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1 隧道工程施工培训 2015年12月 第一部分施工工艺及方法第二部分质量控制 2 第一部分施工工艺及方法 3 4 一洞口工程 洞口施工工艺 5 一洞口工程 6 一洞口工程 7 一洞口工程 洞口场地布置 施工道路工程设施 供气站 变电站 混凝土拌和站 钢筋及钢结构车间 供水设施 8 一洞口工程 9 一洞口工程 10 二隧道开挖方法 11 二隧道开挖方法 新奥法就是应用岩体力学的理论 以维护和利用围岩的自承能力通过采用及时的 锚喷支护 或更进一步的 喷 锚预支护 等联合支护手段有效抑制围岩的松弛变形 并通过监控量测手段 及信息处理 调整支护参数 从而使围岩成为支护体系的重要组成部分的一种施工原理 概括地说 新奥法隧道施工的三要素实质就是 光面爆破 锚喷支护及监控量测 隧道施工十八字方针是 管超前 严注浆 短开挖 强支护 早封闭 勤量测 12 开挖方法 全断面法 全断面法是隧道工程中采用全断面一次开挖成形的施工方法优点 工序少 断面进尺比大 爆破效果好 开挖空间大 有利于采用大型配套机械化作业 可减少对围岩的扰动次数缺点 爆破引起的震动较大 降低围岩的稳定性 需要进行严格的控制爆破设计 二隧道开挖方法 13 开挖方法 台阶法 台阶法开挖具有足够的作业空间和较快的施工速度 台阶有利于开挖面的稳定性 尤其是上部开挖支护后 下部作业则较为安全 优点 灵活多变 适用性强 利于及时封闭 空间小 缺点 上下部作业有干扰 应注意下部作业时对上部稳定性的影响 另外 台阶开挖会增加对围岩的扰动次数 二隧道开挖方法 14 开挖方法 预留核心土法 该工法利用核心土稳定掌子面 然后开挖两侧边墙 中部核心土 最后开挖仰拱 该工法步骤多 工艺要求高 二隧道开挖方法 15 开挖方法 中隔壁法 CD法 该工法是将隧道分为左右两部分进行开挖 先在一侧采用台阶法分层开挖及支护 再开挖隧道另一侧 每台阶纵向长度3 5m 初期支护仰拱紧跟下台阶 封闭成环 二隧道开挖方法 16 开挖方法 交叉中隔壁法 CRD法 该工法是将大断面隧道上 下 左 右分块开挖 并施作初期支护和临时横撑 临时仰拱 每台阶纵向长度3 5m 步步封闭成环 二隧道开挖方法 17 开挖方法 双侧壁导坑法 该工法是先开挖隧道两侧导坑 及时施作导坑四周初期支护及临时支护 然后再根据地质条件 断面大小 对剩余部分采用二部或三部开挖的方法 二隧道开挖方法 18 三初期支护 初期支护主要包含 湿喷混凝土锚杆支护钢筋网钢拱架超前小导管 管棚 19 三初期支护 喷射混凝土 20 三初期支护 系统锚杆和局部加强锚杆运用较多的锚杆主要包含砂浆锚杆 中空注浆锚杆和自进式锚杆三种形式锚杆钻孔应与围岩壁面或其所在部位岩层的主要结构面垂直 锚杆 21 三初期支护 钢筋网 22 三初期支护 钢拱架 23 三初期支护 超前小导管 管棚 24 四隧道防排水 二衬背后防水板 土工布排水 环向盲管 纵向透水管 路缘边沟等 纵向中央管沟 25 四隧道防排水 26 五二次衬砌 二次衬砌是在初期支护内侧施作的模筑混凝土或钢筋混凝土衬砌 与初期支护共同组成复合式衬砌 27 六水沟电缆槽 隧道双侧设置沟槽 按一沟两槽形式布置 隧道中线处设置中心水沟 28 六水沟电缆槽 第二部分质量控制 29 30 一塌方 掌子面水平变形过大 发生掌子面挤出坍方支护下沉过大 出现整体失稳坍方 掌子面挤出坍方 整体失稳坍方 塌方的类型 31 原因分析 1 客观原因 地质条件特殊 岩石岩性不准确 围岩类别有误 节理发育且节理方向非常不利是造成塌方的一个原因 2 主观原因 初期支护不及时 裸岩暴露时间过长 由局部塌落而引发大规模塌方以及在围岩类别有变化时 未根据实际情况及时调整初期支护方案 是造成塌方的主要原因之一 爆破施工作业不合理 光面爆破效果差 周边叁差不齐 导致初期支护的格栅拱架或工字钢拱架不能与岩面密贴 减弱了支护能力 监控量测手段不得力 未采用超前地质预报 造成施工方案采用不适当的处理措施 失去施工主动权 隧道施工安全意识淡薄 防塌意识不强 如已发现有顶板小岩块剥落等预兆 但未引起重视 施工中由于欠挖而进行的二次检底爆破 以及因超挖而回填不及时或不密实都可能造成围岩应力的进一步调整 从而扰动破坏了围岩的稳定 加大产生塌方的隐患 32 33 应对措施 从诸多塌方实例中不难看出 凡是发生塌方的地方 那里的管理薄弱是一具重要因素 隧道施工的安全与防塌 取决于人们通过管理系统和正确的工作实践 包括监控量测 超前预报等 控制施工活动 规范施工行为 以减少隧道施工风险 具体措施 1 针对不同的地质条件 结合造价 工期 施工水平 设备情况 选择合理的施工方法 运用合理的开挖技术 这是预防隧道塌方的前提 2 通过合理的选择各种参数严格控制装药量 合理的炮眼布置 爆破器材 利用围岩的抗拉强度远小于抗压强度这一特征 在隧道周边实行 密眼小爆破 的技术 使隧道周边形成规则的轮廓线 并尽可能使轮廓线以外的岩石少受扰动 保持围岩的自身强度 3 良好的初期支护和超前预支护是预防塌方的有效手段 4 监控量测是直接量取围岩的变形范围并通过数据分析处理 掌握围岩的变形收敛程度 预测围岩的变形发展方向 做到科学指导施工 34 将量测及地质预测到的地质特征变化及时汇总分析 修正支护参数 调整衬砌结构 这是防塌的主动手段 5 加强施工现场管理 a 从提高施工人员的技术水平和加强岗位责任制出发 进行素质教育 制定行之有效的规章制度 其中最重要的是现场施工员 必须是经过培训和考核合格 具有强烈责任心 敬业精神 具有较丰富的实践经验与组织能力的人担任 b 加强施工过程中的 三观察 观察掌子面的地质情况及开挖成型情况 并特别注意台车钻进时的异常情况 因为开挖钻进时所反映的情况更直接可靠 对于出现的异常现象要及时进行分析 并调整爆破 支护参数 观察初期支护 随时对已支护地段进行观察 观测 掌握初期支护的开裂 变形程度 观察围岩变化 对围岩的变化除采用量测手段外 还应用目测 读局部掉快地段进行分析 及时补强支护 消除隐患 因为局部地段的掉快 不是围岩应力及内部挤压 就是塌方发生的前兆 c 提高隧道通风及照明技术 强化现场文明施工及标准化工地建设 给隧道施工提供一个良好的施工环境 d 改进管理模式 努力提高管理水平 杜绝 以包代管 增强工程技术人员施工经验与现场处理突变事件的应变能力 35 引遇到地下暗河或溶洞有水流时 宜排不宜堵 应在查明水源流向及其与隧道位置的关系后 用暗管 涵管或小桥等设施渲泄水流 或开凿泄水洞将水排除洞外 桥涵宣泄水流 岩溶隧道应对措施 二特殊地质 36 堵对已停止发育 跨径较小 无水的溶洞 可采用混凝土 浆砌片石或干砌片石回填封闭 或加深边墙基础 加固隧道底部当隧道拱顶有溶洞时 在溶洞顶部采用锚杆或网锚喷加固 必要时可考虑注浆 并加设隧道护拱及拱顶回填进行处理 锚杆加固与护拱 溶洞堵填 37 越当隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞 可加深该侧的边墙基础通过隧道底部遇有较大溶洞并有流水时 可在隧道底部以下砌筑圬工承重墙 跨越而过在承重墙内套设涵管引排溶洞水隧道过墙部位遇到较大 较深的溶洞 不宜加深边墙基础时 可在边墙部位或隧底以下筑拱跨过 图8 6在承重墙内设涵管 图8 5加深边墙基础 图8 7筑拱跨越溶洞 38 1 对所有作业人员进行瓦斯知识和防瓦斯危害的安全教育 2 建立救护队伍 3 瓦斯隧道洞口必须设置经专业培训的专职监测人员 每60分钟检测一次 检测瓦斯用的仪器必须定期进行调试 校验 发现问题应及时解决 4 当开挖工作面风流中瓦斯浓度超过1 时 应停止电钻钻孔 当瓦斯浓度超过1 5 时 必须停止施工 撤出工作人员 切断电源进行处理 电动机附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1 5 时 必须停止运转 撤出人员 切断电源进行处理 5 瓦斯工区爆破必须使用煤矿许用炸药和煤矿许用瞬发电雷管 瓦斯隧道应对措施 39 加强超前地质预报 受勘察手段 时间以及判释水平等因素限制 在勘察设计阶段尚不能完全准确地探明隧道所穿越的地层及洞身周边的地质情况 所以 施工中的超前地质预报是确保施工安全必不可少的手段 尤其在富水软弱断层破碎带 岩溶发育区 瓦斯发育区 重大物探异常区等不良地质地段采用水平钻探为主的综合预报方法 要真正做到 有疑必探 不探不挖 严禁在不探或未探明情况下盲目开挖 突水 突泥应对措施 40 41 三洞口坍塌 42 原因分析 1 地质因素 洞口区域地质结构松散 渗水能力较强 如V级围岩或碎石土 残积土 因其稍经雨水侵泡软化 岩土参数大幅度下降 极易变形坍塌 2 设计因素 设计对软弱围岩采用的支护措施满足不了实际的要求 3 施工因素 1 仰坡没有按设计要求 边开挖边支护 而是整个边坡一次开挖完成后再支护 对边坡的稳定性有很大影响 2 防排水没有及时施工或者施工不到位 造成雨水下渗或冲刷 43 应对措施 1 严格按照设计要求的顺序进行施工 洞口边坡和仰坡应自上而下开挖 不得掏底开挖或上下重叠开挖 并且及时进行防护 2 加强对隧道边仰坡的监控量测 3 洞口永久性挡护工程 防排水工程应按照设计要求及早完成 44 四开挖 45 原因分析 1 施工方案选择不合理 2 未采用光面爆破或者适应性不强 没有达到预期的效果 3 未针对不同地段的岩性 产状 断面等及时调整爆破参数 4 钻孔人员未经过培训 钻孔出现偏差 应对措施 1 根据围岩性质选择合理的开挖方案 2 及时采集数据 实时调整爆破参数 3 钻机操作人员进场培训 合格后上岗 4 超挖发生后采用浆砌片石或者喷射混凝土进行回填 严禁遮挡出现空洞 5 对于欠挖 在初支前需进行断面复测 侵线的凿除后进行初支 46 五初支 问题 喷射混凝土采用干喷 回弹量大 粘结力小 造成污染和浪费 措施 采用湿喷工艺取代干喷 问题 喷射混凝土强度低 出现剥落 措施 喷射混凝土配合比应通过试验确定 现场严格控制计量 问题 钢拱架拼接方式不对 线形不圆顺 措施 钢拱架按设计加工安装 其形状与开挖断面相适应 首榀钢拱架应放在平整地面上试拼 47 48 问题 钢拱架安装间距超标 措施 严格按照设计要求进行安装 问题 横连钢筋焊接不符合要求 措施 技术人员现场指导把关要严 问题 喷射混凝土平整度差 措施 加强培训 提高工人的技术水平 不平整的在初凝后进行修面 超挖部分要采取二次喷射工艺 49 问题 锚杆安装不规范 钻孔深度不够 措施 每个孔检查完毕后安装锚杆 问题 锁脚钢筋安装不牢靠 措施 检查不牢靠的增加补焊 锁脚锚杆深度也要满足要求 防止失稳 问题 锚杆外露 措施 孔深满足要求 控制外露长度 露出部分及时切除 50 六二衬 问题 环向中埋式止水带在二衬混凝土施工后下垂 引起两板二衬施工缝处表层混凝土厚度不足 混凝土掉块以及检查时有空响现象 主要原因 1 埋入混凝土内的止水带部分未固定牢靠 由于混凝土的挤压使止水带偏位下垂 2 打入下一板衬砌混凝土内的止水带未及时恢复和加固 浇筑混凝土之前 检查不到位 致使止水带偏位下垂 止水带 51 应对措施1 普通混凝土地段 加工 10中埋式止水带定位钢筋骨架对止水带进行精确定位 钢筋骨架定位间距为30 50cm 环向直线段按大值控制 圆曲线段适当加密 2 二衬钢筋混凝土地段 加工一个钢筋卡子 与结构钢筋焊接 利用结构钢筋将中埋式止水带按设计位置卡紧 固定牢靠 3 二衬施工时的端头模板采用分离式模板 靠近衬砌台车侧安装钢模 与衬砌台车固定 靠近初支侧安装木模 将止水带夹在端头钢模和木模之间 固定牢靠 能保证止水带定位准确 4 加强施工过程监控和完工后检查 发现问题及时纠正或重新安装 52 防水板 53 应对措施1 自下而上铺设 铺设前对基面进行检查 不平整的进行整平 钢筋切除后抹砂浆 2 安装钢筋 模板过程中注意保护 3 挂点间距拱部0 5 0 8m 边墙0 8 1m 局部凹凸较大时应加密 确保防水板松弛有度 问题 防水板铺设不平整 被钢筋刺穿 主要原因 1 初支表面不平整 且在防水施工前未清理基面 2 未按设计工艺施工 以水泥钉代替热熔衬垫片 3 安装模板预埋件未保护 未检查 未修补 54 施工缝 问题 二衬混凝土施工缝处松散 开裂的混凝土易产生掉块现象 55 主要原因1 环向中埋式止水带在二衬混凝土施工后下垂 引起两板二衬施工缝处表层混凝土厚度不足 混凝土易开裂 掉块 2 衬砌台车拆除过早 混凝土强度不足 3 两板衬砌混凝土因不均匀收缩变形 将施工缝表面局部挤列 应对措施1 按要求安装环向中埋式止水带 2 按要求在开始施工时要现场制作同条件养护试件和拆模强度试件 在拆模强度达到8MPa后方可拆模 同时记录好拆模时间 在洞内温度发生较大变化时要重新制作拆模强度试件并确定拆模时间 56 二衬钢筋 问题 二衬钢筋接头处于同一个截面 焊接不规范 并且有烧伤 措施 检查现场检查 对不合格的重新施工 57 混凝土 问题 二衬混凝土未振捣密实 存在松散的现象 58 主要原因1 衬砌台车开窗间距不合理 局部振动棒够不着 2 衬砌台车上的附着式振动器未使用 3 现场浇筑混凝土的操作人员不认真 局部漏振 应对措施1 台车中间部分每隔3m设置一道捣固窗口 每侧均衡设置3排捣固窗口 上下窗口间距平均交错布设 2 加强混凝土质量控制 确保混凝土和易性和流动性以及坍落度 一般控制在180 200mm 3 严格控制混凝土分层摊铺厚度 一般控制在40 60cm 并加强振捣棒人工振捣措施 每侧安排2 3名振捣工人进行专人振捣 4 二衬混凝土施工时 必须使用附着式振动器震动 现场值班的技术人员要盯控附着式振动器使用 59 问题 二衬混凝土表面出现裂纹 60 主要原因1 隧道洞口偏压未按照设计要求采取加固措施 2 二衬混凝土厚度不足 由于混凝土层单薄受力开裂 3 二衬混凝土与仰拱或底板施工缝不在同一个断面 伸缩变形后导致二衬混凝土表面开裂 4 拆模时间过早 二衬混凝土未形成整体受力 因自身重量引起混凝土开裂 5 由于混凝土本身质量不合格 施工完成后产生裂纹 6 仰拱地基承载力不足或基底虚渣未清理干净 造成仰拱及仰拱填充混凝土 二衬混凝土施工完成后造成不均匀沉降而造成混凝土开裂 7 温度变化 引起二衬混凝土不均匀收缩及光面爆破不理想 欠超挖导致二衬砌厚度不均都会引起二衬混凝土开裂 61 应对措施1 加强仰拱基底承载力检测 发现基底承载力不满足设计要求的需进行变更处理 仰拱基底虚渣必须清理干净 否则不得施工仰拱混凝土 2 对于洞口偏压地段在开挖时适当加大开挖预留沉降量 并严格按照设计要求施做初支和二衬 同时在初支完成后加强监控量测工作 确保围岩变形稳定后及时施做二衬混凝土 若设计初支措施无法保证围岩稳定 要及时变更加强措施 3 加强混凝土质量和拆模时间控制 确保混凝土质量 4 对二衬混凝土加强检查验收 发现厚度不足及有空洞的情况及时处理 5 加强二衬混凝土洒水养护 采用高压水枪喷水养生措施 防止混凝土发生风干裂纹 62 问题 二衬混凝土厚度不足 63 主要原因1 开挖时 开挖轮廓线测量放样点位不足 各点连线时绘制的轮廓线已侵入开挖限内 2 初期支护局部侵限未检测到 发现有侵限情况后未及时处理 3 衬砌台车就位后 发现二衬厚度不足时 嫌麻烦又未及时处理 应对措施1 严格控制超欠挖 2 发现侵线时及时处理 64 问题 二衬混凝土表面渗水 65 主要原因1 衬砌开裂损伤 衬砌裂缝处渗漏水 2 防排水材料性能差 防水板破裂 排水管段堵塞 3 混凝土本身质量有缺陷 捣固不良 模板漏浆 背后空洞 三缝处理不良 混凝土抗渗等级低 应对措施1 安装环向 纵向排水盲管土工布包裹严密 安装牢固 线形按顺坡方向顺直 初支面渗水量较大部位要根据渗水部位分布情况加密环向排水盲管 2 防水板安装完成后要检测焊缝情况 仔细检查防水板是否有破损 砂眼等现象 发现问题及时处理 66 3 防水板安装时必须预留一定的松弛度 防止二衬混凝土浇筑时将防水板拉破 拉裂 检查时 拱腰 拱顶处必须用手把防水板向后顶紧 4 钢筋焊接时要采用焊渣桶或隔热板遮挡防水板 防止防水板被炽热的焊渣烧破 5 施工缝处止水带要按设计位置安装到位 固定牢靠 浇筑混凝土前必须检查按照止水带是否合格 6 加强混凝土质量控制 增强混凝土的和易性 流动性 确保混凝土振捣密实 如果渗水量较大时需变更提高混凝土抗渗等级 67 空洞 问题 二衬混凝土拱部有空洞 68 主要原因1 二衬拱顶混凝土时 拱顶空气无法排出形成气囊 导致拱顶出现空洞 2 二衬拱顶混凝土过干 流动性差 形成空洞 3 二衬拱顶混凝土施工中断时间较长 混凝土流动性减弱 无法充满拱顶 4 二衬混凝土施工的混凝土泵功率不够 5 对于局部空隙注浆不及时或注浆不饱满 应对措施1 二衬混凝土施工时 注浆孔必须要预留 特别是衬砌台车两端要各增加一个 以便于排气 2 二衬混凝土冲顶施工时 混凝土的塌落度要适当大点 保证在180mm 200mm 同时调整二衬混凝土施工配比 适当减小碎石掺量 69 并加大砂率和水泥用量 增大混凝土坍落度 以增加混凝土的和易性和流动性 便于混凝土冲顶 3 当碰到二衬混凝土冲顶施工混凝土供应中断或混凝土塌落度较小时 及时采取应急措施 从其他拌合站调运混凝土 改善混凝土性能或更换灌注孔冲顶 4 二衬混凝土施工封端头模时 在拱顶最中间部位预留一块封端模不封死 留设5 10cm高 一块封端木板的宽度 以便值班人员观察混凝土是否打满 5 二衬混凝土施工时 现场值班人员必须全程旁站值班 特别是在混凝土施工到第3个窗口后要及时通知试验人员调整混凝土施工配合比 并严格落实换管和最终停止泵送混凝土完成浇筑施工的各项要求 70 先进个工艺措施 钢架升降台架 升降台架正在顶升钢架 省力省时功效高 且容易安装