既有线隧道施工进洞安全施工方案

（DK9+028---DK10+350）

该隧道进洞施工方案的编制着重于隧道洞口的边仰坡安全防护措施到位，制定切实可行的施工安全技术方案，坚决贯彻“安全第一，预防为主”的方针。

一、工程概况

新汪家山隧道位于湖南省石门县夹山境内，里程：DK9+028～DK10+350,中心里程DK9+689，全长1322m。隧道相对既有汪家山隧道左侧绕行，距离既有隧道最近距离约为42m,最远距离约为214m，为新建双线隧道。新汪家山隧道穿越地形起伏较大，最大埋深约210米。出口位于石门县夹山寺村，隧道穿越的山体岩石强度变化较大，出口段夹有强度较差的炭质页岩等岩层，上体呈现中间陡峭、两侧坡下较缓现象，且中部石英砂岩结构面产状陡立，经剥蚀脱落堆积于坡下，形成不同厚度的堆积体。厚度达到28.7m，分布范围为DK9+925-DK10+340段，成分比较复杂，上部为砂岩块石夹土，下部为角砾土，角砾土成分为强风化泥灰岩、页岩等。根据调查分析该堆积体目前处于稳定状态。隧道开挖顶面处于堆积体或堆积体与围岩交界面上，堆积体比较松散，隧道开挖后容易出现塌顶、突水、实泥等现象。

隧道DK9+920-DK10+350段主要岩性为灰岩，受构造作用影响，灰岩比较破碎，灰岩的岩溶较为发育，岩溶主要以溶蚀裂隙、溶洞等

形式发育，并发育有串珠状的溶洞。隧道开挖容易引起突水、实泥、地表塌陷、环境水文地质地质问题等多种地质灾害。新汪家山隧道在开挖后应做好地质超前预报以及其他防范措施。

二、安全施工方案

1、考虑洞口围岩破碎、松散、自稳性极差，经现场勘察决定在线路正上方埋深小于30米、宽度23米范围内垂直钻孔进行山体注浆，固结山体。孔底距离隧道开挖轮廓线1m～1.5m，注浆管采用ф89无缝钢花管，钢管开孔间距为50cm，交错布置。注浆钻孔间距为150cm×200cm呈梅花形布置。埋深大于30米堆积体采用超前小导管注浆加固，超前小导管每根长3.5m，布置于拱部，间距50cm，搭接长度不小于1m。注浆浆液采用水泥浆，水泥浆水灰比1：1，注浆压力：初压0.5MPa，终压1.0 MPa。洞口平面布置图详见附图一。

2、边仰坡放样，其中套拱以上开挖坡度为1:1.25，套拱以下开挖坡度为10:1/1：0.25，详见补充横断面图二。

3、在洞口范围内测量放样边坡控制桩，按照设计坡比人工配合挖掘机分层分段开挖，及时进行边仰坡防护。随开挖随防护。施工中尽量少刷边仰坡，尽量减少对原有植被的破坏和对洞口的扰动。整个开挖面用喷射混凝土封闭，开挖范围确保无积水、排水系统通畅。隧道出口边仰坡采用喷锚挂网防护，锚杆采用Φ22砂浆锚杆，L-4m，间距1.5×1.5m，梅花形布置；喷射混凝土采用10cm厚C20网喷混凝土，Φ6钢筋网，网格25×25cm。

4、由于洞口地势较低，防止雨水及山体水倒灌隧道，在隧道出

口右侧设置一积水沉淀池，池顶标高随隧道开挖标高降低而降低，最后低于仰拱填充面，尺寸为3m×4m×1m。截水天沟采用横向截水沟，截水天沟右侧直接顺接至原有排水沟，将水引排至既有铁路排水沟。截水天沟左侧顺接至新建排水沟（宽1m×0.8m），新建排水沟横向连接到沉淀池，沉淀池内积水采用水泵抽派至原有排水沟，将水引排至既有铁路排水沟，以保证洞内积水顺利排出。待路基开挖后沿路基排水沟顺排。洞口前有一处水塘，施工前先采用水泵将水抽排到原有排水沟，再将水引排既有线路截水沟内，并做好水塘截水措施。边仰坡避免雨季施工，施工前施作边仰坡截水沟，使仰坡不受冲刷，防止水渗入滑坡体引起溜塌，洞顶截水沟中线距边仰坡开挖线边沿不小于5米。详见附图三。

5、仰坡施工前布设地表下沉量测控制点，进行地表滑坡监测。 6、隧道出口为一大型堆积体，施工过程中，应控制爆破，防止地表坡面上发生滑坡、溜塌。由于存在浅埋和偏压，在进洞前，先于拱部布设一环超前长管棚，长管棚采用Φ108无缝钢管，一环共34根，长度根据入岩3-5m后适当调整。管棚外露部分设1m导向墙，厚1m，内设钢拱架3环，采用I18型工字钢，间距为0.5m，其拱脚落于隧底。

导向墙里程为DK10+346.5～DK10+347.5，其截面尺寸1.0m×1.0m。底模采用满铺2cm厚木板，端模及外模采用木模，浇注C20混凝土。详见附图四。

导向墙混凝土浇筑七天后，施做长管棚。采用管棚机钻孔成孔后，

顶进Φ108mm管棚钢管。设计图上奇数号者采用钢花管,偶数号者采用钢管,施工时先打设钢花管并注浆,然后打设钢管,以便检查钢花管的注浆质量。其施工参数：

（1）、钢管布设在圆心角为120°的隧道拱部； （2）、钢管环向间距为40 cm，共34根； （3）、倾角：仰角5°；

（4）、钢管施工误差：径向不大于20 cm，相邻钢管之间环向不大于10cm。

（5）、管棚长度根据入岩3-5m后调整（以2米套拱小里程算起），Φ108无缝铜管长管棚，壁厚6 mm，节长4 m～6 m；

（6）、孔口管（导向管）为无缝钢管Φ140 mm，壁厚6 mm，节长1.8 m。

三、大管棚施工工序

管棚施工主要工序有开挖支护边坡、仰坡；施作套拱；搭钻孔平台、安装钻机；钻孔；清孔、验孔；安装管棚钢管；注浆。

1、混凝土套拱作为长管棚的导向墙，套拱内埋设4榀工字钢支撑，工字钢落地至仰拱，若基底松软不稳，浇筑砼加固。工字型钢与管棚孔口导向管焊成整体。

2、孔口管作为管棚的导向管，它安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量。用全站仪以坐标法在工字钢架上定出其平面位置；用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角；用前后差距法设定孔口管的外插角。孔口管应牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混

凝土时产生位移。

3、搭钻孔平台安装钻机

钻机平台可用枕木或钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由两台钻机由高孔位向低孔位对称进行，可缩短移动钻机与搭设平台时间，便于钻机定位。

平台支撑要着实地，连接要牢固、稳定。防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆 动、位移等影响钻孔质量。

定位：钻机要求与已设定好的孔口管方向平行，必须精确核定钻机位置。用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。

4、钻孔

(1)为了便于安装钢管，钻头直径采用Φ 120 mm。

(2)岩质较好的可以一次成孔；钻进时产生坍孔、卡钻，需补注浆后再钻进。

(3)钻机开钻时，可低速低压，待成孔10 m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。

(4)钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的现象及时判断成孔质量，并及时处理钻进过程中出现的事故。

(5)钻进过程中确保动力器，扶正器、合金钻头按同心圆钻进。 (6)认真作好钻进过程的原始记录，及时对孔口岩屑进行地质判断、描述。作为开挖洞身的地质预探预报，作为指导洞身开挖的依据。

5、清孔验孔

(1)用地质岩芯钻杆配合钻头(Φ110 mm)进行来回扫孔，清除浮渣至孔底，确保孔径、孔深符合要求、防止堵孔。

(2)用高压气流从孔底向孔口清理钻渣。

(3)用经纬仪、测斜仪等检测孔深，倾角，外插角。 6、安装管棚钢管

(1)钢管应在专用的管床上加工好丝扣，棚管四周钻Φ10-16mm出浆孔；管头焊成圆锥形，便于入孔。

(2)棚管顶进采用大孔引导和棚管机钻进相结合的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔(Φ120 mm)，然后利用钻机的冲击力和推力低速顶进钢管。

(3)接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管接头至少错开1 m。

7、注浆

(1)安装好钢花管后即对孔内注浆。 (2)注浆参数：水泥浆水灰比1∶1。

(3)采用KBY50/70液压注浆机注浆。初压0.5 MPa～1.0 MPa，终压2 MPa，持压15 min后停止注浆。注浆量一般为钻孔圆柱体的1.5倍，若注浆量超限，未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆，直至符合注浆质量标准，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙均为浆液充填，方可终止注浆。

(4)注浆结束后及时清除管内浆液，并用M30水泥砂浆充填，增强管棚的刚度和强度。

8、质量控制

(1)钻孔前，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角。并对每个孔进行编号。

(2)钻孔仰角的确定应视钻孔深度及钻杆强度而定，一般控制在1°～1.5°，钻机最大下沉量及左右偏移量为钢管长度的1%左右，并控制在10 cm～15 cm。

(3)严格控制钻孔平面位置，管棚不得侵入隧道开挖线内，相邻的钢管不得相撞和交叉。

(4)经常量测孔的斜度，发现误差超限及时纠正，至终孔仍超限者应封孔，原位重钻。

(5)掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆、掉钻。 (6)在遇到松散的堆积层和破碎地质时，在钻进中可以考虑增加套管跟进，确保钻机顺利钻进和钢管顺利顶进。 四、三台阶四步开挖

出口段V级浅埋段暗洞开挖支护（DK10+175~ DK10+350,）采用三台阶四步开挖法施工工艺进行开挖，按设计的初期支护进行支护。

一、洞身开挖

1、三台阶四步开挖法施工即超前支护先行，上台阶采用预留核心土导坑法短开挖，施作拱部初期支护；中、下台阶错开7m左右开挖，及施作边墙初期支护；仰拱紧跟下台阶，马口错位开挖并及时施作拱架尽早闭合成环。

对Ⅴ级围岩，洞身采用人工风镐、挖掘机、弱爆破相结合开挖，为确保施工安全，根据围岩情况每循环开挖进尺50～120cm。 全断面共分三个台阶和仰拱部分共4个工作面进行，各台阶长7m左右，。同时仰拱、二衬紧跟，距下台阶掌子面分别为20～30m。

2、三台阶四步开挖法施工工艺流程见附图。 3、各施工工序分述如下

① 利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护，弱爆破上台阶左侧，然后施作周边的初期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立工字钢架（包括临时竖撑），并设锁脚钢管，导坑底部喷4cm厚混凝土，施作临时仰拱，并架立钢架，钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

② 滞后上台阶左侧5m，开挖上台阶右侧。施作导坑周边的初期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立工字钢架（包括临时竖撑），并设锁脚钢管，导坑底部喷4cm厚混凝土，施作临时仰拱，并架立钢架，钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。 ③ 滞后于上台阶右侧5m弱爆破中台阶，导坑周边初喷4cm厚混凝土，架立工字钢架并设锁脚钢管，钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

④ 在滞后于上台阶5m后弱爆破开挖下台阶及仰拱，初喷4cm厚混凝土，架立工字钢架并设锁脚钢管，钻设系统锚杆后在隧底周边部分喷混凝土至设计厚度。

⑤ 灌注仰拱及隧底填充（仰拱及隧底填充分开施作）。

⑥ 根据监控测量结果分析，待初期支护收敛后，利用衬砌模板台车一次浇筑衬砌（拱墙衬砌一次施作）。 注意事项：

① 坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早闭合、勤量测”原则。 ② 小炮开挖，严格控制装药量。

③ 导坑开挖宽度和高度可根据施工机具、人员安排等进行适当调整。

④ 钢架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固。

⑤ 施工中，应按有关规范及标准图的要求，进行监控量测，及时反馈结果，分析洞身结构的稳定，为支护参数的调整提供依据。必要时临时仰拱可加设钢架封闭。

⑥ 当地层稳定性较好时，在确保施工安全前提下可取消临时仰拱。

⑦ 软弱及不良地质隧道仰拱应紧跟仰拱距离开挖面应控制在40m内。 二、初期支护

1、DK10+175~ DK10+320衬砌类型为V级加强，具体尺寸见设计图。

2、本段初期支护钢架采用I18型工字钢,钢架加工按设计施作，钢架接头位置可以根据实际施工情况调整。本段超前支护为超前注浆小导管预支护，从钢架背后打入L=5mΦ50×5mm双层小导管，环向间距30cm，纵向应保证每个断面的小导管不少于二环，外插角10°左

右。

注浆参数：1）水泥砂浆水灰比：0.5～1.0(重量比)；2）注浆压力：0.5～1.0Mpa。

小导管施工要求：

1）小导管安设采用钻孔打入法，钻孔直径55mm，然后将小导管穿过钢架，用锤击或钻机顶入，顶入长度不小于钢管的90%，并用高压风将钢管内的砂石吹出；

2）小导管安设后，用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙，必要时在小导管附近及工作面喷射混凝土，以防止工作面坍塌；

3）隧道的开挖长度保证小于小导管的注浆长度，预留部分作为下一循环的止浆墙；

4）注浆前应进行压水实验，检查机械设备是否正常，管路连接是否正确，为加快注浆速度和发挥设备效率，可以采用群管注浆（每次3～5根）；

5）注浆量达到设计注浆量和注浆压力达到设计设计张压时可结束注浆；

6）注浆过程中要随时观察注浆压力及注浆泵排放量的变化，分析注浆情况，防止堵管、跑浆、漏浆。做好注浆记录，以便分析注浆效果。

3、本段系统锚杆拱部采用长3.5m的Φ22砂浆锚杆，边墙采用长3.5m的Φ22砂浆锚杆。本段拱墙砂浆锚杆间距均为1.2m×1.0m(环×纵)。钢筋网片采用Φ8的圆钢，网格尺寸为20cm×20cm。钢筋网

片之间的搭接为1个网格。

4、钢架在开挖初喷4cm砼及挂钢筋网片后安装，钢架纵向连接钢筋按环向间距1.0m设置，内外交错设置，钢架间距为0.6m。钢架之间纵向采用φ22钢筋连接，间距为1.0m。各钢架利用定位筋定位，钢架与初喷混凝土间要求密切接触，空隙处应用垫块楔紧。砼在终凝2h后洒水养护。

5、初次支护必须紧跟开挖及时施作，同时配合测量班做好监控量测工作。

五、隧道安全施工方案

详见报批的《隧道施工安全施工方案》

上台阶右导坑开挖、初期支护、临时仰拱 上台阶左导坑开挖、初期支护、临时仰拱 测量放样 部超前支护

开挖中台阶及初期支护 开挖下台阶及仰拱 施做仰拱 施做仰拱填充

六、监控量测方案(详见附件“隧道围岩量测作业指导书”)

附图二：

606030M10浆砌片石截水天沟断面

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