隧道钢拱架施工方案讲解.docx

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隧道钢拱架施工方案讲解

河北省张承高速公路承德段

TJ25合同段

XXX隧道钢拱架施工方案

编制：

审核：

批准：

1.工程概况

隧道为分离式特长隧道,隧道右幅K121+054～K126+078，长5024m，左幅L1K121+044～L1K126+044，长5000m；其中我标段内右幅K123+100～K126+078，长2978m，左幅L1K123+100～L1K126+044，长2944m。

隧道按高速公路标准设计,上下行独立双洞四车道分离式隧道。

设计行车速度为100km/h。

隧道净宽10.75m，净高5m，车行横通道净宽4.5m，净高5m。

人形横通道净宽2m，净高2.5m。

洞门设计为端墙式洞门，该种洞门形式具有稳定性好，便于施做明洞回填段碎落台以避免山体自然落石影响运营安全的特点。

洞口边及边仰坡采用喷锚网防护。

隧道进出口边仰坡均进行绿化防护。

隧道洞身开挖应遵循“早进洞、晚出洞”的原则，尽量采用零开挖，减小边仰坡高度，最大限度的减少洞口开挖范围，有效的保护环境，确保洞口边仰坡的稳定，同时减小对洞口自然景观的破坏。

隧道明洞采用整体式现浇C30防水钢筋混凝土衬砌结构，其基底承载力不小于300Kpa；偏压地段设置偏压明洞以平衡侧向压力。

明洞开挖形成的临时边仰坡采用喷锚防护，明洞顶采用方格网植草防护，较高边坡位置采用锚杆加挂网植草进行永久性防护。

隧道洞身按新奥法原理设计，支护采用复合式衬砌结构。

隧道洞口段地质条件较差，多为Ⅴ级围岩（左幅365m，右幅370m），表层覆盖碎石，主要为强风化花岗岩，局部为中风化花岗岩，风化较强烈，基岩较破碎。

洞口浅埋加强段初期支护有钢架、中空注浆锚杆、钢筋网片、C25砼等。

钢架全断面布置，采用20b工字钢，纵向间距50cm，用Φ22钢筋纵向连接，环向间距1m，内外交错布置；左墙RD25N中空注浆锚杆长6m，纵、环向间距50×100cm，梅花形布置，拱部及右墙RD25N中空注浆锚杆长4m，纵、环向间距50×100cm，梅花形布置；钢筋网片左右边墙及拱部布置，采用φ8，20×20cm；喷射砼采用C25砼，厚度26cm。

结合现场实际情况，我标段选定平顶山隧道张家口端左幅隧洞40m初支护，作为首件工程先行施工，确定各项施工参数，以便检验施工方案的工艺方法及人员设备的配合协调情况。

2.编制依据

⑴⑵《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）

⑶《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）

⑷《公路隧道施工技术细则》（JTG/TF60-2009）

⑸《公路工程施工安全技术规程》（JTG076-95）

3.施工安排

3.1.进度安排

初期支护施工紧随开挖进行，左幅进洞段的地质情况为Ⅴ级围岩，洞身开挖日均进尺为2m，依据随挖随护的原则，钢拱架的日均循环进尺为2m，共4榀。

则首件工程左幅洞内40m的钢拱架施工计划于2013年8月1日开始，至2013年8月25日结束，工期共计25天。

3.2.机械安排

隧道施工主要机械见表3.2-1。

3.2-1主要施工机械表

序号

设备名称

型号及规格

数量（台/辆）

1

挖掘机

PC220

2

2

装载机

ZL50C

4

3

衬砌台车

2

4

湿喷机

TK961

2

5

注浆机

CZJ-30

2

6

凿岩机

TY-28

16

7

锚杆钻机

YDM-1

6

8

轴流通风机

TZ125

3

9

仰拱栈桥

MIB-12

2

10

多功能作业台车

定制

2

11

高压注浆机

BW-250

4

12

混凝土输送泵

4

13

混凝土运输车

6

14

自卸车

1491K29

8

15

发电机

500KW

4

16

空压机

VY-20

6

17

型钢弯曲机

1

18

钢筋切割机

GQ40

2

19

钢筋弯曲机

GW40

2

20

钢筋调直机

GT40

2

21

电焊机

BX1-500

8

22

超前地质预报仪

TSP203

2

23

全站仪

1

24

自动安平水准仪

2

3.3.人员安排

隧道施工主要人员见表3.3-1。

表3.3-1主要人员计划表

单位名称

工种

人数

备注

项目部

施工管理

2

技术人员

4

安全员

4

隧道1队（右幅）

测量员

3

质检员

2

司机

32

电工

1

试验员

2

技工

86

隧道2队（左幅）

测量员

3

质检员

2

司机

20

电工

1

试验员

2

技工

70

3.4.场地布置安排

隧道洞口布置见图3.4-1。

4.施工方案

隧道施工按新奥法原理和设计要求组织施工，加强围岩量测，实现信息化施工。

软弱围岩地段坚持“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤测量、紧封闭”的原则，分部开挖，快速封闭。

科学选择施工方法、合理安排施工顺序，严格按《公路隧道施工技术细则》和有关设计要求施作初期支护及衬砌，做到开挖光爆成型、支护锚喷及时和二次衬砌内实外美。

喷射混凝土采用湿喷工艺，隧道初期支护紧跟开挖面，尽快封闭。

5.施工方法及工艺

5.1.施工工艺流程

钢拱架施工流程见图5.1-1。

图5.1-1钢拱架施工工艺流程图

5.2.施工工艺及方法

5.2.1.施工准备

5.2.1.1.施工便道

利用乡村原有土路拓宽，达到施工便道标准，满足施工需要。

便道采用20cm砂砾石铺垫，路面宽度4m以上，200米到300米设一个宽6.5m错车道，满足材料运输等的需要。

5.2.1.2.施工水电

隧道位于深切沟谷，无地面水，采用打井的方式做为隧道施工用水。

由于高压电线短期内无法架设到施工现场，施工前期主要依靠配备的发电机来做为施工所需的主电源，高压电线架设到施工现场后，高压电做为施工的主电源，配备的发电机做为应急电源。

5.2.1.3.隧道测量控制

（1）洞外控制测量

本隧道导线已采用GPS测量设备复测完毕，洞外已布设导线控制网，并进行隧道（进）出口段控制网联测。

洞外高程控制测量采用水准仪实施四等水准精度控制，在（进）出口各设2个基准水准点。

（2）洞内控制测量

洞内中线控制采用全站仪控制；洞内高程控制采用水准仪实施四等水准控制。

5.2.1.4.技术方案准备

（1）物资设备和技术部门上场后对施工场地和当地料进行调查，对工程平面位置进行核对，为编制实施性施工方案提供依据。

（2）分析隧道施工的重点、难点，结合施工现场调查，研究施工顺序，确定总的施工布置原则和分项工程施工方案，编制实施性的施工组织设计，针对重点、难点，超前研究对策和相应的技术措施。

（4）工程技术部根据各洞口施工特点制定洞内运输、通信、通风、供风、供电、供水等方案和施工组织措施，设备配备措施；编制初期支护施工实施细节，为进洞开工和全面展开施工，做好开工前的技术准备。

5.2.1.5.施工要素准备

（1）检查设备人员到位情况及安装调试

由项目副经理组织工程技术和物资设备部相关人员对上场机械设备进行核查，检查设备是否按计划数量、型号、质量上场，配备的各类人员是否到齐，对尚未上场的设备及人员抓紧安排上场，为全面铺开施工做好人员、机械、材料准备。

工程技术部及调度检查落实临时工程完工情况，对供风、供水、供电、拌合站、设备进行正式施工前的试运转与调试，对上场的设备发现不配套或性能不能满足施工要求的坚决更换，避免开工后，影响施工进展。

（2）物资准备

计划及物资设备部门在开工前，备足先期开工项目所需材料，并根据工期计划提出年度、季度、月各类材料计划量及相应的资金计划、采购计划、运输计划。

5.2.1.6.技术交底准备

施工技术交底及培训，工程开工前，主管工程师根据设计及技术要求编写作业指导书和施工管理措施，并向参与施工的全体人员进行技术交底，编制初期支护和洞内供电、供风、供水、通风、排水、交通运输的具体实施方案及施工作业指导书等。

5.2.2.钢拱架施工工序

5.2.2.1.钢架制作

钢架在钢筋加工棚内加工制作，钢筋棚场地用混凝土硬化，精确抹平，在加工场地内按设计图纸所示尺寸严格放出1：

1的大样图。

钢架采用冷弯机分节段弯制，制作所采用的型钢必须符合设计要求，非节段连接采用焊接连接，每节长度不大于4m且避开起拱线处，尺寸符合设计要求，形状与开挖断面相适应。

各节段制作完成后，先在加工场地上进行试拼检查断面尺寸，节与节间采用法兰盘螺栓形式连接，钢架加工完成后分类编号存放。

节段法兰盘连接钢板厚度15cm及螺栓规格为M22×65；接头钢板螺栓孔应采用机械钻孔，禁止采用气割冲孔。

各节钢架加工尺寸要准确，弧形圆顺，沿隧道周边轮廓误差应不大于3cm；型钢钢架平放时，平面翘曲应小于2cm，保证钢架架立的垂直度。

钢架连接布置见图5.2.2-1。

5.2.2-1钢架连接布置示意图

5.2.2.2.钢架安装

（1）首先检查钢架是否合格。

进行试拼，检查尺寸是否正确，各部位焊接是否牢固，有无漏焊现象。

（2）测量定位钢架架立位置，然后根据测量交底检查开挖断面有无欠挖现象，若有欠挖，要提前处理，以保证钢架一次架立合格。

（3）检查钢架中线位置，掌子面有明显的中线标记，避免因钢架偏离中线造成严重的超欠挖现象。

钢架与隧道中线应垂直，误差控制在允许范围内。

（4）保证钢架置于稳固的基底上，施工时在钢架基脚部位预留10～15cm原岩，待架立钢架时挖槽就位。

当围岩软弱且富水时，在钢架基脚处增设纵向钢板托垫，以增加基底承载力。

（5）钢架架立后首先检查钢架各部结构尺寸是否正确。

（6）待钢架各部尺寸均符合要求后，对所有连接板的螺栓重新紧固一遍，保证连接牢固。

（7）为保证钢架位置安装准确，待钢架架立到位后，立即采用纵向连接筋将各钢架间焊接连成一整体，同时将钢架与系统锚杆焊成一体，使钢架与锚杆共同受力。

纵向连接钢筋采用Φ22螺纹钢，环向间距1m，内外侧交错布置，以便使钢架间形成整体受力结构。

钢架架立到位后，用砂浆将钢架拱脚连接板埋住，以便与下单元钢架连接。

（8）所有钢架采用螺栓连接，螺栓采用高强螺栓。

（9）严格按设计施工参数施作钢架，在钢架架立过程中当钢架与初喷层之间有较大间隙时，采用混凝土垫块将钢架与喷层之间的间隙垫填密实,以便抵住围岩，控制其变形的进一步发展。

（10）钢架架立时要按照设计尺寸留有足够的钢架保护层。

（11）仰拱利用移动式防干扰栈桥一次开挖到位，清除底部虚碴，将墙脚预留连接板处喷射混凝土凿除，然后用螺栓将仰拱钢架与边墙钢架连成整体。

5.2.2.3.底脚处理

（1）墙脚垫板

墙脚垫板施工是在墙角处的拱架拱脚底部焊接1.5cm厚的50cm×24cm钢板，分散钢架的整体受力，减少钢架变形和下沉量，仰拱型钢与拱部型钢的连接采用1cm厚的梯形钢板焊接，并在搭接交叉处设置L125×80×10mm的固定角钢。

具体连接形式见图5.2.2-2。

图5.2.2-2仰拱型钢与拱部型钢连接大样图（Ⅲ型接头）

（2）锁脚

拱架的拱脚采用Φ22的砂浆锚杆固定，锚杆长度4m，锚杆的数量和间距按设计要求布置。

在台阶法施工工序中下半部开挖后钢架应及时落底接长，封闭成环。

锁脚锚杆的布置见图5.2.2-3。

图5.2.2-3

5.3.施工控制要点

（1）钢支撑应分节段安装，连接钢板平面应与钢架轴线垂直，钢板连接紧密。

（2）钢架立起后，校正位置、定位固定，并用纵向连接筋将相邻钢架连接牢靠。

钢架安装时应垂直于隧道中线，竖向不倾斜、平面不错位、不扭曲。

上、下、左、右允许