洋碰隧道进口段施工总结Word文档格式.docx
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隧道净宽：
10.5m
隧道净高：
5.0m
设计行车速度：
60km/h
路面基本照明亮度：
4.5cd/m2
CO允许浓度：
150ppm
5.2.衬砌结构：
衬砌类型
初期支护
二次衬砌
备注
Φ22系统锚杆
φ8钢筋网
20号喷射砼
钢拱架
S2
100×
100cm
L=300cm
双层
20×
20cm
27cm
20b工字钢间距80cm
20号砼
厚50cm
浅埋偏压段
S2′
20b工字钢间距50cm
20号钢筋砼、厚50cm
L=350cm系统注浆锚管
32cm
25b工字钢间距50cm
20号钢筋砼、厚60cm
左线F7、F8断层（变更后）
S3
120×
120cm
单层
23cm
格栅拱间距1.0m
20号砼、厚45cm
深埋段
S4
150×
150cm
L=250cm
局部
15cm
20号砼、厚40Cm
S5
10cm
20号砼、厚35cm
JS1
L=400cm
20b工字钢间距75cm
20号砼、厚50Cm
紧急停车带段
JS2
L=350cm
注：
明洞段为C25钢筋砼衬砌，厚60cm。
5.3.辅助施工措施：
（1）长管棚：
设于浅埋偏压软弱地质段，长分别为12m、30m、32m，环向间距35cm，采用2m、4m、6m管节的φ108×
6mm热轧无缝钢管，以长10cm的内外丝扣连接，钢管设置于衬砌设计外轮廓线以外40cm处，其仰角2º
<
不含线路纵坡>
，每环管棚设47根长钢管，分有花孔钢管（注浆）24根和无花孔钢管（注砂浆）23根，管棚覆盖隧道拱部范围。
管棚注浆参数：
①水泥～水玻璃浆：
（C-S浆液）；
②水泥浆与水玻璃体积比1:
0.5、水泥浆水灰比1:
1；
③水玻璃浓度：
35波美、水玻璃模数2.4；
④注浆压力：
初压0.5～1.0Mpa、终压2.0～2.5Mpa；
⑤单孔平均注浆量：
4.2m3。
（2）超前小导管注浆：
设于浅埋偏压软弱地质Ⅰ、Ⅱ类围岩段，小导管采用φ42×
3.5mm热轧无缝钢管，单根长3.5m，纵向间距2.0m，仰角7º
（不含线路纵坡），对有长管棚部分小导管设于相邻管棚间，尾端支于钢架上，钢管尾端1m范围外在管壁上钻φ6mm压浆孔，注浆为C-S浆液，单孔注浆量200L（定量）。
（3）超前锚杆：
设置于隧道中间的Ⅲ类围岩段，锚杆采用Φ22螺纹钢，长350cm、环向间距50cm，外插角根据岩体结构面的产状采用5～30º
仰角，并采用早强砂浆作为粘结材料。
锚杆尾端支撑在钢架上或焊接于系统锚杆的尾端，纵向搭接长不小于100cm。
六、工程开竣工时间：
洋碰隧道各分项工程于1998年11月15日开工，竣工日期为2001年月日。
七、主要施工方法的采用和实施：
7.1.辅助施工方法的采用：
结合洋碰隧道地质复杂多变的特点，单一的小导管注浆难以确保施工的安全，由施工单位提出，经业主、设计院等单位研究，确定洋碰隧道软弱地质段采用长管棚。
7.1.1.长管棚施工的实施：
长管棚施工的主要工序有钻孔、扫孔、下管、注浆。
（1）管棚施工工艺流程：
洞内工作室施工
测量定位、施作套拱、安设导向管
搭设作业平台、安装钻机
钻孔
扫孔
加工管棚钢管丝扣
安装管棚钢管
钢管注浆
结束
（2）管棚注浆施工工艺流程：
补孔
水
补注
储浆桶
搅拌机
否
注浆效果检查是否达到要求？
注浆泵
水泥
孔口阀
是
注浆
注浆管
稀释的水玻璃
封闭工作面
孔口处理
固定注浆管
水玻璃
（3）主要施工机械配备：
序号
机械名称及型号
规格
数量
产地
1
工程钻机
MK-5
2台
西安
功率30KW
2
内燃空压机VHP-700
20m3
1台
上海
3
砂浆泵UB3-A
3m3/h
济南
4
BW-150
5
拌浆机
1台套
6
钻头
6个
附注
内燃20m3空压机可用电动20m3空压机代替。
（4）管棚施工：
①搭设施工作业平台，采用方木按“井”字形搭设，方木间用扒钉钉接牢固，以利安装和固定钻机，防止钻进时钻机摆动，倾斜等而影响钻孔质量和施工困难；
②钻机就位，根据施工作业面，为加快施工进度，采用两台钻机平行作业，从低孔开始，由两侧往中间方向进行施工。
钻机距工作面距离一般以不小于2m为宜，钻机摆设钻杆方向应与导向管方向一致，以确保钻孔准确性；
③钻孔；
a.开钻时，先低速低压，待成孔几米后，再加速加压；
b.钻孔时，必须根据钻机定位后定下来的基线，随时检查钻孔方向的准确性；
c.根据地质情况选择不同的钻头，当遇坚硬孤石不能钻进或钻进困难时，采用冲击钻头，将岩石击碎，然后用高压风将石屑吹出；
d.在钻进过程中常遇到一些特殊情况，如遇到不能钻进，难以成孔等，应分析原因，遇软岩土，土层不能成孔或塌孔时，采用预注浆加固围岩的办法再行钻进。
④扫孔：
用φ108mm的岩芯管进行扫孔，目的是清除孔内碎碴和顺孔，岩芯管长度以不小于2.5m为宜，长度稍长较好；
⑤下管（安装管棚钢管）：
安装钢管时先用人工顶进，钢管节间均采用丝扣联接，在下管前将钢管节编号，根据加工的钢管节搭配好，并做好记录，然后进行顶进，人工不易顶进时采用钻机顶进，顶进困难时用锤击钢管或用卡钳转动钢管，以取得较好的顶进效果。
钢管顶进如遇故障，不能顶进时，查清原因，有的需重新扫孔后再将钢管顶进；
⑥钻进过程中地质情况判断：
根据钻孔的速度，岩土取芯，司钻压力表等情况判断所钻孔管段的地质情况，并及时作好施工记录，根据记录数据绘制地质剖面图和展开图，为开挖施工提供参考。
（5）管棚注浆：
管棚按设计在导向管上编号，由1#～47#有孔钢花管开始施工，每钻完一孔便顶进一根钢管，同时每施工一根有孔钢花管后及时进行注浆，再打无孔钢管，无孔钢管可作为检查管，检查注浆质量。
①根据设计有花孔钢管内注水泥～水玻璃浆，其灌注工艺要求高，需采用分段进行，注浆前先进行单液注浆试验，视效果采用单液浆还是双液注浆；
②注浆前在相应钢管中插入Φ25mm硬塑料管，在管口处（管棚钢管）安设钢管盖和注浆阀门（预留排气孔）；
③注浆采用从孔口一次注入，为使管内浆液饱满密实，注浆时钢管设有排气孔，待浆液充满钢管后，进行终压注浆，直至达到设计注浆压力或设计注浆量时终止；
④注浆结束标准：
单孔注浆量达到设计注浆量时，作为结束标准，当注浆压力达到设计终压力时也可注浆结束。
7.2.施工方法的采用和实施：
洋碰隧道进口管段原计划左线承担施工任务1053m，右线承担施工任务1130m，由于地质的复杂性，左线实际完成887m、右线731m，结合洋碰隧道左右线不同里程段不同地质的实际情况分别采用长台阶法，短台阶法，全断面开挖和中隔墙（CRD工法）进行。
①长台阶法用于洞口段Ⅱ、Ⅲ类围岩和洞内Ⅲ、Ⅳ类围岩；
②台阶分部开挖法用于左线浅埋偏压段Ⅰ、Ⅱ类围岩，右线隧道拱部范围均覆亚粘土段；
③全断面法用于左线LK76+680～+748段；
④中隔墙法（CRD工法）用于左线F7、F8断层和右线浅埋偏压Ⅰ、Ⅱ类围岩段。
7.3.施工方法的实施：
7.3.1.台阶法开挖步骤图：
说明：
①开挖及支护施工顺序：
上半部开挖1→施作拱部初期支护Ⅱ→下半部单侧开挖边墙（及底部）3→施作Ⅳ部边墙（及底部）初期支护→下半部单侧开挖边墙（及底部）5→施作Ⅵ部边墙（及底部）初期支护→拱墙衬砌。
②施工要点：
a.上下台阶之间的距离，根据施工机具的正常需要确定。
为满足装碴机械作业和减少上下台阶之间的施工干扰，台阶长度以50m左右为宜；
b.上台阶与下台阶拉开相应距离后，上台阶与下台阶的一侧同时开挖，下台阶的另一侧，作业为施工通道，下台左右侧采用交叉开挖的办法进行；
7.3.2.（台阶分步开挖法）短台阶法开挖步骤图所示：
1部弧形开挖→施作上半拱部初期支护Ⅱ→开挖核心土3→单侧开挖中层4部→施作中层V部支护→开挖中层6部→施作7部初期支护并封闭临时仰拱成环→开挖下层8部→施作Ⅸ部支护→开挖下层10部→施作Ⅺ部初期支护及作永久仰拱封闭成环；
a.上层的作业高度要合适，约3m左右，以方便施工操作，核心土的预留根据作业面地质确定，当用核心土仍不能稳定作业面时，宜采取其他辅助措施；
b.中层左右侧开挖与上层掘进面的距离不宜超过5m，左右侧不得对称掘进，宜错开1～2m，并及时施作中层临时仰拱封闭成环，以保证受力，下层左右侧亦采用交错开挖的办法施工；
c.临时仰拱的拆除根据下层掘进和拱部初期支护稳定后进行，当拱部初期支护无稳定趋势时，必须采取有效措施进行处理。
其措施视不同地质确定，可采用法向注浆加固，增设45º
斜角锁脚锚管（杆）注浆加固。
7.3.3.中隔墙法开挖步骤如下图所示：
①本图参照CRD工法中演变而采用，其目的是将大断面转化成6部分小断面，施工原则是每个部分开挖后及时施作支护封闭成环，以确保其受力结构；
②本图中施工步骤与CRD工法中异同之处是CRD工法先行单侧，其施工顺序为1→3→2→4→5→6；
③开挖及支护施工顺序：
开挖2部→施作Ⅱ部初期支护及临时仰拱
开挖1部→施作Ⅰ部初期支护及临时仰拱
超前2～5m
开挖3部→施作Ⅲ部初期支护及临时仰拱
超前2～5m超前2～5m
超前2～5m
开挖4部→施作Ⅳ部初期支护及临时仰拱
开挖5部→施作V部初期支护及临时仰拱
开挖6部→施作Ⅵ部初期支护及临时仰拱
7.3.4.左线LK76+790～+820F7、F8断层交汇段施工：
鉴于洋碰隧道进口左线段进入F7断层带后，从已开挖施工段（采用短台阶法掘进）初期支护变形信息反馈和实际支护变形情况，经专家们研究讨论，原支护参数和施工方法不能确保安全顺利通过F7断层段，结合左线作业面各工序的情况，LK76+790～+820段采用中隔墙开挖法掘进。
（一）辅助施工措施：
1.超前周边预注浆加固岩土（附图一）
①纵向有效固结范围：
10.0m；
②环向有效固结范围：
4.0m；
③采用C-S浆液（水泥～水玻璃）；
④注浆参数：
水泥浆水灰比：
1:
水泥浆与水玻璃体积比：
0.5～0.1；
水玻璃浓度：
35波美，水玻璃模数2.4；
注浆压力;
初压0.5～1Mpa，终压2.0～2.5Mpa；
⑤注浆方式：
分段前进式增压注浆。
2.预注浆工作要点：
①清理作业面的松碴与临时仰拱接触部分向下挖约20～30cm深的沟槽，然后挂网喷浆封闭掌子面；
②根据设计超前注浆加固孔位用凿岩钻机凿孔，然后将注浆管顶进；
③距孔口4m范围注浆要求低压小流量压进，注浆终压控制在0.5Mpa；
④距孔口4～7m段范围注浆要求逐渐增压，注浆终压控制在2.0Mpa；
⑤距孔口7～10m段范围注浆终压为2.5Mpa；
⑥根据注浆过程记录详细情况并用小径钻孔钻机（发来福钻机）套孔检查注浆效果，确定注浆效果后是否套孔复注；
⑦每开挖7.0m为一个开挖注浆循环。
3.超前小导管注浆：
①注浆管：
采用φ42×
3.5mm热轧无缝钢管、单根长L=3.5m、环向间距25cm、纵向间距2m，钢管周壁钻φ10mm注浆孔，但尾部1m范围不钻孔，尾部设丝扣；
②注浆方式：
采用定量注浆，单孔注浆量200L；
③浆液：
C-S浆液；
参照长管棚注浆中执行；
⑤注浆压力：
0.5～1.0Mpa。
（二）中隔墙开挖法施工：
1.初期支护参数：
永久支护：
I25b型钢钢架，纵向间距50cm，喷C20砼32cm，双层φ8钢筋网，法向系统锚管注浆。
临时支护：
I20b型钢钢架，设双层临时仰拱并设中柱，喷C20砼，厚25cm。
2.掘进开挖：
全断面分6部分开挖，采用人工手持洋镐开挖，局部孤石采用钻爆法，用人力手推车将碴运到没有临时仰拱处，然后用出碴大车倒运至弃碴场，见开挖及支护步骤（附图二）。
①首环开挖1部在超前周边预注浆加固完成后，打设纵向超前小管并拆除止浆墙进入掘进施工，结合洋碰隧道进口左线右侧存在偏压先行施工右侧。
施工顺序及支护项目依次为：
超前小导管→首环拆除止浆墙→开挖→架立永久钢架和临时支护钢架→打锁脚锚管→焊接纵向联接筋→挂双层钢筋网→喷砼→（打系统锚杆管注浆及锁肚子注浆）→进入下一循环；
②1部开挖及支护完成约5m后进入2部开挖并施作初期支护，2部开挖初期支护和临时支护基本同1部；
③2部开挖和支护完成超前5m后进入3部施工，该部施工顺序及支护项目同1部；
④3部开挖和支护完成超前5m后进入4部施工，施工内容同3部；
⑤4部开挖和支护完成超前5m后进入5部施工，施工内容同3部；
⑥5部开挖和支护完成超前5m后进入6部施工，施工内容同5部；
⑦各部开挖拉开相应作业距离后6个作业面可安排平行作业施工。
3.施工监控量测：
对软弱地质段隧道施工，严格执行“管超前、严注浆、短进尺、强支护、紧封闭、勤量测”的18字方针。
施工监控量测项目主要是拱顶下沉和周边收敛。
量测频率每天至少一次（视量测变形发展情况具体确定），当连续变形趋势增大时，增加量测频率。
LK76+790～+820段选用中隔墙法，将开挖断面分为6个部分，对初期支护及时封闭成环，并采取掌子面周边注浆和径向固结注浆等辅助施工措施进行施工，在形象进度上较为缓慢，但从监控量测变形信息反馈结果看，本里程段拱顶下沉累计最大沉降值在150mm以内，变形值最大点为LK76+803测点，其拱顶下沉累计值为120.66mm，最大沉降速率为7.0mm/d，与前段（LK76+748～+790）采用的短台阶法相比，围岩变形成倍减小。
八、特殊困难地段施工技术：
8.1.洋碰隧道左线LK76+584～+589处因围岩突变曾发生塌方。
8.1.1.事件发生经过：
洋碰隧道左线自LK76+544里程起往出口方向掘进采用长台阶法施工，上台阶于2000年2月23日掌子面至LK76+584，于24日早上7:
00左右LK76+584～+587段钻孔完成并装药爆破后约10分钟，在其产生拱部岩石塌落，紧接着该处顶部上覆土体塌落，随岩体及土体的持续塌落，LK76+578～+584段拱部及其附近的岩石产生大面积开裂，并不断地掉岩石，且拱部塌腔不断扩大，并向洞口方向发展，于2月27日形成塌腔长约9m，宽约9m，高约8m的腔体，塌落影响到K76+578处，有出现大塌方的征兆。
8.1.2.应急处理措施：
采用反碴回填和巩固后方，以防塌方进一步扩大。
于2月27日完成K76+568+578段的加固处理，24小时后完成反碴回填工作，详见塌方变化情况图。
（附图四）
8.1.3.处理方案：
（附图五）
①采用“长管棚超前，小导管注浆补强”的总体施工方案；
②结合洞内长管棚施工特点和现场实际情况，长管棚施工后将有部分管棚侵限，对侵限段待开挖跨过塌方段后再进行反挑处理；
③管棚完成后掘进施工增设一层临时仰拱。
8.1.4.施工要点:
①加固处理由安全处逐环立拱向前推进，操作人员站在安全处或已架立支护段下作业，以确保人员安全，直至塌口处；
②向内反碴回填，塌落口处用机械反碴困难，向内预埋泵送砼钢管（φ125钢管）并预排气管后人工用编织袋装土往里封堵，然后向腔内泵送砼和砂浆；
③长管棚施工前利用导向钢架导向，导向架定位准确牢固，并对长管棚附近作业面采取防排水措施，设集水井和抽水机向外排水；
④长管棚及注浆施工同前所述；
⑤长管棚施工完成后进入掘进开挖，掘进开挖采用短台阶法进行，上层设临时仰拱，先行通过该段后处理因管棚施工侵限部分和中、下层接腿施工；
⑥开挖施工顺序如下图所示：
⑦长管棚施工后侵限部分处理：
a.长管棚施工后部分侵限断面示意图；
（附图六）
由S4类断面开挖按S2类初支补强后LK76+578处断面比S2类开挖断面小22cm+27cm+12cm=61cm（从LK76+578起按S2类挖支，详见附图六）；
b.施工步骤：
长管棚施工完成后→按掘进开挖施工步骤图进入正常掘进施工→上台阶掘进及支护跨越塌方段后再反挑LK76+578～+583.8侵限段，反挑处理如附图七所示；
c.反挑处理施工要点：
①由里侧侵限处打设反向超前小导管，然后由里往外一榀一榀拆除；
②拆除时采用钻爆法分段进行，拆除钻孔以穿过初期支护厚度为宜，并严格控制爆破装药量；
③每拆除一环由里往外割除相应处侵限管棚，反挑开挖后及时施作支护。
8.2.左线LK76+748～+790段F7断层下沉侵限处理及右线RK76+790～+812段F8断层下沉侵限处理。
8.2.1.左线LK76+748～+790段施工概况：
（1）掘进开挖施工及下沉变化情况：
LK76+748～+790段采用短台阶法施工，中层施工时设一层临时仰拱封闭成环。
LK76+748～+790段掘进开挖自2000年7月1日至9月2日上台阶掘进完成，中层到LK76+785（临时仰拱封闭至该里程），根据上台阶掘进开挖后拱顶下沉及周边收敛情况，从断面开挖及立拱完成至喷砼支护完成期间，拱顶下沉均在3～5cm范围，初期支护砼完成后每天仍以1～4cm的下沉速度发展，其中LK76+786里程处拱顶下沉最大，在14天内拱顶累计下沉值达到563.9mm，且仍继续发展，没有稳定趋势，此段施工根据监控量测变形情况，初步采取在初期支护内缘加设一层临时型钢钢架（钢架采用I20b轻型型钢、间距100cm一榀，钢架间用Φ22钢筋焊接，初期支护面与钢架间空隙用喷C20砼喷密实），LK76+781～+790段增设双层临时仰拱控制了险情，虽然对控制初期支护变形有一定的效果，但仍没有控制初期支护的整体下沉，致使LK76+748～+790段初期支护下沉入侵二次衬砌净空，入侵断面尺寸均在100～180cm之间。
（2）LK76+748～+790段下沉变形的原因分析：
自洋碰隧道左线施工到LK76+748里程处时，遇亚粘土滑落，按原设计施工图提供的地质资料F7断层在LK76+778～+814段，且断层带为破碎围岩。
鉴于此在进入LK76+748往前掘进时根据前段施工中溶洞、溶缝、溶槽频繁出现，按溶洞处理，上台阶掘进开挖至LK76+758里程处时才认识到F7断层的出现。
断层出现后，对相应支护参数作了调整，但没有充分考虑到本工程地质的复杂性及施工方法的合理性，盲目地追求形象进度，造成上台阶过长，中层开挖滞后，未能及时封闭成环，拱部法向锚管要在中层掘进后方能施作，隧道开挖后因失水下沉仍持续进行。
掌子面开挖后由于没有及时成环，靠掌子面的量测点下沉速度较大，最大时每天大于100mm，随着有掌子面向前掘进，其下沉速度下降到10～50mm/d，在此阶阶段期间，拱部已施作的初期支护砼没有出现开裂现象。
当中层开挖接腿（左右侧错开）后，在中层开挖处出现新的下沉突变点，临时仰拱封闭成环后，下沉速率仍处于６～45mm/d之间，这个阶段拱部初期支护出现大面积斜向裂纹，砼表面剥落掉块，下沉速率没有收敛趋势，从左右侧初期支护变形看，客观上存在偏压。
造成下沉变形的原因主要是：
一是土层失水；
二是地基承载力本身不够。
另外，初期支护刚度不足亦是造成变形的原因之一。
（3）初步施工对策：
根据施工监控量测初期支护变形信息反馈情况，采用中层增设临
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