隧道工程施工方案及施工方法

隧道工程施工方案及施工方法

5.5.1 工程概况

本项目芦岭隧道设计为双线分离式隧道，左线为957.84m，右线970.59m，隧道围岩级别以Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩为主。双洞均设计为端墙式洞门口，复合式衬砌，自然通风，组合灯具照明；双洞之间设人行横洞两处。

左洞围岩级别分布：9m入口明洞+66mⅤ级围岩+157.84mⅣ级围岩+558.5mⅢ级围岩+74mⅣ级围岩+79.5mⅤ级围岩+13m出口明洞。

右洞围岩级别分布：10m入口明洞+41.5mⅤ级围岩+107.09mⅣ级围岩+641.5mⅢ级围岩+59mⅣ级围岩+100mⅤ级围岩+11.5m出口明洞。

5.5.2 整体施工方案

根据隧道特点选用机械设备，按照“满足需求，确保使用，略有富裕”的原则进行配置，并充分考虑各种设备的性能配套；弃碴采用无轨运输，电动挖装机配合自卸汽车出碴；砼罐车输送，模板台车泵送浇注衬砌；小功率轴流风机压入式通风。施工中作好监控监测与地质超前预报。为确保施工安全并充分考虑工期等各方面要求，施工时拟采用隧道双头同时掘进，并保持左、右线开挖错开30m 左右，以免洞内爆破时左右线相互造成围岩较大扰动。

5.5.3 施工组织及工期安排

1.施工组织：

本项目中的龙王沟隧道设计为双线分离式隧道，隧道洞身埋深较小，围岩级别以Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级为主。隧道总体围岩差、工期紧，同时也是本工程工期的控制性工程。因此，隧道施工拟由龙王沟隧道施工队分四个小组分别在进出口进行施工，先行在进口处施工，待施工一定长度后在出口处进行施工(为确保施工安全，防止洞内爆破时左右线相互造成围岩的较大扰动，左右线错开一定安全距离施工)。

2.工期安排

计划施工时间为2009年11月1日～2010年12月14日

5.5.4 隧道工程施工方案及施工方法

5.5.4.1隧道进洞方案

一、进洞时间

洞口仰坡开挖及防护时间拟定在2009年11月1日至2009年11月10日，套拱及超前小导管注浆进洞施工拟定在2009年11月10日至2009年11月20日。

二、进洞方案

我部进行了现场考察，其中左线进口处围岩为强风化板岩，节理裂隙发育，右线进口拱顶处恰为山体垭口，存在少量碎石土，围岩为强风化板岩，节理裂隙较发育，较易滑坍。左右线洞口均处于山体斜坡处，洞口与龙王沟大桥相接，洞口起点已为桥台位置，距坡脚河沟高差52m。这样通过左线进口与右线贯通的5m 宽施工弃渣便道必须沿山体修筑，致使洞口施工场地狭窄，超前长管棚施工场地不足，无长管棚施工条件，为确保安全、快速进洞，根据设计要求和实际情况，综合考虑拟采用套拱结合双排超前小导管注浆加固方案进洞。进洞前首先对洞顶地表的沉降进行监控量测，然后再进行进洞的施工。在进洞施工过程中，先对套拱以上仰坡打入φ22砂浆锚杆，然后挂设布鲁克网做防护，当仰坡达到一定的稳定状况后，洞口采用套拱结合双排超前小导管注浆加固的进洞方案。套拱为55cm厚C25钢架砼，小导管均采用φ50×4mm，5m长热轧无缝钢管，环向间距40cm。

三、施工准备情况

施工所需的型钢无缝钢管、水泥、钢筋等材料均已进场，满足施工需要。

四、人力及机械安排、材料选用

1.人力安排

本工程由隧道工程队负责施工，拟投入管理人员和劳力100人。具体现场管理人员及施工技术人员安排如下：

2.机械安排完成本工程主要机械如下表：

主要机械设备表

3.材料

（1）水泥

水泥采用尧柏P.O42.5。

（2）钢材

小导管采用Ф50mm，壁厚4mm热轧无缝钢管；钢筋采用Ф22mm，Ф25mm螺纹钢筋。

（3）细集料

采用本地骆驼梁沙场的河沙，级配良好，质地坚硬、耐久、洁净。

（4）粗集料

混凝土中的碎石采用略阳骆驼梁石料场的碎石，坚硬、耐久、洁净，并有良

好的级配，颗粒接近立方体，粒径在5～31.5mm范围内，最大粒径不超过37.5符合设计和实验要求。

（5）外加剂

采用山西黄河化工有限责任公司生产的外加剂，符合规范、设计和实验要求的速凝剂，保证混凝土初凝时间不大于5分钟，终凝时间不大于10分钟。

（6）水

采用饮用水。

五、洞顶地表沉降的监控量测

为保证安全进洞，在进洞之前，在洞顶地表预埋观测点，由已知高程的临时水准点，使用精度较高的水准仪，观测洞顶地表各点的下沉量及其随时间的变化情况。根据观测的情况，及时调整进洞方法以及支护类型，使进洞顺利施工。

六、边仰坡施工方案及施工工艺

1、施工方案

边仰坡土石方开挖遵循先土后石、自上而下的程序进行开挖。土层采用人工配合挖掘机开挖、岩层采用风钻钻孔、浅孔爆破，装载机装渣，装载机配合自卸汽车装运，弃于指定弃渣场，自上而下分层进行开挖，每开挖一层，及时对边仰坡进行挂设布鲁克网防护。

2、施工工艺

2.1施工准备

2.1.1用全站仪进行现场放样测量，测量人员用红油漆准确绘出开挖面得中线和轮廓线。

2.1.2修建临时排水设施，做到永临结合，以保证施工场地处于良好的排水状态。

2.1.3场地清理，施工前将用地范围内的树木，灌木、垃圾、有机物残渣及草皮和表土清除。对妨碍视线、影响行车的树木、灌木丛等进行砍伐或移植及清理。将树根全部挖除，清除的垃圾由挖掘机配备自卸汽车运至指定堆放处。

2.2开挖洞口土石方前，先清除边仰坡上的浮土、危石，在仰、边坡刷破顶外5～8m做好边仰坡的截水沟，将地表水、边仰坡积水引离洞口，以防地表水冲刷而造成边仰坡失稳。

2.3仰坡坡顶危石清理完毕后，要通知项目部对原始地形进行跟踪测量，以确定

开挖前的原始地貌，为后期挖方计量作准备。测量后及时整理，并绘出完整的仰坡地形图，上报驻地办。

2.4洞口段覆盖层先用机械清理，机械无法到达的地方辅以人工直接自上而下剥除覆盖层。覆盖层清理后，要裸露出大部分的岩体，清理出的渣料采用PC200挖掘机挖装，配18t自卸汽车运输至弃渣场。清理完毕后再报请监理部对岩石面进行跟踪测量，确定土石分界线。开挖边线由实测断面图及设计开挖断面求得其开挖轮廓点，根据开挖轮廓点坐标进行现场放样。

2.5开挖过程中自上而下分层进行开挖，每开挖一层，及时对边仰坡进行支护。土方采用人工配合挖掘机开挖；石方开挖严格按照松动爆破及浅孔梯段爆破要求进行，确保边仰坡的完整性和稳定性。采用装载机配合自卸汽车弃渣，弃于指定弃渣场。

2.6开挖过程中要边开挖边防护，打入锚杆（φ22砂浆锚杆，长度350cm，120×120cm梅花状布置）后，再挂设布鲁克网，用以防护。

七、超前小导管施工方案及施工工艺

（一）施工方案

在明洞段土方开挖达成洞面，并按要求预留核心土方后，根据设计沿开挖边线外围，组装16工字钢、安装模版、浇筑55cm厚C25钢架砼套拱，在护拱的保护下进行洞口掘进开挖。

小导管采用风动凿岩机钻孔，钻孔顺序由高孔位向低孔位进行，先上层后下层。严格控制钻孔角度，每钻完一孔顶进一根钢管，钻进中应经常采用测斜仪量测钻孔偏斜度，发现偏斜超过设计要求，及时纠正。

注浆根据设计采用1：1水泥砂浆。采用2台注浆泵注浆，注浆压力初压0.5～1.0MPa，终压2.0MPa。孔口设置止浆塞。注浆前先进行现场试验，以确定最合理的注浆参数，注浆完毕后清除管内浆液，用M30砂浆将管腔充填密实。（二）施工工艺及方法

1、施工准备工作

洞口前端采用C25钢架砼套拱作为施工安全防护。套拱在洞口明洞部分衬砌轮廓线以外施作。

2、超前小导管施工

2.1 首先对施工范围进行地质分析确定其孔隙率η，并根据设计的导管间距Lo、导管直径R等确定注浆压力P、单管注浆量Q，并复核注浆扩散半径Rx是否满足设计要求。

图-1小导管注浆工艺流程图

围相互重叠原则而定。

Rx＝（0.6～0.7）Lo 式-1

Rx—小导管浆液的扩散半径（m）；

Lo—导管之间的中心距离（m）；

导管的浆液注入量Q为：

Q＝π×Rx2×L×η式-2

L—导管长度（m）；

η—岩体孔隙率，一般为1%~5%；

2.2 小导管钻孔安装前应对掌子面及5m范围内挂20×20×8网片并喷射5~10cm 厚混凝土进行封闭，以确保施工安全和防止注浆时漏浆。

2.3 测量放样，在设计位置作出标记。

2.4 制作小导管。

小导管采用φ50mm的热轧无缝钢管制成，长度为5.0m，前端制成尖锥形，预留0.3m止浆段，前端管壁每隔15cm交错钻眼，眼孔直径为8mm。

2.5 小导管的布置和安装

2.5.1 钻孔采用风动凿岩机，其钻头直径应比设计直径大20mm左右。其外插角依据设计图纸上层采用30°，下层采用7°。环向间距40cm，上层布置37根，下层布置38根，共布置75根。纵向搭接1.36m。

2.5.2用锤击将小导管推送入孔，小导管插入后应外露一定长度，以便连接注浆管。安装要确保前后两个循环的下层小导管搭接的水平投影长度不小于1.36m。

2.6 注浆

2.6.1 注浆材料及配合比

注浆浆液采用纯水泥浆液，水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水泥浆液水灰比为：1：1，注浆压力：初压0.5～1.0MPa,终压2.0MPa，逐级加压。

2.6.2 导管注浆

2.6.1 在注浆前检查设备，确保工作的连续性和工作压力满足注浆压力的要求，并应进行现场试验运转。

2.6.2 注浆顺序应由上而下对称进行，先注内圈空，再注外圈孔；先注无水孔，再注有水孔。注浆时浆液由稀到稠进行，且注浆压力控制在0.5～1.0Mpa内。以确保浆液能有效地扩散。

2.6.3 对于劈裂、压实注浆按有效固结厚度大于40cm考虑，在施工中由大到小逐步选择最佳注浆量和注浆压力。其中注浆泵一般选择4.0Mpa以上的高压注浆泵。

2.6.4 注浆量按规定进行，当达到注入量时即可停止。若孔口压力已达到规定值仍注不入浆时，亦应停止注浆。

2.6.5 注浆结束时应对注浆效果进行检查，如未达到要求应进行补孔注浆。注浆

效果分析有以下三种：

（1）分析法分析注浆记录，看每个孔的注浆压力、注浆量是否达到设计要求，再注浆过程中漏浆、跑浆是否严重，以注浆量估算浆液的扩散半径，分析是否与设计相符；

（2）检查孔法用地质钻按设计孔位和角度钻孔取芯进行签定，同时测定检查孔的吸水量（即漏水量）应小于0.2~0.4l/min.m；

（3）声波检测法用声波探测仪测量岩体声速，判断注浆效果。

2.7 注浆故障处理

2.7.1 注浆过程中出现串浆现象时，在有多台注浆机的条件下应同时注浆，无条件时应将串浆孔堵塞。等到注串浆孔时，应先将孔内的杂物清除干净后再注浆。

2.7.2 注浆过程中当压力突然升高时，则可能是管道堵塞，此时要敲打或滚动管道以疏通注浆管，无法疏通时要及时换管。

2.7.3 当注浆量很大而压力长时间不升高时，则应调整浆液的浓度及配合比，缩短凝结时间，进行小泵量、低压力注浆或间歇注浆，使浆液在裂隙中长时间停留以便凝结。

2.8 质量控制

超前小导管的施工质量按表-1进行控制，如有不合格者应及时补管及注浆。另外在开挖过程中，要随时观察注浆效果，分析量测资料，发现问题及时处理。

小导管注浆质量检查表表-1

八、施工安全保证措施

1．成立以项目副经理为组长，安质部具体负责的安全领导小组，确保施工过程中的施工安全。

2.在施工现场按规定选择适当位置设置施工标志牌，各种施工机械施工期间

设专人进行指挥。

3.现场施工、管理人员必须统一佩带安全帽等安全防护设施，遵守现场的各项规章制度。

4、施工前进行详细的安全技术交底并组织全体施工人员认真学习，以增强其安全防范意识，避免安全事故的发生。

5.施工过程中随时观察边仰坡的稳定情况，如发现边仰坡失稳人员和机械及时撤离施工现场。

6．钻孔时，应先检查钻机是否正常完好；管子接头是否牢固，有无漏风。

7.注浆前要严格检查机具，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。

九、施工质量保证措施

1.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15mm，角度误差不得大于3°，超过允许误差时，应在距离偏大的孔间补管后再注浆。

2.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。

3.在注浆过程中，如发生串浆现象时，则安装止浆塞或采用多台注浆机同时注浆。

4.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的时间，以便凝胶。

5.注浆过程中要逐管填写记录，标明注浆压力，注浆量，随时观察注浆效果，分析测量数据，发生情况及时处理。

十、环境保护

1.生活垃圾、工程废料及废油分类堆放，及时集中运至当地环保部门指定的地点，避免对环境造成污染。

2.对产生粉尘、扬尘的作业施工工序，制定操作规程和洒水降尘制度，保持湿度、控制扬尘。施工现场严禁焚烧任何废弃物和会产生有毒有害气体、烟尘、臭气的物质等。施工便道定期压实、洒水，减少灰尘对周围环境的污染。生活营

地使用清洁能源，炉灶符合烟尘排放标准。妥善处理隧道弃渣，杜绝漏撒。

3.隧道洞口开挖中积极落实《水土保持方案》，定期组织检查，严肃处理违章事宜。保护既有的绿色植被，尽可能减少对既有自然植被、自然环境的破坏，因修建临时工程破坏时，在拆除临时工程后予以恢复。避免因人为原因造成水土流失。施工中的弃渣整齐堆放到指定的弃土场，弃土场四周修筑挡墙及排水沟，边坡按水保方案进行绿化，防止水土流失。

4．对注浆产生的水泥浆，集中处理，严禁排入河道，污染水源。