隧道开挖施工方案

洞口工程施工方案

一、施工方案

大王家山隧道右线围岩分级为III ～Ⅴ级，按新奥法原理设计与施工。除明挖段采用明洞衬砌外，其余地段洞身根据地质情况一般采用复合式衬砌或浅埋、偏压复合式加强衬砌。Ⅲ级～Ⅳ级围岩地段采用曲墙无仰拱衬砌；Ⅴ级围岩地段均采用曲墙带仰拱衬砌。

1.1洞口工程施工

1.1.1施工顺序

隧道进、出口端墙式洞门结构。洞口段采用Φ108超前大管棚预加固后进洞施工。洞门及洞口段施工顺序为：测量放线→洞口开挖（截水天沟→洞口土石方开挖）→边仰坡刷坡与防护→套拱施工→超前大管棚施工→进洞施工→明洞衬砌→洞门施工→回填；

1.1.1施工方法

1）截水天沟施工

边仰坡坡顶5-10m外矩形截水天沟采用M7.5浆砌片石砌筑。天沟开挖前由测量人员放线，土石方开挖采用放坡明挖，自上而下进行开挖，土方用人工开挖，石方用风钻打眼弱爆破；

开挖完毕后，先清除松土，基底修理平整，报监理工程师检验合格后，开始砌筑；

砌筑完成以后，12~24小时内及时覆盖，洒水养护，养护时间不少于7天。

2)边仰坡施工

(1)土石方开挖

边仰坡土方采用挖机开挖，石方采用松动爆破。出碴采用挖机装

碴，重型自卸汽车运输。

松动爆破用小直径药卷间隔装药结构。所有装药炮眼用炮泥堵塞。

炸药全部采用低爆速、低猛度的乳化炸药，药卷直径采用φ35。装药量先放至最小进行试爆，线装药量最大按0.15kg/m考虑。根据试爆结果，进行药量调整，做到爆破的最佳效果。

孤石采用单层布眼，间距70～100cm，钻孔深度1.5m，单眼爆破，线装药量0.15kg/m，单孔最大装药量0.3kg，间隔装药，全部炮泥堵塞。

(2)支护施工

锚网喷防护自上而下随开挖分层及时施作，必要时随开挖随支护。做好坡顶喷混凝土防护层与原坡面衔接，防止坡面风化，引起水土流失、导致边坡防护受到损坏。

a)锚杆采用早强药包，即人工手持YT-28风钻钻孔后在孔内装入充分润湿的早强水泥药卷，再用YT-28凿岩机前端自制的钎尾套将锚杆直接顶入围岩，或用大锤击入杆体，杆体完毕后用快硬水泥或木楔堵塞孔口。施工技术措施：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)；孔向应按设计方向钻进，垂直岩面；锚杆规格、长度、直径符合设计要求，锚杆杆体除锈除油。

b)钢筋网片预先应在加工棚内制作好，锚杆施作好后进行钢筋网的铺装，钢筋网应随高就低紧贴初喷面，用冲击孔打浅孔埋膨胀螺栓，钢筋网固定于螺栓上，并与锚杆尾部焊接。

施工技术措施：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1-2个网格；人工铺设，必要时采用支撑，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，应绑在靠近岩面一侧；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。钢筋网喷混凝土保护层厚度不小于2cm。

c)喷射混凝土采用湿喷机，混凝土由拌和站集中拌料，混凝土运

输车运到工作面。喷射混凝土前，用水、高压风将岩面粉尘和杂物进行清洗，喷射作业分段、分片、由下而上顺序进行，严格按照喷射混凝土的施工规范进行混凝土的喷射。

（3）施工技术措施：

a)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、等外加剂的计量≤0.5%；

b)设置控制喷混凝土厚度的标志。喷射前处理危石，检查开挖断面净空尺寸；

c)采用强制式搅拌机拌制混凝土；

d)用高压水冲洗受喷面，当受喷面遇水易泥化时，用高压风吹净岩面；

e)喷射作业分段、分片、分层，由下而上顺序进行；

f)喷嘴与岩面垂直，距受喷面0.8～1.2m；

g)施工中经常检查出料弯头、输料管和管路接头，发现堵管时立即关机。

3)大管棚施工

在洞口浅埋段断层破碎带及富水地层中，采用大管棚预注浆超前支护，从而使开挖部位形成棚幕和一层壳体，大大增加了施工的安全性。大管棚施工作业先施作导向墙，导向墙施工严格按导向墙施工工艺操作，导向管的定位是否准确是大管棚施工能否成功的关键，因此在导向管安装前定位要准确无误，导向管安设后要反复复核，每一根导向管都要保证安装准确。

(1)大管棚设计参数：

a)导管规格：外径108mm，壁厚5mm；

b)管距：环向间距40cm；

c)倾角：外插角1°～3°为宜，可根据实际情况作调整；

d)注浆材料：水泥砂浆，M20。

e)设置范围：拱部120°；

f)长度：20m/根。

(2)大管棚施工施工工艺流程见下图

大管棚施工施工工艺流程图

(3)施作护拱:

a)混凝土护拱作为长管棚的导向墙，在开挖廓线以外全环范围内

施作，厚60cm，长2m。护拱内埋设3榀I16工字钢支撑，间距75cm，保护层25cm。工字钢与孔口管焊接定位。

b)在I16工字钢支撑外缘安设Φ127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。拱架架立前应做好测量工作，进行中线复核，架立后测量是否有偏位，有偏位则进行调整，架好后在前后拱架上测量出导向管位置，并用油漆标出，导向管与工字钢通过钢筋焊接加固牢固，每一导向管位置和插角（水平1～3°）要准确。导向管中心位于开挖轮廓线外30cm。环向间距40cm ，径向外插角1～3 °，共33根。

(4)搭钻孔平台、安装钻机:

a)钻机平台用钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由1～2台钻机由高孔位向低孔位进行。

b)平台要支撑于稳固的地基上，脚手架连接要牢固、稳定，防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移而影响钻孔质量。

c)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。

(5)钻孔:

a)为了便于安装钢管，钻头直径采用Φ115mm。

b)岩质较好的可以一次成孔。钻进时产生坍孔、卡钻时，需补注浆后再钻进。

c)钻机开钻时，应低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。

d)钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的状态判e成孔质量，及时处理钻进过程中出现的事故。

e)钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。

f)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，作为洞身开挖时的地质预测预报参考资料，从而指导洞身开挖。

(6)清孔验孔:

a)用地质岩芯钻杆配合钻头进行反复扫孔，清除浮渣，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔。

b)用高压风从孔底向孔口清理钻渣。

c)用全站仪等检测孔深、倾角、外插角。

(7)安装管棚钢管:

a)钢管在专用的管床上加工好丝扣，导管四周钻设孔径10～16mm注浆孔(靠孔口1.5m处的棚管不钻孔)，孔间距15～20cm，呈梅花型布置。管头焊成圆锥形，便于入孔。

b)棚管顶进采用挖掘机和管棚机钻进相结合的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔，然后用挖掘机在人工配合下顶进钢管。

c)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。

(8)注浆:

a)安装好有孔钢花管、放入钢筋笼后即对孔内注浆，浆液由ZJ-400高速制浆机拌制。

b)注浆材料：注浆材料为水泥水玻璃浆。

c)采用注浆机将砂浆注入管棚钢管内，初压0.5～1.0MPa，终压

2.0MPa，持压15min后停止注浆。

注浆量应满足设计要求，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，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙充填饱满。注浆时先浇注“单”号孔，再浇注“双”号孔。

(9)施工控制要点:

a)钻孔前，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角，并对每个孔进行编号。

b)钻孔外插角1°～3°以为宜，工点应根据实际情况作调整。钻孔仰角的确定应视钻孔深度及钻杆强度而定，一般控制在1.5°～

2.5°。施工中应严格控制钻机下沉量及左右偏移量。

c)严格控制钻孔平面位置，管棚不得侵入隧道开挖线内，相邻的

钢管不得相撞和立交。

d)经常量测孔的斜度，发现误差超限及时纠正，至终孔仍超限者应封孔，原位重钻。

e)掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。

4)明洞施工

(1)施工顺序

明洞全部采用明挖法施工。具体施工顺序：测量放线→排截水沟施作→边仰坡开挖、支护（锚网喷支护）→基底处理→仰拱、填充施工→拱墙衬砌→明洞防水层施工→洞顶回填→绿化防护。

(2)施工方法

明洞土石方开挖采取横向分层纵向分段的方法进行施工，采用挖掘机开挖，必要时采取弱爆破和人工配合机械刷坡，装载机装碴自卸汽车出碴。按照设计施作边仰坡防护或抗滑桩。开挖完成后进行基底处理，基底承载力达到要求后施作仰拱、填充砼，填充砼在仰拱砼终凝后进行浇筑。

隧道出口明洞衬砌在仰拱填充完成后由洞内向洞口方向先仰拱后拱墙的顺序施工；全部为明洞的衬砌自一端向另一端施作。

明洞衬砌均采用模板台车作内模，外模采用组合钢模对拱墙衬砌混凝土一次性浇注，混凝土由自动拌和站生产，罐车运输，泵送入模，插入式振捣器振捣。洞口衬砌与隧道洞门整体灌筑后进行洞顶回填施工。

拱顶回填分层厚度不大于0.3m，两侧回填土面高差不大于0.5m。采用机械回填时，应在人工夯填超过1.0m以上后进行。码砌及浆砌分层错缝进行、夯填密实，确保施工质量。