明洞及浅埋段施工方案

武广客运专线重点隧道工程SDⅡ标三工区

大瑶山一号隧道明洞及浅埋段

施工方案

编制：

审核：

批准：

中铁隧道集团有限公司武广客运专线SDⅡ项目经理部三工区

二ＯＯ五年九月二十五日

一、工程概况

大瑶山一号隧道DK1917+611～DK1917+825段，隧道从三道山谷穿过，在其中一道山谷中洞身全部外露，另两道山谷中洞身局部外露。浅埋段岩体破碎，山体偏压严重，具体情况如表1所示。

表1 明洞及浅埋段对应里程及浅埋情况描述表

以上三段隧道所经过地段地表植被非常茂盛，沟底有常年流水，实地测绘得知：DK1917+798～+813段洞底（线路）左侧悬空，需对基底挖开后施作刚性基础，以此满足客专基底刚度要求。

明洞及浅埋段地形详见后附图1“大瑶山一号隧道明洞及浅埋段地形图”。

明洞及浅埋段隧道纵断面详见后附图2“大瑶山一号隧道明洞及浅埋段纵断面图”。

原设计明洞段的结构防排水系统与暗洞防水系统不能顺接，可能影响明暗交界段的防水效果，明洞与暗洞衬砌施工时间跨度较大，可能影响衬砌外观质量。

二、总体施工方案

该段V级围岩及浅埋、明洞段总长达到474m，围岩极差且多数属偏压，

因此该段展开工作面有利于整座隧道工期。根据地形条件，由第一段（大里程段）作为工作面开口处，向隧道进口方向采用“双侧壁导坑法”进行开挖初支；同时因第二、第三段无法修建便道至现场，拟在贯通地面前15m 采用深埋侧侧壁导坑先行贯通，贯通后处理第二、第三段边仰坡及洞口，而后反向双侧壁导坑法回挖；以此提前完成将隧道开挖初支，同时争取时间将三段浅埋段立拱、浇筑砼、回填水泥土；临时支撑待隧道出口暗洞开挖至该段能够衬砌前拆除（或有条件施作永久性仰拱填充及边墙前拆除）；明洞等隧道出口暗洞开挖至明洞时衬砌台车衬砌后施作结构防排水及回填水泥土。

第一段明洞施工时基底处理前预埋透水盲管，各段基底不是基岩时必须做好基底承载力测试记录，确保基底承载力符合设计要求；施作套拱时充分预留变形量；洞身开挖时预留变形量统一按不小于30cm考虑；必要时施作超前大管棚进行超前强支护；必要时施作帷幕注浆超前加固地层；挡墙、基底处理等设计措施与设计必须一致。

三、施工场地布置

因该地段场地布置非常困难，只考虑安装变压器，修建施工便道、配电房、高位水池、空压房、小型机具间、值班室。钢加工、砼搅拌站均利用一号隧道出口与二号隧道进口之间的钢加工车间及砼搅拌站。以此保证施工质量。职工住房考虑就近在黄土湾村租房，办公区利用已修建的办公房屋。

1、变电器：在DK1917+800处线路右侧50m处有一条10KVA高压线，拟在该处安装变压器400KVA一台，设配电房。

2、高位水池：DK1917+695～+706沟内流水量较大，常年有流水，拟在线路右侧100m（较隧道拱顶高出40m）处修建一座80m3的高位水泥，能够满足该段开挖初支用水量的需要。

3、空压房、小型机具间、值班室：DK1917+880处线路左侧20m处有一块当地老乡宅基地，可租用老乡宅基地修建空压房（2台空压机、60m2）、小型机具间（30m2）、值班室（30m2）。

4、施工便道：从已拓宽既有便道，按照13%坡度修建800m长的便道。满足本段开挖初支作业的需要。因坡度过大，大部分材料需安装滑道吊运，碴石需就近弃堆后二次倒运。

施工场地布置详见后附图3“大瑶山一号隧道明洞及浅埋段施工平面布置图”。

四、施工安排

本段施工顺序详见后附图4“大瑶山一号隧道明洞及浅埋段平面施工顺序示意图”及图5“大瑶山一号隧道明洞及浅埋段纵断面施工顺序示意图”。

隧道双侧壁导坑法施工详见后附图6“双侧壁导坑法施工正面及纵向位置关系图”。

明洞及浅埋段施工进度详见后附图7及图8“大瑶山一号隧道明洞及浅埋段施工进度横道图”。

五、明洞及套拱段施工

DK1917+798～+813段明洞施工详见图9“DK1917+798～+813断面图”，DK1917+785～+798段明洞施工详见图10“DK1917+785～+798参考断面图”将明洞加大施作，确保正洞模板台车通过时进行第二次衬砌。这样既有保证衬砌外观质量及结构防排水质量。明洞采用型钢拱及内支撑（钢或木结构）作为内衬，将组合钢模板固定于内支撑上作为内模，绑扎钢筋完毕后再设组合钢模板作为外模（加固外模可利用钢筋及外侧再整圈设钢筋箍的方式加固，确保砼浇筑时不暴模），浇筑砼时严格控制速度。

套拱施工均考虑预留变形量至少为30cm，同时考虑开挖初支时将钢支

撑再次整环施作，详见图11“DK1917+813～+825参考断面图”。无挡墙套拱也按该思路设置。

图9 DK1917+798～+813断面图

图10 DK1917+785～+798参考断面图

图11 DK1917+813～+825参考断面图

六、洞身外施工方法、工艺与技术要点

1、地表杂草和树木的处理

对隧道出施工范围内地表的杂草和树木按照设计范围划定的界线进行清除，对比较大的树根要清除干净，并对产生的地表松土部分要夯实。

2、截排水沟施工

根据实际地形和地质情况确保开挖边坡坡度。沿开挖边线外侧施作截排水沟，将山谷汇水排开。

3、明挖施工与边坡支护

开挖施工分层分台阶进行，坚持“逐级开挖、逐级支护”的原则，确保开挖边坡的稳定。

4、接暗洞口超前支护

开挖完成后，测量组在明洞与暗洞相接部位绘制洞身开挖轮廓线，向暗洞施作一环超前支护做好锁口。超前支护根据围岩情况采用注浆锚杆、

超前小导管或大管棚。

5、外侧挡墙基础施工

开挖外部挡墙基础，开挖至设计标高后对基底承载力和基础嵌岩深度进行检查，确保基础嵌入稳定岩体。浇筑挡墙基础和墙身至起拱线以上，施工缝处预埋连接筋。按设计要求预埋排水盲管。

DK1918+805沟内基础施工图详见后附图12《明洞浅埋段挡墙基础施工示意图》。

6、套拱施工

浅埋段套拱：留足变形量、初支及二衬空间，架设套拱钢架，靠山一侧落于稳定岩体，外侧置于挡墙基础上或落于稳定岩体，套拱钢架拱脚处采用锁脚锚杆锚入稳固岩体。套拱同暗洞纵向连接处施作小导管超前支护，管尾与钢架焊接牢固。拱架之间用纵向连接钢筋焊连。拱架内侧立模，由外侧喷砼形成套拱。

7、挡墙浇筑

继续浇筑挡墙墙身混凝土至设计标高。

地表设好各种观测桩点，按频率对山体位移进行监测。

七、洞内施工方法、工艺与技术要点

施工流程：1部开挖→Ⅱ部支护→3部开挖→Ⅳ部支护→5部开挖→Ⅵ部支护→7部开挖→Ⅷ部支护→9部开挖→Ⅹ部支护→11部开挖→12部开挖

→ⅩⅢ部支护→拆除临时支撑→施作永久性仰拱填充及边墙→施作二次

衬砌。

施工流程在隧道正洞出口段未开挖至该段时临时支撑尽可能不拆除（若有条件施作永久性仰拱填充及边墙时可拆除），在模板台车衬砌至该段小于80m时开始施作仰拱及边墙基础，永久性仰拱及边墙基础距拆除临时支撑段控制在10m以内。以此控制大的变形。

1、φ108管棚

外插角控制在1～３度,施工时按3度施工。

⑴施作导向墙

洞口处导向墙施工：从DK1918+342.5开始在洞外明暗洞交界处架立2榀I20型钢拱架，间距75cm，用钢筋焊接成一个整体。在钢支撑上安装φ146mm,长100cm的导向钢管，与管棚位置方向一致，然后浇注80cm厚的C25砼包裹钢支撑和导向管。导向墙完成后,喷射C20砼15cm厚封闭周围仰坡面，作为注浆时的止浆墙。

⑵搭设钻孔平台架、安装钻机

用方木搭设钻孔平台架，平台上满铺木板，搭设牢固，以防钻孔时钻机晃动。

⑶钻孔

采用水平地质钻机，从导向管向内钻入。

⑷安装管棚钢管

管棚钢管由机械顶进，钢管节段间用丝扣连接，顶进时，节长采用4m 及2m管节。管棚顶到位后，钢管与导向管间隙用速凝水泥或其它材料堵塞严密，以防浆液冒出。堵塞时设置进浆孔和排气孔。相邻管棚接头必须错开，可增加2m长管节来错开管棚接头。在钢花管内装入钢筋笼。

⑸注浆

浆液采用注浆机灌注。当排气孔流出浆液后，关闭排气孔,继续注浆,达到设计注浆量或注浆压力时,稳定3～5分钟后停止注浆。

(6)施工过程中，为了防止注浆过程中发生串浆,每钻完一个孔，随即就安设该孔的钢管并注浆，然后再进行下一孔的施工。

(7)φ108管棚施工工艺见图13“φ108管棚施工工艺框图”。

2、超前注浆小导管

图13 φ108管棚施工工艺框图

超前小导管外插角控制在5°～10°范围，方向与线路中线平行。

⑴喷砼封闭岩面。

⑵测量放样：按设计位置、尺寸及数量, 在掌子面上准确画出本循环需施设的小导管孔位。

⑶钻孔：采用风钻钻孔。

⑷钢管加工及施工:将前端加工成尖锥状, 除尾部1.0m不钻孔,导管尾部采用φ6钢筋箍紧，管壁四周钻压浆孔。孔径为10mm，间距15cm，梅花型布置。

⑸插入及孔口密封处理：钢管由专用顶头顶进，孔口用胶泥麻筋堵塞严密，钢管尾端外露与钢拱焊接在一起。

⑹小导管注浆：采用注浆机注浆, 注浆压力为0.8Mpa左右，注浆结束后, 封堵管口, 以防浆液倒流管外。

⑺小导管注浆工艺详见图14“小导管注浆施工工艺流程图”。

3、锚杆

A、中空注浆锚杆

图14 小导管注浆施工工艺流程图

a、工艺流程：①造孔→②清孔→③插入插杆→④安设止浆塞、排气管→⑤配制浆液→⑥注浆→⑦承压垫板及螺帽紧固。

(1) 定位：开挖断面检查合格后，按设计要求在岩面上画出本次锚杆孔位。

(2) 钻孔：采用人工手持风钻造孔，钻孔技术要求：孔径ф38～42mm；开口偏差小于5cm；方向偏差小于2%；孔深比锚杆插入部分长3～5cm。钻孔方向尽可能与岩层层面垂直。

(3) 将锚杆慢慢插入距孔底3～5cm位置。杆体插入后，及时将孔口用水泥沙浆或其它堵塞物堵塞严密,并设置排气孔。

(4) 锚杆注浆：注浆压力调整在0.5～0.8Mpa，使浆液慢慢注入，当排气孔有浆液流出时，关闭排气孔，稳压注入3～5分钟后停止注浆。

⑸承压垫板及螺帽安装，注浆完毕止浆后在锚杆尾部加上垫板、螺帽，不紧固。注浆24小时后，对螺帽进行紧固，紧固力在10KN/m2—20KN/m2为佳。

b、中空注浆锚杆施工技术措施：

(1) 开挖后，立即检查围岩面和进行初喷砼，及时施作中空注浆系统锚杆。

(2) 锚杆原材料规格、长度、直径符合设计要求，锚杆杆体不能有油污或其它不符合规范要求的缺陷。锚杆孔位、孔深及布置形式符合设计要求，注浆用浆液通过试验确定，其凝结锚固强度不低于设计值。

(3) 锚杆钻孔严格按设计要求定出孔口位置，孔位偏差不大于20mm；钻孔保持圆顺而平直，孔口岩面平整，钻孔与岩面垂直；钻孔深度及直径与杆体相匹配。

(4) 锚杆杆体插入锚杆孔时，保持位置居中，锚杆垫板与孔口砼密贴（当垫板与岩面偏角大于16°时采用速凝砂浆调平）；随时检查锚杆头的变形情况。

c、中空注浆锚杆施工工艺见图15“中空注浆锚杆施工工艺框图”。

注：严格控制浆液配合比，保证注浆质量，锚杆孔尽可能做到与岩体较大节理面垂直。注浆到排气孔有浆液流出时，稳压注浆3～5分钟既可停止注浆。当杆体与岩面夹角小于85°时采用速凝砂浆将孔口找平，确保垫板受力均匀。

图15 中空注浆锚杆施工工艺框图

B、砂浆锚杆

锚杆孔采用风动式凿岩机钻孔，钻孔方向尽可能与岩层主要结构面垂直，钻孔孔径应大于杆体直径15mm，锚杆孔深允许偏差为±50mm，锚杆口

间距允许偏差为±15mm。

砂浆质量配合比控制在1（水泥）：1~1.5(砂):0.45~0.5(水)之间,砂的粒径不宜大于3mm。砂浆应拌和均匀，随拌随用，一次拌和的砂浆应在初凝前用完。注浆开始或中途暂停超过30min时，应用水润滑灌浆罐及其管路；注浆孔口压力不得大于0.4MPa；注浆管应插至距孔底5~10cm处，随水泥砂浆的注入缓慢匀速拔出，随即迅速将杆体插入，锚杆杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%，若孔口无砂浆流出，应将杆体拔出重新注浆。如遇孔内流水，应在附近另行钻孔后再安设锚杆，亦可采用速凝早强药包锚杆或采用锚管锚杆向围岩压浆止水。施工见图16“砂浆锚杆施工工艺框图”。

图16 砂浆锚杆施工工艺框图

3、喷射砼

隧道喷射砼采用湿喷工艺。湿喷砼施工工艺见图17“湿喷砼施工艺框图”。

图17 湿喷砼施工工艺框图

⑴喷射前处理危石，检查开挖断面净空尺寸，当受喷面有涌水、淋水、集中出水点时，先进行引排水处理。

⑵用高压风水冲洗受喷面，设置控制喷砼厚度的标志。喷射作业分段、分片、分层，由下而上进行，有较大凹洼处，先喷射填平。

⑶喷嘴垂直于岩面，距受喷面0.8～1.2m，呈螺旋移动，风压0.5～

0.7MPa。液态速凝剂由自动计量在喷嘴处掺入。

4、钢拱架施工方法

隧道开挖初期支护的钢拱架，其原材料必须符合设计要求和施工规范规定。现场加工钢拱架应分批进行验收，合格后方可用于施工。钢拱架用于工程前应进行试拼，架立应符合设计要求，连接螺栓必须拧紧，数量符合设计，节点板密贴对正，钢拱架连接应圆顺。

架立拱架时必须按设计要求控制好拱架中线、标高及其与隧道中线的垂直面。拱脚下松碴或虚碴必须清除，地层松软时应加设垫板或垫托梁，必要时可用砼加固地基。相邻拱架之间采用Φ20钢筋纵向连接焊接牢固。

因钢拱架比较笨重，架立时必须由专人指挥。因拱架背后超挖而造成拱架背不能与岩壁紧靠，架好拱架后采用板、楔块或背柴将拱架与岩壁之间空隙顶紧，确保使拱架与岩壁之间有受力点，拱架与岩壁受力点应对称布置，每榀拱架不少于20个。

因架立钢拱架地段为围岩较差地段，均采用上下台阶法施工，在上台阶架立钢拱架时，在拱脚施工锁脚锚杆或锚管，确保下台阶开挖时不产生拱架整体下沉等安全质量事故。

5、铺挂钢筋网

钢筋网在洞外点焊成0.5m-0.8m×2.0m的网片,为确保钢筋之间距离，采用带槽木框将钢筋两端卡在木槽内，并对纵横向钢筋进行点焊。

将钢筋网片搬运至洞内铺挂，网片与网片之间钢筋搭接长度不小于1个网孔，并将与锚杆接触的钢筋进行点焊。钢筋网钢筋与岩面间距不得大于3cm，钢筋之间间距误差不得大于10mm。

八、开挖初支质量验收标准

1、隧道开挖

光面爆破的炮眼痕迹保存率，硬岩应大于等于80%，中硬岩应大于等于60%，并在开挖轮廓面上均匀分布。

隧道开挖断面允许超挖值应符合下表的规定。

表2 隧道开挖断面允许超挖值（cm）

2、型钢拱架

钢架加工后必须在洞外进行试拼，经检查达到要求后方可使用。

钢架安装的位置、接头连接、纵向拉杆应符合设计要求，钢架安装不得侵入二次衬砌断面，脚底不得有虚碴。

钢架的砼保护层厚度不得小于4cm，表面覆盖层厚度不得小于3cm。

沿钢架外缘每隔2m必须用钢楔或混凝土预制块与围岩顶紧，钢架与初喷层（围岩）间的间隙应采用喷射混凝土喷填密实。

型钢材料应平直、无损伤，表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片状老锈。

钢架的落底接长和钢架间的连接应符合设计要求。

钢架安装允许偏差应符合下列要求：

⑴、钢架间距允许偏差为±100mm；

⑵、钢架横向允许偏差为±50mm；

⑶、高程偏差允许偏差为±50mm；

⑷、垂直度偏差允许偏差为±2°；

⑸、钢架保护层厚度允许偏差为－5mm。

3、锚杆

锚杆孔内灌注砂浆应饱满密实。砂浆强度等级、配合比符合设计要求。

锚杆孔应保持直线，一般情况下应保持与隧道衬砌法线方向垂直。当隧道内岩层结构面出露明显时，锚杆孔宜与岩层主要结构面垂直，锚杆垫板应与基面密贴。

锚杆用钢筋应平直、无损伤，表面无裂纹、油污、颗粒状或片状老锈。

锚杆安装允许偏差应符合下列规定：

⑴、锚杆孔的孔径必须符合设计要求；

⑵、锚杆孔距允许偏差为±15cm；

⑶、锚杆孔深大于锚杆长度的10cm；

⑷、锚杆插入长度不得小于设计长度的95%，且位于孔的中心。

4、钢筋网

钢筋网的制作应符合设计要求。

钢筋网应与隧道断面形状相适应并与锚杆或其他固定装置联结牢固。钢筋网的砼保护层厚度不得小于3cm。

钢筋网宜在喷射一层混凝土后铺挂，底层喷射砼的厚度不得小于4cm。采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖及混凝土终凝后进行铺设。

钢筋应冷拉调直后使用，钢筋表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀。

钢筋网的网格间距应符合设计要求，网格尺寸允许偏差为±10mm。

钢筋网搭接长度应为1～2个网孔，允许偏差为±50mm。

5、喷砼

喷砼严禁选用具有潜在碱活性的骨料。

拌制砼原材料必须采用自动计量装置，并定期检定，每次全使用前必须进行零点校核，保证计量准确。

基面有滴水、淌水、集中出水的地点，采用凿槽、埋管等方法进行引导疏干。

分层喷砼时，后一层喷砼必须在前一层砼终凝后进行，一次喷砼最大厚度：拱部不得超过10cm、边墙不得超过15cm。喷射作业紧跟开挖作业面时，砼终凝到下一循环爆破作业间隔不得小于3h。

喷砼回弹料严禁重复使用。

使用速凝剂前必须与水泥做出相容性试验，及与水泥凝结效果试验。速凝剂初、终凝时间不大于5、10min。

喷射合成纤维砼中的合成纤维满足：

①合成纤维的品种、规格、性能符合设计要求；

②合成纤维抗拉强度不小于280MPa；

③合成纤维长度和直径允许偏差为设计尺寸的±10%；

④合成纤维不得有妨碍纤维与水泥粘结的杂质，也不得混有妨碍水泥硬化的化学成分。

喷射砼配合比符合以下规定：

①胶骨比为1：4～1：5；

②水灰比宜为0.40～0.50；

③砂率宜为45%～60%；

④胶凝材料（水泥）用量不小于400kg/m3；

⑤钢（合成）纤维的掺量符合设计要求。

喷砼的强度符合设计要求。用于检查强度的试件，采用喷大板切割法制取。当不具备切割条件时也可采用边长为150mm的立方体无底试模，在其内喷射混凝土制作试件，试件成型的喷射方向与边墙相同，喷砼的标养时间为28天。当对强度有怀疑时，可在混凝土喷射地点采用凿方切割法或钻芯取样法随机抽取制作试件做抗压试验。

喷射混凝土的厚度应符合下列要求：

①平均厚度大于设计厚度；

②检查点数的80%及以上大于设计厚度；

③最小厚度不小于设计厚度的2/3；

④表面平整度的允许偏差为100mm。

喷砼原材料每盘称量的允许偏差如下表：

表3 喷砼每盘料称量允许偏差一览表

喷混凝土表面应密实、平顺，无裂缝、脱落、漏喷、露筋、空鼓和渗漏水，锚杆头钢筋无外露。

喷砼坍落度必须符合设计要求。

喷砼拌制前，测定砂、石含水率，并根据测试结果和理论配合比调整材料用量，提出施工配合比。 6、管棚

管棚搭接长度符合设计要求。

注浆浆液强度和配合比应符合设计要求；注浆压力符合设计要求，浆液应充满钢管及周围的空隙。

钻孔的孔位、外插角、孔径施工允许偏差应符合下表的规定： 管棚施工允许偏差：

表4 管棚施工允许偏差表

7

、超前小导管

超前小导管与支撑结构的连接符合设计要求。 超前小导管的从向搭接长度符合设计要求。

注浆压力符合设计要求，浆液必须充满钢管及其周围的空隙。 超前小导管施工允许偏差如下：

表5 超前小导管施工允许偏差表

8、超前预注浆

所用水泥符合设计要求。

浆液配合比设计根据试验确定并符合设计要求。

超前预注浆范围符合设计要求。

超前预注浆效果检查必须符合设计要求。检查孔的设置和日均出水量符合设计要求。

注浆压力、注浆量、进浆速度等注浆参数符合设计要求。

注浆孔数量、布置符合设计要求。注浆孔间距允许偏差为±5cm，钻孔偏斜率的允许偏差为0.5%孔深。

单孔注浆压力达到设计要求值，持续注浆10min且进浆速度为开始进浆速度的1/4或进浆量达到设计进浆量的80%及以上时注浆方可结束。九、监控量测

该段隧道监控量测主要包括围岩及支护状态观察、拱顶下沉、周边位移及收敛、观测锚杆轴力、围岩与支护结构的接触应力、支护结构的应力状态量测、隧道内分段涌水量和水压、涌水含砂量与含泥量观察、地表水水位观察等监测项目。

量测频率见表6所示。

表6 量测频率表