甘肃省某黄土隧道施工方案

目录HYPERLINK\h\z\u1工程概况1.1工程概述***隧道位于甘肃省*********区境内，洞身穿越黄河右岸高阶地，隧道进口端为黄土阶地冲沟（马耳山沟），出口端寺儿沟为地中山沟谷。地形上隧道进出口沟谷切割较深，坡度较陡。洞身区地形较平缓，阶地平坦处多开垦为农田，呈阶梯条带状分布。上覆地层为第四系上更新统冲积砂（黏）质黄土和冲积粗圆砾土，下伏基岩。隧道前半段DK12+867~DK14+000隧道埋深较浅，最浅埋深约11米。自DK14+000后地形逐渐增高，隧道埋深多大于50m，最大埋深约160m。隧道起迄里程约为DK12+867~DK15+826，全长2959m，为双线隧道。隧道洞身为5.5‰、10‰的单面上坡；隧道洞身位于R—8000的曲线上（右线R=8005m）。2洞口工程施工技术措施2.1隧道进洞施工原则在浅埋段黄土隧道进洞施工时，加强地质预报。利用大管棚和超前小导管注浆方法对围岩进行超前预加固，采用钢架加强支护。采用超短台阶施工，按“短开挖、快封闭、强支护、勤量测、紧衬砌”的原则，开挖后及时支护，做到随挖随护。缩短循环进尺，采用无爆开挖技术，尽可能的减少对围岩的扰动。加强施工组织管理，严格施工工序，并组织好物资供应工作。采用信息化和动态化施工管理技术，加强施工量测，及时反馈信息，及时修正支护参数和施工方案，确保施工和洞身结构安全。2.2施工顺序施工结合洞口地形，地貌和地质条件，并针对洞口段工程的特点和难点，制定以“大管棚和超前小导管超前支护，洞身开挖，加强支护，尽早封闭，监控量测，衬砌紧跟”为原则的总体施工方案。进洞施工顺序如下：截水天沟→边仰坡施工→导向墙施工→大管棚施工→三台阶七步法进洞。（附洞口平面图）2.3洞口段（明洞）边仰坡开挖防护根据现场实地调查，在线路DK13+520处右侧97.87m处开挖，经测量得：明挖起始段高程为：1651.22m，隧道线路中线段应挖至：1645.667m。经分析：在进入明挖段37m后挖至至隧道线路中线处，路面宽为4m。纵坡为7%。边坡坡按照1:1开挖，每8m预留台阶，台阶宽度为2m，在台阶上设置排水沟。在开挖过程中一定按照设计的坡度进行开挖，在已有的明挖断左侧留宽5m的平台（路），挖至隧道中线处后停止开挖，待隧道导向墙浇筑完成后，继续挖至线路中线处。洞口（明洞）边仰坡开挖前，现场测出边仰坡开挖边缘线。在开挖线2m～3m以外做好截水天沟，将地表水截入既有排水系统。天沟采用C15混凝土浇筑，要求砂浆饱满、砌缝密实，沟内排水畅通，做到不渗不漏，防止地表水渗入开挖面，影响洞口边、仰坡的稳定性。洞口（明洞）边仰坡按设计坡度由上而下分层开挖，采用挖掘机开挖，弃土由装载机弃运至洞口外作为平整场地回填土。人工配合修整边坡达到设计要求，然后对边、仰坡锚喷网防护。两侧边坡临时开挖坡度为1：1，仰坡开挖坡度按照1:0.75和1:1，开挖后及时对两侧边坡和仰坡实施喷锚网加固防护。喷锚参数：Φ22锚杆L=3m，梅花形布置@1.5m×1.5m；Φ8钢筋网@25cm×25cm设置；网喷混凝土厚度15cm。3超前支护施工3.1大管棚施工3.1.1导向墙设计参数***隧道明挖断DK13+481-DK13+511、DK13+543-DK13+573段设置大管棚，大管棚长30m。DK13+509-DK13+511、DK13+543-DK13+545设置2m导向墙，采用C25混凝土，截面尺寸为2.0m×1.0m。3.1.2导向墙施工方案环行开挖至导向墙基地，清底、立模、埋设定位型钢及导向管后，浇注混凝土。混凝土采用搅拌站集中拌制，混凝土运输车输送。3.1.3导向墙施工工艺导向墙施工工艺流程图见附图导向墙施工工艺流程图（1）开挖：导向墙在洞口设计开挖外轮廓线以外施作，预留变形量为35cm。施工放样后，采用人工环形开挖预留核心土至导向墙基底，人工清除基底表面浮土并压实。（2）架设定位型钢：导向墙开挖完毕后，开始架设定位型钢。定位型钢采用I20a型钢，在钢材加工场加工，运至现场拼装。节点处采用d=16mm的钢板通过M20螺栓连接牢固。（3）埋设导向管：在拱部140°范围内设置一环Φ108大管棚超前预支护加固地层进洞，大管棚长L=30m，环向间距0.4m，为保证大管棚的施工质量及方向，在洞口设厚2m的导向墙，大管棚外插角0～3°。Φ108大管棚之间设置Φ42小导管，小导管长L=3.5m,环向间距0.4m，外插角5～10°，纵向间距2.4m。放线确定其位置后，将导向管牢固焊接在I20b型钢上，导向管两端采用纺布包裹，防止水泥砂浆堵塞。（4）立模：在导向墙底架设两榀I20a型钢，纵向间距0.5m，型钢间通过Φ22钢筋纵向连接成为受力整体。再在型钢上铺设标准钢模作为底模。在底模外端采用标准钢模架设端模，端模外侧采用脚手架斜撑，内侧采用φ22钢筋焊接在I20a型钢上支撑牢固。顶模采用50mm厚木板。（5）混凝土浇注：混凝土采用搅拌站集中拌制，混凝土运输车输送，插入式振动棒捣固密实。捣固混凝土时，振动棒不得接触模板及导向管。（6）养护拆模：混凝土浇注完成后，常温下洒水养护不得少于7天。3.1.4大管棚施工（1）在Φ108钢管上打设注浆孔，孔径16mm，间距150mm，呈梅花形布置，尾部100cm不钻孔。钻孔采用管棚钻机。管棚按奇、偶进行编号，奇数编号的管棚首节和尾节选择3m的钢管，其余管节全部为6m，偶数编号的管棚所管节均选择6m的钢管，从而保证相邻管节接头错开。接头采用套管以丝扣相连，套管采用Ф114，壁厚6mm长30cm的无缝钢管。（2）钻机立轴方向必须准确控制，以保证孔口的孔向正确，每钻完一孔便顶进一根钢管。在钻进过程中应用测斜仪测定钢管偏斜度，发现偏斜有可能超限应及时纠正，以免影响开挖和支护。（3）注浆浆液采用水泥浆液，水泥浆液以水泥为主，水泥浆水灰比1：1。注浆前进行现场注浆试验。注浆参数通过现场试验按实际情况确定，以利施工。注浆采用BW-250/50型注浆泵注浆。注浆压力：初压0.5～1.0MPa，终压2.0MPa。一般按单管达到设计注浆量作为注浆结束的标准。当注浆压力达到设计终压不少于20分钟，进浆量仍达不到设计注浆量时，也可结束注浆。（4）压浆时注意将压浆管伸入孔底，保证压浆饱满，最后堵口。待水泥浆达到70%设计强度后即可进行洞身拱部开挖。大管棚施工相见下图。3.2超前小导管施工（1）超前小导管加工超前小导管采用φ42无缝钢管制作，管长采用3.5m（预留止浆段不小于0.3cm），导管加工在钢筋加工厂进行，其注浆孔采用钻床成孔，先将导管一端做成尖形，另一端加焊ф6管箍，并经质检人员检验合格方可交付使用。（2）钻孔、插入小导管小导管钻孔前，先进行孔位测量放样，做到位置准确，钻孔严格按放样进行，孔位外插角度符合设计要求，避免造成串孔，影响注浆效果。钻孔完成后，先用高压风（或水）清孔，然后进行注浆。（3）注浆根据设计采用压注水泥砂浆进行围岩加固，注浆压力控制在0.4～0.6Mpa。拌浆准备工作封闭工作面制作钢插管安装钢插管钻孔拌浆准备工作封闭工作面制作钢插管安装钢插管钻孔注浆联接管路及密封管口机具设备检查压水检查达到要求压力流量达到要求结束否否是超前小导管注浆施工工艺流程图注浆前认真做好机具设备的检修工作，并加入清水进行试运转，发现问题及时排除和修复，使其处于良好工作状态。对注浆管路系统包括接头、阀门等进行认真检查，如有破损予以更换，不好用的接头、阀门不使用，防止注浆时在较高压力下发生脱扣。注浆过程中随时注意检测所注浆液的凝结时间是否与要求相一致，否则及时找出原因予以排除，注浆作业前后配合，统一指挥。注浆工艺流程图注浆工艺流程图（4）注浆管的止浆和固定在注浆管预定的位置，用沾有胶泥的麻丝缠绕成不小于钻孔直径的纺锤形柱塞，把管子插入孔内，再用台车把管顶入孔内，使麻丝柱塞与孔壁充分挤压紧，然后在麻丝与孔口空余部分填充胶泥。注浆作业完毕后，对所有的机具设备，特别是搅拌机、注浆管、接头、阀门、贮浆桶等认真清洗干净，收好后撤出洞外，并定期进行检查、保养，保证其处于良好状态，以备下段注浆使用。4隧道进洞施工控制措施为了预防在黄土中开挖隧道的大变形和坍塌问题，隧道进口段进洞时，为了控制隧道进尺及安全，隧道进口采用断进尺，及时封闭成环的原则，采用三台阶临时支撑的方法，用超前小导管及临时钢架（钢管）支护。4.1施工方法及工艺4.1.1上台阶开挖及支护开挖单循环0.6m；及时初喷3～5cm混凝土，挂钢筋网，架设拱部及临时钢架，施工系统及锁脚锚杆，及时喷射混凝土封闭掌子面围岩，最后复喷至设计厚度。开挖至5m后，及时架设临时支护，每3m支护1榀临时钢架，临时支护基础采用15mm的钢板平放在预留核心土上，支撑采用Φ140钢管或I25的工字钢做支撑。（如图）4.1.2中台台阶开挖及及支护上台阶开挖至55m后，开开挖中台阶阶，每循环环进尺0..6m，开开挖后初喷喷3～5cm砼，挂挂钢筋网，架架设钢架，施施工系统及及锁脚锚杆杆，及时喷射射混凝土封封闭掌子面面围岩，最后复喷喷至设计厚厚度。4.1.3下台台阶开挖及及支护下台阶施工待中中台阶开挖挖至5m后，开开挖下台阶阶及隧底，开开挖后及时时封闭成环环，施作仰仰拱。4.2施工注意意事项开挖方式均采用用人工或机机械开挖；工序变化化处之钢架架或临时钢钢架应设锁锁脚锚杆，以以确保钢架架基础稳定定；钢架之之间纵向连连接钢筋应应按要求设设置，及时时施做并连连接牢固；；每循环开开挖进尺一一次，掌子子面喷100cm后混混凝土封闭闭，临时钢钢架喷188cm厚混混凝土封闭闭。喷射混混凝土达到到设计强度度的70%以上时在在进行下一一步开挖。在在进行钢架架安装时控控制开挖底底线，预留留50cmm人工开挖挖避免机械械开挖破坏坏自然土体体，钢架底底部用钢板板支撑，钢钢架安装完完成后，及及时回填拱拱脚填土，厚厚度保证550cm以以上。5隧道洞内施工技技术措施隧道洞内施工采采用三台阶阶七步法，结结合喷射混混凝土及时时封闭开挖挖面，用超超前小导管管支护、钢钢拱支撑、挂挂网、打锚锚杆等来加加强土体强强度及限制制围岩应力力重新分布布，实施短短开挖，快快循环来减减少对土体体的扰动。5.1施工方法法及工艺要要点5.1.1上台阶阶开挖支护护(1)在隧道拱拱部140°范围设置Φ42超前小导导管。相关关施工参数数：壁厚33.5mmm，L=3.55m，环环向间距440cmm，外插角10°～15°，搭接长长度1.11m。超前前小导管尾尾端焊接在在钢架上。(2)上台阶开开挖，每循循环开挖长长度控制在在1榀钢架距距离，开挖挖后人工修修边，及时时喷4cmm厚混凝土土，封闭作作业面。(3)初喷后挂挂设钢筋网网片。钢筋筋网片采用用Φ8圆钢，网网格尺寸为为20ccm×20ccm，钢筋筋网搭接长长度控制在在1～2个网格。(4)架设I225a型钢钢钢架，上上台阶分3节安装，接接头用钢板板螺栓连接接，纵向用用Φ22螺纹钢筋筋连接，环环向间距11.0mm。钢架应应与喷射混混凝土形成成一体，钢钢架与围岩岩间的间隙隙用喷混凝凝土充填密密实。钢架架保护层厚厚度不的小小于4cmm。钢架安装时控制制开挖底线线，预留550cm人人工开挖避避免机械开开挖破坏自自然土体，钢钢架底部用用钢板支撑撑，钢板采采用长800cm，宽宽30cmm，钢架间间用钢板通通长垫起，增增大受力面面积，以减少下沉沉。(5)钢架安装装完毕后进进行锁脚锚锚管施工，锁锁脚锚管采采用Φ42无缝钢管管，长4..0m，每每节点处设设置2根。(6)在钢架和和钢筋网施施工后，及及时喷射C25混凝土，喷喷射厚度达达到设计335cm后后，上台阶阶施工完成成后形成承承载拱。5.1.2中台台阶开挖支支护(1)中台阶开开挖滞后上上台阶10m，交错开开挖中台阶阶左侧和右右侧边墙，中中台阶开挖挖高度约33.8m，每每次开挖控控制在1～2榀钢架距距离，左右右两侧初期期支护不能能同时处于于悬空状态态，左右两两侧台阶相相差距离55m左右。中中台阶分上上下两次开开挖，便于于人工修边边和对上台台阶初期支支护底部修修凿。当中中台阶上部部修边和上上台阶初期期支护底部部修凿结束束后，继续续开挖中台台阶下部。(2)中台阶下下部修边结结束后，及及时初喷44cm厚混混凝土，封封闭作业面面。(3)初喷后安安装锚杆和和挂设钢筋筋网片。边边墙设置Φ22砂浆锚杆杆，环向间间距1.22m，纵向向间距1..0m，钢钢筋网片采采用Φ8圆钢，网网格为200cm××20ccm。(4)及时安装装拱架，复复喷混凝土土到设计厚厚度。中台台阶长度控控制在100m左右右。5.1.3下台阶阶开挖支护护下台阶开挖滞后后中台阶110m左右右，下台阶阶长度控制制在15mm左右，开开挖方法与与中台阶相相同。5.1.4隧底底开挖支护护下台阶开挖达到到15mm左右进行行隧底开挖挖，保证V级围岩环环向封闭不不大于35m，仰仰拱距离掌掌子面间距距不大于440m要求求。隧底分分两次开挖挖，每次开开挖3m后立即即进行隧底底初期支护护，完成一一个6m仰拱施施工长度后后，及时浇浇筑仰拱混混凝土及仰仰拱填充混混凝土。隧隧底地基处处理严格按按照设计施施工。围岩稳定性评判、修正支护参数开挖上、中、下台阶预留核心土分段开挖隧底，施作初期支护施作仰拱施作仰拱填充左右侧错开开挖中台阶，施作初期支护左右侧错开开挖下台阶，施作初期支护监控量测超前支护上部弧形导坑开挖，施作初期支护断面检查5.1.5三围岩稳定性评判、修正支护参数开挖上、中、下台阶预留核心土分段开挖隧底，施作初期支护施作仰拱施作仰拱填充左右侧错开开挖中台阶，施作初期支护左右侧错开开挖下台阶，施作初期支护监控量测超前支护上部弧形导坑开挖，施作初期支护断面检查5.1.6三台台阶七步法法施工图5.2施工进度度安排在黄土层无渗水时，采采用每循环环0.6m进尺，每每天可进行行3个循环，月月进度可达达成洞500m以上。当出现有有有渗水时时，采用每每循环0..6m进尺，每每天可正常常进行2个循环，月月进度可达达成洞300m以上。5.3质量控制要要点5.3.1严格控控制小导管管外插角度度超前小导管的支支护范围即即为小导管管上部140°区域。小导导管的安设设采用钻孔孔打入法，即即先在前排排钢架上按按照设计钻钻孔，钻孔孔直径比钢钢管直径大大3~5mm，然然后将小导导管穿过钢钢架，用锤锤击或钻机机顶入。开开挖时要注注意观察超超前小导管管下部的围围岩是否松松动，是否否有脱落迹迹象，保证证施工安全全。5.3.2严格格喷射混凝凝土工艺按配合比拌制混混凝土料，特特别要严格格控制外加加剂掺量。新新旧混凝土土面要清洗洗至露出混混凝土的本本色，没有有泥土或杂杂物。分层层喷射，以以保证喷射射混凝土的质质量。上下下台阶接头头处要注意意先清除杂杂物和上台台阶喷射施施工的回弹弹料并凿出出接头处的的围岩，保保证上下喷喷混凝土连续续，保证施施工厚度。5.3.3保证证立钢拱架架质量注意螺栓松紧程程度和连接接筋的焊接接质量。型型钢支架必必须按照交交底和现场场大样用冷冷弯机进行行加工，节节段的切割割角度必须须控制好，要要强调节点点板的焊接接质量，先先在钢架和和节点板中中间部位用用石笔打上上记号线，焊焊接时上下下对位，先先点焊固定定，在沿接接头缝隙满满焊至满足足焊接要求求，焊接要要使用502及以上的的高能焊条条，焊接施施工完成待待焊缝冷却却后敲除焊焊渣。另外外，冷弯机机进出料平平台必须水水平放置，保保证弯曲加加工出的钢钢架各节段段在同一个个平面内，不不得翘起和和扭曲。确保钢筋网与围围岩紧密相相贴，按照照设计要求求，黄土浅浅埋断面钢钢筋网全断断面满铺设设置，钢筋筋网的施工工参数为：：环向（φ8）×纵向φ（8）：20cmm×20cmm，安装时时相邻两片片间的搭接接长度不得得少于200cm。钢筋网必须与左左右钢架及及纵向连接接钢筋等构构件连接牢牢固，否则则喷射混凝凝土时会振振动钢筋网网，从而降降低喷射混混凝土质量量。5.3.4保证证核心土的的大小和长长度隧道开挖方式采采用短台阶阶，上、中、下台阶预留留核心土法法进行，根根据断面尺尺寸及试验验性开挖情情况，核心心土的留置置长度控制制在10～15m，左右厚厚3.5～4.5m，如如此足以保保证前方土土层的稳定定。清除拱脚虚碴与与杂物，通通过打拱脚脚锚管或扩扩大拱脚加加固，加强强纵向联结结等，使初初期支护与与围岩形成成完整体系系。钢架安安装时控制制开挖底线线，预留550cm人人工开挖避避免机械开开挖破坏自自然土体，钢钢架底部用用钢板支撑撑，钢板采采用长800cm，宽宽30cmm，钢架间间用钢板通通长垫起，增增大受力面面积，以减减少下沉。尽量单侧落底或或双侧交错错落底，避避免上半断断面两侧拱拱脚同时悬悬空；控制制落底长度度，视围岩岩情况采用用1～3m，不大大于5m。6监测方案6.1隧道监测项目本隧道进洞为新黄黄土段，新新黄土隧道道拱部沉降降和净空水水平收敛比比较大，而而且隧道地地质复杂，在在施工过程程中必须加加强监测，并并根据监测测结果指导导隧道施工工。隧道主主要监测项项目如表。量测项目监控量测内容洞内观测对隧道开挖面的的围岩状况况和地质变变化情况观观察并绘示示意图洞外观测对洞口地表情况况、地表沉沉陷、边、仰仰坡稳定、地地表水的渗渗透观察净空水平收敛量量测主要测量洞身围围岩收敛变变形情况拱顶下沉量测主要测试洞身顶顶部的围岩岩下沉情况况地表下沉量测主要测试地表下下沉情况6.2地表观测测点的埋设设地表沉降测点横横向间距为为2～5m。根据现现场实际情情况，地表表沉降观测测点的埋设设距洞口距离离均为355m，即在在小里程方向向观测点里里程为：DK133+4766，大里程程方向观测测点的里程程为：DK133+5788，明挖处处仰坡（线线路左侧）的的地表沉降降点距线路路中线500m。（如如图）6.3地表观测测点的埋设设隧道开挖掘进过过程中隧道道会因应力力变化而产产生拱顶下下沉及周边边收敛的情情况，有可可能会因此此而出现开开挖边线侵侵限情况的的发生。为为了控制在在开挖过程程中拱顶的的变形值、速速度和稳定定性以及周周边收敛时时净空的变变形值、变变形速度和和收敛情况况，拱顶下下沉测点和和净空变化化测点和地地面沉降点点布置在同同一断面上上。（如图图）监控量量测断面间间距为5mm。6.3监测频率监测频率按规范范规定频率率进行，当当监测数据据出现异常常时，适当当加大监测测频率，确确保监测信信息及时准准确反馈至至施工中去去，并正确确指导施工工。（1）地质状况及支护护状况观察察在每次开开挖后进行行。（2）周边位移和拱顶顶下沉量测测：每隔55m一个断面面，每断面面5个测点，测点点均采用反反射片，观观测时采用用全站仪测测量每个测测点的三维维坐标，确确定隧道的的水平收敛敛值和拱顶顶下沉值。设设点后1～3天每天量量测两次，3天～15个月每每1天量测一一次，15天～1个月每2天量测一次次，3个月以上上每周量测1次。（3）地表下沉量测：：在隧道洞洞口地段布布置断面，每每断面10个测点，用用水准仪和和水准尺量量测地表下下沉量。当当开挖面距距量测断面面小于2倍的开挖挖宽度时，每1天量测1次。当开挖面距量测断面小于5倍的开挖宽度时，每2天量测1次。当开挖面距量测断面大于5倍的开挖宽度时，每1周量测1次。7隧道施工中应注注意的事项项（1）施工中作好黄土土中构造节节理的产状状与分布的的调查，对对因构造节节理切割而而形成的不不稳定部位位应加强支支护，防止止坍塌。（2）施工中应严格控控制施工用用水，最好好做到无水水开挖。同同时，要密密切注意洞洞内地下水水的发育情情况，并采采取措施作作好地下水水和施工用用水的引排排，严禁隧隧道拱脚、墙墙脚和基底底受水浸泡泡，以保证证施工安全全。（3）洞口段开挖，要要与周围环环境协调考考虑，做好好排、截水水设施。隧隧道洞门应应在雨季前前完成。（4）开挖进尺宜控制制在0.66m以内，拱拱脚、墙脚脚部位应预预留50ccm由人工工开挖，严严禁超挖。（5）大管棚、锚杆施工工宜采用螺螺旋干钻成成孔，以维维持土体的的稳定。各各种锚杆必必须加设垫垫板。钢架架架设后必必须设销脚脚锚管，以以控制基脚脚变形。（6）隧道开挖后的变变形与稳定定时间，与与仰拱有着着直接关系系，因此，要要尽快施作作仰拱。仰仰拱必须全全幅整体施施工，严禁禁半幅施工工，仰拱填填充要与仰仰拱衬砌分分别施工，严严禁一次施施工。8质量保证措施所有施工人员上上岗前均需需考核，合合格后才能能作业，特特殊工种人人员须持证证上岗。施施工前，要要召开施工工现场技术术交底会，对对一些关键键岗位和人人员必须有有明确的技技术交底记记录，没有有相互签认认的技术交交底，不得得进行施工工。认真做好三级检检测制度，作作业队必须须按要求完完成自检，项项目部采取取复检制度度，合格后后，再向监监理报检。按按质量控制制责任制要要求，明确确各道工序序的责任人人。建立质量责任制制，并将质质量责任制制作为经济济责任制的的主要内容容，进行考考核和奖惩惩。对工程检测及计计量仪器实实行规范化化管理。确确保使用仪仪器符合规规范要求。建立质量控制流流程，并严严格执行。施施工过程质质量控制的的原始记录录要准确无无误，签认认手续齐全全，真实。9安全保证体系及及措施9.1安全保证体系项目部建立健全全的安全保保证体系。贯贯彻国家