仰拱开挖、支护和仰拱及填充施工工艺流程设计

一、工程概况

五尖大山隧道全长6857米，起屹里程DK1378+868∽DK1385+725，隧道全长设有仰拱，其中Ⅴ类围岩638米，Ⅳ类围岩2459米，Ⅲ类围岩3760米。一般结构设计为喷射砼+钢格栅（型钢）+仰拱砼+中央排水管（及集水井）+仰拱填充。

二、施工方案

1、方案概述：

为避免隧道各工序之间的相互干扰，确保仰拱施工时运输道路畅通，采用单车道型钢栈桥跳跃作业法施工。仰拱一次开挖成型，避免横向分部施工，仰拱填充及仰拱分开施工。

2、施工工艺流程

3、栈桥结构

（1）、栈桥采用钢桥过梁形式，并排工字钢结构，上覆1.0cm厚钢板，栈桥长10米，桥钢板底与砼预留空间高30cm，桥头前后采用小块洞碴铺设顺坡，接地支撑点采用弧形钢板。栈桥两端焊接吊环，移动时用装载机提起脱离铺碴，拖拉移动。

5.2 仰拱施工一般超前拱墙二次衬砌距离约50m，距开挖掌子面距离50～100m。首先施工Ⅲ级和Ⅳ极围岩地段的仰拱，然后施工Ⅴ级围岩的仰拱。本仰拱施工共制作三套作业桥循环施工，仰拱施工时分3个区，III级及IV级围岩每区长度8~10m，V级围岩地段施工时每区长度在5m内。仰拱施工时一个区域等强，一个区域浇注，一个区域开挖将这三个区域依次循环。施工顺序布置如下图。

5.3 爆破方式采用光面爆破，用凿岩机打眼，非电毫秒雷管、二号岩石乳化炸药爆破。

5.4 爆破完成后，采用ZAXIS200短臂挖掘机和铲装机配合22.5t自卸汽车出碴清底。

5.5 出碴清底作业完成后，检查中线位置、标高和断面等是否满足设计要求，并报监理进行验收，验收合格后方可进行初期支护施工。

5.6 初期支护施工前，应将隧底虚碴、杂物、泥浆、积水等清除干净，并用高压风将隧底吹洗干净。仰拱格栅必须和围岩紧密接触，不留空隙，有间隙和超挖处应采用同级混凝土回填。

Ⅲ级围岩仰拱初期支护不设喷射混凝土，Ⅳ级围岩仰拱初期支护喷射混凝土厚度15cm，喷射混凝土等级为C25。Ⅴ级围岩初期支护采用喷射混凝土、型钢钢架等联合支护。

5.7 支护完成后检查支护厚度，是否满足设计要求，并报监理验收，验收合格，及时施作仰拱。

5.8 主洞开挖至隧底填虚碴至填充顶面，待仰拱施工前进行开挖，保证栈桥两支点在同一水平面上，在1＃仓清理虚碴时，2＃仓混凝土在在等强，因此1＃仓型钢栈桥需要设置在排架上进行过渡，如图4所示：

5.9 1＃仓虚碴清理完成后，进行立模板、安装中埋式环向止水带，模板距离虚碴坡脚不小于100cm，待2＃仓砼达到设计强度后撤销排架，取消2＃临时型钢栈桥，1＃临时型钢栈桥后移至2＃仓混凝土面上。如图5所示：

5.10 浇注仰拱混凝土，混凝土采用干硬性混凝土，输送车运输，溜槽入仓，人工抹面，待仰拱混凝土终凝后，安装中心水沟模型，为便于加固和混凝土浇注，模型采用大型定制槽型钢模板，浇注填充混凝土，横向导水管为避免碾压破坏，安排在底板混凝土施工前进行，施工中预留槽口位置。

3.11 单车道型钢栈桥跳跃施工，施工示意如下：

图8 干硬性砼人工抹面浇注仰拱

3 质量技术措施

3.1 仰拱开挖

3.1.1 隧道开挖严禁欠挖；隧道仰拱、隧底最大允许超挖值25cm，线形允许超挖值10cm。

3.1.2 隧底开挖轮廓和底部高程应符合设计要求。隧底范围石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1㎡不大于0.1㎡）侵入衬砌应小于5cm。

3.1.3 隧底开挖后应及时核对隧底地质情况，当需要进行加固处理时，应符合设计要求，

3.1.4 水沟开挖位置、基底高程应符合设计要求，靠边墙的水沟应与边墙基础同时开挖，一次成型。

3.2 仰拱喷射砼

3.2.1 喷射混凝土必须采用湿喷工艺；混凝土在拌和站使用自动计量配料、强制搅拌机拌和；混凝土搅拌运输车运输；喷射作业采用ZSP-Ⅱ型湿喷机+喷射台架进行喷射作业。

3.2.2 材料进场检验和抽检工作要及时进行，以保证所使用的各种原材料满足设计技术要求。不合格或未批准的材料严禁使用；

3.2.3 在已喷射的砼表面上，不允许砼开裂、渗水，也不允许钢筋、锚杆外露和砼侵占隧道二衬断面，如有上述情况发生，应按监理工程师指示采取补救措施；

3.2.4 注浆的钻孔应按监理工程师批准的方法和材料，全部用浆液充填。浆液配合比所使用的附加剂、拌合方法、注浆压力、设备和注浆方法，均应得到监理工程师批准；

3.2.5 喷射混凝土施工前，应对受喷岩面进行处理后再喷射混凝土，并做好以下各项准备工作：

一般岩面可用高压水冲洗受喷面上的浮尘、岩屑，当岩面遇水容易潮解、泥化时，宜采用高压风吹净岩面。

设置控制喷射混凝土厚度的标志，一般采用埋设钢筋头做标志。

检查机具设备和风、水、电等管线路，并试运转。

选用的空压机应满足喷射机工作风压和耗风量的要求；压风进入喷射机前必须进行油水分离。

3.2.6 喷射混凝土终凝2h后，即喷水养护，时间不得少于14d。气温低于+5℃时不得喷水养护。

3.3 仰拱及仰拱填充

3.3.1 施作仰拱混凝土前必须清除隧底虚碴、淤泥、积水和杂物，超挖部分应采用同级混凝土回填。隧底开挖轮廓和高程符合设计要求；不允许欠挖。

检查数量：全部检查；

检查方法：观察、尺量；

修补方法：风镐、液压破碎锤凿除欠挖部分，超挖部分用C30混凝土填平。

3.3.2 仰拱、填充混凝土所用的原材料、外加剂、配合比、养护、试验等各项内容应符合集团公司标准《高性能混凝土施工细则》。

检验数量：按相关标准的规定进行检验；

检验方法：全部检查质量证明文件并按批进行抽样试验。

3.3.3 仰拱厚度及各部尺寸应符合设计要求，仰拱填充混凝土的厚度和表面高程应符合设计要求，并应按铁道部现行《铁路隧道衬砌无损检测规程》（TB10223）的规定检测；

检验数量：每一浇筑段检查2个断面；

检验方法：查对设计图，观察、尺量和无损检测。

3.3.4 仰拱拱座与边墙及水沟连接应符合设计要求，拱座应与墙基同时浇筑；

检验数量：每一浇筑段检查2次；

检验方法：观察、测量，检查施工记录。

3.3.5 仰拱、仰拱填充混凝土应分段连续浇筑，一次成型，不留纵向施工缝。特殊情况下可按设计要求分部施工。仰拱填充需要留设纵向施工缝时需要采用切实的处理措施，并经设计、监理同意后方可实施；

检验数量：全部检查；

检验方法：观察、查记录。

3.3.6 仰拱表面应平顺，不积水，仰拱填充表面坡度应符合设计要求，坡面应平顺、排水通畅、不积水；

检验数量：全部检查；

检验方法：观察。

3.3.7 仰拱应及时施作，与开挖面的距离不宜超过衬砌浇筑段长度的3倍；

检验数量：每一浇筑段检查2次；

检验方法：观察和尺量。

3.3.8 仰拱顶面高程和曲率应符合设计要求，高程允许偏差为±15 mm；

检验数量：每一浇筑段检查2个断面；

检验方法：水准测量，自动断面仪测量。

3.3.9 仰拱填充混凝土不得与仰拱混凝土同时浇筑，仰拱填充混凝土浇筑前应清除仰拱表面的杂物和积水。表面处理应符合设计要求；

检验数量：全部检查；

检验方法：观察。

3.3.10 中心水沟沟身、检查井井身允许偏差为：

沟身、井身断面尺寸允许偏差±20mm；

沟底、井底高程允许偏差±5mm；

沟身、井身平面位置(纵、横向) 允许偏差±20mm；

井身壁厚允许偏差－10mm；

检验数量：全部检查；

检查方法：观察、尺量、经纬仪、水准仪实测。

3.3.11 横向导水管施工时应注意准确定位，横向导水管间距、尺寸、泄水坡度符合设计要求，不可堵塞或压裂，导水管与检查井预留孔的连接密贴，确保侧沟与中心水沟之间水路通畅；

检验数量：全部检查；

检查方法：观察、尺量。

3.3.12 Ⅳ、Ⅴ级围岩安装格栅钢架或钢拱架前必须初喷（或初灌）5cm合成纤维混凝土，且保证与钢拱架或格栅完全密贴，保证格栅受力均匀；

3.3.13 初灌合成纤维混凝土强度达到5MPa方能上人绑扎仰拱钢筋；

3.3.14 仰拱绑扎应符合下列要求：

3.3.14.1 钢筋绑扎前先采用测量手段将内层钢筋支架中的竖直钢筋按照设计位置进行现场标定。

3.3.14.2 根据测量放线位置先将竖直支架固定，然后将弧形钢筋固定。

3.3.14.3 纵向每隔2m将支架安装完成后，环向每隔3m拉线，在根据拉线情况首先进行外层钢筋的绑扎；确定外层钢筋位置后根据外层钢筋绑扎内层钢筋。

3.14.3.4 最后绑扎纵向分布筋及箍筋。

3.3.15 仰拱混凝土不宜采用泵送；

3.3.16 仰拱混凝土强度达到5MPa方能安装中心水沟模型。

4 安全技术措施

4.1 爆破安全

4.1.1钻眼作业应符合下列规定：

4.1.1.1钻眼前，应检查工作环境的安全状态，且须人工清除拱脚两侧平台上虚碴，待开挖面清除浮石以及瞎炮处理完毕后方可进行钻眼作业；

4.1.1.2凿岩机的支架，在碴堆上钻眼时，应保持碴堆的稳定；

4.1.1.3不得在残眼中钻眼。

4.1.2爆破作业应符合下列规定：

4.1.2.1 洞内爆破作业必须统一指挥；

4.1.2.2洞内爆破时，所有人员必须撤离。

4.1.3遇有下列情况时，严禁装药爆破：

4.1.3.1开挖面围岩破碎尚未支护；

4.1.3.2没有警戒好的；

4.1.3.3照明不足。

4.1.4爆破后，15分钟后检查人员方可进入开挖面检查。检查内容包括：

4.1.4.1有无瞎炮；

4.1.4.2有无残余炸药或雷管；

4.1.4.3两帮有无松动的围岩；

4.1.4.4支撑有无损坏与变形。

4.1.5爆破时，爆破工应随身配带手电筒，并设故障照明。

4.2洞内交通安全

4.2.1机械装碴的辅助人员应随时留心机械设备及运碴车辆的运行情况，防止碰撞；

4.2.2洞内倒车应设专人指挥；

4.2.3 装碴机械在操作中其回转范围内不得有人通过；

4.2.4 各种机械车辆要统一指挥，协调安排。

4.3安全用电要求

4.3.1施工中安排专职电工负责洞内照明、临时电力线路的检修，确保用电安全有保障、照明满足需要。

4.3.2检修、操作中须按规定穿戴防护用品，使用绝缘工具，线路检修中严禁带电作业。确保用电安全。

4.3.3施工临时用电线路必须架空敷设，且架空电线必须采用绝缘铜线或绝缘铝线。按机械强度要求，绝缘铜线截面不得小于10mm2，绝缘铝线截面不得小于16mm2。

4.3.4架空线路必须设置绝缘子，以及各种用电线路包括照明线路都必须设绝缘子，严禁用金属裸线作绑扎，严禁直接架设在钢管架上，或用铁丝吊在其它物体上。临时用电线路的架设必须规范整齐，不得乱拉乱接，现场临时用电线路沿边墙敷设，但必须设置绝缘子，以保证用电安全。

4.3.5所有配电箱均应标明其名称、用途，进线和出线分路标记；所有配线箱应配锁，开关箱应每月进行检查和检修一次，检查、维修时必须按规定穿戴绝缘鞋、手套，必须使用电工绝缘工具。

4.3.6对配电箱、开关箱进行检查和检修时必须将前一级相应的电源开关分闸断电，并悬持停电标志牌，严禁带电作业。

4.3.7所有配电箱，开关箱在使用过程中必须执行下述操作顺序：

4.3.7.1 送电操作顺序：总配电箱—分配电箱—开关箱

4.3.7.2 停电操作顺序：开关箱-分配电箱—总配电箱

4.3.8 所有临时用电设备，必须实行“一机一箱一闸一漏”。

4.4 喷射机开始作业时应先给风，再开机，后送料。结束时待料喷完，先停机，后关风。作业中应经常检查输料管、出料管等有无磨薄击穿及联接不牢固的现象，发现问题应及时处理。当喷嘴不出料时，检查输料管是否堵塞，但一定要把喷头避开有人方向。杜绝高压水、高压风及其它喷射物突然喷出伤人的现象发生；

4.5 重视施工安全，经常检查管道和接头是否有松脱现象和击穿的可能，及时更换；处理堵管时，喷嘴前方严禁站人。

4.6 仰拱施工应符合下列要求：

4.6.1 仰拱施工前，必须将隧底虚碴、杂物、积水等清除干净，超挖应采用同级混凝土回填；

4.6.2 仰拱宜超前拱墙二次衬砌，其超前距离宜保持3倍以上衬砌作业循环长度；

4.6.3 仰拱施作应优先选择各段一次成型，避免分部灌筑；

4.6.4 仰拱施工缝和变形缝处应作防水处理，其工艺按有关规定办理。

5 主要施工机具设备及人员安排

5.1 开挖机具设备及人员安排

5.1.1机具设备安排

开挖机械设备配制表

5.2.1机具设备安排

初期支护施工主要机具设备表

5.2.1机具设备安排

二○○六年三月二十日