市政隧道工程施工方案

市政隧道工程施工方案

一、隧道施工方案

浅埋隧道施工应以控制变形为重点，遵循“预支护、短开护、少扰动，强支护、早封闭、实回填、严治水、勤量测”的原则。隧道软弱破碎围岩地段须遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、紧封闭、勤量测”18字方针。选配先进合理的钻进、装碴、运输、喷射混凝土、衬砌、通风、供水供电等工序的先进设备，坚持施工机械化、规范化、科学化，确保快速优质安全的施工目标顺利实现。

依据本标段隧道工程地质、围岩级别及断面特征，结合隧道施工经验和投入的施工力量，拟定施工方案如下：

（一）施工准备

1.施工测量

测量班由1名测量工程师、3名测量技工组成，共同完成测量工作。每个测量班主要测量及监测仪器配置为：全站仪1套、自动安平水准仪2台、数显式收敛计4台，隧道断面仪1台。控制测量主要搞好施工前平面控制网复测、平面控制附合导线测设及高程控制；施工测量主要搞好洞口放样测量、洞身放样测量；最后完成竣工测量并完善竣工资料。

开工之前做好洞门控制桩复测工作，核对洞口地形及洞顶高程。开工之后首先修筑临时施工便道和生活设施，架设施工供电线路、修筑供水设施和铺设供水管道。洞口场地开挖完成后，安装和修建隧道供风、供水、电力、钢构件加工等设施与设备。

测量放样后，在洞顶按设计要求人工开挖并施作洞顶截水天沟和洞口地表排水沟；洞口用挖掘机分层开挖，对于洞口土石方用挖掘机装车，自卸汽车运输用于平整洞口场地。人工辅助修坡，及时进行边仰坡防护。

2.试验检测

根据施工图纸提供资料，对洞口工程所用原材及配合比进行检测验证，报监理工程师抽取进场材料检验相应技术性能指标，合格后方可用于工程施工。

（二）洞口工程

1.边仰坡防护

洞口左线明洞长度5m，右线明洞长度5m；采用端墙式洞门，墙面坡率

1：0.1。洞口段临时边、仰坡均采用喷锚防护；其中洞门段临时边坡采用1：0.75坡率；洞口套拱以上临时仰坡采用1：0.3坡率；喷锚防护参数为：C30喷射混凝土(10cm)＋Φ22全长粘结型水泥药卷锚杆(L＝3m，@1.2m×1.2m)＋Φ6.5钢筋网(@25cm×25cm)。

2.套拱施工

边仰坡开挖完成后应对套拱基础承载力进行验槽，满足＞250KPa后及时施做套拱拱脚基础，提前制作套拱拱架、导向管、管棚钢管钻孔及内衬钢筋笼，同时对边仰坡进行喷锚支护。

3.超前管棚

隧道洞口采用Ф108*6mm热轧无缝钢管超前大管棚支护进洞，左线40m，右线30m，Ф133导向管，4榀I18的工字钢支撑，间距50cm，套拱长2m，纵向采用Ф16钢筋连接，浇筑完毕后经测量检查，同隧道洞口开挖断面一致后，与仰坡锚杆焊接固定，形成强有力的支撑骨架。

管棚施工采用管棚钻机钻孔、机械顶管施工，待注浆达到一定强度后，按设计开挖方法进洞。

4.超前地质预报

将超前地质探测与预报该项工作作为一个工序安排，运用TSP203地质探测仪、地质雷达、红外探测仪、超前钻探等综合超前地质探测与预报手段，提前推测前方地层岩性及可能出现的异常情况，及时制定针对性的施工措施，修正施工方案。

（1）岩溶预报

运用TSP-203探测仪器、GPR、水平地质钻机对前方溶腔的位置和规模进行了探测。在综合地质预报的基础上将掌子面前方的溶腔挖开,将挖开后的实际情况与地质预报结果进行了对比,对二者相符合的部分进行了总结,不符部分的原因进行了分析,对存在的问题进行了探讨

（2）涌水涌泥预报

运用地质雷达探测是使用地质雷达仪发射的电磁波在隧道施工面前方的岩体中的传播及反射波，根据其发出的传波速度及其反射波走时，对前方围岩进行预报，探测前方围岩是否含水，围岩含水破碎的地方反射波振幅能量明显比两侧基岩信号强烈。

（3）断层预报

运用地质雷达确定地下介质分布情况的高频电磁技术，基于地下介质的电性差异，地质雷达通过一个天线发射高频电磁波，另一个天线接收地下介质反射的电磁波，并对接收到的信号进行处理、分析、解译。

（三）正洞施工

正洞施工隧道按新奥法原理组织施工。根据围岩级别及周边环境采取以下几种开挖方法：S5a、S5b围岩采用单侧壁导坑方法施工,开挖循环进尺控制在0.5m；S4b级围岩采用三台阶法开挖施工，开挖上台阶预留核心土，左右错位开挖中台阶，左右错位开挖下台阶，开挖循环进尺控制在2m；S3级围岩采用两台阶法开挖施工，开挖进尺循环控制在3m。根据相关文件要求，仰拱至掌子面安全步距S5级围岩不得超过45米，S4b级不超过55米；二衬距掌子面S5级不超过70米，S4b级不超过90米，S3级不得超过120米。施工中应严格按照此安全步距要求控制开挖进尺，确保施工安全。

开挖采用光面爆破及预裂爆破并配合挖掘机开挖，严格控制超欠挖；初期支护为锚网喷初期支护，喷射混凝土采用湿喷工艺，支护采用先拱部后边墙自上而下的顺序施工，仰拱先行，拱墙二次衬砌。出碴采用无轨运输，挖掘机配合装载机装碴，自卸车运送至弃碴场。

施工中根据超前地质预报及围岩量测结果适时调整施工方案，开挖后必须及时支护，避免围岩长时间暴露。要严格按照安全要求处理好开挖、仰拱填充和二衬施工的关系，确保施工安全和结构安全。

1.洞身开挖

S5a、S5b围岩采用单侧壁导坑方法施工,左右导坑开挖相距15-20m,单侧开挖上下台阶相距3-5m，开挖循环进尺控制在0.5m；S4b级围岩采用三台阶法开挖施工，开挖上台阶预留核心土，左右错位开挖中台阶，左右错位开挖下台阶，上台阶距中台阶5-10m,中台阶距下台阶20-30m,开挖循环进尺控制在2m；S3级围岩采用两台阶法开挖施工，上下台阶相距10-15m。明洞采用明挖法施工。结合Ⅰ18型钢的设置，采用超前支护措施辅助施工。施工中应遵循“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、早衬砌”的原则，隧道洞口地段采用大管棚进行超前支护，以保证隧道施工的安全。

S5a级围岩段开挖遵循“稳扎稳打、稳中求快”和“管超前、严注浆、

短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测、速反馈”的原则，在做好注浆超前支护的前题下，按照设计方法进行开挖，开挖后立即喷4cm厚混凝土封闭围岩，及时进行初期支护，围岩段富水时，可先进行局部补注浆措施和注浆堵水措施，然后开挖。开挖作业面主要采用风动凿岩机YT28钻孔。

岩层开挖采用光面爆破或控制爆破，钻爆施工时严格按钻爆设计进行钻孔、装药、爆破，炸药采用２号岩石硝铵炸药，有水地段采用２号岩石防水硝铵炸药或乳化炸药，药卷直径采用Φ32。周边眼采用高效能控制爆破劈裂管耦合连续装药，其余炮眼采用集中装药，炮眼按照要求进行堵塞，非电毫秒雷管起爆。施工中根据地质变化不断调整爆破参数，以取得良好的光爆效果。开挖后根据围岩情况适时安设锚杆，挂网及施做喷射混凝土。根据围岩量测结果及时施作二次衬砌。

2.施工运输

运输原则：设备配套，调度有序，保障到位，线路畅通。

采用无轨运输方案，装载机、小型挖掘机辅助侧卸式装载机装碴，自卸车运输出碴至指定碴场。碴场配备推土机进行平整，并按设计要求做好防护和绿化，满足环保要求。隧道混凝土采用混凝土输送车运至浇筑点泵送浇筑。

3.洞身支护

洞身支护施工方法见下表6-1。

表 6-1洞身支护施工方法

按照《隧道监控量测技术规程》要求，以量测资料为基础及时修正初期支护参数，确保二次衬砌施作时机，实施信息化施工。

一般监控量测项目包括：洞内观测、水平相对净空变化值的量测、拱顶下沉量测和浅埋地段地表下沉量测等。

测量方法，复测设计院提供的GPS点，布设控制点导线网。控制测量采用全站仪、收敛计、精密水准仪等仪器测定。

5.仰拱及填充

为保证出碴、进料运输与仰拱填充施工平行作业，保证仰拱施工质量，减少施工干扰，加快掌子面的掘进速度，施工过程中，仰拱、填充混凝土采用全幅整体灌筑,采用仰拱栈桥解决洞内出碴进料与仰拱施工之间的干扰问题。

6.结构防排水

采取“防、排、截、堵”相结合，“因地制宜、综合治理”的原则，一般地段以排为主，且满足《隧道防排水技术规范》相关要求。初期支护与二次衬砌间拱、墙设防水板；喷射混凝土局部股流渗漏水段，在喷射阶段处理，埋设透水盲管引出；隧道内设双侧排水沟加中心排水沟，侧沟主要用于汇集地下水并通过φ110mmPVC横向排水管与中心水沟连通，将洞内水通过中心沟排至洞外，横向排水管纵向间距10m。衬砌背后设环向和纵向透水盲沟，将水引至隧道内水沟排出；二次衬砌环向施工缝设置中埋钢边止水带+背贴止水带，变形缝采用中埋式橡胶止水带+外帖止水带+嵌缝材料的复合防水构造。

7.二次衬砌

二衬施工前先根据设计要求做好隧道防排水工程，采用C30混凝土，抗渗等级不低于S8，满足隧道要求。初期支护与二次衬砌间拱墙设防水板，隧道内设置双侧沟加深埋中心水管，衬砌背后设环向排水盲管，将水引至隧道内水沟排出；地层明显变化处均设变形缝，变形缝、施工缝均采用橡胶止水带防水，其中施工缝采用外贴式橡胶止水带+中埋钢边止水带（带注浆管），变形缝采用背贴式止水带+中埋止水带（带注浆管），采用移动式防排水作业台车铺设无纺布、防水板和绑扎衬砌钢筋；二次衬砌采用12m长的混凝土模板衬砌台车，泵送混凝土浇注施工；混凝土由拌和站集中供应，

混凝土输送车运输。

二衬施工中按照设计要求在拱顶预埋注浆管道，在二衬混凝土强度达到70%后进行衬砌背后回填注浆，预埋管道采用￠42钢管，纵向间距3m，注浆材料采用1:1水泥浆，注浆压力≥1MPa。

自制简易轮行式移动工作平台铺设复合防水板和绑扎衬砌钢筋；二次衬砌采用12m长全断面钢模整体式液压衬砌台车、泵送混凝土灌注施工；混凝土拌和站没有建设完成前，混凝土采用商混站生产，混凝土输送车运输。

8.附属工程

开挖工班进行横通道工程施工，二衬工班进行电缆槽、水沟、路面等附属工程的施工。附属工程施工不得影响正洞工作面正常作业。施工中应注意衬砌施工缝不得设于隧道预埋件处。电缆槽、水沟采用整体套模一次浇筑成型，路面施工采用混凝土振动梁半幅施工，施工时要严格按照图纸设置胀缝、缩缝，并安装传力杆。

9.不良地质段施工

（1）岩爆防治措施

①改善围岩应力

这种方法主要是降低围岩应力使围岩应力小于围岩强度，避免岩爆的产生。在施工中主要采取如下措施：

在洞身开挖爆破时，采用“短进尺、多循环”光面爆破技术，尽量减少对围岩的扰动，改善围岩应力状态。

选择合适的开挖断面形式，也可改善围岩应力状态。

应力解除法：通过打设超前钻孔或在超前钻孔中进行松动爆破，在围岩内部造成一个破坏带，即形成一个低弹区，从而使动壁和掌子面应力降低，使高应力转移至围岩深部，施工时可在掌子面打设5～6个超前钻孔，深15～20m左右，既可以起到超前钻孔地质的作用，又可以起到释放掌子面应力的作用。超前钻孔的布置形式及参数与地质预测预报孔相同。

②改善围岩性质

在施工过程中，可采取对工作面附近隧道岩壁喷水或钻孔注水来促进围岩软化，从而消除或减缓岩爆程度。但这种方法在隧道施工中一般对隧

道围岩的稳定有一定的影响。

③对围岩进行加强支护和超前支护加固

其作用主要有两个：

①改善掌子面及1～2倍洞径段内围岩的应力状态，由于支护的作用不但改变了应力大小的分布，而且还使洞壁从单维应力状态变为三维应力状态。

①拟采用的加固方法有：锚杆和超前支扩、锚喷混凝土支护、钢支撑、二次衬砌。这些方法是施工中最为常用的，因此在施工过程中，在易发生岩爆的地段，要采取锚杆、超前锚杆支护、锚喷支护、钢支撑等多种支护方法有效的组合在一起为防止岩爆的发生。

（2）岩溶

隧道右线YK30+460-YK31+060段、左线ZK30+400-ZK30+550段具有较发育岩溶，如开挖中岩溶裂隙水赋存，可能会引发涌水现象，应提前采取有效措施进行预防治理。

水处理：溶洞水处理应遵循采取“以疏为主、堵排结合、因地制宜、综合治理”的原则。水处理措施基本可以分为以下三种:

(1)泄水洞排水。当预测到隧道区域的岩溶水量大、水压大,而隧道确实无法避开时,需考虑专门设置排水隧洞,达到排除岩溶水,降低地下水位,保持隧道干燥和施工安全的目的。

泄水洞应位于地下水来向的一侧,为防止岩溶水突然袭击,施工中预备足够的抽水设备。泄水洞的设置可能对生态环境有不利影响,是否采用应从施工、环保、安全等多方面进行评价,以保证方案考虑周全,成本最低。

(2)涵洞、倒虹管吸过水。隧道断面与岩溶水相交时,为保证岩溶水畅通,在隧道底部设钢筋混凝土圆涵或倒虹管,同时涵洞出入口周边至隧道边墙外缘采用浆砌片石回填密实。

（3)注浆止水。施工中遇到岩溶裂隙出水,采用“围截注浆法”止水,先在出水点周围适当的范围内布孔注浆,以形成封闭式止水帷幕,浆液填充与大裂隙连通的小裂隙,由远至近,由外到里,层层缩小包围圈,在注浆深度范围内使岩溶裂隙水成为管道型涌水,最后在集中出水口逆流注浆,这样浆液扩散更有方向性,沿大裂隙逆流而上到达更深远的部位,把水堵到更深

层。

同时,隧道内的大股涌水多随降雨量变化,通过试验确定地表水和洞内水存在的水力联系,除在隧道内施以必要的工程措施外,在地表应拦截,引排地表水,并封堵地表水的下渗通路,从而减小地表水对洞内的影响小型溶洞处理：对溶洞规模较小、岩壁较为稳定、不发育、无水的溶洞,可采用浆砌(干砌)片石封闭、回填,护拱防护、加强衬砌、抛石吹沙注浆、隧道底板设梁通过等方案。对于无水和地下水小、充填较密实的小型溶洞,可采用小导管注单液水泥浆加固地层;对于有流水、充填情况不密实的小型溶洞,可采用小导管注水泥—水玻璃双液浆加固地层。

对于隧道底部已填充的小型溶洞,可用加设底板梁加强衬砌的方式通过。将隧道底板或仰拱设计为平板式,底板及边墙下部加布钢筋,灌注钢筋混凝土,使边墙和仰拱(或底板)共同形成钢筋混凝土梁,增强和改善受力性能。

大型溶洞处理：采用支撑结构通过溶洞方案。

a.支承墙加固。若溶洞内填充物松散、厚度较小,清除填充物,用浆砌片石墙支顶加固溶洞顶板;水流通过该处设置涵洞,以利排水。

b.拱桥支顶加固。若溶洞内填充物松散、厚度较大,可选用钢筋混凝土拱支顶加固。

c.挖孔桩支顶加固。对于深度较大的溶洞,可采用桩基础加固,通过人工挖孔,实现成桩,桩底面嵌入基岩内,桩顶钢筋伸入钢筋混凝土底板内,与底板联成一体,形成稳定的受力体。

d.支承柱嵌补加固。根据溶洞形态不同,采用支承柱,嵌补加固溶洞顶板,回填空隙并注浆加固溶洞基底。

（四）通风方案

通风根据“方案合理，相互匹配、重在维护、满足需要”的原则。

本标段隧道独头掘进距离超过2000m，采用压入式通风。独头掘进大于1000m时采用不小于75×2KW轴流风机。通风通风距离较长时，每隔1000m 增设射流风机，辅助排出污风。

（五）施工排水方案

隧道施工均为顺坡排水施工地段，掌子面及仰拱端头积水利用污水泵

抽至已施工完毕的隧道两侧水沟排出至洞外污水处理池。

隧道内设双侧排水沟加中心水沟，侧沟主要用于汇集地下水并通过φ110mmPVC横向排水管与中心水沟连通，将洞内水通过中心沟排至洞外，横向排水管纵向间距10m。二次衬砌背后设置纵、环向排水盲沟，盲沟为透水式软管盲沟，将水引至隧道内排水沟排出。洞口边、仰坡视地质情况进行必要防护，并在边仰坡顶外5-10m处设截水天沟排水。

二、隧道施工工艺

本标段为双线单洞隧道，隧道按新奥法设计施工。

（一）施工测量

1.测量方法

开工前，首先对设计单位交付的地面控制桩及永久性水准点，进行复测，桩位复核无误后，根据设计院提交的测量成果，采用相应的控制测量方法，再对各隧道工区进行联测，并在每个工区进口布设不少于3个固定的中线控制点和2个以上水准控制点，对隧道中线和标高进行控制，对主要桩位要增设2～3个保护桩，并定期检查，保证其精确性。

2.洞内导线测量

洞内测量是洞外控制点向洞内导线点的引测，主要内容为施工中线测量，水准测量及施工断面测量。先将洞外控制点引进入洞，每100m进行施工中线测量、水准测量及断面施工测量并布设控制桩。在向前延伸施工中，经常对中线点和水准点进行复测，以防移动。控制桩设在洞轴线（非线路中线）底板和拱顶上，水准点在洞两侧并呈“之”字布设。控制桩和水准点布设时要标志明显，并加强保护，防止破坏影响施工进度。

3.隧道横断面测量

每茬炮后，均采用激光断面测量仪进行断面测量，并及时整理数据，作出爆破效果评价，指导后续施工。

4.控制网布设及其优化

通过认真研究控制网方案，将导线尽量沿隧道中线布设成等边直伸型的闭合导线锁，（以隧道轴线为X轴），每个导线环的边数为6条。并将进洞边设成两个三角形，以增加进洞边的几何强度。

由于所布控制网不能完全满足施工需要，因此还需要建立加密的第二