隧道施工技术、工艺方案说明

隧道施工技术、工艺方案说明

隧道施工方法
1、洞口段及洞门施工
1.1洞口边仰坡
首先完成山顶截水沟等防护排水系统，然后根据施工图纸进行边仰坡开挖，开挖以机械开挖为主，困难时辅以小型松动爆破。坡面边开挖边施做锚喷挂网支护，开挖至设计标高时，要及时完成所有坡面防护工作。
1.2明洞施工
明洞开挖应与仰坡开挖同步进行。明洞衬砌采用钢模台车作内模，脚手架固定钢模板作外模，混凝土输送泵泵送砼。当拱圈混凝土达到设计强度的70%以上后，拆除内外支模。拱圈背部用砂浆找平，按要求施作甲种防水层，敷设多点复合EVA防水板并应粘贴紧密，相互错缝搭接良好，搭接长度不少于100mm，并向隧道内拱背延伸不少于500mm，伸入甲种防水层20cm，再涂抹水泥砂浆层。
明洞回填采用两侧对称法，分层夯实，每层厚度不得大于0.3米,回填至拱顶齐平后，再分层满铺填筑至要求高度。拱背回填按设计要求做粘土隔水层，并与边仰坡搭接良好，防止地表水下渗影响回填体的稳定。
1.3洞门施工
洞门基础开挖采用机械开挖为主，辅以松动爆破，人工配合清底。洞门端墙采用12.5#浆砌片石砌筑，12.5#砂浆勾缝。
2、隧道开挖掘进施工
2.1开挖掘进
本合同段Ⅱ类围岩主要由二云片岩夹石英岩，节理裂隙发育，属软质岩石；Ⅲ类围岩地质为二云片岩和千枚岩互层，节理裂隙发育-不发育，围岩稳定性较差；Ⅳ、Ⅴ类围岩由弱-微风化片岩夹石英岩构成，稳定性较好。Ⅱ类围岩、Ⅲ类围岩浅埋段开挖采用小导管预注浆作超前支护，Ⅲ类围岩深埋段采用Φ25有压注浆锚杆作超前支护，以稳定开挖工作面。
洞身开挖采用上、下导坑开挖。挖一段，锚喷一段，Ⅱ类围岩开挖应严格遵守“短进尺，弱爆破”的原则，开挖进尺控制在0.5～0.8米，并及时施做钢拱架及喷锚支护；Ⅲ类围岩浅埋开挖进尺控制在1.5～2.5米；Ⅳ、Ⅴ类围开挖进尺控制在3.0～5.0米。上、下导坑间距控制在15米左右。洞身开挖要严格控制超欠挖，控制爆破振速以免扰动围岩。
①掏槽眼布置
掏槽眼计划采用单式楔形掏槽（见下图），一边一排斜孔，成对布置。掏槽孔设在下部中间，最大段装药量为6.0kg。

单式楔形掏槽
②炸药及毫秒雷管
炸药选用3＃岩石硝铵炸药，当基岩裂隙水较多时选用中等爆速的乳化炸药。
起爆用毫秒雷管非电起爆网络。
③炮孔堵塞
掏槽孔全部堵塞，其余炮孔堵塞长度不小于抵抗线，以有效降低单位耗药量，降低爆破震速。
3、初期支护
Ⅱ类围岩及Ⅲ类围岩浅埋段初期支护采用注浆小导管、20号工型钢拱架和格栅钢架，并喷25号混凝土；Ⅲ类围岩深埋段采用超前锚杆配合格栅钢架并喷25号混凝土作初期支护；Ⅳ、Ⅴ类围岩初期支护采用Φ25有压注浆锚杆，并喷 25号混凝土。除Ⅴ类围岩外，其他类别围岩初期支护设计均有1层Φ8-20×20cm钢筋网。
3.1超前小导管施工方法
首先沿隧道外轮廓线用凿岩机向外钻孔，倾角10°。然后顶入导管，顶入长度不小于管长的90%，安设止浆塞，用注浆泵压入水泥砂浆，注浆压力不小于2.0MPa，砂浆达到设计强度的70%以后方可开挖预支护下的围岩。超前小导管保持1.0m以上的搭接长度。注浆时以防压裂工作面，需控制注入量，当每根导管的注浆达到规定量时即可停止，当孔口压力达到规定但注入量不足时也应停止，检查注浆情况。拱部开挖时间根据浆液的凝固时间确定。导管尾部与钢拱腹部焊接牢固，使之形成一个整体，以增强共同支护作用。
3.2超前锚杆施工
锚杆钻孔采用风动式凿岩机钻孔，注浆采用水泥砂浆注浆泵，锚杆在洞口外加工制作，施工时锚杆钻孔位置及孔深必须精确，锚杆要除去油污、铁锈和杂质。
3.3钢拱架架设
钢拱架应按设计位置架设，拱脚必须放在牢固的基础上，与围岩之间的间隙过大时应设楔块，楔块可使用钢板或混凝土块，每侧设置不得少于8点，钢架在初喷3cm 混凝土后架设，且喷射混凝土必须充填密实，架设完毕后再喷混凝土，保护层不得小于2cm。钢拱架应垂直于隧道中线，上下、左右允许偏差±5cm，倾斜度不得大于2°。拱脚标高不足时，应设置钢板进行调整，必要时可用混凝土加固基底。
3.4喷混凝土、锚杆及钢筋网支护
(1)喷混凝土
①Ⅱ类围岩、Ⅲ类围岩浅埋段及Ⅲ类围岩深埋段喷射25#混凝土厚度分别为25cm、20cm、15cm，Ⅳ、Ⅴ类围岩喷12cm、8cm。
②喷射混凝土采用干喷法，混合料采用拌合机搅拌均匀，且随拌随用。
③喷射混凝土施工时，要密切注意水、风开关的配合使用，严格控制水灰比，使喷层表面平整光滑，无干块或流淌现象。喷混凝土时，要使喷头与受喷面基本垂直，距离保持1米以下，喷射作业应分段、分片由下而上，并呈螺旋状施喷。每次喷射段长度控制在6米以内。每次喷层厚度不大于8厘米，超过时应分层喷射。下次爆破距喷射混凝土作业完成时间间隔不得少于4小时。
(2)锚杆
本隧道系统锚杆设计为有压注浆锚杆，Ⅱ类围岩及Ⅲ类围岩浅埋地段锚杆长度分别为3.5m及3.0m，间距0.8×0.8m。Ⅳ、Ⅴ类围岩地段及Ⅲ类围岩深埋段锚杆单根长2.5m及2.0m，间距1.2×1.2m、1.0×1.0m。
锚杆钻孔采用风动式凿岩机钻孔，注浆采用砂浆注浆泵，锚杆在洞外加工制作，施工时锚杆钻孔位置及孔深必须精确，锚杆要除去油污、铁锈和杂质。
3.5钢筋网
除Ⅴ类围岩外初期支护设计均有1层Φ8-20×20cm钢筋网。钢筋网的网格间距按设计施工，应随受喷面起伏铺设，钢筋网的混凝土保护层不少于20mm，并与锚杆联结牢固。
4、防排水
4.1施工防排水
隧道地处严寒地区，为保证隧道不出现冻害，衬砌背后不积水，必须做好隧道防排水，施工前根据工程地质、水文地质资料制定防排水方案。隧道开工前，首先要对洞顶上方及其附近的泉、积水池等水源进行全面检查，采取片石铺砌，水泥砂浆抹面，设置不透水管路沟槽，形成有效畅通的排水系统。
洞口边仰坡开挖前，必须先完成洞顶截水沟施工，洞内路面要整平，排除积水，施工过程中水应顺畅导入排水沟，以利施工，雨季施工过程中，要注意及时排除可能渗、进入隧道的地表水。
4.2结构防排水
隧道防水系统由多点EVA复合防水板加弹簧排水管、隧道施工缝、沉降缝中埋设新型专利防水材料HPZ-A橡胶止水带，沉降缝中填塞沥青马蹄脂。隧道排水系统由纵横向排水管、边沟、路面下埋花管盲沟等组成。
(1)多点复合EVA防水板
防水层所用的EVA防水板、弹簧排水管均应符合图纸的要求，有足够的强度、耐腐蚀、易焊接的特点。防水层应在初期支护变形基本稳定后，二次衬砌施作前进行。EVA防水板采用无射钉悬托法铺设，防水板连接采用冷粘法。
(2)洞外拼幅
将衬砌一个循环（每循环长度12m，并考虑防水板10%-15%余量）所需防水板在洞外平整的混凝土地面上进行粘接拼幅，将防水板搭接宽度（不小于10cm）内擦净晾干，用油漆刷均匀涂胶，用压辊压平压实。
(3)岩面处理
将锚杆头或其它尖锐凸出物清除，用砂浆抹平，对漏水采用引排法处理。
(4)防水板的挂铺
采用自制台车挂铺防水板。用装载机配合人工将防水板举至铺设台车上，从隧道中线向两边铺设。
(5)钻孔安装膨胀螺栓并固定铁丝
膨胀螺栓设在防水板前端，用冲击电锤钻孔，安装螺栓。螺栓伸出岩面约4cm，前一模筑混凝土灌注完后，切断露出的螺栓，接长铁丝，固定于设好的膨胀螺栓上，然后用紧线器把铁丝拉紧，挂起防水板。
(6)防水板的粘结
防水板与上一幅已挂于衬砌混凝土部分的防水板在现场粘接，防水板外侧设一道30cm宽的三合板，三合板用射钉钉于岩面上，形成光滑曲面以便于压辊压实。
(7)架立环向钢筋
为使防水板尽量与岩面贴紧，沿隧道环向架立Ф22钢筋，间距50cm，钢筋下端锚固于地面上，之后用紧线器把铁丝紧固好。
4.3纵横向排水管的施工
按图纸设计，计算出纵横向弹簧排水管的长度，采用射钉和φ4mm固定铁丝将排水管固定。
4.4新型专利防水材料HPZ-A橡胶止水带
橡胶止水带施工时，沿设计衬砌轴线每隔0.5m在挡头板上钻一直径8mm钢筋孔，将自制成型的直径8mm的钢筋卡由待灌混凝土一侧穿入另一侧，内侧钢筋卡紧止水带之半，另一半止水带紧贴在挡头板上，待凝固后拆除挡头板，将止水带靠中心钢筋拉直，然后弯曲直径8mm钢筋套上止水带，进行模筑下一段混凝土的施工。橡胶止水带采用搭接，搭接长度不小于8cm，施工中，应注意混凝土与止水带紧密结合，防止止水带偏移，而且应注意对止水带加以保护，发现刺破、割裂必须及时修补，止水带周围要振捣密实。
5、二次衬砌施工方法
二次衬砌混凝土采用C30防水混凝土，Fs型混凝土防水剂。混凝土二次衬砌施工时间根据现场监控量测结果确定，Ⅱ类围岩及Ⅲ类围岩浅埋段应尽快施作二次衬砌,且仰拱要先于二次衬砌施工，以保证初期支护安全。Ⅲ类围岩深埋段及Ⅳ、Ⅴ类围岩在初期支护基本稳定，围岩及初期支护变形速率趋于减缓时再进行隧道二次衬砌，并将衬砌工作面与开挖工作面拉开50～70m的距离，以减少两工作间的相互干扰。
二次衬砌施工时，首先要测量定位，通过轨道将台车移至衬砌部位，调好标高，按隧道衬砌内轮廓线尺寸调整好模板支撑杆臂，并将底部基坑内杂物和积水清除干净。
二次衬砌采用液压衬砌台车立模，混凝土在拌合站集中拌合，混凝土输送泵泵送混凝土入仓，插入式和附着式振动棒(器)捣固。二次衬砌每循环灌注12米，要分层连续对称一次灌注至拱顶，每层厚度控制在30厘米左右。拱顶衬砌中预埋一根塑料管，检查混凝土是否回填密实，如果不密实，采用压浆处理。
6、施工通风方法
头道沟隧道采用压入式通风，在隧道出口配备50kW的大功率风机一台,风管采用Φ100cm柔性软质通风管。通风机安装位置距洞口不小于20米处，主风管距掌子面40米为宜，新三队隧道采用1台37kW的轴流式通风机即可。
7、施工测量控制方法
开工前，首先复测设计中线，并布设三角控制网联系进出洞口方向，达到设计精度，进出口高程要进行复测闭合，采用统一高程。施工中，在洞内布设导线，建立中线与导线互控网络，经常将洞内点引出洞外与三角网系进行检测复核。
8、不良地质地段的施工方法
施工中若遇到不良地质地段，则采用超前注浆管棚（或注浆导管）、格栅支撑、锚杆、网喷混凝土等综合支护。总之，严格遵循“管超前、强支护、弱爆破、勤量测、紧衬砌”的原则，稳扎稳打，以顺利通过不良地质地段。
9、隧道内沟槽及路面施工方法
9.1沟槽施工
本合同段隧道内两侧边沟基础为现浇混凝土，边沟为钢筋混凝土预制管，两侧电缆沟采用现场立模浇筑，混凝土盖板采用预制安装方法进行。
9.2路面施工
(1)路面混凝土施工
①本隧道路面下部设计除Ⅳ、Ⅴ类围岩外均设有C25砼仰拱，C10砼回填，路面由厚度为15cm的二灰碎石基层和24cm的水泥混凝土面层组成。施工时，首先清理地面虚碴，并进行C10砼回填，然后施工二灰碎石基层和水泥混凝土面层。
②二灰碎石采用拌合站集中拌合，自卸汽车运输，平地机摊铺，6～18T压路机碾压。混凝土采用拌合站拌合，混凝土运输采用混凝土输送车运输。摊铺采用人工摊铺，摊铺厚度应考虑振捣预留高度，严禁抛掷和耧耙，以防离析。
③混凝土路面采用单幅分块办法施工。用于路面混凝土的粗骨料应符合规范要求，质地坚硬，级配良好，最大粒径不超过40mm，配合比要经过试验确定，试配强度比设计强度要提高10～15%，并进行抗折试验。
④混凝土采用插入式振捣棒与平板振动器相结合的办法振捣，振捣时应辅以人工找平，严禁用砂浆找平，采用真空吸水，人工抹面拉毛，当混凝土强度达设计强度30%时，用切割机切缝。浇注中断30分钟以上时，应设置横向施工缝，施工缝宜与胀缝或缩缝相吻合。
(2)养护：混凝土路面应当洒水养护，到设计强度后，才可开放交通。