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隧道喇叭口及大跨段试验段施工方案

兰州至重庆线兰州至广元段

新城子隧道喇叭口及大跨段

1、2012年6月18日兰渝公司新城子、毛羽山隧道专题研究会议纪要。

2、2012年7月20日部工管中心组织兰渝铁路部分隧道二衬开裂联合检查专家意见。

DB33T 888-2020 旋转式防撞护栏设置规范.pdf3、现行的《铁路隧道施工技术指南》、《铁路隧道施工质量验收标准》。

4、铁一院提供的新城子、毛羽山隧道喇叭口及大跨段（新城子隧道DyK276+343～DyK276+283）、（毛羽山隧道DK278+720～DK278+765）试验段方案说明。

5、兰州交大提供的新城子隧道试验段测试大纲。

隧道出口段受宕昌车站站线进洞的影响,设计为喇叭口隧道，其中DK268+010～DK275+785为双线断面，DK275+785～DK275+815为双连拱断面，DK275+815～DK276+717（DyK275+815～DyK276+717）为单线断面，DK276+717～DK277+174（DyK277+717～DyK277+176）为双线车站隧道断面。

新城子隧道喇叭口平面示意图

新城子隧道出口段通过地层为三叠系板岩，受高地应力、地下水及构造的影响，施工时极易产生挤压性大变形。

隧道出口段受车站站线进站的影响，为喇叭口隧道。在施工两单段先行隧道左线时拱顶累计下沉最大196.00mm，最大下沉速率18.00mm/d，收敛最大累计624.75mm，最大收敛速率43.25mm/d，施工过程中采取多种补强措施（边墙注浆、套拱、加大初期支护刚度等）后，仍不能控制变形，造成长段落的喷混凝土开裂，钢架扭曲错断、侵限破坏，累计拆换拱约137m。

由于新城子隧道出口为并行两座单线隧道，线间距较小，两线施工时相互影响较大，隧道受力极为复杂，尤其施工后行隧道时应力重新分配，对先行隧道影响极大。现场施工后行隧道（右线）时，造成前期先行左线已施工段二衬长段落开裂（共7处，合计长度212米，影响二衬范围达500米）和仰拱底鼓开裂破坏（长86米）。

新城子隧道二衬边墙钢筋外鼓新城子隧道二衬剥落

综上所述，新城子隧道围岩差，围岩为直立岩层，边墙稳定性差，受高地应力影响极易产生大变形；隧道喇叭口段线间距较小，施工时左右线影响极大，同时随着施工的推进线间距进一步减小，施工难度、风险将进一步加大。故为保证施工及运营期间结构安全，喇叭口地段原结构设计方案需进行变更设计调整。

变更设计范围为受宕昌车站影响的新城子隧道DK275+625～DK276+343（DyK276+400）段喇叭口及大跨范围。变更设计时保留原喇叭口设计形式（两单、连拱、大跨），考虑到两单段左右线施工相互影响，减小两单段小间距隧道的长度，增大连拱及大跨长度。

调整后的新城子隧道喇叭口平面示意图

4.1单层初期支护+长锚杆段DyK276+343～DyK276+323段支护参数

①开挖预留变形量40cm。

②拱部设Φ42超前小导管并预注水泥浆，长度3.5m，环向间距40cm，纵向间距1环/1.8m。

③初期支护采用单层支护+长锚杆结构：

初期支护：全环喷C25混凝土，厚30cm，拱墙设置φ8钢筋网片，网格间距20cm×20cm，拱墙设R32N自进式锚杆，长9m，每侧4根，梅花形布置，环、纵间距为2.4m×1.2m，全环设工22b型钢钢架，间距为1榀/0.6m，两侧边墙增设Φ42小导管径向注水泥浆，每侧3根，长4.0m，环、纵间距为2.4m×1.2m。钢架接头处设R32N自进式锚杆进行锁脚，长4.5m，共计12根。

工22b型钢钢架纵向采用80×43×5槽钢和Φ22钢筋焊接，槽钢和Φ22钢筋间隔布置，环向间距1.2m，槽钢中部预先打孔，并于钢架架设后在打孔部位打设R32N自进式锚杆。

DyK276+303～DyK276+283段长锚杆断面图

4.2.双层初期支护段DyK276+323～DyK276+303段支护参数

①开挖预留变形量40cm。

②拱部设Φ42超前小导管并预注水泥浆，长度3.5m，环向间距40cm，纵向间距1环/1.8m。

③取消系统锚杆，两侧边墙增设Φ42小导管径向注水泥浆，长4.0m，环、纵间距为1.2m×1.2m。

④初期支护采用双层支护结构：

a.第一层初期支护：全环喷C25混凝土，厚26cm，拱墙设置φ8钢筋网片，网格间距20cm×20cm，全环设工22b型钢钢架，间距为1榀/0.6m，钢架接头处设R32N自进式锚杆进行锁脚，长6m，共计12根。

b.第二层初期支护：全环喷C25混凝土，厚21cm，拱墙设置φ8钢筋网片，网格间距20cm×20cm，全环设工18型钢钢架，间距为1榀/0.6m，钢架接头处设φ42小导管进行锁脚，长1.5m，共计8根。

DyK276+323～DyK276+303段双层支护断面图

4.3.双层衬砌段DyK276+303～DyK276+283段支护参数

①开挖预留变形量40cm。

②拱部设Φ42超前小导管并预注水泥浆，长度3.5m，环向间距40cm，纵向间距1环/1.8m。

③取消系统锚杆，两侧边墙增设Φ42小导管径向注水泥浆，长4.0m，环、纵间距为1.2m×1.2m。

④全环喷C25混凝土，厚30cm，拱墙设置φ8钢筋网片，网格间距20cm×20cm；全环设I22b型钢钢架，间距为1榀/0.6m，钢架接头处设R32N自进式锚杆进行锁脚，长6.0m，共计12根。。

⑤二次衬砌采用双层C35钢筋混凝土衬砌结构

b.内层衬砌作为预留补强空间，厚30cm，待外层衬砌施做完成后根据左线施工通过变形稳定情况再定。

DyK276+343～DyK276+323段双层衬砌断面图

第一个试验段三台阶的高度根据设计断面结合现场机械操作方便，各台阶尺寸如下图所示。第二、第三试验段加高仅在下台阶加高，上中台阶高度不变。

上台阶开挖5m形成台阶后，开始开挖中台阶，中台阶开挖时左右侧同时进行，单侧开挖每循环不能超过2榀钢架，且左右侧必须错开至少2榀钢架的距离，避免两侧拱脚同时悬空。

中台阶开挖5m形成台阶后，开始开挖下台阶，下台阶开挖左右侧同时进行，单侧开挖每循环不能超过2钢架，且左右侧必须错开至少2榀钢架的距离。各台阶关系形成后如下图所示。

1、初喷：钢架安装前，必须用挖机对开挖面松动石块进行排除，排除后根据掌子面情况，如需要进行封闭，及时进行初喷作业，初喷厚度为4cm。

钢架采用I22b型钢钢架，在洞外专门场地加工制作，再运进洞内施作；钢架安装时要保证与隧道纵向垂直，其上下、左右允许偏差为5cm，钢架倾斜度不得大于2°。

拱脚采用工字钢或混凝土预制块垫密实，钢架接头连接板采用螺栓连接牢固；拱架施工人员须时刻注意围岩变化情况，围岩若有松动，掉块现象，应立即采用机械进行危石排除。

3.复喷混凝土：混凝土复喷厚度应达到设计厚度，喷射混凝土表面圆顺，且保证盖住拱架表面至少3cm，钢架背后喷密实，严禁留空洞，严禁在钢架背后回填虚渣。

微台阶法开挖及支护作业工艺流程图

根据新城子隧道出口围岩变形特点，锁脚锚管注浆在喷混凝土封闭后的下一循环必须进行，锁脚未注浆严禁进行落底施工。径向注浆最好在变形达到10~15cm左右进行。现场采用在下台阶落底后进行全断面径向注浆。注浆作为一道施工工序，可以穿插在钻眼、立架、喷混凝土工序中进行。

（1）设备就位：为便于施工，注浆泵、搅拌机及注浆材料全部安放在农用车上，现场有注浆空间，立即开到现场就位。

（2）打压试验：注浆系统安装完成后，首先进行空转，发现问题及时处理，其后进行加水打压试验，压力达到设计终压的1.5倍，稳定10分钟，没有异常，即结束试验。

（1）注浆控制：由稀到浓，一般不调整，当压力不回升而吸浆量增大时，才进行调整。注浆过程中设专人做好记录，以便注浆结束后检查注浆效果，不合格的进行补注。

（2）注浆结束标准：注浆压力达到1.0Mpa后停止注浆10min，注浆量不小于设计80%，或继续注浆而不吸浆时方可结束，注浆结束时，先关闭止浆阀，再打开泄浆阀，当注浆压力降到零，方可拆下注浆胶管。

（1）冒浆：注浆过程中，如果出现冒浆现象，采用表面封堵、低压、限量、改压浓一级浆液、间歇灌注等方法进行处理。

（2）对泵压大、吸浆量小的情况，应停止送浆，清孔后再进行压浆；对吸浆量大，注浆难以结束地段，应采用低压、浓浆、限流、间歇注浆或掺加速凝剂等方法处理。

（3）浆液浓度现场配制，搅拌浆液不早于注浆前20分钟。

（4）注浆间歇或注浆结束必须冲洗注浆管路。

（5）注浆过程中要密切观测支护周围的变化，发现支护变形，必须立刻停止注浆，打开泄浆阀，查明情况，妥善处理。

（6）注浆机、搅拌机等机具的操作必须由专人指挥、专人安拆，并严格遵守操作规程。

二衬包括仰拱二衬、拱墙二衬。仰拱二衬利用仰拱栈桥在掌子面后30m左右及时施工，仰拱每次施工不超过6m，拱墙二衬利用液压台车在掌子面后70m范围施工，二衬每板长度10m。

1、施工流程：断面检查→防排水安装→钢筋加工及安装→防水板复查→台车定位→止水带、挡头模板安装→混凝土浇筑→拆模→砼养护。

（1）断面检查：二次衬砌施工前，由现场技术主管根据现场施工情况，通知测量人员进行断面扫描，确定符合设计断面后方可进行防排水施作。

铺挂土工布：采用热熔垫片固定，热熔垫片拱部间距50cm，边墙拱腰部位间距80cm，两幅土工布之间搭接宽度不小于5cm。

防水板检查：防水板铺挂完成后应对焊缝间空腔采用充气进行检测，充气压力为0.25MPa，5分钟后，气压下降不得超过10%，若因防水板挂设不平行导致焊缝存在褶皱，双焊缝中的一条焊缝中断，导致防水板破损，必须对防水板进行修补，修补必须是圆形补丁，补丁边缘距离破损边缘不得小于7cm，补丁要满焊，不得有翘边空鼓现象。

（3）钢筋加工及安装：

环向主筋、纵向分布筋及箍筋均在洞外钢筋场加工，运至现场进行绑扎成型，搭接长度35d，同一截面搭接接头不能超过50%，错开搭接长度35d。钢筋绑扎先进行内侧钢筋的绑扎，内层钢筋先安装两端一根钢筋，调整好钢筋位置，包括保护层、垂直度。再环向间距3米设置一纵向定位钢筋，定位钢筋上没1m绑扎保护层垫块，并在定位钢筋上标示其余钢筋位置，其余钢筋紧靠在定位钢筋上，一环一环的绑扎，直至内侧环向钢筋绑扎完毕，环向主筋绑扎完后，进行纵向分布钢筋的绑扎，纵向分布钢筋与环向主筋采用双层扎丝绑扎。内层钢筋绑扎完后，进行外层钢筋的绑扎，外层钢筋绑扎前，预先在内层钢筋上焊接用于控制排距的钢筋，再用纵向钢筋连接，用于定位外层主筋位置。同样间距3米一道。两层钢筋绑扎完后进行箍筋的安装，加强筋挂钩在每个节点处设置，用于连接内外层钢筋，挂钩采用双层扎丝绑扎牢固。

在钢筋绑扎过程中，可能对放水板造成了破坏，在钢筋绑扎完后，台车定位前，务必要对放水板表面进行仔细检查，首先防排水工班自检，现场技术人员复检，对破坏处进行标示，并统一进行修补。

台车定位前，先对两侧基脚进行凿毛、清理，考虑二衬混凝土浇筑时，台车的沉降，为确保二衬断面净空尺寸，台车放大5cm。台车定位好后，对台车进行加固，加固方式为拧紧所有丝杆。

（6）止水带、挡头模板安装：

台车定位完后对端头进行封堵，封堵采用5cm木模板，纵向连接钢筋预留从模板缝间伸出。边安装封头模板时，边将背贴式止水带、中埋式止水带固定其上，背贴式止水带与仰拱预留的粘结好，用挡头模撑在防水板上，一半位于内侧，一半位于外侧。中埋式止水带埋设在两层钢筋中间。止水带采用钢筋卡子固定在端头模上，每50cm卡一道。台车与上一版二衬端头错台不超过5mm。

在浇筑开始之前，先泵送一部分水泥砂浆，以润滑管道。而后将最先泵出的混凝土废弃，直到质量一致的、和易性好的混凝土。混凝土对称分层连续进行，台车前后混凝土高度差不能超过0.6m，左右混凝土高度不能超过0.5m，严禁单侧一次浇筑超过1m以上，混凝土最大下落高度不能超过2m。混凝土浇筑过程中采用插入式振动棒和附着式振捣器结合振捣。

一般地段当混凝土强度达到8Mpa以上时方可拆模，因本试验段围岩压力较大，混凝土强度达到100%方可拆模拆模，拆模后洒水覆盖养护。

测试项目包括以下8项：（1）围岩压力；（2）二衬接触压力；（3）衬砌钢筋应力；（4）衬砌混凝土压力；（5）钢架应力；（6）长锚杆轴力；（7）拱顶下沉；（8）水平收敛。

压力量测包括初期支护与围岩间的围岩压力、初期支护与二次衬砌间的接触压力，应力量测包括衬砌应力、钢架应力、衬砌内外侧钢筋应力，每项8个测点，分别布设于拱顶、左右拱脚、左右墙中、左右墙脚及仰拱。变形量测包括拱顶下沉、水平收敛量测。此外还有长锚杆轴力测试。

（1）测试断面为5m一个断面，共计12个断面。各测试断面为DyK276+340，DyK276+335，DyK276+330，DyK276+325，DyK276+320，DyK276+315，DyK276+310，DyK276+305，DyK276+300，DyK276+295，DyK276+290，DyK276+285。

（2）其中DyK276+335断面属于单层初期支护+长锚杆段，压力量测包括初期支护与围岩间的围岩压力、初期支护与二次衬砌间接触压力你，应力量测包括二次衬砌应力、钢架应力、二次衬砌内外侧钢筋应力，每项8个测点，分别布设于拱顶、左右拱脚、左右墙中、左右墙脚及仰拱。此外还有长锚杆轴力测试，测试8根锚杆，每根锚杆上布设6个测点。变形量测包括拱顶下沉、水平收敛量测，测点分别位于拱顶、左右拱脚、左右墙中、左右墙脚。

（3）DyK276+315断面属于双层初期支护段，压力量测包括第一层初期支护与围岩间的围岩压力、第一层初期支护与第二层初期支护间的接触压力、第二层初期支护与二次衬砌间接触压力，应力量测包括二衬应力、两层初期支护钢架应力、二衬内外层钢筋应力，每项8个测点，分别布设于拱顶、左右拱脚、左右墙中、左右墙脚及仰拱。变形量测包括拱顶下沉、水平收敛量测，测点分别位于拱顶、左右拱脚、左右墙中、左右墙脚。

（4）DyK276+295断面属于双层衬砌段，压力量测包括初期支护与围岩间的围岩压力、初期支护与第一层衬砌间接触压力、第一层衬砌与第二层衬砌间接触压力（决定施作第二层衬砌的情况下），应力量测包括第一层衬砌混凝土应力、钢架应力、第一层衬砌内外侧钢筋应力，每项8个测点，分别布设于拱顶、左右拱脚、左右墙中、左右墙脚及仰拱。变形量测包括拱顶下沉、水平收敛量测，测点分别位于拱顶、左右拱脚、左右墙中、左右墙脚。

（5）其余剩余9个断面均只有变形量测，包括拱顶下沉、水平收敛量测，测点分别位于拱顶、左右拱脚、左右墙中、左右墙脚。具体布点方式如下图所示。

量测仪器采用TCR402徕卡全站仪、TS400徕卡全站仪以及收敛仪。

根据施工方案和洞内实际施工情况，采用TCR402徕卡全站仪进行三维坐标测量，并采用收敛仪进行收敛量测，以保证数据的准确性和可靠性。

每天测试两次，间隔时间不小于4小时。

（1）仪器操作人员固定作业，避免造成人为误差；

（2）及时对测点进行检查，保护好测点的完整性，发现测点被破坏，要及时进行补点；

（3）经常对相关仪器进行校核，保证仪器的精度；

1、现场施工应做好施工工序及测试数据的记录，为后续调整提供依据。

2、严格按设计支护参数施工，当设计情况与现场情况有出入时应及时通知各参建单位。

3、新城子隧道地质情况复杂、尤其是喇叭口小间距单线隧道，密切注意后行隧道对先行隧道的影响。

4、测试所选用的测试元件和仪器必须具有防水、防潮、防腐蚀性强，耐久性好，抗干扰性强，在汗水或潮湿的环境下工作稳定等特点，所有监测元件和仪器须使用寿命满足监测期间正常使用需要。

5、应重视现场测试的后续作业，尤其是数据整理、统计和分析，以及成果报表的编制。

6、毛羽山、新城子隧道试验段受力测试项目繁多、技术含量要求较高，为保证测试效果，聘请兰州交大作为科研单位进行实地量测。

7.每道工序施工前，必须对工人进行技术交底，让工人明确各道工序的操作规程，质量标准，严格按照技术交底施工TCECS 707-2020 建设工程档案信息数据采集标准.pdf，不符合要求时立即进行整改。现场技术人员必须严格把好质量关。

8.加强监控量测，及时了解监控量测数据，并对量测数据进行分析以指导施工。

9、施工队必须确定专职的现场管理人员和技术人员负责现场的协调调度安全与技术指导，必须跟班作业，不得随意外出。

10、对于施工人员，必须严格管理，做好安全、技术交底，不得酒后作业、疲劳作业、不得穿拖鞋。

11、做好物资储备。如型钢、钢管、急救用品。

12、作业地段拉电，要由专业电工进行，要实行一机一闸一漏一箱，并注意对电线电缆的保护。

13、高处作业所用的物料的堆放平稳辽宁某体育馆工程桩基及土方开挖工程施工组织设计-secret，高处拆下的物件、余料、废料等不得向下抛掷。

14、高处作业人员要系好安全带，戴好安全帽。