地下工程施工课程设计111.docx

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地下工程施工课程设计111

一、工程概况

1.1施工概况

双线铁路隧道V级围岩段施工。

V级围岩复合式衬砌（双侧沟加中心沟，断面加宽）。

1.2设计参数

1.平纵断面：

隧道洞身设计为双线铁路隧道，全隧线间距为2722m。

隧道出口段纵向坡度为-10‰。

1.3支护参数

按照Ⅴ级围岩支护参数施工。

初期支护以网喷混凝土+锚杆+型钢钢架组成，拱部锚杆采用φ22组合中空注浆锚杆，长4.0m，环纵间距1.5×1.5m；边墙采用φ22砂浆锚杆，长4.0m，环纵间距1.2×1.0m；锚杆呈梅花状布置。

拱部140°范围内布设φ42超前注浆小导管，长度L=4.5米，环向间距0.4m；I18临时钢架拱、墙、仰拱架设；纵向连接筋环向间距1.0米，采用φ22钢筋制作；拱部、边墙喷射C20混凝土，喷射混凝土厚度为20cm。

为防止冻胀的危害，增加隧道周边围岩的抗渗性，开挖后采取径向注浆，注浆深度2m，孔口环向间距约1.8m,孔底环向间距约2.5m，纵向间距2.6m，孔口管采用φ50（壁厚3.5mm）热轧无缝钢管，钢管长1m。

二、开挖施工方案

2.1开挖方法

CD法开挖也叫中隔壁法,其开挖及初期支护分6步，即6个导洞。

左侧上下两个导洞为先期开挖的第一、二导洞，左侧隧底为第三导洞，右侧按上下按顺序分别为第四、五导洞，右侧隧底为第六导洞。

左侧一、二、三导洞成台阶状，右侧四、五、六导洞成台阶状。

开挖示意图见下图2-1。

2-1Ⅴ级围岩CD法开挖示意图

2.2施工工序流程

测量→钻孔→装药→爆破→通风→找顶→初喷→出碴运输→立钢拱架→测量检查→挂钢筋网→锚杆施作→超前小导管→复喷砼→下一循环

（1）．左上台阶：

利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁超前支护及导坑侧壁φ22水平锚杆超前支护；弱爆破开挖①部；施作①部导坑周边的初期支护和临时支护。

即初喷4cm厚混凝土，架立型钢钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆；钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

（2）．左下台阶：

滞后①3～5m弱爆破开挖②部；导坑周边部分初喷4cm厚混凝土；接长型钢钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆；钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

（3）.左隧底:

在滞后于②部一段距离后，弱爆破开挖③部；接长I18临时钢架；隧底周边部分喷混凝土至设计厚度。

（4）.右上台阶:

开挖④部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同①。

（5）.右下台阶:

滞后④3～5m开挖⑤部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同②。

（6）.右隧底:

在滞后于⑤部一段距离后，弱爆破开挖⑥部；隧底周边部分喷混凝土至设计厚度。

2.3运输作业

隧道出碴采用无轨运输方式进行施工，装载机装碴，自卸汽车运输至洞外弃碴场。

2.4开挖作业

根据设计围岩，表层为残坡积粉质粘土，下伏二叠系下统范家屯组变质砂岩和板岩，全风化层，结构松散，易坍塌；强风化层，岩体较破碎，稳定性差；因此开挖主要采取短进尺、弱爆破开挖。

2-4V级围岩CD法开挖施工流程图

三、主要技术措施

3.1超欠挖控制措施

工程部根据围岩及爆破实际情况，及时修正爆破参数；在浇注混凝土时预留压浆孔，便于对不密实处注浆处理；隧道激光断面仪测量断面净空，处理超欠挖，安装拱架时精确定位，拱架安装后尽快焊接连接筋，喷混凝土形成整体受力体系。

成立超欠挖管理领导小组，编制超欠挖管理办法，制订详细的奖罚措施，并严格执行。

派专人负责超欠挖控制。

每循环用断面仪对开挖面进行检查，并根据检查结果进行分析，及时将分析的信息反馈到施工中，不断优化设计。

3.2开挖中的测量控制

3.2.1平面控制网布设及作业要求：

1、严格执行国家测绘局颁布的《工程测量规范》内有关规定，以此标准开展工作。

2、测量工作前，按照《规范》及隧道贯通误差要求精心组织平面控制设计文件及隧道贯通误差估算。

3、仪器采用全站仪，标算精度±1"，2mm+2ppm。

4、以精密导线环作为整体控制，辅助以精密三角环及精密大地四边形，在此基础上控制整个隧道的施工开挖，以保证隧道贯通误差精度及各建筑物位置的准确性。

5、整体精密控制导线环的施测工作，严格执行《工程测量规范》内规定及平面控制测量设计文件要求，使其达到设计精度。

3.2.2洞内测量设计及要求：

1、洞内控制采用1秒级全站仪测距精度2+ppm，进行导线控制延伸测量；

2、由于洞内条件限制，洞内网采取主副导线闭合环，中间插小闭合环，形成多个闭合条件。

导线边长尽量拉长等距。

3、采用导线网严密平差成果；

4、贯通误差估计，可采用下面方法进行估计

式中：

m外—控制网误差对横向贯通误差影响值；

m1—由进口计算的影响值；

m2—由出口计算的影响值；

mβ—由控制点放设中线时理论高度中误差；

5、加强洞内控制测量的措施：

使用Ⅰ级全站仪进行角度、距离测量，务必使测角中误差控制在1″以内，边长中误差≤1/200000；

选择良好的测量环境，引测工作应在夜晚或阴天进行，在测定向角、洞内外接角或洞内外高差，边长悬殊大时，水平角观测不少于15个测回；

每次向前延伸导线时，须对已测的前三个主副导线点重复置镜测量检核，确认无误后方可继续引测；

为减少洞内导线测量误差对贯通误差的影响，应在成洞部分选择原导线点组成长边导线。

四、施工方法

4.1开挖断面施工

根据隧道设计围岩情况及规范要求，考虑10㎝预留变形量，故隧道洞身开挖最大高度1260㎝，拱脚宽度为1186㎝。

Ⅴ级围岩深埋段，采用CD法开挖。

第一：

YT-28凿岩机钻眼，弱爆破，CD法开挖每循环进尺1.5m；

第二：

利用上一循环架立的钢架施作隧道主体结构超前支护；

第三：

分台阶开挖1、2、3部，同时逐步施作导坑周边的主体结构的初期支护和中隔壁临时支护，即初喷混凝土，架立隧道钢架和接长临时钢架，钻设径向系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

同时每级台阶底部及时喷射10cm混凝土封闭，并设锁脚锚杆；

第四：

分台阶开挖4、5、6部，除中隔壁部分临时钢架已施工完毕，其余步骤均参见第一、二。

4-1CD法开挖施工步骤图

4-2CD法施工工序纵断面图

第五：

拆除开挖尾部靠近二次衬砌仰拱6～8m范围内临时中隔壁钢架，灌注该段内仰拱；

第六：

灌注该段内隧底填充，接长中隔壁临时钢架，使得钢架底支撑于仰拱填充顶面；

上述步骤逐步循环，并根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，逐段拆除临时钢架，利用衬砌模板台车一次性灌注二次衬砌（拱墙衬砌一次施作）。

4.2爆破设计

上、中、下台阶开挖地段局部采用弱爆破，每次爆破钻孔8个或以下，各孔采用微差爆破，眼深控制在1.1米以内，采用单孔单段集中装药，单孔药量不大于0.08kg。

4.3洞身初期支护

4.3.1超前小导管施工

超前小导管外径为Φ42mm，厚3.5mm的热轧无缝钢管，长度L=4.5m钢管管身带Φ10mm注浆孔，前端成尖锥状，尾部焊Φ6mm箍筋。

环向40cm，沿隧道开挖轮廓线单排布置，纵向搭接长度不小于1.0m，外插角5～15°（如图5-12），钻孔采用YT28型风枪钻孔，钻孔深度不小于3.2m，钻孔直径比钢管直径大3～5mm。

小导管用锤击或钻机顶入，顶入长度不小于3.15m，并用高压风将管内砂石吹出。

小导管安装后，用快凝水泥砂浆封堵孔口及周围裂隙，必要时在附近喷混凝土。

超前小导管布置见下图。

4.3.1超前小导管布置图

4.3.2超前小导管布置图

水泥浆使用水泥净浆搅拌器造浆，用注浆泵注浆，孔口混合器全孔一次压注。

注浆顺序：

先注无水孔，后注有水孔；先注小水孔，后注大水孔。

注浆压力控制：

注浆压力以孔口压力表显示值为准，通过注浆泵控制调节，确保注浆安全。

泵量：

一般要求泵量不小于出水量，尽量用大泵量注浆。

如发现有脱落的石块或混凝土块被钢筋网架住时，及时清除。

4.3.2仰拱施作

仰拱紧跟下台阶工作面施工是喷锚构筑法施工的主要原则之一，初期支护尽早封闭成环，对控制围岩过大变形、实现安全施工、改善洞内排水和运输条件关系极大，特别在软弱围岩及破碎带地段仰拱紧跟开挖工作面更为重要。

仰拱与下台阶一次开挖成形，用弃碴回填至需要高度，随后施作仰拱隧底混凝土。

为了保证运输畅通，采用仰拱栈桥架空后，再浇筑仰拱混凝土。

仰拱栈桥采用2根工字钢做纵梁，上部横向焊接直径20mm圆钢做梁面。

混凝土达到设计强度的50%后，将轨束梁移到下一段落，继续施工。

仰拱混凝土施工每段长6～8m，混凝土由2台HZ100搅拌楼拌制，混凝土运输车运输，混凝土输送泵浇筑，插入式振动棒捣固密实。

4.3.3I18型钢拱架施工

先准确测量出中线﹑水平桩点，安装时保证其安装的精度符合设计轮廓的要求。

钢架间距为60cm。

钢架脚放在牢固的基础上，严禁悬空。

严禁在钢架背后用碎石（土）或块石填充。

钢架材质﹑规格﹑强度和刚度符合设计要求；钢架各部接头及纵向拉杆等装配齐全﹑连接牢固，拱脚安置稳定。

钢架安装应符合下列要求：

钢架安装允许偏差

序号

项目

允许偏差

检验数量

1

间距

±100mm

每榀钢架检查1次

2

横向

±50mm

3

高程

±50mm

4

垂直度

±20

5

保护层和表面覆盖层厚度

-5mm

4.3.4钢筋网施工

采用φ6的钢筋网（网格规格为200*200mm），注意钢筋网的搭接，要牢固。

钢筋网施工应符合下列规定：

1．钢筋网的网格间距应符合设计要求，网格尺寸允许偏差为±10mm。

2．钢筋网搭接长度应为1~2个网孔，允许偏差为±5cm。

3．钢筋应冷拉调直后使用，钢筋表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片装锈蚀。

4.3.5系统锚杆施工

锚杆L=4米，拱部间距1.5×1.5米（环×纵），边墙间距1.2×1.0米（环×纵），拱部为φ42组合中空锚杆，每环11-12根，边墙为φ22普通砂浆锚杆，每环8根；在中空注浆锚杆中注水泥浆液。

安装中空注浆锚杆时注意保护尾部不受损，以便与注浆管路连接注浆。

注浆采用活塞式电动注浆机注浆，注浆前管口先检查是否达到密闭标准，以防漏浆，注浆压力为0.5～1.0Mpa。

注浆量达到设计注浆量和注浆压力达到设计终压可结束注浆。

注浆结束后，将管口封堵，以防浆液倒流管外。

同时做好注浆记录。

锚杆布置见下图：

4.3.5锚杆布置图

锚杆安装允许偏差应符合下列规定：

a、锚杆孔的孔径应符合设计要求。

b、锚杆孔的深度应大于锚杆长度的10cm。

c、锚杆孔距允许偏差为±15cm。

d、锚杆插入长度不得小于设计长度的95％，且应位于孔的中心。

4.3.6喷射砼施工

喷砼分两次进行。

初喷4cm用于封闭围岩，在架好拱架后进行复喷，喷射厚度为20㎝,设计强度为C20（拱墙）、C20（仰拱）。

采用湿喷砼工艺，喷砼自下而上施喷，喷嘴离岩面距离1～1.2m左右，喷层表面平整﹑光滑，无干斑或滑移流尚现象。

每次喷层厚度拱顶为3～5cm，边墙5～7cm，喷枪大致垂直岩面，尽可能减少回弹。

当喷砼厚度较大时，采用分层喷射，当前一层喷砼已经初凝后，即可进行下一层砼的喷射。

对于有渗漏水的岩面，喷砼前应做好引水处理（预埋盲管），然后再喷砼，并从无水处向有水处逐步逼近。

喷射混凝土的厚度和表面平整度应符合下列要求：

1、平均厚度大于设计厚度。

2、检查点数的80％及以上大于设计厚度。

3、最小厚度不小于设计厚度2/3。

4、表面平整度的允许偏差为100mm。

4.3.7径向注浆

为防止冻胀危害，增加隧道周边围岩的抗渗性，地下水裂隙发育段进行径向注浆。

径向注浆工艺流程如下图：

4.3.7径向注浆施工流程图

采用手持式风钻或轻型潜孔钻机钻孔。

隧道底部注浆，在仰拱开挖前进行，钻孔长度3m，采用轻型潜孔钻机钻孔。

注浆分二序到三序进行，注浆材料以普通水泥单液浆为主，必要时可根据具体