1、标上奉隧道洞口浅埋段及级围岩段施工方案A20标上奉隧道洞口浅埋段及级围岩段施工方案1.工程概况1.1上奉隧道为分离式长隧道，起讫桩号为：右线YK88+577YK90+972，隧道总长2395米；左线ZK88+577ZK90+977，隧道总长2400米；该隧道由本标段及B1标分别施工，分界桩号为K89+800。1.2隧道采用分离式断面，左右平面设计线之间距约为37米，左右线均在平曲线内，全隧道洞内采用人字坡，左线竖曲线变坡点桩号为K89+500，H=292.144，R=20000m，T=238.342，E=1.40，i1=0.903%、i2=-1.481%,右线竖曲线变坡点桩号K89+500，H
2、=292.162，R=20000 m，T=237.551，E=1.411，i1=0.9%、i2=-1.476%，隧道内不设超高，横坡为2%。 1.3 隧道洞门主要处于级围岩，洞门采用削竹式洞门；对于洞口附近及破碎带处均采用超前锚干、超前小导管等辅助施工措施，隧道进出洞口处覆盖层较薄，围岩级别低，稳定性差，属浅埋段，对其采用了长管棚（30m）预加固措施。同时对于明洞地基承载力较弱，采用了注浆导管加固措施。1.4本隧道洞口段设计为级围岩，地质条件较差，主要为全风化花岗闪长岩，岩质松软，胶结性弱，施工中极易坍塌失稳，隧道区地表植被发育，地下水丰富，对施工极为不利，因此施工中以“弱爆破、少扰动、强支护
3、、早封闭、勤量测、适时衬砌”为原则，根据实际地质情况选择施工方法，并根据围岩监测结果及时调整施工方案，确保施工安全，保证工程质量。2.施工组织及施工方案21隧道由有经验的专业化施工队伍负责施工，根据洞内不同工序，隧道施工队分为：技术管理班、掘进（开挖）班、锚喷(支护)班、衬砌班、综合班等工班，分别负责各工序的施工（祥见主要人员一览表表-1）。本隧道是本合同段控制工期的“拦路虎”工程，而洞口浅埋段施工是整个隧道施工进程的咽喉部位、对它施工得好与坏、快与慢将直接影响整个隧道工程的质量与工期，因此拟采用先进、适用、安全、高效、优质、快速的施工工艺及施工方法,精心组织、科学管理；同时配备性能良好的机械
4、设备，主要机械设备有：电动空压机、装载机、挖掘机、自卸汽车、砼喷射机、水平钻机、钻孔（衬砌）台车等。详见拟投入的主要施工机械设备表（表-2）。主要人员一览表 表-1 工种类型管理人员开挖班支护班衬砌班防水板班机运班电工班机修班综合班碎石厂单位人人人人人人人人人人数量10255030101244305备注根据需要增加根据需要增加根据需要增加根据需要增加根据需要增加根据需要增加根据需要增加根据需要增加根据需要增加根据需要增加 主要机械设备表 表-2序号机械名称规格及型号额定功率（kw）吨位（T）或容量（L）数量 （台、套）进场日期1工具车江铃CA104665KW22006-52挖掘机PC200-5
5、、CAT320125KW22006-53装载机ZL503.0M332006-54自卸汽车康明斯85注浆机KBY-50/7026潜孔钻KQJ-120型47气腿风枪YT28508风镐G10109液压衬砌台车12m210通风机Y93-12110kw211砼湿喷机TK-9615m3/n512组合拌合站JS75065.5kw213拌合机JZC500500L114砼输送泵HBT6060 m3/n215砼输送车216插入式振动器50型1.1kw2017平板振动器2.6kw518电动空压机4L-20/820 m3519发电机TFE4S12-4200kw120直流电焊机AX4-320315A621钢筋切割机GQ
6、403kw322电运单级泵6BA-12323潜水泵1024台式钻床IQ4124型0.75kw125木工刨床2.2kw126拌合机350350L127砼推铺机128砼抹光机Y90S129砼切逢机400型122 施工方案221施工概况本标段上奉隧道自从今年7月1日开工以来洞口位置经过两次变更，第一次因隧道洞口涌水量大，路面设计位置太低及成洞面仰坡地质条件太差、不稳定等原因给施工带来很大困难，因此洞口位置由K88+500设计变更至K88+533，洞口向前推进33米，成洞面桩号为K88+550，该处地质条件上层有所好转，但下层还是属全风化花岗闪长岩，岩质松散，遇水软化流淌，因此虽然按设计要求采取了各种
7、超前加固及支护措施及采用了控制围岩下沉的施工及开挖方法掘进支护了几十米，但终究没能挡住太大的围岩压力而变形破坏，在这种情况下进行了二次变更，拟定的变更桩号为：进口位置由K88+533移至K88+577，成洞面位置相应由K88+550移至K88+594，洞口向前推进44米。根据现场实际测量，K88+594K88+660，洞身最大埋深为26米，小于两倍毛洞洞跨，根据隧道施工技术规范规定属于浅埋，因此应根据浅埋段施工方法施工。222方案选定综合考虑实际地形及水文、地质情况，洞口浅埋段及级围岩地段采用双侧壁导坑法施工，以有效控制施工中变形量，确保施工质量及施工安全；超前管棚注浆及超前小导管注浆预先加固
8、围岩，在管棚及小导管棚洞的掩护下进行侧壁导坑、中部开挖及支护。侧壁导坑临时壁墙采用16型工字钢做支撑并喷射20cm厚C20早强混凝土，待仰拱封闭成环并变形稳定后再行拆除。隧道按新奥法施工，出碴采用无轨运输方式，自制简易钻爆台车配合YT28型气腿式风动凿岩机钻孔，实施掘进（钻、爆）、出碴（装、运）、锚喷（拌、运、锚、喷）和衬砌（拌、运、灌、捣）等四条机械化作业线。3 .主要施工方法 3.1洞口边仰坡开挖 边仰坡开挖前先沿边仰坡开挖开口线以外3-5米处开挖截水沟，根据设计图纸要求采用座浆法砌筑，并使截水沟与天然排水系统或路基排水系统相连接，确保坡面排水通畅。边仰坡开挖边开挖边支护，自上而下开挖，能
9、用机械直接作业的，均选用机械开挖，人工配合。机械或人工不能直接开挖的土石方，采用浅孔台阶控制爆破开挖。开挖形成的坡面按设计要求及时进行检查并修整。3.洞口管棚预加固施工3.2.1导向套拱施工3.2.1.1施工准备：在明洞及边仰坡开挖到明洞衬砌位置处预留核心土，人工细挖精刷作为导向套拱施工的底模，核心土在路线纵向预留5m以便后续施工。3.2.1.2导向套拱端头锚固钢筋的施工：锚固钢筋为25mm,长度3m。3.2.1.3钢筋、工字钢加工及安装：根据图纸加工导向套拱25mm导向管固定筋和18型工字钢支撑。在测量人员按设计桩号位置用全站仪准确放样四榀工字钢支撑位置后准确安装并采用22钢筋纵向连接牢固。
10、3.2.1.4预埋127mm4mm导向管及模板安装：(1)导向管的安装：根据设计图纸沿导向套拱纵向布置，中心间距为40（50）cm，偏差不大于5mm，并根据路线纵坡确定外插角符合设计，设计值为12。（2）导向管用预先制作好的25mm固定筋与每榀套拱钢拱架焊接牢固，保证在浇筑混凝土时导向管不会挪动、偏位。（3）导向管安装完毕后安装模板，报质检人员和监理工程师检验合格后浇筑混凝土。3.2.2 超前长管棚注浆预支护施工方法及工艺流程3.2.2.1 钻孔方法及工艺采用潜孔钻钻空，每节钻杆长度为1m，钻深孔时必须接杆。因此，随着孔深的增长，需要对回转扭距、冲击力及推力进行控制和协调，尤其要严格控制推力，
11、不能过大。为了确保钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性，钻杆联结套应与钻杆材质相同，两端加工内螺扣（配合钻杆首尾端外螺扣），联结套的壁厚10mm。为防止钻杆在推力和振动力的双重作用下，上下颤动，导致空向偏位，钻孔时，应把扶直器套在钻杆上，随钻杆钻进向前平移。1)潜孔钻就位固定后，由测量人员站在潜孔钻边上准确测量钻头方向，有偏位时，严格调整准确。2)施钻时，潜孔钻台架必须固定牢固，以防止过大颤动影响施钻精度。3)钻机开孔时钻速宜低，钻进20cm 后转入正常钻速。4)第一节钻杆钻入岩层，尾部剩余2030cm 时停止钻进，人工用两把管钳卡紧钻杆（注意不得卡丝扣），钻机低速反转，脱开钻杆。钻机沿导轨退回原
12、位，人工装入第二根钻杆，钻机低速送至第一根钻杆尾部，方向对准后联结成一体。5)换钻杆时，要注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心水孔是否畅通等，不符合要求的应更换，以确保正常作业。6)引导孔直径应比管棚外径大1520mm，孔深要大于管长0.5m以上。7)钻孔达到要求深度后，按同样方法拆卸钻杆，钻机退回原位。3.2.2.2 顶管工艺及作业要点顶管施工工艺流程1)采用大孔引导和管棚钻进相结合的工艺，即先钻大于管棚注浆的引导孔，然后利用钻机的冲击和推力,将安有工作管头的管棚沿引导孔顶进，逐节接长管棚，直至孔底。(A)管件制作：管棚采用89 热轧无缝钢管，钢管节长为3m、6m，管棚长度30m，因此必须接
13、长。管棚接长时先将前一根钢管顶入钻好的孔内再联结。事先加工好的管节联结套，要预先焊接在每节钢管两端，便于联结。第一根钢管前端焊上合金钢片空心钻头，以防管头顶弯或劈裂。见管节联结套示意图2-2。图2-2 管节联结套示意图接长管件应满足管棚受力要求，相邻管的接头应前后错开，避免接头在同一断面受力。使用潜孔钻施作大管棚施工采用 110冲击钻头（如图2-3），在顶管钻机上必须安装与管棚直径相应的钢管顶进联接套（见示意图2-4），并在钻机上改换特制钢管扶直器（见示意图2-5）。待引导孔钻好后，再进行顶进作业。图2-3 110冲击钻头意图图2-4 钢管顶进联接套示意图图2-5 钢管扶直器示意图(B)顶管作
14、业：将钢管安放好之后，钻机对准已钻好的引导孔，低速推进钢管，其冲击压力控制在1.82.0MPa，推进压力控制在46MPa。 (C)接管：当前一根钢管推进孔内，孔外剩余3040cm 时，人工装上后一节钢管，重新对正，然后缓慢低速前进对准前一节钢管端部（严格控制角度），人工持链钳进行钢管联结，使两节钢管在联结套处联成一体。再低速顶进钢管。(D)管棚注浆：为了加强管棚的刚度和强度，按设计将管棚钢管全部打好后，应先用钻头掏尽钢管内残碴并注水泥浆后，进行钢管补强。补强方法：在钢管内注入M30水泥砂浆；水泥浆（水灰比1:1）或水泥水玻璃浆液（双液比1:0.5，水玻璃浓度为3035Be）。33超前小导管预支
15、护 (1)施工方法：采用预先按设计要求加工好的42小钢管，喷射砼封闭岩面，用凿岩机钻孔再装钢管或用凿岩机直接将小钢管打入岩层，按设计要求注浆。注浆顺序为先注无水孔，后注有水孔，从拱顶顺序向下进行。工艺流程见下图:超前小导管预注浆工艺流程图 (2)施工参数: 超前小导管采用外径42mm，壁厚3.5mm的热轧无缝钢管加工制成，长400cm，钢管前端加工成锥形，尾部焊接钢筋加固箍，管壁四周每15cm交错钻眼,眼孔直径为6mm（梅花形布置），小导管尾端60cm不设注浆孔 。 钢管沿隧道开挖轮廓线布置，外插角15-200打入围岩，环向间距0.4m，纵向前后两排小钢管搭接长度不小于1m。 超前小导管预注浆
16、参数选择参考：注浆压力0.51.0Mpa，水泥浆水灰比0.461，水泥标号为PO42.5号。施工中每孔注浆量达到设计注浆量时，或注浆压力达到在1.0Mpa时，可以结束注浆。超前小导管尾端焊于工字钢支撑腹部。 (3)施工注意事项: 导管应在开挖轮廓线上按设计位置及角度打入，孔位误差不得大于10cm，角度误差不得大于2，超过允许误差时，应在距离偏大的孔间补管后再注浆。 钢管每根实际打入长度不得短于设计长度，否则开挖1米后补管、注浆。 检查钻孔、打管质量时，应画出草图，以孔位编号、逐孔、逐根检查并认真填写记录。 单孔注浆量不得小于计算值的80%，超过偏差必须补管注浆。在注浆过程中，如发生串浆现象时，
17、则安装止浆塞或采用多台注浆机同时注浆。 水泥浆压力突然升高，则可能发生堵塞，应停机检查，泵压正常后再进行注浆。进浆量很大,但压力长时间不升高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝结时间，进行小泵量低压注浆或间歇注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶。 注浆过程中要逐管填写记录，标明注浆压力，注浆量，发生情况及时处理。 固结效果检查宜在搭接范围内进行，主要检查注浆量偏少和有怀疑的钢管，要认真填写检查记录。采用撬棍或小锤轻轻敲击钢管附近，判断固结情况，并配合风钻钻速测试，检查注浆范围，固结不良或厚度不够时要补管注浆。开挖过程中要随时观察注浆效果，分析量测数据，发现问题后及时处理。 注浆前要严格检
18、查机具，管路及接头处的牢靠程度，以防压力爆破伤人。注浆时,操作人员应戴口罩、眼镜和胶皮手套，并要有良好的照明条件。34洞身开挖及支护 开挖方法：本隧道洞口浅埋及级围岩段采用双侧壁导坑法开挖，先墙后拱法进行初期支护并用超前小导管预先支护前方围岩。341侧导坑断面参数及临时壁墙支护结构确定侧导坑尺寸参数的选定应根据断面尺寸、实际地质条件、施工技术水平、开挖方法及出渣方式等综合考虑，一般根据岩土地质条件，在保证最小开挖及出渣空间的前提下，尽量考虑围岩的自稳能力，以保证工程质量及施工安全。根据以上原则结合本隧道的设计特点拟定侧导坑断面尺寸，临时壁墙拟用16型工字钢作支撑拱架，用22连接筋纵向联结牢固后
19、喷射20cm厚C20混凝土（祥见图-1）。342开挖及支护工艺流程见图-2及表-2表-3 双侧壁导坑法施工工艺流程序号图 示施工步骤及技术措施1一：先行导坑开挖及支护1) 超前小导管注浆加固围岩2) 开挖1部土体；3) 开挖2部土体4) 初喷45cm C20砼封闭岩面，安装主洞及临时壁墙钢拱架；安装双层8钢筋网，打设中空注浆锚杆并注浆5) 喷射C20砼至设计厚度；2二：后行导坑开挖及支护1) 超前小导管注浆加固围岩2) 开挖4部土体；3) 开挖5部土体4) 初喷45cm C20砼封闭岩面，安装主洞及临时壁墙钢拱架；安装双层8钢筋网，打设中空注浆锚杆并注浆5) 喷射C20砼至设计厚度；3三：中央
20、部开挖及支护1) 超前小导管注浆加固围岩2) 拱顶弧形导坑7部开挖，预留核心土9；3) 初喷45cm C20砼封闭岩面，安装主洞及临时壁墙钢拱架；安装双层8钢筋网，打设中空注浆锚杆并注浆4) 喷射C20砼至设计厚度；5) 开挖核心土96) 开挖10、11部位土体。7) 安装仰拱钢拱架喷射仰拱初期支护C20砼4四：拆除临时壁墙5五：浇筑仰拱衬砌钢筋混凝土1) 基面处理2) 设置6.5cm厚垫层3) 布设及绑扎焊接钢筋4) 浇筑C25砼6六：仰拱回填1) 基面处理2) 立模3) 浇筑C15片石混凝土。7七：施作边墙及拱部衬砌1、 基面处理2、 铺设防水层3、 绑扎边墙及拱部钢筋4、 排水管及预埋管
21、件安装5、 衬砌台车就位，测量矫正，浇筑边墙及拱部砼。技术要点：a) 开挖侧导坑掌子面土体时尽量人工开挖，严禁机械直接掏洞开挖，人工开挖出拱架位置后，可用小型装渣机械配合装渣并运出洞外，开挖运输当中应注意保护已完成的初期支护结构，避免对其进行过大扰动，底部边墙及仰拱拱架待喷砼固结后在其上铺一层4050cm碎石，以保证洞内排水及通道的畅通，并起到保护仰拱初期支护结构的作用。b) 安装左右侧导坑工字钢拱架时必须准确测量每榀拱架的桩号位置，并定位安装准确，且桩号左右侧导坑必须一致。拱架安装时每节拱架联结处必须打设锁脚锚杆并与拱架焊接联结牢固，防止左右导坑拱脚拱架安装错位造成拱部拱架安装连接困难甚至无
22、法安装的现象发生，造成返工浪费并延误工期。c) 中央部拱部开挖必须在两侧壁导坑支护结构相对稳定后进行，并随时观测侧壁导坑的变形情况，如发现侧壁导坑变形加速，应停止开挖作业，寻找加速原因并采取措施加固后再进行施工。d) 临时壁墙的拆除必须在初期支护结构下沉及收敛稳定后进行，拆除时应注意分段分块进行，避免同时大面积拆除，并同时注意观察支护结构的变形情况，随时做好应急对策，防止支护失败。拆除后如支护结构很快稳定，应当及早施做二次衬砌。343开挖方式 开挖方式主要以机械配合人工开挖为主，局部较硬围岩可采用浅眼松动爆破方法开挖，严格控制装药量，并在作好钻暴设计并试验可行后进行，严防过大的扰动围岩，防止围
23、岩坍塌失稳。344出碴 隧道出碴采用无轨运输方式,装载机、或挖掘机装碴,自卸汽车运输。3.4.5测量放线 洞内施工测量采用极坐标法放样，根据需要适当加密水准点及坐标控制点。在开挖或钻孔前准确绘出开挖轮廓线，周边眼、掏槽眼的位置。工字钢安装时准确放出安装位置并在安装时及时检查调整，确保安装位置正确。 346支护 a.喷砼 喷砼选用经验丰富、责任心强的喷砼操作手，以保证喷射质量。 施工要点如下： 选用425号普通硅酸盐水泥，细度模数大于2.5的硬质洁净砂，粒径510mm的级配碎石（或卵石），经化验合格的拌合用水。喷射砼严格按设计配合比拌和，配合比及搅拌的均匀性每班检查不少于两次。 喷射前，认真检查
24、隧道断面尺寸,对欠挖部分及所有开裂、破碎、水溶崩解的破碎岩石进行清除和处理，清除浮石和墙角虚碴，并用高压水或风冲洗岩面。 喷射机安装调试后先注水后通风，清通机筒及管路投料。连续喂料，经常保持料斗内料满，料斗上设10mm孔径的筛网一道，避免超径骨料进入机内，造成堵管。喷射时，先注水（注意喷嘴要朝下，避免水流入输料管），后送风，然后上料，根据受喷面和喷出的拌和物情况调整注水量，以喷后易粘着，回弹小和表面呈湿润光泽为度。 喷射顺序：采取分段、分块，先墙后拱，自下而上的顺序，进行喷射作业。 喷射时，喷嘴做缓慢的螺旋形运动，使喷射料束运动轨迹呈环形螺旋式移动，旋转直径约2030cm，自喷射面的下部开始，
25、水平旋转喷射，喷料要一圈压半圈，喷至段尾时上移返回，同时要求一排压排，如此往复喷射。喷射时如有个别受喷面凹洼不平应先喷该处，大致找平。 为保证喷射砼密实度，减少回弹量，对于风压、水压及喷头的喷射距离、喷射角度都应合理调整。喷嘴至受喷面距离以0.61.0m为宜，料束以垂直于喷射面为佳。 喷射料束放置速度及一次喷射厚度，以每2秒左右转动一圈为宜，一次喷厚以不回落时的临界厚度或达到设计要求厚度时向前移动，每次喷射厚度一般不小于5cm。若喷射要求厚度较大，一次不能达到时，第二次喷射应在第一层砼终凝1小时后进行。两次喷射注意找平岩面，以便于铺设防水层。 风压和喂料量，应根据喷射部位不同，以及采用的喷射机
26、型号进行调整。 喷射砼的养护：喷射砼终凝2小时后，进行喷水养护，养护时间不少于14天。爆破作业距喷射砼完成时间不小于4小时。 有水地段喷射砼采取如下措施： 当水点不多时，可设导管引排水后再喷射砼；当涌水量范围较大时，可设小导管注浆止水，然后再喷砼；当涌水严重时可设置泄水孔，边排水边喷砼。增加水泥用量，改变配合比，喷砼由远而近逐渐向涌水点逼近，然后在涌水处安设导管，将水引出再在导管附近喷砼。 施工注意事项: 喷射前仔细检查机具情况，提前处理危石，喷射机应布置在安全地带，并尽量靠近喷射部位，便于掌机人员与喷射手联系，随时调整工作风压。经常检查喷射机出料弯头，输料管和管路接头，发现问题要及时处理。开
27、始喷射时一定要先注水，后送风，再开机上料。喷射作业结束时，将机内和管中的拌合料用完后再停机、关水、断风。每班完成施工作业后都要对喷射机进行清理、检修，保证下一班机器工作状态良好。 施工过程中，拌料严格按设计配合比及拌和方法拌和，计量要准确，特别是外加剂的用量，必须满足设计要求。运输道路保证畅通，照明用电要有保证，风压、水压要稳定。 质量控制和检查 喷射砼强度及抗渗性：通过工地喷大板，切割制取试件检查，或直接喷到无底试模中制成试件检查。 与岩面的粘结力检测：在工地预留试件，用直接拉拔法试验或喷大板切割试块做劈裂试验求得强度值。 喷射厚度控制：以锚杆外露部分作为标记进行检查或喷射时插入长度比设计值
28、厚度长5cm的铁丝、纵横向12m设一根作施工控制。 b.锚杆 采用25注浆锚杆，施工程序如下图：开挖后先进行初喷45cm封闭岩面，待钢拱架及锚杆、钢筋网安装完成后补喷至设计厚度。 进行钻孔施工，钻孔完成后将安装好锚头的锚杆插入孔内至设计深度，打紧后安装止浆塞。 注浆:注浆压力控制在0.51.0MPa，并随时排除孔中空气，保证锚杆砂浆饱满。 c.挂网 按设计要求加工钢筋网，随受喷面起伏铺设，并将钢筋网同锚杆钢拱架焊接固定牢固，钢筋网与受喷面的间隙以3cm左右为宜。砼保护层厚度应大于2cm。d.钢架安装工艺流程见下图。 钢拱架安装工艺流程图 施工注意事项： 安装前分批检查验收加工质量（结构尺寸、焊
29、接情况是否符合要求）。清除底脚处浮碴，超挖处加设钢（木）垫块，其中间段接头板用砂子埋住，以防砼堵塞接头板螺栓孔。 按给定的中线，水平标高，标准间距垂直架立，支撑钢架应与围岩尽量靠近，留23cm的间隙做保护层，当钢架与围岩间隙较大时，安设鞍形砼垫块，确保岩面与拱架密贴。 钢拱架安装左右偏差应小于5cm，倾斜角应小于2。控制钢拱架受力情况的薄弱环节在于节点联结螺栓，定位锚杆及纵向连结筋，因此，所有螺栓要上齐，旋紧、拧好，必须安设垫片后再拧紧螺栓，按设计焊连锁脚锚管和纵向连接筋，确保安装质量。 钢架施工中的安全注意事项 在搬运过程中，应将钢架构件绑扎牢固，以免发生碰伤人，车辆倾覆，构件坠落等事故。 钢架的架设应由专人按规定的信号进行指挥，随时观察围岩动态或喷射砼的情况，防止落石，坍塌引起伤人事故。 在架设钢架前应采用垫板将钢架基础找平，架设时，应将钢架与定位锚杆固定，用纵向连接筋连接牢固，防止发生钢架倾覆或扭转。 当紧固顶部连接螺栓，楔紧钢架时，作业人员应以正确的姿势站在平稳，牢固的脚手架上，并配带安全防护用具防止发生坠落事故。对钢架应随时检查，如发现扭曲，压屈现象或征兆时，必须及时采取加固措施。必要时应使其他人员撤到安全地带，防止因坍塌造成伤亡事故。4施工中监控量测41量测目的411掌握围岩在施工中的动态，控制围岩变形。412了解支护结构的效果
