隧道洞身开挖及支护首件施工方案

1、 公路建设工程 隧道工程首件工程开工报告（洞身开挖及支护ZK2+370-ZK2+380） 2016年4月25日武广衡山西站至衡山黄花坪公路工程施工技术方案申报批复单 承包单位： 合同号： 监理单位： 编 号：致 工程监理处： 现报上隧道洞身开挖及支护首件工程开工报告（见附件），请予审查和批准。承包单位技术负责人： 年 月 日 审定 转报 同意 附言： 修改后再报 不同意 专业监理工程师： 年 月 日 审定 转报 同意 附言： 修改后再报 不同意 驻地监理工程师： 年 月 日业主意见： 签 名： 年 月 日 隧道洞身开挖及支护首件工程施工方案一、编制依据1.1湖南省干线公路建设推行质量安全“10

2、+5”管理举措的文件。1.2 公路建设工程两阶段施工图设计。1.3已通过审批的 公路施工组织设计、 隧道总体施工方案、 隧道进洞方案、 隧道施工安全专项方案。1.4国家发布的相关行业标准。二、工程概况2.1工程简介隧道起点位于，距离107国道约5km，终点位于 ，距离107国道约500m。隧道为分离式单向交通隧道，左右洞中心间距18.5m。隧道净空为单圆10.25*5.0m,净空面积（含仰拱）为77.75。左洞长575m进口里程为K2+355，出口里程为K2+930；右洞长540m进口里程为K2+360，出口里程为K2+900。隧道全线位于级围岩全、强风化花岗岩和级中风化花岗岩。双洞之间在K2

3、+485(YK2+487)、K2+720(YK2+722)设两处车行横洞,车行横洞净空为4.5*5m，车行横洞中间段8.15m为带人防设备的横洞，尺寸为9.65*7.8m。右洞在YK2+438、YK2+838处设置两道人防封堵门。隧道左右洞均位于平面直线段，纵坡分别为1.106、1.118的上坡。2.2工程地质、水文2.2.1地貌特征隧道通过地段主要为剥蚀低山地貌，以山地为主。山顶高程为240.3m，山脚高程为117.0m，相对高差123.3，山坡坡脚较大，一般为30-45°，山丘之间发育季节性冲沟，发育较窄，一般为30-100m，冲沟较陡，纵坡降15-25°，植被较为发育

4、，水土保持一般。2.2.2 工程地质线路区大地构造位置位于南岳隆起带和新华夏系第二沉降带衡阳盆地北缘交接部位，主要构造体系为新华夏系，构造形迹展布方向为北东、北北东向。根据区域地质构造资料，区域构造简单，褶皱、断裂均不发育。区内地质构造活动不强烈，主要表现为低序次的舒缓褶皱及节理裂隙。区内无区域性断裂通过，未发现明显的新构造活动痕迹；隧道基本上是沿隆起带由东西展布，岩层呈单斜岩层特点；分布地层均属稳定地层，场地及区域地质稳定。具体如下：左洞K2+355K2+460、右洞YK2+360YK2+480表层：耕表土，厚度0.50-0.80m；中层：砂质粘性土，硬塑，含石英砾石及少量伟晶岩或石英岩漂石

5、或孤石，厚度分布不均，为5-8m；下层：全风化花岗岩，岩体结构完全破坏，呈砂状，厚度大，为10-20m；强风化花岗岩，岩石风化呈半岩半土状，碎块状，岩质软，厚度大。右洞YK2+480-YK2+560表层：耕表土，厚度0.50-1.5m；中层：全风化花岗岩，岩体结构完全破坏，呈砂状，厚度大，为3-20m；中风化花岗岩，块状构造，夹较多石英岩，岩体完整，岩质硬，厚度5-40m不等。下层：强风化花岗岩，岩石风化呈半岩半土状，碎块状，岩质软，厚度大。K2+460-K2+590上层：强风化花岗岩，厚度8-10m；中层：中风化花岗岩，块状构造，夹较多石英岩，岩体完整，岩质硬，厚度5-70m不等。下层：强风

6、化花岗岩，厚度大。左洞K2+590- K2+660 、右洞YK2+560-YK2+600上层：全风化花岗岩，岩体结构完全破坏，呈砂状，厚度大，为10-20m；强风化花岗岩，岩石风化呈半岩半土状，碎块状，岩质软，厚度大。中层：中风化花岗岩，块状构造，夹较多石英岩，岩体完整，岩质硬，厚度5-70m不等。下层：强风化花岗岩，厚度大。右洞YK2+600- YK2+660上层：中风化花岗岩，块状构造，夹较多石英岩，岩体完整，岩质硬，厚度70-80m不等;下层：强风化花岗岩，厚度大。左洞K2+660-K2+930、右洞YK2+660-YK2+900表层：耕表土，厚度0.50-0.80m；中层：砂质粘性土，

7、硬塑，含石英砾石及少量伟晶岩或石英岩漂石或孤石，厚度分布不均，为5-8m；下层：全风化花岗岩，岩体结构完全破坏，呈砂状，厚度大，为10-20m；强风化花岗岩，岩石风化呈半岩半土状，碎块状，岩质软，厚度大。2.2.3 水文地质特征隧道位置地表水不发育，勘察期间场地内地表水体主要为隧道进口和出口处各分布一水塘，蓄水量均不大，施工期间可排干。地下水主要分孔隙水和基岩裂隙水两类。孔隙水主要存于隧道进出口山坡及沟谷地带耕表土层砂质粘性土中，与地表水贯通、互补，水量不大，水位、水量受季节影响明显，孔隙水以潜流及下降泉的形式排于溪沟及洼地中。由于隧道区位于分水岭部位，地表山坡无经常性水源，基岩裂隙水无稳定地

8、下水位，埋藏较深，以大气降水直接补给为主。水量不大，仅雨季有水，旱季干涸，对隧道施工影响较小。三、选取首件工程3.1重点难点分析隧道全段位于、级围岩中，岩层节理发育且中风化花岗岩中含强风化夹层，施工难度及风险比较大。3.1.1左洞围岩级别分布：10m洞门+5m明洞+370m级(K2+370- K2+740)+40m级(K2+740- K2+780)+150m级(K2+780- K2+915)+ 5m明洞+10m洞门。3.1.2右洞岩级别分布：10m洞门+5m明洞+360m级(YK2+375-YK2+720)+40m级（YK2+720- YK2+760）+140m级(YK2+760-YK2+88

9、5)+15m明洞。3.2确定首件工程3.2.1通过对设计文件和实际情况的分析，我部选取龙过冲隧道左线K2+370-K2+380段的开挖及初期支护为首件工程。3.2.2龙过冲隧道K2+370-K2+380段为最先施工段且为V级围岩浅埋段施工难度大危险性大具有代表性，选取为首件工程可以修正施工方法和支护参数，为后续施工积累经验，便于标准化批量施工。3.3主要工程量首件工程土石方开挖1083.1m³，初期支护10m，V级围岩初期支护每延米设计施工参数及数量见下表。四、首件工程施工计划4.1工期安排施工时间2016年4月28日-2016年5月8日，工期10天。4.2人员、机械配备配置（1）施

10、工管理人员一览表：序号姓名职务本项目负责1 项目经理负责施工中进度、质量、安全等协调工作2 项目总工负责施工中生产与技术上的协调工作3 试验室主任负责施工中试验检测工作4 物资部长负责施工中物资供应工作5 安保部长负责施工中安全工作6 隧道工程师负责现场技术7 测量队长负责施工测量工作8 质检部长负责施工中质检工作（2）施工队人员一览表：序号工种名称人数备注1施工队长1负责落实项目部制定的安全、质量、进度目标2技术员1协助项目部技术员落实质量控制方法，进行技术管理3安全员1具体落实项目部的安全管理制定，现场安全监督管理4钢筋加工班10钢拱架制作、安装5开挖班10洞身开挖6支护班30立架、钻孔、

11、安装小导管和锚杆、喷射混凝土、注浆7挖机司机2机械驾驶8出渣车司机4机械驾驶9电工1临时用电检修10杂工4通风、排水以及现场配合（3）机械设备一览表：序号机械设备名称单位数量型号或额定功率1挖掘机台1反铲式2装载机台1柳工8553自卸汽车台4红岩金刚2904风镐台4G105砼湿喷机台2TK9616液压注浆泵台1Kby-50/707风钻台4天水28钻8空压机组420m3/min9发电机组台1800KW10电焊机台8BX50011钢筋切断机台1GQW40C12冷弯机台1LW22013作业台车台1自制14轴流式风机台255kw15水泵台3WQ-25五、施工方案5.1洞身开挖主要开挖方式为人工风镐配合

12、挖掘机开挖，开挖后及时喷砼封闭岩面，钻设系统锚杆并采取型刚支护。断面开挖时严格控制核心土面积不低于开挖面的50，当下部核心土开挖后立即施作仰拱形成封闭环。5.1.1主要施工顺序环形开挖上断面、施做上断面初期支护开挖上断面核心土跳槽开挖下断面施做下断面初期支护跳槽开挖下断面施做下断面初期支护施做仰拱仰拱回填整体模筑混凝土二衬环形开挖法横向施工工序示意图环形开挖法纵向施工工序示意图5.1.2施工技术要点1）环形导坑采用机械开挖人工配合，初期支护紧跟开挖及早封闭成环。左、右边墙导坑交错施工，边墙围岩不稳定时分两层开挖。下断面跳槽开挖，初期支护双侧交错落底，避免上半断面两侧拱脚同时悬空，单侧每次落底长

13、度为3榀拱架。2）核心土在初期支护封闭成环后开挖。3）环形开挖进尺每循环进尺0.5m。4）施工中认真进行围岩量测工作，根据对围岩变化的观测及量测数据，考虑调整支护参数。5.2洞身初期支护初期支护为本隧道主要承载结构，级围岩地段由工字钢钢架、径向锚杆、钢筋网及喷射混凝土组成。 超挖是否10cm否施 工 准 备通风清理危石冲 冼 岩 面检查断面超欠挖初喷砼3cm打结构锚杆挂钢筋网有无质量问题安装钢架改进初喷砼10cm是有是否符合标准调整打超前锚杆并焊接喷砼到设计厚度围岩量测反馈、修正支护参数 隧道喷锚支护施工工艺框图5.2.1喷射混凝土 喷射混凝土施工示意图 1）湿喷混凝土的喷射方法及施工步骤施工

14、准备工作，喷射混凝土施工前先将围岩表面的危石撬净，用高压风吹净岩面的浮尘和杂物，并喷水湿润喷射机料斗和喷射管道，同时检查喷射机及风路、电路是否正常。按施工配合比拌合湿喷混凝土，要求搅拌均匀，并掺入适量的减水剂，检查混凝土的坍落度是否符合要求。混凝土运输应采用机动小翻斗车或其它中小型车辆运输，要求运输时间不应超过5分钟，并在运输过程中不发生混凝土离析和漏浆现象。混凝土加入料斗后，开动电源和高压风阀开始喷射作业。液态速凝剂由泵直接泵送至喷嘴口掺入。 混凝土喷射作业采用人工持喷管进行喷射，湿喷机风压应为0.450.7Mpa，喷头距受喷岩面距离宜为1.52.0m，喷管应与受喷面尽量保持垂直，若受喷面被

15、格栅、钢筋覆盖时，可将喷头稍加偏斜，但不宜小于70°。喷头运动方式：喷头应作连续不断的圆周运动，并形成螺旋状运动，后一圈压前一圈三分之一，喷射顺序应自下而上，呈“S”形运动，隧道内应先喷边墙，后喷拱部。如下示意图：喷射厚度：初喷5cm，系统锚杆、钢筋网、型刚支护完成后复喷至设计厚度26cm。2）喷射混凝土质量控制和检查混凝土喷层厚度控制，在受喷面上布置喷射厚度标志，施喷中以能覆盖标志确定是否达到要求厚度。喷射手应熟练掌握基本施喷方法，必要时可在洞外进行试喷。喷射混凝土质量检查主要是喷层厚度和混凝土强度检查，厚度检查可采用现场凿洞检查，5.2.2锚杆合格定位施工准备钻孔吹洗检验配料插入

16、锚杆和排气管注浆安装垫板螺帽按频率留样并检验抗拔力验收 中空注浆锚杆工艺流程图1）锚杆施工钻孔：使用开挖台车，人工钻孔，钻孔前根据设计要求定出孔位，孔位偏差小于150mm。钻孔保证锚杆的方向、深度和间距，孔深不小于锚杆有效长度，但超长值不大于100mm；钻孔直径中空注浆锚杆为30mm。洗孔：钻完孔后，用高压风吹净孔内岩屑，并检查钻孔深度；锚杆安装：将锚杆体送入孔内，直达孔底，并注意转动杆体，锚杆尾端外露孔口10cm，以便和钢筋网进行焊接；安装止浆塞：将止浆塞安装在锚杆尾端孔口部位；压注水泥砂浆：砂浆锚杆压注水泥砂浆，采用注浆管将锚杆尾端与砂浆锚杆专用注浆泵连接，拱部、边墙采用双管排气法注浆，将

17、内径45mm，壁厚11.5mm的软塑料排气管同锚杆一起送入钻孔至孔底，并在孔外留1m左右的富余长度，然后将注浆管固定在孔口位置，并将孔口堵塞，在确认排气管畅通后，开始注浆，直到排气管不排气或溢出稀浆时停止，并将排气管拔出，待砂浆达到强度后安装垫板拧紧螺帽。2）注意事项锚杆施工时严格按照工艺进行，保证锚杆孔内锚固剂饱满，纵向上锚杆应与钢架错开布置，锚杆端部必须设置底托，托板必须与围岩密贴。系统锚杆尽量与岩层大角度相交，避免顺层布设或造成结构偏压。施工中记录锚杆的施工情况，每个代表地段选取1-3个断面进行锚杆拉拔试验，检验锚杆的抗拔力(28天)。级围岩段要求锚杆抗拔力大于80KN。5.2.3超前小

18、导管注浆施工工艺与方法 本隧道V级围岩裂隙发育地段设置超前小导管，在掌子面超前施做后可以为后续初期支护提供足够的时间和安全保护。小导管施工工艺流程见下图： 小导管施工工艺流程图施工准备喷砼封闭钻孔孔安装小导管注浆浆开挖 挖小导管加工浆液拌制小导管布置示意图小导管结构图1）小导管加工制作：小导管采用42*4mm热轧无缝焊管加工而成，长度分为高层小导管450cm，底层小导管600cm。小导管前端加工成锥形，以便插打，并防止浆液前冲。管壁四周钻6mm溢浆孔，呈梅花形布置(防止注浆出现死角)，间距15cm，尾部1.05m范围内不钻孔防止漏浆，末端焊6环形箍筋，以防打设小导管时端部开裂，影响注浆管联接。

19、（2）小导管施工基本要求：小导管从拱部型钢腹板中穿过，尾端焊接在固定钢拱架上。高层小导管外插角为30°-40°，低层外插角10°-15°。钢管环向间距为40cm，纵向排距为300cm，布设范围大部分在拱部128.72°角范围内，前后两次小导管纵向搭接长度高层为90cm、低层为280cm。安装：用手持风钻或钻孔台车钻孔，钻孔直径比钢管直径大35mm，成孔后清孔并将小导管打入孔内，如地层松软也可用游锤或手持风钻将导管直接打入，打入长度不小于钢管长度的90%。若出现堵孔，可用20mm钢管制作吹风管，将吹风管缓缓插入土中，用高压风射孔，成孔后将注浆花管

20、插入，并用CS胶泥将管口密封。注浆小导管注浆采用水泥浆，可以适当掺入水玻璃调节凝结时间。浆液水灰比为1:1，采用425水泥。注浆压力为0.51.0Mpa。注浆参数根据现场试验予以调整。注浆顺序由下而上，注浆可以单管也可以多管并联注浆。多管并联注浆需另加工一个分浆器。用定量注浆法或压力控制法控制注浆量，即当单孔注浆正常进行无渗漏现象、注浆终压达到设计终压、注浆量达到设计量，或虽未达到设计终压但已达设计浆量时，即可结束该孔注浆。注浆结束后，将管口封堵，以防浆液倒流管外。小导管前端根据实际设置排气孔，保证注浆饱满度。注浆完毕后，检查饱满度，如发现不足现象，及时补注。注浆异常现象处理注浆中如发生与其他

21、孔串浆应将串浆孔堵住，轮到注该孔时，拨出堵塞物，用高压风或水冲洗，如拨出堵塞物时，仍有浆液外流，则可不冲洗，立即接管注浆。压力突升则可能发生堵管，应立即停机检查处理。如果压力长时间上不去，检查是否窝浆或流往别处，调整浆液配比，缩短胶凝时间，进行小泵量低压或间歇注浆，间歇时间不能超过浆液胶凝时间。 5.2.4钢筋网1）基本要求钢筋网按照设计要求加工成方格网片，纵横钢筋相交处可点焊成块，本隧道采用的是单、双层6.5*20*20cm钢筋网。钢筋网一般在初喷混凝土、锚杆完工之后安设，施工时运至工作面进行敷设，网片要紧贴初喷面，混凝土保护层厚度必须满足设计要求。网片与网片间、网片与锚杆间要焊接牢固。2）

22、技术要点钢筋必须经试验检测性能合格；使用前要作钢筋除锈和去污处理；钢筋网节点与锚杆间采用电焊焊接牢固，网片间用铁丝扎紧或焊接，在喷射作业时不得走动；钢筋网铺设随混凝土初喷面起伏，并与壁面接触密实；复喷混凝土后，将钢筋网完全覆盖，钢筋网不得外露，而且要有35cm厚保护层。复喷后喷混凝土面应平整。5.2.5钢架施工1） 钢拱架施工说明施工准备；检查断面；钢架位置测量；钢架就位；纵向连接筋焊接；喷砼固定；施工工艺流程图如下图。前期准备断面检查钢架位置测量钢架就位焊接纵向连接筋，焊接锚杆头喷混凝土固定结 束修整准确测量连接钢筋加工等合格不合格打设锁脚锚杆 2） 现场制作加工钢架按设计要求预先在洞外结构

23、件厂加工成型。加工时按设计放出1：1的加工大样，放样时根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割的加工余量。将钢筋冷弯成形，要求尺寸准确，弧形圆顺。钢架加工后进行试拼，允许误差：沿隧道周边轮廓误差不大于3cm。钢架由拱部，边墙的7-9个A-C单元（采用I20b工字钢）钢构件通过连接板采用螺栓连接拼装而成。各单元端头焊接在连接钢板上，焊缝高度h=5mm（腹板）、h=9mm（翼板）。连接钢板规格为220*200*14mm，设4*21螺栓孔，孔眼中心间距误差不超过±0.5cm。采用M20*60螺栓紧固连接。钢架平放时，平面翘曲小于±2cm。3） 钢架架设工艺要求为保证钢架设在稳固的地基上

24、，施工中在钢架基脚部位预留0.150.2m原地基；架立钢架时挖槽就位，V级围岩地段在钢架基脚处设槽钢以增加基底承载力。为保证钢架的稳定性、有效性，两拱脚处和两边墙脚处加设锁脚小导管，S-Va型衬砌每榀钢拱架为10根42*4锁脚小导管以限制初期支护下沉。锁脚小导管长350cm，其中上台阶每侧一根，下台阶和仰拱处每侧两根，交叉打入，其尾部与拱架焊接牢固。钢架在初喷4cm厚的混凝土后按设计位置架设，为使钢架准确定位，钢架架设前均需预先打设定位系筋。系筋一端与钢架联接在一起，另一端锚入围岩中0.51m并用砂浆锚固，当钢架架设处有锚杆时尽量利用锚杆定位。钢架平面垂直于隧道中线，倾斜度不大于2°

25、。钢架的任何部位偏离铅垂面不大于5cm。工字钢钢架的中心间距为V-a衬砌为50cm，为增强钢架的整体稳定性，钢架设直径为22mm的纵向连接钢筋，连接钢筋环向间距100cm，与钢架焊接牢固。钢架架立后尽快复喷混凝土作业，复喷至设计厚度，钢架全覆盖厚度不小于2cm，使钢架与喷射混凝土共同受力。先从拱脚或墙脚处向上喷射以防止上部喷射料虚掩拱脚（墙脚）不密实，造成强度不够，拱脚（墙脚）失稳。5.2.6地质和支护状况观察对开挖后没有支护的围岩的观测 a、开挖工作面观察应在每次开挖后进行。观察中发现围岩条件恶化时，应立即采取相应处理措施；观察后应及时绘制开挖工作面地质素描图、填写开挖工作面地质状

26、态记录表和施工阶段围岩级别判定卡。 b、在节理、裂隙发育的镶嵌壮、块状脆性硬岩地段应重点观察的节理、裂隙走向及发育程度，对易引起坍塌的岩块及时进行锚杆支护或喷射砼封闭。 c、观察开挖的稳定状态,顶板有无坍塌现象。 d、查看是否有涌水现象，确定涌水的位臵、涌水量等。e、是否有底板隆起的现象。 对已开挖支护地段围岩动态的观测 a 喷射混凝土是否发生裂缝剥离或剪切破坏。b钢拱架是否有受挤压变形情况。c锚喷支护施工质量是否符合规范要求。 观察围岩破坏形态分析 a危险性不大，不会发生急剧破坏，加之临时支护即可稳定的情况。 b

27、应当引起注意的破坏，如拱顶混凝土喷层因受弯曲压缩出现裂缝。 c危险征兆的破坏，如拱顶混凝土喷层出现有对称性局部的崩落，侧墙内移等。洞外观察 洞外观察重点在洞口段和洞身埋身较浅地段，其观察内容应包括地表开裂、地表沉陷、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗透情况等。六、施工监控量测6.1监控量测的项目监控量测的项目内容见下表（摘于公路隧道施工技术规范JTG F60-2009)6.2监控量测流程6.3周边位移量测隧道断面周边位移量测，包括拱顶下沉量测、净空水平收敛、边墙水平位移以及底板鼓起(必要时)。6.3.1全站仪选型及其配套设备为保证量测精度，选用精度和性能方面均能满足隧道变形监测的

28、徕卡TC2003全站仪。最大测距可达1800m，测量精度为±1.0mm。6.3.3周边水平位移、净空量测方法测点布置：初期支护施做后，用风钻凿40mm、深200mm的孔，用1：1砂浆填满再插入测点固定杆，尽量使同一极限两测点的固定方向在同一直线上，待砂浆凝固后即可进行量测工作。级围岩量测布置见下图：监控量测示意图6.3.4拱顶下沉量测拱顶下沉量每5m布设一个量测断面。测点用风钻打眼埋设好固定杆，并在外露杆头设挂钩。测点大小适中，如过小测量时不容易找到，如过大爆破时容易打烂。支护结构施工时要注意保护观测点，一旦发现测点被埋或损毁，要尽快重新设置，保证量测数据不中断。拱顶下沉量测测点，一

29、般布置在拱中和两侧拱腰，每断面布置三点，当受通风管限制或遇到其它障碍时，可适当移动位置。6.3.5地表下沉量测在隧道洞口、洞身浅埋段每5m量测一个断面，每个断面埋设7个测点，在隧道正上方埋设3个测点，两侧各2个点。采用精密水平仪和水准尺测取读数，通过量测数据的回归分析，掌握地表沉陷的变化规律，为洞身开挖支护及早提出指导意见，及时采取相应措施，防止地面过量沉陷。6.4量测频率及变形管理等级6.4.1监控频率见下表（摘于公路隧道施工技术规范JTG F60-2009)6.4.2 隧道周边允许相对位移（%）围岩级别隧道埋深h(m)5050300300500拱脚水平相对位移0.030.10.080.40.30.60.10.30.20.80.71.20.20.50.42.01.8