连拱隧道开挖及初支施工方案.docx

1、连拱隧道开挖及初支施工方案*-*高速公路笫*合同段*隧道洞身开挖、初期支护及辅助施工措施工程 施工组织设计*公路桥梁建设有限公司大浏高速笫*合同段项目经理部一、编制依据及原则1.1 编制依据1、*公路第*合同段姜冲隧道施工图纸及设计资料。 2、中华人民共和国强制性标准，公路工程有关规范和标准。3、中华人民共和国，湖南省环保、水保、文物保护法律法规。4、中华人民共和国安全生产法、建设工程安全管理条例、等工程建设安全生产管理规定。5、*省高速公路精细化施工实施细则。1.2 编制原则1、努力提高施工机械化水平，加快施工进度。2、强化组织指挥，加强管理，保证施工质量，杜绝安全事故。3、文明施工，保护环

2、境，做到不浪费土地，不干扰居民。二、工程概况2.1 工程概述2.1.1 概述*是拟建的*合同段的一座连拱式短隧道，位于*境内。洞轴线走向方位角225，最大埋深46米，隧道起讫里程桩号为K*K*，长286米，隧道建筑界限净宽10.75米，隧道净高5m，纵向坡度2.9%，灯光照明，自然通风。2.1.2 地形地貌 隧址处于*竹山村。隧道进出口交通不便，进口位于低山山腰沟内，无路，只有位于沟内有条小路连接，交通不便。根据沿线地貌分区，隧址属于构造侵蚀低山地貌，隧道横穿山体，山体呈长条形，规模较大，山脊两侧山势陡峻，地面自然坡度约3040，山体表层植被较发育，以松树，楠竹为主；隧道进口处于山体斜坡坡体上

3、，覆盖层分布，基岩零星裸露，出口处位于山体陡坡上，覆盖土较薄。地面高程在155205m间，山坡自然坡体处于稳定状态。2.1.1 地质构造隧道所处江南古陆的南侧，湘东燕山块断带的北部。西近浏阳衡东断隆和浏阳印支褶皱断裂带，北临九岭断隆，南为龙王牌断隆。线路走廊带以断隆为主，印支褶皱为次，断陷和加里东褶皱仅在线路*有所发育。走廊带位于新华系第二复式沉降带，主要构造体系为新华系构造，纬向和经向构造不发育。整体以北东向和北北东向构造行迹为主，其次为北西向构造。依据区域地质资料及此次地质调绘与钻探成果显示，拟建隧道区为发现断层构造。该隧道岩层属变质岩层，岩层产状为：22050，从岩层产状分析，隧道沿岩层

4、走向斜穿岩层，岩石的节理及裂隙较发育。2.1.2 水文地质条件地质所在地区属亚热带季风湿润气候，冷暖交替，四季分明，光照充足，热量丰富，降水充沛。多年平均降雨量1540.5mm，年均蒸发量1197.9mm，年平均气温17.3，极端最高气温为40.7，极端最低气温为-10，年平均风速为1.4m/s,最大风速为20m/s。隧址地表水不发育，仅为雨季山坡，冲沟暂时性流水。拟建隧道进口、出口端陡斜坡山体坡体上，地表水不发育，仅为雨季山坡，冲沟暂时性流水，根据钻孔水文地质观测，结合地形地貌，岩性和地质构造特征分析判断，地下水主要为基岩及其风化带裂隙水，水量较小，补给来源主要为打气降水，岩石节理裂隙较发育

5、，隧道洞身岩体裂隙水以下降泉形式分散排水排泄于坡脚。2.1.3、地震及区域稳定性隧址所在的地区抗震设防烈度（基本烈度）为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组，对应的地震动反应谱天特征周期为0.35s，隧址山体无特征性岩土和不良地质体，也无断层破碎带，对应的抗震设防等级为VI，简易设护即可。2.1.4隧道围岩与支护概况本隧道全长286米，其中进出口为V级围岩，长度分别为41m和25米，分别占全长的14.3%和8.7%，洞身中间段位IV级围岩，长度为220米，占全长的76.9%，隧道各段的支护类型及预支护类型详见下表：支护类型及预支护类型表序号里程长度围岩等级支护类型施工方

6、法超前支护类型1K35+949K35+9523VSmb明挖衬砌无2K35+952K35+96513VSmc半明半暗108mm壁厚6mm超前长管棚预支护，每根长30m3K35+965K36+00035V和IVS5三导坑法108mm壁厚6mm超前长管棚预支护，每根长30m4K36+000K36+03838IVS4a（右）S4b三导坑法42mm壁厚3.5mm超前小导管预支护，长3.5m5K36+038K36+178140IVS4b三导坑法22超前锚杆，长3.5m6K36+178K36+19820IVS4a（右）S4b三导坑法42mm壁厚3.5mm超前小导管预支护，长3.5m7K36+198K36+2

7、3032VS5三导坑法108mm壁厚6mm超前长管棚预支护，每根长30m8K36+230K36+2355VSma明挖衬砌无2.2 工程设计标准1、公路等级：高速公路。2、计算行车速度：隧道平纵线形和几何尺寸净空断面标准按100km/h行车速度设计。3、隧道建筑限界：净宽10.75m；净高5.0m。4、设计荷载：公路1级。2.3 主要工程项目及数量序号项目单位数量备注1洞身开挖m294962超前小导管（42）m18903超前锚杆（22）m59574注浆管棚（108mm）m39685C20喷射混凝土m2123.7625中空注浆锚杆m183157钢筋网（HPB235）kg42980.5822药卷锚杆

8、m25739热扎型钢（I14）kg82569.310热扎型钢（I18）kg44646.311热扎型钢（I20b）kg182634.2三、施工组织机构和设备 3.1 施工组织人员机构 成立*合同段项目经理部姜冲隧道施工处，驻地设在姜冲隧道进口，均由参加多年隧道施工、具有丰富经验的人员参与本隧道施工。现场主要管理人员一览表序 号姓 名职 责备 注1*项目总工2*施工队负责人3*隧道工程师4*测量工程师5*试验工程师6*材料负责人7*安全负责人8*质检工程师施工处下设工程、质检、试验室、机械材料、钻爆、支护和模型、钢筋、机械、喷锚等科室及班组。3.2 施工主要设备我施工处将配备足够的隧道施工机械以满

9、足施工需求，主要施工机械如下表：机械名称规格、型号额定功率(Kw)或容量(m3)或吨位(t)单位进场数量备注挖掘机PC200-6128kw 1.2m3台1新购装载机ZL50c155kw台1新购自卸汽车FV415JDL250kw15t台4新购凿岩台车二层二层台2自制电动空压机L-20/818m3/min台2新购凿岩机TY28型台20新购砼潮式喷射机TK-9615 m3/h台5新购双液压注浆机CZJ3030kw台2新购水平地质钻机XY-2B30m套2新购管螺纹车床Q1319190mm台1新购锚杆注浆机MZ-10.7-1 m3台2新购砼输送泵HBPD-7575kw台1新购空压机W-2.62.6 m3

10、/min台2新购发电机200kw台1新购冷弯机11.5kw台1新购钢筋加工设备632mm台2新购抽水机3B333B3345m3h台2新购砼搅拌机JS500500L套2新购砂浆搅拌机JDY350350L套2新购插入式振捣器ZN702.2kw台4新购附着式振捣器ZD122.2kw台5新购四、施工总进度计划和安排施工总工期为2010年5月25日至2011年3月11日，工期为291天。中导洞施工时间为2010年5月25日至2010年8月12日；中隔墙施工日期为2010年8月13日至2010年10月1日；主洞左洞开挖及初期支护施工时间为2010年8月23日至2011年2月19日；主洞右洞开挖及初期支护施

11、工时间为2010年9月12日至2011年3月11日。五、施工方案5.1 中导坑施工5.1.1 施工方法中导坑先行施工，开设进口一个工作面，由进口往出口方向单口掘进，采用钻爆法无轨运输施工。采用全断面预留核心土法开挖，以松动爆破开挖为主，人工配合小型机械（如风镐等）开挖为辅，视围岩稳定情况，每循环进尺0.75m（S5），1m（S4a）或1.2m（S4b）。初期支护采用药巻锚杆或注浆小导管、网喷及钢拱架联合支护，初期支护紧跟开挖面及时施作。5.1.2 进洞施工本隧道在洞口开挖至半明半暗洞交界处时，对边仰坡进行喷锚防护后开始进行进洞准备。再采用挖掘机将临时初期支护所需位置（拱架安装及喷锚支护）开挖至

12、设计位置并预留核心土，对该段掌子面进行超前小导管预支护，进洞时，采用钢支撑紧贴开挖面，形成假拟洞口，在工字钢安装后，立即施作锁脚锚杆、22早强药卷锚杆、钢筋网和C20喷射混凝土，如下图：5.1.3 施工工序中导坑主要施工工序为：1、 开挖出碴台阶法开挖，上下断面同时打眼，同时爆破，上断面配三台YT-28风动凿岩机，下断面配4台YT-28风动凿岩机钻孔。爆破后，再用PC-200挖掘机铲除松动的大块洞渣，出碴采用ZL-50C侧翻装载机运送至洞口，由15t自卸汽车运至路基填方路段待用或者运至弃土场。中导坑开挖需预留核心土。2、 初期支护初期支护紧跟开挖面及时施作。开挖后及时初喷砼35cm封闭围岩，然

13、后立钢拱、挂网、打锚杆或注浆小导管，再喷砼至设计厚度。初期支护拱脚设锁脚锚杆加固，锁脚锚杆与钢拱架焊连。3、施作中隔墙中洞贯通后，逐段施作中隔墙钢筋砼，每段浇注10m。砼浇注前，预埋中隔墙泄水管以及顶部预埋管。4、 中隔墙顶部和中导坑回填中隔墙砼完成后，在中隔墙顶部注浆与墙身同标号水泥浆，与导坑洞顶顶紧，回填密实。中导坑以夯填土、C15片石砼回填或木撑支护。中隔墙与回填砼之间设置EVA隔板，以利后期拆除。中导坑施工工序详见图5-1中导坑施工程序框图。图6-1 中导坑施工程序流程框图3、掘进循环作业时间安排中导坑掘进作业循环时间见表5-1。 中导坑掘进工序循环时间表 表5-1项目测量放样钻眼爆破

14、通风出碴架立钢架锚网喷砼合计时间（h）0.510.52116V级围岩每天平均进尺2.25m，月进尺57m；IV级围岩每天平均进尺2.4m，月进尺90m。5.2 侧导坑施工5.2.1、施工方法两侧导坑待中导坑贯通后开始施工，两侧导坑均开设进口一个工作面，由进口往出口方向单口掘进，采用钻爆法无轨运输施工。两侧导坑工作面与主洞上导坑交错施工且保持领先主洞20m以上。其开挖与支护方法同中导坑施工。5.2.2、施工工序侧导坑主要施工工序为：开挖出碴开挖同中隔墙。 初期支护同中隔墙。侧导坑施工工序见图5-2侧导坑施工程序框图。图5-2侧导坑施工程序框图5.2.3、掘进循环作业时间安排侧导坑掘进作业循环时间

15、见表5-2。 侧导坑掘进工序循环时间表 表5-2 项目测量放样钻眼爆破通风出碴架立钢架锚网喷砼合 计时间（h）0.510.52116V级围岩每天平均进尺2.25m，月进尺57m；IV级围岩每天平均进尺2.4m，月进尺90m。5.3 主洞初期支护施工5.3.1 施工方法主洞施工待中隔墙砼达到设计强度及中隔墙顶部及中洞侧边回填密实后进行。隧道主洞按左线隧道主洞和右线隧道主洞分别进行施工。左线隧道主洞和右线隧道主洞均开设进口一个工作面，由进口往出口方向单口掘进，采用钻爆法无轨运输施工。先进行左线隧道主洞施工，待左线隧道主洞掘进至少20m后进行右线隧道主洞施工。为便于隧道主洞拱部开挖、支护、衬砌，隧道

16、主洞采用台阶法开挖，上断面超前2030m。开挖前先施作22超前砂浆锚杆或者42超前小导管预注浆超前支护，然后进行开挖。以松动爆破开挖为主，人工配合小型机械（如风镐等）开挖为辅，视围岩稳定情况预留核心土，每循环进尺0.751.2m，初期支护采用锚杆、网喷及钢拱架联合支护。主洞拱部初期支护紧跟开挖面及时施作。待上导坑领先下导坑20米以上时，进行下导坑开挖，并及时施工仰拱以提高支护结构的整体受力，保持隧道的稳定。钻爆采用YT-28风动凿岩机钻孔，人工装药起爆。出碴采用ZL-50C侧卸式装载机装碴， 15t自卸汽车运至洞口弃碴场或路基填方路段待用。5.3.2 施工工序主洞主要施工工序为：1、施作超前支

17、护见辅助施工方法 2、上导坑开挖出碴本隧道只有、级两类围岩，在施作超前支护后，采用台阶法开挖，以风动凿岩机钻孔，上下导坑之间设斜坡道，由ZL-50C侧卸式装载机装碴，自卸汽车出碴。施工方法：台阶开挖台阶长20m左右，采用凿岩机钻眼(每个洞口配备YT28型凿岩机10台，其中8台为开挖使用台数，2台备用)，塑料导爆管电起爆系统，毫秒微差有序起爆，预留光爆层爆破。出渣时自卸汽车停在下导坑开挖处，由ZL-50C侧卸式装载机装碴，自卸汽车运碴。上导坑高度初步拟定为6.0m，上下导坑之间设置平顺斜坡以利于出渣、运送锚喷材料，保证施工顺畅。施工中合理调整工序，实行钻爆、装碴、运输机械化一条龙作业，开挖后及时

18、施工初期支护，仰拱、二次衬砌紧跟，开挖前要根据设计辅助施工措施，做好超前支护等措施。坚持“少扰动，短进尺，强支护，勤量测，早封闭”的原则。采用短台阶法开挖，上台阶超前20m，以使断面及早闭合。保持合理开挖循环进尺和圆顺的开挖轮廓线，减少对围岩的扰动，避免应力集中；一般、级围岩段开挖循环进尺为0.751.2m；严格控制开挖断面，不欠挖，少超挖；紧跟开挖工作面及时做施工支护，或采取其他辅助施工措施稳定开挖工作面，以控制围岩的变形,保证施工安全；下半断面的开挖应在上半断面的施工支护基本稳定后进行，使上部施工支护与围岩形成完整的体系；量测工作必须及时，当发现异常情况，应立即进行仰拱封闭。台阶法开挖施工

19、工艺流程见图5-3：超前锚杆上台阶测量、画开挖轮廓线布炮眼钻炮眼装药爆破每循环进尺0.75m1.2m通风洒水出渣初喷砼监控量测清危排险立拱架、打锚杆挂网复喷砼至设计厚度稳定性安全检查铺设防水层、二次衬砌图5-3 台阶法开挖施工工艺流程图、级上导坑作业循环时间的安排见表5-3： 上导坑掘进工序循环时间表 表5-3 项目测量放样钻眼爆破通风出碴架立钢架锚网喷砼合 计时间（h）0.520.51228V级围岩每天平均进尺0.75m，月进尺21m；IV级围岩每天平均进尺1.2m，月进尺33m。级围岩段台阶法开挖周边眼光面爆破参数表：周边眼间距E（cm）：3050最小抵抗线W(cm）：4060周边眼装药结

20、构：20乳化炸药间隔装药周边眼外插角:外斜率不得大于5cm/m,眼底不超出开挖断面轮廓线1015cm装药集中度q（Kg/m）：0.070.12堵塞长度L（cm）：20起爆方式：电毫秒雷管IV级围岩段导洞及上台阶钻爆参数辅助眼间距（cm）：100辅助眼装药集中度(kg/m):0.28炮眼有效深度:1.2起爆顺序:1#-2#-3#-4#-5#-6#堵塞长度L（cm）：20台阶法爆破设计图如图5-4： 图5-4 台阶法爆破设计图 3、拱部初期支护主洞拱部开挖后，每次掘进后立即架立工字钢（S5级支护0.75m/榀，S4a级支护1m/榀，S4b级支护1.2m/榀），并进行锚杆、钢筋网和喷砼支护。(1)、

21、构件支撑 本隧道构件支撑方式为钢拱架。钢支撑(工字钢)在洞外按设计加工成型，洞内安装在初喷砼之后进行，与定位筋焊接。钢支撑间设纵向连接筋，钢支撑间以喷砼填平。钢支撑拱脚必须放在牢固的基础上，支撑立时垂直隧道中线，钢支撑和围岩之间应设置砼垫块，单侧不少于8个，用喷砼喷填。(2)、锚杆、挂网施工注浆锚杆：采用台车或风钻钻孔后，高压风吹孔，打入锚杆，按设计要求注浆、挂钢筋网。施工要点：锚杆的类型和布置，符合图纸要求。每根锚杆的锚固力不低于图纸规定，每300根锚杆抽样一组进行抗拔力试验，每组不少于3根。并符合GBJ8685的要求。备有足够的锚杆和附件的备用件，准备随时使用，以免待料贻误工作。挂钢筋网需

22、紧贴岩壁，并喷混凝土覆盖。锚杆的钻孔圆而直，孔口岩面平整，钻孔方向尽可能与岩面垂直。钢筋网随受喷面的起伏铺设，钢筋网的混凝土保护层不小于20mm，且与锚杆或钢支撑联结牢固，在喷射作业时不颤动。钢筋直径和钢筋网的网格间距按图纸要求执行。(3)、潮喷砼施工喷射砼采用潮喷施工，潮喷作业前搞好光面爆破。在洞外集中拌制混凝土，混凝土运输车运至作业点，由潮式喷射机组喷射，喷头处加入速凝剂。喷射砼顺序应先墙后拱，岩面不平时，先喷凹处找平。在边墙部份为自下而上，从左到右或从右到左，并注意呈旋转轨迹运动，一圈压半圈，纵向按顺序进行，旋转半径一般为15cm，每次蛇行长度为34m。在拱部拱脚至拱腰处，自下而上。拱腰

23、至拱顶由里向外喷射砼进行。岩层松软易坍时，喷射作业紧跟作业面，初喷时先拱后墙，复喷时先墙后拱。喷射砼时，其喷射砼速度保持适中，适时加以调整。4、下断面开挖上导坑开挖20米以上时，钻爆法开挖下断面核心部位，同时拆除中导坑相邻一侧及侧导坑内侧的剩余支护。开挖后采用ZL50C侧卸式装载机装碴，自卸汽车出碴。5、施作仰拱及仰拱填充施工中贯彻仰拱先行原则，仰拱要先行，要及早封闭，以利于衬砌结构的整体受力。仰拱浇注采用仰拱大样板由仰拱中心向两侧对称施工，整体浇注。仰拱浇注施工与掘进工作平行进行，采用仰拱栈桥进行混凝土浇筑或出碴施工，以便对不到期龄的仰拱进行保护，仰拱栈桥采用型钢钢架进行拼装，纵向主梁采用6

24、根18号工字钢，次梁采用10号槽钢间距50cm，仰拱栈桥长10m，两端均有搭接板延伸至地面。仰拱移动栈桥示意图如图5-5。图5-5仰拱移动栈桥示意图仰拱采用分段整体浇注，仰拱施工施工工艺见“仰拱和铺底施工工艺框图5-6”。a、清底:人工配合挖掘机清除底部虚碴，清底干净后抽出积水。b、断面检查：测量仰拱断面，检查是否欠挖，并进行处理。c、仰拱栈桥的支承和平台架设：用洞内的挖掘机吊、装、拼移动式工作平台。然后在工作平台上铺设钢板,并在钢板上铺设防滑条,以利行车。d、立模及砼浇筑：架立侧向及端头模板，浇注砼。浇筑时砼输送车直接倾倒，放置两块竹夹板在扣轨梁上，作为人工施工平台，对仰拱砼进行摊平、捣固、

25、抹面。e、养护：砼浇筑完成后，进行养护，一般夏季12小时，冬季20小时，即可进入下一循环施工。图5-6仰拱和铺底施工工艺流程图仰拱填充隧道仰拱填充与仰拱所用砼不是同一标号，待仰拱砼强度达到设计标号的85%以后，一次浇注填充砼到设计标高。5.4 辅助施工方法5.4.1 超前长管棚超前管棚采用108x6mm热轧无缝钢管，环向间距50cm，接头用长15cm的丝扣直接对口连接。钢管设置于衬砌拱部（隧道洞口），管心平行路面中线布置。管棚施作完成后开始进洞开挖。5.4.1.1 施工方法按设计孔位用管棚钻机钻孔；管棚管节及连接套在洞外加工场按设计要求分节加工制作，人工配合钻机分接顶进安装；注浆采用注浆泵分段

26、压注水泥浆，浆液扩散半径不小于0.5m。注浆参数：水泥浆水灰比1：1,水泥浆与水玻璃体积比1：0.05；水玻璃浓度：35波美度，水玻璃模数：2.4；注浆压力：初压0.51.0Mpa，终压 2.0Mpa。5.4.1.2 施工工序：1、钢管加工：按设计要求选用钢管型号并下料，管棚钢管采用管节长3m和6m，以长15cm的丝扣连接，在钢管上按梅花形间距30cm钻10mm的小孔作为压浆眼孔；在第一节钢管前端将管头做成封闭的锥形，以防管头顶弯或劈裂，以及避免泥碴充填管内。在最后一节钢管的管尾焊上法兰盘，以与压浆管前端法兰盘连接。2、搭设管棚机械操作平台，长度不小于钢管长度，以便有足够的操作空间。3、施工套

27、拱，埋设孔口管，并在套拱上正确标明管棚位置。4、架立钻机，并精确核定孔位。为控制管棚的方向，管棚机用测量仪器来定位。此外，保证钻机在钻进时不产生偏移和倾斜。5、钻孔：钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。钻孔时通高压水，以便把孔内的土及碎碴冲出。6、顶入钢管：利用钻机将钢管顶入孔内，如遇故障，需清孔，再将管插入。管节之间用丝扣连接，且使丝扣接头错开。7、注浆：注浆采用后退式，将压浆管插入钢管内，利用法兰盘牢固连接压浆头，防止压浆管退出伤人。设计注浆参数根据现场试验予以调整，注浆结束后及时清除管内浆液，用M30水泥砂浆紧密充填，增强管棚的刚度和强度。如下图所示。超前长管棚支护施工工艺流程见图5-7图5-

28、7 超前长管棚支护施工工艺流程5.4.2 超前小导管5.4.2.1 施工方法超前小导管注浆施工，拟采用台车钻孔，沿孔打入注浆小导管（钢花管），注浆前喷射混凝土封闭掌子面，拌合机拌制水泥浆，注浆泵小导管注浆。小导管布置采用单排40cm的热扎无缝钢管沿开挖轮廓线环向布置，小导管纵向前后相临两排小导管搭接的水平投影长度不小于1m，小导管环向间距40cm，外插角为10。小导管孔环向及纵向布置示意图见图5-8：图5-8小导管选用423.5焊接钢管或无缝钢管，管壁交错钻渗浆孔，渗浆孔直径8mm，间距40cm。小导管结构图见图5-9：图5-9 小导管结构图注浆浆液选用水泥砂浆，水灰比为1：1，施工时实际配合比经现场试验确定，水泥采用425号普通硅酸盐水泥，拌浆时掺入速凝剂。渗入性浆液按试验确定的注浆压力和注浆量施工。注浆前先喷混凝土封闭掌子面以防漏浆，注浆顺序由下向上，浆液采用拌合机拌制。注浆时选取最佳注浆压力和注浆量，注浆压力为0.51.0MPa，必要时可在孔口处设置止浆塞。止浆塞应能承受规定的最大注浆压力。注完浆的钢管要立即堵塞孔口，防止浆液外流。小导管单液注浆示意图见图5-10：图5-10 小导管单液注浆示意图