CN115898416A - 高原地区隧道施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高原地区隧道施工方法，包括以下步骤：S1、横洞施工；包括超前支护、隧道开挖、***施工、初期支护、防排水施工、衬砌施工的步骤；S2、横洞进正洞挑顶施工；对横洞与正洞结合部位置进行施工；S3、正洞施工。本发明结合高原地区的施工条件以及地形地貌特点，通过对施工工艺流程、以及施工过程中关键工序步骤的优化，在很好地保证施工过程中安全性以及施工质量的同时，满足了对施工进度的要求，在高原地区隧道施工应用中取得了很好的经济效益和社会效益。

Description

高原地区隧道施工方法

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及一种高原地区隧道施工方法。

背景技术

随着国内基础设施建设的大力发展，铁路工程交通基础设施逐渐从平原地区向山区、高原地区发展，隧道的建设数量和里程也越来越长，给隧道施工的建筑带来了很大的难度；同时，高原环境下存在空气稀薄、低气压、寒冷、缺氧等情况，给长里程隧道的施工同样带来了很大的困难。

某隧道施工项目位于高原山地地区，不仅隧道里程长、地形地貌环境复杂，而且受到海拔、地形的影响，施工条件有限，采用常规的施工方法难以保证施工的安全以及施工进度的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高原地区隧道施工方法，解决高原地区因施工条件的限制影响施工安全性及施工进度的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

高原地区隧道施工方法，包括以下步骤：

S1、横洞施工；包括超前支护、隧道开挖、***施工、初期支护、防排水施工、衬砌施工的步骤；

所述隧道开挖步骤中，针对不同的围岩级别采用不同的施工方式进行施工，包括：针对Ⅲ级、Ⅳ级围岩段采用全断面法施工，针对Ⅴ级围岩段采用微台阶法施工；

所述***施工步骤中，根据所采用的施工方式、围岩级别、衬砌类型，对横洞进行分段，并对横洞各段按照所采用的施工方式、围岩级别、衬砌类型进行分类，根据不同的分类下横洞各段的特征属性生成对应的***方案，根据***方案对横洞各段进行***施工；

S2、横洞进正洞挑顶施工；对横洞与正洞结合部位置进行施工；

横洞开挖施工到接近正洞施工位置时，逐渐抬高横洞拱顶高程进行施工；沿横洞施工方向，从正洞与横洞相交位置处起施工棚洞进入正洞，进行横洞与正洞交叉段中的正洞开挖，棚洞斜向上爬坡开挖至正洞中线位置，并达到正洞拱顶高程；向前以平坡开挖继续施工棚洞，施工至正洞外侧上台阶拱脚位置；在施工棚洞的同时，在棚洞内施做棚架；

S3、正洞施工。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述***方案中：

针对Ⅲ级围岩采用楔形掏槽施工方式，循环进尺深度不大于3.0m，周边孔不超深，掏槽孔超深不大于0.4m，辅助孔超深不大于0.2m；

针对Ⅳ级围岩可采用楔形掏槽施工方式或直眼掏槽施工方式；当采用楔形掏槽方式时，循环进尺深度不大于2.4m，周边孔不超深，掏槽孔超深不超过0.4m，辅助孔超深不大于0.2m；当采用直眼掏槽方式时，循环进尺深度不大于2.4m，周边孔不超深，掏槽孔超深不超过0.4m，辅助孔超深不大于0.2m，破碎孔超深0.2m；

针对Ⅴ级围岩采用直眼掏槽施工方式，循环进尺深度不大于1.0m，周边孔不超深，掏槽孔超深不大于0.2m，辅助孔超深不大于0.2m。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述***方案中：

针对Ⅲ级围岩，周边孔的孔距不大于50cm，周边孔的最小抵抗线不大于60cm，其它掘进孔孔距不大于50cm，掘进孔之间的排距不大于70cm，底板孔孔距不大于80cm，底板孔与位于其上侧的炮孔之间的排距不大于80cm；

针对Ⅳ级围岩，当采用楔形掏槽施工方式时，周边孔的孔距不大于50cm，周边孔最小抵抗线不大于60cm，其它掘进孔孔距不大于50cm，掘进孔之间的排距不大于80cm，底板孔孔距为80-100cm，底板孔与位于其上侧的炮孔之间的排距不大于80cm；当采用直眼掏槽施工方式时，周边孔的孔距不大于50cm，周边孔的最小抵抗线不大于60cm，其它掘进孔孔距不大于50cm，掘进孔之间的排距不大于60cm，底板孔孔距为80-100cm，底板孔与位于其上侧的炮孔之间的排距不大于80cm；

针对Ⅴ级围岩，周边孔的孔距不大于50cm，周边孔的最小抵抗线不大于60cm，其它掘进孔孔距不大于50cm，掘进孔之间的排距不大于100cm，底板孔孔距不大于80cm，底板孔与位于其上侧的炮孔之间的排距不大于100cm。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述Ⅲ级围岩施工中采用的衬砌类型包括FSⅠP-ⅢPa衬砌、FSⅡP-ⅢPa衬砌；Ⅳ级围岩施工中采用的衬砌类型包括FSⅠPjs-ⅣMa衬砌、FSⅠP-ⅣPa衬砌、FSⅡP-ⅣPa衬砌；Ⅴ级围岩施工中采用的衬砌类型包括FSⅡP-ⅤMa衬砌、FSⅠP-ⅤMa衬砌；

横洞内针对同一围岩级别和衬砌类型的施工段，采用相同的***方案进行***施工，所述***方案包括：掌子面炮孔布置、循环进尺深度、炮孔尺寸、炮孔掏槽类型、***装药量、炮孔孔距和排距、装药结构。

作为对上述技术方案的进一步改进，在横洞进正洞挑顶施工中，根据横洞与正洞之间的高程差，确定横洞拱顶抬高开挖的起始位置，控制横洞拱顶抬高坡度不大于17°。

作为对上述技术方案的进一步改进，在横洞与正洞交接位置处设置加强环，在加强环中设置辅助型钢钢架，在加强环靠正洞一侧设置门型钢架，门型钢架分节与辅助型钢钢架焊接连接，相邻辅助型钢钢架、门型钢架之间采用纵向钢筋连接，纵向钢筋之间的间距不大于1m；

所述门型钢架包括横梁和立柱，门型钢架与辅助型钢钢架之间在上部两侧位置具有空隙，位于空隙位置处在门型钢架与辅助型钢钢架之间分别设置立柱斜撑结构件，在门型钢架、辅助型钢钢架安装完成后在该空隙内喷射混凝土回填密实。

作为对上述技术方案的进一步改进，棚架采用型钢支架沿横洞施工方向依次间隔设置，型钢支架之间的间距不大于100cm，在每处型钢支架脚位置设置多根锁脚锚管，该位置处锁脚锚管朝下方倾斜设置，靠近水平面位置的锁脚锚管与水平面之间的夹角为20°-30°，相邻锁脚锚管之间的夹角为20°-30°；

在棚架施工完成后，在棚架内侧喷混凝土层，并施做正洞初期支护钢架结构，正洞初期支护钢架结构一侧设置于横洞加强环外侧门型钢架的横梁上，另一侧支在混凝土垫块上，在正洞初期支护钢架结构的分节和拱脚处分别施做两根锁脚锚管。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述超前支护施工步骤中，洞口段采用超前长管棚支护方式，洞身段采用超前中管棚与单层小导管支护方式。

作为对上述技术方案的进一步改进，横洞内防排水施工包括有施工缝止水带施工、土工布与防水卷材施工、防水涂料喷涂施工、排水盲管施工、拱顶防水施工的步骤；

拱顶防水施工步骤中，在衬砌灌注混凝土前在拱顶纵向预埋注浆管和排气管，在该循环二次衬砌混凝土拆模前进行衬砌拱顶充填注浆，注浆达到设计终压后或排气管出浆时终止注浆，注浆结束后将注浆孔封填密实；注浆砂浆采用微膨胀性水泥砂浆，注浆顺序为从下坡方向向上坡方向，注浆压力不大于0.2Mpa。

作为对上述技术方案的进一步改进，正洞包括并行的正洞左线和正洞右线，正洞施工中小里程段采用小净距控制***施工，正洞左线、正洞右线交替施工，并采用沙袋回填至最大跨以降低***施工过程中振动对隧道的影响，将***质点振速控制在10cm/s。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明结合高原地区的施工条件以及地形地貌特点，通过对施工工艺流程、以及施工过程中关键工序步骤的优化，在很好地保证施工过程中安全性以及施工质量的同时，满足了对施工进度的要求，在高原地区隧道施工应用中取得了很好的经济效益和社会效益。

根据不同的围岩级别采用不同的施工方式进行施工的同时，针对所采用的施工方式、围岩级别、衬砌类型对横洞进行分段施工，制定相应的施工方案；并结合横洞施工过程中洞内施工空间有限对机械化钻爆施工所带来的限制，对施工***方案中炮孔的点位进行设置，保证机械化钻爆作业能够最大程度发挥作用的同时，保证了洞内光爆成洞质量，在提高施工效率，保证施工效果的同时，很好地保证了施工过程的安全性。

通过对横洞进正洞挑顶施工工艺进行优化，在保证整个结合部施工过程中的施工安全性、可操作性，以及结合部的整体结构强度的情况下，很好地解决了横洞进正洞挑顶施工过程中过支护所带来的问题，减少了施工作业工程量，保证了施工周期，并且方便后序对正洞的施工操作

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明隧道施工结构示意图。

图2为本发明隧道施工中横洞洞口段超前长管棚支护结构示意图。

图3为本发明隧道施工中横洞洞口段超前长管棚支护中注浆导管结构示意图。

图4为本发明隧道施工中超前中管棚支护结构示意图。

图5为本发明隧道施工中超前中管棚支护结构纵向方向布置示意图。

图6为本发明隧道施工中超前小导管支护结构纵向方向布置示意图。

图7为本发明隧道施工中微台阶法施工工序横断面示意图。

图8为本发明隧道施工中微台阶法施工工序纵断面示意图。

图9为本发明隧道施工中全断面法施工工序横断面示意图。

图10为本发明隧道施工中全断面法施工工序纵断面示意图。

图11为本发明隧道施工中台阶法施工工序横断面示意图。

图12为本发明隧道施工中台阶法施工工序纵断面示意图。

图13为本发明隧道施工中Ⅲ级围岩FSⅠP-ⅢPa衬砌类型掌子面炮孔布置结构图。

图14为本发明隧道施工中Ⅲ级围岩FSⅠP-ⅢPa衬砌类型掌子面不同炮孔孔位设置示意图。

图15为本发明隧道施工中Ⅲ级围岩中FSⅡP-ⅢPa衬砌类型掌子面炮孔布置结构图。

图16为本发明隧道施工中Ⅲ级围岩FSⅡP-ⅢPa衬砌类型掌子面不同炮孔孔位设置示意图。

图17为本发明隧道施工中Ⅳ级围岩中FSⅠPjs-ⅣMa衬砌类型当采用楔形掏槽施工方式时掌子面炮孔布置结构图。

图18为本发明隧道施工中Ⅳ级围岩中FSⅠPjs-ⅣMa衬砌类型当采用楔形掏槽施工方式时掌子面不同炮孔孔位设置示意图。

图19为本发明隧道施工中Ⅳ级围岩中FSⅠPjs-ⅣMa衬砌类型当采用直眼掏槽施工方式时掌子面炮孔布置结构图。

图20为本发明隧道施工中Ⅳ级围岩中FSⅠPjs-ⅣMa衬砌类型当采用直眼掏槽施工方式时掌子面不同炮孔孔位设置示意图。

图21为本发明隧道施工中Ⅳ级围岩中FSⅠP-ⅣPa衬砌类型当采用楔形掏槽施工方式时掌子面炮孔布置结构图。

图22为本发明隧道施工中Ⅳ级围岩中FSⅠP-ⅣPa衬砌类型当采用楔形掏槽施工方式时掌子面不同炮孔孔位设置示意图。

图23为本发明隧道施工中Ⅳ级围岩中FSⅠP-ⅣPa衬砌类型当采用直眼掏槽施工方式时掌子面炮孔布置结构图。

图24为本发明隧道施工中Ⅳ级围岩中FSⅠP-ⅣPa衬砌类型当采用直眼掏槽施工方式时掌子面不同炮孔孔位设置示意图。

图25为本发明隧道施工中Ⅳ级围岩中FSⅡP-ⅣPa衬砌类型当采用楔形掏槽施工方式时掌子面炮孔布置结构图。

图26为本发明隧道施工中Ⅳ级围岩中FSⅡP-ⅣPa衬砌类型当采用楔形掏槽施工方式时掌子面不同炮孔孔位设置示意图。

图27为本发明隧道施工中Ⅳ级围岩中FSⅡP-ⅣPa衬砌类型当采用直眼掏槽施工方式时掌子面炮孔布置结构图。

图28为本发明隧道施工中Ⅳ级围岩中FSⅡP-ⅣPa衬砌类型当采用直眼掏槽施工方式时掌子面不同炮孔孔位设置示意图。

图29为本发明隧道施工中Ⅴ级围岩FSⅡP-ⅤMa衬砌类型掌子面炮孔布置结构图。

图30为本发明隧道施工中Ⅴ级围岩FSⅡP-ⅤMa衬砌类型掌子面不同炮孔孔位设置示意图。

图31为本发明隧道施工中Ⅴ级围岩FSⅠP-ⅤMa衬砌类型掌子面炮孔布置结构图。

图32为本发明隧道施工中横洞进正洞挑顶施工结构示意图。

图33为本发明隧道施工中横洞抬高拱顶高程施工结构示意图。

图34为本发明隧道施工中正洞内棚洞施工结构示意图。

图35为本发明隧道施工中正洞开挖结构示意图。

图36为图32中Ⅰ-Ⅰ方向结构示意图。

图37为本发明隧道施工中横洞与正洞结合部截面示意图。

图38为图32中Ⅱ-Ⅱ方向棚架结构示意图。

其中：11、横洞，12、正洞，13、棚洞；

21、支撑钢架，22、加强环，23、辅助型钢钢架，24、门型钢架，25、立柱斜撑结构件，26、型钢支架，27、顶部钢架横梁，28、导管，29、正洞初期支护钢架结构；

31、混凝土垫块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

隧道横洞位于隧道路线前进方向一侧，与正洞之间具有一定的倾斜角。由于地处高原，空气稀薄、气压低、天气寒冷、缺氧等情况对隧道施工作业都带来的很大的影响，具体体现在：例如，在横洞施工过程中横洞尺寸较正洞尺寸小，横洞内采用机械化钻爆施工在操作空间上会受到很大的限制，需要考虑在保证机械化钻爆作业正常进行的前提下，如何在***设计中进行炮孔的合理布置以及作业过程中炮孔的成型质量。以及采用横洞、正洞结合施工的方式虽然能够在一定程度上能够方便隧道正洞的施工，但在横洞与正洞结合部位置处存在受力状态复杂，同时也是隧道工程中结构比较薄弱的位置，在施工过程中存在较大的安全隐患，给隧道的整体施工带来了较大的难度。

上述存在的问题都给隧道的施工带来了不同程度的影响，因此在隧道施工方案的制定过程中需要对上述问题予以充分的考虑。

基于上述考量，本实施例中所采用的施工方法为先施工横洞然后施工正洞的施工方式，如图1所示，具体施工步骤如下：

一、横洞施工

1、超前支护施工

隧道横洞施工采用超前支护施工，洞口段采用超前长管棚支护方式，洞身段采用超前中管棚与单层小导管支护方式。

1.1超长管棚支护

参照图2，为横洞洞口段超前长管棚支护结构示意图；洞口采用30m的D89管棚与D42小导管超前预加固措施。

D89管棚环向间距为40cm，设置范围为隧道拱部120°范围内。

为保证超长管棚支护在支护方向、角度的施工精度，设置管棚导向墙，管棚导向墙采用C25混凝土，截面尺寸为1m×1m，拱部120°范围布置。管棚导向墙设2榀I20a轻型工字钢钢架，钢架外缘设Φ140mm×5mm的导向钢管，导向钢管与钢架焊接。钢架各单元由连接板焊接成型，单元间由螺栓连接。管棚导向墙施工时，先开挖导向墙环向外侧土体，内侧土体不开挖，作为导向墙的支撑体。

横洞洞口段拱部设置一环30m长D89管棚与D42小导管进行预加固，D89管棚环向间距设置为40cm，超前小导管纵向间距设置为2m。管棚基岩地段设置为1°-3°，土质地段外插角设置为0°-1°；循环间超前支护措施的搭接长度不小于3m。

洞身段Φ89长管棚采用热轧无缝钢管及钢花管，直径89mm，壁厚5mm。每节钢管两段均预加工成外丝扣，同一断面内接头数量不得超过总钢管数的50％。每节钢管两端均预加工成外丝扣，以便连接接头钢管，每节钢管长4-6m。

为提高钢花管的抗弯能力，可在钢花管内设置钢筋笼，钢筋笼由四根主筋和固定环组成，主筋直径为Φ18，固定环采用Φ32短管节，壁厚3.5mm，节长3-5cm，将其与主筋焊接，按1m间距设置；如图3所示。

管棚注浆；钢花管上钻注浆孔，孔径10～16mm，孔间距15～20cm，呈梅花形布置，尾部留长度不小于1m不钻孔的止浆段；注浆材料采用水泥浆、水泥砂浆，当围岩破碎时，可部分采用水泥-水玻璃双液浆，浆液强度等级不小于M10，注浆压力按0.5～2Mpa；注浆量不小于设计注浆量80％；注浆结束后应及时采用M10水泥砂浆进行全孔封堵。注浆顺序为由下至上，浆液先稀后浓，注浆量先大后小，注浆压力由小到大；发生串浆时，采用分浆砌多孔注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆；当水泥浆进浆量很大时、压力不变时，调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，采用小流量低压力注浆或间歇式注浆。

长管棚采用顶进法施工，洞口开挖完成后，及时施作管棚导向墙及导向钢管，导向管角度为1°～3°，确保长管棚钻眼精度，避免长管棚侵入隧道开挖线内或相邻管交于一处，保证长管棚管距、倾角及钢管施工误差达到设计要求。

管棚施工顺序为自上而下，按测量放样的孔位编号采用跳打的方式进行钻孔施工，每钻完一孔便及时顶进钢花管，管棚全部顶进后向钢管顶进钢筋笼。

1.2超前中管棚支护

为保证横洞洞身地段自稳能力，隧道横洞设置超前中管棚，参照图4所示，为超前中管棚支护结构示意图。

横洞拱部设置一环6-10m中管棚，中管棚采用Φ60mm×5mm的钢管，环向间距设置为0.4m，外插脚不大于10°，两组中管棚间搭接距离不小于3m。如图5所示，为超前中管棚支护结构纵向方向布置示意图。

中管棚采用热轧无缝钢管，管壁钻孔注浆，孔径8-10mm，孔间距10-20cm，呈梅花形布置，前端加工成锥形，尾部长度不小于30cm，作为不钻孔的止浆段。注浆压力一般为0.5-1.0MPa。

1.3超前小导管支护

D42小导管采用D42无缝热轧钢管，长4m，环向间距40cm，纵向间距2m，并注水泥单液浆。在前部钻注浆孔，孔径6-8mm，孔间距10、20cm，呈梅花形布置，前端加工成锥形，尾部长度不小于30cm，作为不钻孔的止浆段。注浆压力一般不大于1MPa，具体浆液配合比和注浆压力由现场实验确定。

超前小导管配合型钢钢架(格栅钢架)使用，其纵向搭接长度不小于1m。超前小导管注浆压力低，长度短，应按单孔的扩散半径计算。外插角设置为10°-15°，可根据实际情况调整；其布置结构参照图6。

2、隧道开挖施工

针对不同的围岩级别采用不同的施工方式进行施工，包括：针对Ⅲ级、Ⅳ级围岩段采用全断面法施工，针对Ⅴ级围岩段采用微台阶法施工。

2.1微台阶法施工

参照图7为微台阶法施工工序横断面示意图，图8为微台阶法施工工序纵断面示意图；隧道双车道Ⅰ型Ⅴ级围岩施工工序为：

掌子面分①部和②部，②部为滞后于①部3-5m的微台阶，施工开挖形成微台阶后，同时开挖①部和②部，根据掌子面开挖揭示情况，当掌子面不稳定时，采用喷砼封闭或锚杆注浆加固；

施作本循环①部台阶和上一循环②部周边的初期支护，***锚杆安装时必须设置垫板，垫板应与基面密贴；

在滞后于②部一段距离后，洞渣回填③部作为施工平台；

在滞后于③部一段距离后，清除④部回填；

灌筑Ⅴ部仰拱与边墙基础，仰拱要求整幅灌筑；

待仰拱砼终凝后灌筑仰拱填充Ⅵ部至设计高度；

清理好初期支护基面，施工防排水工程，根据监控量测结果分析.待围岩和初期支护变形稳定后，再利用衬砌模扳台车一次性灌筑Ⅶ部衬砌。

微台阶法开挖时，控制一次同时起爆的***量，减少***振动对围岩的影响。Ⅴ级围岩采用超前管棚高压注浆加固，注浆压力0.5-2MPa，具体注浆压力由现场试验确定。开挖时严格控制钻孔深度，掌子面可预留一定坡度，避免掌子面倒悬。***后及时初喷混凝土封闭围岩，初喷前可采用湿喷台车对围岩表面进行吹风除尘，确保初喷封闭效果。初期支护应及早闭合成环。微台阶法施工时，上、下台阶应同时钻孔起爆，并同时平行进行支护作业。

2.2全断面法施工

参照图9为全断面法施工工序横断面示意图，图10为全断面法施工工序纵断面示意图；隧道围岩施工工序为：

开挖①部；施作①部周边的初期支护；***锚杆必须设置垫板，垫板应与基面密贴；

在滞后于①部一段距离后，洞渣回填②部作为施工平台；

在滞后于②部一段距离后，清除③部范围洞渣；

灌注Ⅳ部仰拱于与边墙基础，仰拱要求整幅灌注；

待仰拱砼终凝后灌注仰拱填充Ⅴ部至设计高度；

清理好初期支护基面，施工防排水工程，根据监控量测结果分析，待围岩和初期支护变形稳定后，再利用衬砌模板台车一次性灌筑Ⅵ部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。

2.3台阶法施工

参照图11为台阶法施工工序横断面示意图，图12为台阶法施工工序纵断面示意图；隧道双车道Ⅱ型Ⅴ级围岩施工工序为：

开挖①部；施作①部台阶周边的初期支护，***锚杆安装时必须设置垫板，垫板应与基面密贴，施做下一循环超前支护；

在滞后于①部一段距离后，开挖②部；施作②部台阶周边的初期支护；***锚杆安装时必须设置垫板，垫板应与基面密贴；

在滞后于②部一段距离后，开挖③部；施作隧底初期支护；

根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，灌筑④部仰拱与边墙基础，仰拱要求整幅灌筑；

待仰拱砼终凝后灌筑仰拱填充⑤部；

清理好初期支护基面，施工防排水工程。根据监控量测结果分析，待围岩和初期支护变形稳定后，再利用衬砌模板台车一次性灌筑⑥部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。

3、***施工

隧道Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩采用光面***开挖，严格控制装药量及按照光面***设计施工，减少炮轰波对围岩的扰动，达到保护围岩的目的。采用三臂凿岩台车为主，辅以人工风动凿岩机钻眼，非电毫秒***微差起爆。开挖机具选用三臂凿岩台车、人工风动凿岩机(YT-28型风枪)辅助钻眼，采用Φ42钻头钻孔。

光面***受多种因素影响，包括围岩强度、整体性、节理、层理等地质因素，现场围岩地质结构***，***参数进行现场设计动态调整。同一类围岩经试爆取得的技术参数，作为初步依据，每一循环***作业应根据上一循环***效果，以及本循环围岩特征进行适当调整，选择一组最佳技术参数，上一循环是下一循环的预设计和试***。

光面***抵抗线就是周边眼与最外层辅助眼之间的一圈岩石的厚度。常以周边眼的密集系数K(K＝E/W)表示，其大小对光面***有很大影响。理论和实践均证明，周边眼的密集系数K取0.8时***效果为好。

从K＝E/W，可知W＝E/K，当K＝0.8时，W＝1.25E；

式中：W—抵抗线，cm；E—周边眼间距，cm。

光面***采用的设计参数如下表所示：

本项目横洞施工中，由于地形地貌环境复杂，施工地段围岩地质情况复杂，包括有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ不同等级的围岩；针对不同的围岩级别采用不同的施工方式进行施工，其中，针对Ⅲ级、Ⅳ级围岩段采用全断面法施工，针对Ⅴ级围岩段采用微台阶法施工；然后根据所采用的施工方式、围岩级别、衬砌类型，对横洞各个施工段进行分段，并对横洞各段按照所采用的施工方式、围岩级别、衬砌类型进行分类，根据不同的分类下横洞各段的特征属性(包括施工方式、围岩级别、衬砌类型、横洞参数等)生成对应的***施工方案，这里的***施工方案包括有掌子面炮孔布置、循环进尺深度、炮孔尺寸、炮孔掏槽类型、***装药量、炮孔孔距和排距、装药结构、***控制等；然后根据所生成的***方案对横洞各段进行***施工。

该横洞施工项目分段施工围岩级别、衬砌类型以及所采用的施工工法，具体见下表：

炮孔钻孔施工采用三臂凿岩台车设备，其钻孔孔径为38-42mm，实际设计孔径取41mm。采用的药卷直径一般为32mm，长度为20cm、30cm，重量为200g、300g。

根据施工特点和施工经验，***采用楔形掏槽或直眼掏槽，周边采用光面***。

针对该项目具体采用的***施工方案中：

针对Ⅲ级围岩采用楔形掏槽施工方式，循环进尺设计为3.0m，周边孔不超深，掏槽孔超深0.4m，辅助孔超深0.2m。即周边孔孔深3.0m，掏槽孔孔深3.4m，辅助孔孔深3.2m。

针对Ⅳ级围岩可采用楔形掏槽施工方式或直眼掏槽施工方式；当采用楔形掏槽方式时，循环进尺设计为2.4m，周边孔不超深，掏槽孔超深0.4m，辅助孔超深0.2m；当采用直眼掏槽方式时，循环进尺设计为2.4m，周边孔不超深，掏槽孔超深0.4m，辅助孔超深0.2m，破碎孔超深0.2m；即周边孔孔深2.4m，掏槽孔孔深2.8m，辅助孔孔深2.6m。

针对Ⅴ级围岩采用直眼掏槽施工方式，循环进尺设计为1.0m，周边孔不超深，掏槽孔超深0.2m，辅助孔超深0.2m。即周边孔孔深1.0m，掏槽孔孔深1.2m，辅助孔孔深1.2m。

***施工针对不同围岩级别、衬砌类型，所采用的循环进尺见下表：

在***施工时，单位岩体***消耗量不仅影响岩石破碎块度、岩石飞散距离和爆堆形状，而且影响炮眼利用率、钻眼工作量、劳动生产率、材料消耗、掘进成本、断面轮廓质量以及围岩的稳定性。设计合理的***单耗往往取决于多方面的因素，其中有岩石的物理力学性质、断面、***性能、炮眼直径和深度等。

其中，针对装药量的设计如下：

光面***装药量的计算，主要是确定周边眼光爆层炮眼装药集中度，即以kg/m表示，一般采纳试验方法求得或从同类工程中选取：

q＝QEV

式中：

q—装药集中度，kg/m；

Q—单位体积耗药量，g/m³；

E—周边眼间距，m；

V--最小反抗线，m；

通过现场试验和施工阅历数据，用计算法进行校核，确定q＝0.07-0.15kg/m。依据q＝0.15kg/m计算。

针对炮眼数量的设计如下：

N＝Q S/ηy

式中：

N—炮眼数量，不包括未装药的空眼；

Q—单位***消耗量，一般取q＝1.2-2.4kg/m³；

S—开挖段面积，m³；

η—装药系数，即装药长度和炮眼长度的比值，暂取0.7；

y—每米药卷的***质量，kg/m，如2号岩石乳化***y＝0.91。

***施工方案中，掌子面炮孔的布置包括：

针对Ⅲ级围岩，周边孔的孔距设计为50cm，周边孔的最小抵抗线设计为60cm，其它掘进孔孔距设计为50cm，掘进孔之间的排距设计为70cm，底板孔孔距设计为80cm，底板孔与位于其上侧的炮孔之间的排距设计为80cm。

参照图13和14，针对Ⅲ级围岩中FSⅠP-ⅢPa衬砌类型：

炮孔孔位在掌子面上相对其中线对称设置，炮孔孔位布置包括有：成列设置的10个掏槽孔；设置于掏槽孔外侧的10个辅助掏槽，掏槽孔之间的间距为50cm，掏槽孔距中线之间的间距为1.4m，掏槽孔与辅助掏槽之间的排距为30cm；掘进眼，掘进眼包括3个水平布置在掏槽孔上方的第一掘进眼、布置于掏槽孔两外侧的6个第二掘进眼和呈弧形布置在掏槽孔上方的6个第三掘进眼；底板孔，16个底板孔在掌子面底部呈两排水平布置；辅助孔，16个辅助孔在掘进孔外侧沿掌子面周向均布设置；周边孔，35个周边孔在辅助孔外侧沿掌子面周向均布设置。

如图14，掏槽孔的倾斜角度设置为70°，辅助掏槽的倾斜角度设置为85°，其它炮孔设置为90°。

掏槽孔中的装药集中度为0.65kg/m，辅助掏槽中的装药集中度为0.55kg/m，掘进眼的装药集中度为0.5kg/m，底板孔的装药集中度为0.6kg/m，辅助孔的装药集中度为0.55kg/m，周边孔的装药集中度为0.2kg/m。

具体炮孔布置及所采用的***参数见下表：

参照图15和16，针对Ⅲ级围岩中FSⅡP-ⅢPa衬砌类型：

炮孔孔位在掌子面上相对其中线对称设置；炮孔孔位布置包括有：成列设置的10个掏槽孔；设置于掏槽孔外侧的10个辅助掏槽，掏槽孔与辅助掏槽之间的排距不大于30cm；掘进眼，掘进眼包括3个水平布置在掏槽孔上方的第一掘进眼、布置于辅助掏槽两外侧的6个第二掘进眼和呈弧形布置在掏槽孔上方的7个第三掘进眼；底板孔，16个底板孔在掌子面底部呈两排水平布置；辅助孔，18个辅助孔在掘进孔外侧沿掌子面周向均布设置；周边孔，39个周边孔在辅助孔外侧沿掌子面周向均布设置。

掏槽孔的倾斜角度设置为65°-70°，辅助掏槽的倾斜角度设置为70°-76°，掘进眼的倾斜角度设置为80°-85°。

掏槽孔中的装药集中度为0.65kg/m，辅助掏槽中的装药集中度为0.55kg/m，掘进眼的装药集中度为0.5kg/m，底板孔的装药集中度为0.6kg/m，辅助孔的装药集中度为0.55kg/m，周边孔的装药集中度为0.2kg/m。

具体炮孔布置及所采用的***参数见下表：

针对Ⅳ级围岩，当采用楔形掏槽施工方式时，周边孔的孔距设计为50cm，周边孔最小抵抗线设计为60cm，其它掘进孔孔距设计为50cm，掘进孔之间的排距设计为80cm，底板孔孔距为80-100cm，底板孔与位于其上侧的炮孔之间的排距设计为80cm。

当采用直眼掏槽施工方式时，周边孔的孔距设计为50cm，周边孔的最小抵抗线设计为60cm，其它掘进孔孔距设计为50cm，掘进孔之间的排距设计为60cm，底板孔孔距为80-100cm，底板孔与位于其上侧的炮孔之间的排距设置为80cm。

针对Ⅳ级围岩中FSⅠPjs-ⅣMa衬砌类型：

参照图17和18，炮孔孔位在掌子面上相对其中线对称设置；当采用楔形掏槽施工方式时，炮孔孔位布置包括有：成列设置的10个掏槽孔；设置于掏槽孔外侧的12个辅助掏槽；掘进眼，掘进眼包括呈弧形布置在掏槽孔上方的5个第一掘进眼、布置于辅助掏槽孔两外侧的10个第二掘进眼和呈弧形布置于第一掘进眼外侧的13个第三掘进眼；底板孔，20个底板孔在掌子面底部呈两排水平布置；辅助孔，17个辅助孔在掘进孔外侧沿掌子面周向均布设置；周边孔，37个周边孔在辅助孔外侧沿掌子面周向均布设置。

在采用楔形掏槽施工方式时：

掏槽孔的倾斜角度设置为70°，辅助掏槽的倾斜角度设置为75°，掘进眼的倾斜角度依次设置为80°、85°。

所述掏槽孔中的装药集中度为0.65kg/m，辅助掏槽中的装药集中度为0.55kg/m，掘进眼的装药集中度为0.5kg/m，底板孔的装药集中度为0.6kg/m，辅助孔的装药集中度为0.55kg/m，周边孔的装药集中度为0.2kg/m。

具体炮孔布置及所采用的***参数见下表：

参照图19和20，当采用直眼掏槽施工方式时，炮孔孔位布置包括有：成列设置的10个掏槽孔；设置于掏槽孔外侧的10个辅助掏槽；掘进眼，掘进眼包括设置于掏槽孔上方呈弧形布置的7个第一掘进眼、设置于第一掘进眼内侧呈弧形布置的5个第二掘进眼和13个第三掘进眼，第三掘进眼分别布置于掏槽孔之间与辅助掏槽外侧；底板孔，20个底板孔在掌子面底部呈两排水平布置；辅助孔，17个辅助孔在掘进孔外侧沿掌子面周向均布设置；周边孔，37个周边孔在辅助孔外侧沿掌子面周向均布设置。

在采用直眼掏槽施工方式时：

掏槽孔距掌子面中线的间距设计为1.2m，掏槽孔与辅助掏槽之间的间距设计为1m。

掏槽孔中的装药集中度为0.65kg/m，辅助掏槽中的装药集中度为0.55kg/m，掘进眼的装药集中度为0.5kg/m，底板孔的装药集中度为0.6kg/m，辅助孔的装药集中度为0.55kg/m，周边孔的装药集中度为0.2kg/m。

具体炮孔布置及所采用的***参数见下表：

针对Ⅳ级围岩中FSⅠP-ⅣPa衬砌类型：

参照图21和22，炮孔孔位在掌子面上相对其中线对称设置；当采用楔形掏槽施工方式时，炮孔孔位布置包括有：成列设置的10个掏槽孔；设置于掏槽孔外侧呈两列设置的20个辅助掏槽；掘进眼，掘进眼包括呈水平布置在掏槽孔上方的3个第一掘进眼、布置于辅助掏槽孔两外侧的6个第二掘进眼和呈弧形布置于第一掘进眼外侧的6个第三掘进眼；底板孔，17个底板孔在掌子面底部呈两排水平布置；辅助孔，17个辅助孔在掘进孔外侧沿掌子面周向均布设置；周边孔，38个周边孔在辅助孔外侧沿掌子面周向均布设置。

在采用楔形掏槽施工方式时：

掏槽孔的倾斜角度设置为70°，辅助掏槽的倾斜角度设置为80°，掘进眼的倾斜角度由内至外依次设置为80°、85°。

掏槽孔中的装药集中度为0.65kg/m，辅助掏槽中的装药集中度为0.55kg/m，掘进眼的装药集中度为0.5kg/m，底板孔的装药集中度为0.6kg/m，辅助孔的装药集中度为0.55kg/m，周边孔的装药集中度为0.2kg/m。

具体炮孔布置及所采用的***参数见下表：

参照图23和24，当采用直眼掏槽施工方式时，炮孔孔位布置包括有：成列设置的10个掏槽孔；设置于掏槽孔外侧呈两列设置的20个辅助掏槽；掘进眼，掘进眼包括设置于掏槽孔上方呈水平布置的3个第一掘进眼、设置于第一掘进眼内侧呈弧形布置的6个第二掘进眼和设置于第一掘进眼外侧呈弧形布置的6个第三掘进眼；底板孔，17个底板孔在掌子面底部呈两排水平布置；辅助孔，17个辅助孔在掘进孔外侧沿掌子面周向均布设置；周边孔，38个周边孔在辅助孔外侧沿掌子面周向均布设置。

在采用直眼掏槽施工方式时：

掏槽孔距掌子面中线的间距设置为0.8m，掏槽孔与辅助掏槽之间的间距设置为0.6m，两列辅助掏槽之间的间距设置为0.8m；

掏槽孔中的装药集中度为0.65kg/m，辅助掏槽中的装药集中度为0.55kg/m，掘进眼的装药集中度为0.5kg/m，底板孔的装药集中度为0.6kg/m，辅助孔的装药集中度为0.55kg/m，周边孔的装药集中度为0.2kg/m。

具体炮孔布置及所采用的***参数见下表：

针对Ⅳ级围岩中FSⅡP-ⅣPa衬砌类型：

如图25和26，炮孔孔位在掌子面上相对其中线对称设置；当采用楔形掏槽施工方式时，炮孔孔位布置包括有：成列设置的14个掏槽孔；位于掏槽孔外侧呈两列设置的16个辅助掏槽；掘进眼，掘进眼包括呈水平布置在掏槽孔上方的3个第一掘进眼、布置于辅助掏槽孔两外侧的8个第二掘进眼和呈弧形布置于第一掘进眼外侧的7个第三掘进眼；底板孔，18个底板孔在掌子面底部呈两排水平布置；辅助孔，16个辅助孔在掘进孔外侧沿掌子面周向均布设置；周边孔，40个周边孔在辅助孔外侧沿掌子面周向均布设置。

在采用楔形掏槽施工方式时：

掏槽孔的倾斜角度设置为65°，辅助掏槽的倾斜角度从内至外依次设置为73°、82°。

掏槽孔中的装药集中度为0.65kg/m，辅助掏槽中的装药集中度为0.55kg/m，掘进眼的装药集中度为0.5kg/m，底板孔的装药集中度为0.6kg/m，辅助孔的装药集中度为0.55kg/m，周边孔的装药集中度为0.2kg/m。

具体炮孔布置及所采用的***参数见下表：

如图27和28，当采用直眼掏槽施工方式时，炮孔孔位布置包括有：成列设置的14个掏槽孔；设置于掏槽孔外侧呈两列设置的28个辅助掏槽；掘进眼，掘进眼包括设置于掏槽孔上方呈水平布置的3个第一掘进眼、设置于第一掘进眼内侧呈弧形布置的6个第二掘进眼和设置于第一掘进眼外侧呈弧形布置的7个第三掘进眼；底板孔，18个底板孔在掌子面底部呈两排水平布置；辅助孔，16个辅助孔在掘进孔外侧沿掌子面周向均布设置；周边孔，40个周边孔在辅助孔外侧沿掌子面周向均布设置。

在采用直眼掏槽施工方式时：

掏槽孔距掌子面中线的间距设置0.8m，掏槽孔与辅助掏槽之间的间距设置为0.6m，两列辅助掏槽之间的间距设置为0.8m。

掏槽孔中的装药集中度为0.65kg/m，辅助掏槽中的装药集中度为0.55kg/m，掘进眼的装药集中度为0.5kg/m，底板孔的装药集中度为0.6kg/m，辅助孔的装药集中度为0.55kg/m，周边孔的装药集中度为0.2kg/m。

具体炮孔布置及所采用的***参数见下表：

针对Ⅴ级围岩，周边孔的孔距设计为50cm，周边孔的最小抵抗线设计为60cm，其它掘进孔孔距设计为50cm，掘进孔之间的排距设计为100cm，底板孔孔距设计为80cm，底板孔与位于其上侧的炮孔之间的排距设计为100cm。

参照图29和30，针对Ⅴ级围岩中FSⅡP-ⅤMa衬砌类型：

炮孔孔位分别布置在掌子面上台阶和下台阶，上台阶和下台阶上的炮孔孔位均相对掌子面中线对称设置；

上台阶上炮孔采用直眼掏槽方式，炮孔孔位布置包括有：成列设置于掌子面中线上的3个破碎孔；位于破碎孔两侧呈两列设置的12个掏槽孔；位于掏槽孔外侧呈两列设置的8个辅助掏槽；掘进眼，包括设置于掏槽孔上方的11个第一掘进眼和设置于第一掘进眼外侧呈弧形布置的13个第二掘进眼；底板孔，11个底板孔在上台阶底部呈水平布置；周边孔，33个周边孔沿掌子面周向均布设置；

下台阶上炮孔孔位布置包括有：掘进眼，包括呈水平设置在下台阶上方的3个第一掘进眼、位于第一掘进眼下方的5个第二掘进眼、位于第二掘进眼下方的7个第三掘进眼和设置于第三掘进眼外侧的12个第四掘进眼；底板孔，14个底板孔在下台阶底部呈水平布置；周边孔，14个周边孔沿掌子面周向均布设置。

具体炮孔布置及所采用的***参数见下表：

参照图31，针对Ⅴ级围岩中FSⅠP-ⅤMa衬砌类型：

炮孔孔位分别布置在掌子面上台阶和下台阶，上台阶和下台阶上的炮孔孔位均相对掌子面中线对称设置；

上台阶上炮孔采用直眼掏槽方式，炮孔孔位布置包括有：成列设置于掌子面中线上的3个破碎孔；位于破碎孔外侧设置的6个掏槽孔；掘进眼，包括分别设置于掏槽孔外侧和上方的9个第一掘进眼和设置于第一掘进眼外侧呈弧形布置的11个第二掘进眼；底板孔，11个底板孔在上台阶底部呈水平布置；辅助孔，13个辅助孔在掘进孔外侧沿掌子面周向均布设置；周边孔，29个周边孔在辅助孔外侧沿掌子面周向均布设置。

下台阶上炮孔孔位布置包括有：掘进眼，包括呈水平设置在下台阶上方的3个第一掘进眼、位于第一掘进眼下方的5个第二掘进眼、位于第二掘进眼下方的7个第三掘进眼和设置于第三掘进眼外侧的12个第四掘进眼；底板孔，9个底板孔在下台阶底部呈水平布置；周边孔，14个周边孔沿掌子面周向均布设置。

具体炮孔布置及所采用的***参数见下表：

***方案中采用连续和间隔两种装药结构，其中光面炮孔采用连续或空气间隔装药结构，其它炮孔采用连续装药结构。

周边孔，周边空装药集中度为0.2～0.3kg/m。采用Φ25mm连续装药结构或间隔装药，即将Φ32mm乳化***一剖为二作为小药卷，底部加强装药，导爆索串联分段药卷引爆。

掏槽空与辅助掏槽等其他炮孔，采用连续不耦合装药方法，并进行炮泥堵塞，采用直径Φ＝32mm的乳化***。

在掌子面上布置炮孔时，由测量人员定出隧道中线和开挖轮廓线，按钻爆设计图标识出炮眼位置，经检查合格后方可进行钻眼。为减少测量时间和提高测量精度，在直线地段应安设激光导向仪。激光定向：用极坐标APS断面检测及炮眼定位，按不同的围岩断面尺寸，炮眼布置图输入仪器，台车钻臂以投射激光及孔位为依据，按孔位钻进并控制好方向，确保钻孔质量。***后输入相应的里程、断面，仪器通过光束自动检测断面超欠挖，按投影布点。

采用钻孔台车钻孔时，钻孔作业前，根据钻爆设计划定台车臂作业区域，各臂钻孔的顺序，规定作业时间和周边孔、底板孔、掏槽孔开孔偏角及***角，使钻孔不发生相互干扰而有序进行。钻孔时严格按操作规程作业，力求钻孔方向、位置满足设计要求，准确控制周边孔外插角。

4、初期支护施工

初期支护紧跟开挖面及时施做，以减少围岩暴露时间，抑制围岩变形，防止围岩在短期内松弛剥落。

锚杆施工；硬岩、中硬岩岩土体采用涨壳式预应力中空锚杆，公称直径25mm，锚杆体公称壁厚5mm。其余地段适用于低预应力树脂卷中空注浆锚杆。当锚杆向上安装时，一般采用注浆液从注浆管进浆，浆体逐渐充溢钻孔并向上流动。此时中空锚杆体的空腔成为排气道，当空气排完时，注浆体从涨壳锚固件尾端进浆，充满空腔，从锚杆头流出，注浆完成。当锚杆水平或向下安装时，中空锚杆杆体为注浆管进浆，塑料管为排气道。注浆时，从涨壳锚固件底部出浆，并逐渐充溢钻孔道，空气通过排气管排出，当浆体从塑料管流出时，完成注浆。

边墙锚杆注浆时，注浆管的出浆口应***距孔底50mm-100mm处，浆液自下而上连续灌注，且确保从孔内顺利排水、排气。

掌子面封闭；掌子面封闭采用C25喷射混凝土，厚度3cm。掌子面上半部分采用Φ25全螺纹玻璃纤维中空注浆锚杆，抗拉强度标准值不低于600MPa，断裂伸长率不小于1.5％，弹性模量不低于40GPa。

钢筋网施工；钢筋网与锚杆点焊在一起，使钢筋网在喷射时不晃动。钢筋网在构件加工厂加工成片，洞内焊接形成整体。

喷射混凝土施工；喷射作业分段分片依次进行，喷射顺序自下而上，一次喷射厚度严格按施工技术指南控制，分层喷射时，后一层在前一层混凝土终凝后进行，若终凝一小时后再喷射，先用风水清洗喷层面；喷射作业紧跟开挖工作面，混凝土终凝至下一循环***时间不少于3小时。

5、横洞防排水施工

隧道横洞内防水混凝土结构自防水为主，以施工缝、变形缝防水为重点并辅以防水层加强防水。其中，辅助坑道模筑衬砌段需设置防排水***,其中机电安装段衬砌拱墙防水等级为一级，辅助坑道底部为二级，防灾疏散救援的辅助坑道待避空间段拱墙防水等级为三级,其余段落防水等级为四级。辅助坑道喷锚衬砌主要适用于围岩整体性较好且无安装机电设备、非待避区地段，防水等级设计为三级防水。

隧道初期支护与二次衬砌之间拱墙铺设分离式防水层，分离式防水层由防水板(防排水板)加土工布组成，铺设EVA防水板段，拱墙环向施工缝铺设一道1.1m窄幅防排水板，在每板衬砌中部拱墙设置0.7m窄幅防排水板。一、三级防水段落拱墙初期支护与二次衬砌之间铺设防水板、土工布；四级防水段落在三级防水段落基础上不设EVA防水板、土工布。

隧道分段浇筑的混凝土施工缝分为纵向施工缝和环向施工缝两种。环向施工缝(一级防水段)采用中埋式自粘橡胶止水带(S)、背贴式自粘橡胶止水带(S)的复合防水构造；环向施工缝(三级防水段)采用中埋式自粘橡胶止水带(S)防水构造；纵向施工缝(一级防水段)采用中埋式普通钢板止水带(S)、水泥基渗透结晶型防水材料的复合防水构造；纵向施工缝(三级防水段)采用中埋式普通钢板止水带(S)防水构造。

其中，埋式止水带(S)埋设位置距离背水面为S1，距离迎水面为S2；当衬砌厚度D≤35cm时，S1＝22cm；当衬砌厚度D＞35cm时，S2＝15cm；其安装的径向位置，较设计允许偏差为±2cm，安装的纵向位置允许偏离中心为±3cm。止水带埋设位置应准确，其中间空心圆环应与变形缝或施工缝重合。

土工布与防水卷材施工；分别铺设土工布与防水板。

防水涂料喷涂施工；在混凝土表面喷涂水泥基渗透结晶型防水涂料。

排水盲管施工；根据隧道工程地质和水文地质条件，在拱墙防水层背后设置环向和纵向盲管，组成完整的排水***。

拱顶防水施工；通过在隧道背后进行充填压浆充填由于混凝土浇筑不饱满形成的剩余空间，使初期支护和二次衬砌密贴面共同受力，同时填塞由于混凝土不密实或开裂形成的缝隙，封堵地下水的来源而起到防水作用。

衬砌灌注混凝土前于拱顶纵向预埋

注浆管和排气管。在该循环二次衬砌混凝土拆模前即可进行衬砌拱顶充填注浆，注浆压力0.2MPa，注浆材料采用M20水泥砂浆(微膨胀水泥浆)，注浆达到设计终压后或排气管出浆时即可终止注浆。注浆结束后应将注浆孔封填密实。

注浆砂浆一般为微膨胀性水泥砂浆，施工前浆液的配合比必须经现场的试验后确定；注浆顺序为从下坡方向向上坡方向，注浆压力不宜大于0.2Mpa。

6、衬砌施工

横洞衬砌施工中，Ⅲ、Ⅳ级围岩段采用喷锚衬砌、V级围岩段采用模筑衬砌；喷砼采用C30高强高性能混凝土。

拱墙二次衬砌采用全断面整体钢模衬砌台车、混凝土搅拌运输车运输、泵送混凝土灌注，振捣器捣固，挡头模采用钢模或木模。混凝土浇筑要左右对称进行，防止钢模台车偏移。

二、横洞进正洞挑顶施工

在施工到横洞与正洞结合部位置时，由于横洞与正洞结合部结构特殊，受力状态复杂，同时也是隧道工程中结构比较薄弱的位置，在施工过程中存在很大的安全隐患；通常为了保证该位置处的整体结构强度，通常对该位置采用过度支护的施工方式，采用这种方式虽然能够保证施工过程中的安全性和结构强度，但施工工序、施工结构复杂，导致施工周期长，并且施工操作不方便。

参照图32-35，该施工步骤中所采用的施工方法为：

在横洞开挖施工到接近正洞位置时，逐渐抬高横洞施工拱顶的高程，至横洞与正洞的相交位置处；

沿横洞施工方向，从正洞与横洞相交位置处起施工棚洞进入正洞，进行横洞与正洞交叉段中的正洞开挖，从横洞与正洞相交位置至正洞中线位置，棚洞斜向上爬坡开挖，并在正洞中线位置处棚洞高程达到正洞拱顶高程；然后继续向前以平坡继续开挖棚洞，直至施工至正洞外侧上台阶拱脚位置，在施工棚洞的同时，在棚洞内施做棚架；

在棚洞内施做正洞上台阶初期支护，向正洞方向两侧按标准的正洞断面进行正洞开挖。

本实施例中中所涉及的关键施工工序，具体包括有：

1、横洞交叉段施工

针对横洞交叉段的施工，根据横洞与正洞之间的高程差，确定横洞拱顶抬高开挖的起始位置，控制拱顶抬高坡度不大于17°。从横洞抬高开挖起始位置到横洞与正洞相交位置处之间，依次间隔设置10榀I16支撑钢架21，参照图32，支撑钢架在横洞内按横洞中线依次架设。

参照图36，在施工到横洞与正洞交接位置处时，设置0.4m加强环22，加强环22中设置双拼2榀I16(I18)辅助型钢钢架23，在加强环22靠正洞12一侧设置4榀双拼I20b门型钢架24。门型钢架24分节与辅助型钢钢架焊接连接在一起。相邻辅助型钢钢架23、门型钢架24之间采用Φ22的纵向钢筋连接，纵向钢筋之间间距1m设置。这里加强环的施工应使加强环深入到正洞初期支护断面，保证为正洞支护提供稳定的支撑。

这里的门型钢架24采用横梁和立柱组成，门型钢架与辅助型钢钢架之间在上部两侧位置形成一定的空隙，位于空隙位置处在门型钢架与辅助型钢钢架之间对称设置立柱斜撑结构件25，该立柱斜撑结构件采用两个相互垂直的型钢组成T形结构，分别对门型钢架与辅助型钢钢架之间形成稳定的连接与支撑。

这里门型钢架24的横梁作为正洞拱架的一个支撑点，在门型钢架、辅助型钢钢架安装完成后在其空隙内喷射混凝土回填密实，以增加结构的稳定性。在门型钢架每侧设置6-10根D42的锁脚锚管和***锚杆，以进一步增加该位置处结构的稳定性。

在靠近正洞位置处，横洞初期支护的1榀拱架增设底板钢架，正洞拱架与加强环最外侧的门型钢架的横梁之间焊接连接，正洞仰拱衬砌钢筋与横洞仰拱衬砌中的预埋钢筋连接，以保证正洞与横洞交叉位置处的连接结构强度，使其能够起到共同受力的效果。

2、棚洞开挖施工

参照图34，沿横洞施工方向上朝正洞进行开挖施工，从横洞与正洞相交位置到正洞中线位置处，棚洞以爬坡或上坡方式开挖，并在正洞中线位置处达到与正洞高程相同的高度，然后向前以平坡开挖方式，施工到正洞外侧上台阶拱脚位置处；在棚洞施工过程中，棚架以及临时支护施工应同时跟进施工。

参照图38，棚架采用I16(I18)型钢支架26，型钢支架沿横洞施工方向依次间隔设置，型钢支架间距100cm设置，在每处型钢支架脚位置设置2根D42锁脚锚管，锁脚锚管朝下方倾斜设置，其中靠近水平面位置的锁脚锚管与水平面之间的夹角设置为20°，两个锁脚锚管之间的夹角设置为20°。

在型钢支架位置的两侧分别设置临时支护结构，该临时支护结构包括间隔设置的临时锚杆，临时锚杆采用间距1.0m*1.0m的梅花型布置，临时锚杆长度为3.0m，并在该位置处喷厚度25cm的混凝土层。

参照图37，在棚架施工中，在棚架顶部沿正洞初期支护钢架结构外轮廓线设置顶部钢架横梁27，顶部钢架横梁27位于正洞初期支护钢架结构外侧，这样顶部钢架横梁在起到支护的同时，在后序施做正洞拱架时，顶部横梁钢架不需要再取出。相应地，在棚架施工时棚架拱顶高程应超出正洞设计开挖线，以满足临时支护厚度和预留变形量的需要。

沿顶部钢架横梁的轮廓线间隔设置导管结构，导管结构中包括间隔设置的多个导管28，导管朝向正洞拱架上方倾斜设置，导管的布置间距为3m，长度4.5m，导管与顶部钢架横梁轮廓线的切线夹角设置为10°。

3、正洞段施工

在棚架施工完成后，在棚架内侧施做C25喷混凝土层。

设置正洞初期支护钢架，即正洞拱架，该正洞初期支护钢架结构一侧与加强环最外侧的门型钢架焊接，另一侧支在混凝土垫块31上，在正洞初期支护钢架结构的分节和拱脚处分别施做两根长4m、D42锁脚锚管。

棚洞内的正洞初期支护钢架结构施做完成后，拆除棚架一侧的临时支护结构并进行正洞上台阶开挖预支护，待正洞开挖和支护约10m后封闭掌子面，然后拆除棚洞另一侧的临时支护结构，进行另一方向上正洞上台阶开挖预支护，直至正洞内施工空间满足要求。此时正洞内两侧工作面可同时施工，该过程中应确保横洞宽度范围内仰拱闭合。

在横洞与正洞结合部的一环二次衬砌中，在横洞断面宽度范围外的两侧各设置一道沉降缝，防止因不均匀沉降而导致交叉口处正洞混凝土衬砌开裂的问题。

在横洞与正洞结合部位置的整个施工过程中，对开挖施工过程进行监控，并及时根据监测的数据调整施工和支护参数。

在正洞交叉口段开挖后及时进行正洞仰拱、二次衬砌的施工，以便初期支护与仰拱及时成环，保证整体结构强度及施工的安全性。

基于上述施工方法，隧道施工横洞与正洞结合部所能够采用的一种施工结构如下，参照图32，包括有：

从横洞11抬高开挖起始位置到横洞与正洞交接位置处之间间隔设置的10榀I16支撑钢架21，支撑钢架21在横洞内按其偏离法线依次架设，对该位置处的横洞进行支撑，支撑钢架的高度随横洞施工高程依次增加。

如图36，设置在横洞与正洞交接位置处的加强环22，位于加强环内设置有双拼共2榀I16(I18)辅助型钢钢架23，在加强环22靠正洞一侧设置有4榀双拼I20b门型钢架24；门型钢架24分节与辅助型钢钢架23焊接连接，相邻辅助型钢钢架23、门型钢架24之间采用Φ22纵向钢筋连接，纵向钢筋之间的间距设置为1m。

这里的门型钢架24包括横梁和立柱，位于门型钢架与辅助钢架两侧的空隙位置处设置有立柱斜撑结构件25，该立柱斜撑结构件25采用两个相互垂直的型钢组成T形结构，分别对门型钢架与辅助型钢钢架之间形成稳定的连接与支撑；门型钢架两侧分别设置有6-10根D42的锁脚锚管和***锚杆。

设置于正洞内的棚洞支撑结构，棚洞支撑结构包括沿横洞施工方向依次间隔设置的多个型钢支架26，型钢支架形成对棚洞支撑的棚架。其中，从加强环位置到正洞中线位置，型钢支架的高度逐渐增大，并在正洞中线位置处与正洞中线位置高程相同，从正洞中线位置到正洞外侧上台阶拱脚位置，型钢支架的高度与正洞中线位置高程相同。型钢支架26之间的间距设置为100cm；位于型钢支架脚位置分别设置两根锁脚锚管，锁脚锚管朝下方倾斜设置，且靠近水平面位置的锁脚锚管与水平面之间的夹角设置为20°，相邻锁脚锚管之间的夹角设置为20°。

设置于棚洞支撑结构两侧的临时支护结构，临时支护结构包括间隔设置的临时锚杆，临时锚杆采用间距1.0m*1.0m的梅花型布置，临时锚杆长度不小于3.0m。

设置于棚洞支撑结构顶部的顶部钢架横梁27，顶部钢架横梁27沿正洞顶部轮廓线设置于其上方。沿顶部钢架横梁27的轮廓线间隔设置导管结构，导管结构中包括间隔设置的多个导管28，导管28朝向正洞拱架上方倾斜设置，导管28的布置间距为3m，长度4.5m，导管与顶部钢架横梁轮廓线的切线夹角设置为10°。

设置在正洞内的正洞初期支护钢架结构29，正洞初期支护钢架结构29一侧设置于横洞加强环外侧门型钢架24的横梁上，另一侧支在混凝土垫块31上；位于正洞初期支护钢架结构的分节和拱脚处分别设置有长4m、D42的锁脚锚管。

三、正洞施工

正洞包括并行的正洞左线和正洞右线。

隧道正洞左线和正洞右线的小里程段采用小净距控制***施工，正洞左线、正洞右线交替施工，并采用沙袋回填至最大跨以降低***施工过程中振动对隧道的影响，要求***质点振速控制在10cm/s。

在本发明的描述中，需要说明的是，所采用的术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，本发明的描述中若出现“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.高原地区隧道施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、横洞施工；包括超前支护、隧道开挖、***施工、初期支护、防排水施工、衬砌施工的步骤；

所述隧道开挖步骤中，针对不同的围岩级别采用不同的施工方式进行施工，包括：针对Ⅲ级、Ⅳ级围岩段采用全断面法施工，针对Ⅴ级围岩段采用微台阶法施工；

所述***施工步骤中，根据所采用的施工方式、围岩级别、衬砌类型，对横洞进行分段，并对横洞各段按照所采用的施工方式、围岩级别、衬砌类型进行分类，根据不同的分类下横洞各段的特征属性生成对应的***方案，根据***方案对横洞各段进行***施工；

S2、横洞进正洞挑顶施工；对横洞与正洞结合部位置进行施工；

横洞开挖施工到接近正洞施工位置时，逐渐抬高横洞拱顶高程进行施工；沿横洞施工方向，从正洞与横洞相交位置处起施工棚洞进入正洞，进行横洞与正洞交叉段中的正洞开挖，棚洞斜向上爬坡开挖至正洞中线位置，并达到正洞拱顶高程；向前以平坡开挖继续施工棚洞，施工至正洞外侧上台阶拱脚位置；在施工棚洞的同时，在棚洞内施做棚架；

S3、正洞施工。

2.根据权利要求1所述的高原地区隧道施工方法，其特征在于，所述***方案中：

针对Ⅲ级围岩采用楔形掏槽施工方式，循环进尺深度不大于3.0m，周边孔不超深，掏槽孔超深不大于0.4m，辅助孔超深不大于0.2m；

针对Ⅳ级围岩可采用楔形掏槽施工方式或直眼掏槽施工方式；当采用楔形掏槽方式时，循环进尺深度不大于2.4m，周边孔不超深，掏槽孔超深不超过0.4m，辅助孔超深不大于0.2m；当采用直眼掏槽方式时，循环进尺深度不大于2.4m，周边孔不超深，掏槽孔超深不超过0.4m，辅助孔超深不大于0.2m，破碎孔超深0.2m；

针对Ⅴ级围岩采用直眼掏槽施工方式，循环进尺深度不大于1.0m，周边孔不超深，掏槽孔超深不大于0.2m，辅助孔超深不大于0.2m。

3.根据权利要求2所述的高原地区隧道施工方法，其特征在于，所述***方案中：

针对Ⅲ级围岩，周边孔的孔距不大于50cm，周边孔的最小抵抗线不大于60cm，其它掘进孔孔距不大于50cm，掘进孔之间的排距不大于70cm，底板孔孔距不大于80cm，底板孔与位于其上侧的炮孔之间的排距不大于80cm；

针对Ⅳ级围岩，当采用楔形掏槽施工方式时，周边孔的孔距不大于50cm，周边孔最小抵抗线不大于60cm，其它掘进孔孔距不大于50cm，掘进孔之间的排距不大于80cm，底板孔孔距为80-100cm，底板孔与位于其上侧的炮孔之间的排距不大于80cm；当采用直眼掏槽施工方式时，周边孔的孔距不大于50cm，周边孔的最小抵抗线不大于60cm，其它掘进孔孔距不大于50cm，掘进孔之间的排距不大于60cm，底板孔孔距为80-100cm，底板孔与位于其上侧的炮孔之间的排距不大于80cm；

针对Ⅴ级围岩，周边孔的孔距不大于50cm，周边孔的最小抵抗线不大于60cm，其它掘进孔孔距不大于50cm，掘进孔之间的排距不大于100cm，底板孔孔距不大于80cm，底板孔与位于其上侧的炮孔之间的排距不大于100cm。

4.根据权利要求3所述的高原地区隧道施工方法，其特征在于，所述Ⅲ级围岩施工中采用的衬砌类型包括FSⅠP-ⅢPa衬砌、FSⅡP-ⅢPa衬砌；Ⅳ级围岩施工中采用的衬砌类型包括FSⅠPjs-ⅣMa衬砌、FSⅠP-ⅣPa衬砌、FSⅡP-ⅣPa衬砌；Ⅴ级围岩施工中采用的衬砌类型包括FSⅡP-ⅤMa衬砌、FSⅠP-ⅤMa衬砌；

横洞内针对同一围岩级别和衬砌类型的施工段，采用相同的***方案进行***施工，所述***方案包括：掌子面炮孔布置、循环进尺深度、炮孔尺寸、炮孔掏槽类型、***装药量、炮孔孔距和排距、装药结构。

5.根据权利要求1所述的高原地区隧道施工方法，其特征在于，在横洞进正洞挑顶施工中，根据横洞与正洞之间的高程差，确定横洞拱顶抬高开挖的起始位置，控制横洞拱顶抬高坡度不大于17°。

6.根据权利要求1所述的高原地区隧道施工方法，其特征在于，在横洞与正洞交接位置处设置加强环，在加强环中设置辅助型钢钢架，在加强环靠正洞一侧设置门型钢架，门型钢架分节与辅助型钢钢架焊接连接，相邻辅助型钢钢架、门型钢架之间采用纵向钢筋连接，纵向钢筋之间的间距不大于1m；

所述门型钢架包括横梁和立柱，门型钢架与辅助型钢钢架之间在上部两侧位置具有空隙，位于空隙位置处在门型钢架与辅助型钢钢架之间分别设置立柱斜撑结构件，在门型钢架、辅助型钢钢架安装完成后在该空隙内喷射混凝土回填密实。

7.根据权利要求6所述的高原地区隧道施工方法，其特征在于，棚架采用型钢支架沿横洞施工方向依次间隔设置，型钢支架之间的间距不大于100cm，在每处型钢支架脚位置设置多根锁脚锚管，该位置处锁脚锚管朝下方倾斜设置，靠近水平面位置的锁脚锚管与水平面之间的夹角为20°-30°，相邻锁脚锚管之间的夹角为20°-30°；

在棚架施工完成后，在棚架内侧喷混凝土层，并施做正洞初期支护钢架结构，正洞初期支护钢架结构一侧设置于横洞加强环外侧门型钢架的横梁上，另一侧支在混凝土垫块上，在正洞初期支护钢架结构的分节和拱脚处分别施做两根锁脚锚管。

8.根据权利要求1所述的高原地区隧道施工方法，其特征在于，所述超前支护施工步骤中，洞口段采用超前长管棚支护方式，洞身段采用超前中管棚与单层小导管支护方式。

9.根据权利要求1所述的高原地区隧道施工方法，其特征在于，横洞内防排水施工包括有施工缝止水带施工、土工布与防水卷材施工、防水涂料喷涂施工、排水盲管施工、拱顶防水施工的步骤；

拱顶防水施工步骤中，在衬砌灌注混凝土前在拱顶纵向预埋注浆管和排气管，在该循环二次衬砌混凝土拆模前进行衬砌拱顶充填注浆，注浆达到设计终压后或排气管出浆时终止注浆，注浆结束后将注浆孔封填密实；注浆砂浆采用微膨胀性水泥砂浆，注浆顺序为从下坡方向向上坡方向，注浆压力不大于0.2Mpa。

10.根据权利要求1所述的高原地区隧道施工方法，其特征在于，正洞包括并行的正洞左线和正洞右线，正洞施工中小里程段采用小净距控制***施工，正洞左线、正洞右线交替施工，并采用沙袋回填至最大跨以降低***施工过程中振动对隧道的影响，将***质点振速控制在10cm/s。

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