隧道大变形段专项施工方案

隧道大变形段专项施工方案目录一、编制依据 (1)二、适用范围 (1)三、工程概况 (1)四、隧道变形段总体施工方案 (2)五、施工方法 (5)六、监控量测、超前地质预报实施方案 (11)七、资源配置 (14)八、质量保证措施 (15)九、安全保证措施 (16)十、应急预案 (17)一、编制依据1.编制依据1.1、合同段两阶段施工图设计文件。

1.2、施工总承包合同文件。

1.3、《公路隧道施工技术规范》1.4、《公路工程施工安全技术规程》1.5、《公路隧道工程施工技术指南》1.6、《公路工程施工安全技术规程》二、适用范围根据构造断裂带位置，现场围岩地质条件和隧道埋深情况对大变形段落进行预测，右线K74+930～K75+600段、左线ZK74+980～ZK75+660段可能出现大变形。

三、工程概况隧道端左线5.935km，隧道端右线5.976km，隧道端斜井2.272km，隧道端横洞0.475km，改扩建斜井施工便道1.524km，新建斜井施工便道2.043km。

主要工程内容为隧道工程，隧址区呈北东向展布，南东坡向沟谷发育大体多呈V型，沟壁陡直，谷底狭窄，谷坡陡峻，一般坡度为35°，洞身地形中部高，地形起伏大，进、出口地段地形较低，海拔高程657.6～3000m，相对高差约2500m，为构造剥蚀高中山地貌。

Ⅲ级围岩以流云岩、白云岩为主，以块状整体结构为主，地下水较发育～发育局部可能出现大股状，岩质硬，埋深400～1900m，可能存在岩爆；Ⅳ级围岩以板岩、变质砂岩、流云岩、白云岩主为主，岩体呈楔形破碎镶嵌结构，受构造作用强烈，裂隙较发育，岩体较破碎～较完整，隧道开挖易发生掉块或小至中塌方现象，深埋段可能发生强岩爆，地下水不发育以潮湿～滴水状为主；Ⅴ级围岩覆盖层、强风化基岩、断裂破碎带等，岩体以破碎结构为主，洞口风化及构造裂隙发育，岩质软～硬，岩体破碎～较破碎，断裂带，岩体极破碎，呈碎裂结构或碎粒状。

受构造作用强烈，褶曲及次级断层发育，围岩可发生岩体大变形，拱部易产生大的坍塌现象，地下水不发育，呈潮湿～滴水状。

断裂带可能有股状水流，雨季有产生突泥、涌水的可能。

根据构造断裂带位置，现场围岩地质条件和隧道埋深情况对大变形段落进行预测，右线K74+930～K75+600段、左线ZK74+980～ZK75+660段可能出现大变形。

四、隧道大变形段总体施工方案加强超前地质预报，施工过程中，按三台阶七步法施工，加强监控量测。

严格控制开挖进尺，严禁冒进，仰拱及时封闭成环，二衬及时跟进。

支护参数及注意事项如下：①、Da段分外层和内层共双层初期支护，在开挖完成后及时施做外层支护即采用I20b工字钢50cm/榀，辅以φ8钢筋网20×20cm、φ32自进式锚杆长800cm、φ42注浆小导管长400cm环向间距120cm、纵向间距50cm，锚杆与小导管按梅花型相间布设，喷射C25砼26cm，加强监控量测，如围岩变形达到设计预留变形量20cm,且变形没有收敛趋势，立即施做内层支护，否则不施做内层支护，内层支护采用I18工字钢50cm/榀，喷射C25砼20cm。

Db段采用I20b工字钢50cm/榀，辅以φ8钢筋网20×20cm、φ32自进式锚杆长600cm、φ42注浆小导管长350cm环向间距120cm、纵向间距50cm，锚杆与小导管按梅花型相间布设，喷射C25砼26cm。

Dc段采用I20b工字钢60cm/榀，辅以φ8钢筋网20×20cm、φ22药卷锚杆长350cm、φ22药卷锚杆长350cm环向间距120cm、纵向间距120cm，，喷射C25砼26cm。

外层初期支护宜短进尺，逐次开挖断面各分部。

分部开挖不得超前独进。

隧道周壁开挖应圆顺，宜采用人工或机械开挖。

开挖后及时封闭暴露的岩体。

中间部分可采用钻爆法开挖，应紧跟开挖作业并尽快对围岩施加约束。

②、提高喷射混凝土的抗拉和抗剪强度。

③、钢拱架支撑采用可缩性结构，即在边墙拐角处采用较大半径圆弧过度。

④、衬砌的拱部和侧墙宜同时施工，仰拱应尽早完成。

⑤、加强监控量测，对监控数据进行分析，为后期施工提供依据，同时在初支完成后，加强后注浆力度；使围岩固结成整体，阻止围岩变形。

具体衬砌结构见下图：五、施工方法采用三台阶施工方法，台阶高度确定为上台阶高度 2.5m，中台阶高度4m，下台阶带仰拱高度4.02m。

上台阶长度3～5m，中台阶长度5m。

开挖方法选择挖掘机带破碎头开挖，在确需爆破段采用弱爆破的方式。

开挖进尺控制在1榀拱架间距之内（即50cm）。

1、施工顺序第一步：开挖上台阶后，用挖机将上台阶渣扒到中台阶，扒渣后立即初喷4cm厚C25砼封闭开挖面。

(已施工钢架等初支未示）第二步：上台阶立拱架、打锚杆、超前支护等；同时进行中台阶出渣、开挖。

中台阶喷射混凝土；喷射混凝土完成后进行下台阶带仰拱开挖、出渣。

第四步：下台阶、仰拱立拱、喷混凝土，仰拱钢架滞后下台阶钢架4榀。

图5-1 三台阶法施工示意图2、施工工艺流程图测量放样上台阶开挖上台阶扒渣中台阶开挖、出渣上台阶立拱架等支护中台阶立拱、锚杆上、中台阶喷射砼下台阶带仰拱开挖下台阶带仰拱初支下一循环图5-2 三台阶法施工工艺流程图3、施工方法（1）超前小导管支护施工采用风钻钻孔，用锤击或钻机将小导管顶入，注浆泵注浆。

图5-3 超前小导管施工工艺图小导管的纵向搭接长度不小于设计，外插角满足规范要求（10°～14°），与线路中线方向大致平行。

孔位钻设偏差不超过5cm，孔眼长大于小导管长，钢管顶入长度不小于管长设计长度，用高压风将管内砂石吹出。

（2）I20b钢架施工①制作：钢架按设计尺寸在钢构件加工厂下料分节焊接制作，制作时严格按设计图纸进行，保证每节的弧度与尺寸均符合设计要求，每节两端均焊连接板，节点间通过连接板用螺栓连接牢靠，加工后必须进行试拼检查，严禁不合格品进场。

②安装：钢架按设计要求安装，安装尺寸允许偏差：横向和高程为±5cm，垂直度±2°。

钢架的下端设在稳固的地层上，拱脚高度低于上部开挖底线以下15～20cm。

拱脚及边墙脚加设槽钢垫块。

图5-4 拱架施工工艺框图（3）钢筋网铺设钢筋须经试验合格，使用前必须除锈，在钢构件加工厂分片制作，安装时搭接长度不小于一个网格。

人工铺设贴近岩面，与锚杆和钢架绑扎连接（或点焊焊接）牢固。

钢筋网和钢架绑扎时，应绑在靠近岩面一侧，确保整体结构受力平衡。

喷混凝土时，减小喷头至受喷面距离和控制风压，以减少钢筋网振动，降低回弹。

（4）锚杆施工锚杆采用风钻钻锚杆孔，锚杆钻孔利用台架施钻，按照设计间排距，尽可能垂直结构面打入，高压风吹孔。

孔内锚固剂填塞必须饱满，再用风枪将锚杆送入孔内，并杆体位于孔位中央然后安装垫板，垫板必须用螺帽紧固在岩面上，增强锚杆与喷砼的综合支护作用。

锚杆尾端尽量焊接在拱架上，以便共同受力。

锚杆施工工艺框图见图5-5。

（5）喷射混凝土喷射砼采用湿喷工艺。

工艺流程见图5-6。

①喷射前处理危石，检查开挖断面净空尺寸，当受喷面有涌水、淋水、集中出水点时，先进行引排水处理。

②用高压风水冲洗受喷面，设置控制喷砼厚度的标志。

喷射作业分段、分片、分层，由下而上进行，有较大凹洼处，先喷射填平。

③喷嘴垂直于岩面，距受喷面0.8～1.2m，呈螺旋移动，风压0.5～0.7MPa。

液态速凝剂由自动计量在喷嘴处掺入。

④喷射混凝土时按照施工工艺段、分片，由下而上依次进行。

一次喷射混凝土的最大厚度，拱部不得超过10cm，边墙不得超过15cm。

分层喷射混凝土时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行。

⑤喷混凝土料由洞外自动计量拌和站生产。

混凝土搅拌车运输混凝土，卸入湿喷机，机械手配合湿喷机喷混凝土。

图5-5 砂浆锚杆施工工艺流程图图5-6 湿喷混凝土工艺框图六、监控量测、超前地质预报实施方案1、监控量测（1）监控量测的项目和方法监测项目以收敛变形监测为主，以便掌握施工中结构的内力情况，并结合变形监测结果综合判断结构的稳定性及可靠性，检验和修正采用的设计与施工方法。

根据本工程特点，主要监测项目见表6-1。

（2）隧道围岩收敛变形监测目的：隧道开挖后，周边点的位移是围岩和支护力学形态变化的最直接、最明显的反映，净空的变化（收缩和扩张）是围岩变形最明显的体现。

监测仪器：全站仪。

隧道周边收敛监测点布置见图6-2。

图6-2 台阶法开挖隧道位移监测点布置图全站仪测试方法：①测点埋设：测点由基座和反射膜片组成，基座由5cm*5cm钢板及φ16mm的钢筋焊接而成，待掌子面开挖完毕后，将基座固定在初支上或锚固在岩壁上，然后把反射膜片粘贴到基座上面。

②数据采集：数据采集和拱顶一起采用全站仪自由设站的方式进行测量，在能看到测点的地方自由架设全站仪，对中整平，量测收敛水平线两端点的相对坐标为（Xa、Ya、Za）和（Xb、Yb、Zb）。

（3）隧道拱顶下沉监测监测目的：拱顶下沉量测值是反映隧道安全和稳定的重要数据，是围岩和支护系统力学形态变化的最直接、最明显的反映，易于实现量测信息的反馈。

监测仪器：全站仪1）测点埋设：测点由基座和反射膜片组成，基座由5cm钢板及φ<22mm 的钢筋焊接而成，待掌子面开挖完毕后，将基座固定在初支上或锚固在岩壁上，然后把反射膜片粘贴到基座上面。

2）数据采集：测点埋设完毕后，采用全站仪自由设站的方式进行测量，每次测量时，将全站仪架设于后视点与量测断面的中间位置，对中整平，后视基点1，（基点高程H1已知，随着隧道向前开挖，基点一直向前变化），得到相对高程Z1，再前视量测断面拱顶反射片，得到相对高程Z0，则量测断面拱顶反射片中心的高程：H=H1+Z0-Z1（4）监控量测断面布置拱顶沉降、围岩收敛变形量测断面布置在同一个断面上，布置见表6-3。

（5）监控量测频率(1)围岩收敛变形量测、拱顶下沉量测采用相同的量测频率。

量测频率见表6-4，实际量测频率应根据变形速度和距开挖面距离选择。

对于大变形地段，加强监测，加大监测频率，必要时进行实时监控。

（6）信息反馈监控量测信息反馈应根据监控量测数据分析结果，对工程安全性进行评价，并提出相应工程对策与建议。

现场对施工负责人交底并签认。

2、超前地质预报长坪隧道属Ⅱ级高风险隧道，由湖南科技大学检测中心负责进行超前地质预报，长坪隧道斜井工区采用方法为: (1)综合地质法；（2）物探法(3)超钻探法。

现场施工人员必须如实做好地质素描，并形成记录。

架子队技术负责人认真核对实际里程，当需进行其它超前预报时，及时联系超前地质预报单位进行超前地质预报。

七、资源配置1、劳动力配置劳动力配置见表7-1：表7-1 大峡谷隧道单个掌子面劳动力配置表2、设备配置单个掌子面主要设备配置见表7-2表7-2 单个掌子面主要设备配置表八、质量保证措施1、确保施工质量保证措施①喷混凝土采用湿喷工艺，外加剂掺量及喷混凝土抗渗等级符合设计要求。