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某隧道明洞开挖施工方案、方法及措施第一节工程概况一、设计概况某隧道为双线黄土隧道，起讫里程DK349+776~DK350+615，全长839m,除出口163米位于直线段外，其余隧道洞身均位于R-12000m的曲线上，隧道纵坡为3.5‰的下坡。我部负责施工隧道出口段，出口段明洞里程为DK350+584~615,全长31m.本次施工明洞开挖，临时边仰坡防护和明暗交界处大管棚。二、工程特点本隧道地质条件单一，围岩软弱，全部位于砂质黄土中除局部夹层有古土壤外，没有复杂的地质结构与构造，其地质特点决定了在施工过程中主要的地质灾害表现形式为围岩失稳、坍塌。黄土台塬周边冲沟内无常年流水，隧道无地下水，但在施工中局部段落可能遇到少量渗水。三、水、电、路及场地生产、生活用水利用租井取水；生产、生活用电由局项目部提供高压电源、变压器，用低压线路接至各施工点；主洞进洞道路通过利用原机耕道拓宽后进入；洞口段路基附近场地开阔，地势较平坦，可布置临时设施。施工场地布详见附图。第二节总体施工方案某隧道将按新奥法原理组织施工，始终坚持“管超前、禁爆破、短进尺、强支护、早成环、勤量测、紧衬砌”的原则。拟订明洞开挖施工方案如下：一、施工工期为30天。二、明洞开挖采用挖掘机开挖，大吨位汽车运渣，人工配合修整边坡。三、对洞门墙基的湿陷性地层采用三七灰土换填，基底换填至卵石土与新黄土地层交界处。换填处理完后进行检测，满足设计标准后，方可进行下道工序的施工。四、锚喷网坡面防护边开挖边防护，锚杆采用煤电钻施工，人工挂钢筋网，小型强制式搅拌机拌制混凝土，SSP型湿喷机喷射。五、超前管棚采用潜孔钻机施作，采用ф108管棚，UBJ型注浆泵注浆。六、洞内如出现水聚集，设置排水沟自然排水第三节施工组织一、劳动力安排二、施工进度及工期安排1、明洞开挖：2005年10月21至2005年11月20日。2、明洞边坡锚喷防护：2005年10月23至2005年11月22日。3、明暗交界处大管棚超前支护：2005年10月28至2005年11月18日。详见施工进度计划横道图三、施工机械设备安排主要机具设备1挖掘机隧道2装载机隧道3自卸车隧道4电焊机隧道5切断机隧道6湿喷机隧道7稳定土拌合机隧道8砼运输车隧道9混凝土搅拌机隧道10空压机隧道11潜孔钻隧道12注浆泵隧道四、施工辅助生产设施布置1、隧道出口进场便道可从拟建线路里程DK351+043处，卫峪乡间公路与拟建线路交叉位置，沿等高线从线路前进方向侧经隧道出口弃渣场边缘引致隧道出口位置，长度约800米。2、高压供风系统布置：由于QQ群共享某隧道是黄土隧道，施工中不采用爆破，高压风主要用于锚杆以及喷射混凝土施工。根据用风量计算，在洞口右侧5米处修建空压机房，施工队伍施工任务土方开挖组运输组喷锚组大管棚施工组机械保障组合计（人数）隧道二队隧道出口明洞段5人18人20人10人6人59人配备2台20m3/min电动空压机为隧道供风，高压风管用Ф150的无缝钢管，管道连接用法兰盘和螺栓连接。3、高压供水系统布置：在出口洞顶山坡上偏离隧道中线至少80米外的山坡上设置一座80m3的高位水池，下水管路采用Ф80钢管引入洞内。4、电力供应系统布置：根据洞内施工机械用电量的计算，拟在隧道出口安装一台500KVA变压器，从隧道出口附近的高压电网接引至变压器，设立配电房向洞内供电。同时配置一台250KW柴油内燃发电机组备用。5、在洞口外路基右侧建设一座60m3/h的电子计量拌和站集中生产混凝土，另外配置一台500强制式搅拌机进行喷射混凝土混合料的集中拌和。6、在出口路基外开阔地上设立一座钢构件加工棚，占地面积200㎡以进行隧道施工用型钢及钢筋的存放、下料加工等工作。7、污水处理系统布置：为确保环境不受污染，在洞口设立一座污水处理池，对施工中产生的废水以及生活用水进行集中净化处理，达标后再排放。第四节施工方法一、明洞开挖施工1、开挖前，首先测量放线，依据设计挖深及边坡坡率推算测出开挖边界，并及早完成截水沟的修建。同时对洞口附近的地形、地貌及地质条件进行调查，排除陷穴、滑坡对隧道的危害后再进行施工。2、明洞开挖全断面由高到低，从上而下，由外向里逐层开挖，最后刷坡至边坡线，严禁掏底开挖。3、明洞开挖采用现代挖掘机开挖，自卸车运土至设计弃土场。每开挖层按2m计算，每开挖一层就进行边仰坡挂网锚喷防护。4、开挖时要确保边坡的平顺和稳定，尽量避免超、欠挖和对周围围岩的扰动。开挖边、仰坡时，随挖随支护，随时监测、检查山坡稳定情况，加强防护。5、明洞每挖深5米，复测中心桩一次，测定其中线、标高及宽度，以控制明洞的中线和边坡的大小。6、洞口段由于埋深较浅，且为湿陷性黄土，开挖后，围岩不能形成自然拱，围岩自稳性差，或者自稳时间较短，易导致坍塌。为安全进洞，均采用套拱。明洞施工至明暗交界处时，预留套拱施作位置。7、洞口施工时加强防排水，防止长时间浸泡墙脚的隧底造成边坡失稳。8、在DK350+586.45处顶部有灌渠通过，明洞开挖时采用架设过水管路架空连接两侧灌渠，保证灌渠畅通。在明洞回填完后，在明洞顶按照灌渠中线恢复灌渠。9、弃碴场随时采用推土机平整，必要进用压路机将弃碴场碾压密实，保证弃碴场平整和分层弃碴。二、明洞边仰坡锚喷网防护1、边仰坡边开挖边进行锚喷网防护，及时封闭边仰坡。2、人工刷坡完成后，按1×1梅花阵型布设锚杆位。锚杆长2.5米。3、锚杆施工采用ZM-12T煤电钻施钻锚杆孔。锚杆在各开挖台阶上利用简易台架施钻，高压风吹孔，再用风枪将锚杆送入孔内，使杆体位于孔位中央，用注浆泵将孔内注满早强砂浆。4、锚杆施作完成后，人工布设Φ8钢筋网，钢筋网间距20cm,钢筋网与钢筋网连接处要点焊在一起，使钢筋网在喷射时不易晃动，钢筋网在加工厂加工成片，现场再焊接起来形成整体。同时钢筋网与锚杆要形成一个整体。5、喷射混凝土标号为C20。为减少回弹量，降低粉尘，提高一次喷层厚度，喷射混凝土采用SSP型混凝土喷射机，湿式喷射作业。6、喷射混凝土分段，分片由上而下顺序进行，每段长度不超过6米，一次喷射厚度控制在6cm以下，喷射时插入长度比设计厚度大5cm铁丝，每1-2米设一根，作为施工喷层厚度控制用，后一层喷射在前一层混凝土终凝后进行。锚喷网边仰坡防护施工工艺见图4-1。三、大管棚超前支护1、洞口段由于埋深较浅，且为湿陷性黄土，开挖后，围岩不能形成自然拱，围岩自稳性差，或者自稳时间较短，易导致坍塌。为安全进洞，均采用套拱。套拱施作前，清理边仰坡，并对边仰坡进行锚杆挂网和喷砼封闭。2、套拱的施工方法如下：当仰坡刷至起拱线时，下部适当预留核心土，套拱边墙两侧各开槽至设计里程。然后测量放线,确定套拱位置及标高。立模、装套管、浇注套拱混凝土，内模采用型钢拱架、组合钢模板，外模采用木模，并随混凝土浇注高度增加而加高。浇注拱部时根据设计在混凝土内按设计管棚间距和角度埋设φ133mm导向钢管，然后进行ф108管棚超前注浆预支护。具体步骤如下：（1）施作套拱锚杆、钢筋网制作各项工前准备锚杆钻机就位钻锚杆孔钻孔角度定位锚杆孔位测量放样锚杆孔清孔准备喷锚混凝土准备注浆材料注浆设备就位锚孔成孔检查搅拌砂浆安装锚杆及排气管注浆喷射混凝土锚喷网防护竣工验收安装钢筋网湿喷设备就位搅拌喷射混凝土图4-1锚喷网边仰坡防护施工工艺流程图①混凝土套拱作为长管棚的导向墙，套拱在明洞外廓线以外施作，套拱内埋设4榀工字钢支撑，钢支撑与管棚孔口管焊成整体。②孔口管作为管棚的导向管，它安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量。用经纬仪以坐标法在工字钢架上定出其平面位置；用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角；用前后差距法设定孔口管的外插角。孔口管应牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移。（2）搭钻孔平台安装钻机①钻机平台可用枕木或钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由两台钻机由高孔位向低孔位对称进行，可缩短移动钻机与搭设平台时间，便于钻机定位。②平台支撑要着实地，连接要牢固、稳定。防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。③钻机定位：钻机要求与已设定好的孔口管方向平行，必须精确核定钻机位置。用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。（3）钻孔①为了便于安装钢管，钻头直径采用Φ115mm。②岩质较好的可以一次成孔；钻进时产生坍孔、卡钻，需补注浆后再钻进。③钻机开钻时，可低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。④钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的现象及时判断成孔质量，并及时处理钻进过程中出现的事故。⑤钻进过程中确保动力器，扶正器、合金钻头按同心圆钻进。⑥认真作好钻进过程的原始记录，及时对孔口岩屑进行地质判断、描述。作为开挖洞身的地质预测预报，作为指导洞身开挖的依据。（4）清孔验孔①用地质岩芯钻杆配合钻头(Φ115mm)进行来回扫孔，清除浮渣至孔底，确保孔径、孔深符合要求、防止堵孔。②用高压气从孔底向孔口清理钻渣。③用经纬仪、测斜仪等检测孔深，倾角，外插角。（5）安装管棚钢管①钢管在专用的管床上加工好丝扣，棚管四周钻Φ8出浆孔(靠孔口2.5m处的棚管不钻钻进结束下一根管棚钻进套拱混凝土浇筑管棚钻机就位继续钻进安装至设计长度钻杆退回原位一节管棚体安装结束接长管棚钻进＋管棚体安装注浆隧道开挖套拱立模、布套管套拱开挖图4-2大管棚超前支护施工工艺流程图孔)；管头焊成圆锥形，便于入孔。②棚管顶进采用大孔引导和挖掘机顶进相结合的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔(Φ115mm)，然后可用挖掘机顶进；也可利用钻机的冲击力和推力低速顶进钢管。③接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管接头至少错开1m。（6）注浆①安装好有孔钢花管后即对孔内注浆。注浆后再施工无孔钢管，无孔钢管可以作为检查管，检查注浆质量。②采用高压注浆机将双液浆注入管棚钢管内，初压0.5MPa～1.0MPa，终压2MPa，持压15min后停止注浆。注浆量一般为钻孔圆柱体的1.5倍，若注浆量超限，未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆，直至符合注浆质量标准，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙均为浆液充填，方可终止注浆。注浆时先灌注“单”号孔，再灌注“双”号孔。③注浆结束后及时清除管内浆液，并用30号水泥砂浆充填，增强管棚的刚度和强度。大管棚超前支护施工工艺流程图见图4-2第五节、质量保证措施一、工程技术保证措施1、初期支护工程质量保证措施根据实际地质情况进行边坡临时防护。临时防护需要施做的锚杆、钢筋网和喷射混凝土等必须按设计尺寸及施工指南要求进行施工，确保临时支护满足设计要求，防止边坡受雨水冲刷造成边坡破坏。（1）钢筋网片质量保证措施型钢及网片钢筋使用前首先按有关规范进行材质试验，对于不合格的材料禁止使用。加工钢筋网片时，用Φ8圆钢事先点焊加工成250×250mm的片状网格，钢筋网片长度以1.5米为准。钢筋网和喷射混凝土连续铺设。铺设时要注意：钢筋网必须与锚杆联结牢固。片状钢筋网的搭接长度不小于200mm。钢筋必须用喷混凝土盖住，至少有20mm的保护层。（2）喷射混凝土质量保证措施①加强喷射混凝土的原材料的试验检验工作，保证各种原材料的质量。②做好喷射混凝土的配比试验工作，施工时严格按施工配合称量，每盘称量允许偏差见下表：原材料每盘称量的允许偏差序号材料名称允许偏差1水泥±2%2粗细骨料±3%3水、外加剂±2%③严格按照施工操作规范施工。喷锚支护采用湿喷方式，采用配套的设备工艺保证混凝土喷射质量。④采用混凝土施工的“双掺技术”，改善喷射混凝土的质量，可以减少混凝土喷射料回弹、提高喷射混凝土的强度、增加一次喷射混凝土的厚度、提高喷射混凝土的密实度及抗渗强度、提高喷射混凝土的抗冲磨性。⑤建立喷射混凝土的管理基准。施工中加强对喷混凝土的管理是很重要的，其管理基准见表5-1。⑥建立完善的质量自检体系为确保喷射混凝土的质量，加强对喷射混凝土质量的检测，在传统检测手段的基础上，增加对喷射混凝土的质量的自检措施。表5-1喷混凝土的管理基准对象项目