长大隧道施工要点

隧道施工要点一 隧道施工特点与一般规则1.隧道隐蔽性大,掌子面前方不可预见地质条件多；安全、工期、成本风险较大；2.隧道施工作业空间狭窄，作业环境恶劣（潮湿、温度较高、空气受污染、光线不充足、噪声大等）；3.隧道施工是呈纵向线形方式，从洞口开始随着掌子面向前延伸，直到贯通；以开挖为龙头至二衬建成与保护的施工过程中，具有多工序作业、循环作业、平行作业、连续作业的特点；4.隧道施工工法、工序间距和施工循环进尺须适应地质条件；5.施工人员必须在确认隧道开挖后有支护保护或确认围岩已稳定的条件 下进行作业；6.隧道施工进入50m之后，必须采用机械通风，其通风量应满足稀释爆生气体和洞内柴油机排放的废气以及供给作业人员充足的新鲜空气；7.应连续向洞内供电供水供风；8.必须有应对坍方、突水突泥等灾害发生的应急措施和预备相应的设备机具和器材。二 隧道施工经典经验1.“早进洞，晚出洞”；2.稳定围岩是施工头等大事；3.开挖成形好，进度好；4.初支早封闭，早成环；5.二衬“内实外美”；6.排堵结合治理地下水；7.通风好，操作质量高；8.建立复核制，测量不出错。三 隧道施工要点1.洞口与洞口段施工1.1贯彻“早进洞，晚出洞”的原则，非常重视洞口和洞口段的施工，一次进洞成功；1.2洞口边仰坡开挖，应尽量不破坏岩土坡脚，减少对岩体的扰动。清除其上方危石；1.3按设计完成洞口边仰坡永久性挡护工程和临时性防护工程；1.4按设计完成天沟、截水沟洞口排水系统；1.5洞口段系指从洞口进入一定长度的隧道段，其长度一般按围岩条件而定，为12个衬砌循环长度即12m或24m。对于覆土浅、软弱围岩（、级），通常采用大管棚加超前小导管、环形导坑法、强支护嵌入式进洞方案；对于中硬岩、硬岩围岩（、级），通常采用台阶法、弱爆破进洞方案。.隧道施工方法的选定主要根据地质条件、隧道跨度、断面大小选定施工方法。按照既定施工方法的施工顺序、步骤和合适的工序进度与工序间距施工，形成多工序平行作业。隧道施工“三大工序”：开挖、初支、衬砌采用三条作业线进行平行作业。 “三大工序”中各自的工序进行平行和循环作业。3.开挖要点根据地质条件和隧道断面情况，有各种各样的开挖方法。铁路山岭隧道施工主要开挖方法：适用于硬岩和中硬岩（、级围岩）的全断面法；适用于中硬岩和软岩（、级围岩）的台阶法；适用于软岩和软弱围岩（、级围岩）的环形开挖预留核心土法、中壁法（CD法）和双侧壁法等。对于硬岩和中硬岩一般采用钻爆法开挖；对于软岩和软弱围岩采用人工辅助机械（反铲等）或人工手工开挖方式。开挖是隧道施工最重要的龙头工序，它直接影响围岩的稳定性，直接影响后步所有工序，直接影响施工成本。因此，必须慎重选择开挖方式、方法，采取有效措施提高开挖质量，如对硬岩采用精细光面爆破，对软弱围岩采用先护后挖，随挖随支，保护围岩。3.1全断面法要点3.1.1全断面适用于级围岩，对级大跨大断面隧道则要慎用;3.1.2配置风钻群台架或钻孔台车和大型装运机械设备，进行深孔光面爆破，循环进尺35m,以提高施工进度;3.1.3为避免深孔爆破可能带来的严重超欠挖，应该强调采用“精细光面爆破”。光面爆破效果与质量主要取决于开挖轮廓周边炮眼的间距和平行打眼精确度及合适的装药量。要求周边炮眼定位定人操作，爆破后对照检查，间距0.45m,外插角13，不打“交叉眼”，不打“冲天眼”，采用串装药卷间隔装药，装药集中度0.150.25Kg/m;3.1.4光爆效果要求：爆破后围岩稳定，无松石，炮眼痕迹保存率在80%以上，痕迹基本平行，最大台阶25cm,平均超挖不大于15cm;隧道底板开挖也应该达到同样标准；3.1.5喷射混凝土与开挖工序间距视实际围岩稳定状况和光爆效果而定；可以滞后一定安全距离，一般为1015m;初喷35cm,填充岩石裂隙，封闭围岩，巩固光爆效果；3.1.6遇到围岩变化，及时调整开挖方法；围岩变软，节理发育，破碎可转换为台阶法等；3.1.7有条件时，可采用“人机套打”工法，预留光爆层，改善光爆，减少超欠挖，减少对围岩的扰动，加快开挖速度。3.2台阶法要点3.2.1一般用于级围岩；上台阶高度应根据打眼台车（或台架）、装碴机械所需作业高度而定，但应考虑尽量小些；根据围岩条件和尽量减少施工工序干扰，安全合理地确定台阶长度，钻爆法开挖台阶长度一般为80100m，软岩小于50m;(现在业主对台阶长度有“规定”)；3.2.2一般采用钻爆法施工，对比较软的级围岩有时只局部采用钻爆法。采用“精细光面爆破方法”，其要求同前“全断面法要点”；下台阶钻爆已有良好的第二临空面，光面爆破条件更好，应该要求达到更好的光爆效果；3.2.3喷锚支护按实际围岩和光爆效果决定其施作时间和工序间距，一般为1015m；（现在业主对此有“规定”）；3.2.4施工时解决好上下台阶和仰拱施工干扰问题，下台阶应在上台阶锚杆与喷射混凝土强度达到70%以上时开挖；3.2.5对软岩钢架支护的要求：钢架必须置于实处，不得使用虚碴垫钢架拱脚、墙脚；加强钢架之间的纵向连结，形成整体结构；3.3其他主要的隧道施工方法和开挖方法要点附后。4.初期支护要点，初期支护主要是三大件：喷射混凝土，锚杆，钢架，另外有钢筋网；各有各的作用，又有共同联合作用；初支的原则：尽快施作，及早成环。软弱围岩初支随挖随支，挖一榀，支一榀，喷一榀，及早闭合成环；硬岩开挖后确认稳定，初支可滞后一定距离施作。4.1喷射混凝土要点4.1.1喷射混凝土主要标准：强度和厚度符合设计，没有大面积的裂纹；4.1.2采用湿喷混凝土工艺；避免干喷的粉尘，减少回弹，提高质量，保护作业人员健康；4.1.3强调开挖后初喷；，填塞岩层缝隙，封闭岩面，暂时提高围岩稳定性；4.1.4喷射混凝土应与岩壁、钢支撑密贴，混凝土密实；4.1.5正确操作：喷射方向尽量与岩面垂直，喷嘴与岩面距离0.81.0m为好；分段分片自下而上顺序喷射，一次喷射厚度58cm;喷射表面平整，起码做到“大平小不平”；4.1.6对于厚度大于15cm的喷射混凝土进行回填注浆，以增加联合支护的整体性，同时起到止水作用。4.2锚杆支护要点4.2.1系统锚杆支护主要标准：位置、间距、排距、锚固长度符合设计要求，注浆饱满密实；（在施工设计图预先设计的锚杆）。4.2.2系统锚杆注浆浆液终凝后，安装托板，拧紧螺栓；4.2.3施工锚杆按照需要打设。4.3钢架施工要点钢架两大类，型钢（如H型钢）和格栅钢架。在软弱围岩中，在喷锚网钢架联合支护中，主要由钢架承受荷载。施工关键两个“牢固”：钢架拱脚基础牢固；钢架纵向连结牢固。4.3.1型钢、格栅钢架按中线水平直立架设，避免侵限返工；间距按设计要求，不要随意改变；4.3.2拱脚必须置于牢固的基础上，拱脚不得悬空；4.3.3型钢、格栅钢架单元之间节点采用螺栓连结牢固，钢架之间纵向连结牢固；钢架与岩壁、初喷混凝土密贴；4.3.4拱脚按要求打设锁脚锚杆；4.3.5对于型钢钢架，在喷射混凝土时，应先喷填钢架与岩壁空隙；4.3.6下一工序开挖后，及时进行初支连接，避免上节钢架悬空时间过长。4.3.7格栅钢架是喷射钢筋混凝土构件，只有当喷射混凝土强度达到一定时（如达到15MPa时），才能成为受力构件。因此，喷射混凝土的质量是关键，要求喷射混凝土密实并紧贴岩壁。格栅钢架要一次成型，不能间断。4.4钢筋网钢筋网由直径6mm盘条焊接成型；施作时尽量利用锚杆固定并应与围岩（或与初喷混凝土）密贴；网喷不要露筋。5.防水板铺设要点5.1基面处理：提前检查初支断面，净空不得侵入二衬断面，如有侵限，立即处理；渗漏水处理；补喷混凝土；处理锚杆头、钉头等；5.2排水盲管定位合理，导水入管，使用“三通”引出；5.3无纺布铺设采用塑料焊圈射钉固定牢固；5.4防水板铺设：铺设应超前二衬一个循环作业长度；无钉铺设，使用熔接器与无纺布熔接；5.5防水板焊接：防水板接缝焊接是关键，接缝干净，采用热焊器焊无漏焊，按规定检查合格才能立模。5.6止水带固定：二衬环间止水带固定在挡头板上，位置正确，不扭曲并加以保护。6.仰拱与二衬要点6,1仰拱施工要点6.1.1仰拱适度紧跟开挖掌子面施作。仰拱完成后可以锁固初支基脚，增强初支整体稳定性,、级软弱围岩，仰拱距离掌子面40m,超前二衬23个循环作业长度（业主对此距离有规定）。6.1.2仰拱、底板（不设仰拱）灌注混凝土前，必须将虚碴、杂物清除干净，排除积水；6.1.3；仰拱、底板施作应一次成型；施工缝要做防水处理；仰拱填充严禁与仰拱同时施工；6.1.4为了仰拱与开挖、出碴平行作业，采用栈桥，仰拱在栈桥下施工、养护。6.2矮边墙施工要点6.2.1立模中线水平准确；6.2.2模板牢固不变形走样。6.3二衬施工要点6.3.1二衬质量关键是强度与厚度符合设计标准，做到“内实外美”；6.3.2二衬在初支、仰拱完成后适时施作，与掌子面保持合适距离，围岩不同，要求距离不同。目的是减少施工工序干扰和防止初支失稳。对于、级围岩，间距200m左右，级围岩100120，级围岩m，、级围岩40m内。但是，都应视实际情况而定。（现铁路隧道由业主规定）。6.3.3初支完成后，应用隧道断面仪检查净空，如有侵限，必须处理，确保二衬厚度；6.3.4衬砌台车模板表面应清洗干净，并均匀地刷脱模剂；接头凿毛并清洗干净，洒水润湿；6.3.5按中线水平立模定位，准确无误；注意模板与矮边墙、上循环二衬密贴，无错台，不漏浆；6.3.6采用混凝土搅拌运输车运输，混凝土泵泵送入模，必须连续不间断灌注，并使用表面振捣器振捣密实；自下而上，两侧均匀灌注；控制混凝土出料至入模时间不超过1小时；间断灌注形成“冷缝”，可能造成裂纹或渗水；捣固好才能确保二衬混凝土抗渗防水性能；试验员旁站控制入模混凝土质量；6.3.7二衬脱模：混凝土强度达到8MPa时可脱模；脱模后养护14天（现在很少这样做）；处理存在的缺陷；6.3.8二衬背后回填注浆：混凝土强度达到70%以上可进行回填注浆，压力控制在0.30.5MPa。7.施工监控量测要点7.1监控量测作为施工的重要组成部分纳入施工工序并贯通施工全过程。7.2根据隧道地质条件、施工方法和断面情况制定监控量测方案与计划，制定监控量测控制管理基准值。一般由设计单位在施工设计图中提出和规定。7.3监控量测应由洞口技术主管主持，设专人负责设点、量测、记录、整理、分析和判断（现在新台隧道已将此工作委外负责）；7.4最实用最直观最有效的监控量测项目是隧道拱顶下沉和内空变位监控量测。量测点应布置在同一断面，其间距级围岩3050m;级围岩1030m;、级围岩510m。一般、级围岩不进行量测。7.5量测频率可以按照设计与施工要求确定；也可以按照实际变位速率确定。参考值：位移速率5mm/d，量测2次/d,在15mm/d,量测1次/d，在0.51.0mm/d，量测1次/23d,0.5mm/d，量测1次/7d;7.6根据监控量测结果对围岩稳定性、支护结构受力状态安全性作出评价并提出实施意见指导施工。8.施工通风与排水8.1施工通风是唯一改善洞内环境的有效手段，尤其是无轨运输，内燃机进洞，通风成为施工关键。根据稀释爆生气体和稀释内燃机废气以及供给作业人员新鲜空气所需通风量和隧道施工长度选择合适的轴流式通风机。通风的经验是“大功率，大风量，大风管”解决长隧道通风问题。专人管理维护风管，悬挂做到“平直顺”，要求进洞300m风管不漏风，300后风管不破损，少泄漏。8.2施工排水施工排水不仅是为了提供良好的比较干燥的作业面，有利安全生产，而且是做好洞内文明施工的基础。洞内顺坡排水：应设置双侧水沟，地下水与施工废水归槽归沟，路面不漫水，不积水。洞内反坡排水：设置集水坑，配备潜水泵，采用管道排水方式。9.施工机械化配套 现在大断面隧道施工普遍采用无轨运输方式。机械选型与配置原则是挖装运卸初支二衬机械能力匹配，效率高，灵活耐用，污染小，数量足够。尽量以机械代替人力手工操作，当前已有以钻孔台车代替台架风钻群打眼作业的趋势或采用人机套打方法，以加快开挖速度。10.施工管理重点10.1加强施工工序管理，当班施工员或技术员应负责当班进行的各工序的安全与质量管理，管理到位，到工作面；10.2加强爆破安全管理，主要是装药作业的安全操作管理；10.3加强光面爆破操作管理，主要是对周边打眼操作管理。11.地下水处理要点 地下水是隧道施工的最大“敌人”，是公认的隧道施工最大难题。因为一是很难查清地下水的存在和活动规律；二是对于地下水的处理，目前还没有能达到预想效果的立竿见影的手段和方法。往往采用了各种手段和方法，仍然得不得预想效果。铁路隧道处理地下水的原则是以排为主，排堵结合。设计采用不全包的结构防水层。处理地下水的要点，也是重要经验，是对地下水从开挖开始到二衬贯穿全过程进行处理。开挖发现地下水时，应按照具体情况将水集,中归槽；喷射混凝土之前再次集水，不容许在大面积淌水流水岩面上喷射混凝土；初支完成后对于15cm以上厚的喷射混凝土达到设计强度后可进行回填注浆，孔深50cm,注浆压力0.30.5MPa;铺设防水板前，对喷射混凝土渗漏水或流水按照具体情况再次做注浆或集水归槽处理；铺设防水板时，必须将渗漏水归入泄水管而不留在防水板内；二衬混凝土灌注前须检查有无渗水可能进入二衬混凝土，如有须进行最后处理；二衬脱模后，对个别渗水处采用注水泥浆或化学浆液处理。12.隧道超前地质预报12.1隧道施工所需的预报内容12.1.1软弱夹层、破碎地层的岩性12.1.2断层、节理密集带及影响带12.1.3地下水探测（对有可能存在大量涌水或突水的地层）12.2地质预报方法12.2.1主要常用直观有效的方法A.地质分析法，主要是掌子面地质素描法，由现场工程技术人员进行素描；B.超前钻探预报法，使用深孔水平钻机，从掌子面超前钻孔50100m,一般由专业队伍进行，给施工单位提供探测成果；C.加深炮孔方法超前58m简易探测，由现场工程技术人员主持进行。12.2.2施工工设计图规定要求的物理探测，有TSP法、地质雷达、红外线探地下水，由专业地质队伍进行，给施工单位提供判释结果。13.隧道超前预加固和超前预支护对级围岩含水的全风化岩石岩层、极破碎含水岩层、流动性砂土层、富水的断层破碎带等岩层，如果对其不进行地层改良则无法开挖。因此，必须采用超前预加固方法对其进行加固，即对其进行地层改良。在预加固完成后再采用对付软弱围岩的方法进行掌子面开挖。对级较软弱、软弱围岩，为防止掌子面坍塌，尤其是防止拱部坍塌，通常采取超前预支护方法，先护后挖。13.1隧道超前预加固的主要方法13.1.1超前围岩预注浆要点（1）超前围岩预注浆（或称隧道深孔注浆）是加固地层和堵水的一种有效方法。它适用于软弱围岩及断层破碎带、自稳性差的含水地质地段。注浆孔深一般在15m30m。注浆孔在开挖掌子面分层布置，在纵向呈伞形辐射状。一般注浆参数：注浆孔孔底间距按各个注浆孔的扩散半径互相重叠为原则。一般注浆孔直径76108mm，注浆终孔间距按1.51.6倍浆液扩散半径决定，一般为23m。浆液扩散半径为12m。注浆压力根据岩性、涌水压力、注浆目的和施工条件经现场就地试验确定，一般终压为1.52.5MPa。根据地质条件和目的决定注浆范围，一般为开挖轮廓以外03m。（2）采取喷射混凝土或模注混凝土封闭掌子面，作为止浆墙；（3）注浆管孔口与孔壁间应封堵严实，起到固定注浆管和止浆作用；（4）注浆方式应根据涌水量大小和压力以及注浆孔深选用；可供选择的三种方式：前进式、后退式和全孔一次式；（5） 正确选择和使用止浆塞； ( 6) 注浆结束后应及时对注浆质量和效果进行检查；（7）针对需要深孔注浆的掌子面作出具体注浆设计与注浆施工措施。13.1.2掌子面浅孔注浆要点（1）为了防止软弱围岩局部发生坍塌，可采用小孔径浅孔注浆，类似小导管的方式进行掌子面拱部环向注浆；钻孔直径可选择使用38mm/42mm/45mm；钻孔深度35m;它是填充注浆，填充发育的节理裂隙以达到改善地层防止掌子面坍塌的目的；（2）注浆孔沿开挖轮廓布置，需要时，可在轮廓内再设置一环注浆孔；（3）注浆压力在0.51.0MPa;（4）注浆搭接重叠三分之一上一循环长度。13.2隧道超前预支护的主要方法13.2.1超前注浆小导管要点（1）超前注浆小导管是沿着隧道开挖轮廓向外钻孔，将钻有花孔的小钢管（小导管）打入地层内，并以向管内压注浆液，小导管能起到超前支护的作用，浆液又能起到对导管周围一定范围岩体加固及堵住裂隙水的作用；（2）通常采用风钻成孔，沿着拱部布孔（需要时适当向边墙延伸），一般孔距不大于45cm，外插角控制在1015；（3）顶进小导管，使用胶泥之类堵塞小导管周围缝隙，安装止浆塞或采用其他防止孔口漏浆方法；（4）必要时，使用喷射混凝土封闭掌子面，以防止掌子面漏浆；（5）依据掌子面地质条件可选择单液、双液注浆。13.2.2超前大管棚要点（1）超前大管棚超前预支护适用于全风化岩层、极破碎地层、断层破碎带、坍方体、岩堆等洞口或洞内；多用在洞口，作为破碎地层、软弱地层进洞措施。管棚钢管沿隧道开挖轮廓线纵向设置，其长度为1045m,通常管棚使用外直径70180mm无缝钢管，长6m、8m接头使用丝扣连接;纵向两组重叠长度不小于3.0m,管棚钢管环向间距应视管棚用途和钢管直径而定，一般为3050cm，打设角度按设计规定，一般为13，考虑下一循环不受其下垂影响，打设角度可加12；（2）按照设计和中线水平，定出混凝土导墙或导向钢架准确位置，做好C20混凝土导墙，导孔直径大于钢管直径2030mm； （3）钻孔顺序由高孔位向低孔位进行；钻孔完毕，应清洗钻孔；（4）为增加钢管支护刚度，在钢管内注浆或再加钢筋束注浆；钢管顶进后进行注浆，注浆压力一般在0.51.5MPa;注浆量视围岩可注和改善围岩需要而定；（5）管棚完成后，对掌子面进行喷射混凝土，并架设钢拱架，准备开挖。14.施工缺陷的处理由于隧道采用矿山法钻爆施工，工序多，存在许多人为因素的影响，尤其是操作质量欠缺，因此不可避免地会出现质量缺陷，如开挖超欠挖较大，喷射混凝土与二衬个别地点存在渗水，防水板泄水管安装缺点等。但是，必须尽早发现缺陷，记录在案，及时处理。不使缺陷积累或叠加成为“病害”而难以交验。发现缺陷，分析原因，吸取教训，预防缺陷。15.通过断层的施工要点通过断层的施工总体原则：有预案，超前探，预加固，强支护，快封闭，早衬砌。在经过钻探查清断层位置、断层性质、岩性、破碎程度与地下水状况后，作出具体施工方案设计，准备好机械、器材、材料等，施工范围：提前从影响带10m开始进行施工一直到通过断层影响带后10m为止。一般采取全断面深孔注浆预加固并起到堵水作用；注浆小导管超前支护，分部开挖，短进尺，喷锚网型钢支撑初期支护，尽快封闭后早衬砌。同时，在通过断层期间，应加强监控量测和观察以指导施工。16.主要辅助工法隧道在浅埋地段、自稳性差的软弱破碎地层、严重偏压、岩溶流泥地段、砂土层、砂卵（砾）石层、断层破碎带以及大面积淋水或涌水地段施工时常会发生开挖面失去稳定性，或由于初支强度不能满足围岩稳定的要求以及由于大面积淋水、涌水而导致围岩失稳而产生坍塌等，不仅使围岩条件更加恶化，给施工带来极大困难而且威胁施工安全，延误工期，费工费料，影响工程质量。为避免发生上述情况，