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隧道施工方案 第一节 一般隧道工程施工方案、施工方法 一、 概述施工方案 (一) 总体方案 1．隧道开挖的基本原则是在保证围岩稳定，或减少对围岩扰动的前提条件下，选择恰当的开挖方法或掘进方式，并尽量提高掘进速度。在施工中要坚持先探后挖的施工原则，将超前地质预报纳入施工循环，不探明前方地质不能开挖。在不良地质地段，隧道主要施工顺序是：超前地质预报→超前支护→开挖→初期支护→仰拱开挖及浇筑砼→铺设防水板→拱墙二次衬砌。 2．本标段隧道综合采用掌子面地质素描、超前水平钻孔、地质雷达等技术进行超前地质预报。 3．监控量测在隧道施工过程中为初期支护和二次衬砌设计参数的调整提供依据，是确保施工及结构安全、指导施工顺序、便利施工管理的重要手段。在本工程施工中将综合采用位移反分析法和荷载反分析法，利用3D-σ程序进行计算和模拟计算。利用已经得到的现场量测信息，进行反分析计算，提供出开挖工作面附近已经开挖地段和尚未开挖地段的地应力大小、方向和围岩的物性等指标，预测开挖工作面前某范围内的未来动态，以便提前采取工程措施，验证设计参数和施工方法。根据开挖面的状况，拱顶下沉、水平位移量大小和变化速率，综合判定围岩和支护结构的稳定性，并及时反馈于设计和施工。 4．在隧道施工组织中，组织大型机械化施工，采用无轨运输出碴方式， 爆破设计，Ⅱ、III、Ⅳ级围岩光面爆破参数见施工工艺部分。施工中根据爆破效果随时调整，严格控制超欠挖，达到爆破周边圆顺，减少爆破对周边围岩的扰动和降低劳材消耗。 1. 运输出碴方案 隧道出碴均采用无轨运输方式，挖装机或侧卸装载机装碴，自卸式汽车运碴。 2. 支护方案 初期支护紧跟隧道开挖，湿喷砼采用HLS微纤维砼，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩的拱部采用HCB25N组合式中空注浆锚杆，其余采用φ22的砂浆锚杆，Ⅳ级围岩地段设格栅或型钢钢架加强支护。 对于浅埋地段、围岩富水、断层软弱带等不良地段，采取超前大管棚或小导管注浆、超前锚杆预支护手段。 3. 衬砌方案 防水板采用作业台架人工无钉铺设工艺施作。仰拱紧跟工作面，为解决仰拱灌注与出碴的干扰问题，使用自行式仰拱栈桥。二次衬砌适时施工。隧道衬砌采用液压衬砌台车，每个工作面配一台12m长衬砌台车，衬砌在围岩及初期支护收敛稳定后施作，并配砼运输车和砼输送泵。 4. 辅助施工方案 (1) 防排水方案 隧道防排水采取“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则。隧道二次衬砌采用防水砼，抗渗等级不低于P8，施工中采取特殊的技术措施，确保不渗不漏。隧道拱墙设复合防水板，防水板采用无钉孔铺设，焊缝采用热合机自动焊缝形成。 隧道洞外设截水沟，洞内设双侧水沟，拱墙环向和墙角纵向设软式透水盲管。隧道施工的地段，结合通信室、设备洞、横通道等洞室每300m～400m设一个积水井，采用多级泵接力排水至洞外。掌子面备足大功率污水泵，作为隧道发生涌水突发事件时的应急设备。 (2) 通风方案 采用大直径通风软管，混合式通风排烟方案，风机采用四台220KW轴流式风机，采用两台风机串联的方式进行排风及两台风机串联的方式压入新鲜空气，保证隧道通风质量。 (3) 高压供风方案 在隧道洞口建一个70m3高压风站，配电动空压机供风。高压风通过φ150钢管接至各施工工作面，再由高压橡胶风管连接风动机具进行施工。 (4) 供水方案 洞内高压水采取在距洞口50米山腰处设150m3高位水池，洞内高压水管采用φ80～φ100的无缝钢管。 (5) 供电方案 在本标段隧道出口左侧10m设两台630KWA高压变压器（一台供隧道，一台供桥梁），供电由附近高压接入，在隧道进洞1000m的位置（结合隧道洞室）设移动式变压器，以1万伏高压引入洞内。另配一台250KWA发电机作为备用电源。 (6) 洞内管线布置方案 施工风、水、电布置见下图。 高压水管 高压风管 通风管 通风管 照明线高压线 动力线 排水沟 成型地段管线布置图 二、 隧道弃碴利用和弃置方案 本隧道弃碴运至指定弃碴场弃置，部分石料强度满足要求的可加工石子和片石利用，弃碴弃于D1K57+090～D1K55+000右侧沟内，占地约160亩,平均运距0.8Km； 隧道弃碴的临时堆放场和弃碴场，按设计要求进行防护，坡脚设浆砌片石挡墙。 在修建挡碴墙时，每隔一定距离设一个水流出口，在出口处设置一个沉沙池，平面尺寸为3.0×1.5m，深1.5m，沉沙池侧墙为梯形断面，底宽50cm，顶宽30cm，墙体由浆砌片石砌成，经沉沙池沉淀水流中的泥沙后，再通过排水沟排至附近的沟渠。排水沟采用30×50cm、坡比1:1的梯形断面，浆砌片石衬砌，衬砌厚度30cm。在堆碴时，要求堆碴边坡比控制在1：2，最大堆碴高度低于8m，并且在堆碴过程中边堆边碾压。 弃碴过程中，要对弃碴表面进行临时覆盖，必要时进行洒水降尘。 三、 超前小导管施工工艺、方法及技术措施 (一) 施工工艺 超前小导管施工工艺流程见下图。 施工准备 钻孔打小导管 地质调查 注浆设计 现场试验 效果检查 制定施工方案进入施工 浆液选择 配比试验 注浆参数 喷砼封闭掌子面 注浆 注浆站布置 浆液配置 安孔口止浆塞 连接止浆管 开挖 设备准备 管材加工 材料准备 机具准备 超前小导管施工工艺框图 (二) 施工方法 1. 导管加工 导管采用直径φ42普通钢管加工成花管，以便注浆。小导管前端加工成锥形，以便插打。小导管中间部位钻直径为6～8mm的溢浆孔，呈梅花形布置，间距为15cm，尾部0.8m范围内不钻孔以防漏浆，末端焊直径为6mm的环形箍筋，以防打设小导管时端部开裂，影响注浆管联接。 2. 钻孔及安设导管 超前小导管施工采用风动凿岩机冲击振动将小导管直接顶入岩层。首环导管施工前，喷射砼3～5cm封闭拱部开挖工作面裂隙，作为止浆墙。然后按设计间距钻进超前小导管孔，再用高压风清除管内杂物，连接注浆管，采用塑胶泥封堵孔口。同时配制浆液，调试注浆机，进行压水试验，检查机械设备工作是否正常，管路连接是否正确。 3. 注浆 小导管安设后，用塑胶泥封堵孔口，并喷射砼封闭工作面，喷射厚度10cm。采用注浆泵注浆，注浆管连接好后,将配制好的水泥浆液倒入注浆泵储浆筒内,水泥浆液浓度为1:1单液水泥浆，开动注浆泵，通过小导管向周边围岩压注水泥浆。注浆按照由低到高隔孔预注或群孔注浆的方法进行。单孔注浆时，首先以初压注浆，然后在终压下进行注浆并保持1～2min终压再卸荷，保证注浆量及扩散半径达到设计要求，达到超前加固的目的。注浆过程中，对浆液应不停搅动，避免沉淀分层，影响浆液浓度。 (三) 检测标准 超前小导管施工允许偏差符合下表规定要求。(新建客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准(征求意见稿)，正式版本发行后按正式版本执行)。 超前小导管施工允许偏差 序号 项目 允许偏差 备注 1 外插角 2° 2 孔间距 ±50mm 3 孔深 ＋50mm，0 (四) 技术措施 1．严格控制配合比和浆液凝胶时间，初选配合比后，用胶凝时间控制调节配合比，并测定注浆结实体的强度，选定最佳配合比。 2．注浆过程中，严格控制注浆压力，终压必须达到设计强度要求，并稳压，保证浆液的渗透范围，防止出现变形、串浆等异常现象。当出现异常现象时，采取降低注浆压力或采用间隙注浆；改变注浆材料或缩短浆液凝胶时间；调整注浆实施方案；出现浆液从其他孔内流出的串浆现象时，采取两台注浆机同时注浆或将串浆孔堵塞，轮到该注浆管时再拔下堵塞物，用铁丝或细钢筋清除管内杂物，并用高压风或水冲洗(拔管后向外流浆不必进行此工序)，然后再注浆。 3．为防止孔口漏浆，在花管尾端用麻绳及胶泥封堵管孔缝隙。注浆管与花管采用活接头联结，快速装拆。注浆次序由两侧对称向中间进行，自下而上逐孔注浆。拆下活接头后，快速封堵花管口，防止未凝的浆液外流。 四、 超前大管棚施工工艺、方法及技术措施 (一) 施工工艺 超前大管棚施工工艺流程见下图。 管棚参数设计 开挖管棚工作室 搭设钻孔平台/安装钻机 测定孔位 钻孔/接长钻杆 安装管棚钢管 钻杆分节退出卸下 杆接长准备 钢管内外注浆 拱部开挖/架设钢拱架 注浆固结围岩 安装管棚钢筋笼 超前管棚施工工艺框图 (二) 施工方法 1. 测量放样 在掌子面上画出钻孔位置。 2. 大管棚钻设 采用管棚钻机或地质钻机钻管棚孔，大管棚钻设分两步进行,隔孔钻设,先钻设奇数号注浆花管管棚，注浆后再钻设偶数号无孔钢管。为保证钻孔方向准确，在钻进过程中采用光靴测斜仪量测钻孔的偏斜度。钢管接头采用丝扣连接。丝扣长15cm。为使钢管接头错开，钢管按4m、5m、6m不等长加工，根据管棚长度分别选用。为满足管棚注浆需要，奇数号孔为注浆钢花管，偶数号孔为不注浆无孔钢管。 3. 长管棚注浆 (1)注浆前用喷射砼封闭掌子面并对孔口进行封堵，以防孔口冒浆，砼喷射厚度约15cm，注浆压力控制在1～2Mpa左右，注浆时控制好注浆压力和注浆量，并作好记录，以防注浆过量而引起地面隆起。 (2)向奇数孔大管棚内压注浆液，注浆前用喷砼将工作面封闭，并用速凝砂浆密封孔口管孔缝隙;注浆方式采用全孔压入式。 (3)配置浆液并注浆，注浆采用分段注浆，浆液扩散半径不小于0.5m。灌注浆液配合比为水泥:水玻璃=1:1～1:0.6，水泥浆浓度为1:1.25～1:0.8，水玻璃浓度为35Be，注浆初压0.5～1MPa，终压2MPa。注浆前应按参数进行双液注浆现场试验，注浆参数应通过现场试验合格按实际情况确定，以确保达到固结围岩的目的。钻孔时出现卡钻或坍孔时应先注浆后再钻孔。 (4)注浆结束后及时清除管内浆液，并用30号水泥砂浆紧密充填，增强管棚的刚度和强度。 (5)完成长管棚注浆后，在管棚支护下，按设计的步骤进行掘进开挖。 (三) 检测标准 1．管棚施工允许偏差符合下表规定要求 (新建客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准(征求意见稿)，正式版本发行后按正式版本执行)。 超前小导管施工允许偏差 序号 项目 允许偏差 备注 1 外插角 1° 2 孔间距 ±50mm 3 孔深 ±50mm 2．注浆浆液强度和配合比符合设计要求，且浆液应充满钢管及周围的空隙。 (四) 技术措施 1．钢管棚需按设计位置施工，注意运用测斜仪进行钻孔偏斜度测量，严格控制管棚打设方向，并作好每个钻孔地质记录； 2．为保证长管棚支护效果，尽量减少管棚的外插角，可在型钢架腹板开孔以穿管棚，钢管尾部应与钢架焊接。 3．管棚施工时，应对钢管主要材料进行材质检验。 4．选用钻机首先应适合钻孔深度及孔径的要求，钻机要求平稳灵活，能在水平180度范围内钻孔，施钻时应有导向架。 5．施工期间应遵守隧道施工技术安全规则和钻眼注浆作业规则。 五、 明洞及洞门施工方法 明洞段施工先进行仰坡锚喷加固后，采用明挖的方式进行开挖。 进洞后应尽早施做洞门，锁死洞口，以策安全。洞门施作采用立架子并拼装组合模板后，泵送砼分层浇筑洞门。 (一) 洞口结构段施工 1. 施工准备 测量放样，确定其准确位置。并详细计算各段的坐标及尺寸，做好与之相应的模板及支撑的设计。 2. 仰拱开挖与灌注 采用风镐或爆破开挖，基底满足要求后开始灌注。灌注后及时养护。 3. 拱墙施工 内外模均采用工厂加工的大块钢模拼装以