隧道洞身开挖及初支施工方案

竹园隧道右洞洞身开挖及初支(Z5-1型)施工方案一、编制依据1、《公路隧道施工技术规范》JTJ042-942、《公路工程施工安全技术规程》JTG D081-20063、《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-20044、《福建省高速公路隧道施工标准化指南》5、《宁德宁武高速公路A3合同段两阶段施工图设计》6、《宁德宁武高速公路A3合同段施工招标项目专用本》二、工程概况竹园隧道为分离式双车道中隧道，右洞YK47+145~YK47+740全长595m，位于缓和曲线。

YK47+145～K47+740采用单向坡形式横坡为3%，纵坡0.8%。

右洞进口桩号为YK47+145，设计标高为112.157米，出口桩号为YK47+740，设计标高为118.151。

其中YK47+145~YK47+200段（55m）支护类型为Z5-1型，隧道由进口向出口施工，洞内顺坡利于排水。

1、地形地貌和地层岩性：本隧道场址区属剥蚀丘陵地貌，沿近东西向穿越丘陵区，地形起伏较大，进出口自然斜坡坡度约为20~30度，路轴线经过最高点海拔约240m，最大相对高差约150m，山脊较圆缓，沟谷较发育，地表植被较发育，多见种植茶园。

隧道区表层主要为第四系坡残积层，层厚5~10mm，下伏燕山晚期侵入花岗岩及其风化层。

2、不良工程地质问题：隧道进口未见有地裂、地下洞穴、滑坡、崩塌、泥石流、危石；洞身部位未发现防空洞、采空区等不良地质现象。

隧道进口以风化层为主，洞身洞顶板厚度较大不利于隧道成洞。

3、水文地质条件：隧道区地表水不发育，主要为洞口外山谷小溪，流量小，溪流近垂直于隧道轴向，对隧道施工基本无影响；地下水主要为基岩风化层空隙裂隙水，富水性及导水性较差，主要接受大气降水及地下水侧向补给，向沟谷排泄，流量随季节变化较大。

隧道进出口段围岩大多为残坡积土和强风化岩层。

三、施工准备1、经现场调查，隧道右洞进口地质情况与设计图基本相同。

隧道洞顶截水沟、边仰坡锚喷支护已按设计图施工完成。

2、302省道至隧道洞口的施工便道可利用赤康线水泥村道，再接隧道右侧出渣便道接入主线内，交通较便利。

临时活动板房等生活区已建设完成，洞口场地已全部用20cm厚的C20混凝土硬化完成，临时征用施工场地可满足正常施工需要。

3、施工用电采用一部250KW和70KW柴油发电机组自发电，可满足施工要求。

4、施工用水主要利用洞口的山涧溪水，在山顶建一个高位水池，上下水管道已安装完成，生活用水利用村庄生活用水井。

5、隧道洞口左侧空压机房已建成，安装6台20m3空压机，以满足隧道正常施工需要。

6、拌合站已按要求省高指“三个集中”的要求建设完成，并通过标准计量部门标定，已具备砼生产能力。

7、通讯方式利用手机、对讲机联系，通讯方便。

8、施工用的凿岩机、湿喷机、锚杆钻机、管棚钻机、注浆机等机械设备、人员已到位，砂、石、水泥、钢筋等施工材料供应充足，所有原材料已进行抽检，检验结果合格，满足施工需要。

9、具有专业资质的超前地质预报及监控量测队伍已进场，及时提供量测数据供施工需要。

四、计划工期开工时间：2009年11月24日完工时间：2010年3月31日五、主要人员、机械设备和工程数量机械设备配备情况现场主要管理人员名单项目经理：樊志忠总工：余冬科分管副经理：王军主管工程师：林士标质检工程师：刘金瑞施工队长：王征金现场技术员：郭弼测量：刘志平赵磊试验：彭小平吴荣耀安全：尹德玉陈士鹏Z5-1型主要工程数量表六、施工工艺及方案（一）、超前支护1、套拱施工（1）当边、仰坡开挖至成洞面时，按照1：0.5的坡比开挖成洞面，挖至拱顶以下2米位置时，停止开挖，及时将成洞面封闭；（2）在成洞面两侧按照1：0.3的坡比掏槽，开挖出套拱基础，并多开挖出50cm作为操作空间；（3）测量放样，安装模板，浇筑套拱基础砼，套拱基础采用C15片石砼浇筑；（4） 待套拱基础强度，测量定出套拱钢支撑位置，并按2°交角测量出前后钢支撑的标高差值，安装三榀工18钢支撑，钢支撑间距按照75cm ，导向管环向间距为50cm ，共34根；（5）安装φ127孔口套管，采用φ12钢筋固定在钢支撑上；（6） 安装套拱拱圈模板，用事先制作好的钢架将内侧模板支撑住，安装好端头模板，两侧外模安装2米，剩余部分在浇筑砼过程中，边浇筑边安装模板，保证浇筑的砼能够采用插入式振捣棒振捣密实； （7） 浇筑套拱：套拱浇筑使用的砼在A3标拌和站拌制，采用砼罐车运输至洞口，用挖掘机转运到套拱上浇筑，浇筑从两侧同时浇筑，两侧浇筑高差控制在50cm 范围内。

2、大管棚施工竹园隧道右洞进口端采用大管棚超前支护。

大管棚采用φ108mm 热轧无缝钢管，壁厚6mm ，节长4m 、6m ，管棚长度35m （含套拱），环向间距中至中50cm ，外插角1～3°。

待套拱砼强度达到100％时，开始施工大管棚。

管棚结构示意图暗洞开挖轮廓初期支护地表面1∶0.5 仰坡暗洞掌子面φ127×4mm 钢管 L=2mⅠ18钢架C25砼套拱 0.6m 0.45mⅠ18钢架2.0m φ108m m 钢管 35 m（1）为保证成孔质量，防止邻孔钻进时前面的成孔坍塌，钻孔间隔进行。

先钻奇数孔，后钻偶数孔，成孔直径为φ118mm ，以便顺利安装φ108×6mm 钢花管。

奇数孔成孔后及时安装钢花管，压注水泥浆。

偶数孔成孔后也必须立即安装无孔钢管，防止塌孔，在无孔钢管的钻孔过程中检查钢花管的注浆质量，当注浆质量达到要求时，再安装无孔钢管，并注浆使管周浆液饱满；当注浆质量达不到要求时，则安装钢花管并进行补充注浆。

钢管采用φ108×6mm 热轧无缝钢管，节长4m 、6m ，钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15c ｍ钢花管大样及布置见下图。

钢花管大样及布置示意图（2）大管棚施工质量控制的措施2.1采用脚手钢管搭设管棚钻孔作业平台时确保牢靠安全。

2.2采用管棚钻机风动干钻法钻进成孔，钻孔完成后进行清孔。

2.3管棚钻机定位时，以套拱内预埋的孔口管定向、定位、定向运用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，当偏斜度较大时及时纠正，并做好各钻孔施工记录。

2.4在拱角就位，选2个试验孔，探明地层特点并进行注浆充填试验。

2.5节间丝扣连接时，相邻钢管的接头至少错开1m ，隧道纵向同一截面处钢管接头数不大于50％。

2.6管口用麻丝和锚固剂封堵钢管与孔壁间空隙，钢管自身利用钢花管m孔口安装的封头将密封圈压紧，压浆管口上安装三通接头。

2.7使用注浆机，按先下后上，先稀后浓的原则注浆。

注浆压力为0.5～1.0Mpa，注浆压力逐步升高，达到1.0Mpa并继续注浆15min以上，确保注浆饱满。

2.8对于压浆孔进行扫排管内胶凝浆液后，再行紧密充填砂浆，以增强管棚的刚度和强度；对于非压浆孔，直接填充砂浆即可，做好各管注浆记录。

大管棚施工工艺流程图（二）、洞身开挖1、施工方法选择在洞口管棚注浆浆液强度符合设计要求边仰坡稳定后，就可开始进行暗洞施工。

Ⅴ级围岩段Z5-1复合支护类型采用中隔壁开挖法（CD法）施工。

施工时按照新奥法原理，坚持“弱爆破、强支护跟进、勤监控量测、及时反馈和修正、及时采取应急措施”的原则。

开挖采用人工配合机械，必要时采取弱爆破。

2、施工准备（1）测量放样按规程测设，测量放样出开挖轮廓线；全站仪、激光断面仪、收敛计、水准仪等监控量测仪器齐全。

（2）照明、通风、供水、供风等设施满足正常施工需要。

（3）钻孔台车、出渣运输车辆等各项机械设备性能良好可靠，配置合理。

（4）锚喷支护材料数量、劳力、机具满足正常作业需求。

（5）按规范要求已进行水泥、砂、石料、钢材和C20、C25喷射混凝土配合比试验。

3、开挖方法首先开挖左上导坑，并对左上导坑进行初期支护(含临时仰拱和侧壁临时支护)，随后开挖左下导坑，并对左下导坑进行初期支护(含侧壁临时支护)；单侧壁左上下台阶距离控制在3～5米。

开挖单侧壁右上导坑，并对右上导坑进行初期支护(含临时仰拱和侧壁临时支护)，随后开挖右下导坑，并对右下导坑进行初期支护(含侧壁临时支护)。

左右导坑开挖工作面的纵向间距不宜小于15m，最后拆除中隔壁墙临时支护。

4、主要工序的施工方法及工艺（1）钻爆（弱控制爆破）1）爆破器材选用：采用导爆索、非电毫秒雷管起爆系统；毫秒雷管采用1～19段别毫秒雷管，引爆采用火雷管；炸药采用2#岩石铵锑炸药或乳化炸药（有水地段），选用Ф25、Ф32规格，其中Ф25为周边眼使用的药卷，Ф32为掏槽眼、辅助眼用药卷。

2）爆破孔位布置见下图：单侧壁上下导洞开挖炮眼布置图 比例 1：100掏槽炮眼平面图比例 1：100 掏槽炮眼布置图比例 1：100右洞爆破孔位布置图3）钻爆作业：采用在钻孔台车上气腿式凿岩机钻孔，人工装药，联结爆破网络，用火雷管起爆。

钻爆作业按照爆破设计进行钻眼、装药和引爆。

炮孔的装药、堵塞和引爆线路的连接均由考核合格的爆破工负责。

（2）出渣：爆破排烟消失后，由安全员组织力量清撬危石，处理瞎炮。

洞内出碴采用侧卸式装载机装渣（必要时挖掘机配合），自卸汽车运输；出碴运输过程中安排3台自卸汽车，1台装碴，2台等待，1台驶往弃渣场；配4台12T自卸汽车运碴，循环有序进行，形成快速装运出碴线。

（3）施工防排水洞口地表已按设计图要求修筑截水沟、排水沟等排水设施，使洞口排水与路基边沟组成完整的排水系统，确保排水通畅。

竹园隧道为顺坡施工，洞内排水通过隧道两侧开挖的临时排水沟汇排出洞外。

（三）洞身初期支护Z5-1型复合初期支护包括中空注浆锚杆、工型钢拱架、喷射混凝土、钢筋网片等组合成锚喷支护形式。

洞身爆破后及时施作初喷混凝土，以封闭围岩外露面。

工字型钢拱架在洞外加工场分片加工，汽车运到洞内拼装。

中空锚杆采用气腿式凿岩机钻眼，注浆泵注浆。

喷射混凝土由强制式混凝土搅拌机集中拌和，汽车运输到工作面。

喷射混凝土选择TK961型湿喷机采用湿喷工艺喷射。

Z5-1型初期支护设计参数如下：1、临时支护：L=3.5m超前水泥药卷锚杆（纵向间距200cm，环向间距60cm）、C20喷射混凝土20cm厚、工14型钢拱架(纵向间距50cm)、单层钢筋网片（网格尺寸20×20cm）。

2、永久支护：L=3.5m中空注浆锚杆（环×纵=100×100cm）、C25喷射混凝土24cm厚、工18型钢拱架(纵向间距50cm) 、单层钢筋网片（网格尺寸20×20cm）。

初期支护应紧随开挖面及时施作，以减少围岩暴露时间，控制围岩变形，防止围岩在短期内松弛或围岩应力集中而失稳。

（1）中空注浆锚杆施工：Z5-1型初期永久支护采用Φ25mm中空注浆锚杆，每根长为3.5m。

中空锚杆将注浆管和锚杆的功能合二为一，实现了水泥砂浆与锚固的一体化，在止浆塞的作用下，利用锚杆的中心孔注浆使浆液极其饱满，在一定的注浆压力作用下浆液可充分地充填围岩孔隙和裂缝，进一步改良围岩，锚杆外表的可联结螺纹，增加了锚杆的抗拔力，有利于各种配件的使用，垫板、螺母的安装较为简捷。