[发明专利]一种隧洞预制模块施工方法

权利要求书

1.一种隧洞预制模块施工方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤1：隧洞开挖准备，确定隧洞施工工艺流程；

步骤2：预制初期支护，初支背面充填灌浆；

步骤3：洞口开挖与处理；

步骤4：隧道衬砌，隧洞衬砌在隧洞贯通初支完成后进行；

步骤5：确定回填灌浆施工顺序，然后进行施工；

步骤3的具体过程为，根据洞口设计图纸的尺寸要求，采用1m³反铲挖掘机开挖土方，装15t自卸汽车运到业主指定的弃土场，人工配合挖保护层、修边、捡底，洞口处理，为确保洞口安全稳定，视洞口地形、地质条件对洞口进行安全处理过程包括如下步骤，

步骤3.1：按设计要求，开挖洞口边坡，清除洞口边坡上的松动土方；

步骤3.2：开挖洞口边坡上方设置截水沟，截水沟净空15*15cm，壁厚10cm的C15混凝土，截水沟至边坡边缘的距离不小于3m；

步骤3.3：隧洞进出口外两侧道路边设置截水沟，截水沟净空15*15cm，壁厚10cm的C15混凝土，因洞口道路属反坡施工，因此在进出口两侧设置集水坑，集水坑净空50*50*100cm，壁厚20cm的C15混凝土，截水沟汇集雨水至集水坑，通过水泵进行抽排水；

步骤3.4：由于隧洞施工需要及场地所限，洞壁及两侧土壁边坡过陡，对洞口及两侧土壁进行喷锚支护，C20喷砼厚10cm，砂浆锚杆采用φ22锚杆，长3.0m，间距1.5X1.5m，钢筋网采用φ8钢筋网，网格间距25cmX25cm，排水孔采用φ50PVC管，长2米，间距2.5X2.5米；

步骤3.5：为防止降雨积水流入洞内和侵蚀洞口，洞口开挖后在顶部设置树脂瓦进行防雨遮蔽；

步骤2的具体过程为，

步骤2.1：预制初期支护施工:包括施工准备、砼块测放、砼块安装，砼预制块包括底板、侧墙、拱顶三个部位，共四个块组成刚性支撑，底板、侧墙预制块长50cm，拱顶预制块长30cm，若干个预制混凝土块的内表面与隧洞设计形状外表面完成一致，在掘进后快速安装预制混凝土块组合体形成初期支撑，确保人员、设备的施工安全，降低施工成本；

步骤2.2：预制混凝土强度等级为C30，钢筋采用HRB400，钢筋保护层厚度为15mm，均在预制构件厂加工后运至现场，每次开挖50cm后立即进行预制块安装，安装采用改装后装载机配合人工进行安装，安装顺序为先底板，然后侧墙，最后到顶板；

步骤2.3：为增加预制初期支护的整体性，在两构件连接处增设“U”型卡扣加强连接，使得初期支护成为一个整体，更好受力；

步骤4的具体过程为，

步骤4.1：施工准备：砂石备料，根据工程量的大小和一定的质量要求，把砂石料配足、备好，不干净的掏洗，在采集场地进行筛分，在工地按不同的规格堆放，不使用混合料；

洞壁衬砌放样方法：用经纬仪放出隧洞轴线，根据轴线放出衬砌混凝土立模方向，用水泥钉钉在岩基面上并涂上红漆油标示，用水准仪在轴线上定出底板实际高程，装模时用钢尺从红漆油标示点往上量至模板内模高程即可；

二衬台车：在施工前，根据工作面大小提前定制小型二衬台车；

选定配合比：按照设计要求和规范的规定，结合工地实际进料情况，通过设计、试验，选定合适的砼配合比，并按搅拌设备的容重，折算出每次拌和所需各种配合材料的重量，以便拌和时使用；

步骤4.2：设置钢筋工程，钢筋进场时按批号及直径分批验收及堆放，使用前分批抽样进行拉力、冷弯试验，不合格的产品不使用，钢筋使用前将表面渍、漆污、锈皮、鳞锈的清除干净；

钢筋的弯制和末端的弯钩符合设计要求、所有的受拉光面圆钢筋的末端作180°的半圆弯钩，弯钩的内径不小于2.5d，当人工弯钩时，弯钩的顶部设置为平直部分，现场钢筋接头按设计图纸规定采用焊接或绑扎，钢筋的安装位置、间距、保护层及各部分钢筋的大小尺寸，均符合设计图纸的规定；

为保证砼保护层的必要厚度，在钢筋与模板间设置强度不低于设计强度的砼垫块，垫块埋设铁丝与钢筋扎紧、垫块互相错开、分散布置，在若干排钢筋之间，用短钢筋支撑以保证位置准确；

钢筋骨架组装按设计几何尺寸控制形体尺寸，钢筋组装前按照图纸中标注的尺寸检查配筋尺寸，放置的位置，不准确的调正值直至准确为止，组装牢固，严禁有松动和变形现象；

钢筋骨架组装牢固、准确、整体性好，钢筋骨架歪斜、扭曲、变形时，及时进行校正，然后将绑扣绑牢，适当增加十字绑扣，为增加抵变形能力，增设斜向拉结钢筋和增加点焊，提高骨架或者网架的强度和整体性；

钢筋搭接符合设计要求：当钢筋直径φ12mm时，其搭接采用双面焊10d，钢筋设计长度L设计≥12m，最多允许一个搭接点，或者长度L设计12m，最多允许两个搭接点，当钢筋直径φ12mm，其搭接采用绑扎45d；

曲线形状的钢筋制作和下料计算，并按设计图纸预先放出实样，组装时遵循实样外形绑扎，采用模架或样板作为工具进行组装、绑扎成型，以确保曲线形状的准确性；

步骤4.3：衬砌模板台车，二次衬砌采用定制衬砌模板台车进行施工，采用全站仪定位，确保断面尺寸准确无误；

步骤4.4：砼拌和，配料按照配合比逐盘过秤，进行配料，不能随意加水，使砼的配合比准确无误，每个月至少校正一次称量设备，每次称量的允许误差，砂石料不超过2％，其余材料不超过1％，刚经冲洗的砂石料，不能立即使用，堆存24小时以上，以便控制含水量，特别是在雨天，增加测定次数，以便随时调整砼加水量，砼用拌和机拌和，而且有足够的拌和时间，对于坍落度小的、加掺合料的以及使用细砂的砼，适当增加拌和时间，一次浇筑完成，随即将拌和机清洗，以免残留的砼凝固在拌和机内；

步骤4.5：砼运输，砼的拌和在洞外进行，拌好后运入洞内的浇筑工作面上，为保证砼的质量，尽量缩短运输距离，减少倒运次数，洞口工作面，用车辆将砼直接运到浇筑点入仓，为缩短运距，拌和机安装在洞口，在运输过程中，保证砼不受冻、不受雨淋、不受曝晒，途中损失的坍落度不超过3％，运输车辆加遮盖，或将拌和机移入洞内，途中不发生灰浆流失的现象，使用不漏浆容器，如在途中发生离析现象，在浇筑前进行二次拌和；

步骤4.6：砼浇筑，衬砌砼的浇筑，从底部开始，分层进行，为使拱架受力均匀，防止偏移，两侧同时进料均衡上升，超挖部分，在拱脚以上1m范围内用同标号砼回填，一次浇成，当围岩不稳定时，进行支撑顶替，在顶替支撑时，避免发生塌方事故，进行支撑顶替，事先预制若干规格的短柱、短梁，以便通过梁和柱将山岩压力传到拱架上，才能把支撑替换下来，在地质条件很差的地段，支撑无法拆除的留弃于衬砌砼的外面，拱部砼浇筑，在两个工作面相遇的地方封顶的做法是：在顶部留出0.4m的方形缺口，并将四周凿毛，然后用活底木盒法将缺口封住；

步骤4.7：砼振捣，使用机械振捣，在隧洞施工中，插入式振捣器，单人操作垂直插入砼中，人工振捣分夯捣和插捣两种，夯捣是用铁制或木制的夯捣锤，在砼表面夯击，直至表层出浆为止，插捣是用铁钎、铁铲，向砼内部猛插，震动出浆，人工震捣影响范围小，砼浇筑厚度，以不超过20cm，并划定区段，依次进行，避免漏振，保证质量；

步骤4.8：砼养护与拆模，隧洞衬砌砼浇筑完成8～10小时后，即开始洒水养护，使砼经常保持湿润，强度不断增长，洞内养护为洒水，如湿度相对湿度大于90％时，不洒水，衬砌砼达到设定强度后，才能拆模，否则，会造成开裂与破坏，拆模时间按试验测定的强度掌握；

步骤5的具体过程为，

步骤5.1：回填灌浆施工顺序，回填灌浆为洞室混凝土衬砌顶拱进行回填，在混凝土内预埋φ50PVC管灌浆管，从孔内进行灌浆；

回填灌浆孔在顶拱部位中轴线120°范围内布置3个孔，灌浆施工按10米一段分段施工；

步骤5.2：灌浆包括如下步骤：

步骤5.2.1：灌浆方法及设备为：回填灌浆采用孔口阻塞纯压式灌浆法施工，灌浆设备采用BW200型灌浆泵；

步骤5.2.2：浆液配比：灌注1:1和0.5:1两种比级的浆液，当某一比级浆液注入量已达300L以上，或灌注时间已达30min，而灌浆压力和注入率均无显著改变时，换浓一级水灰比浆液灌注，当注入率大于30L/min时，根据施工具体情况，可越级变浓，空隙大的部位灌注水泥砂浆，掺砂量不大于水泥重量的200％；

步骤5.2.3：灌浆顺序：灌浆施工从隧洞较低一端向较高的一端推进；

步骤5.2.4：灌浆压力：0.2～0.3MPa；

步骤5.2.5：灌浆因故中断时，及早恢复灌浆，中断时间大于30min的设法清洗至原孔深后恢复灌浆，此时，若灌浆孔仍不吸浆，则就近重新钻孔进行灌浆；

步骤5.2.6：灌浆结束后对外流浆或往上返浆的灌浆孔进行闭浆待凝，待凝时间不少于24h或按监理人指示的时间进行闭浆待凝；

步骤5.3：灌浆结束和封孔，灌浆结束标准为在规定压力下，灌浆孔停止吸浆，并继续灌注10min即可结束灌浆，灌浆结束后，先关闭孔口闸阀，再停泵，待孔内浆液终凝后再拆除孔口闸阀，封孔为灌浆孔灌浆作业结束后，清除孔内污物，采用浓浆将全孔封堵密实并抹平，割除露出衬砌混凝土表面的埋管；

步骤5.4：质量检查，在该部位灌浆结束7天后，进行质量检查，灌浆结束后，按要求将有关资料提交监理人，以便确定检查孔的孔位，检查孔的数量为灌浆孔总数的5％，采用钻孔注浆法进行回填灌浆质量检查，向孔内注入水灰比为2:1的水泥浆，在规定压力下，初始10min的注入量不超过10L为合格，否则按监理人指示或批准的措施进行处理，检查孔钻孔注浆检查结束后，采用水泥砂浆将钻孔封填密实，并将孔口压抹平整；

步骤1的具体过程为，

步骤1.1：隧洞开挖准备工作，在洞挖施工过程中，风、水、电管线及时延伸，确保通风散烟及排水的强度和效果，加强收敛变形观测，指导安全施工，支护施工紧跟开挖施工；

步骤1.2：隧洞开挖施工方法：洞挖采用扒渣机粗挖配合人工细挖的全断面开挖的方式进行，每次开挖长度0.5米，土方采用三轮自卸车外运，针对不同类别的土层，每一个开挖循环必须采取如下施工程序：测量放线控制开挖尺寸→全断面开挖→出土三轮自卸车运土出洞→每掘进0.5m后进行支护砌块外侧填充→照明、水管、送风的跟进→进行下一个开挖支护循环；

步骤1.3：隧洞挖方计算：确定隧洞暗挖长度，确定每循环开挖断面为多少平方，然后确定总挖方量为多少立方，计划工期具体天数，同时确定每循环最大开挖土方量；

步骤1.4：测量控制网及洞内测量平台的建立：根据业主提供的测量控制点布置整个隧洞工程的控制网，在洞口周围布设一个控制网，用于测放、检查和修正隧洞内开挖工作的测量控制点，控制点包括轴线点、隧洞的测量起始点和后视点；

测量平台置于隧洞轴线上，隧洞开挖时设置在洞口不被扰动的地方，通过控制网将隧洞测量起始点测放在隧洞轴线上，并在两侧布设2～3个稳固的后视点，以便互相校核，测量平台要单独设置，不与外部设备接触，不受隧洞施工影响，以保持其稳定性；

步骤1.5：隧洞轴线与标高控制：隧洞测量按1000m以内的直线隧洞测量方法，隧洞方向与高程控制直接用置于测量平台起始点上的激光经纬仪对隧洞前方的开挖面上即可，激光经纬仪发射的激光束即是隧洞的轴线，为消除隧洞开挖的偏差值误差，每一个作业循环校核一次，使隧洞掘进轴线误差始终在允许范围内；

随着隧洞进尺的增加，激光发射距离的增长，激光会发生散射，即打在开挖面上的激光点会扩大，影响目视精度，此时隧洞轴线采用支导线法控制，标高采用支水准线控制；

步骤1.6：设置洞内照明，洞内照明按照下述规定实施：

步骤1.6.1：作业地段采用36v安全电压；

步骤1.6.2：照明线与动力线分别安设，按照分层架设的原则，即高压在上，低压在下，干线在上，支线在下，动力线在上，照明线在下；

步骤1.6.3：照明线悬挂高度不少于2m；

步骤1.6.4：使用防水灯头，淋水地段加防水灯罩；

步骤1.6.5：在某些部位配备柴油发电机组作为事故照明备用电源，每班作业人员配备手电筒或矿灯作为事故照明辅助电源；

步骤1.7：施工通风，通风要求包括如下：

a、地下隧洞开挖中，人体吸入空气中的含氧量不小于20％，空气中所含有害气体、烟雾和粉尘杂质的浓度不能超过国家规定的人体安全保健水平；

b、地下开挖作业空间的空气中一氧化碳含量不高于30mg/m³；

c、地下开挖中，含有80％以上游离二氧化硅的生产粉尘含量不能超过1mg/m³；

d、地下开挖中，通风系统要保证空气流动速度不小于0.15m/s，并要防止空气停滞；

e、地下开挖期间，通风管或风扇线路的终点距工作面不能大于30m，风管端头与工作面之间设辅助排风系统，以排除工作面上的烟雾，出土时，土堆连续洒水，以消除粉尘；

f、地下开挖范围内的每个人员要有不少于3m³/min的新鲜空气；

g、地下开挖中柴油设备在工作面上要提供的空气量最少为4m³/kw.min；

h、禁止地下开挖中使用烧汽油或液化石油汽的内燃机；

通风机械采用在隧洞洞口处布置1台10.5kw通风机，风管直径Ф200mm，供工作面通风；

步骤1.8：施工临时排水，隧洞施工必须制定做好防排水措施，反坡施工时配备充足的水泵以及排水管，顺坡施工应做好侧向排水沟，溢水段应加以疏导，水位高、围岩软弱的浅埋隧洞应降低地下水位，提高地层稳定性。