长大隧道施工工艺及施工技术总结.doc

第二节 长大、重难点隧道施工1工程地质概述宣峰岭隧道位于江西省袁州区湖田乡平田村易家坊组宣峰岭山体内，隧道全长2191.19m,隧道进出口的里程分别为：dk755+453.81、dk757.645。明暗分界里程分别为：dk755+468.81、 dk757+608，暗挖段全长为2139.19。其中iii级围岩400m，iv级围岩1360米、v级围岩431.19米。进口段丘坡基岩出露，出露基岩为震旦纪晚世老虎塘组（z2ih1）千枚岩，夹片岩，褐灰色、褐色、灰白色，表层为全强风化，局部地表覆盖第四系残坡积（q4di+el）粉质粘土，厚03m.隧道进口段处于小型背斜的核部，岩体极为破碎，洞顶及洞壁易坍塌。不良地质及特殊岩土c1z梓山组地层含炭质成分，地质测绘和钻探中未见明显煤线，dk757+150+320段右侧120m附近有2个五十年代找矿留下的废弃竖井，现已回填，井口标高约217m，井深约30m，推测井底标高约为187m。废弃竖井距离线路中线较远，且为竖直开挖，井底标高距线路路肩标高1520m，并未水平向线路方向掘进，加之调查访问2个竖井在土层中开挖，因此废弃竖井对隧道无影响。鉴于该地层中含炭质成分，施工中应做好通风和瓦斯监测，防止存在有害气体对安全造成影响。c1z梓山组地层为海陆交互相沉积地层，含有灰岩成分，因为互成状，测绘及钻探揭示岩溶发育微弱，大规模岩溶水可能性不大，但物探eh-4显示该区域电阻较低，施工过程应做好防护。隧道出口端位于第四系残坡积（q4di+el）粉质粘土夹细角砾地层，褐黄色，厚810m。隧道洞身位于石炭纪早世（c1z）千枚岩、粉砂岩夹灰岩底层中，全弱风化。千枚岩，全弱风化，全分化，褐黄色，风化后，岩体呈砂土状；强弱风化，灰青色，岩体较完整；岩层产状；3076。物探eh-4反应，dk757+500+610为低阻异常区，千枚岩夹灰岩地层，可能岩体破碎，岩溶发育。隧道出口位于第四系粉质粘土夹细角砾土地层中，洞顶及洞身易坍塌。线路地下水主要为第四系孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水。第四系孔隙水主要分布于谷地、河流及其阶地和冲海积平原的第四系冲洪积砂类土和碎石类土层中；基岩裂隙水分布不均，主要赋存于低山丘陵区岩石的构造裂隙、层间裂隙以及风化裂隙中，在断层破碎带、侵入岩接触带、褶皱核部裂隙密集带及揉皱强烈发育带等储水构造中，水量较丰富；本线经过地区，震旦、寒武、奥陶、石炭、二叠、三叠等时代地层均含有碳酸盐岩，岩溶现象发育，白垩、第三系含钙岩层亦有溶蚀现象，岩溶水十分丰富。箬村隧道位于新余市分宜县，为山岭隧道，属地山丘陵区，地面高程100270m之间，相对高差约130m，自然坡度1525，地表植被发育，杂草灌木丛生。隧道进口,丘陵缓坡，表层为第四系残坡积（qel+dl）粉质黏土夹少量细角砾土,粉质黏土，褐黄色、棕红色，上部为硬塑，下部表层为可塑，细角砾含量不均，上部含量一般为1020，下部渐少,覆盖层厚1722。下伏基岩为二叠系下统茅口组（p1m）灰岩夹炭质页岩地层。灰岩，深灰色、灰白色，弱风化，厚层状；炭质页岩，黑色，薄层状，遇水易软化。岩层产状：1562。隧道进口洞身位于第四系黏性土地层中，围岩强度低，难自稳，应避免雨季施工，同时加强洞顶支护措施。隧道进口基底成洞后，需进行地基加固处理；成洞后应进行岩溶探查。隧道洞身均位于二叠系下统茅口组（p1m）灰岩夹炭质页岩地层中。灰岩，深灰色、灰白色，弱风化，厚层状，岩溶发育；炭质页岩，黑色，薄层状，遇水易软化。总体上，该隧道岩溶较发育，施工中易发生涌水、涌泥等突发灾害，应作好防护措施。隧道成洞后，应进行隧底隐伏岩溶探查。隧道出口,丘陵缓坡，表层为第四系残坡积（qel+dl）粉质黏土夹少量细角砾土,粉质黏土，褐黄色，上部为硬塑，靠近谷地渐变为可塑，细角砾含量不均，上部含量一般为2030，下部渐少,覆盖层厚11.316.7。下伏基岩为二叠系下统茅口组（p1m）灰岩夹炭质页岩地层。灰岩，深灰色、灰白色，弱风化，厚层状；炭质页岩，黑色，薄层状，遇水易软化。岩层产状：1066。隧道出口洞身位于第四系黏性土地层中，围岩强度低，难自稳，应避免雨季施工，同时加强洞顶支护措施。隧道进口基底成洞后，需进行地基加固处理；成洞后应进行岩溶探查。2主要施工工艺2.1开挖工法2.1.1三台阶七步开挖法本标段级和级围岩地段采用三台阶七步开挖法，三台阶七步开挖法是以弧形导坑预留核心土法为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开，平行推进的施工方法。三台阶七步开挖法施工工序示意图见图2.1.1-1。三台阶七步开挖法施工工艺流程见图2.1.1-2。三台阶七步开挖法施工工序透视图见图 2.1.1-3。图2.1.1-1 台阶七步开挖法施工工序示意图2.1.1-3 三台阶七步开挖法施工工序透视图图2.1.1-2 三台阶七步开挖法施工工艺流程工序施工步骤说明第1步，上部弧形导坑开挖：在拱部超前支护后进行，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度宜为35m，宽度宜为隧道开挖宽度的1/32/3。开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m，开挖后立即初喷35cm混凝土。上台阶开挖矢跨比应大于0.3，开挖后应及时进行喷、锚、网系统支护，架设钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。第2、3步，左、右侧中台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m，开挖高度一般为33.5m，左、右侧台阶错开23m，开挖后立即初喷35cm混凝土，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架墙角以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。第4、5步，左、右侧下台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m，开挖高度一般为33.5m，左、右侧台阶错开23m,开挖后立即初喷35cm混凝土，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架墙角以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。第6步，上、中、下台阶预留核心土：各台阶分别开挖预留的核心土，开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。第7步，隧底开挖：每循环开挖长度宜为23m，开挖后及时施做仰拱初期支护，完成两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度宜为46m。2.1.2三台阶临时仰拱法三台阶临时仰拱法开挖采用凿岩机钻眼，环形掏槽，光面爆破。三台阶临时仰拱法开挖每循环进尺1榀钢架间距。三台阶临时仰拱法开挖步骤见图2.1.2-1。三台阶临时仰拱法开挖施工流程见图2.1.2-2。三台阶临时仰拱法开挖步骤说明见表2.1.2。图2.1.2-1 三台阶临时仰拱法开挖施工步骤图图2.1.2-2 三台阶临时仰拱开挖施工工艺框图表2.1.2 三台阶临时仰拱法开挖施工步骤说明代号代表部位工 作 内 容上台阶(1)利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部超前支护；(2)弱爆破开挖部；(3)喷58cm厚混凝土封闭掌子面；(4)施作部拱部周边的初期支护。即初喷4cm厚混凝土，架立型钢钢架并设锁脚锚杆；(5)钻设径向锚杆、挂网后复喷混凝土至设计厚度；(6)喷射临时仰拱c25混凝土至设计厚度。中台阶(1)滞后35m弱爆破开挖部；(2)喷58cm厚混凝土封闭掌子面；(3)中台阶周边部分初喷4cm厚混凝土；(4)接长型钢钢架，并设锁脚锚杆；(5)钻设径向锚杆、挂网后复喷混凝土至设计厚度；(6)喷射临时仰拱c25混凝土至设计厚度。下台阶(1)滞后35m弱爆破开挖部；(2)喷58cm厚混凝土封闭掌子面；(3)周边及隧底部分初喷4cm厚混凝土；(4)接长型钢钢架；(5)安装隧道底部型钢钢架；(6)钻设拱墙部径向锚杆、挂网后，复喷拱墙及隧底混凝土至设计厚度。仰拱施工根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，灌注部边墙基础与仰拱及部隧底填充(仰拱与隧底填充分开施工)。拱、边墙二次衬砌利用衬砌模板台车一次性灌注部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。2.1.3侧壁导坑法（cd法）六步cd法采用凿岩机钻眼，弱爆破。cd法开挖每循环进尺为1榀钢架间距。cd法开挖步骤见图2.1.3-1。 cd法施工工艺流程见图2.1.3-2图2.1.3-1 cd法开挖施工步骤图cd法开挖步骤说明1、（1）利用上一循环架立的钢架施作隧道主体结构超前支护。 （2）分台阶开挖1、2、3部。同时，逐步施作导坑周边的主体结构的初期支护和中隔壁临时支护，即初喷混凝土，架立隧道钢架和接长临时钢架，钻设径向系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度，同时，对1、2部掌子面及时喷射8cm厚混凝土封闭，每级台阶底部和竖向临时钢架间及时喷射10混凝土封闭，并设锁脚钢管。2、分台阶开挖4、5、6部。除中隔壁部分临时钢筋已施工完毕外，其余步骤均参照第一步工序。3、拆除开挖尾部靠近二次衬砌仰拱68m范围内临时中隔壁钢架，灌注该段内部仰拱。4、灌注该段内部隧底填充。接长中隔壁临时钢架，使得钢架底支撑于仰拱填充顶面。5、上述步骤逐步循环。并根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，逐段拆除临时钢架，利用衬砌模板台车一次性灌注部二次衬砌（拱墙衬砌一次施作）。图2.1.3-2 cd法施工工艺流程图2.1.4双侧壁导坑法双侧壁导坑法采用凿岩机钻眼，弱爆破。双侧壁导坑法开挖每循环进尺为1榀钢架间距。双侧壁导坑法开挖步骤见图2.1.4-1。 双侧壁导坑法施工工艺流程见图2.1.4-2图2.1.4-1 双侧壁导坑法开挖施工步骤图双侧壁导坑法开挖步骤说明第1步 (1)利用洞口导向措施或洞身上一循环架立的钢架施作隧道洞身，侧壁导坑纵向超前支护。（2）开挖1部同时每进尺1.2m，掌子面喷8cm厚混凝土封闭。（3）施作1部导坑周边的初期支护和临时支护，架立钢架，并设置锁脚钢管。（4）钻设径向锚杆后复喷至设计厚度。第2步 (1)开挖2部，同时每进尺1.2m，掌子面喷8cm厚混凝土封闭。（2）施作1部导坑周边的初期支护和临时支护，架立钢架，并设置锁脚钢管。(3)钻设径向锚杆后复喷至设计厚度。第3步 开挖3部并施作导坑周边的初期支护及临时支护步骤工序参同1。第4步 开挖4部并施作导坑周边的初期支护及临时支护步骤工序参同2。第5步 (1)开挖5部，喷8cm厚混凝土封闭掌子面。(2)拱部架设拱部钢架，钻设径向锚杆后复喷至设计厚度。第6步（1)开挖6部，喷8cm厚混凝土封闭掌子面。(2)拱部架设拱部钢架，钻设径向锚杆后复喷至设计厚度。第7步 (1)两台阶法施工7.8部。(2)喷8cm厚混凝土封闭掌子面。(3)导坑底部安设钢架封闭成环，复喷混凝土至设计厚度。第8步 逐步拆除临时钢架，浇筑ix部仰拱。第9步 浇筑x部遂底填充。第10步 根据监控量测结果分析，待变形收敛后或根据需要利用衬砌模板台车一次性浇筑xi部二次衬砌（拱部衬砌一次施作）。图2.1.4-2 双侧壁导坑法施工工艺流程图2.1.5超前地质预报本线隧道地质情况复杂，为此，必须开展综合超前地质预测预报，成立专业的超前地质预报室，由总工程师负责，配置物探、水文、地质、试验专业工程师并配备先进的预测、预报设备和仪器，并将综合超前地质预测预报纳入施工工序。尤其是部分地段存在断层时，必须提前做好超前地质预报工作，确保隧道安全通过。针对隧道具体的工程特点，采用地质调查法、钻探法、物理勘探法。（1）地质调查法地质调查法包括隧道地表补充地质调查和洞内地质素描等。地质调查法应根据隧道已有勘察资料、地表补充地质调查资料、洞内开挖工作面地质素描，通过地层层序对比、地层分界线及构造线地下和地表相关性分析、断层要素与隧道几何参数的相关性分析、临近隧道内不良地质体的前兆分析等，利用地质物理论、地质作图和趋势分析等工具，推测开挖工作面前方可能揭示的地质情况。（2）钻探法在富水软弱断层破碎带、岩溶发育区、煤层瓦斯发育区、重大物探异常区等复杂地质段应采用超前水平钻探预报前方地质情况。超前水平钻探每循环钻探长度应不低于30m，连续预报时前后两循环钻孔应重叠58m，钻孔设备的性能和效率应满足地质条件和工期的要求。超前钻探钻进过程中，对可能发生突泥涌水的地段应安设孔口管和止水装置，防止高压水突出，确保工作人员和机械设备的安全，并使地下水处于可控状态。孔口管应锚固可靠，可采用环氧树脂、锚固剂，亦可采用hsc浆液或性能相近的tgrm浆液锚固，锚固长度宜为1.52.0m，孔口管外端应露出开挖工作面0.20.3m，用以安装高压止水球阀。对于断层、节理密集带或其他破碎富水地层，断面内每循环可钻1孔。在岩溶发育区，断面每循环应钻35个孔，需要揭示溶洞厚度时数量应适当增加，并采用地质雷达等物探手段对溶洞规模、发育特征进行精细探测。在富含瓦斯的煤系地层或富含石油天然气的沥青质灰岩中，可采用长短结合的钻孔方式将岩体中的有害气体逐渐释放出来。对于岩溶发育区及裂隙富水区，除采用水平深孔超前探测外，还应结合爆破钻孔作业，加深部分钻孔，其深度应较爆破孔深35m。（3）物理勘探法物理勘探有多种方法，应根据探测对象的埋深、规模及其与周围介质的物性差异，选用有效的方法。tsp地震波法适用于极软岩至极硬岩的任何地质情况，对断层、软硬岩接触面等面状结构发射信号较为明显。每次预报距离一般为100150m，需连续预报时，前后两次应重叠10m以上。地质雷达法适宜于岩溶、采空区探测，也可用来探测断层破碎带、软弱夹层等不均匀地质体。在完整灰岩地段有效探测长度在25m以内，连续预报时前后两次重叠长度在5m左右。地震波负视速度法预报面状地质体效果较好，也可以预报具有一定规模的溶洞、洞穴等。连续预报时前后两次应重叠10m以上。hsp水平声波剖面法适用于隧道各种地质条件的探测，每次预报的距离宜为50100m，连续预报时前后两次应重叠10m以上。陆地声纳法适用于探查直径大于0.5m的溶洞、溶管等不良地质体。每次预报的距离宜为50100m，连续预报时前后两次应重叠10m以上。红外探测法适用于探测前方是否有水及水体存在方位，每次预报有效探测距离约为2030m。连续预报时两侧重叠长度应不小于5m.2.1.6监控量测（1）监控量测的目的确保施工安全及结构的长期稳定性；验证支护结构效果，确认支护参数和施工方法的准确性或为调整支护参数和施工方法提供依据；确定二次衬砌施做时间；监控工程对周围环境影响；积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据；通过监控量测了解该工程条件下所表现、反映出来的一些地下工程规律和特点，为今后类似工程或该工法本身的发展提供借鉴、依据和指导作用。（2）监测流程监测数据分析为达到预定的监测目的，要进行科学合理的组织安排，监测需严格按照流程进行。见图2-1监控量测流程。图2-1 监测流程图（3）监控量测内容监控量测分为必测项目和选测项目，根据各隧道地层地质情况、周围环境以及隧道施工方法，本项目所有隧道都必须进行以下项目的监测，必要时根据设计增加选测项目。洞内、外观察；地表沉降量测；净空收敛量测（位移量测）；拱顶下沉量测（位移量测）；必要时进行地层位移量测。（4）监控量测主要设备监控量测设备配置表序号监测项目监测仪器1洞内、外观察数码相机、地质罗盘仪及规尺等2地表沉降dini03电子水准仪、铟钢尺等(困难地区可采用全tcra1201站仪)3隧道拱顶下沉（位移量测）莱卡tcra1201全站仪4隧道净空收敛（位移量测）莱卡tcra1201全站仪5地层位移（必要时）测斜仪6数据处理电脑（5）监控量测测点布置 地表沉降监测点暗挖段测点宜与拱顶下沉测点设在同一断面上。为掌握地表沉降范围，在与隧道中线垂直的横断面上布置测点,间距25m，靠近中线的地方测点布置密些，外侧渐稀，必要时可扩大监测范围及加密测点布置。量测范围为中线两侧不小于ho+b,明挖段量测范围为基坑开挖边线两侧不小于3倍开挖深度。地表有控制性建筑物时，测量范围应适当加宽。其测点布置如下图所示。测点埋设：在地表钻孔，然后放入长300mm，直径220mm的圆头钢筋，外露5mm，四周用混凝土填实。在开挖影响范围以外设置水平基准点23个,水平基准点埋设方法见基准点布置示意图。 暗挖段地表测点布置示意图 基准点布置示意图（单位：cm）洞内监控量测点布置根据初步设计图及相关技术要求，隧道有以下三种开挖方式，有三种测点布置方式，其示意图如下： 洞内监控量测点不得焊于钢架上，必须单独打孔直接安装于岩体中，所有测点均采用85cm长22螺纹钢制作，打入围岩并外露5cm，并将长5cm的5*5角钢焊接在钢筋外露部分，贴反射片，以便观测。基准点埋设与已经施工完二衬混凝土结构的边墙部位，并标识保护。地层位移点埋设在有代表性的地段每10-20m埋设多点位移计，每个断面埋设5个测点。测点标识由于隧道内作业机械、设备、人员较多，若不注意很容易碰撞或损坏监测点，现场应对作业人员进行相关保护的教育，同时监控量测点埋设后，应及时进行标识，标识牌长21cm,宽15cm,红底黄字。标识内容例：（6）监控量测断面间距地表沉降洞口及浅埋段监测点必须按照5点法布置，每5m布置一个量测断面，进洞后若地质条件较好，可调整至10米，但不得超过10米；洞内拱顶下沉及净空收敛洞内拱顶下沉及净空收敛监测断面布置见下表洞内拱顶下沉及净空收敛监测断面布置表围岩级别量测断面间距（m）（浅埋）5（深埋）10（浅埋）10（深埋）153050（7）监控量测监测频率 洞内外观察洞内观察分为开挖工作面观察和已施工段观察两部分。开挖工作观察在每次开挖后进行，及时绘制开挖工作面地质素描图、数码成像，填写开挖工作面地质状况记录表，并与勘察资料进行对比；已施工段观察，应记录喷射混凝土、锚杆、钢架变形和二次衬砌等的工作状态，每天最少观察1次，必要时增大观察频率。洞外观察重点应在洞口段和洞身浅埋段，记录地表开裂、地表变形、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗漏情况等，同时还应对地面建（构）筑物进行观察。每天最少观察1次，必要时增大观察频率。 地表沉降地表沉降监测点在仰坡开挖后，立即布设，正常情况下每天观测1次，出现异常时，必须加大监测频率，一天必须观测2次以上。 洞内拱顶下沉和净空收敛洞内拱顶下沉和净空收敛监测频率按照位移速度决定，出现异常情况或不良地质时，应增大监控量测频率。具体参照下表：位移速度（mm/d）监控量测频率52次/d151次/d0.511次/23d0.20.51次/3d0.21次/7d（8）隧道监测数据分析及处理为了真实、及时、准确的反映施工现场信息，监测数据历经以下过程：测点埋设数据采集数据收集数据输入绘制曲线输入计算机生成图表信息反馈。在监测点埋设、数据采集及收集后，应立即对观测数据进行分析，绘制曲线，具体有如下几个步骤：(1) 应及时对现场量测数据绘制时态曲线(或散点图)和空间关系曲线。如下图： 位移时间曲线图(2) 当位移-时间曲线趋于平缓时，应进行数据处理或回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律。根据现场量测的位移时间曲线对围岩稳定性进行如下判断：a:当时，说明变形速率不断下降，位移趋于稳定；b:当时，说明变形速率保持不变，应发出警告，及时加强支护系统；c:当时，则表示变形速率不断增大，围岩稳定情况已进入危险状态，须立即停工，采取有效的工程措施进行加固。当位移-时间曲线出现反弯点时，则表明围岩和支护已发生了突变，呈不稳定状态，此时应密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖。(3) 隧道周壁任意点的实测相对位移值或用回归分析推算的总相对位移值均应小于表1所列数值。并根据实测值结合变形管理等级的规定，确定变形警戒线。当实测值接近或达到警戒值，而位移速率无明显下降，或喷层表面出现明显裂缝时，应立即采取补强措施，并调整原支护设计参数或开挖方法。表1 隧道初期支护极限相对位移值(%)围岩级别隧道埋深h (m)h5050h300300h500拱脚水平相对净空变化（%）0.010.030.200.600.030.100.080.400.300.600.100.300.200.800.701.200.200.500.402.501.803.00拱顶相对下沉（%）0.030.060.050.120.030.060.040.150.120.300.060.100.080.400.300.800.080.160.141.100.801.40注: (1) 硬岩取下限，软岩取上限；(2) 拱脚水平相对净空变化值指两测点间净空水平变化值与其距离之比；拱顶相对下沉指拱顶下沉值减去隧道下沉值后与原拱顶至隧底高度之比；(3) 墙腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化值乘以1.11.2后采用。(4) 根据量测结果进行综合判断，结合表2确定变形管理等级，根据工程安全性评价流程对工程安全性进行评价，据以指导施工。变形管理等级见表2。表2 变形管理等级管理等级管理位移(mm)施工状态u(2u0/3)应采取特殊措施 注: u实测变形值， u0允许变形值工程安全性评价流程如下图：工区经理和总工作为第一责任人，要每天早晨检查量测日报，并就监测结果和当日工作安排作出批示，当出现异常时，应及时通知主管领导和现场负责人，并采取应急措施，每天的监测结果要以手机短信方式发至工区主要负责人。监测组每周编制监测周报，每月编制月报，监测周报报经理部工程部，并有工区总工程师、经理签字。2.1.7地质素描地质素描是地质调查法一种方法，在隧道施工过程中，根据隧道已有勘察资料、地表补充地质调查资料和隧道内地质素描，地质素描一般每5m记录一次围岩情况变化情况，通过文字和图片格式对掌子面围岩变化情况进行记录，通过地层层序对比、地层分界线及构造线地下和地表相关性分析、断层要素与隧道几何参数的相关性分析、临近隧道内不良地质体的前兆分析等，利用常规地质理论、地质作图和趋势分析等推测开挖工作面前方可能揭示地质情况的一种超前地质预报方案。地质调查法适用于各种地质条件下隧道的超前地质预报。地质调查法包括隧道地表补充地质调查和隧道内地质素描等.隧道地表补充地质调查包括下列主要内容：对已有地质勘察成果的熟悉、核查和确认；地层、岩性在隧道地表的出露及接触关系，特别是对标志层的熟悉和确认；断层、褶皱、节理密集带等地质构造在隧道地表的出露位置、规模、性质及其产状变化情况；地表岩溶发育位置、规模及分布规律；煤层、古膏、膨胀岩、含石油天然气、含放射性物质等特殊地层在地表出露位置、宽度及其产状变化情况；人为坑洞位置、走向、高程等，分析其与隧道的空间关系；根据隧道地表补充地质调查结果，结合设计文件、资料和图纸，核实和修正超前地质预报重点区段。隧道内地质素描是将隧道所揭露的地层岩性、地质构造、结构面产状、地下水出露点位置及出水状态、出水量、煤层、溶洞等准确记录下来并绘制成图表，是地质调查法工作的一部分，包括开挖工作地质素描和洞身地质素描。隧道内地质素描包括下列主要内容，参考用表见附表2.1.7-1：表2.1.7-1 地质素描参考用表a工程地质a.1地层岩性：描述地层时代、岩性、层间结合程度、风化程度等。地质构造：描述褶皱、断层、节理裂隙特征、岩层产状等。断层的位置、产状、性质、破碎带的宽度、物质成分、含水情况以及与隧道的关系。节理裂隙了组数、产状、间距、充填物、延伸长度、张开度及节理面特征、力学性质，分析组合特征、判断岩体完整程度。岩溶：描述岩溶规模、形态、位置、所属地层和构造部位，充填物成分、状态，以及岩溶展布的空间关系。特殊地层：煤层、沥青层、含膏盐层、膨胀岩和含黄铁矿层等单独描述。人为坑洞：影响范围内的各种坑道和洞穴的分布位置及其与隧道的空间关系。地应力：包括高地应力显示性标志及其发生部位，如岩爆、软弱夹层挤出、探孔饼状岩芯等现象。塌方：记录塌方部位、方式与规模及其随时间的变化特征，并分析产生塌方的地质原因及其对继续掘进的影响。有害气体及放射性危害源存在情况。2.2超前预支护措施2.2.1 洞口长大管棚及洞身管棚（1）施工程序施工准备(场地平整、施工平台搭设)测量放样钻机就位(校正角度)上钻具和套管钻进退钻杆和钻具管棚加工及安装封闭管尾注浆施工。（2）施工准备管棚施工前应先对管棚施工方法、施工技术进行详细的了解。（3）架设导向拱技术组根据隧道纵断面设计线、隧道洞轴线及明暗洞开挖轮廓线，放出隧道开挖轮廓线；施工队根据开挖轮廓线及测量技术交底，将上半断面轮廓线以外的土石方清除掉，要求清除面平整，圆顺；为了便于导向拱及钻机安装就位，垫设施工平台时可在洞口预留长6米的核心土，顶宽度为6米，核心土的高度控制在管棚顶以下1米处；在紧靠核心土四周挖一条小沟，将掌子面的水从中间排出。技术组检查开挖断面合格后，放出洞口钢拱架的具体位置、里程、高度，并布置好桩点、作好交底。施工队根据测量交底及现场桩点，安装洞口工字钢拱架，间距符合设计要求，焊接牢固，用锁脚锚杆锁定锚固。用全站仪或经纬仪、水平仪将导向管按照设计规定的外插脚精确定位，并用22连接钢筋与工字钢牢固焊接为一整体。导向管安装完毕后，经技术组复测，满足精度要求后，安装模板，按照规范要求浇筑导向墙混凝土，并养生。搭设作业平台钻机平台用钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由12台钻机由高孔位向低孔位进行。平台要支撑于稳固的地基上，脚手架连接要牢固、稳定，防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移而影响钻孔质量。钻机定位：钻机要求与已设定好的孔口管方向平行，必须精确核定钻机位置。用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。（4）钻孔为了确保钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性，钻杆连接套应与钻杆同材质，两端加工成内螺扣（钻杆首尾端外螺扣），联结套的最小壁厚10mm。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。钻孔前，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角，并对每个孔进行编号。根据孔口管的倾角和方向，利用钻杆的延伸和吊锤准确确定钻孔的方向，即可固定钻机。钻孔仰角的确定应视钻孔深度及钻杆强度而定，一般控制13.利用钻机的变角度油缸，参照导向管的倾角确定钻机的倾角，确保钻杆线与开孔角度一致，以达到钻进的导向作用。钻机最大下沉量及左右偏移量为钢管长度的1%左右，并控制在20cm30cm。钻机就位前，可先利用m20的沉头螺栓将钻机固定在基台木上，再按确定好的方位角将基台木固定在搭设的井型钻作业平台上，四周用横木支撑，必要时打设地锚。钻机开孔时钻速不易过高，钻深20后转入正常钻速。第一节钻杆钻入岩层尾部剩余2030时钻进停止，用两把管钳人工卡紧钻秆,钻机低速反转，托开钻杆,钻机沿导轨退回原位，人工装入第二根钻杆,并在钻杆前端安装好联结套,方向对准后联结成一体。钻孔达到深度要求后，按同样方法拆卸钻杆，钻机退回原位。 换钻杆时，应注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心喷水孔是否顺畅等，不符合要求的应及时更换以确保正常作业。钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的状态判断成孔质量，及时处理钻进过程中出现的事故。引导孔直径应比管棚大1520mm，孔深要大于管长0.5m以上。钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。认真作好钻进过程的原始记录，及时对孔口岩屑进行地质判断、描述，作为洞身开挖时的地质预测预报参考资料，从而指导洞身开挖。（5）清孔验孔用地质岩芯钻杆配合钻头进行反复扫孔，清除浮渣，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔。用高压风从孔底向孔口清理钻渣。用经纬仪、测斜仪等检测孔深、倾角、外插角。（6）管棚加工钢管在专用的管床上加工好丝扣，导管四周钻设孔径1016mm注浆孔(靠孔口2.5m处的棚管不钻孔)，孔间距1520cm，呈梅花型布置。管头焊成圆锥形，便于入孔。采用多用钻床对1086mm的管棚进行加工，根据长管棚的长度，来确定下料长度，一般长度控制在4m或6m，丝扣长度为30cm，钢管一端为内丝，另一端为外丝，丝扣加工端正，不得偏位；钢管上每隔15cm交错钻孔直径为10-16mm的注浆孔。先下奇数管孔，第一节用4米长的钢管，偶数孔时第一节采用6米长的钢管，以后每节均采用6米长钢管。每孔第一节端头加工成锥型，长为10cm，最后一节尾部焊10mm加强箍。末端可以不加工丝扣，在距孔口4.5米内不得加工注浆孔。（7）安装管棚顶进采用装载机和管棚机钻进相结合的工艺，即先钻大于管棚直径的引导孔，然后用装载机在人工配合下顶进钢管。施工前应首先做好导墙，导墙长度应大于明暗分界线50cm，按设计位置布孔、并标注，架设管棚钻机，配备电动油压钻机1台，钻孔及推进钢管，钻孔时钻机立轴方向必须准确控制，每钻完一孔便顶进一根钢管。钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15cm。各钻孔均应做好施工记录。接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管接头至少错开1m。（8）注浆安装好有孔钢花管、放入钢筋笼后即对孔内注浆，浆液由高速制浆机拌制。注浆材料为水泥浆。水泥浆液水灰比1:1（重量比），注浆初压力为0.52.0mpa，注浆完成后，在管内灌注m10水泥砂浆，并保证密实，以增强管棚强度。注浆量应满足设计要求，一般为钻孔圆柱体的1.5倍；若注浆量超限，未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙充填饱满。注浆时先灌注“单”号孔，再灌注“双”号孔。注浆从低向高进行。浆液由稀到浓,一般单管达到设计注浆量作为注浆结束的标准。当注浆压力达到设计终压10分钟后,进浆量仍达不到设计注浆量时,也可结束注浆。（9）施工工艺管棚引孔顶入法工艺流程见图1-1所示管棚跟管钻进工艺流程图见图1-2所示图1-1 管棚引孔顶入法工艺流程图图1-2 管棚跟管钻进工艺流程图2.2.2超前小导管2.2.2.1超前小导管施工程序主要包括导管制作、钻孔、安放导管、注浆、效果检验等。2.2.2.2小导管制作小导管一般采用直径3850mm的无缝钢管制作；在小导管的前端做成10-20cm长的圆锥状，在尾端焊接直径68mm的钢筋箍。距后端100cm内不开孔，剩余部分按15cm梅花形布设直径10mm的溢浆孔。2.2.2.3小导管钻孔、安设小导管安设应采用引孔顶入法。钻孔方向应顺直。钻孔直径应与注浆管径配套，一般不大于50mm，孔深视小导管长度确定。采用吹管法清孔。在孔口端应沾有cs胶泥的麻丝缠绕成不小于孔径的纺锤形柱塞，把小导管插入孔内，带好丝扣保护帽，用风钻或风镐打入到设计深度，使麻丝柱塞与孔壁压紧。小导管外露长度一般为30cm，以便连接孔口阀门和管路。2.2.2.4注浆注浆施工中认真填写注浆记录，随时分析和改进作业，并注意观察施工支护工作面的状态。水泥浆液水灰比1:1（重量比）或根据注浆试验结果及现场情况调整。注浆压力0.5-1.0mpa小导管安装完成后，应进行压水试验，压力一般不大于1.0mpa，并根据设计和试验结果确定注浆参数。注浆材料可按下表参照选用。注浆材料的选择地质条件细沙中粗砂砂砾夹卵石层砂黏土空隙率（%）3050305040503060有效注浆率0.30.50.30.50.50.70.30.5注浆材料改性水玻璃cs砂浆水泥浆水玻璃水泥浆应采用拌合桶配制，配制水泥浆或稀释水玻璃浆液时，应防止杂物混入，拌制好的浆液必须过滤后使用。注浆应采用专用注浆泵注浆，为加速注浆，可安装分浆器同时多管注浆。配制好的浆液应在规定时间内注完，随配随用。注浆顺序为由下至上，浆液先稀后浓、注浆量先大后小，注浆压力由小到大。当发生串浆时，应采用分浆器多孔注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆。当注浆压力突然升高时应停机查明原因；当水泥浆进浆量很大、压力不变时，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，采用小流量低压力注浆或间歇式注浆。注浆压力应符合设计要求，浆液必须充满钢管及其周围的间隙。注浆效果检查及质量判定当压力达到设计注浆终压并稳定1015min，注浆量达到设计注浆量的80%以上时，可结束该孔注浆。2.2.2.5注浆效果检查注浆效果检查分过程中检查、结束时检查和开挖过程中检查。注浆过程中检查主要是检查浆液胶凝时间。注浆结束时，检查注浆记录，看每孔注浆量是否达到结束标准，孔数是否与设计一致。开挖时，看开挖边缘是否整齐、浆液固砂情况、浆液渗透半径等，以便为下一步修改注浆参数提供依据。根据各阶段检查情况，评定合格与不合格。注浆过程中及结束时，如质量不合格时，应返工。开挖时发现质量不好，除在下一循环改进外，应加强支护措施。对注浆异常现象的处理(见下表)注浆异常现象及原因和处理方法异常现象表现形式及原因处理方法及措施泵压突然自动下降,并长时间不回升,或泵压虽未明显下降,但注浆量突然增大。作业面跑浆,但最常发生的异常现象,主要原因就是止浆岩盘压浆充填不密实,或孔浆封堵不严等。措施：用麻棉丝或锯末加凝胶泥进行外部封堵,并作间歇压浆,间歇时间不能超过浆液的凝胶时间,若跑浆很严重,还可用改变c:s配比,缩短凝胶时间来加以控制。如采用上述办法都不见效时,应重新补孔、喷砼,再进行补压。串浆当发生这重情况时,应及时关闭串浆孔的孔口阀门.注浆孔的注浆量在可能的情况下,应加倍压入。泵压突增,而压浆孔压力升压很慢或不升压,吸浆能力降低或停止。长时间不上压产生这重现象的原因一般是浆液超扩散,这时,必须首先查明有无浆液流失,泵的吸浆是否正常。根据地质资料和钻孔记录，前方是否有断层、溶洞、大裂隙等，从而采取相应措施：1.如浆液流失，采取封堵、缩短凝胶时间、间歇注浆等方法加以控制。2.如泵吸浆不正常，应加以排除。3.如有断层等，应调浓浆液、缩短胶凝时间、加大排量压注。上压很快，不吸浆一般是管路阀门没开启，或地层泥砂堵死了注浆管，应打开阀门，或把注浆管掏空。输浆管路堵塞注浆时，当有一台泵不吸浆，应立即拆泵清洗，但另一台泵应继续压注。泵压及注浆孔口压力突然上升，吸浆能力降低或停止。混合器或注浆管路堵塞单液压浆或压注清水，待泵正常后再正规继续压浆。泵压骤降，吸浆量迅速减小或不吸浆。泵的吸水笼头或吸浆口球阀（即低压阀）被堵停浆清洗2.2.2.6施工工艺超前小导管施工工艺流程图2.2.3超前注浆2.2.3.1超前预注浆在断层破碎带及向斜核部预测水压较大、极可能产生突水突泥等地段采取超前预注浆措施。2.2.3.2超前周边预注浆在涌水量较大的断层破碎带或可能产生突水突泥地段、掌子面可以自稳的地段，采用超前周边预注浆措施。2.2.3.3局部围岩注浆隧道开挖后围岩表面裂隙线状出水及面状淋渗水的情况，可根据实际地质情况采取局部围岩注浆；对于岩溶地质隧道，岩溶管道上下游相连通地段也可通过局部围岩注浆达到疏水的目的。2.3初期支护 隧道施工过程中，初期支护施工质量，是隧道开挖过程中安全最有力的保证，客运专线隧道施工均采用新奥法施工，新奥法施工核心就是靠围岩自身自稳能力来保证隧道开挖施工过程中不坍塌，初期支护施工工艺流程如下： 喷射混凝土封闭掌子面测量放样确定开挖轮廓线打设超前支护对超前支护进行注浆打设开挖炮眼装药、起爆喷射4cm厚喷射混凝土打设径向锚杆并注浆架立钢拱架出渣喷射混凝土2.3.1锚杆中空锚杆施工程序施工准备布孔钻孔安装锚杆注浆浆体待强安装垫板螺栓砂浆锚杆施工程序施工准备布孔钻孔注浆安装锚杆浆体待强安装垫板螺栓中空锚杆施工工艺砂浆锚杆施工工艺钢架工艺流程及技术要求隧道钢架支护分为型钢钢架和格栅钢架两种，型钢钢架主要由工字钢弯制而成，格栅钢架主要由四根22或25主筋和其它钢筋制成。级围岩采用格珊钢架，级、级围岩采用型钢拱架。隧道各部开挖完成初喷砼后，分单元及时安装钢架，采用与定位锚杆、径向锚杆以及双侧锁脚锚管固定，纵向采用22钢筋连接，钢架之间铺挂钢筋网，然后复喷混凝土到设计厚度。钢架施工工艺流程图见图1。初 喷定位锚杆施工中线标高测量清除底脚浮碴钢架加工、质量验收钢架预拼分部安装钢架与定位锚杆焊连定位设锁脚锚管锁定加设鞍形垫块安装纵向连接筋挂钢筋网复喷混凝土围岩监控量测图1 型钢钢架施工工艺流程图钢架加工型钢钢架加工：加工场地用砼硬化，精确抹平，按设计放出加工大样。钢架弯制结合隧道开挖方法采用型钢弯制机按照隧道断面曲率分节进行弯制，弯制完成后，先在加工场地上进行试拼。各节钢架拼装，要求尺寸准确，弧形圆顺，要求沿隧道周边轮廓误差不大于3cm；型钢钢架平放时，平面翘曲小于2cm。格栅钢架加工格栅钢架在现场设计的工装台上加工。工作台为=20mm的钢板制成，其上根据不同断面的钢架主筋轮廓放样成钢筋弯曲模型。钢架的焊接在胎模内焊接，控制变形。按设计加工好各单元格栅钢架后，组织试拼，检查钢架尺寸及轮廓是否合格。加工允许误差：沿隧道周边轮廓误差不大于3cm，平面翘曲应小于2cm，接头连接要求同类之间可以互换。格栅钢架各单元必须明确标准类型和单元号，并分单元堆放于地面干燥的防雨蓬内。钢架安装钢架安装在掌子面开挖初喷完成后立即进行。根据测设的位置，各节钢架在掌子面以螺栓连接，连接板应密贴。为保证各节钢架在全环封闭之前置于稳固的地基上，安装前应清除各节钢架底脚下的虚碴及杂物。同时每侧安设2根锁脚锚管将其锁定，底部开挖完成后，底部初期支护及时跟进，将钢架全环封闭。级围岩需在拱部钢架基脚处设槽钢以增加基底承载力,为保证钢架位置安设准确，隧道开挖时在钢架的各连接处预留连接板凹槽。初喷砼时，在凹槽处打入木楔，为架设钢架留出连接板（和槽钢）位置。钢架按设计位置安设，在安设过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙应每隔2m用砼预制块楔紧，钢架背后用喷砼填充密实。钢架纵向连接采用22螺纹钢连接，环向间距1m。钢架落底接长在单边交错进行，每次单边接长钢架12榀。架立钢架后应尽快进行喷砼作业，以使钢架与喷砼共同受力。喷射砼分层进行，先从拱脚或墙角处由下向上喷射，防止上层喷射料虚掩拱脚（墙角）不密实，造成强度不够，拱脚（墙角）失稳。黄土隧道防止钢架下沉的措施拱部开挖安装型钢拱架后，由于黄土隧道围岩的自稳性较差以及各部开挖拉开了一定距离，钢架短时间内不能全断面闭合，有可能会出现拱顶钢架下沉，导致围岩失稳或侵入衬砌界限，因此在施工过程中需加强对钢架安装以后的监控量测，必要时采取有效措施进行加固，以防止拱顶钢架下沉。具体措施如下：加强对钢架的锁脚固定措施由于采用分部开挖方法，拱部钢架安装后，钢架暂时不能全断面封闭，同时土质隧道拱部钢架无法座落在坚实的基岩上，因此，拱部钢架必须采取锁脚措施，将钢架两底脚牢固锁定，以防止钢架下沉或两底脚回收，钢架锁脚采用两根l=5.0m的50锁脚锚管锁定，锚管采用钢花管，压注水泥浆液进行锚固，如地质较差时，采用加长锁脚锚管长度和再增设一至两根锁脚锚管以加强钢架的稳定。加设钢架基础连接纵梁，扩大开挖底脚，防止钢架悬空，为防止钢架下沉，视地质情况，必要时在拱部钢架底脚增设连接纵梁，纵梁采用32槽钢，与钢架底脚采用焊接连接，以增加钢架底脚的承力面积。及时喷射混凝土进行覆盖，钢架安装完成后，及时进行喷射纤维混凝土，喷射时分层、分段进行，钢架应全部被喷射混凝土覆盖，保护层厚度严格按照设计且不得小于4cm。防止施工过程中的碰撞和损坏，机械开挖时，为防止挖掘机等大型机械对已支护好钢架进行碰撞和冲击，造成钢架损坏，因此，开挖时，要委派专人对开挖作业进行指挥，严格限制机械作业界限，以防止碰撞钢架。 施工要点钢架应按设计位置安设,钢架之间必须用钢筋纵向连接，并要保证焊接质量。拱架安设过程中当钢架与围岩之间有较大的空隙时，沿钢架外缘每隔2m应用混凝土预制块楔紧。钢拱架的拱脚采用纵向托梁和锁脚锚管等措施加强支承。钢架应尽可能多地与锚杆露头及钢筋网焊接，以增强其联合支护的效应。喷射混凝土时，要将钢架与岩面之间的间隙喷射饱满和