西安岭隧道进洞施工方案.docx
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西安岭隧道进洞施工方案
国道G209线卢氏县城至五里川段
改建工程LW-3合同段
隧
道
工
程
施
工
方
案
华通路桥集团有限公司
国道G209线卢氏县城至五里川段改建工程LW-3合同段
二0一四年八月
一、编制依据-----------------------------------------------------------------2
二、使用范围-----------------------------------------------------------------2
三、工程概况-----------------------------------------------------------------2
四、洞口工程-----------------------------------------------------------------2
五、隧道洞口超前支护施工-----------------------------------------------3
六、洞身开挖-----------------------------------------------------------------6
七、监控量测-----------------------------------------------------------------10
八、隧道排水-----------------------------------------------------------------13
九、资源配置-----------------------------------------------------------------13
一十、隧道装饰-----------------------------------------------------------------14
十一、质量保证措施----------------------------------------------------------------------------15
西安岭隧道进洞施工方案
一、编制依据
《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）、
《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）、
《公路隧道施工设计规范》（JTGF60-2009）、
《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GBJ50086-2001）、
《公路工程地质勘察规范》（JTGC20-2011）、
《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）、
《公路工程勘测规范》（JTJC10-2007）。
二、使用范围
本方案适用于国道209线卢氏至五里川段改建工程G209LW-3标段西安岭隧道工程。
三、工程概况
西安岭隧道为单洞双线，起讫里程为K1096+380～K1096+850，总长470m，洞身围岩级别为III、IV级。
本隧道为双线隧道，隧道进口段位于直线上，出口段位于曲线上，隧道平面一个曲线。
进口明洞长15米，出口明洞长15米。
隧道K1096+831.666至出口段位于半径为40m的右偏曲线上，隧道内曲线长度为18.334m；隧道其余地段位于直线上。
隧道内纵坡为一个上坡，隧道进口为K1096+380～K1096+850坡度为3%上坡。
隧道属短隧道，进口相对于出口地势条件较好，施工便道修建便利，选择从进口单向进洞。
1、地质情况
据本次野外地质调查和地震勘探资料，隧道区未发现皱褶与断裂构造，属于相对稳定区。
仅发现有节理构造，区内发育有一组节理，走向为150°-170°，频度多为1条/m，局部地段可达到2-3条，张开度约1-2mm，多为张性裂隙，砂土填充。
2、水文地质特征
勘察区地下水类型为基岩风化裂隙潜水，其富水性取决于裂隙的发育程度。
据本次勘察钻孔资料，基岩裂隙水埋深5-39.6m。
由于区内裂隙多为闭合状，连通性差，透水性弱，多以渗水和滴水的形式运移，在地势低洼处，以泉的形式排泄，但泉水流量<0.1L/s，地下水资源贫乏。
野外调查过程中，在原西安岭隧道内可见少量裂隙水沿洞壁下渗。
3、特殊地质和不良地质
根据本次野外调查，隧道区未发现滑坡、泥石流、地面塌陷等其它不良地质作用。
进出洞口仰坡地面堆积的薄层碎石土，施工时应予以清理，同时对进洞口仰坡顶面的危石予以清理。
4、工程条件评价
根据地勘报告提供的各类岩组的物理力学参数、岩体结构、结构面发育特征及各项定性、定量成果资料分析，隧道围岩分级划分为3段，从隧道进口至出口分别为：
第一段、Ⅳ级，桩号为K1096+380.0～K1096+410.2，长30.2m，占隧道总长的6.4%；
第二段、Ⅲ级，桩号为K1096+410.2～K1096+776.6，长366.4m，占隧道总长的78.0%；第三段、Ⅳ级，桩号为K1096+776.6～K1096+850，长73.4m，占隧道总长的15.6%。
5、隧道围岩稳定性评价
隧道围岩分级划分为三个段。
评价结果表明：
隧道进、出口K1096+380.0～K1096+410.2和K1096+776.6～K1096+850段长度103.6m，围岩类别为Ⅳ级，洞顶和侧壁围岩易发生坍塌、变形，洞内以渗水和淋水为主。
K1096+410.2～K1096+776.6段长度为366.4m，围岩类别为Ⅲ级，围岩开挖后，拱部无支护时，可产生小坍塌，侧壁基本稳定，爆破施工震动过大时，易坍塌、变形，洞内以渗水为主。
四、洞口工程
隧道属短隧道，出口相对于进口地势条件较好，施工便道修建便利，选择从出口单向进洞。
1、边仰坡开挖与防护
边仰坡测放好开挖线后按照设计坡率开挖。
刷坡完毕后进行挂网喷锚临时防护。
网格采用φ8钢筋制作，间距20cm×20cm，搭接1～2个网格。
锚筋采用Φ22钢筋制作，长3.5米，间距150cm×150cm。
喷射C25砼10cm厚。
在洞口开挖前做洞顶截水沟和地表防排水系统。
天沟在距洞口5～10米，为M7.5浆砌片石水沟。
2、明洞开挖与防护
明洞开挖与防护也采用上述方法施工。
五、隧道洞口超前支护施工
1、技术参数
套拱采用I20型钢按设计尺寸加工，拱架间连接筋为φ22螺纹钢筋。
管棚钻孔仰角1°（不包括线路纵坡），管棚间距1根/40cm，管棚长15m，采用φ89无缝钢管，3m、6m套管错开使用。
管壁上每隔10cm梅花型钻眼，眼孔直径为12mm。
2、大管棚施工作业流程
施工流程见图1。
图1大管棚施工流程图
注：
本图尺寸为cm。
图2预留核心图示意图
在上坑道K1096+395～+397段处进行导向墙的施作，导向墙模板采用组合木模板，导向墙高1.0m，采用C20混凝土浇注。
为方便捣固，外模随砼浇筑高度而增高。
在砼强度达到设计强度80%方可拆模，拆模后洒水养护。
在导向墙施做完成后搭设钻机平台，首先将平台面找平，在搭设钢管架的下方支垫木板，平台搭设牢固，并有合适的空间已适应钻机适应多个角度和高度的钻孔，钻机就位后将其固定于工作平台上，以防钻进过程中发生机身移位。
钻机架设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，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。
3、钻孔
⑴为了便于安装钢管，钻头直径采用Φ108mm。
⑵岩质较好的可以一次成孔。
钻进时产生坍孔、卡钻时，需补注浆后再钻进。
⑶钻机开钻时，应低速低压，待成孔5m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。
⑷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。
⑸钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。
⑹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。
4.安设管棚
⑴用钻机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碴。
⑶钢管在专用的管床上加工好丝扣，钢管四周钻设孔径10mm注浆孔（靠孔口3m处的棚管不钻孔），孔间距15cm，呈梅花型布置。
管头焊成圆锥形，便于入孔。
⑷管棚采用管棚机顶进。
⑸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。
（6）及时将钢管与钻孔壁间缝隙填塞密实，在钢管外露端焊上法兰盘、止浆阀，并检查是否牢固。
5、注浆
⑴注浆前先检查管路和机械状况，确认正常后作压浆实验，确定合理的注浆参数，据以施工。
⑵注浆材料：
注浆材料为水泥单液浆。
注浆料搅拌时间3min，制浆后应通过滤网进入储浆桶后进行压浆，压浆过程中要对储浆桶内的浆液进行搅拌。
浆液配料时制浆材料必须计量准确，其中水、水泥称量误差不应大于2%。
⑶注浆过程中随时检查孔口、临孔、覆盖层较薄部位有无串浆现象，如有发生串浆，应立即停止注浆或采用间歇式注浆封堵串口，也可采用麻纱、木楔、快硬水泥砂浆或锚固剂封堵，直至不再串浆时继续注浆。
注浆过程中压力如突然升高，可能发生堵管，应停机检查。
⑷初压0.5～1.0MPa，终压2.0MPa，持压20min后停止注浆。
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。
注浆示意图
6.注浆异常现象处理
⑴串浆时及时堵塞串浆孔。
⑵泵压突然升高时，可能发生堵管，应停机检查。
⑶进浆量很大，压力长时间不升高，应重新调整砂浓度及配合比，缩短胶凝时间。
六、隧道开挖
1、开挖作业
Ⅳ级围岩施工：
采用小导管超前支护，环向开挖保留核心土法开挖，上下阶距离5～10米。
开挖后立即喷射C25砼，然后打锚杆、架立钢架、复喷至设计厚度。
人工配合风镐开挖。
2、施工顺序
先超前支护，后开挖并及时初期支护；开挖由上而下，衬砌由下而上的原则；开挖时应短进尺，弱爆破，每循环进尺不得超过1米；初期支护及砼施工应及时封闭仰供。
（1）环向开挖保留核心土开挖法作业示意图详见图《Ⅳ围岩环向开挖保留核心土开挖示意图》。
Ⅳ围岩环向开挖保留核心土开挖示意图
1.超前支护；2.上半断面环向开挖；3.上半断面初期支护；4.上半断面核心土开挖；5.下半断面左侧壁开挖；6.下半断面左侧壁初期支护；7.下半断面右侧壁开挖；8.下半断面右侧壁初期支护；9.下半断核心土开挖（含仰拱开挖）；10.仰拱初期支护；11.仰拱砼施工；12.拱墙二次衬砌施工。
（2）Ⅳ级围岩掘进作业循环时间:
Ⅳ级围岩段围岩软弱，自稳性差，本着稳步开挖的原则，折合全断面月掘进安排30m。
（3）上断面
上断面掘进作业循环时间表（循环进尺1.5m）
作业项目
时间（h）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
测量
超前支护
开挖及出碴
初期支护
（4）下断面
下断面掘进作业循环时间表（循环进尺1.5m）
作业项目
时间（h）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
测量
左半部开挖出碴
左半部初期支护
右半部开挖出碴
右半部初期支护
（5）Ⅲ级围岩开挖方法
Ⅲ级围岩采用短台阶法开挖，光面爆破施工，见下图。
短台阶法开挖
（6）Ⅳ级围岩施工：
防护采用小导管超前支护，带钢拱架。
其它同Ⅲ级围岩施工。
Ⅳ级围岩掘进作业循环时间:
IV级围岩掘进作业循环时间表（循环进尺2m）
作业项目
时间（h）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
测量划线
超前支护
钻孔
装药起爆
通风排险
出碴
初期支护
（7）IV级围岩施工：
IV级围岩地段采用短台阶爆破开挖，网喷锚初期支护，全断面灌注二次衬砌砼，上断面超前3～5m，作为上断面钻孔喷锚网工作平台，上、下断面同时爆破开挖。
钻孔时,上断面配8台风枪钻孔，下断面采用凿岩机钻孔，采用反铲挖掘机将上断面石碴扒至下半断面，下半断面由侧卸式装载机装碴，自卸汽车运碴。
开挖时要短进尺、弱爆破，以减轻爆破振动对围岩的破坏，确保围岩的稳定，循环进尺设计为2.0m。
洞身开挖后，立即施作锚喷网初期支护，及时封闭围岩。
IV级围岩施工程序见图。
施作仰拱砼
浇筑衬砌砼
施作防排水设施
下断面开挖支护
沟槽及路面施作
上断面开挖支护
测量划线
IV级围岩施工程序框图
（8）IV级围岩深埋段掘进作业循环时间:
IV级围岩深埋段月掘进安排80m，其作业循环时间见下表。
IV级围岩掘进作业循环时间表（循环进尺1,5m）
作业项目
时间（h）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
测量划线
钻孔
装药起爆
通风排险
出碴
初期支护
（9）Ⅲ级围岩施工：
采用全断面光面爆破开挖，锚喷网初期支护，待围岩变形基本稳定后，全断面施作二次衬砌，采用凿岩机钻孔，侧卸式装载机装碴，自卸汽车出碴，全断面液压衬砌台车衬砌。
Ⅲ级围岩比较稳定，开挖时可提高循环进尺，每循环设计进尺3m，喷锚与掘进平行作业，月掘进150m-180m左右。
Ⅲ级围岩施工程序见下图。
Ⅲ级围岩施工程序框图
Ⅲ级围岩掘进作业循环时间:
Ⅲ级围岩掘进作业循环时间表（循环进尺3m）
作业项目
时间（h）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
测量放线
钻孔
装药起爆
通风排险
出碴
七、隧道监控量测
现场监控量测与信息化施工管理，是新奥法的重要内容。
现场监控量测是监控施工中围岩稳定性、检验设计与施工是否正确合理的重要手段。
搞好监控量测并及时将量测信息反馈到设计施工中去，可以掌握围岩和支护在施工过程中的力学动态及稳定程度，保证施工安全，为评价和修改初期支护参数，调整掘进进尺和施工方法及二次衬砌施作时间提供信息依据。
1、监控量测设计内容
本工程开展工程地质及现状的观察、周边收敛位移、拱顶下沉、地表下沉、钢支撑、锚杆应力及喷层表面应力量测。
2、监控量测设计要求
（1）地质和支护状况观察
要求每次爆破后作地质描述，确认围岩类别及变化情况与趋势，断层、节理、裂隙发育及发展情况。
洞内水情包括渗水、涌水的部位、流量等。
注重对初期支护的观察，注意其位移发展趋势，作为现场量测的补充。
（2）隧道周边位移量测
选用中科院武汉岩土力学研究所研制的收敛计，其精度可达0.01mm。
在隧道长度方向每隔10～50m设一个量测断面，测点应距开挖面2m的范围内尽快安设，保证爆破后24小时内或下一次爆破前测读初次读数。
每个收敛断面在拱腰、边墙各有一对量测点，拱顶设一个下沉测点，测量结果为二次衬砌的施设提供依据，是各项量测中的重点。
测点布置见下图：
（3）拱顶下沉量测
拱顶下沉的量测断面与隧道周边位移量测相同。
每个断面在拱顶设置一个双测点，采用预埋钢筋钩，挂钢卷尺，用水准仪测量的方法测出拱部下沉量。
测量方法见下页图：
（2）量测频率及人员配备
项目名称
人员
配置
1～15天
16天～1个月
1～3个月
3个月以后
地质和支护
现状观察
每次爆破后进行
量测人3名
量测工5名
周边收敛位移
1～2次/天
1次/2次
1～2次/周
1～3次/月
拱顶下沉
地表下沉
L＜2B时
1～2次/天
L＜5B时
1次/2天
L＞5B时
1次/周
钢支撑、锚杆应力、喷层表面应力
1～2次/天
1次/2次
1～2次/周
1～3次/月
L——为开挖面距量测断面的距离，B为隧道跨度
隧道周边允许相对收敛值
允许相对位移值（%）
围岩类别
覆盖层厚度（m）
＜50
50～100
IV
0.20～0.80
0.60～1.60
注：
1、允许值：
指实测收敛量与两测点之间距离之比。
2、在未风化的比较完整的岩层中，允许值取小值，反之取大值。
3、当位移速度无明显下降，而相对位移值已经接近表中规定的允许值上限时，或者喷砼表面出现明显的裂隙时，必须立即补强，并在后续施工中改变方法和支护衬砌参数。
八、施工排水
该施工段内隧道为单面坡，进口施工为上坡施工，施工排水采取自然排水，施工中应及时开挖临时侧沟，保证排水顺畅。
九、洞内装修
隧道衬砌完工后，施工洞内路面时同步施工，进行洞内墙拱装修，施工工艺见下图。
十、资源配置
1.人员配置
人员配置如下表：
表1：
施工人员一览表
序号
人员名称
数量
单位
备注
1
现场领工员
4
人
12小时一班
2
现场技术员
2
人
12小时一班
3
机械班
12
人
8小时一班
4
一班
12
人
8小时一班
5
值班电工
2
人
12小时一班
6
开挖班
27
人
12小时一班
7
支护班
17
人
12小时一班
2.机械配置
机械配置如下图：
表2管棚施工机械设备一览表
序号
机械名称
型号
数量
单位
备注
1
水平地质钻机
ZDY1500/1900S
2
套
2
双液注浆泵
KBY80/70
1
套
3
水泥浆搅拌机
自购
1
台
容量≥300L
4
自搅拌储浆桶
自制
1
个
储存水泥浆
5
清水桶
自制
3
个
容量≥100L
6
混合器
T型
3
个
与注浆泵配套购置
7
高压注浆管
50
m
与注浆泵配套购置
8
防震压力表
10MPa
3
个
表3主要机械设备配置情况
序号
机械设备名称
规格及型号
数量
技术状况
进场日期
使用工点
备注
1
变压器
400-1250
KVA
1
良好
2014-8-1
西安岭隧道进口
2
发电机组
（≥250kw）
BFV200
1
良好
2014-8-1
西安岭隧道进口
3
装载机
（≥2.0m3）
ZLC-50C
2
良好
2014-8-1
西安岭隧道进口
4
挖掘机
（≥1m3）
220
1
良好
2014-8-1
西安岭隧道进口
5
自卸汽车
陕汽
5
良好
2014-8-1
西安岭隧道进口
6
喷浆机（12m3/h）
TK700
2
良好
2014-8-1
西安岭隧道进口
7
混凝土搅拌机
JS500
2
良好
2014-8-1
西安岭隧道进口
8
电动空压机
≥20m3/min
4L—8/20
4
良好
2014-8-1
西安岭隧道进口
9
管棚钻机
MDK-5s
10m>h
2
良好
2014-8-1
西安岭隧道进口
10
注浆泵（机）
KBY-80/70
1
良好
2014-8-1
西安岭隧道进口
十一、质量保证措施
1、施工前有针对性地对隧道各工种进行技术培训，制定各工序标准化作业细则，提高施工人员的整体技术水平，特别对使用新型设备人员要确保培训质量，为创优质工程创造条件。
2、认真执行设计图纸审核制度，并做好施工技术交底，使现场领工员及每一位施工人员做到心中有数，严格按技术要求施工，保证设计意图的实现。
3、施工前后自始至终要对隧道测量的中线、水平严格执行双检制，各种测量资料收集要及时、齐全，保证资料均从现场取得。
4、施工前做好施工场地的排水工作。
5、在施工中充分发挥专、兼职质量检查人员的作用，对隧道工程各工序进行全面检查，特别是隐蔽工程在监理人员检查、签证后经过检合格后，方可报监理工程师检验，经认可后才准许进行下道工序施工，严格执行工程报检制度，使工程每一环节质量均有保证，现场要经常做试验，必要时从混合器处取浆液来做试验，以保证合理的浆液凝固时间。
6、现场作业人员在注浆过程中，要严格按技术人员确定的凝胶时间和配合比进行注浆，不得私自改变配合比，以免影响注浆质量。
7、在施工中要充分调动工人的积极性，对各施工工序的人员根据工作质量和工程的优劣进行奖罚，促使各工序人员都把质量放在首位，使工程质量不断提高。
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