隧道开挖、支护、衬砌及措施

1隧道工程开挖、支护、衬砌施工专项技术方案及措施1．开挖本标段隧道埋深较浅，明洞部分全部用明挖法开敞式开挖，Ⅵ级围岩采用明挖及CRD法，Ⅴ级围岩地段采用CD法和环形开挖留核心土法、Ⅳ级围岩采用台阶法施工，隧道开挖坚持“禁爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则，采用机械开挖、人工配合进行施工。洞口施工时，先开挖洞门边仰坡及路堑土石方，做截水天沟，再施做洞门；洞口环节衬砌须与洞门同时施工；洞口位置贯彻“早进晚出”的原则并避开崩塌、滑坡等不良地质，洞口施工前及早清理洞顶坡面，做好地表水引排，封闭地表裂隙，夯填整平洞顶空洞、低洼处施工时随时对洞口边仰坡进行监测，有失稳迹象及时采取措施；隧道洞门应及早施工，并避开雨季、冬期施工，保证洞门结构质量及洞口段稳定。开挖时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。边仰坡采用水泥砂浆砌片石网格喷播植草支护，防止因隧道施工引起环境恶化和边仰坡遇水冲坍塌影响结构及行车安全、并封闭洞口路基面，防止雨水冲蚀坡面或下渗引起洞门基础松软。边仰坡连接处采用圆弧顺接开挖，洞口段挡墙与路堑挡墙采用墙面顺坡连接，挡墙设置Φ80泄水孔，保证墙后渗水顺利排除。边仰坡开挖施工时尽量减少开挖范围，保护环境及地表植被。1．1．明洞施工本标段活沙兔图隧道进出口都带有明洞，进口明洞长150米，出口明洞长320米，斜井有90米明洞。明洞采用明挖法施工，采用挖掘机分段、分层开挖，必要时辅以微震动爆破开挖，人工配合挖掘机刷边（仰）坡，分段长度8～10m，分层高度2～3m。紧随开挖进行边（仰）坡防护，边（仰）坡采用砂浆锚杆挂钢筋网湿喷混凝土防护。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，待衬砌强度达到设计后进行防水施工，然后进行洞顶回填，最后进行洞顶种植绿化。回填土表面均铺设复合隔水层。2洞口边、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。(1)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。(2)洞门施工在进洞施工正常后，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。(3)进洞施工所有隧道均采用套拱法进洞。对于洞口段设计为大管棚超前预支护的隧道具体作法：洞口开挖至起拱线，采用两榀型钢钢架紧贴仰坡放置，间距0.8m，纵向用Φ22mm钢筋连接，预埋管棚导向管，其环向间距及倾角按设计的管棚环向间距及外插角布设，经测量检查，同隧道洞口开挖断面一致后，与仰坡锚杆焊接固定，浇注40cm厚挂板混凝土固结，然后施做长管棚，形成洞室轮廓，按设计开挖方法进洞。1．2．正洞施工指导原则：均按新奥法原理组织施工。软岩地段施工坚持“先预报、管超前、短进尺、控爆破、强支护、快封闭、勤量测”的原则。积极推广应用国内外隧道施工新技术、新工艺，投入大型隧道施工专用机械设备，组成挖、装、运、锚、衬等机械化作业线。1．3．洞身开挖根据围岩级别及周边环境采取多种开挖方法：Ⅵ级围岩采用明挖及CRD法，Ⅴ级围岩地段采用CD法和环形留核心土法、Ⅳ级围岩采用台阶法施工。围岩开挖采用风镐或挖掘机开挖，必要时辅以弱爆破。形成超前支护、开挖、初期支护、仰拱填充、二次衬砌、附属工程均衡生产、整体推进的施工格局，断层破碎带及其影响带地段初期支护及时封闭成环，根据围岩量测结果及时施作二次衬砌。施工方法及进度指标见表1-1，算月进度按25天计算。3表1-1施工方法及进度指标表序号围岩级别施工方法循环进尺日循环数日进尺米月进度米1Ⅳ台阶法施工，钻孔台车为主，辅以人工风动凿岩机钻眼，微震动控制爆破和光面爆破。2.5251252ⅤCD法、环形留核心土法施工，微震动控制爆破、预裂爆破和光面爆破。1.022503ⅥCRD法施工，采用铁镐、风镐或挖掘机开挖，必要时辅以弱爆破。0.7521.5301．3．1．CRD法施工CRD法施工原理及工艺流程见图1-1。CRD法施工每循环进尺0.75m，每循环时间720min，每天2循环，日进尺1.5m，月进度按30m（已考虑各种影向造成的折减）计，各工作面工序调整到位后平行作业，循环作业时间见表1-2。施工工序:A、（1）利用上一循环架立的钢筋架施做超前小导管超前支护。（2）弱爆破开挖○1部。（3）采取措施封闭掌子面。（4）施做○1部导坑周围的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚混凝土，架立I18工字钢临时钢架，并设锁脚锚杆。（5）导坑底部平整压实后，施做○1部临时仰拱。安设I18工字钢。B、（1）在滞后于○1部一段距离后，弱爆破○2部。（2）采取措施封闭掌子面。（3）施作○2部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚混凝土，架立I18工字钢临时钢架，并设锁脚锚杆。（5）导坑底部平整压实后，施做○2部临时仰拱。安设I18工字钢横撑。（6）复喷混凝土至设计厚度后打设超前小导管并注浆。C、开挖○3部并施做导坑周围的初期支护和临时支护，步骤及工序同A。D、开挖○4部并施做导坑周围的初期支护和临时支护，步骤及工序同B。E、（1）在滞后于○4部一段距离后，弱爆破○5部。（2）隧道底周边部分初喷4cm厚混凝土。（3）接长初支钢架及I18工字钢临时支撑，施作初支仰拱，复喷41-1CRD法开挖程序及工艺流程图混凝土至设计厚度。F、开挖○6部并施做导坑周围的初期支护和临时支护，步骤及工序同E。G、逐段拆除靠进已完成二次衬砌部分8～10cm的范围内中隔墙底部工字钢单元。H、浇筑I部仰拱。I、（1）根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，拆除I18工字钢临时钢架及临时横撑。（2）利用衬砌模板台车一次浇筑II部衬砌（拱墙衬砌一次施做）。施工准备施作①部超前支护施作①部临时仰拱，安工字钢横撑复喷混凝土并打设超前小导管滞后①部一段距离开挖②部施作②部初期、临时支护喷射混凝土封闭掌子面开挖①部喷射混凝土封闭掌子面施作①部初期临时支护，设锁脚锚杆施作②部临时仰拱，安设工字钢施作③部初期临时支护及锁脚锚杆施作③部临时仰拱，安工字钢横撑复喷混凝土并打设超前小导管施作④部初期临时支护开挖④部并喷混凝土封闭掌子面复喷混凝土并打设超前小导管开挖③部并做初期临时支护喷混凝土封闭掌子面滞后④部一段距离开挖⑤部隧底喷4cm厚混凝土，架设钢拱架施作初支仰拱，复喷混凝土开挖⑥部施作④部临时仰拱，安设工字钢复喷混凝土并打设超前小导管浇筑Ⅰ部仰拱根据量测结果，拆除临时钢架横撑一次性浇筑Ⅱ部衬砌隧底喷4cm厚混凝土，架设钢拱架施作初支仰拱，复喷混凝土拆除已完成二次衬砌部分钢架51．3．2．CD法施工CD法施工原理及工艺流程见图1-2。CD法施工每循环进尺1.0m，每循环时间720min，每天2循环，日进尺2.0m，月进度按50m计（已考虑各种影向造成的折减）。循环作业时间见表1-2。CD法施工工序：A、（1）利用上一循环架立的钢筋架施做超前砂浆锚杆支护。（2）弱爆破开挖○1部。（3）施做○1部周围的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚混凝土，架立I18工字钢临时钢架，并设锁脚锚杆。（4）导坑底部平整压实后，施做○1部临时仰拱。（5）复喷混凝土至设计厚度后打设超前砂浆锚杆。B、（1）弱爆破开挖○2部。（2）导坑周边初喷4cm厚混凝土，架立格栅钢架及I18工字钢临时钢架，并设锁脚锚杆。（3）导坑底部铺10cm厚混凝土，施做○2部临时仰拱。（4）复喷混凝土至设计厚度后打设超前砂浆锚杆。表1-2CRD法、CD法分部施工作业循环时间表工序时间（min）循环时间（min）660120180240300360420480540600660720测量放样30监控量测30超前支护360/3开挖300初期支护270说明：超前支护每3个循环施作一次。该工序时间已考虑各工序平行作业时相互影响的时间，洞身出碴作业在开挖过程中平行作业，不占用工序时间，表中未示。C、开挖○3部并施做导坑周围的初期支护和临时支护，步骤及工序同B。D、开挖○4部并施做导坑周围的初期支护和临时支护，步骤及工序同C。E、在滞后于○4部一段距离后，弱爆破○5部。（2）接格栅钢架及I18临时钢架。（3）底部喷4cm厚混凝土，架设仰拱格栅。（4）隧底周边部分喷混凝土至设计厚度。F、开挖○6部并施做导坑周围的初期支护和临时支护，步骤及工序同E。G、拆除靠进已完成二次衬砌部分8～10cm的范围内的I18临时钢架。7施工准备施作①部超前支护复喷混凝土、打设超前砂浆锚杆开挖②部②部导坑周边初喷4cm厚混凝土施作②部临时仰拱架立临时钢架、设锁脚锚杆开挖①部喷射4cm厚混凝土封闭掌子面施作①部临时仰拱复喷混凝土、施作③部超前支护施作③部临时仰拱，复喷混凝土开挖④部④部导坑周边初喷4cm厚混凝土施作④部临时仰拱架立临时钢架、设锁脚锚杆开挖③部喷射4cm厚混凝土封闭掌子面架立临时钢架、设锁脚锚杆滞后④部一段距离开挖⑤部架设钢架，底部喷混凝土架设仰拱格栅隧底周边喷混凝土复喷混凝土至设计厚度打设超前砂浆锚杆浇筑Ⅰ部仰拱及隧底填充根据量测结果，拆除临时钢架一次性浇筑Ⅱ部衬砌开挖⑥部施作⑥部周边初期临时支护拆除已完成二次衬砌部分钢架图1-2CD法开挖程序及施工工艺流程图H、浇筑I部仰拱及隧道底填充。（1）根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，拆除I18工字钢。（2）利用衬砌模板台车一次浇筑II部衬砌（拱墙衬砌一次施做）。81．3．3．台阶法施①台阶法施工原理及工艺流程见图1-3。9图1-3台阶法开挖程序及施工工艺流程图②施工安排台阶法施工每循环进尺2.5m，每循环时间720min，每天2循环，日进尺5m，月进度按125m计（已考虑各种影向造成的折减）。循环作业时间见表1-3。表1-3台阶法施工循环时间表工序时间min循环时间（min）60120180240300360420480540600660720超前地质预报15施工准备测量中线、水平画轮廓线上断面爆破开挖上断面初期支护资料、图纸审核装药、联结起爆网络钻爆设计、超前地质预报下断面爆破开挖下断面初期支护监控量测钻孔清孔10测量放样30围岩量测及超前支护50开挖240出碴180初期支护270说明：超前地质预报、超前支护为摊销时间。2、各工作面拉开距离后平行作业，实行均衡生产。○3IV级围岩爆破设隧道台阶法开挖Ⅳ级围岩爆破布孔及装药方式见图1-4。图1-4爆破布孔及装药方式图钻爆参数的选择：通过爆破试验确爆破参数，Ⅳ级围岩爆破试验时参考参数见表1-4。表1-4Ⅳ级围岩光面爆破参数表岩石种类周边眼间距E(cm)周边眼最小抵抗线W(cm)相对距E/W周边孔线密度（Kg/m）Ⅳ30～5045～600.5～0.70.1～0.20112．支护2．1．超前支护本标段隧道进出口Ⅵ级围岩及斜洞进洞口Ⅳ级围岩设计采用大管棚超前支护。2．1．1超前大管棚支护洞口段大管棚采用Φ108热轧无缝钢管，长10～40m，外插角1～3°，压注水泥浆。⑴机具超前大管棚钻孔采用全液压履带管棚钻机，最高水平钻进高度4.5m，单根钻杆长度3m，主臂可垂直360°回转。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穿孔，提高了孔向精度及钻深能力。钻架配置两度液动夹头，方便夹紧及卸拧钻具丝扣，减少劳动强度。采用高压双液注浆泵注浆，浆液由注浆拌和机拌制。⑵施工工艺超前大管棚施工工艺流程见图2-1。①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。12②钻孔完毕，将套管内孔注水清洗干净，然后将钻杆拔出，套管仍留在孔内护孔。③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。④管插进后，取出套管。⑤上述步骤将其余管棚施钻安插完毕，然后施做止浆墙。⑥高压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，