城市浅埋硬岩大断面隧道施工工法文档格式.docx
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（四）施工方法及注意事项
1、施工准备
1.1熟悉设计图纸，调查收集工程环境、周边建、构筑物的基础资料。
评估工程施工对周边环境、建筑物的影响及控制指标。
1.2分析工程重点、难点及风险，制订详细的施工方案和措施，针对关键工序如爆破开挖、二次衬砌砼浇灌编制作业指导书。
设计制作全断面整体式衬砌台车。
1.3编制监测方案，在分析工程重点、难点及风险的基础上，针对性的选择关键部位、关键断面作为重点监测对象，根据工程风险及难度选择合适的监测项目、监测频率和监测密度。
布置地表及周边建、构筑物的监测点，监测仪器。
1.4编制测量方案，布置测量桩点，引入测量导线并完成施工测量准备。
1.5准备施工队伍和设备，培训施工人员，组织所需设备、材料。
2、开挖爆破
2.1爆破方案设计原则
2.1.1以地面建筑物基础底部（或地面）至爆源中心距离R为安全控制半径，借助于经验公式：
Qm＝R3（Vkp/K）3/a，并以设计质点振动波速度限值作为控制标准，进行反算各部分所允许的单段用药量，并进行试爆试验，取得合理的爆破参数。
2.1.2采用微台阶分部开挖，以创造多临空面条件，每部分又分多次爆破，控制爆破规模和循环进尺，以达到控制质点振动速度的目的。
2.1.3炮眼按浅密原则布置，控制单眼装药量，使有限的装药量均匀地分布在被爆破体中，采用非电毫秒不对称起爆网路降低隧道爆破的地震动的强度。
2.1.4上导洞1部掏槽眼位尽量布置在开挖部位的底部靠核心土一侧，以加大掏槽部爆源至地面建筑物基础底部（或地面）的距离，减小掏槽爆破对周围建筑物的震动影响。
2.1.5上导洞1部及拱部4部开挖断面周边眼间均设直径为50mm的密排减震空眼，以作为减振和光爆导向眼。
中导洞2、3部开挖时在两侧各预留1m的光爆层，增加了爆源至周围地面建筑物基础底部（或地面）的距离，同时降低爆破振动对核心岩石的破坏和临时支撑的破坏，保证上部支撑基础的稳定。
2.1.6核心7部、仰拱8部的爆破以松动爆破为主，控制爆破飞石对衬砌台车及衬砌混凝土表面的破坏。
2.1.7地面洞内均需配合爆破振动监测，及时调整钻爆参数，满足环境及施工要求。
2.2减小爆破振动强度的方法
在许多座隧道进行的爆破振动观测表明：
光面爆破与普通爆破法相比可收到保护围岩、减小爆破振动效果的效果，质点振速可减小14%左右。
此外，必要时可采用低爆速炸药、开挖面增打减振孔、预留光爆层、非电毫秒不对称起爆网路技术等综合减振措施的减轻爆破地震动。
2.3预留光爆层确保施工安全的方法
侧壁中导洞2部的开挖是在1部爆破开挖后初期支护及临时支护施工完毕的前提下施工的，1部初期支护的格栅拱脚及底部是支撑在2部的开挖面岩石的顶面，若2部的光爆层随中间拉槽一起爆破施工，势必将造成1部初期支护的格栅拱脚及临时型钢支撑底部同时悬空，若下部的格栅拱及临时型钢支撑不能及时接上，喷混凝土不能及时封闭岩面和格栅拱，整个支护体系受到破坏，将对整个隧道施工安全构成威胁。
如果采用拉中槽两侧预留光爆层的施工方法，拉中槽超前，两侧预留光爆层左右交替爆破施工，这样不仅可以降低爆破震动强度，避免上部格栅拱脚及临时型钢支撑底部同时悬空，下部的格栅拱及临时型钢支撑能及时接上，及时喷混凝土封闭岩面和格栅拱，整个支护体系形成封闭环。
确保开挖稳定，有利于控制隧道超欠挖。
侧壁下导洞3的开挖方法与侧壁中导洞2部的开挖方法相同。
2.4爆破参数的选择
爆破参数的确定采用理论计算方法、工程类比法与现场试爆相结合，在保证爆破振动速度符合安全规定的前提下，提高隧道开挖成型质量和施工进度。
2.4.1炮眼深度L
爆破设计的炮眼深度主要受爆破地震动强度控制，设计炮眼深度根据爆破部位不同和控制标准经计算后确定。
一般为1～2.0m。
2.4.2炮眼数目N
炮眼直径采用φ42mm，每次开挖面积约为36～50m2，单位面积钻眼数为1.5个（未包括光面爆破炮眼）。
2.4.3炮眼布置
2.4.3.1周边炮眼
采用经验公式和工程类比法确定：
间距：
E=（8～12）d（d为炮眼直径），抵抗线：
W=（1.0～1.5）E，装药集中度：
q=0.1～0.15kg/m。
2.4.3.2掏槽眼
掏槽眼布置主要应用于侧壁导洞1部。
侧壁导洞1部开挖只有1个临空面，爆破施工的关键是减小爆破振动速度，保证开挖面与周围建筑物之间岩柱的稳定。
在对隧道爆破的质点振动速度观测中发现，一般掏槽爆破在整个断面爆破中往往产生最大的地震动强度。
因为掏槽爆破只有一个临空面，需用最大的装药密度来破碎和抛掷这部分岩石，为随后爆破的炮眼提供第二临空面之故。
如果对掏槽区多加注意，能在最初就提供第二临空面，便可显著地降低掏槽爆破的地震动强度。
因此，从掏槽效果及减小地震动强度等方面的综合考虑，采用空眼双层复式楔形混合掏槽。
2.4.3.3掘进炮眼
炮眼深度L：
为降低爆破地震动强度，循环进尺根据开挖部位不同来确定，掘进炮眼深度取L根据循环进尺来确定。
确定抵抗线W：
抵抗线通常均小于炮眼深度，否则各个炮眼将成为各自独立的漏斗爆破，达不到理想的爆破效果。
当炮眼直径在35～42mm的范围内时，抵抗线W与炮眼深度有如下关系式：
W＝（15～25）d
或W＝（0.3～0.6）d（L）
在坚硬难爆的岩体中，或炮眼较深时，应取较小的系数，反之则取较大的系数。
2.4.4单眼装药量的计算
隧道爆破，炮眼所在的部位不同，所起的作用是不同的。
掏槽眼要求抛掷；
掘进眼只要求松动，而在掏槽部位的两侧与其上、下部位各部分的炮眼要求又不一样，侧部要求松动，上部要求弱松动，下部要求加强松动，周边眼则要求光面爆破，底板眼则要求用抛掷爆破的药量，否则可能底板爆破失败。
所以各部位炮眼的装药量是不同的。
周边眼装药参数在上面已确定。
其它炮眼的装药量均可按以下公式计算：
q=k×
a×
w×
L×
λ（kg）
式中q-----单眼装药量（kg）；
k-----炸药单耗（kg/m3）；
a-----炮眼间距（m）；
w-----炮眼爆破方向的抵抗线（m）；
L-----炮眼深度（m）；
λ-----炮眼部位系数（参照表1选取）。
表1中硬岩隧道炮眼部位系数
炮眼部位
掏槽
眼炮
扩槽
炮眼
掘进
槽下
槽侧
槽上
内圈
二台
底板
λ值
1.5～2
1.0～1.2
1
0.8～1.0
0.5～0.8
1.2～1.5
1.5～2.0
2.4.5炮眼堵塞
堵塞作用使炸药在受约束条件下作充分爆炸应力提高能量利用率，因此堵塞长度不小于20cm，堵塞材料采用炮泥（组分：
砂：
粘土：
水=3：
1：
1）。
堵塞质量要求密实，不能有空隙和间断。
2.4.6爆破器材的选择
根据微振爆破的特点及爆破部位的不同，选用不同的爆破器材
炸药：
在无水地段，采用二号岩石硝铵炸药；
在有水地段，采用乳化炸药，周边炮眼采用小药卷，直径φ25mm，其它炮眼采标准药卷φ32mm（乳化）、φ35mm（销铵）。
雷管：
孔外采用火雷管起爆，连接件及孔内均采用非电毫秒微差雷管（1～15段）。
导火索及导爆索：
火管雷采用导火索引爆，周边炮眼间隔装药采用传爆线传爆。
2.4.7装药结构
隧道爆破炮眼中的炸药采用正向或反向起爆，其装药结构参见图3。
实验结果表明，仅装瞬发雷管的炮眼应该采用正向起爆，其它炮眼采用反向起爆。
即掏槽眼的首段采用正向起爆，这样可得到较好的岩碴块度。
周边眼采用间隔不偶合装药形式，为保证每个周边眼内炸药同时起爆须使用导爆索连结各药卷。
图3隧道爆破装药结构示意图
2.5爆破注意事项
2.5.1采用非电不对称起爆网络技术起爆联线时，要确保起爆顺序和每一炮孔都能起爆；
2.5.2选择合理的段间隔时间，以杜绝爆破震动波的叠加，一般选择段间隔100ms以上，最小不小于75ms。
2.5.3围岩强度不同，产状不同，爆破效果已不一样，爆破震动强度也不一样，施工时需进行爆轰试验，取得可靠合理的爆破参数。
爆破震动安全检算采用公式为：
Qm＝K/R3（Vkp/K）3/a
式中Qm——最大一段允许用药量（kg）；
Vkp——振动安全速度（cm/s）；
R——爆源中心到振速控制点的距离（m）。
K——与爆破技术、地震波传播途经介质的性质有关的系数，取160；
a——爆破振动衰减系数，取1.8。
K/——修正系数
考虑不同的减振措施、不同的爆破临空面的数量、以及在爆破施工实践中的爆破振动衰减，修正系数K/参照表2选取。
表2爆破振动衰减修正系数
序号
减振措施
K/
中空眼减振
1.05～1.15
2
小直径炸药
1.15～1.25
3
增加临空面
1.2～2.0
4
周边密排空眼减震
1.2～1.8
爆破震动衰减系数随采取的减震措施而选取合理值，通过试爆确定。
3、初期支护施工
3.1格栅拱制作与安装
3.1.1格栅拱集中制作，现场安装；
3.1.2制作过程中严格控制加工质量，其中连接钢板与钢筋连接的“T”型焊接部位是薄弱环节，加工过程中要重点检查；
3.1.3单节格栅拱钢筋不宜搭接，必要时可以采取闪光对焊；
3.1.4隧道断面大，格栅拱需分成好几段，因此在闭合成环时偏差大，应在闭合段加工调节端。
3.2湿喷钢纤维混凝土施工
3.2.1施工工艺流程（参见图4）
3.2.2湿喷控制重点及关键技术
3.2.2.1喷头控制是湿喷作业的重点，宜使用自动化机械手。
喷头与受喷面的距离控制在1～2米，角度以90°
最佳。
喷射时喷头作顺时针旋转，一圈压半圈，纵向蛇行进行；
3.2.2.2喷射时先补平坑洼低处。
喷射时分段、分部、分层进行，并按初喷、复喷（间隔4～6小时）分两次进行，初喷时先拱后墙，复喷时先墙后拱；
3.2.2.3喷射工作风压：
大容量湿喷机为0.4～0.7Mpa，中小容量湿喷机在0.3～0.7Mpa，风压的大小与湿喷机型号关系密切，风压过小容易造成堵管；
3.2.2.4一次喷层厚度：
边墙为7～15cm，拱部厚度为5～8cm，后一层喷射应在前一层终凝后才进行；
3.2.2.5钢纤维掺入后容易造成堵管。
因此，应严格筛选骨料，防止超径骨料混入，准确控制水灰比，保持正常风压，保持管路畅通。
同时，钢纤维应在搅拌中达到均匀分布，不能有结块现象，必要时可先将钢纤维浸泡15分钟，单独搅拌至均匀散开后再掺入；
3.2.2.6有渗漏水的部位，喷射前应遵循“堵、集、引、排”相结合的原则进行处理。
4、二次衬砌施工
4.1衬砌台车制作
4.1.1台车采用自行液压组合门架式，即行走机构为两组涡轮涡杆减速器通过链传动驱动四对行走轮，升、拆模通过液压油缸操作，操纵机构为电气操纵；
4.1.2台车长度以9～12m为宜。
4.1.3台车在衬砌时最大的问题是稳定性，开挖时保留7、8部核心岩柱，衬砌时在顶横梁下增加2列共8个支撑千斤顶，一头支撑在核心岩柱上，一头支撑在台车门架横梁上，另一个措施是在门架立柱上增加横向支撑，一边支撑在门架立柱上，一边支撑在核心岩柱上，采取以上两项措施后，台车衬砌时的稳定性就大大提高了。
4.1.4台车的升、脱模通过集中油泵供油，调节支撑千斤顶来完成的，在台车拱架拱肩与拱顶相接处左右各设一铰接点，脱模时，左右边墙支撑千斤顶收缩，边模与混凝土脱离，然后拱顶支撑三角架的千斤顶下降，顶模与混凝土分离，脱模完成，设计拱顶最大脱模高度20cm，边墙脱模高度15cm。
4.1.5台车模板采用定型组合钢模板，以增加模板刚度。
4.1.6模板上预留浇注孔，间距不大于2m。
因断面大，拱顶上较平，拱顶上两侧各应增开1～2个刹尖孔。
4.1.7衬砌台车制作可参见图5进行。
图5衬砌台车制作示意图
4.2衬砌台车的强度验算
根据衬砌台车的结构设计参数及施工过程的工艺要求，需对设计的全断面衬砌台车进行结构强度及主要构件刚度验算。
假定混凝土为流体，台车在每模混凝土浇注即将结束时受力最大，分别验算门架横梁、立柱、上纵梁、下纵梁、上部三角架、水平横撑等关键受力部位和构件的强度和刚度，计算理论变形。
理论变形值以不大于2mm为宜。
4.3衬砌混凝土施工工艺及质量控制措施
4.3.1大体积现浇商品混凝土施工工艺流程（参见图6）
图6大体积现浇商品混凝土施工工艺流程图
4.3.2衬砌的施工准备
4.3.2.1人员的管理和配备
（1）衬砌施工管理人员、操作人员固定，实行定岗定人，做到对责任有可追溯性。
（2）施工人员分工明确，确保“熟人、熟岗”；
（3）加强管理，增强工种间的衔接配合，在施工过程中不允许出现相互推诿现象，确保混凝土的施工质量；
（4）严格执行奖罚制度，做到有奖有罚。
对事故责任人从重处罚，对工作中有积极表现、贡献的施工人员进行奖励，增强施工人员的工作责任心；
（5）设混凝土调度三人，负责24小时值班，指挥混凝土的调度；
（6）车站内设程控电话派专人值班，负责联络人员及调度指挥的传达；
4.3.2.2技术准备：
技术人员在混凝土浇筑前做好设计、安全、质量等技术交底准备工作，让现场施工人员明白“做什么、怎么做、达到什么要求”。
（1）各种预埋件、孔洞、挂钩的技术交底，明确其尺寸、数量、现场位置，预留孔洞大小，并确定谁负责施工；
（2）施工缝、变形缝、沉降缝处理的交底
止水带应用钢筋夹具夹牢，止水带在缝两侧嵌入混凝土宽度应尽量相等，误差不能超过5cm。
施工中应保护好止水带，不能将止水带拉裂或拉断；
（3）模板的技术交底：
①、模板台车在就位前，将模板表面的油污，混凝土“锅巴”清理干净；
②、在模板表面刷脱模剂。
脱模剂采用新鲜机油配柴油，配比为:
机油：
柴油=1：
2～1：
3。
配好后搅拌均匀，并检查其粘度，确保粘度不能偏大，关模前涂刷在模板面上，刷油后严禁弄脏模板。
③、在台车就位前，还需先检查模板台车模板是否变形。
如有变形模板，用新模板替换变形模板；
④、模板台车就位：
根据测量中线，水平尺寸，调整台车模板宽度、高度，使台车模板外轮廓尺寸与设计的混凝土断面轮廓尺寸一致。
由于模板台车在制作时已将断面尺寸放大5cm，所以，模板台车就位时，不能再加大断面尺寸；
⑤、模板及台车加固：
上好模板台车上所有钢筋支撑，拧紧或撑紧。
在台车窗口、两头端头处加木撑。
模板台车模板最低处（与矮边墙接缝处）加过河撑（撑在核心土上）。
过河撑间距为1m。
端头模板在断面环向每30～50cm钻孔，用φ25以上的钢筋插进孔内，作支撑。
此外，已破坏的防水板应在下模钢筋安装前补好。
模板台车两侧加固参见图7，模板台车端头模加固参见图8。
图7模板台车两侧加固示意图
图8模板台车端头模加固示意图
⑥、模板缝隙：
所有模板之间的缝隙均应堵塞严密，保证混凝土浇筑过程中不漏浆。
紧固支撑，减小模板台车与已浇筑混凝土之间的缝隙。
挡头模制作应工整、平顺，无错台，减小挡头木模之间的缝隙。
在砼浇筑过程中，应随时检查，发现有漏浆的地方及时进行封堵。
⑦、模板的检查与验收：
严格按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204—2002）第4节模板分项工程中的要求进行。
5、监控量测
5.1监测项目（参见表3）
表3监测项目表
监测项目
测试工具及仪表
备注
地表下沉
普通水准仪
必测
拱顶下沉
普通水准仪、钢尺
边墙收敛
净空变位位移计
爆破震速
测震仪
5
锚杆轴力
应力计
选测
6
格栅拱应力
7
临时支撑应力
8
喷射砼与围岩接触压力
压力盒
9
二衬钢筋应力
10
二衬混凝土内应力
5.2监测点布置
监测点布置距离参数和断面位置参见表4和图9。
表4测点布置距离值
围岩级别
断面间距（m）
水平收敛
表面位移
Ⅲ
Ⅱ
图9测点布置示意图
5.3量测频率（参见表5）
表5量测频率
位移速度（mm/日）
与工作面距离
频率
>
（0-1）D
1～2次/日
5～10
（1-2）D
1次/日
1～5
（2-5）D
1次/2日
<
5D
1次/周
5.4围岩稳定性应变基准（参见表6）
表6隧道周边相对位移值（%）
覆盖厚度（m）
50
50～100
300
0.20～0.80
0.60～1.60
1.00～3.00
0.15～0.50
根据位移变化速率判别，当净空变化速率大于10mm/d时，应及时加强支护系统，必要时采用特殊措施，在确保工程安全的情况下方可再次施工，当净空变化速率小于0.5mm/d时，则认为围岩基本稳定。
当实测位移超过上表所述允许值或位移无明显下降时，立即采取补救措施，预防安全事故发生。
以上表中所列数据为参考数据，可用于日常管理和控制。
六、机具设备配备（参见表7）
表7主要机具设备参考表
机具名称
规格/型号
单位
数量
备注
变压器
600KVA
台
或350KVA2台
空压机
20m3
开挖打眼
12m3
喷射混凝土
多功能组合台架
自制
根据断面大小及施组配置
装载机
3.0m3
出碴
反铲挖掘机
1.2m3
勾齐头，出碴
自卸式汽车
15t
辆
12
5t
材料设备周转
全断面模板台车
根据断面类型配置
凿岩机
YT-28
60
开挖
11
强制制式搅拌机
350L
初期支护
注浆泵
30KW
锚杆注浆
13
对焊机
100A
14
湿喷机
4-10m3/h
15
混凝土灌车
6m3
16
混凝土输送泵
75KW
七、劳动力组织（参见表8）
表8劳动力组织表
工种类别
投入时间
高峰时人数
开挖工
开工时
48
开挖爆破
钢筋工
60（随工程进度逐步投入）
初支、二衬
木工
衬砌时
18
混凝土工
30
二衬
喷射工
初支时
24小时对班
机修工
设备进场时
机械维修
司机
34（随工程进展逐渐增加）
架子工
初支开始后
24
钳工
对焊工
钢筋对焊
电工
值班
普工
配合其他工作
合计
259人
八、质量要求
本工法除执行施工设计图纸和相应规范的有关技术要求外，尚应注意以下事项：
1、严格控制二次衬砌面与核心开挖面的距离。
一般衬砌面与全断面初期支护面的距离不超过1.5D（D为洞室跨度），极限时不超过2D，并通过监控量测等信息手段及时进行动态控制，以充分保证工程质量和施工安全。
2、格栅拱的连接做到牢固，喷混凝土要达到密实，锚杆确保全粘结。
3、因断面特大，全断面衬砌时要注意挡头模的加固，防止爆模。
4、全断面衬砌浇灌混凝土时应控制两侧混凝土的高度差最大不超过100cm。
5、全断面台车在衬砌前应尽可能采取加固措施，同时衬砌台车门架上不得存放机具，材料，掉落的混凝土
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