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。

②做钢架支护时，确保拱架间距符合设计及规范要求。钢架与岩面不得紧贴，钢架背后混凝土保护层不得小于3cm，钢架外层混凝土保护层不得小于4cm，才能有效的保证钢筋与喷混凝土较好的连接在一起。加工好的钢架由质检工程师进行检测，合格的钢架方可运进洞内进行使用，洞内钢架施工时做到间距、倾斜度和垂直度符合要求。钢架的底脚不得悬空，在悬空时必须用块石填实，且及时喷混凝土进行回填密实；钢加及时跟紧，尽早封闭成环。钢架连接时，接头板必须密贴，连接螺栓上齐且连接紧固。

③钢筋网片采用加工厂加工，洞内进行安装，安装时网片连接采用焊接连接，搭接长度为1-2个网格，网片必须平顺，且与钢架也进行绑扎连接。

④喷射混凝土运输时间不超过规定。喷射前清理岩面，用高压风将岩面灰尘吹干净。厚度较大时分层喷射。严格掌握风压和控制喷射距离，做到厚度符合设计和安全要求，表面平顺。为了有效的控制喷混凝土平整度，每个喷浆班组配置2m铝合金方尺，及时检查喷混凝土平整度。

⑤锚杆的间距和深度符合设计，施工系统锚杆时做到灌浆充填饱满。

九、安全保证措施

1、隧道开挖后必须及时进行支护。支护质量必须达到设计规定标准。

2、施工期间，现场值班负责人员每天应同安全质检人员对开挖面地质以及各部支护情况进行一次检查。不良地质地段每班检查一次，当发现

支护变形或损坏时立即加固处理并作出详细记录。

3、量测人员发现量测数据有突变或异变时，应于量测后及时向技术负责人或现场负责人汇报，并立即采取应急措施或通知施工人员暂时撤离危险地段。

4、钢拱架架立时不得置于虚碴或活动石上，软弱围岩地段基底夯实加设垫板或加设木楔楔紧。锚杆支护，孔深、间距、方位必须达到设计要求，注浆要饱满，钢筋网初喷混凝土必须达到设计厚度。

5、洞内支护，坚持“随挖随支护”的原则，支护紧跟开挖面，尽量缩小支护工作面。

6、喷射支护前，清除危石及松动石块，喷射手配戴防护用品；机械各部完好正常，压力保持在0.4MPa左右，喷浆管喷嘴严禁对人放置。

7、随着隧道各部开挖工作的推进，及时进行衬砌或压浆。

8、机械转动部分设置防护罩，电动机必须有接地装置，移动或修理机器及管线路时，先停电，并切断电源、风源。

9、加强洞内通风、照明管理，确保达到符合国家相关标准的工作环境。

十、应急预案

1、编制目的

为规范施工生产安全事故的应急管理与应急响应程序，提高项目经理部的应急处置能力，做到快速、有序、高效地实施应急救援工作，最大限度地避免或减少人员伤亡和财产损失。

2、适用范围

大峡谷隧道峨眉端正洞

3、应急工作原则

（1）以人为本，安全第一。把保障人民群众的生命安全和身体健康、最大程度地预防和减少生产事故造成的人员伤亡作为首要任务，切实加强应急救援人员的安全防护，充分发挥人的主观能动作用，充分发挥专业救援力量的骨干作用和职工的基础作用。

（2）统一领导，协调行动。突发安全事件的处置工作要在项目部应急救援领导指挥部统一领导、统一指挥下进行，事发单位积极配合，其他有关部门分工协作。

（3）自救互救，安全抢救。事故发生初期，应积极组织抢救，并迅速组织遇险人员沿避灾线路撤离，防止事故扩大。在事故抢救过程中，应采取措施，确保救护人员的安全，严防抢救过程中发生事故。

（4）依靠科学，规范有序。采用先进技术，充分发挥专家作用，实行科学民主决策。

（5）预防为主、平战结合，贯彻落实“安全第一、预防为主、综合治理”的方针。

（6）坚持事故应急与预防工作相结合，做好预防、预测、预报和预警工作，将日常管理和应急救援工作结合起来，做好常态下的风险评估、物资准备、队伍建设、完善装备、预案演练等工作。充分利用现有专业力量，努力实现一队多能，培养兼职应急力量，并发挥作用。

4、组织机构

成立试验段应急救援指挥机构（即应急救援领导小组），应急救援领导小组组长由项目经理担任，副组长由书记、总工、安全总监、副经理、担任，成员由项目各部门负责人及各工区主要管理人员担任。应急救援领导小组下设九个专业应急救援小组：技术支持组、抢险救援组、医疗救护