八丘田隧道出洞专项方案.docx

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八丘田隧道出洞专项方案

目录

1．工程概况2

1.1工程概况2

1.2工程地质概况2

2．出洞开挖施工方案3

2.1洞外施工4

2.2洞内施工5

3．施工步骤5

3.1洞口边仰坡开挖及防护5

3.2洞口管棚施工6

3.3出洞施工..............................................................................................11

4．监控量测12

4.1监控量测项目12

4.2点位布设12

5．安全、质量控制措施15

八丘田隧道出洞方案

1．工程概况

1.1工程概况

八丘田隧道位于仁化县丹霞镇胡坑村，隧道全线均按小净距设计，建筑界限为11*5m，左线起迄桩号为ZK221+433—ZK221+724，长291m；右线YK221+410—YK221+675，长265m，隧道左右线最大埋深分别为73—82m，属短隧道，隧道进出口处均有S246公路抵达，交通较为便利。

隧道采用单项掘进方式，从隧道出口向进口方向掘进。

1.2工程地质概况

1.2.1地质构造

八丘田隧道处于南岭纬向构造带、华夏式构造带与粤北山字形构造符合部位，古生代造山运动使区内地层褶皱，成为湘粤褶皱带组成部分；本路线段未发现区域深大活动断裂，新构造运动不强烈，处于区域地质构造活动影响相对微弱即较稳定的地质环境，地表岩层风化，裂隙发育，岩体较完整，深部节理裂隙较发育，隧道洞口地表出露的岩体中主要见2—3组节理裂隙，节理裂隙不利于隧道围岩稳定。

1.2.2地形地貌

本隧道位于丘陵地貌，区内最高最高标高在K221+540附近，高299m，最低标高在隧道左线出口，隧道走向与山脊走向近于垂直。

隧道进口段山坡坡度很堵，地面坡角一般为35°—48°。

隧道区域内植被相当丰富，水土保持较好。

1.2.3区域稳定性

该地区地震动峰值加速度为0.05g，地震基本烈度为Ⅵ度，未发现区域深大活动断裂，新构造运动不强烈，处于区域地质构造活动影响相对微弱即较稳定的地质环境。

1.2.4水文地质条件

地表水系不发育，地下水为表层残破积中的孔隙水及基岩风化带内的裂隙水，水量大小受孔隙率、裂隙发育程度及季节变化影响。

地下水涌水量为55—78m3/d.由于区内地下水动态受降水影响，变化较大，雨季施工时隧道涌水量可能有较大的增幅。

2．出洞开挖施工方案

出洞遵循“早进晚出”的原则，尽量避免大挖大刷，确保自然坡体的稳定和保护洞口植被，出洞前对进口洞口段地形、地质进行了现场调查，进口位于山间的冲沟一侧的斜坡上，上覆强风化砂岩揭露厚度2.1m，地形较缓，约为30—38°，坡向约为0—20°，右线地形等高线与隧道洞轴线基本垂直，洞口附近以强风化砂岩为主，岩层产状大致为325°∠40°，岩石风化强烈，节理裂隙发育，岩体的结构较松散，各结构面对边坡的稳定有不通影响，如果处理不当有可能发生滑塌危险，隧道洞口的左侧边坡与地层层理小角度相交，对左边坡稳定不利，仰坡主要受节理与地层层理切割形成的楔形体影响，节理面倾角76°，大于边坡角，对仰坡稳定性不大。

设计ZK221+436为洞口护拱里程，为创造工作面，先将该洞口段挖至护拱的上台阶处，贯通面选择至ZK221+436处，与设计一致，该处覆盖层厚度2.1m，通过环向绕行对成洞面开挖，揭露为粉质黏土和全强风化层，中加少许强风化砂岩，见下图。

基本满足贯通条件。

八丘田隧道进口端纵断面图

隧道ZK221+436～ZK221+466段出洞施工，采用从隧道内向隧道外单项掘进的方式进行，出洞里程为ZK221+438，该处开挖轮廓拱顶标高216.746m，地面标高218.846m，覆盖层厚度为2.1m。

当隧道掘进至ZK221+466时，停止掘进，然后进行进口段的套拱的施工，当管棚施做完毕后进行，洞内至洞外的掘进开挖施工。

2.1洞外施工

先对ZK221+433～ZK221+436部分明洞段进行部分开挖。

然后对洞口段进行清表刷坡，清除表层松散黏土土和松散岩体，边坡按1：

0.5坡度进行刷坡，刷坡完成后立即对临时边仰坡进行防护施工，在边坡挂设20cm×20cmφ8钢筋网片，喷射一层10cm厚C20混凝土，并打设3.5m长φ22砂浆锚杆，间距1.2m×1.2m梅花形布置，以保证破面稳定。

边坡防护施工完毕后，从洞外往大里程方向打设一环φ108管棚，长30m，倾角上倾3°，里程为ZK221+436～ZK221+466。

管棚施工完毕后，从洞内往洞外按三台阶进行开挖掘进，直至出洞贯通。

2.2洞内施工

目前掌子面里程已接近至ZK221+512，此段按要求采用两台阶开挖，台阶长度尽量减短，控制在30m以内，当上台阶掘进至ZK221+466，即距贯通面30m时，为减小对围岩的扰动，保证安全，每循环进尺控制在2榀钢拱架，随开挖随支护。

施工中严格按照“短进尺、弱爆破、快封闭、勤量测”的原则进行施工，严格控制装药量，增加周边眼和辅助眼的数量。

当掌子面往小里程掘进至ZK221＋459时，转入三台阶七步法进行施工。

每次施工时采用5m长的钻杆，打设超前探孔，每5m一个循环。

掘进至ZK221＋459时，转入三台阶七步法进行施工，从洞内向洞外逐步扩挖至设计轮廓，及时按照设计要求进行初期支护，并尽早封闭成环，仰拱和二衬紧跟，控制好安全步距，确保隧道出洞段施工安全。

3．施工步骤

3.1洞口边仰坡开挖及防护

3.1.1边、仰坡刷坡

为保证洞口边坡的稳定，防止后期被雨水冲刷，在正式出洞前对仰坡进行刷坡。

边仰坡施工时采用挖掘机开挖，施工洞口边仰坡外的截水沟天沟，截水沟天沟距仰坡边坡线的距离不少于5m。

3.1.2锚杆及钢筋网

锚杆为Φ22钢筋，每根长3m，间距为1.2m呈梅花型布置。

锚杆施工前由技术员在地面上标出范围及孔位，钻孔后进行安装，钻孔应保证锚杆顺直，并与岩面基本垂直。

钢筋网为φ8钢筋，纵横间距为20cm。

铺设钢筋网时，与接触面的距离不得大于3cm，并应与锚杆连接牢固。

施作混凝土喷射作业时尽量减少对网片的震动，降低回弹量。

3.1.3喷射混凝土

边坡部位锚杆及钢筋网施工完毕后，喷射一层10cm厚混凝土。

喷射作业应分层分片、由下而上顺序进行，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，坡面有较大凹洼时，应结合初喷予以找平。

喷射混凝土终凝2ｈ后，应喷水养护，养护时间不少于7ｄ。

3.1.4截水沟、排水沟的砌筑

洞口5m范围外设置截水天沟，天沟排水沟相连接，保证排水畅通，流到山梁以外。

砌筑砂浆采用M10水泥砂浆，片石的最小截面不应小于20cm，应及时勾缝，并进行洒水养护。

根据现场地形，左低右高，左侧采用自然排水，通过天沟将水引致山谷低洼处自然排走，右侧设置沟槽，将水引至左侧排走。

3.2洞口管棚施工

1、技术要求

1.1检查开挖的断面中线及高程，开挖轮廓线应符合设计要求；

1.2钢架安装垂直度允许误差为±2°，中线及高程允许误差为±5cm；

1.3在钢架上沿纵向钻设管棚孔，其外插角以不侵入隧道开挖轮廓线为准。

孔径比管棚钢管直径大20～30mm。

钻孔环向中心间距为40cm。

钻孔顺序由高孔位向低孔位进行；

1.4管棚钢管为热轧无缝钢管，并分段安装，钢管外径宜为108mm壁厚6mm。

1.5每段长度宜为4～6m。

两段之间用丝扣连接，丝扣长度不应小于15cm，接头应在隧道横断面上错开。

1.6当需增加管棚钢架支护的刚度时，可在钢管内架设钢筋笼，钢筋笼由4根φ22主筋和固定环组成。

注浆结束后用M7.5水泥砂浆充填钢管，水泥砂浆用注浆泵灌注。

封堵塞应有进料孔和出气孔，当出气孔流浆后，方可停止压注。

1.7满足设计文件及隧道规范的其他技术要求。

2、施工要求

2.1施工准备

管棚施工前应先对管棚施工方法、施工技术进行详细的了解。

2.2施工工艺

2.2.1架设导向拱

⑴测量组根据隧道纵断面设计线、隧道洞轴线及明暗洞开挖轮廓线，放出隧道开挖轮廓线；施工队根据开挖轮廓线及测量技术交底，将上半断面轮廓线以外的土石方清除掉，要求清除面平整，圆顺；为了便与导向拱及钻机安装就位，垫设施工平台时可在洞口预留长4米的核心土，顶宽度为6米，核心土的高度控制在管棚顶以下1米处；在紧靠核心土四周挖一条小沟，将掌子面的水从中间排出。

⑵测量组检查开挖断面合格后，放出洞口钢拱架的具体位置、里程、高度，并布置好桩点、作好交底。

⑶施工队根据测量交底及现场桩点，安装洞口工字钢拱架，间距为符合设计要求，焊接牢固，用锁脚锚杆锁定锚固。

用全站仪仪、水平准将长为2米的φ127×4mm导向管按照1～3°的外插脚精确定位，并用Φ22连接钢筋与工字钢牢固焊接为一整体。

⑷导向管安装完毕后，经测量组复测，满足精度要求后，安装模板，按照规范要求浇筑套拱混凝土，并养生。

2.2.2搭设作业平台

⑴钻机平台用钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由1～2台钻机由高孔位向低孔位进行。

⑵平台要支撑于稳固的地基上，脚手架连接要牢固、稳定，防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移而影响钻孔质量。

⑶钻机定位：

钻机要求与已设定好的孔口管方向平行，必须精确核定钻机位置。

用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。

2.2.3钻孔

⑴为了确保钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性，钻杆连接套应与钻杆同材质，两端加工成内螺扣（钻杆首尾端外螺扣），联结套的最小壁厚≥10mm。

为防止钻杆在推力和振动力的双重作用下，上下颤动，导致钻孔不直，钻孔时，应把扶直器套在钻杆上，随钻杆钻进向前平移。

⑵钻孔前，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角，并对每个孔进行编号。

⑶根据孔口管的倾角和方向，利用钻杆的延伸和吊锤准确确定钻孔的方向，即可固定钻机。

钻孔仰角的确定应视钻孔深度及钻杆强度而定，一般控制1°～3°.利用钻机的变角度油缸，参照导向管的倾角确定钻机的倾角，确保钻杆线与开孔角度一致，以达到钻进的导向作用。

钻机最大下沉量及左右偏移量为钢管长度的1%左右，并控制在20 cm～30 cm。

，

⑷钻机就位前，可先利用M20的沉头螺栓将钻机固定在基台木上，再按确定好的方位角将基台木固定在搭设的井型钻作业平台上，四周用横木支撑，必要时打设地锚。

⑸钻机开孔时钻速不易过高，钻深20㎝后转入正常钻速。

第一节钻杆钻入岩层尾部剩余20～30㎝时钻进停止，用两把管钳人工卡紧钻秆,钻机低速反转，托开钻杆,钻机沿导轨退回原位，人工装入第二根钻杆,并在钻杆前端安装好联结套,方向对准后联结成一体。

钻孔达到深度要求后，按同样方法拆卸钻杆，钻机退回原位。

⑹换钻杆时，应注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心喷水孔是否顺畅等，不符合要求的应及时更换以确保正常作业。

⑺钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的状态判断成孔质量，及时处理钻进过程中出现的事故。

⑻引导孔直径应比管棚大15～20mm，孔深要大于管长0.5m以上。

⑼钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。

⑽认真作好钻进过程的原始记录，及时对孔口岩屑进行地质判断、描述，作为洞身开挖时的地质预测预报参考资料，从而指导洞身开挖。

2.2.4清孔验孔

⑴用地质岩芯钻杆配合钻头进行反复扫孔，清除浮渣，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔。

⑵用高压风从孔底向孔口清理钻渣。

⑶用全站仪、测斜仪等检测孔深、倾角、外插角。

2.2.5管棚加工

⑴钢管在专用的管床上加工好丝扣，导管四周钻设孔径10～16mm注浆孔（靠孔口2.5m处的棚管不钻孔），孔间距15～20cm，呈梅花型布置。

管头焊成圆锥形，便于入孔。

⑵采用Z525-2A型台式多用钻床对φ108×6mm的管棚进行加工，根据长管棚的长度，来确定下料长度，一般长度控制在4m或6m，丝扣长度为15cm，丝扣为2mm的螺旋方丝，钢管一端为内丝，另一端为外丝，丝扣加工端正，不得偏位；钢管上每隔15cm交错钻孔直径为8mm的注浆孔。

先下奇数管孔，第一节用3米长的钢管，偶数孔时第一节采用6米长的钢管，以后每节均采用6米长钢管。

每孔第一节端头加工成锥型，长为10cm，最后一节尾部焊φ10mm加强箍。

2.2.6安装

⑴管棚顶进采用装载机和管棚机钻进相结合的工艺，即先钻大于管棚直径的引导孔，然后用装载机在人工配合下顶进钢管。

施工前应首先做好套拱，套拱长度按设计采用1米长1米厚，导向管按设计位置布孔、并标注，架设管棚钻机，配备电动油压钻机1台，钻孔及推进钢管，钻孔时钻机立轴方向必须准确控制，每钻完一孔便顶进一根钢管。

钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15cm。

各钻孔均应做好施工记录。

⑵接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。

同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管接头至少错开1m。

2.2.7注浆

⑴安装好有孔钢花管、放入钢筋笼后即对孔内注浆，浆液由ZJ-400高速制浆机拌制。

⑵注浆材料为水泥浆。

水泥浆水灰比控制在1:

1，注浆初压力为0.5～1.0MPa，终压力为2.0～2.5MPa，注浆结束后用M7.5水泥砂浆填充，形成钢管混凝土；坍方及围岩破碎且富水地段，宜在钢管内应先放置ø22钢筋，再向管内注水泥浆（水灰比为1：

1）。

⑶注浆量应满足设计要求，一般为钻孔圆柱体的1.5倍；若注浆量超限，未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙充填饱满。

注浆时先灌注“单”号孔，再灌注“双”号孔。

注浆从低向高进行。

浆液由稀到浓,一般单管达到设计注浆量作为注浆结束的标准。

当注浆压力达到设计终压10分钟后,进浆量仍达不到设计注浆量时,也可结束注浆。

3.3出洞施工

采用三台阶七步法开挖，每5m一个循环，打设超前探孔。

如下图所示。

洞口施工纵断面图

4．监控量测

4.1监控量测项目

1）洞外地表沉降观测；

2）周边收敛量测；

3）拱顶沉降量测。

4.2点位布设

在ZK221+438～ZK221+458段地表，沿中线方向纵向每5m设置一处沉降观测断面，每个断面设置5个沉降观测桩，共设置20个观测点。

洞内每5m布置1个拱顶下沉点和2个净空水平收敛量测点，用徕卡全站仪观测点位的动态变化。

4.2.1地表下沉点的布置要求

1）高程基准点设置在开挖线影响范围以外2～3个。

2）监控点的埋深：

在埋设点挖长、宽、高均为200mm的坑，然后放入沉陷测点，测点一般采用Ф20～30mm，长300～400mm圆头钢筋制成。

测点四周用混凝土填实。

3）控制点的测量时间：

地表下沉量测采用水准仪加测微器观测，在衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。

4.2.2拱顶下沉及周边收敛

洞口内每隔5m作一个观测断面，最前端的一个断面紧跟掌子面，每断面2对测点用收敛计和水准仪分别观测水平收敛值和拱顶下沉值。

4.2.3量测频率

洞内观测分为开挖工作面观测和初期支护状态观测两部分。

开挖观测应在每次开挖后进行，地质情况基本稳定无变化时，可每天进行一次。

对初期支护的观测也应每天至少进行一次。

净空水平收敛和拱顶下沉量测采用相同的量测频率。

量测频率见下表：

量测数量的处理与反馈：

根据量测数据及时绘制拱脚水平相对净空变化、拱顶相对下沉和地表下沉的时态曲线及其与开挖工作面距离的关系图。

对初期支护时态曲线进行回归分析，选择与实测数据拟合性好的函数进行回归，预测可能出现的最大位移。

变形速度（mm/d）

量测断面距开挖断面距离

量测频率

≥5

＜1B

2次/d

1～5

（1～2）B

1次/d

0.2～0.5

（2～5）B

1次/3d

＜0.2

＞5B

1次/周

拱顶下沉和净空变化监控量测频率表

注：

B为隧道开挖宽度。

4.2.4根据量测结果按下列要求进行隧道稳定性综合判别

1）隧道稳定性综合评价标准

①实测最大值或回归预测值最大值应不大于允许值或设计最大值。

②根据位移速率判别：

当周边位移速率小于0.1～0.2mm/d时或拱顶下沉速率小于0.07～0.15mm/d时，则认为围岩位移达到基本稳定；

当周边位移或拱顶下沉速率大于1.0mm/d时，表明位移不稳定，应加强观测；

当周边位移或拱顶下沉速率大于5.0mm/d时，应报警，进行加固。

4.2.5二次衬砌施做在满足下列要求时进行

①各测试项目的位移速率明显收敛、围岩基本稳定；

②已产生的各项位移已达到预计总位移量的80%～90%；

③周边位移速率小于0.1～0.2mm/d，或拱顶下沉速率小于0.07～0.15mm/d；

④Ⅴ级围岩地段不宜单纯强调洞室的收敛变形量，具备条件时应尽早施作二次衬。

5．安全、质量控制措施

⑴加强对技术、施工人员及相关人员的培训，提高全体参建人员的安全、质量意识。

⑵施工时严格按照“短进尺、弱爆破、勤量测、早封闭”的原则组织施工，严禁超挖、乱挖。

⑶严格按照设计文件规定的开挖方法进行施工。

⑷在隧道开挖前，对隧道地表中线附近范围进行勘察，对地表冲沟、深井、滑塌、陷穴、地表附着物等不良地质情况进行统计，施工中应加强监控量测工作，严格按设计方案施工，确保隧道安全、顺利通过。

⑸每循环进行测量放样，严格控制超欠挖。

定期对测量控制点进行检查、复核，避免由于隧底下沉、上鼓、不均匀变形及人工或机械碰撞等原因对控制点的损害。

⑹边墙、仰拱等的地基承载力必须满足设计要求。

⑺开挖后应按设计要求的量测项目及频率进行围岩量测，及时反馈量测信息。

⑻隧道开挖中，应在每次开挖后及时观察、描述围岩裂隙结构状况、岩体软硬程度等，核对设计情况，判断围岩的稳定性。

⑼隧道在开挖过程中，尽量减少挖掘机对隧道边沿的开挖，应采用人工风镐对隧道周边进行修整，减少对围岩的扰动，避免侧壁或拱顶掉块现象。

拱脚、墙角应预留30cm人工开挖，严禁超挖。

土质隧道拱墙脚严禁被水浸泡。

开挖完毕后，应尽早对围岩进行支护封闭，减少围岩暴露的时间。

⑽制定安全施工应急预案，做好应急物资储备。

⑾施工过程中，严格按照冬季施工措施进行施工。

⑿洞口施工前，应先检查边、仰坡以上山坡稳定情况，清除悬石，处理危石，施工期间实施不间断监测和防护。

⒀隧道施工做好洞顶、洞门及洞口防排水系统。

防止季节性地表水及施工用水下渗，破坏边坡稳定，危及施工安全。

⒁施工时，派专人检查地表边坡的稳定情况。

发现边坡有开裂、变形现象时，应立即对边坡体进行加固处理，确保安全后方可继续进行施工。