云南省元江至磨黑高速公路第5标段隧道工程

工程特点：高等级公路双线连拱型山岭隧道，采用三导坑、半断面、先墙后拱法施工

投标书编制单位：局主持，一、五、六处参加 1、工程概况

元磨高速公路第5标段（南溪段）起讫里程为K237+461.97～K253+000,全长9.96km。本标段线路穿行于南溪河河谷间，山高谷深，地形起伏大。标段内有两座隧道，其中南溪河2号隧道进口里程K240+0，出口里程K240+840，隧道全长300米。其出口段位于曲线上，Ⅱ、Ⅲ类围岩多为风化的变质岩，洞身穿过一处断层。

隧道设计为双线连拱型，单孔净宽10.525m,净高7.2m,衬砌为S3、S4两种型式。

2、施工方案

根据现场交通及地形条件，隧道施工安排由出口向入口方向进行。由于围岩较为破碎，且有断层，严格遵照“强支护、弱爆破、短进尺、早衬砌、快循环”的原则组织施工。

设计衬砌为S3、S4型，采用三导坑、半断面、先墙后拱法施工。在中墙及两边墙处各设一个导坑，中墙处导抗先行掘进，以探明地质情况，为修正爆破参数提供依据。两边墙导坑随后紧跟，掘进约50m以后，依次进行中墙衬砌，边墙衬砌，上、下行隧道蘑菇形核心部分开挖、拱部衬砌等工序。详见图1《S3、S4隧道施工顺序图》及图2《施工顺序框图》。

图2 隧道施工顺序框图

测量定位 左侧导坑开挖 左边墙衬砌 中墙导坑开挖 右侧导坑开挖 中墙衬砌 右边墙衬砌 台车钻孔 注浆机具准备 拱部管棚超前支护 上部核心土开挖 注浆机具准备 安装注浆锚杆 台车钻孔 安装钢筋网 钢筋加工 喷砼初期支护 机料准备 防水板铺设 材料准备 灌注拱部二次衬砌砼 安放钢筋 支立模板 喷射砼工艺流程 灌注铺底砼 导坑开挖后，采用钢棚拱支架对其顶面进行临时支护，钢架外围用背板与围岩密贴。钢架支撑下端设加强底板，各排支撑间用纵向拉杆联系，并安设纵向斜撑使其成为整体。蘑菇形核心部分开挖前，拱部采用超前管棚支护。

3、施工方法及施工工艺

3.1施工测量 3.1.1方向控制测量

采用精密导线法，用GB-700全站仪，在洞口附近测设三个以上平面控制点，作为洞内方向控制的依据。测角中误差≤±1.8\"；边长相对中误差：曲线≤1/1000；直线≤1/6000。

3.1.2高程控制测量

采用三等水准测量，在洞口附近设置二个以上的水准点，作为洞内高程控制的起测依据。

3.1.3洞内施工测量

采用经纬仪，从洞外控制点引入。洞内中桩间距，直线上为20m，曲线上为10m。

曲线用切线偏角法或弦线偏角法测设。

直线用两次正倒镜拨角分中定点，距离用钢卷尺丈量。 水准点由洞外水准控制投点引入洞内。 3.2洞门施工

1）首先在洞门仰坡刷坡线外10m施工截水沟。截水沟与路堑天沟顺接，以拦载雨水，避免地表水冲刷洞门。截水沟用5号浆砌片石砌筑。

2）洞口路堑采用中间超前拉槽的施工方法，两侧严格按设计坡度自上而下进行刷坡。

3）由于洞口范围内岩体破碎，风化严重，为增加洞口稳定性及安全，采用强支护，即沿拱部轮廓线外3m范围内打入螺纹注浆锚杆。

锚杆长度3m，间距1.0m,梅花状布置。

4）洞口仰坡刷坡完毕后,及时喷射5cm厚砼进行加固。 3.3洞身开挖 3.3.1开挖方法

洞身采用三导坑半断面分步开挖。其中，中墙导坑断面积41.63m，边墙导坑断面积38.5 m,蘑菇形核心部分断面积45.87 m。为减少对围岩扰动并控制超欠挖量，采用光面爆破技术。

3.3.2钻孔

钻孔采用自行设计制造的凿岩台架。该凿岩台架为自行式，走行速度25m/min，分二层平台，液压升降，既可作钻孔台架，又可作为初期支护台架，还可作为装药台架。

钻孔前，首先测出中线，画出轮廓线，标出炮眼位置，钻孔台架就位。采用YT—28风钻钻孔，钻孔眼径38mm。

钻眼符合下列要求：

掏槽眼：深度、角度按设计施工，眼口间距误差和眼底间距误差不大于5cm。

掘进眼：眼口排距、行距误差不大于5cm。 内圈眼：与周边眼的排距误差不大于5cm。

周边眼：炮眼间距误差不大于5cm，外斜率不大于5cm/m，与内圈眼间最小抵抗线误差不大于5cm，钻孔位置在轮廓线上。

当开挖面凸凹不平时，按实际情况调整炮眼深度，力求所有炮眼（除掏槽眼外）眼底在同一垂直面上。

钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查并做好记录，不符合要求的炮眼重钻。

爆破设计见图3与附表。

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附表：隧道爆破设计参数表

中墙导坑爆破参数表 孔 深装 药非电毫秒装药集中装药量 部位 炮眼种类 个数 （m） （kg/孔） 雷管 度（kg/m） （kg） 掏槽眼 Ⅰ 辅助眼 帮顶眼 底版眼 Ⅱ 内圈眼 周边眼 掘进眼 Ⅲ 周边眼 底版眼 合计 6 13 14 6 9 16 12 16 6 98 1.75 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.28 0.83 1.05 0.98 0.83 1.05 0.90 1.05 1′ 4′5′ 7′ 1′ 2′ 1′2′ 3′4′ 4′ 0.73 0.65 0.55 0.70 0.65 0.55 0.70 0.60 0.70 7.68 12.74 11.62 6.30 8.82 13.28 12.60 14.40 6.30 93.74 0.98 2′3′4′ 核心部分爆破参数表 孔 深装 药非电毫秒雷部位 炮眼种类 个数 （m） （kg/孔） 管 掘进眼 Ⅰ 内圈眼 周边眼 Ⅱ 掘进眼 底板眼 合 计 34 14 24 9 3 84 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 光爆层 E/W 0.71 1.05 1′2′3′4′ 0.60 0.45 1.13 1.05 内圈层 cm 70 ′ 6′ 1′2′ 3′ 装药集中装药量 度（kg/m） （kg） 0.70 0.40 0.30 0.75 0.70 35.70 8.40 10.80 10.17 3.15 68.22 比装量 kg/m3 1.11 光爆主要技术指标 周边眼 E 50 抵抗线 W 70 设计尺寸 m 1.5 边墙导坑爆破参数表 孔 深装 药非电毫秒装药集中装药量 炮眼种类 个数 （m） （kg/孔） 雷管 度（kg/m） （kg） 掏槽眼 掏槽眼 掘进眼 内圈眼 周边眼 周边眼 底版眼 合 计 周边眼 E 58 说明：

1.隧道爆破开挖按照图1施工顺序进行。

2.中墙导坑、中墙核心部分的开挖按照爆破设计图中部位序号分台阶开挖。

3.各部位开挖后及时作好临时支护。

4.掏槽眼采用垂直楔形，眼底距离20cm，夹角70度。 5.爆破过程中，根据围岩的变化修正设计参数。 6.隧道外轮廓线加宽5cm。 7.图中尺寸单位cm。 8.本设计适用于Ⅲ类围岩。

6 6 15 25 13 17 7 1.75 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.28 1.05 0.90 0.83 0.45 1.05 光爆层 E/W 0.84 1′ 2′ 6′7′ 8′ 9′ 10′ 内圈层 cm 69 0.73 0.70 0.65 0.60 0.55 0.30 0.70 7.68 6.30 14.70 22.50 10.79 7.65 7.35 96.97 比装量 kg/m3 1.33 0.98 3′4′5′ 光爆主要技术指标 抵抗线 W 69 设计尺寸 m 1.5 3.3.3装药作业

装药前将炮眼内的水泥浆、石粉吹洗干净，检查炮眼达到设计要求后方可装药。装药时严格按设计药量进行，装药后，所有炮眼均堵塞炮泥。

周边眼采用间隔装药，其他眼采用集中装药。 3.3.4起爆作业

非电毫秒雷管插入炸药内，正向装入炮孔内。导爆管引线连接采用一把抓联接方式（见图4）。连接线雷管采用低秒段，同组连接线必须采用同种秒段导爆管。

3.3.5出碴运输

隧道出碴采用侧翻装载机装碴，自卸汽车运至洞外指定弃碴地点。

3.3.6洞内三管两线布置及通风、排水

导坑内分别布置φ150mm高压风管、φ1000mm通风管、φ100mm供水管、动力线及照明线。考虑作业面的电压，动力线用电缆引入。照明线开挖地段及衬砌地段采用36V，成洞地段采用220V，三管两线具体位置见图5。

洞内采用45kw轴流式风机，压入式通风。

本隧道为下坡开挖，在掌子面附近挖集水坑，用污水泵将洞内积水抽排于洞外。

3.4初期支护 3.4.1WTD25锚杆

WTD25锚杆为中空注浆全螺纹锚杆。该锚杆由锚头、中空全螺纹杆体、注浆排气环、止浆塞、垫板、螺母等组成。该锚杆将传统的锚杆和注浆管的功能合二为一。注浆时，它是注浆管，注完浆后无需将它拔出即成一根锚杆。

锚杆间距、长度严格按设计要求执行。锚杆安装前整直、除油、除锈。

锚杆钻孔使用普通凿岩机，钻孔直径不小于40mm，钻孔达设计深度后进行清孔。

插入锚杆时，如遇堵塞，可敲击锚杆尾端；使用联结套接长。 锚杆插入到设计深度后，安装垫板、螺母，根据需要可施加一定的预应力。

最后进行注浆，使浆液由锚头至杆尾注满眼孔。

锚注完成后，及时清洗、整理注浆机具，为下次使用创造条件。 3.4.2安装钢筋网

钢筋网在锚杆检验合格后按照设计要求安装,钢筋网与锚杆采用焊接的方式连续。

3.4.3超前管棚支护

1）注浆段：利用台车钻孔，采用直径108mm钢管，注浆全孔一次压入。

2）注浆的有效范围：开挖轮廓线外1.2～2.0m,浆液将地层裂隙充填密实。

3）注浆孔布置：沿开挖轮廓线单排布置，孔距为0.8～1.0m,外插角度10°～16°,注浆管用钢制花管,管长为4m。

4）止浆岩盘：每一循环预留2～3m为止浆岩盘。在掌子面施喷15～25cm厚砼进行封密，并对后部3m范围内初期支护加喷砼5～6cm。

5）注浆参数：注浆压力采用1.5～2.0Mpa,有效扩散半径1.5m,采用CS双液浆,凝胶时间1～3分钟。

6）注浆顺序：从拱顶顺序向下，如遇有窜浆或跑浆，则间隔一孔或几孔注。

7）注浆完毕后，不需要专门的养护时间，即可进行开挖作业。 3.4.4喷射砼

1) 喷射砼配合比必须符合设计强度和喷射工艺要求。速凝剂参量约为水泥重量的2—4%，使用时通过试验确定。

2) 混凝土采用强制式搅拌机拌合，HPT-I型混凝土喷射机喷射。

3) 喷射前准备工作。

⑴检查受喷面尺寸,保证开挖面符合设计要求。 ⑵拆除障碍物。

⑶清除受喷面松动岩石及浮渣，并用压力水清洗。 ⑷铺设钢筋网时先清除污锈。钢筋网与锚杆联结牢固，接头稳定。 ⑸机具设备及三管二线经检查和试运转后再进行作业。

⑹在喷射混凝土地段，地面上铺设薄铁板以便收集回弹物。喷射地段有漏、滴、渗透水现象时，及时处理，以保证砼与岩面的粘结。

4) 喷机操作

⑴喷射机起动时先供风，后供水，最后开动电机，机械运转正常后开始送料喷射。停喷时，先停电机，然后停风、停水。

⑵喷头垂直于岩面或略有5度～10度倾斜。喷头距岩面保持0.6～1.2m。

⑶喷射时，先喷两侧，由下而上。后喷拱顶，以螺旋状沿横向往复移动，一圈压半圈，依次喷射。 ⑷混凝土养速凝剂 细骨料 护：喷浆终凝后

喷头 2h，立即洒水养

粗骨料 搅拌机 喷射机 护，养护日期不得少于14天，洒

水 泥 压缩空气 水 水次数以能保持

混凝土充分湿润

为宜。 图6 喷射砼工艺流程3.5防水板

3.5.1防水板施工程序如图7 3.5.2施工要求 1） 基面

基面要求平整，不得有钢筋管件等尖锐突出物，否则要进行割除，并在割除部位用砂浆抹成弧形，以免防水板被扎破。隧道断面变化或转弯时的拐角用砂浆抹成R〉5cm的圆弧。

2） 铺设

由于隧道采用分部开挖

洞外检查 准备工作 工作台就位 基岩面处理 洞内检查 中线检查 的方法，防水板施工时，先铺材料检查 隧道中墙顶部及边墙立面，留出搭接长度并妥善保护。隧道中部铺设时，先在隧道拱顶正确标出隧道纵向中心线，再使防水板的横向中心线与这一标志相重合，从拱顶开始向两侧下垂铺设，边铺边与垫片粘接，最后与边墙防水板粘接，铺设时与喷射混凝土凸凹不平处相密贴，并不得拉得太紧。

3） 质量检查

固定防水板搭接粘接 粘缝补强 质量检查 图7防水板施工程序

防水板搭接用粘接剂进行粘接，接缝为双接缝，中间留出检查孔以便充气检查。

检查方法：用5号注射针与压力表相接，用打气筒进行充气，当压力表显示为0.1～0.15Mpa时,停止充气。压力表保持该压力时间少于1分钟时，说明有未粘好之处，用肥皂水涂在粘接缝上，将产生气泡地方重新粘接。

3.6二次衬砌

1）导坑掘进50m后即可进行二次衬砌的施工。按隧道断面开挖顺序，先墙后拱依次灌注。

2）模板采用厂制隧道专用钢模板,支撑采用我局自行设计制造的衬砌台车。

3）砼由自动计量供料的砼拌合站拌制,砼运输车运输, 泵送入模。 衬砌施工工艺流程见图8

图8 衬砌施工工艺流程图

中线水平测量

3.7断层地段的施工

隧道内有一断层地段。施工前切实掌握断层破碎带的宽度、填充物、地下水以及隧道轴线与断层构造线方向的组合关系等详细情况。

下一环衬砌 砼搅拌运输 封 顶 养 生 拆架移位 搭设灌注施工平台 扣接边墙模板 灌注并接高模板至拱顶 安装固定防水带 堵头模板 堵头模板 加固拱架 整修喷锚砼表面 铺设防水层 接茬砼凿毛处理 检查防水板 检查净空 断层地段的爆破开挖，根据现场实际情况修正爆破参数，减少爆破对围岩的扰动。经常检查加固断层地段的支护。

断层地段的衬砌紧跟开挖面完成，衬砌断面尽可能早封闭。 通过断层地段的各施工工序采取短节拍、快节奏。 3.8隧道铺底

二次砼衬砌之后,可进行隧道铺底，铺底要符合设计标高，保证水沟、电缆槽位置尺寸正确。

3.9监控量测 3.9.1监测项目：

地质和支护状态的观察；周边位移；拱顶下沉。 3.9.2量测断面：

量测断面间距：Ⅲ类围岩小于25m，Ⅱ类围岩小于20m。 3.9.3量测点布置及观测频率

量测点布置及观测频率见图8《隧道监控量测布置图》 3.9.4量测方法及数据处理 1）地质和支护状态观测

⑴ 负责人：各施工作业面领工员及工班长。

⑵观察内容：围岩变化，地下水变化，支护结构外观、地表是否发生变化。

⑶方法：目测并记录于交记录本,重大变化记录于工程日志。 ⑷频率：每次爆破后及支护后。 2）周边位移（净空水平收敛量测） ⑴使用仪器：收敛仪 ⑵测试断面及测点埋设：

每断面埋设4点：起拱线上1米两点，墙脚以上2.5米两点。 测点在复喷砼终凝后一小时内埋设，保证能及时收集初始数据。 ⑶方法：对图9的2#、3#线进行量测，每条线间的测试长度与初

量 测 频 率 变形速度 (mm/d) ＞10 10～5 5～1 ＜1 量测断面距开挖断面的距离(m) 0～5.6 5.6～11.2 11.2～28 ＞28 量测频率 1～2次/天 1次/天 1次/2天 1次/周 始长度之差为变化值，该变化值与初始长度之经为相对收敛值。据此可以计算收敛变化速度，判断围岩的稳定性。

⑷频率：按图9量测频率表执行。 ⑸数据处理

根据现场量测数据绘制位移一时间曲线图。当曲线趋于平缓时，进行回归分析，推算最终位移值，掌握位移变化规律及其增减趋向；当曲线反常时，也即位移-时间曲线出现反弯点，表明围岩和支护已不稳定，要严密监视，加强支护，必要时停止开挖，及时处理。

采用回归分析时按下式计算： u=a×1g（1+t），u=a+b/1g（1+t），

式中a、b－回归常数；t-初读数后时间（d）；u-位移值（mm）。 ⑹允许相对位移值

隧道周边任意点的实测相对位移或用回归分析推算的最终位移值均要小于下表所列数值。当位移速度无明显下降，而此时实测相对位移值已接近表中规定的数值，或者支护表面已出现明显裂缝时，必须立即采取补强措施，并改变施工方法。

允许相对位移值(％)

覆盖层厚度 ＜50m 0.15～0.5 0.2～0.8 50～300m 0.4～1.2 0.6～1.6 ＞300m 0.8～2.0 1.0～3.0 围岩类别 Ⅲ Ⅱ ⑺二次衬砌施工时间：

二次初砌在围岩和初期支护变形基本稳定后施工。变形基本稳定符合下列条件：

隧道周边变形速率有明显减缓趋势；

水平收敛（拱脚附近）速度小于0.2mm/d,拱顶下沉速度小于0.15mm/d；

总变形量已达预计变形量的80%以上。 4） 拱顶下沉

⑴使用仪器：S0.5水平仪,精密塔尺或吊钢尺。

⑵量测面及测点埋设：量测断面、里程与收敛量测相同，每断面埋设一个测点。测点在复喷混凝土终凝之后1小时内埋设，距工作面2m之内。

⑶量测方法：

用S0.5水平仪观测测试断面正拱测点的高程变化。其下降值即为拱顶下沉量，量测精度±0.1mm。量测的后视点必须稳固，且定期对其高程进行核定。

⑷测频：按图9测量频率表执行。

当地质条件变差，或测量出现异常情况时，要加大量测频率，必要时一小时或更短的时间量测一次。后期量测间隔时间可加大到几个月量测一次。

⑸数据处理：与水平收敛要求相同。 3.9.5量测管理

量测组织：由工程队组成量测组，技术主管负责，熟悉量测工作的3～5人组成。量测组成员要及时进行量测值的计算、绘图、分析，并及时向技术主管报告量测结果。

实际量测布置图，量测记录汇总及围岩位移－时间曲线图，经量测变更设计和改变施工方法地段的反馈记录，均列入竣工文件。

施工监测流程图如图10。

施 工 施工监测 周边位移监测 综合判断分析 拱顶下沉观测 应急措施 地质和支护状态观察 指标、体系 调整施工程序、加强支护措施 图10 施工监测流程图

4、主要施工机械表 序号 机械名称 数量 功率（能力） 备注 1 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 13 14

潜孔钻机QZJ-100B 凿岩机YT-28 凿岩台架 电动空压机L3.5-20/8 内燃空压机ry-12/7 移动式拌合站HZS25A 砼搅拌机JS-350 砂浆拌和机UZJ200 砼湿喷机TK961 双液注浆机PF-40A 砼衬砌台架 砼运输车FV413MT 砼输送泵HBT-60 12 30 3 12 10 6 3 10 9 8 4 3 2 4 4kw 110kw 110kw 18.5×2 kw 15kw 3kw 7.5kw 30kw 228kw 55kw 6 轴流式通风机BSDF-2-NO6.3