隧道中隔壁法开挖方案

中交第一公路工程局有限公司

建兴高速公路

隧道洞身开挖施工方案

编制：

复核：

审核：

中交一公局海威工程建设有限公司

建兴高速公路项目经理部

2012年11月1日

分部分项施工技术方案审批单

HWGS-JL-07-01 编号：

一．工程概况

1.工程简介

灰窑子隧道位于建昌县灰窑子村附近，呈北东向展布，为两条分离式单行曲线隧道，左线长1000米，右线长1005米，属长隧道，具体桩号位于ZK3+020～K4+020（左线）、K2+985～K3+990段（右线）。

本隧道左、右线两端洞口纵断面均位于凸型竖曲线上，中间段均位于直线段上；左线洞身直坡段纵坡-2.05%,．右线洞身直坡段纵坡为-2.06%。隧道最大埋深约112m。

2.气象水文及区域地质构造

项目区属半干旱大陆性气候带，夏季炎热，冬季寒冷，风沙干旱，雨量很少。多年平均降水量450～591mm，约有70%集中在六月至八月，多年平均蒸发量1512.4～929.3mm。年平均气温8.3～9.2℃，极端最高气温40.8～43.3℃，极端最低气温-27.5～29.5℃，最冷月为1月，最冷月平均气温-9.8℃，年平均风速2.2-2.6m/s，无霜期140天左右，标准冻深为1.2m。经地表调绘及钻探，隧道区未发现

地下水。

区域地层：隧道区地层岩性主要为第四系全新统冲洪枳碎石、块石，白垩系义县组凝灰岩，火山角砾岩及安山岩。

区域构造：设计带处于阴山纬向构造体系中、东段与大兴安岭太行山新华夏构造体系东缘的交接部位，地质构造十分复杂，按构造体系可分为东西向构造、北东向构造、北北东向构造、南北向构造。受构造影响，区内断裂较为发育，以东西向和北东向断裂为主。据区域断裂位置可知，设计带中断层F28从隧道区K3+500～K4+000右侧沟谷中通过。其性质不明，走向北55～75度东，断层西侧为白垩系义县组地层，东侧为蓟县系雾迷山组地层。

3.施工平面布置图

灰窑子隧道进口平面布置图

灰窑子隧道出口平面布置图

4.工程数量及工期

本隧道围岩以Ⅳ、Ⅴ围岩为主，其中Ⅳ3围岩980米，Ⅳ2围岩230米，Ⅴ2围岩275米，Ⅴ1围岩520米。

计划2012年11月开工，2013年7月完工。

5.不同围岩级别的开挖方法

针对不同的围岩，按照设计要求，采用不同的施工方法，其中：Ⅴs，Ⅴ1p，Ⅴ2p段采用中隔壁法施工，Ⅴ1，Ⅴ1q，Ⅴ2q,Ⅳ2,Ⅳ3,Ⅳj段采用环形开挖留核心土法施工。

二．施工工艺流程及工艺要点

1.中隔壁法开挖

1.1中隔壁法施工工序立面示意图

图一中隔壁法开挖示意图

1.2中隔壁施工的总体思路

单侧壁导洞均采用上下台阶开挖，上下台阶间距为3～4米，下台阶开挖时上台阶必须完成初期支护。

各部开挖时，周边轮廓应尽量圆顺。

应在先开挖侧喷射混凝土强度达到设计要求后再进行另一侧开挖。

施工开挖前应做好超前支护，减少一次开挖面积，优化结构受力状况，左侧导洞完成初期支护后，继续向前开挖，进行下一循环，左侧导洞掌子面与右侧导洞掌子面间距不宜小于15米，从而尽可能减少两侧壁导坑之间的相互影响。

当开挖形成全断面时，应及时完成全断面初期支护闭合。

中隔壁及临时支撑应在浇筑二次衬砌时逐段拆除。

1.3中隔壁法施工方法及步骤（以ZⅤ1p为例介绍）

1.3.1左侧导坑拱部超前支护（图一①）：

开挖前先进行超前支护，打入Φ50×5的超前小导管，超前小导管角度为10°～20°，每根导管长4米，环向间距30cm，纵向排距240cm。

1.3.2左侧导坑上台阶开挖及支护（图一②③）：

采用锚杆，喷射砼，钢拱架支护，可利用小开挖台车钻眼施工中空注浆锚杆。初喷砼4cm，再架设I18钢拱架，纵向间距按60cm 布置。为保证施工安全，中壁墙采用I18钢拱架作临时支护，喷C25早强混凝土。

1.3.3左侧导坑下台阶开挖及支护（图一④⑤）：

采用锚杆，喷射砼，钢拱架支护。初喷砼4cm，再架设I18钢拱架，纵向间距按60cm布置。下台阶中壁墙采用I18钢拱架作临时支护，喷C25早强混凝土。

中侧壁工字钢的安装也要严格要求钢板的连接及垂直度。

1.3.4右侧导坑拱部超前支护（图一⑥）：（同1.3.1）

1.3.5右侧导坑上台阶开挖及支护（图一⑦⑧）：

右侧上导坑在左侧上导坑后15米进行，开挖、支护方式与左侧导坑相似。

1.3.6右侧导坑下台阶开挖及支护（图一⑨⑩）：

右侧下导坑开挖时，工字钢必须连接牢固，保证垂直度，严禁前后里程倾斜。

1.3.7中壁拆除及仰拱施工（图一⑾⑿）：

在中隔壁法中的一个关键问题是拆除中壁，据以往经验，中壁拆除时间应在全断面成环后，各部位位移充分稳定后，才能拆除。1.3.8仰拱及二衬浇注

在仰拱和仰拱回填完成后，初期支护及时跟进，初期支护与仰拱的距离不宜超过20m，根据监控量测结果适时施作二衬，施作二衬前按设计要求施作防水层和其他排水设施，同时做好各种预埋管件及预留洞室的安装和检查，防止错埋，漏埋。

1.3.9中隔壁施工工艺流程

2.环形开挖留核心土法开挖

2.1环形开挖留核心土法开挖施工工序立面示意图

图二上下台阶预留核心土开挖示意图

2.2环形开挖留核心土法施工的总体思路

环形开挖进尺以为0.5～1.0米，核心土的面积应不小于整个断面面积的50%。

开挖后应及时施工喷锚支护、安设钢架支撑，相邻钢架必须用钢筋连接，并应按设计要求施工锁脚锚杆。

核心土与下台阶开挖应在上台阶支护完成后、喷射混凝土强度达到设计强度的70%后进行。

2.3环形开挖留核心土法施工方法及步骤（以ZⅤ1q为例介绍）2.

3.1超前支护（图二①）：

开挖前先进行超前支护，打入Φ50×5的超前小导管，超前小导

管角度为10°～20°，每根导管长4米，环向间距35cm，纵向排距240cm。

2.3.2上台阶环形分部开挖及支护（图二②③）：

采用锚杆，喷射砼，钢拱架支护，利用开挖台车钻眼施工中空注浆锚杆。初喷砼4cm，再架设I18钢拱架，纵向间距按80cm布置。

2.3.3上台阶核心土开挖及临时仰拱的支护、封闭（图二④⑤）：

核心土开挖完成后施做临时仰拱，使初期支护结构今早封闭成环。具体做法是采用I18钢拱架做临时仰拱，并浇筑C25混凝土。

上台阶核心土尾端距离下台阶工作面距离一般按20米控制。2.3.4下台阶半边开挖及半边侧墙及仰拱初期支护（图二⑥⑦）：

开挖前，先拆除临时仰拱。开挖进尺按照两榀之间的设计距离控制。开挖完后，施做仰拱拱架，中空注浆锚杆等。

2.3.5下台阶另半边开挖及另半边侧墙及仰拱初期支护（图二⑧⑨）：

下台阶两侧开挖距离不超过5米，以保证衬砌尽早封闭。

2.3.6仰拱衬砌及拱部衬砌（图二⑩⑾）：

在仰拱和仰拱回填完成后，初期支护及时跟进，初期支护与仰拱的距离不宜超过20m，根据监控量测结果适时施作二衬，施作二衬前按设计要求施作防水层和其他排水设施，同时做好各种预埋管件及预留洞室的安装和检查，防止错埋，漏埋。

2.4环形开挖留核心土法施工工艺流程

三．参考文献

1.凌源至绥中高速公路建昌至兴城支线第一合同段施工组织设计

2.凌源至绥中高速公路建昌至兴城支线第一合同段施工图设计

3.《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009)

4.《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80／1-2004)

四．安全质量控制

⑴加强对技术及施工人员的培训，提高全体参建人员的安全、质量意识。

⑵岩石隧道坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则，土质隧道施工严格按照“先探测、管超前、非爆破、严控水、短进尺、强支护、勤量测、早衬砌”的原则组织施工。

⑶严格按照设计文件规定的开挖方法进行施工，否则应按照变更程序申请改变施工方案。

⑷在隧道开挖前，对隧道地表中线附近范围进行勘察，对地表冲沟、深井、滑塌、陷穴、地表附着物等不良地质情况进行统计，并按里程桩号逐一登记、拍照，尤其是隧道下穿高速公路等大型构筑物地段，施工中应加强监控量测工作，严格按设计方案施工，确保隧道安全、顺利通过。

⑸每循环进行测量放样，严格控制超欠挖。定期对测量控制点进行检查、复核，避免由于隧底下沉、上鼓、不均匀变形及人工或机械碰撞等原因对控制点的损害。

⑹边墙、仰拱或底板等的地基承载力必须满足设计要求。软弱地基处理方法和施工质量应符合设计要求。隧底开挖前应进行施工工艺设计。

⑺开挖后应按设计要求的量测项目及频率进行围岩量测，及时反馈量测信息。

⑻隧道开挖中，应在每次开挖后及时观察、描述围岩裂隙结构状况、岩体软硬程度、出水量大小，核对设计情况，判断围岩的稳定性。

⑼土质隧道在开挖过程中，尽量减少挖掘机对隧道边沿的开挖，应采用人工风镐对隧道周边进行修整，减少对围岩的扰动，避免侧壁或拱顶掉块现象。拱脚、墙角应预留30cm人工开挖，严禁超挖。土质隧道拱墙脚严禁被水浸泡。开挖完毕后，应尽早对围岩进行支护封闭，减少围岩暴露的时间。

⑽制定安全施工应急预案，日常做好应急物资储备。

⑾洞口工程施工，宜避开雨季和严寒季节。

⑿洞口施工前，应先检查边、仰坡以上山坡稳定情况，清除悬石，处理危石，施工期间实施不间断监测和防护。

⒀土质隧道施工应做好洞顶、洞门及洞口防排水系统。洞门及洞内排水沟应进行铺砌，砂浆抹面，防止地表水及施工用水下渗，影响结构安全。

地层含水量大时，上台阶掌子面附近宜开挖横向水沟，将水引至隧道中部纵向排水沟排出洞外，以免浸泡拱脚。必要时应配合井点降水等措施将地下水位降至隧道二次衬砌底部以下，确保施工顺利进行。⒁隧道明洞段施工时，边仰坡应分层分段开挖，并按设计及时做好防护。临时边仰坡应进行适当放坡。

⒂爆破作业时，所有人员应撤离至不受有害气体、振动及飞石伤害的安全地点。安全地点至爆破工作面的距离，在独头坑道内不应小于200m，当采用全断面开挖时，应根据爆破方法与装药量计算确定安全距离。

当相对开挖工作面相距40m时，两端施工应加强联系，统一指挥。当两开挖工作面相距10～15m时，应从一端开挖贯通。

设置放炮前的安全检查员，及时检查现场的安全情况，以确定是否可以起爆，爆破后经专职安全员检查，排除瞎炮等安全隐患后，其他人员方可进入施工现场。

五．其他注意事项

⑴暗洞分部开挖时，在满足设计规范及安全质量要求的前提下，应尽

量采用适合机械化作业的施工工艺，分部尺寸划分合理，各分部尽量平行作业，从而达到快速施工的目的。

⑵弃碴时要由专人指挥、堆放整齐、边坡平整，弃碴场需设置挡墙。施工过程中杜绝随意倾倒弃碴和弃土。施工完毕后，对弃碴场及时平整，并做好绿化、防护，避免水土流失。

⑶隧道在整个施工过程中，作业环境应符合下列职业健康及安全标准：A．空气中氧气含量，按体积计不得小于20%；

B．粉尘永许浓度，每立方空气中含有10%以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg，每立方空气中含有10%以下的游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg；

C．有害气体最高允许浓度：

a 一氧化碳的最高允许浓度为30mg/m3，在特殊情况下，施工人员必须进入工作面时，浓度可为100mg/m3，但工作时间不得大于30min；

b 二氧化碳按体积计不得大于0.5%；

c 氮氧化物（换算成NO2）为5mg/m3以下；

D隧道内气温不得高于28℃；

E隧道内噪声不得大于90Db。

⑷施工独头掘进长度超过150m时，应采取机械通风，确保洞内每人供应3 m3/min的新鲜空气。

⑷便道及施工现场要注意撒水防尘，减少对周围环境的破坏。

⑸隧道施工作业地段必须保证足够的照明。不安全因素较大的地段应

加大照度。在主要交通道路、洞内抽水机站应设置安全照明，漏电地段照明应采用防水灯头和灯罩。