隧道工艺

2.5.3隧道工程2.5.3.1施工准备开工之后首先修筑临时施工便道，架设施工供电线路、修筑供水设施和铺设供水管道，砌筑洞顶截水沟，开挖洞口段土石方。洞口场地开挖完成后，安装和修建隧道供风、供水、发电、混凝土生产、钢结构加工等设备与设施。洞门工程在隧道进洞施工正常后选择非雨季节施工。2.5.3.2施工测量根据本标段工程量及工程分布特点在各施工洞口各配备一个测量班，每个测量班均由1名测量工程师、4名测量技工组成，共同完成测量工作。测量班依据工作内容配置测量仪器。测量作业程序流程见图2.5.3.1。图2.5.3.1测量作业程序流程图⑴控制测量①施工前平面控制网复测施工前根据设计院和建设单位技术部门现场进行的交接测量控制桩橛点及办理的相关手续，组织测量人员对交接的导线网点和水准基点进行复核测量，复核导线点的坐标和水准基点高程的准确性，测量结果经过平差后与所交的控制点结果进行对比，完全无误后作为施工用控制点。隧道每掘进1km或雨季前后各进行洞内外导线控制点联测一次。②平面控制附合导线测设洞内布置双导线，形成闭合导线，利用全站仪、精密水准仪等测量仪器，精确控制隧道施工。洞口导线点位使用钢筋（钢筋顶上刻十字线）埋于洞口附近坚固稳定的地面上，并用混凝土固定桩位，点与点之间通视良好。点位布置完毕后，利用设计院交接的导控制网、水准基点加密防护开工前交接桩控制网、水准基点开工复测施工中复测检查施工测量竣测量测量成果报监理工程师及建设单位线网GPS点（已知）作基准点，以三维坐标法，使用全站仪引测附合导线上各点的精确坐标值（并经平差），使用精密水准仪从高等级的2个BM点测定导线上各点的准确高程（并经平差）。水平角的观测正倒镜六个测回中误差≤±2.5″，每条附合导线长度必须往返观测各三次读数，在允许值内取均值，导线全长闭合差≤±1/30000。③高程控制高程控制点的布设利用平面控制点的埋石作为高程控制点，如特殊需要时进行加密，加密的水准点精度不低于高程控制点的精度，其布置形式为附合水准线路。精密水准点的复测采用S1等级水准仪对所交精密水准点进行复测，往返测量。观测精度符合偶然误差±2mm，全中误差±4mm，往返闭合差≤±8（L为往返测段路线段长，以km计）。两次观测误差超限时重测。当重测结果与原测成果比较不超过限值时，取三次成果的平均值。⑵施工测量①洞口测量根据隧道洞口的设计结构和洞口地形标高，详细计算洞口边仰坡开挖边线的坐标和各桩中心坐标。利用附合导线与以上计算坐标的相对关系，使用全站仪在地面上放出洞口边仰坡开挖轮廓线，十米桩中心坐标点位，以放出的坐标点为中心放出开挖边线桩，控制洞口边仰坡的开挖。②洞身测量隧道洞身施工测量根据隧道设计文件，精确计算出线路百米桩的坐标及结构的相关尺寸和标高，并按每10m编制出所有隧道标高表。测量工程师利用洞内测量控制点，及时向开挖面传递中线和高程；由测量班用断面测量仪测设隧道开挖轮廓线、支护钢架架立前后和二次衬砌立模前后轮廓尺寸，进行复核，确认准确后方可进行下道工序施工，并对混凝土净空断面应用激光隧道限界检测仪检查。在洞内进行施工放样时随时配带气压标、温度计，随时根据实际情况对仪器进行气压、温度的修正。⑶竣工测量每20m对已衬砌段隧道净空采用激光限界检测仪进行洞身净空检查，隧道洞身开挖贯通后，及时组织测量人员进行贯通测量。依据铁路有关测量规范及测量结果，调整贯通误差，并将结果及时上报监理和建设单位有关部门。依据设计图纸检查完工后的结构物尺寸，如实填写检查结果，并将检查资料作为竣工资料的一部分存档。⑷测量质量的保证措施测量桩点的交接，必须双方参与，持交桩表逐桩核对，交接确认，遗失的坚持补桩，无桩名者视为废桩，资料与现实不符的应予以更改。执行有关测量技术规范，按照规范技术要求进行测量作业检测，保证各项测量成果的精度和可靠性。测量放样的依据是施工图纸及相关规范，要求使用的图纸及规范必须盖“受控”章，确保其有效。定期组织测量人员与相邻施工队共同进行洞内外控制点联测，保证控制点的准确性。所有现场测量原始记录，必须将观测者、记录者、复核者记录清楚且须是各岗位操作人员自己的签名。加强仪器的维修和保养，保持其良好状态，制定仪器维修和保养制度及周检计划，按时送检。2.5.3.3洞口（明洞）施工⑴洞口边、仰坡开挖防护边仰坡开挖前先施作截水天沟，按设计要求从上至下开挖边仰坡，并及时按设计要求进行边仰坡的防护加固。边仰坡采用骨架护坡，骨架采用C25混凝土结构，中心绿化，以防雨水渗入而坍塌。⑵洞口排水边仰坡施工前先人工在开挖边缘线5～10m开挖并施作洞顶截水天沟，待进洞后及时施作洞门和两侧排水沟，与洞顶截水沟相连形成完整排水系统。⑶进洞施工采用超前管棚法进洞，形成洞室轮廓,优先选择斜切式洞门；当洞口地形等高线与线路中线斜交时，尽量采用接建明洞的措施，洞门采用单压明洞门。进洞采用双侧壁导坑法施工，坚持自上而下、宁强勿弱、宁大勿小的原则。洞口应加强防排水，防止积水长时间浸泡墙脚和隧底，造成边墙围岩失稳。⑷洞门修筑在进洞施工正常后，适时安排洞门施工，洞门采用混凝土整体浇筑，浇筑时采用钢管搭设脚手架，大面积钢模板立模，混凝土输送泵浇筑，插入式振捣器振捣。洞门完成后及时修筑洞顶排水沟和边仰坡防护工程，保证洞口稳定和排水顺畅。⑸明洞施工明洞采用明挖法施工，采用挖掘机分段、分层开挖，拱上部采用放坡开挖，拱下垂直边坡开挖，必要时辅以微震动爆破开挖，人工配合挖掘机刷边（仰）坡。按设计要求紧随开挖进行防护，采用砂浆锚杆、挂钢筋网、湿喷混凝土及型钢防护。隧底开挖完毕后进行隧底地质勘探，根据地质勘探结果进行必要的地基处理，然后进行仰拱施工。根据监控量测结果及时施做明洞衬砌，明洞衬砌按洞外混凝土结构要求进行施工。衬砌外缘采用复合防水板加土工布，防水层铺止墙顶开挖或墙脚泄水孔处，外侧施工3cm的M10水泥砂浆保护层，以防回填时扎破防水层。待衬砌强度达到设计后进行洞顶回填，最后进行洞顶种植绿化。2.5.3.4辅助坑道施工⑴辅助坑道施工方案Ⅴ级围岩地段采用短台阶开挖，喷锚网型钢钢架联合支护，仰拱或铺底混凝土超前，二次衬砌紧跟。Ⅳ级围岩采用台阶法开挖，Ⅲ、Ⅱ级围岩采用全断面法开挖，三臂凿岩台车或多功能作业台架人工风枪钻孔，塑料导爆管微差起爆，喷锚网支护，适时施作混凝土铺底及二次衬砌。为保证斜井洞内出碴效率及行车速度，单车道净空尺寸5*6m（宽*高），双（错）车道断面净宽按在单车道断面基础上加宽2.3m考虑，净空尺寸7.3*6.5m（宽*高）,辅助坑道采用无轨运输方式，侧卸式装载机装碴，自卸车出碴。进入正洞后进出口方向采用独立的通风系统，并在井底喇叭口处用射流式风机将喇叭口污风引导出斜井。采用压入式通风，斜井口配2台2×110KW轴流式通风机，Φ1500通风管。地下水和施工废水采用高扬程、大流量水泵分段逐级机械抽排。⑵辅助坑道施工安全措施施工之前作好井口防排水措施，及时修筑洞门，以策安全。为防止车辆刹车失灵发生险性事故，错车道处设防撞墙，防撞墙采用装砂编织袋堆码，外挂废旧轮胎。加强行车调度和警示标识，防止车辆相撞。配备足够的通风和排水设施设备，确保洞内施工环境满足正常施工需要。⑶挑顶施工进入正洞挑顶采用垂直挑顶法。辅助坑道掘进至与正洞隧道中线交点前20m时，开挖按半径20m的曲线净空逐步加宽、加高，以满足各种机车、运输车辆的转弯半径及净空要求。辅助坑道与正洞隧道断面交叉接触点按圆周施工。挑顶起点从辅助坑道外拱顶起，沿正洞外拱弧形开挖，宽度2～3m，预留核心土，两侧做成5:1坡度，每次开挖进尺1.0m，并立即湿喷混凝土封闭开挖面，在达到正洞拱顶标高且拱部符合设计轮廓时，按照设计施做正洞初期支护。施工时人工出碴，用断面仪法检查开挖断面。上导支护完成后，开挖核心土，沿隧道进出口方向各向两侧开挖5m，并加强拱部钢架的锁脚锚杆，拱部钢架拱脚必须座在斜井加强支护的钢架或混凝土衬砌上。形成施工作业空间后，分部进行下半断面开挖及支护。2.5.3.5超前支护⑴大管棚施工大管棚采用Φ108热轧无缝钢管，壁厚6mm，环向间距0.4m，长30m，外插角0～1度，管棚间内插Φ42超前小导管，L=3.5m，环向间距0.4m，外插角10度～15度，纵向搭接不小于1m。①机具超前大管棚钻孔采用管棚钻机，该机械采用顶驱双作用冲击及回转，把套管及钻具同时冲击回转钻入软弱围岩内，钻孔时采用大扭矩回转套管钻进成孔，提高了孔向精度及钻深能力，钻架配置两组液动夹头，方便夹紧及卸拧钻具丝扣，减少劳动强度，内置液动注水泵，简化清孔排渣及洗孔工序。采用高压双液注浆泵注浆，浆液由注浆拌和机拌制。②施工工艺超前大管棚施工工艺流程见图2.5.3.2。A、顶驱液动锤把套管与钻杆同时冲击回转，钻入隧道顶板前端设计要求孔深。B、钻孔完毕，将套管内孔高压风清洗干净，然后将钻杆拔出，套管仍留在孔内护孔。C、事先加工好带有注浆眼的钢管插入套管内，钢管节与节用丝扣联接，钢管终端密封。D、管插进后，取出套管。E、上述步骤将其余管棚施钻安插完毕，然后施做孔口密封。F、用高压泵将水泥浆压入钢管内，浆液通过钢管注浆眼压注入孔壁的缝隙内，固结附近岩土层，采用导管编号注浆，先注“单”号孔，待1至2天固结后，再注“双”号孔，管棚位于土层中压注水泥浆，压力不小于2MPa，其余地段压注水泥砂浆（水灰比1：1，砂灰比2：1）压力不小于1MPa。G、管棚支护下，进行隧道开挖，开挖总长度为管棚总长度的90%。③注意事项A、大管棚施工前编制详细的专项施工组织设计。B、钻孔前，按设计精确画出钻孔位置。C、控制钻孔角度，尤其是接长钻杆后钻进角度应严格控制。D、注浆时准确掌握浆液配比和注浆压力。E、创造良好的照明条件，施工时专人统一指挥。F、加强对围岩进行动态监控量测，实行信息化管理。图2.5.3.2超前大管棚施工工艺流程图⑵超前小导管施工本标段大部分隧道洞口段、断层破碎带、岩性接触带和洞身浅埋段采用超前小导管注浆预支护，小导管采用Φ42热轧无缝钢管加工。①施工工艺超前小导管施工工艺流程见图2.5.3.3。钻机退回原位套管内注水清洗分节装入钢花管接长钻杆及套管一节钻孔结束继续钻进施工准备(施作套拱、安装导向管／架)钻机就位安装钻杆及套管取出钻杆取出套管顶驱双作用冲击回转下一根管棚钻进注浆隧道开挖钻至设计长度钻进结束达到注浆压力图2.5.3.3超前小导管施工工艺流程图②施工方法采用YT-28风动凿岩机钻孔，人工安装超前小导管并与钢架焊接固定，小导管外插角符合设计，用注浆泵进行注浆作业，注入水泥单液浆，注浆压力一般为0.8MPa，施工中根据现场试验确定合理的注浆参数。小导管在构件加工厂制作，前端做成尖锥形，尾部焊接φ8mm钢筋加劲箍，管壁上每隔15cm交错钻眼，眼孔直径为6～8mm。小导管加工见图2.5.3.4。喷混凝土封闭开挖面沿周边布孔插入小导管注浆开挖小导管加工浆液准备钻孔图2.5.3.4小导管加工图钻孔完毕后，将小导管按设计要求插入孔中，围岩软弱地段用游锤或凿岩机直接将小导管沿格栅钢架中部打入，尾部与钢架焊接到一起，共同组成预支护体系。注浆前先喷射混凝土5～10cm封闭掌子面作止浆墙，当单孔注浆量达到设计注浆量时，结束注浆。注浆参数应根据注浆试验结果及现场情况调整。注浆作业中认真填写注浆记录，随时分析和改进作业，并注意观察施工支护工作面的状态。小导管注浆工艺流程见图2.5.3.5。开挖前试挖掌子面，无明显渗水时进行开挖作业。(3)预切槽法预切槽技术是在开挖工作面之前，用特制的链式机械切刀沿隧道断面周边连续切割出一条厚约35厘米深5米的窄槽，同时应用和切刀一体化的混凝土灌注设备注入4.5m混凝土，预衬砌搭接长度为50cm，从而形成一个连续的起预先支护作用的混凝土壳体。然后在该混凝土壳体的支护下进行工作面机械挖掘。该技术兼备超前预支护以控制地层的变形和提供施工支护及永久支护的功能。预切槽机施工工艺流程见图2.5.3.6。50cm15cmφ8mm加劲箍φ42mm钢管泵口压力表蓄浆池注浆泵搅拌机混合器地层管路小导管孔口压力表球阀图2.5.3.5小导管注浆工艺流程图①