隧道施工方案标准化.docx
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隧道施工方案标准化
隧道施工
1、洞口施工
1.1边仰坡施工
洞口施工前先做好洞口边仰坡截水沟，截水沟距边仰坡开挖边缘不小于5米。
截水沟施工完毕后自上而下进行边仰坡开挖，按设计坡度一次修整到位。
并分层进行边坡防护，以防岩土风化，雨水渗透而坍塌。
边仰坡采用锚喷支护。
刷坡防护到路基面标高。
1.2明洞施工
明洞开挖完成后，立即施工暗洞超前支护和进洞施工，并尽早进行边墙基础和仰拱砼施工，在暗洞进洞50米左右（视围岩情况和初期支护情况进行调整）开始进行洞身衬砌施工。
暗洞洞口处二次衬砌施工完成后，及时进行明洞衬砌施工，施工时注意明洞与暗洞的顺接。
明洞衬砌采用自行式衬砌台车，一次浇注成型，保证内轮廓光滑圆顺，外模采用木模。
采用泵送砼施工。
明洞施工应避开雨季施工。
在与洞门连接部位环向预埋80厘米长φ22钢筋，以增强洞门墙的稳定。
待拱圈砼达设计强度的50%后，开始施工墙背防水层。
防水层以上50厘米采用碎石土回填。
1.3洞口段施工
洞口采用分层开挖，施工机械以CAT320挖掘机为主，洞口场地以装载机辅以推土机整平压实，遇坚硬石质地层钻眼爆破，采用自卸车弃往进出口路基填方段。
洞口段处于II类围岩内，采用“套拱法”进洞，即在洞口处隧道洞身上部衬砌轮廓线以外，立摸灌注30～40cm厚的砼，长度2～3米，嵌进山体0.5～1.0米,外露0.5～2米，以确保洞口段岩体稳定和施工安全。
然后采用上下导坑法施工，开挖前进行超前支护。
该段施工避开雨季并遵循“短进尺，弱爆破，快封闭，强支撑”的施工原则。
1.4洞门修筑
隧道洞门在进洞施工正常后，结合地形地质及考虑洞口美化等条件，安排在雨季前完成施工。
2、洞身开挖施工
2.1II类围岩地段短台阶分部开挖法施工
2.1.1施工工序
II类围岩地段，采用短台阶分部开挖法施工，施工工序见下图：
2.1.2施工方法
上部弧形导坑及边墙以人工风镐开挖为主，需要时辅以弱爆破；地质不良地段开挖前采用工字钢拱架，大管棚作为超前支护，开挖后及时喷混凝土封闭岩面，并进行初期喷锚钢纤维砼支护作业。
随后进行边墙的开挖和支护。
台阶长度视岩性而定通常取2～4米。
上部弧形导坑出碴采用人工配合挖掘机扒碴，装载机装碴自卸车运输，核心土采用控制爆破开挖。
开挖掘进遵循“短进尺，弱爆破，快封闭，强支撑”的原则。
短台阶分部开挖法掘进、喷锚支护作业循环时间见下表：
工序
作业时间（h）
循环时间（h）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
测量放样
0.5
超前支护
5
开挖
3.5
出渣
2
安钢架打锚杆
3.5
喷砼凝土
2.5
施工中应认真量测围岩变形，并根据变形信息检验、修改和完善支护体系。
2.2III类围岩长台阶或全断面开挖施工
2.2.1施工工序
洞身III类围岩主要采用长台阶法施工，施工工序见下图：
2.2.2施工方法
开挖采用隧道凿岩台车钻眼，塑料导爆管非电起爆系统、毫秒微差有序起爆。
上下台阶采用挖掘机及侧翻装载机扒渣装渣。
施工中合理优化工序、组织交通，实行“钻爆、装渣、运输、出渣”一条龙作业。
开挖成型后迅速喷射砼封闭岩面，抑制风化和变形，同时进行喷锚支护作业。
上台阶开挖一般超前6～15米。
下台阶施工后仰拱紧随其后施工。
为满足进度需求，四个洞口同时作业，每洞口采用一台凿岩台车同时钻进，确保总进速度2～3米/天，一天一循环。
施工中，认真、周密的量测变形和位移，观察岩面以优化支护调整施工方法。
岩性较好时，可采用全断面法掘进以加快进度。
长台阶法掘进喷锚支护作业施工循环时间见下表：
工序
作业时间h
循环时间（h）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
测量放样
0.5
开挖
5
初喷
1.5
出渣
2.5
安钢架打锚杆
3.5
喷混凝土
2.5
2.3IV类围岩地段全断面法开挖施工
2.3.1施工工序
洞身IV类围岩采用全断面法施工，施工工序见下图：
2.3.2施工方法
IV类围岩地段采用凿岩台车钻眼，光面爆破施工，采用塑料导爆管非电起爆系统，毫秒微差有序起爆。
由侧翻式装载机装渣，自卸车运输。
在爆破作业中，采用“W”型水幕降尘器喷雾降尘，确保作业面粉尘含量达到标准。
为满足进度需求，确保总进速度每天3～4米，钻眼时间控制在3小时内，两天三循环。
全断面法掘进喷锚支护作业施工循环时间见下表：
工序
作业时间h
循环时间（h）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
测量放样
0.5
钻眼
3
装药爆破
1.5
降尘通风
1
喷混凝土
2
出渣
3.5
3、光面爆破施工
3.1III类围岩台阶法开挖爆破施工
III类围岩采用长台阶法掘进。
炮孔布置按每循环进尺2.5米控制，光爆参数的选定见下表。
根据公式，炮眼数N=q×S/γ，q为单位用药量（III类围岩取1.00kg/m3），S为坑道断面面积，γ为每米炮眼的平均装药量（取0.65）。
计算炮眼数值N=157（理论值），实际炮眼数取151。
每循环总用药量Q=V×q，理论计算值254.8kg，实际装药量取251.9kg。
III类围岩采用长台阶法的光面爆破技术经济指标、量分配表分别如下表所示：
光爆参数（III、IV类围岩）表
项目
钻孔深度m
周边眼间距E：
cm
周边眼抵抗线W：
cm
相对距离E/W
装药集中kg/m
装药结构
起爆方式
围岩类别
III
IV
III
IV
III
IV
III
IV
III
IV
间隔
装药
非电
毫秒
参数
2.7
3.2
55
56
70
72
0.78
0.78
0.12
0.20
III类围岩正台阶法光面爆破技术经济指标
开挖面积m2
计划进尺m
开挖数量m3
钻孔总长m
装药总量kg
炮眼（雷管）用量个
单位耗孔量m/m3
单位耗药量kg/m3
单位耗管量个/m3
101.9
2.5
254.75
412.2
251.9
133
1.62
0.99
0.52
III类围岩正台阶法的光面爆破药量分配表
上下台阶
炮眼分类
炮眼数（个）
雷管数（个）
炮眼长度（m）
炮眼装药量
每孔药卷数（卷/孔）
单孔装药量（kg/孔）
合计药量（kg）
上台阶
掏槽眼
16
16
2.8
12.5
1.875
30
辅助眼
21
21
2.8
12.5
1.875
39.375
内圈眼
17
17
2.8
12.5
1.875
35.625
周边眼
26
13
2.6
6
0.9
23.4
底板眼
17
17
2.7
12
1.8
30.6
下台阶
掘进眼
27
27
2.8
12.5
1.875
53.325
周边眼
10
5
2.6
6
0.9
9
底板眼
17
17
2.7
12
1.8
30.6
总计
151
133
412.2
251.9
具体炮孔布置见下图：
3．2IV类围岩全断面法开挖爆破施工
IV类围岩采用全断面法掘进，加强掏槽爆破，严格控制周边光面爆破，确保无超挖欠挖。
炮孔布置按预计每循环进尺3米控制。
根据公式，炮眼数N=q×S/γ,q为单位用药量（IV类围岩取1.1kg/m3），S为坑道断面面积，γ为每米炮眼的平均装药量（取0.65）。
理论计算炮眼数值N=144，实际炮眼数取142，每循环总理论用药量为267.6kg，实际用药量取264.9kg。
药量分配表、IV类围岩采用全断面法的光面爆破技术经济指标分别见下表：
IV类围岩全断面法光面爆破药量分配表
炮眼分类
炮眼数
雷管数
炮眼深度（m）
炮眼装药量（kg）
每孔药卷数
单孔装药量
合计
掏槽眼
16
16
3.50
16
2.4
38.4
扩槽眼
15
15
3.50
16
2.4
36
辅助眼
32
32
3.20
14.5
2.175
69.6
内圈眼
27
27
3.20
14.5
2.175
58.725
周边眼
40
21
3.20
6
0.9
36
底板眼
12
12
3.20
14.5
2.175
26.1
合计
142
123
463.7
264.9
IV类围岩全断面法光面爆破技术经济指标
开挖面积m2
计划进尺m
开挖数量m3
钻孔总长m
装药总量kg
炮眼（雷管）用量（个）
单位耗孔量m/m3
单位耗药量kg/m3
单位耗管量个/m3
81.1
3
241.8
463.7
264.9
123
1.9
1.1
0.51
具体炮孔布置见下图：
3.3爆破参数及工艺的修正
在实际施工中，根据实际爆破效果及地层岩性合理修正爆破参数及工艺，确保进度、效益的综合平衡，同时尽量少的扰动围岩。
4、超前支护施工
4.1φ108热轧无缝钢管作超前大管棚的施工方法
II类围岩部分岩石风化破碎严重的地段，采用φ108热轧无缝钢管作超前大管棚。
管外露端（不小于30Cm）支撑于开挖面后方的工字钢拱架上共同组成预支护体系。
拱顶开挖成型后立即喷射混凝土封闭岩面。
φ108大管棚采用地质钻机钻孔、每小时单机钻进4～6米，冲击器直径为130毫米，最大钻孔深度为100米。
开钻前用钢管架搭设钻机平台，经纬仪定出工字钢中心及外倾角方向。
大管棚外倾角2度，外倾角必须控制准确，角度太大，必然造成较大超挖，角度太小，要防止管棚侵入隧道开挖面。
管棚壁按50×50厘米梅花形布置孔眼，孔眼直径5毫米。
在钻孔完成后，在洞口场地较宽的情况下采用挖机顶入大管棚，场地有限不能摆放挖机情况下，采用地质凿岩机安装大管棚。
安装完毕对大管棚注浆，采用双液注浆机注水泥-水玻璃双液浆，双液浆有凝固时间短、止水效果好的优点。
水玻璃浆、水泥浆分别放在两个容器中，经过双液注浆机混合，注入大管棚中，初凝时间约为10～20s。
由于在管棚制作时在管壁上预留了孔眼，故在注浆的时候不仅将大管棚管内注满浆液，提高了管棚的强度，而且由于注浆压力（注浆压力2.0～2.5MP）将双液浆从孔眼中向四周松散围岩扩散，固结了四周围岩，提高了围岩自承能力。
具体施工工艺见下图：
4.2φ50无缝钢管作超前小导管的施工方法
φ50无缝钢管制作的超前小导管，制作时在管壁上按50×50厘米梅花形布置孔眼，孔眼直径5毫米。
采用YT-28气腿式凿岩机钻孔、送管。
注水泥-水玻璃双液浆，注浆压力2.0Mpa，注浆情况及作用同大管棚施工。
5、初期支护施工
该隧道初期喷锚支护包括中空注浆锚杆、喷钢纤维混凝土（C25）、工字钢拱架。
根据地质及岩性，锚杆长度、工字钢间距、喷钢纤维混凝土厚度作相应的变化。
喷锚支护紧跟开挖面及时施工，以减少围岩暴露时间，抑制围岩变形，防止围岩在短期内松弛剥落。
锚杆呈梅花形沿隧道周边径向设置。
喷锚支护施工见下图：
5.1径向注浆锚杆施工
施工工艺流程为：
钻孔—清孔—插入锚杆—注浆。
锚杆预先在洞外按设计要求加工制作，钻孔采用YT-28型凿岩机按设计要求钻凿孔眼，锚杆尽量沿隧道周遍径向钻孔，由于径向锚杆主要作用为串岩，所以不宜与岩层层面平行。
达到要求后用高压风清孔，然后将加工成型并除去油污、铁锈、和杂质的锚杆插入孔内，注浆压力0.3～0.5Mpa，水泥浆标号为30号。
按规范要求抽样进行锚杆抗拔试验。
锚杆抗拔试验采用锚杆抗拔仪，按锚杆数1%（且不少于3根）抽检，其28天抗拔力平均值应不小于设计值，最小拔力不小于设计值的90%。
5.2工字钢拱施工
工字钢安装前按开挖轮廓线预制成型，上导坑用四片预制好的工字钢拼成一半圆，每片工字钢两头焊接厚10毫米钢，钢板大小为0.25×0.2米,钢板上布四个孔,安装时用四个φ16螺杆连接即可。
下导坑两侧各一片工字钢即可。
工字钢安装位置必须准确，如果安装不到位，势必造成隧道中心偏位、贯通时出现偏差、隧道净空不够。
工字钢安装时必须控制拱顶、两拱脚的平面位置及高程，高程用水准仪控制，位置用经纬仪、全站仪控制。
隧道为曲线隧道平面位置的控制尤为重要，施工中基本每进5米，就进行水平、平面测量一次。
如果说大管棚、小导管、超前锚杆是梁，那么工字钢拱架就是这些梁的支点，所以工字钢拱架对隧道初期支护起的作用是很大的。
在立工字钢拱架时必须保证拱脚处围岩的承载力，拱脚处的围岩不能用松渣回填。
在上下导坑施工时，在工字钢脚部设锁脚锚杆，每侧3根φ25螺纹钢筋，单根长3米，锁脚锚杆对防止拱脚下沉及拱脚收敛有很大作用，锁脚锚杆用膨胀锚固剂锚固。
为加强相邻两工字钢的联系，两片工字钢间用φ22螺纹钢横向连接，环向间距1米。
5.3钢筋网片施工
钢筋网片20×20厘米规格，在实际施工中，我们将钢筋网片先预制成1×2米片状，工字钢立好后直接将网片与工字钢焊接即可，这样加快了进度，减少了施工难度，保证了质量。
5.4喷射混凝土施工
为了降低回弹和粉尘，保证质量，采用湿法喷射机施工。
喷射砼分为初喷和复喷二次进行。
初喷在开挖（或分部开挖）完成后立即进行，以尽早封闭岩面，防止表面风化剥落。
复喷砼在锚杆和钢架安装后进行，使初期支护整体受力，以抑制围岩变形。
喷射砼施工为防止砼堵塞管道，骨料粒径不宜大于15mm。
为加快砼凝结时间，必须加入速凝剂，初凝时间不应大于5分钟，终凝时间不应大于10分钟。
为减少回弹，拱部速凝剂用量必须加大，拱部用量约4%（占水泥用量），边墙用量约2%。
喷射应分段、分部、分块，按先墙后拱，自下而上进行喷射。
喷嘴至岩面的距离为0.8～1.2米，过大或过小都会增加回弹量。
喷嘴与岩面尽量垂直。
一次喷射太厚，在自重作用下，喷层会出现错裂而引起大片坍塌，一次喷射太薄，回弹量将加大。
在实际施工中，拱部按6厘米一层，边墙按8厘米控制。
喷射砼的质量检测：
混凝土厚度用凿孔法和激光断面仪法检测，每10米检查1个断面，每断面从拱顶中线起每2米检查1点，平均厚度不小于设计值，最小厚度不小于设计值的一半，且必须有60%的点不小于设计值。
混凝土强度在喷射砼现场抽样检查，每10米隧道在拱部和墙部各取两组，每组3块，试件抗压强度平均值1.05倍设计值，任一组试件抗压强度不低于0.9倍设计值。
6、混凝土二次衬砌施工
混凝土衬砌施工通常在初期喷锚支护进行后，通过量测，岩体变形稳定后进行；为了防止混凝土受爆破震动开裂，混凝土灌注施工面通常落后于爆破施工面50～100米。
6.1施工工序
仰拱（没有仰拱的施工砼铺底）→仰拱回填→预埋排水管道→挂防水板→二衬钢筋施工→模板台车放样、就位→浇注二衬砼。
6.2砼仰拱施工
设计有仰拱的地段在初期支护后应及时施工仰拱。
仰拱施工采用仰拱大样板，由中心向两侧对称施工。
仰拱与边墙衔接处振捣密实。
仰拱砼达到设计强度的70%后即可进行隧底填充。
无仰拱地段进行混凝土铺底。
6.3断面检测
开挖基本成型后，先用断面仪沿隧道纵向每10米测一个断面。
根据断面测量结果，处理欠挖。
在安装防水板之前，利用多功能台车再次检测。
具体做法是：
在台车前端焊接一钢筋圆弧，其尺寸与衬砌外轮廓尺寸相同。
让台车沿纵轴线前行检查洞身有无欠挖，若有欠挖及时处理。
6.4混凝土灌注及振捣
隧道模注衬砌混凝土的灌注采用自行式全断面液压钢模衬砌台车。
混凝土在洞外拌和站集中拌合，砼输送泵灌注，插入式振动器和附着式振动器联合振捣，钢筋混凝土衬砌灌注前尚需做好钢筋的布设工作，钢筋角隅处要加强振捣，并按设计规定预留沟槽、管洞或预埋构件。
混凝土从两侧模板窗口对称灌注，左右高差不大于50cm，水平分层厚度不大于30cm。
施工中严格按由下向上，对称分层，先墙后拱的顺序灌注。
混凝土振捣。
振动棒的移动间距不大于振捣器作用半径的1.5倍，插入下层混凝土深度不小于10cm。
振动棒与模板的距离不大于其作用半径的0.5倍，并避免碰撞钢筋、模板、预埋件等。
每一部位的振捣时间以混凝土不再下沉、表面提出浮浆为准。
混凝土的养护及拆模。
隧道采用新奥法施工，二次衬砌混凝土基本不承载，结构承受自重较小，拆模时间以拱顶封顶混凝土强度达到2.5Mpa时即可脱模，此时边墙混凝土强度可达3～5Mpa。
具体拆模时间随温度高低而不同。
6.5衬砌混凝土外观质量控制
为了使混凝土表面圆顺、光滑、颜色一致。
我部在具体施工中将在以下4个方面重点控制。
（1）台车就位与加固。
为保证隧道净空，根据《公路隧道施工技术规范》（JTJ-042-94）要求，在模板加工放样时，将设计的衬砌净空轮廓线扩大2cm。
拱顶预留2～3cm的沉降量，每次台车就位，模板均控制在此范围内，以保证模板拼接缝的顺直、连续。
台车就位后，端部进行加固和支撑，严防变形错台。
（2）模板处理。
为预防因粘模而造成混凝土麻面，每块模板表面均用砂轮磨光机清除并冲水洗净。
脱模剂的选用也至关重要，根据以往经验此选用流动性、粘附性较好而又不易挥发的液压油涂抹模板表面。
（3）混凝土浇注与振捣控制。
严格控制配合比尤其水泥用量和水灰比，砂石料尽可能保持不变。
混凝土浇注有序进行，以免漏振或过振，振捣靠近模板处混凝土时，要求振动棒不接触模板，收棒时，快插慢抽，将气泡排出，防止混凝土表面出现蜂窝麻面。
（4）养护和拆模。
混凝土达到一定强度（2.5Mpa）方可拆模，以免混凝土表面脱落；必要时混凝土表面进行喷雾养生。
6.6施工缝、沉降缝处理
混凝土间断时间超过2h，接触面按施工缝处理：
可在混凝土表面插短钢筋，间距60cm，呈梅花形布置。
在地质有明显变化的地段交界处须设沉降缝，沉降缝上下贯通，并与防水层接缝错开。
6.7防水设施的安设
在衬砌之前，须作好防水设施的安设。
按照设计文件防水层由环向塑料盲沟、纵向排水管、夹层防水无纺布、PVC防水板、施工缝处理措施组成。
6.7.1施工准备
（1）防水板的洞外拼接
在洞外平整的场地上，将幅面较窄的防水卷材拼接成大幅面防水板。
防水板粘接搭接10cm。
防水板必须厚薄均匀，无变色、斑点、刀痕、撕裂、小孔等缺陷。
必要时尚须进行防水试验、张拉试验、焊缝抗拉强度试验吊挂防水板的台车就位后，切除外露的锚杆头并抹砂浆遮盖；开挖面严重不平的部位必须修凿找平。
（2）防水板铺设和锚固
用射钉枪将吊挂肋条锚固在初期支护上，然后将防水板提升到台车上，以防水板全幅中部对准隧道中线贴着初期支护表面铺设，并用热焊机将防水板焊接在吊挂肋条上，拱部固定点间距0.5米左右，边墙1米左右。
最后焊接防水板搭接缝，防水板接头处留10cm搭接幅面，用热焊机焊缝，焊缝宽度不小于5cm。
6.7.2施工要点
（1）防水板接缝和衬砌施工缝错开0.5～1m。
（2）固定防水板时，应视初期支护面的平整度将防水板预留一定的富余量，以防过紧而被混凝土挤破。
（3）防水板铺设好后应及时浇筑砼。
（4）衬砌加强段钢筋安装、各种预埋件设置、挡头板安装时要防止破坏防水板。
（5）软岩地段混凝土衬砌紧跟开挖面时，应预防预留接头防水板在掌字面爆破时被飞石破坏。
（6）防水板每循环铺设长度应超出相应衬砌长度0.5～1米，以确保接头焊接质量。
7、施工通风、给排水、供电照明、降尘等临时设施布置
7.1施工通风
采用压入式通风。
根据施工过程中所需供给的最大通风量及需克服的总风阻，选用轴流通风机，通风管采用直径100cm的镀锌风管。
其工作方式为：
爆破后风机先压入式工作，把炮烟排至风筒口附近，然后风机吸出式工作将炮烟沿风筒抽出，装渣时风机又压入式运行。
施工通风的目的是改善洞内作业环境，而爆破、喷锚、出渣、打眼、装药各工序污染量不一样，通风量还随隧洞的延深而加大。
因此，通风设计分阶段进行，通风量应是动态的、才经济合理。
在隧道开挖初期阶段，通风采用单风机单风管运行。
开挖一定进度后，通风采用双机双风管运行。
当横通道打通后，也要做阶段调整
7.2压缩空气供应
根据施工中所必需的风量和风压，在隧道进出口各设置50m3空压站一座，配3台EP200型电动空压机。
为尽量减少管路输送中的风压损失，送风管路采用直径10cm的钢管，丝口密封连接。
7.3供水、排水
根据进度、机械、人员安排，隧道施工高峰期日用水量90m3，在隧道洞口上方设容积为100m3的蓄水池，在隧道进出口河道挖井。
并修建扬程80米的抽水站一座维持施工用水。
当隧道由出口向进口方向掘进时，为反坡施工，排水采用集水坑汇水，然后用2.2kw水泵抽水，排出洞外。
7.4供电与照明
根据所配置的机械设备需要的最大功率，在隧道进出口各安装变压器一台，动力线架设为三相四线。
另配250KW内燃发电机组两台。
洞内照明以1000W碘钨灯为主，在主要通道上每10米布设一盏；不安全因素较大地段和掘进地段相应增加，保证每平方米不少于20W，以策安全。
7.5降尘措施
采用水幕降尘，确保作业面粉尘含量达到标准。
施工中采用“W”型水幕降尘器喷雾降尘。
每个爆破作业面共设两道水幕降尘，距离掌子面分别为20米和40米；每道共设4个水幕降尘器，左右边墙各一个，基底2个，在爆破后离开时逐组启动喷水系统，开始水幕降尘作业。
粉尘含量定期勤检查，确保安全。
8、施工监控量测
8.1施工监控量测的必要性
量测工作是新奥法施工的核心，通过施工现场对围岩及初期支护的监控量测，了解围岩、支护变形情况，以便及时调整和修正支护参数保证围岩稳定和施工安全；同时为判断围岩和支护系统是否稳定提供了依据，以确定二次衬砌施工时间。
8.2现场监测项目及内容
现场监测项目及内容如下表：
量测主要项目
量测仪器
主要内容
洞内观察调查
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