回填土石 至原地面线，回填土石按规范要求夯填密实。填筑应由下而上分层进行。 洞门基础开挖应注意安全防护，地基承载力必须经试验满足要求，应做好防水、排 水工作，防止基底被水浸泡。基坑废渣、杂物等必须清除干净。 隧道明洞回填和洞门施工完成后，应及时做好洞口边坡及仰坡的地表恢复。 洞门附近的截水沟和墙顶排水沟应与路堑排水系统连接完好。 洞口工程应与洞口相邻工程统筹安排，施工宜避开雨季及严寒季节。 合理安排施工的先后顺序，对于桥梁，应先施工远离隧道的桥台及其他墩的下部构 造。待隧道进洞后进行近洞口处桥台施工，以减少相互影响。 隧道开挖，禁止将弃渣弃于桥位处，影响桥台施工和其它桥墩质量。 中铁三局集团三淅高速公路西坪至寺湾段 XSTJ-5 合同段 实施性施工组织设计 6 隧道弃渣只能用于桥台的台背回填和锥护坡填筑，不得在桥梁其他位置随意堆放。 桥台施工完毕，尽快进行锥坡填筑和台背回填，为隧道施工开辟场地。 洞口施工前，应先检查边、仰坡以上的山坡稳定情况，清除悬石、处理危石。施工 期间实施不间断监测和防护。 结合现场地形，洞口边、仰坡应及早做好坡面防护，确保洞口稳定。坡顶、坡脚宜 绿化处理，以防止仰坡范围内地表水下渗和减少对坡面的冲刷。 洞顶排水沟槽应加强养护、整治，确保水流畅通，若岩层裂隙多，地表水有可能渗 漏到隧道内时，应用浆砌片石或混凝土铺砌沟底，浆砌片石应用砂浆抹面。 洞顶边、仰坡周围的排水系统宜在雨季前及边、仰坡开挖前完成。 （1）施工前的准备工作 洞口开挖前在仰坡坡口外沿隧道横断方向布设地面沉降观测点，以便检测各种施工 措施的可靠性（地面沉降观测点的布设及检测数据处理见监控量测）；其次在仰边坡刷 坡顶外按设计要求作双向截水沟，以拦截地表水，防止流水冲刷洞门造成危害。 洞口截排水、边、仰坡处理 洞口截排水：为了把地表水排出隧道范围之外，设计文件对隧道进口设计了 M7.5 浆 砌片石的坡顶截水沟。截水沟采用矩形结构，沟底、沟邦的厚度均为 30cm，沟深 60cm， 截水沟上口净宽 60cm，底宽 60cm。具体工艺如下： 截水沟设在边仰坡开挖线 5m 范围之外，截水沟施工前，先进行场地清理，再按施工 图纸进行开挖放样，并测定截水沟中心线桩及相应的检查恢复桩。截水沟应在明洞开挖 及仰坡开挖前施工完毕。 A 截水沟布设要顺应原地貌的地势，修整平缓顺直，上游进口与原地面衔接紧密，满 足截流坡面水的要求，不出现溢水或渗漏，下游出水口引入路基截水沟； B 截水沟基坑采用人工配合机械开挖，应保证截水沟的几何尺寸满足设计要求； C 截水沟所用的材料必须符合规范要求，砌体砂浆配合比必须准确，砂浆采用拌和站 集中拌合。 D 截水沟开挖后应及时铺砌，防止地表水流沿沟下渗，防造成坡体坍塌。 E 砌体应挂线施工、分层分段砌筑，砌缝内砂浆均匀饱满，勾缝密实、圆滑、无脱落。 砌筑工作缝表面应清扫干净，浇水湿润。砌体内侧及沟底应平顺，沟底高程及顶面高程 纵坡必须平顺，无波浪形，保证美观。 中铁三局集团三淅高速公路西坪至寺湾段 XSTJ-5 合同段 实施性施工组织设计 7 F 砌筑好的片石砌体应洒水养护，养护不得少于 7d。 洞口边仰坡防护施工（图 7-19） 图 7-19 边、仰坡施工 进口的地质情况属于级，按照设计尺寸进行边仰坡施工，坡面采用喷锚挂网进行 防护，边仰坡采用长 3.5m 的 22 的砂浆锚杆，1.2m1.2m 的梅花型布置，挂钢筋网 6mm2020cm，喷射砼采用 C20 号，厚度为 10cm。具体施工工艺如下： A 施工准备 施工前先根据边仰坡测量放样确定防护范围，然后用脚手架、竹排等架设施工平台， 施工平台要保证稳定、可靠，平台的高度根据边仰坡的高度及施工操作方便而定，另外 在原地面合适的地段左右线各平整 20m2 左右的场地，并进行适当的硬化，以放置喷射机 及堆料的要求。 B 砂浆锚杆的施工 锚杆采用风枪钻孔，钻孔时应使钻杆大致垂直岩层结构层面，施工中应保证孔的顺 直，钻孔完成后进行吹眼，清除钻孔内的钻渣，然后用水泥沙浆填满孔眼，再安装锚杆， 最后封住孔口。 C 钢筋网 钢筋网在钢花管及锚杆安装完毕后布设，施工时应严格按照设计间距先在加工场地 制作好钢筋网片，并对钢筋网片进行除锈处理，然后用安全绳将网片吊至工作面安设钢 筋网，钢筋网应点焊在锚杆头上，使钢筋网在喷射砼时不易晃动。 D 喷射砼 在喷射砼施工前，应根据砼锚喷支护技术规范的规定及施工前所做的标准配合 比进行施工，力求达到强度的前提下回弹量最小，施工中应严格按照施工规范及施工经 中铁三局集团三淅高速公路西坪至寺湾段 XSTJ-5 合同段 实施性施工组织设计 8 验控制好砼的施工质量。 喷射砼施工注意事项： a 喷射砼前，对边仰坡坡面上的松动岩石及松土进行清理，并用高压风清理坡面上的 其它杂物，另应使坡面有一定的湿度； b 喷嘴与受喷面保持垂直，同时与受喷面保持 0.6-1m 的间距； c 为了保证砼的喷射厚度和减少砼的回弹率，施工时，应分层喷射砼，并在坡面上打 入控制厚度的标记钢筋。喷射砼的回弹物一律作废品处理，所有回弹砼清出施工现场， 严禁重复使用回弹砼； d 对喷射完毕的砼进行定期养生。 2）明洞施工 洞口段采用明挖法施工，本标段隧道左右线洞口防护及开挖将整体进行，避免相互 影响造成的安全事故。明洞采用“套拱法”施工，在隧道明洞衬砌轮廓线外，立模浇注 C25 的混凝土套拱，以确保洞口段岩体的稳定，套拱内预埋 133 导向钢管，作为超前管 棚时做导向用。 （1）明挖施工 隧道洞口段围岩为级，为减少对隧道围岩的扰动，保证施工安全，明洞部分采用 明挖法施工，风镐配合机械开挖，辅以浅孔小台阶爆破，边仰坡开挖采用预留光爆层施 工，局部松动爆破配合机械开挖。洞口每开挖一步后立即初喷、安设锚杆、挂网，然后 复喷至设计厚度。 明洞土石方施工要注意以下问题： 按设计要求进行边坡、仰坡放线，尽量减少对洞口地层的扰动。 进洞前完成仰坡，山坡危石应及时处理不留后患。 排水系统应结合当地条件尽早完成，地表水不得冲刷坡面。 结合地层稳定程度、洞门施工季节和隧道施工方法，开挖洞门处土石方。 明洞边墙基础地基承载力应满足设计要求，深基础开挖应注意核查地质条件，如 基底松软，应采取措施增加基底承载力。 偏压和单压明洞的外边墙基底，在垂直路线方向应按设计要求挖成一定坡度的向 内斜坡，以提高基底的抗滑力。 中铁三局集团三淅高速公路西坪至寺湾段 XSTJ-5 合同段 实施性施工组织设计 9 禁止超挖回填虚土，超挖部分与基础混凝土同时浇筑。 （2）明洞衬砌 明洞浇注混凝土前应复测中线、高程和模板的外轮廓尺寸（考虑预留沉降），确保 衬砌不侵入设计轮廓线。 明洞混凝土的灌注应设挡头板、外模和支架，明洞墙、拱混凝土应整体浇注。 拱圈混凝土强度应达到混凝土设计强度等级的 100，且拱顶回填土高度达到 0.7m 时，方可拆除明洞拱架。 （3）明洞防排水 明洞支架拆除后应及时施作防水层及排水设施，保证排水畅通。 明洞施工应和隧道的排水侧沟的出水口及洞顶的截、排水设施统筹考虑，即明洞施 工完成后，洞内的排水应形成顺畅的出水口，洞顶排水系统达到完善、畅通。 墙后的排水设施与填土同时完成，保证出水口通畅。 明洞衬砌外按设计要求设置防水材料应全断面铺设平整，然后回填土。拱圈背部用 砂浆涂抹平整，铺设 EVA 防水卷材+无纺布，敷设时粘贴紧密，相互搭接错缝，搭接长度 不小于 100mm，并向隧道内拱背延伸不小于 0.5m 与暗洞防水板焊接成一体，再涂抹 2cm 厚水泥砂浆。 （4）明洞回填 明洞回填应在明洞外防水层施做完成且混凝土强度达到设计强度后进行。 侧墙回填应两侧对称进行，石质地层中岩壁与墙背空隙不大时用与墙身同级混凝土 回填；空隙较大时用片石混凝土或浆砌片石回填密实。土质地层，将墙背坡面挖成台阶 状，明洞边墙墙背回填采用 M7.5 浆砌片石。 拱部回填采用碎石土，两侧对称分层夯实，每层厚度不大于 0.2m，两侧回填土面的 高差不大于 0.5m。回填至与拱顶齐平后，顶层回填 50cm 厚夯实粘土，以利于隔水。 采用机械回填时，须在人工夯填超过拱顶 1.0m 以上后进行。 4 4、超前大管棚支护施工、超前大管棚支护施工 1）施工工艺（超前大管棚施工工艺框图见图 4-1） 2）技术措施及施工注意事项 套拱施工 中铁三局集团三淅高速公路西坪至寺湾段 XSTJ-5 合同段 实施性施工组织设计 10 套拱施工用土模作内模，人工修整成型，并用砂浆抹面。套拱 2m 长，套拱厚 600mm，采用 C25 砼，内埋设 I20a 工字钢及 108 孔口管，固定钢筋与孔口管采用双面 焊接，焊接长度大于 5d。套拱基础承载力必须达到 0.45Mpa。套拱兼作长管棚导向墙并 在洞口段衬砌外轮廓线以外施作，沿开挖线外 10cm 以 50cm 间距将孔口管牢固焊接在 I20a 工字钢上，防止浇筑砼时产生位移。套拱砼浇完后及时进行养护。施工中特别注意： A 套拱基础必须稳定，保证地基承载力达到设计要求。保证管棚施工过程中套拱不偏 移、不下沉，必要时增加一些临时支撑。并对拱顶进行监控量测，对量测数据及时上报， 保证管棚施工安全。 B 砼套拱作为大管棚导向墙必须在明洞外轮廓以外施作，需严格放放线、定位测量， 保证开挖施工净空，二衬（明洞）净空及厚度。 C 孔口管作为大管棚导向管，它安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管 棚质量。焊接固定它前需用全站仪以坐标法在工字钢架上定出其平面位置，用水准尺配 合坡度孔口管倾角，用前后差距法测定孔口管外插角。孔口管外插角，用测量仪器，量 测钢管钻进的偏斜度。孔口管牢固焊接在工字钢上，防止浇筑砼时产生位移。 钻机就位 A 钻机平台利用自行设计、加工的全断面开挖台架。它是一系列型钢（工字钢、槽钢、角 钢及钢管）拼焊成骨架，铺设钢筋网片作支撑平面，在平整场地上一次加工好的。然后 整体拖拉到套拱前支垫牢固、稳定，防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等 影响钻孔质量。 B 移动转机平台至钻孔位，调整钻机高度，将钻杆放入套拱孔口管中，用经纬仪、挂 线、砖杆导向结合方法，反复调整，精确核定钻机位置，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴 线相吻合。 钻孔 A 钻孔由两台钻机由高孔位向低孔位对称进行，可缩短移动钻机时间，便于钻机定位。 为了能顺利安装管棚钢管，钻头直径选用 125mm。 B 钻机定位经仪器量测，钻杆杆方向和角度满足设计要求后方可开钻，钻孔开始时选 用低档，待成孔 1.0m 厚适当加压，退出接钻杆，继续钻进。 C 钻孔过程始终注意钻杆角度变化，保证钻机不移位。每钻进 5m 用仪器复核钻孔角度是 中铁三局集团三淅高速公路西坪至寺湾段 XSTJ-5 合同段 实施性施工组织设计 11 否正确，以确保钻孔方向。钻孔偏斜度过大。用特殊钻头等适合修正各种偏斜的方法进 行修正。如：向下偏斜，在偏斜部分填充水泥浆，等水泥砂浆凝固后再从偏斜开始处继 续钻进。向上偏斜，采用特殊合金钻头进行再次钻进。 D 岩质较好时，可以一次成孔。 E 钻机施工过程要经常用测斜仪测定位置，根据钻机工作时间、状态及时判断成孔质 量，及时处理钻机施工过程中出现的坍孔、卡钻事故。 F 钻机施工过程中确保动力器，扶正器、合金钻头按同心圆钻进。随时对转机的动力 器、扶正器、合金钻头进行检查。 G 认真作好钻进过程原始记录，对每一个孔要记录转孔时间、成孔时间，及时对孔口 岩屑进行地质判断、描述，以此作为洞身开挖的超前地质预报。 清孔验孔 钻孔完毕后先用地质岩芯钻杆配合钻头（125mm）进行来回扫孔，清除浮渣至孔底， 确保孔径、孔深符合要求、防止堵孔；再用高压风从孔底向孔口清理钻渣；最后用经纬 仪、测斜仪等检测验收孔深，孔倾角和外插角。 安装管棚钢管 A 下料管棚钢管前预先按设计每个钻孔的钢管进行配管和编号，以保证同一断面上管 接头不超过 50%，相邻钢管接头前后至少错开 1m。为综合利用钢管整料（即长度为 9m 整） ，基于管节长度下为 3m、6m。并分别予以奇偶数编号，奇偶数不同的管长相差 3m（若奇 数 B 已下料好的管棚钢管分节钢管在专用管床上加工好外丝扣，棚管四周钻 16 出浆孔 （靠暗洞口 3.05m 的范围棚管不钻孔）；为便于入孔，首节钢管管头焊成圆锥形。 C 大管棚钢管分节安装采用厚壁管箍工艺，上满丝扣，丝扣长度不应小于 150mm，相 邻孔间管节奇偶错开，前期靠人工送管，当阻力增大，人力无法送进时，用 10t 以上卷 扬机配合滑轮组多方向反压顶进，顶进中始终保证反压合力方向与孔轴线一致。 孔口密封处理 注浆前在每根管棚尾部用钢板焊封管口，在钢板上穿孔安装两通接头。 注浆 用双液注浆泵先单液浆、再双液浆，先稀后浓的原则注浆。注浆量由压力控制，初 压 0.5l.0MPa，终压为 2.0MPa，持续 5min 结束.注浆量一般为钻孔圆柱体的 1.5 倍， 若注浆量超限，仍未达到压力要求，调整浆液继续注浆，直至符合注浆质量标准，确保 中铁三局集团三淅高速公路西坪至寺湾段 XSTJ-5 合同段 实施性施工组织设计 12 钻孔周围岩体与钢管周围孔隙均被浆液充填，方可终止注浆。注浆结束后管内用 M30 水 泥砂浆填充密实。 如遇易塌方及围岩破碎且富水地段，在钢管内先放置钢筋笼，再向管内注入水泥、 水玻璃浆液，以达到补强。 中铁三局集团三淅高速公路西坪至寺湾段 XSTJ-5 合同段 实施性施工组织设计 13 图 4-1 超前大管棚施工工艺框图 管长度为 3m。则偶数管长为 6m）。 中铁三局集团三淅高速公路西坪至寺湾段 XSTJ-5 合同段 实施性施工组织设计 14 B 已下料好的管棚钢管分节钢管在专用管床上加工好外丝扣，棚管四周钻 16 出浆 孔（靠暗洞口 3.05m 的范围棚管不钻孔）；为便于入孔，首节钢管管头焊成圆锥形。 C 大管棚钢管分节安装采用厚壁管箍工艺，上满丝扣，丝扣长度不应小于 150mm，相 邻孔间管节奇偶错开，前期靠人工送管，当阻力增大，人力无法送进时，用 10t 以上卷 扬机配合滑轮组多方向反压顶进，顶进中始终保证反压合力方向与孔轴线一致。 孔口密封处理 注浆前在每根管棚尾部用钢板焊封管口，在钢板上穿孔安装两通接头。 注浆 用双液注浆泵先单液浆、再双液浆，先稀后浓的原则注浆。注浆量由压力控制，初 压 0.5l.0MPa，终压为 2.0MPa，持续 5min 结束.注浆量一般为钻孔圆柱体的 1.5 倍， 若注浆量超限，仍未达到压力要求，调整浆液继续注浆，直至符合注浆质量标准，确保 钻孔周围岩体与钢管周围孔隙均被浆液充填，方可终止注浆。注浆结束后管内用 M30 水 泥砂浆填充密实。 如遇易塌方及围岩破碎且富水地段，在钢管内先放置钢筋笼，再向管内注入水泥、 水玻璃浆液，以达到补强。 5 5、超前导管支护施工、超前导管支护施工 1）超前小导管施工工序框图（图 5-1） 图 5-1 超前小导管施工工序框图 2）超前小导管施工工艺 中铁三局集团三淅高速公路西坪至寺湾段 XSTJ-5 合同段 实施性施工组织设计 15 （1）超前小导管施工 在钻孔前，先喷砼将开挖面封闭，以防漏浆。为了保证小导管钻眼时的施工安全， 以及为了便于钻眼及控制小导管的仰角，应在一个循环的开挖及初期支护完毕后进行钻 孔。初期支护喷射砼时应注意预留出靠近岩面的那榀拱架（该拱架根据小导管的环向布 置根数及间距相应在拱架上开孔）不要被砼覆盖；钻孔时应使用孔眼较管径大 20 mm 以 上，用台车钻杆钻孔并按设计控制钻杆仰角，孔钻好后，进行吹眼，后再将钻杆换钎尾， 将导管贯入孔中，外露 20 cm，以便连接注浆管，并将小导管周围空隙封堵严实。 为了保证顺利装管，小导管入岩端应做成锥形，当钢管入岩困难时，可在管端插入 事先做好的简单推进工具，然后用风枪送入。为了保证小导管注浆浆液向围岩扩散，应 在小导管管壁周围钻设 8 花眼，花眼间距 15cm，交错布置；为了防止漏浆，小导管管 尾 50cm 范围内不钻设花眼，并应在管端做好止浆阀。 超前钢管实测项目 项次检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率 1 长度（mm）不小于设计尺量：检查 10% 2 孔位（mm） 50 尺量：检查 10% 3 钻孔深度（mm） 50 尺量：检查 10% 4 孔径（mm）大于钢管直径+20尺量：检查 10% 图 5-2 小导管注浆工艺图 施工准备 小导管、注浆材料试验 喷混凝土封闭开挖 钻孔、清孔 打入小导管、封孔口 退套管、插入管棚钢管 注 浆 中间交工验收 综合检查 打 下 一 根 小 导 管 中铁三局集团三淅高速公路西坪至寺湾段 XSTJ-5 合同段 实施性施工组织设计 16 注浆：小导管注浆采用压力流量双条件控制，使用 KBY50/70 型或性能类似的注浆 泵，其注浆压力及注浆量与岩石裂隙、土壤渗透系数等有关，根据现场试验而定。浆液 材料初步拟定为水泥浆，水灰比 W/C=0.51.0，注浆压力一般控制在 0.51.0Mpa，必 要时在孔口设止浆塞。注浆材料、注浆方式及注浆压力在实际操作时将根据现场实际暴 露的围岩情况进行调整。注浆完成后管内用 M30 水泥砂浆紧密填充。 （2）注意事项 小导管应从钢架腹部穿过，尾端与钢架焊接，外插角和间距应符合设计。 钻孔、安装后，合理封堵管口，使其能承受规定的最大注浆压力。 注浆前，应对开挖面及 5m 范围内的坑道喷射厚为 50100mm 混凝土或用模筑混 凝土封闭，以防止注浆作业时，发生孔口跑浆现象。 注浆压力应为 0.51.0MPa，注浆按由下至上的顺序施工，浆液先稀后浓，注浆量 先大后小。 注浆标准：以终压控制为主，注浆量校核。当注浆压力为 0.71.0MPa，持续 15min 即可终止。 6 6、超前锚杆施工、超前锚杆施工 超前锚杆设置在洞身级围岩段，锚杆采用长 3.5m 的 20MnSi22 药卷锚杆，锚杆 环向间距 40cm，外倾角约 1025，施工时应根据岩体节里面产状确定锚杆的最佳方 向。利用人力配合台架风钻打眼，填锚固剂、人力安设锚杆，待终凝后按要求抽样进行 锚杆抗拔试验。锚杆预先在洞外按要求加工制作，施工时保证锚杆钻孔位置及孔深。锚 杆应保持不小于 1.0m 的搭接长度，尾部应焊接在系统锚杆尾部,以增强共同支护能力。 其施工工艺见初期支护锚杆施工。 7 7、洞身开挖、洞身开挖 针对隧道洞口的围岩状况、开挖时容易坍塌的特点，左右洞均采用弧形导坑预留核 心土法。左、右幅洞口均为长管棚支护，然后是超前小导管支护进洞。 1）隧道洞身段施工 本标段隧道暗洞衬砌结构按新奥法原理，采用复合式支护结构形式。根据设计要求， 本标段隧道各级围岩的衬砌结构形式主要有级围岩、级围岩和级围岩三种结构形 式。 具体各级围岩下的施工方法见下表所示： 中铁三局集团三淅高速公路西坪至寺湾段 XSTJ-5 合同段 实施性施工组织设计 17 （1）级围岩施工方案 施工方法 全断面一次开挖成形，其施工步骤见图 7-23 图 7-23 全断面施工工序横断面及纵断面示意图 a)横断面 b)纵断面 施工顺序说明 A 全断面开挖；B 初期支护；C 全断面二次衬砌。 施工要求 循环进尺宜控制在 34m；采用大型机械配套作业。 (2)级围岩施工方案 采用台阶法施工应符合下列规定： A 上台阶高度宜为 2.5m，装渣机械紧跟开挖面。 B 控制上台阶钢架下沉和变形，做好锁脚锚杆。 C 岩体不稳定时应缩短进尺，先施工边墙支护，后开挖中间岩体；左右错开或拉中槽 后再开挖边墙。 施工方法 先开挖上半断面，待开挖至一定长度后，再开挖下半断面，上、下半断面同时并进。 其施工步骤见图 7-24。 施工顺序说明 A 上台阶开挖；B 上台阶初期支护；C 下台阶开挖；D 下台阶初期支护；E 全断面二次 衬砌。 施工要求 A 台阶不宜多分层，上下台阶之间的距离尽可能满足机具正常作业，并减少翻渣工作 中铁三局集团三淅高速公路西坪至寺湾段 XSTJ-5 合同段 实施性施工组织设计 18 图 7-24 台阶法施工工序横断面及纵断面示意图 a)横断面 b)纵断面 量；当顶部围岩破碎，需支护紧跟时，可适当延长台阶长度。 B 施工亦应先护后挖，宜采用超前锚杆或超前小钢管辅助施工措施。开挖应尽量采 用微震光面爆破技术。 C 初期支护应紧跟开挖面；上台阶施工时，钢架底脚宜设锁脚锚杆和纵向槽钢托梁， 控制其下沉和变形。下台阶在上台阶喷射混凝土强度达到设计强度的 70后开挖。 D 隧道两侧的沟槽及铺底部分应和下台阶一次开挖成型。 E 台阶分界线不得超过起拱线，台阶长度不得大于隧道开挖宽度的 1.5 倍，下台阶马 口落底长度不大于 2 榀钢拱架的长度；应一次落底，并尽快封闭成环。 F 台阶长度不宜过长，应尽快安排仰拱闭合，改善初期支护受力条件。 (3)级围岩施工方案 施工方法 先开挖上部导坑成环形，并进行初期支护，再分部开挖剩余部分，施工步骤图 7- 25。 施工顺序说明 A 上弧形导坑开挖；B 拱部初期支护；C 预留核心土开挖；D 下台阶中部开挖；E 下台 阶侧壁部开挖；F 仰拱超前浇筑；G 全断面二次衬砌。 施工要求 A 环形开挖预留核心土法，将开挖断面分为上、中、下及底部四个部分逐级掘进施工,每 循环开挖进尺控制在 0.51m 之间，核心土 中铁三局集团三淅高速公路西坪至寺湾段 XSTJ-5 合同段 实施性施工组织设计 19 面积应不小于整个断面面积的 50。上 图 7-25 环形开挖预留核心土法施工工序横断面及纵断面示意图 a)横断面 b)纵断面 部宜超前中部 35m，中部超前下部 35m,下部超前底部 l0m 左右。为方便机械作业， 上部开挖高度控制在 4.5m 左右，中部台阶高度也控制在 4.5m 左右，下部台阶控制在 3.5m 左右。 B 核心土与下台阶开挖应在上台阶支护完成、喷射混凝土强度达到设计强度的 70%后 进行。为防止上台阶初期支护下沉、变形，其底部宜加设槽钢托梁，托梁与钢架连为一 体，钢架底部应按要求设置锁脚锚杆，并与纵向槽钢焊接，锚杆布设俯角宜为 450。 C 每一台阶开挖完成后，及时喷射 4cm 厚混凝土对围岩进行封闭，安装钢架和锁脚 锚杆，分层复喷混凝土到设计厚度，必要时各台阶设临时仰拱加强支护，完成一个开挖 循环。 D 对土质的隧道应以核心土为基础设立 3 根临时钢架竖撑以支撑拱顶和拱腰，核心 土根据围岩量测结果适当滞后开挖。 （4）级围岩浅埋段施工工序 CD 法是在软弱围岩大跨度隧道中先分部开挖隧道的一侧，并施作中隔壁，然后再 分部开挖另一侧的施工方法。其施工步骤见图 7-26。 施工顺序说明 A 先行导坑上部开挖；B 先行导坑上部初期支护；C 先行导坑中部开挖；D 先行导坑 中部初期支护；E 先行导坑下部开挖；F 先行导坑下部初期支护；G 后行导坑上部开挖； H 后行导坑上部初期支护；I 后行导坑中部开挖；J 后行导坑中部初期支护；K 后行导坑 下部开挖；L 后行导坑下部初期支护；M 仰拱超前浇筑；N 全断面二次衬砌。 中铁三局集团三淅高速公路西坪至寺湾段 XSTJ-5 合同段 实施性施工组织设计 20 施工要求 A 上部导坑的开挖循环进尺控制为 1 榀钢架间距(0.750.8m)，下部导坑的开挖进 图 7-26 中隔壁法(CD 法)施工工序横断面及纵断面示意图 a)横断面 b)纵断面 尺可依据地质情况适当加大。 B 中隔壁法或交叉中隔壁法施工时，初期支护完成后方可进行下一分部开挖，地质 较差时，每个台阶底部均应按设计要求设临时钢架或临时仰拱；各部开挖时，周边轮廓 应尽量圆顺；应在先开挖侧喷射混凝土强度达到设计要求后再进行另一侧开挖；左右两 侧导坑开挖工作面的纵向间距不宜小于 15m；当开挖形成全断面时，应及时完成全断面初 期支护闭合。 C 导坑开挖孔径及台阶高度可根据施工机具、人员等安排进行适当调整。应配备适 合导坑开挖的小型机械设备，提高导坑开挖效率。 D 拱顶下沉 7d 内增量在 2mm 以下，可以拆除中隔壁，中隔壁拆除应滞后于仰拱，一 次拆除长度应根据量测数据慎重确定，拆除后应立即施作二次衬砌。 2)洞身开挖（钻爆施工） 本项目隧道（分离式隧道）施工时，为减少对围岩的扰动，采用光面爆破或预裂爆 破技术，并根据不同的围岩级别进行相应的施工方法。（具体的总体施工步骤见本章节 的相关内容） 设计原则：采用光面爆破技术，根据地质条件、开挖断面、开挖进尺、爆破器材等 条件编制爆破设计。 钻爆参数选择：通过爆破试验确定爆破参数，试验时参照表 ； 中铁三局集团三淅高速公路西坪至寺湾段 XSTJ-5 合同段 实施性施工组织设计 21 光面爆破参数表 岩石种类 周边眼间距 E(cm) 周边眼最小抵抗线 W（cm）相对距 E/W 周边眼装药参数 （kg/m） 硬岩405060800.71.00.300.35 中硬岩405060800.71.00.20.30 软岩355045600.50.80.070.12 放样布眼：清理掌子面，利用全站仪测量画出开挖轮廓线，用红油漆标出主要炮眼 位置（周边眼、掏槽眼、辅助眼、底眼），其误差不大于 5cm，开挖台阶在 15cm 范围内， 钻眼时，眼底应落在同一垂直面上；掏槽眼钻孔精度要高，误差在 3cm 之内，控制炮眼 间距、深度和角度，严禁炮眼打穿、相交；辅助眼均匀分布，为便于排水，孔眼可稍斜， 最大不超过轮廓线 10 cm。钻眼过程中经常检查炮眼方向，及时校正，不符合要求的予以 废除。 装药：爆破用炸药选用乳化炸药，装药前，先用高压风吹扫，药串和起爆药卷按要 求加工好，盘好脚线，分段号存放在箱内，按照钻爆设计的装药量和装药结构组织装药， 确保炮孔装药作业按爆破设计有序地进行；装药作业分片、分组进行，并按规定捣实堵 塞炮泥，堵塞长度不小于 30 cm。 爆破：洞外采用毫秒延时导爆管联接，火雷管起爆。起爆网络为复式网络，以保证 起爆的可靠性和准确性，连接时，导爆管不能打结、拉细和破损漏气，各炮眼雷管段数 与钻爆设计相同，引爆使用火雷管，雷管用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端 10 cm 以 上处，网络接好后，由专人负责检查。爆破后即开通风机或自然通风排烟，一般 3060 分钟，安排专职人员进行排险，排除作业面危石和其他隐患。隧道上台阶开挖后立即初 喷一层混凝土封闭开挖面，之后进行上台阶喷锚支护，同时进行下台阶喷锚支护，将上 步循环完成的上台阶的初期支护与下台阶的初期支护连接起来，形成完整的初期支护体 系。 开挖爆破后，对围岩地质状况进行观察记录，分析确定围岩级别和岩层走向，根据 围岩实际情况，修改完善开挖、支护设计，预测围岩变化趋势，为采取预防措施提供依 据。 （1）级围岩钻爆设计 中铁三局集团三淅高速公路西坪至寺湾段 XSTJ-5 合同段 实施性施工组织设计 22 级围岩开挖方案为预留核心土开挖法，为减少爆破对围岩的扰动，采用弱震动爆 破控制，不设周边孔，而是在掏槽眼和辅助眼爆破后，人工配合机械找平周边轮廓；掏 槽眼采用双斜形，装药系数取 n=0.25，装药量 250g/m 眼，眼深取 1.2m；辅助眼一般横 向间距为 80cm，纵向间距为 100cm，装药集中度 200g/m，装药量 200g/眼，眼深 1.0m。 爆破参数取用见下表： 级围岩爆破装药参数表 炮眼 编号 炮眼名称 炮眼 深 （m） 炮眼间 距(cm) 炮眼 角度 炮眼数 （个） 装药量 （kg） 装药集中 度 kg/m 雷管数 （发） 1 掏槽眼 1.2606040.25*40.25 2 扩槽眼 1.2607580.25*80.29 3 辅助眼 1.0809060.15*60.157 4 辅助眼 1.0609080.2*80.259 5 辅助眼 1.0809080.2*80.259 合计 347.9 附注：循环进尺 1.0，炸药消耗量 0.2kg/m3，采用 8 号火雷管与塑料导爆管继爆。 级围岩炮眼布置分布图见图 7-27： （2）级围岩钻爆设计 级围岩采用短台阶法上下分部开挖，掏槽眼采用双斜形，装药系数 n=0.5，装药量 500g/m，眼深 2.2m；周边眼布设按经验公 中铁三局集团三淅高速公路西坪至寺湾段 XSTJ-5 合同段 实施性施工组织设计 23 式炮眼间距 E=16d 计算，周边眼间距取 50cm，最小抵抗线 W=1.25E，取值为 60cm，炮眼 密紧系数 E/W=0.83，要求成眼距离准确，眼与眼之间平行。炸药爆速大于 3000m/s，装 药集中度 150g/m，装药量控制在 300g/眼，眼深 2.0m；辅助眼一般横向间距按 100cm， 纵向间距为 120cm，注意外圈辅助眼与二圈眼层距保持一致、整齐，其他辅助眼布置按掌 子面剩余空间均匀梅花布置，垂直钻孔。装药集中度 250g/m，装药量 500g/眼，眼深 2.0m；二圈眼间距 55cm，垂直钻孔，装药集中度 200g/m，装药量 400g/m，眼深 2.0m； 底板眼要求按开挖底轮廓布孔，最大下扎深度 20cm，角眼既向外插又向下扎。间距 65cm，眼深 2.1m，装药集中度 300g/m，装药量 600g/m。爆破参数取用见下表： 级围岩爆破装药参数表 炮眼 编号 炮眼名称 炮眼 深 （m） 炮眼间 距(cm) 炮眼角度 炮眼数 （个） 转药量 （kg） 装药集中 度 kg/m 雷管数 （发） 1 掏槽眼 2.260 内斜 65 61*60.57 2 扩槽眼 2.160 内斜 75 130.8*130.414 3 辅助眼 2.010090100.5*100.2512 4 辅助眼 2.010090110.5*110.2513 5 二圈眼 2.05590290.4*290.230 6 周边眼 2.050 外插 7 350.3*350.1536 7 底眼 2.165 下插 3 130.6*130.314 合计 11756.8 附注：循环进尺 2.0，炸药消耗量 0.48kg/m3，采用 8 号火雷管与塑料导爆管继爆。 级围岩炮眼布置分布图见图 7-28： 中铁三局集团三淅高速公路西坪至寺湾段 XSTJ-5 合同段 实施性施工组织设计 24 （3）级围岩钻爆设计 级围岩掏槽眼采用双中空直眼掏槽，两个 d50（最好 d100 效果会更好）中孔眼不 装药，作为其他炮眼爆破的临空面。掏槽眼采用 d30 特制药卷，装药量 1050g/m，眼深取 4.2m。为满足爆后找顶要求，一般掏槽区应布置于开挖断面的中下方；周边眼间距取 60cm，最小抵抗线取 80cm，装药集中度 350g/m，装药量控制在 1450g/眼，眼深 4.0m； 辅助眼一般横向间距按 100cm，纵向间距为 100cm，注意外圈辅助眼与二圈眼层距保持一 致，其他辅助眼布置按掌子面剩余空间均匀梅花布置，垂直钻孔。装药集中度 750g/m， 装药量 3000g/眼，眼深 4.0m；二圈眼间距 65cm，垂直钻孔，装药集中度 550g/m，装药 量 2200g/眼，眼深 4.0m；底板眼要求严格按开挖底轮廓布孔，最大下扎深度 10cm，角眼 既向外插又向下扎。间距 80cm，眼深 4.0m，装药集中度 800g/m，装药量 3200g/眼。爆 破参数取用见下表： 级围岩爆破装药参数表 炮眼编 号 炮眼名称 炮眼深 （m） 炮眼间 距(cm) 炮眼角度 炮眼数 （个） 装药量 （kg） 装药集 中度 kg/m 雷管数 （发） 1 掏槽眼 4.2509084.41*81.059 2 扩槽眼 4.0609083.4*80.859 3 辅助眼 4.010090293.0*290.7531 4 辅助眼 4.010090243.0*240.7526 5 辅助眼 4.010090113.0*110.7512 6 二圈眼 4.06590242.2*240.5525 7