水工隧洞施工

1、隧洞开挖隧洞开挖 衬砌施工衬砌施工喷锚支护喷锚支护主要工作：主要工作：洞室开挖和出渣，洞室临时支护，洞室衬砌洞室开挖和出渣，洞室临时支护，洞室衬砌 或支护，洞室灌浆以及质量检查或支护，洞室灌浆以及质量检查工作特点：工作特点：受地质及水文地质影响大，施工场地狭窄，工种受地质及水文地质影响大，施工场地狭窄，工种 工序多、施工干扰大，劳动条件差，施工组织较工序多、施工干扰大，劳动条件差，施工组织较 复杂，安全复杂，安全 问题突出。问题突出。施工方法：施工方法：钻爆法（钻孔爆破法）、机械开挖法钻爆法（钻孔爆破法）、机械开挖法有关技术规范：有关技术规范： SDJ21283水工建筑物地下工程施工技术规范水

2、工建筑物地下工程施工技术规范 SDJ13484水工隧洞设计规范水工隧洞设计规范 GBJ8685锚杆喷射混凝土支护技术规范锚杆喷射混凝土支护技术规范我国地下工程设计中采用的围岩分类方法我国地下工程设计中采用的围岩分类方法 类类 稳定围岩稳定围岩 类类 基本稳定围岩基本稳定围岩 类类 稳定性较差围岩稳定性较差围岩 类类 稳定性差围岩稳定性差围岩 类类 不稳定围岩不稳定围岩第第1节节 隧洞的开挖隧洞的开挖一、开挖方式：一、开挖方式： 开挖方式的选择主要取决于围岩的类别、断面尺寸、开挖方式的选择主要取决于围岩的类别、断面尺寸、施工机械化程度和水平。施工机械化程度和水平。1、全断面开挖法：、全断面开挖法

3、： 指整个开挖断面一次钻爆开挖成型。分指整个开挖断面一次钻爆开挖成型。分垂直掌子面掘垂直掌子面掘进和台阶掌子面掘进进和台阶掌子面掘进。 适用于适用于围岩坚固稳定、不需要支围岩坚固稳定、不需要支撑，有大型开挖设备，设备能力和断撑，有大型开挖设备，设备能力和断面大小相适应，轴线不长情况。面大小相适应，轴线不长情况。 施工特点施工特点：净空面积大、各工序：净空面积大、各工序相互干扰小、有利于机械化作业、施相互干扰小、有利于机械化作业、施工组织较简单、掘进速度快。工组织较简单、掘进速度快。垂直掌子垂直掌子 垂直掌子面掘进垂直掌子面掘进能能使用多台钻机或钻孔台使用多台钻机或钻孔台车，适宜大型机械设备车，

4、适宜大型机械设备施工。施工。垂直掌子开挖机械化程序垂直掌子开挖机械化程序1、钻孔台车、钻孔台车 2、装碴机、装碴机 3、通风管、通风管4、电瓶车、电瓶车 5、钢模台车、钢模台车 6、混凝土泵、混凝土泵台阶掌子台阶掌子 整个断面分为上、下两层，台阶面间距保持在整个断面分为上、下两层，台阶面间距保持在3米米左右，在掘进过程中要求各层同时爆破，掘进深度大致左右，在掘进过程中要求各层同时爆破，掘进深度大致相同。相同。适用于适用于地质条件较好，但机械水平低的大断面或地质条件较好，但机械水平低的大断面或避免搭架的中、小断面。避免搭架的中、小断面。2、导洞开挖法、导洞开挖法：（下导洞、上导洞、中导洞、双导洞

5、）：（下导洞、上导洞、中导洞、双导洞） 先开挖一个小断面的洞（先开挖一个小断面的洞（导洞导洞）作为先导，等导洞贯）作为先导，等导洞贯通后再扩大开挖出设计断面。隧洞较长时，可在导洞开挖通后再扩大开挖出设计断面。隧洞较长时，可在导洞开挖一定距离（一定距离（1015m）后，接着进行断面扩大，使导洞开挖）后，接着进行断面扩大，使导洞开挖与断面扩大同时并进。与断面扩大同时并进。下导洞开挖（拱下掘进）法（漏斗棚架法）：下导洞开挖（拱下掘进）法（漏斗棚架法）： 适宜岩石稳定、地下水较多的情况适宜岩石稳定、地下水较多的情况。 优点优点：下部出碴线路不必转移、运输方便，上部扩大可：下部出碴线路不必转移、运输方便

6、，上部扩大可利用岩石自重提高爆破效果，排水容易，开挖与衬砌施工干利用岩石自重提高爆破效果，排水容易，开挖与衬砌施工干扰小，施工速度快。扰小，施工速度快。 缺点缺点：顶部钻孔较困难，遇岩石破碎时，施工不够安全。：顶部钻孔较困难，遇岩石破碎时，施工不够安全。下导洞开挖法施工程序下导洞开挖法施工程序1、下导洞、下导洞 2、顶部扩大、顶部扩大 3、上部扩大、上部扩大 4、下部扩大、下部扩大 5、边墙衬砌、边墙衬砌 6、顶拱衬砌、顶拱衬砌7、底版衬砌、底版衬砌 8、漏斗棚架、漏斗棚架 9、脚手架、脚手架上导洞开挖法（拱顶掘进）：上导洞开挖法（拱顶掘进）： 适宜岩石稳定性差、地下水不多的情况适宜岩石稳定性

7、差、地下水不多的情况。 优点优点：先开挖顶部，安全处理容易解决，顶部开挖规格：先开挖顶部，安全处理容易解决，顶部开挖规格易于控制，下部扩大施工方便。易于控制，下部扩大施工方便。 缺点缺点：导洞上部出碴线路要转移、排水不方便，开挖与衬砌：导洞上部出碴线路要转移、排水不方便，开挖与衬砌常交叉进行，施工干扰大，施工速度较慢。常交叉进行，施工干扰大，施工速度较慢。 中导洞开挖法：中导洞开挖法：导洞在断面中部，导洞开挖后全面导洞在断面中部，导洞开挖后全面向四周扩大。向四周扩大。 优点优点：利用柱架式钻机，可以一次钻完四周辐射孔眼；：利用柱架式钻机，可以一次钻完四周辐射孔眼；扩大钻孔可以与出碴平行作业。扩

8、大钻孔可以与出碴平行作业。 缺点缺点：导洞和扩大并进时，导洞部分出碴不方便。：导洞和扩大并进时，导洞部分出碴不方便。 适用于适用于岩石坚硬、不需要临时支撑，洞径大于岩石坚硬、不需要临时支撑，洞径大于5m，且，且具有柱架式钻机的场合。具有柱架式钻机的场合。 双导洞开挖法：双导洞开挖法：有有双侧导洞和上下导洞双侧导洞和上下导洞两种方式。两种方式。 ：双侧导洞开挖：适用于双侧导洞开挖：适用于岩石破碎，地下水较严重，岩石破碎，地下水较严重，断面较大，需要边开挖边衬砌的情况断面较大，需要边开挖边衬砌的情况 ：上下导洞开挖：适用于上下导洞开挖：适用于断面很大、缺少大型开挖断面很大、缺少大型开挖设备，地下水

9、严重的情况，上导洞用来扩大，下导洞用来设备，地下水严重的情况，上导洞用来扩大，下导洞用来出碴和排水。出碴和排水。二、钻孔爆破法开挖：二、钻孔爆破法开挖： 主要任务：主要任务：根据设计要求、地质情况、爆破材料及钻孔根据设计要求、地质情况、爆破材料及钻孔设备条件，作好炮孔布置，确定装药量，选择爆破方法等设备条件，作好炮孔布置，确定装药量，选择爆破方法等 1、炮孔类型及布置、炮孔类型及布置 按炮孔所起作用分为：按炮孔所起作用分为：掏槽孔、崩落孔、周边孔掏槽孔、崩落孔、周边孔 （1）掏槽孔：掏槽孔：其作用是增加爆破临空面，一般布置在其作用是增加爆破临空面，一般布置在开挖断面中部，常见的布置形式有开挖断

10、面中部，常见的布置形式有楔形掏槽、锥形掏槽和楔形掏槽、锥形掏槽和垂直掏槽垂直掏槽。 施工过程：施工过程：钻孔、装药、爆破、通风散烟、安全检查钻孔、装药、爆破、通风散烟、安全检查与处理、装碴运输、洞室临时支护、洞室衬砌或支护、灌与处理、装碴运输、洞室临时支护、洞室衬砌或支护、灌浆及质量检查等浆及质量检查等楔形掏槽：楔形掏槽：锥形掏槽锥形掏槽 适用于适用于紧密的坚硬岩体，开挖断面的高度和宽度相差紧密的坚硬岩体，开挖断面的高度和宽度相差不大，并保证斜孔顺利钻进。不大，并保证斜孔顺利钻进。垂直掏槽垂直掏槽 适用于适用于致密的坚硬岩体，不同尺寸的开挖断面或斜孔致密的坚硬岩体，不同尺寸的开挖断面或斜孔难于

11、钻进的场合。难于钻进的场合。 周边孔：周边孔：孔口应离边界线孔口应离边界线1020cm，以利钻孔。主，以利钻孔。主要作用是控制开挖轮廓，布置在开挖断面四周，每个角要作用是控制开挖轮廓，布置在开挖断面四周，每个角上须布置角孔。上须布置角孔。 崩落孔：崩落孔：主要作用是爆落岩体，大致均匀分布在掏槽主要作用是爆落岩体，大致均匀分布在掏槽孔外围，通常与开挖断面垂直，孔底应落在同一平面上。孔外围，通常与开挖断面垂直，孔底应落在同一平面上。14、导洞掏槽孔、导洞掏槽孔 56、崩落孔、崩落孔 710、周边孔、周边孔 1117、导洞底边孔、导洞底边孔1823、扩大垂直炮孔、扩大垂直炮孔 （担任主要掘进任务）（

12、担任主要掘进任务）2430、扩大水平炮孔（控制开挖边界）、扩大水平炮孔（控制开挖边界）2、出碴（装碴与运输）、出碴（装碴与运输） 占一次爆破开挖循环时间的占一次爆破开挖循环时间的3050%左右，是决定掘左右，是决定掘进速度的关键工序。进速度的关键工序。出碴方式出碴方式有：有： 1）人工出碴）人工出碴：常借助棚架集碴、棚架漏斗装渣，机车：常借助棚架集碴、棚架漏斗装渣，机车牵引斗车出渣，机械化程度低，牵引斗车出渣，机械化程度低，适用于适用于小型工地。小型工地。 2）装岩机装渣）装岩机装渣：机车牵引斗车或矿车出渣：机车牵引斗车或矿车出渣：适用于适用于小小断面或大断面分部开挖的隧洞。运输线路宜设双线，

13、或在适断面或大断面分部开挖的隧洞。运输线路宜设双线，或在适当位置铺设岔道，以满足装车及调度的要求。当位置铺设岔道，以满足装车及调度的要求。 3）装载机或短臂正向铲挖掘机装车，自卸汽车出渣）装载机或短臂正向铲挖掘机装车，自卸汽车出渣：适用于适用于大断面隧洞全断面开挖。运输线路宜设双车道，为单大断面隧洞全断面开挖。运输线路宜设双车道，为单车道时，每隔车道时，每隔200300m应设错车道。应设错车道。三、掘进机开挖三、掘进机开挖 1、掘进机的类型：、掘进机的类型： 滚压式（挤压式）滚压式（挤压式）：滚刀强行压入岩体，并在刀盘旋：滚刀强行压入岩体，并在刀盘旋转推进过程中，用挤压和剪切的联合作用破碎岩体

14、。转推进过程中，用挤压和剪切的联合作用破碎岩体。 铣削式（切削式）：铣削式（切削式）： 利用岩石抗弯、抗剪强度低的利用岩石抗弯、抗剪强度低的特点，靠铣削（剪切）加弯断破碎岩体。特点，靠铣削（剪切）加弯断破碎岩体。 2、掘进机开挖优点：、掘进机开挖优点：利用机械切割、挤压破碎，能使利用机械切割、挤压破碎，能使掘进、出碴、衬砌支护等各项作业平行连续进行，工作条件掘进、出碴、衬砌支护等各项作业平行连续进行，工作条件比较安全，节省劳力，机械化程度高，进度快；掘进机挖掘比较安全，节省劳力，机械化程度高，进度快；掘进机挖掘的洞壁比较平整，断面均匀，超欠挖量少，围岩扰动少，对的洞壁比较平整，断面均匀，超欠挖

15、量少，围岩扰动少，对衬砌支护有利。衬砌支护有利。 3、掘进机开挖缺点：、掘进机开挖缺点：初期投资大；刀具磨损快；刀具初期投资大；刀具磨损快；刀具更换、电缆延伸、机器调整等辅助作业占时较长；掘进是更换、电缆延伸、机器调整等辅助作业占时较长；掘进是散发大量热量，需要较大的通风设备。散发大量热量，需要较大的通风设备。第2节衬砌施工 分缝：分缝：沿洞长方向分段进行施工（分段）沿洞长方向分段进行施工（分段） 分块：分块：横断面上混凝土分块浇筑横断面上混凝土分块浇筑一、衬砌的分缝分块及浇筑顺序一、衬砌的分缝分块及浇筑顺序 混凝土和钢筋混凝土衬砌施工，有混凝土和钢筋混凝土衬砌施工，有现浇、预填骨料压浆现浇、

16、预填骨料压浆和预制安装和预制安装等方法。等方法。 1、分段：、分段：当结构上有永久伸缩缝时，可利用当结构上有永久伸缩缝时，可利用永久缝分永久缝分段段；当永久缝过长或无永久缝时，则应设；当永久缝过长或无永久缝时，则应设施工缝分段施工缝分段，分段，分段长度长度618m，视地质条件、断面大小、浇筑能力等确定。，视地质条件、断面大小、浇筑能力等确定。 分段浇筑的顺序：分段浇筑的顺序：跳仓浇筑、分段流水浇筑、分段留跳仓浇筑、分段流水浇筑、分段留空挡浇筑空挡浇筑3种方式。对无压隧洞，结构上按允许开裂设计，种方式。对无压隧洞，结构上按允许开裂设计，也可采用滑动模板连续浇筑。也可采用滑动模板连续浇筑。第第2节

17、衬砌施工节衬砌施工 2、分块：、分块：衬砌施工在横断面上分块进行，分衬砌施工在横断面上分块进行，分底拱、边底拱、边拱和顶拱拱和顶拱。浇筑顺序浇筑顺序一般先底拱、后边拱，再顶拱。分块取一般先底拱、后边拱，再顶拱。分块取决于施工设备、技术条件、断面大小。决于施工设备、技术条件、断面大小。 分块施工时，分块施工时，接缝接缝一般设在衬砌结构的转折点附近，或一般设在衬砌结构的转折点附近，或结构内力较小的部位；缝面处应设置键槽和适当布置钢筋，结构内力较小的部位；缝面处应设置键槽和适当布置钢筋，受力钢筋直接通过缝面，不得切断。受力钢筋直接通过缝面，不得切断。二、衬砌混凝土的浇筑二、衬砌混凝土的浇筑1、模板架

18、立、模板架立 底拱：底拱：中心角小时中心角小时，只架立两端模板，待混凝土浇筑，只架立两端模板，待混凝土浇筑后，用弧形样板将表面刮成弧形；后，用弧形样板将表面刮成弧形；当中心角较大时当中心角较大时，采用，采用悬吊式模板：先立端部模板，再立弧形模板桁架，然后随悬吊式模板：先立端部模板，再立弧形模板桁架，然后随混凝土浇筑，逐渐从中间向两端安装混凝土浇筑，逐渐从中间向两端安装悬吊式模板。悬吊式模板。 边拱和顶拱：边拱和顶拱：桁架式模板，在洞外先将桁架拼装好桁架式模板，在洞外先将桁架拼装好，运入洞内安装就位后，再随混凝土浇筑面的上升，逐块，运入洞内安装就位后，再随混凝土浇筑面的上升，逐块安设模板。安设模板。 大中型隧洞衬砌：大中型隧洞衬砌：可用移动式钢模台车。可用移动式钢模台车。2、衬砌的浇筑和封拱、衬砌的浇筑和封拱1）衬砌浇筑：）衬砌浇筑： 底拱衬砌浇筑：底拱衬砌浇筑：在其脚手架上运送混凝土直接倾倒入仓。在其脚手架上运送混凝土直接倾倒入仓。 边拱和顶拱：边拱和顶拱：混凝土泵，依靠混凝土泵的连续压送，通混凝土泵，依靠混凝土泵的连续压送，通过导管将混凝土浇入仓内，能适用洞内狭窄的工作条件。过导管将混凝土浇入仓内，能适用洞内狭窄的工作条件。 2）封拱：）封拱：指在相邻指在相邻两个浇筑段之间，后浇两个