58省道隧道施工組織設計

隧道開挖方案
(A)Ⅱ類圍巖地段施工
Ⅱ類圍巖施工采用留核心土超短臺階開挖法施工，先支護后開挖，機械配合人工進行開挖，個別地方石方開挖采用放小炮松動，機械出碴。施工時嚴格遵守軟弱圍巖不良地段“早預報、管超前、嚴注漿、弱爆破、短進尺、強支護、勤量測、快封閉、緊襯砌”的原則，認真做到穩扎穩打，步步為營。
關鍵工藝要求：
（1）超前小導管施工要注意保持環與環間的設計搭接長度。
（2）主要采用機械配合人工開挖，局部輔以弱爆破，“震松法”施工，盡量減少對地層的擾動，爆破要密打眼，少裝藥。
（3）拱部環形開挖后應立即完成該部分的鋼支撐安裝和錨噴支護。
（4）仰拱及填充層在初期支護完成后盡快施做，先于二襯進行施工，采用搭設防干擾平臺技術進行混凝土全斷面灌注。必要時，鋼支撐腳部設鎖腳砂漿錨桿，以保證穩定和安全。
（5）Ⅱ類圍巖左右側每循環開挖長度控制在2.0m左右，初期支護緊跟掌子面，及時施做仰拱，使整個斷面盡快形成封閉環。
（6）二次襯砌根據圍巖量測監控的信息情況，適時施做，以保證初期支護和施工安全的關鍵措施。一般二次襯砌距初期支護2～3倍洞徑處開始澆注。
（7）施工時認真做好洞內排水工作，保證排水暢通，防止基底軟化。兩側臨時排水溝要保證順暢，合理位置設集水井，配備抽水機抽水。
Ⅱ類圍巖施工方案示意圖見表1-8圖。

B.Ⅲ類圍巖地段施工
Ⅲ類圍巖地段采用正臺階施工方案，臺階長15～20m，先支護后開挖，微震光面爆破，裝載機和自卸車出碴。
1、關鍵工藝要求：
（1）先拱部φ22（φ25）超前先錨后灌式砂漿錨桿施工，然后上臺階開挖采用簡易臺架人工風槍鉆眼，楔形復式減震掏槽，微震光面爆破開挖，循環進尺1.0～1.5m。
（2）拱部初期支護施工順序為初噴、掛鋼筋網、復噴20#砼至設計厚度。
（3）下部開挖后及時進行錨噴初期支護，灌注仰拱混凝土，片石砼仰拱回填，分左、右半幅進行調平層施工。
（4）鋪設環向排水軟管及隧道專用復合防水卷材，初期支護基本穩定后施做整體模筑二次襯砌，二襯段與臺階距離不大于30m。
III類圍巖施工方案示意圖見表1-9圖。
2、爆破設計
Ⅲ類圍巖正臺階法開挖，上半斷面采用微震光面爆破，下部臺階采用一次性爆破施工。施工過程中，根據爆破效果及時修改爆破參數。
（1）炸藥及雷管選型
選用爆速低的炸藥，采用φ25mm和φ32mm兩種乳化炸藥藥卷。為更好地實現微差爆破采用非電毫秒雷管。
（2）非電微差起爆網絡設計
爆破震動與同段齊爆的炸藥用量有極其密切的關系，采用非電微差起爆技術，不但可以有效控制單段雷管的起爆藥量，又能有效地控制每段雷管的起爆時間，使爆破震動波形不形成疊加，既能保證巖石破碎達到理想的效果，又能消除爆破震動的有害效應。在掏槽眼、掘進眼、底板眼或周邊眼中，起爆藥量較大的段別的雷管，間隔時差設計為200ms，即跳段設置。這樣可使爆破震動速度降低30%，達到更好的爆破效果。
a．孔深進尺設計：上部臺階采用1.2m進尺，鉆孔深度1.5m；下部臺階采用2m進尺，鉆孔深度2.5m。
b．掏槽形式設計：上臺階采用三角形三中孔眼直眼掏槽。如表1-10圖示。








（3）裝藥結構設計：為更好地達到光爆效果，周邊眼采用間隔裝藥結構，藥卷用小直徑藥卷。其余炮眼采用直徑φ32mm標準藥卷連續裝藥。如表1-11圖所示。











（4）爆破參數及炮眼布置
主要經濟技術指標表
項目開挖斷面(m2)循環進尺(m)炮眼個數(個)裝藥量(Kg)比裝藥量(Kg/個)比鉆眼量(個/m2)單位耗藥量(Kg/m3)
上臺階約431.211379.20.72.831.65
下臺階約532.07575.681.011.750.8
開挖爆破參數表
序號上下臺階炮眼分類炮眼數起爆順序炮眼深度炮眼裝藥量
每孔藥卷數每孔裝藥量合計藥量
個cm卷/孔Kg/孔Kg
1上臺階掏槽眼3130
2311305.20.8762.628
3輔助眼421204.60.7763.102
4掘進眼633、4、5、6、71204.50.76848.38
5周邊眼2581256.50.5213.00
6底板眼1391204.80.80610.478
7底板眼2101204.80.8061.612
8合計11379.2
1下臺階掘進眼441、2、3、42.26.41.08747.82
2周邊眼1252.256.10.4855.82
3底板眼1162.26.81.1612.76
4底板眼872.26.81.169.28
5合計7575.68















（5）Ⅲ類圍巖正臺階開挖施工工藝流程圖
















（5）循環時間
循環時間安排表(Ⅲ類圍巖)
順序作業項目需用時間（min）備注
上臺階下臺階
1臺架或臺車就位1515
2測量、布眼2020
3鉆爆破眼6060
4裝藥、連線2030
5機械人員撤離、爆破1515
6通風、排煙2020
7找頂10
8出碴5080
9施工初期支護及鋼支撐200120
合計470420
Ⅲ類圍巖循環作業主要參數：每環開挖按上臺階兩環、下臺階一環，全斷面進尺2.0m計，循環作業時間16h。
㈢Ⅳ、V類圍巖地段施工
采用全斷面光面爆破的方法掘進。三臂液壓臺車鉆眼、光面爆破作業。鉆眼深
度為3.0米，循環進尺2.8米；裝藥臺車裝藥聯線；側卸式輪式裝載機配合自卸汽車裝運出碴。找頂和清除危石人工和PC200C長臂挖掘機相結合。Ⅳ、V圍巖開挖后按設計要求打設φ25先錨后灌式砂漿錨桿、初噴、掛鋼筋網，復噴砼至設計厚度進行初期支護。附圖：Ⅳ、V類圍巖施工方案：
























IV、V類圍巖爆破設計
Ⅳ、V類圍巖段開挖后進行初期支護，全斷面開挖示意圖如下：

























（1）施工工藝流程：













(2)爆破設計
采用全斷面光面爆破，爆破設計如下。
A.炸藥及雷管選型：選用爆速低的炸藥，采用φ25mm和φ32mm兩種乳化炸藥藥卷。為更好地實現微差爆破采用非電毫秒雷管。
B．孔深進尺設計：采用2.8m進尺，鉆孔深度3.0m。
C．掏槽形式設計：采用四方形4中孔眼直眼掏槽。如表1-18圖：

















D.爆破參數及炮眼布置
主要經濟技術指標表
開挖斷面(m2)循環進尺(m)炮眼個數(個)裝藥量(Kg)比裝藥量(Kg/個)比鉆眼量(個/m2)單位耗藥量(Kg/m3)
約822.8172360.362.12.211.65
開挖爆破參數表
序號炮眼分類炮眼數起爆順序炮眼深度炮眼裝藥量
每孔藥卷數每孔裝藥量合計藥量
個cm卷/孔Kg/孔Kg
1掏槽眼4315
291、3、5、631515.42.61923.57
3掘進眼1017、8、9、10、11、12300142.39241.55
4周邊眼391330515.91.26849.45
5底板眼111430014.22.4126.51
6底板眼81530014.22.4119.28
7合計172360.36















(4)循環時間
a.循環作業時間表
全斷面開挖循環時間安排表
順序作業項目需用時間（min）備注
1臺車就位30
2測量、布眼30
3鉆爆破眼210
4裝藥、連線60
5機械人員撤離、爆破15
6通風、排煙60
7找頂25
8出碴180
9錨桿及噴砼180
合計790
b.循環作業主要參數
全斷面進尺2.8m計，循環作業時間14h。
七、初期支護施工及輔助施工措施
(1)施工作業程序
初期支護施工作業程序如表1-20圖所示。
(2)施工方法及技術措施
⑴錨桿
①R25自進式錨桿注漿
R25錨桿自帶鉆頭，可以鉆進。有鉆桿和錨桿兩種功能，不必再退出錨桿插導管或錨桿，故能避免塌孔。
工藝流程見下圖。
②系統錨桿
初期支護布設系統錨桿，錨桿采用Ф22的鋼筋，菱形布置。
鋼筋錨桿施工工藝流程如下：
表1-22圖鋼筋灌漿錨桿施工工藝流程圖
采用鑿巖機鉆孔，用高壓風清孔，用高壓注漿泵向孔內注水泥砂漿。注漿時，將拌好的砂漿裝入注漿器，一人操縱手把和進風閥門，另一人將注漿管插入眼中，使管口離眼底10厘米間隙，待砂漿注入孔眼后，注漿管逐漸被砂漿向外推擠，此時可將注漿管均勻向外退出，注到眼深的2/3以上時停止注漿，由插入的鋼筋將孔內砂漿擠出填滿為止。注漿完成后，向孔內插入錨桿鋼筋，插入鋼筋時不可左右搖晃，沿孔軸線緩緩推入。錨桿的外露長度與噴混凝土厚度相等，作為噴混凝土厚度的標志。
⑵格柵鋼架
鋼架由主筋與箍筋按設計要求型式焊接而成，鋼架之間用Ф22mm縱向連接筋焊接在一起。格柵鋼架安裝緊貼初噴砼面，為防拱腳下沉在拱腳設置鎖腳錨桿。鋼拱架按施工圖紙在洞外加工成型。安裝在初噴砼后進行，與錨桿焊成整體。架立時垂直隧道中線，當鋼架和圍巖之間間隙過大時，設置騎馬墊塊。
⑶鋼筋網
按設計要求立好格柵鋼架或打錨桿后，緊貼初噴砼面掛鋼筋網。
鋼筋網的安裝：掛鋼筋網在錨桿施作后進行，鋼筋網在洞外加工成型，鋼筋網聯接處用鐵絲綁扎或點焊，根據巖面起伏形狀鋪設，并緊貼砼初噴砼面。鋼筋網與錨桿應綁扎在一起。
⑷噴砼
采用濕噴法。噴射混凝土在洞外采用集中拌合站拌制，由砼輸送車運至噴射點，由濕式噴射機配合砼噴射機械手施噴。施工按初噴和復噴進行，開挖后即進行初噴，安裝好錨桿（鋼筋網）和鋼拱架支撐后，再進行復噴，直至滿足達到設計厚度要求。噴射砼示意見表1-23圖。
①工藝流程
工藝流程見表1-24圖。
②施工
a.施噴時，先打開計量泵，送風后調節風壓在0.5Mpa—0.6Mpa之間，風壓過大，
粗骨料碰到鋼筋網、格柵會回彈；風壓過小，噴射沖量減少，導致噴層不密實。因此，要求濕噴機司機和噴射手密切配合。
b.噴嘴與受噴面距離以0.6—1.0m為宜，可將噴頭固定在機械手上進行作業；若人工操作，應兩人掌握或用簡易支架輔助作業。噴頭應保持與受噴面垂直。
c.噴頭作連續不斷的螺旋形運動，后一圈壓前一圈1/3。噴射線應自下而上，呈“S”運動。隧道內應先邊墻，后拱腳，最后拱頂。
⑸超前小導管
為確保隧道開挖時撐子面的穩定，對軟弱圍巖段在掌子面開挖前，沿隧道拱部設置超前小導管注漿支護如表1-25圖所示。
超前小導管在格柵鋼架完成后，復噴砼前施作，小導管注漿作業包括封面、鉆孔、安管、注漿四道工序。
①封面：注漿前噴射砼封閉掌子面，防止漏漿，噴層厚度不宜小于40mm。
②布孔：按設計圖紙，將小導管位置正確測設在工作面上。
③鉆孔安管：小導管采用φ42mm的無縫鋼管加工而成，長度3500mm。施工時對鋼管尾部焊箍，頂部做成尖椎狀，管壁按梅花形布置溢漿孔，孔徑為6～8mm，間距15cm。采用鉆機或YT-28型風槍成孔，孔眼長度應大于小導管長度。沿格柵鋼架腹部將加工好的小導管打入孔中，外插角控制在7度以內，尾部置于鋼架腹部并與格柵鋼架焊接，增強共同支護能力。小導管縱向搭接長度不應小于1.5m。
④注漿：采用雙夜注漿泵壓注水泥、水波璃雙液漿，注漿壓力控制在0.2～0.5Mpa。在孔口處設置止漿塞，漿液類型及配合比根據地層的滲透系數及地質情況，由現場實驗確定。
(八)圍巖監控量測
1.監控量測的目的
對于采用新奧法施工的隧道，監控量測是新奧法施工過程中必不可少的施工程序，是確保隧道施工安全的信息化手段，現場監控量測是隧道施工過程中，對圍巖支護系統的穩定狀態進行監測，為初期支護和二次襯砌的參數調整提供依據，是確保施工安全、指導施工程序、便利施工管理的重要手段。
2.監控量測工具方法及監測項目表
量測工具收斂計選用洛陽產的JSS30—10/15A型數顯示收斂計，地質羅盤，水平儀，水平尺，掛鉤鋼尺等。然后采用鐵科院西南分院研制的監控量測分析軟件進行數據分析，提供施工參數。根據設計要求以及工程所在位置地質情況，借助以往施工類似隧道量測取得的施工經驗，經過認真分析，遵循可行、可靠、易于操作的原則。確定隧道量測斷面見表1-26圖和隧道現場監控量測項目及量測方法表如下：


隧道現場監控量測項目及量測方法表

序號項目名稱方法及工具布置量測間隔時間
1-15d16d-1個月1-3個月大于3個月
1地質和支護狀況觀察巖性、結構面產狀及支護裂縫觀察或描述，地質羅盤等全長度每次爆破后進行
2周邊位移（隧道內空變位）收斂計用短錨桿K1-K5必要時或每40m，測H1、H3、D1-D4收斂情況1-2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月
3拱頂下沉仰拱頂隆起量水平儀、水準尺、鋼尺或測桿每20m，一點F每30m，一點FF1-2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月
4錨桿內力及抗拔力各類電測錨桿、錨桿測力計及拉拔器每30m一個斷面，每個斷面至少做5根錨桿～～～～
5地表下沉水平儀、水準尺（判定穩定性）每5-50m一個斷面，每斷面至少7個測點、每隧道至少2個斷面。中線每5-20m一個測點；水準點（錨桿）開挖面距量測斷面前后＜2B時，1-2次/天；開挖面距量測斷面前后＜5B時，1次/2天開挖面距量測斷面前后＞5B時，1次/周
注：B為隧道開挖寬度；表中1-4項為必測項目，5為選測項目。
3.監控量測施工流程見表1-27圖
4.量測數據的處理和應用
a.施工時，將各項量測情況填入記錄中，及時繪制位移-時間曲線和相關圖表，并注明當前施工工序及開挖掌子面離量測斷面的距離。
b.穩定性判別
當位移-時間曲線趨于平緩時，進行數據處理和回歸分析，推算最終位移和變化規律；當位移-時間曲線出現反常的急驟變化時，表明此時的圍巖、支護系統已處于不穩定狀態，必須立即停止開挖、對危險地段加強支護，確保已開挖段的安全。
(九)洞內防排水設施
1、環向排水管沿巖面布設，采用5cm長鋼釘固定，拱部釘距1.0m，墻部釘距1.2m。
2、施工縫、沉降縫施作方法按設計圖紙執行,沉降縫中橡膠止水帶必須用鋼筋卡固定，鋼筋卡間距不大于50cm。
3、鋪設防水層前，應首先按照設計圖紙的要求對鋼絲、鋼筋、管道、錨桿等凸出部位進行處理，并對噴射砼表面的凸凹不平進行找平處理。
4、鋪設防水層時，人員站在自制的工作平臺上，首先用專用墊射釘把無紡布固定在噴射砼表面，再把防水卷材按照規定用手動熔接器加熱，焊接在專用塑料固定片上。
5、鋪設過程中，無紡布和防水卷材應留有一定的富余量，并檢查防水層的完整性，對破損處，應隨時補好。
6、工作縫連接處應預留30cm搭接，兩幅之間搭接寬度不小于10cm，搭接后用自動熔接機熱熔焊接，不得出現漏焊，焊縫必須用氣壓檢查合格方可進行下一道工序。
(十)二次襯砌
1、仰拱與填充作業
為了及早封閉巖面，增強襯砌的整體受力，改善洞內作業環境，仰拱及填充施工超前于墻拱襯砌。為達到平行作業，仰拱施工不影響洞內運輸作業，使用仰拱防干攏作業臺車。仰拱與填充的具體施工工藝如下：
①測量放線，嚴格控制底部標高。
②鋪設防水層，綁扎焊接鋼筋，立擋頭板。
③砼拌合站拌制砼，砼輸送車運送砼至工作面。
④澆筑砼，插入式搗固捧搗固。
⑤砼拌合時應嚴格按配合比執行，澆筑砼時，應注意仰拱砼與填充砼的標號不同，嚴禁填充砼侵入仰拱之內。
⑥澆筑填充砼時，應做好排水管，檢查好孔位和橫向引水管的預埋及預留工作。
2、墻、拱襯砌
二次襯砌模筑混凝土采用液壓整體鋼模臺車施做，施工示意如表1-28圖。

①　測量放線，標出中線和標高。
②　利用工作臺車，鋪設防水層，綁扎焊接鋼筋和預埋件安裝、預留孔洞。
③　液壓襯砌臺車就位。
④　砼拌合站拌制砼，砼輸送車運送至工作面，砼輸送泵泵送至模板內，施作時應對稱澆筑，用插入式搗固捧搗固，并在擋頭預埋橡膠止水帶。
⑤　拆模、養生，進入下一循環。
(十一)行車（人）橫洞施工
為確保總工期，隧道正洞的墻、拱襯砌越過橫洞位置后，且正洞掌子面距橫洞口約100m，即可開挖橫洞。正洞在橫洞口初期支護、二次襯砌時，必須按設計實施加固，以策橫洞與正洞結合部的安全。開挖采用微臺階全斷面法，襯砌采用全斷面法。
(十二)洞內風、水、電路布置
洞內風、水、電管線布置如下圖：

1、施工通風
經計算每個洞口設置1臺風機通風，采用天津通風機廠生產的TZ-112型隧道子午加速軸流風機(每分鐘風量為1800m3/min)和我局機械廠生產的Ф1200的軟式通風管進行壓入式通風，風機安裝在距洞口25m左右的位置。
2、施工排水
由于該隧道進洞方向均為下坡，洞內兩側設水溝和集水井，集水井間距50米，設分級水泵，將洞內集水抽至洞外水溝。
3、施工用電及照明用電
本隧道距離在880米以內，每洞口設1臺400KVA變壓器，通過變壓器直接供給各工點。
4、施工用高壓風、高壓水
每座隧道出口設壓風機站安裝1臺4L－20／8壓風機提供高壓風。高壓水由高位水池直接供給。
5、水溝、電纜溝施工
①　測量放線，標出中線和標高。
②　人工立模，預埋電纜溝托架，拌合站拌合砼，砼輸送車運至工作面，人工澆筑砼，插入式搗固棒搗固。
③　拆模、養生
④　人工安裝預制好的水溝管節，管節與管節之間，管節與填充底部，管節與電纜溝之間用水泥砂漿固結。
⑤　蓋好電纜溝蓋板
(十三)洞內路面
1）清除雜物，并用高壓水沖洗基層表面，確保接合部的施工質量。
2）先施工砼基層，再施工面層。
3）按照設計圖紙的要求預分塊,加工制作Ф16長80㎝的拉桿和Ф25長60㎝的傳力桿以及角偶補強鋼筋,脹縫邊緣鋼筋,并立模加固。
4）混凝土由拌合站拌合，運輸車運至工作面后由攤鋪機進行攤鋪，攤鋪時應緩慢、均勻地進行，保證連續操作，模板和水溝邊緣采用人工攤平。振動梁進行搗固，并輔以插入式搗固棒搗固，真空吸水，壓光。
5）路面砼施工應從隧道貫通面開始，由里向外進行。
6）當路面混凝土強度達到設計強度的30%時用切割機沿橫向切割橫縫（間距每5m一條）。切割時導尺應準確固定。縱縫與施工縫吻合、不需要另行切割。
7）橫縫切割完后，隨即用刻紋機在混凝土表面沿橫向刻作防滑槽，保證路面的抗滑要求。
(十四)隧道內裝飾施工
隧道內拱部裝飾采用隧道專用漆，側墻、洞門瓷磚飾面。拱部裝飾施工采用人工利用小型機具進行，施工前清除洞內壁表面的油膩及污物，涂料采用機械噴涂，涂層分兩次噴涂。
面磚貼面裝飾將裝飾作業的表面清洗干凈并作好20mm厚水泥細砂漿基層，隧道所有變形縫均要斷開，斷縫寬度4cm。面磚貼面采用無縫式，所有面磚交接處用白水泥填縫。作到交接縫順直，粘貼牢固、整齊、面平、美觀，不允許背后有空響。洞口裝飾表面平整、清潔。
(十五)特殊地質地段施工
本隧道可能出現的不良地質情為斷層、溶洞、涌水。在施工過程采取以下措施：
1、加強超前地質預報和圍巖量測。通過超前鉆孔施工情況，判斷開挖面前方地質類別及涌水量、水壓等情況，制定相應對策。
2、在開挖不良地質地段之前，對臨近斷裂帶的開挖地段及時完成二次模筑砼襯砌，以提高意外時的應對能力。在斷裂帶施工期間，二次模筑襯砌緊跟開挖施工，減短斷裂帶開挖后的暴露時間。
3、在分析超前鉆孔所獲得的有關資料后，采用小導管注漿超前支護措施。在出水量大，開挖施工安全難以保證時，經監理工程師同意后，采取改用大管棚超前支護措施；必要時采用深孔全封閉帷幕法注漿，以起到止水和加固巖體的作用，確保施工安全和質量。">