第1个回答 2012-04-18
明垭子隧道三台阶施工方案
一、总体施工方案
1、采用三台阶开挖，围岩软弱地段上台阶留核心土施工。
2、一衬仰拱采用I20a工字钢、C20喷射砼封闭成环。
3、一衬仰拱、二衬仰拱、仰拱填充利用仰拱桥分段顺序施工。每段施工长度5米，与掌子面保持37米距离。
4、小边墙分段施工，每段长度5米，与掌子面保持45米距离。
5、土工布防水板采用6米长防水板台车施工，与掌子面保持51米距离。
6、二衬钢筋采用6米长钢筋台车施工，与掌子面保持57米距离。
7、二衬采用9米长衬砌台车施工，与掌子面保持66米距离。
具体布置见附页“明垭子隧道施工示意图”。
二、主要施工技术及工艺
三台阶施工采用三台阶同步开挖，围岩软弱破碎时上台阶预留核心土，中、下台阶左右侧错开2米开挖，及时施工仰拱和填充。
每循环进尺控制在1m～1.5m以内。
支护参数：Ф50×5小导管超前支护，I20a钢支撑、Ф22锚杆及C20喷射砼初期支护。
施工过程中，严格执行“管超前、严注浆、强支护、勤量测、早封闭、弱爆破”十八字方针。
1、台阶设置
（1）上台阶。开挖高度为3.5m。台阶长度左侧长5米，右侧长7米。围岩软弱破碎时预留核心土（核心土高度为1.75m，上口宽为3.8m）。
（2）中台阶。高度3.09m。开挖滞后上台阶5m，两侧同时开挖。每次开挖进尺与上台阶相同，开挖时左右侧错开2m。
（3）下台阶。高度2.64m。开挖滞后中台阶5m，两侧同时开挖。每次开挖进尺与中台阶相同，开挖时左右侧错开2m。
图1 三台阶布置示意图
2、标准施工作业程序
（1）上台阶开挖
在拱部超前支护施工后，沿隧道开挖轮廓线环向开挖上台阶。开挖进尺控制在每循环2～3榀钢拱架。开挖后立即初喷3～5cm混凝土封闭，并架设I20a钢架。按照设计要求施作锁脚锚杆和系统锚杆，喷射C20混凝土。
（2）中台阶开挖
开挖进尺控制在每循环2～3榀钢拱架，开挖后立即初喷3～5cm混凝土封闭，并架设钢拱架，按照设计要求施作锁脚锚杆，喷射C20混凝土。
（3）下台阶开挖
开挖进尺控制在每循环2～3榀钢拱架。开挖后立即初喷3～5cm混凝土封闭，并架设钢拱架，按照设计要求施作锁脚锚杆，喷射C20混凝土。
（4）隧道仰拱开挖
围岩较好时，仰拱与下台阶同时开挖；围岩软弱破碎时，仰拱单独开挖。仰拱按每循环5m组织施工。采用人工配合机械开挖，人工清底，并及时施工仰拱衬砌和填充。
3、初期支护施工
钢拱架提前按照设计要求和开挖台阶高度分段现场加工成型，依据掌子面围岩地质情况确定每次安装钢拱架的榀数。按照设计要求施工锁脚锚杆，严格按照标准焊接牢固，固定钢拱架后迅速喷射混凝土，完成初期支护施工。
4、仰拱、填充施工
采用挖掘机开挖、人工配合清底迅速开挖仰拱到位，结束后立即进行仰拱型钢钢架安装，喷射C20混凝土，使仰拱和初期支护封闭成环共同受力。之后绑扎钢筋，浇筑C25混凝土施工二衬仰拱，然后施工仰拱填充。
5、衬砌混凝土施工
隧道采用整体式移动模板台车进行洞身混凝土的浇筑，混凝土采用集中拌制、罐车运输、泵送入模，采用附着式振捣器和插入式振捣器联合振捣，并洒水养护。
6、施工监测控制
量测紧跟隧道开挖和支护作业进行布点和检测，量测数据采用工程类比法及时进行分析总结。并根据检测结果调整支护参数和开挖循环进尺，保证施工安全。
（1）量测项目
监控量测项目见下表1。
表1 隧道监控量测项目表
序号 监控量测项目 量测方法和手段 量测精度（mm） 备注
1 洞内、外观察 现场观察、地质罗盘仪
2 初期支护水平收敛 水平收敛仪 0.1
3 初期支护拱顶下沉 精密水准仪 0.1
（2）测点布置
隧道监控量测测点布设见下图2。
（3）量测数据分析
各个量测点取得初始读数后，依据掌子面围岩情况，根据位移速度和量测断面与开挖工作面的距离确定观测频率，当量测数据突变时，加大量测频率。经过多个断面围岩量测，将量测数据进行汇总、分析和整理。一般情况下初期支护极限相对位移如下：拱顶相对下沉最大值0.4%（拱顶下沉值减去隧道下沉值与原拱顶与隧底高度之比），拱脚水平相对净空变化最大值0.8%（拱脚测点间水平净空变化值与其距离之比）。参照《公路隧道监控量测技术规范》的要求，指导和控制施工过程中的每个阶段。经过大量的施工监控量测数据的离散性和回归分析，能够反映施工各个阶段围岩的稳定状态情况。施工各个阶段的位移和时间变化曲线见下图4。
图3 施工各个阶段的位移和时间变化曲线
三、施工控制的关键
1、开挖进尺
严格控制开挖进尺，每循环开挖进尺不能超过1.5m（开挖进尺为最后一榀钢架到炮眼眼底的距离），并及时施工初期支护。中、下台阶及仰拱开挖必须紧跟，并及时支护，封闭成环。
2、支护的施工质量
拱顶部分超前支护为上台阶的开挖提供了施工条件，隧道初期支护为后续创造了施工条件，因此确保超前支护和初期支护的施工质量极其重要。超前小导管严格控制外插角，并严格按照注浆工艺加固围岩，确保超前支护质量。同时钢拱架严格按照设计加工制造，规范安装就位，钢架与锁脚锚杆焊接牢固，喷射混凝土密实，以保证初期支护和围岩密贴。必要时可采用增加锁脚锚杆、初期支护背后压浆等措施加强初期支护施工质量。
3、开挖工艺的控制
采用光面爆破和弱爆破相结合的施工技术，配合机械开挖的施工方法。在机械开挖软弱围岩前，预留厚度不少于30cm的原土采用人工开挖，以免原土体被破坏，应力重新分布，形成塌方，加大安全隐患，并且增加了支护难度。人工开挖时，结合小型机具确保断面一次成型。
4、排水设施
洞内外的排水对于隧道围岩的稳定性影响极大，由于明垭子隧道左右洞均为反坡施工，施工前必须做好洞内外的排水系统。洞内开挖时，可根据洞内水量情况采用集水坑抽排措施确保洞内围岩稳定。在下台阶适当位置挖一2×1×1.5m集水坑，开挖面渗水通过两侧水沟汇入集水坑，边沟距离边墙距离1米左右，防止流水浸泡边墙脚软化围岩，然后通过Ф150钢管排出洞外。
5、围岩量测控制
施工工程中要加强监控量测工作，加大围岩量测的频率，对量测数据应及时、严谨地处理，以便正确指导施工。通过量测数据的分析，随时调整开挖循环进尺。要尽量缩短台阶开挖长度，加大围岩量测频率，加强支护参数或采取其他应急措施；对施工过程进行动态管理，以保证施工安全。
四、三台阶开挖施工组织
1、点炮。挖掘机、装载机、汽车同时在洞口等待。
2、点炮后，电工开通风机通风排烟（综合班要将风筒尽可能移至掌子面）；挖掘机立即开往掌子面，领工员通知立架班开始上班。
3、挖掘机到达掌子面后，在上台阶扒碴。
4、上台阶碴子扒完后，挖掘机转入中台阶扒碴，立架班立即拼装临时台架，同时将型钢钢架从掌子面后部转移至上台阶。临时台架拼装完后，上台阶立架；上台阶测量采用激光导向仪（激光导向仪安装之前，技术员利用前一榀钢架初步定位，再用仪器复核）。挖掘机在上台阶、中台阶扒碴时、装载机在下台阶配合出碴；工人将风水管路拉至上台阶。
5、上台阶钢架立完后，开始加固钢架、施作锁脚锚杆、系统锚杆，最后施工超前小导管；
6、中台阶碴扒完后，两台装载机出碴，中台阶开始立架（技术员在后面架设仪器检查，并复核上台阶钢架），搅拌站开始打喷浆料。
7、装载机出完碴后，挖掘机清底，一台装载机退出，一台装载机在附近等待。
8、挖机清底后，装载机将四台喷浆机安放到位。挖机清底时，喷浆料的汽车必须在掌子面等候。
9、超前小导管施工完后，上台阶喷浆，中台阶、下台阶钢架立好后，喷浆班喷浆。
10、最后一车喷浆料到位后，装载机在掌子面等待。中台阶、下台阶开挖班工人将风水管路接到开挖面附近。
11、喷完浆后，装载机将喷浆机转移至后面，掌子面打钻。
12、掌子面开始打钻时，开挖班安排工人到炸药库领炸药。如果围岩非常软弱，上台阶只是局部处理，中下台阶用挖机开挖，领炸药的时间还要提前。
13、掌子面炮眼打完后，开始装药、联线。开挖班同时将上台阶临时钢架拆除，同时将风水管路转移至掌子面后部。
14、点炮
五、资源配置
1、人员配置
开 挖 班 34人（13台风钻）
立 架 班 30人
喷 浆 班 40人
运 输 班 18人
搅 拌 站 12人
钢筋加工班 10人
仰拱及二衬班 45人
其 它 10人
合 计 199人
2、施工主要施工机械设备配置见下表2
表2 施工主要机械设备配备表
序号 机械名称 规格型号 单 位 数量 备注
1 挖掘机 PC300 台 1
2 装载机 ZL865 台 2
3 自卸汽车 20T 台 6
4 混凝土喷浆机 KPS-II 6.0m3/h 台 5 1台备用
5 风动凿岩机 YT－28 台 15 2台备用
6 风镐 G10 把 4
7 混凝土罐车 6m3 台 10
8 电焊机 BX1-500 500A 台 4
六、安全、质量保证措施
1、严格控制开挖进尺，每循环开挖进尺不能超过1.5m（开挖进尺为最后一榀钢架到炮眼眼底的距离），防止塌方。
2、钢架加工后必须进行试拼，连接板位置准确，垂直度满足要求。现场安装钢拱时拱脚必须置于稳固基底上，必要时用混凝土块做衬垫。
3、锚杆长度、角度必须符合设计要求。锁脚锚杆必须弯制90°弯头，严禁现场烧焊弯头；系统锚杆除允许加工弯头（不超过总数的50%）外的必须用锚垫板密贴岩面，并与钢架焊接。所有锚杆孔内必须满塞锚固剂。
4、钢筋网纵横向搭接宽度必须满足1～2个孔眼的要求，并且焊接牢固；铺设钢筋网要求紧贴岩面。
5、钢架下必须垫木板，增大承载面积，防止拱架下沉。
6、喷完浆后，回弹料及时用风镐凿除，严禁用挖掘机挖除，避免挖掘机机造成型钢钢架变形。
7、严格控制超挖，确保掌子面圆顺，减小围岩的剪切效应，并缩短喷浆时间。
明垭子隧道施工示意图