特殊地形隧道出口導洞出洞施工工藝參評工程師論文劉闖闖

1、特殊地形隧道出口導洞出洞施工工藝 單位：成蘭鐵路工程指揮部劉闖闖摘要：王登隧道出口段施工接近尾聲，由于地形的限制，無法正常的從洞外進行導向墻、管棚施工等常規(guī)的進洞施工，根據(jù)成都鐵路局、成都監(jiān)督站相關領導現(xiàn)場調研指示，以及成蘭建設指揮部總體要求。為加強現(xiàn)場施工安全管理，提高現(xiàn)場文明施工水平，全面確保安全生產目標的實現(xiàn)，針對性的進行王登隧道出口段的施工，本文根據(jù)現(xiàn)場實際情況，采用科研引導、穩(wěn)扎穩(wěn)打的方針，制定了詳細的施工方案，順利完成王登隧道出口的導洞施工工藝。1、 工程概況 1地形地貌王登隧道全長6601m，測區(qū)位于青藏高原東部邊緣，群山林立，坡陡谷深，屬構造剝蝕高中山地貌，位于四川省阿壩州松潘

2、縣鎮(zhèn)江關鄉(xiāng)境內。線路沿岷江右岸逆流而上，距岷江100m1000m，屬傍山隧道，地勢左高右低，地面高程23503460m，相對高差400800m，最低點位于岷江河谷。區(qū)內山脈總體呈SN向展布，沿岷江右岸山脊與橫向深切溝谷相間分部，地形跌蕩起伏，自然坡度1560，地勢普遍陡峻，部分地段為懸崖絕壁。其中王登隧道2#橫洞工區(qū)起止里程為D1K209+970DK212+845，全長2175m。 2地層巖性上覆第四系全新統(tǒng)坡崩積層（Q4dl+col）細角礫土、碎石土、塊石土，沖洪積層（Q4al+pl）粉質粘土（軟塑）、粉質粘土（硬塑）、粗圓礫土、卵石土，泥石流堆積層（Q4sef）碎石土，坡殘積層（Q4dl+

3、el）碎石土；下伏基巖為三疊系上統(tǒng)新都橋組（T3x）千枚巖夾砂巖，朱倭組（T3zh）砂巖夾千枚巖，中統(tǒng)雜谷腦組上段（T2Z2）砂巖夾板巖、千枚巖，雜谷腦下段（T2Z1）砂巖、板巖、灰?guī)r、千枚巖。巖性主要以千枚巖、板巖為主砂巖、灰?guī)r、頁巖（含煤層）。 3出口概況隧道出口端基巖出露，但巖質軟弱，需加強邊仰坡防護。DK212+700+820段左上斜坡體較陡，發(fā)育有危巖，對隧道出口影響較大，隧道施工前先行清除斜坡體上的不穩(wěn)定危巖，加強隧道出口端的防護措施，隧道出口仰坡高而陡，巖層強風化，力學性質差，為確保洞口開挖坡面的穩(wěn)定，與線路左右側各設置一根錨索樁，并與天溝外設置一道被動防護網。2、 方案比選針對

4、王登隧道2#工區(qū)關于出口貫通的諸多問題，成蘭11標段施工人員進行討論、研究，共制定三種施工方案。具體如下：(1)通過休整洞口便道、刷坡，進行邊坡防護、截水天溝等施工，在洞口處休整5m左右寬度的管棚施工平臺，進行洞外管棚施做。 (2)首先進行洞內管棚施做，使出口位置形成一個圓弧支護，接著進行小導洞出洞，主要目的是挖機和人員的順利出洞，然后進行邊仰坡的防護和截水天溝等工作。防護工作完成之后進行主洞的施工。 (3)在洞口適當?shù)奈恢?、角度，進行腳手架的施做，并人工進行刷坡等后續(xù)工作。邊仰坡的施工完成后，人工進行休整5m左右寬度的管棚施工平臺，進行洞外管棚施做。完成之后，進行從內向外進行主洞的施工。 針

5、對如上方案，我標段施工人員進行討論、研究，通過分析如上三種方案的利和弊制定出適合王登隧道2#工區(qū)順利、安全貫通的方案。針對方案（3），由于王登隧道出口位置緊鄰岷江，并原有一條河邊小道。施做腳手架的位置滿足條件，但是由于出口的原地面是坡度約為50-70的半山腰，隧底的位置距河邊小道的高度為34.7m。進行下一步的刷坡和管棚存在無法克服的難度：首先挖機不能準確安設在固定的位置。第二是在施做管棚前的導向墻時，由于罐車無法上料，距離過高，依然無法施工。第三管棚機無法安設在設計的位置。方案（1）和方案（2）都可以滿足上述條件。故方案（3）首先排除。 針對方案（1），是進行洞口的便道休整，由于出口原地貌是

6、50-70的陡坡，高差在34.7m，考慮到罐車和挖機的行使方便。便道的坡度必須控制在10左右，便道的長度應該控制在350-400m左右。由于原地貌上在岷江和山體之間有一條小路。便道的一半在原有的小路邊擴建，另一半再起坡，路程過遠。在休整便道的同時，難免會破壞原地貌。根據(jù)現(xiàn)場的地形情況，只能在岷江上游進行休整便道。根據(jù)現(xiàn)場的觀察和設計的水文地質情況，表皮存在0-5m的碎石土。便道的休整會破壞原有的承載能力，使之重新分配。增大了安全隱患。強風化的土層下面是強度較好的千枚巖夾砂巖，便道的休整肯定需要裝藥爆破。必須事先增加空壓機和人員，并且高壓電必須滿足要求，費用過高。加上爆破效果存在較大的安全隱患，

7、進一步擴大了原有山體的承載力的分配。由于王登隧道2#工區(qū)出口有岷江村。進行便道休整和主體工程施做時，難免會給村民造成一些污染和噪音。引起村民和施工之間的矛盾。給下一步的施工造成一些不必要的影響。 針對方案（2）, 由于小導洞是在管棚施做完成之后進行，避免了圍巖的不穩(wěn)、巖層較差等影響。提高了安全系數(shù)。在山體表面增加主動防護網，避免山體的孤石的滾落，安全系數(shù)進一步提高。由于小導洞出洞之后進行邊仰坡的防護等后續(xù)工作，對山體的破壞能力有所降低。對山體的自穩(wěn)情況沒有收到太多的破壞。使應力沒有重新分配，起到很好的保護作用。通過激烈的討論和認真的研究。我施工單位認為方案（2）在針對王登隧道2#工區(qū)的出洞方案

8、最有效、最直接、最安全。3、 出洞原則貫徹早進洞晚出洞的原則，出動前先清理洞頂仰坡，做好地表排水，封閉洞頂?shù)乇砹严丁⒑惶钫蕉错數(shù)桶?、空洞等。當洞口山坡局部存在危巖落石時，應結合具體情況，采取清除、支擋等措施。隧道洞門應盡早盡快修筑，以確保洞口施工安全。邊、仰坡開挖中，如果地質條件較差，應采取臨時支護措施，保證邊、仰坡的穩(wěn)定，如采用噴錨支護。施工中應注意觀察洞口段地質條件與洞外地表的變化，及時進行地表沉降觀測，當發(fā)現(xiàn)異常時，應及時采取有效措施，以確保施工安全。隧道出口仰坡發(fā)育有危巖落石，施工前應對松動危石進行清除、支頂、嵌補，并于出口天溝外設置一道被動防護網。隧道出口緊鄰橋臺工程，施工中應合理

9、安排施工工序，避免施工干擾，確保施工安全。4、 施工工藝 1技術準備隧道出口端基巖出露，但巖質軟弱，需加強邊仰坡防護。隧道出口仰坡高而陡，洞口地形環(huán)境復雜，管棚無法從洞外施作，需從洞內往外施作。施工前對管棚施工方法、導洞出洞工藝、出口邊仰坡的防護等技術要求進行詳細的交底。 施工準備洞內管棚施工小導洞出洞邊仰坡防護錨索樁施工 護拱施工正洞施工洞門施工橋臺施工結束 施工工藝流程圖 2 洞內管棚施工 2.1測量放線隧道洞口里程為D1K212+845，施工至D1K212+810時，抬高初支面，做出管棚工作室，測量組根據(jù)隧道縱斷面設計線、隧道軸線，對初支斷面進行順接抬高40cm，考慮施做大管棚的角度等問

10、題，順接抬高長度為3m。以便施做洞內導向拱和108大管棚。詳見圖如下：2.2布置導向管測量組檢查開挖斷面合格后，在距離初支拱架60cm處施做I20b導向拱架，共2榀。預留一定的傾角，保證導向管的角度控制到0-3。放出導向拱架上的具體位置、高度，并布置好樁點，采用114鋼管作為導向管，安設在導向拱架上，焊接牢固。并用22連接鋼筋與I20b型鋼拱架牢固焊接為一整體,作好技術交底。2.3 搭設作業(yè)平臺 鉆機平臺用碴土層層碾壓，層層填筑，鉆孔由1臺鉆機由高孔位向低孔位進行。 平臺要支撐于穩(wěn)固的地基上，防止在施鉆時鉆機產生不均勻下沉、擺動、位移而影響鉆孔質量。 鉆機定位：鉆機要求與已設定好的孔口管方向平

11、行，必須精確核定鉆機位置。用全站儀、掛線、鉆桿導向相結合的方法，反復調整，確保鉆機鉆桿軸線與孔口軸線相吻合。2.4 鉆孔為了確保鉆桿接頭有足夠的強度、剛度和韌性，鉆桿連接套應與鉆桿同材質，兩端加工成內螺扣（鉆桿首尾端外螺扣）。為防止鉆桿在推力和振動力的雙重作用下，上下顫動，導致鉆孔不直，鉆孔時，應把扶直器套在鉆桿上，隨鉆桿鉆進向前平移。鉆孔前，精確測定孔的平面位置、外插角，并對每個孔進行編號。根據(jù)導向管的傾角和方向，利用鉆桿的延伸和吊錘準確確定鉆孔的方向，即可固定鉆機。利用鉆機的變角度油缸，參照導向管的傾角確定鉆機的傾角，確保鉆桿線與開孔角度一致，以達到鉆進的導向作用。鉆桿最大下沉量及左右偏移

12、量為鋼管長度的1%左右，并控制在20cm30cm。鉆機開孔時鉆速不易過快，鉆深20后轉入正常鉆速。第一節(jié)鉆桿鉆入巖層尾部剩余2030時鉆進停止，用管鉗人工卡緊鉆桿,鉆機低速反轉，脫開鉆桿,鉆機沿導軌退回原位，人工裝入第二根鉆桿,并在鉆桿前端安裝好聯(lián)結套,方向對準后聯(lián)結成一體。鉆孔達到深度要求后，按同樣方法拆卸鉆桿，鉆機退回原位。換鉆桿時，應注意檢查鉆桿是否彎曲，有無損傷，出風口是否順暢等，不符合要求的應及時更換以確保正常作業(yè)。鉆進過程中經常用測斜儀測定其位置，并根據(jù)鉆機鉆進的狀態(tài)判斷成孔質量，及時處理鉆進過程中出現(xiàn)的事故。鉆進過程中確保動力器、扶正器、合金鉆頭按同心圓鉆進。認真作好鉆進過程的原

13、始記錄，及時對孔口巖屑進行地質判斷、描述，作為洞身開挖時的地質預測預報的參考資料，指導洞身開挖。2.5 清孔驗孔用地質巖芯鉆桿配合鉆頭進行反復掃孔，清除浮渣，確?？讖健⒖咨罘弦?，防止堵孔。用高壓風從孔底向孔口清理鉆渣。用全站儀、測斜儀等檢測孔深、傾角。2.6 管棚加工鋼管在專用的管床上將導管四周鉆設孔徑1016mm的注漿孔，孔間距1520cm，呈梅花型布置。管頭焊成圓錐形，便于入孔。根據(jù)管棚的長度，來確定下料長度，一般長度控制在3m或6m，采用114mm*6mm絲扣連接接長,絲扣長度30cm；為保證管棚相鄰接頭能錯開，當管棚下管時，奇數(shù)孔第一節(jié)用3米長的鋼管，偶數(shù)孔時第一節(jié)采用6米長的鋼管

14、，以后每節(jié)均采用6米長鋼管。每孔第一節(jié)端頭加工成錐型，長為10cm，最后一節(jié)尾部焊10mm加強箍。在距孔口1米內不得加工注漿孔。2.7 安裝管棚管棚頂進采用挖掘機和管棚機鉆進相結合的工藝，即先鉆大于管棚直徑的引導孔，然后用挖掘機在人工配合下頂進鋼管。每鉆完一個孔便頂進一根鋼管，各鉆孔均應做好施工記錄。接長鋼管應滿足受力要求，相鄰鋼管的接頭應前后錯開。同一橫斷面內的接頭數(shù)不大于50%，相鄰鋼管接頭至少錯開1m。鋼管中增設鋼筋籠以提高鋼管的抗彎能力，鋼筋籠由四根18鋼筋和42鋼管固定環(huán)組成。圖2-7-1 鋼管構造示意圖圖2-7-2 鋼管注漿孔展示圖(單位:mm)2.8 注漿安裝好有孔鋼花管、放入鋼

15、筋籠后即對孔內注漿，漿液由高速制漿機拌制。注漿材料：注漿材料為M10水泥砂漿。采用注漿機將水泥漿注入管棚鋼管內，初壓0.51.0MPa，終壓2MPa。注漿量應滿足設計要求，一般為鉆孔圓柱體的1.5倍；若注漿量超限，未達到壓力要求，應調整漿液濃度繼續(xù)注漿，確保鉆孔周圍巖體與鋼管周圍孔隙充填飽滿。單孔注漿結束標準：(a)、注漿壓力逐步升高，當達到設計終壓并穩(wěn)定10min；(b)、注漿量不小于設計注漿量的80%；(c)、進漿速度為開始進漿速度的1/4。注漿時先灌注“單”號孔，再灌注“雙”號孔。 鉆孔施工 管棚注漿3 小導洞出洞在洞內管棚施做完成后，上臺階D1K212+831-D1K212+841處施

16、做弧形小導洞，此時洞頂埋深為5.5米，小導洞寬6m，高5m，以便后期挖機等機械通過對洞門處進行邊坡施工。 小導洞采用I16拱架，間距1m，拱架間采用22連接筋焊接牢固，環(huán)向間距1m。為保證拱架的穩(wěn)定，拱腳處30cm處鎖腳采用42無縫鋼管，單根長4m，每榀2跟。由于出洞處危巖較為破碎，存在較大風險，拱部采用42超前小導管，環(huán)向間距為40cm，外插角為10-15，單根長度為3.5m，并進行注漿。采用C30噴射混凝土，噴錨厚度為23cm。保護層厚度為4cm。 4正洞出洞在導洞完成后，暗洞反向施做初期支護。逐榀拆除原有的小導洞支護，通過短進尺、若爆破的原理，進行正洞的正常施工。五、施工注意要點1管棚施

17、工1、鉆孔前，精確測定孔的平面位置、傾角、外插角，并對每個孔進行編號。2、鉆孔外插角2為宜，工點應根據(jù)實際情況作調整。鉆孔仰角的確定應視鉆孔深度及鉆桿強度而定，一般控制在13。施工中應嚴格控制鉆桿下沉量及左右偏移量。3、管棚不得侵入隧道開挖線內，相鄰的鋼管不得相撞和立交。4、經常檢查孔的斜度，發(fā)現(xiàn)誤差超限及時糾正，至終孔仍超限者應封孔，原位重鉆。5、掌握好開鉆與正常鉆進的壓力和速度，防止斷桿。6、大管棚必須在洞身開挖前完成。洞口開挖時應預留管棚施工臺階，搭設管棚施工工作室，鉆機腳手架平臺應支撐在穩(wěn)固的地基上。在軟弱圍巖地段，立柱底應加設墊板或墊梁。7、在施作大管棚預支護的過程中應設置必要的監(jiān)測

18、項目，根據(jù)監(jiān)測反饋信息及時采取相應的措施以保證施工安全和施工質量。2小導洞施工1、小導洞施工必須以設計上臺階的拱腳處進行施做，拱部距設計初支輪廓線大于1m，保證導洞中的超前小導管不侵入設計初支輪廓線，后期進行拆除時減少安全隱患。2、小導洞的施工必須按照設計的內軌頂縱坡進行施做。及時進行測量放線，減少偏差。3、當隧道掌子面施工至距貫通面約10m時，每循環(huán)鉆眼增加23個探眼，探眼深度5m，以探明具體剩余距離，便于安全出洞。六、施工所需設備設備機具配置表序號設備名稱規(guī)格及型號單位數(shù)量備注1挖掘機Pc220臺12裝載機250kw臺13潛孔鉆進Y-90臺14注漿泵2G3SNS臺25電動空壓機臺16高速制漿機個17儲漿桶個28型鋼彎制機