隧道洞口进洞施工技术方案
隧道洞口进洞施工技术
方案
内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
川藏公路（西藏境）通麦至105道班段整治改建工程
帕隆2号隧道出口端隧道进洞
施工方案
编制：年月日
审核：年月日
批准：年月日
中星路桥川藏公路（西藏境）通麦至105道班段整治改建工程第三标段
项目经理部
二Ο一二年十月十五日
目录
6 监控量测方案………………………………………………………………………...
帕隆2号隧道出口端隧道进洞施工方案
1 工程设计
川藏公路通麦至105道班段为川藏公路“卡脖子”地段。勘察区属高山深切割峡谷地貌，地势陡峭、地貌单元多，地层较复杂，植被发育，第四系厚度较大，基岩覆盖严重。勘察区在大地构造上位于冈底斯山喜马拉雅期岛弧构造
范围内，区内断裂构造极其发育，滑坡、泥石流、水毁、活动性断层、崩塌及岩堆等地质病害发育，工程地质条件复杂。
本标段共设隧道1座，帕隆2号隧道设计起讫里程桩号为K4101+108～
K4103+195，长度2087米；隧道设计建筑限界宽，组成为：（+++++）、高；设计速度40km/h。
本项目隧道为山岭岩土隧道。
主体土建设计范围包括了洞门及洞口工程、明洞、暗洞、隧道防排水、洞内路面、电缆槽、路面排水边沟等。明洞部分采用明挖顺作法施工（放坡开挖，逆做防护），暗洞采用新奥法施工；并根据隧道洞口位置、地形地势、进洞条件、边仰坡稳定情况灵活采用偏压明洞、半明半暗进洞等各项措施。
2 工程水文地质
帕隆2号隧道属傍山长隧道，隧道总体走向为SW12°，最大埋深约551m，进口设计高程为，出口设计高程为，纵坡为%~%。
隧址区属高中山构造剥蚀地貌，山体呈近南北向展布。隧道段微地貌为山麓斜坡。帕隆藏布以及东久河呈“U”形河谷流经隧道山体外，沿河一带地势陡峭，多为悬崖峭壁。岩体较为破碎，发育规模较大的崩塌、滑坡、坡面泥石流等地质灾害。坡面植被发育，山麓斜坡低洼处，覆盖层厚约5~50m。
隧址区内发育的不良地质现象主要为断裂构造、崩塌、泥石流等。由于隧址区坡陡，在发生大规模降雪天气下，山顶积雪有崩塌的可能，主要影响隧道进出口。
隧道出口位于排龙停车场西侧斜坡坡脚处，从山体内向外延与国道318衔接。洞口仰坡平均坡度约37°，上部覆盖约3m厚崩坡积物碎石土，下伏基岩为二云石英片岩，局部基岩裸露，植被较发育，出口端偏压现象明显。
3 前期准备工作
(1)现场测量放线分别确定隧道明暗洞分界里程桩号，隧道中线，隧道洞身开挖拱顶标高，隧道洞身开挖边线；要求现场使用木桩并喷涂明显的标记进行标记。
(2)根据测量放线及现场地形、地貌，同时参考设计确定隧道洞顶截水沟的平面位置。要求现场使用明显的线条勾勒出截水沟的形状，保证截水沟排水畅通，同时又不会对隧道洞口结构造成影响。
(3)针对隧道出口洞门覆盖层较厚、结构松散，在隧道洞口开挖过程中可能局部滑坡或局部滑塌，在进洞前将部分松散堆积物进行清除卸载；同时考虑在隧道出口洞门所占为区域以外的边坡进行临时防护。
4 总体施工方案
帕隆2号隧道出口采用偏压半明半暗进洞施工，施工方案先进行明暗洞交界处坡面加固，偏压护拱施工及暗洞采用“留核心土的上弧形导坑法”。
总体施工工艺流程图如下：
(1)
(2)
(3)在套拱浇筑完成后，及时进行超前大管棚施工。为保证超前大管棚的超前支护的有效性，超前大管棚插入稳定岩体的深度不少于5m。超前大管棚钻设完成后严格按照相关作业指导书的要求进行注浆作业。
(4)超前大管棚钻设及安装完成后，Ⅴ级围岩段隧道采用“留核心土的上弧形导坑法”模式组织施工进洞；上、中、下台阶预留长度控制在合理范围之内，相应的支护措施要及时跟进。
(5)隧底开挖、仰拱及填充混凝土在拱部、边墙开挖、支护完成后及时进行施工组织，确保隧道断面及时封闭成环。
5 施工方法及注意事项
截、排水系统
根据现场工程地形、地貌，隧道出口端边、仰坡坡度较陡。为确保雨季现场施工的安全和减少运营期间雨水对隧道洞门的冲刷，隧道洞顶截、排水系统距离隧道明暗洞分界里程平面距离控制在5m。
截、排水系统的施工工序如下：
①根据现场地形、地貌及设计文件要求进行测量放线，确定隧道洞口截、排水系统的具体平面布置位置；在沿截排水系统平面位置进行明显标示，确保截、排水系统线性顺直、沟底平整、排水顺畅。
②截、排水系统的开挖和清理工作；截、排水系统开挖采用人工辅助机械开挖，局部采用微震控制性松动爆破进行。在截、排水系统开挖过程中尽量减少对山体和周边植被的破坏，同时务必将截、排系统内部的植被根系彻底清理干净，以防止后期的破坏。
③根据洞口截、排水系统周边地形，压实截、排水系统基底、帮壁和清除其沿线四周松散浮土和虚碴，尤其是截、排水系统的底部；在压实和清理中对
松散区可以利用未风化的片石进行换填或填筑，利用碎石补塞缝隙、孔洞，换填或填筑过程中必须将开挖面清理平整、夯实。在平整夯实过程中务必保证沟底平整，坡度一致。
④洞口截、排水系统基底、沟帮夯实平整后，严格按照设计及规范要求进行浆砌施工作业；浆砌片石采用未风化的片石(片石截面尺寸不小于15×
15cm)，浆砌砂浆强度不低于，砌体施工过程中全部采用挤浆法分层、分段进行砌筑，以保证砌体中砂浆的饱满度。
⑤截、排水系统浆砌片石完成后必须进行勾缝作业，全部采用凸缝形式，勾缝砂浆强度不低于M10，浆砌勾缝要求线条清晰、平顺整齐、颜色协调。
边、仰坡开挖及防护
隧道出口段覆盖约3m厚崩坡积物碎石土。隧道洞身开挖拱顶与边坡坡顶之间距离)约6m、结构松散、稳定性差。
为保证在隧道进洞施工期间边、仰坡稳定性，上边坡、仰边坡必须在隧道进行超前大管棚施工的前期完成刷坡卸载。根据现场实际情况，高边坡分台阶开挖，台阶高度控制在3m左右、台阶长度控制在1m左右、台阶坡面坡度不大于1：1。上述边、仰坡开挖全部采用机械开挖。
边、仰坡开挖及防护注意事项：
①根据设计要求进行测量放线，确定边、仰坡设计区域范围，而后自上而下逐段、分层开挖，开挖过程中不得掏底开挖或上下重叠开挖；
②边、仰坡开挖过程中注意对设计区域以外自然环境的保护，与此同时对设计区域内松土、危石及植被根系彻底清除；
③边、仰坡平整和夯实后，自下而上、分段分片进行边仰坡防护措施施作；防护措施施作顺序如下：首先根据设计要求梅花型钻孔安装锚杆，后铺设钢筋网，最后进行喷射混凝土作业(分层喷射，湿喷工艺)。
洞口开挖支护及套拱
隧道洞口周边边、仰坡完成卸载后，进行隧道洞口的开挖及防护，为保证隧道洞口边仰坡的稳定性，洞口土石方开挖尽量控制在最小范围内，以减少对隧道洞口周边山体的外界扰动。隧道洞口开挖在机械开挖的基础上，局部关键部位(尤其是套拱拱脚部位)采用人工辅助开挖，避免超挖影响隧道结构。
为避免隧道洞口开挖过程中出现局部超挖，在隧道洞口边仰坡坡面详细测绘隧道套拱外轮廓和拱脚位置、隧道中线，同时确定套拱作业面的具体里程桩号和拱脚基底面。
为保证套拱拱脚基底不出现局部呈现沉降，如若基底为松散土质，套拱基础进行扩大、加深，具体扩大、加深根据现场实际情况确定，同时填筑混凝土至套拱基底设计标高；如若基底为基岩，必须彻底清除虚碴，填筑混凝土至套拱基底设计标高。
为了保证套拱尽量靠近仰坡坡面，以减少套拱长度进而保证超前大管棚施工精确度，在确定套拱端头里程桩号后进行套拱拱脚范围坡面开挖，预留套拱断面中间核心土。
套拱对控制超前大管棚的准确性和有效性至关重要，为此套拱施工精确度非常重要，同时为保证超前大管棚控制的精确度，其的长度应尽量控制在2m。
套拱施工工艺如下：
①根据现场情况进行测量放线，确定套拱施工里程及套拱拱架加工尺寸。
②编制套拱钢拱架；Ⅰ20a钢拱架环向安装，纵向分布HRB335Φ22连接钢筋。
③导向管(导向管为钢管φ108mm，壁厚，节长。)作为管棚的导向管，安设的平面位置、倾交角、外插角的准确度直接影响管棚的质量。现场施工利用全站仪在钢架上测量定出其平面位置，设定孔口管的倾角、外插角，然后通过HRB335Φ20固定钢筋将导向管按设计要求焊接在套拱钢拱架上，导向管应牢固焊在工字钢上，促使钢拱架与管棚导向管焊成整体，防止套拱混凝土施工过程中产生位移。此外，导向管靠近掌子面端头必须密贴作业面。④沿套拱内外两侧、导向管前后两侧环向安装模板，同时将导向管两端进行封堵，便于随后的套拱混凝土施工。⑤套拱采用C25混凝土进行浇筑，待套拱混凝土强度达到80％设计强度后，方可进行管棚钻孔作业。
为避免超前支护施工过程中，为防止坡面发生滑坡，需要在超前大管棚施工前坡面进行有效的防护和加固。
(1)防护及加固措施
①首先对坡面进行清理，主要是松散渣土和孤石；清理过程中严禁破坏堆积体已自稳结构，同时严禁使用大型机械设备进行清理工作。
②在对坡面进行防护时，坡面防护措施主要为φ42*4mm钢花管和厚8cm的C25喷射混凝土组合的柔性锚喷支护；与此同时，在坡面堆积体坡脚进行砂袋(堆积截面尺寸不小于×1.0m)堆积反压护脚，避免堆积体萎缩。
(2)坡面堆积体防护及加固保证措施
①清除表层虚碴过程中，严禁过度、盲目施工，严禁使用大型机械进行虚碴清理，严禁破坏已稳定碴体；
②现场防护及加固过程中，现场值班人员应加强堆积体的观察，防止出现突发性安全事故；
③堆积体防护及加固应从上向下进行，砂袋反压护脚应紧贴堆积体坡脚。
超前大管棚
5.4.1设计参数
长管棚采用热轧钢管φ89mm，壁厚6mm，节长4-6m；环向间距40cm；仰角1o（包括路线纵坡）。
5.4.2施工工艺流程
③钻机开钻时应保持低钻速低风压进行，待成孔1.0m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钻孔方向，并根据钻机钻进过程中发生的现象及时判断成孔的质量，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施工技术人员认真作好钻进过程的各种原始记录及相关影像资料的收集，包括钻进时间、钻进过程中发生的各种现象、钻孔孔口岩屑等，以便于进行工程地质判断、描述，作为后期洞身开挖的地质预探预报和指导洞身开挖的依据。
(3)清孔、验孔
①利用地质岩芯钻杆配合钻头进行来回扫孔，清除浮碴，确保孔径、孔深符合设计及规范要求，防止堵孔现象发生。
②利用高压风从孔底向孔口清理钻碴。
③利用全站仪、测斜仪等检测孔深、倾角、外插角，并做好详细的原始纪录，以备后续施工检查备用。
(4)安装管棚钢管
①钢管每节接头应在专用管床上加工好丝扣，丝扣加工长度为6cm，管棚钢管四周钻φ10出浆孔、钻孔间距为15cm。
②隧道洞口堆积体松散、堆积体内偶有粘土层夹杂，同时塌孔概率较大、成孔困难，超前大管棚采用“跟管”工艺进行管棚钢管安装。
③管棚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。
(5)注浆
①先安装有孔钢花管，再安装无孔钢管。注浆孔孔口设通气孔。施工就位一根钢管后应及时注浆。具体安装见下图
②注浆采用后退式注浆，终压～，压力稳定时间为10分钟；如有不进浆或有浆液流出则说明钢管注浆已满，浆液采用M30水泥净浆，水泥浆水灰比1:1。
③注浆完毕用铁锤敲击钢管，如响亮清脆，说明浆液未填充满，需采取补注或重注；如响声低哑，则说明浆液已填充满钢管。
④现场施工技术人员做好注浆量、终孔注浆压力、注浆效果、水泥用量等原始记录。
隧道洞身开挖及支护
隧道洞口堆积体为松散土体、结构松散，隧道设计为傍山长隧道。
为保证隧道洞口段稳定性，隧道洞口Ⅴ级围岩偏压段开挖采用“留核心土的上弧形导坑法”进行施工组织。
5.5.1设计参数
①隧道洞身开挖预留变形量为15cm；
②钢拱架采用I20a工字钢加工，布置间距70cm；每节钢拱架拱脚安装L=的φ42注浆钢花管锁脚；
③φ25自进式锚杆，长，布置间距100×100cm，梅花形布置；
④HPB235φ6钢筋网，网格尺寸15×15cm，单层布置；
⑤φ42超前注浆小导管，长，环向布置间距40cm,注浆采用水泥浆，水灰比1：1，注浆压力为~。
5.5.2“留核心土的上弧形导坑法”施工工艺及方法
采用留核心土弧形导坑法进行开挖，留核心土弧形导坑法是将隧道断面分成左右两个侧壁坑和中洞核心三大部分开挖。短台阶分二层开挖，中洞核心部分分三层开挖。
（1）短台阶留核心土施工方法
隧道施工坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则进行施工。
留核心土弧形导坑法采用弱爆破法开挖，人工钻孔。先进行上弧形导坑开挖，随后进行拱部初期支护，中洞核心采用人工配合反铲挖掘机台阶法开挖。先施作中洞拱部大管棚（或小导管）预注浆超前支护，然后开挖中洞拱部核心土，再开挖下部中洞核心土。中洞拱部核心土开挖后，立即初喷砼4cm封闭围岩，然后架设拱部钢拱架，拱部钢拱架与双侧壁导坑边墙钢架一一对应，紧密相连，然后打锚杆、挂网、再复喷砼至设计厚度。拱部核心土上台阶超前3～5m 左右，每循环进尺1～。见《图5.5.2-1预留核心土弧形导坑法施工工序图》。
（2）施工顺序
上弧形导坑开挖→拱部初期支护→中核心土开挖→下部开挖→边墙及仰拱初期支护→仰拱二次衬砌混凝土浇筑
（3）开挖方法
采用台阶分部法开挖，普通钻爆法施工，此方法主要用于主洞V级围岩偏压地段。洞身开挖及初期支护完成后，立即进行仰拱二次衬砌混凝土浇筑。根据监控量测结果确定进行边墙、拱部二次模注混凝土的浇筑。环形开挖进尺为～1m左右，台阶长度12m～15m。
图5.5.2-1预留核心土弧形导坑法施工工序图
（4）施工工序
①利用洞口导向措施或洞身上一循环架立的钢架施作隧道洞身纵向超前支护，详见弧形导坑留核心土法施工工艺流程图；开挖顶、侧①部，同时，每进尺～，掌子面喷8cm厚混凝土封闭；施作顶、侧①部导坑周边的初期支护和临时支护，架立钢架（包括导坑的临时钢架及横撑），并设置锁脚锚杆；钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
②开挖 2 部，同时，每进尺～，掌子面喷8cm厚混凝土封闭；施作 2 部导坑周边的初期支护和临时支护，架立钢架（包括导坑的临时钢架），并设置锁脚锚杆；钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
③开挖 3 部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同 1 。
④喷8cm厚混凝土封闭掌子面（下一循环拱部超前支护掌子面处）。
⑤拱部架设拱部钢架，钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
⑥两台阶法施工。喷8cm厚混凝土封闭掌子面。底部安设钢架封闭成环，复喷混凝土至设计厚度。
图弧形导坑留核心土法施工工艺流程图
⑦逐步拆除临时钢架，灌筑底部仰拱。
⑧灌筑隧底填充。
⑨根据监控量测结果分析，待变形收敛后或根据需要，利用衬砌模板台车一次性灌筑二次衬砌（拱墙衬砌一次施作）。
（5）施工注意事项:
①隧道施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。
②开挖方式均采用弱爆破或人工开挖。爆破时严格控制炮眼深度及装药量。
③工序变化处之钢架（或临时钢架）应设锁脚锚杆，且必须对锁脚锚杆进行灌浆，以确保钢架基础稳定。
④当现场短台阶开挖孔径及台阶高度需进行适当调整时，应保证临时支护与主体洞身钢架连接牢固，横向钢支撑可根据监控量测结果适当调整其位置，并考虑侧壁自身的稳定及施工的便捷性。
⑤钢架之间纵向连接钢筋应按要求设置，及时施作并连接牢固。
⑥临时钢架的拆除应等洞身主体结构初期支护施工完毕并稳定后，方可进行。
⑦施工中，应按有关规范及标准图的要求，进行监控量测，及时反馈结果，分析洞身结构的稳定，为支护参数的调整、灌筑二次衬砌的时机提供依据
5.5.3支护施工方法
隧道支护主要包括超前预支护、初期支护，初期支护主要为“锚+网+喷”、超前支护主要为超前小导管注浆。
5.5.3.1喷射混凝土施工
(1)喷射混凝土施工工艺流程图
(2)喷射混凝土拌制
①喷射混凝土拌制生产的各种原材料(水泥、外加剂、砂、碎石、水、外掺料等)必须满足设计及规范要求。
②现场施工必须坚持“随拌随用”的原则进行生产，并且采用强制拌和机进行拌制。
③喷射混凝土材料计量严格按照根据设计配合比调整的施工配合比进行，现场计量允许误差为：水泥与外加剂计量误差≤2%、砂与碎石计量误差≤5%。
(3)喷射混凝土作业
①爆破开挖后，现场应立即组织喷射混凝土作业，以便及时封闭岩面，控制围岩松动变形，以保证施工安全。
②在喷射混凝土之前，施工人员必须利用高压风或高压水将岩壁面的粉尘和杂物冲洗干净，以确保喷射混凝土层与岩面密贴、防止夹层和离鼓现象的产生。
③喷射混凝土作业过程中，如若发现松动石块或遮挡喷射混凝土的物体时，现场施工人员必须及时将其清除，以保证施工安全和质量。
④喷射混凝土作业应分段、分片自下而上顺序进行。每次喷射混凝土作业分段长度为5m，以方便现场施工质量检查。
⑤喷射混凝土作业应分层进行，后一层喷射应在前一层喷射混凝土终凝后进行。若终凝后间隔1h以上且初喷面已附上粉尘时，现场施工人员必须利用高压风或高压水对受喷面进行清洗，以确保喷射混凝土层与层之间结合密贴。
⑥现场喷射混凝土作业过程中，应加强回弹率的控制，减少喷射混凝土回弹率；喷射混凝土过程中产生的回弹物坚决不允许重新用作喷射混凝土材料。
⑦喷射混凝土终凝2h后，现场进行喷水养护，养护时间不小于7d。
⑧喷射混凝土作业必须紧跟开挖面，以确保现场施工安全；为确保喷射混凝土质量不受爆破影响，下次爆破距喷射混凝土作业时间完成时间的间隔不小于4h。
⑨冬季施工时，喷射混凝土作业区的气温不得低于5℃；为保证混合料的温度，现场施工可以根据施工安排提前将混合料运入洞内，已提高混合料的温度。
⑩喷射混凝土作业时，如遇有水地段可采用以下方法进行排水：涌水点不多时，沿涌水点钻孔，安设导水管进行导水；涌水范围较大时，设树枝状排水导管；涌水严重时，可设置泄水孔，边排水边喷射。现场经喷射混凝土时，可以采用以下方法：改变配合比、增加水泥用量，加快喷射混凝土的凝固速度；施工时可以首先使用干喷料进行，待其与涌水融合后，再逐渐加水喷射作业；现场进行喷射时，应由远而近，逐渐向涌水点逼近，然后在涌水点安设导管，将水引出，再在导管附近进行喷射作业。
(4)喷射机使用注意事项
①喷射机应及时维修保养，使其经常处于不漏气、不堵塞的良好工作状态。喷射机启动时，应先送风再开机，并在机械运转正常后送料；供料应均匀连续；作业结束时，应先停止送料，待料罐内余料喷完后再停机，然后关风。停止喷射混凝土作业后，喷射机与输料管内的积料必须即使清除干净，以避免混合料结块堵管。
②根据喷出料束情况适当调节气压，喷头处的水压应大于气压。
③喷头与受喷面宜垂直，距离应与工作气压相适应，以~1.2m为宜。有钢筋网时，喷射距离可小于0.6m，喷射角度可稍偏一些，喷射混凝土应覆盖钢筋网2cm以上。
④严格控制水灰比，喷到岩面上的混凝土应湿润光泽，粘塑性好，无干斑或滑移流淌现象。
⑤控制喷层厚度，使其均匀。操作时喷头应不停且缓慢地作横向环形移动，循序渐进。
⑥突然断水或断料时，喷头应迅速移离喷射面，严禁用高压风、水冲击尚未终凝的混凝土。
⑦喷射作业人员必须穿戴安全防护用品。
(5)喷射混凝土质量控制
①喷射混凝土试件制作及其抗压强度必须符合设计及规范要求；
②在进行喷射混凝土施工作业时，可插入长度比设计厚度长5cm的铁丝或钢筋，间距为1~2×1~2m(纵×横)，用于施工过程控制；
③喷射混凝土完成后，每10延米检查一断面，再从拱顶中线起每隔2m凿孔检查一个点。每个断面拱、墙分别统计，全部检查孔处喷层厚度应有60%以上不小于设计厚度，平均厚度不得小于设计厚度，最小厚度不小于设计厚度的
1/2。
④喷层与围岩之间的粘结情况检查采用锤敲击方法进行。如有空响，说明喷层与岩面之间存在空洞。现场应凿除喷层，洗净重喷。
⑤当发现喷射混凝土表面有裂缝、脱落、漏筋、渗漏水等情况时，应予修补，凿除喷层重喷或进行整治。
5.5.3.2锚杆施工
(1)锚杆施工工艺流程
普通砂浆锚杆：
初喷面标示→钻孔→清孔→灌浆→安装锚杆→安装垫板
自进式锚杆：
(2)锚杆施工方法
按设计要求，在开挖面上准确画出需施设的锚杆孔位。然后注浆或填塞药卷，注浆或填塞药卷前导管孔先检查是否达到标准，然后按设计比例配浆，采用电动注浆机压注浆，注浆压力为～，一般按单管达到设计注浆量作为结束标准。当注浆压力达到设计终压不少于20分钟，进浆量仍达不到注浆终量时，亦可结束注浆。检查注浆质量，合格后，用专用螺帽将锚杆头封堵，以防浆液倒流管外。
(3)锚杆施工技术要求
①锚杆安设作业应在初喷混凝土后及时布设锚杆孔位，进行钻孔安装锚
杆。
②锚杆材料、类型、规格、质量、数量和性能符合设计要求；
不合格