新凉风垭隧道下穿环城高速公路施工方案

1新凉风垭隧道下穿高速公路施工方案一、工程概况新凉风垭隧道起止里程为DK149+846～DK157+464，全长7618m，为双线隧道。洞内线路纵坡为“人”字坡，变坡点里程为DK154+800，进口端DK149+846～DK154+200为17.2‰上坡，坡段长4354m，DK154+200～DK154+800为9‰上坡,坡段长600m，出口端为3‰下坡，坡段长2664m。正洞于DK149+931～DK149+954、平导于PDK149+936～PDK149+959下穿渝黔高速公路，埋身约24m。在施工该段时，按要求严格控制爆破规模。严格按照“管超前、短进尺、弱爆破、强支护、勤监测、紧衬砌”的原则组织施工。控制公路路面爆破震动速度不大于5cm/s。正洞采用拱墙I18型钢钢架（间距0.8m/榀），φ42小导管超前支护，Ⅳb型复合衬砌的支护体系，平导采用模筑衬砌加强支护，该段施工前于地表埋设监测点，测点沿公路平行布置，均匀分布于隧道中线两侧。施工期间对监测点进行沉降监测，若发现路面出现较大沉降，立即加强支护，提高监测频率并及时通知相关单位，以便处理。二、施工工艺新凉风垭隧道正洞DK149+931～DK149+954、平导PDK149+936～PDK149+959段施工要加强监控量测。主要包括两部分：第一部分地表沉降，主要是加强地表沉降数据监测及数据分析；第二部分是加强隧道洞内监控量测，包括拱顶沉降及周边收敛，特别是对拱顶下沉及周边收敛数据分析。该段隧道施工时，要严格控制装药量，并在每次隧道爆破时对公路路面爆破震动速度进行监测。该段施工时要加强超前支护施工质量，确保超前小导管长度、环向间距、搭接长度及注浆质量符合设计及规范要求，在施工中若发现检测数据变化大，或开挖后拱顶掉块严重，则根据实际情况及时对超前支护进行补强，采用加密超前小导管、双层小导管或中管棚的超前支护形式。该段施工时要及时施作初期支护和二次衬砌，并加强对监控量测数据进行分析，若发现检测数据变化较大，初期支护有裂缝时，立即调整未施工段开挖形式，开挖形式可调整为CRD法或三步七台阶法。初期支护施工时，可采用缩短拱架间距，加密锚杆等方式进行加强。2其施工工艺如图2-1所示。图2-1下穿高速公路段施工工序三、施工方法（一）监控量测1、监控量测点埋设（1）地表监控量测点布置里程：DK149+925、DK149+935、DK149+945、DK149+955布置地表观测点。并在高速公路两侧坡脚、路肩、路面、中线布置七个监测断面。路肩、路面、中线测点间距2～5m；坡脚每断面设置4个测点，测点间距10m。其监控量测断面布置图3-1所示：监测方法：地面沉降点采用精密水准仪进行测量；监测频率：施做期间，每天1次对路面进行沉降观测。如出现变形速率增大时，加密监测次数。测量放线超前支护上导坑开挖、出碴下导坑开挖、出碴下部初期支护上部初期支护围岩监控量测围岩监控量测围岩监控量测公路稳定性分析、围岩稳性分析、修正工方案，确定、超前支护、初期支护及二次衬砌施工类型；根据检测数据确定二次施作时间仰拱填充施工二次衬砌仰拱沿公路测点布设、原始数据收集围岩监控量测围岩监控量测3量测范围BH0基准点2.53m正洞平导图3-1地表沉降监控量测点横向布置示意图（2）洞内监控量测点的布置：该段隧道洞身开挖采用临时仰拱台阶法洞身开挖，隧道下穿高速公路，其洞内监测点布置如下图：图3-2洞内测设点埋设该段洞内监控量测断面采用每10m布设一个监测断面。即在正洞于DK149+925、DK149+935、DK149+945和DK149+955断面；平导于PDK149+930、PDK149+940、PDK149+950、PDK149+960和PDK149+970断面分别布设洞内测设点。监测频率开挖阶段每天1次，如出现变形速率加大时，则加密监测次数（日4变形速率安全值为：5mm/d）。2、监测资料的分析、预测及信息反馈监控量测资料均用计算机配专业技术软件进行自动化初步分析、处理。根据实测数据分析、绘制各种表格及曲线图，当曲线趋于平衡时推算出最终值，并提示结构物的安全性。监测人员及时反馈指导信息，调整施工参数，保证安全施工。监测资料反馈程序如图3-3。监控量测结果位移是否超过Ⅲ级位移是否超过Ⅱ级位移是否超过Ⅰ级继续施工综合判断暂停施工否否否是安全不安全采取特殊措施图3-3监测资料反馈程序（二）超前支护隧道正洞DK149+931～DK149+954下穿渝黔高速公路段，正洞采用φ42小导管超前支护，每循环30根，单根长4.5m，纵向间距3.2m。1、施工工艺流程工艺流程如图3-4所示：5图3-4超前小导管施工工艺流程2、超前小导管施工方法现场加工小钢管，喷射砼封闭岩面，风动凿岩机钻孔，并用钻孔台车或风动凿岩机的顶推力将小导管推送入孔，测斜仪控制钻孔角度，注浆泵压注水泥浆。超前小导管以紧靠开挖面的钢架为支点，小导管尾段与钢架焊联，打入钢管后注浆，形成管栅支护环。水泥浆水灰比为0.5～1.0之间调节，浆液由稀到浓逐级变换，即先注稀浆，然后逐级变浓至1.0为止。位于土层时，小导管压注水泥浆，压力不小于2MPa，其余地段压注水泥砂浆，压力不小于1MPa。水泥浆进浆量很大，压力长时间不升高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间。施工准备钻孔打小导管设备准备管材加工材料准备机具准备地质调查注浆设计现场试验效果检查制定施工方案进入施工浆液选择配比试验注浆参数喷混凝土封闭掌子面注浆注浆站布置浆液配制安孔口止浆塞连接止浆管开挖63、施工注意事项该段施工时，如在施工中若发现检测数据变化大，或开挖后拱顶掉块严重，则根据实际情况及时对超前支护进行补强，采用加密超前小导管、双层小导管或中管棚的超前支护形式。（三）洞身开挖隧道正洞该段施工采用台阶法加临时仰拱，其施工步骤如图3-5。1台阶法+临时仰拱施工工序横断面23I18临时钢架4ⅥⅣⅣⅥⅥⅥⅤ图3-5台阶法加临时仰拱开挖步骤图(1)利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部超前支护，开挖①部；施作①部台阶周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚砼，铺设钢筋网，架立钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆及定位锚杆；钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度。(2)在滞后于①部4m后，开挖②部，铺设钢筋网；接长钢架并设锁脚锚杆及定位锚杆；钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度；在滞后于②部一段距离后，开挖③部；台阶周边部分初喷4cm厚砼；铺设钢筋网；接长钢架并设锁脚锚杆及定位锚杆；钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度。(3)在滞后于③部6m离后，开挖④部；施作隧底喷砼。(4)根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，拆除I18临时横撑，灌筑Ⅳ仰拱衬砌与边墙基础。(5)灌注仰拱填充Ⅴ部至设计高度。(6)利用衬砌模板台车一次性灌筑Ⅵ部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。另外，该段隧道开挖时，要严格控制爆破装药量，并严格按照爆破设计经行爆破，并对公路路面爆破震动速度进行监测，必要时采用微震爆破或机械开挖法。7（四）初期支护该段施工时，要严格按照设计进行初期支护，并加快支护时间，尽量缩短围岩暴露时间。1、锚杆该段正洞锚杆拱部144°采用φ25中空锚杆，锚杆长3.5m，间距1.2×1.2m。拱部144°以下边墙采用φ22砂浆锚杆。(1)中空锚杆施工方法①施工准备严格按照设计要求选择专业厂家订购中空注浆锚杆，并进行相关试验，确保锚杆体的抗拉拔力满足设计要求。注浆浆液采用水泥浆，施工准备阶段主要完成有关水泥相关试验和水质化验，进行浆液配合比设计及相关试验。②测量放样、钻机就位锚杆孔开孔前做好量测工作，按设计要求布孔并做好标记，开孔偏差不大于10cm；锚杆孔的孔轴方向满足施工图纸的要求，图纸未规定时垂直于开挖面，局部加固锚杆的孔轴方向与可能滑动面的倾向相反，交角大于45°。③测量放样、钻机就位锚杆孔开孔前做好量测工作，按设计要求布孔并做好标记，开孔偏差不大于10cm；锚杆孔的孔轴方向满足施工图纸的要求，图纸未规定时垂直于开挖面，局部加固锚杆的孔轴方向与可能滑动面的倾向相反，交角大于45°。④锚杆钻机就位。⑤成孔采用锚杆钻机钻孔，测斜仪控制孔身倾斜角度，利用短杆冲孔，然后接长钻杆钻孔到设计长度。锚孔位置、方向、直径严格控制，锚孔钻完后用高压风清孔。清孔完成后进行锚孔位置、方向、直径进行严格控制，检查锚孔是否平直畅通，不合格的孔位重新钻孔。⑥锚杆杆体安装组装中空注浆锚杆杆体，安装可测长锚头、长度检测管。人工辅助锚杆钻机安装，锚杆边旋转边送入锚孔。隧道拱部采用带防弊气联接套的中空注浆锚杆，锚杆组装时，同时安装防弊8气联接套、排气管；隧道墙部采用WZD25中空注浆锚杆。杆体安装完成后，安装止浆塞、垫板、球形螺母，利用中空锚杆扳手拧紧。安装锚杆垫板时确保垫板与锚杆垂直，并与初喷混凝土面密贴紧压。锚杆安装后，不得随意敲击，3d(天)内不得悬挂重物。⑦注浆利用专用高压注浆泵注浆通过锚杆杆体预留通道接孔口注浆。隧道拱部利用排气管排气；隧道墙部自然排气，确保锚杆孔内注浆饱满。注浆浆液配合比设计：注浆采用水泥浆，水灰比0.4～0.5:1。浆液扩散半径r的确定：根据已有资料进行工程类比及现场碴体注浆试验情况选定注浆压力范围，确定浆液扩散半径r的大小。注浆孔距D与排距L的计算：L=Dsin60°，D=2rcos30°单孔注浆量Q注=πr2hηβ式中：r--浆液扩散半径，m；h--压浆段有效长度，m；η--岩石裂隙率；β--浆液在裂隙内的有效充填系数。洞内注浆结束的标准：注浆压力控制在设计规定范围内。（2）砂浆锚杆施工方法砂浆锚杆采用风动凿岩机成孔，先插后注工艺安装锚杆，测斜仪控制锚杆孔道倾角，注浆采用专用注浆泵施工。①施工准备根据设计要求，锚杆杆体、锚垫板在现场加工，并进行相关试验，确保锚杆质量。每段工程取代表性段落对锚杆进行抗拔试验，锚杆抗拔力大于80kN/根，通过试验修正施工参数，指导大面积施工。砂浆锚杆采用双管排气法注浆作业，浆液采用水泥砂浆，施工准备阶段主要完成有关水泥、砂料的相关试验和水质化验，进行浆液配合比试验。②钻孔测量放样，按设计要求准确放出锚杆孔位，采用风动钻岩机钻孔。系统锚杆实际放样时允许偏差±5cm。9③清孔利用高压风清孔，严禁采用高压水洗孔，避免人为塌孔。清孔完成后进行孔道检查，检查开孔孔径、孔深、孔道倾斜度。④插杆清孔后及时放置锚杆，将锚杆插入锚杆孔内，插好锚杆后用孔口用块石或木楔临时居中固定，杆体外露部分避免敲击碰撞。锚杆安装后，不得随意敲击，3d(天)内不得悬挂重物。⑤注浆采用单管注浆工艺，直接将注浆管插入孔底，开始注浆后反复将注浆管向孔底送，使砂浆将孔内多余的水挤压出孔外，随后边注浆边拔出注浆管。砂浆配合比设计：注浆采用水泥砂浆，灰砂比为1:1～1:2，水灰比为0.38～0.45。水泥砂浆的强度等级不应低于M20，砂浆配合比通过现场原位试验确定，坚持随拌随用的原则，对超过初凝时间的砂浆做报废处理。砂浆的干缩率必须在允许的范围内。⑥安装垫板锚杆孔内砂浆达到设计强度80%以上时，方可进行垫板安装的外部操作。安装垫板时，应确保垫板与锚杆轴线垂直，各种不正确的安装方法都会对锚杆的锚固性能产生不利影响。当锚杆孔的轴线与孔口平面不垂直时，为保证垫板能均匀地压紧岩面，采用两种方法进行调整：一是在螺帽下安装楔形垫块；二是在垫板后用砂浆或混凝土找平。2、钢架(1)钢架加工要点该段隧道正洞采用I18型钢钢架。①钢架分节段制作，每节长度根据设计尺寸及开挖方法确定，不宜大于4m。每片节段应编号，注明安装位置。型钢钢架采用冷弯法制作成型。钢架节段采用钢筋加工场内加工制作。②拱架接头钢板厚度及螺栓规格符合设计要求；接头钢板螺栓孔采用机械钻孔，孔口采用砂轮机清除毛刺和钢渣。③钢架加工尺寸应符合设计要求，其形状应与开挖断面相适应。④加工成型后的型钢进行详细标识，分类堆放，做好防锈蚀工作后待用。10(2)钢架安装要点①钢架安装前应检查开挖断面轮廓、中线及高程。②钢架安装确保两侧