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-1-第一章工程概况1.1工程概况1.1.1工程概况大黑山隧道位于内蒙古乌兰浩特市境内，进口里程为DK74+380，出口里程为DK76+510，全长2130m，为双线铁路隧道。1.1.2工程地质、水文条件DK75+335.4-677.6段根据设计、超前地质预报资料及现场地质素描综合判断：围岩以凝灰岩为主，埋深30-45m左右，无大型断层等不良地质结构，节理裂隙较发育，凝灰质结构，块状构造，根据围岩的监控量测结果整体稳定性良好。剩余段平面图及超前地质预报、监控量测资料见后附。设计中水以基岩裂隙水为主，设计涌水量577m³/d，最大涌水量1442m³/d，现场实际涌水量小，正常涌水量30m³/d左右，且主要为中心水沟里渗出的裂隙水，上台阶、中台阶及下台阶干燥无水。1.2主要工程数量目前大黑山隧道进口掌子面里程DK75+335.4，出口掌子面里程DK75+677.6，剩余开挖342.2m，剩余以IV级围岩为主，其中IV级围岩306.6m，V级围岩剩余31m，III级围岩剩余4.6m，已基本完成III级围岩开挖工作。剩余里程及围岩级别见下表大黑山隧道剩余工程量围岩类型统计起始里程终止里程延米数围岩级别备注DK75+335.4DK75+3404.6III-2-DK75+340DK75+363.2523.25IVDK75+363.25DK75+515.25152IV锚段DK75+515.25DK75+635119.75IVDK75+635DK75+66631VDK75+666DK75+677.611.6IV已变更1.3工程特点、施工难点及重点根据设计、隧道超前地质预报等资料，因围岩情况较好，决定III、IV级围岩采用两台阶法施工，V级围岩三台阶加临时横撑开挖。IV级围岩采用两台阶法与设计不符，我队采取必要的安全措施，保证施工安全顺利进行，定位施工重点。第二章专项施工方案概况2.1专项施工方案总体概况大黑山隧道IV级围岩支护以格栅钢架为主，钢架纵向间距1.2米，Ф50锁脚锚管。锚杆分Ф22中空注浆锚杆和Ф22砂浆锚杆，长度为3m。钢筋网Ф6钢筋制作，网眼尺寸20*20cm。喷射混凝土标号C25，拱墙厚度23cm，仰拱10cm，超前小导管，Ф42长3.5米，IV级围岩小导管纵向间距2.4米，环向间距0.4米。方案拟定IV级围岩按两台阶进行开挖支护作业，其余没有变化，按设计进行施工。2.2施工方案详细结构隧道剩余工程量以IV级围岩为主，两台阶开挖，以格栅钢架2单元底脚高度为上下台阶分界线，两台阶间隔8-10米，便于放置开挖台架并进行下一步支护作业。上台阶高度675cm，下台阶高度-3-400cm，仰拱及隧底开挖高度230cm（含中心水沟），下台阶开挖左右两侧间隔2榀拱架间距交错进行，在上台阶喷射混凝土达到一定强度后开挖，仰拱及时跟进，一次开挖不超过3米，掌子面到仰拱距离35米以内，保证安全步距要求，具体布置见下图1，工序循环见图2。图1：台阶法纵向布置图图2中：1、超前支护II、上台阶开挖3、上台阶支护IV、下台阶开挖5、下台阶支护VI、隧底开挖支护-4-7、仰拱及填充VIII、二衬采用φ40mm的炮眼和φ32mm药卷，周边眼间隔装药，其它眼连续装药，导爆索“簇状”式联接，发爆器引爆。以风枪依次钻眼，光面爆破斜眼掏槽，周边眼距离0.5m，装药参数1.1kg/m³，采用乳化炸药，炮眼利用率1.0，每循环进尺控制在2榀钢架以内，即2.4米左右，炮眼深度2.6-2.7米，根据本工程地质情况和进度要求，采用楔形掏槽形式，并适当加大掏槽眼、底眼深度（比辅助眼深约20cm），以保证掏槽效果和开挖轮廓。炮眼数目（开挖断面积取126㎡，含中心水沟）q——单位用药量，《隧道施工手册》中查得采用1.1kg/m3；r——每米炮眼装药量（0.5kg/m）N上=rqs=5.0621.1=136（个），现场为保证爆破效果，适当加密。N下=rqs=5.0641.1=141（个）具体炮眼布置见附图第三章施工工艺及主要施工方案3.1总体施工方案及施工顺序根据设计、隧道超前地质预报等资料，因围岩情况较好，III、IV级围岩采用两台阶法施工，V级围岩三台阶加临时横撑开挖，仰拱二衬施工方法不变。施工顺序如下：超前支护→上部开挖→上部初期支护→下部开挖→下部初期支护→隧底开挖→隧底支护→仰拱及填充→二次衬砌。-5-3.2施工方法及施工工艺标准3.2.1超前小导管及注浆施工隧道拱部设置超前小导管，喷射混凝土前采用人工手持风钻钻孔后安装小导管，导管前端加工成尖锥形，尾部与钢拱架焊接在一起（可以从钢架的腹板穿过，与钢架焊接成整体）。孔口装好垫板及排气管(φ8塑料管)后，用锚固剂封闭孔口，封口长度20～30cm。用注浆机将浆液通过小导管注浆孔注入岩体，当排气管溢浆液时，折起排气管并绑扎，继续注浆直至达到设计要求。超前小导管采用热轧无缝钢花管，长3.5m，外径42mm，壁厚3.5mm；导管间距Ⅳ级围岩纵向2榀格栅，环向间距40cm；利用钻床在钢管前端按25cm间距钻注浆孔，呈梅花形布置，孔径为φ8，导管前端加工成尖形，以利于在松散围岩中安装；导管孔径应与设计一致，孔深一般比导管稍长一些(10cm以上)，孔方向应沿线路方向5～10度的外插角布置。注浆参数如下：（1）水泥浆水灰比1：1（重量比）或根据现场确定；（2）注浆压力0.5～1.0Mpa。注浆作业时做好记录：小导管的长度、注浆时间、注浆量、注浆压力、跑浆情况并以此确定终止时间和判定支护效果。正式注浆前，先注清水，检查排气管道是否畅通。3.2.2开挖施工本隧道采用新奥法原理施工，IV级围岩及III级围岩采用台阶法施工，V级围岩采用三台阶法施工。Ⅳ级围岩采用台阶法施工时，上、下台阶距离取10米，上台阶每循环控制在2榀钢架，下台阶控制在一榀钢架，并且在下一循环开挖之前必须完成设计要求的初期支护；-6-下台阶开挖后应及时施作初期支护和永久仰拱。二次衬砌应及时跟进，二次衬砌与上台阶开挖面的距离不应超过90m。隧道爆破已按不同围岩级别编制钻爆设计方案，施工中依据方案内容布孔，并根据实际爆破效果，不断优化钻爆参数，实现光面爆破，把对围岩、支护及衬砌的扰动减到最低程度，严格控制超欠挖。按照“先探测、管超前、弱爆破、严控水、短进尺、强支护、早闭合、勤量测、紧衬砌”的原则进行组织施工。施工技术措施如下（1）根据围岩条件和施工机械设备情况合理确定台阶长度、台阶高度及台阶数量，其各部形状应有利于保持围岩稳定的前提下尽量便于机械作业；（2）台阶长度宜控制在8～10m；（3）上部断面使用钢架时，可采用扩大拱脚和施作锁脚锚杆（管）等措施，防止拱部下沉变形。上下断面初期支护钢架连接应平顺，螺栓连接应牢固；（4）围岩整体性较差时，施工中应采取措施减少下部开挖时对上部围岩和支护的扰动，下部断面开挖应两侧交错进行，下部断面应在上部断面喷混凝土达到一定强度后开挖；（5）当围岩不稳定时进尺宜1～1.5m，落底后应立即施作初期支护；（6）仰拱应及时施作，使支护及早闭合成环。3.2.3喷射混凝土施工方法喷射混凝土采用C25喷射混凝土。集中拌料，混凝土运输车运到工作面以高压风为动力，经喷头射至受喷面。喷射混凝土分二次进行，初喷4㎝厚，按设计要求施作锚杆、架立钢支撑，再复喷至设计厚度。-7-施工工艺见图3。图3喷射混凝土原材料计量要准确，杂质含量不超标，砂、石料、水泥、水的计量误差≯2%，速凝剂、纤维等外加剂的计量≯0.5%；速凝剂的初凝时间不大于5min，终凝时间不大于10min。施工技术措施如下：（1）选用普通硅酸盐水泥，细度模数大于2.5的硬质洁净砂或粗砂，粒径5～12mm连续级配碎（卵）石，化验合格的拌合用水；（2）喷射混凝土严格按设计配合比拌和，配合比及搅拌均匀性；（3）喷射混凝土前，认真检查隧道断面尺寸，对欠挖部分及所有开裂、破碎、崩解的破损岩石进行清理和处理，清除松石和边墙脚虚碴，并用高压水或高压风冲洗岩面，达到清洁干净；质量检查是断面检查压力风清理基面断面整修喷射混凝土喷射机就位混凝土养护预拌喷射砼否不是-8-（4）在含砂量大的土质地层喷射砼，先低压喷射一层水泥砂浆，再按常规喷射砼，喷射混凝土作业采用分段、分块、先墙后拱自下而上的顺序进行；喷射作业时，喷嘴做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约20～30cm，以保证砼喷射密实，同时掌握风压、水压及喷射距离（喷嘴与岩面的垂直距离为60～100cm），减少混凝土的回弹量；（5）隧道喷射混凝土厚度＞5cm时，分两层作业，第二次喷射混凝土如在第一层混凝土终凝1小时进行，两次喷射注意找平岩面；（6）喷射混凝土终凝2小时以后，进行喷水养护，养护时间不少于14天；（7）下次爆破距喷射混凝土终凝的间隔不得小于4小时；（8）在有水地段，喷射混凝土采取如下措施：当水量不多时，可设导管引排水后再喷射混凝土；当涌水量大时，可设树枝状导管后喷射砼；当涌水严重时，可设置泄水孔，边排水边喷射混凝土。增加水泥用量，改变配合比，喷砼由远而近逐渐向涌水点逼近，然后在涌水点安设导管将水引出，再向导管附近喷砼。3.2.4系统锚杆施工方法砂浆锚杆施工方法：采用人工手持风钻成孔，采用挤压泵倒退式注浆，然后人工打入锚杆，安装垫板。施工工艺见图4。-9-图4砂浆锚杆施工工艺图5中空锚杆施工工艺孔位检查测量导管孔位钻孔注浆设备就位调试注浆配置参数试验注浆参数设计安设导管喷射混凝土封闭注浆面结果检查导管注浆导管预制加工是否布设孔位钻孔清孔注浆砂浆拌制机具调试锚杆入孔锚杆加工安设垫板注浆密实度试验-10-中空注浆锚杆施工方法：钻孔方式同砂浆锚杆施工。检查导管孔达到标准后，安装锚杆和止浆塞，并按设计比例配浆，采用挤压泵注浆。施工工艺见图5。施工技术措施如下：（1）孔径要与锚杆直径相匹配，锚杆孔径应大于设计的锚杆直径15mm，孔深一般比锚杆稍长一些(10cm以上)；（2）孔向垂直岩面；锚杆规格、长度、直径符合设计要求，锚杆杆体除锈涂油。注浆压力控制在0.5～1.0MPa，排除孔内气体，确保孔内浆液饱满，锚杆垫板与孔口混凝土密贴。3.2.5钢筋网施工方法钢筋网片预先按设计网格尺寸在洞外加工好备用，锚杆施作好后进行钢筋网的铺装，钢筋网随高就低紧贴初喷面，与锚杆尾部焊接。使用的钢筋须经试验合格，使用前要除锈，在洞外分片制作，安装时搭接长度不小于20cm；人工铺设，必要时利用风钻气腿顶撑，以便贴近岩面，与锚杆和钢架绑扎连接(或点焊焊接)牢固；钢筋网和钢架绑扎时，要绑在靠近岩面一侧；喷混凝土时，减小喷头至受喷面距离和风压，以减少钢筋网振动，降低回弹。钢筋网砼保护层厚度不小于3cm。3.2.6钢拱架施工方法根据开挖方法和步骤分部分片安装，型钢钢架（或格栅钢架）焊接及螺栓连接应符合《钢结构工程施工验收规范》，安装拱部钢架时在拱脚处垫上垫板和混凝土垫层并用定位系筋锁固。安装好的拱架用-11-纵向连接筋连成一体，按设计施作注浆锚杆，将锚杆的尾部焊于拱架上。施工工艺见图6。施工技术措施如下：（1）型钢钢架(或格栅钢架)加工在平整的场地上进行，以控制平面翘曲度在允许的范围内；（2）检查焊点是否符合规范要求，是否漏焊，符合要求的要编号，避免混用；（3）型钢钢架(格栅钢架)的下端设在稳固的地层上，拱脚开挖高度低于上部开挖底线15～20cm，下垫垫层和钢板，便于安装和下部连接；（4）安装好的拱架在拱脚处打好定位系筋，每侧拱脚至少4根；横向和高程误差为±5cm，垂直度±2°，左右纵向误差±5cm；钢架与初喷混凝土之间尽量贴紧，如因开挖造成凹凸不平，并有较大间隙时，设置混凝土垫板或钢板，严禁用片石和木材填塞，钢架保护层厚度不小于4cm；（5）两排钢架间用φ22钢筋拉杆纵向连接牢固，环向间距1m，以便形成整体受力结构。-12-图6钢架施工工艺第四章拟投入的机械及人员4.1机械序号名称数量规格型号备注1铲车4台2挖掘机2台3自卸车8台20m³4空压机4台20m35风动凿岩机30台欠挖处理净空检查前期准备，钢拱架、钢筋加工测量定位断面检查型钢钢架架立就位锚杆锁定、系统锚杆施作设置纵向连接钢筋、安设钢筋网