特殊地形隧道出口導(dǎo)洞出洞施工工藝參評(píng)工程師論文劉闖闖

1、特殊地形隧道出口導(dǎo)洞出洞施工工藝 單位：成蘭鐵路工程指揮部劉闖闖摘要：王登隧道出口段施工接近尾聲，由于地形的限制，無法正常的從洞外進(jìn)行導(dǎo)向墻、管棚施工等常規(guī)的進(jìn)洞施工，根據(jù)成都鐵路局、成都監(jiān)督站相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研指示，以及成蘭建設(shè)指揮部總體要求。為加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工安全管理，提高現(xiàn)場(chǎng)文明施工水平，全面確保安全生產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，針對(duì)性的進(jìn)行王登隧道出口段的施工，本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用科研引導(dǎo)、穩(wěn)扎穩(wěn)打的方針，制定了詳細(xì)的施工方案，順利完成王登隧道出口的導(dǎo)洞施工工藝。1、 工程概況 1地形地貌王登隧道全長(zhǎng)6601m，測(cè)區(qū)位于青藏高原東部邊緣，群山林立，坡陡谷深，屬構(gòu)造剝蝕高中山地貌，位于四川省阿壩州松潘

2、縣鎮(zhèn)江關(guān)鄉(xiāng)境內(nèi)。線路沿岷江右岸逆流而上，距岷江100m1000m，屬傍山隧道，地勢(shì)左高右低，地面高程23503460m，相對(duì)高差400800m，最低點(diǎn)位于岷江河谷。區(qū)內(nèi)山脈總體呈SN向展布，沿岷江右岸山脊與橫向深切溝谷相間分部，地形跌蕩起伏，自然坡度1560，地勢(shì)普遍陡峻，部分地段為懸崖絕壁。其中王登隧道2#橫洞工區(qū)起止里程為D1K209+970DK212+845，全長(zhǎng)2175m。 2地層巖性上覆第四系全新統(tǒng)坡崩積層（Q4dl+col）細(xì)角礫土、碎石土、塊石土，沖洪積層（Q4al+pl）粉質(zhì)粘土（軟塑）、粉質(zhì)粘土（硬塑）、粗圓礫土、卵石土，泥石流堆積層（Q4sef）碎石土，坡殘積層（Q4dl+

3、el）碎石土；下伏基巖為三疊系上統(tǒng)新都橋組（T3x）千枚巖夾砂巖，朱倭組（T3zh）砂巖夾千枚巖，中統(tǒng)雜谷腦組上段（T2Z2）砂巖夾板巖、千枚巖，雜谷腦下段（T2Z1）砂巖、板巖、灰?guī)r、千枚巖。巖性主要以千枚巖、板巖為主砂巖、灰?guī)r、頁巖（含煤層）。 3出口概況隧道出口端基巖出露，但巖質(zhì)軟弱，需加強(qiáng)邊仰坡防護(hù)。DK212+700+820段左上斜坡體較陡，發(fā)育有危巖，對(duì)隧道出口影響較大，隧道施工前先行清除斜坡體上的不穩(wěn)定危巖，加強(qiáng)隧道出口端的防護(hù)措施，隧道出口仰坡高而陡，巖層強(qiáng)風(fēng)化，力學(xué)性質(zhì)差，為確保洞口開挖坡面的穩(wěn)定，與線路左右側(cè)各設(shè)置一根錨索樁，并與天溝外設(shè)置一道被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)。2、 方案比選針對(duì)

4、王登隧道2#工區(qū)關(guān)于出口貫通的諸多問題，成蘭11標(biāo)段施工人員進(jìn)行討論、研究，共制定三種施工方案。具體如下：(1)通過休整洞口便道、刷坡，進(jìn)行邊坡防護(hù)、截水天溝等施工，在洞口處休整5m左右寬度的管棚施工平臺(tái)，進(jìn)行洞外管棚施做。 (2)首先進(jìn)行洞內(nèi)管棚施做，使出口位置形成一個(gè)圓弧支護(hù)，接著進(jìn)行小導(dǎo)洞出洞，主要目的是挖機(jī)和人員的順利出洞，然后進(jìn)行邊仰坡的防護(hù)和截水天溝等工作。防護(hù)工作完成之后進(jìn)行主洞的施工。 (3)在洞口適當(dāng)?shù)奈恢?、角度，進(jìn)行腳手架的施做，并人工進(jìn)行刷坡等后續(xù)工作。邊仰坡的施工完成后，人工進(jìn)行休整5m左右寬度的管棚施工平臺(tái)，進(jìn)行洞外管棚施做。完成之后，進(jìn)行從內(nèi)向外進(jìn)行主洞的施工。 針

5、對(duì)如上方案，我標(biāo)段施工人員進(jìn)行討論、研究，通過分析如上三種方案的利和弊制定出適合王登隧道2#工區(qū)順利、安全貫通的方案。針對(duì)方案（3），由于王登隧道出口位置緊鄰岷江，并原有一條河邊小道。施做腳手架的位置滿足條件，但是由于出口的原地面是坡度約為50-70的半山腰，隧底的位置距河邊小道的高度為34.7m。進(jìn)行下一步的刷坡和管棚存在無法克服的難度：首先挖機(jī)不能準(zhǔn)確安設(shè)在固定的位置。第二是在施做管棚前的導(dǎo)向墻時(shí)，由于罐車無法上料，距離過高，依然無法施工。第三管棚機(jī)無法安設(shè)在設(shè)計(jì)的位置。方案（1）和方案（2）都可以滿足上述條件。故方案（3）首先排除。 針對(duì)方案（1），是進(jìn)行洞口的便道休整，由于出口原地貌是

6、50-70的陡坡，高差在34.7m，考慮到罐車和挖機(jī)的行使方便。便道的坡度必須控制在10左右，便道的長(zhǎng)度應(yīng)該控制在350-400m左右。由于原地貌上在岷江和山體之間有一條小路。便道的一半在原有的小路邊擴(kuò)建，另一半再起坡，路程過遠(yuǎn)。在休整便道的同時(shí)，難免會(huì)破壞原地貌。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地形情況，只能在岷江上游進(jìn)行休整便道。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的觀察和設(shè)計(jì)的水文地質(zhì)情況，表皮存在0-5m的碎石土。便道的休整會(huì)破壞原有的承載能力，使之重新分配。增大了安全隱患。強(qiáng)風(fēng)化的土層下面是強(qiáng)度較好的千枚巖夾砂巖，便道的休整肯定需要裝藥爆破。必須事先增加空壓機(jī)和人員，并且高壓電必須滿足要求，費(fèi)用過高。加上爆破效果存在較大的安全隱患，

7、進(jìn)一步擴(kuò)大了原有山體的承載力的分配。由于王登隧道2#工區(qū)出口有岷江村。進(jìn)行便道休整和主體工程施做時(shí)，難免會(huì)給村民造成一些污染和噪音。引起村民和施工之間的矛盾。給下一步的施工造成一些不必要的影響。 針對(duì)方案（2）, 由于小導(dǎo)洞是在管棚施做完成之后進(jìn)行，避免了圍巖的不穩(wěn)、巖層較差等影響。提高了安全系數(shù)。在山體表面增加主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，避免山體的孤石的滾落，安全系數(shù)進(jìn)一步提高。由于小導(dǎo)洞出洞之后進(jìn)行邊仰坡的防護(hù)等后續(xù)工作，對(duì)山體的破壞能力有所降低。對(duì)山體的自穩(wěn)情況沒有收到太多的破壞。使應(yīng)力沒有重新分配，起到很好的保護(hù)作用。通過激烈的討論和認(rèn)真的研究。我施工單位認(rèn)為方案（2）在針對(duì)王登隧道2#工區(qū)的出洞方案

8、最有效、最直接、最安全。3、 出洞原則貫徹早進(jìn)洞晚出洞的原則，出動(dòng)前先清理洞頂仰坡，做好地表排水，封閉洞頂?shù)乇砹严丁⒑惶钫蕉错數(shù)桶?、空洞等。?dāng)洞口山坡局部存在危巖落石時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體情況，采取清除、支擋等措施。隧道洞門應(yīng)盡早盡快修筑，以確保洞口施工安全。邊、仰坡開挖中，如果地質(zhì)條件較差，應(yīng)采取臨時(shí)支護(hù)措施，保證邊、仰坡的穩(wěn)定，如采用噴錨支護(hù)。施工中應(yīng)注意觀察洞口段地質(zhì)條件與洞外地表的變化，及時(shí)進(jìn)行地表沉降觀測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取有效措施，以確保施工安全。隧道出口仰坡發(fā)育有危巖落石，施工前應(yīng)對(duì)松動(dòng)危石進(jìn)行清除、支頂、嵌補(bǔ)，并于出口天溝外設(shè)置一道被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)。隧道出口緊鄰橋臺(tái)工程，施工中應(yīng)合理

9、安排施工工序，避免施工干擾，確保施工安全。4、 施工工藝 1技術(shù)準(zhǔn)備隧道出口端基巖出露，但巖質(zhì)軟弱，需加強(qiáng)邊仰坡防護(hù)。隧道出口仰坡高而陡，洞口地形環(huán)境復(fù)雜，管棚無法從洞外施作，需從洞內(nèi)往外施作。施工前對(duì)管棚施工方法、導(dǎo)洞出洞工藝、出口邊仰坡的防護(hù)等技術(shù)要求進(jìn)行詳細(xì)的交底。 施工準(zhǔn)備洞內(nèi)管棚施工小導(dǎo)洞出洞邊仰坡防護(hù)錨索樁施工 護(hù)拱施工正洞施工洞門施工橋臺(tái)施工結(jié)束 施工工藝流程圖 2 洞內(nèi)管棚施工 2.1測(cè)量放線隧道洞口里程為D1K212+845，施工至D1K212+810時(shí)，抬高初支面，做出管棚工作室，測(cè)量組根據(jù)隧道縱斷面設(shè)計(jì)線、隧道軸線，對(duì)初支斷面進(jìn)行順接抬高40cm，考慮施做大管棚的角度等問

10、題，順接抬高長(zhǎng)度為3m。以便施做洞內(nèi)導(dǎo)向拱和108大管棚。詳見圖如下：2.2布置導(dǎo)向管測(cè)量組檢查開挖斷面合格后，在距離初支拱架60cm處施做I20b導(dǎo)向拱架，共2榀。預(yù)留一定的傾角，保證導(dǎo)向管的角度控制到0-3。放出導(dǎo)向拱架上的具體位置、高度，并布置好樁點(diǎn)，采用114鋼管作為導(dǎo)向管，安設(shè)在導(dǎo)向拱架上，焊接牢固。并用22連接鋼筋與I20b型鋼拱架牢固焊接為一整體,作好技術(shù)交底。2.3 搭設(shè)作業(yè)平臺(tái) 鉆機(jī)平臺(tái)用碴土層層碾壓，層層填筑，鉆孔由1臺(tái)鉆機(jī)由高孔位向低孔位進(jìn)行。 平臺(tái)要支撐于穩(wěn)固的地基上，防止在施鉆時(shí)鉆機(jī)產(chǎn)生不均勻下沉、擺動(dòng)、位移而影響鉆孔質(zhì)量。 鉆機(jī)定位：鉆機(jī)要求與已設(shè)定好的孔口管方向平

11、行，必須精確核定鉆機(jī)位置。用全站儀、掛線、鉆桿導(dǎo)向相結(jié)合的方法，反復(fù)調(diào)整，確保鉆機(jī)鉆桿軸線與孔口軸線相吻合。2.4 鉆孔為了確保鉆桿接頭有足夠的強(qiáng)度、剛度和韌性，鉆桿連接套應(yīng)與鉆桿同材質(zhì)，兩端加工成內(nèi)螺扣（鉆桿首尾端外螺扣）。為防止鉆桿在推力和振動(dòng)力的雙重作用下，上下顫動(dòng)，導(dǎo)致鉆孔不直，鉆孔時(shí)，應(yīng)把扶直器套在鉆桿上，隨鉆桿鉆進(jìn)向前平移。鉆孔前，精確測(cè)定孔的平面位置、外插角，并對(duì)每個(gè)孔進(jìn)行編號(hào)。根據(jù)導(dǎo)向管的傾角和方向，利用鉆桿的延伸和吊錘準(zhǔn)確確定鉆孔的方向，即可固定鉆機(jī)。利用鉆機(jī)的變角度油缸，參照導(dǎo)向管的傾角確定鉆機(jī)的傾角，確保鉆桿線與開孔角度一致，以達(dá)到鉆進(jìn)的導(dǎo)向作用。鉆桿最大下沉量及左右偏移

12、量為鋼管長(zhǎng)度的1%左右，并控制在20cm30cm。鉆機(jī)開孔時(shí)鉆速不易過快，鉆深20后轉(zhuǎn)入正常鉆速。第一節(jié)鉆桿鉆入巖層尾部剩余2030時(shí)鉆進(jìn)停止，用管鉗人工卡緊鉆桿,鉆機(jī)低速反轉(zhuǎn)，脫開鉆桿,鉆機(jī)沿導(dǎo)軌退回原位，人工裝入第二根鉆桿,并在鉆桿前端安裝好聯(lián)結(jié)套,方向?qū)?zhǔn)后聯(lián)結(jié)成一體。鉆孔達(dá)到深度要求后，按同樣方法拆卸鉆桿，鉆機(jī)退回原位。換鉆桿時(shí)，應(yīng)注意檢查鉆桿是否彎曲，有無損傷，出風(fēng)口是否順暢等，不符合要求的應(yīng)及時(shí)更換以確保正常作業(yè)。鉆進(jìn)過程中經(jīng)常用測(cè)斜儀測(cè)定其位置，并根據(jù)鉆機(jī)鉆進(jìn)的狀態(tài)判斷成孔質(zhì)量，及時(shí)處理鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)的事故。鉆進(jìn)過程中確保動(dòng)力器、扶正器、合金鉆頭按同心圓鉆進(jìn)。認(rèn)真作好鉆進(jìn)過程的原

13、始記錄，及時(shí)對(duì)孔口巖屑進(jìn)行地質(zhì)判斷、描述，作為洞身開挖時(shí)的地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的參考資料，指導(dǎo)洞身開挖。2.5 清孔驗(yàn)孔用地質(zhì)巖芯鉆桿配合鉆頭進(jìn)行反復(fù)掃孔，清除浮渣，確?？讖?、孔深符合要求，防止堵孔。用高壓風(fēng)從孔底向孔口清理鉆渣。用全站儀、測(cè)斜儀等檢測(cè)孔深、傾角。2.6 管棚加工鋼管在專用的管床上將導(dǎo)管四周鉆設(shè)孔徑1016mm的注漿孔，孔間距1520cm，呈梅花型布置。管頭焊成圓錐形，便于入孔。根據(jù)管棚的長(zhǎng)度，來確定下料長(zhǎng)度，一般長(zhǎng)度控制在3m或6m，采用114mm*6mm絲扣連接接長(zhǎng),絲扣長(zhǎng)度30cm；為保證管棚相鄰接頭能錯(cuò)開，當(dāng)管棚下管時(shí)，奇數(shù)孔第一節(jié)用3米長(zhǎng)的鋼管，偶數(shù)孔時(shí)第一節(jié)采用6米長(zhǎng)的鋼管

14、，以后每節(jié)均采用6米長(zhǎng)鋼管。每孔第一節(jié)端頭加工成錐型，長(zhǎng)為10cm，最后一節(jié)尾部焊10mm加強(qiáng)箍。在距孔口1米內(nèi)不得加工注漿孔。2.7 安裝管棚管棚頂進(jìn)采用挖掘機(jī)和管棚機(jī)鉆進(jìn)相結(jié)合的工藝，即先鉆大于管棚直徑的引導(dǎo)孔，然后用挖掘機(jī)在人工配合下頂進(jìn)鋼管。每鉆完一個(gè)孔便頂進(jìn)一根鋼管，各鉆孔均應(yīng)做好施工記錄。接長(zhǎng)鋼管應(yīng)滿足受力要求，相鄰鋼管的接頭應(yīng)前后錯(cuò)開。同一橫斷面內(nèi)的接頭數(shù)不大于50%，相鄰鋼管接頭至少錯(cuò)開1m。鋼管中增設(shè)鋼筋籠以提高鋼管的抗彎能力，鋼筋籠由四根18鋼筋和42鋼管固定環(huán)組成。圖2-7-1 鋼管構(gòu)造示意圖圖2-7-2 鋼管注漿孔展示圖(單位:mm)2.8 注漿安裝好有孔鋼花管、放入鋼

15、筋籠后即對(duì)孔內(nèi)注漿，漿液由高速制漿機(jī)拌制。注漿材料：注漿材料為M10水泥砂漿。采用注漿機(jī)將水泥漿注入管棚鋼管內(nèi)，初壓0.51.0MPa，終壓2MPa。注漿量應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，一般為鉆孔圓柱體的1.5倍；若注漿量超限，未達(dá)到壓力要求，應(yīng)調(diào)整漿液濃度繼續(xù)注漿，確保鉆孔周圍巖體與鋼管周圍孔隙充填飽滿。單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：(a)、注漿壓力逐步升高，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)終壓并穩(wěn)定10min；(b)、注漿量不小于設(shè)計(jì)注漿量的80%；(c)、進(jìn)漿速度為開始進(jìn)漿速度的1/4。注漿時(shí)先灌注“單”號(hào)孔，再灌注“雙”號(hào)孔。 鉆孔施工 管棚注漿3 小導(dǎo)洞出洞在洞內(nèi)管棚施做完成后，上臺(tái)階D1K212+831-D1K212+841處施

16、做弧形小導(dǎo)洞，此時(shí)洞頂埋深為5.5米，小導(dǎo)洞寬6m，高5m，以便后期挖機(jī)等機(jī)械通過對(duì)洞門處進(jìn)行邊坡施工。 小導(dǎo)洞采用I16拱架，間距1m，拱架間采用22連接筋焊接牢固，環(huán)向間距1m。為保證拱架的穩(wěn)定，拱腳處30cm處鎖腳采用42無縫鋼管，單根長(zhǎng)4m，每榀2跟。由于出洞處危巖較為破碎，存在較大風(fēng)險(xiǎn)，拱部采用42超前小導(dǎo)管，環(huán)向間距為40cm，外插角為10-15，單根長(zhǎng)度為3.5m，并進(jìn)行注漿。采用C30噴射混凝土，噴錨厚度為23cm。保護(hù)層厚度為4cm。 4正洞出洞在導(dǎo)洞完成后，暗洞反向施做初期支護(hù)。逐榀拆除原有的小導(dǎo)洞支護(hù)，通過短進(jìn)尺、若爆破的原理，進(jìn)行正洞的正常施工。五、施工注意要點(diǎn)1管棚施

17、工1、鉆孔前，精確測(cè)定孔的平面位置、傾角、外插角，并對(duì)每個(gè)孔進(jìn)行編號(hào)。2、鉆孔外插角2為宜，工點(diǎn)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況作調(diào)整。鉆孔仰角的確定應(yīng)視鉆孔深度及鉆桿強(qiáng)度而定，一般控制在13。施工中應(yīng)嚴(yán)格控制鉆桿下沉量及左右偏移量。3、管棚不得侵入隧道開挖線內(nèi)，相鄰的鋼管不得相撞和立交。4、經(jīng)常檢查孔的斜度，發(fā)現(xiàn)誤差超限及時(shí)糾正，至終孔仍超限者應(yīng)封孔，原位重鉆。5、掌握好開鉆與正常鉆進(jìn)的壓力和速度，防止斷桿。6、大管棚必須在洞身開挖前完成。洞口開挖時(shí)應(yīng)預(yù)留管棚施工臺(tái)階，搭設(shè)管棚施工工作室，鉆機(jī)腳手架平臺(tái)應(yīng)支撐在穩(wěn)固的地基上。在軟弱圍巖地段，立柱底應(yīng)加設(shè)墊板或墊梁。7、在施作大管棚預(yù)支護(hù)的過程中應(yīng)設(shè)置必要的監(jiān)測(cè)

18、項(xiàng)目，根據(jù)監(jiān)測(cè)反饋信息及時(shí)采取相應(yīng)的措施以保證施工安全和施工質(zhì)量。2小導(dǎo)洞施工1、小導(dǎo)洞施工必須以設(shè)計(jì)上臺(tái)階的拱腳處進(jìn)行施做，拱部距設(shè)計(jì)初支輪廓線大于1m，保證導(dǎo)洞中的超前小導(dǎo)管不侵入設(shè)計(jì)初支輪廓線，后期進(jìn)行拆除時(shí)減少安全隱患。2、小導(dǎo)洞的施工必須按照設(shè)計(jì)的內(nèi)軌頂縱坡進(jìn)行施做。及時(shí)進(jìn)行測(cè)量放線，減少偏差。3、當(dāng)隧道掌子面施工至距貫通面約10m時(shí)，每循環(huán)鉆眼增加23個(gè)探眼，探眼深度5m，以探明具體剩余距離，便于安全出洞。六、施工所需設(shè)備設(shè)備機(jī)具配置表序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格及型號(hào)單位數(shù)量備注1挖掘機(jī)Pc220臺(tái)12裝載機(jī)250kw臺(tái)13潛孔鉆進(jìn)Y-90臺(tái)14注漿泵2G3SNS臺(tái)25電動(dòng)空壓機(jī)臺(tái)16高速制漿機(jī)個(gè)17儲(chǔ)漿桶個(gè)28型鋼彎制機(jī)