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某大型地下洞室群安全稳定快速施工方案

根据对现场情况的初步了解，结合我局的长期隧道施工经验制定本方案。

2、主洞洞身航道水深11m(最高潮位)，航道两侧设5m宽码头面。在方案中，假定主洞洞底高程为±0.00，其他高程均以此推算。

3、洞身段拱部钢筋混凝土衬砌青岛工人疗养院综合楼工程轻质隔墙施工方案，边墙锚喷支护；洞口段钢筋混凝土全断面防护衬砌。

4、主洞开设若干条支洞，跨度分别为8m、22m、15m，高度一般为15m左右，作为辅助用房。其中有两处支洞分别高53m、38m，跨度15m，长200~300m。

6、地质条件：为整体性较好的Ⅰ、Ⅱ类花岗岩，最大抗压强度为140~150Mpa。不良地质对本工程影响不大。

7、水电条件难以保证，需考虑自发电和海水淡化应用问题。

8、工期紧迫，尽量快速施工。

1.2.1 总体施工程序安排原则

1、工程准备工作尽量加快，各项保障工作提前准备就绪。

2、以主洞施工为中心展开工作。

3、多支洞(施工通道)同时进入主洞、多工作面平行作业，洞口段预留20m挡水段。

4、主洞分三层开挖，先上层、后下层、最后开挖中层。

5、支洞(盲洞)施工安排在中层开挖之前，上层开挖之后，与顶拱衬砌和下层开挖同时进行。

6、洞内工作完成后，进行洞口段爆破。

1.2.2 施工总体程序安排

1.3 工程特点、主要技术难点及对策

1.3.1 工程的主要特点

1、特殊的使用工艺。本工程为海军基地的重要军事工程，用途上不同于工业与民用工程，具有特殊性。主洞下部作为舰艇航道，航道两侧结构上设置码头面，有港口工程的特点。

2、工程规模庞大。本工程为大跨度、高边墙的庞大地下洞室群，主洞支洞平行交错，结构体系复杂，结构尺寸上与水电站地下厂房类似。

3、安全稳定性要求高。一方面施工期间要保证施工安全、杜绝质量事故；更重要的是使用运行阶段的安全稳定，确保万无一失。

4、工期紧迫，施工强度高，施工组织复杂。

5、花岗岩地质结构的特点。花岗岩具有强度高、渗透性小、抗风化等特点，但是岩体整体结构上的节理、裂隙的各种空间组合对于本工程的大跨度、高边墙结构可能产生不利影响。

1.3.2 模拟工程的主要技术难点及对策

经过认真分析,我们将本工程的主要技术难点和拟采取的对策整理如下:

第二章 施工进度计划

2.1 施工进度计划安排

通过本工程的认真分析，我们初步拟定了总工期18个月的施工计划(见施工进度横道图)，确定以主洞为核心展开工作，其关键线路如下：

施工准备→对外支洞初挖，形成进入主洞通道→主洞上层开挖支护→主洞顶拱衬砌→主洞中层开挖支护→洞口处理→工程竣工。

2.2 主要施工强度指标安排

根据工程的特性和初步拟定的工期目标，结合我局的施工技术方案以及以往类似工程的施工经验排定施工强度指标。

1、支洞初挖：以10m高断面，采用台车钻孔、高效无轨出碴，迅速挖通进入主洞通道，安排工期75天，单口月开挖量120~150m。

2、主洞上层开挖支护：层高10m，采用台车钻孔、高效无轨出碴，分别从3条通道进入，安排工期75天，单口月开挖量150~180m。

3、主洞顶拱衬砌：为主要控制工期项目。安排2台简易台车，分别从两端向中间衬砌。安排工期240天，每台月完成量40m。

4、洞内支洞(盲洞)施工：与主洞顶拱衬砌同时进行。多工作面同时展开，安排工期180天。

5、主洞下层开挖支护：与主洞顶拱衬砌同时进行。层高9m，采用台车钻孔、高效无轨出碴，分别从1#、2#支洞进入工作面，安排工期120天，单口月开挖量120~150m。

6、主洞中层施工：层高10m，采用液压钻机施工，安排工期75天，月开挖量250~300m。

1、合理严密的施工组织。

2、先进实用的技术管理。

3、严格规范的质量管理。

4、科学周密的进度管理。

5、完善高效的资源保障。

一、大型地下洞室施工方法概述

大型地下洞室开挖方法主要根据洞室断面尺寸、围岩地质条件、施工机械设备状况及施工通道等因素确定。一般而言，在地质条件允许的情况下，充分大型机械设备的作业能力，采用大断面开挖尽量减少对围岩的爆破扰动次数，以利于围岩稳定。对地质条件差的大型地下洞室，通过增加分部数量，调整开挖顺序，减小支护闭和时间，控制围岩塑性变形，以保证洞室围岩稳定和施工安全。

一般情况下，先开挖和衬砌顶拱(即顶拱支撑法)，当地质条件较差，围岩难以形成拱座时，为了减少开挖跨度以降低塌落高度，多采用核心支撑法，先开挖洞室两侧，浇注砼边墙，然后开挖、衬砌顶拱，再挖除洞室中间岩体。

中间岩体开挖一般采用台阶法开挖，深孔梯段爆破，梯段高度一般为8~12米，顶拱部分多采用分部开挖，开挖高度和跨度视机械作业要求和地质条件而定，一般为6~8米。具体可分为：

1、先开挖中部，然后两侧分部扩挖，一般在顶拱开挖完毕，再进行砼衬砌。

2、先开挖两侧，然后扩挖中部。可分部进行砼衬砌，先衬砌两侧，后衬砌中间拱部。

3、肋拱法。一次纵向开挖长度一般不超过5~10米，衬砌长度3~8米，即两端砼表面距岩面各留1米左右的空间，适应围岩地质件差的洞室。

下部开挖一般可在上部开挖完成后，从上而下分层进行。如围岩地质条件较差，顶拱宜先进行砼衬砌，然后再开挖下部。对于下部有多层施工通道，为争取工期，也可上、下同时施工，留中间岩板最后开挖，但应注意保留岩板的稳定，开挖方法主要可分为：

1、大直径钻机钻垂直或倾斜孔，梯段爆破开挖，适应于地质条件好的洞室。

2、小直径钻机钻垂直或倾斜孔，小梯段爆破，或钻水平孔，分层向上抬炮开挖，适应于地质条件较差的洞室。

3、核心支撑法，按砼衬砌厚度及立模和施工要求，先开挖宽度一般小于3.0~3.5米的侧导洞，并浇注砼边墙，适应于地质条件很差的洞室，一般顶拱在下部边墙砼浇注后开挖和砼衬砌。

大型地下洞室开挖的关键部位一般有：

②吊车梁(或其他集中受力部位)岩台开挖。

③其他交通通道或洞室同大型地下洞室相交的交叉部位开挖。

拱座和吊车梁岩台都是受力较大的部位，开挖应采用防震孔或预裂爆破减震，以免岩体遭到破坏。与大型地下洞室交叉的洞口岩体是岩体开挖后应力集中部位，除采取控制爆破外，还应及时进行支护，以防岩体急剧变形而被破坏。

此外，确定开挖方法时，对于因地质变化而可能变更开挖方法要有预见性，做好通盘安排和准备，以尽量减少因工序转换时可能造成的不均衡生产情况的影响。对于地质构造变化较大地区的隧道所选用的开挖方法，要求适应性广泛些，较易改变开挖程序。

1、某巨型原子能地下厂房，断面尺寸为42m×85m。先开挖5个导洞，宽10m，高7.5m。然后，通过导洞每隔16m进行横向通道开挖。用阿力马克爬罐开挖环向肋，向肋内的围岩大锚杆，锚杆长12~15m,直径32mm，在肋内设置钢筋式型钢，然后浇注砼。在横向通道内配置钢筋并浇注砼，以起到支撑肋的作用。最后对中间部分岩体进行分部开挖。

2、拉克德略地下厂房，分上、下各一半开挖。开挖时采取两种措施：一种是从顶拱开挖至一半高度后，先浇6根1.4×3.0米的钢筋砼梁做边墙支撑，然后在梁支撑保护下，继续下挖至洞底；另一种是在上、下游各半之间预留5.0米厚岩板，在岩板下设临时砼支撑。当下部的砼工程完工后，再将岩板和临时砼支撑炸除。

3、小浪底电站地下厂房。断面尺寸为250×26×52米(长×宽×高)，顶拱分五部分开挖，先开挖中部宽6米，两侧分别按5米扩挖。顶拱采用锚杆、喷砼预应力锚索支护，锚杆、喷砼支护紧跟开挖面进行。锚索在开挖16米宽后，与两侧扩挖工作面间隔一定距离进行。

4、东风水电站地下厂房位于河床右岸山体内，主厂房尺寸为105.5×21.7×48米(长×宽×高)；主变压器及开关站兼尾水闸门廊道洞室尺寸为66×19.5×26.4米。主厂房动工开挖采用先开挖中部，然后向两侧扩展方式。

5、南水水电站地下厂房埋深70~110米，宽×高×长为15.1×28.5×48.6米。地质情况为中、下泥盆系石英砂岩，地下水呈渗滴状态。施工采用先挖边墙，后挖顶拱，最后开挖厂房内部的施工方法。

7、太平驿水电站地下厂房埋深170~220米，宽×高×长为14×60×66米。地质情况为花岗岩、闪长岩，岩石抗压强度194Mpa，地应力较高，最大主应力为31.3Mpa。厂房在F28、F3、F27三条断层围限的棱形体中，岩石为裂隙快体结构，块度小，但嵌合紧密，地下水不丰。施工中先拱后墙，自上而下开挖，光面爆破。顶拱挖完后，即行衬砌拱圈。

国内部分地下洞室开挖循环时间表 单位：min

国内、国外部分地下厂房施工情况表

注：*表示包括尾水工程

二、开挖方法选择的原则

1、在围岩稳定条件好的情况下，最大限度地发挥机械设备的性能，减少分部、分块数目，以减少对围岩的重复性扰动。

2、采用减震控制爆破，如顶拱采取光面爆破，预留光爆层；边墙采取预裂爆破等，减少围岩松动半径，最大限度的发挥围岩自撑能力，保证洞室稳定。

3、实现多工作面、多工序平行作业,开挖分部尺寸的确定要充分考虑支护施工的条件。

4、开挖方法要具有较强的适应性和一定的灵活性，遇局部围岩软弱地段能较快的改变施工方法。

初步假定1#、2#、3#支洞担负正洞掘进、支护、衬砌等施工的交通通道作用，4#支洞除完成本身洞室施工外，担负其他盲洞的部分交通通道作用。

1#、2#、3#支洞先进行上断面开挖，创造条件及早进入正洞上层施工；考虑尽量减少通道运输压力，正洞上层先行贯通，贯通后平行进行如下工作：1、拱部衬砌；2、支洞交替扩挖；3、盲洞施工；4、从1#、2#支洞同正洞相交处洞内展线进入正洞下层相向施工；上述工作基本完成后，最后进行中层开挖。

1、1#、2#、3#交通支洞

1#、2#、3#交通支洞，开挖断面(宽×高)B×H=8m×15m，根据拟投入施工的液压凿岩台车的作业断面及及早进入正洞施工的总体思路，按上下断面正台阶法开挖。上断面开挖断面B×H=8m×10m，施工分部见下图。

图 交通支洞开挖分部示意图

上断面掘进钻孔采用瑞典ATLAS COPCO公司生产的353E液压凿岩台车；下断面钻孔采用宣化英格索兰公司生产的履带式LM500C型液压钻车(潜孔)；装碴采用美国CAT980装载机；运输采用15吨奔驰自卸车。

正洞为特大型地下洞室，开挖尺寸B×H=30m×29m。正洞开挖分三层进行，上层、中层开挖高度各为10米，下层开挖平均高度为9米。施工分部示意见下图。

上层分三部开挖，先开挖中部，后开挖两侧。为改善中部开挖后的洞室受力条件，增强洞室稳定性，中部开挖断面采用城门洞形，开挖跨度12米；上层两侧扩挖预留衬砌拱脚，拱脚单独人工扩挖，见下图。

下层开挖分三部，先开挖中部，后开挖两侧。为改善中部开挖后的洞室受力条件，增强洞室稳定性，下层开挖断面为城门洞形相交拱，中部开挖跨度12米，两侧扩挖宽度各9米；开挖平均高度9米，拱顶开挖高度10米。开挖分部示意图见下图。

3、特大型支洞(4#支洞)

对于特大型支洞3#支洞，B×H=15米×38米，洞外创造条件从上断面进洞，多层正台阶法施工。台阶高度9~10米，施工分部示意见下图。

对于特大型盲洞，B×H=15×53米，假定无通风等洞室可供利用，拟采取下导洞先行，反台阶开挖。下导洞高10米，全宽15米城门洞形开挖反台阶开挖高度为10~11米。分部开挖示意图见下图。

为保持洞脸稳定，视地质情况从洞内向洞外施作超前支护(管棚、锚杆、注浆等)。海面以上部分采用巷道式分层、分部掘进，控制爆破；海面以下部分视地质、海水及洞室结构情况，参照水工工程的施工方法进行。

(一)、硬岩隧洞爆破关键技术

2、硬岩深孔爆破掏槽技术

掏槽爆破在隧洞掘进爆破中的作用举足轻重，掏槽的效果直接影响炮眼利用率(爆破进尺)及光爆效果。液压凿岩台车钻孔进行隧洞开挖，一般都采用直眼掏槽。硬岩爆破后体积膨胀系数大更加剧了深孔直眼掏槽的难度。采用成熟简单的深孔直眼掏槽技术，对提高炮眼利用率，加快施工进度至关重要。

在本工程的隧洞掘进中将采用我局在秦岭隧道特硬岩爆破中取得成功经验的五大孔直眼掏槽技术。五大孔直眼深孔掏槽方案见下图。

该掏槽方式最大的优点是对钻眼精度要求不十分高，即使有一、二个炮眼钻孔误差较大也不会导致掏槽失败，适合于施工进度要求快。

(二)、典型断面爆破炮眼设计

1、正洞上层(下层)中部开挖爆破设计

2、正洞上层(下层)两侧扩挖爆破设计

3、正洞中层深孔梯段爆破设计

4、1#、2#、3#交通支洞上断面开挖爆破设计

5、4#特大型支洞上断面(特大型盲洞下断面)开挖爆破设计

6、特大型盲洞反台阶开挖爆破设计

注：图中数字为开挖先后顺序。每分部之间纵向间距约50米~70米。循环进尺4.5米。

及洞室临时支护(喷砼、钢支撑)

及洞室临时支护(喷砼、钢支撑)

及洞室临时支护(喷砼、钢支撑)

及洞室临时支护(喷砼、钢支撑)

每分部之间纵向间距30~50米。循环进尺2.0~3.5米。

3、断层破碎带开挖方法

注：(断层破碎带局部环形开挖分部)

1、超前大(小)管棚支护 2、拱顶环形开挖

3、拱部初期支护及洞室临时支护 4、核心土开挖

5、拱部临时仰拱闭和 6、二层台阶边墙开挖

7、二层初期支护及洞室临时支护 8、二层核心土开挖

9、二层临时仰拱闭和 10、三层台阶边墙开挖

11、三层初期支护及洞室临时支护 12、三层核心土开挖

13、三层临时仰拱闭和

每分部之间10~20米。循环进尺1.0~2.0米。

4、开挖断面尺寸及开挖方法确定的依据

①拟投入的主要机械设备的作业能力。瑞典阿特拉斯353E液压凿岩台车高效作业断面(宽×高)：12.5×11.5米。

②成套的各种类型大断面隧道(双、三线铁路隧道，双、三车道公路隧道，大断面水工地下洞室)钻爆法施工技术及丰富的施工经验。

③充分考虑围岩的各种不确定性因素，选取具有一定灵活性的开挖施工方法，遇不良地质能方便的转换施工方法。

④各种不良地质条件下地下洞室施工成熟的成套施工技术及丰富的施工经验。

⑤国内、外大量大型地下洞室、厂房施工的类比。

4.1.1 支护的指导思想

目前，随着隧道工程技术的发展，“新奥法”理论已逐渐被隧道工程技术人员接受。“新奥法”设计和施工的基本指导思想是：

2、充分利用岩体自身承载能力，把围岩当作支护结构的基本组成部分。喷锚支护(也包括复杂地质条件下的其他支护形式)与岩体组成承载拱共同工作，喷锚支护既要有一定的刚度，也要有一定的柔性，以适应围岩的变形。

3、监测围岩的位移及其变形速。根据监测系统反馈分析，正确估计围岩特性和围岩变形的时间效应，已确定支护的措施和时机。

4.1.2 支护的实施方式

开挖、支护、监测和施工管理是一套系统方法，最终的目的是要充分发挥围岩的自承能力。喷锚支护作为一种能够适应围岩变形的柔性支护型式是新奥法的灵魂。所以，设计施工中首先对地质勘察资料进行分析研究，选择较为合理的喷锚支护参数；此外，要根据工程条件和地质条件选择合适的开挖顺序和开挖方法；同时，选择合理的围岩监测项目和监测方法。具体做好以下工作：

1、采用控制爆破技术。即中心有效掏槽，为崩落孔和周边孔创造良好的临孔面，降低爆破队岩体的振动影响。周边孔采用光面爆破，确保壁面凭证，为喷锚支护创造良好的工作条件。

2、开挖后及早进行初期支护(如表面初喷混凝土封闭)，适时进行二次支护。

3、通过施工监控量测得到的数据反馈于施工之中。据此调整施工程序、开挖方式、支护形式及支护参数，以确保围岩稳定和施工安全。

4.1.3 支护参数的确定

1、依据围岩地质特性的分类指标

国家标准、各行业规范、巴顿Q系统分类法均推荐了一些可供参考的支护参数。

2、依据围岩稳定性分析成果

地下洞室围岩稳定性分析工作一般可进行平面非线性有限元分析、地质力学物理模型试验和线弹性稳定分析等程序分析工作。不仅模拟计算断面上的主要构造面(断层、岩层层面、主要节理组)，而且还要模拟洞室的开挖顺序。这些分析成果将给出围岩的塑性屈服区(或剪拉力区)、应力等值图和变形情况。围岩屈服区的深度对决定锚杆长度是一个非常有意义的参考值。根据弹塑性理论，临空面附近由于径向应力的释放和切向应力的集中，导致围岩进入塑性屈服状态，这个屈服区就是常说的松弛深度。这个范围以外与之紧相邻的围岩是切向应力集中区，应力集中区以外才是受开挖扰动较小的应力平稳区(见图)。一般说来，锚杆长度锚入应力稳定区较合适。

图 松弛区、应力集中区、应力平稳区示意图

参考与工程条件和地质条件有可比性的工程进行对比分析。

4.2.1 喷射混凝土

(1)、与围岩粘接起组合拱梁的作用。

(2)、抵抗围岩整体变形，使围岩处于三维应力状态，防止岩体强度恶化。

(3)、与锚杆联合作用，承受岩体压力。

(4)、封闭围岩表面，防止围岩风化、水蚀。

2、喷射混凝土的施工方法

我局在长期隧道施工实践中总结出一套成熟的湿喷法喷射混凝土工法。有钢筋网支护的隧洞内素喷砼分两次进行，第一次达到喷射厚度的一半后，挂设钢筋网，进行第二次喷射，达到设计厚度。

目前，喷射混凝土性能在不断改进，能够适应更广泛的地层条件。如掺入钢纤维，可提高喷射混凝土的抗拉、抗弯、抗剪强度和抗冲、抗裂性能；掺入硅粉，可提高抗冲性能；掺入增强防水剂，在围岩有渗水的情况下，可提高与围岩的粘接强度。

3、湿式喷混凝土工艺流程

湿式喷射砼工艺流程见图2。

图2 湿式喷射砼工艺流程图

(1)、选用普通硅酸盐水泥，细度模数大于2.5的硬质洁净中粗砂，粒径5~12mm连续级配碎石，化验合格的拌合用水。

(2)、喷射砼严格按设计配合比拌和。配合比及搅拌的均匀性每班检查不少于两次。

(3)、喷射前，对欠挖部分及所有开裂、破碎、出水点、崩解的破损岩石进行清理和处理，清除浮石和墙角虚碴，并用高压水或风冲洗岩面。

(4)、喷头距岩面距离以0.8m~1.5m为宜，喷头垂直受喷面，喷初支钢架、钢筋网时，可将喷头稍加偏斜，角度大于70°。分区、分段“S”形运动，喷头作连续不断的圆周运动，后一圈压前一圈1/3，螺旋状喷射。

(5)、喷射砼作业采取分段、分块、自下而上的顺序进行。喷射时，喷嘴做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约20~30cm，以保证砼喷射密实。同时掌握风压、水压及喷射距离，减少回弹量。

(6)、喷射砼终凝2小时后，进行喷水养护，养护时间不少于7天。

(7)、喷射砼时，喷射砼完成时间距下次爆破时间的间隔，不得小于4小时。

(8)、有水地段喷射砼采取如下措施：

边排水边喷砼。同时增加水泥用量，改变配合比，喷砼由远而近逐渐向涌水点逼近，然后在涌水安设导管，将水引出，再向导管附近喷砼。

当岩面普遍渗水时，加大速凝剂掺量，保证初喷后，再按原配比施工。当局部出水量较大时采用埋管、凿槽，树枝状排水盲沟措施，将水引导疏出后，再喷砼。

网喷钢纤维混凝土，喷射砼工艺与喷素砼基本一致，拌料时，喷砼拌合均匀后再加入钢纤维拌合均匀，成品混合科中钢纤维在混合料中应分布均匀，不得有成团，施喷时，为避免钢纤维回弹伤人，必须严格遵守喷头操作安全事项。

(2)、提高岩体整体性，其组合梁作用。

(3)、挤压加固作用。当围岩发生收敛变形时，锚杆受拉，对围岩产生约束力，阻止围岩变形的发展。同时，使岩体强度提高。

按使用分锚杆主要有以下两类：

(1)、随机(临时)锚杆：随机锚杆是在开挖过程中及时加固围岩，特点是加固及时，与初喷混凝土联合使用，及时封闭开挖面，作为初期支护的一部分。一般应用于开挖面暴露后目测到的一些夹层和节理面的开裂区域、地下水外渗的部位、洞室交汇处有较大变形的部位。目前，随机锚杆主要由钢筋锚杆和钢管摩擦锚杆两种。

(2)、系统锚杆：系统锚杆与喷射混凝土一起构成喷锚支护。系统锚杆是支护的重要部分，是安全支护成败与否的关键。根据围岩的地质特性、稳定性分析成果以及近似工程的类比，确定系统锚杆的锚入深度。锚杆的类型主要有砂浆锚杆、楔缝式锚杆、树脂锚杆、胀壳式锚杆等。砂浆锚杆是普遍应用的锚杆类型，注浆质量是决定锚杆质量的关键。

特大断面地下洞室设计中可能采用：钢管摩擦锚杆、砂浆锚杆、预应力锚杆，从长度分：可能采用长锚杆(杆体长度≥10米)、短锚杆(一般2—5米)。

砂浆锚杆是广泛采用的锚杆类型，依据注浆和插锚杆的顺序又分为先注浆锚杆和后注浆锚杆。先注浆锚杆适用于深度较浅(2~5m)的锚杆；后注浆锚杆适应于深度大(>10m)的锚杆，因深度大，浆材的稳定性显得尤为重要。先注浆锚杆工艺流程见图；后注浆锚杆工艺及锚杆施工要点见长锚杆施工部分。

图 先注浆砂浆锚杆施工工艺流程图

(1)、长锚杆排气注浆技术

图 深锚杆排气注浆示意图

图 长锚杆后注浆施工程序图

a、锚杆孔开孔前做好量测工作，严格按设计要求布孔并做好标记，施工时开孔偏差及钻孔角度偏差不得大于规范要求，以充分发挥锚杆的穿连和楔形分块的作用。

b、用压风水冲洗锚杆孔，确保孔内不留石粉或其它影响砂浆与孔壁固结的杂物。

c、砂浆坚持随拌随用的原则，对超过初凝时间的砂浆做报废处理。砂浆的干缩率必须在允许的范围内。

d、止浆塞应塞入牢固以确保能承受锚杆及注满锚杆孔砂浆的重量。排气管必须确保插入锚杆孔底，排气孔未出浆前，不得停止注浆。

e、止浆塞在砂浆具有一定强度后方可拔出。拔出时就注意不得振动锚杆。

4.2.3 预应力锚索支护

在地下洞室断面尺寸较大、地质条件较差(如断裂构造发育，岩体完整性差时；或岩层近水平且被大量节理切割时；或岩体节理裂隙发育被切割成块体时等等)时，可在围岩中采用长锚索加固，改善洞室的受力条件，保持围岩的稳定。预应力锚索典型构造见图。

图 预应力锚索构造示意图

预应力锚索施工工艺流程图见图

图 预应力锚索施工工艺流程图

钻孔应满足设计图纸要求的参数，其误差控制在规定范围之内；钻孔安装后及时进行锚索安装和注浆。

锚索钻孔在任何一个方向上的入口误差不大于±2.5˙；

钻孔在钻进长度方向上的孔斜偏差不大于钻孔长度的1/30；

钻孔水平方向上的误差不大于50mm，垂直方向误差不大于100mm；

(2)、锚索制作、安装

首先按设计长度截取钢绞线，在张拉范围内套上塑料管并注入油脂。锚索段的隔离支架和束环间距0.6~1.0m，张拉段的中间支架间距1.5~2.0m。

确保锚索体推至预定深度后，保持排气管和注浆管畅通；锚具外保留长度不小于5cm。安装垫板和锁定头。

灌浆方式采用孔底有压灌浆，浆液采用水泥和砂。水泥:砂:水=1:1:0.40~0.45。

压水试验的水压力一般不大于0.3Mpa。钻孔经过压水试验后，入测得在0.1Mpa的压力下10min内平均漏水量超过5L/min时，应对钻孔进行预注浆。

当注浆体达到设计强度后，即可进行张拉。预应力施加采用分级、间隔、循环张拉，一般分3~5级。为防止预应力损失，采用超张拉方法克服，超张拉值一般为设计预应力只的5~10%。每级最小稳定时间大于2min，一般采取10~15min。

张拉时，加载匀速平缓，速率控制在设计预应力值的10%/min左右，卸载速率控制在设计预应力值的20%/min。

钢拱架支撑在现场制作平台上就地加工，人工就地安装成型，装载机配合安装。格栅支撑主筋为Ф22钢筋制作。

(1)、钢拱架支护工艺流程

图 钢拱架支护工艺流程图

a、安装前分批按设计图检查验收加工质量，不合格禁用。

b、清除干净底脚处浮碴，超挖处加设钢(砼)垫块，其中间段接头板用砂子埋住，以防砼堵塞接头板螺栓孔。

c、按设计焊定位筋及纵向连接筋，段间连接安设垫片拧紧螺栓，确保安装质量。

d、严格控制中线及标高。

e、拱架与岩面间安设砼垫块，确保岩面与拱架密贴。

f、确保初喷质量，钢架在初喷5cm后架立。

2、小导管预注浆加固施工

导管的环向间距拟定a=40cm,排距拟定为b=40cm, 导管的搭接长度c≥100cm.根据地质善可适当调整a、b、c的值，导管的布置范围一般在隧洞顶部，必要时可加大到起拱线以下的适当范围。

图 小导管注浆施工流程图

在熟悉设计图约的基础上，进一步调查地质情况，按灌比或渗透系数确定注浆类型。

通过试验确定或调整注浆半径、注浆压力和单管注浆量。

加工导管，准备施工机具和器材。导管的直径一般为Φ25~35mm，导管前部分四周按梅花型布置Φ8mm的出浆孔，后端1.5m范围内则不打孔。一般情况下，小导管的前端应加工成圆锥形，以剩于导管打入岩体。

对施工队伍进行技术交底。

按照常规的施工程序和施工工艺对开挖面进行喷封或混凝土闭挖。

测量放样，在设计孔位点上作出标记

用钻孔机具钻孔，将小导管沿孔打入，如地层松软可用钻孔机具将导管直接顶入

清理小导管内的杂物，以防其阻碍浆液渗入。

注浆可采用单液注浆或双液注浆，实施时根据具体情况而定。

注浆顺序由下而上顺序进行，浆液采用机械拌合。

注浆的浆液为水泥浆，水泥浆的水灰比分为三个等级，即：

1.5:1、1:1和0.8:1，注浆时浆液由稀到浓逐级变换，为了传岩体尽快固结，可选用普通水或早强水泥，并掺入适当的碱水剂。

渗入性注浆按试验所确定的压力和注浆量施工。

劈裂、压密注浆按有效固结厚度大于40cm施工，在施工中由大到小，逐步选取最佳注浆压力和注浆量。注浆宜选用压力在4.0Mpa以上的高压注浆泵。当采用额定注浆压力为1.5Mpa后，将注浆泵停下，等几分钏后，若压力降到0.6Mpa以下时，再继续注浆，这样反复多次直到压力不能下降时为止。

注完浆的导管要立即堵塞孔口，防止浆液外流。

②、水泥、水玻璃浆双液注浆

在地下水丰富或有淤泥、流砂等复杂地质条件下，宜选用水泥与水玻璃浆双液法注浆，注浆时将两种不同的浆液分放在两个容器内，使用双液注浆泵或两台注浆泵按选定的配合比分别吸入两种浆液，两种浆液在混合器内混合后注入注浆管。

采用双液注浆时，水泥浆的水灰比为1.25：1~0.5：1，水玻璃栏数以2.4~2.8为宜，水玻璃浓度范围为30~45波美度，水泥浆与水玻璃浆的体积比为1：1~1：0.3，初凝时间可用不同的配合比和加入少量的磷酸氢二来控制。

①、发生串浆现象，即液浆从其他孔中流出时，采用多台泵同时注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆。

②、单液注水泥浆压力突然升高，可能发生了堵管，停机检查。

③、水泥与水玻璃双液注浆压力突然升高，则关停水玻璃泵，进行单液注浆或注清水，待泵压正常时，再进行双液注浆。

④、水泥浆单液或水泥与水玻璃双液注浆进浆量很大，压力长时间不升高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间。

待浆液凝固后达到试验时的设计强度后进行开挖，开挖时应根据工程的实际情况选择合理开挖方法，以确保施工安全。

必要时也可在小导管的尾端架立钢支架，并使小导管与钢支架间有良好的连接。

a、采用三臂液压台车钻孔，孔径大于管外径17mm。

钻孔作业工艺流程见图。

①、采用三臂液压台车钻孔，钻杆需要3次接杆，采用3~4m长钻杆，钻孔时随孔深接杆。

②、钻孔角度误差控制在0.5°以内。

③、开钻时钻进速度适当放慢，以防止孔位偏斜，钻50cm后，转入正常钻速。

④、当钻孔进尺达1m时，停机检查，矫正钻臂后继续进行。

⑤、钻孔前按设计精度画出钻孔位置。

⑥、钻孔深度比棚管长度深50cm。

⑦、成孔后采用高压风机清除内残碴。

①、利用钻孔推管，必须另制推进联接套。

②、钻机要准确对位，低速推进棚管。

③、棚管在注浆前，用高压风将管内残碴清除干净。

管棚注浆技术、内容与小导管注浆相同。

第五章 混凝土衬砌方案

5.1 混凝土衬砌方案概述

大断面隧洞混凝土衬砌具有以下特点：

1、大断面隧洞一般采用分步分块开挖，隧洞混凝土衬砌作业与开挖作业一般交叉进行，施工干扰大。

2、由于洞身较高，顶拱混凝土必须在洞室第二层开挖前实施衬砌，这样可以利用下层开挖岩面作为支撑体，以保证施工安全和便于立模。

3、由于隧洞顶拱的大跨度，钢模台车势必体积庞大，自重大，移动困难。

4、采用全跨顶拱一次浇筑的方式施工，混凝土浇筑量大，混凝土的生产、运输、浇筑均要求连续作业，循环周期长。

5、由于断面较大，模板支撑系统要充分考虑结构的稳定性。

5.1.2 混凝土衬砌施工方案

1、主洞顶拱混凝土衬砌从两端向中间进行，分别以1#、2#及3#支洞做为混凝土和钢筋的运输通道，在三个支洞口外各设立一处混凝土拌合站，集中生产混凝土；混凝土采用混凝土搅拌运输车运输，拖式混凝土输送泵泵送入仓。钢筋在洞外加工成型，运到洞内利用钢筋台车现场安装。

2、隧洞混凝土浇筑分段长度主要根据围岩条件、混凝土供应能力、浇筑速度、模板结构型式等因素综合分析确定，一般以9~15m为宜。模拟隧洞围岩主要为整体性较好的I、II类花岗岩，顶拱采用钢筋混凝土衬砌，围岩对混凝土的约束较小，可采用全跨一次浇筑的方式进行衬砌施工，衬砌台车采用穿行式钢模台车，每次浇筑10米。

3、混凝土衬砌施工程序

5.2 模板及支撑结构体系

隧洞混凝土衬砌模板从体积上可分为大型组合钢模板和小型定型组合钢模板两种型式。

大型组合钢模板具有表面光洁，接缝少、拆装快速等特点，但大型钢模板自重较大，拆装需利用机械吊装，与台车加工在一起时，给本来就有较大重量的衬砌台车增加重量，使其移动更加困难。

与大型钢模板比较，定型组合钢模板具有如下特点：

（1）重量轻，拆装方便。

（2）不需要专门加工，批量生产，成本低。

（3）混凝土表面平整，光滑。

（4）组合方便，在与其它洞室交叉处，衬砌断面更容易处理。

通过对比，可以得出结论：采用小模板进行大跨度隧洞顶拱衬砌具有更大的优势，施工中可以选用P3015型定型钢模板，P1515型模板做为调节模板，与前者搭配使用。

5.2.2 钢模衬砌台架

1、采用型钢拼装，可以将杆件运到隧洞内，现场拼装。

2、型钢杆件重量较轻，安装方便Q／SY 06520.6-2016标准下载，采用桁架式结构，能充分发挥构件的承件的承载力，减轻台车自重。

3、中间采用门架式结构，大型运输车如混凝土输送车可以从其下穿过，汽车等设备的外缘至门架上横梁和边柱的间隙不小30cm，保证洞内施工车辆通行。

4、采用轨道式台车型式，移动时阻力较小，便于定位调整，

5、支撑模板的拱架通过调节杆可以很方便地顶紧或放松，台车移动时无需拆除拱架，加快了立模时间。

6、拱架采用30×30cm小桁架式，较传统的钢轨或工字钢拱架具有更大的钢度，重量却更轻。

7、门架两边部分采用MEP型脚手杆拼装，重量轻，台车移动时将其下部伸缩腿提起，台车定位后再将其伸长支撑在岩石地基上，整个台车便能行走自如。

8、台车的行走采用液压装置，行走平稳GB／T 2828.5-2011标准下载，操作方便。

9、该台车需配堵头板。堵头板可用钢模板或木模板或钢木模板，周边与岩面间的缝隙用易加工的木板拼补。并在顶拱岩石内打上锚杆，固定堵头板。