DB14T847-2014 公路隧道穿越软弱破碎围岩施工技术指南

ICS 93.060P 28 DB14山 西 省 地 方 标 准 DB 14/T 8472014公路隧道穿越软弱破碎围岩 施工技术指南2014 - 03 - 15 发布 2014 - 04 - 15实施山西省质量技术监督局 发 布DB14/T 8472014I目 次前 言 .II1 范围 .12 规范性引用文件 .13 术语和定义 .14 施工准备 .35 隧道洞口施工 .46 辅助施工方法及措施 .67 开挖方法 .88 初支及二衬施工 .119 特殊岩土地段隧道施工 .1910 隧道穿越软弱破碎围岩的灾害预防与处治 .2511 地质预报 .2912 监控量测 .32DB14/T 8472014II前 言本标准按照 GB/T 1.1-2009 给出的规则起草。本标准由山西省交通运输厅提出并归口。本标准起草单位：山西省交通科学研究院、黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室、长安大学。 本标准主要起草人：张俊成、姬兵亮、叶飞、郭茂泉、傅卯生、曹蔚枝、谢海龙、赵庆昌、宋茂林、于博、王慧鑫、魏鑫、宿钟鸣、李向男。DB14/T 84720141公路隧道穿越软弱破碎围岩施工技术指南1 范围 本标准规定了公路隧道穿越软弱破碎围岩施工技术术语和定义、施工准备、隧道洞口施工、辅助施工方法及措施、开挖方法、初支及二衬施工、特殊岩土地段隧道施工、隧道穿越软弱破碎围岩灾害预防 与处治、地质预报与监控量测。 本标准适用于山西省境内公路隧道穿越软弱破碎围岩的施工，其他隧道施工可参照执行。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 6722 爆破安全规程GB 50086 锚杆喷射混凝土支护技术规范JGJ 79 建筑地基处理技术规范JTG C10 公路勘察规范JTG D70 公路隧道设计规范JTG/T D70 公路隧道设计细则JTG F60 公路隧道施工技术规范JTG/T F60 公路隧道施工技术细则JTG F80/1 公路工程质量检验评定标准JTG H12 公路隧道养护技术规程JTJ 076 公路工程施工安全技术规程TZ 204 铁路隧道工程施工技术指南3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。3.1 联合支护进洞技术根据隧道初期支护的变形、受力特征，将施作超前管棚护拱内的钢拱架与初期支护的钢拱架连接，形成整体，并加强洞口段初期支护拱顶及拱腰钢拱架之间的连接，约束脱离区围岩的变形，控制围岩的 应力释放，最终形成护拱与初期支护及初期支护之间的联合支护体系。该体系主要由两部分组成，包括 护拱钢拱架与初期支护钢拱架的连接、初期支护与钢拱架之间的连接。3.2仰拱三幅施工法DB14/T 84720142仰拱三幅施工法适用于软弱破碎围岩，先开挖隧道一侧围岩，架设、连接钢拱架，喷射混凝土对钢拱架进行包裹、覆盖，筑成第一幅仰拱，施工 h h 后用同样的方法在隧道另一侧筑成第二幅仰拱，最后开挖隧道中部围岩，架设、连接钢拱架，筑成第三幅仰拱，从而形成闭合的初期支护。3.3 搅拌桩利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机械在地基将软土或沙等和固化剂强制拌和，使软基硬结而提高地基强度。3.4 钢管桩由钢管、企口榫槽、企口榫销构成，钢管直径的左端管壁上竖向连接企口槽，企口槽的横断面为一边开口的方框形，在企口槽的侧面设有加强筋，钢管直径的右端管壁上且偏半径位置竖向连接有企口销， 企口销的槽断面为工字形。在围堰使用时钢管桩之间相互搭接呈弧形或圆形状。能起到围水、围土、围 砂等作用。3.5 井点降水人工降低地下水位的一种方法,故又称“井点降水法”。在基坑开挖前，在基坑四周埋设一定数量的滤水管（井），利用抽水设备抽水使所挖的土始终保持干燥状态的方法。3.6 风积沙经过多年风砂积累，山体表面形成一定厚度的风积沙层，主要为细砂层：浅黄色、砂质纯净，颗粒均匀、松散。3.7 旋喷桩在地表钻孔，通过孔眼将浆液随高压风旋转喷射注入强风化岩体或土体，从而达到就地造桩，加固地基的一种方法。在浅埋隧道地质不良地段，采用此方法还可以增强土体的整体性，减小地表沉陷。3.8 渗井属于水平或竖直方向的地下排水设备, 用于降低地下水位或拦截地下水。3.9 密井暗管法排水利用地下管（沟）配合小间距渗井，用于降低隧道底板或仰拱地下水位的排水设施。DB14/T 847201434 施工准备4.1 施工调查应符合 TZ 204-2008中的 3.1相关规定。4.2 设计文件的核对4.2.1 应按照 TZ 204-2008中的3.2.1 的规定内容对设计文件进行核对。4.2.2 施工单位应全面熟悉设计文件，设计单位在施工单位熟悉设计文件后进行全面的技术交底，设计及施工单位应进行现场核对，当与实际情况不符时，应及时提出修改意见。4.2.3 控制桩和水准基点的交接和复核应符合 TZ 204-2008 中的3.2.2的规定。4.2.4 在施工调查和设计文件核对后，应将结果及存在的问题，以书面形式报送建设、设计、监理等相关单位。4.3 实施性施工组织设计应符合 TZ 204-2008中的 3.3的相关规定。4.4 施工复测和控制测量4.4.1 隧道施工复测及控制测量应符合 JTG F60 中的规定。4.4.2 隧道长度大于 1 000 m 时，应根据隧道横向贯通精度的要求进行平面控制测量设计；隧道相邻两开挖口间的高程路线长度大于 5 000 m 时，应根据隧道高程贯通精度的要求进行隧道高程控制测量设计。4.5 施工机械应符合 TZ 204-2008中的 3.5的相关规定。4.6 施工场地与临时工程应符合 TZ 204-2008中的 3.6的相关规定。4.7 作业人员的教育和培训4.7.1 隧道施工前和施工过程中，应定期对管理人员、现场作业人员进行隧道基本知识、施工方法、常见隧道灾害预兆、防范处治对策等方面的培训，实施施工安全教育和抢险救灾演练，提高现场人员自 我保护意识，增强施工一线人员防范和处治隧道灾害的能力。4.7.2 结合隧道施工现场实际，进行质量管理策划，确定质量管理目标，建立质量控制体系、编制质量管理实施计划，并培训作业人员，考核合格后持证上岗，确保隧道工程质量。4.7.3 隧道施工应执行现行 JTJ 076的规定，进行危险源辨识和安全风险评估，建立安全生产责任制，编制安全管理实施方案，制定相应的应急预案，培训作业人员考核合格后持证上岗，确保隧道施工安全。 4.7.4 从事隧道施工作业的人员应符合劳动法律、法规的规定，并对其进行培训提高法制观念。特种作业人员培训后持证上岗，其他人员培训后上岗。4.7.5 施工过程中应对职工加强技术培训和安全技术交底，在推广新技术和使用新型机械设备时，应对职工进行再培训和安全教育。DB14/T 847201445 隧道洞口施工5.1 一般规定5.1.1 洞口工程应与洞口相邻工程统筹安排、及早完成，施工宜避开雨季、融雪期及严寒季节。5.1.2 隧道洞口施工原则：a) 在编制施工方案时，应综合考虑周边环境、季节变化以及相关工程进度的协调等；b) 洞口修建前做好地形、地质条件调查，提前采取措施应对不良地质灾害；c) 提前做好防排水系统，尤其是围岩含水量大的地区以及雨季施工时；d) 尽量少开挖和破坏既有生态环境和植被；e) 在洞口施工中要坚持18 字方针“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”，在开挖时还要注意尽量采用弱爆破或人工、机械等开挖的方式，减少对围岩的扰动。5.1.3 隧道进洞施工工艺流程应符合 TZ 204中的 4.1.2的规定。5.2 洞口段开挖及防护5.2.1 洞口施工前，应先检查边、仰坡以上的山坡稳定情况，清除悬石、处理危石。施工期间实施不间断监测和防护。5.2.2 隧道施工前，洞顶地表水的处理应满足以下要求：a) 洞顶边、仰坡周围的排水系统宜在雨季及边、仰坡开挖前完成；b) 结合现场地形，洞口边、仰坡应及早做好坡面防护，确保洞口稳定。若采用喷锚或砌石护面，坡顶、坡脚宜绿化处理，以防止仰坡范围内地表水下渗和减少对坡面的冲刷；c) 洞顶天沟及截、排水沟槽宜采用水泥砂浆、浆砌片石或混凝土铺砌沟底，防止下渗，确保排水 畅通；d) 洞顶如有溪沟或排水沟槽应加强养护、整治，确保水流畅通，若岩层裂隙多，地表水有可能渗 漏到隧道内时，应用浆砌片石或混凝土铺砌沟底，浆砌片石应用砂浆抹面；e) 洞顶有流水的沟槽应予整治，确保水流畅通，必要时应对沟床进行铺砌；f) 洞顶设有高位水池或有河流、水塘、水库等时，应有防渗漏措施，对水池溢水应有疏导设施；g) 隧道洞顶应整平，地表不得积水，洞口顶部地表的凹坑、钻孔须填平并进行地表防渗水处理，洞口段的截、排水系统应与其他工程排水系统顺接，排水接入两侧路基边沟内，并不得冲刷路 基坡面、桥涵锥体、农田、房舍；h) 洞外路堑向隧道内为下坡时，应将路基边沟挖成反坡，向路堑处排水，并在洞口外适当位置设 横向截水沟。5.2.3 当洞口位于软弱、松散地层或堆积层时，应按“先加固、预支护、后开挖”的原则施工，对永久性防护应按照设计在隧道施工的初期及早完成。根据地质条件和地下水情况，可采用下列施工措施加 固、稳定地层： a) 洞口段位于软弱土层地带，如第四纪的冲（洪）积层、残积层及人工填土等时，可采用高压旋 喷法（垂直喷射或水平喷射）、深层搅拌法、抗滑桩、钢管桩等对开挖的边、仰坡进行加固、稳定；b) 地层为堆积层、断层破碎带、砂砾（卵）土、砂土时宜采用地面注水泥浆或超细水泥浆预加固；c) 有地下水地段，临时止水注浆可采用水泥水玻璃浆液；d) 地下水位较高的粉砂土、砂质粉土或淤泥质夹薄层砂性土的富水地层、且不适合于注浆堵水的 隧道洞口段应首先进行井点降水；e) 临时防护应视工程地质、施工季节、施工手段等情况，采取喷锚、格构网等措施。DB14/T 847201455.2.4 洞口浅埋、软弱破碎段应考虑采用地表砂浆锚杆或地表注浆、管棚、小导管、锚杆等超前支护及预加固围岩措施。视洞口段围岩状况，隧道断面大小、埋深合理选择超前支护措施，选取的原则为： a) 地表砂浆锚杆和地表注浆适用于浅埋和局部偏压的洞口地段；b) 超前锚杆或超前小导管适用于浅埋松散破碎的地层；c) 管棚钢架超前预支护适用于极破碎的地层、塌方体、岩堆等地段；d) 超前小导管预注浆适用于自稳时间很短的砂层、砂卵石（砾石）层、断裂破碎带、软弱围岩浅 埋地段或处理塌方等地段；e) 超前围岩深孔预注浆适用于处理极其松散、破碎、软弱地层、或在大量涌水地段以及断裂破碎 带的隧道。5.2.5 当洞口软弱、破碎，大偏压或处于滑动面时，应根据隧道洞口围岩地质特性、含水情况、偏压情况、地层滑动面参数等信息的勘察情况进行分析计算评估，应考虑采用砂浆锚杆、地表注浆、管棚、小导管、锚杆等超前预支护及预加固围岩，同时视情况采用抗滑桩、浅基础挡墙、深孔锚索、卸载、反 压等工程措施进行稳定地层处理，确保洞口段边坡稳定，避免滑塌事故，各种工程措施优缺点及适用条件如下： a) 抗滑桩可有效防止坡面滑动，适用于浅层和中厚层滑坡，但施工速度慢、造价高，不宜用于松 积碎石层，碎石易从桩间滑落；b) 浅基础挡墙可防止坡面滑塌，施工容易、造价低，适用于地基坚实稳定的浅层滑坡和偏压地层， 不适用于松软地层和中深滑坡的坡面稳定治理；c) 深孔（预应力）锚索可有效加固岩体，技术先进，工期较短，造价较低，但施工工序较为复杂， 适用于洞口中厚层滑坡面的稳定治理，要求滑坡体下层岩体较好，可提供足够的锚固力；d) 卸载方案简单易行，费用低廉，可作为辅助方案适用于清理边坡上堆积的松散碎石、垃圾、积 土等不利于边坡稳定的“荷载”，山体偏压严重时不宜采用卸载方案，易诱发边坡滑塌；e) 反压方案简单易行，费用低廉，可设置在浅埋侧作为辅助方案适用于大偏压且地层无滑动趋势 的洞口段施工，也可设置在浅层滑动体的底部辅助用以稳定边坡。5.2.6 洞口段开挖应符合下列规定：a) 隧道开挖应力求早进洞晚出洞，避免出现深路堑或高边坡，尽量减少对山体的破坏，防止水土流失；b) 洞口土方采用机械施工时，边、仰坡应预留约 30cm 的整修层，用人工刷坡并及时夯实整平成型，防止超挖，保证边、仰坡平顺，坡率符合设计要求；c) 洞口土石方应自上而下分层开挖，分层防护，严禁掏底开挖或上下重叠开挖，结合正洞开挖方 法，预留进洞台阶，形成进洞面（洞脸）及边、仰坡，边、仰坡防护和处理措施应同时考虑防 止洞口段产生整体滑动；当地质条件不良时，应采取稳定边坡和仰坡的措施；d) 洞口段开挖到隧底标高后，应及时施作中心水沟、排水侧沟及出水口；e) 洞口石方开挖宜采用浅孔小台阶爆破，严禁采用洞室爆破，边、仰坡开挖应采用预留光爆层法 或预裂爆破法。施工中应按批准的爆破设计组织施工，严禁超量装药。爆破后，应及时清除松 动石块；f) 开挖后坡面应稳定、平整、美观；g) 开挖过程中随时检查边坡仰坡状况,如出现开裂、滑坡、崩塌现象时，应采取相应的工程措施，并应适当放缓坡率，保证施工人员的安全和边、仰坡的稳定。5.2.7 自稳时间很短的砂层、砂卵石（砾石）层、断裂破碎带、松散及软弱围岩浅埋洞口地段为控制初期支护的沉降变形可采用联合支护进洞技术。5.2.8 公路隧道软弱破碎围岩进洞施工时，可按照表 1 选择进洞超前支护方法。DB14/T 84720146表 1 公路隧道软弱破碎围岩进洞超前支护施工方法选择围岩等级 车道数量 双车道 超前小导管预注浆 超前管棚预注浆 超前管棚预注浆三车道 超前小导管预注浆 超前管棚预注浆 超前管棚预注浆、必要时采用联合支护进洞技术四车道及以上 超前小导管预注浆 超前管棚预注浆、必要时采用联合支护进洞技术 超前管棚预注浆、必要时采用联合支护进洞技术注 1： 如围岩含水量较大影响围岩稳定时宜联合采用地表注浆、超前围岩深孔预注浆等辅助措施。注 2： 如洞口地段围岩有滑坡趋势时应采用超前管棚支护进洞，以确保安全。5.2.9 联合支护法施工工序及工艺如下：a) 将洞口段初期支护的第一、二榀钢拱架与护拱钢拱架上的预留钢筋焊接。护拱钢拱架上的预留 钢筋是在不影响护拱的施工前提下，护拱浇筑前在其钢拱架的拱顶及两拱腰处预先焊接的，焊 接采用25 的钢筋，在隧道暗洞开挖并安装第一、二榀钢拱架时，采用搭接或锚固方式将初期支护钢拱架固定在预留钢筋上。如图 1 为护拱钢拱架与初期支护钢拱架连接示意图。b) 初期支护钢拱架之间的连接是指在隧道进洞后加强初期支护钢拱架之间的纵向连接，使隧道的 初期支护前后共同受力，结合成为一体。按照以下原则确定纵向连接形式：1）当隧道初期支护的沉降变形不是很严重时，可适当增加初期支护拱顶及拱腰处纵向连接筋 的数量及长度，使未稳定的初期支护能够转移部分压力，从而控制初期支护的沉降变形量；2）而当隧道初期支护的沉降变形较严重时，可采用刚度大的纵向连接筋，如工字钢、槽钢、 钢管等。 护 拱 钢 拱 架 预 留 钢 筋 仰 坡隧 道 暗 洞 初 期 支 护图1 护拱钢拱架与初期支护钢拱架连接示意图6 辅助施工方法及措施6.1 一般规定6.1.1 隧道穿越断层破碎带、软弱围岩段或富水、浅埋等地段时，应根据围岩情况、施工方法和机械配置，选择辅助施工方法与措施的一种或数种。DB14/T 847201476.1.2 软弱破碎围岩施工时应采取多种加固措施提高围岩自承能力。视围岩的岩性、层理、结构、水文情况采取不同的措施，主要方法有：加固地层、稳定掌子面、及时闭合支护结构，可多方法的综合应 用。条件允许时，应