施工组织设计-德昌至会理高速公路工程项目TJ2-3 东山隧道（西南基础分）

德昌至会理高速公路TJ2-3项目经理部东山隧道施工组织设计.2洞口及明洞工程施工5.2.1施工工艺图5.2-1洞门施工工艺图5.2.2施工前准备工作洞口开挖前，先做洞顶截水天沟，处理洞顶危石，必要时对地表进行加固处理，确保边、仰坡稳定。土质天沟随挖随砌，防止水冲刷坡面；仰坡坡底做临时排水沟，防止洞口积水。5.2.3洞口方开挖明洞开挖采用机械开挖，测量放线后，使用挖掘机开挖至设计宽度与标高时，人工进行清底。仰拱开挖验收合格后，通知试验人员进行地基承载力检测，要求地基承载力大于250Mpa，东山隧道进口地基土为可塑性粘土，承载力较低、易发生较大变形，故本段采用C20混凝土进行换填。削竹式洞门段安装模板时，先将衬砌模板台车安装到位，再安装斜切段模板，模板加固主要是洞口斜切段模板安装加固，外侧模板在拱墙钢筋完成之后进行安装，采用抛光木模板进行安装，模板加固采用铁丝连接模板，方木或钢管进行纵向加固，竖向采用方木进行对衬加固。圈梁模板在圈梁钢筋完成之后安装，采用组合加工钢模板，分段安装，圈梁模板与洞身衬砌模板台车连接通过侧面搭设钢管支撑架和方木顶撑加固方式连接；圈梁模板与洞门斜切延伸段模板通过M24高强螺栓连接加固。模板安装要求位置准确、模板接缝严密，模板安装稳固，支撑牢固，确保在混凝土浇筑过程中，模板不发生位移和变形。洞门采用筑模全断面整体式钢筋混凝土衬砌。拌合站集中拌制，混凝土运输车运至洞口，混凝土输送泵泵送入模。挡头板采用大块钢制端模，外模采用小型钢模板。在洞门衬砌达到设计强度的70%后，先将混凝土表面的外露钢筋头等杂物清理干净，然后将混凝土表面上的凹凸不平处修凿平整。图5.2-2左线洞口立面图5.2.4明洞防排水施工边坡和仰坡外的截水沟、排水沟和洞口排水沟组成的排水系统至关重要，它们是保证洞口稳定的关键因素，因此，施工测量放线后，最先施工排水系统，采用人工配合机械在距边仰坡开挖线边缘5m处开挖截水沟。水沟的上游进水口与原地面衔接紧密或略低于原地面，下游出水口妥善地引入坡下自然径流等排水系统。本项目隧道洞顶排水系统采用C20素混凝土浇筑完成其断面构造如下图所示：图5.2-3洞外截水沟大样图防水材料的质量、规格等应符合设计和规范要求。防水层施工前，明洞混凝土外部应平整，不得有钢筋露出。明洞外模拆除后应立即做好防水层和纵向盲沟。并与隧道的防水层和排水盲管顺接，保证排水畅通。明洞外侧的排水盲管应先于填土完成，确保出水口通畅。5.2.5边仰坡防护锚、网、喷防护，自上而下，随开挖分层及时施作，必要时随开挖随支护。做好坡顶喷混凝土防护层与原坡面衔接，防止坡面风化，引起水土流失、导致边坡防护受到损坏。隧道进口左线临时开挖边仰坡采用φ42注浆小导管进行防护，布设间距1.2m单根长4.5m，按梅花型布置，处理范围为纵向桩号以后6m，隧道轴线两侧各10m。东山隧道进口右线临时开挖边仰坡防护采用φ22药卷锚杆，每根长3m，间距1.5×1.5m，梅花形布置；喷射混凝土平均厚度10cm，φ8钢筋网网格间距为25cm×25cm；隧道进口右线永久边坡采用φ42注浆小导管进行防护，布设间距1.5m单根长4.5m，按梅花型布置。隧道出口岩质边坡采用φ22药卷锚杆，每根长3m，间距1.5×1.5m，梅花形布置；喷射混凝土平均厚度10cm，φ8钢筋网网格间距为25cm×25cm；土质边坡采用φ42注浆小导管进行防护，布设间距1.5m单根长4.5m。隧道右线出口段为土质围岩，为稳固围岩土体采用φ42注浆小导管进行加固，小导管长6m，间距1.5m*1.5m，处理范围纵向为K77+155-K77+165,横隧道向在隧道中线两侧各10m。隧道左线出口段为土质围岩，采用φ42灌注小导管加固，小导管长6m，间距1.2m，按梅花型布置，处理范围纵向为ZK77+174-ZK77+180，横隧道向在隧道中心线两侧各10m。5.2.5衬砌明洞开挖完成后，及时施作明洞仰拱及填充，防止地表水浸泡基底，降低基底承载力。为避免进洞放炮破坏未凝固好的明洞，采取先进洞一定距离后再施作明洞。明洞钢筋混凝土拱墙采用定型组合模架一次成型。东山隧道洞门墙采用C25混凝土，进出口左右线均设计有15m明洞，明洞仰拱、拱墙均为60cm厚C30钢筋混凝土。明洞钢筋在集中加工场加工制作，汽车运输到工作面，现场绑扎施工。明洞衬砌采用二衬台车作内模及支架，外模采用短木模，钢管弯制外拱架组成外支撑体系，拉杆联成整体。圈梁和明洞一起浇筑，二衬台车作内模及支架，侧模采用短木模，盖模采用定型钢模板，钢管弯制外拱架组成外支撑体系，拉杆联成整体。洞门墙模板采用衬砌台车作底模，外模采用组合短木模；模板采用外内撑、拉杆固定牢固，外拉采用锚拉法施工，即外拉一端固定在边仰坡埋设锚杆上。洞门混凝土采用拌和站集中拌制，混凝土搅拌运输车运输，泵送混凝土浇筑，拆模后覆盖洒水养生。设置明洞段，洞门混凝土达到设计强度后，按设计要求施作防水层，两侧对称回填土石方至设计坡度，进行坡面防护等施工。削竹式明洞模板设计见下图。图5.2-4削竹式明洞模板施工示意图5.2.6回填及防排水明洞回填前先处理防水层和盲沟，并与隧道的防水层和排水盲管顺接，保证排水畅通。处理前先对明洞衬砌混凝土表面进行打磨处理，防止防水层被刮破，防水层由EVA防水板及土工布组成，先布设边墙，后布设拱部。东山隧道防排水施工完后进行1：1.5回填施工，墙背部位采用C15素混凝土回填，拱顶部位采用土石回填，拱顶回填厚度不小于1m，回填完成后在拱顶铺设一层厚50cm的粘土绿化层。洞口明挖回填土石部分，回填土石粒径≤15cm，并不得含有石块、碎砖、灰渣及有机杂物，也不得采用带有膨胀性的黏土；回填施工应均匀对称进行，并分层夯实，其两侧回填土面高差不得大于0.5m，人工夯实每层厚度不得大于0.25m，机械夯实每层厚度不得大于0.3m，明洞洞口回填施工应避开雨季。回填完成后坡面进行生态防护。同时注意保护防水层，防止被破坏及对衬砌混凝土的破坏。土石回填后施作粘土隔水层。明洞回填示意图见下图。图5.2-5明洞回填示意图5.2.7进洞施工隧道洞口围岩为Ⅴ级，采用套拱法进洞，东山隧道套拱均为路堑式或直接暗进式。套拱施工具体作法如下：洞口开挖至起拱线，套拱厚70cm，宽2m，为C25混凝土，采用三榀I18型钢拱架紧贴仰坡放置，钢架中间距0.91m，纵向Φ22mm钢筋连接，连接筋环向间距1m，方向与工字钢方向垂直。每榀钢架中心半径根据现场需要实际情况制作，使焊接在钢架上的孔口管有2°的外插角，若施工时发现岩层产状与设计外插角接近，应适当调整孔口管外插角。孔口管采用Ф140热轧钢管，壁厚6mm，每根长2m，环向间距40cm，孔口管与钢架之间的连接可根据需要插入钢垫块，应在钢架架力之后按实际量测值确定厚度并焊接。导向管经检查合格后立模现浇混凝土套拱。套拱混凝土强度达到设计要求后，进行Φ108大管棚超前支护施工，在超前支护保护下开挖进洞。5.3超前支护施工5.3.1超前管棚施工方法东山隧道左线进口管棚设计长30m，左线出口设计长35m，右线进口设计长30m，右线出口设计长20m。超前管棚采用φ108无缝钢管，壁厚6mm，管棚内增设钢筋笼提高钢花管抗弯能力。隧道套拱厚70cm，宽2m，内设3榀I18工字钢，为保证长管棚施工精度套拱内设Φ140热轧钢管孔口管，壁厚6mm，长2m，环向间距40cm，Φ140孔口管焊接在钢架上，套拱混凝土和基础均采用C25混凝土浇筑。大管棚施工工艺流程如下所示：5.3-1超前大管棚施工工艺流程图进洞沿开挖轮廓线外距边缘线35cm处，施作大管棚注浆超前支护，大管棚设计外插角2°（根据现场实际岩层产状适当调整），管棚接头采用丝口连接，φ108大管棚内插加劲钢筋笼，主筋4根，直径φ22，固定环采用φ42固定钢管，间距150cm，与主筋之间焊接。大管棚导管设计见下图。图5.3-2大管棚导管断面大管棚在现场加工制作，汽车运输到工作面；接长管件满足管棚受力要求，相邻管的接头前后错开，避免接头在同一断面受力；大管棚采用管棚钻机施工，利用套管（长管）跟进的方法钻进，分节安装，套筒丝扣联接，长管安装一次完成。钻孔完成后撤出钻杆，留下导管，连上注浆接头，即可进行地层注浆，利用专用注浆机注浆，注浆压力1～2MPa，注浆材料采用纯水泥浆。注浆结束后及时清除管内浆液，然后插入注浆管，φ108大管棚内充填M20水泥砂浆。施工注意事项1）大管棚为超前支护，在隧道暗洞开挖之前完成。洞口大管棚施工前，严格按设计要求施工大管棚导向墙，测量定位准确预埋套管，并用测斜仪控制钢套管的倾斜度，利用导向墙控制大管棚倾斜度；同时，钻进过程中利用测斜仪检查大管棚钢管的倾斜度，并做好每个钻孔地质及钻进长度记录。为保证大管棚支护效果，严格按设计外插角控制管棚的外插角，外插角设计为2°，根据现场岩层情况外插角控制在1°～3°。同时防止大管棚侵入开挖净空，降低管棚超前支护的效率，并给开挖带来困难，洞内管棚尾段与钢架焊接，形成共同支护体系，提高支护效率。2）套拱施工为保证套拱刚度，套拱内设置3榀I18轻型工字钢支撑，工字钢间距为70cm。每榀工字钢分节预制，两端均焊接连接钢板，加工完成后进行试拼检查。安装时工字钢各单元通过连接板焊接并用螺栓连接牢靠密贴，并严格按照测量位置进行定位。3）导向管埋设工字钢架架设完成后，进行导向管的埋设，导向管采用φ140热轧无缝钢管，环向间距40cm，为防止导向管在灌注混凝土时发生位移，导向管必须牢固焊接在工字钢架上。安装导向管前先在钢拱架上放出准确位置，在导向管与钢拱架相交处垫设钢筋或钢板，以保证导向管的位置及外插角角度（2°），以免管棚钻机钻孔时窜孔及侵入洞身开挖断面。安装导向管时管口必须与端模抵紧并用土工布包裹，避免混凝土浇注时漏入并堵塞导向管。

4）模板安装导向墙内弧模板采用定型钢模板，钢模间通过螺栓连接紧密。端头模板采用5厘米厚木板安装，木板间连接采用加背撑方式进行加固，木模板与钢模板之间采用扒钉或钢钉连接牢固。5）混凝土浇筑及养护混凝土浇注前，对模板、导向管进行检查，并作较正。模板的中线、水平及尺寸、导向管的位置必须正确，模板安装及支架必须牢固紧密。混凝土浇注过程中，人工配合机械浇注并捣固密实，浇注顺序为自拱脚两侧对称浇注，直至拱顶。

混凝土浇注完毕后，需及时进行养护，养护龄期不得少于7天。混凝土强度达到设计强度的70%后可拆除端头模板，强度达到设计强度的100%后可拆除内模及支架。6）钻孔钻孔采用管棚钻机进行施工，钻机平台的高度根据钻机的可调控范围以及钻孔顺序进行调整。施工前对管棚孔进行编号，编号顺序从一侧底部编至另一侧底部。一般情况下钻机钻孔顺序由拱顶向两侧进行，平台位置相应自上而下进行逐步降低，以满足钻孔需要。7）管棚加工108×6mm的管棚长度为12m，采用焊接加长，导管四周钻设孔径10～16mm注浆孔（靠孔口3m处的棚管不钻孔），孔间距15～20cm，呈梅花型布置。管头焊成圆锥形，便于入孔。8）管棚钢管安装大管棚钢管在施工准备时即预制完成，钢管内安装钢筋笼。钢筋笼由四根主筋和固定环组成，主筋直径为HRB400φ22钢筋，固定环采用φ42短管节，管节间距150cm，将其余主筋焊接。大管棚钢管安装时，先在孔口正下方搭设临时支撑点。推进时用挖掘机吊起管尖段钢管，人工配合装载机进行对孔、推顶，如无法推顶钢管进孔时，调整下方临时支撑点位置，保证钢管与孔口对齐，再向里推进。前节钢管进孔后，预留20cm左右露出导向孔，进行φ108*6mm钢管接长，接头采用φ114接头钢管，丝扣连接。钢管接长后再向里推顶直至设计长度。接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管接头至少错开1m。9）注浆管棚安装完成后进行注浆，浆液采用水灰比为1:1的水泥浆液，注浆压力为1.0~2.0MPa。注浆施工前先进行实验，以得到注浆经验，调整注浆参数。注浆施工过程中须符合下列要求。（1）注浆前先采用喷射混凝土对开挖工作面进行封闭（如前所述），形成止浆墙，防止浆液回流影响注浆效果。

（2）注浆的顺序由低孔位向高孔依次进行逐孔注浆，注浆中如发生与其他孔串浆,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。（3）注浆过程中，以单孔注浆量控制为主，注浆压力控制为辅，注浆至φ108钢管与导向管之间的空隙连续流出水泥浆为止。注浆时要注意对地表以及四周进行观察，如果压力一直不上升，应采取间隙注浆方法，以控制注浆范围。若施工过程中发现水泥浆压力突然升高，可能发生堵管，必须立即进行停机检查。（4）注浆完成后，立即进行封堵。采用钢板在钢管口焊接封堵，预留注浆管，注浆管必须安装阀门，堵头必须封闭严实。注浆完成后采用快干水泥砂浆进行封堵φ108钢管与导向管之间的空隙。5.3.2超前小导管设计隧道软弱围岩段采用Φ42超前小导管预支护。施工工艺见下图。图5.3-3超前小导管施工工艺流程图采用现场加工小导管，喷射混凝土封闭岩面，凿岩机钻孔并将小导管打入岩层，注浆机压注水泥浆。小导管采用热轧钢管制成，直径42mm，壁厚4mm，管壁钻注浆孔，孔径8mm，孔间距10cm，呈梅花形布置，尾部30cm不钻注浆孔作为止浆段，外插角10°，拱部布置。注浆材料采用纯水泥浆，其参数为：水泥浆w/c=0.8，注浆压力0.5～1.0MPa；如围岩裂隙较不发育，整体性较好，可采用水泥砂浆（w/c=0.5～0.8）以填充导管孔，注浆水泥强度等级为.2.1单层小导管单层小导管长4.5m，环向间距满足35cm～45cm，水平搭接长度不小于1.0m，端部焊接在钢架上小导管布置数量按下表中数量控制。单层小导管超前支护延米工程数量下表。5.3-1单层小导管超前支护延米工程数量表超前支护类型衬砌类型a（°）纵向间距（m）纯水泥浆（m3）数量（n）备注1C型（单层f42´4mm注浆小导管）A5a6031.7157每环38根A5b6031.5852.5每环35根A5c6031.5351.14每环34根A5d603.21.4447.94每环34根AT46032.2575每环50根H5a603.21.2742.19每环30根单层小导管布置见下图。图5.3-4单层小导管布置示意图双层小导管双层小导管适用于浅覆盖层段、大变形段、新层破碎带或富水段超前支护，双层小导管超前支护外插角分别为缓倾角10°～14°和陡倾角30°～40°，上下两层交错布置，V级围岩按拱部120°范围布置。双层小导管超前支护延米工程数量见下表。5.3-2双层小导管超前支护延米工程数量表超前支护类型衬砌类型a（°）纵向间距（m）纯水泥浆（m3）数量（m）备注1B型（双层f42´4mm注浆小导管）A5a6033.42114每环76根A5b6033.15105每环70根AT56034.05135每环90根ADa6033.78126每环84根ADb6033.6120每环80根ADc603.23.51117每环83根双层小导管布置见下图。图5.3-5双层小导管布置示意图超前小导管施工工艺要求超前小导管采用Φ42×4mm钢花管，环向间距及钻孔孔径按设计，钻孔角度、深度、密度及浆液配比符合设计要求，注浆压力符合规范要求。超前小导管以紧靠开挖面的钢架为支点，打入钢管后注浆，形成管栅支护环。水泥浆水灰比为设计范围调节，液浆由稀到浓逐级变换，即先注稀浆，然后逐级变浓至设计范围最大值为止。注浆异常的处理：发生串浆时，在有多台注浆机的条件下，同时注浆，当注浆机较少时将串浆孔及时堵塞，轮到该管注浆时，再拔下堵塞物，用铁丝或细钢筋将管内杂物清除并用高压风或水冲洗，然后再注浆。水泥浆进浆量很大，压力长时间不升高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间。超前锚杆超前锚杆长4.5m，采用Φ22药卷锚杆，拱顶布置和单层小导管布置一样。环向间距满足35cm～45cm，水平搭接长度不小于1.0m，端部焊接在钢架上小导管布置数量按下表中数量控制。超前锚杆延米工程数量见下表。表5.3-3超前锚杆延米工程数量表超前支护类型衬砌类型a（°）纵向间距（m）纯水泥浆（m3）数量（m）备注1D型（f22药卷锚杆）A4a453.23.4242.19每环30根A4b4533.1538.2每环25根A4c453.24.0535.37每环25根H5a、H4b4533.7828.61每环19根H5b4533.645.38每环30根AT34533.5149.5每环33根5.4洞身开挖5.4.1隧道开挖施工工艺流程隧道开挖施工工艺详见下图。图5.4-1隧道开挖施工工艺流程图5.4.2洞身开挖方法及作业程序洞身开挖方法由于隧道开挖断面较大，为保证施工安全，隧道IV级围岩段及V级围岩非土质极软岩围岩段采用台阶法施工，V级围岩浅埋段采用环形开挖预留核心土法施工。施工中根据不同的围岩地质条件、不同的围岩特性，选择安全稳妥的施工方法，并根据实施情况进行不断完善。施工方法变更时，采取相应的施工支护措施，报建设、设计、监理单位，经同意后方可变更，以确保施工安全。隧道围岩较好地段采用光面爆破，爆破尽量减少对围岩的扰动，控制变形。较破碎岩石隧道、水平岩层石隧道，每循环进尺及扰动不宜过大，采用控制爆破或机械开挖。下台阶掌子面附近设置逃生管，逃生管管口距离下台阶掌子面1～2m，采用DN800*30高分子材料管道，壁厚30mm，长度为100m，且应保证逃生管一段靠近掌子面，另一段伸入二次衬砌内。掌子面附近用救生箱准备食物、紧急医用药物及相关设备，救生箱用钢板焊接。台阶法1隧道IV级围岩段及V级围岩非土质极软岩围岩段采用台阶法施工，台阶法施工工序见下图。图5.4-2台阶法施工工序示意图1：上台阶开挖→（2）：上台阶拱墙支护→3：下台阶左侧开挖→（4）：下台阶左侧边墙支护→5：下台阶右侧开挖→（6）：下台阶右侧边墙支护→7：仰拱开挖→（8）：仰拱衬砌施做→9：仰拱回填→（10）：拱墙二衬整体浇筑开挖注意事项：1）所有开挖必须在超前支护的保护下进行；2）上台阶开挖时应避免两侧拱脚同时悬空；下台阶开挖时应该采用单侧落地或双侧交错落地；每步开挖后应该及时施做初期支护；3）开挖过程中应该严格控制欠挖，拱脚、墙角以上1m范围内断面严禁欠挖，应尽量减少超挖，超挖部分用同等级二衬混凝土回填；4）工序变化处钢架应该增设锁脚锚杆，以确保钢架基础稳定；5）完善洞内排水系统，防止地下水浸泡拱墙角基础；6）开挖前根据实际地质情况，认真作好钻爆设计，钻爆设计采用Ⅴ形掏槽、光面爆破，爆破后采用通风机通风排烟，自动喷雾撒水装置降尘，采用侧翻装载机工配合长臂挖掘机出渣，5～12台20T以上自卸汽车运输至弃碴场；2台阶法施工工艺流程见下图。图5.4-3台阶法施工工艺流程图3台阶法施工应符合下列规定：1）根据围岩条件和施工机械配备情况合理确定台阶长度、台阶高度及台阶数量，其各部形状应有利于保持围岩稳定的前提下尽量便于机械作业。2）当围岩自稳能力较好，隧道开挖跨度不大时，为方便作业，台阶长度宜控制在68m以内；围岩稳定性较差时，台阶长度宜控制在5m内。3）上部断面使用钢架时，采用施作锁脚锚杆（管）等措施，防止拱部下沉变形。上下断面初期支护钢架连接应平顺，螺栓连接应牢固。4）围岩整体性较差时，施工中应采取措施减少下部断面开挖时对上部围岩和支护的扰动，下部断面开挖应两侧交错进行，下部断面应在上部断面喷混凝土达到一定强度后开挖，且避免上部初期支护两侧拱脚同时悬空。5）上部断面开挖进尺不得大于2榀钢架间距，边墙开挖进尺不大于2榀钢架间距，当围岩不稳定时进尺宜为1～1.5m，落底后应立即施作初期支护。6）每步开挖后应及时施作初期支护，仰拱开挖后应立即施作，使支护及早闭合成环，封闭位置距离掌子面不得大于30m，且封闭成环的工作应距上半断面开始的30d内完成。7）每次仰拱循环开挖长度2～3m，一次浇筑仰拱长度6～8m。环向开挖预留核心土法1V级围岩浅埋段采用环形开挖预留核心土法施工，环向开挖预留核心土法施工工序见下图。图5.4-4环形开挖预留核心土法施工步骤图1：上台阶开挖→（2）：上台阶拱墙支护→3：上台阶核心土开挖→4：下台阶左边墙开挖→（5）：下台阶左侧边墙支护→6：下台阶右边墙开挖→（7）：下台阶右侧边墙支护→8：下台阶中部开挖→9：仰拱开挖→（10）：仰拱初期支护→（11）：施做仰拱衬砌→（12）：仰拱回填→（13）：拱墙二衬整体浇筑2环向开挖预留核心法施工工艺流程与台阶法施工工艺流程一样，见图“5.4-3”。3施工要求1）环形开挖进尺0.5～1m且不得大于1榀钢架间距，下台阶边墙开挖进尺不大于2榀钢架间距，每步开挖台阶长度不得大于5m，当围岩条件较差时，台阶长度不得大于3m，每步开挖后及时施作初期支护，仰拱开挖后立即施作仰拱支护进行封闭成环，封闭（位置距离掌子面不得大于15m，且封闭成环的工作应在距上部开始的30d内完成。2）每次仰拱循环开挖长度2～3m，一次浇筑仰拱长度4～5m，仰拱距掌子面的距离V级围岩不得大于25m。3）根据围岩条件和施工机械配备情况合理确定台阶长度、台阶高度及台阶数量，其各部形状应有利于保持围岩稳定的前提下尽量便于机械作业。4）上部断面使用钢架时，采用施作锁脚锚杆（管）等措施，防止拱部下沉变形。上下断面初期支护钢架连接应平顺，螺栓连接应牢固。5）围岩整体性较差时，施工中应采取措施减少下部断面开挖时对上部围岩和支护的扰动，下部断面开挖应两侧交错进行，下部断面应在上部断面喷混凝土达到一定强度后开挖，且避免上部初期支护两侧拱脚同时悬空。5.5光面爆破光面爆破的参数设计一般采用工程类比法，并通过现场试验最终确定。光面爆破层厚度即最小抵抗线的大小，一般为炮孔直径的10～20倍，岩质软弱、裂隙发育者取小值。通过爆破试验确定爆破参数，试验时参照“光面爆破参数表”，并根据地质情况及时修正其钻爆参数。参考于《爆破施工技术》。光面爆破一般参考数值如下：（此表适用于炮眼深度1.0～3.5m,炮眼直径40～50mm，药卷直径20～25mm）。光面爆破参数见下表。5.5-1光面爆破参数表装药集中度（kg/m）岩石类别周边眼间距E（cm）抵抗线W（cm）相对距离E/W0.25～0.4极硬岩50～6055～750.8～0.850.15～0.25硬岩40～5550～600.8～0.850.04～0.15软岩30～4545～600.75～隧道钻爆设计主要爆破材料及设备钻爆施工作业所需预准备施工材料主要包括；直径为32mm、爆速为3.2×103m/s、猛度为12mm的2#岩石乳化炸药，直径为6mm、爆速为6000m/s的导爆索，导爆管、非电雷管等，具体用量参见钻爆设计。若监测出现瓦斯情况则须换二级以上的煤矿许用炸药和数码电子雷管。钻孔台架，20立方空压机3台，手持风动凿岩机8台。超前支护开挖时根据实际地质水文情况，对软弱围岩地段采用相应的辅助作业：超前锚杆或超前小导管支护、管棚钢架超前支护、超前小导管预注浆。施工流程光面爆破施工工艺见下图。图5.5-1隧道光面爆破工艺框图施工方法本段隧道严格遵循“管超前，严注浆，短进尺，弱爆破，强支护，早封闭，勤量测”的施工原则，除洞口明挖段采用明挖法施工外，其余均采用暗挖法，暗挖段均采用锚喷构筑法，严格控制超欠挖施工。隧道IV级围岩段及V级围岩非土质极软岩围岩段采用台阶法施工，V级围岩浅埋段采用环形开挖预留核心土法施工，爆破钻眼采用多功能作业台架配合，手持气腿式钻机，钻头直径为28～42mm，出渣采用装载机装渣、自卸汽车运输。光面爆破施工工艺1网络设计及起爆方法1）起爆网络采用复式网络，按如下顺序连接：孔内非电雷管从上到下15发左右为一组→同段非电雷管双发簇连→双枚非电雷管起爆。2）起爆器材：孔内采用非电毫秒雷管和导爆索（周边孔）起爆，孔外采用非电毫秒雷管传爆，引爆采用非电雷管起爆。3）起爆方法：警戒范围内人员机械撤离完毕,警戒完成后，当班爆破人员立即跑到300m以外安全线外起动起爆器。在完成爆破后30min后当班爆破人员进入爆区检查，确认无瞎炮后方可解除警戒。2爆破安全距离计算由于爆破过程中部分炸药能量转化为地震波，同时产生一定飞石、冲击波、爆破毒气和噪声，影响建筑物、机械设备及生命财产的安全，务必对其安全情况进行校验，采取严格的防范措施加以保护确定爆破安全。1）爆破冲击波超压的影响：由于隧道施工方向为水平，而隧道硐室爆破均在地下，因此超压冲击波对洞口周围建筑不会造成影响。2）爆破安全距离：隧道爆破时，个别飞石对人员安全距离设定为200m，巷道内对设备安全距离设定为100m（指非机动设备）,并加以适当防护。3起爆顺序和延期时间：1）起爆顺序：隧道内：掏槽眼→掘进眼→周边眼。2）延期时间：一般掏槽孔段间延时差为50ms～75ms。钻爆设计1选择A5b级围岩段台阶法施工爆破参数的选择与装药量的计算根据隧道设计衬砌标准A5b等级围岩开挖断面约为108㎡，采用直孔桶形掏槽形式，周边眼最小抵抗线W光=K·D=15×40=60cm，掏槽孔超深20cm，其他孔超深10cm。1）孔排距掏槽孔a=60cm辅助孔a=80cmb=80cm周边孔a=50cm最小抵抗线=60cm2）孔深空孔L比掏槽孔深0.2--0.3m。掏槽孔孔深L比开挖循环进尺深0.2--0.3m。掏槽孔L掏=1.7m。辅助孔L辅=1.6m周边孔L周=1.6m3）单孔装药量Q1=η•L•r式中：η——炮孔装药系数（炮孔利用率），取η=0.9L——孔深r——线装药密度（减少对围岩的扰动，掏槽孔取0.7，辅助孔取0.5，周边孔取0.2）掏槽孔单孔装药量 Q掏=0.9×1.7×0.7=1.0kg辅助孔单孔装药量 Q辅=0.9×1.6×0.5=0.7kg周边孔单孔装药量 Q周=0.9×1.6×0.2=0.3kg4）单位耗药量根据经验可得q=0.75kg/m35）装药和起爆方式掏槽孔、辅助孔、周边孔都采用连续不耦合装药，反向起爆。6）装填长度根据单孔装药量和选取炸药规格可得出掏槽孔装药长度L装=1.1m，填塞长度L填=L掏－L装=1.7－1.1=0.6m辅助孔装药长度L装=0.77m，填塞长度L填=L掏－L装=1.6－0.77=0.83m周边孔装药长度L装=0.33m，填塞长度L填=L周－L装=1.6－0.33=1.27m周边孔炮孔密集系数=孔距/最小抵抗线=50/60=0.83周边孔不耦合系数=孔径/药径=40/32=1.25洞身开挖炮孔布置及起爆顺序如下图：图5.5-2炮孔布置及起爆顺序示意图说明：A图中单位以cm计算B①--⑤表示台阶开挖顺序C1--5表示起爆顺序D掏槽孔内为不装药的空孔E根据总断面积扣除光爆层面积及掏槽区面积后所剩余面积来布置辅助眼的原则确定。布置时按大致均匀、局部适当调整的原则布置。直孔掏槽布置见下图。图5.5-3直孔掏槽示意图Ⅴ级围岩隧道爆破炮眼药量分配见下表。表5.5-2Ⅴ级围岩隧道爆破炮眼药量分配表序号开挖顺序炮眼分类炮眼数雷管段数炮孔长度炮眼装药量每孔药卷数单孔装药量合计药量个段m卷/孔Kg/孔Kg1①掏槽孔811.741.29.62掘进孔831.630.97.232151.630.918.942471.620.614.45光爆孔4291.610.312.66合计10362.77②③掘进孔811.630.97.281831.620.610.89光爆孔1451.610.34.210合计4022.211④掘进孔1511.620.69.0121131.620.66.613合计2615.614⑤掘进孔311.620.61.815431.620.62.416651.620.63.617光爆孔971.610.32.718合计2210.519总计1911112A4b级围岩段台阶法施工爆破参数的选择与装药量的计算根据隧道设计说明书衬砌标准，A4b等级围岩开挖断面约为98.5㎡，隧道掏槽眼采用楔形掏槽，Ⅳ级围岩台阶法开挖，掏槽眼钻孔角度为61.0。1）上台阶开挖①、炮眼直径d=38～42mm ②、炮眼深度L=2.5m③、单位炸药消耗量根据以往同级地质施工经验，本设计取q=0.85kg/m3④、炮眼数目N=q*S/τ*γS-开挖断面积，上导为39.5㎡；τ-装药系数，为0.5；γ-每米药卷的炸药质量，取0.76。算出N=88.35个本设计取N=89个⑤、每循环炸药总量Q=qv=qSLηη-炮眼利用率，一般为0.8～0.95,本设计取0.85Q=qSLη=0.85×39.5×2.5×0.85=71.35kg2）下台阶开挖①、炮眼直径d=38～42mm②、炮眼深度L=3.0m③、单位炸药消耗量根据以往同级地质施工经验，本设计取q=0.55kg/m3④、炮眼数目N=q*S/τ*γS-下坑道断面积（取51.5㎡）；τ-装药系数，为0.5；γ-每米药卷的炸药质量，取0.76。算出N=74.53个本设计取N=75个⑤、每循环炸药总量Q=qv=qSLηη-炮眼利用率，一般为0.8～0.95,本设计取0.8Q=qSLη=0.55×51.5×3.0×0.8=67.98kg3）光面爆破参数①、最小抵抗线按经验公式Wmin=（10～20）d=42～84cm，本设计取Wmin=65cm（拱部）Wmin=80cm（边墙）②、孔距按经验公式a=（0.6～0.8）Wmin确定a=39～64cm（拱部），a=48～64cm（边墙），本设计取a=50cm（拱部）a=60cm（边墙）③、单孔装药量根据经验数值线装药密度q为（0.2～0.3）kg/m上台阶l=2.5m下台阶l=3.0mQ=ql=（0.2～0.3）×（2.5～3.0）上台阶=（0.5～0.6）kg，本设计取Q=0.6kg下台阶=（0.6～0.9）kg，本设计取Q=0.9kg3辅助眼的间距根据总断面积扣除光爆层面积及掏槽区面积后所剩余面积来布置辅助眼的原则确定。布置时按大致均匀、局部适当调整的原则布置。IV级围岩开挖爆破参数表5.5-3IV级围岩光爆参数表围岩类别周边眼间距E（cm）周边眼抵抗线W（cm）密集系数E/W装药集中度（kg/m）IV45650.690.225IV级围岩开挖炮眼布置参数见下图：表5.5-4炮眼布置参数表（上台阶进尺2.0m，下台阶进尺2.5m）部位炮眼编号炮眼名称钻孔垂直深度（m）数量（个）单孔装药量（kg）起爆顺序毫秒雷管段别上半断面1掏槽眼2.541.5112掏槽眼2.561.5133辅助眼2.391.2254辅助眼2.361.2375辅助眼2.341.2376辅助眼2.3171.2497辅助眼2.3191.25118周边眼2.3320.9613合计：孔数97个，炸药109.8kg下半断面9辅助眼3.0110.91110辅助眼3.0111.22311辅助眼3.0141.23512辅助眼3.0141.24713周边眼3.0150.951114底板眼3.0181.2613合计：孔数83个，炸药91.8kg起爆网络见下图：图5.5-4起爆网络示意图装药结构图掏槽眼、辅助眼、周边眼采用标准药卷（φ32）连续装药结构，周边眼采用导爆索连接。图5.5-5掏槽眼装药结构图图5.5-6辅助眼装药结构图图5.5-7周边眼装药结构图5.6初期支护本标段隧道初期支护主要类型为：中空注浆锚杆、药卷锚杆；喷混凝土、钢筋网及格栅钢架和型钢钢架支护。5.6.1中空注浆锚杆中空注浆锚杆施工工艺详见下图。图5.6-1中空注浆锚杆施工工艺流程图Φ25中空注浆锚杆采用多功能作业台车施工。为了保证注浆不停顿，注浆前应认真检查注浆泵的状况是否良好，配件是否备齐；制浆的原材料是否备齐，质量是否合格等。采用水泥砂浆，注浆按以下程序进行：迅速将锚杆、注浆管及注浆泵用快速接头连接好；开动注浆泵注浆，直至浆液从孔口周边溢出或压力表达到设计压力值为止。应注意，每根锚杆必须“一气呵成”；一根锚杆完成后，应迅速卸下注浆软管和锚杆接头，清洗后移至下一根锚杆使用。若停泵时间较长，则在下根锚杆注浆前要放掉注浆管内残留的灰浆；注浆过程中，每次移位前应及时清洗快速接头，以保证注浆连续进行。5.6.2药卷锚杆Φ22药卷锚杆支护采用多功能作业台车施工，锚杆长度和环向间距按设计要求确定。药卷锚杆施工工艺详见下图。图5.6-2药卷锚杆施工工艺流程图1锚固剂药包方入水中泡至软而不散时取出，然后用工具将药包推入孔内塞满至孔深1/3～1/2处，中途药包不得破裂。2打入锚杆，锚杆杆体应注意旋转，使药包充分搅拌，以锚杆达孔底且孔口有浆液流出为止。锚杆插入时不得偏斜或脱落，安设杆体后立即安装垫板并拧紧螺帽。图5.6-3药卷锚杆施工示意图5.6.3锚杆施工作业要点1锚杆的材质、类型、质量、规格、数量和性能必须符合设计和规范的要求。2锚杆插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。3中空注浆锚杆的注浆强度不小于设计和规范要求，锚杆孔内灌浆密实饱满。4锚杆垫片应满足设计要求，垫板应紧贴围岩，围岩不平时要用M10砂浆填平。5锚杆应垂直于开挖轮廓线布设。5.6.4钢筋网施工工艺见“钢筋网施工工艺流程图”。图5.6-4钢筋网施工工艺流程图钢筋网按设计预先在洞外加工成片，洞内焊接形成整体。钢筋类型及网格间距符合设计要求。钢筋网根据初喷混凝土面的实际起伏状铺设，并与受喷面间隙为3cm。钢筋网与钢筋网、钢筋网与锚杆、钢筋网与钢架连接筋点焊在一起，使钢筋网在喷射时不晃动。施工注意事项：钢筋网制作前对钢筋进行校直、除锈及油污等处理；喷射混凝土保护层厚度不得小于3cm；喷射中如有脱落的石块或混凝土块被钢筋网卡住时，应及时清除。5.6.5钢架格栅钢架和型钢钢架采用在3#、4#钢筋加工厂加工成单元，运输车运至洞口材料棚存储，安装时用装载机运进洞内，人工配合机械安装。钢架按设计预先在洞外加工成型，在洞内用螺栓连接成整体。型钢钢架之间设纵向连接筋，钢架间以喷混凝土填平。钢架拱脚必须安放在稳固的基础上，拱脚两侧设锁脚锚杆（管），架立时垂直隧道中线，当钢架和围岩之间间隙过大时设置混凝土楔形垫块，用喷射混凝土喷填。钢架安装施工工艺见下图。5.6-5钢架安装施工工艺流程图钢架架设工艺要求：保证钢架置于稳固的地基上，施工中在钢架基脚部位预留0.15～0.2m原岩，架立钢架时挖槽就位，富水软弱地段在钢架基脚处设槽钢以增加基底承载力。钢架平面垂直于隧道中线，其倾斜度不大于2°。隧道开挖时在钢架的各连接板处预留钢架连接板凹槽，拱脚或墙脚处预留安装钢架槽钢凹槽。初喷混凝土时，在凹槽处打入木楔，为架设钢架留出连接板（或槽钢）位置。为增强钢架的整体稳定性，将钢架与锚杆焊接在一起。钢架架立后尽快喷射混凝土，并将钢架全部覆盖，使钢架与喷混凝土共同受力。5.6.6喷射混凝土施工工艺流程喷射混凝土前按照规范和标准对开挖断面进行检验，采用湿喷工艺。湿式喷射混凝土工艺流程见下图。图5.6-6湿式喷射混凝土工艺流程图湿喷混凝土施工要点1喷射混凝土的原材料喷射混凝土所用原材料：水泥、集料、水、速凝剂等原材料质量需满足相关规范要求，喷射混凝土施工配合比由试验室上报监理工程师批准后使用。2施工机具混凝土拌和站，混凝土运输车和湿喷机或湿喷机械手。3混凝土的配合比与拌制选用水灰比小、单位水泥量、速凝剂用量小的配合比。优先采用碱性小、对人体腐蚀性小、粘度大、回弹小、后期强度较高、初凝和终凝时间间隔短的速凝剂。可按经验选择后通过试验确定，灰骨比可采用1：4～1：5；骨料含砂率45～60%；水灰比0.4～0.5。喷第一层时，水泥：砂：石=1：2：（1.5～2），以利于混凝土与岩面的粘结和减少回弹。4喷射前的准备工作清除边仰坡面的浮石和墙脚的岩碴、堆积物；5喷射作业喷射混凝土的回弹率：边墙不应大于15%，拱部不应大于25%；喷射回弹料不得重新用作喷射混凝土材料。6喷射混凝土的养护喷射混凝土终凝2h后开始喷水养护，养护时间，一般工程不少于7d，重要工程不少于14d；气温低于+5℃时，不得喷水养护。冬期施工时，喷射作业区的气温不应低于+5℃，混合料进入喷射机的温度不应低于+5℃。7有水地段喷射混凝土的施工措施当涌水点不多时，设导管引排水后再喷射混凝土；当涌水量范围较大时，设树枝状排水导管后再喷射混凝土；当涌水严重时可设置泄水孔，边排水边喷混凝土。增加水泥用量，改变配合比，喷混凝土由远而近逐渐向涌水点逼近，在涌水点安设导管，将水引出，再向导管附近喷混凝土。当岩面普遍渗水时，先喷砂浆，并加大速凝剂掺量，初喷后再按原配合比施工。当喷射混凝土局部凹凸不平尺寸大于下述要求时，进行处理。边墙：D/L=1/6；拱部：D/L=1/8。式中：L—喷射混凝土相邻两凸面间的距离；D—喷射混凝土两凸面凹进的深度。5.7防排水5.7.1防、排水原则施工过程中严格遵循“综合预报，先探后掘；排堵结合，综合治理；全程跟踪，突出重点；预案在先，规避风险；试验先行，快速决策；安全第一，确保进度”的原则。根据隧道防排水设计，地下水排放不影响其生态环境时，采用“防、排、堵、截结合，因地制宜，综合治理”的原则进行施工处置；对于地下水发育的地段，当采用以排为主而影响生态环境时，根据实际情况采用帷幕注浆堵水的手段，以达到降低围岩渗透系数，控制地下水流失的目的。5.7.2施工工艺隧道结构防排水设施施工工艺见下图。图5.7-1隧道结构防排水施工工艺流程框图5.7.3基面检查处理基面处理与基面检查是保证防水板铺设质量的重要环节。防水板铺设前，将喷混凝土层外露锚杆头或钢筋头切断，并用砂浆抹平；对喷混凝土凸凹不平部位、隧道内坍塌掉块等坑洼洞穴及时凿除，并补喷，保证基面平顺；对大面积的淋水部位，在铺设防水层前，应将水进行引排处理，保证焊接质量及施工安全；附属洞室处防水板应提前处理，保证与正洞的搭接不小于30cm。1）基面处理方法:对钢筋网等凸出部分，先切断后用锤铆平抹砂浆素灰，对有突出的管道，先切割，后用砂浆抹平；对锚杆有凸出部位时，螺头顶预留5mm切断后，用塑料帽处理；对于初期支护表面凸凹不平进行补处理喷，使混凝土表面平顺，凸凹满足D/L=1/6～1/10（D为凸面间凹进深度，L为两凸面间距离），基面处理作业程序见图“初期支护表面处理图”。2）基面处理质量检查:初期支护表面无明显渗漏水，且无控鼓、裂缝、松酥等现象；初期支护表面平整，用2米直尺进行检查，其平整度≤5cm；初期支护表面无钢筋及凸出的管件等尖锐突出物。5.7.4防水暗洞防水初期支护和二次衬砌间拱墙背后设防水板厚1.2mm，土工布350g/㎡。二衬环向施工缝设背贴式橡胶止水带和遇水膨胀止水条。变形缝设中埋式橡胶止水带和背贴式止水带；全隧纵向施工缝设背贴式止水带加遇水膨胀止水条。变形缝宽2cm，迎水面填充沥青软木板，背水面填充聚苯乙烯板。施工缝与变形缝防水结构设计见下图。图5.7-2施工缝防水构造设计图图5.7-3变形缝防水构造设计图明洞防水明洞衬砌采用钢筋混凝土，衬砌外铺设外贴防水层和隔水层。防水板焊接工艺见下图。图5.7-4防水板搭接示意图防水板采用双缝热熔自动焊接机焊接。依据板材的厚度和自然环境的温差调整好焊接机的速度和焊接温度进行焊接。焊接完后的卷材表面留有空气道,用以检测焊接质量。检查方法：用5号注射针与压力表相接，用打气筒进行充气,在0.2MPa压力作用下5分钟不小于0.16MPa。否则应补焊至合格为止。防水板材的铺设、固定在清理好的基面上铺设固定土工布垫层。在喷射混凝土隧道拱顶部标出隧道纵向的中心线，再使裁剪好土工布垫层中心线与喷射混凝土上的标志相重合，从拱顶部开始向两侧下垂铺设，用射钉固定垫片将土工布固定在喷射混凝土面上。水泥钉长度不得小于50mm，平均拱顶3～4个/m2，边墙2～3个/m2。铺设固定防水板。先在隧道拱顶部的土工布上标出隧道纵向的中心线，再使防水板的横向中心线与这一标志相重合，将拱顶部的防水板与热融衬垫片焊接，再像土工布垫层一样从拱顶开始向两侧下垂铺设，边铺边边热融衬垫焊接。铺设时要注意与与土工布密贴，并不得拉得太紧，一定要留出余量。将防水板专用融热器对准热融衬垫所在位置进行热合，一般5秒钟即可。两者粘结剥离强度不得小于防水板的抗拉强度。土工布固定和防水板固定施工工艺见下图。图5.7-5土工布固定示意图图5.7-6防水板固定示意图止水条安设止水条施工时，在先灌注的模筑混凝土端面上预留凹槽，将止水条在凹槽内安装牢固后再灌注新混凝土。低瓦斯隧道防水隧道主洞低瓦斯段采用防水层全封闭的措施，防止瓦斯渗透至隧道内。衬砌初期支护全封闭时，仰拱二衬与初支之间铺设防水层，保证防水层全封闭，其余设计参数均与普通衬砌相同；衬砌初期支护不封闭时，仰拱二次衬砌下铺设15cm厚的C20混凝土整平层，其上铺设防水层，保证防水层全封闭，其余设计参数均与标准衬砌相同。低瓦斯隧道防水施工工艺见下图。图5.7-7防瓦斯衬砌结构（初支全封闭）图5.7-8防瓦斯衬砌结构（初支未封闭）5.7.5排水洞内排水隧道排水采用双侧沟加中心沟的方式。地下水通过环向FH50软式透水管（每10m一环，地下水丰富地段适当加密，股水引排采用Φ50HDPE单壁无孔波纹管）和纵向通长ΦHDPE100双壁打孔波纹管汇集侧沟，侧沟与中心沟之间每隔10m设置一道ΦHDPE100单壁无孔波纹管，将侧沟水流引排至中心水沟排出隧道。衬砌背后排水盲管施工：排水盲管包括环向排水盲管、纵向集水盲管、横向排水管，三者采用变径三通连为一体，形成完整的排水系统。其中，环向排水盲管在整个隧道排水系统中是一个中间环节，起到承上启下的作用，是关键环节。1施工工艺排水盲管施工工艺见下图。图5.7-9排水盲管施工工艺框图2施工方法喷射混凝土至纵向排水管铺设位置后，进行纵向排水管路铺设施工。管在洞外进行机械打孔，安装三通接头，并利用无纺布包裹，汽车运到施工工作面。利用防水板台车辅助人工铺设，与锚杆尾段固定，在没有锚杆地段，采用膨胀螺栓固定。纵向横向排水管路安装完成后，喷射混凝土至设计厚度。排水管布置及连接工艺见下图。图5.7-10排水管布置及连接示意图3工步骤及控制要点按规定划线，以使盲管位置准确；钻孔定位，定位孔间距不得大于50cm；将膨胀螺栓打入定位孔；用无纺土工布包裹盲管，用扎丝捆好，用卡子卡住盲管，然后固定在膨胀螺栓上；用三通将环、纵向排水盲管连接固定。横向排水管是连接纵向排水管与侧沟的水里通道，隧道混凝土施工应按设计要求安设横向排水管，并应防止混凝土施工堵塞横向排水管，施工完毕应及时疏通横向排水管。环向盲管安装工艺见下图。图5.7-11环向盲管安装示意图5.8二次衬砌衬砌采用自动浇筑衬砌台车（自动浇筑），拱墙一次模筑成型。混凝土由3#、4#拌合站集中拌和，混凝土罐车运输至洞内，泵送入模灌筑施工，附着式振捣器和振动棒配合振捣密实。本隧道二衬全部采用曲墙有仰拱结构。二衬混凝土标号为C30。本隧道复合式衬砌参数表如下，本管段内所涉及到的衬砌类型有：AMa、AMb、A5a、A5b、A5c、A4a、A4b、AT4、H4b、R5、R4（共计11种衬砌类型）。表5.8-1东山隧道复合式衬砌参数表序号隧道衬砌类型东山隧道适用地段左线右线1AMa3030路堑式明洞地段2Amb单压式明洞地段3A5a9542V级土质、极软岩围岩地段4A5b370585V级岩质围岩浅埋偏压及洞身断层破碎带、软岩富水地段5A5cV2级围岩深埋地段6A4a250285Ⅳ级围岩浅埋偏压及洞身破碎地段7A4b19201695Ⅳ级围岩洞身深埋地段8AT4150150Ⅳ级围岩紧急停车带地段9H4a30Ⅳ级围岩车行横通道交叉口加强段10H4b60.98Ⅳ级围岩车行横通道一般地段11R560V级围岩人行横通道地段12R491.1Ⅳ级围岩人行横通道地段仰拱与填充混凝土紧跟隧道初期支护施作,人工振捣；拱墙二次衬砌在初期支护收敛变形趋于稳定后施作，采用输送泵配合12m自行式液压模板台车进行施工，混凝土在拌合站集中搅拌，混凝土罐车运输，输送泵泵送混凝土对称分层灌注，机械振捣，入模倾落自由高度不超过2.0m。5.8.1施工工艺二次衬砌施工工艺见下图。图5.8-1衬砌施工工艺图5.8.2钢筋制作方法在隧道二次衬砌设置结构筋的地段，严格按照设计要求的尺寸及规范要求在洞外钢筋加工棚内进行加工，对成品钢筋进行预弯、焊接、试拼是否满足图纸设计要求，合格后由板车运至洞内，绑扎接成型（瓦斯隧道内尽量避免焊接作业），钢筋加工运输过程中严禁污染钢筋，有锈蚀处进行处理后方可正式使用。5.8.3仰拱、仰拱填充（底板）施工方法仰拱、仰拱填充施工工艺见下图。仰拱仰拱清底测量放线立模加固检查验收混凝土浇筑振捣压光混凝土养护土土图5.8-2仰拱施工工艺流程图有仰拱的地段采用仰拱先行的施工方法，并且采用全幅浇注的方法一次完成浇注仰拱，严禁半幅施工，以起到早闭合，防塌方的作用，并能够营造良好的施工环境。为保证整体工期要求，减少仰拱铺底对施工进度的影响，降低施工干扰，开挖和浇注混凝土时利用仰拱栈桥保证运渣车辆和其他车辆的通行，仰拱栈桥采用可移动式液压栈桥。仰拱栈桥施工立面见下图。初期支护初期支护初期支护初期支护衬砌台车初期支护初期支护初期支护初期支护衬砌台车衬砌台车衬砌台车衬砌台车衬砌衬砌衬砌衬砌通风管通风管通风管通风管等落底等落底等落底等落底仰拱栈桥仰拱栈桥仰拱栈桥仰拱栈桥待施作仰拱地段待施作仰拱地段待施作仰拱地段待施作仰拱地段已施作仰拱地段已施作仰拱地段已施作仰拱地段已施作仰拱地段施作仰拱混凝土时必须将基底清理干净，并且注意及时排水。支立仰拱弧形模板，排干积水，绑扎钢筋，保护层采用混凝土垫块保证，经监理工程师验收合格后浇注混凝土。混凝土在3#、4#拌和站集中拌制，混凝土运输车运入洞内，泵送入模，振捣器振捣密实。填充必须在仰拱混凝土达到强度后进行，支立端模和中央派水沟模板，一次浇注到位。填充面注意按设计要求做出路拱横坡。5.8.4正洞衬砌方法模板台车主隧道衬砌采用断面尺寸符合设计的自动浇筑衬砌台车施工，利用钢轨行走。模板台车由钢模板、钢支架、液压动力、自动浇筑系统等组成.自动浇筑衬砌台车结构示意见下图。图5.8-4自动浇筑衬砌台车示意图1模板部分钢模板构成一拱架结构，台车是一刚架结构，两者间通过油缸及千斤顶联接。拱架由若干块钢模板拼装成顶拱、侧拱两个部分，模板使用整体式模板，选用厚度12mm的钢板制作，模板应表面光滑，接缝严密，不漏浆。整个拱架可相对于钢架作上下、左右微调，以对中定位。顶拱、侧拱的模板由油缸推动。边墙模板底部设有基脚千斤顶和牛腿。为便于立模、拆模，每个拼接段均设有收拢铰。模板两侧设有混凝土浇筑孔和观察窗，振动棒可以从作业窗进行振捣。2自动浇筑系统台车上配备自动浇筑系统，泵送混凝土通过此系统自动分流至边墙至拱顶浇筑部位，实现混凝土的均匀连续对称浇筑，缩短混凝土浇筑时间，提升混凝土浇筑质量。3台车部分台车车体为刚架和桁架组合结构，由走行机构、端门架、中门架、纵桁架及托架等组成。门架为箱形截面，其余均为型钢组合构件。台车刚架上设工作平台，两侧设可翻转的脚手板，前端设上下人梯。液压系统分垂直油缸和侧向油缸，以完成立模、拆模作业。4台车进场验收二衬台车验收内容包括台车长度、外观几何尺寸、新旧程度、面板厚度、每块板的宽度以及每台台车重量等主要台车参数。衬砌台车技术指标详见下表。表5.8-1衬砌台车技术指标内容要求衬砌台车长度12m模板外观尺寸满足设计要求两端的结构尺寸相对偏差不大于3mm模板厚度12mm每块模板宽度2m每延米台车重量不小于8.5t行走机构行动自如、制动良好，带有液压推杆制动器台车架、液压、支撑系统足够的刚度和强度，液压缸采用液压锁锁定，同时采用支撑丝杠进行机械锁定工作窗口布局合理，封闭平整施工方法1二次衬砌施作条件二次衬砌的施作时间，满足下列条件：各测试项目所显示的围岩和喷锚支护变形已基本稳定，位移速度有明显减缓趋势。已产生的各项位移已达预计位移量的80％以上。水平收敛值（拱脚附近）小于0.2mm/d，或拱项下沉速率小于0.15mm/d。在满足上述条件后尽快进行二次衬砌的施作。自稳性很差的围岩，可能长时间达不到基本稳定条件，当初期支护的混凝土发生大量明显裂缝，而支护能力又难以加强，变形无收敛趋势时，报经监理工程师批准后，提前施作仰拱及二次衬砌。在二次衬砌中，采取增设钢筋和提高混凝土强度等级的措施。二次衬砌施作前，铺设防水层并在初期支护变形基本稳定后进行。将喷层或防水层表面的粉尘清除干净，并洒水润湿。2衬砌台车定位采用激光准直仪导向。严格控制轨道中心距，允许误差±1cm；轨面标高比隧道路面中心高15cm，允许误差±1cm；台车就位后，先调顶模中心标高，然后由顶模支撑梁上横向丝杆调整台车中线符合要求。最后由侧向丝杠电动调节边模张开度，调整到位后放下翻转模和底脚斜撑丝杠加固。支立挡头板要与岩面密贴，保证混凝土不外漏。3混凝土的生产和运输本项目混凝土采用自动计量3#、4#拌和站集中生产，混凝土罐车运入洞内，泵送浇筑。运输过程中罐车匀速转动，避免混凝土离析，并保证坍落度不损失。4浇筑前的检查浇筑前仔细复查台车模板中线、高程、仓内尺寸是否符合设计要求；模板除锈、是否刷脱模剂；台车及挡头模板安装定位是否牢靠；止水带安装是否符合设计及规范要求；检查基仓清理是否干净，底脚施工缝（如有）是否处理；输送泵接头是否密闭，机械运转是否正常等。5混凝土浇筑混凝土采用水平分层、对称浇筑，控制灌注混凝土的速度和单侧灌注高度，两侧浇筑高度相差不超过1m。输送软管管口至浇筑面垂直距离混凝土的自落高度不得超过2m，控制在1.5m以内，以防混凝土离析。混凝土连续浇筑，相邻两层浇筑时间间隔控制在2h之内，因施工需要留设施工缝时，征得设计同意，并得到监理认可。捣固选用振捣器的频率、振幅、振动速度等参数，视混凝土的塌落度及骨料粒径而定；灌注施工采用整环灌注，当混凝土灌至墙拱交界处时，间歇约1小时，以便于边墙混凝土沉实。拱圈封顶时，随拱圈灌注及时捣实。浇筑混凝土应振捣密实；振捣时不得损坏防水层。浇筑时控制混凝土下落高度，防止混凝土下落时由于高度太高，造成混凝土溅落并凝固在钢模上，拆模时出现蜂窝麻面。振捣时要保证振动棒的插入深度，防止振动棒紧贴钢模板，造成水泥浆上行，影响表观质量。当混凝土浇至作业窗下50cm时，刮净窗口附近的凝浆，涂刷好脱模剂，窗口与面板接缝处粘贴海绵止浆条，以避免漏浆。封顶采用顶模中心封顶器接输送管，按从里向外的顺序逐渐封顶。控制灌注混凝土速度，观察顶模变形情况，当挡头板上观察孔有浆溢出，即封顶完成。6混凝土的振捣工艺采用Φ50型插入式振捣棒和附着式振捣器联合振捣作业，对墙脚、拱顶等特殊部位采取特殊措施，使振捣不留死角；墙脚处混凝土，可借助一根钢管将振捣棒挑送到位进行捣固，拱顶混凝土主要是利用附着式振动器振捣，附着式振动器每次振动的时间控制在20～30秒。采用插入式振捣器振捣时，捣固手将上身探入作业窗内，一手扶在边墙上，一手握振动棒，可以防止漏振和保证垂直插入，距模板不小于10cm，振动点间距30cm，模板下部振动时间延长到90s，同时在模板下部内侧用小锤锤击模板。使模板下部汽泡上浮溢出。控制振捣时间，既防漏振，致使混凝土不密实，又防过振，混凝土表面出现砂纹。振捣器不得接触防水层及模板，且每次移动距离不大于振捣器作用半径的一半。拱顶为特殊位置因此采用模架系统上的附着式振捣器进行振捣、以保证施工质量。二次衬砌在初支变形稳定前施工的，拆模时的混凝土强度达到设计强度应达到设计强度的100%（同条件下养护试件强度）；在初支变形稳定后施工的，衬砌拆模时混凝土强度不得低于8Mpa，拆模后应保湿养护。5.9不良地质地段辅助施工隧区内地质结构及地貌单元简单，无滑坡、崩塌、泥石流等不良地质及特殊性岩土体。隧道设计为低瓦斯隧道。隧道进洞前，对洞口的危岩落石进行现场踏勘、核实，确定危岩落石处理范围、危岩落石节理发育等情况，核对与设计地质情况是否相符。隧道施工中，出现不良地质情况，必要时需报请建设、设计、监理共同现场核对确定施工措施，情况紧急时应及时采取措施确保安全。5.10断层破碎带施工由于断层破碎带地质条件差，围岩级别一般为Ⅴ级且通常地下水较丰富，施工中应施作超前钻孔探测前方地质及地下水情况。根据地质超前预报成果，首先采用超前小导管注浆/超前帷幕注浆作为施工辅助措施对断层破碎带或接触带围岩进行堵水和加固。如发现承压性地下水，应采用全断面超前帷幕注浆堵水方案，并在开挖后沿洞周设置一定数量的泄水孔。断层破碎带或接触带地段采用预留核心土的上下台阶阶分部开挖法施工；其中土质地段以机械开挖为主，并辅以微量的弱爆破进行开挖作业；岩石地段的上台阶采用控制爆破技术开挖。开挖应遵循“短进尺、弱爆破”的原则，二次衬砌与仰拱施做应紧跟开挖面进行。5.11附属工程施工隧道内附属工程有：电缆槽、中央排水沟、检查井、沉砂井等。1电缆槽隧道左侧电缆沟宽高净空尺寸为60×75cm，隧道右侧电缆沟宽高净空尺寸为60×70cm。采用整体式电缆槽台车，左右侧沟壁一起浇筑，模板整体装拆、移动。电缆槽采用钢模板，施工放样准备，模板立模定位应精确，直线段应保证平直，曲线段应保证圆顺，禁止出现错台现象。电缆沟盖板安装应严格按上下面安装，顶面标高误差（与沟壁平齐）不超过3mm，必要时对电缆沟沟壁盖板槽进行水泥砂浆找平，电缆沟盖板之间应紧贴，施工作业期间合理安排土建与机电作业顺序，严禁多次翻转电缆沟盖板进行作业，造成电缆沟盖板损坏如缺角、开裂应进行更换。每隔50m在电缆沟沟底预留一直径5cm竖向泄水孔Φ50PVC管，与横向排水支管采用三通接头联通。电缆槽盖板由洞外小型预制加工厂集中预制，运输至洞内安装，安装时保证所有盖板铺设平稳，无晃动或吊空，边缘整齐。交叉口电缆沟宽高净空尺寸为60×55cm及60×45cm，采用定型钢模板施工，其余施工参数工艺与主洞电缆沟一致。整体式电缆槽台车设计见下图。图5.11-1整体式电缆槽台车2中央排水沟隧道采用矩形中央排水沟，宽高净空尺寸为80*60cm，沟底高程为隧道设计基线以下1.3m。仰拱填充施工前，采用定型钢模固定在仰拱中央，测量放线定位水沟尺寸标高，与仰拱填充一次浇筑成型。中央排水沟要求全线用防水砂浆抹平，沟壁要求抹面光滑。盖板Ⅲ由洞外小型预制加工厂集中预制，运输至洞内安装。盖板Ⅲ安装应严格按上下面安装，盖板安装就位时，应先采用M10水泥砂浆对基座进行找平，以保证预制钢板与基座间接触全面，稳定可靠；水泥盖板接缝采用砂浆勾缝，防止混凝土漏入水沟，影响过水断面。横向排水支管与路面下横向排水盲沟的铺设坡度不小于2%，同时应保证排水管和盲管的出水口在中央排水沟设计水位以上。1）中心水沟每50m设置一个沉砂池，每200m设置一个检查井，即每两个检查井之间有3个沉砂池，隧道开挖时需注意开挖出沉砂井和检查井的井身，避免二次开挖。2）沉砂井宽高净空尺寸为80*80cm（比中央排水沟深20cm），检查井宽高净空尺寸为100*95cm（比中央排水沟深20cm），检查井内预埋爬梯，以方便维修人员上下，爬梯钢筋需防锈处理。仰拱填充施工前，采用定型钢模固定在仰拱中央，测量放线定位沉砂井和检查井尺寸标高，与仰拱填充一次浇筑成型。5.12横通道及停车带东山隧道共设置3处停车带，3处车行道和5处人行道，考虑到主线隧道开挖支护对周边围岩扰动，不宜同时对横通道开挖初支。在横通道和主线隧道相交处，在横通道断面范围内的主线隧道初期支护正常施工，二衬施工需预留出来，暂时不施工。待掌子面前进100m后组织横通道施工。5.12.1停车带1）停车带初期支护参数见AT4衬砌设计图，施工工艺与标准衬砌一样。停车带二次衬砌暂不施工，先施做初支混凝土，待隧道贯通后统一施工加宽段二衬。2）按照紧急停车带比标准断面多出的截面体积制作两到三段钢拱结构。各段拱架弧度相对于加宽段轮廓半径对应的弧度。主要杆件的受力点要和标准断面二衬台车的液压杆件施力点进来做到重合。3）将标准断面的二衬台车仍然与主洞轴线对齐。将加宽部分前端的结构构件与主洞标准断面二衬台车前段外缘对齐后按照。4）安装加宽部分纵梁，结构构件按照所采用的组合模板间距依次向后不知连接，并采用螺栓固定牢固。拼装固定完成后外铺组合钢模板，安装堵头模板及止水条（带）。铺设模板时注意在背负的外轮廓模板上和标准断面二衬台车相对应的位置流出浇筑窗口和杀尖口。5）使用台车液压系统准确就位，边板与矮边墙密贴，使用液压装置或撑木将主洞台车边模和背负结构体边模在水平和竖直方向同时盯紧固定即可浇筑紧急停车带二衬混凝土，施工中严格控制做到对称浇筑。停车带模板设计见下图。5.12-1停车带模板设计示意图5.12.2车行横通道交叉口1先开挖紧急停车带并及时施作全部初期支护。2暂不施作停车带交叉口（AT4x型）范围的二次衬砌，先施作其两端至少一模的二次衬砌，并养护达到设计强度后，再做好施作横通道的准备工作。3在停车带的交叉口范围外沿环向间距50cm处，每榀钢架打设4根φ42锁脚锚管（L=3.0m）后，拆除交叉口范围内停车带钢架，并再次喷射混凝土封闭横通道的工作面。4先施作横通道不均匀伸入通车带区域的超前支护，再开挖横通道，超前支护采用φ22药卷锚杆（环向间距40cm，L=4.5），共计一环。5施作交叉口停车带二次衬砌。6采用弱爆破、短进尺开挖横通道，并及时施作初期支护及二次衬砌。车行横通道与停车带关系平面见下图。5.12-2车行横通道与停车带关系平面图交叉口段空间受力复杂，施工过程中应加强监控量测和变形分析，并据此及时调整开挖方式和修正支护参数，必要时应及时增设临时钢支撑，确保围岩稳定和施工安全。交叉口处的爆破开挖过程中，其两侧的二次衬砌的爆破振动速度＜10cm/s；施工过程应严格遵循“短进尺、弱爆破、快封闭、勤测量”的原则，严格控制循环进尺和爆破振动速度。5.12.3车行道及人行道车行道和人行道初期支护施工工艺和标准断面一样，二次衬砌采用散拼木模配合脚手支架施工，二次衬砌在横通道贯通且初支支护施工完后组织施工。车行道二次衬砌厚度40cm，人行道二次衬砌厚度30cm。面板为50mm*300mm*900mm木板，面板主楞为Φ48×3.0mm双拼钢管，木板和主楞用钢丝牢固固定在一起，组合成整体，且满足设计弧度，拱部钢管需提前弯成弧形。次楞采用100mm×50mm木方，间距300mm。侧墙采用对称撑杆，间距0.2m+0.4m+1.2m+0.6m。在横通道左右侧纵向每间距1m设置上下两个振捣口，尺寸为30cm*30cm。混凝土浇筑采用端头堵头板拱部开口，泵送管接入模板浇筑设计；堵头板拱部开口50cm*30cm（长*宽）。立杆间距横纵间距600mm×900mm，剪刀撑每隔2跨设置一道，横纵方向均设置扫地杆，扫地杆离地面距离200mm。为保证混凝土浇筑质量，每次二次衬砌浇筑长度不大于4m。人行横通道模板支架设计图见下图，车行横通道模板支架设计原则与人行横通道一样，不再累述。图5.12-3人行横通道模板支架设计图5.13超前地质预报5.13.1超前地质预报目的通过地质超前预报，及时发现异常情况，预报掌子面前方不良地质体的位置、产状、含水情况及围岩结构的完整性，从而为优化隧道施工方案提供依据，为预防隧道突水、突泥、岩溶、软弱破碎围岩、等可能形成的灾害性事故及时提供信息，使施工提前做好准备，避免损失。通过预报，可以了解掌子面前方短距离内的工程地质条件、围岩级别，为正确选择开挖断面、支护设计参数和施工方法提供依据。隧道超前地质预报对于安全科学施工，提高施工效率，缩短施工周期，避免重大事故损失，具有重大的社会效益和经济效益。5.13.2超前地质预报的内容本隧道超前地质预报主要采取地质综合分析、远距离物探、近距离物探、超前探孔、瓦斯探测等各种手段，采取长、短程组合探测，结合掌子面地质素描、地表调绘、地表水监测情况、瓦斯气体监测和设计已探明的地质资料进行超前地质预测预报，最大限度地规避地质风险。同时，在所有隧道均开展拱顶下沉、收敛量测等量测工作。5.13.3超前地质预报工作程序超前地质探测和预报工作程序见下图。图5.13-1超前地质预测预报工作程序图5.13.4成立超前地质预测预报组织针对本标段隧道工程地质情况的特点，成立专业的超前地质预测预报小组，并将该项工作纳入施工工序管理。实现信息化施工，提前掌握开挖地层的特性，确定合理的支护参数和施工方法，制定施工中可能出现的各种问题的处理预案，确保工程质量和施工安全。在预设计地质资料的基础上，采用地面预报和洞超前预报相结合的模式，主要以洞内超前预报为主，对未开挖地段进行地质预测和分析，采集各种水文、地质、变形、应变等信息，及时进行信息反馈，以确定合理的支护参数，制定合理的施工方法。洞内超前预报主要通过TSP203地质超前预报系统、地质雷达、超前钻孔等手段进行。1组织机构成立专业的超前地质预报室，配置物探、水文、地质、试验专业工程师并配备先进的预测、预报设备和仪器，进行超前地质预报工作，由总工程师负责。将超前地质预报作为隧道施工的一道工序。超前地质预报组织机构见下图。组长：总工程师组长：总工程师副组长：隧道技术组组长工程地质水文地质试验专业物探专业图5.13-2超前地质预报组织机构图2职责分工如下：项目总工程师任组长：全面负责综合测试与超前地质预报工作，直接向项目经理负责；隧道技术组组长任副组长：组织工程地质、水文地质、物探及试验等专业组成人员进行超前地质预报日常工作；工程地质：负责隧道工程的地质超前预报和调绘、监测以及测试、试验资料的分析、研究，提出施工措施建议；水文地质：负责水文地质调绘、测试及隧道涌水量的预测与环境水文地质评价；物探专业：负责物探测试工作；试验专业：负责岩、土、水样的测试、试验工作。施工中积极协调配合设计单位做好综合地质超前预报工作。隧道综合超前地质预测预报工艺流程见“超前地质预测预报施工工艺流程图”。5.13.5超前地质预报等级划分超前地质预报分为四个等级，其中C4为瓦斯专项探测，适用于含瓦斯地层地段，C1～C3适用于瓦斯以外的不良地质探测。C1适用于工程地质条件简单的一般地段，根据地勘成果一般不存在大的不良地质问题；C2适用于不良地质较发育的地层，如一般岩溶地层，根据地勘成果，该段落可能存在涌水、局部挤压破碎带等不良地质；C3适用于重大不良地质地段，主要是对详勘已经标明的不良地质体如断层破碎带、大型溶洞等进行进一步确认，以便准确查明不良地质体的规模和空间方位，为合理制定应对措施提供必要的基础资料，防患于未然，保证施工安全。超前地质预报方式见表5-1表5-1超前地质预报方式表预报类型超前地质预报等级建议探测方法C1C2C3C4地质综合分析√√√/远距离物探√√√/TSP202/203探测近距离物探必要时√√/地质雷达探测等超前探孔必要时必要时√/Φ110钻孔（必要时取芯）瓦斯探测///√超前瓦斯探孔、瓦斯测试5.13.6隧道地质超前预报的主要方法由于隧道地质情况复杂，隧道施工应采取相应的预测预报措施探明隧道施工的地质情况，并根据预报结果，及时报相关单位后，调整设计、改变施工方案，本隧道地质预报措施如下：1隧道开挖爆破后立即进行地质调查并进行地质素描，一般地段10m记录一次，地质条件发生变化时，增加素描。2利用TSP每隔100m左右探测一次，粗略掌握掌子面前方的不良地质分布情况。3然后用地质雷达在接近不良地质体30m左右时探测一次，进一步核实与了解不良地质的分布情况。4若物探方法初步判定前方有不良地质体，当掌子面接近不良地质体10m左右时，应采用钻孔进行验证。5根据物探与钻探结果，并结合前期地勘成果及地质调查资料，综合判定不良地质体的范围与程度。按照“先预测评判，再调整措施，后进行开挖”的作业流程组织施工。5.13.7地质素描、地质观察地质素描预测法分为岩层岩性及层位预测法、条带状不良地质体影响隧道长度预测法以及不规则地质体