大斷面黃土隧道機械配套和施工工藝.doc

大斷面黃土隧道機械配套和施工工藝（朱華平）內(nèi)容摘要鄭西鐵路客運專線黃土隧道，開挖面積近170m2，洞口段大部分為淺埋、偏壓、濕陷性黃土，隧道開挖后地表沉降及初期支護的變形均比較大，洞身大部分地段為級圍巖，穩(wěn)定性較好，沉降也較小，現(xiàn)國內(nèi)外并沒有成熟的大斷面黃土隧道變形穩(wěn)定性判別標(biāo)準(zhǔn)，對大斷面黃土隧道的設(shè)計、施工均缺乏認識與經(jīng)驗。本文通過對鄭西線潼洛川、高橋、鳳凰嶺三座大斷面濕陷性黃土隧道的施工，分析與總結(jié)出大斷面黃土隧道級圍巖CRD法開挖、級圍巖弧形導(dǎo)坑法開挖施工的合理工序、步長、人員、機械設(shè)備配置，確定出切合實際的進度指標(biāo)和各個工序的作業(yè)循環(huán)時間；結(jié)合施工取得的經(jīng)驗教訓(xùn)，總結(jié)出大斷面濕陷性黃土隧道施工安全與質(zhì)量控制要點，并提出需進一步研究探討的施工技術(shù)方案，如級圍巖的開挖方法、拱墻腳的加強設(shè)計、增加開挖預(yù)留沉落量、初期支護變形不趨于穩(wěn)定而二襯需提前施作且加強設(shè)計、淺埋段地表全封閉防水處理及洞內(nèi)需加固消除濕陷性而進度緩慢增加斜井確保工期等問題。關(guān)鍵詞客運專線 大斷面黃土隧道 機械配套 施工工藝1、工程概況鄭西客運專線設(shè)計時速350Km/h，由我單位施工的有潼洛川隧道，全長3817m；高橋隧道，全長1458m；鳳凰嶺隧道，全長842m。隧道位于陜西省潼關(guān)縣與華陰市，隧道洞身位于I級黃土臺塬區(qū)，表層為第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積砂質(zhì)黃土及黏質(zhì)黃土，下伏第四系中更新統(tǒng)風(fēng)積砂質(zhì)黃土及黏質(zhì)黃土，中間夾有數(shù)層古土壤層。隧道洞口段基本為淺埋，埋深在545米之間，且有不同程度的濕陷性。級圍巖開挖面積近170m2，設(shè)計采用CRD法施工。IV級圍巖采用弧形導(dǎo)坑法開挖。2、大斷面濕陷性黃土隧道設(shè)計參數(shù)隧道內(nèi)輪廓采用鐵道部新近優(yōu)化后的時速350km客運專線隧道內(nèi)輪廓，軌面以上有效內(nèi)凈空面積按100m2設(shè)計，隧道襯砌采用曲墻帶仰拱的封閉結(jié)構(gòu)，二襯和仰拱均采用C35防水鋼筋混凝土，暗挖段采用復(fù)合式襯砌。級圍巖采用噴錨初期支護，全斷面設(shè)I25a型鋼鋼架，間距1榀/0.6m，拱部設(shè)42超前小導(dǎo)管（l-4.5m，環(huán)向間距40cm，外插角510，搭接長度1.5m），小導(dǎo)管內(nèi)充填M20水泥砂漿。拱部120范圍內(nèi)采用22藥包錨桿，L-2.5m，間距11m；邊墻22砂漿錨桿，L-4m，間距11m，梅花型布置；濕陷性黃土地段拱部120范圍內(nèi)不設(shè)系統(tǒng)錨桿。鋼筋網(wǎng)：Q235 8，拱墻布設(shè)，鋼筋網(wǎng)間距2020cm。噴混凝土采用C25噴混凝土，拱墻噴層摻加聚丙烯微纖維，摻量1.2kg/m(3)，厚度35cm。二襯混凝土采用C35鋼筋砼，厚60cm。預(yù)留變形量為10cm。級圍巖采用噴錨初期支護，全斷面設(shè)1榀/0.8m工20a型鋼鋼架，局部含水量較大地段拱部設(shè)42超前小導(dǎo)管（l-3.5m，環(huán)向間距40cm，外插角510，搭接長度1.5m），小導(dǎo)管內(nèi)充填M20水泥砂漿。拱部120范圍內(nèi)采用22藥包錨桿，L-2.5m，間距11m；邊墻22砂漿錨桿，L-4m，間距11m，梅花型布置；鋼筋網(wǎng)：Q235 8，拱墻布設(shè)，鋼筋網(wǎng)間距2020cm。噴混凝土采用C25噴混凝土，拱墻噴層摻加聚丙烯微纖維，摻量1.2kg/m(3)，厚度35cm。二襯混凝土采用C35鋼筋砼，厚60cm。預(yù)留變形量為10cm。襯砌支護參數(shù)：見“雙線隧道復(fù)合襯砌支護參數(shù)”表。雙線隧道復(fù)合襯砌支護參數(shù)表 圍巖級別初期支護預(yù)留變形量二次襯砌噴層系統(tǒng)錨桿鋼筋網(wǎng)鋼架位置錨桿類型長度間距位置錨桿類型長度間距位置間距鋼架類型間距拱墻仰拱cm（m）（m）（m）（m）（cm）榀m(cm）(cm）(cm）老黃土26拱部藥包2.511邊墻砂漿3.511全斷面2020I20a1/0.8105060加強30藥包2.511砂漿3.5112020I22a1/0.810506035藥包2.511砂漿4112020I25a1/0.6106070新黃土35砂漿4112020I25a1/0.6106070下穿段35藥包2.511砂漿4112020I25a1/0.6128080注：1、濕陷性黃土地段拱部不設(shè)系統(tǒng)錨桿，但需布置固定鋼架用錨桿，每榀鋼架設(shè)8根錨桿； 2、下穿段指高橋隧道出口段下穿南同蒲復(fù)線地段。隧道防排水采取“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，滿足地下工程國家一級防水標(biāo)準(zhǔn)。防水系統(tǒng)：全隧道拱墻敷設(shè)EVA防水板，防水板厚度1.5mm，土工布重量400g/m2,隧道二次襯砌采用防水混凝土，其抗?jié)B等級不小于P8。排水系統(tǒng)：隧道內(nèi)設(shè)置雙側(cè)水溝，道床中心設(shè)置直徑為16cm的半圓形排水明溝。隧道襯砌防水板背后環(huán)向設(shè)置100mmHDPE單壁打孔波紋管，間距812m，隧道兩側(cè)邊墻墻腳外縱向分段設(shè)置100mmHDPE雙壁打孔波紋管，每段縱向盲溝設(shè)置一處（底端）100mm泄水孔連接到隧道側(cè)溝，泄水孔間距12m。施工縫及變形縫防水設(shè)計：施工縫及變形縫是隧道防排水的薄弱環(huán)節(jié)，施工縫表面涂界面劑并設(shè)置中埋式止水帶、背貼式止水帶防止地下水的滲入；變形縫防水采用中埋式止水帶、背貼式止水帶。3、大斷面黃土隧道施工方法在施工工程中嚴(yán)格遵循“管超前，短開挖，強支護，早封閉，勤量測”的原則，采用動態(tài)施工，實行網(wǎng)絡(luò)信息化管理，加強地質(zhì)超前預(yù)報，加強對地表、圍巖和支護的監(jiān)控量測，及時對信息進行分析，以科學(xué)、合理的施工方法做到優(yōu)化施工。3.1施工方法3.1.1超前支護3.1.1.1級圍超前支護級圍巖開挖前沿拱部設(shè)計開挖輪廓線外10cm施作超前小導(dǎo)管（L4.5m,40cm），預(yù)注M20水泥砂漿加固地層。超前小導(dǎo)管外插角為35，縱向搭接長度不小于1.5m，采用ZM-12T型煤電鉆鉆孔，采用YT28型風(fēng)槍頂進超前小導(dǎo)管，小導(dǎo)管插入孔內(nèi)的長度不小于管長90%。尾部與型鋼鋼架焊接固定，JYZ2型注漿泵進行注漿作業(yè)。制作鋼花管：42mm超前小導(dǎo)管在鋼構(gòu)件加工場制作。前端做成尖錐形，尾部焊接8mm鋼筋加勁箍，管壁上每隔15cm交錯布置注漿孔，孔眼直徑為68mm，詳見圖1注漿小導(dǎo)管加工圖。小導(dǎo)管安裝：采用ZM-12T型煤電鉆鉆設(shè)錨桿孔后，將小導(dǎo)管按設(shè)計要求插入孔中，或用YT28型風(fēng)槍直接將小導(dǎo)管從型鋼鋼架上部中部頂入，外露端支撐于開挖面后方的鋼架上，與鋼架共同組成預(yù)支護體系。8mm加勁箍50cm42mm普通鋼管15cm圖1 注漿小導(dǎo)管加工圖注漿：注漿設(shè)備采用JYZ2型注漿泵，注M20水泥砂漿，在管口處設(shè)止?jié){塞。水泥砂漿采用小型砂漿攪拌機拌制，注漿壓力一般為0.51.0MPa。注漿前先噴射混凝土35cm封閉掌子面作止?jié){盤，注漿量一般為鉆孔圓柱體的1.5倍，若注漿量超限，未達到壓力要求，應(yīng)調(diào)整漿液濃度繼續(xù)注漿，直至符合注漿質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保鉆孔周圍巖體與鋼管周圍孔隙均為漿液充填，方可終止注漿。注漿先從拱頂開始向下注，先灌注“單”號孔，再灌注“雙”號孔。注漿參數(shù)應(yīng)根據(jù)注漿試驗結(jié)果及現(xiàn)場情況適當(dāng)調(diào)整。注漿作業(yè)中認真填寫注漿記錄，隨時分析和改進，并注意觀察施工支護工作面的狀態(tài)，試挖掌子面，無明顯滲水時，即可進行開挖作業(yè)。工藝流程圖：參見圖2小導(dǎo)管施工工藝框圖 3.1.1.2級圍超前支護本段級圍巖主要以老黃土為主。設(shè)計要求在局部含水量大的地段，拱部采用42小導(dǎo)管進行超前支護。具體鉆孔、插管施工方法同級圍巖小導(dǎo)管施工方法。注漿：注漿采用M20砂漿，具體注漿方法及工藝同級圍巖小導(dǎo)管注漿施工方法。 圖2 小導(dǎo)管施工工藝框圖地質(zhì)調(diào)查漿液選擇注漿設(shè)計現(xiàn)場試驗配比試驗注漿參數(shù)效果檢查制定施工方案進行施工施工準(zhǔn)備設(shè)備準(zhǔn)備管材加工材料準(zhǔn)備噴砼封閉掌子面機具準(zhǔn)備鉆孔打小導(dǎo)管注 漿開 挖3.1.2開挖3.1.2.1級圍巖開挖黃土隧道級圍巖采用CRD法進行開挖。其工藝流程見圖3。級圍巖段設(shè)計開挖斷面尺寸為：15.20m13.18m（寬高），包括預(yù)留變形量10cm,開挖斷面積163.81m2。CRD法開挖將斷面分隔成左右兩側(cè)、上、下部及底部六個部分，根據(jù)臨時支撐形式，先開挖左上導(dǎo)，開挖采用預(yù)留核心土法施工（核心土高度距拱頂1.61.8m,距邊墻3m，距中隔壁2m，核心土頂部留一圖3 級圍巖開挖施工工藝流程圖測量放線左側(cè)拱部超前支護左側(cè)上部開挖、出碴左側(cè)上部、上部中隔壁初期支護、橫支撐施工左側(cè)下部開挖、出碴左側(cè)下部初期支護左側(cè)底部開挖、出碴基底加固左側(cè)仰拱初期支護左側(cè)仰拱襯砌右側(cè)拱部超前支護右側(cè)上部開挖、出碴右側(cè)上部、上部中隔壁初期支護、橫支撐施工右側(cè)下部開挖、出碴右側(cè)下部初期支護右側(cè)底部開挖、出碴右側(cè)仰拱初期支護左側(cè)仰拱襯砌超前地質(zhì)預(yù)報仰拱填充施工下一工序圍巖監(jiān)控量測圍巖監(jiān)控量測圍巖監(jiān)控量測長1.5m平臺便于人工操作，縱向為1：1降坡至開挖線底部），一次掘進1榀。采用挖掘機開挖，先開挖邊墻處，再開挖中隔壁一側(cè)，預(yù)留30cm，采用人工開挖至設(shè)計輪廓線。再開挖右側(cè)，右側(cè)滯后左側(cè)控制在10米以內(nèi)。每側(cè)上部臺階長度控制在3m左右；中部臺階長度控制在6m以內(nèi)；下部開挖，根據(jù)仰拱施工離掌子面的距離不超過30米的原則及時跟進。洞內(nèi)出碴采用挖掘機裝碴，自卸汽車運輸。開挖和裝碴同時作業(yè)。3.1.2.2級圍巖弧形導(dǎo)坑法開挖本線黃土隧道級圍巖采用弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法進行開挖。其工藝流程見圖4。開挖方法級圍巖段設(shè)計開挖斷面尺寸為：14.82m12.80m（寬高）包括預(yù)留變形量10cm，開挖斷面積155.08m2。采用弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法進行開挖，將整個斷面分成上、中、下以及底部四部分臺階錯臺開挖。其中上部超前中部35m，中部超前下部35m，下部超前底部10m，逐級掘進開挖。為方便機械作業(yè)，上部開挖高度控制在4.5m左右，中部臺階高度也控制在4.5m左右，下部臺階控制在3.5m左右。級圍巖局部含水量大的地方，在開挖前拱部環(huán)向以40cm間距采用L=3.5m長的42超前小導(dǎo)管對開挖巖體進行注漿預(yù)加固，待漿液達到一定強度后，采用小型挖掘機開挖，并預(yù)留一定厚度由人工持風(fēng)鎬修邊到位，保證輪廓的圓順和平整。開挖及出碴設(shè)備根據(jù)斷面尺寸，級圍巖開挖仍采用1臺PC225型挖掘機開挖作業(yè)，按照左右分部交錯開挖的方式開展開挖作業(yè)。根據(jù)各部開挖尺寸，圖4 級圍巖開挖施工工藝框圖測量放線拱部超前支護上部環(huán)行開挖、出碴核心土及中部開挖、出碴中部初期支護下部開挖、出碴下部初期支護底部開挖超前地質(zhì)預(yù)報仰拱填充施工下一工序上部初期支護底部初期支護仰拱襯砌圍巖監(jiān)控量測圍巖監(jiān)控量測圍巖監(jiān)控量測圍巖監(jiān)控量測上中下部進行四個循環(huán)圍巖穩(wěn)定性評判、修正施工方案，確定二次襯砌施作時間完全滿足該挖掘機作業(yè)空間需要。洞內(nèi)出碴采用PC225型挖掘機裝碴，也可采用裝載機配合裝碴，自卸汽車運輸。開挖和裝碴同時作業(yè)。開挖順序級圍巖按照弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法開挖，整個斷面分成上、中、下以及底部四個部分進行開挖，其中上部采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土。根據(jù)開挖斷面，為保證施工進度，達到黃土隧道快速施工的目的，各部在合理組織、相互協(xié)調(diào)配合施工的基礎(chǔ)可分成左右側(cè)上、中、下部按照開挖和支護工序順序作業(yè)的方式開展施工，以解決各部開挖運輸出碴的通道的問題；底部利用上部進行超前支護及鋼拱架安裝的作業(yè)時間一次開挖4.5m，這樣可最大限度的減小各部施工的干擾問題。3.1.3 初期支護3.1.3.1級圍巖初期支護每一部分開挖完成后，及時噴射4cm微纖維混凝土對圍巖進行封閉。級圍巖按照1榀/0.6m間距架立I25a型鋼鋼架，縱向采用42鋼管連接，間距100X100cm。打設(shè)22系統(tǒng)錨桿、42鎖腳錨管，掛鋪820X20cm鋼筋網(wǎng)。首先將預(yù)先在加工場地試拼裝合格的型鋼鋼架動至洞口等準(zhǔn)備工作，根據(jù)測量放線定出的鋼架位置打設(shè)鋼架定位鋼筋，分段安裝鋼架，兩墊板用螺栓連接牢固，鋼架與定位鋼筋焊接固定，打設(shè)系統(tǒng)錨桿，掛鋪鋼筋網(wǎng)片，打設(shè)鎖腳錨桿，待錨桿的砂漿有一定強度后安裝錨桿墊板，擰緊螺栓，最后作好噴射混凝土厚度標(biāo)志等噴射混凝土準(zhǔn)備工作。檢查合格后，進行噴射微纖維混凝土施工。首先試運轉(zhuǎn)空壓機，濕噴機等機械設(shè)備，調(diào)節(jié)好濕噴機的送風(fēng)風(fēng)壓并用高壓風(fēng)清洗好工作巖面上的浮碴及粉塵，混凝土工作自下而上分片分層進行，分片高度為45m，分層厚度為邊墻69cm，拱部56cm。達到噴射厚度后用人工鑿除存在空鼓及凹凸不平部分，最后噴射混凝土找平，使混凝土平整度滿足驗標(biāo)要求，完成一個初期支護施工循環(huán)。2小時后進行噴霧養(yǎng)護，一天兩次，連續(xù)14天以上。3.1.3.1級圍巖初期支護每一循環(huán)開挖完成后，及時噴射4cm微纖維混凝土對圍巖進行封閉。級圍巖按照1榀/0.8m間距架立I20a型鋼鋼架，縱向采用42鋼管連接，間距100X100cm。打設(shè)22系統(tǒng)錨桿、42鎖腳錨管，掛鋪820X20cm鋼筋網(wǎng)。施工方法同級圍巖初期支護。3.1.4仰拱及仰拱填充仰拱施工是在隧道隧底初期支護完成后進行施工。為不影響機械車輛通行，仰拱、仰拱填充利用棧橋平臺進行混凝土施工。混凝土在洞外采用拌和站集中拌和，混凝土攪拌運輸車運至洞內(nèi)進行澆筑。從仰拱開挖到澆筑混凝土之間，隧道是處于最不穩(wěn)定的狀態(tài)。級圍巖一般均位于淺埋段，根據(jù)監(jiān)控量測表明，隧道整體下沉量較大，因此，開挖隧底時，采用人工開挖，挖一榀接一榀，杜絕機械開挖。開挖至設(shè)計標(biāo)高后，先將隧底虛碴、雜物、等清除干凈（不允許出現(xiàn)欠挖，超挖部分采用同級砼回填）后及時噴射混凝土4cm封底，然后安裝底部初期支護鋼架，及時接長中隔壁鋼架，要求中隔壁鋼架立在底部鋼架上。噴射C25混凝土厚度35cm。考慮淺埋隧道下沉量較大，為安全起見，此段中隔壁鋼架直接澆筑在仰拱和仰拱填充混凝土之中。仰拱分段施工，施工采用大樣板，按仰拱設(shè)計厚度及形狀施工。由仰拱中心向兩側(cè)對稱施工，一次完成，仰拱砼采用C35防水鋼筋混凝土，采用插入式振搗器，加強振搗，保證砼施工質(zhì)量。仰拱施工縫內(nèi)設(shè)中埋式止水帶，確保位置準(zhǔn)確，用定位夾固定牢靠。施工縫澆筑混凝土前，應(yīng)將其表面鑿毛。清除浮粒和雜物，用水沖洗干凈，保持濕潤，涂刷界面劑并及時澆筑混凝土。每排仰拱應(yīng)預(yù)留連接筋。仰拱澆筑不應(yīng)有縱向施工縫。仰拱與填充分兩次施工，不得將仰拱及填充整體澆筑。隧道仰拱上部填充砼施工前先清洗仰拱上虛碴及雜物，排除積水。填充砼表面要求平整，橫坡、縱坡與設(shè)計一致。仰拱施工縫與填充砼施工縫相互錯開，要求施工縫順直、平整及鑿毛清洗。仰拱施工與掘進工作平行進行，為解決仰拱施工和其他工序的干擾問題，采用型鋼鋼架進行拼裝自制仰拱防干擾平臺，形成立體交叉平行作業(yè)體系。 3.1.5中隔壁拆除中間支護系統(tǒng)的拆除時間由中間支護系統(tǒng)對后續(xù)工序作業(yè)的影響確定?？紤]后續(xù)作業(yè)的及時跟進，中間支護系統(tǒng)對其產(chǎn)生的影響，在嚴(yán)格考證拆除中間支護系統(tǒng)的安全性之后，進行拆除。如圍巖穩(wěn)定條件滿足設(shè)計要求，下部豎支撐可在仰拱填充作業(yè)前拆除，橫支撐和上部豎支撐在隧道仰拱填充施工完成后防排水系統(tǒng)施作前一次性拆除。為保證施工安全，限制圍巖變形，中間支護也可推遲到隧道仰拱填充施工完成后防排水系統(tǒng)施作前一次性全部拆除。一次性拆除長度以滿足襯砌臺車一次襯砌長度為宜。豎支撐拆除時要防止對支撐系統(tǒng)形成大的振動和擾動?？刹捎蔑L(fēng)鎬拆除鋼支撐之間的噴射混凝土壁，對于中間支護系統(tǒng)和初期支護連接部位附著在鋼架上的噴射混凝土用人工鑿除，采用氣焊燒斷與初期支護連接部位，其他部位的附著噴射混凝土，在鋼架拆除運出洞外后再進行處理。拆除過程中要加強監(jiān)控量測，在變形穩(wěn)定的前提下才能進行中隔壁的拆除。3.1.6 防排水施工、地表防水在大斷面濕陷性黃土的開挖施工過程中，隧道洞身地表出現(xiàn)多處縱向、橫向裂縫，使雨水輕易浸入，并根據(jù)量測結(jié)果表明雨水對地表下沉影響很大，每次下雨都會引起地表下沉突變，因此，需對地表進行全覆蓋防水，并根據(jù)地形實際情況在地面上做臨時排水溝，與天溝、排水溝連接，形成完整的地表防排水體系，防止雨水對地表下沉造成不良影響。、洞身防排水防水系統(tǒng)：全隧道拱墻敷設(shè)EVA防水板，防水板厚度1.5mm，土工布重量400g/m2,隧道二次襯砌采用防水混凝土，其抗?jié)B等級不小于P8。排水系統(tǒng)：隧道內(nèi)設(shè)置雙側(cè)水溝，道床中心設(shè)置直徑為16cm的半圓形排水明溝。隧道襯砌防水板背后環(huán)向設(shè)置100mmHDPE單壁打孔波紋管，間距815m，隧道兩側(cè)邊墻墻腳外縱向分段設(shè)置100mmHDPE雙壁打孔波紋管，每段縱向盲溝設(shè)置一處（底端）100mm泄水孔連接到隧道側(cè)溝，泄水孔間距12m。施工縫及變形縫是隧道防排水的薄弱環(huán)節(jié)，施工縫表面涂界面劑并設(shè)置中埋式止水帶、背貼式止水帶防止地下水的滲入。變形縫防水采用中埋式止水帶、背貼式止水帶。施工時利用自制多功能臺車采用無錨釘鋪掛工藝進行鋪設(shè)。變形縫、施工縫處防水采用中埋式橡膠止水帶、背貼式止水帶。防水板采用熱熔法手工焊接在塑料圓墊片上，焊接牢固，防止防水板脫落現(xiàn)象。3.1.7 襯砌施工拱墻二次襯砌采用全斷面整體鋼模襯砌臺車、混凝土攪拌運輸車運輸、泵送砼灌注，插入式振搗器搗固，擋頭模采用木模。混凝土澆筑要左右對稱進行，防止鋼模臺車偏移。砼生產(chǎn)采用自動計量拌合站拌合，砼拌合站設(shè)置應(yīng)滿足冬季施工要求。仰拱、防排水系統(tǒng)以及鋼筋綁扎超前襯砌1個循環(huán)完成。施工工藝流程如下：隧道襯砌施工工藝流程圖監(jiān)控量測確定施做二次襯砌時間布設(shè)軌道臺車移位中線控制、頂模中心高及邊模凈空檢測臺車就位模板整修涂脫模劑止水帶安裝預(yù)埋件基倉清理臺車加固輸送管道安裝混凝土澆筑拆 模養(yǎng) 護標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護28天取樣做砼試件軌道標(biāo)高測量控制軌 距輸送泵臺車拼裝定制臺車襯砌背后壓漿仰拱、填充超前，提前一板襯砌完成鋼筋綁扎標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護28天混凝土生產(chǎn)、運輸擋頭板安裝3.2 人員、機械設(shè)備的合理配置根據(jù)潼洛川隧道、高橋隧道、鳳凰嶺隧道施工情況，大斷面黃土隧道施工機械、人員的配置如下：3.2.1 CRD法施工人員、機械設(shè)備的合理配置CRD法施工主要施工機械配置如下表主要施工機具設(shè)備配置表序號機械名稱單位數(shù)量備注1挖掘機臺22裝載機臺23風(fēng)鎬臺84風(fēng)槍臺45鉆機個26混凝土濕噴機臺67混凝土輸送泵臺28混凝土攪拌站臺19自卸汽車輛410電動空壓機臺311鋼架彎曲機臺112鋼筋調(diào)直機臺113鋼筋切斷機臺114襯砌臺車臺115射釘器個416混凝土輸送車輛317熱風(fēng)焊槍個218交流電焊機臺819注漿泵臺320收斂計臺121全站儀臺122水準(zhǔn)儀臺223防水板熱合機臺1CRD法施工人員配置如下表：施工人員配置表序號人員構(gòu)成人數(shù)（人）作業(yè)制備注1開挖班20二班制人工配合機械開挖2架立型鋼鋼架及掛網(wǎng)15二班制3錨噴班8二班制4鋼筋加工班15二班制包括型鋼鋼架加工5機械手班10三班制6混凝土班15三班制負責(zé)混凝土拌和與澆筑7防水板班15三班制8輔助人員10一班制 9管理人員10三班制10測量班3一班制11電工2二班制12焊工6二班制合計1293.2.2 弧形導(dǎo)坑法施工人員、機械設(shè)備的合理配置 弧形導(dǎo)坑法主要施工機械配置如下表主要施工機具設(shè)備配置表 序號機械名稱單位數(shù)量備注1挖掘機臺12裝載機臺13風(fēng)鎬臺94風(fēng)槍臺45鉆機個26混凝土濕噴機臺37混凝土輸送泵臺18混凝土攪拌站臺19自卸汽車輛410電動空壓機臺311鋼架彎曲機臺112鋼筋調(diào)直機臺113鋼筋切斷機臺114襯砌臺車臺115射釘器個416混凝土輸送車輛317熱風(fēng)焊槍個218交流電焊機臺819注漿泵臺220收斂計臺121全站儀臺122水準(zhǔn)儀臺223防水板熱合機臺1弧形導(dǎo)坑法施工人員配置如下表：施工人員配置表序號人員構(gòu)成人數(shù)（人）作業(yè)制備注1開挖班18兩班制人工配合機械開挖（含立架）2注漿班7一班制3噴混凝土班14兩班制4鋼筋加工班16兩班制包括型鋼鋼架加工5混凝土班6一班制襯砌及仰拱填充混凝土6防水板班6一班制7仰拱班6一班制8測量班3一班制9雜工班14一班制合計923.3 各工序循環(huán)作業(yè)時間及進度指標(biāo)3.3.1CRD法施工各工序循環(huán)作業(yè)時間及進度指標(biāo)根據(jù)對潼洛川、高橋、鳳凰嶺隧道CRD法及弧形導(dǎo)坑法施工情況，CRD法及弧形導(dǎo)坑法施工各施工工序的循環(huán)時間及進度指標(biāo)如下表：CRD開挖支護循環(huán)作業(yè)時間表左側(cè)斷面右側(cè)斷面?zhèn)渥⑿蛱柟ば蛎Q作業(yè)時間（min）序號工序名稱作業(yè)時間（min）上部上部1超前地質(zhì)預(yù)報301每6循環(huán)預(yù)報一次每次鉆孔5m2測量放線302測量放線303超前支護1203超前支護120每10循環(huán)施作一環(huán)41-開挖、出碴15049-開挖、出碴1505-徑向錨桿、鋼架、鋼筋網(wǎng)安裝1805-徑向錨桿、鋼架、鋼筋網(wǎng)安裝1806-噴射砼3006-噴射砼3002臺噴射機同時作業(yè)7合計8107合計780下、底部下、底部1測量放線301測量放線3023-開挖、出碴 180211-開挖、出碴 1803-徑向錨桿、鋼拱架、鋼筋網(wǎng)安裝1503-徑向錨桿、鋼拱架、鋼筋網(wǎng)安裝1504-噴射砼1204-噴射砼12056-開挖、出碴150614-開挖、出碴1506-仰拱鋼架、鋼筋網(wǎng)安裝1207-仰拱鋼架、鋼筋網(wǎng)安裝1207-仰拱噴射砼908-仰拱噴射砼908合計8409合計84010說明：1、上部開挖及支護占用直線時間760min（12.67h）。2、下部施工需用時間840 min（14h），與上部開挖支護工序交叉平行作業(yè)，不占用直線時間。3、上部每天施工1.89個循環(huán)，每循環(huán)進尺0.6m，日進尺1.13m，月進尺34m，計劃按平均進尺30m。10說明：1、上部開挖及支護占用直線時間730min（12.17h）。2、下部施工需用時間840 min（14h），與上部開挖支護工序交叉平行作業(yè)，不占用直線時間。3、上部每天施工1.97個循環(huán)，每循環(huán)進尺0.6m，日進尺1.18m，月進尺35.4m，月平均進尺按30m。根據(jù)對大斷面黃土隧道級圍巖施工情況，月開挖進尺在30m/月，每月折合成洞米完成20米/月?；⌒螌?dǎo)坑法開挖支護循環(huán)作業(yè)時間表序號拱部環(huán)行開挖中部開挖下部開挖底部開挖工序名稱作業(yè)時間（min）工序名稱作業(yè)時間（min）工序名稱作業(yè)時間（min）工序名稱作業(yè)時間（min）1超前地質(zhì)預(yù)報302測量放線30-噴砼60測量放線30342小導(dǎo)管超前注漿支護707-開挖、出碴120-鋼架及鋼筋網(wǎng)安裝、噴砼21041-開挖及出碴80-徑向錨桿、鋼架及鋼筋網(wǎng)安裝（150）、噴砼（60）1005-開挖、出碴（分左右側(cè)開挖）50上部5-6個循環(huán)、下部循環(huán)一次，一次進尺4.8m5-徑向錨桿、鋼架及鋼筋網(wǎng)安裝703-開挖、出碴（分左右兩側(cè)開挖）505-開挖、出碴（150）、-徑向錨桿、鋼架及鋼筋網(wǎng)安裝（60）1006-噴射砼120測量放線（50）、3-開挖、出碴（150）80-徑向錨桿、鋼架及鋼筋網(wǎng)安裝1007合計400合計290合計280合計3308說明：1、拱部環(huán)行開挖、出碴占用直線時間400min（8h），每天進行3個循環(huán)。2、中、下部開挖支護與上部交叉平行作業(yè)，不占用直線時間，中、下部開挖可分左右兩部分分別交錯施工。3、上部、中部每循環(huán)進尺0.8m，日進尺2.4m，月進尺72m，月平均進尺70m。4、超前地質(zhì)預(yù)報每4個循環(huán)進行一次，每次鉆孔深度5m。5、底部開挖利用上部超前支護的時間，一次進尺4.8m。4、監(jiān)控量測4.1 監(jiān)控量測規(guī)劃及方法1）地表觀測：淺埋段隧道地表沿縱向每10米布置一個觀測點，每個橫斷面布置11個點，與洞內(nèi)水平收斂和拱頂下沉量測點在同一橫斷面內(nèi)，橫斷面布置依次為拱頂中心布置一個觀測點，中心觀測點兩側(cè)對稱布置10個點，分別距中心點為1m，3m,6m,11m,16m。測量方法：采用DSZ2自動安平水準(zhǔn)儀，精度為1mm.在距隧道體100米外山體上設(shè)水準(zhǔn)點，根據(jù)測量數(shù)據(jù)及相關(guān)要求確定測量頻率。2）洞內(nèi)拱頂級圍巖每5-10m在中隔壁兩側(cè)約1m處各設(shè)一點。仰拱開挖期間左中、右中地面以上1m處每隔5m在中隔壁上設(shè)點觀測。級圍巖每20m在拱頂設(shè)一點。測量方法：采用DSZ2自動安平水準(zhǔn)儀,精度為1mm.拱頂采用吊10米鋼卷尺進行讀數(shù)，并根據(jù)測量數(shù)據(jù)及相關(guān)要求確定測量頻率。3）洞內(nèi)凈空收斂測量級圍巖每隔5-10米在左上、左中、右上、右中拱腳、墻角以上3-3.5米位置設(shè)膨脹螺絲作為觀測點。級圍巖每隔20米在拱腳、最大斷面位置設(shè)膨脹螺絲作為觀測點。測量方法：采用JSS30A型數(shù)顯收斂計，精度為0.01mm. 根據(jù)測量數(shù)據(jù)及相關(guān)要求確定測量頻率。4.2 地表沉降規(guī)律與開挖工序、雨水的關(guān)系大斷面黃土隧道淺埋段地表覆蓋層較薄，如潼洛川隧道進口埋深在20-45米之間，潼洛川隧道出口埋深在5-35米之間，高橋隧道進口埋深在17-30米之間，隧道開挖后在地表均出現(xiàn)縱向和橫向的地表裂縫，且裂縫隨著開挖面發(fā)展。因此開挖后不能形成自然拱，覆蓋層土體重量直接作用在初期支護上，對隧道安全產(chǎn)生較大的隱患。根據(jù)變形觀測資料顯示，隧道地表沉降在掌子面施工后1-3天變化較大，約4-8mm/d，之后變化減少，但仍以12mm/d的速度下沉，仰拱完成后基本趨于穩(wěn)定。地表下沉在下雨期間較為明顯，個別點平均下沉達到10mm/d。即使當(dāng)隧道處于穩(wěn)定時，一遇下雨，地表下沉仍在1-3mm/d。可見雨水對隧道地表沉降有直接關(guān)系，雨水會造成地表覆蓋層重量加大，加速隧道下沉，因此需對淺埋段地表進行全覆蓋防水處理。由監(jiān)控量測結(jié)果表明，目前淺埋段隧道地表沉降最大已達22.3cm，由于淺埋段隧道地質(zhì)基本屬于濕陷性黃土，地基承載力較弱，在仰拱封閉成環(huán)以前由于覆蓋層自身重量會造成隧道的整體下沉，因此，要盡可能縮短仰拱施工時間，改善隧道整體受力結(jié)構(gòu)，減少隧道的整體下沉量。 在埋深較深的級圍巖地段，在沒有偏壓的情況下，地表一般不會有裂縫出現(xiàn)，但在偏壓地段，則會有較大的裂縫出現(xiàn)。潼洛川隧道進口在距洞口200400米之間段隧道中心埋深達60米，該段地表為一大陡坡，北高南低，偏壓嚴(yán)重，施工過程中出現(xiàn)平行于隧道走向的大裂縫，最大縫寬為12cm，最大錯臺為11cm，其余裂縫地段大部分地段裂縫寬度在38cm之間，錯臺高度在13cm之間，最大裂縫高度在90106米之間。根據(jù)地表及裂縫情況分析，裂縫是由于隧道右側(cè)山體向左側(cè)偏壓形成的，裂縫角度約為40度左右，由于埋深較大，雖然地表出現(xiàn)了較大的裂縫，但洞內(nèi)拱頂下沉及收斂與正常地段沒有多大區(qū)別。4.3 拱頂下沉規(guī)律與開挖工序、地表沉降的關(guān)系級圍巖隧道拱頂監(jiān)控量測資料表明，在掌子面開挖完成后的2-3天時間內(nèi)，下沉比較顯著，平均5mm/天；之后下沉量逐漸漸少，但仍有下沉趨勢，在仰拱施工完畢后基本趨于穩(wěn)定。由監(jiān)控量測資料表明，隧道拱頂最大下沉量已達19.9cm，為控制隧道拱頂下沉，仰拱盡快施作很有必要，只有仰拱完成隧道才能形成封閉的受力結(jié)構(gòu)，拱頂下沉才能趨于穩(wěn)定。隧道拱頂下沉與地表下沉情況基本上是一致的，下沉趨勢也基本一致，可見淺埋隧道在覆蓋層壓力下在整體下沉，特別是在雨天的下沉較為明顯，個別點平均達到12mm/d，而平時平均在1-2mm/d,一直存在下沉趨勢，直至仰拱完成后下沉才逐漸趨于穩(wěn)定。4.4 洞內(nèi)收斂變形規(guī)律與開挖工序、拱頂下沉的關(guān)系根據(jù)監(jiān)控量測資料表明洞內(nèi)收斂在開挖初期3-4天較為明顯，平均2-3mm/d,隨后每天的變化基本上在1mm左右，1mm以下的變化居多。并與開挖面的遠近、下雨期間無多大關(guān)系，基本上在20天到30天時間范圍內(nèi)趨于穩(wěn)定。收斂值基本在5cm以內(nèi)，這與黃土的直立性能好有直接的關(guān)系。5、取得的經(jīng)驗教訓(xùn)及安全質(zhì)量控制要點5.1取得的經(jīng)驗教訓(xùn)在大斷面黃土隧道施工中必須嚴(yán)格遵循“管超前，短開挖，強支護，早封閉，勤量測”的原則，拱墻開挖進尺控制在1榀鋼拱架間距，并及時進行初期支護，初期支護施工中要加強鎖腳錨管和擴大拱腳的施工。CRD施工中要及時施作橫撐，橫撐距開挖面距離不能超過12m。為減少隧道拱頂下沉量，仰拱必須盡快施作，因根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)來看在仰拱施作以前拱頂一直有下沉趨勢。要加強隧道監(jiān)控量測，并及時對數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)異常及時采取措施進行加強。5.2施工質(zhì)量安全控制要點一、隧道開挖級圍巖開挖時臺階長度（上下臺階）應(yīng)控制在6米以內(nèi)，橫撐（包括上部及底部）距上臺階掌子面的距離控制在12米以內(nèi)，不允許超過15米。左右側(cè)分開開挖，右上臺階與左下臺階掌子面要錯開10米左右，開挖下臺階時不能超挖，中隔壁及邊墻開挖要錯開間距，不能使拱部初期支護在同一個斷面處于懸空狀態(tài)。拱腳、墻腳的基礎(chǔ)采用人工開挖，不得有浮碴和虛土。仰拱距開挖掌子面距離不大于30米，襯砌距掌子面不大于60米。二、初期支護鎖腳錨管必須認真施做，長度、根數(shù)、擴大拱腳達到設(shè)計要求，鋼拱架下一定要墊槽鋼或混凝土預(yù)制塊。鋼拱架對接位置必須鑿毛、清理干凈。拱腳處噴完混凝土后及時清除多余的回彈混凝土，防止鼓包而后期鑿除，確保噴混凝土面平整，不影響后續(xù)施工。鋼拱架和錨桿安裝滿足設(shè)計和驗標(biāo)要求，二次或多次噴混凝土層之間不能有夾泥，噴前須清理干凈。三、仰拱施工仰拱及時跟進：級圍CRD法開挖時仰拱距掌子面距離控制在30米以內(nèi)。仰拱開挖：一次開挖23榀鋼拱架安裝距離，不能過長。仰拱澆筑：根據(jù)臺車長度，一次澆筑12米或9米，施工完混凝土終凝后可澆筑填充層。填充層及仰拱砼施工縫不宜設(shè)在同一個斷面上，但仰拱與邊墻施工縫應(yīng)盡量設(shè)在同一個斷面上。級圍巖的中隔壁底部鋼拱架接長時，對變形大地段（隔一個往下接一個，到里面正常施工地段（變形穩(wěn)定且地表不開裂段）隔二個接一個，不能全接下去，防止仰拱鋼筋及混凝土結(jié)構(gòu)在中隔壁處形成薄弱帶。對止水帶的處理：按設(shè)計要求進行焊接，并采取相應(yīng)的固定措施，保證止水帶位置安放正確。四、襯砌施工襯砌在初期支護變形沒有趨于穩(wěn)定而提前施工時，須通知設(shè)計院采取加強措施或設(shè)計院認可原措施后進行。襯砌之前先拆除中隔壁，拆除中隔壁時，先拆橫撐，然后再鑿除中壁混凝土，最后再拆中隔壁鋼拱架。拆中隔壁鋼拱架時，先隔一個拆一個，最后再拆完。拆除支撐期間，加強穩(wěn)定性監(jiān)測與分析。防水板采用分離式防水板，防水板的連接要求密實不透氣，掛設(shè)時要有松度和余量，掛防水板前，需對噴混凝土基面上的鋼架、錨桿、鋼筋頭等外露凸出部分進行處理，防止刺破防水板。鋼筋焊接時要在其周圍用石棉水泥板進行遮擋，防止焊接鋼筋時燒壞防水板。襯砌臺車端頭的堵頭模板要求平順、牢固不變形、密實不漏漿，提前制作。接觸網(wǎng)支柱軌道滑槽的安放和位置、拱部縱向612預(yù)留注漿管要提前考慮。6、需進一步探討的問題1）、級圍巖的開挖方法，設(shè)計采用CRD法開挖，每循環(huán)要及時施作橫撐封閉成環(huán)，但此種施工方案受橫撐的影響只能采用人工開挖，施工進度將大受影響。在實際施工中我們根據(jù)挖掘機操作距離并根據(jù)監(jiān)控