山岭隧道工程主要施工方案及方法

1、山岭隧道工程主要施工方案及方法1、施工场地及弃碴场地布置1 ）施工场地及施工便道布置本隧道拟采用拓宽既有道路和新建便道接线至施工现场， 施工便道与国道连接。为了减少土石方开挖，本着因地制宜、互为利用和安全的原则，以洞口隧底标高为准平整场地，合理布置生产房屋。2）弃碴场布置本隧道附近设有弃碴场，所有弃碴弃至弃碴场或按设计要求利用。2、施工风、水、电管线布置施工风、水、电管线布置详见“管线布置示意图” 。1）施工供风采用电动空压机供风。配备20m3/min 空压机 1 台和 10 m3/min 空压机 1 台。2） 施工用电隧道施工用电从业主提供的“ T”接点位置接入。3、施工通风、防尘本标段隧道

2、施工通风、防尘采用混合式通风，在洞口各安设 2X55KWtt流通 风机一台，采用0 1000mmk风筒将新鲜空气送至工作面，洞内通风原则：洞内人 员最多时，保证每4m3/min 新鲜空气；开挖面放炮，在30min 内通风完毕。施工通风的质量好坏是改善洞内施工环境的主要措施， 故成立专业通风班组，负责风管的接长、检查、补漏，顺直、开机及其它管理工作，确保管道漏风率及内摩阻力，保证洞内掌子面风速在0.21m/s 以上，同时采取综合防尘技术，湿式钻孔，湿喷混凝土作业。施工中加强设备维修管理，减少排放尾气、废气，达到综合防尘效果，并随时进行洞内环境监测，确保洞内空气清新，创造良好的劳动环境。4、施工运

3、输本隧道运输均采用无轨运输方案，采用小吨位机械车，采用侧卸式装载机装碴，自卸汽车运至设计弃碴场，在洞内的大避洞位置设置会车线，以利于会让车辆及调头转向；混凝土衬砌采用混凝土搅拌运输车运输。5、施工排水在洞内设集水坑分段梯级抽排至洞外，抽排设备为不同功率的污水泵，在洞外路堑处设临时排水沟或采取正临结合方式利用修建的永久排水沟，同时，按设 计或视具体情况设置横向排水沟。根据招标文件水文地质资料，本隧道内多发育岩溶落水洞、岩溶漏斗等，有突水、涌水可能，施工中做好地质超前预报，探明前方水文地质情况，做好疏排及其它措施准备，并预备抽水设施，迅速排水，确保施工安全。6、开挖支护招标文件设计部分针对不同围岩

4、、 接触网锚段以及浅埋情况等确定了施工方法，施工过程中遵照执行。接触网锚段分下锚段与一般锚段，两者加高量一样，但加宽不一。加高的部分与正洞开挖一并完成，加宽部分在正洞开挖，后扩挖成形，采用气腿式凿岩机人工钻孔扩挖。下锚段扩挖后及时支护，变断面处及时进行支护加强。附属洞室滞后掌子面一定距离开挖。 施工前根据围岩级别及洞室类型进行钻爆设计，并根据现场实际情况进行调整。附属洞室采用与正洞相同的支护，加强附属洞室与正洞连接处的支护，以确保安全。1）洞口开挖洞口开挖前，首先在距仰坡刷坡线5m以外施作截水沟，水沟与路堑侧沟连接，以拦截地表水，避免地表水冲刷洞口边仰坡及洞门；清除或加固洞口上的危岩体；洞口施

5、工避开雨季。洞口土质路堑采用挖掘机纵向分段自上而下分层开挖，边坡由人工清刷，土质边坡成型后即施工防护工程或施作临时防护；石质路堑采用松动爆破，气腿式凿岩机钻孔，非电毫秒雷管网路起爆，边坡坡面预留保护层，采取光面爆破或预裂爆破方式，保证边坡坡面平整、稳固；开挖作业按设计要求一次到位，挖掘机配合自卸车装运弃碴。洞口边仰坡整修到位后，按设计要求进行喷锚网加固、防护或其它加固项目施工。 锚杆采用风钻钻进或锤击施作； 钢筋网片在钢筋加工棚内集中下料、 弯制， 运输车运输至作业面，在初喷混凝土后由人工安装；喷射混凝土采用湿喷方式。2）台阶法开挖软弱围岩及岩溶等不良地质地段先加固后采用台阶法施工。为有效加快

6、施工进度，在保证安全的前提下，采用台阶法施工，上、下台阶保持距离大于1.5 倍的开挖宽度，施工过程中，根据量测结果适当调整拱部沉降设计预留量。超前锚固作业（包括钻孔、注浆工作）：超前小导管用0 50mm缝钢管制作， 管长按设计或根据施工实际情况考虑，取为36ml管尖做成圆锥形，管身按150mm 间距梅花形布置0 46mm勺注浆孔，管尾留1.0m不设注浆孔。超前注浆锚杆采 用WTt 25mm空注浆锚杆，购买成品锚杆，锚杆节长2.5m、3.0m,根据实际需要栓接。超前砂浆锚杆用小22mm1纹钢筋制作，锚杆按实际需要截长。超前锚管 或锚杆外插水平仰角控制按设计布置，尾端与钢格栅焊接牢固，共同构成支护

7、体 系。上台阶开挖：超前注浆预支护体系完成后，用风钻钻孔，斜眼掏槽方式，乳胶炸药，非电毫秒雷管微振动控制爆破。上台阶初期支护：开挖完毕后即初喷混凝土封闭围岩，按设计施作局部锚杆或系统锚杆，锚杆为22mm浆锚杆或HBC22他合式锚杆；挂设钢筋网片钢筋 网片与锚杆以点焊形式连接；喷射混凝土采用湿喷方式施工。下台阶开挖：下台阶开挖采用手风钻钻孔，人工装药，非电毫秒雷管微振动控制爆破。下台阶初期支护：初喷混凝土，施作边墙系统锚杆，挂网复喷至设计厚度。正台阶开挖爆破参数详见“单线隧道IV、V级围岩台阶法开挖爆破设计图”仰拱开挖完成即施作初支封闭仰拱面， 在仰拱喷混凝土强度达到设计强度80%后即施作仰拱及

8、其回填。在工序安排上，采取开挖、支护先行，二次衬砌紧跟的方案，工作面拉开距离不大于100m。7、隧道衬砌本隧道工程除单线明洞为直墙式衬砌外，余均为曲墙带仰拱衬砌；工序安排采取仰拱、填充或铺底施工先行，拱墙混凝土紧跟方案。本隧道设一台衬砌台车，长度12m。混凝土在洞外搅拌站集中控制，混凝土搅拌运输车运输；HBT60C昆凝土输送 泵泵送入模，插入式振动器振捣。在模筑衬砌施工时，按设计要求准确施作各种预埋件或预留孔。1）防排水施工对于一般岩溶不发育的隧道地段，地下水排放不影响周围生态环境时，采用“防、排、堵、截结合，因地制宜，综合治理”的原则；对于隧道穿过岩溶或断裂破碎带，预计地下水较大，当采用以排

9、为主会影响生态环境时，根据实际情况采用“以堵为主，限量排放”的原则，采取超前帷幕注浆和开挖后径向补注浆等形式， 将大面积淋水或局部股流封堵， 达到堵水有效、 防水可靠经济合理的目的。对于注浆材料，将根据实际情况，选择普通水泥，TGR冰泥基注浆材料或化学浆 液，少用、慎用水玻璃，提高浆液材料的耐久性。在岩溶发育地段，尽量维系岩溶暗河的既有通路，避免封堵溶洞、暗河。一般衬砌地段拱墙采用复合防水卷材，按设计，部分段落二次衬砌采用防水混凝土。一般衬砌地段在二次衬砌背后环向采用透水管盲沟，按设计设置，施工时根据地下水出露情况进行调整。沿隧道纵向两侧侧沟泄水孔标高处设贯通的透水管盲沟， 该盲沟需与环向盲沟

10、及泄水孔连通，施工时避免堵塞盲沟。一般衬砌地段的施工缝设置遇水膨胀橡胶止水带或钢片式止水带， 按设计间距设置。洞口防排水：洞口有沟渠通过或洞前反坡排水有困难时，采取引排和防渗、防冲淤措施，且洞门顶部设截水天沟，以形成完善的防排水系统。天沟设于边仰坡坡顶以外不小于5ml其坡度根据地形设置，不小于 3%。，以免淤积。洞内水沟：采用双侧高式或丙式水沟。沿出洞方向为上坡的情况，在洞外设反向排水沟，沟底坡度不小于设计，以截排洞外水流避免其流入洞内。2）仰拱、填充及铺底施工仰拱、填充或铺底超前施工期间，为保证洞内出碴车辆的通行，在施工地段设轨道桥。轨道桥采用工字钢制作，一端支撑在枕木垛上，另一端支撑在已浇

11、筑完的混凝土上，下面设橡胶垫对混凝土面进行保护。轨道桥移动利用机械牵引，桥下预留满足仰拱、填充及铺底施工需要的空间。混凝土浇筑前，对隧底进行清理，经监理工程师检查合格后方可浇筑。混凝土浇筑采用泵送浇注，从前到后分段浇注成型，人工摊铺，振捣器捣固，初凝前抹平压光。为保证仰拱曲率，采用纵向挂线控制。3）二次衬砌混凝土施工本隧道为复合式衬砌，复合式衬砌施作时间满足下列要求确定：各测试项目所显示的位移率明显减缓并已基本稳定。已产生的各项位移已达到预计位移量的80%- 90%水平收敛（拱脚附近）速率小于0.2mm/d或拱顶下沉速率小于0.15mm/d。当支护变形量大，支护能力又难以加强，变形无明显收敛趋

12、势时，在报请监理工程师批准后，提前施作二次衬砌。衬砌台车为自行设计制造， 单件最大重量不超过5T， 以便于运输和现场拼装。混凝土在洞外搅拌站集中拌制，轮式搅拌运输车运输，HBT60cM送入模，插入式振捣器振捣。混凝土施工为保证混凝土具有良好的密实性， 耐久性， 达到设计要求的抗压、抗拉、抗渗指标，开工前进行混凝土配合比的选配，按要求添加混凝土外加剂，通过试验确保施工配合比。混凝土灌注采用两侧对称水平分层灌注， 保证两侧灌注高差不超过1m， 防止侧压引起台车移位。混凝土灌注过程防止过捣和漏捣，保证混凝土密实，表面光滑，无蜂窝麻面。混凝土灌注至拱顶采用挤压式倒退逐一泵送混凝土，确保拱顶混凝土密实。

13、输送泵供混凝土时保持连续运转，输送管宜直，转弯宜缓，接头严密，泵送前润滑管道。灌注后清理现场，及时检修，保养输送泵和清洗管道，以备下循环使用。混凝土灌注完成后，及时按规范进行养生。4）变断面衬砌施工下锚段采用自制衬砌台架配组合钢模板施工。台架采用 I18 工字钢，对口支撑采用0 150mmH管，模板采用加强型3015组合钢模板。钢架间距1.5m,安装时垂直线路。钢模板与钢架的连接采用U型卡件，模板 之间的连接采用穿销和卡件，模板缝之间设止浆胶条。为固定钢架，防止浇注混凝土时跑模，下部混凝土未凝固前上浮力使模板变形、移位，加设木支撑，木支撑一端支顶在钢架上，一端支顶在初期支护上。为防止木支撑顶坏

14、防水板，支撑端部加设橡胶垫。5）水沟、电缆槽施工在模筑衬砌完成地段，根据施工组织安排，先期可进行单线单侧和双线双侧水沟、电槽缆施工，后期进行单线另侧水沟、电缆槽施工。沟、槽立模采用专用大块组合模板立模。混凝土洞外搅拌站提供，混凝土灌注采用在混凝土罐车后接长溜槽直接入模的方式，插入式振捣，洒水养生。沟、槽盖板在洞外预制场集中预制，运至洞内后，人工挂线砂浆找平铺设。沟槽施工时，按设计间距在电缆槽沟底及隧底填充（铺底）顶面位置向侧沟内预埋PVC世水孔，并保证流水坡度。8、超前地质预报、施工测量及监控量测1）超前地质预测预报措施组建地质超前预报专业小组，采用超前钻孔进行地质预报，提前准备各种可能的不良

15、地质条件的施工预案，超前处理不良地质，是实现长大隧道和地质复杂隧道安全施工和快速掘进的必要条件。（1） 工程地质预测法工程地质预测法是工程地质技术人员根据设计地质图纸、现场地质纪录，运用工程经验和地质知识进行分析、预报地质的一种方法。此法的关键在于工程地质工程师的经验丰富和现场详细的地质纪录和物探资料。施工前预报：根据设计给出的隧道地质条件说明资料，认真分析隧道的地质断面图、平面图，掌握隧道的地质特点和水文特点。施工常规地质法预报：主要完成开挖面的地质素描，地质展开图，并利用超前导坑地质资料、超前钻孔资料进行地质分析预报，是综合地质预报的中枢。施工阶段地质资料记录：首先对已开挖地段进行地质调查

16、，调查的主要依据为：隧道开挖面地质素描、岩石结构面调查和涌水观测记录。开挖面地质素描内容有：岩性、地质年代、岩层产状、软弱夹层、岩脉穿插情况；断层及破碎带的形态、产状、宽度、填充物特征；主要节理裂隙的形态、产状、规模及相互切割关系。围岩岩体结构类型、 完整性、 围岩的物理力学性能。 岩石结构面调查内容有： 围岩的岩石结构产状、力学属性、节理的延伸性、粗糙起伏情况、张开程度。地下水出露情况、水量大小等；岩溶的形态、大小、位置走向等；围岩节理内含水情况。地质素描采用图表形式形象纪录。地下水地质预测： 现场技术人员根据以往施工经验对地下水作出经验性预报：当隧道由弱可溶岩进入强可溶岩的边界部位时，可能

17、发生涌水；根据大突水点的涌水特征：一般有渗、滴水段一线状渗水段一集中涌水段一高压喷水段， 当隧洞由渗、 滴水段进入线状渗水段时， 作好出现集中涌水的准备； 进行超前预报的施工防治取得较好效果；钻孔内出现浑水，前方可能有涌水；若浑水能喷射5m 以上，则前方可能有大于3050L/s的涌水存在；当超前钻孔能喷射3.5m以上，或涌水速度大于7ms或风钻孔内有涌水速度大于14m/s 的出水， 则前方可能出现大于 20L/s 的涌水存在；当地温测值出现比前一点低时，可能有涌水；掌子面附近出现铁锰质富集或泥质充填的裂隙，则表明前方有涌水的可能。 超前钻孔预测日常的钻孔预测：在每次钻孔过程中，指定在拱顶、两侧

18、拱腰、两侧边墙脚及仰拱底部附近的12个辅助眼加深15m，依靠对钻孔速度变化的直觉，判断 前方围岩的变化。2)隧道施工测量施工测量严格遵守铁路工程测量规范的规定，保证施测精度。隧道洞外控制测量隧道洞外控制测量采用 GPSM量。在隧道进出口布设控制网点。测量前收集好各种地形资料和测设资料，并布设好洞口控制点，做好埋石、检校好仪器，施测时严格按照GPSM量规程操作，收集数据后及时进行处理，并提供成果报监理工程师审查。洞内控制测量隧道内中线测量采用全站仪进行精密导线测量， 及时进行洞内控制网平差和中线调整，连续布设导线基线。隧道内高程测量采用水准测量。由洞外高程控制点传递，洞内每隔100m设立一对高程

19、控制点，利用导线基线控制点兼作高程控制点，进行往返观测，观测限差和精度符合规定等级的精度。施工测量的组织和管理本标段的施工测量等级和精度标准按规定要求执行。本标段全部工程测量工作实行分级管理：成立由专职测量工程师为组长的精测组和施工测量组， 分别负责各自职权内的工作。执行分级测量复核制度：工程经理部成立精测组负责本标段的控制测量、分 阶段性控测和复核检查工作，负责复核和指导工区施工测量组完成施工测量任务； 负责向施工测量组现场交点、交桩、交测量资料和成果；负责控制护桩的测量， 保护和保存好工程范围内全部水准网点和控制点。施工测量组负责工程现场的日常施工测量、 施工放样及控制桩点的埋设及防 护。

20、测量原始记录、资料、计算、图表做到真实完整，并由专人妥善保管。工程施工中，按设计图纸进行中线、高程测量，确保中线、水平准确无误； 工程完工后，及时与相邻标段进行贯通测量，搭接闭合，并向监理工程师提交测 量竣工资料。认真贯彻执行测量复核制度，外业测量资料必须经过第二人复核，内业测量 成果必须二人独立计算，相互核对无误才能交付使用，未经第二人计算复核并确 认无误的资料严禁使用。测量仪器的管理：测量仪器实行分级管理制度，精密测量仪器由经理部统一 管理，一般测量仪器由各作业工区自行管理，建立保管、使用、维修、报废制度。各种测量仪器、量具按计量部门有关规定定期进行计量检定，做好日常保养 工作，保证状态良

21、好，建立测量设备台帐，准确记载检定维修情况。3）监控量测本标段隧道地质复杂，为确保隧道施工顺利进行，认真进行监控量测，及时 掌握围岩和支护在施工中的力学动态及稳定程度，保障施工安全，为评价和修改 初期支护参数、力学分析及二次衬砌施作时间提供信息依据，优化施工设计方案。结合隧道具体条件，确定开展监控量测的项目有：地质超前预报、洞内外观 察、隧道围岩变形量测、应力应变量测、围岩稳定性和支护效果分析。具体内 容如下：地质超前预报：工程地质法、钻孔超前等方法，具体施工程序见“超前地质 预测预报措施”。隧道围岩变形量测：通过洞内外观察与洞内变形收敛量测来监控洞室稳定状 态和评价隧道变形特征，属必测项目，

22、包括净空收敛量测、拱顶下沉量测和围岩 内部位移量测。应力应变量测：采用应变计、应力盒、测力计等监测钢拱架、格栅支撑、锚杆和衬砌受力变形情况，进而检验和评价支护效果。围岩稳定性和支护效果分析：通过对量测数据的整理与回归分析，找出其内在的规律， 对围岩的稳定性和支护效果进行评价和分析， 然后采用位移反分析法，反求围岩初始应力场及围岩综合物理力学参数，并与实际结果对比、验证。量测项目及要求详见“量测项目及要求表” 。量测测点布置详见图“拱顶下沉、水平收敛量测测点布置图” 。地质和支护状态观测负责人：各施工作业面领工员及工班长。观察内容：围岩变化，地下水变化，支护结构外观、地表是否发生变化。方法：目测

23、并记录于交接班记录本，重大变化记录于工程日志。频率：每次爆破后及支护后。周边位移量测(净空水平收敛量测)使用仪器：采用TCRA1102E尺监测系统，可达到及时埋点立即观测的要求。测试断面及测点埋设：每1050米一个断面，每断面23对测点。测点在复喷混凝土终凝后一小时内尽快埋设，以及时收集初始数据。方法：TCRA110无尺监测系统自带计算软件并可输入比较值进行评估。对测点布置图的测点进行量测，每条线间的测试长度与初始长度之差为变化值，该变化值与初始长度之比为相对收敛值，据此计算收敛变化速度，来判断围岩的稳定性。隧道开挖支护后，在测点位置打入锚杆，在锚杆头贴上返光片。返光片和棱镜的作用相同。用全站

24、仪测出至各返光片的距离和角度，可以计算出测点之间的收敛值。频率：净空位移和拱顶下沉的量测频率；净空位移和拱顶下沉的量测频率除按下表执行外，还应参照“量测项目及要求表”的测频率执行。数据处理：根据现场量测数据绘制位移一时间曲线图。当曲线趋于平缓时进行回归分析，推算最终位移值，掌握位移变化规律及其增减趋向。当位移一时间曲线出现反弯点时，表明围岩和支护已不稳定，要严密监视，加强支护，必要时立即停止，开挖采取有力措施处理。净空位移和拱顶下沉的量测频率位移速度距工作面距离量测频率5mm天以上5B1次/周B一隧道开挖宽度变形管理等级：管理等级管理位移施工状态mV0Vn/3可正常施工 丑(Vn/3) V0

25、(2Vn/3)采取特殊措施对量测所观察到的数据详细记录，及时整理，并绘制下列曲线:净空位移（拱顶下沉和周边位移）量测：绘制位移（u）一时间（t）的关系 曲线；绘制位移（u）一距开挖面距离（1 ）的曲线。地表下沉量测：绘制地表下沉位移（u）一时间（t）的关系曲线；绘制地表 下沉位移（u）一距开挖面距离（1 ）的关系曲线。围岩内部位移量测：绘制孔内各测点（L, L）位移（u）一时间（t）的 关系曲线，绘制不同时间（t1 , t2）位移（u）深度（测点位置1 ）的关系 曲线。围岩压力量测：绘制围岩压力（6）一应力时间（t）的关系曲线；绘制位 移（u）一应力距开挖面距离（1 ）的关系曲线。锚杆轴向力量

26、测：绘制不同时间（t1 , t2）锚杆轴向力（6）深度（1 ） 的关系曲线；绘制各测点（1, 2）轴向力应力（6）一时间（t）的关系曲 线。数据处理、分析应用：根据所绘各曲线的变化情况与趋势，判定围岩的稳定 性，及时预报险情，确定施工时应采取的措施，提供修改设计参考依据。当隧道喷射混凝土出现大量的明显裂缝或隧道支护表面任何部位的实测收敛值已达到4cm以上，且收敛速度无明显下降时，应及时根据实测值找出回归方程，绘出回归曲线，由回归方程推算最终位移值，若最终位移值接近或超过4cm时，应及时采取补强初期支护措施，并改变支护设计参数。洞内施工参照下图的流程方式施作：监控量测施工设计图工程结束理论与数值

27、分析修改设计监控量测结果允许相对位移值：隧道周边任意点的实测相对位移值或回归分析推算的最终 位移值均应小于下表所列数值。当位移速度明显下降，而此时实测相对位移值已 接近表中规定的数值，或者支护表面已出现明显裂缝时，立即采取补强措施，并 改变施工方法。二次衬砌施工时间：二次衬砌在围岩和初期支护变形基本稳定后施做。变形 基本稳定符合下列条件：隧道周边变形速率有明显减缓趋势。水平收敛(拱脚附近)速度小于 0.2mm/d,拱顶下沉速度小于0.15mm/d,围 岩已基本稳定；总变形量已达预计变形量的80%U上。(3)拱顶下沉量测使用仪器：精密水平仪，锢钢塔尺。量测断面及测点埋设：在V、VI级围岩断层破碎

28、带地段510m一般V级围岩地段1020m, IV级围岩地段2030nlm级围岩段4050m一个断面，每断 面1个测点。测点采用钢桩预埋在拱顶初期支护中，用精密水准仪和经校验的钢 尺进行测量。测点在复喷混凝土终凝后 1小时内埋设。量测方法：用精密水平仪观测测试断面拱顶测点的高程变化，其下降值为拱顶下沉量。 读数精度0.01mm。 量测的后视点必须稳定， 且定期对高程进行核定。测频：按“量测项目及要求表”测量频度执行。当地质条件变差，或测量出现异常情况时，量测频度加大。数据处理：与水平收敛要求相同。钢架支撑应力监测测点布置：在初期支护结构中钢格栅架上选择5 个有代表性的断面，在每个断面中受力和变形较大的位置上焊接钢弦式钢筋计，通过频率仪采集数据。钢筋计的安装：根据测点应力计算值，选择钢筋应力计的量程，在安装前对钢筋计进行拉、压受力状态的标定。安装时使钢筋应力计处于不受力状态，更不能处于受弯状态。将应力计上的导线逐段捆扎在邻近钢筋上，引到初期支护结构外侧试匣中。喷射混凝土后，检查应力计电路电阻值和绝缘情况，做好引出线和测试匣的保护。量测：喷射混凝土结束后测出应力传感器的稳定测量值，作为计算应力变化的初始值。量测频率：开挖面距量测断面2B时为1次/天，5B时为1次/周；5B时为 1 次/月 （B 为开挖宽度） 。采用地质雷达对衬砌完成段进行检测，可测出衬砌空洞、厚