隧道施工方案标准化

隧道施工

1、洞口施工

1.1边仰坡施工

洞口施工前先做好洞口边仰坡截水沟，截水沟距边仰坡开挖边缘不小于5米。截水沟施工完毕后自上而下进行边仰坡开挖，按设计坡度一次修整到位。并分层进行边坡防护，以防岩土风化，雨水渗透而坍塌。边仰坡采用锚喷支护。刷坡防护到路基面标高。

1.2明洞施工

明洞开挖完成后，立即施工暗洞超前支护和进洞施工，并尽早进行边墙基础和仰拱砼施工，在暗洞进洞50米左右（视围岩情况和初期支护情况进行调整）开始进行洞身衬砌施工。暗洞洞口处二次衬砌施工完成后，及时进行明洞衬砌施工，施工时注意明洞与暗洞的顺接。明洞衬砌采用自行式衬砌台车，一次浇注成型，保证内轮廓光滑圆顺，外模采用木模。采用泵送砼施工。明洞施工应避开雨季施工。在与洞门连接部位环向预埋80厘米长φ22钢筋，以增强洞门墙的稳定。

待拱圈砼达设计强度的50%后，开始施工墙背防水层。防水层以上50厘米采用碎石土回填。

1.3洞口段施工

洞口采用分层开挖，施工机械以CAT320挖掘机为主，洞口场地以装载机辅以推土机整平压实，遇坚硬石质地层钻眼爆破，采用自卸车弃往进出口路基填方段。洞口段处于II类围岩内，采用“套拱法”进洞，即在洞口处隧道洞身上部衬砌轮廓线以外，立摸灌注30～40cm厚的砼，长度2～3米，嵌进山体0.5～1.0米,外露0.5～2米，以确保洞口段岩体稳定和施工安全。然后采用上下导坑法施工，开挖前进行超前支护。该段施工避开雨季并遵循“短进尺，弱爆破，快封闭，强支撑”的施工原则。

1.4洞门修筑

隧道洞门在进洞施工正常后，结合地形地质及考虑洞口美化等条件，安排在雨季前完成施工。

2、洞身开挖施工

2.1 II类围岩地段短台阶分部开挖法施工

2.1.1施工工序

2.1.2施工方法

上部弧形导坑及边墙以人工风镐开挖为主，需要时辅以弱爆破；地质不良地段开挖前采用工字钢拱架，大管棚作为超前支护，开挖后及时喷混凝土封闭岩面，并进行初期喷锚钢纤维砼支护作业。随后进行边墙的开挖和支护。台阶长度视岩性而定通常取2～4米。上部弧形导坑出碴采用人工配合挖掘机扒碴，装载机装碴自卸车运输，核心土采用控制爆破开挖。开挖掘进遵循“短进尺，弱爆破，快封闭，强支撑”的原则。短台阶分部开挖法掘进、喷锚支护作业循环时间见下表：

施工中应认真量测围岩变形，并根据变形信息检验、修改和完善支护体系。

2.2 III类围岩长台阶或全断面开挖施工

2.2.1施工工序

洞身

2.2.2

开挖采用隧道凿岩台车钻眼，塑料导爆管非电起爆系统、毫秒微差有序起爆。上下台阶采用挖掘机及侧翻装载机扒渣装渣。施工中合理优化工序、组织交通，实行“钻爆、装渣、运输、出渣”一条龙作业。开挖成型后迅速喷射砼封闭岩面，抑制风化和变形，同时进行喷锚支护作业。上台阶开挖一般超前6～15米。下台阶施工后仰拱紧随其后施工。为满足进度需求，四个洞口同时作业，每洞口采用一台凿岩台车同时钻进，确保总进速度2～3米/天，一天一循环。

施工中，认真、周密的量测变形和位移，观察岩面以优化支护调整施工方法。岩性较好时，可采用全断面法掘进以加快进度。长台阶法掘进喷锚支护作业施工循环时间见下表：

2.3 IV类围岩地段全断面法开挖施工

2.3.1施工工序

洞身IV类围岩采用全断面法施工，施工工序见下图：

2.3.2

IV类围岩地段采用凿岩台车钻眼，光面爆破施工，采用塑料导爆管非电起爆系统，毫秒微差有序起爆。由侧翻式装载机装渣，自卸车运输。在爆破作业中，采用“W”型水幕降尘器喷雾降尘，确保作业面粉尘含量达到标准。为满足进度需求，确保总进速度每天3～4米，钻眼时间控制在3小时内，两天三循环。

全断面法掘进喷锚支护作业施工循环时间见下表：

3、光面爆破施工

3.1 III类围岩台阶法开挖爆破施工

III类围岩采用长台阶法掘进。炮孔布置按每循环进尺2.5米控制，光爆参数的选定见下表。根据公式，炮眼数N=q×S/γ，q为单位用药量(III类围岩取1.00kg/m3)，S为坑道断面面积，γ为每米炮眼的平均装药量(取0.65)。计算炮眼数值N=157（理论值），实际炮眼数取151。每循环总用药量Q=V×q，理论计算值254.8kg，实际装药量取251.9kg。III 类围岩采用长台阶法的光面爆破技术经济指标、量分配表分别如下表所示：

光爆参数（III、IV类围岩）表

III类围岩正台阶法光面爆破技术经济指标

III类围岩正台阶法的光面爆破药量分配表

具体炮孔布置见下图：

3．2 IV类围岩全断面法开挖爆破施工

IV类围岩采用全断面法掘进，加强掏槽爆破，严格控制周边光面爆破，确保无超挖欠挖。炮孔布置按预计每循环进尺3米控制。根据公式，炮眼数N=q×S/γ ,q为单位用药量(IV类围岩取1.1 kg/m3)，S为坑道断面面积，γ为每米炮眼的平均装药量(取0.65)。理论计算炮眼数值N=144 ，实际炮眼数取142，每循环总理论用药量为267.6kg，实际用药量取264.9kg。药量分配表、IV类围岩采用全断面法的光面爆破技术经济指标分别见下表：

IV类围岩全断面法光面爆破药量分配表

IV类围岩全断面法光面爆破技术经济指标

具体炮孔布置见下图：

3.3爆破参数及工艺的修正

在实际施工中，根据实际爆破效果及地层岩性合理修正爆破参数及工艺，确保进度、效益的综合平衡，同时尽量少的扰动围岩。

4、超前支护施工

4.1 φ108热轧无缝钢管作超前大管棚的施工方法

II类围岩部分岩石风化破碎严重的地段，采用φ108热轧无缝钢管作超前大管棚。管外露端（不小于30Cm）支撑于开挖面后方的工字钢拱架上共同组成预支护体系。拱顶开挖成型后立即喷射混凝土封闭岩面。φ108大管棚采用地质钻机钻孔、每小时单机钻进4～6米，冲击器直径为130毫米，最大钻孔深度为100米。开钻前用钢管架搭设钻机平台，经纬仪定出工字钢中心及外倾角方向。大管棚外倾角2度，外倾角必须控制准确，角度太大，必然造成较大超挖，角度太小，要防止管棚侵入隧道开挖面。管棚壁按50×50厘米梅花形布

置孔眼，孔眼直径5毫米。在钻孔完成后，在洞口场地较宽的情况下采用挖机顶入大管棚，场地有限不能摆放挖机情况下，采用地质凿岩机安装大管棚。安装完毕对大管棚注浆，采用双液注浆机注水泥-水玻璃双液浆，双液浆有凝固时间短、止水效果好的优点。水玻璃浆、水泥浆分别放在两个容器中，经过双液注浆机混合，注入大管棚中，初凝时间约为10～20s。由于在管棚制作时在管壁上预留了孔眼，故在注浆的时候不仅将大管棚管内注满浆液，提高了管棚的强度，而且由于注浆压力（注浆压力2.0～2.5MP）将双液浆从孔眼中向四周松散围岩扩散，固结了四周围岩，提高了围岩自承能力。

具体施工工艺见下图：

4.2 φ50无缝钢管作超前小导管的施工方法

φ50无缝钢管制作的超前小导管，制作时在管壁上按50×50厘米梅花形布置孔眼，孔眼直径5毫米。采用YT-28气腿式凿岩机钻孔、送管。注水泥-水玻璃双液浆，注浆压力2.0Mpa，注浆情况及作用同大管棚施工。

5、初期支护施工

该隧道初期喷锚支护包括中空注浆锚杆、喷钢纤维混凝土(C25)、工字钢拱架。根据地质及岩性，锚杆长度、工字钢间距、喷钢纤维混凝土厚度作相应的变化。喷锚支护紧跟开挖面及时施工，以减少围岩暴露时间，抑制围岩变形，防止围岩在短期内松弛剥落。锚杆呈梅花形沿隧道周边径向设置。喷锚支护施工见下图：

5.1径向注浆锚杆施工

施工工艺流程为：钻孔—清孔—插入锚杆—注浆。锚杆预先在洞外按设计要求加工制作，钻孔采用YT-28型凿岩机按设计要求钻凿孔眼，锚杆尽量沿隧道周遍径向钻孔，由于径向锚杆主要作用为串岩，所以不宜与岩层层面平行。达到要求后用高压风清孔，然后将加工成型并除去油污、铁锈、和杂质的锚杆插入孔内，注浆压力0.3～0.5Mpa，水泥浆标号为30号。按规范要求抽样进行锚杆抗拔试验。锚杆抗拔试验采用锚杆抗拔仪，按锚杆数1%（且不少于3根）抽检，其28天抗拔力平均值应不小于设计值，最小拔力不小于设计值的90% 。

5.2工字钢拱施工

工字钢安装前按开挖轮廓线预制成型，上导坑用四片预制好的工字钢拼成一半圆，每片工字钢两头焊接厚10毫米钢，钢板大小为0.25×0.2米,钢板上布四个孔,安装时用四个φ16螺杆连接即可。下导坑两侧各一片工字钢即可。工字钢安装位置必须准确，如果安装不到位，势必造成隧道中心偏位、贯通时出现偏差、隧道净空不够。工字钢安装时必须控制拱顶、两拱脚的平面位置及高程，高程用水准仪控制，位置用经纬仪、全站仪控制。隧道为曲线隧道平面位置的控制尤为重要，施工中基本每进5米，就进行水平、平面测量一次。如果说大管棚、小导管、超前锚杆是梁，那么工字钢拱架就是这些梁的支点，所以工字钢拱架对隧道初期支护起的作用是很大的。在立工字钢拱架时必须保证拱脚处围岩的承载力，拱脚处的围岩不能用松渣回填。在上下导坑施工时，在工字钢脚部设锁脚锚杆，每侧3根φ25螺纹钢筋，单根长3米，锁脚锚杆对防止拱脚下沉及拱脚收敛有很大作用，锁脚锚杆用膨胀

锚固剂锚固。为加强相邻两工字钢的联系，两片工字钢间用φ22螺纹钢横向连接，环向间距1米。

5.3钢筋网片施工

钢筋网片20×20厘米规格，在实际施工中，我们将钢筋网片先预制成1×2米片状，工字钢立好后直接将网片与工字钢焊接即可，这样加快了进度，减少了施工难度，保证了质量。

5.4喷射混凝土施工

为了降低回弹和粉尘，保证质量，采用湿法喷射机施工。喷射砼分为初喷和复喷二次进行。初喷在开挖（或分部开挖）完成后立即进行，以尽早封闭岩面，防止表面风化剥落。复喷砼在锚杆和钢架安装后进行，使初期支护整体受力，以抑制围岩变形。

喷射砼施工为防止砼堵塞管道，骨料粒径不宜大于15mm。为加快砼凝结时间，必须加入速凝剂，初凝时间不应大于5分钟，终凝时间不应大于10分钟。为减少回弹，拱部速凝剂用量必须加大，拱部用量约4%（占水泥用量），边墙用量约2%。喷射应分段、分部、分块，按先墙后拱，自下而上进行喷射。喷嘴至岩面的距离为0.8～1.2米，过大或过小都会增加回弹量。喷嘴与岩面尽量垂直。一次喷射太厚，在自重作用下，喷层会出现错裂而引起大片坍塌，一次喷射太薄，回弹量将加大。在实际施工中，拱部按6厘米一层，边墙按8厘米控制。

喷射砼的质量检测：混凝土厚度用凿孔法和激光断面仪法检测，每10米检查1个断面，每断面从拱顶中线起每2米检查1点，平均厚度不小于设计值，最小厚度不小于设计值的一半，且必须有60%的点不小于设计值。混凝土强度在喷射砼现场抽样检查，每10米隧道在拱部和墙部各取两组，每组3块，试件抗压强度平均值1.05倍设计值，任一组试件抗压强度不低于0.9倍设计值。

6、混凝土二次衬砌施工

混凝土衬砌施工通常在初期喷锚支护进行后，通过量测，岩体变形稳定后进行；为了防止混凝土受爆破震动开裂，混凝土灌注施工面通常落后于爆破施工面50～100米。

6.1施工工序

仰拱（没有仰拱的施工砼铺底）→仰拱回填→预埋排水管道→挂防水板→二衬钢筋施工→模板台车放样、就位→浇注二衬砼。

6.2砼仰拱施工

设计有仰拱的地段在初期支护后应及时施工仰拱。仰拱施工采用仰拱大样板，由中心向两侧对称施工。仰拱与边墙衔接处振捣密实。仰拱砼达到设计强度的70%后即可进行隧底填充。无仰拱地段进行混凝土铺底。

6.3断面检测

开挖基本成型后，先用断面仪沿隧道纵向每10米测一个断面。根据断面测量结果，处理欠挖。在安装防水板之前，利用多功能台车再次检测。具体做法是：在台车前端焊接一钢筋圆弧，其尺寸与衬砌外轮廓尺寸相同。让台车沿纵轴线前行检查洞身有无欠挖，若有欠挖及时处理。

6.4混凝土灌注及振捣

隧道模注衬砌混凝土的灌注采用自行式全断面液压钢模衬砌台车。混凝土在洞外拌和站集中拌合，砼输送泵灌注，插入式振动器和附着式振动器联合振捣，钢筋混凝土衬砌灌注前尚需做好钢筋的布设工作，钢筋角隅处要加强振捣，并按设计规定预留沟槽、管洞或预埋构件。混凝土从两侧模板窗口对称灌注，左右高差不大于50cm，水平分层厚度不大于30cm。施工中严格按由下向上，对称分层，先墙后拱的顺序灌注。

混凝土振捣。振动棒的移动间距不大于振捣器作用半径的1.5倍，插入下层混凝土深度不小于10 cm。振动棒与模板的距离不大于其作用半径的0.5 倍，并避免碰撞钢筋、模板、预埋件等。每一部位的振捣时间以混凝土不再下沉、表面提出浮浆为准。

混凝土的养护及拆模。隧道采用新奥法施工，二次衬砌混凝土基本不承载，结构承受自重较小，拆模时间以拱顶封顶混凝土强度达到2.5Mpa时即可脱模，此时边墙混凝土强度可达3～5Mpa。具体拆模时间随温度高低而不同。

6.5衬砌混凝土外观质量控制

为了使混凝土表面圆顺、光滑、颜色一致。我部在具体施工中将在以下4个方面重点控制。

（1）台车就位与加固。为保证隧道净空，根据《公路隧道施工技术规范》（JTJ-042-94）要求，在模板加工放样时，将设计的衬砌净空轮廓线扩大2cm。拱顶预留2～3cm的沉降量，每次台车就位，模板均控制在此范围内，以保证模板拼接缝的顺直、连续。台车就位后，端部进行加固和支撑，严防变形错台。

（2）模板处理。为预防因粘模而造成混凝土麻面，每块模板表面均用砂轮磨光机清除并冲水洗净。脱模剂的选用也至关重要，根据以往经验此选用流动性、粘附性较好而又不易

挥发的液压油涂抹模板表面。

（3）混凝土浇注与振捣控制。严格控制配合比尤其水泥用量和水灰比，砂石料尽可能保持不变。混凝土浇注有序进行，以免漏振或过振，振捣靠近模板处混凝土时，要求振动棒不接触模板，收棒时，快插慢抽，将气泡排出，防止混凝土表面出现蜂窝麻面。

（4）养护和拆模。混凝土达到一定强度（2.5Mpa）方可拆模，以免混凝土表面脱落；必要时混凝土表面进行喷雾养生。

6.6施工缝、沉降缝处理

混凝土间断时间超过2h，接触面按施工缝处理：可在混凝土表面插短钢筋，间距60cm，呈梅花形布置。在地质有明显变化的地段交界处须设沉降缝，沉降缝上下贯通，并与防水层接缝错开。

6.7防水设施的安设

在衬砌之前，须作好防水设施的安设。按照设计文件防水层由环向塑料盲沟、纵向排水管、夹层防水无纺布、PVC防水板、施工缝处理措施组成。

6.7.1施工准备

（1）防水板的洞外拼接

在洞外平整的场地上，将幅面较窄的防水卷材拼接成大幅面防水板。防水板粘接搭接10cm。防水板必须厚薄均匀，无变色、斑点、刀痕、撕裂、小孔等缺陷。必要时尚须进行防水试验、张拉试验、焊缝抗拉强度试验吊挂防水板的台车就位后，切除外露的锚杆头并抹砂浆遮盖；开挖面严重不平的部位必须修凿找平。

（2）防水板铺设和锚固

用射钉枪将吊挂肋条锚固在初期支护上，然后将防水板提升到台车上，以防水板全幅中部对准隧道中线贴着初期支护表面铺设，并用热焊机将防水板焊接在吊挂肋条上，拱部固定点间距0.5米左右，边墙1米左右。最后焊接防水板搭接缝，防水板接头处留10cm搭接幅面，用热焊机焊缝，焊缝宽度不小于5cm。

6.7.2施工要点

（1）防水板接缝和衬砌施工缝错开0.5～1m。

（2）固定防水板时，应视初期支护面的平整度将防水板预留一定的富余量，以防过紧而被混凝土挤破。

（3）防水板铺设好后应及时浇筑砼。

（4）衬砌加强段钢筋安装、各种预埋件设置、挡头板安装时要防止破坏防水板。

（5）软岩地段混凝土衬砌紧跟开挖面时，应预防预留接头防水板在掌字面爆破时被飞石破坏。

（6）防水板每循环铺设长度应超出相应衬砌长度0.5～1米，以确保接头焊接质量。

7、施工通风、给排水、供电照明、降尘等临时设施布置

7.1施工通风

采用压入式通风。根据施工过程中所需供给的最大通风量及需克服的总风阻，选用轴流通风机，通风管采用直径100cm的镀锌风管。其工作方式为：爆破后风机先压入式工作，把炮烟排至风筒口附近，然后风机吸出式工作将炮烟沿风筒抽出，装渣时风机又压入式运行。施工通风的目的是改善洞内作业环境，而爆破、喷锚、出渣、打眼、装药各工序污染量不一样，通风量还随隧洞的延深而加大。因此，通风设计分阶段进行，通风量应是动态的、才经济合理。在隧道开挖初期阶段，通风采用单风机单风管运行。开挖一定进度后，通风采用双机双风管运行。当横通道打通后，也要做阶段调整

7.2压缩空气供应

根据施工中所必需的风量和风压，在隧道进出口各设置50m3空压站一座，配3台EP200型电动空压机。为尽量减少管路输送中的风压损失，送风管路采用直径10cm的钢管，丝口密封连接。

7.3供水、排水

根据进度、机械、人员安排，隧道施工高峰期日用水量90m3，在隧道洞口上方设容积为100m3的蓄水池，在隧道进出口河道挖井。并修建扬程80米的抽水站一座维持施工用水。

当隧道由出口向进口方向掘进时，为反坡施工，排水采用集水坑汇水，然后用 2.2kw 水泵抽水，排出洞外。

7.4供电与照明

根据所配置的机械设备需要的最大功率，在隧道进出口各安装变压器一台，动力线架设为三相四线。另配250KW内燃发电机组两台。洞内照明以1000W碘钨灯为主，在主要通道上每10米布设一盏；不安全因素较大地段和掘进地段相应增加，保证每平方米不少于20W，以策安全。

7.5降尘措施

采用水幕降尘，确保作业面粉尘含量达到标准。施工中采用“W”型水幕降尘器喷雾降尘。每个爆破作业面共设两道水幕降尘，距离掌子面分别为20米和40米；每道共设4个水幕降尘器，左右边墙各一个，基底2个，在爆破后离开时逐组启动喷水系统，开始水幕降尘作业。粉尘含量定期勤检查，确保安全。

8、施工监控量测

8.1施工监控量测的必要性

量测工作是新奥法施工的核心，通过施工现场对围岩及初期支护的监控量测，了解围岩、支护变形情况，以便及时调整和修正支护参数保证围岩稳定和施工安全；同时为判断围岩和支护系统是否稳定提供了依据，以确定二次衬砌施工时间。

8.2现场监测项目及内容

现场监测项目及内容如下表：

8.3量测断面间距、测点布置

量测断面间距严格按设计和规范进行。测点布置如下：全断面开挖时水平收敛基线布置两条，起拱线处一条，起拱线以上1.5米布置一条；正台阶开挖时水平收敛基线也布置两条，轨面以上1米处布置一条，起拱线以上2.5米布置一条。拱顶下沉点在每个断面内布置3点。具体布置见下图：

8.4

8.4.1周边水平位移量测

测点埋设：喷锚支护施作后，用风钻凿φ40mm、深20cm的孔，先用1：1水泥沙浆灌满后再插入测点固定杆，尽量使同一基线量测点的固定方向在同一直线上，等沙浆凝固后，即可进行量测工作。

8.4.2拱顶下沉量量测

拱顶位移量测的测点用风枪打眼埋设好固定杆，并在外露杆头设挂钩。采用水准仪、水准尺、挂钩式钢尺配合测量拱顶下沉。具体布置见后下图。

8.4.3地表沉陷量测

隧道中线附近，并在开挖面后方3～5米处至前方H（H为隧道埋深）米处埋设测点。

纵向每隔5～10米沿隧道环向布置测点，同排测点尽可能在同一直线上。

8.5量测资料分析处理和信息反馈

将量测资料进行分析处理，绘制时间—位移曲线。一般情况下会出现以下两种曲线：

（1）图表示绝对位移逐渐减小，支护结构趋于稳定，可进行二次衬砌施工。

（2）图表示位移变化异常，出现反弯点初期支护发生严重变形。此时必须加强该段支护，确保隧道不塌方。同时修正喷锚支护参数，改进掘进方案。