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汝郴高速公路某隧道开挖施工方案

该隧道位于xx县xx镇xx村至xx乡的下欧村之间，隧道地形起伏不平，冲沟、山峰交错。洞顶地面高程530.0～660.0m，相对高差约130.0m，属低山地貌。隧道底板设计高492.0～510.0m，隧道最大埋深约130.0m。隧道K82+310～+500段轴线与地形线基本垂直或呈大角度相交，自然边坡较陡，约50～60°，基岩出漏地表。隧道洞身K82+500～K83+150段隧道轴线大部分顺山坡地形等高线穿行，自然坡度相对较缓，约30～40°，基岩大部分出漏，局部有粉质粘土覆盖；K83+150～K836+433隧道出口段轴线与地形等高线基本垂直或大角度相交，上部覆盖层粉质粘土。交通很不方便。

隧道区所出漏的地层为第四系覆盖层和泥盆系上统锡矿山组地层，现按从新到老依次分述如下：

I种植土：浅黄色，稍湿湾镇13-04地块普通商品房项目装配式施工方案，呈松散状，含较多的植物根系，厚度〈1.00m，分布于隧道口的稻田及旱土中。

Ⅱ粉质粘土：黄褐色，稍湿，硬塑状，含少量角砾及砂粒，厚0.7～15.50m，主要分布于隧道出口（郴州端）的山坡上。

泥盆系上统锡矿山组上段（D3x2）

Ⅲ页岩：灰黄色、薄层状，岩质软，破碎，呈土夹碎石状、碎块状，分布于K82+870～出口段，已揭露厚度20m，与下伏泥盆系上统锡矿山组下段地层呈整合接触。

泥盆系上统锡矿山组下段（D3x1）

隧道处于南岭东西向大型构造带北缘的湘东南北向印支褶断带。区域性断裂走向NNE，倾向SE，倾角陡，一般在80°左右，并伴随NW向次生断裂。

隧道区内地下水主要有孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水三种类型，孔隙水赋存于第四系覆盖层的亚粘土中，以渗流的形式排泄于低洼处。一般水量小，水位低，受大气降水的补给；基岩裂隙水赋存于基岩裂隙及断层破碎带中，以下降泉的形式向低洼处排泄，受大气降水和孔隙水的补给；岩溶水主要赋存于碳酸盐岩泥质的溶蚀裂隙中，一般埋藏较深，水位稳定，水量较大，以岩溶泉的形式排出，受大气降水、孔隙水及裂隙水的补给。

公路等级：四车道高速公路

行车速度：80km/h

隧道单洞建筑界限净宽：0.75+0.5+2*3.75+0.75+0.75=10.25m

隧道建筑界限净高:5.0m

根据本隧道开挖断面、开挖方法，施工进度指标按照如下安排：

Ⅲ级围岩月进度指标：按120m/月安排；Ⅳ级围岩月进度指标：按90m/月安排；Ⅴ级围岩月进度指标：按45m/月安排。

为方便施工，xx隧道开挖由隧道施工队掘金工班负责施工，由进口单向掘进。掘进工班负责隧道开挖，支护、出碴、运输。按三班制安排组织施工。

施工机械设备、测量试验仪器按照施工要求配备，满足工程施工和工期要求，所需设备仪器提前运输至工地。详见主要施工机械进场计划表附表1，

施工场地布置按照便于施工,节约临时用地的原则布置，详见施工现场平面布置图。

xx隧道进口需拓宽xx村道2.0Km；新建便道500m。

在隧道进口设6台20m3空压机，高压风管置于与通风管一侧墙脚。

隧道进口施工用水采用xx村下的两股小溪流水，将水汇集在一处，挖深沟打水井集水后，采用高压水泵将水抽到隧道口空压机房处的大水池，再经水池采用接力抽水到隧道口山上的高压水池，共铺设供水管道约2.6km，向洞内供应高压施工用水。

隧道进口设变配电房，配电房内设一台容量为1250KVA的变压器，并配备2台320KW发电机组。

xx隧道左、右线均采用长管路压入式机械通风。通风机设在离洞口外不小于30m。洞内三管两线见“洞内管线布置示意图”。

采用长管路压入式通风，在左右线进口分别设一台HFAP110型（110KW）轴流通风机，以满足施工要求。

①加强对进洞机械车辆的维修保养，降低有害气体的排放浓度。

②采用湿式凿岩、水幕降尘和个人防护相结合的办法防尘。

③专门成立尘毒测试站，定期测试粉尘和有害气体浓度。

(1)Ⅴ级围岩施工：采用小导管或超前管棚超前支护，环向开挖保留核心土法开挖，上下阶距离5～10米。开挖后立即喷射C20砼，然后打锚杆、架立钢架、复喷至设计厚度。采用人工配合风镐开挖。

先超前支护，后开挖并及时初期支护；开挖由上而下，衬砌由下而上的原则；开挖时应短进尺，弱爆破，每循环进尺不得超过1米；初期支护及砼施工应及时封闭仰拱。

I.超前支护；2.上半断面环向开挖；Ⅲ.上半断面初期支护；4.上半断面核心土开挖；5.下半断面左侧壁开挖；Ⅵ.下半断面左侧壁初期支护；7.下半断面右侧壁开挖;Ⅷ.下半断面右侧壁初期支护；9.下半断核心土开挖（含仰拱开挖）；Ⅹ.仰拱初期支护；Ⅺ.仰拱砼施工；Ⅻ.拱墙二次衬砌施工。

B、Ⅴ级围岩掘进作业循环时间:

Ⅴ级围岩段围岩软弱，自稳性差，本着稳步开挖的原则，折合全断面月掘进安排45m。

共计作业循环时间:12h

共计作业循环时间：12h

(2)Ⅳ级围岩施工：Ⅳ级围岩地段采用短台阶爆破开挖，网喷锚格栅钢架初期支护，全断面灌注二次衬砌砼，上断面超前10～15m，作为上断面钻孔喷锚网工作平台，上、下断面同时爆破开挖。

Ⅳ级围岩掘进作业循环时间:

共计作业循环时间：12h

Ⅲ级围岩掘进作业循环时间:

共计循环作业时间12h

钻爆作业按照爆破设计进行钻眼、装药、接线和引爆。如围岩出现变化需要变更爆破设计时，由主管工程师确定。炮孔的装药、堵塞和引爆线路的连接，均由考核合格的爆破工负责。

测量是控制开挖轮廓精确度的关键。采用隧道断面激光测量仪进行断面和炮孔划线。每循环都由测量技术人员在掌子面标出开挖轮廓和炮孔位置。

采用钻孔台车钻眼时，台车与隧道走线保持平行，台车就位后按炮眼布置图正确钻孔。对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高，开眼误差要控制在3～5cm以内。

钻工要熟悉炮眼布置图，要能熟练地操纵凿岩机械，特别是钻周边眼，一定要丰富经验。钻孔时严格按照炮孔布置图正确对孔，以确保爆破质量。周边孔外插角1°～2°，炮孔相互平行，周边孔在断面轮廓线上开孔（在Ⅴ级、Ⅳ级围岩地段，周边孔在断面轮廓线内5～10cm处开孔），周边孔对孔误差环向不大于5cm。掏槽孔对孔误差不大于3cm，其它炮孔开眼误差不大于10cm。在钻眼过程中，应根据岩孔位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮眼程度，以保证炮眼底在同一平面上。

所有装药的炮眼均堵塞炮泥，堵塞长度不小于40cm。

发现瞎炮，应首先查明原因，如果是孔外的导爆管损坏引起的瞎炮，则切去损坏部分重新连接导爆管即可，但此时的接头应尽量靠近炮眼，如因孔内导爆管损坏或其本身存在问题造成瞎炮，则应参照《爆破安全规程》有关条款处理。

(7）光面爆破施工工艺流程

钻爆法开挖是否经济、高效，关键是控制好超欠挖，钻爆施工中将采取如下措施：

A、根据不同地质情况，选择合理的钻爆参数，选配多种爆破器材，完善爆破工艺，提高爆破效果。对于Ⅴ、Ⅳ级围岩，考虑开挖线内的预留量，爆破后机械凿到设计开挖轮廓线。实践证明此法对于光面爆破十分有效，可起到事半功倍的效果。

B、提高画线、钻眼精度，尤其是周边眼的精度，是直接影响超欠挖的主要因素，因此要认真测画中线高程，准确画出开挖轮廓线。

C、提高装药质量,杜绝随意性,防止雷管混装。

D、断面轮廓检查及信息反馈：了解开挖后断面各点的超欠挖情况，分析超欠挖原因，及时更改爆破设计，减少误差，配专职测量工检查开挖断面，超挖量（平均线性超挖）应控制在10cm（眼深3m）和13cm（眼深5m）以内。

E、建立严格的施工管理：在解决好超欠挖技术问题的同时，必须有一套严格的施工管理制度来保证技术的实施，为此，从进洞前，制定严格的奖罚制度，用经济杠杆来调动施工人员的积极性，造成人人关心超欠挖，人人为控制超挖去努力。

xx隧道洞内出碴采用无轨运输方式，侧卸式装载机装碴，自卸汽车运碴至弃碴场。配置侧卸式装载机4台，自卸车8台，以加快出碴速度。为了提高出碴效率，缩短循环时间，保证安全，采取如下措施：

（1）加强装运碴设备的维护保养，备足易损配件，发现故障及时排除。

（2）设专人养护道路，保持道路平整、无积水，定期铺碴维修。尤其雨季，设专人及时排除不安全隐患。

(3）加强洞内排水与照明，保持洞内有良好照明和路况。

(4）加强通风，保证洞内空气新鲜。

(5）弃碴场采用推土机平整，专人指挥倒碴。

(6）教育司机遵守交通规则，礼貌行车，严禁带故障行车和酒后驾车。

(7）施工便道经常洒水，防止尘土飞扬。

对于岩层断层破碎、影响带，施工时采用辅助施工措施以确保施工安全。本隧道采用的辅助施工措施有：超前长管棚、小导管、超前锚杆等措施。

钻孔前按设计画出管棚位置轮廓线（按开挖轮廓线放大30cm），按孔间距定出孔位，并能满足和设计要求，如开始位置在软弱带或夹泥砂带时，可适当变动孔位，但范围不能超过30cm；钻孔面必须按要求先喷一层素砼作为止浆墙，并确保钻孔面不出现坍塌。

a钻孔前先检查钻机各部位运转是否正常，对非正常部位进行更换，检查水压能否达到施工要求；钻孔时必须按设计位置开钻，如设计位置开钻困难时，采取辅助措施；

b钻孔根据情况确定是否加泥浆或水泥浆钻进，当钻至砂层易坍孔时，应加泥浆护壁方可继续钻进；如坍孔较严重时，可加水泥浆或化学浆液护壁继续进行；如不能成孔时，可加套筒或将钻头直接焊在钢管前端钻进。

c钻孔速度应保持匀速，特别是钻头遇到夹泥夹沙层时，控制钻进速度，避免夹钻现象。

d为避免钻杆太长钻头因自重下垂或遇到孤石钻进方向不易控制等现象，开钻上挑角度就控制在3°~5°之间，并随时检查角度值和钻进方向。

钻孔好后及时安设管棚钢管，避免出现坍孔。

钢管安装困难时，可用卷扬机反压顶入（见下图）或用其它方式将钢管顶至设计位置。

钢管和钢筋笼应在场外先行预制加工，到施工场地后再接长。

钢管逐节顶入，采用丝扣连接，保证钢管间的连接强度；钢管安装到位后，再将钢筋笼放入钢管内，钢筋笼采用焊接连接，焊接长度满足规范要求。

及时将钢管与钻孔壁间缝隙填塞密实，在钢管外露端焊上法兰盘，并检查焊接强度和密实度。

注浆前先检查管路和机械状况，确认正常后做压浆试验，确定合理的注浆参数，据以施工。

注浆过程中随时检查孔口、邻孔、河沟、覆盖较薄部位有无串浆现象，如发现串浆现象，立即停止注浆或采用间歇式注浆封堵串浆口，也可采用麻纱、木楔、快硬水泥砂浆或锚固剂封堵，直至不再串浆时再继续注浆。

单液注水泥浆压力突然升高，可能发生堵管，应停机检查；双液注水泥与水玻璃浆如压力突然升高，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；水泥浆单液和水泥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，以便凝结，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间，才能避免产生注浆不饱满；

注浆压力达到1.0Mpa，并持续稳定5min以上，可停止注浆，并及时封堵注浆口。

注浆终孔压力达到1.0Mpa，持续稳定5min以上，视为该注浆孔已满足要求。

注浆完毕用铁锤敲击钢管，如响声清脆，则说明浆液未填充满钢管，需采取补注或重注；如响声低哑，则说明浆液已填充满钢管。

开挖后及时观察岩壁面，钢管周围20cm范围岩隙应被基本填密实，并作好记录。

小导管施工工艺流程见下图。

①小导管施工采用风钻钻孔，将小导管沿孔打入或用风钻顶入。小导管在洞外焊接加工，管头3.3m以外加工成花管。为减少拱架超挖量及加强小导管尾端支撑，在拱架工字钢腹部钻孔，以便小导管从中穿过。

②成孔较容易时，选用麻花钻钻孔，后顶进管，此时孔深较设计长1m；成孔较难时，改为装扩孔偏心钻头，套管跟进。

③若钻进阻力较大，可退回1m左右，多次重复，阻力减小后再继续钻进。

初钻用低压顶进，以保持方向，防止孔位偏斜。

④采用注单液水泥浆和双液进行围岩加固，注浆压力0.5～1.0Mpa。并可掺入BR型等类增强防水剂，提高防水效果。

⑤止浆墙用喷射混凝土形成，喷射范围是整个掌子面和掌子面退后3m范围环向开挖面。

⑥注浆管的止浆和固定：在注浆管预定的位置，用沾有CS胶泥的麻丝缠绕成不小于钻孔直径的柱塞，把管子插入孔内，再用台车把管顶入孔内。使麻丝柱塞与孔壁充分挤压紧，然后在麻丝与孔口空余部分填充CS胶泥。

6、行车、行人横洞与紧急停车带的施工方法

本隧道的紧急停车带与人车横洞都布置在Ⅲ级围岩地段，并且紧急停车带与横洞分开布置。紧急停车带长40m，布置在行车方向右侧。人行横洞共设置2处，与隧道右线轴线正交。车行横洞共设置1处，与隧道右线轴线交角60度。

Ⅲ级围岩处行车、行人横洞，若有水采用台阶法施工；若无水采用全断面法施工。施工支护采用喷砼、挂钢筋网及有压注浆锚杆，工序同一般断面。

采用YP28风动凿岩机凿眼，全断面光面爆破一次开挖成型。开挖时，前三排炮应遵循“短开挖、多打眼、少装药”的原则，周边眼间距30cm，隔眼装药。第一排炮进尺控制在1.5m内，第二排炮控制在2.0m内，第三排炮控制在2.5m内，以防爆破危及正洞边墙。

采用小型机具，人工配合出碴至正洞位置，大车倒运至弃碴场。

按设计同正洞相同围岩支护工序。

按衬砌轮廓加工定型拱架，轨行型钢作业平台支撑，建筑钢模板立模，木模挡头板封堵，泵送混凝土浇筑，振动棒振捣，进行全断面整体施工。

对洞口超浅埋Ⅴ级软岩地段我们除采用前述之预留核心土环形开挖法施工外，还可采用中国铁道建筑总公司一级工法《软岩公路隧道短台阶七步平行流水作业施工工法》进行施工，该方法施工进度较慢，但相对安全。其施工方法如下：

在断层带、破碎带等自稳性较差地层和富水地层中，则采用大管棚、迈式注浆锚杆和小导管预注浆固结止水等辅助施工措施后，上部弧形导坑法短开挖施做拱部初期支护，再左右错位开挖及施做边墙初期支护；混凝土仰拱紧跟下台阶并及时施做尽早闭合成环构成支护体系受力。

初期支护是由锚杆、钢筋网、钢架和喷射混凝土组成的一种联合受力结构。为保护围岩的天然承载力，初期支护要尽快施做。

用高压风自上而下吹净岩面，埋设控制喷射混凝土厚度的标专钉，如工作面有滴水或淋水，提前做好钻孔埋管的引排水工作。

喷射作业先从拱脚或墙脚向上堆喷，以防止上部喷射回弹料虚掩拱脚（墙脚）而不密实，以致强度不够，造成失稳；先将凹洼部分找平，然后喷射凸出部分，并使其平顺连接。

喷射操作应沿水平方向以螺旋形划圈移动，并使喷头尽是保持与受喷面垂直，喷嘴口至受喷面距离以0.6m～1.0m为宜。

⒉施作结构锚杆，挂设钢筋网

锚杆为全长粘结型锚杆，杆体为Φ22mm的20MnSi螺纹钢筋，长度为3.0m或是3.5m，间距0.8m～1.0m，梅花形布置，径向施作。各台阶初期支护连接处左右均需设不少于两根锁脚锚杆，确保初期支护不失稳。

钢筋网为Φ8mm或Φ6mm钢筋焊接而成，网格为20cm或25cm。钢筋网应随受喷面的起伏铺设，其间隙不大于3cm，钢筋网应与锚杆体连接牢固。

钢架是软弱围岩中初期支护的重要组成部分，应严格按设计图及设计要求加工制作和架设。

拱部单元：首先进行施工放样，确定钢架基脚位置，然后铺设25a槽钢垫板，施作定位系筋，最后架设钢架，设纵向连接筋。

墙部单元钢架，墙脚部位铺设25a槽钢垫板，施作定位系筋；对应拱部单元钢架位置架设墙部单元钢架，栓接牢固设纵向连接筋。

A、为保证钢架置于稳固的地基上，施工中应在钢架基脚部位预留足够的坚实地基，架立钢架时挖槽就位。

B、钢架平面应垂直于隧道中线，其倾斜度不大于2°；钢架的任何部位偏离铅垂面不应大于5cm。

C、为增强钢架的整体稳定性，应将钢架与纵向连接筋、结构锚杆、定位系筋和锁脚锚杆焊接牢固。

D、钢架连接接头连接牢固。拱脚部位易发生塑性剪切破坏，故该部位接头除栓接外，还应四面帮焊，确保接头的刚度和强度。条件允许时，接头最好采用角钢连接板，便于混凝土全面握裹。

E、当钢架和初喷层间存在较大间隙时要设骑马或楔形垫块顶紧围岩；钢架与围岩的间距不应大于5cm。

⒋施作拱部超前支护和二次喷射混凝土

拱部按设计技术参数施作下一循环超前支护，并把该支护尾端焊在钢架上。分层喷射混凝土到设计厚度，每层5～6cm厚；钢架保护层不小于2cm，整个喷射混凝土表面要平顺。

⒌监控量测、修正支护参数

严格按设计要求进行拱顶下沉和周边敛位移量测，通过监近代量测的信息反馈，及时调整支护参数，以保证初砌结构的安全。

A、为取得开挖后围岸上期状态变化数据，各项测点应尽量靠近开挖面布置（不大于2m），在爆破后24h内或下次爆破前，读取初读数。

B、周边收敛、拱顶下沉及地表下沉各项测点就尽量集中断面布设，以便量测成果的协调分析、综合运用。

C、量测时，应把钢尺拉出（拉出长度稍长于量测基线）停放20min，以使钢尺温度与环境气温相差达到基本一致。（当在同一洞口内连续量测若干断面，且环境气温相差不大时，可连续量测）。

D、采用台阶法开挖时，当下半断面开挖靠近上半量测断面，量测频率应适当增加。

在设计有混凝土仰拱施工地段，拱墙按期支护施工完成后，要及时左右错位跳挖仰拱，安装仰拱钢架，进行混凝土仰拱施工，使初期支护尽早闭合成环构成稳固的初期支护体系。并为施工运输创造良好环境。

采用可调式防水层作业专用台车按设计材料和技术参数施作防水层，铺设要采用无钉孔工艺，并视初期支护的平整情况，将防水板留一定的富余量，以防止过紧而导致混凝土挤破。

混凝土衬砌采用全断面液压钢模台车、泵送混凝土灌注。混凝土生产采用自动计量拌合防城港市城市中心区主体建筑群5号标段工程施工组织设计，混凝土输送车运输。要左右对称地灌筑，防止台车偏移。设置制式挡头模板，确保施工缝处混凝土质量。

钻爆作业是隧道施工控制工期、保证开挖轮廓的关键。为了充分发挥围岩的自承能力，减轻对围岩的振动破坏，xx隧道采用微振控制爆破技术，实施全断面光面爆破，并根据围岩情况及时修正爆破参数，达到最佳爆破效果，形成整齐圆顺的开挖断面，减少超欠挖。

本隧道爆破设计遵守以下原则：

德化施工现场临时用电施工组织设计A、炮孔布置要适合机械钻孔。

C、减少对围岩的破坏，周边采用光面爆破，控制好开挖轮廓。对于Ⅴ、Ⅳ级围岩，考虑开挖线内的预留量，爆破后，机械凿除至开挖轮廓线。

E、在保证安全前提下，尽可能提高掘进速度，缩短工期。