南部滨海大道东端桥隧建设工程-山体隧道工程三标主线东线下穿白云隧道车行横洞和西洞
施工方案
中铁九局滨海路项目经理部
2014年8月1日
主线东线下穿白云隧道车行横洞和西洞
施工方案
一、工程概况
新建隧道主线东线从既有白云山隧道中间穿出，在主线东线EK2+840处主线下穿既有白云山隧道车行横洞，岩层厚度约2米；主线东线隧道EK2+716.637处下穿既有白云山隧道西洞，且西洞靠主线西线一侧人行道下有2根DN300煤气管，岩层厚度 7.5米。
主线东线下穿白云隧道车行横洞、西洞、煤气管段围岩级别均为Vb，钢拱架间距0.8米,下穿白云隧道车行横洞采用铣挖施工，下穿白云隧道西洞采用铣挖或铣挖掏槽、控制爆破的方法进行开挖。
主线东线采用悬臂式掘进机开挖，减小了对围岩和中间岩柱的扰动，降低了开挖风险。
本工程采用徐工生产的EBZ320悬臂式掘进机，外形尺寸为13*3.8*2.2m，整机质量120t，总功率625kw，切割机功率320kw，供电电压1140v，定位切割围 5.7*7m ，爬坡能力为18度，单独采用一座800kw的高压变压器供电。
二、施工方案
1、东线隧道下穿白云山隧道车行横洞
EK2+840处主线东线隧道下穿既有白云山隧道车行横洞，岩层厚度只有2m 左右，同时新建隧道拱部120°围取消小导管超前支护，车行横洞正下方新建隧道取消拱部120°围的系统锚杆，施工时注意：
①对新建隧道和既有车行横洞加强监控量测；
②车行横洞进行交通管制，下穿隧道施工时车行横洞禁止行车；
③短进尺、强支护、早成环，一次性进尺不大于2榀钢拱架间距；
④小导管注浆施工时，车行横洞要有专人观察，若发现有浆液流到行车横洞或既有白云山隧道路面，立即停止注浆并将流入沟槽的浆液及时清除干净；
⑤新建隧道施工结束后，既有车行横洞路面如有局部破坏发生，及时进行修复。
1.1、车行横洞地表垂直打设补强锚杆
下穿车行横洞地表垂直打设砂浆锚杆，锚杆采用Φ22水泥砂浆锚杆，间距为100㎝×100㎝，梅花形布置。
详见如下立面图：
1.2、东线隧道洞施工措施
隧道施工时，对EK2+840两侧各15米进行支护加强处理，EK2+825～EK2+855共30米围围岩级别均为Vb，开挖方法采用上下台阶法，其支护方式如下: 初期支护：采用I22a钢支撑，间距0.8米；在拱脚各打设2根长4米的Φ42×4热轧无缝钢管作为锁脚锚杆；20×20㎝的双层Φ6.5钢筋网；车行横洞正下方除外环向梅花形布置长3米的Φ25中空锚杆，灌注M20水泥砂浆，间距80×80㎝，每环28根；喷射28㎝厚的C25混凝土。
二次衬砌：采用液压衬砌台车施做厚度50㎝的C35防水钢筋混凝土。
开挖面最宽为12.5米，上台阶开挖高度为6.25米，下台阶开挖高度为2.64米，仰拱开挖高度1.32米，上、下台阶进尺保持40米作业距离，及时使钢拱架封闭成环，尽早施作仰拱、小边墙钢筋混凝土。
上台阶施工每循环进尺为1～2榀钢拱架间距，拱架间距为0.8米。
上下台阶步距不宜超过40米，满足掘进机施工即可。
下台阶及仰拱及时跟进，开挖每次不超过3榀钢拱架间距，并且左右两侧应交错施工，拱脚落实。
每循环进尺视监控量测数据而定，最开始每循环进尺2榀拱架间距，如果变形较小时每循环进尺3榀拱架间距，分为二步开挖；如果
变形较大时仍按每循环进尺2榀拱架间距施工，且分为三步开挖。
二步开挖顺序如下图所示：
三步开挖顺序如下图所示：
2、东线隧道下穿白云山隧道西洞
EK2+740处主线东线隧道下穿既有白云山隧道西洞岩层厚度约7.5m，且西洞靠主线西线一侧人行道下有2根DN300煤气管，该处采用双层超前小导管预加固，同时采取短进尺、强支护、早成环控制技术，并加强监控量测。
开挖前在该段白云隧道西洞地表铺设钢板，以防出现意外情况。
EK2+680～EK2+780共100米隧道下穿白云隧道西洞加强段围岩级别均为Vb，开挖方法采用上下台阶法，开挖时尽量避开白天车辆通行高峰期，选择在夜间施工，白天支护，在白云隧道安排专人进行观察和防护，发现地表有裂缝立即封闭交通，通知参建各方及时调整施工参数。
其支护方式如下: 超前支护：拱部120°围采用长度为6米的双层小导管作为超前支护，小导管采用Φ42×4热轧无缝钢管，纵向间距3.2m，纵向搭接长度2.8米；环向间
距0.4m，外插角第一层为15°、第二层为30°，每环65根，上下两层错开布置。
小导管注水泥浆液，水灰比为0.75:1，注浆压力为0.5～1.0MPa。
注浆施工之前，须进行注浆试验，以调整注浆参数，达到设计注浆量后方可结束注浆。
见下图：
初期支护：采用I22a钢支撑，间距0.8米；在拱脚各打设2根长4米的Φ42×4热轧无缝钢管作为锁脚锚杆；20×20㎝的双层Φ6.5钢筋网；环向梅花形布置长3米的Φ25中空锚杆，灌注M20水泥砂浆，间距80×80㎝，每环28根；喷射28㎝厚的C25混凝土。
二次衬砌：采用液压衬砌台车施做厚度50㎝的C35防水钢筋混凝土。
开挖面最宽为12.5米，上台阶开挖高度为6.18米，下台阶、仰拱开挖高度为3.91米，上、下台阶进尺保持40米作业距离，及时使钢拱架封闭成环，尽早施作仰拱、小边墙钢筋混凝土以及二衬。
方案一：铣挖施工
开挖面全部采用铣挖施工。
方案二：铣挖掏槽、控制爆破
上台阶先用掘进机进行中心掏槽后再进行爆破。
上台阶爆破顺序按照：
将上台阶分成左右两部，先爆破进洞左半部分，后爆破右半部分，利用孔外（用Ms-2段雷管过渡）延时进行起爆，最大程度的降低单响药量。
起爆顺序为：辅助孔->周边孔->底板孔。
1
2
3
4上台阶
下台阶
掏槽
台阶法弱爆炮眼布置示意图如下：
炮眼布置示意图
本工程周边重点构筑物为钢筋混凝土的白云隧道，取允许安全振动速度为5.0cm/s。
Q（kg）=R3(V/K)3/α
= 5.653(5/150)3/1.8
= 0.62kg
由此可知，在距离白云隧道最近时，单段最大药量不能大于0.62kg。
3、监控量测布点
洞每隔5米布设一个监控量测断面，并在白云隧道西洞靠主线东线一侧的地面布设沉降观测点，以及在车行横洞地面设沉降观测点，发现监测数据有异常，立即调整施工参数。