【水工隧洞頂管施工方案設(shè)計(jì)10000字（論文）】

水工隧洞頂管施工方案設(shè)計(jì)摘要天水市引洮供水工程是甘肅省的一項(xiàng)大型工程。是天水水利史上最大的民生工程，也是天水市未來最重要的供水工程。該項(xiàng)目涉及近80萬人的飲用水。項(xiàng)目建成后，一定會改善天水市目前的水資源短缺狀況。為了加快天水市的發(fā)展，本項(xiàng)目以天水市桃音供水工程2號輸水隧道為研究對象。通過對本工程基本情況、區(qū)域工程地質(zhì)條件、技術(shù)施工方法、施工成本和工效等進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，提出本工程的各種施工方案，以及各種復(fù)雜地質(zhì)條件和特殊隧道段的專項(xiàng)施工方案。對大直徑長距離水工隧洞的主洞開挖及一次支護(hù)施工方案、主洞二次襯砌結(jié)構(gòu)方案、施工滑道方案和施工輔助方案進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，并對該類隧洞施工中經(jīng)常出現(xiàn)的一些施工問題進(jìn)行了梳理，對此類問題的處理和解決進(jìn)行了總結(jié)，并收集了設(shè)計(jì)管理經(jīng)驗(yàn)，為同類水工隧洞的施工提供了參考，具有一定的普遍借鑒意義。關(guān)鍵詞：大口徑；長距離；水工隧洞；施工技術(shù)目錄TOC\o"1-3"\h\u313311引言 1311042水工隧洞頂管施工方法概述 1128662.1隧洞開挖施工方法 1105242.2隧洞支護(hù)襯砌理論的發(fā)展 2222342.3隧洞支護(hù)襯砌技術(shù) 3301282.4隧洞支護(hù)襯砌形式 4174572.4.1按材料及結(jié)構(gòu)形式劃分 4117962.4.2按作用機(jī)理劃分 5114933水工隧洞頂管施工方案設(shè)計(jì) 612693.1工程概況 685563.2主洞開挖及一次支護(hù)施工方案 6142103.2.1施工測量 6262443.2.2洞簾開挖 7109123.2.3洞身開挖及一次支護(hù) 7153793.3主洞二次襯砌施工方案 9150593.3.1鋼筋制安 9327653.3.2架模 972143.3.3澆筑 9135033.3.4拆模 9212613.4施工支洞方案設(shè)計(jì) 10291373.4.1施工支洞布置 10213573.4.2施工支洞斷面設(shè)計(jì) 10133344結(jié)論 111040參考文獻(xiàn) 121引言中國是一個(gè)嚴(yán)重干旱和缺水的國家。根據(jù)中華人民共和國水利部2017年1月19日發(fā)布的《2015年中國水資源公報(bào)》，2015年中國的水資源總量為27962.6億立方米。中國水資源總量占全球水資源的6%，僅次于巴西、俄羅斯和加拿大，居世界第四位。然而，人均僅為2300m3，僅為世界平均水平的1.4和美國的1.5。中國在世界上排名第121位，是人均水資源最貧乏的13個(gè)國家之一。水資源時(shí)間分布不均，分布集中在年內(nèi)，年變化較大；空間分布不均勻，東西、南北降水差異大；人均可利用水資源量小，水資源分布極不均勻，這是中國水資源的一個(gè)重要特征?？鐓^(qū)域和跨區(qū)域輸水管道項(xiàng)目緩解了該地區(qū)的缺水狀況，并在一定程度上解決了城市供水和農(nóng)業(yè)灌溉問題。在引水工程結(jié)構(gòu)中，輸水隧洞是一種主要的輸水結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于長距離、復(fù)雜地形和地質(zhì)條件下。輸水隧洞作為一種輸水形式，避免了工程穿越山區(qū)和其他超載嚴(yán)重、開挖困難、運(yùn)輸不舒適的地區(qū)發(fā)生大規(guī)模土石噴發(fā)，從而減少了長距離輸水工程的工作量、蒸發(fā)量和輸水效率。因此，水工隧洞已成為國內(nèi)外規(guī)劃引水工程時(shí)的常見設(shè)計(jì)。本文以長距離、大直徑輸水隧洞施工為研究對象，結(jié)合天水市桃音供水工程2號輸水隧洞的施工，對其安裝空間狹小、工作面積小、單頭隧洞工作負(fù)荷大、通風(fēng)困難等技術(shù)性地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行了有針對性的分析論證，針對長、大直徑輸水隧洞施工中可能出現(xiàn)的排煙、排水、塌方、進(jìn)水、污泥影響等問題，總結(jié)了實(shí)際工程施工中采用的一些施工方案和技術(shù)措施，并對存在的問題進(jìn)行了及時(shí)的細(xì)化和調(diào)整，其發(fā)生在計(jì)劃和措施的實(shí)施中，以實(shí)現(xiàn)最佳應(yīng)用效果。本課題旨在對大直徑長距離隧道工程進(jìn)行研究，為相同條件下的同一水工隧洞頂管施工提供參考。2水工隧洞頂管施工方法概述2.1隧洞開挖施工方法隧道開挖是指在隧道施工期間，從道碴上松動、破碎、挖掘和運(yùn)輸土壤或巖石的過程。根據(jù)歷史記載，隧道開挖最原始的方法是用火將開挖的巖石加熱到一定溫度，然后注入冷水使巖體開裂，以達(dá)到巖石開挖的效果。后來，隨著火藥的發(fā)明，人們逐漸將火藥帶到巖層中，從而逐漸形成了鉆爆工藝的前身。隧道開挖方法已從早期的手動鉆孔和錘擊鉆孔演變?yōu)槭褂闷鸨髦饌€(gè)引爆單藥包，直到機(jī)械和電子等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于輻射開挖，鉆孔采用機(jī)械化鑿巖機(jī)或多臂鉆機(jī)，隧道開挖采用微差爆破、預(yù)裂爆破、光面爆破等先進(jìn)爆破技術(shù)。隨著全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）的發(fā)明和應(yīng)用，隧道擴(kuò)建進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。隧道開挖方法的主要分類基于是否使用爆破，包括爆破方法和非爆破方法。最典型的爆破方法是鉆孔爆破法。非爆破過程主要指屏蔽過程和隧道機(jī)拆除。鉆爆主要分為以下開挖方法：（1）全斷面開挖法。適用于大直徑隧道或周圍有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類巖石的中斷面隧道。其設(shè)計(jì)特點(diǎn)是更少的建筑破壞，空氣、水、電和管道不需要多次拆除?？墒褂酶鞣N小型機(jī)械配合作業(yè)，但不適用于自穩(wěn)定時(shí)間短的圍巖類型。其優(yōu)點(diǎn)是該段可通過單次爆破形成。在施工過程中，是否進(jìn)行一次性支護(hù)，以及一次性支護(hù)的時(shí)間間隔可根據(jù)圍巖的穩(wěn)定性確定。（2）短工作臺挖掘。適用于Ⅳ、Ⅴ類圍巖中的中、小斷面，以及自穩(wěn)定時(shí)間極短的大型洞口和圍巖。缺點(diǎn)是不適合在IV類和V類圍巖中使用大型機(jī)械作業(yè)。（3）長臺階或分層開挖法。與短岸開挖法不同，它適用于圍巖自穩(wěn)定良好的中型、大型或特大型洞室，且隧洞的橫截面高度大于8-10m。頂層的高度由鉆頭的工作高度決定，一般在7.5-10.5m之間。在交通信道的情況下，上層和下層可以并行運(yùn)行。（4）推進(jìn)方法。適用于中、大、特大斷面隧道，特別是地質(zhì)條件復(fù)雜、地下水豐富的地區(qū)。根據(jù)圍巖類型的不同，一般選擇在開挖段的中下部開挖隧道?？筛鶕?jù)實(shí)際情況確定行駛距離。導(dǎo)洞可以在提前引入地下水和降低地下水位方面發(fā)揮重要作用，但不利于風(fēng)、水、電等其他輔助設(shè)備的布置，增加了輔助過程。（5）維護(hù)本地核心方法。適用于自穩(wěn)定性極差的V類圍巖。通過人工開挖或用風(fēng)鉆進(jìn)行平孔爆破沿開挖線內(nèi)側(cè)開挖后，必須立即進(jìn)行主支架或混凝土部分襯砌。若采用混凝土襯砌，側(cè)墻后為上拱，底板必須及時(shí)密封。這種方法的缺點(diǎn)是施工速度慢，薄膜材料小，但有利于提高開挖后圍巖的自穩(wěn)定性。分區(qū)和分層開挖方法。適用于大斷面中、小斷面隧道或三、四類圍巖。該方法主要減少一次性開挖跨度，并允許圍巖自穩(wěn)定時(shí)間滿足一次性支護(hù)的時(shí)間要求，但施工工序復(fù)雜，施工進(jìn)度慢，施工成本增加。2.2隧洞支護(hù)襯砌理論的發(fā)展隧道是土木工程的一部分。由于其施工環(huán)境與地面工程完全不同，隧道工程規(guī)劃將長期遵循地面工程的一些設(shè)計(jì)理論和方法。地表工程設(shè)計(jì)理論和方法計(jì)算的結(jié)果不能合理有效地解釋地下采礦中的不同力學(xué)現(xiàn)象和過程，這使得隧道和地下采礦的規(guī)劃和建設(shè)長期處于“體驗(yàn)設(shè)計(jì)”和“體驗(yàn)施工”的狀態(tài)。隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)理論產(chǎn)生于上世紀(jì)初，并在上世紀(jì)中葉得到迅速發(fā)展。它們的發(fā)展與巖土力學(xué)的發(fā)展密切相關(guān)。土力學(xué)的發(fā)展促進(jìn)了松散層圍巖穩(wěn)定性和圍巖壓力理論的進(jìn)步，而巖石力學(xué)的發(fā)展則促進(jìn)了圍巖壓力理論和地下技術(shù)支護(hù)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步飛躍。一般來說，20世紀(jì)50年代以前形成的支持理論已經(jīng)成為傳統(tǒng)的支持理論，如經(jīng)典印刷理論和大規(guī)模印刷理論。傳統(tǒng)支護(hù)理論認(rèn)為，支護(hù)的作用是承載覆巖的重量或圍巖坍塌拱中松散巖體的重量。隨著巖石力學(xué)的逐步發(fā)展，它已發(fā)展成為一門新的學(xué)科分支，圍巖的彈性、彈塑性和粘彈性解也逐漸出現(xiàn)。同時(shí)，創(chuàng)造了許多新的支護(hù)形式，如錨桿、噴射混凝土和彈性支護(hù)，以新奧地利隧道法為代表。最后，基于巖石力學(xué)原理，考慮到支架和圍巖的相互作用，現(xiàn)代地下支護(hù)理論逐漸發(fā)展起來。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各種先進(jìn)的監(jiān)測和檢測技術(shù)逐漸應(yīng)用于地下工程的設(shè)計(jì)中，使地下工程設(shè)計(jì)思想發(fā)生了重大變化。在傳統(tǒng)的土木工程設(shè)計(jì)理論中，隧道以圍巖為主要荷載，襯砌混凝土作為結(jié)構(gòu)來承受圍巖荷載和內(nèi)外水壓，即圍巖荷載的觀點(diǎn)。隨著巖石力學(xué)的發(fā)展和機(jī)械工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，巖壓監(jiān)測等技術(shù)的應(yīng)用，假設(shè)圍巖不是主要荷載來源，而是承受圍巖荷載的主體結(jié)構(gòu)，這是圍巖結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)。作為承載荷載的主要結(jié)構(gòu)，圍巖類型差異很大。有些是完整的，有些是破碎的，有些發(fā)育有節(jié)理和裂縫，有些是松散的和破碎的，一些含水量大，有些很快就在空氣中混濁。大多數(shù)圍巖不能起到自穩(wěn)定作用。因此，有必要對圍巖地質(zhì)較差的隧道段進(jìn)行加固。耐火粘土和混凝土覆層從外部加固，以防止不受阻礙的變形導(dǎo)致圍巖失穩(wěn)和坍塌。增加地腳螺栓、管秤、小管、接頭等。旨在從內(nèi)部加固圍巖，以改善圍巖的完整性和完整性，并改善其一般應(yīng)力條件。隧道工程結(jié)構(gòu)是由圍巖和內(nèi)外加固措施組成的統(tǒng)一整體。在設(shè)計(jì)支護(hù)形狀時(shí)，應(yīng)充分考慮圍巖的固有穩(wěn)定性和承載力，使圍巖本身能夠承受主要荷載，使圍巖自身不穩(wěn)定，可采用加固措施進(jìn)行支護(hù)。2.3隧洞支護(hù)襯砌技術(shù)隨著巖石力學(xué)理論和隧道施工方法的不斷發(fā)展，以及對圍巖穩(wěn)定機(jī)理認(rèn)識的逐步深入，支護(hù)和襯砌方法朝著更簡單、更實(shí)用、更安全、更可靠的方向發(fā)展。適用于開挖工藝的快速支護(hù)和襯砌技術(shù)目前主要包括新奧地利隧道工藝、挪威工藝、管片襯砌工藝和鋼筋混凝土襯砌工藝。（1）新奧地利隧道法（NATM）。這是一系列隧道設(shè)計(jì)和施工的新技術(shù)，奧地利土木工程師L.v.rabcweicz在分析和總結(jié)以往隧道項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)后，于20世紀(jì)60年代提取了這些技術(shù)。20世紀(jì)80年代，奧地利土木工程協(xié)會地下空間利用部將新奧地利過程定義為在巖石、土壤和砂質(zhì)介質(zhì)中開挖隧道以形成用于圍巖的空心圓柱形支撐環(huán)結(jié)構(gòu)的隧道設(shè)計(jì)和施工方法。新奧法的這一定義簡單明了地解釋了新奧法中的核心問題，即允許圍巖本身形成封閉的支撐環(huán)，并使用圍巖本身支撐隧道。新奧法施工工藝流程為：隧道開挖后，為防止新鮮巖石暴露在空氣中時(shí)間過長，先噴混凝土層及時(shí)封閉巖石表面，然后根據(jù)圍巖穩(wěn)定性選擇錨桿等內(nèi)部加固措施。圍巖、噴射混凝土層和錨桿形成初始柔性支護(hù)，并形成支承環(huán)，共同支撐外部巖石壓力。支撐結(jié)構(gòu)的這一部分通常稱為“外拱”或“主支撐”。由于圍巖基本穩(wěn)定，可隨時(shí)監(jiān)測圍巖變形。在圍巖張力釋放且變形基本停止后，可以開始澆筑預(yù)制混凝土拱圈襯砌，作為主支架的儲備強(qiáng)度，稱為“內(nèi)拱”或“二次襯砌”。新奧法二次襯砌時(shí)間必須嚴(yán)格控制，使支護(hù)性能具有先柔性后剛性的特點(diǎn)。（2）挪威隧道程序（NMT）。這是一種將Q值巖體分類系統(tǒng)與錨支架和鋼纖維噴射混凝土相結(jié)合的設(shè)計(jì)和施工方法，即根據(jù)Q值巖體分級系統(tǒng)，確定鋼纖維噴射砼的長度、直徑、距離和厚度。自20世紀(jì)90年代以來，該方法已廣泛應(yīng)用于西歐和北歐隧道項(xiàng)目，即新奧法的改進(jìn)、補(bǔ)充和發(fā)展。（3）分段襯砌法。管片襯砌過程是通過在隧道中安裝預(yù)制管片和管片后面的豆礫石灌漿來形成襯砌結(jié)構(gòu)。該方法方便快捷，能滿足隧道機(jī)構(gòu)的要求，能大大改善隧道內(nèi)的施工環(huán)境。隨著掘進(jìn)機(jī)在長大隧道開挖中的日益使用，分段襯砌法在隧道支護(hù)和襯砌中的應(yīng)用越來越多。（4）擠壓混凝土襯砌工藝，即ECL（擠壓混凝土襯砌工序）。擠壓混凝土襯砌通過在TBM盾構(gòu)機(jī)后部建造模板并壓制素混凝土、鋼纖維混凝土或鋼筋混凝土形成，使襯砌與圍巖緊密連接，加快施工進(jìn)度，減少襯砌之間的接縫。2.4隧洞支護(hù)襯砌形式一次支護(hù)和二次襯砌的作用是保持圍巖穩(wěn)定和防止?jié)B漏，維護(hù)隧道施工段，確保隧道良好的運(yùn)營條件，發(fā)揮其應(yīng)有的作用。水工隧洞常用襯砌形式可分為幾種類型。2.4.1按材料及結(jié)構(gòu)形式劃分（1）錨噴混凝土支護(hù)。所用材料主要包括錨桿、素混凝土、鋼纖維混凝土和鋼筋網(wǎng)。通過采用這些材料中的一種或多種，可以形成各種形式的錨注混凝土支架，如錨桿、噴射混凝土支架、鋼纖維噴射混凝土支架，鋼筋網(wǎng)加噴射混凝土支架；錨桿加噴射混凝土支護(hù)；錨桿加鋼筋網(wǎng)加噴混凝土支架等。特別是，鋼纖維噴射混凝土的支護(hù)形狀具有比簡單噴射混凝土更高的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度，與巖石表面的粘附力強(qiáng)，可為開挖表面提供快速有效的加固支護(hù)，確保早期支護(hù)效果，并保持圍巖的穩(wěn)定性[34]；與鋼絲網(wǎng)噴混凝土相比，其施工更方便快捷。（2）澆注混凝土覆層。包括簡單混凝土襯砌、鋼纖維混凝土襯砌、鋼筋混凝土襯砌、鋼襯和鋼筋混凝土襯砌。其中，鋼筋混凝土涂層在機(jī)械工程中應(yīng)用最為廣泛，適用于各種型材的襯砌。移動模板壓力的應(yīng)用，大大提高了混凝土襯砌的施工質(zhì)量和速度，大大降低了襯砌成本和勞動強(qiáng)度。如果襯砌主要用于確保隧道內(nèi)的水力條件，則可以使用簡單的混凝土襯砌。如果隧道內(nèi)的水壓較大且流速較高，則必須采用鋼涂層鋼筋混凝土覆層，以確保隧道的安全運(yùn)行。鋼纖維混凝土可以提高襯砌的抗裂強(qiáng)度。（3）預(yù)制段襯砌。通常用于掘進(jìn)機(jī)法開挖的隧道，可以更好地滿足機(jī)械化施工的要求。根據(jù)隧道的地質(zhì)條件和使用功能，工程師設(shè)計(jì)了各種預(yù)制節(jié)段，如鋼筋混凝土節(jié)段、鋼纖維混凝土節(jié)段，鋼管節(jié)段、鋼筋混凝土組合節(jié)段等。根據(jù)段組成材料；根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀，可分為箱形段、板形段和弧形段。與預(yù)制鋼筋混凝土覆層相比，預(yù)制管片襯砌對結(jié)構(gòu)規(guī)劃和施工技術(shù)提出了更高的要求。2.4.2按作用機(jī)理劃分根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)和襯砌結(jié)構(gòu)的作用機(jī)理，可分為三類：剛性結(jié)構(gòu)、柔性結(jié)構(gòu)和復(fù)合結(jié)構(gòu)。（1）剛性結(jié)構(gòu)。它通常具有足夠的剛度和切口尺寸，通常用于承受較大的松散圍巖壓力。這種類型的支架通常由現(xiàn)澆混凝土或石塊、預(yù)制混凝土塊和節(jié)段構(gòu)成。在結(jié)構(gòu)上，有離墻式結(jié)構(gòu)和壁掛式結(jié)構(gòu)。墻外結(jié)構(gòu)是指襯砌在早期階段不與圍巖直接接觸，給圍巖留下一定量的變形。圍巖應(yīng)力完全釋放變形后，與圍巖接觸，承受后期圍巖可能產(chǎn)生的變形壓力或松動壓力。這是早期隧道設(shè)計(jì)中常用的一種襯砌結(jié)構(gòu)。由于圍巖無法及時(shí)支護(hù)，會產(chǎn)生較大的松動壓力，使結(jié)構(gòu)失效。墻體結(jié)構(gòu)被廣泛使用。壁掛式結(jié)構(gòu)使圍巖與襯砌結(jié)構(gòu)緊密接觸。中間部分的非接觸部分必須通過回填接縫和其他模具密封，以使圍巖與襯砌結(jié)構(gòu)緊密接觸，并支撐圍巖壓力。（2）結(jié)構(gòu)靈活。它是根據(jù)新奧法等現(xiàn)代支護(hù)結(jié)構(gòu)理論提出的。它能及時(shí)支護(hù)并封閉巖面，不僅限制了因過度變形引起的圍巖松動，還允許圍巖發(fā)生一定程度的變形，釋放了圍巖的張力。錨噴支護(hù)是柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)的主要形式。此外，還有預(yù)制薄混凝土節(jié)段、硬塑性材料支架和鋼支架。（3）復(fù)合結(jié)構(gòu)。它是柔性和剛性結(jié)構(gòu)的有機(jī)結(jié)合，即初期采用錨注混凝土支架或管片襯砌等柔性結(jié)構(gòu)，本工程稱為“一次襯砌”，后期采用現(xiàn)澆混凝土襯砌，本工程也稱為“二次襯砌”。復(fù)合支護(hù)和襯砌適用于地質(zhì)條件復(fù)雜的軟弱層，特別是塑性流變層。在塑性流變層中，圍巖的地應(yīng)力很大，圍巖的變形也很大，且持續(xù)時(shí)間較長。開挖結(jié)束后一、兩年內(nèi)仍存在塑性變形，圍巖自穩(wěn)性較差。如果在開挖后立即采用剛性支架或襯砌，則剛性結(jié)構(gòu)會被現(xiàn)場強(qiáng)荷載壓碎和破壞。如果采用錨注支護(hù)的一般形狀，則不足以承受較大的現(xiàn)場張力和圍巖壓力。錨注支護(hù)僅在松散巖石區(qū)內(nèi)起作用，無法達(dá)到改善圍巖完整性的預(yù)期效果。圍巖達(dá)到一定變形后即被破壞。復(fù)合承重結(jié)構(gòu)采用“新奧地利隧道法”中的“先軟后剛”梁概念。首先采用柔性支護(hù)盡可能釋放大部分圍巖土應(yīng)力，然后采用剛性支護(hù)和襯砌在剩余部分或后期支護(hù)圍巖變形和土應(yīng)力，這可以更好地保持塑性流變層中圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。復(fù)合支護(hù)和襯砌結(jié)構(gòu)是目前水工隧洞設(shè)計(jì)和施工中使用的主要襯砌形式。在正常情況下，復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)的主要支護(hù)是維持圍巖穩(wěn)定的支護(hù)結(jié)構(gòu)，次要襯砌是儲備強(qiáng)度；然而，在復(fù)雜的地質(zhì)條件下，復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)中的一次支護(hù)和二次襯砌均為承重結(jié)構(gòu)。主柔性支撐結(jié)構(gòu)主要用于確保施工期間的安全。后期澆筑混凝土或預(yù)制混凝土管片襯砌不僅可以提高結(jié)構(gòu)的承載能力，而且可以防止?jié)B漏，保證流動條件。3水工隧洞頂管施工方案設(shè)計(jì)3.1工程概況天水市城區(qū)引洮供水工程2號輸水隧洞全長8.72km。項(xiàng)目入口位于天水市甘谷縣白家灣市供奉支流馬屋溝村。隧道線穿過渭河干流巫山至甘谷段與渭河來水之間的分水嶺。出口位于欽州區(qū)官子市石川村。設(shè)計(jì)為自由流動輸水隧洞，設(shè)計(jì)流量為2.1m3/s，設(shè)計(jì)縱向擺動為1.1400。截面137.168.0和139.865.5的橫截面為馬蹄形，總長2697.5m，網(wǎng)孔截面尺寸為2.1×2.5（B）×H）；橫截面139.865.5.145.888.0為直圓拱，全長6022.5m，網(wǎng)孔截面尺寸為2.1×2.5（B）×H），網(wǎng)孔寬度為2.1m，直墻截面高1.45M，拱高1.05M，上拱中心角為180度。洞身采用噴錨支護(hù)后現(xiàn)澆30cm厚C25鋼筋混凝土襯砌結(jié)構(gòu)。本工程階段為三類中等，主要建筑為三類，次要建筑為四類，臨時(shí)建筑為五類，工程建設(shè)期為三年。3.2主洞開挖及一次支護(hù)施工方案3.2.1施工測量隧道測量包括隧道外的地面控制和隧道內(nèi)的控制測量。地面控制器測量的主要內(nèi)容是重新檢查設(shè)計(jì)方提供的隧道外中心線的方向、長度和基準(zhǔn)高度。紅外制導(dǎo)儀用于隧道內(nèi)的控制測量，以控制隧道擴(kuò)展和襯砌輪廓設(shè)置。為了控制貫入精度，必須組織精確的測量團(tuán)隊(duì)對隧道進(jìn)行貫入控制測量。隧道中的橫截面測量必須每周期進(jìn)行一次，以防止過度超調(diào)和破壞，并確保截面的設(shè)計(jì)尺寸。圓拱直墻段，二次襯砌后斷面尺寸為2.1×2.5m，加上0.3m厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土，開挖尺寸為2.7×3.1m，考慮圍巖變形，最終確定主洞開挖斷面尺寸為：2.9×3.2m。為馬蹄形斷面，二次襯砌后開挖尺寸為2.02×2.58M，加上0.3m厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土，開挖尺寸2.62×3.18m，考慮圍巖變形，最終確定主洞開挖斷面尺寸為2.9×3.3m。測量過程中，采用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀和鋼尺準(zhǔn)確測量繪制洞身開挖輪廓，并確定控制點(diǎn)。隧道中心線控制樁與開挖區(qū)的距離不得超過50m，臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置不得超過100m。在每次測量和安裝過程中，必須重新檢查和檢查上一周期的開挖輪廓和高度，并且必須及時(shí)糾正任何偏差。3.2.2洞簾開挖隧洞洞簾邊坡開挖前，應(yīng)根據(jù)實(shí)際地形繪制坡頂截水溝布置圖，掏空時(shí)應(yīng)提前預(yù)留排水溝砌筑位置。在汛期必須進(jìn)行日常維護(hù)工作，以防止雨水流入隧道或隧道因排水不良而坍塌或滑動。安裝排水和排水設(shè)施時(shí)，應(yīng)滿足以下要求：（1）地基穩(wěn)定，形狀規(guī)則。（2）如果排水溝排水，不會對附近的其他建筑物造成傷害。（3）在洞口段鋪設(shè)預(yù)制C15混凝土排水溝，用于排水。（4）在施工期間和竣工后，確保排水系統(tǒng)工作順利，無污泥形成和堵塞。隧道帷幕土方采用1m3挖掘機(jī)開挖裝載，自卸車運(yùn)輸，人工修坡。開挖自上而下分層進(jìn)行。開挖時(shí)，必須先挖出排水溝，及時(shí)排水，使開挖工作面始終處于旱地施工，防止因隧道帷幕開挖方法不當(dāng)造成塌方或局部滑坡。開挖程序如圖3.1所示。圖3.1隧洞土方明挖施工程序圖3.2.3洞身開挖及一次支護(hù)隧道主體的土方工程必須使用氣斧、氣鏟和人工開挖。洞身石方開挖采用鉆爆法。按照“新奧地利隧道法”組織施工，嚴(yán)格按照“前方管道、嚴(yán)格灌漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、頻繁測量、快速閉合”的原則進(jìn)行施工。根據(jù)開挖暴露的圍巖條件隨時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)最快、最安全的施工方法。對于周圍的III類巖石，應(yīng)進(jìn)行盡可能平滑的爆破。圍巖具有良好的內(nèi)在穩(wěn)定性，無需初期支護(hù)。突破速度快。對于IV類和V類圍巖，在爆破后，首先噴射一層C20混凝土，以盡快密封圍巖，縮短圍巖在空氣中的暴露時(shí)間，控制圍巖變形，防止圍巖松動、碎裂，確保施工人員安全。然后，根據(jù)圍巖的穩(wěn)定性，進(jìn)行錨桿施工、鋼拱支護(hù)、掛鋼筋網(wǎng)、復(fù)噴混凝土等。一步一步地進(jìn)行。在極不穩(wěn)定的V類圍巖情況下，還需要及時(shí)采用先進(jìn)的管棚鋼管制造和安裝、先進(jìn)的小管注入等特殊設(shè)計(jì)技術(shù)，以確保在施工安全的條件下進(jìn)行作業(yè)。必須遵守以下原則：（1）充分保護(hù)大面積巖石，減少對圍巖的干擾。（2）充分發(fā)揮圍巖的自承載能力。（3）盡快關(guān)閉支撐結(jié)構(gòu)。（4）加強(qiáng)監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行施工。洞身開挖和一次支護(hù)由三個(gè)作業(yè)組進(jìn)行，即鉆爆組、棄渣作業(yè)組和一次支撐組。在不干擾設(shè)計(jì)的情況下，棄渣作業(yè)群和一次支持組可以并行施工，以減少循環(huán)作業(yè)時(shí)間。洞身開挖及一次支護(hù)工藝流程見圖3.2：圖3.2洞身開挖及一次支護(hù)工藝流程圖3.3主洞二次襯砌施工方案主洞二次襯砌設(shè)計(jì)為0.3m現(xiàn)澆鋼筋混凝土，鋼筋由人工制作安裝，然后用鋼模板車和混凝土泵完成現(xiàn)澆。澆筑混凝土二次包層的施工時(shí)間分為時(shí)間段和分段，在圍巖變形釋放后，已徹底測試開挖和一次支護(hù)是否存在施工橫向斷層，以及施工時(shí)間要求，以確保施工時(shí)間，減少各工序的施工交叉和中斷。對于圍巖類型較好的地段，當(dāng)圍巖和一次支護(hù)變形基本穩(wěn)定，且變形速率有明顯減緩趨勢時(shí)，水平收斂（拱腳附近）速度小于0.2mm/d，拱頂下降速度小于0.15mm/d，且襯砌前總變形已達(dá)到預(yù)期總變形的80%以上時(shí)，開始二次襯砌。對于延伸巖石、含水松散砂巖、低強(qiáng)度和微風(fēng)化變質(zhì)巖或開挖期間出現(xiàn)坍塌和冒頂?shù)穆范?，?yīng)在變形達(dá)到10cm之前盡早進(jìn)行襯砌。3.3.1鋼筋制安鋼筋由鋼筋加工廠加工和交付。鋼筋用三輪車運(yùn)至工作面后，人工綁扎點(diǎn)焊成網(wǎng)，搭設(shè)固定，并按設(shè)計(jì)要求預(yù)埋連接管。3.3.2架模鋼筋架設(shè)固定后，在隧道底部安裝一個(gè)鐵馬凳。軌道安裝固定穩(wěn)定后，移動鋼模板車，安裝水位和伸縮縫。各部分尺寸、隧道軸線和高度由全站儀校正后，在檢查所有部分的正確性后，開始混凝土澆筑。3.3.3澆筑下拱為無模板澆筑。側(cè)板模板隨澆筑高度逐漸增加，兩側(cè)板同步上升，避免預(yù)壓。護(hù)頭由模壓鋼模板和少量木模板組成，也可用作止水夾?；炷翑嚢枵静捎脧?qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌。混凝土通過小型混凝土攪拌機(jī)運(yùn)輸?shù)剿淼纼?nèi)的工作面后，將混凝土泵入倉庫。振動采用潛式振動器和平板振動器。通過平板振動器振動下片表面層，然后手動處理。上模的中心封蓋裝置連接到輸送管進(jìn)行封蓋，封蓋從內(nèi)到外逐步進(jìn)行。如果頭部護(hù)罩上的觀察孔溢出，即封頂完成。3.3.4拆模當(dāng)最后一塊掩蔽混凝土的強(qiáng)度達(dá)到5MPa時(shí)，可以拆除模板。拆除模板時(shí)，施工人員必須小心，避免因接觸模板而丟失棱角。模板拆除后如發(fā)現(xiàn)缺陷，施工人員不得私自修復(fù)，現(xiàn)場施工人員、監(jiān)理和其他技術(shù)人員必須共同研究確定修復(fù)方案。主隧道二次襯砌施工過程如下圖3.3所示。圖3.3主洞二次襯砌施工流程圖3.4施工支洞方案設(shè)計(jì)3.4.1施工支洞布置隧道長度為8.72km。為了滿足項(xiàng)目施工時(shí)間的要求，必須為長隧道提供盡可能多的隧道，并將開放更多的施工區(qū)域，以加快項(xiàng)目施工進(jìn)度。根據(jù)主隧道線路的布局、地形和地質(zhì)條件，并通過計(jì)算每個(gè)工作面的控制長度，對有條件隧道的溝渠進(jìn)行了額外的地質(zhì)調(diào)查，并臨時(shí)規(guī)劃了7條隧道。受地形條件的限制，沒有條件進(jìn)行樁柱布置，所有樁柱均為深斜長波或垂直波。（1）從施工成本的角度來看，3號和5號隧道的施工條件較差。螺柱3的角度為24.9度，螺柱5的角度為31.8度。由于傾角較大，理論上必須在斜井段安裝卷揚(yáng)機(jī)牽引三輪車排渣，這增加了排渣過程和施工成本。（2）從占地角度看，布置的施工隧道越多，占用的臨時(shí)征地越多，業(yè)主的臨時(shí)征地成本和臨時(shí)施工成本將增加。（3）從施工時(shí)間來看，布置的施工隧道越多，布置的主隧道開挖區(qū)域越多，主隧道開挖速度越快，為后續(xù)的混凝土二次包層獲得了時(shí)間，從而節(jié)約了成本。根據(jù)上述分析，由于3號和5號隧道施工條件較差，其他隧道施工條件較好，經(jīng)篩選后，對兩個(gè)備選方案（方案一（4斜井和1立井）和方案二（6斜井和一立井）所需的施工時(shí)間和投資進(jìn)行了廣泛而詳細(xì)的比較，重點(diǎn)在于是否需要添加3-和5-螺柱。通過綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，方案一支洞施工條件較好，臨時(shí)施工成本和土地使用成本較低，施工時(shí)間和投資強(qiáng)度相對合理。擬定方案一（4斜井、1豎井）作為本工程的施工支洞布置方案。3.4.2施工支洞斷面設(shè)計(jì)該隧道為臨時(shí)施工場地。通常，內(nèi)部變量由機(jī)組設(shè)計(jì)。主洞襯砌完成后，必須及時(shí)封堵。施工隧道斷面設(shè)計(jì)考慮了施工期交通、供水、送風(fēng)、供電的要求，主要計(jì)算通風(fēng)管道、排渣車等高壓送風(fēng)管道、供水管道所占用的斷面尺寸，排水管和電源線可設(shè)置間隙。隧道必須每隔200.300m配備一個(gè)保護(hù)隧道，以避開車輛和儲存設(shè)備。保護(hù)隧道的開挖坑尺寸應(yīng)至少為施工隧道的兩倍寬，長度應(yīng)根據(jù)排渣車的長度計(jì)算。根據(jù)隧道開挖揭示的地質(zhì)條件，斷面形狀可分為兩種類型：全封閉型和非下拱型。Ⅲ類圍巖：不采用開挖尺寸為2.74M×2.82M的下拱支護(hù)段，上拱及邊墻采用i12工字鋼支護(hù)，間距80.120cm，噴射混凝土置于上拱中部180°F內(nèi)六點(diǎn)五×200×200mm鋼筋網(wǎng)，上拱和側(cè)墻噴C20混凝土，厚度為12cm，拱座由預(yù)制混凝土墊塊支撐。Ⅳ、Ⅴ類圍巖為全封閉支護(hù)段，開挖尺寸為2.74M×2.82M，上拱、下拱、側(cè)墻均采用i12工字鋼支護(hù)，支護(hù)間距為60.80cm。Φ6點(diǎn)5×200×200mm鋼格柵，上拱及側(cè)墻噴C20混凝土，厚度12cm。下部電弧和側(cè)電弧在兩側(cè)焊接，必須牢固連接。底部必須鋪設(shè)干硬C20混凝土，以保持底板平整牢固，滿足排渣車的要求。4結(jié)論水工隧洞頂管的施工方法不同。根據(jù)工程地質(zhì)條件、交叉口大小、隧道長度、施工時(shí)間要求、施工投資、施工交通等綜合分析，具體選擇各隧道的開挖、一次支護(hù)和二次襯砌，機(jī)械化程度等因素，通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較選擇。目前，我國TBM開挖主要用于大斷面、長距離水工隧洞的施工，但鉆爆法開挖的水工隧洞仍占我國隧洞總數(shù)的70%左右。新奧法以噴射混凝土、錨桿和現(xiàn)場監(jiān)測測量為主要手段，經(jīng)過50、60年代的不斷發(fā)展和完善，已形成了較為成熟的隧道支護(hù)和襯砌理論體系，成為我國水工隧道支護(hù)與襯砌的首選設(shè)計(jì)方