隧道洞身开挖及初期支护施工技术方案.docx

1、隧道洞身开挖及初期支护施工技术方案隧道洞身开挖及初期支护施工技术方案1.编织依据重庆涪陵至丰都高速公路第A3标段两阶段施工图设计（第四册）公路隧道施工技术规范JTGF60-2009公路隧道施工技术细则JTGTF60-2009公路工程质量检验评定标准 JGJ F80/1-2004工程测量规范GB50026-2007爆破安全规程（GB6722-2003）2.工程概况重庆涪陵至丰都高速公路A3标段共有田家院子隧道和丰都隧道两座。田家院子隧道田家院子隧道位于重庆市丰都县三合镇田家院子村，隧道穿越山脉为中低山地貌，隧道最大埋深60m。进出口地形较缓，植被较发育，以水田和旱地为主。隧道起止桩号左线ZK44

2、+630ZK45+515，长885m；右线YK44+630YK45+575，长945m。隧道左右线均位于直线段，出口位于R-1800m的右偏曲线的圆曲线上。纵坡均为-2.089%、-2.95%的单向坡。隧道涪陵端洞口为小间距，洞身为标准分离式，进口线间距约14m，出口线间距为22.7m。隧道两端均采用削竹式洞门。洞身设置2处人行横洞，出口端K45+630设一处洞口联络通道。丰都隧道丰都隧道位于重庆市丰都县三合镇代家院子村，丰都县城后山，距离丰都县城约为3km。隧道最大埋深约为60m。进出口地形较缓，植被较发育，以稻田和旱地为主，洞顶中部有一乡村水泥路横穿。隧道起止桩号左线ZK47+205ZK4

3、7+700,长495m；右线YK47+17047+705，长535m。隧道左右线进口均位于直线段，出口位于R-800m的右偏曲线的圆曲线上。纵坡均为-2.9%的单向坡。隧道石柱端洞口为小间距，最小间距约17m。隧道涪陵端为端墙式门洞，石柱端采用削柱式门洞。洞身中部设置一处人行横洞，进口端K47+140设一处洞口联络通道。3.隧道各围岩段工程地质评价田家院子隧道各围岩段工程地质评价田家院子隧道左线各围岩工程地质评价序号起讫桩号长度m围岩级别地质评价1ZK44+630ZK44+70070该段裂隙发育，地层主要为侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）砂岩夹薄层粉砂质泥岩，弱风化粉砂质泥岩其岩石饱和单轴抗压强

4、度Rc=12.50MPa、完整系数为0.62，岩体较完整，具饱脱水风化特征。弱风化砂岩其岩石饱和单轴抗压强度Rc=32.40MPa、完整系数为0.71，岩体破碎。地下水较贫乏，不会发生瞬时性的灾害涌水。层间结合一般，很少见分离现象。2ZK44+700ZK45+420720地层主要为侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）粉砂质泥岩砂岩互层，其中粉砂质泥岩呈粉红色，粉砂泥质结构，厚层状构造，局部夹灰白色砂质条带或团块。节理较发育，可见两组节理，未见贯通性微张节理。弱风化粉砂质泥岩其岩石单轴抗压强度Rc=13.53MPa、岩体纵波速值为2.353.55km/m，完整性系数为0.64，岩体完整性较好，具饱脱水

5、风化特征；其中砂岩呈灰白色，中粒结构，厚层状构造，钙泥质胶结，局部夹泥质团块或条带，节理较发育，可见两组节理，未见贯通性微张节理。若风化砂岩其岩石饱和单轴抗压强度Rc=32.32MPa、完整性系数为0.72，岩体完整性较好。地下水较丰富，但不会发生瞬时性的灾害涌水，点滴状出水。层间结合一般，很少见分离现象。3ZK45+420ZK45+51595该段裂隙发育，地层主要为侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）砂岩夹粉砂质泥岩，弱风化砂岩其饱和单轴抗压强度Rc=24.77MPa、完整性系数为0.72，岩体较完整。地下水贫乏，不会发生瞬时性的灾害涌水。层间结合一般，很少见分离现象。田家院子隧道右线各围岩工程地

6、质评价序号起讫桩号长度m围岩级别地质评价1YK44+630YK44+70070该段裂隙发育，地层主要为侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）砂岩夹薄层粉砂质泥岩，弱风化粉砂质泥岩其岩石饱和单轴抗压强度Rc=12.50MPa、完整系数为0.62，岩体较完整，具饱脱水风化特征。弱风化砂岩其岩石饱和单轴抗压强度Rc=32.40MPa、完整系数为0.71，岩体破碎。地下水较贫乏，不会发生瞬时性的灾害涌水。层间结合一般，很少见分离现象。2YK44+700YK45+400700地层主要为侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）粉砂质泥岩砂岩互层，其中粉砂质泥岩呈粉红色，粉砂泥质结构，厚层状构造，局部夹灰白色砂质条带或团块。

7、节理较发育，可见两组节理，未见贯通性微张节理。弱风化粉砂质泥岩其岩石单轴抗压强度Rc=13.53MPa、岩体纵波速值为2.353.55km/m，完整性系数为0.64，岩体完整性较好，具饱脱水风化特征；其中砂岩呈灰白色，中粒结构，厚层状构造，钙泥质胶结，局部夹泥质团块或条带，节理较发育，可见两组节理，未见贯通性微张节理。若风化砂岩其岩石饱和单轴抗压强度Rc=32.32MPa、完整性系数为0.72，岩体完整性较好。地下水较丰富，但不会发生瞬时性的灾害涌水，点滴状出水。层间结合一般，很少见分离现象。3YK45+400YK45+575175该段裂隙发育，地层主要为侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）砂岩夹粉

8、砂质泥岩，弱风化砂岩其饱和单轴抗压强度Rc=24.77MPa、完整性系数为0.72，岩体较完整。地下水贫乏，不会发生瞬时性的灾害涌水。层间结合一般，很少见分离现象。丰都隧道各围岩段工程地质评价丰都隧道左线各围岩工程地质评价序号起讫桩号长度m围岩级别地质评价1ZK47+205ZK47+334129地层主要为侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）粉砂质泥岩与砂岩互层，顶部风化层厚度较大2.54.2m，为进口浅埋段，风化裂隙发育。其中弱风化粉砂质泥岩其饱和单轴抗压强度Rc=4.43MPa、完整性系数为0.689，岩体完整性较完整，地下水较贫乏，具饱和脱水风化特征。2ZK47+334ZK47+600266地层

9、主要为侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）粉砂质泥岩与砂岩互层。弱风化砂岩其岩石饱和单轴抗压强度Rc=12.25MPa、完整性系数为0.80，岩体完整性较完整。地下水较丰富，但不会发生瞬时性的灾害涌水。层间结合一般，很少见分离现象。3ZK47+600ZK47+700100地层主要为侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）粉砂质泥岩与砂岩互层。弱风化粉砂质泥岩其岩石饱和单轴抗压强度Rc=4.43MPa、完整性系数为0.718，岩体完整性较完整。地下水较贫乏，具饱脱水风化特征。层间结合一般，很少见分离现象。丰都隧道右线各围岩工程地质评价序号起讫桩号长度m围岩级别地质评价1YK47+170YK47+270100地层

10、主要为侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）粉砂质泥岩与砂岩互层，顶部风化层厚度较大2.54.2m，为进口浅埋段，风化裂隙发育。其中弱风化粉砂质泥岩其饱和单轴抗压强度Rc=4.43MPa、完整性系数为0.689，岩体完整性较完整，地下水较贫乏，具饱和脱水风化特征。2YK47+270YK47+574304地层主要为侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）粉砂质泥岩与砂岩互层。弱风化砂岩其岩石饱和单轴抗压强度Rc=12.25MPa、完整性系数为0.80，岩体完整性较完整。地下水较丰富，但不会发生瞬时性的灾害涌水。层间结合一般，很少见分离现象。3YK47+574YK47+705131地层主要为侏罗系中统上沙溪庙组（J

11、2s）粉砂质泥岩与砂岩互层。弱风化粉砂质泥岩其岩石饱和单轴抗压强度Rc=4.43MPa、完整性系数为0.718，岩体完整性较完整。地下水较贫乏，具饱脱水风化特征。层间结合一般，很少见分离现象。4.隧道衬砌设计隧道衬砌按新奥法原理设计，采用复合衬砌。复合衬砌由喷射砼初期支护及模筑砼二次衬砌组成，在初期支护与二次衬砌之间设置防水层。复合衬砌按新奥法原理设计和施工，设计中采用柔性支护体系的初期支护结构，充分发挥围岩自身承载能力。级围岩由工字钢架或钢筋格栅钢架、径向锚杆、钢筋网及喷射砼组成初期支护，级围岩则由径向锚杆、钢筋网及喷射砼组成初期支护。型钢拱架具有刚度大，发挥作用快的特点，这一点对于岩体自稳

12、定能力差，跨度大的隧道特别重要。钢拱架之间用纵向钢筋连接，并与径向锚杆及钢筋网焊为一体，与围岩密贴，一起形成承载结构。二次砼一般采用素砼，当设计荷载较大，特别是在浅埋软弱围岩地段后期荷载较大时则采用钢筋砼，以确保隧道支护结构的安全。二次衬砌施作的合理时间应根据施工监测数据确定，尽可能发挥初期支护的承载能力，但又不能超过其承载能力。隧道各级围岩段复合式衬砌类型参数如下:田家院子隧道田家院子隧道左幅复合式衬砌参数表桩号范围围岩级别衬砌类型初期支护二次衬砌辅助施工起点终点锚杆钢筋网喷射砼钢架拱墙仰拱ZK44+630ZK44+645削竹式门洞15mZK44+645ZK44+700XS5a 65m3.5

13、mR25中空注浆锚杆间距1m0.75m8钢筋网，2020cm25cm厚喷砼C20I18型钢间距0.75m，仰拱I18型钢间距0.75m拱墙C25钢筋砼厚50cm仰拱层C25钢筋砼厚50cm4.5m42注浆小导管，环向间距35cmZK44+700ZK44+710ZK44+710ZK44+745XS4b 35m3m22药卷锚杆间距1.2m1m（纵向）6钢筋网，2020cm20cm厚喷砼C20格栅钢架，纵向间距1m拱墙C25钢筋砼厚45cm仰拱C25钢筋砼厚45cm 25超前锚杆,环向间距40cm,L=4.5m（S4b）,L=3.5m（S4c） ZK44+745ZK44+960S4b 215m3m2

14、2药卷锚杆间距1.2m1m（纵向）6钢筋网，2020cm20cm厚喷砼C20格栅钢架，纵向间距1m拱墙C25砼厚40cm仰拱C25砼厚40cmZK44+960ZK45+110S4c 150m3m22药卷锚杆间距1.2m1.2m（纵向）6钢筋网，2020cm20cm厚喷砼C20格栅钢架，纵向间距1.2m拱墙C25砼厚40cm无ZK45+110ZK45+410S4b 300m3m22药卷锚杆间距1.2m1m（纵向）6钢筋网，2020cm20cm厚喷砼C20格栅钢架，纵向间距1m拱墙C25砼厚40cm仰拱C25砼厚40cmZK45+410ZK45+420S5a 90m3.5mR25中空注浆锚杆间距1

15、m0.75m8钢筋网，2020cm25cm厚喷砼C20I18型钢间距0.75m，仰拱I18型钢间距0.75m拱墙C25钢筋砼厚45cm仰拱C25钢筋砼厚45cm 4.5m42注浆小导管，环向间距35cm ZK45+420ZK45+500ZK45+500ZK45+515削竹式门洞15m田家院子隧道右幅复合式衬砌参数表桩号范围围岩级别衬砌类型初期支护二次衬砌辅助施工起点终点锚杆钢筋网喷射砼钢架拱墙仰拱YK44+630YK44+645削竹式洞门15mYK44+645YK44+700XS5a 65m3.5mR25中空注浆锚杆间距1m0.75m8钢筋网，2020cm25cm厚喷砼C20I18型钢间距0.

16、75m，仰拱I18型钢间距0.75m拱墙C25钢筋砼厚50cm仰拱层C25钢筋砼厚50cm4.5m42注浆小导管，环向间距35cmYK44+700YK44+710YK44+710YK44+745XS4b 35m3m22药卷锚杆间距1.2m1m（纵向）6钢筋网，2020cm20cm厚喷砼C20格栅钢架，纵向间距1m拱墙C25钢筋砼厚45cm仰拱C25钢筋砼厚45cm 25超前锚杆,环向间距40cm,L=4.5m（S4b）,L=3.5m（S4c） YK44+745YK45+090S4b 345m3m22药卷锚杆间距1.2m1m（纵向）6钢筋网，2020cm20cm厚喷砼C20格栅钢架，纵向间距1m

17、拱墙C25砼厚40cm仰拱C25砼厚40cmYK45+090YK45+210S4c 120m3m22药卷锚杆间距1.2m1.2m（纵向）6钢筋网，2020cm20cm厚喷砼C20格栅钢架，纵向间距1.2m拱墙C25砼厚40cm无YK45+210YK45+390S4b 180m3m22药卷锚杆间距1.2m1m（纵向）6钢筋网，2020cm20cm厚喷砼C20格栅钢架，纵向间距1m拱墙C25砼厚40cm仰拱C25砼厚40cmYK45+390YK45+400S5a 170m3.5mR25中空注浆锚杆间距1m0.75m8钢筋网，2020cm25cm厚喷砼C20I18型钢间距0.75m，仰拱I18型钢间

18、距0.75m拱墙C25钢筋砼厚45cm仰拱C25钢筋砼厚45cm 4.5m42注浆小导管，环向间距35cm YK45+400YK45+560YK45+560YK45+575削竹式洞门15m丰都隧道丰都隧道左幅复合式衬砌参数表桩号范围围岩级别衬砌类型初期支护二次衬砌辅助施工起点终点锚杆钢筋网喷射砼钢架拱墙仰拱ZK47+205ZK47+245端墙式洞门3.5mR25中空注浆锚杆间距1m0.75m8钢筋网，2020cm25cm厚喷砼C20I18型钢间距0.75m，仰拱I18型钢间距0.75m拱墙C25钢筋砼厚45cm仰拱C25钢筋砼厚45cm长管棚ZK47+245ZK47+334 S5a4.5m42

19、注浆小导管，环向间距35cmZK47+334ZK47+344ZK47+344ZK47+590S4b3m22药卷锚杆间距1.2m1m（纵向）6钢筋网，2020cm20cm厚喷砼C20格栅钢架，纵向间距1m拱墙C25砼厚40cm仰拱C25砼厚40cm25超前锚杆,环向间距40cm,L=4.5m（S4b）,L=3.5m（S4c）ZK47+590ZK47+600S5a3.5mR25中空注浆锚杆间距1m0.75m8钢筋网，2020cm25cm厚喷砼C20I18型钢间距0.75m，仰拱I18型钢间距0.75m拱墙C25钢筋砼厚45cm仰拱C25钢筋砼厚45cm4.5m42注浆小导管，环向间距35cmZK4

20、7+600ZK47+651ZK47+651ZK47+685XS5a3.5mR25中空注浆锚杆间距1m0.75m8钢筋网，2020cm25cm厚喷砼C20I18型钢间距0.75m，仰拱I18型钢间距0.75m拱墙C25钢筋砼厚50cm仰拱层C25钢筋砼厚50cmZK47+685ZK47+700削竹式洞门15m丰都隧道右幅复合式衬砌参数表桩号范围围岩级别衬砌类型初期支护二次衬砌辅助施工起点终点锚杆钢筋网喷射砼钢架拱墙仰拱YK47+170ZK47+210端墙式洞门3.5mR25中空注浆锚杆间距1m0.75m8钢筋网，2020cm25cm厚喷砼C20I18型钢间距0.75m，仰拱I18型钢间距0.75

21、m拱墙C25钢筋砼厚45cm仰拱C25钢筋砼厚45cm长管棚ZK47+210ZK47+270 S5a4.5m42注浆小导管，环向间距35cmZK47+270ZK47+280ZK47+280ZK47+564S4b3m22药卷锚杆间距1.2m1m（纵向）6钢筋网，2020cm20cm厚喷砼C20格栅钢架，纵向间距1m拱墙C25砼厚40cm仰拱C25砼厚40cm25超前锚杆,环向间距40cm,L=4.5m（S4b）,L=3.5m（S4c）ZK47+564ZK47+574S5a3.5mR25中空注浆锚杆间距1m0.75m8钢筋网，2020cm25cm厚喷砼C20I18型钢间距0.75m，仰拱I18型钢

22、间距0.75m拱墙C25钢筋砼厚45cm仰拱C25钢筋砼厚45cm4.5m42注浆小导管，环向间距35cmZK47+574ZK47+655ZK47+655ZK47+690XS5a3.5mR25中空注浆锚杆间距1m0.75m8钢筋网，2020cm25cm厚喷砼C20I18型钢间距0.75m，仰拱I18型钢间距0.75m拱墙C25钢筋砼厚50cm仰拱层C25钢筋砼厚50cmZK47+690ZK47+705削竹式洞门15m5.隧道洞身开挖施工5.1洞身开挖施工方法隧道按新奥法原理组织施工，根据隧道的实际情况和工程布置任务，结合我单位现有技术装备力量和多年的隧道施工经验，在隧道出口处布置一个隧道专业机

23、械化施工队独头掘进施工。洞身开挖是隧道施工的关键工序，开挖方案主要根据围岩的情况确定，根本目的是保证施工人员和工程设施的安全，满足开挖质量要求，经济快速的完成施工任务。隧道开挖产生的弃渣运输至弃渣场堆弃或用于路基填方。运输采用汽车运输，弃渣严格按照设计和规范要求堆弃。5.1.1单侧壁导坑施工法施工 单侧壁导坑施工法施工适用于、级浅埋偏压段及破碎带，并对地表下沉要求严格的地段。本项目中浅埋偏压段主要为田家院子隧道出口段ZK45+420ZK45+500和YK45+460YK45+560。施工主要步骤开挖左侧导坑上半断面左侧上导坑拱部初期支护、中隔墙临时初期支护及临时仰拱支护开挖左侧导坑下半断面左侧

24、下导坑边墙初期支护及中隔墙临时初期支护左侧下导坑仰拱部初期支护开挖右侧导坑上半断面右侧上导坑拱部初期支护及临时仰拱支护开挖右侧导坑下半断面右侧下导坑边墙初期支护右侧下导坑仰拱部初期支护浇筑仰拱砼浇筑拱墙砼施工注意事项 完成隧道开挖及初期支护后，再进行二次模注砼的浇筑。按照先墙后拱法，先施工仰拱、后进行边墙、拱部的二次的浇筑。完成这些步骤后，方可进行下一循环的施工。循环长度根据衬砌台车长度确定，开挖超过二次衬砌的长度不大于20m，一般要求二次衬砌紧跟开挖进行。中隔墙设置I18工字钢与隧道I18工字钢对应形成导坑初期支护的加劲措施，中隔墙工字钢与隧道工字钢采用钢板焊接连接。中隔墙喷C20砼厚5cm

25、，I18工字钢纵向以22钢筋连接，环向间距1.0m。支撑拆除时要按照“先顶后拆”的原则进行。开挖仰拱时，应注意防止边墙受挤压而内移。隧道主洞工字钢单元划分可根据导坑及临时仰拱的位置适当调整。隧道施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤测量”的原则。工序变化处的钢架或临时钢架应设锁脚锚杆，以确保钢架基础稳定，右部导洞开挖滞后于左部导洞，距离不小于30m为宜。临时钢架的拆除应等洞身主体结构初期支护施工完毕并稳定后方可进行。5.1.2台阶法施工 根据设计文件，洞身级围岩地段衬砌范围采用超短台阶法施工，台阶长度510m。洞身级围岩地段衬砌范围采用短台阶法施工，台阶长度1015m。 本项目中除小净

26、距隧道和浅埋偏压段外的级、级围岩分别按照短台阶法和超短台阶法施工。施工主要步骤开挖导坑上半断面上导坑拱部初期支护开挖导坑下半断面下导坑边墙初期支护下导坑仰拱衬砌施工要点：完成隧道开挖及初期支护后，应及时进行仰拱封闭，根据监控测量结果确定进行拱部二次模注砼的浇筑。宜采用按照先墙后拱法，先施工仰拱，后进行边墙、拱部的二次砼的浇筑。洞身级围岩地段衬砌范围采用超短台阶法施工，台阶长度510m。洞身级围岩地段衬砌范围采用短台阶法施工，台阶长度1015m。施工注意事项：a、在上部断面初期支护基本稳定后，才能进行下半断面的开挖。b、要认真加固拱脚、保证拱脚位于原状土，若拱脚所处岩石破碎及软弱时，宜加长临时钢

27、垫板。c、边墙马口跳槽开挖必须单侧落底或双侧交错落底，避免上部断面两侧拱脚同时悬空。d、落底长度视围岩状况而定，一般采用13m，并不得大于6m。e、仰拱开挖前，宜架设临时横撑顶紧两侧墙脚，防止边墙内挤，待仰拱砼达到砼强度70%才能拆除。f、测量工作必须及时，以观察拱顶、拱脚和边墙中部的位移值，当发现速率增大时，应立即报请设计院和监理，采取处理措施。g、当围岩压力极大，其变形速率难以收敛时，可先修筑临时仰拱，并考虑其他的开挖方法。5.1.3小净距隧道、围岩施工本项目中小净距隧道有：田家院子隧道小净距范围为（YK44+645YK44+745, ZK44+645ZK44+745），长100m；丰都隧

28、道小净距隧道段范围为（YK47+655YK47+690, ZK47+651ZK47+685），长35m（34m）。根据本项目施工安排，隧道均从隧道出口掘进，对于田家院子隧道，出口桩号左右幅相差60m，双洞同时掘进，在施工过程中保持两洞掘进速度相当或在接近小净距段时适当调整施工进度，即可保证小净距隧道段在掘进时超前洞超前后续洞3050m的要求；对于丰都隧道，出口桩号左右幅相差5m，故双洞不可同时掘进，应在超前洞超前掘进3050m后，后续洞方可开始掘进，并在小净距隧道段保持这个间距。5.1.3.1小净距隧道开挖施工1）小净距隧道、围岩段施工工序如下：超前洞施工：超前3050m。开挖导坑上半断面上导坑拱部初期支护边墙马口跳槽开挖中夹岩注浆加固边墙初期支护核心土及仰拱开挖仰拱初期支护仰拱砼浇筑拱墙砼浇筑后续洞侧壁导坑施工上导坑开挖上导坑拱部初期支护、中隔墙临时初期支护下导坑开挖下导坑边墙初期支护、中