大跨度八车道双连拱隧道施工技术Word文档下载推荐.docx
《大跨度八车道双连拱隧道施工技术Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大跨度八车道双连拱隧道施工技术Word文档下载推荐.docx（31页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
一、基本情况
福州市长乐国际机场高速公路二期罗汉山隧道位于福州北郊，为双向八车道特大断面、超浅埋、连拱隧道，左右两侧各设有三环路辅道隧道，与高速公路形成小净距＋连拱＋小净距的群体隧道群。
进口桩号为K24+452，设计标高为17.311米，出口桩号为K24+700，标高为30.121米，全长248米,纵坡采用0.5%。
单洞最大开挖宽度达20.81m，高度为13.811m。
明洞衬砌起始里程变更为K24+452～K24+505,长53米；
出口明洞衬砌起始里程为K24+690～K24+700,长10米，隧道洞门为端墙式洞门。
隧道单洞净宽17.25m，净高5.0m,中导洞宽8米，高6.8米，三层复合式中隔墙，墙厚3.1米，最小厚度2.138m。
内轮廓采用曲墙三心圆拱的内轮廓净空。
隧道断面采用R-950cm和R-640cm的三心圆形式，高跨比为0.65，单洞标准断面内轮廓面积左洞142.16平方米，右洞140.65平方米（含仰拱面积为171.06平方米），隧道最大埋深约为30m，最浅右洞进口埋深约为2m，进口较长地段偏压明显。
本隧道位于低山丘陵区，地表覆盖薄层残坡积土，进出口基岩风化层较厚，场区植被发育。
地形稍起伏，洞身最高点海拔60.0m。
隧道进出口自然斜坡稳定，天然坡度为10~30°
。
隧道场区表层为第四系薄层残坡积土dl3）及其风化层。
区域性构造较，下伏基岩为燕山晚期侵入花岗岩（）γ（Q5稳定，未发现有大的断裂带通过。
但隧道区区域内可见闪长玢岩岩脉侵入，说明地质历史时期上，隧道区地质活动较为活跃，隧道区基岩风化层较厚，不利于隧道建设。
隧道区范围内未发现有滑坡、崩塌、泥石流等不良地质3
现象。
隧道进出口现有边坡稳定。
本隧道区地下水主要为风化层孔隙裂隙水和基岩裂隙水，其富水性及导水性弱~中等，主要接受大气降水及地下水侧向补给，流量随季节性影响而变化较大。
二、施工方法与施工工艺
1、施工工艺流程
1.1先进行中导洞开挖、支护与中隔墙施工完毕后，沿隧道拱圈外侧施作套拱、超前大管棚。
在大管棚预支护和小导管注浆条件下，进行左、右洞正洞开挖、初支与二衬支护。
1.2隧道正洞开挖V级围岩采用双侧壁开挖法施工，III级围岩因岩性变化调整为IV级支护，III、IV级围岩采用单侧壁开挖法施工，以锚杆、挂网、钢架及喷射混凝土作为初期支护。
隧道施工中以左洞先行、右洞紧跟，既先开挖、支护左洞外侧壁导洞，后开挖、支护左洞内侧壁导洞，右洞掌子面紧跟左洞掌子面，为尽量减少对围岩的扰动，施工中左、右洞及各导坑掌子面之间必须拉开不小于30米距离，上下台阶在纵向拉开距离应不大于5米，并根据监控量测结果及时调整各洞室纵向开挖距离。
1.3在左、右洞下半断面初期支护施工后，及时施作仰拱．形成隧道承力结构。
施工中先施作左洞外侧壁导洞仰拱及仰拱回填，再施作左洞内侧壁仰拱及仰拱回填，使左洞掘进端暗洞仰拱及仰拱回填闭合成环。
待能够施作明洞后，施作左洞明暗交界处的一模明洞二次衬砌，再施工明洞二衬，以减少洞口处土压力差对明洞二衬的影响。
4
1.4洞身二次衬砌在初期支护稳定及施作防水设施后进行，采用钢模板
二次衬砌液压台车灌注二次衬砌液混凝土。
级围岩双侧壁导坑法施工顺序图V施工步骤：
开挖中导洞。
1（）
中导洞初期支护。
（2）
，浇筑中隔墙。
）中墙基底加设小导管（必要时）（3挖右洞外侧导洞上台阶。
）开（4作右洞外侧导洞上台阶第一层初期支护、临时支护，施作锁脚锚施）（5杆。
挖右洞外侧导洞下台阶。
开6）（作右洞外侧导洞下台阶第一层初期支护、临时支护。
施7（）挖右洞内侧导洞上台阶。
）8开（作右洞内侧导洞上台阶第一层初期支护、临时支护，施作锁脚锚9（）施5
杆。
（10）开挖右洞内侧导洞下台阶。
（11）施作右洞内侧导洞下台阶第一层初期支护、临时支护。
（12）开挖右洞中部上台阶。
（13）施作右洞中部上台阶第一层初期支护。
（14）开挖右洞中部中台阶。
（15）施作右洞中部临时支护。
（16）开挖右洞中部下台阶。
（17）施作右洞中部下台阶第一层初期支护。
（18）施作右洞仰拱第二层支护。
（19）施作右洞仰拱二次衬砌及仰拱回填。
（20）开挖左洞外侧导坑上台阶。
（21）施作左洞外侧导洞上台阶第一层初期支护、临时支护，施作锁脚锚杆。
（22）开挖左洞外侧导洞下台阶。
（23）施作左洞外侧导洞下台阶第一层初期支护、临时支护。
（24）开挖左洞内侧导洞上台阶。
（25）施作左洞内侧导洞上台阶第一层初期支护、临时支护，施作锁脚锚杆。
（26）开挖左洞内侧导洞下台阶。
（27）施作左洞内侧导洞下台阶第一层初期支护、临时支护。
（28）开挖左洞中部上台阶。
6
（29）施作左洞中部上台阶第一层初期支护。
（30）开挖左洞中部中台阶。
（31）施作左洞中部临时支护。
（32）开挖左洞中部下台阶。
（33）施作左洞中部下台阶第一层初期支护。
（34）施工左洞仰拱第二层初期支护。
（35）施作左洞仰拱二次衬砌及仰拱回填。
（36）拆除右洞临时支护、临时仰拱。
（37）施工右洞拱墙部第二层初期支护。
（38）铺设环向盲沟及防水板，整体浇注右洞拱墙部二次衬砌。
（39）拆除左洞临时支护及临时仰拱。
（40）施工左洞拱墙第二层初期支护。
（41）铺设环向盲沟及防水板，整体浇注左洞拱墙部二次衬砌。
7
IⅤ级围岩双侧壁导坑法施工顺序图
施工步骤：
（1）中导洞施工辅助措施施工及开挖中导洞。
（2）中导洞初期支护。
（3）浇筑中隔墙。
（4）施作超前支护，先开挖左洞外侧导洞上台阶。
（5）施作左洞外侧导洞上台阶初期支护、临时支护，施作锁脚锚杆。
（6）开挖左洞外侧导洞下台阶。
（7）施作左洞外侧导洞下台阶初期支护、临时支护。
（8）施作左洞外侧导洞下台阶仰拱。
（9）开挖左洞内侧导洞上台阶
（10）施作左洞内侧导洞上台阶初期支护、临时支护，施作锁脚锚杆。
（11）开挖左洞内侧导洞下台阶。
（12）施作左洞内侧导洞下台阶临时支护。
（13）施作左洞内侧导洞下台阶仰拱。
（14）开挖右洞外侧导洞上台阶。
（15）施作右洞外侧导洞上台阶初期支护、临时支护，施作锁脚锚杆。
（16）开挖右洞外侧导洞下台阶。
（17）施工右洞外侧导洞上台阶初期支护、临时支护。
（18）施作右洞外侧导洞下台阶仰拱。
8
（19）开挖右洞内侧导洞上台阶。
（20）施作右洞内侧导洞上台阶初期支护、临时支护，施作锁脚锚杆。
（21）开挖右洞内侧导洞下台阶。
（22）施作右洞内侧导洞下台阶初期支护、临时支护。
（23）施作右洞内侧导洞下台阶仰拱二衬。
（24）拆除左洞临时支护。
（25）施作左洞仰拱回填。
（26）左洞施工防排水设施，整体浇筑二次衬砌。
（27）拆除右洞临时支护。
（28）施作右洞仰拱回填。
（29）右洞施工防排水设施，整体浇筑二次衬砌。
2、中导洞施工
中导洞系整个隧道开挖的关键，既决定着洞身开挖的方向，又是对洞身岩层地质情况的先行探察．为后序的主洞开挖积累资料和摸索情况，指导主洞施工。
罗汉山隧道正洞面边仰坡刷坡支护完成后，进行准确的中线量测、标高定位后开始中导洞的开挖。
中导洞开挖支护采用从出口至进口单头掘进。
在中导洞IV级围岩围岩较好的情况下，对中导洞采取全断面开挖，充分减小中导洞开挖工序对两侧正洞围岩的扰动，中导洞V级围岩采用台阶法开挖时，上台阶循环进尺，开挖贯通，支护后；
下台阶左右错进跳槽开挖，循环进尺；
上下台阶均用装载机装碴，轻型自卸汽车运输。
支护要紧跟开挖面，不允许围岩暴露时间太长，杜绝坍方，中导洞即使有小面积坍方，也会给正洞开挖带来很大影响。
开挖中导洞采取超前锚9
杆与格栅拱架支撑相结合,喷射混凝土的临时支护形式。
中导洞施工过程中加强监控量测，及时反馈信息，以正确指导施工。
3、中隔墙施工
3.1中隔墙的施工测量
在中导洞贯通后中隔墙砼施工前及时进行贯通测量定位，同时定出中隔墙中心位置、高程及拱顶轴线位置，根据不同级别围岩确定施工长度及段落，并确定出下部及顶部的中隔墙轮廓线。
对基底范围人工配合机械进行清理，清理时必须严格按照设计高程及纵坡，中隔墙上部要与正洞拱部相接，所以中隔墙的高程要得到保证。
3.2中隔墙基底清理及加固
为了提高基础承载力，避免不均匀沉降导致中隔墙混凝土开裂，罗汉山隧道按设计对中隔墙基底进行了加固，范围为：
出口K24+690-K24+700计10m米，设计采用小导管注浆进行加固。
中导洞施工贯通后，地质情况全部揭示出来，根据实际的地质情况对中隔墙基底的地段进行加固处理，确保了中墙施工引起的受力转换不会因基底承载力不足而沉降,从而导致支护失稳。
主要设计参数如下：
1、材料：
钢管用外径50mm，壁厚5mm的无缝钢管，钢管长度4米。
2、间距：
梅花型布置，间距50cm*50cm。
3、外插角：
3-5度
4、小导管水泥注浆采用水泥浆，水灰比0.5：
1-1：
1，根据现场试验确定，注浆压力0.5-1.0Mpa。
10
3.3中隔墙锚杆施工
中导洞贯通后进行拱顶锚杆加固，水泥药包锚杆在中导洞拱顶中墙范围内施做，LZ5Z、LZ5C临时支护类型锚杆长4.5米，LZ4Z、LZ4C临时支护类型锚杆长4米，间距60cmx60cm梅花型布置,在中隔墙处的锚杆应伸入中隔墙内1米，以便中隔墙与顶部围岩连接紧密，确保中隔墙整体受力。
3.4中隔墙钢筋混凝土施工
中隔墙钢筋混凝土分两次浇注，第一次浇注到水平基线位置高度LZ4复合支护类型1.8米（LZ5-1复合支护类型2.0米），第二次浇注成型。
钢筋绑扎同样分两个阶段，第一次绑扎基础钢筋、下部预埋件预埋及预留上部连接钢筋，浇筑混凝土。
基础混凝土终凝后即可进行上部钢筋的绑扎及顶部预埋件的埋设，中隔墙内部钢筋布置较密,施工作业空间较小,在与主隧道仰拱、顶拱施工连接部位时按预留位置和尺寸，按规范要求将两侧顶部、底部预埋主洞钢支撑、仰拱初支钢支撑连接钢板按尺寸焊接牢固。
3.5混凝土的浇筑
11
施工时应严格控制膨胀混凝土的配合比及膨胀剂掺量，中隔墙施工时，中隔墙与中导洞顶部顶紧、密实，不得留有空隙，并在中隔墙顶部纵向每5米预埋φ50×
5mm无缝注浆钢管，并与中导洞顶可靠连接，浇砼时应避免注浆管移位，注浆管外应包裹无纺土工布，以防浇砼时砂浆堵塞注浆孔。
中墙全部采用泵送混凝土,输送管从端头进入模板。
当最后一封顶砼试件现场压达5Mpa时，即可拆模，拆模时，要小心谨慎，以免出现缺棱掉角现象发生。
拆模后，因为中隔墙是分段施工，存在施工缝，它是中墙受力的薄弱面，每次均须凿毛处理，预埋的连接钢筋应按要求焊接牢固；
混凝土拆模后，由于中导洞已贯通，风力较大，必须按要求对混凝土进行喷水养护，养护时间不得小于7d。
待混凝土强度达到设计强度的70%后进行注浆，以保证墙顶密实。
4、主洞开挖及初期支护
4.1主洞开挖方法
罗汉山隧道位于低山丘陵区，地表覆盖薄层残坡积土，进出口基岩风化层较厚，场区植被发育，隧道进出口自然斜坡稳定。
区域性构造较稳定，未发现有大的断裂带通过。
但隧道区区域内可见闪长玢岩岩脉侵入。
罗汉山隧道原设计开挖方式III、IV、V级围岩均采用双侧壁导坑法开挖。
通过中导洞施工取得的第一手地质资料分析，隧道IV级围岩自稳性较好，决定V级围岩按照原设计采用双侧壁导坑法开挖，III、IV级围岩采用单侧壁导坑法施工，加强III级围岩初期支护，按照IV级围岩进行初期支护施工，并对III、IV级围岩开挖施工时加强监控量测力度。
12
根据监控量测结果分析，III、IV级围岩采取单侧壁导坑法开挖，其拱顶下沉、周边收敛的变化数值在允许范围内，是可行的。
隧道出口分布着残坡积土及砂土状、碎块状强风化花岗斑岩、围岩稳定性差，极易发生坍塌，覆盖层较薄，最薄处为2米。
在该地段洞身开挖后，由于洞身跨度大，洞顶覆盖层薄，故仅依靠洞身初期支护很难使围岩达到稳定，因此该段右洞施工已不能单纯按新奥法原理进行，而是采取了以下措施：
⑴对进口主洞偏压浅埋段洞顶地层进行30米超前大管棚注浆加固，以提高围岩自承能力。
⑵保留核心土，初期支护紧跟掌子面。
与单洞隧道相比，双洞连拱隧道的最大特征是有中隔墙。
而中墙上方围岩最为薄弱，施工过程中在中导洞开挖及左、右洞隧道拱部开挖时先后有三次扰动。
在左、右洞隧道不对称开挖过程中易造成中隔墙受力不均，产生偏压，在施工如何控制偏压，是施工的一大难点。
由于开挖断面较大，单跨最大达20.81米，罗汉山隧道采用在开挖一侧主洞之前，对中隔墙另外一侧采用洞渣进行回填，以起到支顶作用。
13
4.1.1爆破参数的选择
掏槽孔先爆，辅助孔次之，周边孔响后再起爆底孔。
底孔间距可适当缩小，装药量适当加大，起到“翻碴”作用，便于装运。
并根据围岩情况，及时修正爆破参数．以达到最佳爆破效果。
（１）因开挖断面较大，每循环进展短，爆破均采用楔形掏槽。
（２）雷管采用毫秒雷管。
炸药采用硝铵炸药和乳化炸药（有水地段采用该种炸药）。
4.1.2隧道超欠挖的处理
罗汉山隧道在隧道开挖过程中，对隧道超欠挖部位进行统计分析，从结果看，超欠部位主要集中在软弱围岩破碎带、拱顶部位，拱腰部位。
1、拱部超挖时处理。
对围岩及时初喷混凝土后，尽快安装钢支撑（对超挖部位挂钢筋网），进行喷射混凝土。
对超挖内部无法填实的部位，预先预埋压浆管，待浇筑混凝土达到强度后，从外向内压浆。
14
2、拱部欠挖时处理.对欠挖的地方，重新钻孔放炮，以确保开挖轮廓线达到设计要求。
保证衬砌断面的厚度和不侵入限界。
4.2初期支护
罗汉山隧道采用锚杆、钢筋网、喷射混凝土作初期支护，并设有钢支撑、钢格栅加强初期支护，迅速控制或限制围岩松弛变形．充分发挥围岩自承能力，确保安全。
4.2.1超前小导管设计参数
罗汉山隧道V级围岩，围岩松散状态自稳能力较差时，采用超前小导管注浆加强对围岩的注浆固结。
超前小导管采用φ50*5mm钢管，长度5m，每环搭接长度2.4m，环向间距50cm，根据实际情况外插角控制在15°
浆液材料为水泥单液浆，水泥水灰比为0.5：
1～1:
1，浆液采用注浆机灌注，当每孔注浆量达到设计注浆量时，可以结束注浆。
4.2.2钻孔、安装小导管
（1）画眼：
测量开挖断面检查合格后，按设计要求在掌子面上画出本次小导管孔位，孔位允许偏差正负20mm。
（2）钻孔：
依据各类围岩所采取的开挖方法采用采用人工手持风钻造孔。
钻孔技术要求：
开口偏差小于5cm；
方向偏差小于2%；
孔深比锚杆插入部分长3-5cm。
用吹管或掏勺将孔内砂石吹（掏）出，以免填塞。
成孔检验合格后，人工推送钢管入孔，管口用麻丝和锚固剂封堵。
（3）封闭掌子面
小导管注浆前，应对开挖面及5m范围内的坑道喷射厚为5~10cm混凝土或模筑混凝土封闭，以防止注浆作业时，发生孔口跑浆现象。
15
4.2.3浆液的配制
配制好的水泥浆液时，严防水泥包装纸及其杂物混入。
水泥浆液搅拌应在搅拌机内进行，并在注浆过程中不停搅拌。
搅拌好的浆液在进入储浆槽及注浆泵之前应对浆液进行过滤，未经过滤网过滤的浆液不允许进入泵内。
配置好的浆液应在规定时间内注完，随配随用。
小导管安装完成后，旋上孔口阀，连接注浆管路后，利用注浆泵先压水检查管路、设备情况，再做压水实验。
4.2.4注浆作业
采用注浆泵注浆，清孔后，按自下至上的顺序施工，浆液先稀后浓、注浆量先大后小。
注浆压力按分级升压法控制，由注浆泵油压控制调节。
断面开挖要求
单液水泥浆时，开挖时间为注浆后8h。
超前小导管从拱架的腹部穿过。
地质调查，注浆设计
现场注浆试验
制定施工方案
测量布孔
凿岩机钻孔
加工钢管封堵管口安装导管、材料准备喷砼封闭掌子面
浆液配制16
连注浆管线，试
注浆量控注浆泵就
进入开挖工注浆压力控制
进入开挖工效果检查，方案调整4.3超前锚杆施工
4.3.1基本原理
超前锚杆是沿隧道纵向在拱顶开挖轮廓线外外插角15°
间距0.6m，将锚杆打入地层中，支护类型LF4型及LF5（4）型IV支护锚杆长5米。
纵向间距不小于1米，直径Φ22mm。
4.3.2施工方法：
①画眼：
测量开挖断面检查合格后，按设计要求在岩面上画出本次锚杆孔位，孔位允许偏差正负20mm。
②钻孔：
依据各类围所采取的开挖方法采用采用人工手持风钻造孔。
③超前药包锚杆安装
填塞锚固药卷：
将早强锚固剂药卷放在水中，泡至软而不散时取出，再人工持炮棍将药卷塞满至孔深1/3~1/2处。
将锚杆慢慢顶入距孔3-5cm处。
φ22钢筋杆体插入后，人工持铁锤将锚杆打入，以锚杆达孔底且孔口有浆液流出为止。
④将锚杆的尾部和连系统锚杆的环向钢筋或钢架焊连，以增强共同支护作用。
17
开挖后，立即检查围岩面和初喷砼，及时施作锚杆。
超前锚杆施工工艺框图见图所示。
施工准
锚孔测量放
钻机就位、定
钻锚杆
锚孔清孔，成孔检
塞入水泥药水泥药包侵
插入超前锚
人工夯
安装垫板
锚杆验收
组合锚杆4.4组22mmΦ开挖后，立即检查围岩面和初喷砼，及时施作锚杆。
锚杆为梅花形布置，厘米中空锚杆）米（包括4合锚杆，长度50100*100cm，间距锚杆杆体不能有油污或其它不符合规范要求的缺陷。
锚杆孔位、孔深及布置形式符合设计要求，注浆浆液配合比严格按设计及规范要求施做，确保其强度达到设计要求。
锚杆钻孔严格按设计要求定出孔口位置，孔位偏差，钻孔与岩面垂直，钻孔深度及直径与杆体相匹配。
锚杆杆体不大于50mm18
插入锚杆孔时，保持位置居中，杆体露出的长度不应大于喷层厚度，锚杆垫板与孔口砼密贴，随时检查锚杆头的变形情况，主要的施工工序如下：
开挖断面检查合格后，按设计要求在岩面上画出本次锚杆孔位。
（3）φ22两头车丝钢筋与中空锚杆连接好后，用MQT-130J专用锚杆机前端自制的钎尾套将组合锚杆直接顶入围岩，安装垫片后锚杆留出长度不得超过岩面10厘米，然后安装止浆阀，排气孔留出岩面。
组合注浆锚杆施工工艺框图
施工准备
锚孔测量放样
钻机就位、定位
钻锚杆孔
锚孔清孔，成孔检查
插入组合锚杆注浆准备
注浆拌制浆液
19
锚杆验
；
注浆管应插到中注浆作业规定：
注浆孔口压力不得大于0.4Mpa（4）空锚杆头处，开始注浆，注浆是否饱满，可以根据排气管是否有水泥浆挤出判断。
组合锚杆安装完毕后在锚杆尾部加上垫板、承压垫板及螺帽安装，（5）20KN/m10KN/m—小时后，螺帽，不紧固。
安装24对螺帽进行紧固，锚固力在为佳，其端部三天内不得悬挂重物。
组合锚杆从根本上保证仰角的注浆饱满无空隙。
4.5钢筋网片施工在洞外分片制6主洞钢筋网采用Φ钢筋须经试验合格，使用前要除锈，20
作，安装时搭接长度不小于10cm。
间距采用20cm*20cm网格状点焊焊接。
人工铺设，钢筋网宜在岩层初喷一层4ｃｍ混凝土后随受喷面起伏铺设，并在锚杆安装后进行，要求受喷面间隙宜控制在20～30mm之间，必要时利用风钻气腿顶撑，以便贴近岩面，与锚杆和钢架绑扎点焊焊接牢固。
4.6钢支撑
具体的工艺流程如下：
清除底脚浮
安装钢拱
组合锚杆焊连定位
打锁脚锚杆焊接纵向连接筋加设鞍形垫块
隐蔽工程检查验收
（1）钢支撑拱架安装由人工借助机具进行架立就位，安装前先对围岩进行初喷封闭，架设时拱脚必须架立在坚固的基座上。
用短钢筋将拱架焊牢在锚杆上。
（2）焊接纵向连接筋：
支护类型LZ5-1永久支护设
升级会员 