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1、沙窝隧道施工作业指导书1一、工程概述11、技术标准12、工程概况1二、总体目标11、质量目标12、安全目标1三、主要工序施工方案及工艺要求11、洞口开挖方法22、明洞衬砌方法33、洞门施工方法34、明洞防排水及回填35、洞身开挖36、超前及初期支护施工工艺和施工方法107、防、排水218、仰拱及填充259、二次衬砌2610、充填压浆3211、隧道控制测量方法32四、隧道施工技术措施371、综合技术措施372、实施光面爆破，严格控制超欠挖措施383、保护隧道基底的技术措施394、防止围岩失稳和坍塌措施395、保证隧道衬砌结构内实外光的措施406、标准的施工技术措施417、防止隧道衬砌混凝土开裂的
2、措施42沙窝隧道施工作业指导书一、工程概述1、技术标准铁路等级：客运专线。正线数目:双线。设计速度：武汉枢纽内120公里/小时、区间正线200公里/小时及以上。曲线半径：R左=5900m，R右=5895.199m 。坡度：20。2、工程概况本隧道起止里程为DK66+766DK67+272,全长506m，全隧左、右线分别位于R左=5900m，R右=5895.199m的右偏曲线上，隧道内设置单面坡，坡度为20.设计文件中级围岩130m，级围岩125m，级围岩251m；进、出口采用坡率为1：1.25的斜切式洞门。全隧采用无渣轨道，隧道内设置双侧水沟、电缆槽。工程地质：隧道地质条件较差，位于丘陵区，自
3、然坡度约2550度，植被不发育；隧址下伏基岩为燕山期花岗岩闪长岩及花岗岩，全风化强风化带厚度15.4m，风化不均匀，全风化花岗岩棕黄浅黄色，中粗砂状；隧道位于鄂城侵入岩体内，洞身岩体较破碎，部分地段构造、节理裂隙发育，易造成隧道浅埋段塌顶。二、总体目标1、质量目标符合设计文件、国家和铁道部颁布的规范、验标标准。2、安全目标杜绝责任人身重伤及以上事故；杜绝责任有害有毒气体及粉尘中毒、火灾和爆炸事故；杜绝责任机械设备重大事故。三、主要工序施工方案及工艺要求根据现场勘察，采取进口单头掘进，本隧道两侧洞门区域和DK67+160+170段由于处于超浅埋区域，按照设计图纸采用明挖法，其余地段按照暗洞正常施
4、工顺序进行施工，分别采用三台阶七步开挖法、三台阶临时仰拱法、台阶法，双侧壁导坑法施工。故本隧道的施工顺序为：洞口及明洞段开挖及边坡防护暗洞超前支护暗洞开挖支护及衬砌施工明洞及洞门的仰拱及填充施工明洞衬砌洞门施作明洞、洞门回填及边仰坡防护边仰坡绿化。1、洞口开挖方法洞口施工的顺序是：测量放样洞口截、排水洞口土石方开挖边仰坡防护进洞开始洞身施工，而后进行洞门施工。1.1测量放样按设计断面尺寸、坡比准确定出开挖边线、开挖深度，准确定出洞口位置，放出边仰坡及天沟、截水沟位置。1.2洞口排水洞口土石方开挖前，根据洞口地形情况事先作好洞顶截水沟、洞口土方及边仰坡防护施工。洞口土石方开挖后，地面排水沟按照设
5、计要求分段进行施工，在施工前，先按不同的排水方式进行测量放样，对照地形与排水设计图纸逐桩核对，若发现水流不畅，则做适当调整。砌筑严格按施工规范、检验评定标准和设计要求执行。排水工程在施工中，必须注意与周围排水系统连通，保证路基安全稳定，水流畅通，避免污染环境。施工准备测量定位截水沟、天沟施工岩体判定硬岩软岩或土方爆破开挖机械开挖边仰坡防护仰拱、填充施工洞门施工准备测量恢复隧道中心线衬砌台车就位绑扎钢筋钢筋运输钢筋加工、制作固定外模边仰坡固定加固筋浇筑混凝土拆模养护混凝土拌制混凝土配合比设计混凝土运输图1-1 洞口工程施工工艺流程图1.3洞口及明洞段土石方开挖洞口土方采取挖掘机配合装载机自上而下
6、分层开挖，大型自卸车运输，并及时做好坡面防护，开挖一段防护一段。洞口明洞采用明挖法施工。开挖时确保边坡的平顺和稳定，尽量避免超、欠挖和对周围围岩的扰动。开挖边、仰坡时，随挖随支护，随时监测、检查山坡稳定情况，加强防护。1.4边仰坡防护边仰坡防护、边仰坡开挖按设计坡度一次整修到位，并分层进行边仰坡防护，以防围岩风化，雨水渗透而坍塌。边仰坡采用混凝土喷锚网防护和浆砌石镶嵌，以稳定边仰坡。1.5洞门修筑隧道洞门在进洞施工正常后，适时安排施工。结合地形地质条件及考虑洞口美化等条件。进洞施工前，先将洞外排水系统做好，再行进洞，以防对洞门造成威胁。2、明洞衬砌方法洞口段明洞衬砌在暗洞衬砌完成后进行施工。首
7、先施作明洞仰拱及填充，隧底应清理干净，对于超挖部分及坑洼不平处采用仰拱同级别混凝土进行回填，仰拱及填充混凝土施工不能同时进行。明洞钢筋在加工场加工制作，汽车运输到工作面，现场绑扎施工。明洞衬砌采用整体液压衬砌台车作内模及支架，外模采用建筑钢模板，钢管弯制外拱架组成外支撑体系，拉杆联成整体。明洞衬砌混凝土在拌合站集中拌制，混凝土搅拌运输车运输，泵送混凝土入模。明洞衬砌浇筑完成后，进行覆盖洒水养生。3、洞门施工方法在明洞衬砌完成后，即可进行洞门施工。洞门模板采用衬砌台车作底模，外模采用组合钢木模；模板采用内外支撑、拉杆固定牢固，外拉采用锚拉法施工，即外拉一端固定在边仰坡埋设锚杆上。洞门混凝土采用拌
8、合站集中拌制，混凝土搅拌运输车运输，泵送混凝土浇筑，拆模后覆盖洒水养生。明洞衬砌及洞门混凝土达到设计强度后，按设计要求施作防水层，两侧对称回填土石方至设计坡度，进行坡面防护等施工。4、明洞防排水及回填按设计施做盲沟、防水层和防水板。回填分层对称进行，逐层夯实；填料要经土工试验选定，夯实机具、回填层厚和夯实遍数经实验确定。5、洞身开挖依据地质条件及围岩级别，本隧道洞身开挖，级围岩主要采用小型挖掘机直接开挖，人工风镐配合开挖，以减轻对围岩的扰动和破坏。级、级围岩采用YT28风动凿岩机钻孔，非电毫秒雷管光面爆破开挖，台阶法开挖。尽量减少对围岩扰动，控制围岩变形。5.1三台阶七步开挖作业法本隧道DK6
9、6+875+930、DK67+125+160段级围岩采用三台阶七步开挖作业法，施工程序及步骤见图5-1。其主要施工顺序为：1、上部环形土开挖，进行初期支护 ；2、左侧导坑开挖，进行初期支护； 3、右侧导坑开挖，进行初期支护； 4、左侧导坑开挖，进行初期支护； 5、右侧导坑开挖，进行初期支护； 6、预留核心土开挖； 7、仰拱开挖；、仰拱部支护； 、仰拱回填浇筑；、拱墙防水板及二次衬砌。5.2双侧壁导坑法本隧道DK66+783+815、DK67+170+255段级围岩采用双侧壁导坑法作业，施工程序及步骤见图5-2。其主要施工顺序为：左导坑超前支护；左导坑开挖；左导坑初期支护；右导坑超前支护；右导坑
10、开挖；右导坑初期支护；上台阶超前支护；上台阶开挖；上台阶初期支护、导坑隔壁拆除；下台阶开挖；下台阶（仰拱）初期支护；仰拱浇筑；仰拱回填浇筑；拱墙防水板及二次衬砌。5.3三台阶临时仰拱开挖作业法本隧道级围岩段采用三台阶临时仰拱开挖作业法，施工程序及步骤见图5-3。其主要施工顺序为：1、上台阶开挖（局部设超前小导管预支护）；、上台阶（拱部）初期支护，设置临时仰拱；3、中台阶开挖；、中台阶（边墙）初期支护；5、下台阶（仰拱）开挖；、下台阶（仰拱）初期支护；、仰拱浇筑；、仰拱填充浇筑；、拱墙防水板及二次衬砌。 图5-1 三台阶七步开挖法施工程序及步骤图 图5-2 双侧壁导坑开挖法施工程序及步骤图图5-
11、3三台阶临时仰拱开挖法施工程序及步骤图5.4台阶开挖法本隧道级围岩采用台阶法作业，根据围岩状况，确定上台阶领进长度L，台阶法施工程序见图5-4。其施工顺序为：开挖1，施作拱部初期支护；开挖3，施作曲墙部分初期支护；施作及步仰拱及填充；适时进行步施工，施作防排水系统及二次衬砌。5.5开挖施工按光面爆破设计布眼，采用YT28型凿岩机钻孔，塑料导爆管非电起爆、毫秒微差爆破。测量放线钻孔前测量放样，准确绘出开挖轮廓线及周边眼、掏槽眼和辅助眼的位置，用激光铅直仪控制边线。距开挖面50m处埋设中线桩，每100m设置临时水准点。每次测量放线的同时，要对上次爆破断面进行检查，利用隧道开挖断面量测系统对测量数据
12、进行处理，及时调整爆破参数，以达到最佳开挖断面效果。图5-4 台阶法开挖顺序图钻孔作业钻眼前，钻工要熟悉炮眼布置图，严格按钻爆设计实施。特别是周边眼和掏槽眼的位置、间距及数量，未经主管工程师同意不得随意改动。定人定位，周边眼、掏槽眼由经验丰富的司钻工司钻。准确定位凿岩机钻杆，使钻孔位置误差不大于5cm，保持钻孔方向平行，严禁相互交错。周边眼钻孔外插角度控制：眼深3m时外插角3，眼深5cm时外插角2，使两茬炮接口处台阶不大于15cm。同类炮眼钻孔深度要达到钻爆设计要求，眼底保持在一个铅垂面上。周边眼的装药结构周边眼的装药结构是实现光面爆破的重要条件，严格控制周边眼装药量，采用合理的装药结构，尽量
13、使炸药沿孔深均匀分布。施工时采用不耦合装药结构，不耦合装药系数一般控制在1.42.0范围内。装药及起爆根据岩石强度选用不同猛度爆速的炸药，有水地段及周边眼选用乳化炸药，其余均用2号岩石硝铵炸药。周边眼用25200小药卷，不耦合装药；其余炮眼用40200药卷，连续装药。采用塑料导爆管复式起爆网路非电起爆。装药按钻爆设计图确定的装药量定人、定位、定段别，自上而下顺序进行，导爆管要“对号入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。爆破作业管理控制按“一标准、二要求、三控制、四保证”的原则进行光面爆破施工。“一标准”即一个控制标准。“两要求”即钻眼作业要求和装药联线作业要求。“三控制”即控制
14、钻眼角度、深度、密度；控制装药量和装药结构；控制测量放线精度。“四保证”即搞好思想保证，端正态度，纠正“宁超勿欠”等错误思想；搞好技术保证，及时根据爆破实际情况调整钻爆设计参数；搞好施工保证，落实岗位责任制，组织QC小组活动，严格工序自检、互检、交接检；搞好经济保证，落实经济责任制。装药前，所有炮眼全部用高压风吹洗；严格按爆破设计的装药结构和药量施作。严格按设计的联接网络实施，控制导爆索连接方向和连接点牢固性。微震爆破隧道周边采用光面爆破，不良地质、浅埋地段采用微震控制光面爆破。微震爆破作业段最大一段允许装药量：QmaxR3（VkpK）3a 式中：Qmax最大一段爆破药量，kg；Vkp安全速度
15、，cm/s；取Vkp2cm/s；R爆破安全距离，m；K地形、地质影响系数；a衰减系数。K、a值是针对隧道的具体情况，通过多次试爆基础上进行K、a值回归分析后确定。根据爆破物距爆心的安全距离要求，并由此推出的每段的最大装药量。根据以往施工经验，爆破产生大振速部位通常为：掏槽爆破、底板或底角爆破、周边光面（预裂）爆破，为此，采用的措施一是采用楔形复式掏槽技术；二是根据根据爆破震动衰减规律公式反算控制最大单响起爆药量，将药量大的炮眼，分段进行起爆。钻爆设计钻爆设计以级围岩台阶法施工为例，见图5-5。图5-5 级围岩台阶法开挖爆破设计图其它各级围岩参照其设计进行适当调整，并在实际施工中不断优化爆破参数
16、，以取得最佳爆破效果。施工注意事项隧道施工坚持“管超前、弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测、速反馈”的原则。在隧道开挖时，根据超前地质预报结果，及时反馈信息，核对围岩级别及地下水状态，及时调整施工方案、超前支护等，确保施工安全。6、超前及初期支护施工工艺和施工方法6.1超前支护体系及初期支护体系见表6-1。表6-1 超前支护及初期支护体系超前支护体系级围岩采用50mm双层超前小导管：环向间距0.3m，纵向间距3.5m， L=5m级围岩采用42mm超前小导管：环向间距0.4m，纵向间距3m， L=4.5m108长管棚L=32m（进口），108长管棚L=40m（出口）108长管棚L=40m （
17、DK67+125+160）初期支护体系初期支护在开挖完成后及时施工，紧跟开挖面系统锚杆为带排气装置25中空注浆锚杆、22mm砂浆锚杆喷射混凝土级围岩钢架（I20a/0.6、I22a/0.5）；级围岩钢架（I20a/0.6、I18a/1、格栅钢架/1.2）；级围岩钢架采用（格栅钢架/1.2）6.2长管棚注浆超前支护进口段超前管棚长度32m，出口段长度40m，管棚的打设仰角为1度，采用108mm6mm、接头钢管用115mm7mm的热轧无缝钢管，每节长度为6m、4m交替使用，以保证隧道纵向同一横断面内的接头数不大于50，端部长15cm的丝扣以便连接。管棚施作前，施工混凝土导向墙，导向墙由I16工字钢
18、架、121mm5mm导向钢管、C20混凝土构成。6.2.1长管棚施工工艺见图6-1，长管棚布置示意见图6-2。6.2.2钻孔工艺流程及要点钻孔工艺流程见图6-3操作要点洞口段管棚施作前，施工混凝土导向墙，导向墙由I16工字钢架、121mm5mm导向钢管、C20混凝土构成，并确保施工精度。导向管直径比管棚钢管直径大2030mm。钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。测斜仪控制钻孔角度。钻机开孔时要低压力，待成孔1.0m后，压力逐渐增大，转速升至正常转速，第一节钻杆钻入围岩后，尾部剩余2030cm时，停止钻进，钻机退回原位，人工装入第二根钻杆，换钻杆时，注意检查钻孔质量，偏离时及时调整。在施钻进程中及时记
19、录和收集岩性及钻孔参数。钻孔达到要求深度后，拆卸钻杆，钻机退回原位。6.2.3管棚钢管顶进管件制作：棚管现场制作，管棚长度30m、40m，每节长度为6m、4m交替使用。管棚接长时先将第一根钢管顶入钻好的孔内，再逐根联接。顶管作业：先将钢管安放在钻机上后，钻机对准已钻好的引导孔，低速推进钢管，其冲击压力控制在1822Mpa，推进压力控制在4.06.0Mpa。接管：当第一根钢管推进孔内，孔外剩余3040cm时，停止推进，人工持链钳进行钢管联接，使两节钢管在联接套处联成一体。凿岩机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管。根据管棚设计长度，按同样方法继续接长钢管。管棚管补强：采用压浆注浆或M10水泥砂浆封
20、堵。6.2.4 注浆水泥浆液水灰比为1：1（重量比），注浆压力：0.52.0MPa。注浆前进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，取得管棚注浆施工经验。注浆结束后用M5水泥砂浆充填钢管，以增强管棚强度。单根钢花管的注浆量按Q=RL估算,式中R为浆液扩散半径，取R=0.6L0; L0为注浆钢花管的间距；L为钢花管长；为围岩孔隙率。注浆按钢管施钻顺序从下而上叠加进行，压力逐渐由小加大。6.2.5 施工注意事项管棚为超前支护，在隧道暗洞开挖之前完成；先施做注浆孔，后施做检查孔。注浆孔注浆完成后，再与注浆孔同法打设检查孔钢管，以检查注浆孔的注浆质量，最后将检查孔钢管内注入水泥砂浆封堵密实。洞口长管
21、棚施工前，严格按设计要求施工长管棚导向墙，测量定位准确预埋套管，并用测斜仪控制钢套管的倾斜度，利用导向墙控制长管棚倾斜度；同时，钻进过程中利用测斜仪检查长管棚钢管的倾斜度，并做好每个钻孔地质及钻进长度记录。为保证长管棚支护效果，严格按设计外插角控制管棚的外插角，尽量减小外插角，防止长管棚侵入开挖净空，降低管棚超前支护的效率，给开挖带来困难。6.3.超前小导管注浆加固支护本隧道级围岩采用505mm超前双层小导管，L=5m、环向间距0.3m，纵向间距3.5m，级围岩423.5mm超前小导管，L=4.5m、环向间距0.4m，纵向间距3m。小导管在现场加工，喷射混凝土封闭岩面，钻孔台车钻孔并用钻孔台车顶推超前小导管打入岩层，测斜仪控制钻孔角度，注浆泵压注浆液。超前小导管施工工艺流程见图6-4，小导管布设见图6-5。注浆材料进场、试验浆液配合比设计设置拌合站浆液拌制浆液运输施工准备管棚钻机就位安装钻进退出钻杆安装止浆塞、注浆进入下一道工序钢花管制作安装钻杆、套管等管孔复测焊接环形套管钻头钻进成孔焊接套管跟进套环测斜仪控制钢管偏斜度注浆效果检查合格无孔管施工、注浆检测不合格测量定位安装钢架固定套管立模浇注导向墙钢管充填注浆管棚验收图6-1 洞口长管棚施工工艺流程图6-2 洞口长管棚超前支护示意图管棚钻机就位管棚钻机固定测量布孔管棚钻机矫正
