隧道全断面法施工工艺.doc

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隧道全断面法施工工艺

1、全断面法施工工艺

全断面开挖是一次开挖成形的施工工艺，全断面开挖施工工艺循环进尺必须根据隧道断面、围岩地质条件、机械设备能力、爆破振动限制、循环作业时间等情况合理确定。

⑴全断面法施工工艺流程见图1

⑵工艺主要说明及要求

适用范围：

适用于铁路客运专线隧道的Ⅰ～Ⅱ级围岩地段，Ⅲ级围岩单线隧道、Ⅲ级围岩双线隧道采取了有效的预加固措施后，亦可采用全断面开挖施工工艺。

作业内容：

施工测量、多功能台架就位、钻孔、装药、起爆、通风、出碴、支护。

本标段在Ⅱ级围岩地段采用多功能台架凿岩机钻孔，进行全断面开挖。

用XG951C侧式装载机装碴，自卸汽车运输至弃碴场，锚杆台车进行全断面锚杆安装、钢筋网挂设和喷混凝土施工。

钻爆采用光面爆破技术爆破，喷混凝土采用湿喷技术。

测量放线：

测放中线、水平、所有炮眼位置；

多功能台架就位钻孔爆破：

多功能台架就位、全断面钻孔、装药、爆破；

排烟：

爆破后，利用通风机排除炮烟；

出碴：

用XG951C侧式装载机装碴，自卸汽车运输至弃碴场；

初期支护：

采用混凝土湿喷机在素喷一层混凝土封闭围岩后，局部打设锚杆；

初期支护完毕，进入下一开挖循环。

⑶施工特点

开挖断面与作业空间大，干扰小；

有条件充分使用机械，减少人力；

工序少、便于施工组织与施工管理，改善劳动条件；

开挖一次成形，对围岩扰动少，有利于围岩稳定。

图1全断面法施工工艺流程图

2、台阶法施工工艺

台阶开挖是先开挖上半断面，待开挖至一定长度后同时开挖下半断面，上、下半断面同时并进的施工工艺。

⑴台阶法施工工艺流程图见图2

⑵工艺主要说明及要求

台阶长度必须根据隧道断面跨度、围岩地质条件、初期支护形成闭合断面的时间要求、上部施工所需空间大小等因素来确定。

适用范围：

铁路客运单线、双线隧道Ⅲ～Ⅳ级围岩地段，Ⅴ级围岩隧道在采用了有效的预加固措施后亦可采用台阶法施工。

作业内容：

施工测量、多功能台架就位、钻孔、装药、起爆、通风、出碴、支护。

在本标段的Ⅲ～Ⅳ级围岩地段采用台阶法开挖，在每一开挖循环中，利用风动凿岩机钻孔；出碴时，用挖装机装碴，自卸汽车运输至弃碴场；上下台阶均采用风动凿岩机钻孔，人工安装锚杆及钢筋网挂设和喷混凝土施工。

钻爆均采用光面爆破技术，喷混凝土采用湿喷技术。

测量放线：

测放中线、水平、所有炮眼位置；

多功能台架就位钻孔爆破：

多功能台架就位、上下断面钻孔、装药、爆破；

排烟：

爆破后，利用通风机排除炮烟；

出碴：

采用用ITC312挖装机装碴，自卸汽车运输至弃碴场；

初期支护：

利用砼湿喷机在初喷一层混凝土封闭围岩后，相继施工上下部锚杆、挂网和喷混凝土作业，达到设计要求；

初期支护完毕，进入下一开挖循环。

图2台阶法施工工艺流程图

3、环形开挖预留核心土法施工工艺

环形开挖预留核心土法是先开挖上部导坑成环形，并进行支护，再分部开挖中部核心土、两侧边墙的施工方法。

⑴环形开挖预留核心土法施工工艺流程图见图3

图3环形开挖预留核心土法施工工艺流程图

⑵工艺主要说明及要求

适用范围：

常适用于Ⅵ级围岩单线和Ⅴ～Ⅵ级围岩双线隧道。

在本标段的Ⅴ级围岩地段曾采用此方法开挖，在每一开挖循环中，人工结合挖掘机开挖环形拱部，架立钢支撑，挂钢筋网，喷射混凝土。

在拱部初期支护保护下，开挖核心土和下半部，随即接长边墙钢支撑，挂网喷射混凝土，并进行封底。

喷混凝土采用湿喷技术；

初期支护完毕，进入下一开挖循环。

环形开挖每循环开挖长度宜为0.5m～1.0m；开挖后应及时施做喷锚支护、安设钢架支撑，每两榀钢架间宜采用连接钢筋连接，并应加锁脚锚杆；

采用环形开挖预留核心土法开挖时，核心土面积不应小于整个开挖断面的50%；当围岩条件较差，自稳时间较短时，开挖前应在拱部设计开挖轮廓线以外，进行超前支护。

⑶施工特点

环形开挖预留核心土法具有施工开挖工作面稳定性好，施工较安全，但施工干扰大、工效低。

4、双侧壁导坑法施工工艺

双侧壁导坑法开挖是先开挖隧道两侧的导坑，并进行初期支护，再分部开挖剩余部分的施工工艺。

⑴双侧壁导坑法施工工艺流程图见图4

⑵工艺主要说明及要求

适用范围：

Ⅴ级围岩深埋段、Ⅳ级围岩浅埋段和不良地质洞口工程的双线隧道。

施工时，先开挖隧道两侧壁导坑，及时施作初期支护，再根据地质条件、断面大小，采用台阶法开挖隧道拱部及下台阶和仰拱；

侧壁导坑形状应近于椭圆形断面，导坑断面宜为整个断面的1/3，导坑跨度不应大于0.3倍隧道宽度；

左右导坑施工时，前后错开距离不宜大于15m；

导坑与中间土体同时施工时，导坑应超前30～50m；

导坑开挖后应及时进行初期支护，并尽早封闭成环；

初期支护完毕，进入下一开挖循环。

⑶施工特点

双侧壁导坑法具有控制地表沉陷好，施工安全等要点，但进度慢，成本高。

因此，此方法较适用于断面跨度大，地表沉陷要求严格，围岩条件特别差的隧道。

图4双侧壁导坑法施工工艺流程图

5、大管棚施工工艺

管棚是指利用钢拱架沿开挖轮廓线以较小的外插角、向开挖面前方打入钢管构成的棚架来形成对开挖面前方围岩的预支护。

⑴大管棚施工工艺流程图见图5

图5大管棚施工工艺流程图

⑵工艺主要说明及要求

超前大管棚采用水平地质钻机钻孔，钢管采用钻机推进器顶进，高压注浆泵注浆。

导向钢管的安装要测量精确定位，使钢管位置与方向准确无误，导向钢管与钢架焊为整体，灌筑导向墙，导向墙完成后，喷射混凝土封闭周围仰坡面，以防止浆液从周围仰坡渗漏。

钻孔采用水平地质钻机，从导向管内钻孔。

管棚钢管由机械顶进，钢管节段间用丝扣连接，顶进时，采用6m和3m节长的管节交替使用，以保证隧道纵向同一断面内的接头数不大于50%，管壁上钻注浆孔；管棚顶到位后，钢管与导向管间隙用速凝水泥等材料堵塞严密，以防注浆时冒浆。

注浆前先将孔内泥砂清理干净，再进行注浆，浆液采用水泥砂浆，注浆压力0.5～1.5MPa，注浆参数根据现场试验予以调整。

施工过程中为了防止注浆过程中发生串浆，每钻完一个孔，随即安设该孔的钢管并注浆，然后再进行下一孔的施工。

管棚封堵塞设有进浆孔和排气孔，当排气孔流出浆液后，关闭排气孔，继续注浆，达到设计注浆量或注浆压力时，方可停止注浆。

管棚所用钢管的品种、规格及钢管中心间距和管棚的长度等必须符合设计要求。

⑶施工特点

整体刚度较大，对围岩变形的限制能力较强，且能提前承受早期围岩压力。

短管棚一次超前量少，基本上与开挖作业交替进行，占用循环时间较多，但钻孔安装及顶入安装较容易。

长管棚一次超前量大，虽然增加了单次钻孔及打入长钢管的作业时间，但减少了安装钢管的次数，减少了与开挖作业之间的干扰。

6、超前小导管施工工艺

在开挖前，沿开挖面的拱部外周插入直径为38～70mm的钢管，压注浆液，待浆液硬化后，拱部周围岩体就形成了有一定厚度的加固圈的超前支护施工。

⑴施工工艺流程见图6

图6小导管施工工艺流程图

⑵工艺主要说明及要求

小导管前端加工成尖锥状，管壁上出浆孔位置及大小按设计要求进行加工。

按照设计要求在开挖面上准确画出本循环需设的小导管的位置。

采用风钻进行钻孔，超前小导管外插角严格按照设计要求施作，尾部与钢架焊接在一起，超前小导管与线路中线方向大致平行。

钢管由专用顶头顶进，顶进钻孔长度不小于管长的90%，钢管顶进时，注意保护管口不受损变形，以便与注浆管路连接；注浆前导管孔口先检查是否达到密闭标准，以防漏浆；钢管尾端外露足够长度，并与钢支撑焊接在一起。

采用注浆机压注浆，浆液根据设计要求进行配制，注浆压力为0.5～1.0MPa，按单管达到设计要求注浆量作为结束标准，注浆结束后，将管口封堵，以防浆液倒流管外。

⑶施工特点

浆液被压注到岩体裂隙中并硬化后，不仅将岩块及颗粒胶结为整体起到了加固作用，而且填塞了裂隙，阻隔了地下水向坑道渗流的通道，起到了堵水作用，不仅适用于软弱破碎围岩，也适用与含水的软弱破碎围岩。

7、锚杆和喷射混凝土施工工艺

⑴锚杆施工工艺流程见图7

图7锚杆施工工艺流程图

⑵锚杆施工工艺主要说明及要求

在本标段隧道施工过程中，设计拱部采用φ25CD反循环锚杆，边墙采用φ22砂浆锚杆。

按照设计要求用红油漆在基岩面进行布孔。

开挖初喷后，利用人工手持风钻在简易台架上进行钻孔，当钻孔结束后，开始安装锚杆，杆体插入锚杆孔时，保持位置居中，锚杆杆体露出岩面长度不大于喷层厚度，有水地段先引出孔内的水或在附近另行钻孔再安装锚杆。

用注浆机向锚杆孔内注浆，砂浆饱满密实，砂浆内添加适量的膨胀剂，锚杆垫板与孔口混凝土密贴，随时检查锚杆头的变形情况，紧固垫板螺帽。

待注浆完毕后，复喷混凝土至设计厚度。

⑶喷射混凝土施工工艺流程见图8

⑷喷射混凝土施工工艺主要要求及说明

喷射混凝土前处理危石，检查开挖断面净空尺寸，如有欠挖及时处理；在不良地质地段，设专人观察围岩变化情况，当受喷面有涌水、淋水、集中出水点时，先进行引排水处理；施工机具布置在无危石的安全地带；喷射前设置控制喷射混凝土厚度的标志；检查水、电、风管路，检查施工机械设备的运行情况。

喷射前用高压水冲洗受喷面，当受喷面遇水易泥化时，采用高压风吹净岩面。

喷射混凝土所用的拌和料采用自动计量搅拌站严格按照施工配合比配料，搅拌时间不小于2min，拌和料在运输过程中必须保持混凝土的均匀性，不漏浆、不失水、不分层、不离析。

喷射前混凝土发生离析或坍落度过低，应进行二次拌制，二次拌制过程中可添加适量减水剂，严禁加水。

喷射作业分段、分片、分层，由下而上顺序进行，有较大凹洼处，

图8湿喷混凝土施工工艺流程图

先喷射填平。

速凝剂掺量准确、添加均匀。

喷嘴与岩面要保持垂直，距受喷面1.5～2.0m，垂直受喷面做反复缓慢的螺旋形运动，以保证混凝土喷射密实，开挖后及时初喷，出碴后及时复喷。

8、钢架（加钢筋网）支护施工工艺

⑴钢架（加钢筋网）支护施工工艺流程见图9

图9钢架（加钢筋网）支护施工工艺流程图

⑵工艺主要说明及要求

适用范围：

在双线或单线隧道Ⅳ～Ⅴ级围岩较差地段，在喷锚支护基础上采用格栅钢架或型钢钢架（加钢筋网）支护措施。

作业内容：

钢架和钢筋网加工、运输和架设、喷射混凝土。

钢架和钢筋网均在钢筋加工厂集中加工，在加工过程中必须严格按设计要求制作，做好样台、放线、复核并标上号码标记，确保制作精度，钢架加工完毕后应进行试拼，试拼合格后采用运输汽车倒运至施工现场。

钢筋网与钢架联结牢固，喷射混凝土时钢筋网不得晃动，钢筋网之间搭接应牢固，且搭接长度不小于1～2网格。

钢架安设应在开挖后尽快完成，架立拱架时，先准确测量出中线、水平点及里程，保证拱架安装的精度符合设计开挖轮廓的要求；拱架应安放在坚实的基底上，如基底较软时，应采取措施加固基底后架立拱架；各节钢架间以螺栓连接，连接板应密贴；沿钢架外缘每隔2m应用钢楔或混凝土预制块顶紧；钢架间距、横向位置和高程与设计要求位置的偏差不得超过规范要求；钢架拱脚应打设直径为22mm的锁脚锚杆，锚杆长度不小于3.5m，数量为2～4根；下半部开挖后应及时架立钢架与上半部钢架连接，封闭成环；钢架与初喷层的间隙应采用同级混凝土喷射密实；钢架与径向锚杆、钢筋网及连接筋焊接成整体，以增强其联合支护的效应，钢架保护层厚度不得小于4cm。

9、帷幕注浆施工工艺

为了加固地层及保护地下水资源的目的，在围岩破碎、富水、易坍塌地段以及可能引起地表浅层地下水位严重下降地段，采用帷幕注浆加固止水。

帷幕注浆的基本方法是在预计的开挖松弛范围内形成一个止水环。

⑴帷幕注浆施工工艺流程见图10

图1