罗马村隧道1.docx

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罗马村隧道1

一、隧道概况

1、罗马村隧道起止里程：

K3+970～K4+200，长度230m。

罗马村隧道位于清溪镇罗马村东约400m处，按连拱隧道设计，设计速度100km/h；净宽11.00m，净高5m。

进出口洞门型式均采用端墙式洞门，隧道进口K3+970～K3+975及隧道出口K4+189～K4+200段为明洞。

罗马村隧道进口段K3+970～K4+020，长度50m，围岩为Ⅴ级；洞身段K4+020～K4+060，长40m，围岩Ⅳ级，洞身段K4+060～K4+180，长120m，围岩Ⅲ级，出口段K4+180～K4+200，长度20m，围岩Ⅳ级。

二、总体施工方案：

罗马村隧道施工从隧道出口端K4+200开始施工，在施工中坚持“弱爆破、短开挖、强支护、早封闭”的原则，施工过程加强监测，及时处理分析数据，并根据分析结果及时合理调整支护参数。

根据隧道断面作业的技术要求配备施工机械，组织实施开挖、支护、二衬三条机械化作业线，优化施工方案，实现主要工序机械化作业，充分发挥机械效率。

三、施工工艺及方法

1、洞口和明洞施工方法

土石方开挖采用明挖法由上到下逐级分层开挖，根据设计图及洞口的地质情况制定洞口开挖方案，进行刷坡。

边仰坡土石方开挖以机械作业为主，石质部分采用预留光面爆破、松动控制爆破。

同时加强现场监测，检查边仰坡的稳定情况。

在洞口土石方开挖前完成洞顶外的截水沟修砌，尽早起到排水作用，确保洞口及边、仰坡的稳定。

边、仰坡开挖过程中，按边、仰坡设计支护形式喷、锚、网形式进行防护，随挖随护，随时监测、检查坡体稳定情况。

罗马村隧道明洞进口段5m，出口段11m。

明洞施工时，先单幅明洞施工，然后进行另一幅明洞施工，并将中部混凝土一起浇筑，明洞衬砌及仰拱均采用C25砼钢筋混凝土，仰拱回填采用C15片石混凝土。

立模现浇明洞衬砌混凝土，当明洞衬砌混凝土强度达到要求后，可以进行明洞回填，回填时应两侧对称分层夯实，且人工夯填至拱顶1.0m以上，方可使用机械施做。

2、超前及初期支护施工工艺及方法

隧道采用复合式衬砌结构，超前支护采用φ108超前管棚支护、注浆小导管和超前注浆锚杆，初期支护采用以喷射砼、中空砂浆锚杆、钢拱架、钢筋网等形式。

⑴、φ108超前管棚支护

Ⅴ类围岩浅埋进口段设计有Φ108mm超前注浆管棚。

施工采用水平地质钻机钻孔，用机械将管棚顶入，注浆泵注浆。

罗马村隧道管棚设计为热轧无缝钢管φ108*5mm，环向间距50cm，仰角1°。

①、套拱施工：

采用C25混凝土套拱做管棚导向墙，套拱在明洞外轮廓线以外，紧贴掌子面施做。

支撑稳固后，按设计布筋和安装孔口管，保证布筋、孔口管的位置和角度准确，然后进行套拱砼的施工，待套拱砼强度达到85%时开始长管棚的施工。

②、搭设钻机施工作业平台：

作业平台采用方木按“井”字形搭设，顺序由下向上，由两边向中间，依据孔位依次搭好，方木间以扒钉连接牢固，防止钻孔时钻机摆动、倾斜、不均匀下沉而影响钻孔质量。

在导向管口编号，施工顺序从低孔开始，由两侧往中间方向对称进行施工。

开钻时，先低速低压，等成孔几米后，再加速加压。

钻进过程中，必须沿钻机位后定下来的基线钻孔，随时检查钻孔方向的准确度。

发现孔斜超过允许范围，则停止钻孔，进行注水泥浆充填，凝固后重新钻孔。

③、扫孔：

用φ108mm岩芯管进行扫孔，目的是清除孔内岩碴和顺通孔道。

岩芯管长度不小于2.5m为宜，长度稍长更好。

如遇下管困难，连续扫孔几次，同时借助高压空气吹洗，直到孔内清扫干净。

④、下管：

φ108mm钢管管壁打孔，布孔以梅花型布置，孔径为12mm，孔间距为30cm，导管尾部留100cm不钻孔的止浆段，导管加工成4m、6m长两种规格。

为使钢管接头错开，加开钢管时将钢管进行钢节编号。

下管时，采用直接撞击法将导管撞击至设计位置。

⑤、注浆:

管棚按设计位置，根据实际施工地质条件，采用水泥-水玻璃浆液注浆，注浆后再打无孔钢管，无孔钢管可以作为检查管，检查注浆质量。

注浆结束后及时清除管内浆液，封闭钢管尾部：

先用麻布条封堵管棚钻孔空隙，后用环形楔环顶紧，最后用电焊将楔形环焊接在管棚上。

⑥、钢花管制作

长管棚根据设计采用Φ108mm热轧无缝钢管在加工车间分节制作，管棚的钢管分无孔钢管和有孔钢管，奇数号孔采用无孔钢管，偶数号孔采用注浆用钢花管，钢管加工由现场专业车间进行，钢花管注浆孔必须用钻床成孔。

⑦、隧道超前管棚施工工艺流程框图：

隧道超前管棚施工工艺流程图

⑵、超前注浆小导管

超前小导管设计采用Φ42mm热轧无缝钢管，由现场专业车间进行加工，其注浆孔必须用钻床成孔，导管一端做成尖形，另一端加焊ф60铁箍。

小导管形式见图：

①、施工方法:

超前小导管安设采用钻孔打入法，先采用风钻按设计要求钻孔，钻孔直径比钢管直径大3～5mm，然后将钢管穿过钢架，用人工或风钻顶入，并用高压风将钢管内的砂石吹出。

②、施工工艺流程:

加工钢花管采用φ42mm，壁厚4mm的热轧无缝钢管加工制成，其长度为5m。

钢花管前部钻注浆孔，孔径为φ8mm，孔间距15cm，呈梅花形布置。

为便于超前小导管插入围岩内，钢管前端做成尖锥状，尾部焊上箍筋，尾部长度1.2m，作为不钻注浆孔的预留止浆段；按设计要求画出钻孔位置，钻机就位钻孔，钻到位后，用吹管或掏勺清孔；人工配合风钻将钢管顶入；将压浆管用铁丝绑扎于钢管尾断，现场拌制注浆液，用注浆机向管孔内注浆，由下至上的顺序进行。

超前小导管和钢架配合使用，从工字钢架间穿过。

③、超前小导管施工工艺流程框图

⑶、超前中空注浆锚杆

①、施工方法：

超前锚杆的施工按超前小导管的施工方法进行。

中空锚杆由厂家订购，汽车运至工作面。

注浆在上台阶上人工现场拌制注浆液，安装注浆机灌注浆液。

②、施工工艺流程：

按设计要求画出钻孔位置；钻机就位及按设计要求钻孔；按厂家提供的使用说明安装中空锚杆；人工现场拌制注浆液，用注浆机注浆。

⑷、喷射混凝土

喷射砼采用湿喷工艺。

喷射前处理危石，检查开挖断面净空尺寸，当受喷面有涌水、淋水、集中出水点时，先进行引排水处理。

喷射混凝土在洞外采用集中拌合站拌制，由砼输送车运至喷射点，由湿式喷射机配合砼喷射机械手施喷。

施工按初喷和复喷进行，开挖后即进行初喷，安装好锚杆（钢筋网）和钢构支撑后，再进行复喷，直至满足达到设计厚度要求。

复喷作业安排在掌子面开挖钻眼时进行，不占用隧道开挖作业循环时间。

①、工艺流程

②、喷射混凝土前，受喷面无松动岩块，墙脚无虚碴堆积；严格施工配合比，砼在洞外拌和站由强制式搅拌机集中生产，自动计量；喷射机的工作风压严格控制在0.5至0.7MPa范围内，从拱部到边墙脚，风压由高变低。

保证喷头处的压力在0.1～0.15MPa。

喷嘴垂直于岩面，距受喷面0.8～1.2m，呈螺旋移动。

液态速凝剂由自动计量在喷嘴处掺入；当岩层松软易坍方时，喷射作业紧跟作业面，初喷先拱后墙，复喷先墙后拱，喷射顺序先下后上，避免回弹的混凝土挡住未喷岩面。

喷射方向与岩面垂直，设置钢支撑后，喷钢支撑背部空隙时可适当偏斜。

喷头与岩面保持0.6～1.0米的距离。

喷射时，料束呈“S”旋转轨迹运动，一圈压半圈，纵向按蛇形状，每次蛇形喷射长度3至4m。

喷头移动要慢，让混凝土有了一定厚度再离开，成片扩大喷射范围。

岩面凹部处先喷混凝土找平；喷射混凝土作业分段分片依次进行，一次喷射厚度控制在：

拱部3～5cm、墙部6～8cm内。

分层喷射时，后一层在前一层混凝土终凝进行，若终凝1h后再行喷射，先用风水清洗喷层面。

⑸、砂浆锚杆

①、施工方法：

设计为全长砂浆锚固锚杆，采用钻孔打入法。

梅花形布置，间距符合设计要求，采用手风枪钻锚杆孔。

为增加锚固效果，设置钢垫板及螺栓，钢垫板座浆以确保与围岩密贴。

根据锚杆设计深度采用先注浆后插锚杆的方法。

先采用风钻按设计要求钻孔，钻孔直径比锚杆直径大15mm左右，用风钻顶入，顶入长度不小于锚杆长度的95%，实际粘结长度不小于设计长度的96%。

超前锚杆尾端与系统锚杆尾端的环向钢筋焊接起来，以增强共同支护作用。

（2）锚杆施工工艺流程

②、施工工艺要点：

锚杆孔开孔前做好量测工作，严格按设计要求布孔并做好标记，锚杆孔的孔轴方向满足施工图纸的要求，操作工把凿岩机钻杆的位置摆好并用定位块将其稳固地顶在岩面上；用高压风冲洗、清扫锚杆孔，确保孔内不留石粉，不得用水冲洗钻孔；砂浆坚持随拌随用的原则，对超过初凝时间的砂浆做报废处理。

砂浆的干缩率必须在允许的范围内；止浆塞塞入牢固以确保能承受锚杆及注满锚杆孔砂浆的重量。

排气管必须确保插入锚杆孔底，排气孔未出浆前，不得停止注浆。

止浆塞在砂浆具有一定强度后方可拔出，拔出时注意不得振动锚杆。

⑹、钢拱架

①、施工方法：

在洞外加工厂分节加工，型钢架用弯轨机分节弯制，格栅拱架分节放样焊接成型。

汽车运至安装点利用简易工作平台和上台阶人工分节安装，并尽量与先期施工好的锚杆点焊连接。

钢架间用纵向连接筋焊连。

②、施工工艺流程：

③、钢架加工制作工艺要求：

钢架在洞外加工厂用弯轨机制作。

按设计图放大样，放样时根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割、刨边的加工余量。

型钢冷弯成形，要求尺寸准确，弧形圆顺。

按设计图配置加强筋与主筋焊接，焊接时，沿钢架两边对称焊接，防止变形；钢架加工后要进行试拼，钢架由拱部，边墙各单元钢构件拼装而成。

④、钢架架设工艺要求：

施工中在钢架基脚部位预留0.15～0.2m原地基，架立钢架时挖槽就位，并在钢架基脚处设槽钢以增加基底承载力；钢架平面垂直于隧道中线，隧道开挖时，在型钢架的各连接板处预留安装型钢连接板凹槽，在两拱脚处、两边墙脚处预留安装格栅钢架槽钢凹槽。

在初喷砼时，在凹槽处打入木楔，为架设钢架留出连接板（或槽钢）位置；钢架按设计位置安设，在安设过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙时设骑马垫块，钢架与围岩（或垫块）接触间距不大于50cm；将钢架与锚杆焊接在一起。

各种钢架设纵向连接钢筋；钢架架立后尽快施作喷砼，并将钢架全部覆盖，使钢架与喷砼共同受力。

喷砼分层进行，每层厚度5～6cm左右，先从拱脚或墙脚向上喷射以防止上部喷射料虚掩拱脚（墙脚）而不密实，强度不够，造成拱脚（墙脚）失稳。

⑺、钢筋网

①、施工方法：

挂钢筋网在系统锚杆施作后安设，钢筋类型及网格间距按设计要求施作。

钢筋网根据被支护岩面的实际起伏状铺设，在初喷砼后进行，与被支护岩面间隙约3cm，钢筋网连接处、与锚杆连接用细铁丝绑扎或点焊在一起，使钢筋网在喷射时不易晃动。

钢筋网安设时应注意：

施作前，初喷3～5cm厚砼形成钢筋保护层；制作前进行校直、除锈及油污等，确保施工质量。

②、工艺流程

③、施工要求：

按图纸标定的位置挂钢筋网，钢筋网使用前清除锈蚀，钢筋网制作时其末端各方向定型的间距不少于100mm。

钢筋网绑扎固定于先期施工的锚杆上，并用混凝土块衬垫在钢筋和岩石之间，以保证钢筋和岩面之间保持30-50mm的间隙；制作网片：

有钢格栅的地段，网片的宽度按钢支撑的间距加工；其他地段宽度根据径向锚杆布置情况确定。

用在墙部的网片上侧带钩，便于挂设。

3、隧道主洞、导洞开挖施工工艺及方法

罗马村隧道主洞、导洞均采用钻爆法施工。

实际施工中根据围岩类型的不同采用以下方式。

Ⅴ级围岩采用控制三导洞开挖作业面的间距，中导洞先行，左导洞滞后于中导洞，，右导洞滞后于左导洞，导洞及主洞均采用正台阶法施工，必要时侧导洞可增设临时仰拱；施工开挖进尺按两榀拱架距离控制，左、右主洞施工应在中导洞贯通，中隔墙施做完成后进行，侧导洞掌子面超前主洞不应小于15m，左右侧主洞掌子面间距不应小于40m，主洞上下台阶掌子面间距不应小于10m。

Ⅳ级围岩采用控制中导洞、左右侧主洞开挖作业面的间距，中导洞先行，左侧主洞滞后于中导洞，右侧主洞滞后于左侧主洞，中导洞采用全断面法开挖，主洞采用上弧形导坑施工；施工开挖进尺按两榀拱架距离控制，左、右主洞施工应在中导洞贯通，中隔墙施做完成后进行，左右侧主洞掌子面间距不应小于20m，上弧形导坑超前不应小于12m。

Ⅲ级围岩采用控制中导洞、左右侧主洞开挖作业面的间距，中导洞先行，左侧主洞滞后于中导洞，右侧主洞滞后于左侧主洞，中导洞采用全断面法开挖，主洞采用正台阶法施工；施工开挖进尺按两榀拱架距离控制，左、右主洞施工应在中导洞贯通，中隔墙施做完成后进行，左右侧主洞掌子面间距不应小于20m，上下台阶掌子面不应小于10m。

⑴、中隔墙施工

中隔墙上方的围岩是薄弱环节，施工过程中在中导洞开挖及左右侧隧道拱部开挖时有三次扰动，同时伴有不利的偏压、变位和不平衡推力都要作用在坚实的隔墙上，故中隔墙施工是本隧道施工的一个重点和难点。

基底处理：

由于中隔墙要提供施工时抗滑移和结构抵抗收敛变位的能力，对基底的要求很高，故必须对基底认真进行处理，清除基底浮碴、杂物和积水，施作砼找平层。

中隔墙浇筑：

中隔墙衬砌分段浇筑，每段长5m。

采用6mm厚钢板制作大块模板，拐角处设异形定形钢模，模板间螺栓连结；钢筋现场绑扎、焊接；砼按先基础，后墙身，再顶帽的顺序进行灌注。

中隔墙顶面与主洞初支砼联结处，凿毛处理。

中隔墙顶部填充：

中隔墙顶部必须填充饱满，这是保证正洞开挖安全的一个非常重要条件，对中隔墙上部围岩稳定和墙身承受压力有很大作用；中隔墙与初支面间空隙用注浆泵分次压注水泥浆回填密实。

⑵、主洞施工

主洞开挖根据围岩形式的不同，采用3种开挖方式。

Ⅴ级围岩开挖按以下步骤进行施工：

①、左（右）洞侧导洞小导管超前支护，侧导洞上台阶开挖，初期支护；

②、左（右）洞侧导洞下台阶开挖，初期支护；

③、中洞右侧临时支撑，左侧主洞拱部小导管超前支护，主洞上台阶弧形开挖，初期支护；

④、左侧主洞核心土开挖，左侧主洞下台阶开挖，初期支护，拆除左侧主洞侧导洞临时支撑；

⑤、右侧主洞拱部小导管超前支护，主洞上台阶弧形开挖，初期支护；

⑥、右侧主洞核心土开挖，左侧主洞下台阶开挖，初期支护，拆除右侧主洞侧导洞临时支撑；

⑦、拆除中墙右侧临时支撑；

⑧、浇筑仰拱，铺筑土工布、防水板，采用模板台车全断面一次浇筑二次衬砌。

Ⅳ级围岩开挖按以下步骤进行施工：

①、左（右）洞侧导洞小导管超前支护，侧导洞上台阶开挖，初期支护；

②、左（右）洞侧导洞下台阶开挖，初期支护；

③、中洞右侧临时支撑，左侧主洞拱部小导管超前支护，主洞上台阶开挖，初期支护；

④、左侧主洞下台阶开挖，初期支护，拆除左侧主洞侧导洞临时支撑；

⑤、右侧主洞拱部小导管超前支护，主洞上台阶开挖，初期支护；

⑥、左侧主洞下台阶开挖，初期支护，拆除右侧主洞侧导洞临时支撑；

⑦、拆除中墙右侧临时支撑；

⑧、浇筑仰拱，铺筑土工布、防水板，采用模板台车全断面一次浇筑二次衬砌。

Ⅲ级围岩开挖按以下步骤进行施工：

①、中洞右侧临时支撑；

②、左洞上台阶弧形导洞超前支护、开挖，初期支护；

③、左洞核心土开挖，左侧主洞下台阶开挖，初期支护

④、右洞上台阶弧形导洞超前支护、开挖，初期支护；

⑤、右洞核心土开挖，左侧主洞下台阶开挖，初期支护

⑥、拆除中墙右侧临时支撑；

⑦、浇筑仰拱，铺筑土工布、防水板，采用模板台车全断面一次浇筑二次衬砌。

以上3种方法均采用光面爆破，无轨运输出碴，整体模板台车二衬。

施工按洞身段先左洞后右洞的顺序，并充分考虑偏压的影响，开挖后要加紧的支护。

紧靠开挖面的钢支撑打入小导管（中空注浆锚杆）后注浆，形成顶棚式支护环，再进行开挖。

对于软弱围岩地段，采用人工开挖，对于围岩整体相对较好地段采用预留核心土短台阶法进行施工。

人工风动凿岩机打眼作业示意图：

人工风动凿岩机打眼作业示意图

采用无轨运输出碴方式，挖掘机装碴，侧卸装载机配合，自卸车运碴。

短台阶开挖法的上半断面与下半断面同时放炮，上半断面的碴人工出碴，弃至下半断面后，与下半断面弃碴采用同时机械出碴。

4、防排水结构施工工艺和方法

罗马村隧道防排水设计遵循“防排结合、综合治理”的原则，采用防、截、堵、排相结合，形成完整的防排水体系，使隧道防水可靠、排水畅通，保证运营期隧道不渗不漏，基本干燥。

隧道明洞段采用双层土工布夹防水板及粘土隔水层防水，采用碎石盲沟及φ100PVC排水管排水。

洞内复合式衬砌采用土工布加防水板防水，环向采用φ100mm排水管，墙角纵向排水管采用φ100mm双壁打孔PVC管，横向采用φ100mmPVC管排水。

明洞沉降缝、洞内施工缝处均设φ100m（厚）×300mm（宽）橡胶止水带。

隧洞洞内全长设中心排水沟，以横向PVC管连通双壁打孔PVC管和中心排水沟，引水至洞外。

5、仰拱、二次衬砌施工工艺及方法

仰拱施做超前二次衬砌施工，以提高隧道整体结构的受力能力。

⑴、仰拱施工

为了及早封闭岩面，增强衬砌的整体受力，仰拱施工超前于墙拱衬砌，仰拱采用分段整幅浇筑的办法。

在待浇注仰拱上搭设防干扰仰拱栈桥作为运输通道和仰拱施工平台，满足开挖、出碴等作业的运输需要，平台下进行仰拱混凝土浇注，形成开挖、出碴与仰拱施工的平行作业，加快进度。

仰拱栈桥采用型钢钢架进行拼装，承载能力应满足车辆通行的要求，两端均有搭接板延伸至地面。

防干扰仰拱栈桥形式如图：

在软弱围岩仰拱施工前按照规范要求检验仰拱基地承载力，符合要求后才能进行仰拱施工。

仰拱混凝土在拌和站集中拌制，混凝土输送车运输，插入式捣固棒振捣。

⑵、二次衬砌施工

①、二次衬砌施工工艺框图示：

为保证隧道衬砌质量和外观要求，采用全液压衬砌台车进行二次衬砌施工，二次衬砌施工作业见图示：

大模板衬砌台车设计时要注意横向支撑的强度和刚度，并在浇注过程中派专人观察和支护，控制混凝土灌注过程中模板的变形，保证净空要求。

台车定位前，放出断面中线，依据中线点和水准点对台车进行调整，经专职测量技术人员校准，质检工程师和监理工程师检验合格后方可进行模筑混凝土。

衬砌作业要注意预埋件、洞室的施作。

隧道预埋件按设计位置准确施工，必须稳妥牢固，且在衬砌台车设计时亦给予相应考虑。

对二次衬砌洞室的预留，先按洞室设计大小做成木厢，待模筑台车就位后，固定木厢位置，进行浇注。

二次衬砌砼为防水砼，严格按设计及规范进行配合比设计和施工控制。

砼由拌和站集中供应，混凝土输送车运输，混凝土输送泵灌注，插入式振捣棒、附着式振动器振捣。

灌注混凝土按规范操作，特别是封顶混凝土，一定要从低向高进行灌注，排除空气，保证拱顶灌注密实。

6、地质超前预报与监控量测

现场监控量测是新奥法复合衬砌设计、施工的核心技术之一。

在施工中制定详细的监控量测计划，设专职量测组，负责日常的测点埋设、监控量测、数据处理分析和仪器保养等工作，确保量测数据的可靠，为施工和设计提供准确的依据，确保施工的安全、质量和节约投资。

⑴、地质超前预报

地质超前预报是测定围岩变化的重要手段之一，在隧道施工中特别是在不良地质段尤为重要。

在本隧道施工中建立地质超前预报和超前探孔的综合超前地质预报系统，采用地质超前预报仪、红外探水仪、水平地质钻机等仪器、设备，准确预报前方地质情况，为施工提供可靠的技术参数。

定期对隧道开挖面前方的工程地质，水文地质和围岩类别进行准确的超前预报工作，依据预测结果，制定切实可行的施工方法和施工注意事项。

分析对比开挖后的预测效果，不断总结，逐步提高前方地质预报的准确性。

⑵、围岩变形量测

通过洞内变形收敛量测来监控洞室稳定状态和评价隧道变形特征。

包括净空收敛量测、拱顶下沉量测和围岩内部变形量测。

⑶、应力～应变量测

采用应变计、应力盒、测力计等监测钢拱架、格栅支撑、锚杆和衬砌受力变形情况，进而检验和评价支护效果。

⑷、围岩稳定性和支护效果反吸

通过对量测数据的整理和分析，对围岩稳定性和支护效果进行评价，采用后位移分析法，反求围岩初始应力场及围岩综合物理力学参数，并于实际结果对比、验证。