赵家墁隧道施工技术方案

赵家墁隧道施工技术方案1工程概况赵家墁隧道为分离式隧道，左线长336米，起迄桩号为ZK27+146～ZK27+482，右线长314米，起迄桩号为YK27+146～YK27+460。左线进口设6米明洞，出口设10米明洞。右线进口设7米明洞，出口设10米明洞。本隧道为左右分离的双向四车道高速公路隧道，隧道建筑限界净宽10.25m，净高5m。本项目隧道采用断面内轮廓为三（曲墙半圆拱）断面形式，衬砌内轮廓预留2cm的内部装饰层厚度。明洞采用模筑衬砌，暗洞采用复合式衬砌。隧道区属低山丘陵地貌，隧址区海拔高度540~595m，相对高差较大。隧址区植被条件一般，局部有水土流失迹象，地表大部分基岩出露，隧道最大埋深约55米，洞口处较平缓，自然坡面稳定，无滑坡条件、崩塌等不良地质现象。隧道经过区分布第四系松散层和寒武纪基岩，下伏基层为泥盆系中统东岗组泥质粉砂岩夹灰岩、砂岩，分全～弱风化层。隧道穿越岩层分Ⅲ类、Ⅳ和Ⅴ类围岩，初步设计情况如下：赵家墁隧道围岩类别划分情况表围岩类别长度桩号左线Ⅴ类围岩134m桩号ZK27+146~ZK27+198和ZK27+400~ZK27+482Ⅳ类围岩75m桩号ZK27+198~ZK27+233和ZK27+360+ZK27+400Ⅲ类围岩127m桩号ZK27+233~ZK27+360右线Ⅴ类围岩115m桩号YK27+146~YK27+205和YK27+404~YK27+460Ⅳ类围岩83m桩号YK27+205~YK27+235和YK27+351~YK27+404Ⅲ类围岩116m桩号YK27+235~YK27+351合计长度Ⅴ类围岩249mⅣ类围岩158mⅢ类围岩243m2隧道总体施工方案1、隧道采用新奥法进行施工。由两个隧道工程队分左右洞实行独头掘进。2、隧道各分部工程施工案（1）洞口开挖：采用挖掘机开挖，自卸汽车运输。石方采用人工钻眼小型松动爆破开挖。（2）洞身开挖及初期支护：本隧道所经地层为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩，洞口处均为Ⅴ类围岩，且覆盖层较薄，为了进洞施工安全，施工时根据实际情况，洞口段采用小导管和管棚超前支护后再开挖，并在洞口处作2米的护拱。赵家墁隧道属中小跨度隧道洞内开挖Ⅲ类围岩在采取有效预加固措施后用全断面法开挖；Ⅳ类围岩地段采用上下台阶开挖法、台阶之间的距离控制在10~15m，Ⅴ类围岩采用上下台阶预留核心土法开挖，各开挖面间距控制在5~10；初期支护采用喷锚、挂网、架立型钢拱架等方法。出碴采用装载机装碴、自卸汽车运输。（3）洞身衬砌：隧道衬砌在初期支护和围岩变形处于基本稳定的情况下进行，采用模板台车一次性整体衬砌。衬砌砼采用砼搅拌站集中拌制，砼输送车运输，泵送砼连续浇注。（4）结构防排水：洞身开挖后，在初期支护与二次衬砌之间拱顶至边墙脚下纵向排水管范围内铺设1.2mm厚EVA复合防水板和安装弹簧排水管防排水，二次衬砌施工缝处全环设置止水带防水。明洞防水采用在衬砌外层铺设1.2mm厚EVA复合防水板，再抹2cm厚水泥砂浆保护层，并在洞顶回填土表面夯填50cm厚粘土层。（5）风、水、电：在每个隧道队洞口靠近变压器房附近设空气压缩机站，为各种施工风动机具提供足够的风压。分别在进出洞口处距隧道顶部不小于50米的山坡上修建蓄高压水池一个，以供隧道施工用水。用电采用绝缘电线供电，成洞地段，额定电压为220V；作业地段，额定电压为36V。3、隧道工程施工顺序1）洞口及明洞工程施工顺序坡顶排水系统→明洞路堑土石方开挖→洞顶截水沟→边、仰坡开挖及加固→砼衬砌→防水层→回填→隔水层2）洞门施工顺序洞门挖基→洞门墙施工→护面墙→边沟、截水沟3）隧道开挖、支护作业施工顺序①V级围岩开挖、支护作业施工顺序施工掌子面超前管棚或超前小导管→上台阶开挖（留核心土上下台阶开挖）→施作上台阶拱部初期支护→下台阶开挖→施作下台阶边墙初期支护→核心土开挖→施作型钢仰拱闭合，及时跟进二衬仰拱及仰拱回填→二衬施工。②IV级围岩开挖、支护作业施工顺序超前早强砂浆锚杆加固围岩→上部断面台阶法开挖→施作上台阶拱部初期支护→下台阶开挖→施作下台阶边墙初期支护→施作型钢仰拱闭合，及时跟进二衬仰拱及仰拱回填→二衬施工③III级围岩开挖、支护作业施工顺序全断面开挖→及时施作初期支护→施作路面整平层→二衬施工4）隧道衬砌施工顺序①V级、IV级围岩有仰拱断面施工顺序仰拱开挖→仰拱初期支护→仰拱砼施工→隧底填充→墙基以上衬砌断面施工→电缆槽、水沟施工②III级围岩无仰拱断面施工顺序衬砌台车就位→防水层施工→安装模板→浇筑砼→拆模→养生→电缆槽、水沟施工5）洞内路面施工顺序现场清理→砼整平层施工→养生→水泥砼面板施工→养生4、施工进度计划隧道计划总工期9个月，计划开工时间为2010年3月20日，竣工交验时间为2006年1月18日。各分部工程具体进度计划如下：1）施工准备（包括施工便道）：2010年2月26日～2010年3月2日。2）洞口防排水设施及边、仰坡：2010年3月21日～2010年4月15日。3）洞门及明洞工程：2010年4月16日～2010年5月16日。4）洞身开挖及初期支护：2010年5月16日～2010年9月31日，4.5个月。5）洞身衬砌：2010年6月1日～2010年10月31日。6）洞内水沟及路面：2010年7月1日～2010年12月15日。7）洞内装饰等附属设施：2010年7月15日～2010年12月31日。8）竣工交验：2005年1月15日～2005年1月31日。5施工队伍及施工场地布置在隧道进出口各组建一个隧道工程队负责该隧道的施工，分左右洞实行独头掘进。两队分别组建变电站、发电机、空压机、高压水泵及高压水池等生产设施，混凝土输送由拌和站统一调配。6洞内施工辅助设施布置6.1、洞内施工排水根据图纸要求，隧道采用路面污水与衬砌背后地下水分开排放的排水方案。路面两侧设开口式边沟，用于引排路面污水。路面结构以下设中央排水沟排除围岩渗水以及路基基底围岩渗水。中心排水管采用50mm钢筋混凝土管。洞外施工排水为开挖边、仰坡截水沟，直接将水排出路基外。6.2、洞内施工用电采用三相四线系统供电，电线全部为绝缘电线，固定于成洞地段边墙上部，为了维持正常电压，采用高压电进洞。洞内施工照明:洞内施工照明线路的电压，按下述要求设置：成洞地段，额定电压为220V；作业地段，额定电压为36V。运输道路照明在未成洞地段每隔6米设挂灯，成洞地段每隔10米设100W白炽灯。电力线路悬挂于指定高度和位置处。6.3、通风、防尘、防有害气体本隧道独头掘进短，采用压入式供风方案。拟选用轴流式通风机，风机安设在距洞口不小于12米处，高度距隧底4m，边墙上设1000mm软风管，进风口距隧道开挖工作面不大于30m，以保证通风效果。洞内爆破后和机械作业过程中，会产生对人体有害气体物质，施工时将通过通风排烟和水幕降尘等措施来减少洞内污染。7各分部工程施工方法及措施7.1洞口开挖及边、仰坡施工隧道洞口处岩层风化严重，隧道埋深浅，为保证洞口的施工安全，洞口开挖前，首先作好地表防排水，按设计图纸和实际地形，修筑洞顶截水沟，将地表水排至路基范围以外。洞口开挖采用挖掘机自上而下分层开挖，自卸汽车运输。洞口施工措施：1）洞口开挖前，搞好线路复测工作，确保施工放样准确。2）开挖后边、仰坡采取打设锚杆、挂钢筋网、喷射砼加固的处理措施，必要时将采取地表注浆加固地层的措施；7.2进洞施工方法在边、仰坡施工完毕后，实施隧道洞身开挖。1、本隧道洞口坡度较缓，围岩软弱，施工时将根据开挖后的实际情况，进洞前在洞口处施作2米环形护拱，用以加固洞口，实现安全进洞。护拱采用型钢作骨架，C25号砼浇筑。2、根据洞口段地质情况，隧道洞口均设30m洞口加强段进洞前先在环向搭设管棚进行超前支护，并采用20#水泥浆注浆。3、进洞时先开挖上半断面，采用环形开挖法，每开挖0.8米后及时施作钢拱架、锚杆、挂网、喷射砼进行初期支护。第一品型钢拱架架立在洞口处，然后根据围岩稳定情况以一定的间距依次架立第二榀、第三榀或更多的型钢拱架，按短进尺、强支护、早成环的原则进行施工，确保安全进洞。7.3洞身开挖1、开挖方法采用钻爆法开挖法开挖。施工中遵循“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”的原则。根据本隧道的特点，Ⅲ类围岩采用全断面开挖，Ⅳ类、Ⅴ类围岩采用正台阶法开挖，初期支护紧跟。施工时实行流水作业。洞身开挖实行光面爆破，采用手风枪钻眼，人工装药，自卸汽车运碴。2、钻爆开挖爆破开挖时遵循短进尺、弱爆破、勤观测的原则，根据围岩的稳定情况，选用不同的进尺，施爆时采用光面爆破，施工前进行爆破设计。1）钻孔机具选择根据本隧道围岩的特点，均采用手风枪钻眼。2）炸药及雷管选型为减少爆破对围岩的扰动和对周边构（建）筑物的影响，结合本隧道地质情况，拟选用低爆速炸药，采用φ32mm二号岩石硝铵炸药和φ22mm二号岩石小药卷炸药两种药卷。雷管采用国产的Ⅱ型系列非电毫秒雷管。3）装药结构选定为达到良好的光爆效果，周边眼采用直径φ32mm标准药卷间隔装药结构或采用φ22mm小直径药卷连续装药结构，其余炮眼均采用直径φ32mm标准药卷连续装药结构，装药均采用反向装药。4）掏槽形式拟采用楔形掏槽结构。5）光面爆破参数爆破前根据围岩的坚硬程度确定最小抵抗线W，周边眼间距E视岩石的抗爆性、炸药性能、炮眼直径和装药而定，一般取E=8～18倍炮眼直径。本隧道暂定光面爆破参数见下表，施工时根据每次爆破后的爆破效果对各参数进行调整。光面爆破参数表爆眼深度(m)周边眼间距E(m)最小抵抗线W（m）不偶合系数（D）装药集中度(kg/m)3.00.61.00.60.1756）爆眼布置及起爆顺序按光面爆破设计进行爆眼布置。爆眼布置时，辅助炮眼由内向外逐层布置，周边眼沿隧道设计轮廓线布置。起爆采用延时毫秒雷管隔段起爆。即掏槽眼最先起爆，后续依次为辅助眼起爆，最后周边眼起爆。7）洞身开挖技术措施（1）钻爆开挖前，根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、爆破对围岩及构造物振动速度要求、钻眼机具和爆破材料由隧道工程技术人员进行钻爆设计。在施工中通过对炮痕保存率、炮眼利用率、装药量、残眼深度、抛碴距离、块度等方面数据分析，不断修改爆破设计，选择合理的钻爆参数。（2）由测量人员严格按隧道设计轮廓和钻爆设计图精确布眼。（3）实行轮班制，做到钻孔、装药、爆破连续作业。8）光面爆破施工工艺图见附图47.4洞身初期支护洞身开挖后及时进行初期支护施工，对软弱围岩地段下半断面落底时，及时开挖并施作仰拱，使其与初期支护一起及时闭合成环。1、管棚施工方法：本隧道于隧道两端洞口加强段进行超前长管棚支护1）布孔、钻孔先在隧道拱顶两侧沿开挖设计轮廓线以不定的间距进行布孔，然后使管棚钻机就位，采用成孔孔径大于管棚直径的钻头成孔，钻孔外插角控制在1～2°以内，钻孔深度比管棚长度稍大一些。2）钢管制作管棚钢管一般采用直径φ108mm钢管，长32.4m，制作时底端制成尖型，管身按20×20cm梅花状打注浆孔,孔直径为20mm,，管的另一端加工丝扣。3）吹孔：成孔后，用高压风通过风管插入孔底进行吹孔，将孔内残渣清除干净，以使插管顺利进行。4）插管：采用钻机顶进的方法插管，插管时，将钢管对准确孔口，调整钢管方向与孔道方向一致，用钻机液压杆对淮钢管端头，由液压杆逐渐加力顶进。5）注浆：采用压浆泵进行压浆，注浆液采用M30水泥砂浆。其注浆参数如下:水泥浆水灰比：1∶1注浆压力:初压0.5～1.0Mpa，终压2.0Mpa。注浆时用套环将注浆管孔口与钢管端头通过丝扣连接牢固，防止漏浆而造成浆液压不进去和压浆不密实等现象的发生。必要时在孔口处设置止浆塞，止浆塞应能承受住最大注浆压力。6）施工工艺见表附图1隧道长管棚超前支护施工工艺框图7）长管棚施工应注意以下事项（1）施工前，应根据设计洞门的里程和标高刷好洞门仰坡，并根据设计要求作好边、仰坡的加固，保证其稳定。（2）搭设钻孔操作平台时，应根据钻机钻最低眼标高和安钻杆长度的要求设置，宽度必须满足插管的要求。（3）钻孔钻进时，必须随时检查孔眼的方向与仰角,以免超过误差限