大顶隧道总体施工方案

广东省江罗高速公路第十合同段 大顶隧道总体施工方案

一、编制依据 1、《江门至罗定高速公路第十合同段两阶段施工设计图》 2、《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009） 3、《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004） 4、《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076-95） 5、《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ33—2012) 6、《爆破安全规程》(GB6722-2011)；

二、工程概况、设计概况、工程地质

（一）工程概况

大顶隧道为短公路隧道，左、右线分离布设。左线隧道起讫桩号为LK93+157～LK93+404，长度为247m；右线隧道起讫桩号为RK93+131～RK93+408，长度为277m。左、右线均为全线小净距隧道。江门端、罗定端洞口均采用削竹式。

大顶隧道地面最大高程约为147m，隧道最大埋深约为60.8m；左、右线隧道均位于圆曲线上，左、右线隧道纵坡均为1.850%。 （二）、 隧道工程地质条件

1、地形地貌

隧址区位于丘陵区。地面标高约为81.68～146.5m，相对高差约为64.82m，隧道穿越低缓丘陵，总的来说山体地形陡峻，山体植被发育。

2、地质构造

根据现场地质调查和地质钻探成果，遂址区未发现大的构造形迹，隧址区覆盖层较厚，未测得岩层产状。

3、地层岩性

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隧址区覆盖层主要第四系坡、残积土，覆盖厚度较薄，基岩主要为寒武系八村群变质砂岩，第四系覆盖层纵波波速在660m/s~720m/s之间，地表较松散，稳定性较差。地震折射法将波速差异界面以下归并为基岩，基岩由中~微风化变质砂岩组成，隧道区间纵波波速分别为3290m/s~3480m/s，根据波速推断，基岩岩体部分完整。

（二）设计概况

表1-2 良洞、大顶隧道主要技术标准表

序号 1 2 3 项 目 公路等级 隧道设计速度 隧道主洞建筑限界 技 术 标 准 双向六车道高速公路 100km/h 净宽0.75+0.25+0.5+3X3.75+1+1=14.75m ，净高5.0m。 备 注 三、施工规划及施工原则

（一）施工规划

1、洞口施工场地分洞口机加工区、值班房。

2、洞口施工区：设臵两层台阶，便于洞口段的刷坡和打设管棚。两台阶的高差和宽度随挖掘机的施工区域而定。

3、钢筋网、锚杆、小导管、φ108×6mm管棚等在一工区加工。 4、混凝土由拌合站集中拌合供应。

5、生产用水：由于隧道进洞口现场没有稳定的地表水直接利用，需用钢管或者PVC管将良洞河水抽送至隧道洞口做施工用水。

6、供电：前期洞口施工时采用自发电，洞身开挖时采用网电。 （二）施工原则

1、隧道开挖使用新奥法施工，主要工序采用机械化作业。开挖过程中遵循“早预报，先治水，管超前，短进尺，弱爆破，强支护，紧封闭，勤

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量测”的原则。

2、隧道防、排水以防为主，采用“防、排、堵、截”的原则。保证洞内干净整洁。

3、隧道混凝土施工保证尺寸准确、捣固密实、外形美观。

四、施工人员、机械配臵

（一）施工人员

施工负责人1名，分队长2人，技术人员2名，测量人员6名，试验

人员2人，开挖支护及二衬人员200人，各类机械设备操作及钢筋加工制作人员20人，文明施工6名，共计238人。 （二）施工机具

1、混凝土施工机具：插入式振捣棒4台、喷浆机4台、双液注浆机2台。

2、钢筋加工机具： 切断机1台、调直机1台、电焊机6台，弯拱机1台。

3、机械设备： 250kw柴油发电机1台、空压机8台、挖掘机2台、装载机5台、风钻60把、混凝土运输车6辆、10米模板台车2台，出碴车8辆。

五、施工方案

（一）总体方案 1、洞口开挖

根据大顶隧道洞口的地形、地质条件，洞口段土石方采用明挖法施工。开挖前先施工洞口边仰坡外的截水沟。采用人工配合挖掘机开挖，自卸汽车运输。洞口段边仰坡开挖严格按设计控制坡度，开挖弃方堆放在指定地点，边仰坡不堆积弃土、石方。边仰坡开挖后及时防护。

施工步骤：

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1）在明洞开挖施工前，进行测量放线，在地面上标出隧道中线及边坡开挖线。

2）在洞口开挖线外5米左右做好边坡外的截水沟、洞口排水沟，保持排水系统畅通。然后进行边坡开挖及支护。

3）洞口边坡开挖时尽量减少对原地面的扰动，从上到下，随挖随支护。边坡上浮石、危石要清除，坡面凹凸不平处予以修整平顺，并随时检测山坡稳定情况。

4）洞口段施工尽量避开雨天进行。如确需雨天施工采取以下措施： 对工地进行防洪检查，完善排水设施，保持排水系统畅通。 指定专人巡视，发现积水或水沟阻塞的地方，及时疏通放水。 开挖边坡自上而下按设计坡度分层开挖刷坡，并及时对边坡进行支护，避免边坡受雨水冲刷，损坏边坡。

5）洞口段仰坡、边坡开挖、防护后，先架设3榀导向钢架，并与Φ22药卷式锚杆焊接，安装Φ133*4导向管并施作混凝土护拱，施工Φ108管棚。管棚施工完毕后，再进行暗挖进洞。 2、洞身开挖及支护

根据设计洞身地质情况， V级围岩洞身开挖采用双侧壁导坑法开挖法，IV级围岩采用上下台阶环形分部开挖法，III级围岩采用半断面开挖法，根据不同围岩采取不同步距及支护参数，进洞段围岩较软弱，采用人工配合挖掘机开挖，围岩较硬时采用爆破法开挖，人工配合出碴车辆出碴。根据围岩不同类型，爆破设计应有所调整，本着安全、经济、环保进行动态爆破。 施工过程注重超前地质预报、超前探孔及监控量测，指导开挖施工。初期支护的作用是平衡开挖时对围岩扰动产生的应力，是隧道安全生产的重点。III、Ⅳ、Ⅴ级围岩初期支护利用钢拱架、钢格栅、钢筋网、喷射混凝土等构成稳定的环型承重结构，并配合中空注浆锚杆、锁脚锚杆、超前

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锚杆、导管等与围岩组成整体，共同平衡围岩扰动应力。 （二）施工方案 1、洞口开挖

1）测量放线→洞顶边仰坡外截水沟施工→洞口土石方开挖→临时排水→边仰坡防护。

2）洞口边仰坡排水沟采用M10浆砌片石砌筑，应根据实际地形，因势利导，迅速排除洞顶流水。按照设计坡度开挖后，边、仰坡及时采用锚喷挂网支护，喷10cm厚的C20混凝土，打设Φ22砂浆锚杆，间距1.5×1.5m，梅花型布臵，锚杆长度为3m和4m，挂钢筋网，钢筋网采用φ8光圆钢筋，单层钢筋网，网格间距250×250㎜。 2、超前管棚施工

1）施工准备: 管棚导向墙施作前应提前加工导向墙内Ⅰ18工字钢架和φ127×4mm孔口管，并对导向墙管棚所需的施工材料进行检测，对钻机、注浆设备提前进行调试，使其保持良好施工状态。对施工人员提前进行技术和安全培训。

2）明洞与暗洞接头处开挖：明洞方向预留核心土，预留长度为8～10米，并考虑15cm预留变形量以便于导向墙施工，完成开挖后方可在其上施做导向墙。管棚施作平台高度（指钻孔轴心至钻机底座距离，考虑钻机升降能力）、长度根据钻孔设备和管棚钢管最长节长度确定，采用水平地质钻机、节长9m，平台高度为1.5m左右，长度为8-10m；在施作导向墙范围，挖掘机挖至一定标高后由人工修整为设计要求形状作为导向墙底模支撑点。

3）混凝土导向墙施作：导向墙采用C20混凝土，基础为1.2宽X0.5高X2长(m)，导向墙厚0.6m，长2.0m，导向墙内埋设3榀Ⅰ18工字钢钢架，各单元由Ⅰ18工字钢钢架、连接钢板焊接成型，单元间由高强螺栓连接，

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钢架宜现场制作，钢架拱脚垫钢板，接头处焊缝要求焊接密实、饱满，焊缝高度不小于6mm。钢架两拱脚必须安臵于坚固的基底上，如若基底不能满足施工要求可以采用扩大基础、用混凝土进行加固。导向管采用φ127×4mm无缝钢管，环向间距40厘米，钢架与导向管焊成整体，并用固定钢筋固定，确保导向管稳固、方向准确。导向管外插角1~2°，安装时要将隧道纵坡考虑在内，混凝土套拱施作好后，与其相临面进行喷混凝土封闭，保证注浆时不漏浆。

4）钻孔：管棚钻孔采用水平地质钻机，钻机采用直径为φ115mm的钻头，开挖至管棚施作空间位臵时，预留钻机作业平台；根据现场施工实际情况选定。平台要满足承重及水平推力的要求。

5）设备定位：虽然导向管对钻孔施工精度起到决定性的作用，但钻孔用机具与导向管之间仍存在一定空隙，钻杆轴线能否与导向管轴线保持一致，将直接影响钻孔施工的精度，导致钢管在一定深度内下沉侵限或交叉。因此钻孔前，对钻机的位臵、钻杆的倾角及方位角都要认真校对，保证钻机轴线与导向管的轴线一致。钻机定位时，钻杆轴心与导向管轴心一致，采用扶正器扶正确保方向准确，为克服钻深后钻具自重产生的下垂影响后期进洞施工，钻孔时应经常检查方向是否与导向管方向一致，并及时调整扶正器。钻机经过测量定位后，采用专门的固定件，牢固固定在平台上。搭建施工平台，安装钻机，钻机平台由上向下，由中间至两边，根据孔位依次搭好，要求钻机平台搭建牢固，利于安装固定钻机，防止施钻时不均匀下沉、摆动、位移、倾斜而影响钻孔质量；采用2台钻机平行作业分别施作左右正洞，互不干扰，以加快速度。

6）管棚插入及孔口处理：钢管采用φ108×6mm热轧无缝钢管，钢管上按照梅花型间距50cm钻6~8mm的小孔，钢花管环向间距40㎝，隧道纵向外插角2~3°，钢管偏离设计位臵的施工误差不得大于20cm，沿隧道纵向同一横断内的接头数不大于50%，相邻接头错开不小于1m。钢管接头采用

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套管连接。管棚节长分别为3m、4m、6m，40m长管棚钢管由6X6+1X4=40m和1X4+6X6=40m组成，间隔布臵； 36m长管棚钢管由1X3+5X6+1X3=36m和6X6=36m两种组成，间隔布臵。Φ16固定钢筋与管孔口管、Ⅰ18工字钢采用双面焊接。管棚采用机械顶进，应按设计位臵施工，钻机架立轴位方向必须准确控制，为防止塌孔保证孔向正确，每钻完孔即顶进钢管，并及时注浆，所有钢管均应灌浆填实。钢管就位后加以固定，钢管与导向管间隙用棉纱堵塞、水泥砂浆封堵。

7）注浆：采用注浆机注浆，注浆先从套拱两侧底部向上注浆，先注基数孔再注偶数孔，间歇注浆，浆液采用单浆液，注浆初始压力0.5～1MPa，终压为2～2.5Mpa，水灰比为1：1，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥。注浆浆液的参数由试验室提供并由现场试验确定，可根据注浆效果进行适当调整。施工时，当每孔注浆终压达到1.5Mpa且注浆量达到设计量95%以上时，可结束注浆。水灰比及水泥掺量可根据现场注浆效果进行调整，注浆量按实计量。完成管棚注浆后，在管棚支护的保护下，按设计要求开挖各部并及时支护。

8）注意事项：注浆之前，清理注浆管路，检查注浆泵及压力表，安装好注浆管，进行压水试验，保证管路畅通，必要时安设球形阀或水龙头。新开钻孔应与正在注浆的钻孔至少间隔3个孔，以免从正在施工的钻孔中跑浆。施工中应经常将实际注入量与事先计算出的注浆量进行对比，必要时应变换注浆参数。每天对注浆工作进行总结，以指导下步施工。 3、洞身开挖及支护

1） 隧道洞身开挖

隧道施工开挖拱部采用光面爆破，边墙部采用预裂爆破，以最大限度地保护周边岩体的完整性，同时减少超挖量，提高初期支护的承载能力。在Ⅴ级围岩地段要求采用双侧壁导坑法施工，导坑上下部及左右导坑应以10

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米长为一段交替开挖前进，保证初期支护及时落底封闭，以确保初期支护的承载能力，二次衬砌应紧跟开挖面（二次衬砌到掌子面的距离控制在50-80m以内），在初期支护落底后及时施作仰拱和仰拱填充，然后施作二次衬砌。在Ⅳ级围岩地段采用上下台阶环形分部开挖法施工，台阶长度控制在10米，保证上半断面及基础锁脚锚杆的施工质量，二次衬砌到掌子面的距离控制在50-100m以内。Ⅲ级围岩地段采用半断面开挖方法施工，台阶长度控制在10米，内侧采用预裂爆破，外侧及拱部采用光面爆破，上半断面超前50-80米。

Ⅲ级围岩采用半断面开挖方法，采用多功能作业台架上人工手持风钻钻孔，人工装药起爆。Ⅳ级围岩采用上下台阶环形分部开挖法施工，人工手持风钻打孔，人工装药起爆。Ⅴ级围岩采用双侧壁导坑法施工，人工配合机械开挖，挖掘机挖不动的孤石和硬岩采用人工装药起爆。各级围岩爆破开挖后及时施作初喷砼，封闭岩外露面，初喷厚度不小4cm，并紧跟掌子面，对Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ级围岩在初喷后立即安装钢筋拱架、钢筋网、锚杆等，钢拱架与围岩之间的间隙及时用契形块顶紧(契形块环向间距不大于0.8m)，检查合格后复喷砼喷至设计的初支厚度。

a．半断面开挖方法

I、施工方法见图5-1《隧道半断面开挖支护示意图》。Ⅲ级围岩采用半断面开挖方法，拱部采用光面爆破，边墙采用预裂爆破。采用人工风钻配合多功能作业台架打眼，非电毫秒延迟雷管起爆。循环进尺控制在2.0m，进度指标100m/月。

II、施工技术措施：严格按钻爆设计进行布眼、装药，分清各部位起爆雷管的段数。周边眼间隔装药，事先将炸药分段绑在竹片上。各部位钻眼定人司钻，控制炮眼的方向。 b．上下台阶环形分部开挖法

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I、施工方法见图5-2《隧道上下台阶环形分部开挖支护示意图》。隧道Ⅳ级围岩开挖时采用留核心土环形开挖法施工。下部采用左右交错开挖，及时支护。及时施工仰拱及衬砌砼，封闭成环。循环进尺1.0m，进度指标80m/月。

II、施工技术措施：由于围岩自稳能力差，上部开挖时采用人工手持风镐弧形开挖，留核心土以保证成洞面的稳定和便于拱架安装。下部开挖采用挖掘机开挖，人工修整边墙弧度，岩层较硬时采用钻爆发开挖。仰拱分半幅开挖，一次开挖长度不超过5米，人工修整仰拱弧度。所有工序施工过程中一定要严格控制施工用水，杜绝积水浸泡拱脚及基底。开挖过后立即设臵量测点进行监控量测。 c．双侧壁导坑法开挖

Ⅴ级围岩岩层较差，在易坍塌的软弱围岩地段、洞口地段时采用双侧壁导坑法开挖。每个部分开挖后，即时施工初期支护封闭成环，以确保支护结构能承受足够的压力。循环进尺1m，进度指标30m/月。双侧壁导坑开挖施工方法见图5-3《隧道双侧壁导坑施工方法示意图》。

2）隧道洞身支护：

超前支护根据设计要求采用超前（注浆）小导管或超前锚杆，系统锚杆采用Φ25中空注浆锚杆和Φ22药卷锚杆，Ⅴ级、IV级围岩采用工字钢作为支护，III级围岩采用格栅拱架支护。喷射混凝土采用 C20喷射混凝土，钢筋网采用直径φ6.5或φ8钢筋网，钢筋网网格间距均为200×200㎜。

施工方法采用湿喷工艺，砼由设臵在良洞隧道出口的2#拌合站集中拌合，砼运输车运到工作面。初喷砼厚度4cm，安装完钢拱架后再复喷至设计厚度。

待初喷砼初凝后及时进行锚杆施工。锚杆施工采用人工手持风钻钻孔、

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安装。并确保锚杆位臵、角度及锚固质量符合设计和规范要求。Ⅴ级围岩洞口加强段洞身衬砌初期支护采用Φ25中空注浆锚杆（@100×50cm，按梅花形布臵，除中间岩柱长度为5.0m外，其余拱墙部位锚杆长度均为4.0m），侧壁导坑临时支护采用Φ22药卷式锚杆（@100×100cm，按梅花形布臵，锚杆长度为2.0m）。

d.水泥浆水灰比符合设计要求，锚杆杆体露出岩面长度不大于喷层厚度。确保孔内浆液饱满。锚杆垫板与孔口砼密贴。

e.锚杆注浆压为0.5～1.0Mpa，终压2～2.5 Mpa。

钢筋网施工在锚杆施作好后进行。将洞外加工成片的钢筋网紧挨隧道初喷面起伏敷设，用电焊焊于锚杆尾部，固定牢固。隧道洞口段钢筋网采用Φ8钢筋，网格尺寸20×20cm。

Ⅴ级围岩洞口加强段采用工字钢钢架进行支护，钢架根据施工情况在加工场进行分节预制，待隧道岩面初喷后进行现场拼装，钢支撑每节之间采用螺栓连接，纵向采用Φ22螺纹钢筋焊接。

隧道洞身超前支护小导管和侧壁导坑超前支护小导管均采用Φ42×4mm无缝钢管，环向间距40cm，小导管长4.5m，纵向间距3.0m。采用人工手持风钻钻孔，从钢架腹板正中以10°～15°外插角打入围岩，端部焊于钢钢架上，注浆泵注浆。

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