浅埋及偏压隧道施工技术.doc

浅埋及偏压隧道进洞施工技术课题研究报告中铁九局集团有限公司沈丹客专本溪枢纽工程项目经理部2011年12月15日摘要本课题结合沈丹客专本溪枢纽工程唐家堡子隧道出口浅埋及偏压地段的进洞施工，对浅埋及偏压隧道的进洞施工技术进行了研究本课题对唐家堡子隧道出口浅埋及偏压地段进洞施工的工法特点、试用范围、机械及设备选型、工艺流程、劳动力布置、经济效益分析、质量控制、安全保证措施等进行了阐述，其中重点阐述了唐家堡子隧道出口浅埋及偏压地段进洞施工的施工工法。通过经济效益分析，按照本施工工法施工，唐家堡子隧道出口浅埋及偏压地段按照本工法进行进洞施工，既缩短了施工周期，又节约了成本。关键词：隧道 浅埋 偏压 施工工艺目 录前言- 1 -1研究目的- 3 -2课题研究人员组成及职责- 3 -3国内相关技术开发应用情况- 3 -4 机械设备选型- 5 -5 试用范围- 5 -6 工艺原理- 6 -7 工艺流程- 6 -7.1 施工操作要点- 6 -7.2 施工工艺流程- 7 -7.3 施工步骤- 7 -8 经济效益分析- 24 -9质量验收标准- 25 -10检验方法- 27 -10.1 技术要求- 28 -10.2 数据分析- 38 -11 施工质量保证措施- 39 -12 安全保证措施- 39 -13 取得的成果- 40 -浅埋及偏压隧道进洞施工技术课题研究前言中铁九局承建的沈丹项目第4标段包含3个隧道的施工，即新岭隧道、唐家堡子隧道、赵地沟隧道。新岭隧道穿越本溪市北中低山区，地貌形态复杂，沿线所经之处山峦叠嶂，沟谷纵横地形起伏较大，局部山体基岩裸露。进口里程为DK44+255，出口里程为DK45+794.91，全长1539.91m,为单洞双线隧道。隧道最大埋深103m。隧道全长位于直线上，隧道内线间距4.6m,隧道内纵坡为单子破，隧道出口坡度为17.380488的下坡。其中级围岩235m，级围岩645m，级围岩485m，级围岩174.91m。唐家堡子隧道位于辽宁省本溪市境内，穿越北中低山区及山间凹地，沟谷发育地形起伏较大，是沈丹客专本溪枢纽工程的重要隧道。隧道最大埋深为90m，隧道位于直线上，隧道内纵坡为3的单字下坡。隧道进口里程为DK46+078.44，出口里程为DK47+095。全长1016.56m，其中级围岩295m，级围岩250m，级围岩310m，级围岩161.56m。赵地沟隧道位于辽宁省本溪市境内，进口里程为DK49+070，出口里程为DK49+230,全长160m，其中暗洞长108m，为单洞双线隧道，隧道位于半径为7000m的右偏曲线上，隧道内线间距4.6m，隧道内纵坡为单坡，为15.7的下坡，设计为-级围岩，以级围岩为主，暗洞级围岩100m，级围岩60m。3条隧道进出口均为浅埋地段，其中唐家堡子隧道出口DK46+830DK47+095段265m均为浅埋地段，而DK47+016DK47+037段原地面覆盖层特别薄，且为偏压状态，进洞施工难度较大。本文以唐家堡子隧道出口浅埋偏压地段施工为主体研究对象。见图-1，图-2图-1图-21研究目的 在隧道修建中，通常会出现浅埋偏压的情况，特别是在隧道进出口处和沿山傍河处浅埋偏压隧道围岩多为级以上软弱围岩，力学性质复杂，而且受偏压影响，地应力分布不均，这就使浅埋偏压隧道稳定性分析变得很困难，使得在隧道进洞施工中很难实现施工质量、安全控制。本文结合沈丹客专本溪枢纽工程唐家堡子隧道出口浅埋偏压地段进洞施工进行了研究。2课题研究人员组成及职责序号名称姓 名职 称职 责1组长喻文刚高级工程师负责课题研究的协调、监督、检查；负责研究方案的制订；参与有关实施。 于厚文高级工程师2副组长张效乾助理工程师负责课题研究方案的制订；相关设备比选；收集设备技术资料，保证课题实施有效执行。王忠雷助理工程师崔晓康助理工程师张昊助理工程师曲锐助理工程师3组员卢奇助理工程师相关资料记录的收集整理；参与有关实施；形成浅埋偏压技术研究报告。郝鹏博助理工程师徐文斌助理工程师付鹏技术员郑柏春见习生3国内相关技术开发应用情况随着我国基础建设的不断发展，对浅埋偏压隧道进洞施工越来越重视。浅埋偏压隧道施工的传统方法有明挖法和暗挖法。目前国内大部分浅埋偏压隧道均位于山区，洞口地表覆盖层基本为软弱、强风化的围岩，为了保证施工安全质量、工期、成本，应结合现场的实际情况选用合理的施工方法。而随着施工实例越来越多，施工经验也越来越丰富，浅埋隧道暗挖法逐渐成为了隧道施工的主要方法。近几年国内浅埋偏压隧道施工选用施工方法见表3-1。表3-1国内浅埋隧道施工方法一览表序号隧道名称铁路/公路名称洞口工程概况施工方法1三断岭1号隧道梅河高速公路浅埋偏压配载+地表加固+暗挖2龙井隧道崇遵高速公路浅埋偏压配载+地表加固+暗挖3大哗山隧道广梧高速公路浅埋偏压配载+地表加固+暗挖4夹坑隧道龙丽龙高速公路浅埋偏压配载+地表加固+暗挖5新交洞隧道长珲高速公路浅埋偏压配载+地表加固+暗挖6安岭梁隧道北京111国道改建浅埋偏压明挖+衬砌+回填6西吉隧道向莆铁路浅埋偏压配载+地表加固+暗挖7贺家庄隧道郑西客运专线浅埋偏压配载+地表加固+暗挖8松南隧道梅坎铁路浅埋偏压配载+地表加固+暗挖9古田隧道赣龙铁路浅埋偏压配载+地表加固+暗挖10梅子坳隧道湘桂铁路客运专线浅埋偏压配载+地表加固+暗挖11梁槽隧道窗体顶端宜万铁路窗体底端浅埋偏压配载+地表加固+暗挖12武家岭隧道山西中南铁路通道浅埋偏压配载+地表加固+暗挖13沙溪隧道福厦客运专线浅埋偏压配载+地表加固+暗挖4 机械设备选型唐家堡子隧道出口施工设备选型见表4-1 表4-1主要机械设备选型序号机械设别名称规格型号单位数量1空压机8m3/h台32简易钻孔台车I20型钢自制台13风钻阿特拉斯7655台204管棚钻机YGL-100A台25衬砌台车全断面台16射流通风机75kw台27挖掘机1m3台18装载机ZL-50台29自卸汽车载重20t台510混凝土搅拌运输车8m3台511混凝土喷射机三一重工HPS30台212污水泵AS型台713插入式振捣器ZNW50台1014混凝土输送泵HBT60台115混凝土拌合站座116变压器800KVA台117电焊机RL368台518全站仪徕卡台119水准仪苏州S2台120收敛仪SWJ-台121地质预报仪TRT6000台122压路机YZ14台123发电机100KVA台15 试用范围本课题适用于洞口地质差、埋深浅、岩石裂隙发育，存在偏压情况、对自然景观和生态环境要求高的软质围岩隧道进洞施工。6 工艺原理唐家堡子隧道进洞施工采用“浅埋暗挖法”施工方法，主要是指在不破坏山体边坡稳定的前提下，根据洞口处山体的地形地貌，确定最小刷坡线，在不开挖山坡脚土体的前提下，洞口范围两侧开槽，在槽内施作工字钢拱架并浇筑砼，作为临时衬砌支护，创造进洞条件来保证安全快速进洞施工的一种方法。“浅埋暗挖法”开挖进洞方法与传统的明挖发进洞在洞口应力上有很大的区别，与传统方法相比，纵向土压力大大减小，但同时洞口浅埋段增加了，对浅埋及偏压段的处理是此工法的关键因素之一。唐家堡子隧道出口采用“夯填土石进行地表换填、浆砌片石地表加固、施做导向墙、施做大管棚”等方法对洞口地段进行加固，确保施工安全。7 工艺流程7.1 施工操作要点为做好唐家堡子隧道出口浅埋偏压地段进洞施工，要做到以下几点：1、开挖边、仰坡采用机械开挖与人工修坡相配合的方法进行施工，在边仰坡刷坡施工中，卸载侧压土，缓解侧压力，要尽可能的减少大面积扰动，开挖中要尽可能的保护原有植被，以达到“绿色”进洞的目标；要点主要为片石混凝土加载，查一下施工图纸说明及相关参考资料及施工指南2、DK47+016DK47+037浅埋偏压地段采用夯填土石进行换填并配载，然后用M10浆砌片石进行地表加固3、做好洞顶及两侧防排水系统，以防止地表水下渗，危害洞口安全，开挖后及时进行喷锚支护，喷射混凝土厚度不小于5cm；4、在唐家堡子隧道出口明暗交界处上导设置一处断面尺寸为1m1m的导向墙，导向墙内设置3榀I18型钢钢架，并在钢架外缘设140,t=5mm导向钢管，钢管与钢架焊接在一起，以方便大管棚的施工；5、施工超前大管棚，并注浆加固，形成承载环，保障开挖面围岩稳定； 6、进洞前在洞顶、边坡顶部布置变形观测点，加强监控量测，及时整理数据，及时调整施工参数。7.2 施工工艺流程唐家堡子隧道出口浅埋地段进洞施工工艺流程见下图。浅埋地段进洞施工工艺流程图加设大管棚地表加固测量放样施做洞顶排水系统露天地段地表换填地表加固施做排水沟导向墙施做大管棚施工沉降观测洞身开挖测量放样搅拌站拌制混凝土钢架加工及架设制作砼试件制备浆液注浆封孔 观测结果不符合要求 观测结果符合要求7.3 施工步骤根据唐家堡子隧道出口的地形、地质情况，制定科学合理的施工方案，是实现隧道安全施工的先决条件。7.3.1 测量放样及边仰坡刷坡唐家堡子隧道出口洞门采用帽檐式衬砌，边仰坡及斜切面均为1：1，根据隧道洞口的地形标高和自然坡度，使用全站仪在地面上确定出边仰坡最小刷坡轮廓线，并以此控制洞口边仰坡的开挖。边仰坡开挖时为修整清表和开挖小型平台等工作，采用人工开挖，避免机械施工对洞口的扰动。见图7-1图7-17.3.2 施做洞顶排水系统唐家堡子隧道出口暗洞顶设置1道截水天沟，采用钢筋混凝土梯形沟，天沟纵向坡度不小于3%，沟深60cm，沟宽60cm，混凝土厚度20cm。人工配合挖机进行开挖，开挖后对开挖的坡面进行机械及人工夯实，在靠水沟底侧利用马镫法铺设8的钢筋网片，间距20cm，钢筋保护层不小于3cm，然后先在水沟底部施做20cm厚的C30混凝土，待底部混凝土达到70%强度时，在水沟边坡处安装小型组合钢模板，分段施工C30混凝土，厚度20cm。天沟布置形式及详细尺寸见图7-2，7-3。图7-2图7-37.3.3 地表换填及加固唐家堡子隧道出口DK47+016DK47+037地段洞顶原地面覆盖层特别薄，且处于偏压状态。根据设计图纸和施工经验，进洞前首先确定了施工方案为：地表换填、重新配载、地表加固。1地表换填地表换填的施工工艺流程为：地表浮土清理 分层回填、整平、分层碾压。地表浮土清理唐家堡子隧道出口DK47+016DK47+037地段隧道中线左右各30m地表覆盖层均为厚度为0.51.0m的粉质粘土，采用挖掘机将地表浮土清除1.2m，用压路机压实。回填、整平、碾压回填土石方材料选用夯填土石，碎石的最大粒径不得超过15cm。回填厚度为1.2m，分4层回填，每层厚度30cm，每层填充完成后先用推土机推平，平地机刮平，使表面平整，以免压路机碾轮下陷，然后用压路机进行压实。压路机压实填方时，时速不得超过2km/h，碾压68遍。2重新配载唐家堡子隧道出口DK47+016DK47+037地段为偏压状态，需进行重新配载后方可进行洞身开挖，配载材料选用夯填土石，可视为岩石类级围岩。根据铁路隧道设计规范要求，级围岩，地面倾斜，隧道外侧拱肩至地表的垂直距离t小于表7-1所列数值时，应选用适当的材料配载至t大于表7-1所列数值时，方可进行洞身开挖。表7-1偏压隧道外侧拱肩山体需加固的覆盖厚度限值t地面坡1：m线别围岩级别示意图石土1 ：0.75 双线3.0 *1 ：1 单线*3.0 5.0 12.0 双线3.0 8.0 *1 ：1.25 双线*10.0 *1 ：1.5 单线*2.0 4.0 9.0 双线3.0 7.0 9.0 20.0 1 ：2 单线*2.0 3.5 7.0 双线*6.0 8.0 17.0 1 ：2.5 单线*3.0 6.0 双线*7.0 14.0 注:1.、级石质围岩的t值应扣除表面风化破碎层和坡积层厚度； 2.“*”表示缺少统计资料，设计时可通过工程类比或经验设计取值。根据设计给出的参数，唐家堡子隧道出口地面配载坡度选用1：1，岩石为石类围岩，因此t=8。地面配载厚度选用计算：图中（x+7.19）2(7.19+t)2=h2 h=(7.19+t)sin45其中，m=1，t=8，解方程可知h=10.7m，x=3.6m。根据以上数据唐家堡子隧道出口配载见图7-4图7-4配载选用碎石土总厚度为2.4m，分8层填充，每层厚度30cm，每层填充完成后先用推土机推平，平地机刮平，使表面平整，以免压路机碾轮下陷，然后用压路机进行压实。压路机压实填方时，时速不得超过2km/h，碾压68遍。3地表加固根据施工经验及成本方面考虑，该地段地表加固选用M10浆砌片石进行加固，厚度50cm。沿线路方向隧道中线右侧6m处修筑洞顶排水沟，排水沟尺寸为沟深50cm，沟宽50cm，坡度不小于3%，开挖后人工将水沟边坡修理平整，然后进行喷射混凝土，厚度10cm。水沟与地势低洼处相连。如图7-4 材料选用砌筑用石选用唐家堡子隧道进口碴场质地坚硬、不易风化、无裂纹、无水锈的片石，表面的污渍及泥土要清除干净。严禁使用层理严重、强度不足及山皮水锈的片石。片石中部厚度在1520cm范围内。镶面片石应有两个大致平行面，厚度在1520cm范围内，外露表面要平整，平面形状应四边形以上（不得用三角形），最短边长度不小于20cm，最长边长度30cm50cm。浆砌片石施工砂浆砌体采用挤浆法分层卧砌、分段进行砌筑。严禁采用灌浆法施工。砌筑时，石块大面朝下，严禁将石块立放砌筑。砌筑前在基底铺设一层砂浆。砌筑过程中，对不规则的石块应稍加修整，去掉尖角，保证石块间不产生大的砌缝。砌体外露面选用大面平整的片石砌筑，各砌块的砌缝应相互错开，表面砌缝宽度不得大于4 cm，三角缝内切圆直径小于7cm。严禁贴缝、空洞、通缝、叠砌和浮塞。做到“石石有缝，缝缝有浆”。不得采用外面侧立石块、中间填心的砌筑方法，石块间较大的空隙应先填塞砂浆，后用锤击小石块挤实，不得采用先摆小石块后塞砂浆或干填小石块的方法。7.3.4导向墙施工1.导向墙开挖唐家堡子隧道出口导向墙采用C20混凝土，截面尺寸为1m1m,按拱部144范围计算，见图7-5 图7-5由于唐家堡子隧道出口导向墙处围岩属于强风化围岩，自稳能力较差，开挖过程中，要尽量保留核心土不受破环，以维持洞口山体稳定和下步采用台阶等方法进洞时利于形成开挖工作面；为确保导向墙墙趾地基必须有足够的承载力，在导向墙墙趾底部施做C20混凝土底座，在混凝土底座上预埋M2460螺栓/螺母，以便固定型钢钢架。见图7-6、7-7。图7-6图7-72.钢拱架架立及导向管的安装为了保证长管棚的施工精度，导向墙内设3榀I18型钢钢架，钢架外缘设140,t=5mm导向钢管，钢管与钢架焊接在一起。见图 7-8、7-9、7-10、7-11。图7-8图7-9图7-10图7-113.模板施工导向墙内模采用厚度为5cm的木板及自制I20型钢钢架。施工时,首先进行测量放线，确定型钢钢架的位置，按照放线的结果将提前加工完成的型钢钢架拼装完成，各榀型钢钢架之间以80钢管进行纵向连接，间距50cm，型钢钢架底脚支撑与核心土上，将5cm木板铺设于型钢钢架上。外模采用厚度为5cm的木板，以22的钢筋为拉杆，固定在导向墙内I18工字钢上，最后安装边模。4.混凝土施工(1)施工前先在导向钢管内填充粘土，防止施工时混凝土堵塞导向管，增加钻进难度。(2)混凝土采用拌和站集中拌制，混凝土运输车输送。(3)施工时采用插入式振捣器进行振捣，振捣时振动棒不得触及导向钢管。(4)凝土施工完成4天后拆模，拆模后常温下洒水养护不得少于7天。7.3.5 大管棚施工根据设计图纸要求，唐家堡子隧道出口进洞前拱部设置一排长30m108大管棚超前支护，管棚环向间距40cm，管棚之间设42超前小导管。1材料要求1085mm大管棚材质能达到设计要求。设计参数：管规格：导管直径108mm，壁厚5mm；管距：环向间距40cm；倾角：外插角13为宜，可根据实际情况作调整；注浆材料：1:1水泥净浆；设置范围：拱部144范围；长度：30m。 2.施工工艺大管棚施工工艺流程见图7-12大管棚施工工艺流程图洞身开挖施工准备工作钻机就位安装钻杆及套管第一节钻杆钻孔结束顶驱双作用回旋下一根管棚钻进注1:1水泥净浆达到注浆压力继续钻进接长钻杆及套管钻机退回原位钻至设计孔深取出钻杆及套管套管内注水清洗分节装入钢花管图7-123.施工要求大管棚必须在洞身开挖前完成。洞口开挖时应预留管棚施工台阶，搭设管棚施工工作室，钻机脚手架平台应支撑在稳固的地基上。在软弱围岩地段，立柱底应加设垫板或垫梁。在施作大管棚预支护的过程中应设置必要的监测项目，根据监测反馈信息及时采取相应的措施以保证施工安全和施工质量。 搭钻孔平台安装钻机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2台钻机由高孔位向低孔位进行。平台支撑于稳固的地基上，脚手架连接牢固、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。 钻孔为了便于安装钢管，钻头直径采用127mm。岩质较好的可以一次成孔。钻进时产生坍孔、卡钻时，需补注浆后再钻进。钻机开钻时，应低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。钻进过程中经常用全站仪测定其位置，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。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。 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。用全站仪、钢尺等检测孔深、倾角、外插角。 安装管棚钢管钢管在专用的管床上加工好丝扣，钢花管上钻注浆孔，孔径1016mm，孔间距188mm，呈梅花形布置，尾部留不钻孔的止浆段150cm。为了提高导管的抗弯能力，可根据实际需要在钢管及钢花管内设置钢筋笼，并灌注水泥砂浆，钢筋笼由四根主筋和固定环组成，主筋直径为18，固定环采用短管节，节长35cm，将其与主筋焊接，按1.5m间距设置。将管棚从面相隧道洞门方向左侧至右侧进行编号（1#45#），编号为双号的钢管不开孔。见图7-13、7-14、7-15图7-13图7-14图7-15棚管顶进采用挖掘机和管棚机钻进相结合的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔(127 mm)，然后用挖掘机在人工配合下顶进钢管。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。 注浆安装好所有钢花管、放入钢筋笼后即对孔内注浆，浆液由拌和站拌制。注浆材料：注浆材料1:1水泥净浆（重量比）。采用注浆机将水泥净浆注入管棚钢管内，注浆终压控制在0.52.0MPa。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。 施工记录施工过程中为了确保施工质量，要做好施工原始记录。施工过程控制记录见表7-2表7-2唐家堡子隧道出口管棚施工记录表管棚编号钻孔深度（m）注浆方量(m3)注浆终压（Mpa）围岩状况备注1#2#3#4#5#40#41#42#43#44#45# 施工注意事项钢管棚需按设计位置施工，注意运用测斜仪进行钻孔偏斜度测量，严格控制管棚打设方向，并作好每个钻孔地质记录；管棚施工时，应对钢管主要材料进行材质检验；选用钻机首先应适合钻孔深度及孔径的要求，钻机要求平稳灵活，能在水平方向360范围内钻孔，施钻时应有导向架。施工期间应遵守隧道施工技术安全规则和钻眼注浆作业操作规则。管棚施工地段，应根据铁路隧道监控量测技术规程的有关规定，加强监控量测以保证施工安全。7.3.6监控量测导向墙施工期间要进行地表沉降观测，观测后及时对所得数据进行处理、分析，若位移值符合规范要求，可进行动身开挖，若位移值超出规范要求，应对洞口地段加设大管棚并进行地表加固，以保证施工的安全。8 经济效益分析唐家堡子隧道出口采用“浅埋暗挖法”施工方法进洞施工，具备以下特点：1虽然施工难度较大，但是方法通俗易懂，可操作性强，施工起来比较简单，可以缩短施工周期；2.地表换填的碎石土及加固用的浆砌片石等可以在唐家堡子隧道进口弃碴场就地取材，可以节约成本；3.施工中机械设备均为隧道施工常用机械设备，导向墙模板安装简单、易加工、拆装方便、应用灵活，可以节约成本；4.劳动力配置合理、紧凑、稳定，既可以缩短工期，也可以节约成本。成本分析见表8-1。8-1唐家堡子隧道出口浅埋进洞施工单价分析施工方法分部工程金额（万元）备注浅埋暗挖法洞顶截排水天沟3地表换填3配载加固20排水沟1.5导向墙10大管棚35合计72.5浅埋明挖法明挖挖方80衬砌后回填22洞顶截排水天沟3合计105浅埋暗挖法节约金额32.59质量验收标准本次课题研究严格按照以下设计图纸及现行施工规范进行施工： 新建沈阳至丹东客运专线及丹东站工程TJ-4标段隧道施工设计图纸；1 新建时速200250公里客运专线铁路设计暂行规定 （铁建设2005140号）；2 铁路隧道设计规范 （TB10003-2005）；3 高速铁路隧道工程施工质量验收标准（TB10753-2010）；4 铁路隧道工程施工技术指南（TZ204-2008）；5 锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB 50086-2001）6 铁路隧道喷锚构筑法技术规范(TB 10108-2002)7 铁路混凝土工程施工质量验收标准（TB 10424-2010）8 无缝钢管超声波探伤检验方法（GB/T 5777-2008）9 铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南（TZ231-2007）10 铁路隧道监控量测技术规程（TB10121-2007）11 爆破安全规程（GB 6722-2011）施工中主控项目施工允许偏差值：1 开挖：隧道开挖允许超欠挖值见表9-1表9-1 隧道允许超挖值（cm）开挖部位围岩级别拱部线形超挖1015最大超挖202515边墙线形超挖101010仰拱、隧底线形超挖10最大超挖252 喷射混凝土：隧道喷射混凝土原材料指标要求见表9-2表9-2 混凝土原材料指标要求材料名称指标名称要求细骨料细度模数2.5含泥量3%泥块含量0.5%粗骨料直径16mm水泥重量421kg水水胶比0.53 锚杆：锚杆的安装允许偏差值见表9-3表9-3 锚杆安装允许偏差值检查项目偏差值锚杆孔径大于等于1.6倍的设计孔径锚杆孔深比设计锚杆长度深10cm锚杆孔距设计孔距15cm锚杆插入长度大于等于设计长度的95%4 钢架：钢架允许偏差值见表9-4表9-4 钢架安装允许偏差值序号项目允许偏差1间距1002横向503高程504垂直度25 管棚：管棚钻孔允许偏差值见表9-5表9-5 管棚钻孔允许偏差值序号项目允许偏差1方向角12孔口距30mm3孔深50mm6 超前小导管：超前小导管施工允许偏差值见表9-6表9-6超前小导管施工允许偏差值序号项目允许偏差1方向角22孔口距50mm3孔深0+50mm10检验方法监控量测是新奥法开挖过程中检验隧道施工是否存在隐患的最有效办法。其对隧道进洞过程中洞口段围岩支护体系的稳定性状态进行监控，是确保进洞施工及结构安全、指导施工顺序、便利施工管理的重要手段。施工过程中主要进行洞外观测、地表下沉、周边收敛、周边位移、拱顶下沉等量测工作，严格按照规范及设计要求的频次进行观察并将数据及时处理，按相应的管理等级进行施工管理。10.1 技术要求10.1.1 技术要求量测仪器：见表10-1表10-1 监控量测使用仪器一览表序号仪器名称规格型号是否标定备注1数码相机佳能2收敛仪JSS30A是3全站仪徕卡TS06是4棱镜杆徕卡TS06是5棱镜头徕卡TS06是辅助工具：爬梯、手电筒及其它辅助工具。10.1.2 量测项目根据设计要求，结合唐家堡子隧道具体情况，确定围岩量测必测项目，见表12-2表12-2 围岩量测必测项目序号监测项目测试方法和仪表测试精度备 注1净空变化隧道净空变化测定仪（收敛仪）0.01mm进行水平收敛量测2拱顶下沉全站仪、棱镜杆、棱镜头0.1mm3地表下沉全站仪、棱镜杆、棱镜头0.1mm隧道浅埋段必测（H02b）4地质和初期支护观察每次开挖后对开挖面进行观测，如发现异常应立即进行处理；对已施工的区段每天至少观察一次，发现结构开裂、突出等异常应立即采取应急措施。了解隧道支护结构及围岩地稳定情况10.1.3 监控量测断面及测点布置原则1.净空变化测点和拱顶下沉测点量测仪器、测试精度、量测断面、间距测点数量按表10-3、表10-4、表10-5进行。表10-3净空收敛量测仪器、测试精度、断面间距、测点数量围岩级别断面间距（m）水平净空变化每断面测点数量量测仪器量测精度30501条水平测线收敛仪0.01mm2040每台阶1条水平测线1520每台阶1条水平测线表10-4拱顶下沉量测仪器、测试精度、断面间距、测点数量围岩级别断面间距（m）拱顶下沉每断面测点数量量测仪器量测精度30501个测点全站仪棱镜杆棱镜头0.1mm20401个测点15201个测点表10-5地表下沉量测仪器、测试精度、断面间距、测点数量隧道埋深与开挖宽度断面间距（m）地表沉降每断面测点数量量测仪器量测精度2BH02.5B205011个测点全站仪棱镜杆棱镜头0.1mmBH02B102011个测点H0B51011个测点注：H0为隧道埋深，B为隧道开挖宽度。2.净空变化测点和拱顶下沉测点应布置在同一断面上，测点布置时应避开钢架和脱空回填处，将测点布置在两榀钢架之间。净空变化、拱顶下沉和地表下沉（浅埋地段）等必测项目必须设置在同一断面。10.1.3 唐家堡子隧道出口浅埋地段监控量测断面及测点布置1.洞内净空收敛及拱顶下沉唐家堡子隧道出口浅埋地段围岩等级见表10-5表10-5 围岩分级表段落序号段落长度（m）围岩等级备注起始里程终止里程1DK47+071DK46+985862DK46+985DK46+830155结合表10-3、表10-4确定唐家堡子隧道出口浅埋地段洞内监控量测断面布置见表10-6，断面详细尺寸及预埋件尺寸尺寸见图10-1、图10-2。表10-6 唐家堡子隧道出口洞内监控量测断面布置一览表序号里程围岩等级距上一断面距离（m）拱顶下沉点数量（个）水平收敛基线数量（条）备注1DK47+0705132DK47+0655133DK47+0605134DK47+0555135DK47+0505136DK47+0455137DK47+0405138DK47+0355139DK47+03051310DK47+02551311DK47+02051312DK47+01551313DK47+01051314DK47+00551315DK47+00051316DK46+99551317DK46+99051318DK46+98551319DK46+970151320DK46+950201321DK46+930201322DK46+910201323DK46+890201324DK46+870201325DK46+850201326DK46+8302013图10-12.洞外地表沉降根据规范要求，浅埋隧道地表沉降测点应在隧道开挖前布设，地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程。一般条件下，地表沉降测点纵向间距应按表10-7的要求布置。表10-7地表沉降布置表隧道埋深与开挖宽度（m）纵向点间距2BHo 2. 5B20-50 B Ho 2B 10-20HoB 5-10注：表中B为隧道的开挖净宽，Ho为隧道的埋深垂直于隧道的同一断面内原地面标高与隧道洞顶标高的高差称之为隧道的埋深（Ho），当隧道埋深小于等于隧道的2倍开挖净宽（B）时该隧道为浅埋隧道。根据设计图纸给出的参数，唐家堡子隧道出口DK46+830DK47+095段的埋深情况见表10-8。表10-8唐家堡子隧道出口DK46+830DK47+095段的埋深情况里程轨面标高（m）拱顶标高(m)原地面标高(m)隧道埋深H0(m)隧道开挖净宽B（m）H0/ B备注DK47+095208.422217.882211.504-6.37814.38-0.44浅埋DK47+075208.482217.942218.8490.90714.380.06浅埋DK47+050208.557218.017226.388.36314.380.58浅埋DK47+000208.707218.167227.789.61314.380.67浅埋DK46+950208.857218.317247.8329.51314.382.05深埋DK46+900209.007218.467234.4215.95314.381.11浅埋DK46+850209.157218.617246.25127.63414.381.92浅埋DK46+830209.217218.677254.9836.30314.382.52深埋为施工安全及便于对地表沉降数据进行分析，决定在 DK46+830DK47+071段（Ho2.5B）内设置地表沉降断面。具体里程见表10-9。表12-9唐家堡子隧道出口地表沉降观测断面布置里程表里程轨面标高（m）拱顶标高(m)原地面标高(m)隧道埋深(m)备注DK47+070208.497217.957220.632.673DK47+065208.512217.972223.125.148DK47+060208.527217.987225.247.253DK47+055208.542218.002226.598.588DK47+050208.557218.017226.388.363DK47+045208.572218.0322256.968DK47+040208.587218.047223.845.793DK47+035208.602218.062220.443.35DK47+030208.617218.077217.753.41DK47+025208.632218.092218.733.4DK47+020208.647218.107220.353.26DK47+015208.662218.122221.983.858DK47+010208.677218.137223.955.813DK47+005208.692218.152225.917.758DK47+000208.707218.167227.789.613DK46+995208.722218.182229.7811.598DK46+990208.737218.197231.7413.543DK46+985208.737218.212235.8517.638DK46+970208.797218.257240.2321.973DK46+950208.857218.317247.8329.513DK46+930208.917218.377244.526.123DK46+910208.977218.437236.2117.773DK46+890209.037218.497234.215.703DK46+870209.097218.55723920.443DK46+850209.157218.617246.25127.634DK46+830209.217218.677254.9836.3033.测点埋设洞内收敛观测点，统一采用55cm长22螺纹钢，在端头处焊接三角形挂钩，便于准确测量。埋入基岩深度不小于25cm，钻孔埋入时应用砂浆或锚固剂锚固，样式如图10-2：图10-2洞内拱顶下沉观测点，统一采用55cm长22螺纹钢，在端头处焊接反光钢板，便于准确测量。埋入基岩深度不小于25cm，钻孔埋入时应用砂浆或锚固剂锚固，样式如图10-3：图10-3地表沉降测点横向间距为2m。每个断面布置11个点。每个测点埋置深度不小于1.5m，地表以下50cm用M10砂浆进行锚固。测点布置见图10-4图10-44.地质和初期支护观察地质和初期支护观察分开挖工作面观察、已施工区段初期支护观察及地表观察。开挖工作面观察在每次开挖后进行一次,内容包括节理裂隙发育情况、工作面稳定状况、围岩变形等。当地质情况无变化时，可每天进行一次，观察应绘制开挖工作面略图并作好地质素描，填写工作面状态记录表及围岩级别判定。对已施工区段初期支护的观察每天一次，观察内容包括喷砼、锚杆、钢架的状况，以及施工质量是否符合规定的要求。洞外观察包括洞口地表情况、地表沉陷、边仰坡的稳定、地表水渗透的观察。10.1.4 量测频率净空变化和拱顶下沉量测布点应在开挖后至初喷前进行，若围岩出现变化异常应尽早布设；初始读数在每次开挖后12小时内取得，最晚不得迟于24小时。地表下沉量测测频率与拱顶下沉和净空变化的量测频率相同，见表10-10表10-10量测频率表位移速度（mm/d）量测断面距开挖工作面的距离量测频率5（01）B2次/d15（12）B1次/d0.51（25）B1次/23d0.20.5（25）B1次/3d0.25B1次/7d注：B表示隧道开挖宽度注：位移速度和距开挖工作面的距离控制频率时选用较大值。10.1.5 控制基准1.监控量测控制基准包括隧道内位移、地表沉降、爆破振动等，应根据地质条件、隧道结构的长期稳定性、隧道施工安全性，以及周围建（构）筑物特点和重要性等因素制定。2.隧道初期支护极限相对位移可参照表10-11选用。表10-11 跨度7mB12m隧道初期支护极限相对位移围岩级别隧道埋深h（m）h5050h300300h500拱脚水平相对净空变化（%）0.030.100.080.400.300.600.100.300.200.800.701.200.200.500.402.001.803.00拱顶相对下沉（%）0.030.060.040.150.120.300.060.100.080.400.300.800.080.160.141.100.801.40注：1.本表适用于贾庄隧道复合式衬砌的初期支护，围岩为硬质时取表中较小值，围岩为软质时取表中较大值。表列数值可在施工中通过实测资料积累作适当修正。2.拱脚水平相对净空变化指两拱脚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极限值乘以1.11.2后采用。3.位移控制基准应根据测点距开挖面的距离，由初期支护极限相对位移按表10-12要求确定。地表沉降控制基准应根据地层稳定性、周围建（构）筑物的安全要求分别确定，取小值。表10-12 位移控制基准类别距开挖面1B（U1B）距开挖面2B（U2B）距开挖面较远允许值65%U090%U0100%U0注：B为隧道开挖宽度，U0为极限相对位移值。4.根据位移控制基准，可按表10-13分为三个管理等级。表10-13 位移管理等级管理等级距开挖面1B距开挖面2BUU1B/3UU2B/3U1B/3U2U1B/3U2B/3U2U2B/3U2U1B