高速铁路长大隧道机械化成套施工工法.pdf

1、高速铁路长大隧道机械化成套施工工法高速铁路长大隧道机械化成套施工工法1 前言前言随着我国高速铁路建设的迅猛发展,国家中长期铁路网的规划实施,必然会修建大量的长大隧道,而长大隧道往往成为控制性工程。长大隧道施工工期长、投资大，合理的机械化成套施工方案通过减少劳动力的投入，降低能源和资源的消耗，提高施工效率，能够保证经济效益提高和安全质量可靠。隧道机械化施工能够改善目前艰苦条件下作业的劳动力严重缺失和劳动力成本增加的局面。尤其是“一带一路”和“企业走出去”战略的实施，越来越多的国外基础设施建设由中国企业来承担，其中国高铁具有很强的竞争力。但同时又存在为适应各国当地劳动力政策，隧道施工需要劳动力过多

2、，成本激增的风险。研究如何提高隧道的机械化水平，加强隧道施工操作的标准化，提升多种机械机群协同性，从而来减少施工环节中的资源浪费，加快了施工进度，提高了隧道施工的质量显得非常重要。隧道施工的机械化成套应当本着“性能可靠，技术先进，满足需求，略有储备”的原则进行。一般情况下，施工机械化程度越高，生产效率就越高，施工进度也越快，因此在具体工程施工时，应尽量选择性能好的设备，且数量须满足作业要求，各种设备之间互相匹配。我们依托三棱山隧道施工，对开挖支护、仰拱、二衬、防排水四条作业线进行了机械化施工改造与创新，投入的设备和工装包括：三臂凿岩台车、湿喷机械手、自行式仰拱栈桥、仰拱桁架式模板、仰拱钢端模、

3、衬砌模板台车及二衬钢端模、防水板半自动铺挂平台、水沟电缆槽门架台车，取得了良好的效果。开挖采用液压三臂凿岩台车施工，通过机械的精准定位以及孔序的优化设计，减少了超欠挖量，加快了开挖速度，同时解放了风枪钻孔所需的大量劳动力；锚喷支护采用回弹量少的湿喷机械手施工，保证了初期支护的质量；仰拱施工采用自行式仰拱栈桥配合仰拱桁架式模板和钢端模施工，定位准备，安拆快捷，确保仰拱和仰拱填充分开浇筑，提高了结构的整体性和施工速度；防水板半自动铺挂平台提高了防水板铺挂效率，减少了施工班组作业人员，同时提高了施工质量；二次衬砌使用中埋式止水带钢端模，来实现更好的防水效果；整体式水沟电缆槽保证了水沟电缆槽的线型控制

4、及外观质量，避免了水沟电缆槽板缝之间的错台。通过以上四条机械化配套作业线达到快速施工、作业人员减少、能耗降低、安全质量可靠的目的。中国路桥承建京沈客专辽宁段 TJ-1 标三棱山隧道位于辽宁省朝阳市、阜新市境内，隧道全长 8888m。隧道进口位于北票市马友营乡东台子村，与 101 国道相邻。隧道进口起始里程为 DK493+415，设计为纵坡为 4.8的单面下坡，共承担 2930m 的施工任务。其中开挖里程为 DK493+880-918，围岩等级为 IV 级，衬砌类型为 IVa-2、IVa-1。该地段工程地质情况为：凝灰岩，局部夹凝灰质砂页岩，强至弱风化，灰色，凝灰质结构，块状构造，节理裂隙较发育

5、,岩体较破碎，块石碎石状镶嵌结构。2 工法特点工法特点2.1 开挖作业线三臂凿岩台车具有安全、环保、噪音小的特点，因其定位精确钻孔质量高、速度快，同时有利于下台阶的跟进，总体施工进度比人工开挖快 20%，加快了开挖作业线的整体施工速度。以三臂凿岩台车施工为核心，申报了辽宁省省部级工法，工法名称：高铁大断面隧道应用三臂凿岩台车在级围岩台阶法施工工法，工法编号：SJGF167-2016。2.2 湿喷机作业效率高、回弹减少，减少回弹量又进一步保证了喷射到洞壁材料的质量。机械开挖相较人工减少超挖量，湿喷机施工时间减少 30%，不仅节约了成本，而且提高了初期支护的效率。2.3 自行式仰拱栈桥长度 17

6、米，该栈桥采用液压控制，具备前、后、左、右移动功能，行走采用电控专用小车，整个栈桥就位无需人工铺轨，不需要机械设备配合，3 人即可操控，一次移桥时间仅为 30分钟。2.4 仰拱桁架式模板可以根据施工的实际需要进行模架的高度和模板角度的调节，一体式模架自重轻，便于移动，无须拆卸，仰拱只需一次立模即可完成仰拱、边墙基础、仰拱填充 3 个部位的混凝土浇筑施工,大大减少了模板施工工序,加快了施工进度,提高了结构的整体性。仰拱钢端模：止水带夹在两块钢模板之间，能够保证止水带顺直、居中，起到了很好的止水效果。在止水带外侧钢模板上焊有 2cm1.5cm 钢条，拆模后预留槽用于安装止水条。2.5 防水板半自动

7、铺挂平台为全液压、电动控制，能够上下、左右移动，外侧设置环形槽道，铺挂小车在环形槽道内行走完成防水板铺挂。平台加快了铺挂进度，又避免了由于人工铺设不平，造成焊缝宽窄不一，提高了铺挂质量。2.6 通过二衬钢端模的使用，一次解决了止水带安装、固定难题，避免了止水带施工中出现的穿孔、不居中、损坏等，增强了施工缝防水 保 障 能 力。该 类 型 二 衬 钢 端 模 申 请 了 专 利，专 利 号 为ZL201520952760.2。2.7 整体式液压水沟电缆槽台车采用整体钢模设计，模板强度大、稳定性好，保证了水沟电缆槽的线型控制及外观质量，避免了水沟电缆槽板缝之间的错台。台车拼装完成后，全自动进行操作

8、进行模板的就位，不需拼装和拆除模板，施工相比小块模板快捷、方便。2.8 该工法通过上述设备、工装的组合配套使用和合理安排，可以使隧道各工序施工人数减少约 21 人，施工速度加快 15%，减少电能消耗约 320 度/m，并且大幅度提高了仰拱、二衬施工缝防水和防水板铺挂的施工质量，避免了大量支撑钢材的浪费。3 适用范围适用范围此工法适用于每工作面长度大于 1km 的隧道，尤其是劳动力紧张或单工作面掘进长度大于 1.5km 的隧道经济效益会有显著提高。4 工艺原理工艺原理4.1 长大隧道采用钻爆法进行开挖，采用三臂凿岩台车进行上台阶开挖施工，三臂凿岩台车在钻臂之间不发生干涉的条件下，优化凿岩钻孔孔序

9、，采用最快捷的钻孔顺序，利用钻孔速度快、定位精度高，提高钻孔的精度，通过钻爆参数的优化设计进行光面爆破，有效缩短循环作业时间、加快作业效率、提高钻爆精度减少超欠挖，减少对围岩的损伤，同时也节约初期支护成本。4.2 采用先进的湿喷机组进行快速初期支护作业，保持围岩的自承状态，使围岩的受力条件不发生严重的应力重分布，而且湿喷机作业效率高、回弹减少，减少回弹量又进一步保证了喷射到洞壁材料的质量。4.3 自行式仰拱栈桥采用液压控制，具备前、后、左、右移动功能，行走采用电控专用小车，整个栈桥就位无需人工铺轨，不需要机械设备配合。传统的仰拱模板安装采用小模板，现场用锚固钢筋支撑和拼装，安装时间长，错台易超

10、限，无法保证仰拱混凝土的施工质量。采用的仰拱桁架式模板，在仰拱与二衬边墙连接处设置宽 2.5 米的弧形整体模板，模板整体吊装就位。弧形模板分两部分组成，上部分弧长 1.5米，下部分弧长 1.0 米，中间采用铰接连接，仰拱浇筑完成后，把下部分模板提起来，直接浇筑仰拱填充混凝土，保证了仰拱与填充分次浇筑。采用仰拱桁架式模板,将仰拱和边墙基础分段全幅施工,一次成形,不留纵向施工缝,加快施工进度,节约成本，仰拱两侧曲墙部采用自制模板能保证线形顺畅,施工质量能够得到很好的控制,从而使施工工艺达到设计要求。4.4 防水板半自动铺挂平台主要由行走机构系统总成、门架系统总成、作业平台系统总成、拱圈系统总成、卷

11、扬提升系统总成、液压系统总成等六部分组成，设计结构简单，便于操作。通过设计拱圈系统和卷扬机系统，将防水板固定在滚轴上，滚轴通过沿拱圈运动的小车固定，小车通过卷扬机提升，与液压系统进行配合作业，将防水板沿着隧道开挖面运动，从而实现防水板铺设的机械化作业。4.5 二次衬砌模板台车端模安装止水带时在台车就位并弯折止水带后一次整环安装到位，不需要在狭小空间内固定钢筋卡、模板上钻孔等工序，使安装止水带和封端工序互不干扰，既保证了安装质量，又提高了工效。4.6 一体式的双线隧道水沟电缆槽模板台车，可以根据施工的实际需要调节模板的高度和位置，一次性浇筑成型，保证了工程质量，省去了安装和拆卸模板的时间，既节省

12、了材料又提高了效率，操作简单方便，便于工人进行施工。4.7 利用三臂凿岩台车钻孔能够减少能源的消耗。三臂凿岩台车总功率为 200kw，代替空压机 3.5 台（1km 以内 3 台，大于 1km4 台），空压机总功率约 3.5*132kw=462kw。每延米（上台阶）节约能源：462kw*2.8h/3-200kw*1.7h/3m=318kwh。5 施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点5.1 大断面高铁隧道机械化施工工艺流程图大断面高铁隧道机械化施工工艺流程图隧道机械化施工流程图参见图 5.1-1。开挖支护（三臂凿岩台车、湿喷机械手）仰拱施工（自行式仰拱栈桥、仰拱移动模架、仰拱钢端模）二衬

13、施工（二衬刚端模）隧道附属施工（水沟电缆槽台车）防排水施工（防水板铺挂平台）图 5.1-1 隧道机械化施工流程图5.2 操作要点操作要点5.2.1开挖支护作业开挖支护作业洞身台阶法开挖施工工艺流程见图 5.2.1-1。信息反馈质量检查初期支护处理施工准备测量放线装药爆破通风出渣钻爆设计上台阶钻孔下台阶钻孔凿岩台车就位图 5.2.11洞身台阶法开挖施工工艺流程图1、施工准备隧道开挖前，利用超前预报、超前钻孔、监控量测等探测结果，分析研究围岩的性质，探明前方围岩的完整性、涌水、不良地质等情况，对洞身实际的围岩与设计图进行核对，确定开挖、支护参数。利用小松 PC220-8 挖掘机进行排险工作，将表面

14、被炸松或产生裂缝而没有脱下来的石块扒下来,持续时间约为 30min。2、钻爆设计采用钻爆法施工，采用正台阶光面爆破施工，上台阶施工采用 1台三臂凿岩台车施钻。1)上台阶炮眼布置掏槽眼采用斜眼掏槽的形式，有 4 排对称的斜眼，成对地在炮眼处集中炸出一个楔形空间，孔口距 50-80cm，孔深为 2.2m，炮眼数量为 16 个。辅助眼间距第一排为 50cm，后排眼间距为 60cm，炮眼数量为 98 个。周边眼是指沿边缘轮廓线布设的炮眼，周边眼炮眼的数量为 54 个，炮眼间距为 40cm，炮眼深度为 2m。底眼设置一排，垂直于开挖面打眼，炮眼间距为 80cm，炮眼数量为 19 个。2）下台阶炮眼布置辅

15、助眼横向间距为 80cm，纵向间距为 100cm，孔深为 2m，炮眼数量为 75 个。周边眼间距为 40cm，数量为 25 个，底板眼间距为 70cm，数量为 25 个。炮眼布置图参见图 5.2.1-2，围岩钻爆设计参数参见表 5.2.1-3。图 5.2.1-2 炮眼布置图表 5.2.1-3 围岩钻爆设计参数上台阶炮眼名称个数炮眼深度/m装药类型装药系数周边眼54232*2000.3掏槽眼162.232*2000.7辅助眼98232*2000.55底板眼19232*2000.6下台阶周边眼25232*2000.3辅助眼75232*2000.55底板眼25232*2000.63、测量放线测量人员

16、应严格按设计进行放线，放线利用全站仪精确放出上、下台阶开挖轮廓线、隧道中线，用红色油漆画开挖轮廓与布置炮眼，辅助孔可以根据现场围岩情况作相应调整。测量组还要注意对上一循环的开挖轮廓线进行复核，并标识超欠挖情况以备修正，便于三臂凿岩台车操作手钻孔作业。为保障测量的准确性，洞内的导线桩、中线桩及水准点须定期进行复测，其设置必须牢固可靠，使用方便。4、凿岩台车就位在钻机就位后，接风电应在测量放样同时进行,以减少工序时间。在进行钻眼前，要检查供电电压是否满足三臂凿岩台车施工用电要求，供水系统水压是否满足三臂凿岩台车钻孔所需水压要求，认真检查台车的液压系统及各种指示灯是否处于正常的工作状态，准备时间为

17、30min，水电工必须随时检查线路及三臂凿岩台车的运行情况。1）凿岩台车开挖所用的高压电缆线架设在隧道右侧拱墙以上，进 洞 500m 处 放 置 50kw 的 变 压 器，进 洞 500m 后，采 用3240+1120mm2铝芯电缆给三臂供电，用电电压为 380v。2）检查供水系统水压是否满足三臂凿岩台车钻孔所需水压要求。在洞内 550m 处安装一个 52.52.5=31.25m3的储水罐，在水罐上安装一台功率为 22kw 的水泵向洞内供水，洞内水罐前采用100mm 供水管，水罐后采用80mm 供水管，洞内台车施工前从水井向储水罐注水，直至洞内用水结束。5、钻孔上台阶的钻眼作业和下部台阶的出碴

18、，可以平行进行而使工效提高。下台阶开挖前先进行测量放样，确定开挖轮廓线。开挖进尺根据初期支护间距确定，不得超过 2m，下台阶左右错开开挖，错开距离45 米。钻孔采用阿特拉斯科普柯 XL3D 三臂凿岩台车进行施工，人工控制操作杆来实现钻机的定位、定向和钻进，台车施工时，周边孔和掏槽孔严格按照爆破设计炮眼布设图和测量放线进行钻孔，特别要注意钻孔的角度和深度。钻孔工序循环参见图 5.2.1-4。图 5.2.1-4 钻孔工序循环图施工中钻眼具体步骤以及要求有如下几点：1）台车定位主要采用全站仪定位，全站仪测量精度高、测量点位灵活。定位的精度主要是通过保证洞内控制点的精度，即控制点的埋设不受施工的影响，

19、确保在整个施工过程中的精度，并定期进行检测，以防出现位移偏差。台车司钻前，必须清除易落或松动的危石，并支起液压千斤顶使台车稳固，轮胎免受压力。2）开孔A 上循环爆破周边轮廓及掌子面都可能存在呈弧形、斜面等情况，且掌子面往往凹凸不平，钻头易沿开眼处向其它方向偏移，钻进台车定位展开钻臂钻臂开孔调整钻杆角度钻孔结束清孔推进梁返回下一孔位钻孔全功率钻孔方向及钻眼间距很难控制。施工时，可沿垂直于弧形面或斜面方向先开出一个深 35cm 的浅孔，卡位后再沿该孔以正确的钻进方向钻眼。B 如果开眼位置的岩层产状比较复杂，要用低冲击低推进慢慢钻进 1015cm，直至钻出的浅眼易于钻进，易于控制钻进方向为止。钻眼时

20、，应密切关注钻进方向的变化，发现有较大变化，如发生严重坍孔或卡钻时，就要停钻，废弃该眼，在别处重新钻眼。C 辅助眼钻眼时，要根据掌子面具体情况，选择易开眼的位置钻眼，可根据围岩的坚硬程度，节理裂隙的发育情况，岩层产状等适当调整炮眼间距。3）钻孔考虑掌子面凹凸不平处与要求的眼深差距，钻眼深度应根据掌子面的平整度进行调整，尽量使周边眼与辅助眼眼底在同一个平面上，每个孔完成钻凿后，钻臂自动进行水雾吹渣清孔。为防止后期钻眼过程中危石掉落使掌子面底部堆满影响底眼钻进先进行底板眼施工,然后再同时施工周边眼及其它炮眼。在右半面底板眼钻完后，1 号、3号臂分别钻上部周边眼、下部周边眼，2 号臂钻掏槽眼。周边眼

21、钻完之后 1 号臂钻上部辅助眼、3 号臂钻下部辅助眼。在右半面施工完毕之后将台车定位到左半面，在将底眼钻完后，1 号、3 号臂分别钻下部周边眼、上部周边眼，2 号臂钻掏槽眼，周边眼钻完之后 1 号臂钻下部辅助眼，3 号臂钻上部辅助眼，钻孔时应避免两作业臂在一个垂直面上下作业，以免在作业过程中因上方施钻扰动可能的掉落岩块将下方作业臂砸损。A 操作手要不定时的到掌子面查看摆臂情况、角度、深度、位置是否偏离设计要求，并及时纠正。操作手在标注位置开孔钻进，钻进时要注意一次成孔，中间避免间隔与停顿，以免卡钻。掏槽眼的偏角为 65，掏槽到周边眼之间的辅助眼角度逐渐减小。在周边眼钻孔前，根据掌子面围岩情况及

22、开孔处的凹凸不平程度，确定每一个炮孔的钻孔深度，同时控制好钻臂与周边岩壁的距离，调整好外插角，外插角控制在 3左右，在符合爆破设计要求、保证基本均匀的前提下，选择易掌握钻进方向的位置钻孔。B 钻进方向易偏移的位置，要低冲击、低推进慢慢钻进，并随钻进随检查钻进方向；开孔或围岩较差时，要低冲击、低推进钻进；围岩较好，钻进一定深度后，采用高冲击、高推进钻进。C 调整台车推进梁与隧道轴线平行，呈水平状态后，只移动台车大臂，不调整推进梁，推进梁仍保持与隧道轴线平行，仍呈水平状态，底板孔司钻，应控制好推进梁尾部与地面的高度，开孔处的位置应在设计标高上，以保证隧道底板超挖在允许范围内。6、清孔利用掘进台车人

23、工清理掌子面上松动的危石，然后利用风管对炮孔进行吹孔作业，用由钢筋弯制的炮钩和小于炮眼直径的高压风管输入高压风将炮眼石屑刮出和吹净。7、装药爆破隧道爆破采用岩石乳化炸药，检查毫秒雷管的连线，并对隧道内各工作面清场，确认各操作班组已经撤离到 200m 安全区后，通知点炮爆破。钻孔同时采用竹片捆绑药卷，竹片长 3 米，宽 1cm，厚 0.5cm，药卷与竹片采用透明胶带捆绑，周边眼制作间隔装药药卷，导爆索串联，毫秒雷管引爆。掏槽眼、辅助眼制作连续装药药卷，连续装药药卷捆绑时要注意紧贴，毫秒雷管引爆。周边眼装药结构参见图 5.2.1-5，一般眼装药结构参见图 5.2.1-6。图 5.2.1-5 周边眼

24、装药结构图图 5.2.1-6 一般眼装药结构图A 周边眼是间隔装药的，使用药卷32mm，长度 20cm,用导爆索连接，装药间距约 1m。B 在拱顶，将炮眼位置向设计轮廓线内偏移，适当增大炮眼间距，少装药，减少最小抵抗线；在拱腰位置，减小周边眼间距，同时减少药量；在边墙位置，应该保证周边眼间距大于层间厚度，在层厚不大情况下，应减小炮眼间距、同时增大最小抵抗线；减少二圈眼药量，二圈眼距离轮廓线很近，过大的装药量可能使光爆层发生超爆甚至围岩松动。C 周边钻孔较深是超挖大的主要原因，周边钻孔钻孔深度控制在2m深处，最小抵抗线W 按5055cm控制，周边眼间距E 控制在4045cm 范围之内,可有效提高

25、光面爆破效果，控制超欠挖。8、通风出渣A 隧道施工断面大，采用钻爆法开挖，无轨运输系统出碴，内燃机械设备多，洞内污染源多，隧道长，全隧道需总风量大，装碴、运输、二次衬砌等作业对施工通风影响大，通风管路长、通风阻力大，每次爆破后应当及时向洞内送风，减少烟尘及一氧化碳有害气体，降低对人身安全的风险因素。隧道施工通风采用 AD-三速木林森压入式风机，直径为 1.5m，来实现尽快的出渣作业。B 爆破后及时进行通风排烟，达到规范要求后，随着循环进尺的推进，增加自卸卡车的数量以满足施工的进度，满足生产需要。上台阶采用 2 台装载机配合自卸汽车，下台阶采用 1 台挖掘机配合自卸汽车进行出渣作业。下台阶爆破完

26、出渣的同时整理爬坡道，有利于三臂凿岩台车进行上台阶钻眼工作。9、质量检查A 利用挖掘机进行排险和扒碴作业。检查爆破效果及炮眼残眼率，测量人员用全站仪对超欠挖部位测量标识，若有欠挖部位，进行补炮处理，及时调整炮眼位置，外插角度，装药量，以达到最佳爆破效果。B 在施工岩性差、围岩破碎、节理发育的地段时，应该提高爆破炮眼痕迹的保存率，尽量达到平均炮眼利用率 90%，平均炮痕保存率70%减少超欠挖量。在每次爆破完成，通风完毕，清理完石渣后，爆破人员应根据岩层的节理裂隙发育情况，及时调整爆破设计，调整装药量合理分配周边眼装药的集中度，增大炮眼痕迹保存率，实现减少超挖量。10、初期支护质量检查后进行初期支

27、护，一炮一支护，以确保施工安全，湿喷机采用型号为 Sika-PM500PC，其喷射混凝土速度最快能达到 30m/h,来保证施工质量的同时缩短循环工序时间,确保快速施工。本工法对支护中钢架或格栅、网片施工不做讨论，主要关注喷射混凝土施工。A 喷射前应将松动的围岩处理干净，喷水冲洗岩面灰尘，使混凝土与围岩更好的黏贴，检查开挖断面净空尺寸，检查电路、设备和管路，施工接电采用电压为 380v，采用 3120+170mm2 铝芯、面积为 340mm2 的电缆给湿喷机供电。B 喷射混凝土采用洞外自动计量拌合站拌合，隧道喷射混凝土设计等级为 C25，喷浆厚度为 4cm，喷混凝土时控制好风压和速凝剂掺量来减少

28、回弹，喷射压力控制在 0.2MPa，一般采用 3%的速凝剂掺量。C 喷混过程中顺序为先墙后拱，从下而上进行匀速喷射，有钢筋网和钢拱架的地方应先喷射拱架后面和钢筋网处，防止出现空洞现象，再喷两榀拱架中间的部分，混凝土运输罐车罐容积为 9m，每次喷浆共耗料 15m。D 最佳喷射距离和角度：喷嘴处到受喷面距离以 0.8-1.2m 为宜，作业时喷射料束最好与壁面垂直，垂直洞壁喷射可以降低回弹。同时利用三臂凿岩台车进行锚杆施工，超前支护中超前钻孔施工能够极大的提高施工速度，节约工序时间。5.2.2 仰拱作业仰拱作业仰拱混凝土施工先于拱墙二次衬砌施工作，仰拱整体施作，仰拱与仰拱填充分开施作。具体施工流程见

29、图 5.2.2-1。施工准备栈桥就位基底清理铺设防水层钢筋绑扎、安装模板隐蔽工程隐检浇筑仰拱混凝土混凝土养护浇筑填充混凝土强度满足机械行走处理图 5.2.2-1仰拱作业流程图1、施工准备A 设备物资方面：仰拱桁架式模板、仰拱钢端模已加工并验收合格，自行式仰拱栈桥已进场，钢筋加工设备能满足施工要求，拌和站、混凝土运输设备完好，能满足混凝土供应，隧道结构所用止水带等材料充足并已检验合格。B 现场准备：满足仰拱二次衬砌施工的作业面，现场风、水、电设施已配置完善，满足施工需求。仰拱固定桁架式模板必须按照隧道仰拱尺寸进行设计与制造，钢结构及钢模必须具有足够的强度、刚度和稳定性，模板面板长度 12.1m，

30、仰拱模板复核合格后方可投入使用。施工仰拱二次衬砌地段的隧底开挖初期支护按照设计已施工完毕。2、栈桥就位自行式仰拱栈桥采用液压控制，具备前、后、左、右移动功能，行走采用电控专用小车，整个栈桥就位无需人工铺轨，不需要机械设备配合，3 人即可操控，一次移桥时间仅为 30 分钟。3、基底清理在仰拱栈桥架设就位后，对仰拱底部的浮渣进行清理并检查是否存在超欠，对少量欠挖部分采用人工凿除，超挖部分采用同标号混凝土进行找平，并保证符合设计要求，确保基底无水、无泥、无杂物。4、仰拱防水层铺设施做“边墙”防排水前，先检查初支平整度，超出规范要求的先进行补喷。环向盲管设置在设计位置，外包土工布；挂设防水板前在初支面

31、上标识出挂设位置，留足余量（高出仰拱与二衬施工缝 1.1m）。5、钢筋绑扎采用全站仪和水准仪利用洞内布置的导线网定出仰拱边线和中心线，利用水准仪定出中线及标高，已中线和设计边线定出仰拱轮廓线，这样有利于下步仰拱钢筋的定位。钢筋加工弯制前应调直，并将表面油渍、水泥浆和浮皮铁锈等清除干净；加工后的钢筋表面不应有削弱钢筋截面的伤痕。仰拱钢筋连接采用套筒连接。仰拱钢筋安装前，仰拱初支强度不得低于 5MPa，以免破坏初支混凝土；仰拱钢筋安装时使用，钢筋卡具定位。为使仰拱与二衬的施工缝以上有足够的预留长度，安装钢筋前在防水板上画出控制标高进行控制。6、安装模板一种轻自重可调节的一体式仰拱模架，包括桁架梁、

32、两块模板和定位支架，桁架梁两侧连接设置定位支架，桁架梁上方通过焊接设置有工作台，桁架梁通过若干个丝杆分别与下方的两块模板进行连接，桁架梁的下方设置有支架，支架的下方与模板进行固定连接。仰拱作业面一次浇筑长度为 12m。仰拱模架截面侧视图见图 5-9。图 5-9仰拱模架侧视图A 在移动模架就位之前,首先根据测量组的放样位置,采用挖掘机和人工对支座处进行整平处理;然后采用挖掘机直接把钢筋混凝土支座就位在处理好的基础上;然后采用挖掘机或装载机把移动模架吊装至钢筋混凝土支座上;最后施工班组根据测量组的交底,采用伸缩丝杆对移动模架进行精确就位。B 在进行仰拱施工的时候，两辆挖掘机分别吊起绑在模架两侧的钢

33、筋绳，配合作业就可以移动模架到仰拱的指定位置，模架总重约 7吨，自重较轻，便于移动，在移动完成后，在模架的定位支架的上方最好搁置重物，比如一立方米的混凝土，增加模架的自重，防止浇筑混凝土的时候模架偏移。C 测量放线，调整丝杠，定位模板，必要时为防止移模，可以在模板和桁架之间加设木支撑，为防止桁架移动可以在填充混凝土表面设置地锚。装设拼装式挡头钢模板，钢端模设有环向橡胶止水带安装位置，纵向橡胶止水带用定位模具固定好，可维修管应在初支面上测量放样，按设计位置设置，并自检防水系统设置情况。D 模架的桁架梁为主体结构，支架起到加固的作用，桁架梁和模板通过丝杆进行连接，丝杆除了起支撑作用之外，还可以调节

34、其长度，根据施工的实际需要来调节丝杆的长度进而调节下侧模板的角度，下侧的模板可以绕耳板进行转动，方便不同的施工需要。模架两侧的定位支架可以通过调节方管上螺孔的位置来改变高度，满足浇筑不同矮边墙高度的要。仰拱中部弧形半径大，坡度较平缓，为施工方便不设模板，通过自然摊铺从中间向两侧浇筑混凝土，浇至仰拱模板下沿时，混凝土改由仰拱两侧的顶部入模，保证仰拱混凝土一次性浇筑完成。仰拱挡头模钢端模安装时，必须保持竖直，加固采用42 钢管，模板和初支之间的缝隙用竹胶板封堵。严禁采用石块、虚渣等封堵缝隙。仰拱施工缝防水施工注意：A 仰拱环向止水带利用仰拱钢端模固定，纵向止水带采用止水带定位模具固定。止水带接头采

35、用热熔焊接连接，搭接长度不小于10cm。B 纵向止水条采用 2cm*2cm 的方钢压槽安装；环向止水条采用在钢端模下部设计位置焊接弯制成弧形的22 钢筋，拆端模后自然留槽。7、仰拱混凝土浇筑A 混凝土应由下向上，对称分层，倾落自由高度不超过 2.0m。在混凝土浇筑过程中，观察模板、支架、钢筋、预埋件和预留孔洞的情况，当发现有变形、移位时，应及时采取加固措施。施工中如发现泵送混凝土坍落度不足时，不得擅自加水，应当在技术人员的指导下用加减水剂的方法解决。B 混凝土浇筑应连续进行。当因故间歇时，其间歇时间应小于前层混凝土的初凝时间或能重塑的时间。当超过允许间歇时间时，按接缝处理，衬砌混凝土接缝处必须

36、进行凿毛处理。纵、环向施工缝按照设计要求设置中埋式橡胶止水带。C 混凝土浇筑分层厚度（指捣实后厚度）宜为振捣器作用部分长度的 1.25 倍，但最大摊铺厚度不宜大于 400mm。在新浇筑完成的下层混凝土上再浇筑新混凝土时，应在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完成上层混凝土。D 采用插入式振动棒捣固，应符合下列规定：a 每一振点的捣固延续时间宜为 2030s，以混凝土不再沉落、不出现气泡、表面呈现浮浆为度，防止过振、漏振。b 采用插入式振动器振捣混凝土时，振捣器的移动间距不大于振捣器作用半径的 1.5 倍，且插入下层混凝土内的深度宜为 50100mm，与侧模应保持 50100mm 的距离，并避免碰撞钢

37、筋、模板、预埋件等。c 当振捣完毕后，应竖向缓慢拔出，不得在浇筑仓内平拖。泵送下料口应及时移动，不得用插入式振动棒平拖驱赶下料口处堆积的拌和物将其推向远处。8、拆模及养护A 仰拱衬砌对拆模条件（时间）的要求a 在初期支护变形稳定后施工的，仰拱衬砌混凝土强度应达到8.0MPa 以上。b 初期支护未稳定，仰拱衬砌提前施作时混凝土强度应达到设计强度的 100%以上。c 特殊情况下，应根据试验及监控量测结果确定拆模时间。B 混凝土浇筑完毕后的 12h 以内开始对混凝土进行养护，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

38、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。9、填充砼浇注仰拱衬砌与仰拱填充应分开浇筑，仰拱衬砌混凝土终凝后，拆除部分模板（下面 1 米弧模），然后浇筑仰拱填充混凝土。根据混凝土拌和物凝结时间试验结果，仰拱衬砌与仰拱填充浇筑时间不小于 8h。仰拱填充混凝土强度达到 5MPa 后行人方可通行，达到设计强度的100%后车辆方可通行。5.2.3 防排水作业防排水作业防水板补焊超声波热熔焊机、爬焊机准备质量检查防水板固定和防水板提升防水板位置调整防水板半自动铺挂图 5.2.3-1防水板铺挂作业流程图1、防水板半自动铺挂平台就位防水板铺挂台车行走至挂设防水板位置下方。人工辅助

39、机械将防水板运至施工现场并放置于防水板台车右侧同时将防水板端头抽出11.5 米。将防水板与台车吊挂系统掉点安装牢固。2、防水板提升启动防水板台车吊挂系统卷扬机，卷扬机将自动提升防水板一头使防水板整卷打开并单层沿防水板台车外骨架行走，直至防水板由台车一侧被拉至另一侧。3、防水板位置调整在防水板铺满台车外侧骨架后，启动台车液压系统，将防水板顶升至距拱顶初支面 50cm 处，两侧边墙顶推至距初支面 60cm 处。调整防水板位置，使其与上幅防水板搭接不小于 15cm。4、防水板固定和焊接作业平台上的焊接人员采用超声波热熔焊接开始逐个将土工布上的热熔垫圈与防水板焊接，焊接时按右侧边墙拱顶左侧边墙的顺序进

40、行焊接。防水板之间的搭接缝采用双焊缝，采用具有调温、调速热模式的自动爬行式热合机热熔焊接，细部处理或修补采用手持焊枪。5、质量检查进行充气质量检验，检查接缝是否有漏焊现象，如有不符合质量要求者，及时进行补焊处理，以满足质量要求。5.2.4 衬砌作业线衬砌作业线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、泵送砼灌注，振捣器捣固，挡头模采用钢模。一种可以固定中埋式止水带的隧道衬砌钢端模，包括外侧端模 1、内侧端模 2，两种端模截面横截面均为 L 型，均包括加劲肋 3、钢板条 4、肋条 5 和固定弯钩 7。肋条 5 与外侧端模 1 以及内侧端模 2 的主模板均互相垂直，钢板条4 与

41、肋条5 处于同一平面上。外侧端模1 和内侧端模2 的长度相同，两种端模的钢板条 4、肋板 5 的长度和宽度相同。图 5.2.4-1 中埋式止水带衬砌钢端模1、一种可以固定中埋式止水带的隧道衬砌钢端模，包括内侧端模和外侧端模，两种端模横截面均为 L 型，利用外伸的肋条固定中埋式止水带。在肋条边缘有外伸的钢板条，钢板条外端有圆形螺栓孔，使用螺栓将两块端模组合在一起。这样解决了隧道衬砌施工过程中混凝土浇筑时中埋式止水带定位的问题，实现了一种模板两种功能的目的，减少了浇筑前的准备时间，省去了传统方法中固定中埋式止水带使用的钢筋和木板，极大的提高了衬砌混凝土浇筑的效率。2、中埋式橡胶止水带是在混凝土浇筑

42、过程中部分或全部浇埋进混凝土中。待上一段混凝土浇注完成，施工缝界面硬化并表干后，清除界面浮渣，在浇埋混凝土以前先要使其在界面部位保持平展，接头部分粘接紧固，止水带接头必须粘接良好，在施工过程中，由于混凝土中有许多尖角的石子和锐刃的钢筋，所以在浇捣和定位止水带时，应注意浇捣的冲击力，以免由于力量过大而刺破橡胶止水带，如发现有破裂现象应及时补修，否则在接缝变形和受水压时橡胶止水带所能抵抗外力的能力就会大幅度降低。3、使用时，首先将外侧端模挂到衬砌台车上固定好，然后将外侧端模和内侧端模的肋条对齐，螺栓孔也对齐，将中埋式止水带夹在两块端模肋条中间的缝隙中，将螺栓插入两个螺栓孔当中，拧紧螺栓从而使两块钢

43、端模紧密连接。这样就实现了钢端模在支撑混凝土的同时固定中埋式止水带的目的，减少了衬砌混凝土浇筑的准备时间，极大的提高了衬砌防水工程施工的效率，节省了时间和固定中埋式止水带所需的材料。5.2.5 隧道附属施工隧道附属施工隧道附属工程主要是指隧道两侧的水沟电缆槽，采用水沟电缆槽整体台车就行施工，施工流程如图 5.2.5-1。测量放样凿毛处理钢筋施工台车行走及模板定位浇筑混凝土模板位置调整检查报验养护并拆模合格图5.2.5-1 水沟电缆槽施工流程图1、测量放样测量人员放出隧道中线、水沟电缆槽定位基准线和高程基准线。要求每 6m 放样定出 1 个三维坐标点，保证每一浇筑段水沟电缆槽模板有 2 个高程控

44、制点，施工中要求隧中到沟槽身外侧净空比设计放大3cm。2、凿毛处理在电缆槽施工前，采用风镐或短钎将两侧二衬矮边墙与电缆槽结合面、沟槽身与底座结合面凿毛。凿毛至露出新鲜的混凝土为止，且凿毛面积不少于 75%，凿毛后要清除混凝土凿毛面的杂物，并用高压水洗干净，清除积存水，这样可以有效防止接触部出现渗漏水的现象。3、钢筋施工在靠近线路侧槽壁处结合隧道情况设置钢筋，以加强沟槽槽身强度和结构整体性，并将衬砌引出的综合接地钢筋接长并焊接于墙身最上面一根纵向通长钢筋，纵向接地钢筋间必须焊接牢固，并确保每100m 断开一次。4、台车行走及模板定位一种一体式的双线隧道水沟电缆槽模板台车，包括支架中梁、行走竖支架

45、、支撑横臂、水沟电缆槽模板、液压系统组成，三根支架中梁的两侧设置有行走横支架，三根支架中梁之间还设置有加强梁，行走横支架下方设置有行走竖支架，行走竖支架底端设置有滑轮组，支架中梁和行走竖支架还设置有斜支撑架进行固定，每根行走竖支架的中上部外侧设置有支撑横臂，支撑横臂通过两根竖液压支撑杆与移动方管相连接，移动方管通过固定螺栓与水沟电缆槽模板进行连接，水沟电缆槽台车见图 5.2.5-2。图 5.2.5-2 水沟电缆槽台车A 水沟电缆槽移动台车行走钢轨安装位置根据隧道中线确定，两侧对称布置，然后人工操作，由电机带动行走系统通过钢轨向前行走并就位。B 在进行水沟电缆槽施工之前，利用行走竖支架下方的滑轮

46、组将此台车推进到合适的位置，利用上液压支撑杆左右调节支撑横臂的位置，使用竖液压支撑杆来调节水沟电缆槽模板的高度，使其符合工程实际要求的尺寸。然后开始浇筑混凝土并不时的进行振捣。C 混凝土养护结束后，水沟电缆槽模板不用拆卸，直接收起来即可，具体操作如下，以右侧的水沟电缆槽的工作为例。操作人员先使用斜液压支撑杆收缩这样外侧模板就与混凝土的表面脱离了，然后左液压支撑杆向右进行伸张，这样内侧移动方管带动左模板组向右移动一小段距离，与混凝土的表面进行脱离，同理，右液压支撑杆向左伸张，使外侧移动方管带动右模板组向左移动一小段距离，与混凝土的表面脱离。然后，操作人员调节竖液压支撑杆向上移动，使得水沟电缆槽模

47、板彻底与浇筑成型的水沟电缆槽脱离，以防止移动过程中对混凝土或者台车膨胀造成损害。5、模板位置调整水沟电缆槽台车模板使用液压系统调整水沟电缆槽门架台车的水平和竖直位置和竖直高度，通过液压系统和整体台架进行加固，操纵 2 台液压站联动控制，调整单侧模板的位置，确保浇筑成型的水沟电缆槽尺寸符合要求。6、检查报验技术人员复核水沟电缆槽结构尺寸、平面位置、高程，检查钢筋数量及间距，检查模板加固，无误后方可向监理报验，监理检查合格后方可浇筑混凝土。7、浇筑混凝土采用预先加工好的带多个长条形漏口的漏槽灌注混凝土，采取人工插捣将混凝土分层均匀浇筑并振捣，使水沟电缆槽内混凝土均匀上升，避免造成模板胀模。浇筑混凝

48、土，在振捣过程中注意对塑料排水管的保护，并且用木棒轻轻敲打模板，使附着在模板上的气泡逸出。混凝土浇筑过程中，两侧水沟电缆槽混凝土同时浇筑，避免台车发生偏移造成水沟电缆槽偏距不符合隧道净空要求。8、养护并拆模混凝土强度达到 2.5MPa 之后，即可拆模，拆模后覆盖无纺布并及时洒水养护，洒水养护频率要保证混凝土处于湿润状态，养护天数不少于 14d。拆模时，先拆除端头模板及加固设施，再通过液压系统拆除水沟电缆槽外模，每台液压泵站驱动 1 只油缸，需 4 台液压站同步控制确保 4 只液压油缸同步升降，通过升降系统将水沟电缆槽模板整体上移。把不同沟槽的模板向中间收起，在向上抬起来，与混凝土表面脱离，在向

49、前行走至下一板水沟电缆槽的位置。6 材料与设备材料与设备本工法无需特别说明的材料，采用的机具设备见表 6-1。表 6-1 隧道机械化施工设备和工装列表（每工作面）作业工序设备、工装名称机械化配套规格数量备注开挖三臂凿岩台车1 台（二级围岩时可增加 1 台）兼顾锚杆、超前小导管作业支护湿喷机械手20 立方米/h1 台衬砌自行式仰拱栈桥17m1 副仰拱桁架式模板12.1m1 副仰拱钢端模1 套可以考虑 1km 更新 1 次二衬模板台车（带钢端模）12.1m1 台水沟电缆槽门架式模板台车12.1m1 台防排水防水板半自动铺挂平台6m1 台超声波热熔焊接2 台表 6-2 隧道机械化施工人员减少情况（每

50、工班）作业工序设备、工装名称原工班人数机械化作业工班人数减少人数备注开挖三臂凿岩台车16+43+512支护湿喷机械手8352 台 小 湿 喷机，效率为机械手的 50%衬砌仰拱桁架式模板862主要是减少钢筋工、焊工水沟电缆槽门架式模板台车541防排水防水板半自动铺挂平台541合计21表 6-3 隧道机械化施工作业时间减少情况（开挖支护每循环）作业工序设备、工装名称原作业时间（h）机械化作业时间（h）减少时间（h）备注钻孔三臂凿岩台车2.81.71.1以级围岩上台阶施工为例，每循环进尺 3m喷混湿喷机械手211以级围岩上台阶施工为例，每循环进尺 3m合计2.17 质量控制质量控制7.1 用控制好凿