1、 連拱隧道正洞上下臺階開挖施工工法工法編號：GGG（鄂）D1 2011王慧 胡勇 馬佛領中天路橋有限公司 1 前言近年來，隨著我國公路建設的快速發展，連拱隧道作為公路隧道的一種結構形式，由于其平面線型順暢、占地面積小、便于運營管理等優點，尤其是在山區高速修建短隧道（隧道長500m）中，具有較大優勢而常被采用，但由于受結構形式所限，連拱隧道施工工序較復雜，導致施工工期較長，且質量難以控制，因此根據不同的工程情況選擇技術可行、經濟合理的開挖方法顯得尤為重要。目前連拱隧道的主要施工方法分為導坑施工法和正洞施工法兩大類，早期的連拱隧道多采用導坑法施工，施工工序多，對圍巖擾動頻繁，施工周期長，工效慢、工

2、期長、成本高，不利于隧道防水。宜巴高速第三合同段的氈帽山隧道設計的施工方案為導坑法，考慮到隧道圍巖情況較好，工期短等實際情況，后采用正洞上下臺階法施工，取得了較好的經濟效益和社會效益。據此總結完成連拱隧道正洞上下臺階開挖施工工法。 2 工法特點1、先組織進行中導洞開挖、支護，直至貫通，可以改善后期隧道內的通風環境，也起到地質超前預報的作用。2、正洞上下臺階法是連拱隧道的一種高效施工方法，采用新奧法施工，減少了對圍巖的擾動，并充分保護和利用圍巖的自承載能力，提高隧道結構的整體安全；3、施工工藝及條件相對簡單，質量容易控制；4、與導坑法相比，減少了兩個側壁導洞的開挖及臨時支護，且工序簡單，有效地降

3、低了對圍巖的擾動，縮短了施工周期，降低成本。 3 適用范圍本工法可適用于公路、市政、鐵路連拱隧道的IV類圍巖，II、III類圍巖也可參照本工法。 4 工藝原理本工法的基本理論基礎為新奧法。根據新奧法原理，采用光面爆破大斷面開挖，使用錨、噴、網、鋼拱架和超前導管及超前管棚等支護手段，先開挖貫通中導洞，澆筑中隔墻混凝土，然后采用上下臺階法開挖左右正洞，左右洞圍巖經多次擾動，應力重新分布均衡后進行主洞二次襯砌。施工過程中加強對圍巖和支護監控量測，以量測信息反饋來指導施工。 5 施工工藝流程及操作要點結合宜巴高速公路三合同段內氈帽山隧道的施工過程敘述施工工藝流程及操作要點。5.1 施工工藝流程施工主體

4、流程如下：中導洞開挖支護中隔墻澆筑開挖主洞上臺階及初期支護開挖主洞下臺階及初期支護二次襯砌。施工順序圖及具體工序如下：圖-1 施工工序平面示意圖圖-2 施工工序立面示意圖注：（1）、先期進行開挖的主洞與中隔墻回填抵抗方向一致，假設主洞開挖從右洞開始。（2）、主要施工工序如下： 中導洞全斷面開挖，并施工對應臨時支護中導洞貫通后，自中間向兩端澆筑中隔墻，頂部回填、注漿；中導洞臨時支撐 開挖主洞上臺階，并施工支護和及時架設鋼拱架，要求左、右洞上臺階開挖至少錯開2倍洞徑。 跳槽開挖主洞下臺階，并施工支護和及時架設鋼拱架，此時應嚴格控制開挖循環進尺和及時支護，并注意量測洞內、地表的變形； 主洞下臺階落底

5、，并拆除臨時支護； 施工防水系統和二襯模注混凝土；（3）、隧道圍巖開挖、支護順序：（4）、左洞主洞開挖和支護順序參考右洞。 5.2 施工方法及操作要點5.2.1中導洞開挖及初期支護中導洞開挖采用全斷面開挖，開挖應采用光面爆破，以直眼掏槽為宜，爆破設計參數應經過試驗段檢驗和調整，如果無條件試驗時，可按公路隧道施工技術規范有關內容選用。開挖進尺控制在13米，開挖時應嚴格控制洞頂和洞底的超欠挖。初期支護的施工應緊跟掌子面，做到隨開挖隨支護。采用“工字鋼架+濕噴砼+水泥砂漿錨桿+鋼筋網”支護，鋼支撐縱向間距1米。施工要點：采用液壓彎曲機加工鋼架，把平面翹曲度控制在允許范圍內，并充分保證連接板與鋼架的焊

6、接質量，將加工好的鋼架先在平整的場地上預拼，檢查合格后批量加工、編號分類存放；鋼架安裝時，拱腳置于牢固的基礎上，連接鋼板的螺栓必須擰緊；鋼架之間采用縱向鋼筋連接；在拱腳處增設兩根砂漿錨桿，并與鋼架焊接牢固；混凝土噴射時，應先將鋼架與圍巖間隙以噴射混凝土充填密實，再噴射鋼架周圍，將鋼架用噴射混凝土包裹，最后噴平鋼架之間的部分。 5.2.2 中隔墻施工中導洞貫通后，自中間向兩端澆筑中隔墻，分段長度為10m,施工前要將洞底的水、泥、碴清理干凈，一般先施工中隔墻基礎，再施工墻身，模板采用定型穿銷式組合鋼模板，混凝土澆筑宜采用泵送混凝土施工，施工中加強振搗，確保砼密實,預留排水管必須固定牢固，保證暢通。

7、施工要點：中隔墻施工時，中隔墻砼應與中導洞頂部頂緊、密實，無縫隙；中隔墻施工時應注意預埋主洞鋼支撐連接鋼帶。為加快施工進度，施工中隔墻的同時進行護拱及管棚的施工。 5.2.3 開挖主洞上臺階及初期支護中隔墻澆筑完畢后，即可進行主洞上臺階的開挖，若先進行右洞開挖，則左洞上臺階應滯后右洞30 50m。施工時應采用光面爆破，嚴格控制每次開挖長度和支護距掌子面的距離，每循環進尺控制在3m以內。爆破出渣后及時施作初期支護，先噴射5cm混凝土，再安裝鋼拱架，然后施作錨桿、掛鋼筋網，分層噴射混凝土達到設計斷面為止。施工要點：右幅主洞開挖時，對應開挖位置的左幅中導洞需回填密實并增加臨時支撐，防止拱部推力不平衡

8、對中墻結構造成危害。 5.2.4 開挖主洞下臺階及初期支護當主洞上臺階每單洞開挖支護完成50m后，經量測圍巖穩定，即可進行下臺階邊墻部分圍巖開挖。為減少上臺階作業與下臺階作業相互干擾，同時為了平衡左、右洞對中隔墻的推力，進、出口的左、右兩洞工作面要同時掘進，下臺階開挖工作面和上臺階開挖工作面相距不應小于兩倍的洞徑。邊墻部分圍巖采取采用松動爆破，挖掘機裝渣，自卸汽車運輸的作業方式，為避免開挖邊墻處圍巖時使整段拱圈懸空，需采用馬口跳槽施工。為防止拱圈下沉，馬口開挖長度應予以控制，不宜超過4m。馬口開挖過程中，要注意拱腳順層滑動，必要時設置卡口梁，阻止拱腳下滑。下部臺階（邊墻）爆破出渣后，即刻進行側

9、墻支護，同時開挖該處下臺階其他部分圍巖。側墻支護注意事項： 安裝拱架時，連接螺栓一定要緊固。加工拱架時，應避免在隧道拱架高度2/3高處附近設置接頭，拱腳底必須回填密實，嚴禁拱架底懸空；墻腳底面1m范圍內嚴禁欠挖，超挖部分用與拱圈同標號砼回填密實；鎖腳錨桿須按施工要求做，防止拱架受力時墻腳內移，引起拱圈開裂。 5.2.5 二次襯砌施工二次襯砌可滯后開挖面2030m，在初期支護基本穩定后施作，但其二次襯砌的仰拱和仰拱回填應緊跟初期支護。為盡快使初期支護封閉成環，首先安排仰拱施工。仰拱開挖時采用分段開挖，為了保證在仰拱施工時，隧道洞內能正常通行，在開挖處設置棧橋供車輛通行，仰拱開挖后及時施作仰拱，仰

10、拱施工前將隧底虛碴、雜物、泥漿等清除干凈，并用高壓風將隧底吹洗干凈，超挖采用同級混凝土回填。仰拱混凝土終凝后，清理仰拱表面，回填仰拱。仰拱施工要點：仰拱與邊墻銜接處要機械搗固密實；仰拱混凝土強度達到一定強度后方可允許車輛通行。在隧道初期支護形成穩定的閉合環后，立即進行二次襯砌邊拱墻的施工，施工時首先要在初期支護和二次襯砌之間鋪設無紡土工布和防水板。二次襯砌采用全液壓模板臺車澆筑，砼由輸送泵泵送，附著振動器結合插入式震動棒振搗。施工要點：臺車對位時，其隧道中線、臺車拱頂標高、斷面尺寸和凈空大小必須符合設計要求；臺車模板放樣時，允許將設計測襯砌輪廓線擴大5cm，確保襯砌不侵入隧道建筑界限；二襯砼澆

11、注前，應將澆筑處的基面積水、泥漿、油垢、有害的附著物和松散物、半松散物或風化巖塊等清除干凈，尤其是明洞及偏壓區；二次襯砌施作完成后應檢查背后與噴射砼之間的空隙，一旦發現應及時回填。在有預埋件的具體里程樁號，預留出來，以便確保預埋件的正常施工。 5.2.6 勞動組織（單口作業）開挖鉆爆手（兼鉆錨桿眼）68人，出渣12人，記錄1人，合計911人。初期支護網片、錨桿、鋼支撐制作安裝：12人。錨噴：錨桿安裝2人，砼噴射手2人，砼供料4人，砼運輸車司機2人，質檢、記錄各1人，合計12人。襯砌立模68人，砼供料24人，成品砼運輸24人，砼灌筑46人，合計1422人。另配備攪拌機操作手、輸送泵司機各2人，質

12、檢、記錄各1人。測量及量測測量放樣2人，量測2人。其他風壓機操作手1人，電工2人，管道工2人，試驗員2人，安全員2人，調度及管理人員46人。 6 材料與設備主要施工機具和設備1、施工通風機具名稱規格及型號數量備注通風機13臺2、開挖機具名稱規格及型號數量備注鑿巖機YT28型8臺空壓機20m3/min3臺裝載機ZL502臺自卸車15T3輛開挖臺車自制2臺3、初期支護機具名稱型號數量備注砼濕式噴射機6m3/h4臺拌合機1000型1套鋼筋切斷機GQ401型1臺鋼筋彎曲機1臺型鋼冷彎機1臺電焊機3臺風鎬2把4、襯砌機具名稱型號數量備注簡易臺車自制1臺襯砌臺車自制 1臺拌合機1000型1套砼輸送泵HB8

13、0型1臺砼運輸車10 m33輛裝載機ZL502臺電動熱合機ZRP-V型自爬式2臺鋼筋切斷機3臺電焊機3臺插入式振搗器50型4套附著式振搗器6套5、其他測量、高壓風管、水管、通風管、照明燈具的規格和數量，應根據隧道長度、設計水風壓力、光照度等參數來確定。 7 質量控制1、本工法執行的規范標準公路隧道施工技術規范（JTG F602009）2、關鍵部位、關鍵工序的質量要求(1)、洞身開挖施工質量應符合表1規定 表1 洞身開挖質量標準項次檢 查 項 目規定值或允許偏差檢 查 方 法1 拱部超挖(mm)破碎巖，土(VI、V級圍巖)平均100，最大150水準儀或端面儀：每20m1個斷面中硬巖，軟巖(III

14、V級圍巖)平均150，最大250硬巖(I級圍巖)平均100，最大2002邊墻超挖(mm)每 側+100，-0尺量：每20m檢查1處全 寬 +200，-03仰拱、隧底超挖(mm)平均100，最大250水準儀：每20m檢查3處（2）噴射混凝土支護施工質量應符合表2規定表2 噴射混凝土支護施工質量標準 項次檢查項目規定值或允許偏差檢查方法1噴射混凝土強度（MPa）在合格標準內按JTG F80/1-2004附錄E檢查2噴層厚度（mm）平均厚度設計厚度；檢查點的60%設計厚度；最小厚度0.5設計厚度，且50鑿孔法或雷達檢測儀：每10m檢查一個斷面，每個斷面從拱頂中線起每3m檢查1點3空洞檢測無空洞，無雜

15、物鑿孔或雷達檢測儀：每10m檢查一個斷面，每個斷面從拱頂中線起每3m檢查1點（3）錨桿支護施工質量應符合表3規定表3 錨桿支護施工質量標準 項次檢查項目規定值或允許偏差檢查方法1錨桿數量（根）不少于設計按分項工程統計2錨桿拔力（kN）28d拔力平均值圖紙要求，最小拔力0.9圖紙要求按錨桿數1%做拔力試驗，且不小于3根做拔力試驗3孔位（mm）±50尺量：檢查錨桿數的10%4鉆孔深度（mm）±50尺量：檢查錨桿數的10%5孔徑（mm）符合圖紙要求尺量：檢查錨桿數的10%（4）鋼筋網支護施工質量應符合表4規定表4 鋼筋網支護施工質量標準 項次檢查項目規定值或允許偏差檢查方法1網格

16、尺寸(mm)±10尺量：每50m2檢查2個網眼2鋼筋保護層厚(mm)10鑿孔檢查：每20m檢查5點3與受噴巖面的間隙（mm）30尺量：每20m檢查10點4網的長、寬(mm)±10尺量（5）鋼支撐支護施工質量應符合表5規定 表5 鋼支撐支護施工質量標準項次檢查項目規定值或允許偏差檢查方法1安裝間距(mm)50尺量：每榀檢查2保護層厚度（mm）20鑿孔檢查：每榀自拱頂每3m檢查一點3傾斜度（°）±2測量儀器檢查每榀傾斜度4安裝偏差（mm）橫向±50尺量：每榀檢查豎向不低于圖紙規定標高5拼裝偏差（mm）±3尺量：每榀檢查（6）鋼支撐支護施工

17、質量應符合表6規定表6 混凝土襯砌施工質量標準檢查項目允許偏差檢查方法混凝土強度 (MPa)在合格標準內按JTG F80/1-2004附錄D檢查襯砌厚度 (mm)不小于圖紙規定激光斷面儀或地質雷達：每40m檢查1個斷面墻面平整度(mm)202m直尺：每40m每側檢查5處（7）襯砌施工質量應符合表7規定表7 襯砌鋼筋施工質量標準 項次檢查項目規定值或允許偏差檢查方法1主筋間距(mm)±10尺量：每20m檢查5點2兩層鋼筋間距（mm）±5尺量：每20m檢查5點3箍筋間距（mm）±20尺量：每20m檢查5處4綁扎搭接長度受拉HPB23530d尺量：每20m檢查3個接頭H

18、RB33535d受壓HPB23520dHRB33525d5鋼筋加工鋼筋長度(mm)10，5尺量：每20m檢查2根（8）仰拱施工質量應符合表8規定表8 仰拱施工質量標準 項次檢查項目規定值或允許偏差檢查方法1混凝土強度（MPa）在合格標準內按JTG F80/1-2004附錄D檢查2仰拱厚度（mm）不小于圖紙規定水準儀：每20m檢查一個斷面，每個斷面檢查5點3鋼筋保護層厚度（mm）50鑿孔檢查：每20m檢查一個斷面，每個斷面檢查3點3、質量保證措施（1）編制質量保證體系，成立質量管理小組，以項目經理為組長，項目總長為副組長，施工負責人、技術員、質檢員等為組員的組織機構。質量保證體系中明確每個崗位的

19、質量職責。（2）堅持三級技術交底制度，各分項工程開工前，由工程技術部隧道工程師對現場施工員、技術員、操作人員進行技術交底。講清楚圖紙設計要求（包括結構尺寸）、技術標準、測量方法、各部位的功能作用、施工參數、操作要點及安全等注意事項。開挖班、支護班、爆破班、鋼筋班、模板班、混凝土班之間協調由現場施工員督促，各班班長之間自行協調，確保下道工序與上道工序之間銜接，對施工位置的預埋件、結構尺寸和質量要求做好文字記錄交接卡，防止出現質量及安全問題。（3）項目施工過程實行三級質量控制，即工班實行質量自控自檢，工區實行專控互檢和工序交接檢驗，項目經理部實行專控專檢。工序之間的質量檢查，嚴格按技術規范進行，上

20、道工序不檢查簽認，下道工序不準進行，要嚴格執行工序之間的交接、簽證手續，本級檢查不合格的工程項目不準呈報上一級的質檢人員檢查、驗收。 8 安全措施（1）建立健全安全生產管理機構，成立以項目經理為組長的安全生產領導小組，全面負責并領導本項目的安全生產工作；（2）實行逐級安全技術交底制，由安全部安全工程師組織有關人員對工程項目進行書面詳細安全技術交底，凡參加安全技術交底的人員要履行簽字手續，并保存資料。專職安全員要對安全技術措施的執行情況進行監督檢查，并做好記錄；（3）加強安全教育，對各類作業人員上崗前進行安全學習、培訓，并要求持證上崗。施工過程中除應遵守以上最基本的要求外還應注意以下事項：1、設

21、專職工程技術人員做好地質描述和超前地質預報，并根據監控量測結果，調整支護參數，確保施工人員、設備的安全。2、隧道開挖，采用光面爆破，嚴格按爆破設計和爆破安全規程操作施工，嚴格控制藥量，做好軟巖的防塌、光爆成形工作。3、洞內施工嚴格控制進尺，嚴格按設計和施工方案施作初期支護，在上一環初支未完成前不得進入下一環開挖作業。4、結構應及早封閉成環。5、隧道施工的各班組間，應建立完善的交接班制度，并將施工、安全等情況記載于交接班的記錄簿內。工地值班負責人應認真檢查交接班情況。6、所有進入隧道工地的人員，必須按規定配戴安全防護用品，遵章守紀，聽從指揮。 9 環保措施（1）、隧道采用早進洞、晚出洞，減少深挖路段，保護自然坡體及植被。（2）、隧道開挖石渣盡可能縱向調配，作路基等填料；不得不棄方者，根據實際情況，集中堆放，棄方時，應保護植被；堆放時，選好棄渣場地，作好坡腳擋墻防護，以防止洪水期沖走棄渣，形成人為泥石流，并在棄渣頂覆蓋土層，復墾還田或種樹造林。（3）、施工期的污水應集中排放，并應經過沉淀、過濾。（4）、洞口邊仰坡開挖應以光面爆破為主，嚴禁放大炮。（5）、對洞口路塹邊坡穩定性較差地段，應做好永久防護（護坡）工程。（6）、做好施工場地竣工后的清理、綠化及復耕還田工作，保護自然環境。 10 效益分析施工工