隧道中隔墙及施工方案.docx
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隧道中隔墙及施工方案
第一章工程概况及编制依据
1.1编制依据
1.1.1《二广高速公路怀集至三水段第十三标段两阶段施工图设计》第四册
1.1.2《实施性施工组织设计》
1.1.3《公路工程技术标准》
1.1.4《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）
1.1.5《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）、
1.1.6《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）
1.1.7我单位对施工现场的实地勘察、调查资料、《实施性施工组织设计》。
1.1.8我单位积累的成熟技术、科技成果、施工工法以及从事同类工程的施工经验
1.2工程概况
1.2.1地理位置、地形情况
沙塘坑隧道位于四会市黄田镇沙塘坑，全长215米,起迄桩号为K48+360~K48+575，为双垮连拱式隧道。
隧道区属于丘陵地貌，隧道横穿山丘，进出口段自然坡度较陡，坡角在35-400左右。
隧道走向呈南东-北西向展布，山顶高程约95m，最大埋深约43m。
隧道平面线型为直线，纵断面线型为+1.53%和-1.6%的单人字坡,变坡点桩号为K48+460。
隧道在斜坡下进洞，洞口地形右低左高，受自然坑影响，进洞后有一段偏压浅埋隧道段。
隧道在沟谷中出洞，洞口地形中间低，两侧高。
ZS5中,
1.2.2气象情况
隧址区年平均气温21.0-21.40，最冷为1月，月平均气温12.20，最热为7月，月平均气温28.50。
隧址区多年平均降雨量1832mm，每年4-9月为雨季，平均降雨量1377.7mm,由于暴雨集中,对新开挖地表易造成破坏,且隧址区内局部地势较为低洼,雨季有洪涝现象.
隧址区年平均风速1.7m/s，强风向主要为东北到西南风。
台风是本地区常见的自然灾害，台风盛行在7~9月，台风过境最大风速28m/s，破坏力极大，伴随台风而来的是暴雨，甚至引发山洪暴发，山体滑坡等灾害。
1.2.3工程地质特征
隧道进口段（K48+377~K48+418）上覆6~7m为第四纪残坡积土，3~4m为全风化岩，基岩为强风化花岗岩，洞口主要位于段主要位于强风化花岗岩中，围岩级别为Ⅴ级，稳定性较差。
洞身K48+418~K48+440段，长22米，为弱风化岩。
岩质坚硬，块状结构，节理裂隙较发育，围岩级别为V级，拱部无支护时易发生坍塌，侧壁有失稳现象。
洞身K48+440~K48+481段，长41米，为微风化花岗岩，岩质较硬，块状结构，节理裂隙发育，围岩级别为III级。
拱部无支护时会产生小的坍塌，侧壁基本稳定。
洞身K48+481~K48+504段，长23米，为弱风化花岗岩，岩质较硬，块状结构，节理裂隙发育，围岩级别IV级，拱部无支护时易产生较大的坍塌，侧壁时有失稳现象。
隧道出口段（K48+504~K48+560）上覆6~7m为第四纪残坡积土，其上部基岩为3~4m为全分化花岗岩。
中部基岩为3~4m为全分化花岗岩，下部基岩为弱风化花岗岩，洞口段基础主要位于强风化花岗岩，围岩级别为V级，稳定性较差，隧道的顶部及侧壁均不稳定。
1.2.4水文地质条件
该区水文地质条件简单,平常无地表水流,仅在降水后冲沟有短暂流水,水量大小受季节降水量的多少所控制。
地下水主要为第四系空隙水及基岩裂隙水，含水量不大，受大气降水的补给水位埋深随季节变化、地势高低的不同而变化。
整个隧道施工不存在大规模突水问题，但由于隧道开挖过程中改变了天然地下水的补迳排条件，隧道成为新的局部排泄基准，从而出现局部渗水和涌水现象，主要为雨季地表水沿局部宽大构造裂隙向隧道汇集，形成短时涌水现象。
该区最高洪水位低于隧道进、出口高程，对隧道建设无影响。
隧道区地下水PH值为6.8，HCO3-含量为1.79mmol/l，侵蚀性CO2含量为7.12mg/l，SO42-含量为38.0mg/l，总硬度为52.56mg/l。
经腐蚀性评价判定该地下水对混凝土无腐蚀性。
经计算推测，本隧道最大涌水量为500m3/天。
1.3主要工程数量
序号
项目
单位
数量
备注
1
土石方开挖
m3
6441.6
2
14b工字钢
T
50.59
3
C20喷射混凝土
m3
340
4
药卷锚杆
m
4527
5
中空注浆锚杆
m
4572
6
钢筋
T
110.851
7
C25防水混凝土
m3
2717
8
原木
m3
131.7
第二章施工组织规划
2.1总体施工组织
砂塘坑隧道采用三导坑先墙后拱法施工，先施工中导坑。
中导坑全长183米,中隔墙全长215米。
安排一个隧道施工队，驻扎在隧道怀集端出口。
中导坑开挖从怀集端开始，开挖前，首先画出中导坑的开挖线，然后对开挖线外的掌子面进行素喷混凝土封闭。
V、IV级围岩采用上下台阶法开挖，III级围岩采用全断面法开挖，开挖至K48+420处时停止开挖，改由三水端开挖。
中导坑贯通后从K48+420处分别向两端洞口进行中隔墙模筑混凝土施工。
2.2施工资源配置
2.2.1主要管理及技术人员
主要管理及技术人员表表2.2.1-1
序号
姓名
职务
备注
1
白强
项目经理
2
吴志新
项目副经理
3
刘国顺
生产副经理
4
刘盛辉
项目总工程师
5
杨玉
副总工程师
6
林鼎
隧道高工
7
王浩军
隧道施工员
8
罗灼熙
测量工程师
9
林志
测量员
10
刘运林
测量员
11
郭锐
测量员
12
罗沛
合约部长
13
赵士阳
计量员
14
郑绪东
质安部长
15
陈平
质检员
16
张建国
安全员
17
梁杰权
资料员
18
叶剑
试验工程师
19
陈敬武
试验工程师
20
张磊
行政、后勤
2.2.2主要施工机械
拟投入本工程的主要施工机械表2.2.2-1
序号
设备名称
型号产地
功率吨位容积
单位
数量
备注
1
挖掘机
神岗200
0.7m3
台
1
2
装载机
ZL50C
2.5m3
台
2
3
自卸汽车
EQ3141
8t
台
4
4
空压机
L-22/7x
22m3/min
台
4
5
卷扬机
JS2
2t
台
1
6
搅拌机
JDY750
750L
台
2
7
配料机
HPD1000
1000L
台
1
8
混凝土输送泵
HBT60
60m3/h
台
1
9
插入式振动器
ZH30
1.1kw
台
8
10
钢筋切割机
GQ40-1
5.5kw
台
1
11
钢筋调直机
GT4-14
1.5kw
台
1
12
钢筋弯曲机
GW40-1
3kw
台
1
13
电焊机
BX3-50
38kw
台
6
14
作业台车
自制
台
1
15
风钻
YT-28
台
15
16
地质钻机
XY-2B
台
1
17
混凝土喷射机
HP2U-5B
台
2
18
抽水机
D85-45×5
台
2
19
灰浆搅拌机
PJ02
台
1
20
压浆机
UB3
台
2
21
防水板焊接器
TH-1
台
1
22
模板台车
10m
台
1
中隔墙
23
电动机
15kVA
台
4
24
变压器
630kVA
台
1
25
发电机
TFW-280-L-4
280kw
台
1
2.2.3施工测量、试验和检测设备
拟投入的主要试验仪器配备表2.2.3-1
序号
仪器设备名称
数量
备注
种类
型号
产地
一
测量仪器
1
水准仪
AM-24
江苏
1
2
水准仪
AT-G2
日本
1
3
全站仪
DTM-531E
日本
1
二
试验仪器
1
水泥稠度仪
套
1
2
水泥负压筛析仪
FSF-150A
无锡
1
3
细集料标准方孔筛
0.08～10
浙江
1
4
粗集料标准方孔筛
2.5～100
浙江
1
5
混凝土振实台
1m
天津
1
6
混凝土坍落度筒
100×200×300
天津
2
7
电热鼓风干燥箱
101-2
无锡
1
8
锚杆拉力计
ML-200B
北京
1
9
粗集料压碎值测定仪
天津
1
10
混凝土试模
150×150×150
河北
6
11
沙浆试模
7.07×7.07×7.07
河北
2
12
游标卡尺
0-150
上海
1
13
钢板尺
上海
1
14
混凝土回弹仪
ZC3-A
天津
1
三
检测仪器
17
地质罗盘
DQL-8
广州
1
18
收敛仪
ZSW
成都
1
19
粉尘检测仪
CMP5000
北京
1
20
温、湿度测定仪
台
1
21
气温计
根
4
2.3施工工期安排
2.3.1施工进度计划安排见下表
施工进度计划表表2.3.1-1
序号
项目
单位
数量
平均进尺/天
时间（天）
备注
一
中导坑开挖
1
V级围岩
m
97
1.5
65
2
IV级围岩
m
45
2.5
18
3
III级围岩
m
41
5
9
二
中隔墙施工
m
215
5
43
每两天一模
合计
135
2.3.2计划施工工期
考虑各种施工干扰因素,计划工期定为160天。
计划开工日期：
2007年7月25日
计划完工日期：
2007年12月31日
第三章施工工艺及方法
3.1施工难点分析
3.1.1中隔墙基础承载力要求高;
3.1.2围岩软弱破碎，开挖时须加强监控与防护;
3.1.3中隔墙顶混凝土的灌注质量和墙顶防水是中隔墙施工的关键。
3.2施工总体规划
3.2.1施工总体布局
根据隧道整体式双跨连拱设计断面和进出口所具备的施工条件，先在隧道怀集端出口连拱部位进行中导洞开挖至K48+400，再改由三水端洞口开挖并使其贯通，中导洞V、IV级围岩采用上下短台阶法进行开挖施工，开挖跨度6.561m，上台阶开挖高度3.2m，下台阶开挖高度3.0m，上下台阶之间间距根据开挖中实际地质状况，保持在3～5m左右。
初期支护采用锚、网、喷及钢拱架联合支护，紧跟开挖面及时施作。
III级围岩采用全断面爆破开挖，开挖跨度6.561m，开挖高度5.483m，初期支护采用喷射8cm混凝土支护。
中导洞贯通后，自隧道K48+400处向进口和出口方向进行中隔墙砼浇注，中隔墙衬砌钢筋采用现场绑扎，自制整体式液压钢模台车整体衬砌，按每两天一循环，每循环10m施作。
台车就位后，利用中导洞钢架支护，对衬砌台车稳定性定位加固后，进行浇筑砼施工。
3.2.2施工工艺流程
施工工艺流程见图3.2.2-1。
中隔墙施工总体工艺框图图3.2.2-1
3.3施工工艺
3.3.1测量
1、洞外控制测量
采用三角测量，每个洞口设置3个平面控制点，设于能相互通视、稳固不动、不被干扰、便于引测进洞。
2、高程控制测量
采用水准测量，每个洞口布设两个高精度水准点，设于坚固、通视好、施测方便，便于保存且高程适宜处；两点高差以安置一次水准仪即可联测为宜。
3、洞内控制测量
采用以下两种导线：
①施工导线：
在开挖面向前推进时，用以进行放样来指导开挖的导线，其边长为10～50m。
②基本导线：
当掘进100m左右时，为了检查隧道的方向是否与设计相符，选择一部分施工导线，敷设精度较高的基本导线。
测量精度：
水平角测量每站左右角各3个测回，圆周角闭合差小于二等导线限差2.0″；水准测量采用往返或闭合路线，每千米水准测量中误差M△小于2mm。
3.3.2超前锚杆支护
1、设置范围
超前锚杆支护主要设置在K48+417~K48+440、K48+481~K48+520段，共长62m，采用20MnSiΦ22药卷锚杆，用ZWII型药卷作锚固剂，锚杆环向间距40cm，外倾角100~150，施工时应根据岩体节理面产状确定锚杆最佳方向。
锚杆长度L=4.5m，ZS5、ZS4施作间距均为300cm。
2、施工方法
φ22药卷锚杆施工工艺流程为：
钻孔—清孔—插入药包、杆体。
钻孔采用YT28型手持式钻机；锚杆预先在洞外按设计要求加工制作，施工时锚杆钻孔位置及孔深必须精确，锚杆要除去油污、铁锈和杂质；药卷要浸水湿润后填满锚杆孔并捣碎。
药卷随用随浸水，不得将浸水已硬化后的药卷用于填充锚杆孔。
锚杆搭接长度不小于1.0m；
超前锚杆与工字钢拱架组合焊连可以起到棚架作用，从而避免拱部坍塌，在施工中将严格按设计要求进行超前锚杆预支护施工。
3.3.3中导坑的开挖
中导坑施工前，先做好洞口的临时排水系统，并将未施工的成洞面喷射混凝土进行封闭，以策安全。
1、围岩的开挖
中导坑开挖里程为K48+377~K48+560,全长183m。
其中V级围岩长度97m，VI级围岩长度量45m，III级围岩长度41m。
V、IV级围岩段采用上下台阶法开挖，上断面超前3～5m，作为钻孔喷锚作业平台，开挖前先施作小导管或20MnSiΦ22药卷锚杆，超前支护；III级围岩段采用全断面爆破开挖。
（1）V、VI级围岩开挖
V级围岩以人工风镐开挖为主，挖掘机扒渣，铲运机装渣，自卸汽车运输的方式施工。
视围岩稳定情况，每循环进尺V级围岩1m；V级围岩段每天施工两循环，循环作业时间见下表：
V级围岩中导洞掘进作业循环时间表（每循环进尺1.0m）
项目
测量放样
超前支护
开挖出碴
架立钢架
锚网喷砼
合计
时间（h）
0.5
平均3.5
3.0
1.5
3.5
12
考虑施工干扰，每天平均进尺1.5m。
IV级围岩以松动爆破开挖为主，铲运机装渣，自卸汽车运输的方式施工。
视围岩稳定情况，每循环进尺1.5m；IV级围岩段每天施工两循环，循环作业时间见下表：
IV级围岩中导洞掘进作业循环时间表（每循环进尺1.5m）
项目
测量放样
超前支护
钻眼爆破
出碴
架立钢架
锚网喷砼
合计
时间（h）
0.5
平均2.0
2.0
0.5
1.5
2.5
12
考虑施工干扰，每天平均进尺2.5m。
（2）III级围岩开挖
III级围岩段采用全断面爆破开挖，铲运机装渣，自卸汽车运输的方式施工。
喷射8cm混凝土作为初期支护，初期支护视围岩稳定情况适时施作，每循环进尺2.5m。
每天施工两循环，循环作业时间见下表：
III级围岩中导洞掘进作业循环时间表（每循环进尺3.0m）
项目
测量放样
钻眼爆破
通风
出碴
喷砼
合计
时间（h）
0.5
4.0
0.5
4.0
3.0
12
考虑施工干扰，每天平均进尺5.0m。
2、 钻爆施工
IV、III级围岩开挖采用光面爆破技术，以减轻对结构物和围岩的扰动，并根据围岩情况，及时修正爆破参数，达到最佳爆破效果，形成整齐准确的开挖断面，减少超欠挖。
起爆系统采用塑料导爆管、15段非电毫秒雷管，引爆采用火雷管。
炸药采用2#岩石铵锑炸药，药卷规格为φ25、32、40三种，φ25用于光爆、φ32用于掘进、φ40用于掏槽。
掏槽形式采用楔形斜眼掏槽或直眼掏槽。
光爆参数见表4.3.3-1.光面爆破施工艺流程见框图4.3.3-2。
光面爆破参数表表4.3.3-1
围岩级别
周边眼间距
E（cm）
周边眼抵抗线
W（cm）
相对距离
E/W
装药集中度
（kg/m）
IV级
45
60
0.75
0.15
III级
50
60
0.83
0.25
隧道光面爆破施工工艺框图图4.3.3-2
钻爆设计：
钻爆前，根据围岩情况进行炮眼布置图和爆破参数的设计，爆破后，根据爆破效果及时修正爆破参数，以利于下一循环的爆破施工。
测量布孔：
钻孔前，测量人员用红油漆准确划出开挖断面的中线和轮廓线，标出周边眼和掏槽眼的位置。
钻孔：
严格按炮孔布置图正确对孔，周边孔外插角1～2°，周边孔对孔误差环向≯5cm，掏槽孔对孔误差≯3cm，其它炮孔开眼误差≯10cm。
钻孔定人、定位分片施钻，周边眼和掏槽眼由丰富经验的钻工施钻。
清孔和炮眼深度检查：
装药前，用钢筋弯制的炮钩钩出石子，用高压风吹孔将石粉、石屑吹净，并检查炮孔深度是否满足设计要求。
装药：
装药分片分组负责，严格按爆破设计规定的装药量、雷管段号“对号入座”。
堵塞：
所有装药孔均堵塞炮泥，堵塞长度≮25cm。
联接起爆网路：
采用复式网路联接，网路联好后，由专人负责检查。
光面爆破质量检查：
爆破后检查开挖轮廓是否平整圆顺、有无超欠挖、炮痕保存率及开挖进尺，如达到以下指标则认为合格，否则查找原因，优化钻爆设计。
超欠挖：
无欠挖，平均超挖10cm以内；
炮痕保存率：
IV级围岩70%以上，III级围岩90%以上；
炮眼利用率：
大于90%。
3、超欠挖控制
钻爆法开挖是否经济、高效、关键是控制好超欠挖，钻爆施工中将采取如下措施：
（1）首先必须改变“宁超勿欠“的观念，树立“杜绝超挖、消灭欠挖”的理念。
超挖的必须用素混凝土或喷射混凝土填充起来，绝不允许欠挖。
（2）提高炮眼精度
炮眼位置的精度直接影响隧道爆破开挖效果。
特别是周边眼的放线定位精度程度，将直接影响超挖值，是爆破设计付诸实施的第一道工序。
隧道刚进洞阶段，石质破碎、节理发育，画断面时可能会有掌子面非常不平顺或掌子面各部位处于不同的里程，画断面难度较大，在中线及拱顶标高确定后，可采用吊设长线锤球辅助五寸台法画开挖轮廓线，必要时可用钢筋加工断面大样校核。
技术员放线时不要考虑“超挖量”，直接按设计尺寸加合适的预留沉降量进行放线，超挖量由施钻人员掌握，以免造成允许超挖量的重复掌握。
（3）严格控制打眼精度
a、开孔位置的合理确定：
周边眼应沿中导坑的开挖轮廓线布置，保证开挖断面符合设计要求；钻眼时都必须有一定的外插角度，所以开孔位置如果在轮廓线上或之外，都会增大超挖，只有开口位置在轮廓线内时，才能减少超挖，因此周边眼开口位置尽量为负值，误差不得大于3cm，以减少超挖。
b、通过开挖、支护工序的合理安排提高钻眼精度
初期支护靠近掌子面的时候，钻进时钻杆的角度都难免较大，这样超挖也就增大，因此应该考虑软弱、破碎围岩在靠近掌子面的2m内暂不施做刚拱架及喷射混凝土，以便使钻机尽量贴近岩面钻进，以保证外插角尽量的小。
但是此2m范围必须施做初喷、锚杆、挂网以保证安全。
c、严格控制钻孔的“准、直、齐、平”提高钻孔质量
准：
准就是钻孔位置一定准确，孔距、孔位严格按爆破设计参数，当受节理、裂隙或其他原因需要移位时，侧墙孔可以稍微上下移动、不能左右移动，拱部孔可左右沿轮廓线稍做移动，不能上下移动，开孔位置偏差不能大于3cm。
直：
就是指钻孔要直，不能因钻孔压力过高、过低、气腿忽高忽低、左右摆动等，使钻出的孔呈蛇行。
齐：
就是各孔孔底要落在同一铅垂面上，以使装药位置准确，便于爆炸应力按设计要求组织。
同时，使爆出的断面整齐，便于下一循环作业。
药做到孔底齐平，就要在在钻杆上做好标志，并在作业面上拉控制线控制孔深，而不能仅以作业面围岩情况为准进行控制。
平：
就是除了掏槽炮眼及辅助眼外的周边眼、内圈眼之间互相平行，这样不仅保留出的半孔整齐、美观，更主要的是便于组织内力。
控制方法就是插炮棍法，使钻杆与炮棍平行，即可打出互相平行的炮孔。
d、通过控制循环进尺来控制超欠挖
由于钻孔位置不可能绝对准确，那么炮孔越深，孔底离钻爆设计的偏差就越大，而我们的钻眼都采用人工风钻，钻眼精度不可能像凿岩台车那么精确，所以就需要合理确定循环进尺，循环进尺最大控制在3m左右为宜。
e、增加导向孔（空眼）解决局部光面爆破难度
光面爆破最忌讳装药过量，特别是软弱围岩拱部、墙脚处，容易破坏隧道的稳定性，因此增加导向孔（空眼）来解决。
以便爆破时爆炸应力在轮廓线上集中，特别是导向孔处成倍增加，引导爆炸产生的径向裂隙会优先沿光面孔中心连线而成。
同时由于导向孔处的应力增加，降低了其他方向上的应力分布，结果在一定范围内拟制了其他方向裂隙的发育，使围岩更少受到扰动损坏。
增加了导向孔虽然增加了钻孔时间，但也会使装药量大幅度降低，由于易改善开挖成形，会节省处理超挖的时间。
3.3.4开挖支护
1、支护设置
（1）LS5衬砌段
LS5段里程为K48+494~K48+560、K48+395~K48+428，共长99m,顶部采用D25中空注浆锚杆,间距为75cm×65cm（环×纵）,L=3.5m,梅花型布置,锚杆嵌入中隔墙内50cm,并与中隔墙内衬砌钢筋焊接；底部采用D25中空注浆锚杆,间距为75cm×75cm（横×纵）,L=3.0m；边墙采用20MnSiΦ22药卷锚杆，L=2.0m，纵、环向间距100cm×120cm，梅花型布置。
（2）LS4衬砌段
LS4段里程为K48+428~K48+445、K48+476~K48+494段，共长35m。
顶部采用D25中空注浆锚杆,间距为100cm×100cm（环×纵）,L=3.0m,梅花型布置,锚杆嵌入中隔墙内50cm,并与中隔墙内衬砌钢筋焊接.边墙采用20MnSiΦ22药卷锚杆，L=2.0m，纵、环向间距120cm×120cm，梅花型布置。
（3）LS3衬砌段
LS3段里程为K48+445~K48+476，共长31m。
顶部采用20MnSiΦ22药卷锚杆,间距为120cm×100cm（环×纵）,L=2.5m,梅花型布置,锚杆嵌入中隔墙内50cm,并与中隔墙内衬砌钢筋焊接。
2、施工方法
（1）D25中空注浆锚杆
钻锚杆孔使用YT-28风动凿岩机，钻孔前根据设计要求定出孔位，钻孔保持直线并与所在部位岩层结构面尽量垂直，钻孔直径φ50mm。
其施工程序如下：
钻完孔后，用高压风吹净孔内岩屑；将锚头与锚杆端头组合；将组合杆体送入孔内，直达孔底；将止浆塞穿入锚杆末端与孔口齐平并与杆体固紧；锚杆末端戴上垫板，然后拧紧螺母；注浆采用有压注浆，注浆压力与浆液成份根据现场注浆实验确定，建议水泥浆的水灰比：
1：
1，注浆压力0.5～1.0MPa，终压2.0MPa，水泥浆液应随拌随用。
D25中空注浆锚杆单根抗拔力在LS5衬砌段要求不小于80KN，在LS4衬砌段要求不小于100KN。
其施工流程如图4.3.4-1。
中空注浆锚杆施工工艺流程图图4.3.4-1
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