地下工程课程设计.doc

地下工程课程设计 （一）课程设计的意义、目的以及要求 地下空间工程课程设计是我们在学完该课程教学计划所规定的内容 和学时后而进行的单体设计演练，其目的是为了培养我们综合应用所学理论知识独立解决实际问题的能力，通过课程设计使我们熟练掌握设计程序和步骤，学会使用参考书、工具书、规程规则进行 新奥法施工设计。 （二）设计内容 1）工程概况 某高速公路需穿越1000米的陡峭高山，业主决定采用两条平行的单行双车道隧道通过该山体，隧道坡度为0.3，仅地质勘探获知山体为稳定地花岗岩岩层，节理裂隙为中等发育，岩石的普氏硬度系数f10～12,其中需穿越50米的风化破碎花岗岩破碎带，f4～6,其中有地表水渗入，裂隙破碎带内涌水量为60m3/h,水文地质条件相对简单。业主要求建设工期为100天。 2）、工程特点 ①隧道较长。长度为1000米，按照分类标准属于中隧道。 ②开挖断面大。经过计算，大约为100m2。 ③地质基本稳定。由任务书中我们可知该地区围岩包含两类岩质，一 类是稳定的花岗岩普氏硬度系数f10～12,，根据普氏岩石分级表属于Ⅱ类等级，岩石坚固，在隧道工程中为Ⅴ类；另一类为f4～6的风化破碎的花岗岩，根据普氏岩石分级表属于Ⅳ类等级，在隧道工程中为Ⅲ类，长度为50米。节理裂隙中等发育，根据资料查得多数间距约为0.1～0.3米。 ④有地下水。因为地下水的涌水量为60m3/h,所以地下水有一定的压力，水文地质基本稳定。 （三）断面选形和尺寸设计 1、断面选形 考虑到隧道 ①穿过围岩的性质,即与地应力的大小、方向和特征。 ②该隧道的用途及服务年限。 ③支护形式。 ④隧道的的施工方法以及掘进设备和掘进方式。 由任务书可知该隧道的服务年限应该较长，且通行量不小，综合各方面的 因素所以最终决定采用半圆拱形断面。 2、断面尺寸的确定 双车道公路隧道建筑限界（m） 公路等级 设计速度（km/h） 车道 宽度 W 侧 向 宽 度 L（m） 余 宽 C 人 行 道 R 检修道 J 隧道建筑 限界净宽 左 侧 LL 右 侧 LR 左 侧 右 侧 设检 修道 设人行道 不设检修、人行道 高速公路 100 3.752 0.50 1.00 － － 0.75 0.75 10.50 － － H-建筑界限高度 ， W-行车道宽度 , LL-左侧向宽度 , LR-右侧向宽度, C-余宽,当计算行车速度≥100km/h时为0.5m，小于100km/h时为0.25m. J-检修道宽度, R-人行道的宽度, h-检修道或人行道的宽度, EL-建筑限界左顶角宽度, ER-建筑限界右顶角宽度, 当LR1m时,ER1m。 公路隧道横断面设计除应符合隧道建筑界限的规定之外，还应考虑洞内排水，通风、照明、防火、监控、运营及管理等，附属设施所需要的空间，并考虑土压影响、施工方法等必要的富余量，使确定的断面形式及尺寸达到安全、经济、合理的要求。 公路隧道断面建筑界限规定 为了保证车辆安全地在隧道内运行，隧道必须有一定规定界限的空间，即隧道净空面，若小了，则不能保证车辆安全通行，若大了，则增加隧道开挖和衬砌工程数量，影响造价，因此，必须从使用上，经济上和施工上等方面综合考虑，并按公路等级决定隧道的建筑界限，参考各级公路隧道建筑限界基本宽度. 由于该地区无居民，故不需要设立人行道，参照上表，及相关经验规定，该隧道设计标准为 单向双车道隧道，其单洞隧道有效净宽度为 7.5m0.5m1m0.752m10.5m; 隧道有效净高5.0m 单位为mm 隧道的开挖轮廓应预留适量的变形量，根据围岩的类别不同，具体参数如下 开挖轮廓预留变形量表 围岩类别 跨度/m 预留变形量/cm Ⅲ 10.05 5～7 Ⅴ 10.05 ---- （四）开挖方法设计 1、开挖方案的比较 我国目前的掘进方法，主要分为两大类机械法和钻爆法。 a. 机械法 包括TBM掘进机开挖、盾构法、顶进法、基坑法。目前世界上广泛采用TBM掘进机开挖。机械开挖法一般使用于软弱破碎围岩，在全断面一次开挖中宜采用大型机械掘进；在分部开挖法中多选用小功率、小尺寸的小型挖掘机或单壁掘进机，它具有耗能较少，灵活性大，生产效益高等优点。 优点掘进机械化程度高，掘进速度快，劳动强度低，节省人力；掘进平巷断面光滑整，不会出现超挖和欠挖，支护方便，节省支护材料；出渣无大块，便于装运，出渣与掘进同时进行，有利于快速掘进；避免了由于爆破冲击波而引起的事故，围岩受振小。 缺点刀具磨损大，成本高；设备一次性投入大；机械故障多，辅助时间长；体积大，重量大，搬运不便；适应性差。 b. 钻爆法 可用于各类岩层中，是隧道施工开挖中采用最普通的方法。当用钻爆法 开挖坑道时，应采用光面爆破，预裂爆破技术，能使开挖轮廓线符合设计要 求，超欠挖量少，并能减少对围岩的扰动破坏等。 优点能减少超挖；爆后成形规整，提高巷道轮廓质量；围岩受振小，保持围岩稳定，减少支护工作量和材料消耗；能加快巷道掘进速度，降低成本，保证施工安全。 根据隧道进出口的围岩情况及施工工期的要求，决定从隧道两段双向掘进，在开挖过程中，严格遵守新奥法施工的基本原则“少扰动，早喷锚，勤量测，紧封闭”。但必须注意在隧道双向开挖接近贯通时，两端施工应加强联系，统一指挥，并采取浅眼低药量，控制爆破。当两开挖面间的距离剩下15m时，应改为单向开挖，直到贯通为止。 Ⅰ、新奥法开挖方法可分为全断面法，台阶法和分部开挖法。 1、全断面法 既全断面开挖法，是指按设计开挖面一次开挖成型。 （1）全断面法开挖顺序①全断面开挖；②锚喷支护；③灌筑混凝土衬砌。 （2）全断面法。适用于类硬岩的石质隧道，该法可采用深孔爆破。 （3）全断面开挖法有较大的作业空间，有利于采用大型配套机械化作业，提高施工速度，而且工序少，干扰少，便于施工组织和管理。缺点是由于开挖面较大，围岩相对稳定性降低，且每循环工作量大相对较大，故此要求施工单位应具有较强的开挖、出渣与运输和支护能力。 （4）全断面开挖法主要工序是使用移动式钻孔台车，首先全断面一次钻孔，并进行装药连线，然后将钻孔台车后退到50米以外的安全地点，再起爆，使一次爆破成型，出渣后钻孔台车再推进至开挖面就位，开始下一个钻孔爆破作业循环，同时进行锚喷支护或先墙拱后衬砌。 2、台阶法 台阶法一般是将设计断面分成上半断面和下半断面两次开挖成型。 （1）台阶法开挖顺序①上半部开挖；②拱部锚杆喷射混凝土支护； ③拱部衬砌；④下半部中央部分开挖；⑤边墙部分开挖；⑥边墙锚杆喷射混凝土支护及衬砌。 （2）台阶法开挖的使用性及特点 ①台阶法多适用于Ⅱ、Ⅲ类较软而节理发育的围岩中。 ②台阶法开挖的特点 a、法开挖具有足够的作业空间和较快的施工速度。台阶有利于开挖 面的稳定性，尤其是上部开挖支护后，下部作业则较安全； b、法开挖的缺点是上下部作业有互相干扰性，应注意下部作业时对 上部稳定性的影响，台阶开挖会增加对围岩的扰动次数等； c、法开挖宜采用轻型凿岩机打眼，而不宜采用大型凿岩机台车。 ③采用台阶法开挖应注意以下事项 1、台阶数不宜过多，台阶长度要适当一般以一个台阶垂直开挖到底， 保持平台长2.5m3m为好，易于掌握炮眼深度和减少翻渣工作量，装渣机 应紧跟开挖面，减少扒渣距离以提高装渣运输效率； 2、个别破碎地段可配合喷锚支护和挂铁丝网施工； 3、应重视解决上下部半断面作业的相互干扰的问题； 4、上部开挖时，因临空面较大，易使爆破面渣块过大，不利于装渣， 应适当密布中小炮眼； 5、采用钻爆法开挖石质隧道时，应采用光面爆破或预裂爆破技术，尽 量减少扰动围岩的稳定性。 6、采用台阶法开挖关键问题是台阶的划分形式。台阶划分要求做到爆 破后扒渣量减少，钻眼作业与出渣运输干扰少。 3、分部开挖法 分部开挖法，可分为五种变化方案台阶分部开挖法，上下导坑法，上 导坑超前开挖法，单侧壁导坑法。是将隧道开挖断面进行分部开挖遂部成 型，并且将某部分超前开挖，故此可称为导坑超前开挖法。 分部开挖时应注意的事项 ① 因其工作面多，但作业面较小。相互干扰较大，应实行统一指挥， 注意组织协调； ② 应尽量创造条件，减少分部次数，尽可能争取用大断面开挖； ③ 因多次开挖对围岩的扰动较大，不利于围岩的稳定，故应特别注 意加强对爆破开挖的设计与控制； ④ 凡下部开挖、均应注意上部支护或衬砌结构的稳定，减少对上部围 岩和支护，衬砌结构的扰动和破坏，尤其是边傍部开挖时必须采用两侧 交错挖马口施作，避免上部断面两侧拱角同时悬空； ⑤ 认真加固拱角，如扩大拱角，打拱角锚杆、加强纵向连接等，使 上部初期支护与围岩形成完整体系；尽量单侧落底或双侧交错落底，落 底长度视围岩状况而定。 ⑥ 量测工作必须及时，以观察拱顶，拱角和边墙中部的位移值，当 发现速率值增大时，应立即进行仰拱封闭。 由设计资料我们知道岩石大部分为坚硬的Ⅴ类岩石，而全断面法适用于Ⅵ～Ⅳ类围岩，所以决定采用全断面开挖法。该法采用光面爆破，其深度可取2.5～3.5m。在比较破碎的花岗岩地带，可以采用台阶法开挖，因为台阶法适用于Ⅳ～Ⅱ类较软或节理发育的围岩，其施工要求如下 1上下台阶之间的距离，应能满足机具正常作业，并减少翻渣工作量。 2当顶部围岩破碎，施工支护需紧跟时，可适当延长台阶长度，减少施工干扰。 3台阶不宜多分层，装渣机械应 Ⅱ、 爆破设计 所谓光面爆破，系指爆破后的断面整齐，超挖和欠挖符合规定要求，岩面上保存50以上的孔痕，并无明显的爆震裂缝。 光面爆破能保证开挖轮廓准确和有效保持围岩的稳定，从而为改进洞室支护，采用喷锚技术创造了前提条件。 光面爆破技术要求 ⑴ 应根据围岩特点合理选择周边间距及周边眼的最小抵抗线; ⑵ 严格控制周边眼的装药量,并使药量沿炮眼全长均匀分布; ⑶ 周边眼宜采用小直径药卷和底爆速炸药.为满足装药结构,可借助传爆线以实行空气间隔装药; ⑷ 采用毫秒微差顺序起爆，应使周边爆破时有最好的临空面.周边眼同段的雷管起爆时间应尽可能小; ⑸ 光面爆破的分区起爆顺序是掏槽眼辅助眼周边眼底板眼。 ⑹ 各光面爆破参数如周边眼间距，最小抵抗线，相对距和装药集中度等，应采用工程类比法或根据爆破漏斗及成缝试验确定，爆破成缝试验可按照公路隧道施工技术规范附录B进行。 光面爆破诸参数参考表 岩石 种类 饱和单轴抗压限强度RbMPaa 装药不偶合系数 D 周边眼 间距 Ecm 周边眼最小抵抗线 Vcm 相对距离 E/V 周边眼药集中度 qkg/m 硬岩 〉60 1.251.5 5570 7085 0.81.0 0.300.35 中硬岩 30～60 1.50～2.00 45～60 60～75 0.81.0 0.20～0.30 软 岩 ≤30 2.00～2.50 30～50 40～60 0.50.8 0.07 ～0.15 爆破参数 1）炮孔深度 根据所使用的钻孔设备确定，采用手持式或气腿式凿岩机时，炮孔深度一般为2.53.5m，又根据每一循环进尺为3.03.5米，这里才用3.0米。由公式 炮孔深度循环进尺/0.85，得平均炮孔深度为3.5米。 2）炮孔直径 采用不耦合装药时，孔径一般比药卷大57mm，目 前，国内药卷直径有32mm、35mm、45mm等几种，其中32mm和35mm的使用较多，故炮眼直径多为3842mm。本工程采用d 35mm药卷直径，所以炮孔直径取42mm 合理布置周边孔 周边孔的爆破直接控制开挖轮廓，因此， ①周边孔应尽量靠近开挖轮廓线。由于钻机本身占有一定空间和操作条件的要求，所以通常周边孔都布置在轮廓线内，但要尽量靠近它。而炮孔则应向外倾斜一定角度，以免开挖断面逐渐缩小。 炮孔向外倾角的大小与岩石坚硬度有关，中硬以上岩层，炮孔底超出轮廓线一般为510cm软的岩石可少超出一些。 ②周边孔采用适当的孔距。孔距小，周边孔密，这固然能控制爆破轮廓，但周边孔数目增多，也增大了钻孔工程量。孔距过大，则边孔之间将留下岩埂或欠挖；若要消除欠挖，势必加大药量，将又增加对围岩的震动和损坏。所以，为了控制轮廓，减少装药量，维护围岩稳定，可适当加密孔距。 周边孔距，应考虑具体工程及地质条件，通过多次试爆后确定。 光面爆破参数 f值 〉12 10-12 8-10 6-8 4-6 2-4 孔距acm 65 60 55 50 40 30 抵抗线Wcm） 65 60-65 60 55-60 40-55 30-40 孔距初步确定后，应用中还可根据具体情况调整。一般拱部孔距较小，侧墙较大。曲率半径较小的部位，如拱脚处还可以适当减小。在裂缝发育或层理明显的岩石中，孔距也应适当减小，同时还要减少药量。 周边眼 周边眼参数为 间距a（12～16）d 抵抗线W（1～1.5）a 装药集中度δ0.15～0.25kg 经过计算，间距a60cm，周边眼至内圈眼距离为60cm，周边眼装药集中度为0.432kg/m。采用不偶合和连续装药结构，不偶合系数为1.2。使用φ35165药卷。 掏槽眼 掏槽眼的作用是将开挖面上适当部位先掏出一个小型槽口，以形成新的临空面，为后爆的辅助炮开创更有利的临空面，达到提高爆破效率的作用。 掏槽眼用直孔掏槽，“四眼掏槽”或“六眼掏槽”型；眼深3.5米计算。中空眼钻孔由小钻头改为大钻头将钻孔扩大，直径为120mm,掏槽眼布置在开挖中心线左侧或右侧0.15米，高度为0.15米的位置。对于设计循环进尺为3.5米时，采用双空孔形式最佳。为了保证掏槽炮眼爆炸后岩渣有足够的膨胀空间，一般要求空眼体积为掏槽槽口体积的约1020为宜。 底板眼 底板眼间距60厘米。掏槽眼、底板眼爆破的段装药量，一般取最大允许装药量的70。 辅助炮眼 辅助眼的作用是进一步扩大槽口体积和爆破量，并逐步接近开挖断面形状，为周边眼创造有利的爆破条件。 辅助眼的布置主要是指炮眼间距和最小抵抗线V的确定。主要根据围岩软硬和用药量多少，由工地试验确定。采用孔底连续装药，辅助眼应由内向外，逐层起爆，逐步接近开挖面轮廓形状。 辅助眼间距E值为软岩100cm120cm；中硬岩80cm100cm;坚硬岩60cm80cm；特硬岩为50cm60cm。最小抵抗线为V（0.60.8）E 对Ⅲ类围岩按小进尺循环考虑，L1.0～1.5米，对V类围岩按2.5～3.0米。采用横向间距0.8m，竖向间距1m。 炮眼数目 Nqs/αβ 其中 q爆破单位体积岩石的炸药平均消耗量，简称炸药的单耗量，取1.25kg/m3 s开挖断面面积，100m2 α各部位炮眼的装药系数。 围 岩 类 别 炮 眼 名 称 ⅡⅢ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 掏槽眼 0.5 0.55 0.60 0.650.80 辅助眼 0.4 0.45 0.50 0.550.70 周边眼 0.4 0.45 0.55 0.600.75 β药卷单位长度质量。 N1.25100/0.960.70186.01个 实际炮眼数目取185个． 炮眼装药量见下表（L3.0m） 炮眼名称 炮眼个数 药卷类型 装药系数 单个炮 眼装药量 小计 段数 掏槽眼 8 Φ35165 0.7 2.016 16.128 1 辅助眼 117 Φ35165 0.6 1.728 202.176 2～7 周边眼 44 Φ35165 0.65 1.31 57.65 8 底边眼 16 Φ35165 0.65 1.31 20.97 8 （五）循环进尺的选择 公路隧道掘进循环进尺应根据围岩类别，机具设备，隧道施工月近度要求等合理地选择。在有较大型机具设备的条件下，一般中硬及以上的完整围岩可采用深孔（3.03.5m）爆破，以提高施工进度；而在软弱围岩开挖时，爆破开挖一次进尺应控制在1.02.0m之内；开挖坚硬完整的围岩时，应根据周边眼的外插角及允许超挖量确定。 （六）特殊地质辅助施工措施 根据设计材料可知隧道要穿越一段风化破碎带，而且破碎带内有涌水。 施工注意事项 1、防排水作业 ⑴ 如涌水是地表水补给时，应在地表设置截排系统引排。 ⑵ 随工作面的向前推进挖好排水沟，并根据岩质情况，必要时加以铺砌。 ⑶ 坑壁或坑顶有水流出时，应凿岩安置套管集中引排，使其不漫流。 2、施工工序 ⑴ 通过破碎带的个施工工序之间的距离宜尽量缩短，并尽快地使全断面衬砌 封闭，以减少岩层的暴露，松动和地压增大。 ⑵ 当采用上下导坑，先拱后墙法施工时，其下导坑不宜超前过多，并改用单车道断面，掘进后随即将下导坑予以临时衬砌。 3、开挖作业 ⑴ 采用爆破法掘进时，应严格掌握炮眼数目，深度，装药量。 ⑵ 采用分部开挖法时，其下部开挖宜左右两侧交替作业。 4、支护作业 ⑴ 破碎带的支护应强，并应经常检查加固； ⑵ 在破碎带中，开挖面要立即喷射一层混凝土，并架设有足够强度的钢架支护； 5、衬砌作业 ⑴ 衬砌应紧跟开挖面； ⑵ 衬砌断面应尽早封闭。 装药于连线 实测每个炮眼的深度,根据实际情况校核每孔用药量，炸药的分配、加工在单独置的工房内进行，加工好后编号由专人负责装药，装药时严格按操作规程进行，在装完炸药后用预先拌制的炮泥填塞,堵塞长度不得小于20cm。网路连接采用并簇接法，即把各炮眼分成几个区域，将每个区域的导爆管并为一簇联到一根导爆管上，由一发火雷管起爆。 爆破器材 钻孔深度按3.5米计算 钻孔设备风动气腿式凿岩机12台。 炸药采用2岩石硝铵炸药，其规格为Φ35mm165mm。 雷管采用毫秒雷管及普通火雷管，毫秒雷管带塑料导爆管长3、5、7米。超爆器材与起爆网络利用非电导爆系统起爆，在掏槽眼采用毫秒雷管，其余炮眼采用间隔为100200ms的等差雷管。 导爆管采用普通、抗水的导爆管。 支护围岩掘进作业循环时间表（循环进尺3.0m） 作业项目 时 间（h） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 测量划线 钻 孔 装药起爆 通风排险 出 碴 喷 锚 （六）支护设计 1、初次支护 由任务书中可知，岩石分为两类，再考虑到断面的形状，决定采用喷锚支护，另外在岩石较破碎的地带价铺设钢筋网和钢架。 锚喷支护参数 ⑴设备选型 采用TK961湿喷机，该机与AL305机械手组成喷锚支护作业机械线。在作业时，喷射砼采用TK961湿喷机和遥控AL305机械手进行作业，洞外由砼搅拌机拌好，通过混凝土输送车向洞内送料，空压机供风。 ⑵原材料的选择 425普通硅酸盐水泥；细度模数为2.53.0中砂，洁净质硬；粒径为510mm的碎石，要求级配良好；液体速凝剂。 ⑶湿喷砼配合比 水泥砂碎石水12.471.530.4，速凝剂的掺量为4。 2混凝土二次衬砌 隧道内二次衬砌施工前，模板台车必须就位准确，支撑牢固，各部位几何尺寸符合设计要求，浇注混凝土前将基底表面的积水、岩屑、泥浆等松散物清除干净，正确使用各种添加剂和新型操作方法，提高混凝土的质量，浇注时从台车两侧分层对称进行，厚度不得大于振动棒长度的1.5倍，并捣固均匀。严格按配合比施工。 两车道公路隧道复合衬砌支护参数表 围岩级别 初期支护 二次衬砌厚度cm 喷射混凝土厚度（cm） 锚杆（m） 钢 筋 网 钢 架 拱墙混凝土 仰拱混凝土 拱部 边墙 位置 长度 间距 Ⅴ 8～10 5 局部 2.0 1.0 - - 30 - Ⅲ 10～12 拱、墙 3.0 1.5 25x25 局部 35 - 支护工程量表 围岩类别 每米出渣量（m3） 锚杆消耗（根） 金属网消耗 ㎏ 砼消耗 ㎏/㎡ Ⅲ 100 10 90.24 220 Ⅴ 100 15 40.89 220 3、 道洞口设计 洞口犹如进山的大门，是进出山体的咽喉，是隧道唯一的外在表现，显示隧道的景观功能，因此除了安全设计洞口的防护能力之外，还要发挥和挖掘洞口的景观，让来往乘客不仅感受到安全，快速，舒适，还应享受到优美的自然环境。 由于该隧道口所处的地区，山坡教缓，坡面覆盖洪积层，坡积层，并靠近一个断层带，地下水发育，综上所述，从防护和安全基本功能出发，洞门设计为端墙式洞门，并在洞门与洞身之间，布设两排钢筋，与洞身连接成一体，为杜绝山坡滑坡病害，确保安全运营，在洞口仰坡之上截断山上水流，排流到远离洞口的地段，避免雨季洪水冲袭洞口，并对挖破进行加固。同时，保护原有植被并在工程结束后做好洞口旁的绿化工作。 （2）隧道支护设计 ⒈ 隧道衬砌类型确定 按新奥法设计的隧道衬砌，根据围岩类别，工程地质条件、埋置深度、隧道宽度和施工条件等，隧道支护体系除必须考虑施工过程中的受力状态外，还考虑隧道建成后衬砌的受力状态及运营中车辆震动对支护体系的影响，所以设置复合式衬砌来较好保证隧道在上述应力作用下的长期稳定性。题中隧道属于II，III，IV类围岩类型，将采用新奥法设计的复合式衬砌和锚杆喷射混凝土衬砌。 ⒉ 初期支护施工 在隧道施工过程中，锚杆是维护围岩稳定、保证施工安全的重要手段，并永久地发挥支护作用。因此，锚杆的施工质量，显然不可忽视。 ⑴ 锚杆施工技术要求 锚杆施工之前，应向围岩的岩壁喷射一层混凝土，封闭岩壁松石，然后布设锚杆孔位。按照预设计或动态反馈设计要求，锚杆的材质、类型、规格、数量、何性能必须符合设计要求。 l 锚杆施工之前，应当按设计要求，标出孔眼位置，并做出标记才能施钻。钻孔偏差应在50mm以内，发生孔位偏离的孔数，应小于锚杆总数的10。 l 锚杆方向应垂直于开挖轮廓线，同时应垂直于岩层。 l 钻孔深度偏差应不小于50mm。 l 钻孔孔径砂浆锚杆应大于锚杆直径的15mm，其他类型的锚杆应符合设计要求。 l 锚杆数量不少于设计规定，入孔长度不得短于设计长度的95。 l 锚杆的垫板应与岩面紧密贴紧。 l 锚杆的28d的抗拔力平均值≥设计值，最小抗拔力≥0.9设计值。 ⑵ 锚杆注浆技术要求 l 砂浆配合比水泥砂水宜为111.5（0.450.5），砂的粒径不应大于3mm。 l 注浆是砂浆应拌和均匀，随拌随用，一次拌和在初凝之前用完。 l 注浆中途停顿超时30min时，应用水润滑注浆管路，防止堵塞。注浆孔口压力不应大于0.4MPa。注浆管应插至距离孔底510cm，并随砂浆注入，缓缓匀速拔出，随即插入锚杆，长度不小于设计长度的95。锚杆安装后，不得任意敲击，3d之内不能悬挂重物。 ⑶ 钢支架和格珊施工技术要求 钢支架式初期支护的骨架，一般用型钢制作成A、B、C或D构造单元，运到现场拼装成形。现场安装时的技术要求是 l 钢支架外观应无污秽、无锈、和假焊，安装时基底无虚渣及杂物，接头连接牢固。 l 钢支架应在围岩开挖后2h内安装完成。 l 钢支架之间必须用纵向钢筋联结，拱脚必须放在牢固的基础上。拱脚标高不足是，不容许用块石、碎石砌垫，应设置钢板进行调整，或用混凝土浇筑，混凝土强度不低于C20。 l 钢支架应尽量靠紧围岩，留有23cm,作为混凝土保护层。钢支架与围岩的间隙，不得用片石回填，应用喷射混凝土填实。 l 钢支架安装间距允许误差为50mm，保护层厚度≥20mm，允许倾斜度在2内；安装偏差横向50mm，竖向不低于设计标高，垂直隧道中线左右偏差应小于50mm。 ⑷ 混凝土喷射工艺 采用工程类比法，在目前隧道施工中，大多工地选用湿喷工艺，即将混凝土的混合料和水拌合均匀，按设计比例先拌好，用湿式喷射击压送到喷头，在再喷头上添加速凝剂，然后，以高速度喷射到岩壁表面。其工艺流程如下图所示. ⒉ 二次衬砌施工 符合式衬砌的二次支护，即为二次衬砌，多为混凝土浇筑而成，是在初期支护达到稳定状态后，才施做的，是洞室结构的最后一道支护，关系到隧道的永久质量，其支护图如右所示。 ⑴ 二次衬砌施工时机 围岩开挖之后，通过初期支护作用，使内部应力重新分布，当达到新的平衡时，围岩和初期支护处于新的稳定状态，则可施作二次衬砌。 二次衬砌施作时间过早，初期支护尚未稳定，会导致其承受过大的围岩压力；过晚施作又不利于初期支护稳定。因此，选择适宜的时机施作二次，应当依据监控量测数据信息，掌握围岩和初期支护变化规律，做出施作的时机。 施作二次衬砌的主要条件是 ①围岩和初期支护变形具有明显减少的趋势，或处于稳定状态；拱脚出的位移收敛，每天小于0.2mm；整个位移完成总位移的80～90。 ②初期支护拱顶的下沉和拱脚处的收敛，至少是连续7d的平均值。 ③总位移值得取得，系通过对监控量测数据回归分析取得。 在二次衬砌施工中，监控量测信息是进行施作的决策依据，因此，占有极端重要的特需席位。对于自稳性极差的围岩，若长时间达不到上述条件，此时，初期支护出现大量裂缝，又无法采取加强措施，应早日施作仰拱，改善围岩变形调件；若仍不能自稳，应提前施作二次衬砌，并对其强化，增强支护抗力，避免初期支护坍塌。 ⑵ 施工因素对二次衬砌质量影响 二次衬砌施作时机，是获得最佳工程质量的施作机遇。而在选定出最佳施作时机后，其质量取决于施工顺序和各环节相应的方法，如混凝土配合比、施工方法和厚度等。 混凝土配比不当，会导致其不密实；施工方法不当，二次衬砌经常出现蜂窝麻面、强度不足、防水板破损、渗漏水、衬砌表面不平整等问题，有的甚至出现衬砌厚度不足、衬砌背后留有空洞等严重问题。只要严格遵循操作规程，上述混凝土质量病害是完全消除的。二次衬砌薄厚不匀，会导致降低其强度。同样厚度的二次衬砌，在同样位移条件下，如位移u2mm，有空洞时二次衬砌承载能力降低到无空洞的1/3以下。 为了彻底根治二次衬砌厚度不均匀通病，采用全液压式、整体衬砌台车，泵送混凝土混合料，使二次衬砌一次浇筑成型，来消除混凝土浇筑薄厚不均匀的通病，达到满意的效果。 ⑶ 二次衬砌施作方法 二次衬砌施作方法有两种整体式二次衬砌和分步式衬砌了，其中，分步式衬砌又分为先拱后墙法和先墙后拱法。这两种施作方法，各有千秋，各有展示自己的时空。在施工中将根据具体情况选用某种方法，或综合两种方法一起使用，他们的差别可用下表表示出来。 整体式和分步式二次衬砌比较表 比较项目 整体式二次衬砌 先拱后墙、或先墙后拱 断面封闭 及时 不及时 整体性 好 差 防水性 无拱墙施工缝，自防水性好。防水板一次铺设，质量易与控制 有拱墙施工缝，自防水性差，防水板铺设整体性差 施工性 拱墙一次施工，施工性好 拱墙分别施工，施工性差，在软弱地质条件下，墙可能采取跳槽开挖，恶化了施工性 仰拱施工 可先于拱墙修筑或同时修筑 仰拱只能是后施工 衬砌变异 混凝土灌注，易发生干燥收缩和温度裂缝 台阶过长时，拱部悬臂段过长，无疑易弯曲下沉，形成横向开裂。开挖下半断面是，易于引起拱脚下沉，形成纵向及剪切开裂 使用性 好 拱墙联结处，质量不易控制，易漏水；外观欠佳 外观质量 好 常采用小模板施工，外观质量较差，蜂窝麻面现象较严重 ⑷二次衬砌施工前准备工作 二次衬砌的质量，使隧道整体质量的外在表现。为了保证其质量符合设计要求，在施工之前必须做好以下准备工作 l 复核隧道的中线、标高、断面尺寸和净空尺寸； l 清除浮渣、积水，整平墙面和顶部，检查防水板安装质量； l 检查整体式液压台车行驶轨道、机械性能，并进行试运行；复核台车安装位置，检测模板及相关空间尺寸；设置和分配预留变形量； l 检修配套机械设别，如搅拌机、混凝土运输车、道路安全，并通过试车进行检验； l 检查混凝土配料数量、质量、配合比设计等； l 划定防排水、通风、照明等预埋件和预留孔位置，处理突出物，铺设排水管和防水层。 ⑸ 紧急停车带断面二次衬砌施工 每段紧急停车带长41m，比标准断面加宽2.5m。在考虑模板设计时，如采用台车模板，在紧急停车带区段，台车无法整体推进，拆装则比较麻烦，从经济上看，台车造价高，材料回收率低。因此，紧急停车带二次衬砌施工采用环形围囵式的钢拱架。 浇筑混凝土时，从两侧均匀对称下料，控制浇筑速度。浇筑至横洞口位置时，一方面大小两条洞斜交处，体型不太容易控制；另一方面，主动衬砌完之后才能进行横洞开挖；主隧道二次衬砌浇筑完后，再开挖横洞岩土时，或多或少总会影响横洞口的混凝土，可能还会造成一定破坏，所以，事先预留出横洞口位置，待其开挖结束后，在利用横洞台车，浇筑横洞口二次衬砌混凝土。 紧急停车带混凝土浇筑，从施工进度网络图上看，它不是关键线路，涉及围囵模板时，应尽量从材料可回收利用、经济、实用、操作方便等方面考虑，便于材料的重复使用。该种模板缺点是拆除比较麻烦，没一浇筑块，循环周期相对长一些，浇筑1块约需7d时间。 ⑹ 行车横洞二次衬砌施工 虽然横洞长度不等，但二次衬砌后经宽4.4m，净高5.7m。行车横洞二次衬砌，采用台车进行模筑。 在紧急停车带二次衬砌浇筑完成后，才能开挖行车横洞，进行初期支护和二次衬砌施工。在进度网络图上，也是混凝土衬砌的最后一道工序，专门设计适用行车横洞台车。 设计行车横洞台车时，从提高衬砌施工速度，操作方便、快捷、经济、实用考虑，衡洞台车只浇筑横洞上半部拱圈部分，下部直墙段和底板混凝土，可以先行施工。这样，横洞的二次衬砌混凝土浇筑，开辟出三个工作面，于是台车浇筑顶拱部分混凝土式，相对加快了进度。横洞二次衬砌台车，其难点在于顶拱模板拆模困难。针对这一难点，在台车和直墙相接处，采用软边搭接，上部采用丝杆脱模和就位。 行车横洞台车长7.5m，使用工地现有材料加工而成，采用手动葫芦牵引，台车载轨道上行走移动。浇筑横洞时，先浇筑排水沟和矮边墙，并预埋轨道螺栓和拉筋，在浇筑直边墙。直边墙超前作业，台车就位后只浇筑顶拱，其余施工工艺控制，参照主洞二次衬砌施工，浇筑完一条横洞后，台车移动到紧急停车带，在加宽地段掉头，行走至另一条横洞就位。 （八）量测设计 围岩监控量测及洞内观察现场监控量测是隧道工程现代化施工管理及应用新奥法设计和施工及喷射砼施工的重要组成部分，他不仅指导施工，预报险情，确保安全，而且还可以通过隧道施工现场监测获得围岩动态为支护和衬砌提供信息依据，还为隧道工程设计与施工积累技术资料，为今后隧道工程设计与施工提供类比法依据，因此，必须认真作好该项监控量测工作。 测量项目的注意事项 隧道开挖后，立即进行工程地质状况的观察，内容包括工作面附近围岩岩性，断层破碎带、变质带及岩石种类的观察；节理发育程度、接触面充填物的性质、开挖面稳定状态的观察；开挖面有无松散坍塌剥落现象、有无地下水等观察。以上观察内容均需做好记录。 初期支护完成后，对初期支护的状况进行观察，内容包括支护锚杆是否被拉曲，喷层是否产生裂缝，剥离和剪切破坏，钢支撑有无被压曲现象等。洞外观察包括对洞口地表情况、地表沉陷、边坡及仰坡的稳定以及地表水渗透等的观察。 量测方法及顺序 A、 测试前检查仪表设备是否完好，如发现问题及时修理或更换,检查测点是否松动或人为损坏，确认测点状态良好时方可进行测试工作。 B、 测试工作中按各项量测的操作规程安装仪器仪表，每测点一般测读三次，三次读数相差不大时，取算术平均值作为观测值，若读数相差过大时应检查仪器、仪表安装是否正确，测点是否松动，当确认无误时再进行测试。每测试时都要做好记录，并记录环境温度、掘进里程以及施工情况等，并保持原始记录的准确性。量测数据在现场进行粗略计算，若发现变形较大时，及时通知现场施工负责人。 C、测试完毕后检查仪器、仪表，做好养护、保管工作并及时进行资料整理。量测资料应认真检查、审核和计算，每次量测结束后，在二小时内进行资料整理工作。及时将资料填入有关图表，了解数据反映的变化规律。 根据本隧道围岩组成特点，按设计选择三个必测项目，一个选测项目，如下表所示 隧道现场监控量测项目及量测方法 项目名称 方法及工具 布置 量测间隔时间 115天 16天1个月 13个月 3个月以后 必测项目 地质和初期支护观察 岩性。结构面产状及支护裂隙观察 开挖后及初期支护后进行 每次爆破后进行 水平净空收敛 收敛计 每1050M一个断面，每断面2对测点 12次/天 12次/2天 12次/周 13次/月 拱顶下沉 水平仪、铟钢尺或测杆 每1050M一个断面，每断面3对测点 12次/天 1次/2天 12次/周 13次/月 选测项目 锚杆轴力 各类电测锚杆测力计 每3050M一个断面，每断面至少3根锚杆 12次/周 12次/月 选测施工中将根据具体情况进行安排。施工中初期阶段或地质变化显著，位移下沉量大时，量测断面间距可适当加密。当施工发展到一定程度，地质情况良好，且位移下沉量较小时，量测断面间距可取表中较大值，根据情况也可适当加宽。如围岩位移量较大，位移突然增大，位移速度加速等情