隧道主要施工工艺.docx

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隧道主要施工工艺

隧道主要施工工艺

一、洞口段施工：

   1、边仰坡开挖：

全站仪测量放样，利用挖掘机自上而下逐段开挖，不得掏底开挖或上下重叠开挖，清除洞口与上方有可能滑塌的表土，灌木及山坡危石等，石质地层仰坡开挖需要爆破时，应以浅眼松动爆破为主。

局部也可人工配合修整，开挖时应随时检查边坡和仰坡，如有滑动、开裂等现象，应适当放缓坡度。

   2、成洞面支护：

   仰坡刷坡完成后，及时用坡度板检查坡度，待坡度检查合格后，及时打设系统锚杆，并将锚杆头外露，挂设金属扩张网与锚杆头焊接成整体。

挂网完成后立即喷射混凝土，并反复喷射，直到达到设计厚度为止。

   3、截水沟施工：

   在距仰坡坡口5米处开挖截水沟，截水沟开挖以机械为主，人工配合修整，修整完后，立即砌筑7.5#浆砌片石，并用砂浆抹面。

   二、辅助施工：

   1、长管棚：

   套拱施工：

施工放样，模板安装、钢筋绑扎、导向管放样，127导向管安装，砼浇注。

   管棚施工：

   钢管规格：

热扎无缝钢管￠108㎜，壁厚6㎜，节长3米，6米；

   n管距：

环向间距50㎝；

   n倾角：

仰角1°（实际施工按2°施工），方向与线路中线平行；

   n钢管施工误差：

径向不大于20㎝；

   n隧道纵向同一截面内接头数不大于50%，相邻钢管的接头至少错开1米。

   A管棚施工方法：

   测量人员准确放样，标出洞中心线及拱顶标高，开挖预留核心土作为管棚施工的工作平台，开挖进尺为2.5米，开挖结束后，人工两边对称开挖（品字型）工作平台，台阶宽度1.5米，高度2.0米，作为施工套拱和管棚施钻的平台。

管棚应按设计位置施工，应先打有孔钢花管，注浆后在打无孔钢花管，无孔管可作为检查管，检查注浆质量，钻机立轴方向必须准确控制，以保证孔口的孔向正确，每钻完一孔便顶进一根钢管，钻进中应经常采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求，及时纠正。

钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15㎝，为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节管采用3米钢管，编号为偶数的第一节管采用6米钢管，以后每节均采用6米长钢管.

   B管棚施工机械：

   n钻孔机械：

配备XY-28-300电动钻机，钻进并顶进长管棚；

   n注浆机械：

BW-250/50型注浆泵2台；

   C注浆参数：

   n

   采用水泥-水玻璃浆液。

水泥浆与水玻璃体积比1：

0.5；水泥浆水灰比1：

1；水玻璃浓度35波美度；水玻璃模数2.4；注浆压力初压0.5~1.0MPA；终压2.0MPA。

2、小导管

    A

   超前小导管采用外径42㎜、壁厚3.5㎜的热扎无缝钢管，钢管前端呈尖锥状，尾部焊上￠6加劲箍，管壁四周钻8㎜压浆孔，但尾部有1米不设压浆孔，超前小导管施工时，钢管与衬砌中心线平行以10°~30°外插角打入拱部围岩，钢管环向间距20~50㎝。

每打完一排钢管后，应立即喷浆封闭开挖面,然后注浆.注浆后，架设钢拱架，初期支护完成后，每隔（2~3米，试图纸而定）再另打一排钢管，超前小导管搭接长度一般为1.0米。

   B注浆参数：

   n水泥浆与水玻璃体积比：

1：

0.5；

   n水泥浆水灰比1：

1；

   n水玻璃浓度35波美度；水玻璃模数2.4；

   n注浆压力0.5~1.0MPA；必要时在孔口设置止浆塞。

   3、超前锚杆：

外插角必须大于14度，注浆饱满，搭接长度不小于1米。

   三、

   预埋件施工：

预埋件按设计尺寸采用木版作成设计形状，安装于二衬魔板台车中，且位置准确（误差±50CM），固定牢固不得晃动，有管的必须中间穿铁丝通过。

   四、调平层施工

   模板安装的要求，在调平层两侧预先标定的位置上安装模板。

侧模采用[10#槽钢模板，顶面标高应与相应里程的路面标高一致，允许偏差±2mm，用水准测量调整、确定标高。

模板每隔一定距离内外固定，保证不位移，模板的接头应紧密平顺，不得有离缝、歪斜和不平整等现象，模板接头及底部均不得漏浆。

砼灌注前，底层砼面上必须清洗干净。

当砼运达施工地点时，直接倒向安装好模的路槽内，并用人工找补均匀。

摊铺时应考虑砼震捣后的沉降量。

虚高可高出10%，使震实后的面层标高与设计相符。

砼震捣时靠近边角等处用插入式震捣器顺序震捣；用平板式震捣器纵横交错全面震捣，每个位置的捣时间以砼不再下沉，不再冒出大量气泡，并以在表面出现水泥砂浆为准，一般不少于15s，亦不宜过长；然后用震捣梁沿纵向震捣拖平，多余的砼随着震捣梁的拖移被刮去，低陷处则应随时找平震实；最后用直径75~100mm的无缝钢管滚压，作进一步整平。

严禁在刚做好的面层上洒水、撒水泥。

   五、水、电缆沟施工

   安设沟墙钢筋，要求位置准确，必须挂线施工。

安设沟墙摸板，要求摸板位置准确，纵向一条线。

最大矢度不大于3㎜，模板面与沟墙顶面齐，经检查合格后方可灌注砼，在靠原边墙侧部分必须凿毛，并注意预埋件的位置准确。

模板采用定型摸板。

   六、洞门施工

   清理现场，进行施工放样。

按设计尺寸要求挖端墙基础。

砌筑M7.5#浆砌片石。

    模板安装，要求摸板位置准确，纵向一条线，并及时检查模板坡度。

浇注砼15#片石砼，待砼强度达到70%以上进行明洞拱顶回填。

   明洞拱顶回填应对称分层夯实。

每层厚度不大于0.3M，其两侧回填面高差不大于0.5M，回填至拱顶平齐后分层压实至设计高度，使用机械碾压时，必须用人工夯填至拱顶1.0M以上，方可采用机械夯实

   七：

施工过程安全及环保的控制

    进洞必须佩带安全帽、防止坠落，洞内车速限制5KM、照明必须每10米一灯、火攻品材料存放必须规范，派专人看管。

    弃渣场地必须排水通畅、且必须砌筑挡墙，防止洪水，形成泥石流。

   八：

施工过程中已发生问题的处理:

   二衬施工完毕后渗水的处理：

   细小裂缝用丙烯酸、水泥浆或环氧树脂等涂刷和嵌缝，效果较理想；

   对较大裂缝，可用10号水泥砂浆或膨胀水泥砂浆嵌缝较合适有效；

   对大裂缝（缝宽大于5MM），（若有渗漏水，可用切割机沿裂缝切割一宽2~4CM左右小槽深度大约10CM以上，在水源处，切割一5×5CM立方的小洞室，然后把水管插入一块4×4CM

   MF7塑料盲沟内，一同压入切割好的槽内，把水引入纵向排水沟，最后用水泥与水玻漓混合砂浆封闭切割槽）若无渗水，宜用环氧树脂砂浆，或采用压浆、钢筋网喷射砼等补强。

资料简介（隧道管棚施工方案）

一、施工方法：

管棚由钢管和钢架组成，并辅助锚杆和喷射砼，管棚直径为80～180mm,一般采用108mm×4.5mm厚热扎无缝钢管,管与管的中心间距采用2.5～3倍管径30～50cm,管棚长度不宜小于10m,根据地质,机械设备及施工条件确定,长度一般为10～40m,如需设置管棚段落过长,可分组设置,纵向两组管棚的搭接长度不小于3.0m。

先施作好的超前管棚，在管棚的超前支护下，采用上半断面法掘进，上部开挖后及时安设拱部钢拱架和锚、网、喷等初期支护，钢架采用型钢拱架或格栅拱架，待完全作好拱部支护后，开挖下部，下部左右两侧交错施工，待一侧的钢架和初期支护施作完毕后，再开挖另一侧。

钢支架采用型钢或φ22格栅钢筋拱架,锚杆采用φ22钢筋,喷射砼采用20号砼,钢拱架的受力计算要承受2～4m的松散岩体爱力,采用型钢拱架时,不计算喷射砼的受力（如施工图已有设计,按设计方案执行）。

长大管棚在隧道浅埋段的施工技术

陈荣典林爱芬

（福建省第一公路工程公司，福建泉州362000）

摘要：

介绍福建省首例采用40m长大管棚超前支护的施工技术，并在参数确定、机具选择、进度情况、质量控制与成本分析5个方面作了具体介绍。

关键词：

长大管棚；施工技术；参数确定；机具选择；质量控制；成本分析

1工程概况

杨梅岭隧道设计为上下行分离式4车道高速公路隧道，隧道左线长1365m，右线长为1340m。

全隧道按新奥法设计和施工，进口左洞和出口右洞洞口浅埋段最薄覆盖层分别为367m、405m，在洞口35m范围内为强风化、弱风化花岗岩，顶板为残坡积层，风化裂隙，发育具块状镶嵌结构，局部散体结构，围岩不稳定，易塌。

福建省首次采用40m长大管棚对洞口段进行超前支护。

沿隧道衬砌外缘一定距离打入一排纵向钢管，并且在插入钢管后，再往管内注浆以固结软弱围岩、充填钢管与孔壁之间的空隙，使管棚与围岩固结紧密，以提高钢管的强度。

开挖后架设拱形钢架支撑，形成牢固的棚状支护结构。

2施工工艺

2.1施工工艺流程

施工工艺流程如图1所示。

2.2管棚参数

（1）钢管布设在圆心角为150°的隧道拱部；

（2）钢管环向间距为50cm；

（3）管心与衬砌设计外廓线间距为40cm；

（4）倾角：

仰角1°（不包括路线纵坡）；

（5）钢管施工误差：

径向不大于20cm；

（6）管棚长度为40m，热轧无缝钢管φ108mm，壁厚6mm，节长3m、6m；

（7）孔口管为天缝钢管φ127mm，壁厚6mm，节长2m。

2.3机具选择

机具选择如表1所示。

表1机具选择表

管棚长度（m）〖〗管棚机型号〖〗管棚机参数8～16〖〗ksz100型〖〗钻杆外径50mm16～40〖〗mk5型〖〗钻杆外径80mm24工艺说明

管棚施工主要工序有开挖支护明洞边坡、仰坡；施作套拱；搭钻孔平台、安装钻机；钻孔；清孔、验孔；安装管棚钢管；注浆。

工序技术要求高，工艺复杂，现分别叙述如下。

2.4.1明洞边坡仰坡开挖支护

（1）明洞段开挖应在洞顶截水沟施工完成后进行，应尽量避开雨季施工。

（2）边坡防护应与明洞开挖同步进行：

及时施工明洞边坡的锚杆、挂设钢筋网、喷射混凝土及时封闭坡面。

（3）对边坡渗水要及时排、引到坡面外，加强对坡面的防护。

2.4.2施作套拱

（1）混凝土套拱作为长管棚的导向墙，套拱在明洞外廓线以外施作，套拱内埋设4榀工字型钢支撑，钢支撑与管棚孔口管焊成整体。

（2）孔口管作为管棚的导向管，它安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量。

用经纬仪以坐标法在工字钢架上定出其平面位置；用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角；用前后差距法设定孔口管的外插角。

孔口管应牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移。

2.4.3搭钻孔平台安装钻机

（1）钻机平台可用枕木或钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由两台钻机由高孔位向低孔位对称进行，可缩短移动钻机与搭设平台时间，便于钻机定位。

（2）平台支撑要着实地，连接要牢固、稳定。

防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。

（3）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。

用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线也孔口管轴线相吻合。

2.4.4钻孔

（1）为了便于安装钢管，钻头直径采用φ115mm。

（2）岩质较好的可以一次成孔；钻进时产生坍孔、卡钻，需补注浆后再钻进。

（3）钻机开钻时，可低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。

（4）钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的现象及时判断成孔质量，并及时处理钻进过程中出现的事故。

（5）钻进过程中确保动力器，扶正器、合金钻头按同心圆钻进。

（6）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。

作为开挖洞身的地质预探预报，作为指导洞身开挖的依据。

2.4.5清孔验孔

（1）用地质岩芯钻杆配合钻头（φ115mm）进行来回扫孔，清除浮渣至孔底，确保孔径、孔深符合要求、防止堵孔。

（2）用高压气从孔底向孔口清理钻渣。

（3）用经纬仪、测斜仪等检测孔深，倾角，外插角。

2.4.6安装管棚钢管

（1）钢管应在专用的管床上加工好丝扣，棚管四周钻φ8出浆孔（靠掌子面45m的棚管不钻孔）；管头焊成圆锥形，便于入孔。

（2）棚管顶进采用大孔引导和棚管机钻进相结合的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔（φ115mm），然后可用10t以上卷扬机配合滑轮组反压顶进；也可利用钻机的冲击力和推力低速顶进钢管。

（3）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。

2.4.7注浆

（1）安装好有孔钢花管后即对孔内注浆，注浆后再施工无孔钢管，无孔钢管可以作为检查管，检查注浆质量。

（2）注浆参数：

水泥浆与水玻璃体积的比例为1∶05；水泥浆水灰比1∶1；水玻璃浓度35波美度；水玻璃模数24。

（3）采用kby50/70液压注浆机将双液浆注入管棚钢管内，初压05mpa～10mpa，终压2mpa，持压15min后停止注浆。

注浆量一般为钻孔圆柱体的15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，直至符合注浆质量标准，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙均为浆液充填，方可终止注浆。

（4）注浆结束后及时清除管内浆液，并用30号水泥砂浆充填，增强管棚的刚度和强度。

2.5劳动力组织

管棚施工工序多，工种杂、技术性强、要求技术工人具有各方面独立操作能力，又能处理管棚施工中一般的故障，管棚施工的质量很大程度上取决于钻孔和注浆的质量。

一台钻机三班作业劳力组织为：

技术人员1人、机长1人、班长3人、修理工1人、电工1人、电焊工1人、钻工15人、合计23人。

3进度情况

钻机就位、加固：

钢管47h/t

钻进：

钢管95h/t

扫孔、顶管：

钢管11h/t

注浆：

钢管55h/t

4质量控制

（1）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。

（2）钻孔仰角的确定应视钻孔深度及钻杆强度而定，一般控制在1°～15°，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20cm～30cm。

（3）严格控制钻孔平面位置，管棚不得侵入隧道开挖线内，相邻的钢管不得相撞和立交。

（4）经常量测孔的斜度，发现误差超限及时纠正，至终孔仍超限者应封孔，原位重钻。

（5）掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。

（6）在遇到松散的堆积层和破碎地质时，在钻进中可以考虑增加套管护壁，确保钻机顺利钻进和钢管顺利顶进。

5管棚费用评价

管棚费用主要包括管棚的套拱费用、管棚施工的人工费、管棚施工的机械台班费、管棚施工的材料费4大部分。

现以福宁高速公路杨梅岭隧道进口左洞40m管棚（沿拱顶150°范围内布设33根长度各为40m注浆钢管，管棚的钢管总重量为21t）为例，分析管棚在现场施工中的实际费用。

5.1套拱费用

（1）套拱ⅰ18工字钢：

15675t×6000元/t=9405元；

（2）孔口管（φ127×4mm无缝钢管）：

080058t×5000元/t=40029元；

（3）固定钢筋（φ25钢筋）：

045738t×4000元/t=18295元；

（4）普通混凝土（c25）：

4126m3×400元/m3=16504元。

5.2人工费

（1）加工管棚钢管：

2145工日×40元/工日=8580元。

包括割、焊钢管锥形探头，钢管施钻φ8mm出浆孔等；

（2）加工钢管丝扣接头：

20元/个×231个=4620元；

（3）搭工作架、布设水、电、气管路等准备工作：

18工日×40元/工日=720元；

（4）钻机就位、钻孔、扫孔、顶管、注浆：

51576h×4元/h=206304元。

5.3机械台班费

（1）地质潜孔钻机：

5376台班×432元/台班=2322432元；

（2）电动空压机（20m3/h）：

5376台班×674元/台班=3623424元；

（3）压浆机（50l）：

1449台班×36元/台班=52164元；

（4）拌浆机：

1449台班×20元/台班=2898元。

5.4材料费

（1）锯木：

352m3×800元/m3=14080元（按两次摊销）；

（2）钢管：

21t×4200元/t=88200元；

（3）砂浆（30#）：

10m3×240元/m3=2400元；

（4）水泥（325级）：

4371t×330元/t=144243元；

（5）水玻璃（35波美度）：

3848t×900元/t=34632元；

（6）磷酸氢二钠（缓凝剂）：

088t×4600元=4048元。

4项费用合计：

2843461元；

管理费与税收按15%计：

4265191元；

管棚费用按每吨钢管计：

（2843461+4265191元）/21t

=1557133元/t。

按隧道延米计：

（2843461+4265191元）/40m

=817495元/m。

6结语

6.1对于隧道洞口的软弱破碎围岩地段、浅埋地段采用长大管棚施工工艺，提前发挥超前支护作用，增加了施工安全度，提高隧道的长期稳定性，具有显著的经济效益和社会效益。

6.2在管棚支护下开挖，可减少地表下沉和防止围岩坍塌。

6.3管棚钻孔可作为地质预探预报，地质资料可指导洞身开挖提供依据。

6.4管棚施工工艺的引用，对福建省隧道施工技术的探索迈开新的步伐。

参考文献

[1]公路工程预算定额北京：

人民交通出版社，1998

[2]福建省高速公路施工技术规范福建省高速公路建设总指挥部，1999

[3]tlejgf—93—27岩溶隧道管棚支护工法北京：

人民交通出版社，1993