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软弱围岩隧道机械化配套施工作业方案(20230511）.doc3.2.2云岭一号隧道进度计划
隧道机械化施工方法根据工程地质及水文地质条件，结合开挖断面大小、衬砌类型、隧道长度、工期要求、经济性、设备配置及环境制约等因素综合研究确定，并宜按照以下原则选择：
（1）施工方法应满足快速开挖、及时封闭，减少对围岩扰动，有效控制围岩收敛变形；
（2）初期支护应及早闭合成环，且封闭成环距离短；
（3）应能满足大型机械作业空间要求GB／T 37751.2-2019标准下载，充分发挥机械化施工优势。
双线隧道采用机械化配套施工时，应采用与之匹配的安全、快速、高效的机械化大断面法进行施工作业，机械化大断面法包括全断面（不带仰拱）工法、全断面（带仰供）工法、微台阶工法。
（1）全断面（不带仰拱）工法：按设计断面拱墙先行开挖、仰供滞后开挖成形的施工方法，掌子面可设置为一定坡率的斜面；
（2）全断面（带仰拱）工法：按设计断面拱墙、仰拱一次开挖成形的施工方法，掌子面可设置为一定坡率的斜面；
（3）微台阶工法：掌子面设置为台阶状，上台阶长度一般为3~5m、高度一般为设计断面高度的1/2~2/3，开挖时上、下部断面同时施工。
现场施工时，结合围岩级别及衬砌类型选择相应的施工方法，可参照下表选择。
表4.3.1隧道大机施工方法选择表
注：“●”指推荐采用，“△”指可采用，“－”指一般不采用
（1）全断面（不带仰拱）法
图4.3.1全断面（不带仰拱）工法施工工序示意图
（2）全断面（带仰拱）法
图4.3.2全断面（带仰拱）工法施工工序示意图
图4.3.3微台阶工法施工工序示意图
双曲臂凿岩台车钻臂直径大，相比传统YT28风钻造成超挖较大，增加了对围岩的扰动，为控制超挖，在掌子面预留一定范围钻臂作业空间（约1m）控制外插角。
当掌子面围岩整体性较差、不易自稳时，采用帷幕注浆，对前方20～25 m围岩进行注浆加固；Ⅳ级围岩采用φ42 mm超前小导管； Ⅴ级围岩浅埋段采用φ89 mm管棚超前加固；Ⅴ级围岩深埋段采用φ60 mm管棚超前加固，每循环长9 m，外差角为3°～5°，环向间距为 0.4～0.5 m，纵向搭接不小于3 m，拱部150°范围内注1∶1水泥浆，注浆压力为1～2 MPa，管棚利用凿岩台车施作，采用无工作室施工工艺。
表4.3.2 预支护措施参数表
云岭一号隧道进口工区开挖采用液压双曲臂凿岩台车施工（含锚杆及超前小导管施工），锚喷支护采用湿喷机械手施工，拱架安装采用拱架安装车（IV级围岩采用台架人工安装），仰拱施工采用桥～模一体自行式仰拱栈桥，防排水施工采用自行式防水板台架，拱墙衬砌施工采用框架式衬砌模板台车，自动喷淋养护台车，整体式沟槽模板台车。通过机械化配套作业线达到安全、快速施工的目的。
图4.4.1 五新WD200E型双曲臂凿岩台车
五新WD200E型双曲臂凿岩台车是一款现代液压凿岩台车，适用于大型隧道开挖，断面面积最大可达195㎡。WD200E两臂凿岩台车是针对隧道台阶法施工设计的，能适应台阶法施工的隧道凿岩施工装备。
断面适应性强：国内首创曲臂臂架结构，满足台阶法施工，尤其对于两台阶、三台阶施工，可满足上中下台阶作业。可适应高铁主洞、斜井、横洞、平导施工，彻底克服传统凿岩台车断面适应性不强的问题。
工法适应性强：曲臂结构，有效避免臂架与台阶发生碰撞，克服传统凿岩台车不能适应三台阶施工问题；曲臂结构，臂架可作业至水平面以下，可实现仰拱开挖，克服传统凿岩台车不能施工仰拱问题；
人员适应性强：遥控操作，简单易学，可快速上手，近距离观察钻孔情况，有效控制超欠挖，风钻操作人员可直接上手操作，克服传统凿岩台车对操作手技能要求过高问题。整车长度较短，机动灵活，方便通过栈桥，克服传统凿岩台车驾驶难度大的问题。
图4.4.2 喷浆机械手
（3）桥～模一体自行式仰拱栈桥
图4.4.3 YQS型自行式仰拱栈桥展示图
栈桥配置电控系统和液压平衡系统，可以实现栈桥的整体自动纵移前进，液压横移就位，操纵灵活，稳定可靠，利用栈桥本体，配置逃生管道系统及仰拱模板，解决了常规施工逃生管道跨越仰拱段装、拆困难的施工难题；配备的仰拱模板具有移动和定位功能，提高了施工功效，降低了工人劳动强度，消除了常规组装式模板施工过程中的安全隐患。栈桥参数见下表。
（4）框架式衬砌模板台车
云岭一号隧道进口工区选配洛阳中铁强力衬砌模板台车，台车为框架式，结构简洁，净空大，较大改善了作业环境，提高了通风截面积，便于工程车辆行驶。
配置混凝土分层布料机，进料口集中分配供料，输送到不同位置对称分层浇筑，台车采用每侧设置5～7个窗口方便人工捣固，配合设置40个平板振捣器确保振捣不留死角。分层浇筑系统不用人工拆管、换管、清洗、接管和固定等，仅需一名操作人员轻松操作控制元件，即可实现泵送接口不同位置的变换，实现机械化施工，操作简单快捷，所需人员少，耗时短，能够确保混凝土的连续浇筑。有效提高了二衬混凝土浇筑的实体质量和外观质量，减少了换管施工工序，降低了劳动强度，减少了操作人员，节约了浇筑时间，提高了效率，降低了安全风险。
模板台车总图 门架系统
根据工法选择及配套机械化作业空间要求，云岭1号隧道进口工区施工区域划分为8个作业区组织施工，分别为：①双曲臂凿岩台车作业区，预留20m作业空间；②出渣装渣作业区，采用挖机配合双装载机装渣，自卸大车出渣，预留20m作业空间；③拱架安装车临时停放区，预留13m作业空间；④车辆调头、倒车、错车区，开挖时用于空车调头待命，进、出车辆错车及挖机临时停放，支护时材料运输车辆掉头、错车区域，预留30m作业空间；⑤自行式液压栈桥仰拱作业区，预留49m作业空间；⑥防排水及二衬内钢筋安装作业区，预留14m作业空间；⑦拱墙衬砌作业区，用于二衬台车就位、砼浇筑作业空间需求，并配置养护台车；⑧沟槽施工作业区，配备整体式沟槽台车，该区设置根据施工进度进行设置跟进。机械化配套示意图及施工区域划分图见下图所示。
图5机械化配套施工区域划分示意图
根据各作业线机械设备配置情况，在大断面机械化组织方式条件下各工序施工流程如下。
开挖、支护施工流程：超前地质预报—掌子面及前方围岩预加固—钻眼爆破—通风—出碴—初喷—施作锚杆—立拱架、挂网—复喷—监控量测—下一循环施工。
衬砌、水沟电缆槽施工流程：隧底隐伏岩溶探测—仰拱施工—隧道初期支护无损检测—初期支护缺陷整治—初期支护面处理—挂设土工及防水板—钢筋安装—模板台车、预埋件定位—衬砌混凝土浇筑—等强养护—无损检测—衬砌缺陷整治—施作水沟电缆槽(滞后拱墙衬砌200 m)—下一循环施工。
隧道采用全断面法开挖，严格按“短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测”的原则组织施工，并根据围岩情况控制开挖进尺，根据监控量测结果，及时施作仰拱及二次衬砌。
云岭一号隧道进口工区选用五新双曲臂凿岩台车钻眼，配合小松325D型反铲挖掘机找顶翻渣，采用两台龙工50侧卸式装载机及挖机配合装渣，5～10台12m³自卸汽车出渣。
图5.1 施工工序流程图
施工前保证机械运转正常，各种机具、材料到位，风、水、电安装到位。
为保证隧道施工安全，开展超前地质预测预报，采用地质雷达、TSP等手段进行超前地质预报工作，并将综合超前地质预测预报纳入施工工序。必须提前做好超前地质预报工作，确保隧道安全通过。超前地质预报若发现前方地质情况与设计不符时要及时通知设计单位到现场核实，以便及时采取有效的设计变更方案。
b采用机械化大断面施工的IV、V级围岩掌子面局部不稳定区域，掌子面锚杆采用φ25 mm全螺纹玻璃纤维中空注浆锚杆，长度不低于9m，抗拉强度不低于600MPa，断裂伸长率不小于1.5%，弹性模量不低于40GPa；采用水泥浆或水泥砂浆，砂浆强度不低于M20，5h抗压强度不小于10MPa，注浆压力为1～2 MPa。
开挖时掌子面预留 1∶0.1的稳定坡度，爆破后对掌子面喷射4～6 cm厚的 C30混凝土封闭。加固后在掌子面设观测点，并与洞周监控量测数据共同分析，判断预加固效果，确定掌子面自稳后，再采用大断面进行开挖。
利用开挖台架将测量人员根据炮眼布置图进行放样，仰拱高度满足人员放样要求，放样不利用辅助设备，测量时间一般控制在30min之内。按钻爆设计布置炮眼位置，进行各台阶钻眼，装药爆破，利用风机通风排烟，然后进行找顶排险。利用装载机配合自卸汽车进行出渣运输，对开挖质量进行检查，根据开挖成型的质量确定是否需要调整钻爆设计的参数，重新进行钻爆设计。
5）初期支护施工:初喷 4cm厚混凝土（每循环拱部预留1.5m大机作业空间初喷厚度不小于10cm），并封闭掌子面围岩，厚度不小于10cm，钢筋网制作采用半成品网片拼接挂网。按设计要求网片的宽度按钢架的间距预制，网片重量控制在64kg左右，同时与锚杆或钢架连接牢固，安装锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
6）仰拱及仰拱填充施工：在滞后第2步一段距离后（距离掌子面不大于90m），开挖仰拱，施工仰拱初支总包招标管控要点.pdf，并浇筑仰拱及仰拱填充混凝土。
7）拱墙衬砌混凝土浇筑：在滞后第3步一段距离（距离掌子面不大于170m）满足工序空间后，进行防排水、钢筋、台车定位、浇筑拱墙混凝土。
隧道中线测桩之间的距离，直线上不超过20m、曲线上不超过10m，每50m设一个水准点，并在每排炮开钻之前准确绘出开挖轮廓线、周边眼、掏槽眼的位置。每次测量放线时，应对上次爆破断面进行检查，根据结果调整爆破参数，以达到最佳的爆破效果。
钻眼时，眼底应落在同一垂直面上；掏槽眼钻孔精度要高，误差在5㎝之内，控制炮眼间距、深度和角度，严禁炮眼打穿、相交；辅助眼均匀分布，为便于排水，孔眼可稍微向下，但倾斜不得大于1°，孔眼间保持互相平行，底板眼向下倾斜，最大不超过轮廓线10㎝。钻眼过程中经常检查炮眼方向，及时校正，不符合要求的予以废除。
装药前工班长与领工员对装药开挖工作面附近及炮眼进行全面检查，并用炮棍检查炮眼深度、角度和方向。炮眼内岩粉应清理干净，炮眼缩孔、坍塌或有裂缝时不得装药DB／T29-127-2010标准下载，装药时要一手抓住雷管的脚线，另一手用炮棍将放在眼口的药卷轻轻推入炮眼底。
（5）爆破作业的技术要求及控制要点