隧道施工技术

1、 隧道施工技术一、隧道工程断面形式及施工基本概念（一）、隧道断面及主要组成部分 （二）、隧道施工基本概念隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技术和施工管理的总称。隧道施工方法的选择主要依据工程地质和水文地质条件，并结合隧道断面尺寸、长度、衬砌类型、隧道的使用功能和施工技术水平等因素综合考虑研究确定。隧道净空：指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间，包括隧道建筑界限通风及其他所需的断面积。隧道建筑界限：为了保护隧道内各种交通的正常运行与安全，而规定在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间界限。仰拱：直接意思就是向上的拱，在隧道工程中，处于隧道最下部（反拱形，所以叫仰拱），隧道一般分拱顶，

2、拱腰，边墙和仰拱。隧道仰拱在隧道衬砌中一般是先浇筑的，浇筑后模板台车就可以在仰拱砼上定位和支撑，来进行隧道拱墙砼的浇筑。 隧道拱墙：指隧道两边侧墙和顶部的拱部，隧道拱墙一般是利用模板台车一体浇筑的。初期支护：多采用喷锚支护的工艺施工，一般有喷浆、锚杆、挂网、钢拱架等方式，根据岩石类型的不同分别使用或联合使用的支护形式。二次衬砌：指的是为防止围岩变形或坍塌，沿隧道洞身周边用钢筋混凝土等材料修建的永久性支护结构。二次衬砌指隧道的二次支护，是相对隧道的初期支护而言的。初期支护是隧道掘进后立即进行的支护，二次衬砌应该在围岩变形较小或稳定的状态下进行的。 （三）、山岭隧道的常规施工方法山岭隧道常规施工方

3、法又称为矿山法，是采用钻爆开挖加钢木构件支撑的施工方法，普遍称为“传统的矿山法”。而将采用钻爆开挖加锚喷支护的施工方法称之为“新奥法”。目前本工程施工就是采用“新奥法”。 1、新奥法基本原理及施工基本原则 应用岩体力学理论，以控制爆破为开挖方法，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时的进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的测量、动态修正设计参数和变动施工方法的一种隧道施工方法。 2、施工基本原则少扰动开挖时要尽量减少对围岩的扰动次数、扰动强度、扰动范围和扰动持续时间。 早支护开挖后及时施作初期锚喷支护，使围岩的变形

4、进入受控制状态。 勤量测指以直观、可靠的量测方法和量测数据来准确评价围岩(或围岩加支护)的稳定状态，或判断其动态发展趋势，以便及时调整支护形式、开挖方法 。紧封闭一方面指采取喷射混凝土等防护措施，避免围岩因长时间暴露而致强度和稳定性的衰减。另一方面指要适时对围岩施作封闭形支护。 二、隧道施工主要的工艺工法（一）、施工准备开工之后首先修筑临时施工便道，架设施工供电线路、修筑供水设施和铺设供水管道，砌筑洞顶截水沟，开挖洞口段土石方（开洞门）。洞口场地开挖完成后，安装和修建隧道供风、供水、发电、混凝土生产、钢结构加工等设备设施。正洞内管线布置示意图（二）、洞口边、仰坡开挖防护边仰坡开挖前先施作截水天

5、沟，按设计要求从上至下开挖边仰坡，并及时按设计要求进行边仰坡的防护加固。边仰坡加固一般采用打设锚杆、挂网喷浆的方法。（三）超前支护1、大管棚超前支护施工大管棚做为一种重要的超前支护形式，一般多用在隧道暗洞开挖之前（开洞门前）完成。主要作用为加固周边一定范围围岩，与钢架组合成预支护体系，防止软弱围岩坍塌、下沉或松弛。洞口段管棚长度一般为20米或30米，多采用108mm热轧无缝钢管，采用丝扣连接。为保证长管棚施工精度，打设钢管前先施做导向墙，导向墙为混凝土结构，骨架采用工字钢定型生产。大管棚施工工艺：开挖管棚工作面导向墙施工测定孔位搭设钻孔平台/安装钻机钻孔/接长钻杆钻杆分节退出卸下安装管棚钢管安

6、装管棚钢筋笼钢管内外注浆2、超前小导管施工超前小导管是隧道施工中较为常用的一种预支护形式。主要作用与大管棚相同，也是为加固周边一定范围围岩，与钢架组合成预支护体系，控制软弱围岩坍塌、变形、掉块。超前小导管有单层、双层两种形式，长度在3.55.0米不等，多采用42mm热轧无缝钢管，采用搭接连接。施工工艺：定位布孔钻孔插入小导管注浆采用凿岩机钻孔，人工安装超前小导管并与钢架焊接固定，小导管外插角符合设计，用注浆泵进行注浆作业，注入水泥单液浆，注浆压力一般为0.8MPa，施工中根据现场试验确定合理的注浆参数。（四）、开挖方法隧道开挖是隧道施工中的重要工序，根据地质条件、断面开挖宽度不同，铁路隧道可采

7、用全断面法、台阶法、环形开挖预留核心土法、中隔壁法（CD法）、交叉中隔壁法（CRD法）、双侧壁导坑法等方法。本工程由于围岩地质较好，主要采用的是台阶法、全断面法和分部开挖法。1、全断面开挖法全断面开挖法就是按照设计轮廓一次爆破成形，然后修建衬砌的施工方法。主要应用于双线隧道、级围岩和斜井、级围岩的施工。循环进尺宜控制在3m左右。2、台阶法根据台阶长度不同，划分为长台阶法、短台阶法和微台阶法三种。施工中采用哪一种台阶法，要根据两个条件来决定，第一是对初期支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差，要求闭合时间越短，第二是对上部断面施工所采用的开挖、支护、出碴等机械设备需要施工场地大小的要求。 （1）、

8、长台阶法长台阶法开挖断面小，有利于维持开挖面的稳定，适用范围较全断面法广，一般适用于地质条件较好的、级围岩。（2）、短台阶法短台阶法适用于地质条件差的、V级围岩，台阶长度定为1-2倍开挖宽度，主要是考虑拉开工作面，减少干扰，因此台阶长度不宜过短。短台阶法可缩短支护闭合时间，改善初期支护的受力条件，有利于控制围岩变形。缺点是上部出渣对下部断面施工干扰较大，不能全部平行作业。（3）、微台阶法适用于V级以上围岩，一般为3-5m的台阶长度。微台阶法上下断面相距较近，机械设备集中，作业时相互干扰大，生产效率低，施工速度慢。3、分部开挖法 分部开挖法包括三台阶七步开挖法、环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑法

9、、中洞法、中隔壁法等。在这里主要介绍三台阶七步开挖法。 三台阶七步开挖法可分以下主要步骤:第1步：上部弧形导坑开挖，预留核心土;第2、3步：左、右侧中台阶开挖，左、右侧台阶错开23m;第4、5步：左、右侧下台阶开挖，左、右侧台阶错开23m; 第6步：开挖上、中、下台阶预留核心土;第7步：开挖隧底。(五)、光面爆破施工在山岭隧道施工中，多数情况下都需要采用钻眼爆破进行开挖。光面爆破也是隧道新奥法施工理论的前提与基础。爆破作业应根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、循环进尺和爆炸材料进行钻爆设计。钻爆设计应根据爆破效果不断优化爆破参数。钻爆设计的内容包括炮眼（掏槽眼、辅助眼、周边眼）的布置、深度、

10、斜率和数目，爆破器材、装药量和装药结构，起爆方法和爆破顺序，钻眼机具和钻眼要求等。钻爆设计土应包括炮眼布置图、周边眼装药结构图、钻爆参数表、主要经济指标和必要的说明。光面爆破工艺及技术要求：施工布眼钻眼清孔装药联起爆网络起爆效果检查光面爆破的分区起爆顺序：掏槽眼一辅助眼一周边眼一底板眼。辅助眼则应由里向外逐层起爆。（六）、出渣 运输采用无轨运输方式，即侧卸式装载机装碴，自卸汽车运碴。（七）、初期支护初期支护是在隧道开挖清危后首先初喷4cm混凝土，然后按设计要求打设锚杆，铺挂钢筋网，安装拱架，打设锁脚锚杆，然后再喷射混凝土到设计厚度。1、喷射混凝土施工喷射混凝土施工操作要点：喷射操作程序应为：打

11、开速凝剂辅助风缓慢打开主风阀启动速凝剂计量泵、主电机、振动器向料斗加混凝土。喷射混凝土应采用湿喷工艺，作业应采用分段、分片、分层依次进行，喷射顺序应自下而上，分段长度不宜大于6m。喷射时先将低洼处大致喷平，再自下而上顺序分层、往复喷射。先喷钢架与壁面间混凝土，再喷两钢架之间混凝土。边墙喷混凝土应从墙脚开始向上喷射，使回弹料不致裹入最后喷层。喷射速度要适当，喷射时使喷嘴与受喷面间保持适当距离，喷射角度尽可能接近90°，以使获得最大压实和最小回弹。喷嘴与受喷面间距宜为1.52.0m。 2、锚杆施工（1）、砂浆锚杆施工工艺流程锚杆制作锚杆孔位测量放样锚杆钻机就位钻孔锚杆孔清孔注水泥砂浆插入

12、锚杆安装垫板砂浆锚杆采用螺纹钢筋加工而成，锚杆钻孔利用开挖作业台架施钻，TY28风动凿岩机钻孔，钻孔方向尽可能垂直结构面或初喷砼表面；成孔后采用高压风清孔。（2）、组合中空锚杆组合中空锚杆的组合：锚杆体（螺纹钢筋套丝）、垫板、螺母、排气管、止浆塞和锚头，其中锚杆体由中空锚杆体和热轧带肋钢筋经连接套连接组合而成。 中空组合锚杆施工工艺：锚杆制作（安装锚杆及排气管）锚杆孔位放样钻锚杆孔清孔插入锚杆封堵止浆塞注水泥浆加设锚垫板操作要点：a、锚杆安设作业在初喷混凝土后及时进行；b、钻孔采用直径42mm的钻头，钻孔前根据设计要求定位出孔位，做出标记。在孔位用风动凿岩机垂直岩面（节理面）钻孔，中空组合锚杆

13、钻孔位置为拱部120度范围内；c、组合中空锚杆注浆采用水灰比1：2水泥浆，注浆压力为0.5MPa左右，同时应考虑岩层的裂隙阻力，根据现场情况试验后确定。但瞬间最高压力值不应超过0.5MPa。止浆塞塞入牢固以确保能承受锚杆及注满锚杆孔砂浆的重量。排气管必须确保插入锚杆孔底，排气孔未出浆前，不得停止注浆；d、注浆完成后，卸下注浆接头并将注浆接头清理干净以便以后重复使用。安装垫板、螺母。锚杆安设后不得随意敲击，其端部3天内不得悬挂重物。3、钢筋网施工 、钢筋网片加工钢筋网片采用级8钢筋焊制，在钢筋加工场内集中加工。 、 挂网按图纸标定的位置挂设加工好的钢筋网片，钢筋网片随初喷面的起伏铺设，绑扎固定于

14、先期施工的系统锚杆之上，再把钢筋片焊接成网，网片搭接长度为12个网格。4、钢架施工钢架施工工艺：钢架加工钢架预拼中线、标高测量定位锚杆施工清除底脚浮碴分部安装钢架、连接加设鞍形垫块安装纵向连接筋与定位锚杆焊接，打设锁脚锚杆锁定。操作要点： 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，连接板螺栓连接。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

15、完成后，底部初期支护及时跟进，将钢架全环封闭。（八）、仰拱、仰拱填充施工施工前于隧道边墙每隔6米施放测量控制点，作为仰拱开挖及混凝土施工控制点。为不影响机械车辆通行，仰拱、仰拱填充利用栈桥平台进行混凝土施工。施工工艺流程：清底、抽排水、接缝凿毛处理焊接上下排钢筋定位筋仰拱钢筋绑扎安装止水带立端模及内模浇筑砼仰拱砼养护中心排水管安装固定填充砼浇填充砼养（九）、隧道防排水施工隧道防排水施工是隧道施工质量控制的重点。水害的防治效果直接影响隧道后期使用的耐久性。1、结构防排水施工工艺：检查净空及初期支护表面情况割除外露超长的钢筋、锚杆，修整凹凸不平的表面以及渗漏水处理安装环、纵向透水盲管铺设土工布、防

16、水板充气检验及隐蔽检查。2、技术要求：隧道防排水采用“防、截、排、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则，达到防水可靠，经济合理，不留后患的目的。本线隧道二次衬砌混凝土采用防水混凝土，其抗渗等级不低于P8；拱墙设置EVA塑料防水板加土工布；施工缝设置止水条或中埋式止水带，并涂刷混凝土界面剂或膨胀止水胶；二次衬砌混凝土施工后，拱部进行充填注浆。3、操作要点：（1）、防水板超前二次衬砌1020m施工，用自动爬行热焊机进行焊接，铺设采用专用台车进行；（2）、铺设前进行精确放样，弹出标准线进行试铺后确定防水板一环的尺寸，尽量减少接头；（3）、防水板铺设从拱顶向两侧铺设，防水板铺设要有一定松驰量，检查时要

17、保证防水板全部面积均能抵到围岩； 暗钉圈固定缓冲层示意（4）、两幅防水板的搭接宽度不应小于150mm；（5）、环向铺设时，下部防水板应压住上部防水板；（6）、防水板之间的搭接缝应采用双焊缝、调温、调速热楔式功能的自动爬行式热合机热熔焊接，细部处理或修补采用手持焊枪，单条焊缝的有效焊接宽度不应小于15mm，焊接严密，不得焊焦焊穿；（7）、防水板的搭接缝焊接质量检查应按充气法检查，将5号注射针与压力表相接，用打气筒进行充气，当压力表达到0.25MPa时停止充气，保持15min，压力下降在10%以内，说明焊缝合格；如压力下降过快，说明有未焊好处。用肥皂水涂在焊缝上，有气泡的地方重新补焊，直到不漏气为

18、止。（十）、衬砌施工（1）、衬砌施工工艺流程监控量测确定施作二衬时间，测量断面是否侵限中线水平放样钢筋定位筋放样安装钢筋绑扎台车就位安装挡头模板灌筑混凝土台车脱模退出养护。（2）、衬砌模板模板衬砌台车必须按照隧道内净空尺寸进行设计与制造，钢结构及钢模必须具有足够的强度、刚度和稳定性。模板台车长度宜为912m，工点设计应根据沉降缝、预留洞室和预埋管线位置、断面加宽等因素综合确定。模板台车侧壁作业窗宜分层布置，层高不宜大于1.5m，每层宜设置45个窗口，其净空不宜小于45cm×45cm。拱顶部位应预留24个注浆孔。（3）、衬砌钢筋采用衬砌钢筋绑扎作业台架提供作业平台，首先环向钢筋定位筋的绑扎与固定，保证整个环向钢筋布置与隧道中线垂直，然后进行分布筋绑扎，最后绑扎好垫块。（4）、混凝土浇筑混凝土浇筑采用泵送完成，插入式振捣棒结合附着式振捣器捣固。从最底层下料口开始下料，逐步上移，各下料口均匀下料，混凝土浇筑要左右对称进行，防止钢模台车偏移。三、隧道不良病害的处理隧道施工过程中，开挖断面涌水、掌子面坍塌及拱顶落石是较常出现的不良地质病害，采取有效措施，处理好这些病害是保证施工安全及施工进度重要手段。（一）、隧道透水隧道施工中水源主要来自岩石裂隙水、地表水通过断裂带补充为地下水、隧道通过岩溶的溶洞发生透水等几种情况。对于上述几种透水情况的处置主