仰拱施工方案最总版

洞身衬砌仰拱施工方案

一、工程概况：

人和隧道位于新华夏系四川沉降带盆地西部，龙泉山断褶带东部。区内主要褶皱、断裂共同组成右行斜列的多字形构造。本隧道为分离式六车道高速公路隧道，左洞起止里程为ZK48+170—ZK50+155，长1985m，右洞起止里程为YK48+137—YK50+188，长2051m。进口左右线均位于曲线上，曲线半径均为R=1500m；洞身左右线半径分别为R=1500m/R=4200m、R=1500m/R=4800m.隧道左右线纵坡为单向坡，左线纵坡及坡长为：+2.7%/1500m，+0.5%/485m；右线纵坡及坡长为：+2.7%/1533m，+0.5%/518m，最大埋深为158米。进出口所处斜坡平均坡度各约为：20度、25度。进出口植被相对不发育，多位旱地，交通条件较差，岩层形状N30E／4°SE。覆土层和洞身主要有坡残积（Q4d＋e1）粉质粘土，褐红色，硬塑，为低液限粘，由崩坡积粉质粘土，强度较低。隧道内轮廓断面型式为拱高800cm，上半圆半径为820cm的三心圆曲边墙结构，净空面积（含仰拱）123.07m2，周长（含仰拱）45.52m。

表1 人和隧道洞身衬砌参数表（单位：cm）

二、施工工期：

2011年8月1日～2014年2月31日，历时912天（2.5年）。

人和隧道施工，计划从2011年10月1日至2014年2月20日，历时870天。

三、施工准备

1、内业技术准备

（1）施工方案编制后，我工区在开工前组织技术人员认真学习，阅读审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉技术规范和技术标准，制定施工安全保证措施对参加施工人员进行岗前技术培训，考核合格后持证上岗。

（2）落实相关责任人，开展专项培训，包括：栈桥检查、仰拱强度检查、砼配合比调整控制及试件制作、砼搅拌站值班、砼振捣及砼养护责任人员。

2、外业技术准备

（1）施工中所涉及的各种外部数据收集。修建生活房屋，配齐生活、办公设施，满足主要管理、技术人员进场生活、办公需要。

（2）施工前对现场原材料进行充分调查，选取合格地材，试配完成砼配合比，经总监理工程师签认后方可采用。

（3）按施工经验绘制图纸，加工制作栈桥，栈桥每次施工长度12m，现场加工安装，经验收合格后待用。

（4）对进场钢材进行检验，按图纸加工钢筋，作好衬砌施工准备工作。

（5）完成砼搅拌站安装调试，并报经监理单位验收。

四、人员及机械安排：

根据工程特点，组织如下人员设备以满足施工需要。

隧道施工劳动力总表

注：各类施工操作工人304人。

A3-1人和隧道主要施工机械设备总表

五、洞身衬砌仰拱施工

（一）、总体施工思路

为了确保洞内施工交通畅通不中断，仰拱施工采取分幅进行，待一侧仰拱开挖到位后，及时进行钢筋的制作安装。横向、纵向钢筋在施工缝处模板上预留出来，一边与下一节段钢筋进行搭接绑扎。模板采取组合钢模表面涂刷脱模剂。

（二）、具体施工

1、仰拱开挖

为了确保施工不断道，仰拱采取半幅方式施工，按照设计尺寸进行基坑得开挖，开挖采取挖掘机开挖、自卸汽车弃渣。对于需要爆破作业地段采取下述钻爆设计：

图一：下台阶及仰拱开挖钻爆设计图

开挖后进行底面高程测量，符合要求后要及时施做铺底和仰拱，基底要求无积水、杂物、虚渣。

2、钢筋制作及安装

①、复合式衬砌中二次衬砌前应按设计图要求安设钢筋。环向为Φ25主筋，纵向为Φ12连接筋，层间采用Φ8箍立筋。环向钢筋在纵向上按20cm 等间距布置，箍筋按25cm（沿外侧环筋）等间距布置，主筋净保护层厚度不小于6㎝。

②、钢材质量符合要求。

③、钢筋结构尺寸符合图纸要求。

④、钢筋的绑扎质量应符合规范要求。纵向（环向）同一截面主筋错开间距至少为75d的要求。

3、模板安装

待钢筋安设完成经检查合格后，安装模板，模板采用组合钢模板，模板表面要求平整，涂抹脱模剂，拼装要严密，不得漏浆。模板安装到位后，进行高程测量在模板上标示处仰拱顶面的弧线位置。

4、混凝土搅拌

①、材料

a.水泥：

采用利森牌普通硅酸盐水泥P.O42.5R。

b.砂

采用金堂缘圆砂石厂中粗砂，细度模量应不大于2.7，含水率宜控制在3%～5%，不宜采用细砂，颗粒级配筛分达到设计规范要求。

c.石子

采用金堂缘圆砂石厂的碎石，级配粒径5～31.5mm，含水率控制在2%左右为宜。碎石使用前应筛洗干净，不得含有粘土团块或杂质，更不得混进煅烧过的白石或石灰块等。

砼拌合采用强制式750搅拌机，拌合时间应不小于3.0min,坍落度控制在110 mm。砼拌合应均匀，颜色一致，不得有离析和泌水现象。

5、混凝土施工

仰拱施工分幅分段进行，采用罐车运送、溜槽下放。在洞口对面设置750型强制拌合站，且距离不得超过规范要求，仰拱砼浇注一次成型，边角振捣密实，直到其表面无气泡，无明显下沉，表面泛浆为止。使用插入式振动器移动间距不应超过振动作用半径的1.5倍，与侧模应保持50～100 mm的距离；插入下层混凝土50～100 mm，每一处振动完毕后应边振动边徐徐提出振动棒，应避免振动棒碰撞模板、钢筋、及其他预埋件。混凝土浇注应连续进行，如因故必须间断时，其间断时间应小于前层混凝土的初凝时间或重塑时间。

六施工程序及施工工艺流程

1、施工程序

施工程序：施工准备→栈桥移位就位→施作止水带→隐蔽检查→运输混凝土→浇筑混凝土→养护。

2、施工工艺流程

隧道仰拱及仰拱填充施工工序流程及工艺流程见图

3、施工要求

（1）施工要求

a、混凝土采用自动计量拌合站搅拌，计量系统应定期检定。每一班砼开盘前，应对计量设备进行检查。

b、混凝土运输过程应保证混凝土不发生离析、漏浆、严重泌水或坍落度损失过多。

c、混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不应超过混凝土的初凝时间。当下层初凝后浇筑上一层混凝土时，应按施工缝处理。

d、混凝土施工过程中应派专人负责记录混凝土出仓时间和出仓坍落度、运送至工作面的时间、浇筑时间和浇筑时的坍落度、浇筑时洞内温度与混凝土浇筑温度、浇筑段长度、浇筑高度的控制以及养护方式、养护过程，包括养护开始时间、养护中的表面温度与降温速率、拆模时间与拆模时洞内温度等。

e、混凝土的入模温度不应低于5℃；亦不应超过30℃。仰拱结构任一截面在任一时间内的内部最高温度与表层温度之差一般不大于20℃，新浇筑混凝土与上一区段衬砌混凝土或围岩之间的温差不大于20℃，洒于混凝土表面的养护水温度与混凝土表面温度的差值不大于15℃，混凝土的降温速率最大不宜超过3℃/h。

4、施工工艺

（1）衬砌砼施工

a、施工缝、止水条及止水带

纵向施工缝：纵向施工设置止不条及涂刷界面剂。环向施工缝及变形缝：外贴式橡胶止水带及中埋式橡胶止水带。

b、纵向、水平施工缝止水条安装

c、砼衬砌纵向施工缝处设遇水膨胀止水条，在浇筑下部混凝土初凝后、终凝前根据止水条的规格，在混凝土基面中间压磨出一条平直、光滑凹槽。拆模后，凿毛施工缝，用钢丝刷清除界面上的浮渣。在浇筑下部混凝土前，在施工缝处涂刷混凝土界面剂，同时用配套的胶粘济将止水条与凹槽混凝土密贴，同时止水条埋入与露出部分各占一半。

（2）施工注意事项：

施工前，必须对止水条的宽度、厚度进行检查，确保其符合设计及标准要求。

止水条安装前，必须对凹槽进行清理，清洗干净、排除杂物；将止水条安装在凹槽内，安装前涂刷胶粘剂，并用水泥钉固定。

止水条安装在下一步混凝土浇筑前3~5小时，如有困难需提前进行安装应采取缓膨措施，但最长不超过24小时。

止水条安装应顺槽拉紧嵌入，确保止水条与槽底密贴，不得有间隙。止水条接头处应重叠技术人员接后再粘结固定，不得留有间隙。

5、止水带安装施工注意事项：

止水带位置应准确，其中间空心圆环应与变形缝重合。

中埋式止水带应固定在挡头模板上，固定时只能在止水带的允许部位上打穿孔打洞，不得损坏止水本体部分。

止水定位时，应防止止水带偏移，以免单侧缩短，影响止水效果。止水带在界面部位保持平展，不得使止水带翻滚、扭结。

橡胶止带接头必须粘结良好，不得采用不处理的“搭接”。

(1)质量要求：

止水带的性能及技术参和必须满足设计要求。止水带安装的横向位置，应用钢尺测量内模到止水带的距离，与设计位置相比，偏差不应大于5cm。偏离衬砌中心线不得超过3cm

外贴式止水带

(2)施工方法及步骤：

位置确定：外贴式止水带设置于衬砌结构施工缝、变形缝的外侧，施工时按设计要求先在需要安装止水带的位置放出安装线。

基面处理：对于设计有防水板的，则须对接缝处擦洗干净。

固定止水带：施工缝处设计有防水板的，如止水带材质与防水板相同，则采用双焊缝热焊机将止水带固定在防水板上，对于橡胶止水带，可采用

粘接法将其防水板连接。

6、衬砌施工

隧道衬砌施工后先顺序为仰拱、中心水沟及路面横向盲沟、隧底垫层或仰拱填充、小边墙混凝土、拱墙二次衬砌。

（1）衬砌施工采用仰拱(底板)先行，每组施工长度12m。

（2）砼灌筑前，应除去喷层或防水层表面灰粉并洒水润湿，砼采用分层、对称浇注，每层浇筑厚度不得大于50cm。两侧高度差控制在50cm 以内，输送软管管口至浇筑面垂距控制在1m以内，以防砼离析。浇注过程要连续，避免停歇造成“冷缝”，间歇时间一般不得超过前层混凝土的初凝时间或能重塑的时间，否则按施工缝处理。

（3）当砼浇至作业下50cm时，应刮净附近的赃物，涂刷脱模剂，窗口与面板接缝处涂腻子予以保证紧密结合，不漏浆。

（4）振捣采用插入式捣固棒机械捣固为主，人工小铲插边、木锤模外敲振模板为辅，定人、定点、分区进行，标准为砼不下沉，不冒气泡，表面开始泛浆。即防漏振，致使砼不密实，又防过振，砼表面出现砂纹。特别是内模反弧段要确保捣固充分，避免出现大量气孔现象。

（5）拆模：当最后一盘砼试件现场试压达8Mpa时，即可拆模。拆模时，要小心谨慎。

（6）施工完成的地段，项目部技术人员应继续观察和监测隧道的稳定状态，注意衬砌的变形、开裂、侵入净空等现象，作出稳定性评价后才可停止观察。

7、砼搅拌

⑴混凝土各种原材料的质量应符合规范要求，并应根据原材料含水率变化情况开盘前调整砼配合比。严格按照经批准的施工配合比准确称量混凝土原材料，其最大允许偏差应符合下列规定（按重量计）：胶凝材料（水泥、矿物掺合料）为±1%；外加剂±1%，粗细骨料为±2%，拌合用水为±

1%。

⑵混凝土原材料计量后，宜先向搅拌机投放细骨料、水泥和矿物掺和料，搅拌均匀后加水并将其搅拌成砂浆，再向搅拌机投入粗骨料，充分搅拌后再投入外加剂，并搅拌均匀。

⑶水泥、砂、石储备要满足砼不间断施工需要。

⑷泵送混凝土搅拌的最短时间，不应小于3.0min。

⑸砼坍落度控制110mm，施工中专人负责测定砼坍落度，测量时间次数为：砼搅拌出机后第一次测量，砼运至施工现场（出机后30min）第二次测量，砼入模前（出机后60min）第三次测量。测量后坍落度后，严格记录在砼浇筑日志中。

8、砼运输

⑴砼在运输中应保持其匀质性，做到不分层、不离析、不漏浆。运到灌注点时，要满足坍落度的要求。

⑵混凝土宜在搅拌后60min内泵送完毕，且在1/2初凝时间内入泵，并在初凝前浇筑完毕。

⑶混凝土搅拌运输车装料前，必须将拌筒内积水倒净。当运至现场的混凝土发生离析现象时，应在浇筑前对混凝土进行二次搅拌，但不得再次加水。

⑷混凝土搅拌运输车在运输途中，拌筒应保持2～4r/min的慢速转动。当搅拌运输车到达浇筑现场时，应高速旋转20～30s后再将混凝土拌和物喂入泵车受料斗。

⑸混凝土搅拌运输车给混凝土泵喂料时，应符合下列要求：

①喂料前，中、高速旋转拌筒，使混凝土拌合均匀，若大石子夹着水泥浆先流出，说明发生沉淀，应立即停止出料，再顺转搅拌2～3min，方可出料。

②喂料时，反转卸料应配合泵送均匀进行，且应使混凝土保持在集料斗内高度标志线以上。

③中断喂料作业时，应使拌筒低速搅拌混凝土。

⑹砼入模前应专人测量砼入模温度及含气量。

⑺混凝土搅拌运输车喂料完毕后，应及时清洗拌筒并排尽积水。

9、砼灌筑及捣固

砼自模板窗口灌入，应由下向上，对称分层，倾落自由高度不超过1.0m。在砼浇筑过程中，观察模板、支架、钢筋、预埋件和预留孔洞的情况，当发现有变形、移位时，应及时采取加固措施。施工中如发现泵送砼坍落度不足时，不得擅自加水，应当在技术人员的指导下用追加减水剂的方法解决。

混凝土浇筑应连续进行。当因故间歇时，其间歇时间应小于前层混凝土的初凝时间或能重塑的时间。当超过允许间歇时间时，按接缝处理，衬砌砼接缝处必须进行凿毛处理。纵、环向施工缝按照设计要求设置中埋式橡胶止水带。

混凝土浇筑分层厚度（指捣实后厚度）宜为振捣器作用部分长度的1.25倍，但最大摊铺厚度不大于50cm。在新浇筑完成的下层混凝土上再浇筑新混凝土时，应在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完成上层混凝土。

浇筑混凝土时，应填写混凝土施工记录。

采用插入式振动棒捣固，应符合下列规定：

⑴每一振点的捣固延续时间宜为10～30s，以混凝土不再沉落、不出现气泡、表面呈现浮浆为度，防止过振、漏振。

⑵采用插入式振动器振捣混凝土时，振捣器的移动间距不大于振捣器作用半径的1.5倍，且插入下层混凝土内的深度宜为50～100mm，与侧模应保持50～100mm的距离，并避免碰撞钢筋、模板、预埋件等。

当振捣完毕后，应竖向缓慢拔出，不得在浇筑仓内平拖。泵送下料口应及时移动，不得用插入式振动棒平拖驱赶下料口处堆积的拌和物将其推向远处。

⑶对于有预留洞、预埋件和钢筋太密的部位，应预先制订技术措施，确保顺利布料和振捣密实。在浇筑混凝土时，应经常观察，当发现混凝土有不密实等现象，应立即采取措施予以纠正。

10、拆模及养护

⑴二次衬砌拆模时间应符合下列规定：

①在初期支护变形稳定后施工的，二次衬砌混凝土强度应达到8.0MPa 以上。

②特殊情况下，应根据试验及监控量测结果确定拆模时间。

⑵混凝土浇筑完毕后的12小时以内开始对混凝土专人进行养护，混凝土养护的最低期限不小14d，且养护不得中断。混凝土养护期间，混凝土内部温度与表面温度之差、表面温度与环境温度之差不宜大于20℃，养护用水温度与混凝土表面温度之差不得大于15℃。浇水次数应能保持混凝土处于湿润状态。当环境气温低于5℃时不应浇水。

11、仰拱施工

及时施作仰拱，起到早闭合、防塌方的作用，并能够营造良好的施工环境。为减少仰拱、填充对施工进度的影响，降低施工干扰，浇注混凝土时利用栈桥保证运碴车辆和其他车辆的通行，栈桥形式见图5-1。 （1）仰拱栈桥的选型

按照公路隧道以往施工经验和现场施工实际情况，并按照尽早开挖尽快封闭成环的原则，一般仰拱施工段落为8米。根据现场工字钢的供应情况，并保证栈桥结构的强度刚度满足整个隧道施工循环内相关车辆通行的要求。拟选择采用2根25a#工字钢上下翼缘焊接为一组，栈桥每边采用三组并排，顶部用Φ22螺纹钢筋连成整体，纵向间距10~15cm ，以提高栈桥结构的平面内、外强度和刚度。纵向两端做成1m 长坡道方便车辆通行，两幅栈桥横向间距根据车轮轮距布置，保证车轮压在栈桥中部。钢材长度为工字钢标准长度12米。净跨度按8m 进行计算，如图a 所示：

25a 工字钢

小里

程端

图a

A

B

大里程端

12m

8m 2m

2m

单位： m

工字钢间上下翼缘板采用通长焊接，提高整体性.

（2）仰拱栈桥结构计算

栈桥结构为两部各6根Ⅰ25a 工字钢并排布置作为纵梁，每两根工字钢上下翼缘板通长焊接，横向顶部用Φ22螺纹钢筋连接，保证在车轮荷载作用下纵梁能够共同受力，并且能够提高栈桥桥面的横向刚度。

设计荷载按出渣车40t 重车，前后轮轮距为4.5m ，前轴分配总荷载的1/3，后轴为2/3，左右侧轮各承担1/2轴重，工字钢为整体共同承担重车荷载，工字钢自重、按1.15系数设计，动载及安全系数设计为1.1。 1）力学简化

梁两端都有转动及伸缩的可能，故计算简图可采用简支梁（如图b ）。

A

图b

单位：cm

由于截面上的弯矩随荷载的位置变化而变化的，因此在进行结构强度计算时，应使在危险截面上即最大弯矩截面上的最大正应力不超过材料的弯曲许用应力［σ］故需确定荷载的最不利位置，经荷载不同位置处的弯矩比较在检算最大正应力时，应取P/3荷载在跨中位置（如图c ）：

图c

A

单位：cm

计算最大剪应力时，取荷载靠近支座位置（如图d ）。

图d

单位：cm 2）检算过程 （1）栈桥结构检算

1）、用静力平衡求出支座A 、B 反力及最大弯矩和剪力

N p 531006.51.115.1101040?=????=

N p

L p R Ac 51084.06431?==÷?= N p L

L p p R Ad

51005.2406.05.46131?==-?+= KN

R Q m KN L

R M Ad

Ac 2max 25max 1005.21036.341084.02?==??=??=?= ( - )

(+)

B

A

剪力图弯矩图 B

A

(+)

M=336KN.m

Q=205KN

P --车辆荷载（N ）

RAc —图c 中A 支点反力（N ）

RAd —图d 中A 支点反力（N ） Mmax —最大弯矩值（KN.m ） Qmax –最大剪力值（KN ） 2）、根据初选结构进行力学计算：

按每侧共6根工字钢进行检算

查《路桥施工计算手册》—热轧普通工字钢截面特性表，得25a 型工字钢。

34.401cm W x =； 34.48cm W y =

1））平面内强度计算；

[]MPa MPa Wx M w 2105.1394

.40161036.35

max max

=<=??==σσ σmax —工字钢最大弯曲应力（MPa ） [σ]-----钢材容许弯曲应力（MPa ） Wx-----x 轴截面抵抗矩(cm 3) Wy----- y 轴截面抵抗矩(cm 3)

由以上计算可知，单侧按照6根工字钢选用，平面内强度可以满足工作要求，且未考虑工字钢、横向连接螺纹钢筋共同作用的富余系数，平面内是偏于安全的。 2））平面外强度计算

考虑到车辆行驶在栈桥上时，方向不一定与桥纵向平行，存在横向弯矩，按平面最大弯矩的15%考虑，计算如下：

[]MPa MPa W M w y 2101744

.48615.01036.35max max

=<=???==σσ

由以上计算也可知，按照单边6根工字钢选用，平面外强度可以满足设计要求。 3））、剪应力计算

使用剪应力强度条件公式校核最大剪应力需先计算25a 型工字钢截面中性轴一侧的面积对中心轴的静矩m ax x S

每根工字钢分担的最大剪力为

KN Q 2.346

1005.22

=?=

查表得 25a 型工字钢

45017cm x =I ，37.230cm S x =

cm S x x 24:=I ，mm d 8=

故得到栈桥纵梁最大剪应力，并据此校核剪应力强度

[]MPa MPa d S Q x x 1207.198

50177

.2302.34max max =<=??=?I ?=

ττ τmax ---最大剪应力

[τ] ---钢材容许剪应力(MPa) Q ----剪力(KN)

Sxmax---最大半截面面积矩(cm 3) Ix ----轴截面惯性矩(cm4) d ----腹板厚度(mm) 剪应力满足要求，此结构安全。 4））、刚度计算：

一般简支梁结构允许挠度

对挠度要求高的结构，

mm L f 20400

8400][==???

???=， 对挠度要求小的结构，

mm L f 32250

8250][==??????=， mm EI Pl f .286

5017101.24881006.5333.0485

3

53max

=???????== [][]mm f mm f mm f 322820max max min =<=<

=

fmax —最大挠度值(mm) [f]---允许挠度值(mm) p---后轴荷载(N) L---计算跨度(m) E---弹性模量(MPa)

挠度大于要求较高的结构挠度允许值，但是考虑到栈桥为临时结构物，且最大挠度值小于要求较小的结构挠度允许值，此栈桥结构可用。 七、质量保证措施

1、建立健全质量管理机构，成立质量管理小组，项目部设专职质检员一名，施工队设兼职质检员，一级对一级负责，责任到人，全员管质量，发挥全方位质量效益。

3、强化工程标准化施工管理，每道工序均按操作工艺流程施工，严把工序质量关，凡上道工序未经检查验收签证不得进入下道工序。

4、严把进场材料质量关，凡试验计量不合格、过期、无合格证一律禁止

进入工地，进场材料必须复检。

5、完善隐蔽工程验收工作，凡隐蔽工程必须在自检合格后方准请监理、业主代表进行隐蔽检查验收，未经隐检或隐检不合格不得进入下一道工序。

6、加大质量管理力度，建立质量奖惩激励机制，树立工程样板，抓好正反两循环典型，促进质量上台阶。

7、严格施工技术交底工作，技术人员必须超前进行技术指导与质量预防工作，防止各类质量通病的发生，把质量隐患消灭在萌芽状态之中。

8、加大测量检查力度，确保初期支护净空满足设计要求。

9、做好喷射砼原材料的检测工作，准备进场材料符合规范要求，施工工艺严格按照施工规范进行，做好喷射砼的养生工作。

八、安全施工保证措施

1、瓦斯检测安全保证制度措施

1）、开工前对所有施工作业及管理人员进行瓦斯安全技术培训，并经考试考核合格后方可进洞作业。其中瓦检员、电工、爆破工等特种作业人员必须经过专业机构培训考核合格并持证上岗。

2）、成立瓦斯监测领导小组，由领导及有经验的专业监测人员，负责对瓦斯隧道工作的领导、组织、实施及应急处理等所有工作。

3）、瓦检员严格执行瓦斯检测制度，按瓦斯检测方案规定的地点和频率实施检测。

4）、瓦检员严格按《煤矿安全规程》要求进行做各部位瓦斯浓度检测，做好记录，并在洞内瓦斯牌上公布。