吉怀高速15标大坡垴隧道进洞方案资料

中铁十二局集团有限公司吉怀高速公路第15合同段大坡垴隧道进洞方案编制肖强复核廖武审核邓鹏编制日期二00九年四月一、工程概况根据地形条件及工期要求,大坡垴隧道采用单口掘进,从吉首端往怀化端掘进,经地面调查,大坡垴隧道吉首端洞口段山坡陡立,自然坡度30~45度,覆盖层较薄,上覆黄土,下面为强~中风化红砂岩,岩石风化裂隙,水平分层，多呈张开状，隧道洞身围岩稳定性影响较大地质构造主要为岩层产状和节理，岩层倾向变化较大，但倾角平缓，一般5~10度，倾向一般125~140度。

大坡脑隧道左洞起讫里程K75+925~K77+013，右洞起讫里程为YK75+915~YK76+980，左洞暗洞进洞里程K75+935, K75+935~K75+975段为V级围岩浅埋段，设计Ф108管棚长31m，右洞暗洞进洞里程为YK75+925，YK75+925~952段为V级围岩浅埋段，设计Ф108管棚长28m，该段左右洞线间距在12~15m之间，为小间距段。

右洞吉首端洞口山体右侧相对覆盖层较薄，存在偏压。

二、大坡垴隧道进洞方案为确保大坡垴隧道进洞安全及充分利用资源、降低施工成本，特制定如下施工方案组织施工。

1、洞口防护、开挖及临时支护措施（1）测量放样，做好洞顶截水措施根据隧道洞口段设计图纸及现场实际情况，测量放样确定坡面开挖边界线及洞顶截水天沟位置。

首先按照设计要求做好洞顶截水天沟，截水天沟采用M7.5 浆砌片石砌筑，施工时严格控制天沟两侧流水坡度及浆砌施工质量，保证天沟截水要求，为坡面开挖及洞门施工创造有利条件。

（2）组织边仰坡开挖及支护施工①机械清表挖掘机修筑临时坡道至开挖坡顶，自上而下逐层清除坡面植被、表层覆盖土，给开挖施工清理出工作面，同时遵循少开挖的原则。

②开挖测量放线,打设骑马桩，控制开挖方向，然后从该里程自上而下进行边仰坡开挖，边仰坡可用机械开挖，人工修整，清除表层浮土、杂草并一次整修到位。

边仰坡开挖到位后，按设计参数及时进行防护。

2、洞口套拱开挖开挖采用明挖法，自上而下分层开挖，施工时采取挖掘机开挖，开挖到达工作平台设计标高以上30cm时，采取人工开挖，防止扰动原状土、减低基层强度。

3、超前管棚施工（1）、套拱施工洞口开挖至拱脚，采用3环工14型钢钢架紧贴仰坡放置，每环间距1m，钢架落底必须置于稳固的基岩上，纵向利用Φ22mm间距1m钢筋连接，预埋管棚导向管并绑扎套拱钢筋，导向管长度为2m，环向间距0.4米,外插角为1º(不包括路线纵坡),经精确计算测量后焊接在钢拱架上固定。

套拱净空满足暗洞结构尺寸，并预留10cm的下沉量。

安装套拱底模和侧模，浇筑C25混凝土厚80cm ，套拱施工时，必须对称分段灌注，以避免钢筋骨架变形而影响孔口管的方向。

套拱砼施工应注意以下3项注意事项：A、套拱钢架安装定位，经测量检查后，采用钢筋与钢架焊接定位，拱脚部位座于坚固的基底上，确保下沉受控。

B、套拱内外模均采用 2.5cm厚竹夹板，环向支撑采用10×10cm方木，扇形布置，方木纵横连接，确保混凝土灌筑过程中支撑系统稳定。

C、最后是混凝土的灌注必须对称进行，经常检查支撑是否松动，施工结束后注意砼的养生。

（2）、大管棚施工长大管棚主要用于软弱砂砾地层或软岩、岩堆、破碎地带层，多用于隧道及其它地下导坑辅助施工，大坡垴隧道进口洞口段不良的地质情况，如：基岩裸露风化，岩层破碎，为保证进洞安全，在洞口段设置一环Ф108的超前大管棚，其支护原理是：在预计开挖断面外周，以一定间距、一定的外插角度，用钻孔方法先行设置钢管，通过管壁四周压浆孔，压入水泥液浆，先行加固松散围岩体，边开挖边利用钢拱架喷锚等共同支护，对隧道开挖起到有效超前支护的方法。

14型钢钢架超前长管棚，采用节长3米、6米Ф108*6mm垫轧无缝钢管，环向间距40cm,左洞设计长度31m,右洞设计长度28m，丝扣连接。

钢管设置于衬砌拱部，管心与衬砌设计外轮廓线间距大于30cm，平行路面中线布置。

要求钢管偏离设计位置的施工误差不大于20cm，沿隧道纵向同一横断面内接头数不大于50%，相邻钢管接头数至少须错开1m。

为增强钢筋的刚度，管内以M10水泥砂浆填充。

管棚布置见图1A、主要机具设备主要机具设备见表1。

表1 主要机具设备表B、确定管棚距开挖轮廓线间距浆液扩散半径设计为50cm，故取管棚距开挖轮廓线间距为43cm。

C、施钻钻孔顺序为先从两侧拱脚开始，对称向拱顶钻孔顶管，使下部注浆体有力地支托其上部钻进和顶管，既能防止坍孔，又便于顶管。

钻机结构见图2与钻孔工艺流程图3。

图2 钻机结构图施钻时，将减速器升上限位置，把钻杆旋紧后，开启气动马达，待空载正常后，再慢慢开启推气缸，待钎头置于工作面上，关闭推进气缸，再开启冲击器，徐徐钻进，待钎头钻进100mm左右时，再以全风门冲击。

在钻进过程中，视进展快慢，慢慢开启或关闭推进气缸，使钻具始终保持一定推进力。

钻完第一根钻杆后，停止气动马达的转动，关闭冲击器停止钻进，将减速器置于下限位置，用叉子把钻杆固定在卡钎器内，反转减速器，使钻杆与减速器的接头脱开，然后将减速器升到上限位置装入第二根钻杆，连接牢固后，方可进行钻孔作业，直到设计深度。

当钻杆到卸杆器与卡杆器接触时，使钻杆尾端的第二个扁槽对正卡杆器的长方槽，插入叉子反转马达，使减速器上的接头与钻杆脱开，再调整到钻杆尾端上的第一个扁槽对上卸杆器的长方槽，插入另一个叉子，然后取出卡杆器的叉子，让卸杆器和另一个叉子带动钻杆后退（可用马达慢慢运转，切不可反转），当下一根钻杆尾端的第二个扁槽与卡钎器的长方槽对正时，插入叉子，反转马达，使上下两钻杆的联接螺纹脱开之后，拿走上一要钻杆，缓缓放下减速器，并使卸杆器的长方槽对正下一根钻杆尾端的第一个扁槽。

然后重复以上动作，依次卸下钻杆。

依照上述方法，完成钻孔作业。

钻孔时严禁反转，以免钻杆脱扣，加接钻杆时，要特别注意孔内清洁，以避免砂土冲击器内部，损坏机体引发故障。

在钻进过程，严禁突然快速开启推动气缸，以免顶起钻机，造成事故。

图3 钻孔工艺流程图D 顶管a、清孔：成孔后先利用高压风或高压水进行冲洗，然后用特制清孔钩认真进行清孔。

b、管件制作：管棚ф108mm无缝钢管，管节长为3m和6m，预制钢管时，第一根钢管前端要焊上合金钢片空心钻头，以防管头顶弯或劈裂，钢管间联接用加工好的管节联接套，预先焊在每节钢管两端，以便于联接。

相邻管的接头应前后错开，避免接头在同一截面上，隧道纵向同一横断面内的接头数不大于50%，且两相邻管接头必须错开1m以上，以满足管棚受力要求。

E顶管：顶进钢管利用电动机启动液压马达，以及挖掘机配合人工作业。

当第一根钢管推进孔内，孔外剩余30~40cm时，人工进行接管，严格控制角度，人工持链钳进行钢管联接，使两节钢管在联接套处联成一体。

然后再低速推进钢管，根据管棚设计长度，按同样方法继续接长钢管。

F止浆墙制作注浆前，必须进行堵露处理。

沿插管周围喷射20cm厚C20混凝土一圈，封闭该工作面，再用木塞和纸塞把无缝钢管未注浆的管头堵死，这样，止浆墙便形成。

注浆时，浆液就不会从管壁周围沿掌子面渗露，也不会从其它管露出，注浆效果明显提高。

由于施工要求，喷射砼时加入一定量的速凝剂，以满足施工要求。

G 注浆进行超前长管棚预注浆前，对注浆地段的岩性，涌水量、涌水压力、水温、涌水的化学特性等进行认真研究，据此确定注浆参数。

现场试验确定注浆终压力，以便浆液能够充分扩散填充，从而达到堵水和加固围沿作用。

注浆方式采用全孔一次性注浆。

a、拌浆水泥浆液搅拌在拌和机内进行,严格按施工配合比,同时将缓凝剂加入搅拌，待水量加足后继续搅拌1min，再将水泥投入，搅拌时间不少于3min，并于注浆过程中不停搅拌。

配制水泥浆时，严防水泥包装纸及其杂物混入。

拌好的浆液在进入贮浆槽及注浆泵这前均应对浆液进行过滤，未经过滤网过滤的浆液不允许进行泵内。

注浆时要充分考虑浆液扩散半径，凝结时间要先予以确定，然后再过试验调整。

施工时要通过变换单液浆比例、变换水灰比，变换水玻璃浓度控制单液浆的凝胶和凝结时间。

采用水泥浆水灰比1:1。

b、注浆注浆管路连接好后，先压水检查管路是否漏水，待设备正常后，对围岩做压水实验，以冲洗岩石裂隙，扩大浆液通路，增加浆液扩散密实性，核实围岩的渗透性。

注浆时要记录注浆时间及注浆量。

注浆中密切注意注浆压力表，初始阶段压力较低，正常阶段压力和注入量呈小的波浪式起伏，但总的比较平稳，当达到压密性注满阶段，注入量迅速递减，而压力迅速升高，直到达到注浆终压合理范围，则停止该孔注浆，进行封堵后，转注下一孔，直至完成注浆作业。

c、施工中几个问题⑴施钻时钻头选择：必须大于棚管外径1～2cm，以便于顶管。

⑵长管棚长度为31m，要严格按设计长度施工。

⑶钢管制作应避免同一截面，施工时钢管采用奇偶数编号进行制作，顶管时应实行“对号入座”。

⑷注浆时如遇窜浆或跑浆，必须及时进行封堵处理，然后方可注浆。

⑸注浆时如发现泵压突然升高，先判断是否堵塞，若堵管则进行堵管处理，否则往管道内注入清水，待泵压正常后再继续进行单液注浆。

⑹注浆时，一定要做好注浆量及注浆时间的记录。

⑺注浆一般采用由下向上、左右交替进行。

⑻施工时，要针对长管棚施工的作业工序（钻孔、运料、配料、注浆），制定详尽的劳动力组织计划及作业工序的安全保证措施。

H 技术质量标准及要求⑴钻孔前按设计确定钻孔位置。

⑵钻孔角度误差控制在0.5°以内，平面误差小于或等于1cm。

⑶钻进速度严格控制，成孔要孔壁圆顺，孔深符合要求。

⑷钢管管节联接丝扣要认真检查，有脱扣裂纹的管节弃用。

⑸注浆时应准确掌握浆液配合比，并使浆液在管内充填密实。

⑹长管棚接头要错开，避免同一截面，以利整体受力。

4、安全进洞(1)暗洞掘进施工方法待套拱砼达到设计强度之后，进行暗洞开挖，采用两台阶法开挖。

在超前管棚支护下，上台阶采用多打眼、少装药光面弱爆破，根据现场实际情况预留核心土，开挖后按设计要求进行支护。

下台阶分步平行开挖，平行施做初期支护，各分部初期支护衔接紧密，及时封闭成环；仰拱紧跟下台阶，及时闭合构成稳定的支护体系；施工过程通过监控量测，掌握围岩和支护的变形情况，及时调整支护参数和预留变形量，保证施工安全；完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡拱墙脚基础。

右洞洞口右侧山体覆盖层较薄，存在偏压，下导右侧先进，下导左侧开挖后及时支护，增加或增长锁脚锚杆，纵向连接钢筋适当加密。

（2）支护措施隧道开挖洞口段的同时要及时地进行初期支护，包括锚杆支护、铺设钢筋网、安设钢架、喷射混凝土。

①锚杆支护时，要求锚杆打入方向一般应接近与隧道径向，但在层状围岩中，锚杆的方向宜尽量与围岩面大角度相交。

拱部和边墙都采用Φ25中空注浆锚杆，锚杆必须安装垫板(垫板尺寸150mm×150mm×6mm)，垫板与喷射混凝土面密贴。