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第五章主要工程项目的施工方案和施工方法1.斜井施工方案寺坪斜井采用钻爆法施工，斜井Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩段采用全断面法光爆开挖，Ⅴ级围岩采用短台阶法施工。开挖采用简易台架配气腿式凿岩机打眼光面爆破；1#斜井出碴采用侧翻式装载机装碴自卸车运输。锚喷支护结构中喷射混凝土采用混凝土湿喷机湿喷。衬砌混凝土由拌合站集中拌合，混凝土搅拌运输车运输，采用衬砌台车泵送混凝土浇筑，施工通风采用独头压入式的机械通风方式，洞内施工用电采用洞外10kV高压线进洞，洞内反坡排水采用集水井集中抽排。1.1.斜井洞口段施工结合当地气候特点及洞口地形特点，先施作洞顶截水沟，截水沟设在井口仰坡边缘线5m以外。为防止洞外雨水倒灌，在洞口外2m处设置横向截水沟一道。在洞口范围内放出边仰坡开挖轮廓线；先清除开挖范围内植被，采用挖掘机开挖，自上而下进行。石质边坡按1:0.75进行控制，边仰坡防护按“分层、分段，自上而下边开挖、边防护”的原则施作。1.2.斜井进洞施工1#斜井采用侧式装载机装碴，而设计断面宽度仅为5m，为满足侧式装载机和自卸汽车的施工需要，将1#斜井的净空宽度加宽1m，中线位置和高度不变。遵循“短开挖，强支护，衬砌紧跟”的原则，步步为营，稳扎稳打，以策安全。洞口处属Ⅴ级围岩段，洞口仰坡用喷射混凝土封闭后，用φ22超前锚杆加固洞顶围岩。进洞时采用短台阶法开挖，上半断面开挖进尺1m后，拱部喷射混凝土，施作径向系统砂浆锚杆，架设1榀钢格栅，然后复喷至设计厚度，再开挖下半断面，喷射边墙混凝土，施工墙部锚杆，架设墙部钢格栅，并与拱部支撑连接为一个整体。然后尽快施工洞口段二次衬砌，保证洞口稳定。1.3.斜井洞门施工进入暗洞施工后，及早组织洞门工程的施工，确保边坡、仰坡及洞口山体的稳定。洞门结构形式为端墙式洞门，端墙C20混凝土整体浇筑，在进洞施工超过50m以后，适时安排洞门施工。洞门施工应在洞口段二衬完成后进行。端墙采用大块钢模，一次浇注完成。洞门构造、洞门墙尺寸以及基础埋深和圬工砌筑的允许偏差符合规范要求。洞门及洞口附近的排水、截水设施配合洞门施工尽早做好，并与洞外排水系统连通，以免地表水冲刷坡面。洞口仰坡和边坡坡度的施工允许偏差为±5％；洞口土石方不得使用集中药包爆破，以免影响仰坡、边坡的稳定，对土质、风化剥落的坡面和坡脚，应予以防护。1.4.斜井洞口浅埋段施工洞口浅埋地段开挖掘进的总体原则是稳扎稳打，加强支护，避免坍方。采取“弱爆破，短进尺”开挖，每循环进尺1.0m，即进行拱部支护，喷混凝土、打径向锚杆、挂钢筋网、安装拱部支撑钢架；拱部初期支护完成后，且开挖台阶长度达到6m时，再开挖下半断面，上半断面必须始终保持5m左右的台阶长度。下台阶开挖进尺为1.0m后进行边墙部位的锚喷支护，安装边墙支撑钢架，并与拱架联接为一个整体，复喷混凝土至设计厚度，再进行下一个循环。浅埋地段混凝土衬砌要紧跟，及早形成封闭结构，保证施工人员及隧道结构的安全。1.5.斜井井身施工寺坪斜井采用钻爆法独头施工，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩段采用全断面法光爆开挖，Ⅴ级围岩段采用短台阶法预裂爆破人工配合机械施工。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩地段断面较小拟采用全断面开挖，开挖采用简易台架配气腿式凿岩机打眼光面爆破。侧翻式装载机装碴，无轨运输出碴。采用中空锚杆和砂浆锚杆，喷射HLS微纤维混凝土初期支护。斜井Ⅴ级围岩主要位于断层破碎带部位，有水时在开挖前采用超前小导管预注浆加固围岩并堵水，短台阶法分部开挖，并设临时仰拱。2.1.小导管结构及布置小导管采用直径为φ42热轧钢管，长3.5m/根，环向每米3根，纵向每2榀格栅打一环，纵向水平搭接长度为1.5m，外插角为10°～15°，小导管布置详见图5-2-1。小导管前端加工成锥形，中间部位钻直径为8mm的注浆孔，注浆孔呈梅花形布置，间距为15cm，尾部不小于0.3m范围内不钻孔以防漏浆，末端焊直径为6mm的环形箍筋。加工成形后的小导管布置详见图5-2-2。2.2.小导管安装方法在预定的位置用风动凿岩机钻孔。把管子插入孔内，带好丝扣保护帽，专用顶头顶入到要求的深度，使麻丝柱塞与孔壁充分挤压紧。然后再用CS胶泥填充孔口。注浆管的外露长度为30cm。以便连接孔口阀门和管路。顶管时注意保护钢管尾部不被损坏，以便与高压注浆管连接。2.3.注浆图5-2-1小导管注浆布置示意图图5-2-2小导管构造图预留止浆段注浆孔φ8mm间距150mm呈梅花型布置钢管锥头≥30350cm2.3.1.浆液选择一般地段及断层带浆液选择采用水泥-水玻璃双液注浆，水泥-水玻璃浆液比为1：0.6，水泥浆1：25～1：08，水玻璃浓度要求为e'=40，缓冲剂掺量2～2.5%。注浆压力一般为0.8MPa。2.3.2.注浆压力注浆压力一般为0.8Mpa，施工中根据施工现场试验确定较合理的注浆参数。2.3.3.注浆量为了获得良好的固结效果，必须注入足够的浆液量，确保一定的有效扩散范围。注浆范围按开挖轮廓线外0.3～0.5m设计并且浆液在地层中均匀扩散。浆液单孔注入量Q根据扩散半径及岩层的裂隙进行估算，其值为：HrQ2(m3)式中：r—浆液扩散半径（m）；H—压浆段长度（m）；2.3.4.凝胶时间根据掌子面地下水含量及浆液压设的条件确定，初步选定为3～5min，实施中根据实际情况酌情调整。2.3.5.注浆方式首先喷射混凝土3～5cm封闭拱部开挖工作面裂隙，作为止浆墙，后续循环则可利用循环间搭接部分作为止浆墙。然后按设计间距钻设超前小导管孔，清孔后将小导管打入孔内，再用高压风清除管内杂物，连接注浆管，采用CS胶泥封堵孔口。同时配制浆液，调试注浆机，进行压水试验，检查机械设备工作是否正常，管路连接是否正确。检查正常后即可进行注浆。注浆按照由低到高隔孔预注的方法进行。单孔注浆时，首先以初压注浆，然后在终压下进行注浆并保持1～2分钟终压再卸荷，保证注浆量及扩散半径达到设计要求，达到超前加固的目的。注浆过程中，对浆液应不停搅动，避免沉淀分层，影响浆液浓度。注浆完成4h内不得进行爆破作业。4.初期支护斜井工程初期支护主要采用锚杆、喷射混凝土、格栅钢架及挂钢筋网。4.1.锚杆支护4.1.1.普通砂浆锚杆锚杆制作：砂浆锚杆采用螺纹钢筋现场制做，长度根据围岩状况及设计确定。钻孔：锚杆呈梅花形布置。采用钻孔台车或手持凿岩机沿开挖轮廓线钻孔，钻孔前先标定钻孔位置,钻孔直径大于锚杆直径15mm,孔深误差不大于5cm。用高压风将孔内杂物吹净。钻孔应圆而直，孔口岩石整平，并使岩面与钻孔方向垂直。锚杆采用全自动液压升降平台配合安设。配拌、压注砂浆：砂宜采用中粗砂，最大粒径不得大于2.5mm，使用前过筛清洗，水泥选用P.O32.5R普硅水泥，砂浆标号不低于M20；速凝剂选用合格的速凝剂，所用材料均应按《技术规范》要求进行取样试验。早强水泥浆配合比采用灰骨比1：1～1：2，水灰比0.38～0.45，水泥采用早强水泥，并掺早强剂。砂浆用净浆搅拌机拌合均匀，随拌随用。用注浆泵往钻孔内压注早强水泥浆，注浆时注浆管要插至距孔底5～10cm处，随水泥浆的注入缓缓匀速拔出。要求锚孔内砂浆饱满，灌浆工作连续不中断，保证锚杆、砂浆、围岩间的粘结力。锚杆安装：注浆完成后迅速将锚杆插入，轻轻锤击锚杆使之深入孔底。锚杆杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。若孔口无砂浆溢出，要将杆体拔出重新注浆。注浆开始或中途停止超过30min时，应用水润滑注浆罐及其管路。注浆孔口的压力不得大于0.4MPa；杆体到位后，要用木楔或小石子在孔口卡住，防止杆体滑出。砂浆未达到设计强度的70%时，不得随意碰撞，一般规定三天内不得悬挂重物。锚杆安设后，不得随意敲击。4.1.2.HCB25N组合中空注浆锚杆锚杆采用风动凿岩机推进，钻孔前根据设计要求定出孔位，钻孔保持直线并与所在部位岩层结构面尽量垂直。HCB25N组合中空注浆锚杆施工程序如下：（1）将钻头射水孔、锚杆中孔内异物清理干净，然后将钻头安装在锚杆的一端，再将凿岩机用纤尾套连接在另一端。（2）将锚杆的钻头对准掌子面上标出的钻位，对凿岩机供风供水，开始钻进，按照多回转、少冲击的原则进行钻进，以免钻碴堵塞水孔，若发现有水孔堵塞现象，后撤锚杆50cm左右，并反复扫孔，使水孔畅通，然后慢慢地钻进，直至设计深度。（3）钻至设计深度后，用高压风清孔，确认畅通后卸下钎尾套，保持锚杆外露长度10～15m。（4）用钢管将止浆塞通过锚杆外露端打入孔口30cm左右。（5）迅速将锚杆、注浆管及注浆泵用快速注浆接头连接好进行注浆，注浆压力达0.6Mpa，并持续5分钟，不吸浆或孔口返浆停止注浆。（6）锚杆安装约24h后，安装垫板及螺母，旋紧螺帽至预应力3t，垫板必须紧贴喷混凝土面，以把承载力均匀传给锚杆，避免锚杆产生弯曲应力。4.2.格栅钢架本标段格栅钢架主筋采用Φ22钢筋，箍筋采用Φ10钢筋，连接钢筋采用Φ22钢筋。格栅钢架在洞外加工厂利用台架按设计加工制作成型，洞内安装在初喷混凝土之后进行，与定位钢筋焊接。钢架间以混凝土喷平，钢架与岩面之间的间隙用喷射混凝土充填密实，并使钢架埋入混凝土中，钢架拱脚必须放在牢固的基础上，架立时垂直隧道中线，架设时中线、高程和垂直度由测量技术人员严格控制，并将锚杆与钢格栅焊接连为整体。现场制作加工：格栅钢架按设计要求预先在洞外结构件厂加工成型。先将加工场地用C15混凝土硬化，按设计1：1比例放出加工大样；将钢筋冷弯成型，要求尺寸准确，弧形圆顺；格栅钢架加工后要进行试拼，其允许误差为：沿隧道周边轮廓误差不大于3cm；钢架各单元连接孔眼中心误差不超过±0.5cm；钢架平放时，平面翘曲应小于±2cm。钢架安装架设工艺：为保证钢架置于稳固地基上，施工中在钢架基脚部位预留0.15～0.2m的原地基，架立钢架时挖槽就位，需要时可在钢架基脚处设刚性垫板，以增加其承载力；安设时钢架应垂直隧道中线，其倾斜度不大于2°，钢架的任何部位偏离铅垂面不大于5cm；钢架按设计位置安设，在安设过程中当钢架和初喷面之间有较大间隙时应设置混凝土垫块，钢架与围岩之间的间距应不大于5cm；为增强钢架的整体稳定性，将钢架与锚杆焊接在一起，钢架间设置Φ22mm的纵向连接钢筋，并按环向间距不大于1.2m设置；为使钢架准确定位，钢架架设前均需设置环向定位系筋，系筋一端与钢架连接，另一端锚入围岩0.5m以上，当钢架架设处有锚杆时用锚杆定位；钢架安设好后应尽快施作喷混凝土作业，并将其全部覆盖，使钢架与喷混凝土共同受力，喷射混凝土分层进行，每层厚度5-6cm，先从拱（墙）脚处向上喷射，以防止上部喷射混凝土虚掩拱（墙）脚，造成拱（墙）脚喷射不密实，强度不够而容易失稳。4.3.挂钢筋网钢筋网纵向采用Φ6钢筋，环向采用Φ8钢筋加工成方格网片，纵横钢筋相交处可点焊成块，也可用铁丝绑扎成一体。有钢支撑时，将钢筋网点焊在两榀钢支撑的外弧上；无钢支撑时，通过与锚杆焊接固定在开挖的轮廊面上，且随岩面起伏铺设。4.4.湿喷微纤维混凝土本次隧道支护设计中采用了喷射新型材料HLS微纤维混凝土，这种新型混凝土能够提高隧道初期支护的耐久性，主要是在隧道开挖周边喷射混凝土添加微纤维以改善混凝土的耐久性，设计掺量为1kg/m3，在实际施工中将根据水泥用量及水灰比进行掺量实验确定其合适的掺加量。(1)原材料要求砂选用颗粒坚硬、干净的中、粗砂，符合国家二级筛分标准，细度模数大于2.5，含水率控制在5-7%；碎石选用坚硬耐久、最大粒径不大于15mm的碎石；水泥用32.5R普通硅酸盐水泥；使用的外加剂主要有减水剂、防水剂、速凝剂、膨胀剂及硅粉等。速凝剂、减水剂、粘稠剂等外加剂均选择质优、性能优良的产品。速凝剂在使用前，要做与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，使用中初凝时间应小于5min，终凝时间小于10min。HLS微纤维选择合格厂家购买。(2)微纤维混凝土的搅拌工艺先将微纤维及粗骨料投入搅拌机干拌0.5～1分钟，使微纤维均匀分布在骨料中；再将砂和水泥投入搅拌机，混合料再干拌0.5～1分钟，后加水湿拌1.5～2分钟。(3)湿喷微纤维混凝土的施工方法根据设计要求和地质围岩状况，喷射混凝土分为：素