隧道下穿高速公路专项施工方案

隧道下穿高速公路专项施工方案一、工程概况隧道全长2932m，进口里程DK607+965，出口里程DK610+897，双线隧道，设计为12‰单面上坡。

全隧除DK607+965～DK608+642.197段位于半径R=2804.326右偏曲线上，DK610+630.602～DK610+897段位于半径R=3500左偏曲线上外，其余地段均为直线。

隧道出口紧邻小炳别双线中桥，全隧最大埋深约245m。

隧道洞身DK608+005～DK608+080段下穿高速公路，埋深约30m。

DK608+005～DK608+080下穿高速公路段拱墙采用I20b型钢钢架（间距0.5m/榀），φ76中管棚、φ42小导管超前支护，Ⅴd型复合衬砌的支护体系。

施工时采用控制爆破，爆破震动速度不得大于5cm/s，并对该段地面及建筑物进行监测，以策安全。

该段于隧道中线左右侧各25范围设置监测网，网格间距5m。

施工期间对监测点进行沉降监测，若发现路面出现较大沉降，立即加强支护，提高监测频率并及时通知相关单位，以便处理。

二、施工方法隧道下穿高速公路DK608+005～DK608+080段采取台阶临时仰拱法进行施工， I20b型钢钢架间距0.5m/榀。

DK608+005～DK608+050段隧道顶拱部120°范围采用Φ76mm（壁厚6mm）钢管，中管棚内填充水泥浆；DK608+050～DK608+080段隧道顶拱部120°范围采用Φ42mm（壁厚3.5mm）热轧无缝钢管，小导管内填充水泥浆。

施工顺序：施工准备→测量放线→中管棚施工（小导管施工）→台阶临时仰拱法施工。

（一）超前支护1、超前中管棚施工(1)注浆加固范围及中管棚布设。

在DK608+005～DK608+050段隧道的拱部120°范围内设置φ76mm的中管棚,每根长10m,环向间距 0.4m,每 7m一环 ,搭接长度为 3m，每环52根。

( 2)安装导向管。

管棚施工前 ,在管棚工作室掌子面洞身开挖轮廓线上方架设一榀拱架,用锚杆锁定,将φ108 mm×1m的管棚导向钢管焊在拱架背部。

然后挂网喷浆封闭掌子面,只露出导向管端头。

考虑到下一循环管棚的开挖及钻具下垂等因素,导向管要加大外插角2°~5°(不包括线路纵坡 )安装。

安装时用经纬仪测量定位。

(3)钻孔。

钻孔是管棚施工的关键工艺环节,钻孔质量的优劣关系到管棚的整体质量。

根据地质条件及场地条件 ,选用 2台 MK-5型液压钻机 ,该机具有体积小 ,扭矩大 ,操作灵活等优点 , 适于隧道内作业。

钻孔主要采用翼片式硬质合金钻进工艺,施工顺序由下向上由两边向中间依次进行。

用方木逐层搭建钻机平台。

钻孔注意事项和防斜措施:①对孔要精确,钻具轴线要与导向管轴线重合;②钻机平台要搭建稳固,钻机要固定牢;③钻具上安装扶正器 ; ④钻进过程中要随时用罗盘测斜仪或经纬仪测量钻杆角度 ,发现偏差及时纠正。

(4)安装钢管。

由于该地质条件差,因此成孔后要及时顶进。

为便于顶进 ,第一根钢管前端加工成锥形。

管棚钢管利用钻机动力头顶进 ,钢管间为内套管焊接连接。

为了增强管棚的整体结构性能 ,相邻两孔钢管接头错开至少 1m,同一断面钢管接头数≤ 50%。

(5)注浆。

为了避免围岩内孔隙水通过钻孔流出而引起地面沉降 ,必须及时注浆。

采用 KBY50/70型双液注浆泵 ,前进式注浆。

注浆压力为 1.0MPa~1.5MPa或根据施工需要调整。

2、超前小导管施工(1) 超前小导管施工及注浆加固范围。

在DK608+050～DK608+080段隧道的拱部120°范围内设置φ42mm的小导管,每根长 3.5m,环向间距 0.4m,每 2.0m一环 ,搭接长度不小于1.5m，每环52根。

(2)测量放样，在设计孔位上做好标记，用风枪钻孔，孔径约50mm。

(3)成孔后，将小导管按设计要求用风钻打入到设计深度，外露30cm焊接在后序架设的钢架上，与钢架共同组成预支护体系。

(4)采用吹管法清孔。

注浆前，必须用高压风管输入高压风将孔眼土屑冲洗和吹净，以保证注浆效果。

(5)注浆。

小导管安装完成后，应进行压水试验，压力不大于1.0Mpa。

水泥浆水灰比为0.5～1.0之间调节，浆液由稀到浓逐级变换，即先注稀浆，然后逐级变浓至1.0为止。

注浆压力控制在0.5Mpa-0.7Mpa。

水泥浆液应采用拌合桶配制，配制水泥浆时，应防止杂物混入，拌制好的浆液必须过滤后使用。

注浆应采用专用注浆泵注浆，并在规定时间内注完，随配随用。

注浆顺序为由下至上，浆液先稀后浓、注浆量先大后小，注浆压力由小到大。

单孔注浆压力达到设计要求值，浆液必须充满钢管及其周围的空隙。

当压力达到设计注浆终压并持续10-15min且注浆量达到设计注浆量的80%以上时注浆方可结束。

各注浆材料的性能要求均应满足设计及规范要求。

3、施工注意事项该段施工时，如在施工中若发现检测数据变化大，或开挖后拱顶掉块严重，则根据实际情况及时对超前支护进行补强，采用加密超前小导管、双层小导管的超前支护形式。

（三）洞身开挖该段施工采用台阶法加临时仰拱，其施工步骤如图3-5。

图3-5 台阶法加临时仰拱开挖步骤图(1)利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部超前支护，开挖①部；施作①部台阶周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚砼，铺设钢筋网，架立钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆及定位锚杆；钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度。

(2)在滞后于①部4m后，开挖②部，施作②部台阶周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚砼，铺设钢筋网，架立钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆及定位锚杆；钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度；在滞后于②部一段距离(3-5m)后，开挖③部；台阶周边部分初喷4cm 厚砼；铺设钢筋网；接长钢架并设锁脚锚杆及定位锚杆；钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度。

(3)在滞后于③部6m离后，开挖④部；施作隧底喷砼。

(4)根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，拆除I18临时横撑，灌筑Ⅳ仰拱衬砌与边墙基础。

(5)灌注仰拱填充Ⅴ部至设计高度。

(6)利用衬砌模板台车一次性灌筑Ⅵ部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。

（四）爆破设计该段隧道开挖时，要严格控制爆破装药量，并严格按照光面爆破设计经行爆破，并对公路路面爆破震动速度进行监测，必要时采用微震爆破或机械开挖法。

1、光面爆破所谓“光面爆破”就是利用围岩抗劈裂（抗拉）能力极低，抗压能力较强特点，采用缩小周边眼间距（E），严格控制周边眼方向，选用合适的密集系数E/W（W为周边眼至二圈的距离），限制周边眼装药量，正确掌握起爆顺序等施工措施，使爆破面沿着周边眼劈裂开来，并有大部分半个炮眼痕迹留在被保护岩体层面上，从而避免周边眼以外的岩体受到破坏，并使开挖轮廓线达到整齐、圆顺、美观效果。

炮眼起爆顺序是掏槽眼→辅助眼→二圈眼→周边眼→底板眼。

光面爆破的理论基础是周边眼必定从两炮孔连线裂开，较密的周边眼互为导向眼，当周边眼同时起爆时，由于高温高压气体的作用，周边眼孔壁外产生很大张力，同时在两孔连线上产生很大张力，同时在两孔连线上产生切向力，这种力大小相等方向相反，和指向连线的张力已有足够的能量使岩体首先从两孔连线的切点破坏。

加之岩石的特性，抗压强抗劈性低，两孔连线已裂开成缝并互为导向眼，因炸药量受控，使开挖轮廓线的岩体得到保护，此时，炸药产生的冲击波到达自由面，很快反射到两孔连线裂纹成为反射拉伸波和切向力形成合力，受拉区的岩体进一步破碎从裂纹处分离向自由方向脱落，这就是光面形成的全过程。

注：自由面—也称临空面，被爆物体与空气接触的面。

爆破的范围近似一个倒立的圆锥体，即“爆破漏斗”。

爆破漏斗示意图W—药包中心O到临空面最短距离，即最小抵抗线。

r—爆破漏斗的底半径。

R—破坏半径也叫破坏作用半径。

R=√W2+r2 （从图中可看出）β′—顶角爆破漏斗张开角。

爆破漏斗的分类，按爆破作用指数n的大小而定，通常分为抛掷爆漏斗和松动爆破漏斗两大类。

爆破作用指数n=r/W。

当n＞1 r/W＞1 β′＞90°称“加强抛掷爆破”，加强抛掷爆破漏斗。

当n=1 r=W β′=90°称“标准抛掷爆破”，标准抛掷爆破漏斗。

当n＜1 r/W＜1 β′＜90°称“减弱抛掷爆破”，减弱抛掷爆破漏斗。

当n＞0.75 r/W＜1 β′＜90°爆破产生抛掷作用，爆破后形成可见漏斗，这类爆破称为“抛掷爆破”。

当n=0.7～0.75 r/W＜1 β′＜90°爆破能形成爆破漏斗，但不能产生抛掷作用，一般地面不能形成爆破漏斗，这类称松动爆破。

当n＜0.7 r/W＜1 β′＜90°爆破的破坏作用波及到地面，不能形成爆破漏斗，这类爆破称“内部作用爆破”。

当药包在土石内爆破时，对土石的爆破作用，仅限于土石内部，而不显露到土石的临空面（表面）上。

如破坏范围刚好达到临空面时，又称为最大作用药包。

此时药包能量得到充分利用。

2、爆破参数1.周边眼（1）较密的周边眼间距是比普通爆破密一些，随岩石抗压性增加而加大，因此它的密集系数（E/W）也随之变化，也就是随岩石级别增加而增加。

周边眼间距较密不是无限度。

如果密道相连，已经不需要光面爆破了，结合经验得E/W=0.8时效果最好。

（2）不偶合的装药结构是指连续装药结构。

也就是D/d＞1或说打大眼D、装小药d，如果打Ф100mm的装Ф40mm并且保证药卷和钻孔两圆心相重合，组成群孔起爆保证能光爆，但不叫光面技术，浪费太大，得不偿失。

一般不偶合系数控制在1.5～2之间。

（3）控制周边眼装药量同时起爆。

周边的用药量控制在即能使周边之间连线贯通，又能把二圈眼到周边眼之间的围岩切割破碎，脱离轮廓的用药量。

同时起爆，共同作用，周边眼互为导向眼，能使被保护岩体圆顺美观，达到光爆目的。

2.掏槽眼隧道爆破特点是自由一个自由面，爆破夹制力大，要开创第二自由面为后继爆破创造更好的爆破条件，就必须要研究掏槽技术。

所谓掏槽就是在被开挖面适当的位置，开挖一个稍深于循环进度的槽腔，靠过量装药的抛掷爆破，使炸药有充分能量让槽腔的岩体破碎并抛出槽腔之外，这个槽腔体积越大越好，也可单位耗药量加大，但必须适当，能达到创造第二临空面目的就够了。

掏槽位置在断面中间偏下，偏下目的是减少飞石同时又能使底部岩石得到充分破碎，掏槽炮眼分直眼掏槽和斜眼掏槽及混合掏槽。

（1）直眼掏槽适用于机械不便放置、浅眼掏槽，特点是炮眼方向和开挖面垂直。

直眼掏槽示意图（2）斜眼掏槽斜眼掏槽就是掏槽眼和掏槽断面斜交，在条件允许的情况下，尽量使用斜眼掏槽。

因为掏槽眼装药都是柱状装药，斜眼相对药卷离自由面近，爆破岩体易从掏槽孔内抛出，省药且爆破效果好。

斜眼掏槽又分为单斜眼掏槽、斗门掏槽和复式楔式掏槽等三种形式（见图）。