第三章第五节隧道工程施工方法

第五节、隧道工程施工方法一、工程概述。二、隧道施工准备、平面布置及组织（一）隧道施工准备及场地布置针对本工程的特点，施工准备需完成的主要工作内容有：修筑施工便道、整理洞口场地、修建各种生产生活设施、接通水、电、通讯线路、布设三角网等。1、修筑施工便道2、整理洞口场地严格按照施工用地图所示和监理工程师批准的计划及指示，清理工地范围阻碍施工的构筑物、树木、杂草、乱石等，整理出良好的洞口场地。3、修建各种生产生活设施便道修建后，在隧道出口平整场地建造生产生活用房。空压机房设在洞口右侧10米处，空压机房设2台20m3/min空压机，备用11m3/min空压机一台。高山水池设在洞顶左侧20米处，炸药、雷管库设在距洞口200米外的山坳中，洞口外设置集中拌和站。具体设施布置详见“图2.2-1施工总平面布置图”。4、接通水、电、通讯线路（1）水：在隧道出口附近设蓄水池，并在洞顶左侧山坡上设高位水池，由离心泵抽水入高位水池及工人生活用水池。（2）电：从沿线高压线路接入，在隧道空压机房附近设配电房，设置1000KVA变压器一台，并配备250KW发电机一台。（3）通讯线路：。。。。。。。5、组织精测队，用全站仪精细测设，严密平差，布设控制隧道中线与标高的三角网。本隧道中线由设计院提供的DA－71、DA－72＃导线点控制，并在隧道洞口埋设三个水泥护桩s1、s2、s3。水准点由BMA－30点引设。（二）施工队伍及劳力安排根据本隧道的实际情况，隧道采用单口掘进，拟安排4个隧道专业施工队伍，生产及管理人员138人，分掘进、出碴、初支、二衬、后勤五个作业组，其中掘进、初支、二衬每组又分二个工班。劳力配署见“表3.5-1隧道劳动力计划表”。（三）隧道施工机械配置隧道施工采用气腿式凿岩机钻眼，塑料导爆管非电毫秒雷管控爆、无轨运输、湿喷混凝土初支、衬砌台车模注、泵送混凝土的施工方法，配合施工所需机械装备见“表3.5-2隧道主要施工机械设备表”。隧道劳动力计划表表3.5-1工种人数工种人数工种人数风枪工20防水工8模板工6爆破工10司机8钢筋工10注浆工6测量员3电工2喷锚工14试验员1管道工2架子工9专职安全员2技管人员4焊工6混凝土工15材料员2普工10合计138隧道主要施工机械设备表表3.5-2机械设备名称单位数量机械设备名称单位数量机械设备名称单位数量装载机台2混凝土湿喷机台2地质钻机台２挖掘机台1砂浆搅拌机台２直、弯切筋机套２自卸车辆８气腿式凿岩机台１５多级离心清水泵台４混凝土搅拌输送车辆４风镐台２０轴流式通风机台1长材运输车辆２电焊机台４注浆机台２混凝土自动计量拌和站套１内燃空压机台1灰浆搅拌机台２防水板铺挂台车台２电动空压机台3混凝土摊铺平整机台1衬砌台车台２发电机台２振动棒台１０砼输送泵台2潜水泵台６管棚钻台3（四）工期安排隧道采取进口单向掘进施工，进度指标为：Ⅱ类围岩地段60m/月；Ⅲ类围岩地段90m/月。现拟定开工日期为2006年12月10日，施工进度计划具体安排如下：施工准备：。。。。。。洞口工程：。。。。。。大管棚施工：。。。。。。左洞开挖：。。。。。。左洞衬砌：。。。。。。右侧导坑开挖：。。。。。。中隔墙加固：。。。。。。右洞开挖：。。。。。。右洞衬砌：。。。。。。路面工程：。。。。。。装修工程：。。。。。。。三、主要分项工程施工方法（一）明洞及进洞施工1、明洞拉槽施工及边坡处理（1）明洞拉槽开挖前根据路基及地形情况事先做好洞口环形截水沟等排水工作。（2）测量放样：准确定出洞门里程、中线、高程。设置开挖边线及洞顶高程。（3）开挖洞口土石方，采取分层开挖法，表层土采用挖掘机开挖，遇石质地段采用钻爆法开挖，用风枪钻眼，实施可控松动爆破，装载机配合自卸车运碴，人工用风镐配合修整边坡。为了保证洞口端墙稳定，便于洞口管棚台架搭设，在隧道明洞开挖过程中上断面预留核心土。（4）做好洞口仰坡及明洞开挖边坡防护和加固工作，依据设计要求喷混凝土到设计厚度，同时把截水沟浆砌完毕，以拦截地表水，防止雨水冲刷洞口。2、管棚护拱法进洞施工由于隧道洞口围岩IV级，地质条件差，故采用管棚护拱法进洞施工。在打设长管棚之前，首先在明暗洞分界处利用核心土搭设台架，立模浇筑套拱，并在套拱中埋设Φ108*6mm套管作为管棚的导向管。套拱施工完毕，利用核心土搭设管棚钻孔平台，进行大管棚施工。管棚钢管采用热轧无缝钢管Φ89*6mm，长度16m。钢管前端加工成锥形，尾部焊接Φ10钢筋加劲箍，管壁四周钻Φ8mm压浆孔，梅花型布置。管棚护拱施工如“图3.5-1管棚护拱施工示意图”。管棚具体施工方法见“表5施工工艺框图及文字说明”。4、暗挖段掘进及衬砌管棚护拱施工示意图F108*6mm管棚隧道开挖轮廓线图3.5-1管棚护拱施工示意图管棚护拱施工示意图F108*6mm管棚隧道开挖轮廓线图3.5-1管棚护拱施工示意图管棚护拱施工示意图F108*6mm管棚隧道开挖轮廓线图3.5-1管棚护拱施工示意图施工顺序说明：①右洞上台阶开挖（环行开挖留核心土法）；②右洞拱部支护：锚喷支护、拱架支护、超前支护；③右洞下台阶开挖（落后上台阶8-10米）；④右洞侧墙及仰拱初期支护：锚喷支护、拱架支护；⑤中间岩柱进行加固：注浆加固；⑥左洞导洞开挖；⑦左洞导洞支护：锚喷支护、拱架支护；⑧中间岩柱进行加固：预应力锚杆加固；⑨左洞上台阶开挖；⑩左洞拱部支护：锚喷支护、拱架支护、超前支护；⑾左洞下台阶开挖（落后上台阶8-10米）；⑿左洞侧墙及仰拱初期支护：锚喷支护、拱架支护；⒀右洞全断面衬砌（落后左洞开挖面15-20米）；⒁左洞全断面衬砌。⑧⑤①⒀②④③⑥路基中线预应力锚杆侧导洞上下台阶分界线洞轴线上下台阶分界线⑿⒁⑩⑿洞轴线⑨⑦图3.5-2隧道施工顺序图管棚施工完毕，注浆达到强度后，在管棚超前支护环的保护下，进行隧道的进洞暗挖。因本隧道为小间距分离隧道，断面尺寸大，施工困难，故采用先左洞进洞台阶法开挖，同时对中间岩体进行注浆加固，待左洞进洞40米后，进行右洞侧导洞开挖，利用开挖侧导洞进行右洞扩挖，并对中间岩体进行预应力锚固。施工顺序见图3.5-2。5、隧道明洞衬砌明洞衬砌在隧道正洞进洞以后，在与正洞掘进、支护互不干扰的情况下，与暗洞洞身衬砌同时进行。明洞衬砌可参照洞身二次衬砌的方案进行，明洞衬砌达到设计强度后，进行洞口回填。明洞两侧边墙部位用7.5#浆砌片石对称分层回填密实，拱顶分层回填5＃片石。（二）掘进及初期支护施工1、围岩分类及支护参数表3.5-3围岩类别`长度(m)初期支护锚喷混凝土Φ22药卷锚杆钢支撑钢筋网厚度(cm)长度(m)纵*环（m）间距(m)间距(m)Ⅱ172223.50.8*0.80.80.2*0.2Ⅲ88223.51.0*1.01.00.2*0.22、Ⅱ类围岩施工（1）Ⅱ类围岩正洞开挖及支护Ⅱ类围岩正洞上下台阶法开挖，围岩破碎时上断面保留核心土，开挖循环进尺0.5m，留核心土3～5m。其施工工序为：超前小导管进行预注浆→左洞上断面开挖→左洞上断面初期支护→右侧导洞开挖及支护→中隔墙预应力锚杆施工→右洞扩挖→右洞初期支护→仰拱施工→衬砌施工。左洞进洞40m以后进行右洞开挖。上下部均采用机械配合人工开挖，局部采用弱爆破施工，以保证围岩稳定。上下台阶8－10m，在正洞掘进30m以后，施作仰拱，再进行正洞防水层和衬砌施工。开挖后及时进行围岩监控量测，准确掌握围岩状况，确保施工安全。（2）Ⅱ类围岩正洞掘进施工作业循环Ⅱ类围岩掘进施工每循环12个小时，每循环进尺1m，开挖与支护相互协调配合，合理安排各工序施工时间进行交叉平行作业，其施工循环进行，如“图3.5-3Ⅱ类围岩正洞施工循环作业图”。图3.5-3Ⅱ类围岩正洞施工循环作业图3、Ⅲ类围岩正洞施工（1）Ⅲ类围岩开挖及支护Ⅲ类围岩采用上下台阶法施工，台阶长度8－10m,开挖循环进尺1.5m。其施工工序为：超前锚杆施工→左洞上断面开挖→左洞拱部初期支护→左洞下断面开挖→左洞下断面初期支护→右洞侧导洞开挖→中隔墙预应力锚杆施工→右洞扩挖→右洞初期支护→仰拱施工→衬砌施工。（2）Ⅲ类围岩施工作业循环安排Ⅲ类围岩掘进支护施工,按每12h一个循环作业进行安排.每循环进尺1.5米,其掘进支护施工循环如“图3.5-4Ⅲ类围岩施工循环作业图”。图3.5-4Ⅲ类围岩施工循环作业图(三)钻爆设计1、炸药及装药结构的选择测量放样1h左上断面掘进、初支、出碴6h左下断面掘进、初支、出碴5h中隔墙预应力锚杆2h右上断面掘进、初支、出碴5h右下断面掘进、初支、出碴5h右侧导坑掘进、初支、出碴3h锚杆小导管预注浆8h0.5h左洞进40米后右导坑进40米后洞身开挖每5循环后测量放样1h左上断面掘进、初支、出碴6h左下断面掘进、初支、出碴5h中隔墙预应力锚杆2h右上断面掘进、初支、出碴5h右下断面掘进、初支、出碴5h右侧导坑掘进、初支、出碴3h锚杆超前锚杆8h左洞进40米后右导坑进40米后洞身开挖每3循环后（1）、炸药：选用2＃岩石硝铵炸药。在富水地段选用防水药包。（2）、装药结构：周边眼装药结构采用小药卷，不偶合装药及空气间隔装药结构，孔口用炮泥封堵。选用φ20mm小药卷空气间隔装药。（3）周边眼起爆采用导爆索加非电毫秒雷管起爆。为克服炮眼底部岩石夹制力，在炮孔底装半卷φ32mm药卷做加强药包。①、装药量：光面爆破周边眼装药量应严格控制，以求达到光爆效果。单孔光面爆破经验装药量计算公式：g=(E+W)×L×10Rb式中：g----单孔装药量E----孔距W----抵抗线Rb----岩石抗压强度Mpa②、装药集中度q=g/L=(E+W)×10Rb(g/m)经计算后与“隧规”中光爆装药集中度（ｑ）参考值进行对比。③、光爆参数的修正：钻爆设计在实施过程中，根据围岩的变化，光爆效果等对光爆参数进行修正。2、炮眼布置原则（1）掏槽眼：隧道爆破采用中空直眼掏槽形式，位置选择在隧道中线偏下的位置。（2）周边眼：沿开挖轮廓线布眼，严格控制水平度外插角。（3）内圈眼：内圈眼所在位置在周边眼抵抗线的边缘，内圈眼的孔距稍大于周边眼抵抗线（W）。（4）扩大眼：其炮孔间距，视岩石坚硬程度、装运手段、岩石破碎程度的要求等因素而定，一般取0.7-1.2m。（5）底板眼：底板眼沿开挖轮廓线布置，并适当增加药量起翻碴作用。（6）起爆顺序：掏槽炮辅助炮扩大炮内圈炮周边炮底板炮。间隔时间采用≥100毫秒，周边眼宜一次起爆。3、钻爆设计我们对隧道导坑及Ⅲ类围岩正洞的爆破施工进行了预设计，并进行现场实验，在以后施工中随围岩情况作出及时调整。导坑采用全断面开挖，局部破碎带分台阶开挖，进尺2米。Ⅲ类围岩采用上下台阶分部开挖，钻眼深1.2m，进尺1.5m。周边眼间距E为50cm,周边眼最小抵抗线为W=60cm,相对距为0.8，装药集中度0.15kg/m，施工时可根据爆破效果和石质情况进一步调整爆破参数，炮眼用炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。详见“表3.5-4导坑炮眼布置图及光面爆破炮眼数量及装药量表”及“表3.5-5Ⅲ类围岩炮眼布置图及光面爆破炮眼数量及装药量表”。导坑炮眼数量及装药量（参考）表表3.5-4项目上台阶眼深（m）数量（个）每眼药（kg）小计药量（kg）炮眼分类周边眼2.2230.613.8掏槽空眼2.3100掏槽眼2.341.04辅助眼2.2400.832底眼2.280.86.4合计56.2下台阶炮眼分类第一排眼1.270.85.6第二排眼1.270.85.6第三排眼1.270.85.6底眼1.270.85.6合计22.4Ⅲ类围岩炮眼数量及装药量（参考）表表3.5-5项目上台阶眼深（m）数量（个）每眼药（kg）小计药量（kg）炮眼分类周边眼1.6280.514掏槽空眼1.7400掏槽眼1.650.753.75辅助眼1.6500.630底眼1.690.655.85合计53.6下台阶炮眼分类第一排眼1.680.64.8第二排眼1.680.64.8第三排眼1.680.64.8底眼1.680.64.8合计19.2总计72.8以上表中数量，在施工时根据不同地质、岩石走向，将随时调整。]111091111910111098