白家坝隧道初期支护

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　国道主干线西安～汉中高速公路XH—26合同段白家坝连拱隧道初期支护施工方案、施工方法

　　第一节   施工方案

　　根据本项目的工程特点、工程规模及工期要求，白家坝隧道的施工由出口方向掘进；开挖顺序：开挖中导洞→贯通后施工中隔墙→施工左幅明洞→施工左幅侧导洞→至Ⅵ类围岩后左幅主洞开挖→回填反压左幅明洞段→右幅明洞开挖→右幅侧导洞开挖→至Ⅵ类围岩后右幅主洞开挖→正常掘进。隧道施工采用机械化施工方案，形成开挖、支护、衬砌顺序作业。

　　一、洞口开挖及洞口地表加固处理开挖前应对围岩进行预加固措施。

　　采用超前预注浆锚杆加固岩层后，用钢拱架紧贴洞口开挖面进行支护，再进行开挖作业。洞身开挖中，支撑应紧随开挖工序，随挖随支。施工支护采用25cm厚的网喷砼，系统锚杆支护；架立钢拱架或格栅的间距为0.8m.

　　二、隧道开挖初期支护洞身开挖

　　采用自制多功能台架人工手持风钻钻眼，光面或预裂爆破，装载机装碴自卸汽车运输。洞身浅埋及偏压地段采用环状开挖留核心土施工方法，以“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、快支护、勤量测”作为本隧道施工的指导方针。

　　开挖完成后及时施做格栅 架、锚杆和挂网混凝土初期支护及下循环超前支护。

　　三、通风、排水通风：在洞口设置3CKW鼓风机，采用Ф600拉链式风管，通风。

　　排水：反坡施工时采用潜污泵抽水，通过Ф100钢管排出洞外，顺坡施工时采用自然水流水和潜水泵抽水相结合的施工排水方式。

　　洞外设沉淀池，经处理后排出，以防污染环境。

　　第二节   施工方法

　　一、洞口、明洞与浅埋地段

　　（1）洞口及浅埋地段开挖洞口段浅埋及偏压地段开挖，严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、早封闭、勤量测”的原则施工。洞口段浅埋及偏压地段采用环状开挖留核心土的施工方法：先进施作超前支护（小导管注浆加固地层）开挖上部环状土并进行拱部初期支护→核心土开挖→下部开挖及初期支护→进入下一循环。

　　拱部环状土开挖完成后，初喷砼5cm，检查修整断面，按设计架立格栅钢架、安设纵向连接筋，网架架立完成后要进行中线、高程及净空尺寸检查（施工误差，预留变形量为钢架加工及架立时所必需考虑的）。

　　经检查合格后，及时在钢架与围岩间设置砼垫块，施作系统锚杆、挂钢筋网、复喷砼至设计厚度。拱部初期支护施工完后，开挖核心土。

　　如果拱部监控量测变形较大或有扩大趋势时，在监理工程师许可下可适当加设初期，以确保施工安全。核心土开挖完成后，进行下部开挖，采用跳槽方式开挖。开挖完成后，及时初喷砼，同时接长格栅拱架，施工系统锚杆，挂网，复喷砼至设计厚度。进入下一循环。

　　施工时为确保安全，施工前备用一定数量为止围岩松动坍塌的钢构件，钢构件采用定型工字钢制作，结构形式及其连接方式应简单牢固，易于装卸、使用。同时备用足够数量的超前小导管，在围岩极为破碎时，在监理工程师许可下，可根据实际情况加密、加长或全断面布设超前注浆小导管。

　　（2）Ⅱ类围岩复合式衬砌段施工Ⅱ类围岩复合式衬砌段原则上采用侧壁导坑施工方法。

　　一般情况下采用所工作部环状开挖前，先施工超前小导管注浆，加固地层。拱部环状土开挖完成后，初喷砼5cm，检查修整断面，按设计架立格栅钢架、安设纵身连接筋，钢架架立完成后要进行中线、高程及净空尺寸检查（施工误差，预留变形量为钢架加工及架立时所必需考虑的）。经检查合格后，在钢架与围岩间设置砼垫块，施作系统锚杆、挂钢筋网、复喷砼至设计厚度。拱部初期支护施工完成后，开挖核心土。开挖完成后及进初喷砼，接长格栅钢架，施工系统锚杆，挂钢筋网，复喷砼到设计厚度。进入下一循环。

　　（3） Ⅲ类围岩复合式衬砌段施工Ⅲ类围岩复合式衬砌段开挖施工采用侧壁导坑法；

　　与Ⅱ类围岩相同，只是依照围岩地质情况主洞采用上下台阶法开挖。初期支护与Ⅱ类围岩相同。

　　（4）Ⅳ类围岩段施工Ⅳ类围岩采用中导洞贯通后施作中隔墙，主洞全断面开挖或上下台阶开挖的施工方法。

　　开挖完成后，初喷砼5cm，检查修整断面，径向锚杆、钢筋网、复喷砼至设计厚度，进入下一循环。

　　二、施工初期支护方法

　　1、锚杆施工方法洞身开挖完经初喷砼后，先由测量人员用油漆按设计标定锚杆位置。

　　锚杆采用手持风钻进行钻孔，钻孔完成后，需进行检查，发现不合格的孔应补钻。

　　锚杆必须与岩体主结构面成较大角度布置，当主结构面不明显时，与隧道周边轮廓垂直呈梅花形布置。锚杆的钻孔及其安装方法应经监理工程师批准，锚杆的钻孔应圆直，空口岩面应平整，钻孔应于岩面垂直。注浆锚杆的注浆材料、所使用的外加剂、拌和方法、注浆压力、设备和注浆方法都应严格按监理工程师批准，一般注浆压力为0.5-1.0Mpa，终压为2.0-2.5Mpa.在孔中锚定锚杆后，将锚杆 伸至规定的轴向荷载。

　　每根锚杆的抗拔力不得低于设计规定，并不应低于50KN，每300根锚杆必须抽样一组进行抗拔立试验，每组不少于3根，并符合《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GBJ-85）的规定。

　　2、喷砼施工方法隧道开挖完成后应立即对岩面喷射砼，以防岩体发生松驰。

　　喷射砼采用湿喷工艺，在喷射砼前用压缩空气或压力水将所的待喷面吹净，吹除喷砼面上的松散杂质或石粉。砼由预制厂生产采用强制搅拌机拌合，砼输送车运输送入湿喷机料斗由砼喷射手向待待喷面喷射。喷射要用先下后上S型喷射方式分层喷射，并在喷射砼达到凝后方可喷射下一层。喷射时要注意严格控制风压同时保证喷射速度适当，使喷嘴与受喷面保持适当距离（0.6～1.2m），喷射角度尽量接近90.，正确掌握喷射顺序，不使角隅钢筋前面出现蜂窝或砂襄，发现出现此现象时，及时清除受喷面上的砂襄或下垂的混凝土，以便重新喷射，喷射砼质量及厚度不小于现行规范规定和设计要求，喷射工作结束后要认真清洗喷嘴。

　　3、超前小导管注浆施工方法按设计架立拱部钢架经检查合格后，施作定位锚杆之后，在钢架上标定小导管施作位置，利用手持风造孔，并按设计严格控制外插角，再用风钻将已加工好的钢花管顶入，尾部与钢架焊成整体；用塑料胶泥封堵孔口及周转裂隙，必要时注浆前先行应对工作面及5m内坑道进行喷砼封闭做止液墙，然后采用单液注浆泵进行注浆，水泥浆标号不小于30号，注浆压力0.5～1.0Mpa，达到设计压力时持续15分钟时即可结束。

　　注浆过程中要随时观察注浆压力及注浆泵排浆量的变化，分析注浆，防止堵管、跑浆、漏浆，做好注浆记录，以便分析注浆效果，结束5h的进行研究。

　　利用前次注浆的1.0m左右未开挖的加固段做为止浆墙再进行小导管注浆，重复以上工作。

　　4、钢架加工制作及架设的施工方法钢架加工制作时，构件是连接关键性工艺，应按《钢结构工程及验收规范》GB50205-95的规定执行，确保各类焊缝及螺栓连接质量。

　　4.1钢架加工制作

　　（1）钢架预制按设计图放大栏，放样时应根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割、刨边的加工余量。将主钢筋、要求尺寸准确、弧形圆顺。

　　（2）格栅钢架架按设计图配置加强筋与主筋焊接。焊接时，沿钢架两边对称焊接，防止变形。

　　（3）严格焊前及焊缝检查焊接材料均应附有质量证明书，并应符合设计文件的要求和国家标准规定。

　　钢筋及其他钢材应按照材质证明书进行现场复检。有锈蚀的钢格禁止使用，对轻微浮锈、油污等应清除干净并应对焊点进行防锈处理。焊制前进行焊工摸底试焊，按照手工电弧焊规范经考试合格评定焊接等级。并按规范选用焊接电泫、电压、引弧速度等，并要求供电质量稳定。施焊前焊工应复查组装质量及焊缝区的处理情况，如不符合要求，应修整合格后才能施焊。接完毕后应清除熔碴及金属飞溅物。

　　按《钢结构工程验收规范》要求检查焊接质量，不允许出现漏焊和假焊现象。

　　（4）钢架加工后要进行试拼，其允许误差沿隧道周边轮廓误差不应大于3cm.钢架由拱部，边墙各单元钢构件拼装而成。各单元螺栓连接。螺栓也眼中心间距公差不超过±0.5cm.钢架平放时，平面翘曲应小于±2cm.

　　4.2钢架架设

　　（1）为保证钢架置于稳固的地基上，施工中应在钢架基脚部位顶0.15～0.20m原地基，架立钢架时挖槽就位，并在钢架基脚处设槽钢以槽增加基底承载力。

　　（2）钢架平面应垂直于隧道中线，其倾斜度不大于2度。

　　钢架的任何部偏离铅垂面不应大于5cm.

　　（3）为保证钢架位置安设准确，在隧道开挖时：

　　①在两拱脚处、两边墙脚处预留安装钢架槽钢凹槽，其尺寸为8.3cm（高）×8cm（深）。

　　②在初喷混凝土时，应在凹槽处打入木楔，为架设钢架留出连接板（或槽钢）位置。

　　（4）钢架应按设计位置安设，在安设过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙时应设骑马垫块、钢架与围岩（或垫块）接触间距不应大于50mm.

　　（5）为增强钢架的整体稳定性，将钢架与锚杆焊接在一起，各种钢架应设纵向连接钢筋。

　　（6） 为使钢架准确定位，钢架架设前均需预先安装定位系筋。系筋上端与钢架焊接在一起，另一端插入围岩中0.5-1.0m并用砂浆锚固，当钢架架设处有锚杆时应尽量利用锚杆定位。

　　（7）钢架架立后应尽快施作喷射混凝土，并将钢架全部覆盖，使钢架与喷混凝土共同受力。

　　喷射混凝土应分层进行，每层厚度5-6cm左右，先从拱脚或墙脚向上喷射，以避免回弹料虚掩拱脚（墙脚）而不密实，强度不够，造成拱脚（墙脚）失稳。

　　三、施工中应注意：

　　①严格按设计要求预留和顶埋消防供电、照明、维修电源插座等营运设施使用所需的洞室和线路管、孔、槽。

　　②边墙基底虚碴、污物和基坑积水必须清除干净。

　　严禁向有积水的基坑内倾到混凝土干拌和物。

　　边墙基底的埋置深度应符合设计要求，扩大基础的扩大部分及仰拱的拱座应结合边墙施工一次完成。

　　③复合式衬砌施工前严格按设计铺设防水层和顶埋排水管，并应在初期支护基本稳定后进行。浇筑混凝土时不得损坏防水层。

　　④隧道衬砌混凝土浇筑的施工方法程序，就经监理工师批准。

　　衬 砌施做时间，根据围岩稳定情况和支护情况确定，必须注意开挖爆破不得危害已经衬砌的混凝土。

　　四、施工中的防水和排水

　　1、施工防排水

　　①采取隧道施工防排水设施和结构防排水相结合，以确保施工中良好的施环境，保证施工的安全与质量。

　　②隧道施工防排水工作以防、截、排、堵相结合的综合治理原则进行。

　　③隧道施工前根据隧道工程地质、水文地质资料制定防排水方案。

　　施工中应按现场施工方法、机具设施等情况，选择不妨碍施工的防排水措施。

　　④隧道进洞前先做好洞顶、洞口的地面排水系统，防止地表水的下渗和冲刷。

　　⑤施工中应对洞内的出水部位、水量大小、涌水情况、变化规律、衬给来源及水质成分等做好观测和记录，不断改善防排水措施。

　　⑥隧道防排水工程施工质量应符合：拱部、边墙不滴水；

　　路面不冒水、不积水，设备箱洞处渗水；洞内排水系统不淤积、不堵塞，确保排水通畅。

　　2、洞口施工防排水措施隧道洞口必须按设计要求及时做好排水系统；

　　地表积水应及早处理，并符合以下要求：勘探用的坑洼、探坑等应回填粘土，并分层夯实。

　　洞顶上方如有沟谷通过且沟谷底部岩层裂缝较多、地表水渗漏对隧道施工有较大影响时，应及时用浆砌片石铺砌沟底，或用水泥砂浆勾缝、抹面；洞顶附近有井、泉等，应妥善处理，不宜将水源截断、堵死；清理洞口附近杂草的树丛，开沟疏导封闭积水洼地，不得积水；洞顶排水沟就与路基边沟顺接组成排水系统。

　　3、隧道洞内排水顺坡水订采用自然排水的施工方法，反坡时采用潜污泵抽水通过隧道一侧的排水管引排至洞外：

　　①排水管采用ф80排水管，洞内适当位置设置集水坑。

　　②洞内有大面积渗漏水时，采用钻孔将水集中汇流引入集水坑，通过排水管排出。钻孔的位置、数量、孔径、深度、方向和渗水量等应作详细记录，以便在衬砌时确定拱墙背后设施的位置。

　　五、锚杆拉拨试验

　　是为确认锚杆安装后锚固效果的生果试验，应用空心千斤顶进行。作抽样检查试验，300根检查一组（3根），一般系统锚杆按照50-100m作一组试验，记录在资料上，可绘出荷载拨位移曲线。评价标准：锚杆拉拨不得小于设计或规范规定。

　　应力—应变量测：采用应变计、应力合、测力计等监测钢架、锚杆和衬砌受力变形情况。

　　六、风、水、电及通风防尘措施  

　　1、供风及供水

　　（1）洞口设50m2电动空气压缩站一座，以满足隧道开挖、支护等风动机械作业需求，隧道开挖面风压不小于0.5Mpa.

　　（2）在洞口高压风管最低处设置油水分离器，定时放出管中的积油和水。

　　（3）洞内供水采用洞外高位150m3水池供水，隧道开挖面水压水应小于0.3Mpa.

　　（4）高压风、水管路应敷设平顺、接关严密、不漏风、不漏水。

　　（5）高压风、水管路敷设在电缆电线相对的一侧，避免妨碍运输和影响边沟施工。

　　（6） 在空气压缩机站和水池总输管上设总闸阀，主管上每隔100M应分装闸阀。

　　（7）管路前端至开挖面宜保持30m距离，并用高压软管连接分风器和分水器，通往上导坑开挖面使用的软管长度不宜大于50m.分风器、分水器与风动机具间连接的胶皮管长度，不宜大于10m，上导坑、马口、挖底地段不宜大于15m.

　　（8）风、水管路使用中应有专人负责检查、养护。

　　2、供电及照明

　　（1）电力线接口、架接电线路至洞口，供隧道施工用电，并设250KVA内燃发电机组1套以备临时停电使用。

　　（2）洞内采用400/230V三相四线系统供电，动力设备采用感想380V；

　　隧道照明，成洞段和不作业地段采用220V，一般作业地段不大于36V，手提作业灯为12-24V；选用的输电线截面应使线路末端的电压降不得大于10%，36V及24V线不得大于5%.

　　（3）成洞地段固定的电线路，应使用绝缘良好的胶皮线架设，施工地段的临时电线中宜采用橡套电缆。

　　（4）照明和动力线路安装同一侧，并分层回设。

　　电线悬挂坑度距人行地面的距离在2.5m以上。

　　（5）涌水地段的电动排水设备，采用双回路输电，并设可靠的切换装置。

　　（6）36V低压变压器应设在安、干燥处，机壳接地，输电线路长度不大于100m.

　　（7）动力干线上的每一分支线，必须装设开关及保险丝具。

　　（8）隧道作业地段必须有足够的照明，洞外照明按一般建筑工地要求。

　　（9）对各种电气设备和输电线路应有专人经常进行检查维修，作业时，应参照现行的《电业安全工作规程》的规定办理。

　　3、通风防尘及防有害气体

　　（1）隧道施工采用30kw的通风机通风。

　　（2）隧道施工通风量必须符合规范要求。

　　（3）通风管直径采用600mm的拉链式风管。通风送风口距开挖面的距不应大于10m.因此隧道施工时，应作好预测、预报工作，坚持以预防为主原则，在确保安全的前提下，制定切实可行的施工方案并作业专门设计，报请监理工程师批准。隧道通过崩塌、卸荷裂隙等不良地质地段，施工前应对设计文件提供的地质资料进行详细的分析了解，制定相应的预防措施，备足有关应急的机具材料。不良地质地段隧道施工，采用短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌的工程措施，稳步前进。