隧道工程施工方案及施工方法规范29页.docx
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隧道工程施工方案及施工方法规范29页
作者：
ZHANGJIAN
仅供个人学习，勿做商业用途
隧道工程施工方案及施工方法
1隧道工程施工方案
隧道主要工序施工方案和配置的主要机械设备见表1-1
主要工序施工方案和配置的主要机械设备表
主要工序名称
主要施工方案简述
主要设备配置
开挖
1、明洞段采用分层明挖法施工；
2.Ⅱ级围岩采用正台阶法施工；
3、Ⅲ级围岩采用正台阶法施工；
4、Ⅴ级围岩、断层破碎带采用单侧壁导坑法施工；
开挖均采用光面爆破技术，凿岩台车和人工风动凿岩机钻眼相结合，人工装药，微差爆破。
YT-28型风动凿岩机/10台
20m3/min电动空压机/2台
出碴及运碴
装碴以装载机为主，挖掘机配合，自卸汽车运输。
装载机/2台
挖掘机/1台
自卸汽车/4台
初期支护
锚杆采用凿岩台车打眼，注浆机注浆，喷混凝土采用湿喷技术，集中拌制混凝土，混凝土搅拌输送车运送。
TK-961型湿喷机/2台
2TGZ-60/210注浆机/2台
豫龙28弯拱机/1台
二次衬砌
采用仰拱填充与二次衬砌紧跟施作，自制轨行式作业台车铺设防水层（采用无钉铺设技术）、人工绑扎钢筋，轨行式液压整体衬砌台车（长12m）模筑衬砌，混凝土集中拌制，搅拌输送车运输，混凝土输送泵泵送混凝土，插入式振动棒振捣。
整体式衬砌台车（12m）/1台
自制轨行式作业台车/1台
60m3/h混凝土拌和站/1套
HBT60混凝土输送泵/1台
6m3混凝土输送车/3台
插入式振动棒/8台
隧道路面
采用分块整幅浇注形式，机械摊铺，人工配合机械振动。
混凝土路面振动梁摊铺设备/2套
路面磨光机/2台
混凝土真空吸水机/2台
混凝土切缝机/2台
混凝土刻纹机/4台
平板振动器/6台
2隧道工程施工方法
2.1洞口工程
⑴洞口土石方
洞口土方开挖采用明挖法由上到下分层开挖，见图1-1所示。
施工前根据设计图及洞口的具体地质情况确定洞口加固处理方案，然后进行刷坡。
边、仰坡开挖自上而下采用人工配合挖掘机进行开挖，装载机配合，自卸汽车运碴至弃碴场。
开挖时要确保边坡的平顺和稳定，尽量避免超、欠挖和对边坡的过大扰动。
如遇石质需爆破开挖，则采用微松动控制爆破，严格控制炸药用量，加强防护和安全警戒工作，确保不影响周边群众的生活。
松软地层开挖边坡、仰坡时，做到随挖随支护，随时监测、检查山坡稳定情况，加强防护。
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⑵洞口防排水工程
仰坡环形截水沟于洞口土石方开挖前完成，尽早起排水作用，使洞口及仰坡稳定。
2.2明洞及洞门工程
流程：
测量放线→明洞开挖→仰拱衬砌→衬砌台车就位→绑扎钢筋→浇注混凝土。
施工方法：
明洞开挖施工同洞口开挖，明洞基础要落在稳固地基上，如在土层上，须挖至基岩，用浆砌片石或素砼回填找平。
明洞衬砌采用液压钢模衬砌台车全断面一次衬砌，外模及外支撑采用定制木模和钢管支撑，整体式灌注。
砼采用现场拌合站拌制，砼运输车运到工作面，砼输送泵泵送入模。
其具体施工方法同暗洞洞身衬砌，并加强各部位的内外支撑，防止移位。
明洞防水层按设计要求施做，可根据实际情况在外铺一厚3cm的水泥砂浆保护层。
防水层在明洞外模拆除后采用人工进行。
墙背填充采用浆砌片石，墙背回填两侧同时进行，拱背回填对称分层夯实，由于回填量不大，采用人工配合小型机具进行回填。
在回填土石上设粘土隔水层。
明洞仰拱、铺底、水沟、路面施工同暗洞施工。
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施工工艺：
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施工技术要求：
①灌注砼前复测中线和高程，衬砌不得侵入设计净空线。
②按断面要求制作定型挡头板、外模和骨架，并采取防止跑模的措施。
③浇注砼达到设计强度70%以上时，方可拆除内外支模架。
④在外模拆除后立即作好防水层。
⑤明洞回填每层厚度不得大于0.3m，其两侧回填时的土面高差不得大于0.5m。
夯实度不小于93%，洞顶以上最大填土高度不超过3.5米，回填至拱顶齐平后，立即分层满铺填筑至要求高度。
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⑥明洞回填在衬砌强度达到70%后进行。
⑦拱背回填作粘土隔水层时，隔水层与边、仰坡搭接良好，封闭紧密，防止地表水下渗影响回填体的稳定。
2.3超前支护
2.3.1超前小导管施工
小导管注浆施工流程为：
钻孔→清孔→顶入加工好的钢管→注浆→检查。
小导管超前支护作业参见图1-2所示。
图1-2小导管超前支护作业示意图
⑴测量放线，确定小导管位置。
⑵钻孔台车就位打孔，小导管采用φ75的导孔，打孔辐射角度、间距、长度要符合设计要求。
钻孔完毕经清孔、检查合格后，利用钻机的冲击和推力将小导管沿引导孔顶入，逐节接长钢管至孔底。
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⑶小导管前端3.5m范围内按梅花形布置钻6mm左右的小孔，顶端做成锥型，以便顶进。
打设完毕后，注水泥水玻璃浆液，其配合比严格按设计图纸执行，并经试验确定，注浆压力控制在0.6Mpa～1Mpa之间，注浆结束用水泥砂浆封口。
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⑷小导管应注意两次循环之间的搭接不宜小于1.2m。
⑸顶进过程应随时注意防止堵孔、坍孔。
⑹注浆时注意注浆压力的变化，压力达到设计值且不再吞浆后，即可停止注浆。
⑺注浆结束后，检查注浆效果是否达到设计要求，如未达到应进行补孔注浆。
2.3.2超前锚杆施工
⑴钻进：
采用台车或手持式凿岩机将安装好钻头的锚杆钻进至设计深度。
（锚杆如需加长，可用联结套进行联结，然后通过钻机钻进）。
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⑵卸下钻机，安装止浆塞，将其安装在锚孑L内离孔口25cm处。
特殊情况如注浆压力较大或围岩太破碎，也可用锚固剂封孔。
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⑶通过快速注浆接头将锚杆尾端与注浆泵相连。
⑷开动机器注浆，待注浆饱满且压力达到设计值时停机。
注浆压力根据设计参数和注浆机性能确定。
灰砂比参考值：
1：
0—1：
1，水灰比参考值：
0．45—0，5：
1。
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⑸根据设计需要，及时安装垫板和螺母。
2.4洞身开挖
2.3.2.4.1开挖方法
开挖方法及开挖顺序见表1-2。
表1-2开挖方法及顺序表
Ⅴ级围岩CD法开挖作业循环时间表
序号
工序名称
Ⅴ类围岩
1
测量
60min
2
超前小导管
240min（按进尺平均到每一循环）
3
钻孔
240min
4
装药爆破
150min
5
通风排烟
60min
6
清理危石
60min
7
初喷
90min
8
出渣
240min
9
支护
300min
10
循环进尺
1.5m
11
日进尺
1.5m
12
月均进尺
45m
Ⅲ级围岩CD法开挖作业循环时间表
序号
工序名称
Ⅲ类围岩
1
测量
40min
2
钻孔
240min
3
装药爆破
120min
4
通风排烟
60min
5
清理危石
40min
6
初喷
60min
7
出渣
180min
8
支护
180min
9
循环进尺
3m
10
日进尺
4m
11
月均进尺
120m
Ⅱ级围岩全断面开挖作业循环时间
序号
工序名称
Ⅲ类围岩
1
测量
40min
2
钻孔
150min
3
装药爆破
60min
4
通风排烟
60min
5
清理危石
30min
6
出渣
120min
7
支护
120min
8
循环进尺
3.5m
9
日进尺
7.0m
10
月均进尺
210m
2.4.2钻爆设计
爆破全部采用光面爆破技术，设计参数见表1-3：
表1-3光面爆破参数表
参数
围性
饱和单轴抗
压极限强度
Rb（MPa）
装药不偶
合系数
D
周边眼
间距
E（cm）
相对距
E/V
周边眼装
药集中度
q（kg/m）
软岩
≤30
2.00～2.50
30～50
0.5～0.8
0.07～0.15
中硬岩
30～60
1.50～2.00
45～60
0.8～1.0
0.20～0.30
硬岩
＞60
1.2～51.5.
70～85
0.8～1.0
0.30～0.35
炸药选用2#岩石硝胺炸药（遇有水时选用乳化炸药），塑料非电毫秒雷管起爆，每循环进尺Ⅱ级围岩控制在200～300cm之间，Ⅲ级围岩控制在150～250cm之间，Ⅴ级围岩控制在100～150cm之间，具体应视围岩情况定。
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炮眼由掏槽眼、辅助眼、周边眼组成，其设计主要参数如下：
⑴掏槽眼掏槽眼采用楔型掏槽形式，其布置见图1-3所示。
图1-3掏槽眼布置示意图
为提高爆破效果，在1号眼上下各打一个中空孔，中空孔采用水平钻机打眼，孔径=10cm，打眼深度一次可达10余米，既是中空眼也作为地质超前探孔。
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⑵辅助眼
辅助眼布置参数为：
钻孔直径d=42mm；
炮孔间距a=70～90cm；
最小抵抗线W=70cm；
孔深=进尺长度+10cm；
药卷直径采用φ32mm。
为提高爆破效果，减少粉尘。
掏槽眼、辅助眼采用水压爆破新工艺，水压爆破装
药结构见图1-4所示。
图1-4水压爆破装药结构示意图
⑶周边眼
周边眼布置参数为：
炮眼直径d=38mm；
间距：
35～60cm，
孔深=进尺长度+10cm；
装药均采用φ20的小药卷间隔装药，装药结构见图1-8所示。
图1-5周边眼装药结构图
开挖前进行测量放样，采用全站仪和水准仪，标出开挖中线和标高,画出炮眼位置。
在钻爆施工中，针对不同的围岩并结合施工现场情况要不断地进行优化，每一循环爆破后，对爆破效果评估，包括炮眼利用率、残留率、药量大小、装药结构、爆破深度、抛碴距离及碴块大小等，通过统计、评估优化爆破设计，从而提高爆破效果，减少对围岩的扰动，充分发挥爆破后围岩的自稳能力，确保施工安全，提高施工生产率。
参考以上爆破参数，在爆破作业前进行专项爆破试验结合实际情况进一步调整爆破参数及爆破方案。
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2.5出碴
出碴是影响进度的主要工序，合理地配备机械设备是提高效率的关键。
出碴作业流程：
爆破后进行通风排烟、排险、洒水降尘→装载机、自卸汽车就位→装碴→运碴→在专人指挥下进行卸碴。
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爆破后，及时进行通风排烟和洒水降尘，炮响至少15min后，且掌子面的能见度达到要求时，方可安排人员进入排险。
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降尘采用洒水降尘的方法，在距掌子面约20m和30m左右各设1道水幕降尘器，当点炮后人员撤离时打开阀门，炮响15min后关闭，以清除爆破等作业所产生的粉尘和溶解部分有害气体。
水幕降尘见图1-6所示。
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当通风排烟、洒水除尘及排险结束，安排装载机、自卸汽车、挖掘机就位，进行出碴作业。
出碴采用装载机出碴，挖掘机配合，自卸汽车运碴的方案，作业见图1-7所示。
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图1-7洞内出碴、运输作业示意图
2.6初期支护
隧道开挖后，初期支护必须紧跟，以便及时形成支护作用，充分发挥围岩的自稳能力。
本隧道设计初期支护主要有：
φ22药卷锚杆、中空注浆锚杆、型钢支撑、格栅钢架支撑和网喷混凝土，施工中有单独支护形式，也有复合支护形式。
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2.6.1初喷混凝土
当出碴结束后（当地质很差，应在出碴前），立即进行初喷混凝土，尽快封闭岩面，有效控制围岩松动变形。
喷射采用湿喷法。
初喷前，清除岩面松石和杂物。
初喷时，因岩面不平往往不易与喷射混凝土粘帖，应适当减小灰骨比，以利于粘结和减少回弹。
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⑶喷射混凝土
喷射混凝土作业采用分段、分片、分层依次进行，喷射时先将低洼处大致喷平，再按自下而上顺序、分层、往复喷射，后一层应压在前一层的一半。
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喷射混凝土施工流程见图1-8所示。
2.6.2药卷锚杆施工
药卷锚杆施工采用先注浆后插锚杆的方法，施工工艺流程为：
材料准备→钻孔→清孔→注浆→安装锚杆。
⑴材料准备
锚杆：
选用符合设计要求的Ⅱ级高强度的螺纹钢筋，下料前仔细核对图纸，下料的长度等应满足要求。
锚固剂
⑵钻孔
锚杆孔的位置、角度、深度都要满足设计图纸要求，并按梅花形布置，孔的直径应大于锚杆直径的1.5cm以上。
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⑶清孔
锚杆孔钻孔完毕进行清孔，清孔采用高压风进行，确保孔内无松碴、积水。
⑷注浆
注浆采用压浆机注浆，水泥砂浆的浆液配制由设计并经试验确定，一般为：
水泥∶砂∶水=1∶1～1.5∶（0.45～0.5）（质量比），砂浆宜采用机械拌和均匀，随拌随用，一次拌和的砂浆应在初凝前用完，水泥砂浆的强度等级不应低于20MPa。
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⑸安插锚杆
注浆管应插至距孔底5～10cm处，随水泥砂浆的注入缓慢匀速拔出，随即迅速将杆体插入，锚杆杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。
若孔口无砂浆流出，应将杆体拔重新注浆。
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锚杆注浆后，在砂浆凝固前不得敲击、碰撞和拉拔锚杆，端部3d内不得悬挂重物。
⑹锚杆拉拔力检验
当锚杆注浆完成28d后，进行杆体的拉拔力检验，检验采用抽检的方式。
当锚杆拉拔力达到规定值时，停止加载；当锚杆拉断或被拔出时，应分析原因，并补打锚杆。
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锚杆施工的全过程要详细的做好现场施工记录，包括锚杆长度、注浆压力、注浆数量、起止时间、预应力、抗拉力等。
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2.6.3中空注浆锚杆施工
系统锚杆采用中空注浆锚杆，锚杆打设以隧道断面呈辐射状分布，以纵向100cm、横向80cm呈梅花型布置。
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中空注浆锚杆施工工艺流程为：
施工准备→钻孔→清孔→安装锚杆→注浆。
⑴测量放线，标定锚杆位置，并标在岩面上。
⑵采用凿岩台车打眼，打眼时，严格控制方向和辐射角度。
⑶钻孔完毕，检查眼孔是否平直畅通，不合格重新钻眼，检查合格后用高压风清孔，经现场监理工程师检验后，将锚杆送入眼孔。
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⑷依次安装套管、止浆塞、垫板和螺母，安装完毕后，注入水泥砂浆。
注浆时应将眼孔中的气体排出，保证浆液饱满和注浆质量，注浆压力控制在0.5～1Mpa之间，注浆完后，采用拉拔仪及时施加不小于60KN预应力。
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⑸采用锚杆拉力计作锚杆最终抗拉力试验，其抗拉力不小于设计要求的150KN。
⑹作好现场施工记录包括锚杆长度、注浆压力、注浆数量、起止时间、抗拉力等。
2.6.4挂钢筋网
钢筋网与径向锚杆连接，并与径向锚杆钢架连接牢固。
钢筋网制作时按设计要求下料，在洞外加工焊接成网，规格按设计施作,再装运至工作面沿拱部安装焊接或绑扎牢固，并紧贴岩面。
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（1）施工方法
针对开挖断面的形状，确定场外制作或现场制作网片，若断面形状较规则，平整，采用场外制作网片，然后现场拼接；若断面形状不规则，起伏较大，则采用现场制作网片，现场拼接，与岩壁紧贴安装。
挂网利用简易台车进行。
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（2）工艺流程见图1-9
（3）施工要求
①按图纸标定的位置挂钢筋网，钢筋网使用前清除锈蚀，钢筋网制作时其末端各方向定型的间距不少于100mm。
钢筋网绑扎固定于先期施工的锚杆上，并用混凝土块衬垫在钢筋和岩石之间，以保证钢筋和岩面之间保持30～50mm的间隙。
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②制作网片：
有钢格栅的地段，网片的宽度按钢支撑的间距预制（见图
1-10）；其他地段宽度根据径向锚杆布置情况确定。
用在墙部的网片上侧带钩，便于挂设。
2.6.5钢架支撑或钢筋格栅安装
（1）施工方法
在洞外加工棚分节加工，钢架用弯轨机分节弯制，格栅拱架分节放样焊接成型。
汽车运至安装点利用简易工作平台和上台阶人工分节安装，并尽量与先期施工好的锚杆点焊连接。
钢架间用纵向连接筋焊连。
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（2）施工工艺流程
见图1-11
（3）施工工艺要求
①钢架加工制作工艺要求
a、钢架在洞外加工厂用弯轨机制作。
按设计图放大样，放样时根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割、刨边的加工余量。
将主钢筋、U型钢冷弯成形，要求尺寸准确，弧形圆顺。
格栅拱架按设计图配置加强筋与主筋焊接，焊接时，沿钢架两边对称焊接，防止变形。
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b、严格焊前及焊缝检查。
焊接材料附有质量证明书，并符合设计文件的要求和国家标准规定。
钢筋及工字钢按照钢材质量证明书进行现场复检。
有锈蚀的钢材禁止使用，对轻微浮锈油污等清除干净并对焊点进行防锈处理。
焊制前进行焊工摸底试焊。
施焊前焊工复查组装质量及焊缝区的处理情况，如不符合要求，修整合格后才能施焊。
焊接完毕后清除熔碴及金属飞溅物，按钢结构工程验收规范要求检查焊接质量，不允许出现漏焊和假焊等现象。
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c、钢架加工后要进行试拼，其允许误差为：
沿隧道周边轮廓误差不大于3cm；钢架由拱部，边墙各单元钢构件拼装而成，用专用U型钢连接件连接，钢架平放时，平面翘曲小于±2cm。
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②钢架架设工艺要求
a、为保证钢架置于稳固的地基上，施工中在钢架基脚部位预留0.15～0.2m原地基，架立钢架时挖槽就位，并在钢架基脚处设槽钢以增加基底承载力。
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b、钢架平面垂直于隧道中线，其倾斜度不大于2度。
钢架的任何部位偏离铅垂面不大于5cm。
c、为保证钢架位置安设准确，隧道开挖时，在U型钢架的各连接板处预留安装U型钢连接板凹槽，在两拱脚处、两边墙脚处预留安装格栅钢架槽钢凹槽。
在初喷砼时，在凹槽处打入木楔，为架设钢架留出连接板（或槽钢）位置。
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d、钢架按设计位置安设，在安设过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙时设骑马垫块，钢架与围岩（或垫块）接触间距不大于50cm。
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e、为增强钢架的整体稳定性，将钢架与锚杆焊接在一起。
各种钢架设纵向连接钢筋，其直径为Φ25mm，纵向连接钢筋按环向间距1.0m设置。
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f、为使钢架准确定位，钢架架设前均需预先打设定位系筋。
系筋一端与钢架焊接在一起，另一端锚入围岩中0.5～1.0m并用砂浆锚固，当钢架架设处有锚杆时尽量利用锚杆定位。
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g、钢架架立后尽快施作喷砼，并将钢架全部覆盖，使钢架与喷砼共同受力。
喷砼分层进行，每层厚度5～6cm左右，先从拱脚或墙脚向上喷射以防止上部喷射料虚掩拱脚（墙脚）而不密实，强度不够，造成拱脚（墙脚）失稳。
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（4）作业组织
劳动力：
钢筋工8人，汽车司机1人，其他人员6人。
共15人。
主要机械设备：
电焊机1台，弯轨机1台，钢筋切断机1台，钢筋调直机、钢筋弯曲机各1台。
玉扳手网
2.7洞身防排水工程施工
2.7.1排水设施施工
⑴环向排水管、横向引水管和纵向排水管的布置间距、制作及连接方式按设计图纸施作。
⑵环向排水管沿岩面布设，采用5cm长钢钉固定，拱部钉距0.8m，墙部钉距1.2m。
2.7.2防水层铺设
本隧洞采用复合防水层，为确保防水效果，二次衬砌衔接部采用铺设双层防水层。
防水板铺挂样图如图1-12
施工要点如下：
①施作程序：
初期支护表面检查处理→材质检验→裁剪→吊带检查→地面焊接→铺挂→再焊接→焊缝自检→（补焊）→专检。
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②施工工艺：
防水板的拼焊及铺挂采用热合焊接吊环铺挂工艺。
③施工方法：
采用热合焊接吊环铺设法。
防水板拼接采用ZPR-210V型自动行走式热合机双焊缝焊接，在洞外地面上用热合机将3幅2m幅面较窄的防水板平铺在拼焊平台上进行拼焊，搭接宽度不小于10cm，控制好热合机的温度和速度，避免漏焊或过焊。
在初支喷砼上钻孔楔入膨胀管，将预先焊接在防水板上的吊环用木螺钉固在膨胀管上。
吊环固定点间距拱部≤70cm，边墙及以下部位≤100cm。
防水板的铺设一次到位，先从拱顶向下铺起，最后与矮边墙防水板合拢。
在洞内焊接的环接缝及与矮边墙接缝均为薄弱环节，需加强检查，环接缝漏焊处用电烙铁补焊，丁字缝焊接困难易漏焊或焊缝强度不足，采取用焊胶打补丁的方法补强处理。
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④质量保证
a、材质检验：
防水板材质必须经驻地监理和项目部试验工程师共同现场取样，外委有资质的检验机构检测。
b、焊缝检查：
焊缝宽度尺量检查。
焊缝强度应不低于母材，通过抽样试验检测。
防水板焊缝采用“气密性检验法”检查，检查方法：
用5号针头与压力表相接，脚踏式打气筒充气，充气时焊接检查孔会鼓起来，当压力达到0.15Mp并保持恒压力不少于2min，说明焊接良好；如压力下降，证明还有未焊接好之处，用肥皂水涂在焊缝上，产生气泡的地方即为焊接欠佳之处，可用电烙铁补焊，再次充气检查，直至不漏气时为合格。
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c、固定间距的控制：
尺量检查，固定点间距拱部0.5～0.7m，侧墙1.0～1.2m，布置均匀；防水板吊环间距需根据其铺挂松驰率要求来确定。
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d、直观检查：
铺挂后目测防水板大面平顺，固定点处防水板和初支表面密贴。
⑤防水板铺挂过程中的几点注意事项
a、防水板铺设施工是一项严格细致的工作，要有专业防水工班工作，并建立专业检查制度，施工前编制详细的作业指导书，并对操作人员进行严格的操作技术培训。
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b、基面处理：
防水板铺挂前，应切除初支表面外露的锚杆头，初支表面砼棱角打平，凸凹不平处，用砂浆抹平处理，使跨深比不大于1/6；断面变化的阴角要圆顺过渡，以免扎破防水板。
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c、防水层施工时，基面不得有明水；若有明水，沿初期支护表面环向布设软式透水盲管引排。
d、松驰率：
防水板环向松驰率经验值一般取10%，纵向松率一般取6%。
根据初期支护表面平整程度适当调整。
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e、工中防护：
做好防水板铺挂成形地段防水板的保护，杜绝电焊作业损坏防水板，必要时，采用隔板进行有效隔离。
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f、衬砌台车前方沿隧道纵向防水板铺挂长度一般要超前24m（2倍台车长度），形成铺挂段、检验段、二衬施工段流水作业。
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2.8仰拱、填充与二次衬砌施工
待初期支护完成，形成初期支护闭合环并通过围岩监控量测初期支护变形已趋于稳定后，仰拱、填充与二次衬砌必须紧跟施工。
当围岩地质条件差，岩体破碎时，应随挖随衬，确保洞内施工安全。
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2.8.1仰拱、填充与中心排水管沟作业
为了及早封闭岩面，增强衬砌的整体受力，仰拱及填充施工超前于墙拱衬砌。
仰拱采用分左右两幅先后错开浇筑的办法，以免影响洞内其它工序施工，左右幅仰拱错开距离控制在20m左右，便于左右换边施工时，车辆通行前混凝土达到足够的承载能力。
仰拱施工时应与中心排水管沟同步进行。
施工如下：
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①测量放线，确定底部标高，并清理底部的杂物与松石等，必
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