一种隧道施工工艺

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，尤其是一种隧道施工工艺。

背景技术

在长距离隧道施工过程中，开工过程中沿途环境复杂，随机分布的岩溶地质也会对施工造成阻碍，并且开挖爆破操作不当会由于震动对邻近建筑物造成较大隐患。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供了一种隧道施工工艺，其采用的技术方案如下：

一种隧道施工工艺，包括如下步骤：

S1.控制测量：根据设计单位布设GPS点、导线控制点以及水准基点，在洞外布设控制精测网络，建立洞内外控制系统，洞内布设主副导线；

S2.超前支护施工：根据围岩地质情况在浅埋、洞口、软弱围岩、层岩互层段落采用超前锚杆、单双层超前小导杆、超前管棚进行超前支护；

S3.洞身开挖：Ⅴ级围岩采用环形开挖预留核心土法开挖，隧道进口段Ⅴ级围岩加强段采用中隔壁法开挖，人行横通道采用全断面法开挖；隧道暗挖段采用锚喷构筑法施工，光面爆破，隧道土质部分采用机械配合人工开挖，石质上部采用风钻打眼，爆破开挖；

S4.初期支护：初期支护紧跟开挖面及时施作，采用钢筋网、钢架、锚杆进行支撑；

S5.仰拱及填充施工：Ⅴ级围岩隧道采用曲墙有仰拱衬砌断面形式，仰拱与仰拱填充分开施作，仰拱紧跟开挖面施工，仰拱填充采用栈桥平台并进行全幅一次性施工；仰拱施作完成后利用液压整体式衬砌台车进行二次衬砌，采用钢筋混凝土拱墙一次性整体灌注施工；

S6.隧道防排水系统施工：包括隧道防排水施工和反坡排水施工；隧道防排水施工包括洞口防排水、洞内防排水、泄水洞防排水施工。

在上述方案的基础上，所述步骤S1中控制测量过程包括：

S11.施工前平面控制网复测：与业主技术部门进行控制桩点交接后，复核控制点的坐标和水准基点高程的精度，测量结果经过平差后与所交的控制点结果进行对比；在洞身开挖支护200m后用洞外控制点引导洞内作施工控制点；

S12.附近导线平面控制测设：施工时通过洞外精测点，引进洞内采用双导线布置形成闭合导线，采用全站仪、精密水准仪控制隧道中线；洞口导线点位埋设使用Φ22钢筋埋于洞口附近坚固稳定的地面上，并用混凝土固定桩位；点位布置完毕后，利用导线网点作基准点，使用全站仪引测附合导线上各点的坐标值，使用精密水准仪从高等级的2个BM点测定导线上各点的高程；水平角的观测正倒镜六个测回中误差≤±2.5″，每条附合导线长度往返观测各三次读数，在允许值内取均值，导线全长闭合差≤±1/30000；

S13.高程控制：利用平面控制点的埋石布设高程控制点，采用S1等级水准仪对精密水准点进行复测，观测精度符合偶然误差±2mm，全中误差±4mm，往返闭合差≤±8，两次观测误差超限时重测，当重测结果与原测成果比较不超过限值时，取三次测量结果的平均值。

优选地，对隧道出口采用桩基托梁挡墙支挡，对挖方边坡上部路面外侧采用钢管桩加固，具体处理措施包括：

(1)在挖方边坡上部水泥路外侧0.25m处设置钢管桩，共设3排，间距0.5m，桩长8m，上部设置0.4m厚冠梁，纵向设置长度30m；钢管桩施工采用潜孔钻机进行钻孔，插入钢管后进行注浆，待钢管桩施工完毕支模进行冠梁施工；

(2)在土质松散、土压较小路段设置挡土墙，挡土墙紧贴边坡设置，托梁上部为重力式挡土墙，墙高6～10m，托梁长12米、宽3.5～5m、高1.2～1.5m；桩基采用单排圆桩，桩径2m，桩长8～12m，桩基采用机械成孔，安装钢筋笼后浇筑C30水下混凝土，桩基施工完后浇筑C30钢筋砼冠梁，挡墙采用C20片石砼材料，托梁开挖边坡坡率为1:0.3，托梁挡墙墙背临时边坡设挂网喷砼防护；

(3)在土质松散、土压较大路段外侧设置抗滑桩，抗滑桩长边与横断面方向一致，截面为2m×3m，桩间距为5m，桩长为20m至25m，抗滑桩桩体为C30钢筋砼，采用水磨钻法开挖，待桩孔开挖至设计标高后下钢筋笼并浇筑混凝土。

优选地，在地表设置有建筑物的路段，采用控制爆破方式开挖，具体手段包括：

(1)采用台阶开挖法，上台阶每循环进尺不超过1榀钢架间距；

(2)采用直径20mm或25mm的光面爆破专用炸药；

(3)采用楔形掏槽布置掏槽炮眼，楔形掏槽中增打中空眼，掏槽眼布置在开挖面底部，掏槽分层分次起爆。

优选地，隧道施工过程中遇到岩溶地质时采用以下具体措施：

(1)隧道周围遭遇大型软塑状充填型老窑、溶洞可能产生涌泥、突水时，设置止浆墙对掌子面前方进行全断面深孔预注浆加固，加固范围不小于隧道开挖轮廓线外8米，再进行开挖作业；

(2)隧道周围遭遇大型空老窑、溶洞或半充填型老窑、溶洞时，可根据隧道与空洞的空间关系选用顶部支撑、基底加固、跨越等方式通过，根据不同地址情况选用简支梁跨越、桥跨越、拱桥跨越等方式；

(3)隧道周围遭遇小型老窑、溶洞时，采用清淤、回填的方式进行处理，根据空洞所处的位置不同，采用以下方法：

A、空洞在隧底：深度小于3m时全部采用C15砼换填，深度超过3m时，2m内采用C15砼换填，2m以下弃碴回填并压浆加固；

B、空洞在侧墙：衬砌以外砌筑2m厚M10浆砌片石，其余空间可采用干砌片石回填；

C、空洞在隧顶：拱顶以上浇注1.5m厚C20砼护拱，护拱之上压砂或轻质泡沫砼充填。

优选地，施作洞内防排水时，利用潜水泵将开挖面水抽至衬砌段排水沟自然排水至洞外污水处理池净化后排放；在隧道进出口端洞外及仰坡外一定距离设置矩形截水沟，所述截水沟与路基、洞外涵洞排水系统相衔接形成隧道洞口地表完善的防排水系统。

优选地，所述反坡排水施工具体措施为：

在洞口至掌子面60m处安装φ219mm钢管及单向阀，在距离掌子面60m的位置处设置移动水箱，移动水箱内设置潜水泵，在移动水箱处进行二级抽水，所述潜水泵为15Kw至35Kw离心泵，并与钢管对接将水抽至洞口外，所述移动水箱、潜水泵一体安装，随掌子面的推进而前移；在掌子面处设置临时集水坑并安装5.5Kw或7.5Kw污水泵，用φ100mm软管连接至移动水箱进行一级抽水；掌子面每进尺200m，在φ219mm钢管件增设一台4Kw的增压泵。

本发明的有益效果为：考虑长距离隧道施工过程中可能遇到的多种地形地貌，采用台阶开挖法保护地表建筑物，采用钢管桩、挡土墙、抗滑桩等方式减少边坡、仰坡高度，避免坡顶水泥路的垮塌断道，针对不同类型岩溶地质采取针对性施工方案，保证隧道施工安全、高效推进。

附图说明

图1：本发明工艺流程框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示，一种隧道施工工艺，包括如下步骤：

S1.控制测量：根据设计单位布设GPS点、导线控制点以及水准基点，在洞外布设控制精测网络，建立洞内外控制系统，洞内布设主副导线；

所述控制测量主要包括：

S11.施工前平面控制网复测：与业主技术部门进行控制桩点交接后，复核控制点的坐标和水准基点高程的精度，测量结果经过平差后与所交的控制点结果进行对比；在洞身开挖支护200m后用洞外控制点引导洞内作施工控制点；

S12.附近导线平面控制测设：施工时通过洞外精测点，引进洞内采用双导线布置形成闭合导线，采用全站仪、精密水准仪控制隧道中线；洞口导线点位埋设使用Φ22钢筋埋于洞口附近坚固稳定的地面上，并用混凝土固定桩位；点位布置完毕后，利用导线网点作基准点，使用全站仪引测附合导线上各点的坐标值，使用精密水准仪从高等级的2个BM点测定导线上各点的高程；水平角的观测正倒镜六个测回中误差≤±2.5″，每条附合导线长度往返观测各三次读数，在允许值内取均值，导线全长闭合差≤±1/30000；

S13.高程控制：利用平面控制点的埋石布设高程控制点，采用S1等级水准仪对精密水准点进行复测，观测精度符合偶然误差±2mm，全中误差±4mm，往返闭合差≤±8，两次观测误差超限时重测，当重测结果与原测成果比较不超过限值时，取三次测量结果的平均值。

S2.超前支护施工：根据围岩地质情况在浅埋、洞口、软弱围岩、层岩互层段落采用超前锚杆、单双层超前小导杆、超前管棚进行超前支护；

S3.洞身开挖：Ⅴ级围岩采用环形开挖预留核心土法开挖，隧道进口段Ⅴ级围岩加强段采用中隔壁法开挖，人行横通道采用全断面法开挖；隧道暗挖段采用锚喷构筑法施工，光面爆破，隧道土质部分采用机械配合人工开挖，石质上部采用风钻打眼，爆破开挖；

S4.初期支护：初期支护紧跟开挖面及时施作，采用钢筋网、钢架、锚杆进行支撑；

S5.仰拱及填充施工：Ⅴ级围岩隧道采用曲墙有仰拱衬砌断面形式，仰拱与仰拱填充分开施作，仰拱紧跟开挖面施工，仰拱填充采用栈桥平台并进行全幅一次性施工；仰拱施作完成后利用液压整体式衬砌台车进行二次衬砌，采用钢筋混凝土拱墙一次性整体灌注施工；

S6.隧道防排水系统施工：包括隧道防排水施工和反坡排水施工；隧道防排水施工包括洞口防排水、洞内防排水、泄水洞防排水施工。施作洞内防排水时，利用潜水泵将开挖面水抽至衬砌段排水沟自然排水至洞外污水处理池净化后排放；在隧道进出口端洞外及仰坡外一定距离设置矩形截水沟，所述截水沟与路基、洞外涵洞排水系统相衔接形成隧道洞口地表完善的防排水系统。

所述反坡排水施工具体措施为：

在洞口至掌子面60m处安装φ219mm钢管及单向阀，在距离掌子面60m的位置处设置移动水箱，移动水箱内设置潜水泵，在移动水箱处进行二级抽水，所述潜水泵为15Kw至35Kw离心泵，并与钢管对接将水抽至洞口外，所述移动水箱、潜水泵一体安装，随掌子面的推进而前移；在掌子面处设置临时集水坑并安装5.5Kw或7.5Kw污水泵，用φ100mm软管连接至移动水箱进行一级抽水；掌子面每进尺200m，在φ219mm钢管件增设一台4Kw的增压泵。

优选地，对隧道出口采用桩基托梁挡墙支挡，对挖方边坡上部路面外侧采用钢管桩加固，从而有效减少边坡、仰坡高度，保护坡顶水泥路具体处理措施包括：

(1)在挖方边坡上部水泥路外侧0.25m处设置钢管桩，共设3排，间距0.5m，桩长8m，上部设置0.4m厚冠梁，纵向设置长度30m；钢管桩施工采用潜孔钻机进行钻孔，插入钢管后进行注浆，待钢管桩施工完毕支模进行冠梁施工；

(2)在土质松散、土压较小路段设置挡土墙，挡土墙紧贴边坡设置，托梁上部为重力式挡土墙，墙高6～10m，托梁长12米、宽3.5～5m、高1.2～1.5m；桩基采用单排圆桩，桩径2m，桩长8～12m，桩基采用机械成孔，安装钢筋笼后浇筑C30水下混凝土，桩基施工完后浇筑C30钢筋砼冠梁，挡墙采用C20片石砼材料，托梁开挖边坡坡率为1:0.3，托梁挡墙墙背临时边坡设挂网喷砼防护；

(3)在土质松散、土压较大路段外侧设置抗滑桩，抗滑桩长边与横断面方向一致，截面为2m×3m，桩间距为5m，桩长为20m至25m，抗滑桩桩体为C30钢筋砼，采用水磨钻法开挖，待桩孔开挖至设计标高后下钢筋笼并浇筑混凝土。

为减少隧道开挖爆破振动对地表附近的建筑物造成的影响，在地表设置有建筑物的路段，采用控制爆破方式开挖，具体手段包括：

(1)采用台阶开挖法，尽可能使主体爆破有较多的临空面，上台阶每循环进尺不超过1榀钢架间距，使得每次爆破规模尽量小；

(2)采用低爆速、小直径炸药，如直径20mm或25mm的光面爆破专用炸药；选用有足够段数的非电毫秒雷管，有条件的情况下可加选100ms、200ms或半秒级的等差雷管，以进一步改善爆破效果，降低爆破振动强度；

(3)掏槽炮眼的布置采用楔形掏槽，楔形体中增打中空眼，掏槽眼应尽量布置在开挖面底部，有足够多段数雷管时，掏槽可分层分次起爆，以最大限度使掏槽去炮眼最大共同用装药量减少，降低振动强度。隧道其他部位的炮眼均按照浅密原则布置，即一次爆破深度(规模)不宜大，炸药尽可能均匀的分布在布置较密的炮眼中；在施工过程中对爆破振动进行观测，主要在地表受影响区域房屋建筑物的梁、柱及不同楼层地面上设置侧点，并随时依照测量数据及《爆破安全规程》(GB 6722-2014)的建筑物振速要求对爆破方案进行必要的调整。

隧道施工过程中遇到岩溶地质时采用以下具体措施：

(1)隧道周围遭遇大型软塑状充填型老窑、溶洞可能产生涌泥、突水时，设置止浆墙对掌子面前方进行全断面深孔预注浆加固，加固范围不小于隧道开挖轮廓线外8米，再进行开挖作业；

(2)隧道周围遭遇大型空老窑、溶洞或半充填型老窑、溶洞时，可根据隧道与空洞的空间关系选用顶部支撑、基底加固、跨越等方式通过，根据不同地址情况选用简支梁跨越、桥跨越、拱桥跨越等方式；

(3)隧道周围遭遇小型老窑、溶洞时，采用清淤、回填的方式进行处理，根据空洞所处的位置不同，采用以下方法：

A、空洞在隧底：深度小于3m时全部采用C15砼换填，深度超过3m时，2m内采用C15砼换填，2m以下弃碴回填并压浆加固；

B、空洞在侧墙：衬砌以外砌筑2m厚M10浆砌片石，其余空间可采用干砌片石回填；

C、空洞在隧顶：拱顶以上浇注1.5m厚C20砼护拱，护拱之上压砂或轻质泡沫砼充填。

上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。