隧道下穿高速公路施工方案设计Word格式文档下载.docx

1、根据地质条件及场地条件 ,选用 2台 MK-5型液压钻机 ,该机具有体积小 ,扭矩大 ,操作灵活等优点 ,适于隧道内作业。钻孔主要采用翼片式硬质合金钻进工艺 ,施工顺序由下向上由两边向中间依次进行。用方木逐层搭建钻机平台。钻孔注意事项和防斜措施 :对孔要精确 ,钻具轴线要与导向管轴线重合 ;钻机平台要搭建稳固 ,钻机要固定牢 ;钻具上安装扶正器 ; 钻进过程中要随时用罗盘测斜仪或经纬仪测量钻杆角度 ,发现偏差及时纠正。（4）安装钢管。由于该地质条件差 ,因此成孔后要及时顶进。为便于顶进 ,第一根钢管前端加工成锥形。管棚钢管利用钻机动力头顶进 ,钢管间为内套管焊接连接。为了增强管棚的整体结构性能

2、 ,相邻两孔钢管接头错开至少 1m,同一断面钢管接头数 50%。（5）注浆。为了避免围岩内孔隙水通过钻孔流出而引起地面沉降 ,必须及时注浆。采用 KBY50/70型双液注浆泵 ,前进式注浆。注浆压力为 1.0MPa1.5MPa或根据施工需要调整。2、超前小导管施工（1）超前小导管施工及注浆加固范围。在DK608+050DK608+080段隧道的拱部 120范围内设置 42mm的小导管 ,每根长 3.5m,环向间距 0.4m,每 2.0m一环 ,搭接长度不小于1.5m，每环52根。（2）测量放样，在设计孔位上做好标记，用风枪钻孔，孔径约50mm。 （3）成孔后，将小导管按设计要求用风钻打入到设计

3、深度，外露30cm焊接在后序架设的钢架上，与钢架共同组成预支护体系。（4）采用吹管法清孔。注浆前，必须用高压风管输入高压风将孔眼土屑冲洗和吹净，以保证注浆效果。小导管安装完成后，应进行压水试验，压力不大于1.0Mpa。水泥浆水灰比为0.51.0之间调节，浆液由稀到浓逐级变换，即先注稀浆，然后逐级变浓至1.0为止。注浆压力控制在0.5Mpa-0.7Mpa。水泥浆液应采用拌合桶配制，配制水泥浆时，应防止杂物混入，拌制好的浆液必须过滤后使用。注浆应采用专用注浆泵注浆，并在规定时间内注完，随配随用。注浆顺序为由下至上，浆液先稀后浓、注浆量先大后小，注浆压力由小到大。单孔注浆压力达到设计要求值，浆液必须

4、充满钢管及其周围的空隙。当压力达到设计注浆终压并持续10-15min且注浆量达到设计注浆量的80%以上时注浆方可结束。各注浆材料的性能要求均应满足设计及规范要求。3、施工注意事项该段施工时，如在施工中若发现检测数据变化大，或开挖后拱顶掉块严重，则根据实际情况及时对超前支护进行补强，采用加密超前小导管、双层小导管的超前支护形式。（三）洞身开挖该段施工采用台阶法加临时仰拱，其施工步骤如图3-5。图3-5 台阶法加临时仰拱开挖步骤图（1）利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部超前支护，开挖部；施作部台阶周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚砼，铺设钢筋网，架立钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆及定位锚

5、杆；钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度。（2）在滞后于部4m后，开挖部，施作部台阶周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚砼，铺设钢筋网，架立钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆及定位锚杆；钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度；在滞后于部一段距离（3-5m）后，开挖部；台阶周边部分初喷4cm厚砼；铺设钢筋网；接长钢架并设锁脚锚杆及定位锚杆；（3）在滞后于部6m离后，开挖部；施作隧底喷砼。（4）根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，拆除I18临时横撑，灌筑仰拱衬砌与边墙基础。（5）灌注仰拱填充部至设计高度。（6）利用衬砌模板台车一次性灌筑部衬砌（拱墙衬砌一次施作）。（四）爆破设计该段隧道开挖时，要严格控制

6、爆破装药量，并严格按照光面爆破设计经行爆破，并对公路路面爆破震动速度进行监测，必要时采用微震爆破或机械开挖法。1、光面爆破所谓“光面爆破”就是利用围岩抗劈裂（抗拉）能力极低，抗压能力较强特点，采用缩小周边眼间距（E），严格控制周边眼方向，选用合适的密集系数E/W（W为周边眼至二圈的距离），限制周边眼装药量，正确掌握起爆顺序等施工措施，使爆破面沿着周边眼劈裂开来，并有大部分半个炮眼痕迹留在被保护岩体层面上，从而避免周边眼以外的岩体受到破坏，并使开挖轮廓线达到整齐、圆顺、美观效果。炮眼起爆顺序是掏槽眼 辅助眼二圈眼周边眼底板眼。光面爆破的理论基础是周边眼必定从两炮孔连线裂开，较密的周边眼互为导向眼

7、，当周边眼同时起爆时，由于高温高压气体的作用，周边眼孔壁外产生很大张力，同时在两孔连线上产生很大张力，同时在两孔连线上产生切向力，这种力大小相等方向相反，和指向连线的张力已有足够的能量使岩体首先从两孔连线的切点破坏。加之岩石的特性，抗压强抗劈性低，两孔连线已裂开成缝并互为导向眼，因炸药量受控，使开挖轮廓线的岩体得到保护，此时，炸药产生的冲击波到达自由面，很快反射到两孔连线裂纹成为反射拉伸波和切向力形成合力，受拉区的岩体进一步破碎从裂纹处分离向自由方向脱落，这就是光面形成的全过程。注：自由面也称临空面，被爆物体与空气接触的面。爆破的范围近似一个倒立的圆锥体，即“爆破漏斗”。爆破漏斗示意图W药包中

8、心O到临空面最短距离，即最小抵抗线。 r爆破漏斗的底半径。R破坏半径也叫破坏作用半径。R=W2+r2 （从图中可看出） 顶角爆破漏斗张开角。 爆破漏斗的分类，按爆破作用指数n的大小而定，通常分为抛掷爆漏斗和松动爆破漏斗两大类。爆破作用指数n=r/W。 当n1 r/W1 90称“加强抛掷爆破”，加强抛掷爆破漏斗。 当n=1 r=W =90 称“标准抛掷爆破”，标准抛掷爆破漏斗。当n1 r/W1 90称“减弱抛掷爆破”，减弱抛掷爆破漏斗。当n0.75 r/W1 90爆破产生抛掷作用，爆破后形成可见漏斗，这类爆破称为“抛掷爆破”。当n=0.70.75 r/W1 90爆破能形成爆破漏斗，但不能产生抛掷

9、作用，一般地面不能形成爆破漏斗，这类称松动爆破。 当n0.7 r/W1 90爆破的破坏作用波及到地面，不能形成爆破漏斗，这类爆破称“内部作用爆破”。当药包在土石内爆破时，对土石的爆破作用，仅限于土石内部，而不显露到土石的临空面（表面）上。如破坏范围刚好达到临空面时，又称为最大作用药包。此时药包能量得到充分利用。2、爆破参数1.周边眼（1）较密的周边眼间距是比普通爆破密一些，随岩石抗压性增加而加大，因此它的密集系数（E/W）也随之变化，也就是随岩石级别增加而增加。周边眼间距较密不是无限度。如果密道相连，已经不需要光面爆破了，结合经验得E/W=0.8时效果最好。（2）不偶合的装药结构是指连续装药结

10、构。也就是D/d1或说打大眼D、装小药d，如果打100mm的装40mm并且保证药卷和钻孔两圆心相重合，组成群孔起爆保证能光爆，但不叫光面技术，浪费太大，得不偿失。一般不偶合系数控制在1.52之间。（3）控制周边眼装药量同时起爆。周边的用药量控制在即能使周边之间连线贯通，又能把二圈眼到周边眼之间的围岩切割破碎，脱离轮廓的用药量。同时起爆，共同作用，周边眼互为导向眼，能使被保护岩体圆顺美观，达到光爆目的。2.掏槽眼隧道爆破特点是自由一个自由面，爆破夹制力大，要开创第二自由面为后继爆破创造更好的爆破条件，就必须要研究掏槽技术。所谓掏槽就是在被开挖面适当的位置，开挖一个稍深于循环进度的槽腔，靠过量装药

11、的抛掷爆破，使炸药有充分能量让槽腔的岩体破碎并抛出槽腔之外，这个槽腔体积越大越好，也可单位耗药量加大，但必须适当，能达到创造第二临空面目的就够了。掏槽位置在断面中间偏下，偏下目的是减少飞石同时又能使底部岩石得到充分破碎，掏槽炮眼分直眼掏槽和斜眼掏槽及混合掏槽。（1）直眼掏槽适用于机械不便放置、浅眼掏槽，特点是炮眼方向和开挖面垂直。直眼掏槽示意图（2）斜眼掏槽斜眼掏槽就是掏槽眼和掏槽断面斜交，在条件允许的情况下，尽量使用斜眼掏槽。因为掏槽眼装药都是柱状装药，斜眼相对药卷离自由面近，爆破岩体易从掏槽孔内抛出，省药且爆破效果好。斜眼掏槽又分为单斜眼掏槽、斗门掏槽和复式楔式掏槽等三种形式（见图）。通过

12、比较目前隧道爆破掏槽采用斜眼掏槽较为合理，实用。（3）辅助眼辅助眼一般在周边眼内侧布置，辅助炮眼交错均匀布置，周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上。3、爆破炸药消耗量在隧道爆破中，每循环爆破的总装药量Q通常按如下公式计算，即： Q=qSLn 式中：Q每循环进尺使用炸药的总数量（kg）； q单位炸药消耗量（kg/m3）,也可用爆破漏斗试验来确定q=Q/V。根据经验，软岩q=0.40.8 kg/m3，中硬岩q=0.81.2 kg/m3，硬岩q=1.22.0 kg/m3。但还要考虑爆破断面的大小，钻孔深度及孔径大小等给予修正系数K值（位于0.81.2之间），在孔深大于3m，深跨比L/B=（0.3,0

13、.5）时，K=1；深跨比L/B0.5时，K=1.1；深跨比L/B0.3时，K=0.9。S开挖断面面积（m2）； L平均炮眼深度（m）； n炮孔利用率（%）。（五）初期支护该段施工时，要严格按照设计进行初期支护，并加快支护时间，尽量缩短围岩暴露时间。1、锚杆该段隧道锚杆拱部161采用25组合中空锚杆，锚杆长3.5m，间距1.21.0m（环纵）。拱部161以下边墙采用22砂浆锚杆。（1）组合中空锚杆施工方法施工准备严格按照设计要求选择专业厂家订购中空注浆锚杆，并进行相关试验，确保锚杆体的抗拉拔力满足设计要求。注浆浆液采用水泥浆，施工准备阶段主要完成有关水泥相关试验和水质化验，进行浆液配合比设计及相

14、关试验。测量放样、钻机就位锚杆孔开孔前做好量测工作，按设计要求布孔并做好标记，开孔偏差不大于10cm；锚杆孔的孔轴方向满足施工图纸的要求，图纸未规定时垂直于开挖面，局部加固锚杆的孔轴方向与可能滑动面的倾向相反，交角大于45。测量放样、钻机就位锚杆钻机就位。成孔采用锚杆钻机钻孔，测斜仪控制孔身倾斜角度，利用短杆冲孔，然后接长钻杆钻孔到设计长度。锚孔位置、方向、直径严格控制，锚孔钻完后用高压风清孔。清孔完成后进行锚孔位置、方向、直径进行严格控制，检查锚孔是否平直畅通，不合格的孔位重新钻孔。锚杆杆体安装组装中空注浆锚杆杆体，安装可测长锚头、长度检测管。人工辅助锚杆钻机安装，锚杆边旋转边送入锚孔。隧道

15、拱部采用带防弊气联接套的中空注浆锚杆，锚杆组装时，同时安装防弊气联接套、排气管；隧道墙部采用WZD25中空注浆锚杆。杆体安装完成后，安装止浆塞、垫板、球形螺母，利用中空锚杆扳手拧紧。安装锚杆垫板时确保垫板与锚杆垂直，并与初喷混凝土面密贴紧压。锚杆安装后，不得随意敲击，3d（天）内不得悬挂重物。注浆利用专用高压注浆泵注浆通过锚杆杆体预留通道接孔口注浆。隧道拱部利用排气管排气；隧道墙部自然排气，确保锚杆孔内注浆饱满。注浆浆液配合比设计：注浆采用水泥浆，水灰比0.40.5:1。浆液扩散半径r的确定：根据已有资料进行工程类比及现场碴体注浆试验情况选定注浆压力范围，确定浆液扩散半径r的大小。注浆孔距D与

16、排距L的计算：L=Dsin60，D=2rcos30单孔注浆量Q注=r2h式中：r-浆液扩散半径，m；h-压浆段有效长度，m；-岩石裂隙率；-浆液在裂隙内的有效充填系数。洞内注浆结束的标准：注浆压力控制在设计规定范围内。（2）砂浆锚杆施工方法砂浆锚杆采用风动凿岩机成孔，先插后注工艺安装锚杆，测斜仪控制锚杆孔道倾角，注浆采用专用注浆泵施工。根据设计要求，锚杆杆体、锚垫板在现场加工，并进行相关试验，确保锚杆质量。每段工程取代表性段落对锚杆进行抗拔试验，锚杆抗拔力大于80kN/根，通过试验修正施工参数，指导大面积施工。砂浆锚杆采用双管排气法注浆作业，浆液采用水泥砂浆，施工准备阶段主要完成有关水泥、砂料

17、的相关试验和水质化验，进行浆液配合比试验。钻孔测量放样，按设计要求准确放出锚杆孔位，采用风动钻岩机钻孔。系统锚杆实际放样时允许偏差5cm。清孔利用高压风清孔，严禁采用高压水洗孔，避免人为塌孔。清孔完成后进行孔道检查，检查开孔孔径、孔深、孔道倾斜度。插杆清孔后及时放置锚杆，将锚杆插入锚杆孔内，插好锚杆后用孔口用块石或木楔临时居中固定，杆体外露部分避免敲击碰撞。注浆采用单管注浆工艺，直接将注浆管插入孔底，开始注浆后反复将注浆管向孔底送，使砂浆将孔内多余的水挤压出孔外，随后边注浆边拔出注浆管。砂浆配合比设计：注浆采用水泥砂浆，灰砂比为1:11:2，水灰比为0.380.45。水泥砂浆的强度等级不应低于

18、M20，砂浆配合比通过现场原位试验确定，坚持随拌随用的原则，对超过初凝时间的砂浆做报废处理。砂浆的干缩率必须在允许的范围内。安装垫板锚杆孔内砂浆达到设计强度80%以上时，方可进行垫板安装的外部操作。安装垫板时，应确保垫板与锚杆轴线垂直，各种不正确的安装方法都会对锚杆的锚固性能产生不利影响。当锚杆孔的轴线与孔口平面不垂直时，为保证垫板能均匀地压紧岩面，采用两种方法进行调整：一是在螺帽下安装楔形垫块；二是在垫板后用砂浆或混凝土找平。2、钢架（1）钢架加工要点该段隧道采用I20b型钢钢架。钢架分节段制作，每节长度根据设计尺寸及开挖方法确定，不宜大于4m。每片节段应编号，注明安装位置。型钢钢架采用冷弯

19、法制作成型。钢架节段采用钢筋加工场内加工制作。拱架接头钢板厚度及螺栓规格符合设计要求；接头钢板螺栓孔采用机械钻孔，孔口采用砂轮机清除毛刺和钢渣。钢架加工尺寸应符合设计要求，其形状应与开挖断面相适应。加工成型后的型钢进行详细标识，分类堆放，做好防锈蚀工作后待用。（2）钢架安装要点钢架安装前应检查开挖断面轮廓、中线及高程。钢架安装确保两侧拱脚放在牢固的基础上。安装前应将底脚处的虚渣及其它杂物彻底清除干净；脚底超挖、拱脚标高不足时，用喷射混凝土填充；拱脚高度低于上半断面底线1520cm，当拱脚处围岩承载力不够时，向围岩方向加设钢垫板、垫梁或浇注强度不低于C20的混凝土以加大拱脚接触面积。钢架分节段安

20、装，节段与节段之间要求连接。连接钢板平面与钢架轴线垂直。相邻两榀钢架之间用纵向钢筋连接。3、喷射混凝土喷射混凝土前按照规范和标准对开挖断面进行检验，采用湿喷工艺。施工机械采用混凝土湿喷机。（1）湿式喷射混凝土作业程序。 （2）素喷混凝土施工要点选用普通硅酸盐水泥，细度模数大于2.5的硬质洁净砂，粒径512mm连续级配碎（卵）石，化验合格的拌合用水。喷射混凝土严格按设计配合比进行拌和，搅拌的均匀性每班检查不少于两次。喷射前认真检查隧道断面，对欠挖部分及所有开裂、破碎、出水点、崩解的破损岩石进行清理和处理，清除浮石和墙角虚碴，并用高压水或风冲洗岩面。喷头距岩面距离为0.6m1.2m，喷头垂直受喷面

21、，喷初期支护钢架、钢筋网时，将喷头稍加偏斜。喷射路线应先边墙后拱部，分区、分段“S”形运动，喷头作连续不断的圆周运动，后一圈压前一圈1/3，螺旋状喷射。喷射混凝土作业采取分段、分块，先墙后拱、自下而上的顺序进行。喷嘴做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约为2030cm，以保证混凝土喷射密实。同时掌握风压、水压及喷射距离，减少回弹量。隧道喷射混凝土厚度5cm时分两层作业，第二次喷射混凝土如在第一层混凝土终凝1h后进行，需冲洗第一层混凝土面。初次喷射先找平岩面。喷射混凝土终凝2h后，进行喷水养护，养护时间不少于7d。喷射混凝土开挖时，下次爆破距喷射混凝土完成时间的间隔，不得小于4h。4、注意事项隧道初

22、期支护施工要按照监控量测数据，及时调整施工参数，当监控量测数据可采用缩短拱架间距，加密锚杆等方式进行加强。（六）监控量测1、监控量测点埋设（1）地表监控量测点的布置：DK608+005DK608+080段隧道中线左右侧各25范围设置监测网，网格间距5m。其监控量测断面布置图3-1所示：监测方法：地面沉降点采用精密水准仪进行测量；监测频率：施做期间，每天1次对路面进行沉降观测。如出现变形速率增大时，加密监测次数。图3-1 地表沉降监控量测点横向布置示意图（2）洞内监控量测点的布置：该段隧道洞身开挖采用临时仰拱台阶法洞身开挖，隧道下穿高速公路，其洞内监测点布置如下图：图3-2 洞内测设点埋设该段洞

23、内监控量测断面采用每5m布设一个监测断面。监测频率开挖阶段每天1次，如出现变形速率加大时，则加密监测次数（日变形速率安全值为：5mm/d）。2、监测资料的分析、预测及信息反馈监控量测资料均用计算机配专业技术软件进行自动化初步分析、处理。根据实测数据分析、绘制各种表格及曲线图，当曲线趋于平衡时推算出最终值，并提示结构物的安全性。监测人员及时反馈指导信息，调整施工参数，保证安全施工。监测资料反馈程序如图3-3。图3-3 监测资料反馈程序（七）二次衬砌为确保隧道施工安全，二次衬砌施作时间应通过监控量测确定，在初期支护沉降基本稳定后及时进行二次衬砌。待衬砌强度达到70%后，及时对衬砌背后回填注浆，尤其

24、二次衬砌顶板背后。如留存空隙，既不利于防水，又不利于初期支护与二次衬砌共同承载。二次衬砌背后填充注浆宜采用压力灌浆法，压力0.25MPa。如压力太大，易使衬砌混凝土出现纵向裂隙。压浆时要密切监测衬砌混凝土的变形，若发现异常时立即降压或停止压浆。三、施工注意事项（一）开挖时严格控制各分部之间的距离，各分部支护应及时封闭。（二）临时仰拱紧跟掌子面，临时仰拱必须满喷砼。（三）钢架间距严格按照设计要求控制，开挖一榀封闭一榀。（四）严格控制每循环进尺。（五）超前小导管注浆要饱满。（六）型钢安装时，底部置于可靠的地基上，减小拱顶下沉量。（七）临时仰拱型钢严格按照设计制作弧度。（八）严格控制超欠挖及初喷砼平

25、整度，确保钢架背后与围岩密贴。（九）钢架拆除过程中，量测人员发现拱顶下沉异常时，暂停钢架拆除，并适当采取加固措施。特别异常时，立即发出警报，通知洞内人员立即撤离。（十）施工时，需注意不要碰坏监控点，如果碰怀，需及时修复或者重新设点，保证监控的系统性和完整性。另外，不允许在监控点上挂电线等物体。（十一）为了减少地表震动，与公路管理部门联系，在与公路交叉前后100m公路醒目位置上设立限速标志，降低车速。四、安全技术措施下穿高速公路段隧道施工，要加强监控量测，时刻注意洞内围岩及初期支护情况，严防隧道塌方。1、下穿高速公路段隧道施工要避开降雨期。2、要全面详尽了解隧道通过地层的基本地质情况，充分认识围

26、岩特性、各种不良地质发展趋势、不利因素间的联系及其可能诱发的地质灾害，对可能出现的塌方有充分的准备和相应的技术措施，采取合理的开挖和支护方法，消除各种影响因素。3、加强围岩量测工作。通过对量测数据分析处理，按照时间-位移曲线规律，及时调整和加强初期支护，同时重视二次衬砌及时施做。4、按照新奥法原理，采用光面爆破，严格控制爆破装药量，尽量减小对软弱破碎围岩的扰动。5、保证施工质量，超前预加固，钢架制作、初期支护和二次衬砌混凝土质量必须符合设计及验标要求。6、严格控制开挖工序，尤其是一次开挖进尺，杜绝各种违章施工。7、施工期间，洞口常备一定数量的坍方抢险材料，以备急用。8、施工过程中若发现围岩量测

27、所反映的围岩变形速度急剧加快，围岩面不断掉块剥落，初期支护喷混凝土表面龟裂、裂缝或脱皮掉块，钢架严重变形。应先撤出工作面上的施工人员和机械设备，指定专人观察和进行加固处理。9、应急处置程序和抢险措施（1）沉降、收敛，变化量在正常状态现场施工人员加强安全观察，注意安全施工。（2）沉降、收敛，变化量超出正常状态但在可控制范围立即停止开挖,架子队安全员以最快速度通知各相关单位。加强沉降、收敛量测频率，通过量测变化正常后方可施工。（3）沉降、收敛变化量较大，公路路面下沉、开裂。立即停止开挖，架子队安全员以最快速度通知各相关单位。采取增加横撑、高压旋喷桩、小导管注浆等补强措施，并改变施工方法或施工参数。对高速路面进行测量，量测数据要报架子队和高速公路交警队及其他相关部门，沉降一直持续大变化要对高速公路进行交通管制，数据稳定后方可正常通车，方可继续开挖。（4）发生隧道塌方、人员伤亡事故。立即停止作业，撤出人员，时间来的及应随即撤出设备物资，最大限度减少人员、财产的损失。架子队安全员以最快速度通知各相关部门，并组织应急救援