隧道施工工藝

1、黃土隧道施工工藝工法為了預(yù)防在黃土中開挖隧道的大變形和坍塌問題，采用臺階分布開挖法（又稱環(huán)形開挖 留核心土法），結(jié)合噴射碎及時(shí)封閉開挖面，用超前管棚支護(hù)、鋼拱支撐、掛網(wǎng)、打錮桿等 來加強(qiáng)土體強(qiáng)度及限制圍巖應(yīng)力重新分布，實(shí)施短開挖，快循環(huán)來減少對土體的擾動，是目 前黃土隧道施工的較完整的方法。.施工方法及工藝要點(diǎn)根據(jù)工地實(shí)際情況，設(shè)計(jì)并施打超前管棚。鋼管真彳一股為力60mm長4.5m間距30cm 夕前角20,首尾相接長度不少于1.5m鋼管內(nèi)充填20號硅或者水泥砂漿。上半斷面人工用風(fēng)鎬及電鏟掏槽。掏槽寬期J1m縱向掏槽深度每次約0.8m開挖后立即射碎封閉斷面。噴射4cmWl20號碎，封閉開挖斷面，

2、以免孔隙水從斷面處 滲出，而使土體失穩(wěn)。架鋼拱及掛網(wǎng)。鋼拱規(guī)格為I 20a,按設(shè)計(jì)斷面計(jì)算用量。拱架之間的間距依每次開挖長 度約為0.8m每桶鋼拱縱向用力20鋼筋連接，鋼筋間距1.2m管棚尾端焊接于拱架腹部， 以增強(qiáng)共同支護(hù)作用。力8鋼筋網(wǎng)格間距為20cme 20cm噴射碎填充鋼拱間空隙。拱架與開挖輪廓之間的所有間隙用20號碎噴射充填密實(shí)，先噴 拱架與輪廓之間空隙，再噴拱架，然后再噴拱架之間，直至噴到規(guī)定的厚度。按上述15的方式開挖5m右后，開挖支撐學(xué)子面的核心土支持部分。仁半斷面初期支護(hù)穩(wěn)定的條件下，開始開挖下半斷面：首先通過在上半斷面的鋼拱的 拱腳打注漿錨桿，以防止拱架及圍巖變形與下沉。鉆

3、進(jìn)后進(jìn)行注漿，兩側(cè)以等間距各?T5根 錨桿。經(jīng)過做試驗(yàn)，這樣的錨桿與黃土結(jié)合后，抗撥力可達(dá)8t以上。開挖出磴完成后立即噴射碎封閉圍巖，然后架鋼拱支撐和掛網(wǎng)，經(jīng)分層噴射碎直到設(shè)計(jì) 厚度。再鋪設(shè)土工布防水板，做二次襯砌。.施工工藝流程圖.勞動力組織及進(jìn)度指標(biāo)管棚及錨桿安裝3 5人開挖工 8 12人噴碎 13 人架鋼拱及掛網(wǎng) 8人出硝 10 人碎襯砌 16 人管棚、錨桿、鋼拱制作 4人在砂粘土層無滲水時(shí)，采用每循環(huán) 1.0m進(jìn)尺，月進(jìn)度可達(dá)成洞36m以上在砂粘土層有滲水及砂層中無滲水時(shí)，采用每循環(huán) 0.8m進(jìn)尺，月進(jìn)度可達(dá) 成洞30m以上。在砂層有中滲水時(shí)，嚴(yán)格控制每循環(huán) 0.6m進(jìn)尺，月進(jìn)度可達(dá)成

4、洞20-26m以上 4.主要施工機(jī)械采用國產(chǎn)WES 12A型煤電鉆改制成開挖風(fēng)鎬10臺。自制碎襯砌臺車1臺。PC-200挖掘機(jī)2臺。其余如手持風(fēng)鉆（錨桿）、碎噴射機(jī)、電焊機(jī)、鋼筋切割機(jī)、碎攪拌機(jī)、出磴車輛、裝載機(jī)、注漿機(jī)、空壓機(jī)、變壓器等按常規(guī)隧道施工配置。.質(zhì)量控制要點(diǎn)嚴(yán)格控制管棚角度嚴(yán)格噴射碎工藝，按配合比拌制碎料，特別要嚴(yán)格控制外加劑摻量。新舊碎 面要清洗至露出碎的本色，沒有泥土或雜物。分層噴射，以保證噴射碎的質(zhì)量。保證立拱質(zhì)量。注意螺栓松緊程度和連接筋的焊接質(zhì)量。確保鋼筋網(wǎng)與圍巖緊密相貼，鋼筋網(wǎng)必須連接牢固，否則噴射碎時(shí)會振動鋼 筋網(wǎng)，從而降低噴射碎質(zhì)量。保證核心土的大小和長度消除拱腳

5、積水與淤泥，通過打拱腳錨桿或擴(kuò)大拱腳認(rèn)真加固拱腳，加強(qiáng)縱向聯(lián)結(jié)等，使初期支護(hù)與圍巖形成完整體系。盡量單側(cè)落底或雙側(cè)交錯(cuò)落底，避免上半斷面兩側(cè)拱腳同時(shí)懸空；控制落底 長度，視圍巖情況采用1-3m,不大于6m減少上、下臺階施工的相互干擾，并及時(shí)封閉成環(huán)。找出每道工序的合理施工時(shí)間，各工序嚴(yán)格按標(biāo)定時(shí)間進(jìn)行控制，從而縮短循環(huán)作業(yè)時(shí)間，減少開挖面土體的暴露時(shí)間。及時(shí)監(jiān)控量測圍巖，觀察拱頂，拱腳的收劍情況，據(jù)此調(diào)整初期支護(hù)參數(shù)。.安全及環(huán)保措施首先做好洞頂、洞門及洞口的防排水系統(tǒng)工程，并妥善處理好陷穴、裂縫， 以免地面積水浸蝕洞體周圍，造成土體坍塌。在含有地下水的黃土層施工時(shí)，洞內(nèi)外排水溝應(yīng)進(jìn)行鋪砌，必

6、要時(shí)應(yīng)配合井 點(diǎn)降水等將地下水位降至隧道襯砌底部以下，以保施工順利進(jìn)行。在干燥無水的黃土層中施工，應(yīng)管理好施工用水，不使廢水漫流。如發(fā)現(xiàn)工作面有失穩(wěn)現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)用噴碎封閉，加設(shè)錨桿、架立鋼支撐等加強(qiáng)支護(hù)。施工時(shí)要特別注意拱腳與墻腳處斷面，如超挖過大，應(yīng)用漿砌片石回填，如發(fā)現(xiàn)該處土體承載力不夠，應(yīng)立即加設(shè)錨桿或采取其它措施進(jìn)行加固。在開挖與灌筑仰拱前，為防止邊墻向內(nèi)位移，直加設(shè)橫梁頂緊。噴射機(jī)所用的壓力，一般以不超過 0.2Mpa為宜。若拱部位于砂層時(shí)，為防止噴碎層塌落，可用 4mmi勺密鋼絲網(wǎng)緊貼開挖面 作為固定初噴碎用。密網(wǎng)用兩根8mm長35cm的錨釘加以固定；也可用2根 22mm勺環(huán)向鋼筋

7、將網(wǎng)壓緊在開挖面上，以防噴碎時(shí)鋼絲網(wǎng)脫落。鉆錨桿孔時(shí)，宜采用干鉆，錨桿采用藥包式或早強(qiáng)砂漿式錨桿。施工中如發(fā)現(xiàn)不安全因素時(shí)，應(yīng)暫停開挖，加強(qiáng)臨時(shí)支護(hù)，以便取適應(yīng)性 的工序安排。黃土隧道施工1、概況隧道分上下行線，上行線長1455m下行線長1422m設(shè)計(jì)為單心圓斷面，VI級圍巖開挖寬度為13.2m,高度9.5m,橫斷面面積106.7m2; V級圍巖開挖寬 度13.1m,高度9.4m,橫斷面面積101.1m2。襯砌采用復(fù)合式，分兩次模筑混凝 土，一次襯砌為變截面結(jié)構(gòu)，厚度為 50-70cm （VI級圍巖段）、4565cm （V級 圍巖段），二次襯砌為等截面結(jié)構(gòu)，厚度為 35cm隧道穿越地層為第四系

8、中更新統(tǒng)沖積老黃土， 灰黃、褐黃色，為粉質(zhì)亞粘土， Ip=9.5 , 土質(zhì)均勻，局部較疏松，層理和柱狀節(jié)理發(fā)育，含水量為11K18%山頂為水澆地，隧道洞身土體含水量較大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差。洞口淺埋段覆蓋層 為第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積黃土，層厚 4.6-40m,淺黃色，土質(zhì)較松散，大孔隙、 垂直節(jié)理發(fā)育，其中自重濕陷性黃土層厚 24m黃土陷穴順溝發(fā)育，呈申珠狀。2、開挖方案遵循“短開挖，強(qiáng)支護(hù)，勤量測，緊封閉”的原則，上下行線進(jìn)出口共4個(gè)工作面同時(shí)作業(yè)，針對不同地質(zhì)條件采取不同的開挖方法。洞口 VI級圍巖淺埋段采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑先墻后拱法施工。VI級圍巖深埋段及V級圍巖采用礦山法正臺階先拱后墻法施工，拱部開

9、挖 寬1.8m環(huán)形帶保留核心土，開挖后即施行一次模筑襯砌，側(cè)墻馬口采用四步跳 躍法施工，中間4m寬修成斜坡道，以保證上半斷面同時(shí)施工。3、V級圍巖施工采用正臺階先拱墻、拱部環(huán)形法開挖，工作面多，進(jìn)度快，保留核心土便于 支撐，能保證圍巖穩(wěn)定，避免塌方，施工安全。根據(jù)黃土地質(zhì)特性和施工工期要求， 為避免塌方，貫徹短開挖原則，上導(dǎo)坑 掘進(jìn)每循環(huán)2.4m,并根據(jù)圍巖狀況，隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。每個(gè)學(xué)子面配備 10幅鋼拱 架，640塊120cmx 30cm鋼模板，1臺挖掘機(jī)，1臺裝載機(jī)，6臺出行查運(yùn)輸車。先開挖拱頂環(huán)形I部用洋鎬沿開挖輪廓線由上向下開挖， 配合鐵耙將松土扒離學(xué)子面，每次掘進(jìn) 2.4m。拱頂中心處

10、掌子面要向前多掘進(jìn) 0.5m,以備混凝土一次支護(hù)封頂。如果開挖時(shí)發(fā)現(xiàn)頂部土體有裂紋或疏松現(xiàn)象， 應(yīng)邊開挖邊支撐，支撐用楊木 背板加小40鋼管，鋼管底部撐在核心土上。管棚超前支護(hù)黃土隧道土質(zhì)比較松散，且層厚一般為 20-60cm,開挖后易形成分層坍塌， 故需較強(qiáng)的初期支護(hù)，采用管棚方案較適宜。鋼管直徑大，與土體接觸面積大， 接觸密貼，沒有空隙，有利于力的傳遞。而注漿錨桿直徑和剛性都較小，當(dāng)注漿 時(shí)，由于水泥漿內(nèi)的水分對錨桿周圍的土體侵蝕， 使土體濕陷，周圍易形成空洞， 起不到對土體的有效支撐。管棚支護(hù)縱向布置如圖2所示。棚管用小40鋼管，長3.4m。先用煤電鉆沿 開挖輪廓線在學(xué)子面上打眼（孔眼間

11、距 35cm,深度240cn）,然后用大錘將鋼管 沿孔眼打入前方土體中，鋼管外傾角約 16。開挖II部II部一次掘進(jìn)2.4m。人工配合機(jī)械開挖。出硝采用無軌式運(yùn)輸。柳州產(chǎn)ZL50 裝載機(jī)裝硝，小松山推PC200窮掘機(jī)配合。首先用挖掘機(jī)將一側(cè)II部的土體由上至下開挖1.0m,并將土扒出核心土范 圍以外，便于裝載機(jī)裝磴。開挖時(shí)側(cè)面開挖輪廓線處預(yù)留厚50cm土體，原因是挖掘機(jī)開挖時(shí)對土體的振動比較大， 如果直接按輪廓線開挖易造成土體坍方， 形 成超挖。然后人工用洋鎬將預(yù)留的 50cm土體沿輪廓線開挖，邊開挖邊支撐，同 時(shí)出磴，而此時(shí)，挖掘機(jī)則換至另一側(cè) II部進(jìn)行開挖，如此左右側(cè)交替。注意 開挖時(shí)，

12、拱腳處至少留深20cm土用人工開挖，嚴(yán)禁拱腳超挖，防止因拱腳原狀 土被破壞造成混凝土襯砌時(shí)拱架下沉。黃土隧道拱腰處土體最易發(fā)生坍方，所以在進(jìn)行 II部開挖時(shí)，應(yīng)邊開挖邊 加固，加固方法為簡易支撐，即用楊木板緊貼開挖輪廓表面，用小 40鋼管支撐 在核心上。支撐間距1.0m,交錯(cuò)布置。待進(jìn)行一次模筑混凝土支護(hù)時(shí)邊澆筑混凝土邊將木板取出格柵支撐黃土隧道土體松散，超前管棚打入前方土體中時(shí)，需在管棚尾部加設(shè)格柵支 撐，加強(qiáng)初期支護(hù)。格柵采用 20cm 20cm斷面的鋼花拱，分3段組裝，通過鋼 墊板用小16螺栓將3段連成整體。安裝鋼花拱時(shí)應(yīng)緊貼開挖輪廓表面，并將管 棚的管尾與之焊接，使棚管尾端擔(dān)在鋼花拱上

13、，最大限度地發(fā)揮管棚的作用。鋼 花拱之間每隔1m設(shè)1根625縱向連接筋。開挖III部，核心土整形格柵支撐安設(shè)完畢后，用挖掘機(jī)將III部土挖除，核心土頂面修成平臺，平 臺沿隧道縱向?qū)挾?.6m,并在核心土的中間高度處再修一縱向?qū)挾燃s為 1.2m的 二級平臺，以備一次模筑混凝土?xí)r人工上料使用。這樣核心土縱向長度約 4.8m, 可對前方學(xué)子面土體起支撐作用。立鋼拱架和模板拱部開挖完畢后，進(jìn)行襯砌寬度和拱腳高程放樣，然后立模工班按放樣點(diǎn)位 將鋼拱架立好。鋼拱架用工字鋼制作。模板用120cmx 30cm鋼模。檔頭模板用木 模。初期支護(hù)黃土隧道在開挖后30h內(nèi)圍巖變形較大，如不及時(shí)支護(hù)，極易發(fā)生塌方。故

14、開挖結(jié)束后，應(yīng)立即進(jìn)行混凝土初期支護(hù)。混凝土施工采用拌合站拌合，運(yùn)輸車 運(yùn)輸，人工上料，插入式振動棒搗周，左右側(cè)交替澆筑?；炷练忭敃r(shí)應(yīng)注意將 頂部搗固密實(shí)，并用自制小鏟從擋頭模板處將混凝土填塞密實(shí)。開挖下導(dǎo)坑下導(dǎo)坑邊墻施工與上導(dǎo)坑之間的距離保持 6080m為宜，距離過短影響上導(dǎo) 坑機(jī)械作業(yè)，距離過長，會使已施工的拱部下沉，造成二次襯砌厚度不夠，影響 下步工序施工。下導(dǎo)坑邊墻施工采用四部跳躍法，左、右邊墻錯(cuò)開，每個(gè)馬口開挖長度為2.4m。先用挖掘機(jī)挖中槽，中槽寬4.0m,長20m不宜過寬、過長。寬度原則上 能保證上導(dǎo)坑施工機(jī)械通過即可，否則左、右拱腳下的土體由于受到拱圈的擠壓， 向中槽處靠攏，

15、容易使拱圈下沉，嚴(yán)重者可使拱圈混凝土產(chǎn)生裂縫。中槽挖成斜 坡形式，使上、下導(dǎo)坑連接。然后用人工左、右錯(cuò)開開挖馬口。邊墻的格柵支撐應(yīng)與拱部格柵上、下對正，并焊接牢。格柵安設(shè)完畢后，將 拱腳表面的混凝土鑿毛，用鋼刷清理干凈，之后模筑襯砌一次混凝土。封口用干 硬性混凝土人工分次填滿搗實(shí)。4、V級圍巖淺埋段施工要點(diǎn)隧道上行進(jìn)口、下行出口段各10m均采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑先墻后拱法施工順序施 m o(1)人工挖2個(gè)側(cè)壁導(dǎo)坑，導(dǎo)坑寬4.0m,高3.0m拱形，導(dǎo)坑一次掘進(jìn)2.0m。(2)架立邊墻格柵支撐，立模澆筑一次混凝土襯砌。(3)人工開挖拱部環(huán)行部位，寬度1.8m,留核心土。(4)施作小40超前管棚，鋼管長3m

16、間距35cni(5)架立格柵支撐。格柵用20cmx 20cm鋼花拱，間隔1m設(shè)縱向連接筋。(6)立模澆筑拱部一次混凝土襯砌。5、主要技術(shù)對策拱部沉降和拱腳收斂的控制黃土隧道與石質(zhì)隧道的最大不同點(diǎn)就是拱部沉降和拱腳收斂較大，針對這種情況我們采取了以下措施。監(jiān)控量測在隧道施工過程中，從第一組襯砌開始，一個(gè)斷面內(nèi)在拱頂和2個(gè)拱腳處埋 設(shè)3個(gè)觀測點(diǎn)，用收斂計(jì)和水平儀分別觀測拱腳水平收斂值和拱頂下沉值。 隨著 隧道施工的前進(jìn)，每隔10m作一個(gè)觀測斷面，最前端的一個(gè)斷面緊跟掌子面。 前 7d每天觀測1次，以后1個(gè)月內(nèi)3d觀測1次，之后每月觀測1次。通過觀測發(fā)現(xiàn)在拱部一次襯砌施工完畢至邊墻開挖前,拱頂下沉

17、6 - 8cm, 拱腳收斂12cnr在邊墻開挖后拱部發(fā)生第二次下沉，下沉量為 6-8cm,收斂 量基本不變。根據(jù)觀測結(jié)果及時(shí)反饋至施工中去，將原有預(yù)留沉降量15cm變?yōu)?7cm有效地保證了二次襯砌的厚度。及時(shí)封閉仰拱據(jù)量測，在一次混凝土初期支護(hù)完成后，隧道拱頂下沉約12-16cm,為避免繼續(xù)變形，應(yīng)及時(shí)封閉仰拱混凝土。仰拱與馬口之間的距離保持20cm為宜，不能偏大。仰拱采用半幅施工法，保證上下導(dǎo)坑作業(yè)的進(jìn)行。當(dāng)半幅施工30cm左右，再換至另外半幅。及時(shí)封閉二次襯砌永久支護(hù)一次襯砌封頂時(shí)，受工作面的限制，可能造成封頂混凝土不密實(shí)。而兩側(cè)拱 腰處向內(nèi)擠的壓力很大。如果不及時(shí)施作二次襯砌永久支護(hù)，

18、容易在拱頂造成裂縫。針對以上情況我們在施工中每個(gè)洞口配備了 1臺邊頂拱式混凝土襯砌鋼模臺車，二次襯砌施工與上下洞口同時(shí)作業(yè)。加設(shè)鎖腳錨桿在拱腳處每側(cè)加設(shè)2根鎖腳錨桿，錨桿為小40鋼管，長2m,垂直于拱腳外 側(cè)面打入土中1.5m。剩余0.5m與一次襯砌混凝土澆筑在一起。預(yù)防塌方在開挖過程中，應(yīng)遵循短開挖、強(qiáng)支護(hù)的原則，隨時(shí)觀察土質(zhì)情況，發(fā)現(xiàn)土 質(zhì)疏松、節(jié)理發(fā)育時(shí)，加設(shè)調(diào)整循環(huán)進(jìn)尺，同時(shí)加密管棚鋼管數(shù)量，及時(shí)跟進(jìn)一 次襯砌，縮短開挖與襯砌之間時(shí)間問隔。 如發(fā)生塌方，必須用同強(qiáng)度等級的混凝 土填塞密實(shí)。6、結(jié)論黃土隧道采用正臺階先拱后墻、拱部環(huán)形、保留核心土法開挖有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)與錨噴法施工比較，

19、有施工速度快，安全，節(jié)約投資的優(yōu)點(diǎn)。單口平 均月進(jìn)尺90m最高單口月進(jìn)尺120m(2)可以有效控制塌方、拱部沉降與收斂，使隧道各部的尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)要 求，保證永久支護(hù)混凝土厚度。黃土隧道施工注意事項(xiàng)一、施工準(zhǔn)備階段注意事項(xiàng)1、應(yīng)在隧道施工前組織施工單位及監(jiān)理單位的技術(shù)人員，認(rèn)真學(xué)習(xí)公路隧道 施工技術(shù)規(guī)范，熟悉設(shè)計(jì)文件，通過聘請專家進(jìn)行黃土隧道施工技術(shù)專題講座 等形式，使施工單位及監(jiān)理單位的技術(shù)人員掌握項(xiàng)目黃土隧道施工特點(diǎn)，保證上崗人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)滿足黃土公路隧道建設(shè)的要求。2、組織設(shè)計(jì)技術(shù)交底與圖紙會審，督促施工單位全面領(lǐng)會設(shè)計(jì)文件精神，會同 設(shè)計(jì)單位核對設(shè)計(jì)圖紙存在的問題，組織設(shè)計(jì)和施工單位共同

20、核對地形地質(zhì)條件 是否與實(shí)地情況相符。3、審核施工單位施工控制測量資料是否經(jīng)監(jiān)理單位批準(zhǔn)并滿足規(guī)范要求，審核 實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理、切實(shí)可行。4、審核施工單位施工現(xiàn)場布設(shè)是否合理、安全，尤其是危險(xiǎn)品存放庫房等設(shè)施 設(shè)置情況及危險(xiǎn)品采購手續(xù)辦理情況。5、檢查驗(yàn)收施工單位洞口附屬工程、 臨時(shí)設(shè)施、設(shè)備配置以及試驗(yàn)室建立情況。 6、審核施工、監(jiān)理、試驗(yàn)單位人員、設(shè)備到位情況，各項(xiàng)制度措施建立健全情 況。7、審核施工、監(jiān)理等單位從業(yè)人員崗前安全教育培訓(xùn)及上崗持證情況。二、施工階段注意事項(xiàng)1、檢查驗(yàn)收施工單位施工方法是否與施工組織方案一致。2、檢查驗(yàn)收洞口淺埋段、坡面防護(hù)及地表排水系統(tǒng)的完善情

21、況。檢查驗(yàn)收洞頂 黃土陷穴的回填處理情況。3、檢查明洞的施工是否及時(shí)、規(guī)范，洞口安全施工支護(hù)措施是否合理有效。4、進(jìn)一步核實(shí)檢查淺埋段和洞口加強(qiáng)段開挖施工方法、支護(hù)方式以及地質(zhì)條件、地表沉陷等變化情況，核實(shí)施工安全保障措施是否有效可靠。5、檢查施工防排水系統(tǒng)是否通暢、順適、完善。6、檢查隧道開挖循環(huán)進(jìn)尺、核心土大小、側(cè)壁導(dǎo)坑的長度、馬口開挖長度是否 合理、符合規(guī)范要求。7、檢查拱架、超前支護(hù)、襯砌碎厚度是否滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。8、檢查對洞頂?shù)乇沓两?、裂縫，洞內(nèi)拱頂下沉、收斂是否按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行了監(jiān)控，并詳細(xì)了解監(jiān)控量測情況。9、抽查錨桿長度、角度、間距及鋼拱架間距是否滿足設(shè)計(jì)要求。10、檢查仰拱封閉、二次襯砌離學(xué)子面之間的距離是否滿足設(shè)計(jì)及穩(wěn)定要求，并根據(jù)圍巖狀況及量測數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。11、檢查結(jié)構(gòu)防排水系統(tǒng)的設(shè)置是否符合設(shè)計(jì)要求；12、檢查隧道施工現(xiàn)場布置、用電、通風(fēng)、供水、照明、排水等設(shè)施安放情況是 否安全可靠、規(guī)范，洞內(nèi)亮度及通風(fēng)效果是否滿足規(guī)范要求。13