连拱隧道施工方案
连拱隧道施工方案
1总体施工方案
⑴根据合同工期、合同图纸和施工组织设计制定隧道施工计划及合理施工方法；确立施工组织机构，合理安排施工队伍。
⑵选择掘进的隧道洞口及合适的施工场地。修筑好施工便道。完成水、电的准备工作；完善洞口排水；在其上合理布置施工驻地、机械设备停放位置、及材料加工场地等。
⑶完成控制网的复测；完善量测计划。施工中重要桩位要设好护桩，测量放线要有复核。确保中线、水平及结构物尺寸位置正确。
⑷施工所用的各种计量仪器设备定期进行检查和标定，保证计量、检测设备的精度和准确度。
⑸制定材料进场计划。严格把好原材料进场关，不合格材料不准进场，保证使用的材料全部符合工程质量的要求。所有工程材料应事先进行检查，每项材料到工地应有出厂检验单，同时在现场进行抽查，来历不明的材料不用，过期变质的材料不用。做好混凝土配合比试验工作。
⑹制定机械进场计划。按照新奥法原理组织大型机械施工，出渣宜采用无轨运输方案。混凝土衬砌应采用液压整体式模板台车，泵送混凝土入模施工。隧道通风应采用长管路压入式通风。
⑺由工区加工的半成品，如拱架、锚杆、排管等应有专人执行半
成品出厂检查，杜绝不合格或未达到标准的半成品用于工程。
⑻做好施工记录，施工记录与质量活动同步进行，内容要客观、具体、完整、真实、有效，字迹清晰，具有可追溯性，签署齐全。由施工技术、质检、测试人员或施工负责人按时收集记录整理保存。确保本工程全过程记录齐全。
2 进洞前准备工作
2.1边仰坡及截水沟施工
在进行洞口段开挖施工前必须施作好洞顶截水沟，防止地表水渗入开挖面影响明洞边坡或成洞面的稳定。在进行开挖过程中，边坡防护必须与边坡开挖同步进行，开挖到成洞面附近时要求预留核心土，待洞口长管棚施工完成后再开挖进洞。洞口地质较差，应尽量避开雨季施工。
连拱隧道由于中导洞拱顶相对正洞拱顶较低，可适当延长中导洞的长度，早进晚出，以避免因仰坡开挖量较大形成坍塌事故。同时刻对中导洞范围外采用纵、横向台阶结合的方式，开挖出中导洞的工作面，同时保证两侧的稳定。
仰坡土石方开挖采用挖掘机自上而下进行土石方开挖，尽量减小对山体的扰动，山坡危石应及时处理，不留后患。开挖到位后进行锚杆、钢筋网和喷射混凝土进行洞口边仰坡防护等工程施工。
洞口段主要施工工序如下：
①施作洞顶截水沟；
②洞口段开挖(成洞面要求保留核心土)；
③施作边坡及仰坡临时防护工程(边开挖边防护)；
④非核心土部分开挖至成洞面；
⑤开始暗洞的超前支护施工；
⑥施作明洞段衬砌；
⑦明洞段临时回填(砌筑临时挡墙，回填土至明洞顶)。
2.2进洞方式
根据设计图纸和实际地质条件选择进洞方式，连拱隧道中导洞采用Φ42小导管进洞，进洞前用HW150型钢拱架结合30cmC25喷射混凝土设置防护套拱。正洞采用Φ108大管棚进洞，进洞前用HW150型钢结合80cm厚C25混凝土制作套拱，正洞套拱施工时需两侧对应，套拱的拱脚需架设在中隔墙墙顶预埋钢板位置，并对此作有效焊接，并与焊接部位以上50cm，150cm处设置两道HW150型钢横向联系梁，使左右洞套拱均衡受力，另一侧拱脚设置混凝土扩大基础，基础尺寸根据拱脚处围岩情况确定。
3洞身开挖
隧道施工开挖总体上要求拱部采用光面爆破，以最大限度地保护周边岩体的完整性，同时减少超挖量，提高初期支护的承载能力。
1 总体开挖方案
十房高速连拱隧道最长为220米，连拱隧道并非各项目的控制性
工程，因此要求各项目在施工连拱隧道时需待中隔墙施工完成后施工正洞。正洞施工时要求两侧掌子面错幅开挖不小于150米。Ⅳ、Ⅴ级围岩段侧壁导坑法或正台阶法施工，Ⅲ级围岩段采用台阶法施工。
Ⅴ级围岩中导洞施工采用上下台阶法开挖，侧导洞采用上下台阶法开挖，正洞采用上下台阶预留核心土法开挖。
Ⅳ级围岩中导洞或侧导洞施工可一次开挖成形，正洞采用台阶法开挖。
Ⅲ级围岩中导洞可一次开挖成形，正洞采用台阶法开挖。
具体施工步骤见附图。
连拱隧道的主洞开挖时，中隔墙另一侧的中导洞必须回填或进行临时支撑。
SL5+、SL5、SL4+、SL4型衬砌段中导洞隧底至设计标高向上1.6米范围内采用土石回填，上部采用Φ20圆木呈45°角从中导洞侧壁支撑向中隔墙顶部，设置间距为1米。SL3、SL2型衬砌段采用Φ20圆木与设计标高向上1.6米处设至一道横向支撑，上部采用Φ20圆木呈45°角从中导洞侧壁支撑向中隔墙顶部，设置间距为1米。具体布置见附图。
回填土石必须分层夯实，要求密实度不小于80%，回填土石与中隔墙之间设置EVA隔板。
仰拱施作距掌子面距离Ⅳ级围岩小于50m，V级及以上围岩小于35m；二衬施作距掌子面距离Ⅲ级围岩小于120m，Ⅳ级围岩小于8Om，V级及以上围岩小于50m，对浅埋、破碎及软弱(强风化)围岩等特殊
复杂地质，二衬须紧跟掘进工作面，施工时特别注意掌子面掘进对二衬的影响。洞口段仰拱施作距掌子面距离应在15m之内。
一侧施工时需注意对另一侧混凝土衬砌的影响，开挖掌子面距另一侧未达到设计强度的二次衬砌距离不小于50米。
施工中必须加强现场的监控量测工作，并根据监控量测成果及时调整施工方法及支护参数，确保施工安全。二次衬砌施作时，应根据量测结果，待初期支护基本稳定后施作。
4装渣与清底
隧道采用装载机、挖掘机配合装渣，自卸车出渣，人工配合机械清底。
5超前支护
十房高速隧道设计采用的超前支护措施主要有超前长管棚、超前小导管、超前锚杆等。
超前长管棚：一般设于两端洞口，防止隧道开挖塌方和仰坡变形；
超前小导管：适用于Ⅴ级围岩及IV级围岩加强段，主要防止隧道开挖时发生小规模坍塌；
超前锚杆：适用于IV级围岩，用于提高施工中围岩的稳定性，避免出现较大的超挖及掉快现象。
5.1超前长管棚
设置于隧道洞口，管棚入土深度式结合地形、地质情况确定。管
棚钢管均采用Φ108x6m热轧无缝钢管，环向间距40cm，接头用长15cm 的丝扣直接对口连接。当长管棚钢管已深入微风化岩层时可以适当缩短长管棚长度。钢管设置于衬砌拱部，平行路面中线布置。要求钢管偏离设计位置的施工误差不大于20cm，沿隧道纵向同一横断面内接头数不大于50%，相邻钢管接头数至少须错开1.0m。为增强钢管的刚度，注浆完成后管内应以M30水泥砂浆填充。为了保证钻孔方向，在明洞衬砌外设60cm厚C25钢架混凝土套拱，套拱纵向长2.0m。考虑钻进中的下垂，钻孔方向应较钢管设计方向上偏1～2度。钻孔位置，方向均应采用测量仪器测定，在钻进过程中也必缉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。
5.2超前双层小导管
设置在隧道洞内断层破碎带地段或洞口段，采用外径42×5mm的热轧无缝钢管。钢管环向间距约40cm，设置于拱顶150°范围，超前小导管施工时，钢管与衬砌中线平行分别以10°、20°仰角打入拱部围岩。钢管环向间距40cm，尾端支撑于钢架上。每打完一排钢管注浆后，开挖拱部及第一次喷射混凝土、架设钢架，初期支护完成后，隔0.8～1.0m再打另一排钢管，超前小导管保持1.0m以上的搭接长度。
5.3超前小导管
设置在隧道洞内无长管棚支护的Ⅳ级围岩地段，采用外径42×
5mm的热扎无缝钢管。钢管的前端做成尖锥状，尾部焊上φ6加筋箍，管壁四周按梅花状钻φ6mm压浆孔，但尾部1米部分作为止浆段不设压浆孔，钢管环向间距约0.4m，钢管的长度为5m，设置于拱顶150°范围，外插角控制在10°左右，尾端支撑于钢架上，也可焊接于系统锚杆的尾端，每打完一排钢管注浆后，开挖拱部及第一次喷射混凝土、架设钢架，初期支护完成后，隔1.5～2m再打另一排钢管，直到穿过V级、Ⅳ级围岩，超前小导管保持1.0m以上的搭接长度。施工工艺如下：
喷混凝土封闭开挖面
沿周边布孔
插入小导管注浆洞室开挖小导管加工浆液准备
钻孔
超前小导管施工工艺框图
5.4超前锚杆
设置在隧道洞身IⅤ级围岩地段。目的是加固拱部软弱岩体，保证开挖后方安全。施工中，利用风枪按设计的要求和角度钻孔，锚杆采用长5mφ22药卷锚杆，环向间距按40cm布置，设置于拱顶118°范围。实际施作时锚杆方向应根据岩体结构面产状确定，以尽量使锚杆穿透更多的结构面为原则，外插角可采用10～25°不等，施工中钻孔大致沿着隧道的中线方向，施工中可根据岩体节理面产状确定锚杆的最佳方向。每排锚杆的纵向搭接长度也要求不小于 1.0m。即每次的开挖进尺不超过2.0m，尾端与钢拱架焊接牢固。施工工艺如下：
超前锚杆施工工艺框图
5.5加固注浆
主要为长管棚注浆，用在洞口地段，以通过注浆提高围岩自身承载能力，提高岩体对结构的弹性抗力，改善结构受力条件。长管棚注浆是利用洞口长管棚先行敷设的钢花管进行。
注浆宜采用单液注浆，不仅可简化工艺，降低造价，而且固结强度高，因此注浆前均应进行单液注浆实验，单液注浆以水泥为主，添加5%的水玻璃（重量比），如单液注浆效果好，能达到固结围岩的目
的，全隧道均可用单液注浆方案，如可灌性差，再进行水泥—水玻璃双液注浆实验。双液注浆参数应在本设计的基础上通过现场实验按实际情况调整。
注浆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10分钟后，进浆量仍达不到设计注浆量时，也可结束注浆。注浆作业中应认真做好记录，随时分析和改进作业，并注意观察初期支护和工作面状态，保证安全。
6 初期支护
按照图纸说明，喷射混凝土必须采用湿喷工艺。喷射混凝土中按设计掺加液体速凝剂，选用湿喷机进行。锚杆采用风钻钻孔，人工安装，注浆前吹洗孔内残碴，并保证灌浆饱满。锚杆尾与钢架焊接牢固。格栅钢架和型钢钢架采用洞外集中加工，汽车运到洞内，现场机械配合人工架设。钢筋网宜使用环向通长钢筋在需支撑的围岩表面加工成片，以保证整体受力；其次选择工地加工成型，现场人工安装，网片大小按1.2×1.5m加工，安装时用电焊点焊固定在钢架及锚杆外露头上，以防喷射混凝土时晃动。网片间搭接长度不小于一个网格。
7 监控量测
根据新奥法原理，按照动态设计、信息反馈原则，对隧道围岩稳定及可能发生的危及施工安全的隐患或事故提供及时、准确的预报并及时反馈动态监测信息给设计和施工单位，使有关各方有时间做出反应、避免事故的发生。
在现场监控量测的基础上，及时掌握围岩在开挖过程中的动态和支护结构的稳定状态，提供有关隧道施工的全面、系统信息资料，以便及时调整支护参数，实现信息化施工，达到设计施工安全、经济的目的。
依据施工图设计中监控量测方面的内容，结合现场实际情况，确定以下必测项目和选测项目，控制测量项目及测试方法见下表：
控制测量项目及方法一览表
8 防排水施工
隧道防排水遵循“防、排、堵、截结合，因地制宜，综合治理”的原则，争取隧道建成后达到洞内基本干燥的要求，保证结构和设备的正常使用和行车安全。水的防排水设计应对地表水、地下水妥善处理，形成一个完善通畅的防排水系统。为了防止排水沟管的淤塞以及考虑到对环境的保护，实际过程中坚持将清洁的地下渗水与路面污水分开排防的原则。
8.1隧道洞口防排水
隧道洞口区应避免水流的汇集，防止夏季水流冲蚀洞口和冬季洞口基础的冻胀破坏。根据地形情况在洞门、明洞边坡刷坡线外顺地势布设洞顶截水沟，将地面径流通过天沟引入自然沟谷排走。洞口路基水严禁流入洞内。
8.2隧道暗洞防排水
隧道暗洞防排水采用土工布(350g/m2)+1.5mm厚EVA防水板，施工中应环向一次铺挂防水板，必须保证纵向接缝质量。环向排水管、
纵向排水软管、横向引水管与隧道路面下纵向排水管相连；应保证结构接缝的施工质量。沿隧道纵向设置检查井以方便定期疏导检查纵向排水管。路面水单独通过边沟排出，在洞外净化处理后排放。具体措施如下：
①隧道开挖后，稂据各类围岩地下水的发育状况，在岩面环向布设Ω型弹簧排水管，以引排围岩渗漏水至基底纵向水软管内，使隧道初期支护内排水良好。
②为了有效地排除二次衬砌背后积水，消除二次衬砌背后的静水压力，在初期支护与防水层之间间隔一定距离设置排水盲管，再将盲管与边墙底部的纵向排水软管相连接，然后通过横向引水管，将水引入路面下纵向排水管排出洞外。
③在初期支护和二次衬砌之间敷设土工布(350g/m2)+1.5mm厚EVA防水板，作为第一道防水措施。
④拱部和边墙二次衬砌采用防水混凝土施工，作为第二道防水措施。
⑤在沉降缝处布设橡胶止水带，施工缝处布设橡胶止水条，确保防水效果。
⑥路面冲洗水通过路拱横坡排入边沟，在洞外引入路基排水边沟，净化处理后排放。
⑦路面渗水通过路面结构层渗入路面下盲沟管，进而引至两侧路面以下盲沟进入纵向排水管排出洞外。
3注浆堵水
当隧道开挖后水量很大，地表水泄漏，对地表生态环境影响严重时，将考尽对围岩注浆堵水的措施，限制或减小地下水的排泄。
9二次衬砌混凝土施工
9.1混凝土生产
二衬混凝土生产必须采用两台1000型强制拌和机的拌和站集中生产，混凝土罐车运输，初期支护喷射混凝土必须采用一台1000型强制拌和机的拌和站集中生产。
9.2混凝土运输
采用混凝土运输罐车运送混凝土，根据施工的混凝土数量和运输距离，配备若干台混凝土运输罐车。在运输过程中要避免出现离析、漏浆，并要求浇注时有良好的和易性，坍落度损失减至最小或者损失不至于影响混凝土的浇注与捣实。为避免离析的发生，在进入输送泵前罐车应匀速搅动；如混凝土塌落度损失较大，混凝土无法使用时，必须废弃，不允许在罐内加水重新拌和，以确保入模混凝土的质量。
9.3混凝土入模
①仰拱、填充混凝土浇筑
仰拱及填充应采用钢模板浇筑，混凝土罐车运到现场，混凝土输送泵泵送入模，插入式振捣器捣固，浇注混凝土时由仰供中心向两侧
对称进行。仰拱分段长度的确定应充分考虑围岩支护安全、二衬台车长度和沉降缝位置，利用栈桥维持洞内交通运输的畅通，浅桥强度及刚度必须满足行车荷载的的要求。仰拱填充在仰拱施工完成后进行，禁止仰拱与填充混合施工。
②拱墙混凝土浇筑
立模要稳固，在砼灌注过程中不致出现跑模错台现象。砼的入模采用输送泵。模板台车就位并安设挡头板后即可进行砼的灌注。灌注砼之前，钢模板台车外表面需涂抹脱模剂，以减少脱模时的表面粘力。灌注混凝土时左右对称分层进行，确保两侧混凝土灌注面高差不大于0.5m。先从台车模板最下排工作窗口进行灌注砼，灌注砼至砼快要平齐工作窗口时，关闭工作窗，然后从第二排工作窗口进行灌注砼，依次类推，最后于拱顶输料管处关闭阀门封顶。
③砼的振捣
主要考虑模板台车的自振系统，并辅以插入式捣固棒进行，模板台架施工时采用插入式捣固捧进行振捣。采用插入式振捣棒振捣时，按“快插慢拨”操作。砼分层灌注时，其层厚不超过振动棒长的1.25倍，并插入下层不小于5cm，振捣时间为10～30s。振捣棒应等距离地插入，均匀地捣实全部砼；插入点间距应小于振捣半径的1倍。前后两次振捣棒的作用范围应相互重叠，避免漏捣和过捣。振捣时严禁触及钢筋和模板。
④砼的养护
脱模之后，应进行洒水养护，使混凝土表面保持湿润，养护时间
不得小于7天。
10 路面
隧道行车主洞内均采用沥青混凝土复合式路面；沥青混凝土复合式路面面层厚10cm，由4cm厚的改性沥青混凝土上面层和6cm厚的改性沥青砼中面层组成，其下设22cm厚的C40水泥混凝土面板，无仰工地段基层采用15cm厚的C20混凝土。
车行横洞：采用水泥混凝土轻型路面，路面厚度20cm，其下设15cm厚的C20混凝土整平层。
人行横洞：采用水泥混凝土轻型路面，路面厚度15cm的C25混凝土，其下设10cm厚的C20混凝土整平层。
11 超前地质预报
隧道超前地质预报技术主要包括常规地质方法、工程物探方法等，在预报时一定要结合隧道掌子面前方的具体情况进行合理设计，进一步拓宽隧道超前地质预报概念的含义。特别是在复杂地质条件隧道施工过程中，在加强工程地质分析的同时，应结合工程物探对隧道不良地质进行超前地质探测预报研究，为工程设计及施工提供工程地质资料。避免工程地质灾害，从而保证施工安全。超前地质预报的主要目的为：
①预报开挖掌子面前方的岩性变化或围岩类别；
②掌子面前方可能出现的地质断层及岩石破碎带的情况；
③掌子面前方软岩地段的位置和长度；
④开挖段前方岩体是否含水及可能的涌水情况等；
⑤通过对隧道洞身范围内(特别是掌子面前方)的岩体破碎地段、断层发育等不良地质的预测和分析，给掌子面的开挖提供重要的指导。
b、隧道超前地质预报整体方案
①采用TSP隧道地震探测仪进行远距离(200m)较宏观长期预报；
②采用地质雷达进行近近距离(40m)较微观近期预报；
③二者可以相互补充和印证；
④根据以上综合结果确定是否需要打探孔以及探孔位置和数量（1-5个为宜)；
⑤可探测预报溶洞(水)、断层(风化)破碎带及煤层等；
⑥TSP每次掌子面探测约需1h；
⑦地质雷达每次掌子面探测约需30min；
⑧通过探测预报，起到补充勘探、提高勘探程度、防灾减灾的作用。
中导洞的开挖是对本隧道段落内地质围岩预报的最直观的验证和揭示，施工过程中要对中导洞围岩作较为详细的观测和记录，尤其是遇到断层或其它特殊地质的情况下，通过中导洞揭示围岩情况预判正洞围岩特征，并在正洞的开挖、支护过程中作相应的钻探、预防等措施。