隧道工程施工方案

隧道工程施工方案

一、洞口工程 （一） 施工方案

根据我集团公司多年隧道施工的经验及雁门关隧道出口位置的具体情况，经过经济性、安全性、可行性综合分析比较后，决定进洞前先完成地表排水系统，采取分层开挖，分层支护，自上而下，边挖边护的洞口加固处理方法：洞口仰坡、明洞边坡采用锚、网喷混凝土加固技术，明洞挖方在满足机械开挖的条件下，使用挖掘机开挖，装载机配合自卸车装运弃碴至指定弃碴位置，人工辅助修坡。不能直接用机械开挖的次坚石采用定向弱爆破，人工辅助机械装运弃方。进洞采用先施工作超前小导管，短进尺，弱爆破，快循环，早封闭的施工方案。 （二） 施工方法

洞口工程开挖及施工步骤见图7-1。

(1)首先开挖并施作洞口边仰坡截水沟，以截排地表水，截水天沟中国建筑工业出版社 筑龙网 合力打造

距边仰坡开挖边缘不小于5m，沟底纵坡不小于3‰。排水沟与路基排水系统相衔接。 (2)开挖洞口顶部及明挖部分土石方，开挖土石方均自上而下进行，能用机械直接作业的，均选用机械开挖，人工配合。机械或人工不能直接开挖的土石方，采用浅孔台阶控制爆破开挖。开挖形成的坡面按设计要求及时进行封闭防护，避免长时间暴露，造成坡面坍塌。

(3)沿开挖轮廓线打超前小导管（长3.5m） 注浆，小导管间距40cm，并外露1m 以便于与钢格栅相连接。

(4)用Ⅱ类围岩的施工方法开挖暗洞2m，完成支护体系。

(5)定位放线，组装台车，绑扎钢筋，浇筑明洞及暗洞钢筋混凝土。 (6)混凝土达到设计要求时拆模，施做明洞防水层，两侧对称回填。 二、洞门施工

雁门关隧道左线洞门为端墙结构，右线洞门为偏压式结构，设计有外装修，同时洞门及地表做了景观美化设计，因此在明洞施工完，安排合理时间进行左右线洞门施工，并做好景观设计。同时恢复植被，搞好绿化。 三、正洞洞身工程 （一） 开挖作业

隧道开挖作业根据不同围岩类别分别采取不同的开挖方法。 其中左线隧道开挖方法见表7-1； 右线隧道开挖方法见表7-2。 左线隧道分段开挖方法表 表7-1 序里程（桩号） 号 1 ZK110+270～+630 （m） 类别 360 IV 全断面 ф22 砂浆锚杆、网喷混凝土 长度围岩开挖方法 支护形式

短台阶半2 ZK110+630～+850 220 II 断面 3 ZK110+850～ ZK111+070 220 IV 全断面 超前小导管、型钢支撑、ф25 砂浆锚杆、网喷混凝土 ф22 砂浆锚杆、网喷混凝土 续表

短台阶半4 ZK111+070～+350 280 II 断面 半断面正5 ZK111+350～+618 268 III 台阶 双侧壁导6 ZK111+618～+9 31 I 坑 半断面正7 ZK111+9～+760 111 III 台阶 双侧壁导8 ZK111+760～+800 40 I 坑 半断面正9 ZK111+800～ ZK112+050 250 III 台阶 双侧壁导10 ZK112+050～+070 20 I 坑 半断面正11 ZK112+070～+625 555 III 台阶 双侧壁导12 ZK112+625～+670 45 I 坑 喷混凝土 栅，钢架支撑、网喷混凝土 长管棚、型钢支撑、锚杆、网喷混凝土 超前锚杆注浆、4×ф25 格栅，钢架支撑、网喷混凝土 长管棚、型钢支撑、锚杆、网喷混凝土 超前锚杆注浆、4×ф25 格栅，钢架支撑、网喷混凝土 长管棚、型钢支撑、锚杆、网喷混凝土 超前锚杆注浆、4×ф25 格栅，钢架支撑、网喷混凝土 长管棚、型钢支撑、锚杆、网砂浆锚杆、网喷混凝土 超前锚杆注浆、4×ф25 格超前小导管、型钢支撑、ф25

半断面正13 ZK112+670～+785 115 III 台阶 双侧壁导14 ZK112+785～+830 45 II 坑 右线隧道分段开挖方法表 表7-2 序里程（桩号） 号 1 YK110+200～+587 （m） 387 类别 IV 全断面 短台阶 2 YK110+587～+810 223 II 半断面 YK110+8103 ZK111+045 短台阶 4 YK111+045～+346 301 II 半断面 半断面 5 YK111+346～+627 281 III 正台阶 ～ 235 IV 全断面 长度围岩开挖方法 超前锚杆注浆、4×ф25 格栅，钢架支撑、网喷混凝土 超前小导管、型钢支撑、ф25 砂浆锚杆、网喷混凝土 支护形式 ф22 砂浆锚杆、网喷混凝土 超前小导管、型钢支撑、ф25 砂浆锚杆、网喷混凝土 ф22 砂浆锚杆、网喷混凝土 超前小导管、型钢支撑、ф25 砂浆锚杆、网喷混凝土 超前锚杆注浆、4×ф25 格栅，钢架支撑、网喷混凝土 长管棚、型钢支撑、锚杆、网6 YK111+627～+657 30 I 双侧壁导坑 喷混凝土 半断面 超前锚杆注浆、4×ф25 格栅，钢架支撑、网喷混凝土 长管棚、型钢支撑、锚杆、网7 YK111+657～+745 88 III 正台阶 8 YK111+745～+780 35 I 双侧壁导坑 喷混凝土

YK111+7809 YK112+030 ～ 250 III 半断面 正台阶 超前锚杆注浆、4×ф25 格栅，钢架支撑、网喷混凝土 长管棚、型钢支撑、锚杆、网10 YK112+030～+050 20 I 双侧壁导坑 喷混凝土 半断面 超前锚杆注浆、4×ф25 格栅，钢架支撑、网喷混凝土 长管棚、型钢支撑、锚杆、网11 YK112+050～+620 570 III 正台阶 12 YK112+620～+665 45 I 双侧壁导坑 喷混凝土 半断面 超前锚杆注浆、4×ф25 格栅，钢架支撑、网喷混凝土 超前小导管、型钢支撑、ф25 13 YK112+665～+785 120 III 正台阶 14 YK112+785～+815 30 II 双侧壁导坑 砂浆锚杆、网喷混凝土 （二） 钻爆设计

Ⅱ、Ⅲ类围岩段台阶法开挖爆破设计见图7-2；Ⅳ类围岩段全断面开挖爆破设计见图7-3。 （三） 作业循环时间

1. Ⅰ类围岩及Ⅱ类浅埋双侧壁导坑法开挖作业循环时间见表7-3。 Ⅰ类围岩及Ⅱ类浅埋双侧壁导坑法开挖作业循环时间表 表7-3 序号 1 2 3 4 工序名称 测量 管棚施作 左侧壁导坑开挖 左侧壁导坑支护 Ⅰ类围岩及Ⅱ类浅埋 30min 240 min （按进尺平均到每一循环） 90 min 210 min

5 6 7 8 9 10 11 12 13 右侧壁导坑开挖 右侧壁导坑支护 中间上部开挖 中间上部支护 中间下部开挖 中间下部支护 循环进尺 日进尺 月均进尺 90 min 210 min 90 min 210 min 90 min 180 min 1.5 m 1.5 m 45 m 2. Ⅱ类围岩半断面开挖作业循环时间见表7-4。 Ⅱ类围岩台阶法开挖作业循环时间表 表7-4 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 工序名称 测量 超前小导管 钻孔 装药爆破 通风排烟 清理危石 初喷 出碴 支护 循环进尺 Ⅱ类围岩 30min 180min （按进尺平均到每一循环） 240 min 120 min 30 30 min 30 min 180min 240min 2m

11 12 日进尺 月均进尺 2.67m 80m 3. Ⅱ类围岩半断面开挖作业循环时间见表7-5。 Ⅱ类围岩半断面开挖作业循环时间表 表7-5 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 工序名称 测量 超前小导管 钻孔 装药爆破 通风排烟 清理危石 初喷 出碴 支护 循环进尺 日进尺 月均进尺 Ⅱ类围岩 30min 180min （按进尺平均到每一循环） 150 min 100 min 30min 30 min 30 min 100 min 200 min 2m 3.4m 100m

4. Ⅲ类围岩台阶法开挖作业循环时间见表7-2-6。 Ⅲ类围岩台阶法开挖作业循环时间表 表7-6 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 工序名称 测量 超前锚杆 钻孔 装药爆破 通风排烟 清理危石 初喷 出碴 支护 循环进尺 日进尺 月均进尺 Ⅲ类围岩 30min 120min （按进尺平均到每一循环） 180min 100min 30 30min 30min 180min 150min 3m 5.0m 150m 5. Ⅲ类围岩半断面开挖作业循环时间见表7-7。 Ⅲ类围岩半断面开挖作业循环时间表 表7-7 序号 工序名称 Ⅲ类围岩 1 测量 30min 2 超前锚杆 120min （按进尺平均到每一循环） 3 钻孔 130min 4 装药爆破 80min 5

通风排烟 30

6 清理危石 30min 7 初喷 30min 8 出碴 100min 9 支护 120min 10 循环进尺 3m 11 日进尺 6.7m 12 月均进尺 200m 6. Ⅳ类围岩全断面开挖作业循环时间见表7-8。 Ⅳ类围岩全断面开挖作业循环时间表 表7-8 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 工序名称 测量 钻孔 装药爆破 通风排烟 清理危石 出碴 支护 循环进尺 日进尺 月均进尺 Ⅳ类围岩 30min 180min 120min 30min 30min 180min 150min 4m 8.0m 240m （五） 光面爆破施工工艺 1. 放样布眼

钻眼前，测量人员要用红铅油准确绘出开挖面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5cm。在直线段，可用3～5 台激光准直仪控制开挖方向和开挖轮廓线。

2. 定位开眼

采用钻孔台车钻眼时，台车与隧道轴线要保持平行。台车就位后按炮眼布置图正确钻孔。对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其他眼要高，开眼误差要控制在3cm 和5cm 以内。 3. 钻眼

钻工要熟悉炮眼布置图，要能熟练地操纵凿岩机械，特别是钻周边眼，一定要有丰富经验的老钻工司钻，台车下面有专人指挥，以确保周边眼有准确的外插角（眼深3m 时，外插角小于3°；眼深5m 时，外插角小于2°），尽可能使两茬炮交界处台阶小于15cm。同时，应根据眼口位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮眼深度，以保证炮眼底在同一平面上。 4. 清孔 装药前，必须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。 5. 装药

装药需分片分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。 6. 联结起爆网路

起爆网路为复式网路，以保证起爆的可靠性和准确性。联结时要注意：导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管应用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm 以上处。网路联好后，要有专人负责检查。 7. 瞎炮的处理

发现瞎炮，应首先查明原因。如果是孔外的导爆管损坏引起的瞎炮，则切去损坏部分重新连接导爆管即可；但此时的接头应尽量靠近炮眼。

如因孔内导爆管损坏或其本身存在问题造成瞎炮，则应参照《公路隧道爆破安全规程》有关条款处理。

8. 质量检验标准

（1） 超欠挖。爆破后的围岩面应圆顺平整无欠挖，超挖量（平均线性超挖）应控制在10cm（眼深3m）和13cm（眼深5m）以内。

（2） 半眼痕保存率。围岩为整体性好的坚硬岩石时，半眼痕保存率应大于80%，中硬岩石应大于70%，软岩应大于50%。

（3） 对围岩的破坏程度。爆破后围岩上无粉碎岩石和明显的裂缝，也不应有浮石（岩性不好时应无大浮石），炮眼利用率应大于90%。

（六） 超前支护施工方法及工艺流程

1. 超前长管棚注浆预支护施工方法及工艺流程

（1） 钻深孔工艺流程。钻深孔工艺流程图见附图5-1。 （2） 钻深孔的操作要点。 液压台车的钻杆长度为4.3m、5.525m，钻深孔时必须接杆。 因此，随着孔深的增长，需要对

回转扭距、冲击功及推力进行控制和协调，尤其要严格控制推力，不能过大。

为了确保钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性，钻杆联结套应与钻杆材质相同，两端加工内螺扣（配合钻杆首尾端外螺扣），联结套的壁厚≥10mm。钻杆连接套见图7-4。

为防止钻杆在推力和振动力的双重作用下，上下颤动，导致钻孔不直，钻孔时，应把扶直器套在钻杆上，随钻杆钻进向前平移。

1)台车就位固定后，由测量工站在台车臂托蓝上准确画出钻孔位置。

2)施钻时，台车大臂必须顶紧在掌子面上，以防止过大颤动影响施钻精度。 3)钻机开孔时钻速宜低，钻进20cm 后转入正常钻速。

4)第一节钻杆钻入岩层，尾部剩余20～30cm 时停止钻进，人工用两把管钳卡紧钻杆（注意不得卡丝扣），钻机低速反转，脱开钻杆。钻机导轨退回原位，人工装入第二根钻杆，并在钻杆前端安装好联结套，钻机低速送至第一根钻杆尾部，方向对准后联结成一体。

5)起拱线以上的孔位，由于台车大臂离地面较高，不便装卸钻杆，这时应将大臂落下，人工在地面安好钻杆后，大臂重新升起就位。 6)每次接长钻杆，均可按上述方法进行。

7)换钻杆时，要注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心水孔是否畅通等，不符合要求的应更换，以确保正常作业。

8)引导孔直径应比棚管外径大15～20mm，孔深要大于管长0.5m以上。 9)钻孔达到要求深度后，按同样方法拆卸钻杆，钻机退回原位。 （3） 顶管的工艺流程

1)顶管工艺流程，顶管工艺流程图见图5-2。

2)顶管工艺及作业要点。采用大孔引导和棚管钻进相结合的工艺，即先钻大于棚管注浆的引导孔，然后利用钻机的冲击和推力（顶进棚管时凿岩机不使用回转压力，不产生扭距）将安有工作管头的棚管沿引导孔顶进，逐节接长棚管，直至孔底。

(A)管件制作：棚管采用Φ 普通钢管，钢管节长为6m，管棚长度20m，因此必须接长。棚管接长时先将前一根钢管顶入钻好的孔内再联结。事先加工好的管节联结套，要预先焊接在每节钢管两端，便于联结。第一根钢管前端焊上合金钢片空心钻头，以防管头顶弯或劈裂。 见管节联结套示意图7-5。

接长管件应满足管棚受力要求，相邻管的接头应前后错开，避免接头在同一断面受力。 使用H174 双臂液压钻孔台车施作大管棚施工时，一个大臂用于钻引导孔

（ Φ102冲击钻头、见示意图7-6），另一大臂用于顶进ф棚管。在顶管大臂的凿岩机上必须安装与管棚直径相应的钢管顶进联接套（见示意图7-7），并在大臂上改换特制钢管扶直器（见示意图7-8）。待引导孔钻好后，使用顶管大臂进行顶进作业。 (B)顶管作业：

将钢管安放在大臂上后，凿岩机对准已钻好的引导孔，低速推进钢管，其冲击压力控制在1.8～2.0MPa，推进压力控制在4～6MPa。

(C)接管：当前一根钢管推进孔内，孔外剩余30～40cm 时，开动凿岩机反转，使顶进联结套与钢管脱离，凿岩机退回原位，大臂落下，人工装上后一节钢管，大臂重新对正，凿岩机缓慢低速前进对准前一节钢管端部（严格控制角度），人工持链钳进行钢管联结，使两节钢管在联结套处联成一体。凿岩机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管。

(D)棚管补强：为了加强管棚的刚度和强度，按设计将管棚钢管全部打好后，应先用钻头掏尽钢管内残碴，进行钢管补强。补强方法：一般地段，在钢管内注入水泥砂浆，形成钢管混凝土；坍方及围岩破碎且富水地段，钢管内先放置Φ20 钢筋笼，再向管内注水泥浆（水灰比1:1）或水泥－水玻璃浆液（双液比1:0.5，水玻璃浓度为30～35Be）。 （4） 机具设备和劳动力组织

1) 机具设备

机具设备见表7-9。

管棚施工机具设备表 表7-9 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 设备名称及规格 H174 液压钻孔台车 汽车 交流电焊机 2TGZ-60/210 注浆机 链钳 管钳 大号扳手 大锤 钻杆 ф102 冲击钻头 ф76 冲击钻头 钻杆联结套 钢管顶进联结套 注浆混合器 单位 台 台 台 台 把 把 把 把 根 个 个 个 个 个 数量 1 1 1 1 2 2 2 1 5 2 2 4 2 2 备注 双臂、瑞典产 运料 锦西注浆泵厂产 钻引导孔用 掏管用 购置 自制 自制 2)劳动力组织。分为2 个工班进行作业，每工班12 人，其中：施工指挥1 人，施工技术指导1 人，测量工1 人（负责布孔、定位、量测、质量检查），台车凿岩机司机1 人（负责钻孔、下管），普通工4 人（负责装卸钻杆、装接钢管），电工1 人（负责供水供电），电焊工1 人，汽车司机1 人（负责运料），洞外调度1 人。 2. 超前小导管施工方法及工艺流程

根据设计，小导管选用Φ50 焊管，L=4.5m，小导管布置沿隧道开挖轮廓线向外倾斜，外插角一般为5°～6°。注浆压力应根据地层致密程度决定，一般为0.5～1.0MPa，纵向前后相邻两排小导管搭接的水平投影长度一般不宜小于1.0m，环向间距根据设计取30cm。 （1） 施工工艺。施工工艺流程见附图5-3。

（2） 施工要点。双排管或多排管布置时，为避免串浆，可分层施工，即先打一排管，注完浆后再打下一排管。 1) 施工准备

熟悉设计图纸；调查分析地质情况，按可灌比或渗透系数确定注浆类型；渗入性注浆要通过实验确定注浆半径、注浆压力、单管注浆量，选取导管间距；加工导管，准备施工器材；准

备施工队伍，培训施工人员。

2) 钻孔打小导管。测量放样，在设计孔位上作标记。用钻孔台车或手持风钻钻孔后，将小导管沿孔打入；如地层松软也可用钻孔台车或手持风钻直接将小导管打入。对砂土类，可用Φ20 钢管制作吹风管，将吹风管缓缓插入土中用高压风射孔，成孔后将小导管插入。 3)注浆

单液注浆：

采用单液注浆泵UB-3 型注浆。注浆前先喷混凝土封闭掌子面以防漏液，对于强行打入的钢管应先冲清管内积物，然后再注浆。注浆顺序由下而上，浆液可用拌和机搅拌，亦可用人工搅拌。小导管单液注浆示意图见图7-9。

水泥浆水灰比为1.5:1. 1:1. 0.8:1 三个等级，浆液由稀到浓逐级变换，即先注稀浆，然后逐步变浓直到0.8:1 为止。考虑到注浆后需尽快开挖，注浆宜用普通水泥或早强水泥，拌浆时可掺入减水剂。

渗入性注浆按试验所确定的压力及注浆量施工，无试验条件时按注浆半径20cm，由大到小调整，选定压力及注浆量。劈裂、压密注浆按有效固结厚度大于40cm，在施工中由大到小，逐步选取最佳注浆压力及注浆量。注浆宜选用压力4.0MPa 以上的高压注

浆泵。当采用额定注浆压力为1.5MPa 的UB-3 型注浆泵时，压力达到1.5MPa 后，将注浆泵停下，等待几分钟后，若压力降到0.6MPa 以下，再继续注浆，这样反复几次直到压力不能下降为止。

注完浆的钢管要立即堵塞孔口，防止浆液外流。 水泥－水玻璃双液注浆

采用ZTG-60/120 型双液注浆泵注浆。在地下水丰富或有淤泥、流砂等复杂地质条件下，宜选用水泥－水玻璃双液注浆，注浆时将有两种不同的浆液分放在两个容器内，使用双液注浆泵或两台注浆泵按配合比分别吸入两种浆液，两种浆液在混合器混合后注入注浆管。水泥－

水玻璃双液注浆工艺示意图详见图7-10。

注水泥－水玻璃双液浆时，水泥浆水灰比为1:1，水玻璃模数为2.4，水玻璃浓度为35 波美度，水泥、水玻璃浆体积比为1:0.5，注浆初压为0.5MPa，终压为2.0～2.5MPa。初凝时间可用不同配合比和少量磷酸氢二钠来控制。

4) 注浆异常现象的处理。在注浆过程中，经常发生浆液从其他孔中流出的现象，这种现象称为串浆。发生串浆时，在有多台注浆机的条件下，应同时注浆，无条件时应将串浆孔及时堵塞，轮到该管注浆时，再拔下堵塞物，用钢丝或细钢筋将管内杂物清除并用高压风或水冲洗，然后再注浆。

单液注水泥浆压力突然升高，可能发生了堵管，应停机检查。当堵管时，要敲打并滚动以疏通注浆管，无法疏通时要补管。

水泥与水玻璃双液注浆压力突然升高，则关停水玻璃泵，进行单液注浆或注清水，待泵压正常时，再进行双液注浆。

水泥浆单液或水泥与水玻璃双液注浆进浆量很大，压力长时间不升高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间。

（3） 质量标准：导管在开挖轮廓线上按设计位置及角度打入。渗入性注浆施工时，孔位误差不得大于5cm；角度误差不得大于2°；劈裂、压密注浆施工时，孔位误差不得大于10cm，角度误差不得大于3°（角度用地质罗盘仪检查）。超过允许误差时，应在距离偏大的孔间

补管、注浆。

钢管实际打入长度不得短于平均每根实际打入长度30cm，否则，开挖1.0m 后补管、注浆。 检查钻孔、打管质量时，应画出草图，对孔位编号、逐孔、逐根检查并认真填写记录。 渗入性注浆单孔注浆量不得少于平均每孔注浆量的80%，劈裂、压密注浆单孔浆量不得少于平均每孔注浆量的60%，超过偏差必须补管、注浆。

注浆过程中，要逐管填写记录，标明注浆压力、注浆量、发生情况及处理过程。 固结效果检查宜在搭接范围内进行，主要检查注浆量偏少和有怀疑的钢管，要认真填写检查记录。渗入性注浆通过钻孔检查厚度，小于30cm 时，应补管、注浆，劈裂、压密注浆采用小撬棍或小锤轻轻敲打钢管附近，判断固结情况，并配合风钻钻速测试，检查注浆范围，固结不良或厚度不够时，要补管、注浆。

开挖过程中，要随时观察注浆效果，分析测量数据，发现问题后必须停工处理。 3. 自进式锚杆超前支护施工

采用YSP45 锚杆钻机钻孔，专用注浆泵或ZTGZ-60/120 注浆泵注浆施工。 （1） 施工工艺。施工工艺流程图见附图5-5。 （2） 双液预注浆的参数设计 1) 注浆压力

一般为地下水静水压的2～3 倍，同时应考虑岩层的裂隙阻力，根据现场情况试验后确定。但瞬间最高压力值不应超过0.5MPa。 2) 浆液的扩散半径r 的确定

根据已有资料进行工程类比及现场碴体注浆试验情况选定注浆压力范围，确定浆液扩散半径r 的大小。

3)注浆孔距D 与排距L 的计算 L=Dsin60° D=2rcos30°

4) 单孔注浆量Q 注= πr2h ηβ 式中：r——浆注扩散半径（m） h——压浆段有效长度（m） η——岩石裂隙率

β——浆液在裂隙内的有效充填系数 5) 洞内注浆结束的标准

达到下述两种情况之一者即可停止单孔注浆施工。 (A) 注浆压力达到0.35MPa (B) 单孔浇筑量达1000kg

（七） 隧道初期支护工艺与方法

1. 网喷混凝土工艺。在喷射混凝土之前要按照规范和标准对开挖断面进行检验，按湿喷工艺施工。采用成都产TK961 型湿喷机。 （1） 工艺流程

湿式喷射混凝土工艺流程图见附图5-4（湿式喷射混凝土施工工艺框图）。 （2） 施工要点

1) 选用普通硅酸盐水泥，细度模数大于2.5 的硬质洁净砂或粗砂，粒径5～12mm 连续级配碎(卵)石，化验合格的拌合用水。

2) 喷射混凝土严格按设计配合比拌和。配合比及搅拌的均匀性每班检查不少于两次。 3) 喷射前，认真检查隧道断面尺寸，对欠挖部分及所有开裂、破碎、出水点、崩解的破损岩石进行清理和处理，清除浮石和墙角虚碴，并用高压水或风冲洗岩面。

4) 喷头距岩面距离以1.5m～2.0m 为宜，喷头应垂直受喷面，喷射钢支撑附近和有钢筋网时，可将喷头稍加偏斜，角度大于70°。喷射路线应先边墙后拱部，分区、分段“S”形运动，喷头作连续不断的圆周运动，后一圈压前一圈1/3，螺旋状喷射。

5) 喷射混凝土作业采取分段、分块，先墙后拱、自下而上的顺序进行。喷射时，喷嘴做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约20－30 ㎝，以保证混凝土喷射密实。

6) 隧道喷射混凝土厚度＞5 ㎝时分两层作业。第两次喷射混凝土如在第一层混凝土终凝1h 后进行，需冲洗第一层混凝土面。初次喷射注意先找平岩面。 7) 喷射混凝土终凝2h 后，进行喷水养护，养护时间不少于7d。

8) 喷射混凝土后开挖时，下次爆破距喷射混凝土完成时间的间隔，不得小于4h。 9) 有水地段喷射混凝土采取如下措施：

当水点不多时，可设导管引排水后再喷射混凝土；当涌水量范围较大时，可设树枝状导管后再喷混凝土；当涌水严重时可设置泄水孔，边排水边喷混凝土。增加水泥用量，改变配合比，喷混凝土由远而近逐渐向涌水点逼近，然后在涌水安设导管，将水引出，再向导管附近喷混凝土。

当岩面普遍渗水时，可先喷砂浆，并加大速凝剂掺量，保证初喷后，再按原配比施工。当局部出水量较大时采用埋管、凿槽、树枝状排水盲沟措施，将水引导疏出再喷混凝土。 10) 当喷射混凝土局部凹凸不平尺寸大于下述要求时应进行处理 即： 墙D/L=1/6 拱D/L=1/8

式中：L—喷射混凝土相邻两凸面间的距离 D—喷射混凝土两凸面凹进的深度 2. 挂网

按设计要求加工钢筋网，钢筋网采用φ8 钢筋网（20cm×20cm 网格），洞外分块预制，洞内铺挂，随开挖面起伏铺设，同定位锚杆固定牢固。钢筋网与受喷面的间隙以3cm 左右为宜，混凝土保护层大于2cm。 3. 自进式锚杆施工工艺

自进式锚杆施工工艺见超前支护。 4. 砂浆锚杆

（1） 早强砂浆锚杆。采用YSP45 锚杆钻机钻孔，ZW 早强锚固剂锚固。锚杆尾部设丝扣，安装钢垫板。

ZW 锚固剂使用方法为：

1) 将药卷浸入清水1min 后取出（以软而不散为度）； 2) 将锚固卷逐个用炮棍装入孔内捣实；

3) 利用凿岩机的冲击力打入锚杆旋转直至浆液流出。装锚固剂长度不得少于孔长1/3。 （2） 普通砂浆锚杆。采用YSP45 锚杆钻机钻孔，搅拌机拌制普通砂浆，牛角泵浇筑。施工工艺见附图5-6（砂浆锚杆施工工艺框图）。

注浆压力控制在0.5～1.0MPa，并注意随时排除孔中空气，对长锚杆按我局《深锚杆排气注浆工法》实施。

5. 型钢钢架及格栅钢架制作与安装

（1） 制作：本合同段型钢钢架有I20a、I20b、I16 型号及4× ф25 格栅钢架，因初期支护需用量较大，故需在现场建加工车间，进行现场加工。型钢采用弯轨机冷弯， ф25 格栅现场拼装加工。根据不同断面需要，精确放样下料，分节焊制而成，连接板用Q235 钢，厚度不小于20mm。栓孔用钻床定位加工，螺栓、螺母采用标准件，焊接及加工误差应符合有关规范。加工成型后的格栅和型钢进行详细标识，分类堆放，做好防锈蚀工作后待用。

（2） 安装：根据不同断面，选用不同形式的钢架支撑。机械运至安装现场，人工作业平台配合装载机安装，安装时应注意钢架的垂直度，防止出现左前右后或前倾后倒现象。安装时，新安装的钢架应同超期安设的纵向焊接，使之成为整体。安装施工工艺见附图5-7。 （八） 出碴运输

采用挖掘机CAT966D，ZR50C 侧卸装载机，济南斯太尔、瑞典A20、重庆铁马15～19t 自卸车配合，无轨运输一次性将洞内弃碴运至指定弃碴场，弃碴场事先应按设计要求做好防护。 四、洞身衬砌

（一） 衬砌分类及施工方法m

本合同段洞内衬砌按复合式衬砌设计，衬砌分类及施工方法见表7-10，各类围岩衬砌结构见图7-11。

衬砌分类及施工方法表 表7-10

衬砌分类及施工方法表 表7-2-14（续）

衬砌分类及施工方法表 表7-2-14（续）

（二） 仰拱、铺底

软弱围岩隧道采用仰拱与铺底先行的施工方案，仰拱与铺底同时施作，距开挖工作面相距50～100m，实践证明，及时施作仰拱，起到早闭合，防塌方，同时能保证洞内道路的畅通，对搞好洞内排水、搞好文明施工、防止隧道基底软化等都是非常有利的。仰拱施做，势必影响到车辆的运行，为此采取防干扰简易平台作为过渡通道，以保证掌子面正常施工。仰拱防干扰简易平台示意图见图7-12。铺底采用定型加长模板，预留中心排水管位置。

1. 仰拱施工防干扰作业平台

仰拱施工防干扰作业平台技术参数见表7-11 表7-11 序号 项目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 J 结构主跨/m 行车道宽度/m 前坡道长度/m 后坡道长度/m 前、后坡道坡度 允许通过重量/t 车辆最大行使速度/（km/h） 平台移动方式 仰拱一次浇筑长度/m 结构外形尺寸 结构自重/t 平台下部作业高度/m 技术参数 10 2.9 9.7 2.97 1:5 30 5 轨行、外力牵引 10 备注 24.3m×4.8m× 长×宽×高 0.9m 18 1.7 满足仰拱施工的作业空间要求 2. 施工工艺

仰拱施工防干扰作业平台施工工艺流程图见附图5-8。 3. 主要施工工序

（1）边墙基底及水沟混凝土施工：对要施工地段仰拱的边墙基底及水沟部位先清底，然后立模进行混凝土施工。

（2）仰拱平台就位：在水沟底部位铺设钢轨，钢轨间距为4500mm，然后将平台后坡道用倒链拉起，用装载机将仰拱平台前坡道拖起，缓慢拖至预定位置，上紧卡轨器。

（3）清底、立模及混凝土施工：仰拱平台就位后，进行人工清底，将平台下仰拱底部虚碴清理干净，抽出积水。然后架立仰拱堵头模板。

浇筑仰拱及隧道填充混凝土时，采用运输车将混凝土运至仰拱平台，向中间及两侧倾倒，或直接用混凝土输送泵送至仰拱模板内。用混凝土振捣棒将混凝土摊平、振捣。

（4）混凝土养护及平台拖移：混凝土浇筑完毕后，进行自然养护或洒水养护，达到可以通行运输车辆的强度，然后拖移平台进入下一个仰拱施工。 （三） 防水板铺设

防水板铺设采用无钉铺设工艺。

1. 施工工艺流程

铺设无钉防水板防水施工工艺流程见附图5-9。 2. 施工方法

（1） 防水板洞外下料及焊接：防水板按环进行铺设。根据开挖方法、设计断面、规范规定的搭接尺寸及一个循环的长度来确定防水板的下料尺寸；将剪裁好的防水板平铺，按规范要求搭接，再焊接成一个循环所需要的防水板；对焊接好的防水板进行抽样检查，合格后将一个循环的防水板卷成筒状待用。

（2） 防水板的铺设：铺设防水板在铺设台架上进行。铺设台架采用结构简单的临时支架，可用万能杆件拼装，也可使用工地现有的材料加工制作。上部采用φ108 钢管或槽钢弯成与隧道拱部形状相似的支撑架，用丝杠与台架连接，以便其升降；走行部分采用轨行式，轨距与衬砌钢模台车一致。操作程序如下： 1) 将防水板铺设台架移至作业地段就位；

2) 沿隧道拱顶中心线纵向铺设尚未充气的圆柱形气囊；

3) 在支撑架上纵向铺设悬承用的Φ6 圆钢拉丝和8 号钢丝；

4) 将一个循环长度卷成筒状的防水板置于支架，放开防水板使之自由垂落在支撑架两侧；

5) 旋转丝杠将支撑架升起，使防水板尽量紧贴隧道壁面； 6) 给气囊充气；

7) 卸掉上一循环固定悬承拉丝的膨胀螺栓，将上一循环的拉丝露头与本循环的悬承拉丝逐根相连，张拉钢丝将防水板与壁面贴紧，之后将悬承拉丝的另一端固定在临时膨胀螺栓上。 8) 悬承顺序为先拱后墙、自上而下进行，考虑到拱部受力较大及悬承拉丝有一定的弹性变形，拱顶及两侧拱脚各设2 道Φ6 圆钢悬承。

9) 相邻循环防水板之间的搭接缝，采用15cm 宽的三合板置于锚喷面与前一组防水板端头作为焊接平面，边焊边沿环向移动三合板，焊接完成后撤出三合板。 10) 旋转丝杠下降支撑架，放掉气囊中的空气，取出气囊。 3. 施工要点及注意事项

（1） 防水板铺设前，喷混凝土表面处的钢筋头和锚杆头先切除，再用手持砂轮机磨平，对凹凸不平部位应修凿喷补，使混凝土表面平顺，有局部渗水处，应进行处理。

（2） 防水板按环向铺设，焊接工序与固定工序应紧密配合，一般先焊接，后固定。

（3） 防水板铺设的搭接宽度为10cm，焊接宽不小于2cm，漏焊、假焊处应补焊，若有烤焦、焊穿处，应用同样的防水板焊贴覆盖或按监理工程师指示办理。

（4） 固定防水板采用胶热焊接，胶垫与胶垫之间防水层不得绷紧，要保证板面与喷射混凝土密贴。

（5） 铺设防水板地段距开挖工作面，不得小于爆破所需要的安全距离，整体衬砌浇筑混凝土时，不得损坏防水层。

（6） 在整体衬砌浇筑混凝土前，检查板面和底层密贴情况，搭接焊缝质量，填写质量检查记录，经监理工程师批准后方可继续施工。 （四） 洞身衬砌

本合同段隧道按喷锚构筑法设计，根据经验两次模注衬砌时间应在围岩量测净空变化速率小于0.2mm/d；变形量已达到预计总变形量的80%以上；且变形速率有明显减缓趋势时，方可进行，即适时衬砌。 1. 衬砌设备配置 1) 衬砌台车：

隧道采用拆装式整体钢模液压衬砌台车衬砌。见图7-13。

2) 混凝土的拌制：采用自动计量混凝土拌合楼，集中生产混凝土。

3) 混凝土的运输：隧道采用混凝土输送车运输，输送泵泵送混凝土，插入式振捣器振捣密实。

4) 衬砌台车定位：采用STZ 型激光准直仪导向，现场设工程测试试验室，配齐试验技术人员和设备，负责各种原材料及混凝土的试验工作，确保混凝土衬砌内实外美，断面尺寸准确无误，一次达标。

2. 两次模筑衬砌施工工艺流程

两次模筑衬砌施工工艺流程见附图5-10。

3. 衬砌施工工艺

（1） 两次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定后施作应符合下列条件： 1) 隧道周边变形速率有明显减缓趋势；

2) 水平收敛（拱脚附近）速度小于0.2mm/d，拱顶下沉速度小于0.15mm/d； 3) 施作两次衬砌前的总变形量，已达预计总变形量的80%以上； （2） 台车控制标准

1) 轨道中心距3.9m，允许误差±1cm；

2) 轨面标高比隧道路面中心高15cm，允许误差±1cm。 2) 两侧电缆沟盖板以下部分，人工立模先行浇筑。

4) 台车就位时，先调顶模中心标高，然后由顶模支撑梁上横向丝杆调整台车中线符合要求。

最后由侧向丝杠电动调节边模张开度，调整到位后放下翻转模和底脚斜撑丝杠加固。

（3） 两次衬砌混凝土混合料由自动计量拌和站生产，混凝土坍落度控制在13～18cm，并掺加FDN-440 缓凝减水剂和防水添加剂，有防腐要求时，要增加防腐剂，以确保混凝土质量。要注意运输过程中的坍落度损失。

（4） 两次衬砌混凝土浇筑前应检查以下几点

1) 复查台车模板及中心高是否符合要求，仓内尺寸是否符合要求； 2) 台车及挡头模安装定位是否牢靠；

3) 止水带、止水条安装是否符合设计及规范要求； 4) 模板接缝是否填塞紧密； 5) 脱模剂是否涂刷均匀；

6) 基仓清理是否干净，底脚施工缝（如有）是否处理； 7) 输送泵接头是否密闭，机械运转是否正常。 8) 混凝土采用分层、对称浇筑，每层浇筑厚度不得大于1m。两侧高度差控制在50cm 以内，输送软管管口至浇筑面垂距控制在1.5m 以内，以防混凝土离析。浇筑过程要连续，避免停歇造成“冷缝”，间歇时间一般不得超过1h，否则按施工缝处理。

9) 当混凝土浇至作业窗下50cm 时，应刮净窗口附近的赃物，涂刷脱模剂，窗口与面板接缝处涂腻子予以保证紧密结合，不漏浆。

10) 采用以ZW-50 型插入式捣固棒机械捣固为主，人工小铲插边、木锤模外敲振为辅，定人、定点、分区进行，标准为混凝土不下沉，不冒气泡，表面开始泛浆。即防漏振，致使混凝土不密实，又防过振，混凝土表面出现砂纹。特别是内模反弧部分要确保捣固充分，避免出现气孔现象。

11) 封顶采用顶模中心封顶器接输送管，按从里向外的顺序逐渐封顶。当挡头板上观察孔有浆溢出，即封顶完成。

12) 拆模：当最后一盘封顶混凝土试件现场试压达5MPa 时，即可拆模。拆模时，要小心谨慎，以免缺棱掉角现象发生。

13) 拆模后，若发现缺陷，不得擅自修补，由技术人员共同研究确定方案后及时处理。 （五）隧道防排水

本合同段隧道防排水包括洞口段防排水和洞身防排水施工。施工中防排水采取“以排为主，截、堵、防、排相结合”的综合治理措施，与永久防排水统一考虑。 1. 洞口段防排水

洞口段防排水结合地形在洞口洞顶设截水沟，防止雨水对坡面及洞口的危害，对地面洞穴要及时封堵，保证排水畅通，不影响洞口施工。 2. 洞身防排水

洞身段采用EVA 防水板与土工布（一膜一布）组成防水层防水，环向透水软管集引水由纵向排水管，横向引水管水排到中心水沟中。当隧道内可能发生涌突水地段，先超前探水查明前方地下水分布与水量后，辅以预注浆堵水与排放相结合的措施，将绝大部分地下水尽可能封堵在围岩外，少量水由洞内顺坡施工时，沿两侧挖排水沟排出洞外。对工作缝、沉降缝、变形缝均设橡胶止水带止水，路面水流入路侧的 边沟中排到洞外，中心水沟出水口采用保温圆包头出水口措施。

明洞段采用外贴防水层防水，顶面回填黏土隔水层。 3. 隧道结构防渗漏的关键技术

隧道结构防排水是关系到工程质量、运营安全的重要因素。在本隧道施工中将采取下列有效技术措施。

1) 开挖采用光面爆破技术，保证开挖面圆顺，是结构防水的基础。

施工中，严格爆破设计与试验，选择适宜的参数，控制钻孔工艺，确保开挖光面爆破残眼率，使围岩爆破开挖面圆顺。

2) 对岩面渗水预先进行有效处理。

具体做法：大股水流用插管引导；较弱裂隙股水用塑料网格夹无纺布引导；大面积严重渗水以PCE 膨胀剂防水砂浆抹腻，将渗水集中，然后开槽引排。 3) 富水地段采用预注浆进行有效固结止水。

根据设计，ZK112+8～ZK112`+788 和YK112+577～YK112+806段，赋存岩溶水，单宽涌水量2.416～2.532m3/d.m，涌水量较大，特别是F22 断层突发漏水可能发生，做好施工阶段地质预报的同时，采用超前WT25 中空注浆加固地层并止水，其他富水的断层带地段采用超前小导管进行预注浆。

4) 利用喷射混凝土作为结构防水的关键环节。

采用湿喷工艺，喷射路线自下往上喷，喷射范围每次长1.5～2.0m，高1～1.5m；复喷划分区段，每段长6m 左右，先喷平凹面，后喷凸面。 确保喷射厚度符合设计要求。 5) 对衬砌环节缝认真处理。

在衬砌台车设计时，设计出定型挡头板，制作安装严密，确保接缝无漏浆，无杂物，同时在施工接缝处设置橡胶止水带。

6) 采用先进的防水混凝土施工工艺

(A)防水混凝土所用水泥应具有泌水少、水化热低等性能。采用防水添加剂。 (B)防水混凝土应当采用中砂，含泥量不应大于3%，泥块含量不应大于0.5% (C)粗骨料含泥量不应大于1%，泥块含量不应大于0.25%

(D)防水混凝土配合比应通过实验确定。选定配合比时，其抗渗压力应比设计要求提高0.2MPa，水灰比不得大于 0.60。

(E)防水混凝土应采用机械搅拌、机械振捣，搅拌时间不得小于2min。 (F)防水混凝土终凝后，应及时养护。养护时间不得少于14d。

(G)防水混凝土除检查强度外，还应检验抗渗防水性能。并保证其抗渗等级不低于设计要求。 7) 采用先进的衬砌混凝土工艺，确保衬砌结构自防水。

施工中采用自动计量拌合楼拌合混凝土，泵送混凝土入模，机械振捣，防止冷缝。确保衬砌的“四度一无”，“四度”：平整度、光洁度、密实度、厚度；“一无”：无渗漏。 8) 加强衬砌防水设计施工，确保施工质量。

9) 认真做好中心排水沟施工，形成隧道内立体排水体系。 4. 防排水施工

防排水施工工艺流程图见附图5-11。 （1） 环向弹簧盲管施工

在地面将3 根弹簧盲管并排用无纺布包好绑在50cm 宽的细格钢丝网上，然后在所要安装弹簧盲管的岩面部位，每隔1m 钉间距为50cm的两枚悬挂锚钉，锚钉露出岩面的部位一般不能高于弹簧盲管的直径，接着利用操作平台，从一侧向另一侧用钢丝将绑好的弹簧盲管密贴岩面固定在悬挂锚钉上。每道弹簧盲管的端头要有10cm 左右的富余量，以便与纵向排水管搭接。

（2） 纵横向排水管和中心水沟的施工

在衬砌施工前，将基底清理干净后，把纵向排水管连接好，每隔10m 用三通接管与横向排水管的另一端连接在中心水沟处。弹簧盲管的两端头贴岩壁放在纵向排水管的梅花眼处。最后在无纺布和防水板施工时一并将纵向排水管半包围扣在墙脚基底，以保证裂隙水很顺利地汇人排水管中。中心水沟的各节接缝间用沥青或橡胶垫全周密闭。

（3） 无纺布和防水板的施工 无纺布要环向铺设，用射钉将无纺布钉在初期支护的混凝土表面上，相邻两环之间搭接宽度不小于10cm，其接头不能在同一截面上。 铺设EVA 防水板采用无钉铺设施工工艺。 五、洞内附属构筑物 （一） 应急停车带施工

本合同段应急停车带6 处，左、右隧道各3 处，均位于III、IV 类围岩地段。开挖跨度比原断面增加3m，开挖时宜采取短开挖，加强支护和围岩量测，混凝土衬砌制作变截面模板，以满足隧道净空断面渐变需要。 （二） 车行横洞、人行横洞施工

本合同段内有车行横洞4 座，人行横洞3 座。车行横洞根据“多工作面互通施工方案”的要求，正洞施工至相应位置及时进行开挖和衬砌。

人行横洞施工在不影响整体工期及其他工序的前提下，可滞后安排。 1. 开挖方法

采用YP28 风动凿岩机凿眼，全断面光面爆破一次开挖成型。开挖时，前三排炮应遵循“短开挖、多打眼、少装药”的原则，周边眼间距30cm，隔眼装药。第一排炮进尺控制在1.5m 内，第二排炮控制在2.0m内，第三排炮控制在2.5m 内，以防爆破危及正洞边墙。 2. 出碴

采用小型机具，人工配合出碴至正洞位置，大车倒运至弃碴场。 3. 支护

按设计同正洞相同围岩支护工序。 4. 衬砌

利用P43 钢轨按衬砌轮廓加工定型拱架，轨行型钢作业平台支撑，建筑钢模板立模，木模挡头板封堵，泵送混凝土浇筑，振捣棒振捣，进行全断面整体施工。 六、洞内施工辅助作业 （一） 洞内施工排水

雁门关隧道出口段为1.84%的上坡，在左右洞两侧开挖排水沟，沟宽40cm，洞内岩溶水和污水可通过排水沟自流出洞外。为减少污染，需在洞外修建污水处理池，经净化沉淀后，排入沟谷中。对于多工作面开挖产生的施工废水可以在洞内设集水井汇水，由泵逐级抽水至侧沟后自流排出洞外。

（二） 洞内施工供风、通风与防尘

鉴于本隧道的实际情况，经现场考察及审阅图纸后决定，该合同段施工供风、通风以管道通风为主，加强机械废气净化，减少污染源，并按我局《降尘净毒工法》实施。 1. 洞内施工供风

施工供风采取在洞口侧安装20m3/min 电动空压机8 台组，建高压风站，通过ф200 钢管接至各施工部位，由高压橡胶风管再连接到风动机具进行施工。 2. 洞内施工通风排烟

（1） 采用压入式通风，其工艺流程图见附图5-12 （2） 隧道通风标准

1) 洞内空气含氧量不得少于20%，并保证洞内施工人员每人每分钟能获得4m3 的新鲜空气。 2) 粉尘允许浓度：每立方空气中，含有10%以上游离SiO2 的粉尘必须在2mg 以下。 洞内有害气体最高允许浓度（单位：PPm） CO: 0.0024% NO2: 0.00025%

SO2: 0.0005% H2S: 0.00066% NH3: 0.004% CH4: 1% CO2: 1.5%

洞内通风风速大于0.3m/s。 （3） 通风系统设计 1) 确定工作面需风量

工作面需风量主要由以下几项指标控制：一是洞内最小风速控制风量Q1；二是按CH4 涌出量控制风量Q2；三是按洞内人员控制风量Q3；四是按洞内柴油设备控制风量Q4；五是按排除炮烟控制风量Q5。

A、按洞内最小风速控制风量 Q1＝VS 式中：

V——巷道最小风速，取0.3m/s； S－——巷道开挖面积 B、按洞内人员控制风量 Q＝WN

W——每人每分钟耗风量，取W=4m3/min； N——洞内作业人数

C、按洞内柴油设备控制风量 Q4＝mk 式中

m——风量指标，千瓦功率所需空气量，取m＝3 m3/min.kW； D、按排除炮烟控制风量

Q5＝2.25（GA2L2ψb）1/3/tp2 。 T——通风时间，min

G——同时爆破的炸药量，kg A——开挖断面面积，m2

L——临界长度，m,L＝12.5Gbk/Ap2 ψ——淋水系数，取0.6

b——炸药爆破时的有害气体生成量，取40 p——风管漏风系数，取1.5；

由以上算式风量计算结果，取最大者为工作面需风量。 2) 确定系统风压 A、通风风机确定：

洞口设置的通风机最小总供风量Q 机＝PQ 需 式中P 为管路系统的漏风系数，取1.5； B、系统风压确定

动压损失：取110Pa； 沿程损失：R＝6.5a.L/D

式中： R——压力沿程损失； a——摩擦阻力系数，取0.0016；

L——风管长度，按单口通风施工最远距离计（m）；

D——风管直径。在施工条件允许的情况下，取开挖面积的1/25～1/20 为柔性风管的过风面积，以此确定风管。

H 需＝R×Q 机(Q机/P)+110

H 需－系统所需风压。所选机型风压H 机≥H 需，根据Q 机、H 需的计算结果，参考风机性能曲线选择风机，要求风量、风压处于被选择风机的高效区内。 （4）风机、风管选型

通过上述计算，决定选用天津风机厂生产TZ63-12.5 型子午加速风机（风量：1800m3/min，全压2800Pa，电机功率110kW）及ф1.4mWSFG型通风软管（全断面衬砌台车上加工固定钢管，软式通风管过台车时由此换接渡过）。 （5） 风机、风管安装及维护

1) 安装风机：洞外风机安装位置距洞口为25～30m，支架应稳固结实，尽量保证风管、风机在同一直线上。风机位于洞口外上风向位置，避免洞内压出废气循环进入风机形成两次污染。风机出口设置加强型柔性或变径管与风管连接，风机和风管接口处法兰间加密封垫。 2) 安装风管：风管必须采用WSFG 型软管。要求风管具有防水、阻燃、抗静电性能。每节风管25～30m 长，连接头为拉链式，以实现防漏降阻。

风管吊挂必须做到平、直、稳、顺、紧。即：在水平面上无起伏，在垂直面无弯曲，风管无褶皱、无扭曲。作业时，先由测量人员算出风管位置，并每隔5m 算出锚杆位置。台车打眼后安装1.5m 长锚杆。

布ф6 钢筋拉线，用紧线器张紧，用尼龙绳捆在锚杆上，风管吊挂在拉线下。 掌子面选用短节旧风管，远离掌子面则可更换长节新风管。为克服长期使用风管疲劳造成长度延伸、挠度增大，每月进行一次系统检查，每300m 为一个检查调整段，风管拉紧后去除多余部分。遇有拐弯处，风管要缓慢拐弯过渡，转角大于120°。

3) 通风系统的维护：稳定通风技术队伍，实现防漏降阻，推广防尘技术。掌子面安装水幕降尘器，做到机械净化、喷雾降尘和个人防护为主要内容的综合防尘。

健全通风管理制度，使工作内容制度化，工作标准规范化，并制定相应奖惩措施，并严格执行。

通风机应有专人值守，按规程要求操作风机，如实填写记录。加强通风系统的维护管理工作，风机与风管的性能必须做到合理匹配。

通风机使用前应卸去废油，换注新黄油，以后每半月加注一次。 风机应连续运转，尽量减少停机次数。

风管出现破洞，要及时粘补，较大的破口可先缝再粘补。 风管每隔一段距离要设放水孔。 3. 施工防尘方案

施工防尘采用水幕降尘和个人带防尘口罩相结合，在距掌子面30m外边墙两侧各放一台水幕降尘器，爆破前10min 打开阀门，放炮30min后关闭。详细方案见图7-14 所示。

（三） 施工风、水、电布置 施工风、水、电布置见图7-15。 七、现场监控量测 （一） 地质超前预报 雁门关隧道地质较复杂，分布断层多。做好地质超前预报对工程施工安全有极其重要的意义。经在综合分析，我们决定采用TSP202 隧道地震波超前地质预报系统，对雁门关隧道出口段施工进行地质超前预报。 1. 预报原理

TSP202 超前地质预报系统是利用地震波在不同均匀地质体中产生的反射波特性来预报隧道掘进面前方及周围临近区域地质状况的。它是在掌子面后方边墙上一定范围内布置一排爆破点，依此进行微弱爆破，产生的地震波信号在隧道周围岩体内传播，当岩石强度发生变化，比如有断层或岩层变化时，会造成一部分信号返回（见图7-16），界面两侧岩石的强度差别越大，反射回来的信号也越强。返回的信号被经过特殊设计的接收器接收转化成电信号并进行放大，根据信号返回的时间和方向，通过专用数据处理软件处理，就可以得到岩体强度变化界面的方位。 2. 数据采集

洞内数据采集包括打接收器孔和爆破孔、埋置接收器管、连接接收信号仪器及爆破接收信号等过程。

TSP202 超前地震预报系统洞内爆炸的接收器孔和爆破孔不是在掌子面上，而是在掌子面附近的边墙上，一般情况下，它是一个接收器孔和24 个爆破孔组成。接收器距掌子面约55m，最后一个爆破孔距掌子面约0.5m。爆破孔间距1.5m，孔深1.5m，孔径19～45mm，孔口距隧底约1.0m，向掌子面方向倾斜约10°，向下倾斜10～20°；接收器与第一个爆破孔间距20m，接收器孔深2.4m，孔径32～45mm，孔口距隧底1.0m，向洞口方向倾斜约10°，向下倾斜10～20°。

为使接收器能与周围岩体很好地藕合以保证采集信号的质量，采集信号前至少12h 时应将一个保护接收器的接收器套管插入孔内，并用含两种特殊成分的不收缩水泥砂浆使其与周围岩体很好地粘结在一起。每个爆破孔装药量10～40g，根据围岩软硬和完整破碎程度以及距接收器位置的远近而不同。若地震情况特别复杂，有时需要在隧道另一边墙上也布置一个接收器和24 个爆破孔，通过左右边墙所测资料的对比分析，得出较为准确的判断结果。 3. 数据处理

将洞内采集的地震数据传输到室内计算机上，应用TSP202 数据处理软件进行地震波分析处理：波形处理、预报计算、预报输出。根据所掌握的地质资料，判断出岩体强度变化界面节理密集带、断层还是岩性分界面。 4. 地质超前预报工艺流程

地质超前预报工艺流程见附图5-13。 5. 预报工作注意事项 （1） 为保证预报长度、预报精度，提高预报质量，在一切可能的情况下尽量减少环境噪声，爆破接收信号时隧道内应停止一切施工作业。 （2） 确定好采样间隔和采样数目。

（3） 安放接收器一定要与周围岩体很好地藕合，以保证采集信号的质量，其方法用早强膨

胀水泥砂浆，使接收器与岩体粘贴好。

（4） 优化作业程序，科学组织施工，采取不停工采集数据，为隧道掘进赢得时间。 （5） 对爆破炸药作震源对预报结果的影响要引起重视。 （二） 洞内施工监控量测

施工监控量测是在隧道开挖过程中，使用各种量测仪表和工具对围岩变化情况和支护结构的工作状态进行量测，及时提供围岩稳定程度和支护结构可靠性的安全信息，预见事故和险情，作为调整和修改支护设计的依据，并在复合式衬砌中，依据量测结果确定两次衬砌施做时间。 根据雁门关隧道围岩的多样性及不良地质地段多的特点，为加强施工过程的监控量测，确保施工安全，我们拟采用信息化施工监控量测技术和实用的量测围岩应力-应变方法，控制围岩变形，掌握准确的数据，修正参数，指导施工。 1. 各类围岩量测项目

监测项目分必测项目（A 类）和选测项目（B 类）。必测项目是用以判断围岩的变化情况和支护结构工作状态的经常性量测。选测项目是用以判断隧道围岩松动状态、喷锚支护效果和积累资料为目的的量测。各类围岩量测项目见表7-12. 围岩量测项目表 表7-12 洞内观察(A) 净空变位(A) 拱顶下沉(A) 地表下沉(B) 围岩位移(B) 锚杆轴力(B) 衬砌应力(B) 锚杆拉拔试验(B) × 项目围岩 条件 围岩条件(B) 洞内收敛性(B) 硬岩 (III～ IV) 软岩 (I～II) 土砂 ×× ×× ×× × × × × ×× ×× ×× × × × × × × × × × ×× ×× ×× × × × × × ×× × ×× ×× ×× ×× × × × × × ×× ×× × × 注：×××——必进行项目；××——应进行项目；×——必要时进行项目。 2. 运用隧道三维非接触量测新技术方法

在隧道工程中，工程测试技术越来越受到重视，但围岩净空位移量测基本上还是沿用20 世纪60～70 年代的量测方法，一般采用钢尺式收敛计，挂钢尺抄平等接触方式进行。这种方法具有成本低、简便可靠、能适应恶劣环境等优点，但采用此种方法有以下几点不利因素：该法对施工干扰大；由于人为因素对测量精度影响较大，测量质量不稳定，容易产生人为错误，不能保证施工安全；测速慢，从而更加大了对施工的干扰；当跨度大于15m 时，由于钢尺的抖动、拉伸、温差等因素及工作条件恶化使测量无法进行。以上这些都使钢尺式收敛计越来越难以满足现代隧道快速、大跨、安全施工的技术要求，因此，在施工中我们从高精度、简单实用、快速准确的原则出发采用非接触观测。 （1） 非接触观测原理

非接触观测是以光学/电磁方式远距离测定结构上点位的三维坐标。由于无须接近测点，该法避免了传统接触式观测必须触及测点才能观测的缺点，是隧道变形观测技术的发展方向。 在施工中我们采用全站仪自由设站，全站仪自由设站是仪器从任一未知点上设站观测若干已知点的方向和距离，通过坐标变换求得该测站上仪器中心的坐标，然后以此测出其余新点的坐标。由于仅使用一台测量仪器且仪器测站可以自由设置不需要造点对中，同时观测数据可

通过现场计算机快速处理，同时观测数据可通过现场计算机快速处理，因此全站仪自由设站法对于在隧道狭窄空间内进行精度要求较高的实时变形观测作业是很适合的。

（2） 观测系统：自由设站三维变形百接触观测系统由观测主机全站仪、反射靶标以及计算机组成。

（3） 观测要点

1) 目标点与测站设置

(A) 基准点：基准点用于建立三维坐标系，要求稳固不动，其坐标可根据现场情况自行设置而不必测量（如用于建立绝对三维位置坐标系则需先测定基准点的坐标，对于变形作业一般无此要求）。在隧道在隧道出口设置4 个地面基准点，其中2 点为校核点；在洞内衬砌上设置后视点，用于坐标传递。地面基准点用混凝土浇铸而成，埋置深度1m，采用对中杆及圆棱镜观测。洞内后视点由变形点反面粘贴反射膜片而成。 (B)变形点

变形点为设置在结构上用于监测结构变形的测点。隧道在洞内衬砌上共设置了180 个变形测点，每断面3 个，分别位于墙脚（路面以上1m） 起拱线以上0.5m 及拱顶处。变形点由薄钢板（2.5mm 厚）弯成直角形状并用膨胀螺栓锚固在衬砌表面上而成，反射膜片裁成70mm方片粘在钢板上。变形点的观测距离为29-85m，反射膜片与仪器光轴的倾斜角度不大于30 度。 (C) 测站

仪器测站在洞内设置了4 个，洞外设置了2 个。洞内测站设于边墙电缆槽上。为避免车辆振动干扰以及安全起见，观测时测站附近设置了防护区。由于是自由设站，测站上仪器无需对中。但为了消除膜片倾斜对测距的影响，测站位置大致固定（即在测站处做一标记，每次观测仪器均架在该处）。

2) 观测：观测前，把全站仪的各项轴系误差及指标差进行准确调校。观测时，打开仪器的角度改正及补偿器功能，并对仪器进行气压和温度的气象改正。观测采用记录测量模式，所有观测数据均存储在GRM10 模块内。 为了确保观测精度，采用三次重复设站，每次设站采用双盘测回结合三次重复照准的冗余观测方法，即每一测站上分别用两个盘位连续、重复照准三次目标点，得23 个观测值，然后取其平均值作为一次设站观测的结果。 （4） 观测精度及观测结果的评定 1) 观测量的实际观测误差

观测量为水平方向H、竖直角V 和斜距D，其观测误差用标准差S评定，双盘位连续照准三次的观测量平均值X 的标准差按下式计算：

式中X1. X2 ——I、II 盘观测量X1（i ） X2 (i)的平均值。 2) 三维坐标/收敛基线的观测精度

对于目标量F（三维坐标/收敛基线长）={H ，V ，D}，观测量平均值误差

对F 的一次观测的影响SF 可由误差传播率计算得出，则三次重复设站的平均值F 的精度为：

而平均值F 的精度还可根据目标量三次设站的实测结果，按贝塞尔式给出：

根据观测量的实际观测误差以及三次重复设站的实测结果，分别按上述计算与实测方法对隧道三维坐标和收敛基线的观测精度进行评定。 3) 变形观测精度

净空变形的观测结果ui 为三维坐标/收敛基线的初始观测值

与当前观测值

之差，即

，则在等精度条件下，其观测精度为。

4) 变形观测结果的评定

按A 类不确定度方法给出重复设站的变形观测的最终结果为：

式中，ui 为净空实际变形的范围值，其置信概率为p（一般取95%）。对于正态分布，覆盖因子

（由t-分布表查取）。对于三次重复设站，自由度v=2。

5) 净空变形观测成果：根据观测结果可得出：净空收敛变形、净空周边点位移；根据收敛及周边点位移的观测结果，可对隧道的净空变形形态进行评估及变形预测。采用非线性回归和灰色理论对观测结果进行预测，建立三种预测模型进行综合分析预测即：

上述式中，I、II 为回归预测模型，采用时间t 加权最小二阶乘计算参数A 、B 、r，权函数为

III 为GM（1，1）灰色模型所确定的预测方程。

3. 运用各种量测仪表和工具监控量测方法 （1） 测试要点

1) 洞内观察：开挖工作面的观察，在每个开挖面进行，特别是软弱围岩条件下，开挖后应立即进行地质调查，并绘出地质素描图。若遇特殊不稳定情况时，应派专人进行不间断观察。 2) 围岩位移量测：围岩位移量测是在钻孔中埋入单点或多点位移计以测试岩体内部各点的相对位移。围岩位移量测断面纵向间距一般为净空变化量测断面间距的3～5 倍。

3) B 类量测项目：主要用于验证预设计的合理性和探讨与支护衬砌的受力机理，作为A 类量测的补充，用以调整和改变设计。B 类量测宜在施工初期阶段进行。量测断面布置原则上应设在有代表性地质地段。

4) 净空变化量测和拱顶下沉量测：净空变化量测和拱顶下沉量测在同一断面上进行。量测断面的间距与隧道长度、围岩条件、开挖方法等多种因素有关，一般按表7-13 选用。 净空变化量测和拱顶下沉量测间距表 (mm) 表7-13 围岩类别 Ⅴ、Ⅳ Ⅲ Ⅱ Ⅰ 洞口附近 10～15 10 5 5 浅埋地段 10～15 10 5 5 施工初期阶段 20 15 10 10 取得效果后 50 20 10～20 10～20 （2） 测点布置和量测 1) 净空量测测点布置

净空变化量测基线在横断面上的布置见表7-14 和图7-18 所示。以水平基线量测为主，必要时设置斜基线。

净空变化量测基线布置表 表7-14 特殊地段 一般地段 洞口 1～2 条水平基准线 2 条水平基准线 埋深小于2D 膨胀或偏压地段 实施B 类量测地段 三条基线 全断面 1～2 条水平基准线 2 条水平基准线 三条三角形基线 三条基线 短台阶 四条基线 四条基线 四条基线 注： D为开挖宽度 2) 净空量测

(A)把净空变位仪的短杆固定在施测的两测点的岩体内。 (B)根据围岩条件确定量测间距。 (C)量测精度：在变位量比较小的情况下，一般为0.1mm，在变位量比较大的情况下为1 mm。 3) 拱顶下沉测点布置：拱顶下沉量测测点，一般布置在拱中和两测拱腰，每断面布置三点，当受通风管或其他障碍时，可适当移动位置。

4) 围岩位移和锚杆轴力量测。根据围岩条件和工程重要程度，每断面设置2～5 个测点，见图7-2-19。

（3） 量测频率和结束量测的时间

1) 量测频率主要根据位移速率和测点距开挖面距离而定，一般按表7-2-18 选定，即元件埋设初期测试频率要每天1～3 次，随着围岩渐趋稳定，量测次数可以减少，当出现不稳定征兆时，应增加量测次数。

位移量测频率表 表7-15 位移速率（mm/d） 距开挖工作面距离(B 为洞室宽) 量测频率 ＞5 （0～1）B 1～3 次/d

1～5 （0～2）B 1 次/d 0.5～1 （2～4）B 1 次/d 0.2～0.5 （2～5）B 1 次/1～3d ＜0.2 （2～5）B 1 次/1～15d 2) 结束量测的时间：当围岩达到基本稳定后，以1 次/3 日的频率量测2 周，若无明显变形，则可结束量测。