隧道暗挖总体施工方案.docx
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隧道暗挖总体施工方案
隧道暗挖总体施工方案
一、编制依据
1、《招标设计车陂南站结构附图》
2、《招标设计车陂南站建筑附图》；
3、国标GB/T19000族标准；
4、有关施工规范、质量技术标准；
5、本单位类似工程施工经验、施工水平、资源情况及其它有关规定。
二、工程概况
4号线车站站前区间隧道为线间距15.0m的两个单洞结构，位于车陂路下，埋深25m左右，处于强风化、中风化、微风化岩层中，属于Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩。
起止里程为：
YCK11+500.00～YCK11+644.00，共计144双线米，隧道采用暗挖喷锚构筑法施工。
本段暗挖隧道共有A、B型2种断面，隧道开挖跨度分别为6.7m和6.4m，隧道断面情况见图2-1,隧道主要设计参数见表2-1。
图2-1区间暗挖隧道A型断面图
区间暗挖隧道主要支护参数表2-1
断面类型
A
B
里程
YCK11+500.000～YCK11+579.880
ZCK11+500.000～ZCK11+644.0
YCK11+579.880～YCK11+644.000
长度（m）
223.88
60.12
开挖跨度（m）
6.4
6.1
超前支护
拱顶150°范围内超前小导管预注浆
初期支护
300mm的C20（S6）喷混凝，钢筋网与格栅拱架联合支护，格栅钢架间距0.8m。
150mm的C20（S6）喷混凝，拱顶120°范围内砂浆锚杆，锚杆和钢筋网等联合支护。
二次衬砌
300mmC30（S10）模筑钢筋混凝土组成。
300mmC30（S10）模筑钢筋混凝土组成。
三、施工部署
1、施工准备
（1）抓紧完工北端吊出井主体结构施工；
（2）调度暗挖施工队伍、施工机械设备进场及材料准备工作；
（3）进场人员进行安区教育，施工技术进行交底；
（4）确定白天施工的临时堆土点，确定并办理夜间土方运输的车辆行走路线、弃渣场地和各种手续，征求有关部门的意见，根据广州市的有关规定办理白天出土运输的有关事宜。
2、主要施工机械设备
主要施工机械设备表表3-1
序号
设备名称
规格型号
数量
备注
1
凿岩机
7655
6台
钻孔打管
2
挖掘机
PC60
2台
开挖
3
电动葫芦
15t
2个
4
吊桶
4m3
3个
5
平板运输车
2辆
出渣
6
装载机
50
2台
出渣
7
注浆泵
UB-3
2台
注浆
8
自卸车
东风
1台
外运
9
电焊机
BX500
5台
钢格栅焊接
10
气焊（隔）设备
2台
11
切割机
1台
钢筋加工
12
湿喷机
TK-961
2台
喷混凝土
13
搅拌机
JS350
1台
搅拌混凝土
14
空压机
26m3/min
1台
压缩空气
15
小型机动车
斗容量0.75
6台
运输混凝土
16
全站仪
经纬仪
1台
测量定位
17
经纬仪
1台
测量定位
3、施工进度及工期
隧道施工进度指标及工期表表3-1
序号
项目
数量
效率
工期（天）
区间隧道
右线开挖初支
144m
40m/月
110
右线防水、二衬
144m
90m/月
50
左线开挖初支
144m
40m/月
110
左线防水、二衬
144m
90m/月
50
四、隧道施工
车陂南站4号线暗挖区间隧道采用台阶法施工，结构采用复合衬砌，初衬采用喷砼、钢筋网、格栅钢架和连接筋支护，开挖前辅以小导管超前支护，以小导管预注浆加固围岩，二衬采用模筑钢筋砼。
隧道开挖采用人工手持风镐开挖，遇到较硬岩层难以开挖时采用微振动爆破开挖，小型挖掘机装碴，机动车载料斗运至竖井（盾构吊出井），提出井外倒至临时堆碴场。
二衬采用衬砌台车施工，使用商品混凝土以混凝土输送泵泵送入模。
通风采用压入式通风，以大功率风机、大直径软管进行通风。
1.隧道施工方法及程序
隧道施工主要是利用四号线北端预留的盾构吊出井做为施工竖井，单方向向明挖车站方向开挖施工。
施工时要严格按信息化组织施工，在需要采用爆破方式开挖时，应实施微震控制爆破技术，确保施工安全，并加强监控量测。
施工方法根据围岩类别、断面大小等因素采用台阶法施工。
其主要施工作业程序为：
（1）开挖：
尽量采用人工辅以小型机具开挖，必要时用爆破法施工。
（2）出碴运输：
作业面处采用小型挖掘机装碴，小型机动车运碴，采用无轨运输，经竖井提升到洞外临时碴场，待夜间采用装载机与自卸汽车外运。
（3）初期支护：
初衬A型断面采用喷砼，钢筋网，格栅钢架。
连接筋等组成联合支护体系，B型断面采用喷砼,拱部钢筋网,砂浆锚杆等组成综合支护体系。
（4）监控量测：
在隧道施工全过程中，及时进行地表及洞内围岩变形监控量测，以便对围岩和初支变化、地表变形等情况进行动态跟踪，反馈指导施工。
（5）防水层施工采取无钉孔铺设工艺，即垫块焊铺法，用热合焊接防水板，在门式施工平台上用带有与防水板同材质垫块的射钉安装无纺布（缓冲、透水层），然后覆盖防水卷材（防水层），再用热合焊机将防水层焊接固定在射钉上的防水层垫块上，底部仰拱部位在防水板外铺设一层无纺布作为保护层，再敷设50mm厚水泥砂浆。
（6）二次混凝土衬砌采用液压式衬砌台车。
（7）搅拌输送车运送商品砼至竖井口，通过竖管输送到井下的输送泵内，再由输送泵进行灌注。
为化解底部仰拱施工与运输的矛盾，施工中采用仰拱防干扰施工平台。
2.隧道主体结构施工
2.1凿除井壁
左右线隧道开挖掘进前，对隧道开挖轮廓位置的井壁进行凿除，井壁围护结构为800mm厚连续墙，井壁连续墙凿除采用上下台阶进行，先进行上台阶的凿除，进尺为0.5m，架设格栅钢架，连续墙主筋与格栅焊牢，喷射混凝土至设计厚度，再凿除下半断面，架设格栅封闭成环，凿除时搭设钢制脚手架工作台；第一榀格栅支护好后再掘进0.5m，架设第二榀格栅钢架，连续墙主筋与格栅焊接牢固，喷射混凝土至设计厚度，同样方法开挖支护下台阶。
井壁破除采用人工手持风镐配合进行。
整个作业过程中，由专职安全员进行全过程监督，杜绝安全事故隐患，确保人身安全。
凿除的碴人工装入料斗，通过井架吊至临时存土场。
2.2台阶法隧道施工
本暗挖隧道为单线马蹄形隧道，采用短台阶法开挖，开挖采用人工或爆破开挖。
隧道位于中风化层和微风化层地段，施工爆破中采用微振爆破技术，减少爆破振动对地层的扰动。
暗挖隧道施工前,先打超前水文地质钻孔,判断强风化岩层的地下水渗透情况,然后决定是否要采取周边超前小导管注浆。
（1）A型断面隧道台阶法施工流程见图4-1。
序号
图示
施工步骤及技术措施
1
（1）测量、放线；
（2）拱顶150°范围内超前小导管预注浆；
（3）做止浆墙；
（4）注浆。
2
（1）开挖①保留核心土；
（2）初喷5cm砼，埋设拱部测点及初支背后注浆管；
（3）立格栅钢架、挂网、打设锁脚锚杆、喷砼。
3
（1）开挖下台阶③，施工中分左右两侧交错开挖；
（2）喷砼5cm，埋设边墙测点及初支背后注浆管；
（3）立格栅拱架、挂网、打设锁脚锚管、喷砼。
4
（1）仰拱基面处理；
（2）施作仰拱保护层，铺设仰拱防水层；
（3）钢筋绑扎；
（4）安装纵向钢板止水带；
（5）仰拱砼衬砌；
（6）仰拱回填。
5
（1）边墙、拱部基面处理；
（2）边墙、拱部无纺布、防水层铺设；
（3）钢筋绑扎，安装环向钢板止水带；
（4）埋设测点及预埋件；
（5）边墙、拱部砼衬砌。
图4-1A型断面隧道施工工艺流程图
（2）A型断面隧道施工作业程序
①超前支护
隧道开挖前根据超前水文地质钻孔情况，在采用超前小导管进行注浆时，先沿拱部开挖轮廓线打入一排φ42超前小导管，进行拱部注浆加固，小导管单根长3.5m，环向间距0.35m，纵向搭接长度1.0m，布于拱部150°范围内，外插角10°左右，注入水泥单液浆。
②隧道开挖方法
A、当超前支护达到一定强度后，以风镐配合松动控制爆破进行上台阶开挖，每循环进尺0.8m。
上半断面保留核心土长2m。
开挖后立即喷射5cm早强混凝土封闭掌子面，并初喷5cm初支混凝土，然后架格栅，安装网片，埋设拱部测点和注浆管，复喷混凝土至设计厚度（初衬每次喷砼拱部不得超过60厚,边墙及仰拱不得超过100厚。
）。
B、为防止拱脚下沉，在拱脚处设置φ42锁脚锚管，每榀格栅钢架4根,两侧各2根，L=2.5m。
C、上台阶掘进2.5～3.5m后，开始下台阶交错开挖，初喷后立即下接格栅钢架，挂网喷混凝土，形成初支闭合。
D、初期支护施作3～5天后，进行拱背回填注浆，以固结拱背围岩松散土体及填充可能存在的空隙，尽可能封堵地下水和控制地表沉降。
注浆管长0.5m，纵向间距2.0m，分别布于拱顶和两侧拱脚45°处，在喷射初期支护混凝土时预埋，喷砼时外露端用棉纱封堵加以保护;注浆液用425水泥拌制,水灰比为1:
0.5～1:
0.8，注浆压力0.5Mpa。
③衬砌施工
二次钢筋砼衬砌在初支稳定、防水板敷设后施作，仰拱超前，仰拱滞后下台阶开挖面约50m，边墙拱部一次浇筑长度9m，采用液压式衬砌台车施工，边墙拱部整体浇注。
A施工准备
首先检查隧道中线、高程、断面净空尺寸，各项尺寸必须全部满足设计要求；其次进行基面检查，确保基面平顺无尖锐物，对基面滴水要进行注浆封堵；基面检查合格后，按要求采用垫块热焊法敷设防水卷材。
B钢筋施工
采用符合设计、检验合格、监理批准的钢筋在地面加工成半成品，然后运至洞内衬砌浇筑地段按规定焊接绑扎，构成二次衬砌钢筋骨架，在仰拱与边墙施工缝预留钢筋搭接焊接长度，设置排迷流条和拱部二衬背后注浆管。
C模板施工
单线隧道采用液压式衬砌台车施工，其结构稳定，移动方便，一次就位，模板表面光滑平整、固定牢靠，衬砌施工质量较高，砼输送泵、振捣器就位并试运行。
D混凝土浇筑
混凝土采用强度C30，抗渗等级S10的商品混凝土，砼输送泵分层、水平、两边对称浇筑，插入式振捣器（侧面开孔）振捣器进行密实振捣。
在拱顶处密封施工缝端头模板，并在顶部安装1m长外露管，通过砼输送泵加压灌注直至外露管溢出混凝土后停止。
④爆破施工设计
单线马蹄形隧道在较硬地段必须采用爆破开挖时，爆破采用微振预裂爆破设计。
掘进0.8m时台阶法炮眼布置见图4-2，钻爆参数见表4-1。
图4-2A形断面台阶法炮眼布置图
A型断面台阶法钻爆参数表（每次掘进0.8m）表4-1
开挖
顺序
炮眼名称
段别
炮眼深度（m）
每孔装药量（kg）
炮孔
个数
小计装药量
Ⅰ
掏槽眼
1
1.0
0.35
6
2.1
掘进眼
3
0.9
0.3
9
2.7
5
0.9
0.3
5
1.5
6
0.9
0.3
5
1.5
周边眼
7
0.9
0.12
15
1.8
8
0.9
0.12
14
0.68
底眼
9
0.9
0.35
4
1.4
10
0.9
0.35
5
1.65
Ⅱ
掘进眼
2
0.9
0.3
9
2.7
4
0.9
0.3
9
2.7
6
0.9
0.3
8
2.4
7
0.9
0.35
5
1.65
周边眼
8
0.9
0.11
16
1.76
底眼
9
0.9
0.35
7
2.45
合计
26.99
单耗
0.90kg/m3
（3）B型断面隧道台阶法施工流程见图4-3
序号
图示
施工步骤及技术措施
1
（1）测量、放开挖轮廓线。
2
（1）开挖上台阶，初喷5cm砼，埋设拱部测点及初支背后注浆管；
（2）拱部120°范围内打砂浆锚杆，喷射初支混凝土至设计厚度。
3
（1）开挖下台阶，初喷5cm砼，埋设边墙及仰拱测点及初支背后注浆管；
（2）喷射初支混凝土至设计厚度。
4
（1）仰拱基面处理；
（2）施作仰拱保护层，铺设仰拱防水层；
（3）钢筋绑扎；
（4）安装纵向钢板止水带；
（5）仰拱砼衬砌；
（6）仰拱回填。
5
（1）边墙、拱部基面处理；
（2）边墙、拱部无纺布、防水层铺设；
（3）钢筋绑扎，安装环向钢板止水带；
（4）埋设测点及预埋件；
（5）边墙、拱部砼衬砌。
图4-3B型断面隧道台阶法施工流程
（4）B型断面隧道施工作业程序
①隧道开挖方法
A、测量放线：
根据隧道中线、高程、在掌子面上定出开挖轮廓线，并检查开挖轮廓线。
B、采用光面、微振爆破开挖拱部，每循环进尺1.0m。
开挖后立即喷射5cm早强混凝土封闭掌子面，拱部120º范围内打砂浆锚杆，预埋拱部测点和注浆管，喷设初支混凝土至设计厚度；
C、上台阶掘进2.5～3.5m后，开始下台阶开挖，初喷后挂网喷混凝土，形成初支闭合。
D、初期支护施作3～5天后，进行拱背回填注浆，以固结拱背围岩松散土体及填充可能存在的空隙，尽可能封堵地下水和控制地表沉降。
注浆管长0.5m，纵向间距2.0m，分别布于拱顶和两侧拱脚45°处，在喷射初期支护混凝土时预埋，喷砼外露端用棉纱封堵加以保护;注浆液用425水泥拌制,水灰比为1:
0.5～1:
0.8,注浆0.5Mpa。
②衬砌施工
B型断面衬砌施工与A型断面相同，其施工方法和技术措施见本节相关内容。
③爆破施工设计
单线马蹄形隧道在较硬地段必须采用爆破开挖时，爆破采用微振预裂爆破设计。
掘进1.0m时台阶法炮眼布置见图4-4，钻爆参数见表4-2。
图4-4B型断面台阶法炮眼布置图
B型断面台阶法钻爆参数表（每次掘进1.0m）表4-2
开挖
顺序
炮眼名称
段别
炮眼深度（m）
每孔装药量（kg）
炮孔
个数
小计装药量
Ⅰ
掏槽眼
1
1.2
0.4
6
2.4
掘进眼
3
1.1
0.35
9
3.15
5
1.1
0.35
5
1.75
6
1.1
0.35
5
1.75
周边眼
7
1.1
0.15
15
2.25
8
1.1
0.15
14
2.1
底眼
9
1.1
0.5
4
2.0
10
1.1
0.5
5
2.5
Ⅱ
掘进眼
2
1.1
0.35
9
3.15
4
1.1
0.35
9
3.15
6
1.1
0.35
8
2.8
7
1.1
0.4
5
2.0
周边眼
8
1.1
0.13
16
2.08
底眼
9
1.1
0.4
7
2.8
合计
33.16
单耗
0.95kg/m3
3.运输出碴及外运弃土
3.1竖井提升
本站前区间暗挖隧道利用四号线北端盾构吊出井为施工竖井，作为人员设备进出、出碴下料的施工通道，隧道内弃碴通过提升系统运至洞外临时存碴场运走。
3.2洞内装碴及运输
本暗挖隧道由于长度较短，隧道洞内出碴采用无轨运输方式，作业面处采用小型挖掘机装碴，小型机动车运碴，经竖井提升到洞外临时碴场
3.3外运弃土
本车站隧道地处市区，土方外运将严格按照广州市市区弃土外运有关规定办理。
弃土车辆选用广州市市政指定的清运公司所配置的加盖弃土外运专用车辆，弃土场地选择广州市府指定的地点。
运土车辆配以装载机装碴，装土量适中，驶出施工场地或弃土场时由专人负责冲洗干净，并经检查符合广州市有关文明施工要求后才能上路。
考虑到市区施工将影响市容和增加道路交通压力，外运弃土原则上安排在夜间22：
00至凌晨7：
00期间进行，如有特殊情况需白天外运弃土时，将严格按有关规定办理准运手续。
4.洞内供电、压风、供水及通风降尘
4.1洞内供电
洞内施工用电采用三级漏电保护和系统接地。
发电机、变压器输出为第一级漏电保护，切换箱输出为第二级漏电保护，各配电箱为第三级漏电保护，并且井下各交接箱均用漏电保护输出，形成段段漏电保护；PE线至所有用电设备外壳，从而达到施工用电的安全。
掌子面采用36V安全电压照明，成洞部分为220V电压照明，横担间距≤6m，线间距≥10cm，架空线高度≥2.5m，穿管埋敷线深度≥50cm。
电源切箱、交接箱、配电箱均有一处重复接地。
变电站接地极的电阻在设计时充分考虑了工作面的情况，在安全的基础上合理确定了变压器、发电机、配电箱、用电设备等电气的安装位置以及线路的架设方式与定向，确保工人施工安全和日常用电的安全，隧道内用电线路布置见图4-5。
图4-5隧道内用电线路布置图
4.2洞内压风
（1）洞内压风量计算
Q总=∑Q×K×Km
式中：
K—空压机磨损而引起效率降低，修正系数取1.08。
Km—海拔高度增加耗风量修正系数，取1.0。
∑Q—风动机具同时工作耗风量总和。
∑Q=∑q×qn
式中：
qn—漏风系数取1.1。
∑q=N×q×K同×K磨
式中：
N—台数
q—每台耗风量，风镐1.5m3/min，凿岩机3.2m3/min，砼喷射机10m3/min
K同—同时工作系数。
K磨—风动机具磨损系数，凿岩机取1.15，其他取1.1
根据以上公式计算为:
最高峰时考虑2台砼喷射机、4台凿岩机同时作业
∑q=2×10×1×1.1+4×3.2×1×1.15=36.72m3
Q总=1.1×36.72×1.08=43.62m3
在本竖井施工场地选用2台SA-5200W型螺杆式空压机总风量约52m3可满足施工需要。
（2）洞内压风管线布置
①管径选择
为保证工作风压不小于0.5Mp，根据计算耗风总量查阅相应表格，确定钢管直径为200mm。
②管道安装
管道安装前，清除管内残积物，各种阀门在安装前拆开洗净，并进行水压强度试验，敷设时尽量保持管道平顺，接头密封，防止漏风，在靠近空压机150m以内，风管法兰盘接头采用石棉衬垫。
压风管道在总输出管道上安装总闸阀以便控制和维修管道，主管上在竖井刚转入左右线隧道处分别设一个分装闸阀，每隔60m加设三通接头和50mm闸阀各一个备用，前端距开挖面距离保持约30m，并用高压软管接分风器，确保通往各掌子面的软管长度不大于50m。
风管布置详见图3-5-11洞内管线布置图。
4.3洞内供水
洞内供水主管线选用直径100mm供水管，以便与业主提供管线直径一致，管线敷设尽量平顺，减少弯头接头保证严密不漏水，接水点输出管设总阀，主管道在竖井刚转入左右线隧道处分别安装闸阀一个，管道前端至开挖面保持约30m距离，用直径50mm高压软管接分水器，中间预留异径三通，至其他掌子面，并确保软管长度不超过50m，洞内管线布置如图3-5-11所示。
4.4通风与降尘
（1）通风机设置
本暗挖隧道场地共设2台供风机供风，同时满足2个工作面的通风需要，洞内通风采用压入式通风。
（2）风量计算
①按洞内同一时间内一个工作面工作最多人数计算：
Q=3×k×m
式中：
k—风量备用系数，取1.1～1.25；
m—同一时间内同一洞内最多工作人数，取20人。
Q=3×1.2×20=72.m3/min
②按压入式通风稀释CO至许可最高浓度计算
Q=7.8×[（A×S2×L2）1/3]/t
式中：
A—同一时间最大爆破药量，最大药量26.99kg
S—开挖断面面积，取A断面为34.83m2
L—通风口至掌子面距离，25m
t—爆破最大通风时间，20min。
Q=7.8×[（26.99×34.832×252）1/3]/20=106.67m3/min
最大风量106.67m3/min
③漏风计算
按百米漏风系数为0.01计算：
（Q风机－Q末）×100
Q风机L
式中：
Q末取106.67m3/min，L=200m，则：
Q风机=108.8m3/min。
④洞内使用内燃机械的通风量由于内燃机的制造型号、结构、燃料、负荷等因素的不同而有很大差别，当得出需风量后，应按规定的风速俗和单位风量进行核算。
根据本隧道实际情况，结合我们所使用的内燃机械类型及数量，我们可以知道：
稀释有害气体风量计算的公式为Q=q*c*η/y（m3/min）
其中q为柴油机废气排量（m3/min），它有如下两种计算方法，（根据我们所使用的“铁武林”型出碴车参数计算）我们取两种方法计算结果的最大值：
a：
q=V*n*β/2=2.5*10-3*500*1/2=0.625
b：
q=n*k*α/60=8*0.3*20.83/60=0.83
所以我们取q=0.83
所以Q=q*c*η/y=0.83*3.2*2.0/30=0.18（m3/min）
我们洞内同时使用4台内燃机设备，所以Q=0.18*4=0.72（m3/min），
由此我们可知，内燃机械对通风机选择影响不大。
（3）风压计算
①沿程摩擦阻力
h摩=6.5αLQ2g/d5
=6.5×0.00013×200×9.8×（108.8/60）2/0.605
=38.6Pa
②局部阻力
h摩=ξν2γ/2g
式中：
ξ由洞口进入成洞取0.60，端口扩大取1.0；γ为空气比重取1.2kg/m3，g=9.81m/s，ν=112.3/60/（0.602×3.14）=1.66m/s。
则：
h摩=（0.70×3+1.0）×1.662×1.2/（2×9.81）=0.52Pa
C总阻力h=39.12Pa
（4）通风机及风管的选择
每个正洞内按Q≥1.1Q风机=123.5m3/min，h机≥1.2h=156.4Pa，各选择一台JBT51-2型轴流风机进行通风，该风机风量145～225m3/min，额定功率5.5KW，风压0.25～1.20Kpa，可满足供风要求。
风管选择直径600mm的PVC软式风管，节长20m，百米漏风系数0.01，可满足供风需求。
（5）通风管路布置
吊出井洞口设置2台JBT51-2型轴流式通风机进行压入式通风，为减小通风机的噪音，在通风机前后加设消音装置，在大拐角处采用金属接头，风管悬挂于洞顶尽量平直，拉紧吊稳，避免出现褶皱增加阻力，洞内管线布置如图3-5-11所示。
（6）降尘
洞内进行凿岩、爆破、喷砼和装碴的同时，伴有大量粉尘产生，其中含硅粉尘进入肺泡将引起矽肺病，危害人体健康，必须对粉尘进行处理。
采取措施如下：
①钻眼、爆破、出碴的降尘措施
A钻眼时采用湿式凿岩；
B试验用水封爆破；
C爆破后洒水喷雾降尘；
D出碴前洒水喷雾。
②喷射砼阶段降尘措施
A适当增加砂石含水率；
B采用潮喷或湿喷作业；
C严格控制喷射机风压；
D采用喷射机械手操作；
EF作业人员穿戴防护用品。
5.主要施工工艺及说明
5.1小导管注浆施工
5.1.1适用范围
（1）本区间所有隧道A型断面，在隧道顶部采用小导管注浆作为超前预支护。
小导管注浆超前预支护对保证开挖面的稳定，控制地表下沉起很重要的作用。
同时又能堵住一些地下水渗流通道，具有一定的防水作用。
（2）整个区间初支、二衬均进行背后小导管注浆。
5.1.2施工程序与参数
施工工艺程序见图4-6小导管施工工艺程序图。
图4-6小导管施工工艺程序图
设计参数：
（1）小导管采用φ42mm热轧无缝钢管制作；长度：
超前注浆管L=3.5m，初支背后注浆管L=0.5m，二衬背后注浆管L=0.5m。
（2）小导管间距：
超前注浆管沿拱部轮廓线150º范围布置，间距为350m
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