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1、冯海暴：双连拱隧道施工工艺在九瑞高速公路桂林二隧道施工中的应用申报中级职称论文一 双连拱隧道施工工艺在九瑞高速桂林二隧道施工中的改进应用单位：中交一航局第二工程有限公司姓名： 2011年6月15日双连拱隧道施工工艺在九瑞高速桂林二隧道施工中的改进应用冯海暴中交一航局第二工程有限公司，青岛，266071摘要：随着我国高速公路的发展，隧道施工的工艺也在不断改进，双连拱隧道施工工艺正做为隧道施工中的一项工艺在不断改进；本文通过施工九瑞高速桂林二双连拱隧道，解决了双连拱隧道施工中遇到的煤矸石问题、洞口段回填土地质进洞问题、边仰坡滑坡问题、土石夹杂地质冒顶问题、伪顶问题等，并在传统的施工工艺上进一步优化
2、改进，采用了中导洞双端掘进，加快了施工进度，并总结出了初衬工序的工效参考指标，分析了锚杆受力原理，在二次衬砌施工中，优化了原有的施工工序，并设计了混凝土分流槽，不仅节约了人工，也有效的避免了衬砌台车的偏压现象；本次施工对双连拱隧道施工工艺方法进一步优化改进，并完成了整套工艺的开发，可为以后的同类工程施工提供参考。关键字：双连拱隧道 施工工艺 套壳法 伪顶 岩溶 Improvement Application of Construction Technique of Twin Multiple-Arch Tunnel in Jiu Rui Highway Guilin tunnel 2 cons
3、tructionFENG Hai-bao(No 2 Eng. Co. Ltd. of CCCC First Harbor Engineering Co. Ltd., Qingdao, 266071 China;)Abstract: Along with our country highways development, the tunnel constructions technique is also improving unceasingly. The constructions technique of twin multiple arch tunnel is improving unc
4、easingly as a craft in tunnel construction. This paper presents construction of Jiu Rui highway Guilin tunnel 2 twin multiple-arch tunnel and solved culm, cave entrance section backfill soil enter the cave, side supine slope landslide, roof failure of earth stone mixture with impurity, false roof et
5、c.problems which met in twin multiple arch tunnel. The further optimized improvement in the traditional construction craft, has used the guide hole double-end tunneling, sped up the construction progress, and summarized work efficiency reference index at the primary lining working procedure. The anc
6、hor rod has been analyzed the stressed principle. In seconary lining construction, optimized the original construction working procedure, and has designed the concretes dividing trough, not only saved the man-power, also effective avoid lining trolleys bias phenomenon.The construction technique of t
7、his construction of twin multiple-arch tunnel has further optimized improvement, and has completed whole set craft development, may provide the reference for the later similar project construction.Key words: twin multiple arch tunnel; constructions technique; casing hub method; false roof ; karst1 工
8、程概况桂林二双连拱隧道是中交一航局承建的第一座连拱隧道，也是九瑞高速公路最长的一座连拱隧道，隧道洞门为削竹式结构，断面造型美观,位于江西瑞昌市桂林办事处，东洞口在桂林办事处徐家山，西洞口位于岩家。隧道起讫桩号为K33+830K34+343，全长513米。隧道主要处于半径等于4000得曲线段中，无超高。隧道纵坡为双向坡，坡度为+1.5%、-0.56%。进、出洞门均为1：1.5削竹式。该隧道技术含量高，施工工艺复杂，施工时首先进行中导洞开挖，然后浇筑中隔墙，最后进行侧导洞和主洞开挖，见表1-1隧道衬砌类型。隧道衬砌类型 表1-1桂林二隧道处于构造剥蚀低山区，山势较陡峭，局部见有基岩出漏，植被极发育
9、，通视条件差。山脊呈近东西走向，与隧道轴线大角度相交。沿隧道轴线，区内的最高点在轴线右侧山脊（狮子山），标高为234.2米，最低点在隧道出口，标高为95.50米，相对高差为138.7米，在进行桂林二洞口施工时，出口仰坡开挖过程发现煤矸石，围岩破碎，孤石夹杂粘土。并发现大量煤矸石，使用瓦斯检测报警仪检测后发现没有有害气体；为调查清楚隧道地质结构情况，经超前地质预报探测，出口段20米电磁波衰减较重，因此该段围岩破碎、软弱；导洞因掌子面条件限制，干扰较大，前方大约20m左右围岩破碎。在进洞20米后，围岩节理发育，有溶蚀现象，但规模不大，其中K34+291284段围岩非常破碎，其它地段围岩稍好，但仍较
10、破碎，见图1-1桂林二隧道结构断面图。图1-1桂林二隧道结构断面图2隧道掘进方案比选在连拱隧道施工过程中，通常采用侧导洞法和侧壁导坑法施工，根据桂林二隧道地质和实际情况，对隧道掘进方法进行了比选，以便采取更合理的施工方案，减少不必要的损失，确保安全掘进，分析如下：2.1 侧导洞法施工工艺流程及工序说明施工工艺流程:中导洞开挖及初期支护1 中隔墙浇筑2 套拱及管棚施工右侧导洞开挖及初期支护3 左侧导洞开挖及初期支护4 右洞主洞上台阶开挖和初期支护5 右洞主洞下台阶开挖6 左洞主洞上台阶开挖和初期支护7 右洞主洞下台阶开挖8 右洞二次衬砌左洞二次衬砌，见图2-1-1侧导洞法开挖顺序。图2-1-1侧
11、导洞法开挖顺序图注意事项：侧导洞法首先进行中导洞开挖和初期支护,中导洞贯通后进行中隔墙浇筑,完成后再顺序进行右侧和左侧导洞开挖及初期支护,侧导洞开挖15m 以后方可进行主洞上台阶开挖。施工间隔距离工序5 和工序6 保持56m ,工序6 和工序7 30m ,工序7 和工序8 保持56m。2.2 侧壁导坑法施工工艺流程及工序说明施工工艺流程:中导洞开挖及初期支护1 中隔墙浇筑2 套拱及管棚施工左洞左侧壁上导坑开挖及初期支护3 左洞左侧壁下导坑开挖及初期支护4 右洞右侧壁上导坑开挖及初期支护5 右洞右侧壁下导坑开挖及初期支护6 右洞左侧壁上台阶开挖和初期支护7 右洞左侧壁下台阶开挖和初期支护8 右洞
12、二次衬砌左洞右侧壁上台阶开挖和初期支护9 左洞右侧壁下台阶开挖和初期支护10 左洞二次衬砌。中导洞和中隔墙和侧导洞法施工相同,中隔墙施工完成后,按短台阶方法开挖左洞左侧壁上下导坑,同时及时施作初期支护和左侧临时支护。然后对称施工右洞右侧壁,注意两开挖面要拉开距离25m 以上,工序6 和7 错开15m 以上;对于洞口围岩软弱带,在工序8 和工序10 施工完成后应及时施作仰拱和二次衬砌,尽早形成闭合环受力,工序8 和9 至少应拉开距离30m 以上。侧壁导坑法开挖顺序见图2-2-1。图2-2-1侧壁导坑法开挖顺序图注意事项：在开挖过程中注意工序衔接，做好围岩监控量测，确保隧道施工安全，要坚持“短进尺
13、、勤支护、勤观测的原则”。2.3 分析确定掘进方案（1）施工方法分析：侧壁导坑法与侧导洞法相比,侧壁导坑法将一个大跨度断面分解成若干个独立小断面导洞进行施工,而侧导洞法中两个侧导洞的开挖, 能够大幅减小主洞的开挖跨度,侧壁导坑法的古典力学模型明显要优于侧导洞法。但侧壁导坑法工序相对复杂,降低了施工速度,增加对围岩的扰动次数,使围岩力学性质下降,临时支护成本也略高于侧导洞法。（2）确定施工方法：由于桂林二隧道为粘土夹杂孤石，为减少开挖对围岩的扰动次数,保证施工的安全和质量，桂林二隧道决定级围岩采用侧导洞法施工,并在施工中尽量采用人工配合小型机械(如风镐等) 进行开挖,尽可能地减小施工对围岩的扰动
14、，当进入类围岩后,采用全断面开挖以提高施工速度。3桂林二隧道出口仰坡洞加固措施3.1仰坡加固原因桂林二隧道出口右洞仰坡于2008年10月2日按设计要求及施工规范完成刷坡支护后，因2008年10月24日至11月2日期间连下大雨，使得仰坡处支护部分出现沉降，在已支护好的仰坡出现宽约6-20cm的横向裂缝，裂缝由右洞边坡延伸至中导洞右侧边墙脚，且在中导洞洞顶范围内也出现了细微的横向裂缝。经分析：由于连续降雨，有部分雨水从仰坡顶部渗入围岩，导致粘土支撑力下降。见图3-1-1桂林二隧道出口处仰坡滑坡实景拍摄。图3-1-1桂林二隧道出口处仰坡滑坡实景拍摄3.2加固措施： 为了保证中导洞及以后主洞开挖的施工
15、安全，决定对桂林二隧道出口右洞围内的仰坡进行加固处理。（1）对于洞口仰坡与洞顶截水沟之间的裸露土层全部采用6钢筋网片和C20喷射砼（厚8cm）进行封闭，以防止地表水渗透进入土体影响隧道内的施工安全；（2）在右洞仰坡上出现的裂缝进行注浆固结，仰坡（K34+325K34+335）范围挂6钢筋网片和C20喷射砼（厚6cm）进行全方位封闭；（3）在右洞边坡与仰坡交界处施工两根100PVC泄水管，泄水管上部60度范围内钻泄水孔，装入时外裹土工布，泄水孔必须钻入岩层3米；（4)在右洞仰坡面上施工十根锁坡管。见图3-2-1桂林二隧道出口处仰坡滑坡加固方案。图3-2-1桂林二隧道出口处仰坡滑坡加固方案4桂林二
16、隧道出口中导洞进洞方案调整 4.1桂林二隧道出口回填土地质处理方案桂林二隧道出口中导洞进洞方式原设计进洞里程K34+325，由于该位置处中导洞右侧拱部位于岩层破碎地段,仰坡经过塌方加固，出口端边仰坡最高处达23米之高，桂林二隧道进、出口均为V级浅埋段围岩，并且在中导洞的右半部出现大面积的人工开挖过的回填土，围岩承载力太小，达不到达设计要求，若全部明挖可能引起塌方,经过实地考查后,为了保证施工安全，决定对中导洞采取“假拟洞门”的削竹进洞方法施工，即把中导洞进洞里程调整为K34+334，加长9米，使中导洞仰坡坡度减小，由原来的1：1高边仰坡调整为双级边坡，在距离洞门高5米处设置1米平台，进、出口端
17、主洞护拱顶（设计明暗交接里程）至仰拱底的进洞方式按比例1：1削竹式进洞（见附图），中隔墙延长至与护拱进洞同步里程，护拱管棚延削竹式护拱按设计间距排列施工；桂林二隧道中导洞进洞方案见图4-1-1。图4-1-1桂林二隧道中导洞进洞方案图4.2桂林二隧道出口煤矸石地质处理方案2008年9月27日，在桂林二隧道出口K33+380处开挖边坡时，发现大量煤矸石。煤矸石是一种沉积岩,是在煤层形成的时候就同期形成的,大多数是石灰岩,由于长期受煤层浸润扩散,也有比较低的含碳量,颜色呈黑灰色。为防止煤矸石地质周围散发有害气体，使用瓦斯检测报警仪检测后发现没有有害气体。为探明前方地质情况，采用了超前地质预报进行探测
18、结合实际开挖情况施工，在开挖过程中虽有煤矸石出现，但没有有害气体，在这种情况下，可以直接进洞，做好超前系统施工，随开挖、随支护，确保施工安全，在2009年10月15日，桂林二隧道中导洞安全进洞，见图4-2-1 K33+380处煤矸石实景图。图4-2-1 K33+380处煤矸石实景图5中导洞施工工艺结合桂林二隧道围岩极度破碎,为增加支护强度,开挖由于进口段围岩破碎，开挖采用钻爆法施工，并遵循“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测“的方针，中导洞施工是双连拱隧道的必需工序，通过中导洞的施工，进一步探明隧道开挖区的地质、水文情况，为隧道正洞施工方案的确定提供可靠的依据。根据隧道围岩及构造发育情况，隧道的开
19、挖采取上、下两部分施工，掘进施工采取短进尺，弱爆破，反铲挖掘机扒碴，装载机倒退出碴，自卸汽车运至弃碴场的方法。中导洞的临时支护采取锚、喷、网、钢拱架联合支护及超前支护措施。5.1中导洞开挖；5.1.1开挖 桂林二隧道在中导洞级围岩掘进过程中采取上、下部分开挖，上部分超前3-5m。根据围岩情况每循环进尺1.0-2.0m。爆破为微毫秒爆破，尽量减小对围岩的扰动；在施工中每个断面面积约为32.6m2，通过桂林二隧道施工，总结出实际开挖工序中的施工时间，可供在以后累时工程施工中作为参考，在施工中由于中导洞面积较小，、类围岩都采用了全断面掘进方法。见表5-1-1-1桂林二隧道中导洞开挖工序时间及图5-1
20、-1-1桂林二隧道中导洞开挖及削竹式进洞实景图。桂林二隧道中导洞开挖工序时间 表5-1-1-1围岩类型风枪数量炮眼深度掏槽眼数量周边眼数量钻孔耗费时间爆破效果91.52m1820个4045个180200分钟1.21.5m93.54m1820个4550个220240分钟33.5m944.5m1820个4555个240270分钟3.84.2m图5-1-1-1桂林二隧道中导洞开挖及削竹式进洞实景图5.1.2排险、扒碴 在爆破完成后，首先进行通风排烟15分钟后，再进入洞内确定爆破中是否有哑炮出现，如果爆破正常将进行洞内扒碴排险施工，否则需要专业人员进行洞内排炮、补炮工作。扒碴采用反铲挖掘机对围岩周围爆
21、破松散的石块进行清除，对挖掘机无法到达的地方，需要人工进行排险，清楚干净后，使用喷射混凝土初喷2cm左右，确保在支护时安全。见图5-1-2-1挖掘进中导洞扒碴及爆破装药实景图。 图5-1-2-1挖掘进中导洞扒碴及爆破装药实景图5.1.3出碴、运输 中导洞内出碴采用装载机倒退装碴，由于桂林二隧道中导洞宽度只有6.68m，高度只有5.6m，无法满足装载机和自卸汽车同时并排装渣，需要在指定地点设置加宽车道，来满足装载机洞内装碴。桂林二隧道中导洞加宽车道设置两个，加宽道长度为20m，宽度为9m，高7m。分别设置在K33+967处和K33+206两处，在中导洞从K34+343后退施工至K34+100处时
22、转为进口施工。在装载机装运期间，需要在洞内打开排风设备，保持洞内环境，桂林二隧道每循环出碴设备及时间耗费见表5-1-3-1桂林二隧道中导洞出渣配备设备及耗时表。 桂林二隧道中导洞出渣配备设备及耗时表 表5-1-3-1围岩类型排险、出渣设备数量设备耗时（每循环）挖掘机装载机出渣车挖掘机装载机出渣车1126090分钟90-1204560分钟1126090分钟90-120120150分钟1124060分钟90-120150180分钟5.2中导洞支护：因隧道围岩较为破碎，且严重风化，为保证施工安全，开挖后应及时封闭，具体施工措施为： 5.2.1锚杆：采用22砂浆锚杆，锚杆单根长度3m，间距11m，梅花
23、型布置，锚杆采用全长锚固，锚杆抗拔力不小于3.0T； 5.2.2钢筋网：采用8钢筋网，网格间距2020cm，钢筋网沿开挖面敷设，并与锚杆尾部焊接固定； 5.2.3钢拱架：级围岩钢拱架1榀/0.8m、级1榀/1.0m、III级围岩1榀/1.2m，钢拱架拱脚处不得超挖，应采取人工挖槽就位。钢拱架与锚杆尾部焊接固定。钢拱架纵向联结筋采用22钢筋，环向间距1根/1.0m； 5.2.4超前锚杆：采用22钢筋，外插角3-5，间距30cm，单根长度3.5m，尾部与钢架焊接，平均每2m一环，每环20根； 5.2.5喷砼：采用C25砼，级围岩喷砼厚度16cm， 级围岩喷砼厚度14cm， III级围岩喷砼厚度12
24、cm，喷砼时应自下而上依次进行。上述工序经过长期观测总结出正常下参数为：每榀拱架安装需要40分钟，锚杆钻机每分钟约0.25m（视围岩不同，效率也不同），挂钢筋网20m2/小时，每台喷浆机喷射混凝土每小时2m3，仅供参考，由于不同的地质和不同的操作水平，都会影响施工效率。5.2.6钢架倾偏控制注意事项钢架施工是初支的关键工序，直接影响初期支护中的围岩受力状况，尤其在钢架应力集中的地方，如两节钢架连接处每个螺栓的连接情况。在钢架安装过程中防止两拱脚标高不一致和前倾后仰现象的出现，倾斜角度不得超过2度。并在下一榀钢架中找平。为保证拱架安装的规范性，在施工中，我们总结出一套快速检查钢架中心偏离隧道中线
25、情况的方法，操作如下：从两拱脚拉线找出与隧道中心线的交点，设为A点，从钢架顶中心点处吊垂点设为B点，采用A、B两点的比较以确定其偏差情况，适当校合调整，达到规范要求，检验方法见图5-2-6-1拱架中心偏差检查法。图5-2-6-1拱架偏离中线检查法5.3中导洞溶洞处理2009年12月30日桂林二隧道中导洞开挖到K34+110处出现溶洞，施工过程中先后几次发生垮塌。溶洞自右上到左下，与中导洞竖向相交，溶洞内充填物大多为粘土和砂石，围岩裂隙节理发育，左侧存在一条30cm宽夹层。施工掘进中，溶洞可发生在不同部位，如果溶洞位于中隔墙顶部时，处理起来比较麻烦。5.3.1溶洞结构处理方案：（1）将拱底基础处
26、虚土清除，片石混凝土回填。支立18工字钢拱架，间距50cm，在拱架顶部铺设14工字钢并与拱架焊接牢固。（2）空洞内纵向回填15cm圆木，拱顶铺设3层，做临时支撑处理。（3）拱架处挂双层钢筋网片喷砼支护，42超前小导管，每循环长5m，共打两个循环。（4）在进行中隔墙浇筑时将上部圆木清除，使用背模支设后，在上部预留钢筋和周围围岩锚入，然后在上部预留出观察口和注浆口，在支设完成后，对中隔墙上部溶洞进行注浆处理，确保上部密实。见图5-3-1-1预留注浆孔和图5-3-1-2中隔墙顶部观测孔。5.3.2溶洞注浆处理图5-3-1-1预留注浆孔 图5-3-1-2中隔墙顶部观测孔 在溶洞喷射混凝土封闭前预留注浆
27、孔，支护完成后，在溶洞上部压C25防水混凝土50cm，在上部混凝土凝固后达到70%强度后再压砂50cm充填空洞部分，压砂为缓解上部掉落物对隧道初衬的冲击力。5.4 中隔墙施工5.4.1施工工序：测量放样基础开挖钢筋安装模板安装中隔墙基础砼浇筑脱模养护 5.4.2基础开挖：按照测量交底由贯通面向洞口清碴至基底标高，清除至基底标高后及时通知质检工程师检查，合格后进入下道工序。 5.4.3钢筋加工及安装：钢筋在钢筋加工场地集中加工，由运输车运至施工现场，人工进行安装；单面焊搭接长度为10倍钢筋直径，双面焊搭接长度为5倍钢筋直径。 5.4.4模板安装：严格按照技术交底、测量交底安装模板，模板安装后应保
28、证接缝严密、平顺，并做好加固措施，安装好后及时涂刷脱模剂。 5.4.5混凝土浇筑：模板安装好经检查合格后，开始浇筑混凝土，试验室必须派专人对砼入模质量、砼坍落度进行现场控制，浇筑过程中加强振捣，随时检查模板的稳定情况，并严格按照中隔墙基础施工图控制混凝土顶面标高。桂林二隧道中隔墙混凝土采用布管浇筑，由地泵接入，在浇筑过程中缓慢浇筑，确保模板的稳固性，保证振捣专人负责，在混凝土施工到上部时，使用模板附着式振捣器密实上部混凝土，为混凝土质量起到保障作用。5.4.6脱模及养护：在浇筑中隔墙时，同时留置同条件试块和记录温度，在达到混凝土养护时间后，根据混凝土同条件试块强度来确定二衬的拆模时间，二次衬砌
29、混凝土达到5MPa时，方可拆模。然后总结出拆模时间，并修正试验室提供的脱模时间，找出合适的脱模时间，脱模时严禁损伤砼；脱模后及时养护，采用硅酸盐水泥拌制的混凝土，其养护时间不得小于7d；掺有外加剂或有抗渗要求的混凝土，不得少于14d。根据现场的空气温度、湿度和水泥品种等情况，酌情延长或缩短，每天养护次数以能保证混凝土表面经常处于湿润状态为宜。混凝土养护期间，混凝土内部温度与表面温度之差、表面温度与环境温度之差不宜大于20，养护用水温度与混凝土表面温度之差不得大于15。浇水次数应能保持混凝土处于湿润状态。当环境气温低于5时不应浇水。5.4.7中隔墙施工注意事项：中隔墙采用大块组拼钢模、泵送混凝土
30、浇注。施工中隔墙时,一定要注意使墙顶砼密实,墙顶与中导洞拱顶之间不能留有任何空隙,否则将影响左右洞开挖时的安全。可采取如下措施:（1）浇注封顶砼时,加大泵送压力。（2）中隔墙顶部用C25喷射砼进行喷砼处理，以保证中隔墙顶部的密实度。 （3）中导洞拱顶预留连接钢筋以加强与中隔墙的连接强度及整体性。（4）桂林二隧道中导洞施工两端掘进，在未贯通时就进入了中隔墙浇筑，所有工序都可能出现重叠，在主洞开挖和衬砌时必须采取有效措施,保护好中隔墙,减少对中隔墙的振动,避免中隔墙承受单向不平衡推力作用。一侧开挖施工前,须在另一侧对中隔墙用圆木和钢支撑进行加固,确保中隔墙不承受单向侧压力。5.4.8中隔墙浇筑工效
31、分析在施工中，中隔墙浇筑一般需要进行流水作业， 由于中隔墙的施工空间有限，在桂林二隧道施工中，我们对人员配备和施工速度做了一下统计分析，主要为如下：（1）人员包括钢筋工6人，模板工8人，混凝土工4人，杂工 3人。 （2）设备包括地泵1台，混凝土罐车2台，混凝土搅拌站1座（距离洞口100m），振捣棒4个，附着式振捣器2m/个，1套模板合计120m2。（3）施工速度：中隔墙9.5m3/m，平均一次浇筑6m，平均1.5天可以进行一次周转。 5.5中隔墙顶部三角区密实性控制顶部三角区指在中隔墙顶部和围岩紧贴过渡的一个三角区域。见图5-5-1中隔墙顶部三角区示意图。中隔墙顶部三角区混凝土的密实程度是中隔
32、墙控制的质量重点，由于中隔墙直接传递两侧围岩的对称受力，三角区又是中隔墙顶部的一个薄弱点，在浇筑混凝土过程中，操作原因或混凝土工作性等原因都会使得顶部出现空隙，这样就会形成一个围岩受力传递的盲区，会因为中部空隙导致量测围岩受力不均出现扰动或垮塌现象。对中隔墙顶部三角区混凝土密实性控制是不可忽视的重点。图5-5-1中隔墙顶部三角区示意图5.5.1中隔墙顶部三角区混凝土密实性控制通常对中隔墙顶部三角区混凝土密实性控制的方法有膨胀混凝土结合注浆法控制和使用喷射混凝土控制法。在桂林二隧道中隔墙施工中，选择注浆法可以满足密实性要求，但效率较低，由于中隔墙和围岩交界处缝隙较大，容易出现漏浆现象，注浆压力也
33、很难控制，经讨论决定采用喷射混凝土补强的方法进行施工，在进行典型施工后，经取芯验证各项指标都可以满足设计要求。在中隔墙混凝土浇筑时由于在中导洞顶部是一个弧形，而混凝土浇筑的顶面经附着式振捣器振捣后却是一个平面，在弧面和平面的中部往往会形成一个三角区是空洞，为保证中隔墙顶部三角区的密实性，使用喷射混凝土进行后期补强，施工方法为，在浇筑完成中隔墙混凝土后，留置5cm10cm空间，然后使用喷射混凝土逐层喷射，先从左侧进行加强，然后再转移至右侧，使用喷射混凝土两侧补强后，采用取芯方法验证，混凝土的强度和密实性都可以满足设计要求。从实践对比，工效比注浆法要高出2倍，建议在以后的双连拱隧道施工过程中，可以
34、推荐使用该方法。见图5-5-1-1取芯照片及图5-5-1-2中导洞顶部三角区。5-5-1-1取芯照片 图5-5-1-2中导洞顶部三角区 5.6中隔墙顶部锚杆的作用及控制见图5-5-1中隔墙顶部三角区示意图可以知道，在中隔墙顶部纵向每米有三根锚杆作为加强围岩和中隔墙的连接性，在施工中一定要注意这三根锚杆施工，确保施工规范，不能遗漏。在桂林二隧道施工中，为了更好的加强中隔墙和围岩的连接，在保证锚杆端部锚入中隔墙混凝土的同时，对锚杆外漏部分采用了弯钩的方法使得与围岩得到了更好的连接。6洞口预加固施工6.1套拱及管棚施工6.1.1套拱施工套拱是由拱架、混凝土和133导向管组成，钢架间使用连接筋相互连接
35、，套拱的长度一般为2m，套拱在施工中的作用主要为管棚导向和支点作用。套拱在中隔墙浇筑完成后施工，在设置套拱的一侧支撑在中隔墙上，套拱内埋设4榀工字型钢支撑，钢支撑与管棚套管焊成整体。套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。用经纬仪以坐标法在工字钢架上定出其平面位置；用水准仪、水平尺配合坡度板设定套管的倾角；用前后差距法设定孔口管的外插角。套管应牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移。套拱混凝土浇筑完成后，应待混凝土强度达85%以上时才可开始长管棚的施工，见图6-1-1-1套拱施工。套拱工效分析：套拱需要配备模板工2人，立架工4人，混凝土工3人，从具
36、备工作面到达到浇筑混凝土需要2日，浇筑套拱混凝土时不宜太快，每小时浇筑速度控制在1015m3，桂林二隧道双洞套拱为72.4m3，浇筑时间控制在57小时。图6-1-1-1套拱施工6.1.2管棚施工管棚施工的工序包括平台搭建、钻机定位、成孔验收、管棚顶进、压力注浆。管棚使用1084.5mm厚热扎无缝带孔钢管,管与管的中心间距采用2.53倍管径3050cm,进口管棚长度48m,出口管棚长度28m，见图6-1-1-1管棚及6-1-1-2管棚钻孔。图6-1-1-1管棚 6-1-1-2管棚钻孔管棚施工中注意事项：（1） 管棚钻孔施工中也是对洞口段地质的取芯验证，详细记录管棚区域内洞口轮廓线内的地质情况，有
37、利于洞口段掘进施工和比较超前地质预报的偏差情况，如个别管孔在钻孔中出现溶洞或其他特殊情况，可做到提前制定合适的施工方案。（2） 管棚施工完成后再进行侧导洞掘进，桂林二隧道管棚施工和普通分离式隧道施工方法相同，但施工的顺序不同，由于套拱的支点设置在中隔墙上，故在中隔墙浇筑完成后，才可以进行主洞管棚施工。6主洞施工6.1主洞出口特殊地质进洞方法桂林二隧道出口段右主洞为回填松散土体，左主洞为岩石，中隔墙洞口段穿越土体岩石过渡段，见图6-1-1桂林二隧道出口围岩实景图。图6-1-1桂林二隧道出口围岩实景图鉴于桂林二隧道左右洞的特殊地质情况，避免左洞爆破对右洞进行大的扰动，决定在中隔墙施工完成后先施工左
38、洞，左洞施工过程中，右洞不开挖，并将左洞洞渣回填至左洞洞口及洞口坡顶部分进行反压，待左洞进洞达到100m后，才进行右洞开挖。右洞开挖过程中，对边坡进行分级减压方法进洞，在出口段边坡刷坡后，分层开挖，加强超前支护，将原来的小导管40cm间距调整为30cm，每循环进尺控制在0.51m，在爆破中，多大眼，少装药，控制好一次齐爆量，防止边坡失稳。为确保施工安全，并在右洞右侧边坡及仰坡部分采用了锁坡管稳定边坡，主洞的进洞方法采用了侧导洞施工方法。实施效果：经过1个月的时间，终于安全的穿越了桂林二隧道右洞回填土地质，在以后隧道施工中可以采用此方法进行类似围岩的的掘进施工。6.2主洞开挖、支护6.2.1主洞
39、级围岩侧导洞法调整在桂林二隧道开挖、支护过程中，左洞围岩进出口段围岩都极破碎，经过方案比选采用了侧导洞法掘进施工；而右洞进口段级围岩是一种上部为土，下部为岩石的地质结构，从级围岩（掌子面地质为上部黄土，下部为石灰岩）向IV级围岩（全部为岩石）过渡中，出现了伪顶（煤矿用语。指直接覆盖在工业煤层之上、力学强度低、不易形成应力拱的部分顶板岩层，在煤炭采出后极易垮落。伪顶多是炭质页岩）现象，往往在此过程中，岩石属于严重风化层，力学强度低，极易垮落，不易形成应力拱，经过方案比选采用了上下台阶法掘进施工。经验证明，在双连拱隧道施工中，级破碎围岩宜采用侧导洞施工，而级围岩伪顶过渡段则适合采用上下台阶法掘进施
40、工。级围岩采用了上下台阶法，对于围岩较好的地段，采用了全断面短进尺掘进方法，一般进尺控制在每循环1.5m2.5m；级围岩掘进方法采用了全断面法，结合实际情况，每次进尺控制在3m3.5m。在细部施工工艺可参考以上掘进方法进行施工，操作按照成熟的施工工艺操作即可；工效分析方面可参考中导洞的开挖支护工效分析，扩大相应的开挖、支护面积即可。6.2.2主洞开挖、支护注意事项（1）对称支护受力桂林二隧道在YK34+165掌子面围岩较完成，初步判定为级，但ZK34+165处围岩缺偏弱，而且在右洞施工至该桩号时，左洞ZK34+165ZK34+125已经按照级支护，经分析研究，双连拱隧道对称受力的原则，决定右洞
41、YK34+165YK34+125段也按照级支护，确保对称受力，防止因围岩内部应力对支护造成不安全因素。（2）锯齿形开挖在桂林二隧道断面开挖过程中，由于凿岩机在施工需要一定空间，尤其是进行周边眼钻孔时，需要紧贴设计开挖轮廓线（预留沉降量包括在内），而凿岩机却不能完全无缝隙紧贴围岩，就需要在周边眼施工时有一定的仰角，结合实际施工经验一般开挖过程中需要进行锯齿形开挖，一般每个每循环开挖中正坡隧道（前进方向为上坡）在循环的循环末端超挖控制为3070mm，在第二循环开始的始端起钻一般都是紧贴开挖设计轮廓线，凿岩机的仰角根据实际循环进尺计算确定；如果为负坡隧道（前进方向为下坡），则开挖时可以根据隧道坡度适
42、当控制超挖量，在起始端一般都是水平施钻，在端部控制超挖量为3070mm，也可以根据循环进尺调整，见图6-2-2-1正坡隧道锯齿开挖示意图图6-2-2-1正坡隧道锯齿开挖示意图（3）锚杆拉拔力、剪力分析在隧道开挖过程中，初期支护锚杆是不可缺少的项目，锚杆受力主要受剪切力和拉拔力，拱部锚杆主要受拉拔力，剪切力在拱顶时趋近于零；边强锚杆主要受剪切力，拉拔力在边墙端部时趋近于零，受力分析见图6-2-2-2隧道锚杆拉拔力受力分析图及图6-2-2-3隧道不同位置锚杆剪切力受力分析图。 图6-2-2-2隧道锚杆拉拔力受力分析 图6-2-2-3隧道锚杆剪切力受力分析（4）钢架连节点不得设在拱顶处桂林二隧道级、
43、级围岩初期支护时设置钢拱架作为受力结构，往往钢架较重，施工时会断开，两节钢架之间连接采用螺栓连接，但断开的节点设置往往是避开隧道拱顶部位。有些工人往往为了方便安装将节点设置在拱顶，进行验收时要注意此点，严格控制，具受力分析在拱顶部位往往拉应力和弯矩最大，故钢架节点避开拱顶。（5）锁脚锚管（锚杆）是隧道钢架的的加强体，也是固定钢架为围岩的连接体，隧道围岩由钢架支撑，钢架受力传递于锁脚锚管（锚杆），如果锁脚锚管（锚杆）的施工不等得到保障，那将影响整个隧道的安全。在桂林二隧道施工中，对于锁脚锚管（锚杆）施工时通常会出现单抬钢架现象，即在锁脚锚管（锚杆）固定钢架时交叉分开，不是形成对称抬起钢架的原理，
44、实际锁脚锚管（锚杆）施工时应将其布置在拱架对称位置，使钢架对称受力，以起到更好的受力效果。见图6-2-2-3锁脚锚管单抬钢架现象及图6-2-2-4锁脚锚管对称固定钢架图。图6-2-2-3锁脚锚管单抬钢架现象 图6-2-2-4锁脚锚管对称固定钢架图（6）主洞初支钢架倾偏控制可参照5.2.6中导洞钢架倾偏注意事项进行控制。6.3围岩分界区初衬注意事项围岩变化往往是一个过渡段，而不是突变，所以在隧道设计施工中往往都会设置围岩分界缓冲区。桂林二隧道初衬施工中会遇到级与级围岩分界，级与级围岩分界，在变化围岩时往往会设置一个缓冲区，桂林二隧道设计围岩缓冲区为5m，支护往往是有强支护参数渗入弱支护参数5m控
45、制，即在级与级围岩分界时，往往是在级围岩末端5m范围内采用级支护，以确保围岩分界区的支护参数。在隧道围岩分界区施工中要注意做好监控量测，确保隧道主洞施工中的安全，施工工序按照规范严格控制，做到防范在前，同时做到短进尺，勤支护，缩短空顶时间，在这里也就不在做详细介绍。6.4主洞浅埋段冒顶处理（套壳法）6.4.1冒顶情况概述桂林二隧道于2008年9月12日开始中导洞施工，在2009年9月21日，天气情况为中雨，隧道左主洞掌子面（K33+875）进行钢拱架立架时，掌子面突然出现渗水现象，紧接着出现泥浆约5分钟后，拱顶出现土块掉落，逐渐增多，约10分钟时间，上部有约5t孤石落下，将K33+879K33+876段初期支护砸坏，并伴随着塌方轰鸣声，掌子面出现冒顶现象，经查看冒顶区域为K33+872K33+879，延隧道纵向长约10m，宽13m，此处埋深为15m，如图6-4-1-1 K33+875冒顶洞内实景图及图6-4-1-2 K33+875冒顶洞外实景图。 图6-4-1-1K33+875冒顶洞内实景图 图6-4-1-2 K33+875冒顶洞外实景图6.4.2原因分析经过仔细勘察发现，本段地质为泥土中夹杂着大量