濱海公路仰口隧道V級圍巖施工技術

1、仰口隧道V級圍巖加強段施工技術中鐵十四局 朱作青摘 要 以青島濱海公路北段仰口隧道右線出口施工為背景，圍繞隧道施工的幾個主要工序簡單談一下隧道V級圍巖加強段的施工技術，以及施工當中的注意事項，為隧道施工提供技術指導。一、概況：仰口隧道左右線設計各三車道，隧道設計內輪廓14.636m，高7.7m，為三心圓曲墻型斷面。左線隧道里程YK57+654YK61+525，長3875m。右線隧道里程YK57+654YK61+542，長3888m。本標段工程里程為YK59+600YK61+542，共1942m，從進口到出口設計為單面下坡，坡度0.572%。線路設計為一級，設計車速80Km/h。 隧道出口圍巖基

2、本為強風化煌班巖或花崗巖，中間部分地段為破碎帶地層或強風化囊袋。YK61+433YK61+525共92m設計為V級加強，采用淺埋暗挖施工。隧道采用新奧法組織施工，施工采取的基本原則“少撓動、早噴錨、勤量測、早封閉”。 V級加強段拱部1500范圍內采用25m大管棚與小導管注漿超前支護，后行進洞的方案。開挖時先開挖上導坑，予留核心土，待上斷面掘進一段距離后再進行下斷面左右側邊墻的開挖，開挖左右側邊墻時應交替錯開開挖。二、施工方案：1、超前大管棚的施工：大管棚施工前應先精確定位，標出管棚的準確位置。放樣前應預先在管棚位置用7.5砂漿抹一寬度50cm，厚度10cm的弧形管棚施工帶，以便定位，標識。選用

3、經(jīng)實驗合格的108×6mm的熱軋無縫鋼管加工成3m、6m足夠數(shù)量的短鋼管，以交錯布置。管棚長25m，在拱部150°洞口25m范圍內布置，在管壁上按間距25cm梅花形鉆8mm孔，環(huán)向間距40cm，仰角1°2°，方向于線路中心平行，每1m打設一環(huán)。（附管棚布置圖、鋼花管大樣圖）鋼管與鋼管之間的連接根據(jù)現(xiàn)場施工采用絲扣連接或者V形焊接。（采用絲扣連接時應保證每根鋼管有15cm的絲扣段，鋼管與鋼管之間的連接用長30cm108×6mm的熱軋無縫鋼管絲扣連接）鋼管設置于襯砌外部，管心與襯砌設計外輪廓線間距大于30cm，平行路面中線布置。為避免受力集中，沿隧

4、道縱向同一橫斷面內接頭數(shù)不大于50%，相臨鋼管接頭數(shù)至少錯開1m。用鉆機鉆孔時應保證立軸方向準確，以保證孔口的孔向正確。每鉆完一孔應頂進一根鋼花管，鉆進中應經(jīng)常采用測斜儀量測鋼管鉆進的偏斜度，發(fā)現(xiàn)偏斜超過設計要求及時糾正。鉆孔方向應較鋼管方向上偏1°。注漿應按實驗室所配配合比進行施工。注漿初壓力0.51.0Mpa，終壓力22.5Mpa。當注漿達到設計要求時可停止注漿。注漿結束后，應清除孔內漿液，用同標號的水泥砂漿填充，以增強鋼管的剛度。 2、超前小導管的施工：超前小導管在拱部150°范圍內布置，環(huán)向間距（級加強段40cm），鋼管以外傾角7°12°打入，每

5、兩根鋼架打設一環(huán)，方向與線路中心平行。為防止打入小導管時端部開裂，小導管末端焊接6環(huán)形箍筋。小導管前后兩次縱向搭接長度不小于1.0m。選用風鉆進行鉆孔，鉆孔時應保證孔口的孔位、孔向正確，應經(jīng)常檢查鉆進的偏斜度，發(fā)現(xiàn)偏斜超過設計要求及時糾正。用游錘或手持風鉆直接將小導管打入，并與鋼拱架連為一體。注漿以注水泥漿為主，水灰比為0.51.511.5，注漿壓力0.61.0MPa，達到壓力后及時封孔，防止水泥漿流出。（附超前小導管布置圖、小導管加工大樣圖）3、隧道開挖、噴錨支護：（1）隧道開挖大管棚和小導管按圖紙和設計要求注漿完成達到要求的強度后方可進行隧道的開挖。由于V級圍巖多為土夾石巖層，自穩(wěn)能力差。

6、根據(jù)圍巖狀況和現(xiàn)場的實際情況本隧道上臺階采用上弧導坑環(huán)形開挖，預留核心土，下臺階左右側錯開推進的臺階分部法。在超前達到預期強度后，拱部采用環(huán)形開挖，預留核心土支擋，每個循環(huán)進尺，嚴格按三榀鋼拱架1.5m間距控制（如果開挖時發(fā)生塌方，不易掘進的情況，可縮短進尺間距）。形成“預注漿，短循環(huán)，早封閉，預支護”的綜合措施。核心土的長度視施工而定，一般控制在25m范圍內，隧道開挖時為了減少對圍巖的擾動，盡量采用人力開挖，挖掘機配合扒碴，碰到孤石時可采用局部爆破。開挖完成后，應及時施作初期支護，在盡量短的時間內用最快的速度完成鋼拱架的安裝、支護、掛網(wǎng)、噴漿，使開挖面盡快形成保護殼。下臺階開挖時，應先對上臺

7、階支護采取穩(wěn)定措施，施作鋼拱架鎖腳錨桿，如果上臺階開挖時出現(xiàn)坍塌，鋼拱架應架設縱向連接托梁，使每榀鋼拱架均衡受力。下臺階采取左右側邊墻錯開開挖，間距應大于5m，禁止兩側邊墻對開施工。開挖時防止超挖和對圍巖和拱腳過大擾動。邊墻的開挖循環(huán)長度應嚴格控制，盡量縮短。絕對禁止超長開挖。 隧道出碴為無軌運輸方式，采用裝載機裝碴，挖掘機配合扒碴，自卸車運輸?shù)姆绞竭M行隧道出碴。（2）噴錨支護施工工藝 鋼筋網(wǎng)施工根據(jù)圖紙設計要求及現(xiàn)場較差圍巖段需先鋪設鋼筋網(wǎng)，再用環(huán)向鋼筋做支撐骨架壓緊，然后把砼噴射在鋼筋網(wǎng)上。鋼筋網(wǎng)應符合如下規(guī)定：a鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格應按矩形布置，鋼筋間距宜為150300mm。b鋼筋網(wǎng)使用前應清除銹

8、蝕。c鋼筋網(wǎng)應隨受噴面的起伏鋪設，與隨受噴面的間隙一般不大于3cm。d鋼筋網(wǎng)鋼筋的搭接長度應不小于30d（d為鋼筋直徑）。e鋼筋網(wǎng)噴射混凝土保護層厚度應不小于20 mm，當采用雙層鋼筋網(wǎng)時，兩層鋼筋網(wǎng)之間的間距距離應不小于60 mm。f單層鋼筋網(wǎng)噴射混凝土厚度不得小于80 mm，雙層鋼筋網(wǎng)噴射混凝土厚度不得小于150 mm。g鋼筋網(wǎng)應配合錨桿一起使用，鋼筋網(wǎng)宜與錨桿綁扎或焊接。濕噴砼a、 砼原材料須滿足以下要求：水泥：采用標號不低于425號的普通硅酸鹽水泥。砂：中粗砂，細度模數(shù)宜大于2.5，含水率一般為5%7%，使用前用5mm篩網(wǎng)過篩。碎石：采用堅硬耐久的碎石或卵石，粒徑不宜大于15mm，使用

9、前用5mm和15mm篩網(wǎng)分別篩去石粉和超徑骨料， 混凝土速凝劑：經(jīng)試驗合格并經(jīng)監(jiān)理工程師認可的速凝劑，速凝效果試驗要求初凝不超過5min，終凝不超過10min。b、當巖面普遍滲水時，可先噴砂漿，并加大速凝劑摻量，在保證初噴后，按原配比施工。當局部出水量較大時采用埋管、鑿槽、樹枝狀盲溝等措施，將水引導疏出后，再噴砼。c、機械手噴射砼示意見下圖。A、噴射砼作業(yè)應符合下列要求：a在噴射砼之前，應用水或高壓風管將巖壁面的粉塵和雜物沖洗干凈。b噴射中發(fā)現(xiàn)松動石塊或遮擋噴射砼的物體時，應及時清除。c噴射作業(yè)應分段、分片由上到下順序進行，每段長度不宜超過6m。d一次噴射厚度應根據(jù)設計厚度和噴射部位確定，初噴

10、厚度不得小于46cm。e噴射作業(yè)應以適當厚度分層進行，后一層噴射應在前一層砼終凝后進行。若終凝后1h以上且初噴表面已蒙上粉塵時，受噴面應用水高壓氣體、水洗干凈。巖面有較大凹洼時，應結合初噴予以找平。f回彈率應予控制，拱部不超過40%，邊墻不超過30%，掛鋼筋網(wǎng)后，回彈率限制可放寬5%。應盡量采用經(jīng)過證明的新技術，減少回彈率，回彈物不得重新用作噴射砼材料。g噴射砼終凝2h后，應噴水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間一般不少于7d。h噴射砼作業(yè)需緊跟開挖面時，下次爆破距噴射砼作業(yè)完成時間的間隔，不得小于4h。j冬季施工時，噴射作業(yè)區(qū)的氣溫不應低于5。在結冰的層面上不得噴射砼。砼強度未達到6MPa前，不得受凍?；旌狭蠎?/p>

11、提前運進洞內。中空注漿錨桿、砂漿錨桿施工工藝中空注漿錨桿：隧道開挖后首先初噴一層砼進行巖面封閉，再進行注漿錨桿注漿施工，鉆孔采用風動鑿巖機鉆孔，人工安裝錨桿，錨桿專用注漿泵注漿。 A、鉆孔將鑿巖機對準孔位，直接鉆孔。B、安裝錨桿鉆至設計深度后，清孔、安裝錨桿，確認桿體通暢，錨桿外露10-15厘米。D、注漿a、將止?jié){塞通過錨桿打入孔口30厘米左右。b、連接錨桿、注漿管、注漿泵。c、注漿，直至漿液從孔口周圍溢出。d、注漿完成，卸下注漿管和錨桿接頭，轉入下一孔注漿。C、施工控制要點：錨桿緊跟開挖面及時施作。b、錨桿鉆孔設計梅花狀布置，孔徑和深度按設計施工。c、錨桿孔口巖面平整，并使巖面與鉆孔方向垂直

12、，使托板密貼巖面，螺栓擰緊。d、注漿順序由下而上，注漿可以單管也可以多管并聯(lián)注漿。多管并聯(lián)注漿需加工一個分漿器。砂漿錨桿的施工工藝與中空注漿錨桿的注漿材料不同外，其它基本相同。A、 砂漿錨桿施工工藝流程布點點點鉆孔點點注漿點點安裝錨桿點點安裝止?jié){塞點點養(yǎng)護點點拉拔試驗點點B、原材料及配合比a、錨桿桿體采用直徑22毫米的螺紋鋼，使用前調直、除油，砂漿采用中砂和425號水泥拌制，砂最大粒徑不大于2.5毫米，使用前過篩清洗。b、砂漿配合比控制在（水泥：砂子）1：11：0.5之間，水灰比控制在0.450.5之間。c、砂漿拌合均勻，隨拌隨用，在砂漿初凝前使用完畢。C、鉆孔a、采用手持鑿巖機、錨桿臺車鉆孔

13、。b、鉆孔的深度、方向和布置嚴格按設計施工。c、孔深誤差不超過5厘米，孔徑大于桿體直徑15毫米。d、鉆孔完畢吹凈孔內積水、積粉和巖碴。D、注漿a、采用牛角泵注漿。灌漿開始或中途停止超過30分鐘，用水或稀水泥漿潤滑注漿泵及管路。b、注漿時注漿管插入距孔底5-10厘米處，隨砂漿的注入緩慢均勻拔出，灌漿壓力不大于0.4MPa。避免孔中砂漿漏灌，保證錨桿全長錨固。 c、錨桿的插入長度不小于設計長度的95%，錨桿安裝后不得隨意敲擊。鋼架施工工藝按圖紙設計要求、尺寸加工各單元構件，加工過程中應預先考慮預留變形量、施工誤差（邊墻、拱頂拱架考慮預留變形量、施工誤差外放150mm，仰拱外放50mm）。采用雙面焊

14、，焊縫高度不小于8mm。工字鋼彎曲需用冷彎，禁止采用熱彎。鋼架架設間距（V級加強段0.5m，V級0.75m。），縱向連接采用22螺紋鋼筋，鋼筋環(huán)向間距0.5m。拱腳必須放在牢固的基礎上，鋼架與圍巖之間的間隙應設墊塊，墊塊用混凝土預制固定牢靠。鋼架應垂直于隧道中線。左右偏差±30mm，鋼架傾斜度不大于2°。拱腳標高不足時，用鋼板進行調整。當鋼架噴射混凝土作為永久性支護結構時，鋼架與圍巖之間的間隙必須用噴射混凝土充填密實。噴射混凝土應由兩側拱腳向上對稱噴射，并將鋼架覆蓋。按照圖紙和設計要求進行支護，構件支護間應該用縱撐連接牢固，構成整體。在必要時應設置斜撐，以防止支護傾倒。支護

15、的架設與鋼架的架設方法相同。應由專人經(jīng)常進行檢查支護，如發(fā)現(xiàn)傾斜、彎扭、變形以及接頭松脫等現(xiàn)象，應立即用安全可靠的方法進行加固處理。臨時支護的拆除應本著合理、安全的方法進行施工，應由專人負責。施工當中，應設專職安全員進行監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)問題及時進行整改。 4、仰拱及填充為盡早形成施工支護封閉環(huán)，仰拱及填充超前于拱墻襯砌施作，仰拱每次施作12m，緊跟開挖掌子面，用砼運輸車運輸砼，直接用輸送泵泵送至立好的模板內。仰拱施工采用自制隧道仰拱防干擾平臺施工，確保仰拱施工與隧道掌子面施工平行進行，仰拱填充施工工藝見圖4.1-1。安設仰拱平臺測量放線立模進入下一循環(huán)砼填充灌筑清理底部虛碴仰拱砼灌筑養(yǎng) 護圖4.1-

16、1 仰拱與填充施工工藝工藝 5、防排水施工（1）砼自防水本工程暗挖隧道結構均采用防水砼，根據(jù)本標段工程的埋深及地下水位情況，防水砼抗?jié)B等級統(tǒng)一取0.6MPa。采用低水化熱水泥，增加磨細碳灰用量，采用高效減水劑，控制水灰比，減少水泥用量，澆筑耐久性高的防水砼。嚴格控制砼入模塌落度和入模溫度，以減少溫差收縮和干燥收縮帶來的不良影響。(2) 隧道ECB防水板鋪設圖5.1-1 防水板鋪掛示意圖采用無射釘鋪設法施工，自制防水板臺車長度為10m，防水板鋪設作業(yè)示意見圖5.1-1。工藝流程見工藝框圖。防水板鋪設操作要點： 防水層施作順序為先釘鋪無紡布，然后熱熔粘接防水板。 固定點的布置，在滿足固定間距的前提

17、下，使得防水板盡量密貼砼噴射面。 固定點間的防水板長度視施工支護面的平整情況留一定的富余量，本著寧松勿緊的原則，防止模筑襯砌時被擠破。 為便于循環(huán)間的搭接，每一循環(huán)防水板鋪設長度比相鄰襯砌段多出不少于2.0m，并使防水板接縫與襯砌工作縫錯開2.0m，以確保防水效果。 防水板卷材采用雙焊縫搭接，手動專用熔接器熱熔焊接，其焊接溫度和速度應根據(jù)材質由試驗確定。檢查時用微型自動調壓空壓機打氣加壓至0.2Mpa，保持5分鐘壓力不少于0.16Mpa即為合格。 濕噴混凝土巖圍墊片水泥釘塑料襯墊巖圍濕噴混凝土400g/m2無紡布2熱融粘接ECB防水板400g/m 無紡布熱融粘接無紡布及防水板施工示意圖 洞內局

18、部用硅膠補縫，如果有漏洞，必須補貼一小塊防水板。(3) 襯背盲管、盲溝施工襯背盲管施工在隧道初期支護與二次襯砌之間環(huán)向、級圍巖每5m、級級圍巖每10m設一道環(huán)向70×35 mm軟式塑料濾水管，軟式塑料濾水管盡量靠近漏水點鋪設，底部設100縱向彈簧軟管滲水盲管，在縱向滲水盲管上每間隔5m接50PVC橫向泄水管將水引入道路兩側排水溝內。施工時對于裂隙滲水，采用注漿堵水措施，將水堵到隧道以外。襯背盲管施工要點：a一般按設計間距敷設，在滲漏水嚴重地段應加密軟式管或雙管并排敷設。若有大股水流，則采用塑料盲管引排縱向排水盲溝。在隧道斷層段及滲漏水嚴重段相應增加滲水盲溝。b透水管安設必須牢固，采用

19、防水粗條(寬3050cm)和塑料脹栓將軟式管牢固貼在初期支護面上，塑料脹栓用快凝水泥砂漿包牢。c軟式透水管接長時應連接牢靠，搭接長度不小于10cm。d縱向滲水盲管采用承插式連接，與橫向排水管采用“丁”字形連接，連接必須牢固。襯背盲溝施工根據(jù)現(xiàn)場地質巖層情況，在隧道斷層段及滲水嚴重的局部地段，在原設計基礎上，增加深水盲溝，采用盲溝排水時，盲溝的設置應符合下列規(guī)定：a盲溝宜設在襯砌與圍巖間，拱頂部位設置盲溝困難時，可采用鉆孔引流措施。b盲溝沿洞室縱軸方向設置的距離，宜為515m。c盲溝斷面的尺寸應根據(jù)滲水量及洞室超挖情況確定。d盲溝宜先設反濾層，后鋪石料，鋪設石料粒徑由圍巖向襯砌方向逐漸減小。石料

20、必須潔凈、無雜質，含泥量不得大于2%。e盲溝的出水口應設濾水篦子或反濾層，寒冷及嚴寒地區(qū)應采取防凍措施。(3) 施工縫、沉降縫防水施工施工縫防水技術措施水平施工縫采用兩道遇水膨脹橡膠制品型止水條，環(huán)向施工縫采用遇水膨脹橡膠制品型止水條。變形縫防水技術措施變形縫設置在暗挖隧道結構斷面變化和圍巖變化較大處。變形縫設三道防水線進行防水。第一道為背貼式止水帶，第二道為結構砼中部埋設50×10內置式膨脹橡膠鋼邊止水帶，第三道為后裝止水帶和接水槽（結構模板施工時按設計預留凹槽）a、 沿襯砌設計軸線間隔0.5m在擋頭板上鉆一12mm鋼筋孔；b、 將加工成型的10鋼筋卡由待模筑混凝土一側向另一側穿入，內側卡一半止水帶；c、 待模筑砼凝固后拆除擋頭墻，彎曲10鋼筋卡套上止水帶另一半，模筑下一環(huán)砼。6、隧道襯砌施工本隧道拱墻襯砌采用液壓襯砌臺車一次性澆注。為確保二次襯砌的進度符合與掘進面距離的要求，配置一臺12米長的液壓襯砌臺車，臺車橫斷面示意圖如下：（1）工藝和方法襯砌采用液壓襯砌臺車墻拱一次性澆注，襯砌臺車長度12m。在隧道洞外設砼拌和站，混凝土采用拌和站集中拌合，電子配料機配料，由混凝土輸送罐車送至洞內，混凝土輸送泵泵送入模，插入式振動棒振搗。 (2) 施工控制要點嚴格控制原材料的質量，選擇合適的