石川坑隧道初支施工方案.docx
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石川坑隧道初支施工方案
石川坑隧道施工初期支护施工方案
第一章施工组织
一、工程概况
1、项目概况
石川坑隧道位于广宁县古水镇湘下村与怀集县坳仔镇璃玻村交界处，左线隧道里程LK99+512-LK100+024.47,长512.47m,右线隧道里程RK99+502-RK100+005.89m,长503.89m,属小间距隧道。
隧道穿过丘陵地貌区，山体走向总体呈近北东向,隧道线路经过最大高程约为314.0m。
山体植被茂密，主要生长竹林、松树和杂草，隧址地面标高170.0-314.0m,最大相对高差144.0m,最大埋深约128m。
石川坑左线隧道怀集端位于R=1350圆曲线上,右线隧道怀集端位于R=1444.97m的圆曲线上,右线隧道路面设有超高,超高横坡变化点处的桩号为RK99+734.687。
隧道进口为端墙式洞门，隧道出口为削竹式洞门。
2、隧道围岩分级、分段情况
（1）左线
桩号
围岩分级
长度（m）
地质情况
备注
LK99+512～LK99+556.21
V级
44.21
坡积亚粘土、全—强风化变质粉砂岩
LK99+556.21～LK99+605.74
IV级
49.53
强-弱风化变质粉砂岩
LK99+605.74～LK99+632.01
III级
26.27
弱-微风化变质粉砂岩
LK99+632.01～LK99+901.51
II级
269.5
微风化变质粉砂岩
LK99+901.51～LK99+930.35
III级
28.84
弱-微风化变质粉砂岩
LK99+930.35～LK99+992.45
IV级
62.1
强-弱风化变质粉砂岩
LK99+992.45～LK100+024.47
V级
32.02
坡积亚粘土、全—强风化变质粉砂岩
合计
512.47
（2）右线
桩号
围岩分级
长度（m）
地质情况
备注
RK99+502～RK99+527.6
V级
25.60
坡积亚粘土、全—强风化变质粉砂岩
RK99+527.6～RK99+546.6
IV级
19.00
强-弱风化变质粉砂岩
RK99+546.6～RK99+578.32
III级
31.72
弱-微风化变质粉砂岩
RK99+578.32～RK99+911.56
II级
333.24
微风化变质粉砂岩
RK99+911.56～RK99+969.73
III级
58.17
弱-微风化变质粉砂岩
RK99+969.73～RK99+979.73
IV级
10.00
强-弱风化变质粉砂岩
RK99+979.73～RK100+005.89
V级
26.16
坡积亚粘土、全—强风化变质粉砂岩
合计
503.89
3、各级围岩复合式衬砌支护参数
复合衬砌各类支护参数
围岩
级别
初期支护
二次衬砌厚（cm）
预留
沉降
量（cm）
超前
支护
喷砼C20
厚（cm）
锚杆
钢筋网
（cmXcm）
格栅或
工字钢架
拱、墙
仰拱
直径
（mm）
长度
（m）
位置
间距（m）
（环X纵）
V
26（含仰拱）
φ25
中注式
4
拱墙
1*0.75
双层φ8
20X20
I20b
60
钢筋砼
60
钢筋砼
15
长管棚或小导管注浆
IV
24
φ25
中注式
3.5
拱墙
1X1
φ8
25X25
I18b
50
钢筋砼
50
钢筋砼
10
钢插管
III
20
φ22
药卷式
3.5
拱墙
1X1
φ6.5
20X20
格栅
45
45
8
II
12
φ22
药卷式
3
拱墙
1.2X1.2
φ6.5
20X20
40
3
V加
强
28
（含仰拱）
φ25
中注式
4
拱墙
1X0.5
φ8
20X20
I22b
60
钢筋砼
60
钢筋砼
长管棚
或小导
管注浆
IV加
强
26
（含仰拱）
φ25
中注式
3.5
拱墙
1X0.75
φ8
20X20
I20b
55
钢筋砼
55
钢筋砼
钢插管、小导
管注浆
4、初支主要工程数量
项目名称
单位
工程数量
备注
左洞
右洞
合计
C20喷射砼
m3
2485.7
2308.5
4794.2
超挖回填（C20砼）
m3
1106.7
838.2
1944.9
钢筋网
φ6.5
Kg
16463
22030
38493
φ8
Kg
22664
13667
36331
Φ22锚杆
Kg
79014
73400
152414
Φ25中空注浆锚杆
M
22982.3
14000
36982.3
钢插管Φ42
Kg
35691
17486
53177
钢支撑
Φ22锁脚锚杆
Kg
20626
20626
Φ22
Kg
38081
44954
83035
Φ16
Kg
7054
11543
18597
Φ12
Kg
4470
7314
11784
工字钢
Kg
237553
176380
413933
小导管注浆（Φ42钢管）
Kg
7707
1811
9518
二、施工总体部署
1、总体规划
根据现场实际调查情况和施工总体安排规划,采用从出洞口（怀集端）施工进洞,从进洞口（广宁端）施工出洞的方式,根据“早进洞,晚出洞”、“短进尺、洞口及Ⅴ级围岩采用弱爆破或无爆破”的原则进行施工。
2、洞口临时工程
（1）施工便道
利用原有即机耕道从省道坳仔镇处左侧直接修一条与29标共用的便道直通隧道出口的方法。
计划路面宽6米，路面结构采用30厘米厚山体挖方填筑压实作为基层单位，15厘米厚泥结碎石面层，坡度过大地段采用15厘米厚混凝土路面，表面设2%横坡，沿山坡内侧布置排水沟及按不大于100米间距布置汇车加宽带。
（2）生活、生产房屋
隧道工程队生活、办公房采用新建活动板房或砖瓦房，驻地设于隧道出口前山坡左边，驻地面积约1000m2。
生产用房（包括现场值班、料库及检测用房）采用砖瓦或石棉瓦结构，布置在隧道出口端，水泥库、外加剂库、小型料库、发电房均采用空心砖盖石棉瓦建成。
钢筋棚、空压机房、木工棚采用竹木钢管和彩钢瓦建成。
（3）生活、生产用水
隧道施工用水采取直接截流及出口端右侧山泉水，修建一个约100m3的蓄水池，再通过φ40水管抽取池内水到隧道出口端山顶上一约80m3的水池内，至工点再用φ80水管接入。
生活用水采用在隧道出口左侧山泉源头取水饮用。
（4）生活、生产用电
隧道施工用电从隧道出口端左侧100m的山坡上安置的一台630kw变压器接线至现场使用，并在现场准备一台300kw的发电机组以作备用。
（5）料场、拌合场
在隧道出口明洞土方完成后，于隧道出口前端左侧山谷内填筑平整后布置，根据场地进行合理规划，采用12cm厚碎石作垫层，15cm厚C15混凝土硬化。
沙石堆料场约500m2，拌合场约200m2，设备停放场地约100m2。
（6）生活区及生产场地布置
生活区布置在隧道出口左侧山谷挖填平整后布置，搅拌站及钢筋棚、空压机房安置在出口附近。
3、洞内布置
排水沟
（1）风、水、电管线布置（见下图）。
（2）洞内供水、供电系统
洞内施工用电：
洞内施工用电采用三相四线系统供电，电线固定于成洞段地段边墙上部。
成洞地段和不作业段额定电压不超过220V；手提作业灯为21～24V，选用导线截面使线路末端的电压降不大于10%，36V及24V不大于5%，电线悬挂高110V以下离地≥2m，400V离地≥2.5m。
隧道作业地段保证有足够的照明。
运输道路照明：
未成洞地段每隔10m设挂灯，成洞地段每隔20m设一高压钠灯。
施工供水：
隧道施工供水，在洞口顶左侧山坡上修建80m3蓄水池一个。
蓄水池约高出洞顶约30m。
洞内管道前端至开挖面，一般保持30m距离，用φ50高压软管接分水器，中间预留的异径三通，至其他工作面供水软管的长度不超过50m。
（3）施工排水
由于本隧道长度较长，考虑有少量地下水并钻孔工作水，又本隧道施工开挖方向左洞为-2.8%、右洞为2.95%的下坡，隧道两侧须开挖排水沟，沟宽60cm，并于20m左右留设集水坑以水泵抽至洞外排水沟，经洞口沉淀池沉淀后排入沟谷。
（4）隧道通风
采用压入式通风。
采用110kw压入式轴流风机。
风机与洞口保持较长距离（风机距洞口20m），避免洞内流出的污浊空气重新进入，形成部分循环风。
风管悬挂在洞壁拱腰部，距地面2～2.5m。
通风软管采用密封性能好的φ100cm特制通风软管。
风管材料选用长丝涤沦纤维做基布，压延PV塑料复合而成的增强胶布作风管材料。
节长为到25～30m/节。
（5）洞内防尘
洞内施工，采用综合防尘措施，进行施工环境综合治理，采用水幕降尘和个人带防尘口罩相结合，加强机械通风和加强劳动者个人防护。
在掌子面30m外边墙两侧各放一台水幕降尘器扑尘，爆破前10min打开半阀门，放炮30min之后关闭。
T式除尘器吸收空气中残余粉尘，并配空气引射器等，进行综合防治，改善掌子面工作环境。
三、人员及机械配备置
1、组织机构
本工程由中交一公局厦门工程有限公司二广高速公路怀集至三水段第二十八标项目经理部统一组织管理，具体施工由本合同段隧道工区施工。
施工组织机构图
项目经理：
王峻
总会计师：
穆红楼
项目总工：
吴志坚zhi
项目副经理：
陈伟强
合约部长
周艺波
工程部长
黄志
财务部长
黄伟城
综合部长
吕彦同
安全部长
吴志华
机材部长
雒雪峰
试验室主任
蒋晓梅
质检部长
周震
隧道工区负责人：
胡浪、陈明生
2、施工人员配置
施工
队伍
施工
任务
钢筋
加工组
拱架
架设组
喷射混凝土组
锚杆安装、注浆
合计
隧道队
初期支护
8
8
14
8
38
3、主要施工机械配置
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
CAT320
1m3
台
1
2
装载机
LG50
侧卸
台
2
3
自卸汽车
EQ3141
8t
台
10
4
空压机
L-22/7x
22m3/min
台
6
5
卷扬机
JS2
2t
台
1
6
搅拌机
JDY750
750L
台
2
7
配料机
HPD1200
1200L
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
2
11
钢筋调直机
GT4-14
1.5kw
台
1
12
钢筋弯曲机
GW40-1
3kw
台
1
13
型钢弯曲机
自制
台
1
14
电焊机
BX3-50
38kw
台
8
15
风钻
YT-28
台
15
16
潜孔钻机
XY-2B
台
2
17
混凝土喷射机
HP2U-5B
台
5
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
变压器
630kVA
台
1
22
发电机
TFW-300-L-4
300kw
台
1
4、施工测量、试验和检测设备
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
砂浆试模
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
15
地质罗盘
DQL-8
广州
1
16
收敛仪
ZSW
成都
1
17
粉尘检测仪
CMP5000
北京
1
18
温、湿度测定仪
台
1
19
气温计
根
4
四、工期安排
左洞：
计划2007年10月5日开工，2008年7月5日完工，工期9个月。
右洞：
计划2007年12月1日开工，2008年8月31日完工，工期9个月。
第二章施工方案
一、总体方案
计划从出口向进洞口方向开始施工。
施工时先边仰坡开挖防护施工、开挖明洞、最后进洞施作洞身。
洞口V级围岩加强衬砌段采用左、右洞侧壁导坑法分部、上下台阶开挖。
长管棚、小导管、钢插管超前支护，初期支护采用Φ25中空注浆锚杆（主体）、Φ22药卷锚杆（侧导坑与锁脚）、φ8钢筋网、工字钢拱架及喷射混凝土与围岩共同组成支护体系，最后全断面法灌注洞身二衬砼。
洞身IV级围岩衬砌段采用上下台阶开挖留核心土。
钢插管超前支护，初期支护采用Φ25中空注浆锚杆（主体）、Φ22药卷锚杆（侧导坑与锁脚）、φ8钢筋网、工字钢拱架及喷射混凝土与围岩共同组成支护体系，最后全断面法灌注洞身二衬砼。
洞身III级围岩地段采用半断面开挖，初期支护采用Φ22药卷锚杆、φ6.5钢筋网、钢格栅拱架及喷射混凝土与围岩共同组成支护体系。
洞身II级围岩地段采用半断面开挖，初期支护采用Φ22药卷锚杆、φ6.5钢筋网、及喷射混凝土与围岩共同组成支护体系，最后全断面法灌注洞身二衬砼。
IV、III、II级围岩开挖应采用光面爆破，以减轻对围岩的扰动和控制超欠挖。
挂网在施作锚杆后及初喷混凝土及时进行。
钢筋网在洞外预制焊成网片后安设，现场焊接，节省挂网时间。
隧道施工中采用“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”等技术措施，建立一套围岩和支护结构的监控量测系统，进行信息化施工管理，随时掌握施工过程中的动态变化，并根据监控量测的反馈信息及时调整开挖方法、支护参数和施工工艺，合理安排施工，以保证安全和节约成本。
对于软弱围岩，按“管超前、短进尺、弱爆破、快封闭、强支护、勤测量、紧衬砌”等技术措施实施。
初期支护紧跟开挖面及时施作，以减少围岩暴露时间，抑制围岩变位，防止围岩在短期内松驰剥落。
本标段隧道初期支护包括Ф22药卷锚杆与中空注桨锚杆、工字钢钢架、格栅钢架、钢筋网、小导管注浆与C20喷射砼，依据地质情况分别设置。
喷锚支护紧跟开挖面及时施工，以减少围岩暴露时间，抑制围岩变位，防止围岩在短期内松驰剥落。
喷锚支护施工程序见下图：
初期支护施工工艺流程图
是
二、各分项工程施工方案
（一）超前小导管施工
超前小导管施工用于V、IV级围岩地段，用于加固拱部土层或破碎岩体。
1、施工工艺流程图
水泥浆拌和
开挖
注浆
打入导管
钻孔
封闭开挖面
施工准备
下一循环
超前小导管施工工艺流程图
2、施工工艺
（1）钻孔
采用凿岩机钻孔。
（2）导管打入
采用热轧无缝钢花管，外径42mm，壁厚4mm。
使用前在小导管前部钻注浆孔，孔径6mm，孔间距15cm，呈梅花形布置，前端加工成锥形，尾部长度不小于1m，做为不钻孔的止浆段。
导管在开挖轮廓线上按设计位置及角度打入。
超过允许误差时，在距离偏大的孔管间补管。
钻孔小导管倾角6°～12°、7°～10°。
钻孔深度大于钢管长度，纵向两组小导管间保证有不小于1m的水平搭接长度。
导管不得侵入隧道开挖界内，相邻的钢管不得相撞或立交。
将超前小导管插入孔内，外露20cm，外露端支撑于开挖面后方的钢拱架上，与钢拱架共同组成预支护体系。
（3）注浆
导管安装在开挖之前完成注浆。
超前小导管注浆前，对工作面及5m范围内的坑道周边进行喷射混凝土封闭。
注浆材料为M30水泥浆，水灰比1：
1。
注浆压力为1～2MPa。
注浆采用注浆泵注浆。
3、质量检验
项次
检查项目
规定值或允许允偏差
检查方法和频率
权值
1
长度（mm）
不小于设计
尺量：
检查10%
2
2
孔位（mm）
±50
尺量：
检查10%
2
3
钻孔深度（mm）
±50
尺量：
检查10%
2
4
孔径（mm）
符合设计要求
尺量：
检查10%
2
（二）锚杆施工
1、中空注浆锚杆施工工艺
（1）施工工艺
在初喷砼后按设计间距及时施作径向φ25有压注浆锚杆，然后注水泥浆。
备料
中空锚杆施工工艺
（2）锚杆的安装
①、采用YT-28凿岩机和专用钻头将锚杆钻进至设计深度后，锚杆外露孔口长度以10cm～15cm为宜。
②、安装止浆塞、垫板和螺母。
③、用注浆接头把锚杆尾端同注浆机连接。
（3）锚杆的注浆:
采用耿力GJB注浆机进行锚杆注浆,具体如下:
①、检查锚杆注浆泵及其零件是否齐备和正常，有关泵的操作程序应遵守注浆泵操作手册。
②、检查水泥和砂的粒径、比例、温度等是否符合规定，通常用筛子控制它们的粒径，推荐砂的粒径为1.0mm，水泥与砂的比例为1:
0.5至1:
1。
③、用水或风检查锚杆孔是否畅通，锚杆孔口返水或风即可。
④、调节水流量计使砂浆水灰比至设计值为止，并记下流量计刻度，从泵出口出来的砂浆，必须要均匀，不能有断续不均现象。
⑤、开动泵注浆，整个过程应连续灌注，不停顿，必须一次完成，观察到浆液从止浆塞边缘流出或压力表达到设计值，即可停泵。
若注浆过程中，出现堵管现象，应及时清理锚杆、注浆软管及泵。
⑥、当完成一根锚杆的注浆后，应迅速卸下注浆软管与锚杆的接头，清洗并安装至另一根锚杆，然后注浆；若停泵时间较长，在对下根锚杆注浆前应放掉前段不均匀的灰浆，以免堵孔。
注意：
整个注浆过程中，操作人员应配合密切，动作迅速。
⑦、注浆过程中，应及时清洗接头，保证注浆过程的连续性。
⑧、完成整个注浆后，应及时清洗及保养泵。
⑨、在灰浆达到初始设计强度后，方可上紧垫板及螺母。
（4）施工注意事项
①、在软岩和土层中施作钻进式注浆锚杆时，需环向隔开一定距离隔孔钻进，否则会因向岩体注水太多可能导致岩面坍滑。
②、水泥砂浆或CS双液浆应严格按配合比配制，并随配随用，以免浆液在注浆管、泵中凝结。
③、为保证注浆效果，止浆塞打入孔口不应小于10cm。
（5）锚杆抗拉力：
中空注浆锚杆抗拉力V级围岩不小于8t/根、IV级围岩不小于10t/根。
2、药卷锚杆施工工艺
药卷锚杆施工工艺流程为：
钻孔→清孔→塞入药卷→插入杆体。
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。
施工工艺流程图如下：
药卷锚杆施工工艺流程图
备料
（1）施工方法
①、钻孔
采用人工凿岩机钻孔。
钻孔技术及质量管理直接影响锚杆的作用效果，锚杆钻孔作业之前掌子面围岩必须将危石清理干净，并且初喷4-6cm厚砼。
钻孔作业注意孔位、间隔钻孔方法、钻孔形状、孔径、孔长等。
钻孔前根据设计要求突出孔位，作出标记。
孔位允许偏差为±15mm。
a、除个别地段，层理裂隙发育，并存在明显走向，倾角的情况外，钻孔方向一般垂直于岩面。
b、锚杆的锚固作用是依靠锚杆与孔壁的摩擦力，因此钻孔后清除孔内石碴和孔口悬石，并防止孔壁塌陷。
c、孔径大于杆体直径15mm。
d、钻孔深度满足下列要求：
全长粘着式锚杆孔深允许误差为±50mm。
②、清孔：
用高压风清除孔内岩屑。
③、放置锚固剂
a、工艺操作要求三快，即快速浸泡、快速装填、快速插入杆体。
b、将每个锚孔即一根锚杆所需卷式锚固剂的条数：
每米锚孔放置3节，一次性集中浸入清洁水中（水深不小于0.3m）60s后，取出；涌水段，水下锚固或堵漏止水时，浸水30～40s。
c、浸水后取出的锚固剂逐条用植入工具（炮棍等）装入锚孔并逐条压入；
④、锚杆的插入与固定
a、锚杆预先在洞外按设计要求加工制作。
b、锚杆尽可能置于孔中心插入，使固结材料握裹杆体。
杆体插至孔底，杆体头部尽可能少突出，露出底板外的杆体长度小于10cm，锚垫板应紧贴围岩，围岩不平时用M10砂浆填平。
c、超前锚杆纵向搭接长度不小于1m，外插角以7°～10°。
d、锚杆固定后不得随意敲击。
（2）使用材料
①、本隧道采用普通I型锚固剂，性能指标如下：
a、采用高渗水、高韧性纸制成的实心药卷，浸水装填插入锚杆，实现快速简便可靠的锚固，免除了传统注浆操作繁杂和难以注满锚孔。
b、具有快硬早强、微膨胀挤紧双重锚固作用，锚固剂1小时锚固力可达60KN以上，能及时有效地控制围岩，防止岩层松脱、坍塌、保护围岩的完整性、稳定性。
②、锚杆：
本隧道锚杆采用RD25中空注浆锚杆和Φ22螺纹钢。
（3）质量检查
锚杆待孔内固剂终凝1h后按规范要求抽样进行锚杆抗拔试验。
每300根至少选择3根作为1组进行抗拔力试验，围岩条件或原材料变更时另作1组，同时锚杆28天的抗拔力平均值满足设计。
检查锚杆拔力时，注意：
安装拉力计时，其作用线与锚杆同心；加载匀速缓慢，拉拔至设计荷载即停止；拉力计固定牢靠，并有安全保护措施。
（4）施工中注意以下事项：
a、锚杆的材质、类型、质量、规格、数量和性能必须符合设计和规范要求。
b、锚杆插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。
c、药卷强度要满足设计要求，锚杆孔内药卷要塞满、赛密实。
d、锚杆垫板应满足设计要求，垫板应紧贴围岩，围岩不平时要用M10砂浆填平。
e、锚杆应垂直于开挖轮廓线布设。
对沉积岩，锚杆应尽量垂直于岩层面。
（5）锚杆质量控制标准
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法及频率
1
锚杆数量（根）
不少于设计
按分项工程统计
2
锚杆拔力（KN）
28d拔力平均值≥设计值，最小拔力≥0.9设计值
按锚杆数1%且不小于3根做拔力试验
3
孔位（mm）
±15
尺量：
检查锚杆数的10%
4
钻孔深度（mm）
±50
尺量：
检查锚杆数的10%
5
孔径（mm）
符合设计要求
尺量：
检查锚杆数的10%
6
锚杆垫板
与岩面紧贴
检查锚杆数的10%
（三）钢筋网施工
钢筋网在洞外制作成网片，现场拼
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