连拱隧道施工工艺工法

1、PAGE PAGE 17连拱隧道施工工艺工法QB/ZTYJGYGF-SD-0503-2011第五工程有限公司刘建萍1 前言1.1工艺艺工法概概况中导洞-主主洞施工工方法是双双连拱隧隧道施工工的一种种高效施施工方法法。它根根据新奥奥法原理理，采用用光面爆爆破大断断面开挖挖，使用用锚、喷喷、网、钢钢拱架和和超前导导管及超超前管棚棚等支护护手段，先先开挖贯贯通中导导洞，浇浇筑中隔隔墙混凝凝土，然然后采用用上下台台阶法开开挖左、右主洞，最最后进行行全断面面二次衬衬砌。早期的双连连拱隧道道多采用用三导洞洞法施工工，对围围岩扰动动的次数数多，施施工周期期长，工工效慢、工工期长、成成本高，不不利于隧隧道防水

2、水。通过过连拱隧隧道工程程实践采采用中导导洞-主洞台阶阶法施工工，效果果良好。1.2工艺艺原理1.2.11 本工法法的基本本理论基基础是新新奥法。开开挖后允允许围岩岩有一定定的变形形，从而而释放部部分地应应力；通通过监控控量测和和适时支支护来控控制围岩岩变形，使使围岩不不会失稳稳；围岩岩与锚喷喷等支护护共同作作用形成成复合承承载结构构。1.2.22中导洞-主洞法根根据新奥奥法的基基本原理理，简化化施工工工序，在在三个工工作面平平行施工工的情况况下缩短短了工期期。2 工艺工工法特点点2.1 采采用新奥奥法施工工，尽量量减少对对围岩的的扰动，充充分保护护和利用用围岩的的自承载载能力，提提高隧道道结

3、构的的整体安安全度。2.2 与与三导洞洞法相比比，减少少了两个个侧壁导导洞，施施工干扰扰少、临临时支护护量小，有有效地降降低了对对围岩的的扰动，缩缩短了施施工周期期，降低低成本，减减少工程程投资。2.3中导导洞首先先贯通，可可揭示隧隧道围岩岩情况，为为左右两两洞大断断面开挖挖施工提提供依据据。3适用范围围本工法适用用于双连连拱山岭岭隧道的的各种围围岩情况况，隧道道主洞的开开挖方式式则根据据具体的的情况来来选择。正台阶二步步开挖法法是全断断面一次次开挖法法的改进进方法，多多用于围围岩能短短期内处处于稳定定的地层层中。台台阶法根根据台阶阶长度的的不同，可可划分为为长台阶阶、短台台阶和超超短台阶阶三

4、种，在在级以下下的围岩岩中一般般采用长长台阶或或全断面面开挖法法，对于于= 3 * ROMANIIII、= 4 * ROMANIV级围岩多多采用短短台阶开开挖法，对对于级以上的软弱弱围岩则则常采用用超短台台阶开挖挖法，对于土土质围岩岩及软弱弱围岩则则采用环环形开挖挖留核心心土法或或三台阶阶七步开开挖法。本工艺工法法主要介介绍中导导洞-主洞法法施工双双连拱隧隧道。4主要引用用标准公路隧道道施工技技术规范范TTJJ04公路隧道道设计规规范JTGG0266公路工程程质量检检验评定定标准JTJJ07115施工方法法采用中导洞洞-主洞法施施工，其其步骤为为先开挖挖中导坑坑，并做做导坑临临时支护护直到中中

5、导洞贯贯通，然然后由内内向外浇浇筑中隔隔墙混凝凝土。中隔墙施工工完成后，将其顶部与临临时支护护之间间间隙采用用与设计计同标号号的喷射射砼喷（回回）填密密实，待待喷填砼砼强度满满足设计计要求后后，即可可开挖两侧侧主洞。根据主洞的的地质情情况，首首先做好好洞口的的防护、排排水和洞洞身的超超前预加加固，然然后开挖挖左（右右）洞上上台阶及初初期支护护，同时时做好围围岩的变变形观测测；待开挖掌掌子面上上台阶推进进适当距距离（约约50m）后，方方可开挖挖右（左）洞上台阶阶并做好好初期支支护，同同时做好好围岩的的变形观观测。根据洞身实实际地质质情况，上上下台阶阶距离控控制在33155m，下下台阶采采用跳槽槽

6、的方法法进行侧侧墙的开开挖与初初期支护护，开挖挖宽度控控制在23m。初期支支护完成成后铺设设防水层层，采用用整体式式模板台台车浇筑筑二次衬衬砌混凝凝土。6工艺流程程及操作作要点 6.1施工工顺序具体的施工工顺序图图如图1所示（以以上下台台阶开挖挖法为例例）。针对不不同级别别的围岩岩，亦可可选择采采用台阶阶分部开开挖预留核心心土法（增增加超前前预支护护的工序序）及全全断面开开挖法。图1 中中导洞-主洞法施施工顺序序图（上上下台阶阶开挖法法）1中隔隔墙超前前导洞开开挖（含含导洞锚锚喷支护护及中隔隔墙连接接锚杆） = 1 * ROMAN I中隔隔墙衬砌砌施作，墙墙顶挂网网，喷砼砼回填 2左（右右）洞

7、上上半部开开挖 左（右右）洞拱拱部初期期支护施施作3隧道道下台阶阶开挖 边墙初初期支护护施作4仰拱拱施作拱墙衬砌砌施作工艺流程可可以概括括为以下下流程图图：中隔墙衬砌施做，墙顶挂网，喷砼中隔墙衬砌施做，墙顶挂网，喷砼左（右）主洞开挖及支护左（右）仰拱开挖及支护左(右)主洞全断面衬砌左（右）仰拱施做中隔墙超前导洞开挖及支护超前支护施做图2 工工艺流程程图6.2操作作要点6.2.11中导洞洞开挖和和初期支支护1中导洞开开挖中导洞的开开挖断面面尺寸一一般情况况下由设计计确定，如如果断面面大小无无法满足足风、水、电等施工工设施的的布置或或施工运运输的需需要时，可可通过设计计变更适适当加大大导洞断面面。

8、导洞开挖时时应加强强测量放放样控制制，特别别是双向向开挖时时。围岩岩较好时时可采用用全断面面开挖，围围岩差时时可采用用短台阶阶法或超超短台阶阶法开挖挖。开挖挖应采用用光面爆爆破，以以直眼掏掏槽为宜宜；爆破破设计参参数应经经过试验验段检验验和调整整，如果果无条件件试验时时，可按按公路路隧道施施工技术术规范有有关内容容选用，或或可根据据初步爆爆破设计计在爆破破施工中中调整。开挖进尺、级围岩采采用0.51.0米，级及以下围岩可可选择12.5米。2中导洞初初期支护护至级围围岩根据据具体情情况选用用临时超前前支护措措施，包包括超前前管棚、超超前小导导管或超超前锚杆杆。级围岩的的初期支支护参数数应根据据围

9、岩情情况慎重重选定。开开挖后应应及时初初喷混凝凝土，然然后施工工钢格栅栅（型钢钢拱架）和锚杆，再复喷混凝土至设计厚度。6.2.22中隔墙墙施工中隔墙衬砌砌施工前前，先将基底底清理干干净，采采用固定定支架、组组合钢模模板立模模、泵送送砼浇筑筑，浇筑筑段长度度为每节节612mm，中隔隔墙下部部按设计计要求预预设纵向向排水管管的凹形形槽。对对于、级围岩岩段，中中隔墙顶顶要作为为两侧主洞洞初期支支护中工工字钢拱拱架的一一个支点点，其上上按设计计要求预预埋钢板板及连接接钢筋，并并保证预预埋位置置的准确确。双连拱隧道道中隔墙墙上方围围岩是薄薄弱环节节，施工工过程中中在中导导洞及左左、右主主洞拱部部开挖时时

10、有三次次扰动，及及时进行行中隔墙墙上方的的回填和和压浆加加固是施施工的关关键环节节。中隔隔墙顶部部的支护护措施采采取如下下方法（见见中隔墙墙防护图图（图33）：中隔墙墙顶部设设置连接接锚杆，其其布置见见中隔墙墙防护图图，入岩岩深度22.5mm，端头头伸入中中隔墙770cmm，中隔隔墙浇筑筑完成后后，在顶顶部挂钢钢筋网后后喷射砼砼回填密密实。施施工时也也可在紧紧贴中导导洞围岩岩部位预预埋压浆浆管，以以防喷射射砼与围围岩之间间存在空空隙时在在中隔墙墙顶进行行注浆加加固，以以确保中中隔墙与与围岩间间联结密密实。6.2.33主洞超前前预支护护预支护类型型主要有有三种，即即超前锚锚杆、小小导管及及管棚。

11、具具体按公路隧道施工技术规范有关规定执行。6.2.44主洞上上台阶（拱拱部）开开挖在导洞进行行到一定定距离，中中隔墙浇浇筑混凝凝土达到到设计强强度，并并且洞身身超前支支护施工工完成后后，分别进进行主洞洞开挖。、级围围岩主洞洞开挖时时可采用用全断面面开挖法法，对于于= 3 * ROMANIIII、= 4 * ROMANIV级围岩采采用台阶阶法开挖挖。级及其以以下围岩岩先进行行上台阶阶留核心心土开挖挖，进尺尺控制在在0.551.0m之间。左、右洞工工作面宜宜同时掘掘进，两两掌子面面距离控控制在550m为为宜。主主洞开挖挖时为防防止偏压压对中隔隔墙砼及及主洞拱拱圈砼造造成破坏坏，当中中隔墙一一侧进行

12、行主洞开开挖时，必必须对另另一侧进进行回填填和施作作横向支支撑。6.2.55主洞上上台阶（拱拱部）初初期支护护施工爆破出渣后后及时施施作初期期支护，先先按设计计初喷找平，再再安装钢钢拱架，然然后打设设锚杆、挂设钢筋网网，分层层喷射混混凝土达达到设计计厚度为为止。6.2.66主洞下下台阶（边边墙）开开挖主洞上部每每单洞开开挖，支支护完成成3155m后，经经量测围围岩稳定定，即可可进行下下部开挖挖。下部部开挖采采用松动动爆破，挖挖掘机装装渣，大大吨位自自卸汽车车运输的的作业方方式。下部开挖掘掘进期间间应观测测上拱初初期支护护稳定的的情况，当当围岩稳稳定性差差时或拱拱顶沉降降较大时时，下断断面应进进

13、行半侧侧开挖，适适当调整整开挖进进尺，不不宜一次次挖通。 在主洞开挖挖时，将将对已成成型的中中隔墙衬衬砌带来来影响，因因此主洞洞洞身开开挖爆破破前，首首先拆除除中导洞洞开挖一一侧初期期支护中中的钢支支撑，并并对另一一侧进行行回填或或施作横横向支撑撑，以免免因爆破破冲击钢钢支撑而而撞裂中中隔墙衬衬砌砼和和防止偏偏压对中中隔墙砼砼造成破破坏。同同时施工工中除采采取“短进尺尺，弱爆爆破”，调整整最小抵抵抗线方方向和控控制一次次爆破装装药量，并并对已衬衬砌中隔隔墙砼表表面采取取防护措措施，防防止爆破破飞石损损伤衬砌砌。其防防护措施施有如下下两种方方法：1 爆破破时，在在爆破的的另一侧侧对中隔隔墙辅以以

14、I16工字钢钢横撑（纵纵向间22m，支点点距中隔隔墙顶1.61.88m）。为为防止爆爆破飞石石砸坏中中隔墙砼砼表面，影影响砼外外观质量量，对中中隔墙不不小于660m范围内内全表面面用12mm厚的的人造纸纸板护面面覆盖防防护，同同时在中中隔墙不不小于440m范围内内采用移移动式方方木框架架钉铁皮皮的防护护挡板遮遮挡防护护。图3 中中隔墙防防护示意意图2 爆破破时，在在爆破的的另一侧侧对中隔隔墙辅以以C15片石砼砼横撑（纵纵向间距距2m，支点点距中隔隔墙顶1.61.88m）和土土石回填填密实。为为防止爆爆破飞石石砸坏中中隔墙砼砼表面，影影响砼外外观质量量，对中中隔墙不不小于660m范围内内全表面面

15、用12mm厚的的人造纸纸板护面面覆盖防防护，同同时在中中隔墙不不小于440m范围内内采用移移动式方方木框架架钉铁皮皮的防护护挡板遮遮挡防护护。6.2.77主洞下下台阶（边边墙）初初期支护护施工下部台阶（边边墙）爆爆破出渣渣后，即即刻进行行初期支支护。6.2.88仰拱施施工主洞初期支支护全部部完成后后，经量量测洞室室处于稳稳定状态态，此时时二次衬衬砌及时时跟进。为为尽快使使初期支支护封闭闭成环，首首先安排排仰拱施施工。1仰拱施工工阶段，连拱隧道处于最不利受力状态，为防止侧墙受力过大而引起拱圈破坏，仰拱施工要求左、右洞对称进行，仰拱施工采用栈桥，施工长度视围岩情况而定。2仰拱浇筑筑完成前前禁止车车

16、辆通行行。砼浇浇筑后，养养护3d后进行行隧底砼砼填充施施工。3砼填充时时必须分分层浇筑筑，每层层厚度不不大于330cmm，禁止止车辆在在仰拱上上运行。如如果边墙墙不稳定定，可架架立横梁梁支撑，将将侧墙顶顶紧。6.2.99拱墙衬砌砌施工在隧道初期期支护形形成稳定定的闭合合环后，立立即进行行二次衬衬砌的施施工。二二次衬砌砌由洞外外（进口口）逐步步向洞内内（左、右右洞对称称）向前前浇筑，尽尽量减少少由于中中隔墙顶顶的再一一次受力力体系变变化产生生的对中中隔墙顶顶水平推推力的影影响。二二次衬砌砌可采用用整体式式衬砌台车车浇筑。 衬砌施工作作业要点点：1首先认真真清理初初期支护护表面，割割除砼表表面露头

17、头的钢筋筋、铁丝丝，凿除除砼凸起起部分。中隔墙顶面应清洗干净。先用铁丝将将拱部环环向50mmm软式式透水管管和墙脚脚纵向80mmm软式式透水管管固定在在初期支支护表面面，中隔隔墙部分分将50mmm软式式透水管管按入预预留槽内内，并与与墙脚纵纵向80mmm软式式透水管管接通。2洞口首段段衬砌必必须左、右右洞对称称同时浇浇筑，防防止水平平推力过过大破坏坏中隔墙墙的稳定定，浇筑筑过程中中，在中中隔墙侧侧台车与与墙体间间设置若若干木楔楔。通过过木楔松松紧情况况检查判判断台车车对墙体体产生的的水平推推力情况况，用以以控制浇浇筑速度度。3 当拱拱圈砼浇浇筑到中中隔墙顶顶面时，拱拱圈左、右右部分应应对称交交

18、替进行行浇筑，防防止拱圈圈变形。拱拱圈浇筑筑连续分分层浇筑筑，每层层厚度330cmm，侧墙墙砼坍落落度控制制在1416 cm左左右为宜宜。封顶顶时，可可调整砼砼坍落度度为1618ccm，同同时适当当增加砂砂率及水水泥含量量，提高高砼泵送送性能，防防止堵管管。同时时，采用用附着式式振捣器器振捣。7劳动力组组织（单单口作业业）表1 单单工作面面作业劳劳动组织织表（参参考）序号工作项目工种人数备注1开挖开挖工6挖掘机司机机1自卸车司机机22初期支护型钢加工、安安装4钢筋网片加加工2喷射混凝土土6混凝土搅拌拌运输罐罐车司机机23混凝土施工工模板工3砼工4泵车司机1混凝土搅拌拌机司机机1装载机司机机2机

19、械修理工工14测量及其他他技术员2测工45其他队长1技术主管1质检员1专职安全员员2试验员1电工2空压机司机机18主要机具具设备表2 施施工通风风机具表表序号作业名称型号（参考考使用）单位数量备注1施工通风变压器315KVVA台2 通风机台13 2开挖凿岩机YT28型型台12 空压机20m3/minn台2 装载机ZL50台2 自卸车5T辆5简易钻孔台台车自制台1 3初期支护砼干、湿式式喷射机机6m3/hh台各1 拌合机JS3500滚筒式式台1 钢筋切断机机GQ401型台1 钢筋弯曲机机台1 电焊机台3 风镐把2 4衬砌简易台车自制 防水层层施工台2 衬砌台车自制 衬砌砼砼作业台2 拌合机JS5

20、000型电电子配料料斗套1 砼输送泵HB80型型台1 砼运输车3 m3辆3 装载机ZL50台2 电动热合机机ZRP-VV型自爬爬式台2 钢筋切断机机台3 电焊机台3 插入式振捣捣器套4 附着式振捣捣器套6 9质量控制制9.1易出出现的质质量问题题9.1.11中隔墙墙顶部不不密实；9.1.22左右洞洞的变形形容易相相互影响响；9.1.33中隔墙墙在左右右洞爆破破时遭到到破坏。9.2保证证措施9.2.11连体隧隧道埋深深浅，风风化严重重。中隔隔墙上方方围岩稳稳定性是是薄弱环环节，施施工过程程中在中中导洞及及两侧主洞洞拱部开开挖时有有三次扰扰动，要要及时进进行中隔隔墙上方方的喷混混凝土回回填和压压浆

21、加固固是施工工的关键键环节。9.2.22施工两侧侧两洞作作业面错错开施工工，纵向向间距约约50mm。后施工工一侧主主洞的开开挖和衬衬砌，要要在另一一侧主洞洞二次衬砌砌完成，且且砼达到到一定的的强度后后进行。9.2.33在主洞洞上、下下断面开开挖时，将将对已成成型的中中隔墙衬衬砌带来来影响，因因此主洞洞洞身开开挖爆破破前，首首先拆除除中导洞洞开挖一一侧初期期支护中中的钢支支撑，并并对另一一侧进行行回填和和施作横横向支撑撑，以免免因爆破破冲击钢钢支撑而而撞裂中中隔墙衬衬砌砼和和防止偏偏压对中中隔墙砼砼造成破破坏。同同时施工工中除采采取“短进尺尺，弱爆爆破”，调整整最小抵抵抗线方方向和控控制一次次爆

22、破装装药量，并并对已衬衬砌中隔隔墙砼表表面采取取防护措措施，防防止爆破破飞石损损伤衬砌砌。10安全措措施10.1主主要安全全风险分分析连拱隧道开开挖要注注重塌方方、大变变形等安安全风险险的评估估，提出出相应的的风险处处理措施施，编制制施工应应急预案案。10.2保保证措施施10.2.1开挖人人员到达达工作地地点时，应应首先检检查工作作面是否否处于安安全状态态，并检检查支护护是否牢牢固，如如有松动动的石、土土或裂缝缝，应先先清除或或支护。遇遇有不良良地质地地段施工工时，应应按照先先治水、少少扰动、早早喷锚、紧紧封闭的的原则稳稳步前进进。10.2.2喷锚支支护时，危危石应清清除，脚脚手架牢牢固可靠靠

23、，喷射射手应佩佩戴防护护用品；机械各各部应完完好正常常，压力力应保持持在0.2Mppa左右右；注浆浆管喷嘴嘴严禁对对人放置置。10.2.3随着隧隧道各部部开挖工工作的掘掘进，应应及时进进行衬砌砌或压浆浆，特别别是洞门门建筑的的衬砌必必须尽早早施工，地地质不良良地段的的洞口必必须首先先完成。10.2.4衬砌使使用的脚脚手架、工工作平台台、跳板板、梯子子等应安安装牢固固，不得得有露头头的钉子子和突出出的尖角角。脚手手架及工工作平台台上的铺铺板应钉钉铺结实实，木板板的端头头必须搭搭于支点点上，高高于2m的工作作平台上上应设置置不低于于1m的栏杆杆。跳板板应设防防滑条。11环保措措施11.1避避免炸药药爆炸产产生的有有害气体体和粉尘尘含量，减减少了对对空气的的污染，节节约了炸炸药等能能源的消消耗。11.2通通过对双双连拱隧隧道采用用分部开开挖，充充分利用用人力和和小型机机具，减减少了大大型设备备数量，从从而减少少了油料料的消耗耗，达到到节能和和环保的的要求。11.3对对于双连连拱隧道道中加强强施工用用水的管管理，防防止水土土流失。隧隧道施工工中采用用防水板板和止水水带等综综合防排排水措施施，减少少了水土的流失失，做到到环保和和节约水水资源要要求。11.4优优化了双双连拱隧隧道的设设计支护护参数，节节约了锚锚杆和混混凝土