隧道施工作业指导书

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第一章总说明

1.1.编制依据

⑴.新建铁路温福线（福建段）站前工程已有设计文件。

⑵.国家和铁道部现行施工技术规范、规程及标准。

⑶.同类工程相应施工经验。

1.2.编制说明

⑴.隧道施工应本着“技术可行，措施可靠，突出重点，均衡施工”的原则进行，做到“岩变我变”。

⑵.希望此作业书能为本工程隧道施工提供一些有益参考。

第二章洞身开挖

2.1.山岭隧道开挖方法

在本项目中拟采用的主要开挖方式有以下几种：

#台阶法：台阶开挖法一般是将设计断面分上半断面和下半断面两次开挖成型。

其优缺点主要有：（1）台阶法开挖可以有足够的工作空间和相当的施工速度，但上下部作业有一定的干扰。（2）台阶开挖虽增加对围岩的扰动次数，但台阶有利于开挖面的稳定。尤其是上部开挖支护后，下部作业就较为安全。

#全断面开挖法：全断面开挖法是按设计开挖断面一次开挖成型。

其有缺点主要有：（1）全断面开挖有较大的工作空间，适应于大型配套机械化施工，施工速度较快，且因单工作面作业，便于施工组织和管理。但开挖面大，围岩相对稳定性降低，且每循环工作量相对较大，因此要求具有较强的开挖、出碴能力和相应的支护能力。（2）采用全断面开挖，则有较大的断面进尺比，可获得较好的爆破效果，且爆破对围岩的震动次数较少，但每次爆破震动强度却较大，因此要求进行严格的控制爆破设计，尤其是对于稳定性较差的围岩。

#分部开挖法：分部开挖法是将隧道断面分部开挖逐步成型，且一般将某部超前开挖，故也可称为导坑超前开挖法。常用的有上下导坑超前开挖法，上导坑超前开挖法，单（双）侧壁导坑超前开挖法，中壁墙法等。

分部开挖的优缺点：（1）分部开挖因减少了每个隧洞的一次开挖跨度，能仙居显著增强坑道围岩的相对稳定性，且易于进行局部支护，因此它主要适应于围岩软弱破碎严重或设计断面较大的隧道中。分部开挖由于作业面较多，各工序相互干扰大，且增加了对围岩的扰动次数，施工组织和管理的难度亦较大。（2）导坑超前开挖，有利于提前探明地质情况，并予以及时处理。但采用断面小，则施工速度较慢。（3）由于开挖步骤多，临时支护工作量较大，且拆除困难，较费工时。

附注CD工法：CD工法又叫中壁墙工法，最早源于德国，它将开挖断面分成左右两部分，使开挖掌子面减小，变大跨度为小跨度，后日本将中壁法与台阶分步法综合起来发展为CRD工法，它适合于地质条件复杂的大断面隧道施工。

2.2.钻爆法施工

2.2.1.工艺流程

施工放样→布眼→定位→钻眼→清孔→装药→联网起爆

2.2.2.施工方法

(1)放样布眼

台车或人工钻眼前，测量人员要用红油漆准确绘出开挖面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5cm。在直线段，可用3～5台激光准直仪控制开挖方向和开挖轮廓线。

(2)定位开眼

钻孔时，钻杆要与隧道轴线要保持平行。按炮眼布置图正确钻孔。对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高，开眼误差要控制在3cm和5cm以内。

(3)钻眼

台车钻眼：钻工要首先熟悉炮眼布置图，熟练地操纵凿岩机械，特别是钻周边眼，一定要有丰富经验的老钻工司钻，有专人指挥，以确保周边眼有准确的外插角，尽可能使两茬炮交界处台阶小于15cm。同时，根据眼口位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮眼深度，以保证炮眼底在同一平面上。

人工钻眼：利用自制的多功能操作平台施工，钻眼要点同台车钻孔。

(4)清孔

装药前，必须用由钢筋弯制的炮钩和小于炮眼直径的高压风管输入高压风将炮眼石屑刮出和吹净。

(5)装药

装药需分片分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。

(6)联结起爆网路

起爆网路为复式网路，以保证起爆的可靠性和准确性。联结时要注意：导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处。网路联好后，要有专人负责检查。

(7)瞎炮的处理

发现瞎炮，首先查明原因。如果是孔外的导爆管损坏引起的瞎炮，则切去损坏部分重新连接导爆管即可；但此时的接头尽量靠近炮眼。

(8)爆破参数调整

根据检测的情况适时调整爆破参数，为下一循环光面爆破提供理想的参数。

2.2.2.主要施工机械

挖掘机、装载机、扒碴机、牵引电瓶车、矿车、自卸车、风枪、空压机、钻孔台车等

2.2.3.质量检验标准

超欠挖：爆破后的围岩面应圆顺平整，严格控制超、欠挖，除完整、坚硬岩石允许有少量突出(每平米不大于0.1m2，最大突出不超过5cm)外，不应有欠挖，拱脚、墙脚以上1m范围内严禁欠挖。超挖量控制在设计和规范规定的范围以内。超欠挖检测可采用隧道断面测量仪进行。

半眼痕保存率：围岩为整体性好的坚硬岩石时，半眼痕保存率应大于80%，中硬岩石应大于70%，软岩应大于50%。

对围岩的破坏程度：爆破后围岩上无粉碎岩石和明显的裂缝，也不应有浮石（岩性不好时应无大浮石），炮眼利用率应大于90%。

2.3.爆破设计

2.3.1.爆破设计理论

在岩时报破机理研究中,一般认为造成岩石破坏的原因是冲击波和爆生气体膨胀压力共同作用的结果。但是关于爆炸冲击波和爆生气体准静态压力哪个其主要作用,目前仍存在着两种不同的观点。一种观点认为冲击波的作用只表现在对形成初始径向裂纹起先导作用,而大量破碎岩石则是依靠爆生气体膨胀压力作用。另一种观点则认为爆破过程中哪种载荷起主要作用取决于岩石的波阻抗,即高波阻抗岩石应力波起主要作用,低波阻抗岩石爆生气体起主要作用;对于均质岩体以应力波作用为主;而对于整体性不好,节理裂隙发育的岩体,以爆生气体为主。

炸药在炮孔中起爆后,岩石将发生如下破碎过程:(1)强大的冲击波压应力使炮孔周围岩石受压破碎,在瞬间形成压缩破碎和初始裂隙;(2)环向拉应力及应力波反射拉应力使岩石中的裂隙扩展,引起岩石进一步破裂,包括初始裂隙的扩展和二次裂隙的形成;(3)爆生气体膨胀作用使岩石中的裂隙贯穿形成破碎块度,碎胀体积增加,岩石成块或成片运动,形成爆堆及爆破漏斗。

岩石爆破过程在炮孔周围的空间上可分为下列三个区域:

(1)爆破近区,即强烈冲击区(流体力学区)。

由于靠近炮孔周围的爆炸脉冲压力大大超过岩石的抗压强度,又因应力衰减速度很快,压力脉冲的能量消耗使得此区的岩石遭受粉碎性破坏。爆破近区的范围不大于2-3倍的炮孔直径。

(2)爆破中区(非线性过渡区)。

爆破中区是岩石破碎的主要区域。冲击波压力在该区靠近炮孔周围的部分超过岩石的强度,该处仍可发生岩--石的进一步破坏,但比爆破近区的破坏程度要轻微。随着单位体积的能量密度降低,岩石破碎程度随应力波峰值的衰减而减弱。瞬态应力场的应力波作用可分解为径向压应力和切向拉应力;切向拉应力虽然只有径向压应力的一半,但由于岩石的抗拉强度平均只有其抗压强度的1/16,所以仍可产生拉伸破坏,形成径向裂纹。切向拉应力随着距炮孔距离的增加而迅速衰减,因此这样产生的径向裂纹仅限于炮孔直径的2-6倍范围。当应力波传播到自由面时,径向压应力波反射成为拉应力波,在自由面附近产生片状剥落破坏。这种破坏根据应力波的强弱可重复多次,其破坏范围可与径向裂纹发展范围相连接。

由于整个爆破中区在破坏过程中处于爆生气体准静态压力场，岩石大量裂纹尖端是应力集中最明显之处，且尖端的塑性是有限的，易于造成断裂破坏，爆生气体准静态膨胀作用使得该区的裂纹扩展在爆破全过程中占有重要作用。

（3）爆破远区（线弹性区）。

在远离炮孔的位置应力已经衰减的很小，不足于形成裂隙，应力波呈线弹性波在介质中传播的很远，外部效应表现为地震波形式。地震波的能量仅占爆炸总能量的2%—6%。

爆破漏斗理论认为，炸药在岩石内部爆炸时，作用于岩石上能量的多少和速度的快慢，取决于岩石性质、炸药性质、药包重量、炸药埋放深度和起爆方式等因素。在岩石性质一定条件下，爆破能量的多少取决于炸药重量的多少，能量释放速度则与炸药爆速密切相关。假设有一定重量的药包在地表下某一深度的岩石中爆炸，所释放的大部分能量被岩石吸收。当岩石所获得能量达到饱和状态时，岩石内部破坏表面开始位移，隆起以至发生抛掷运动，如果能量没达到饱和状态，岩石只呈弹性变形，不发生破坏。

综合各学派的观点可以得到如下认识，即两种作用形式对爆破的不同阶段和不同的岩石所起的作用不同。爆炸冲击波（应力波）的作用在于使岩石中产生裂纹，将原始损伤裂纹进一步扩展；爆生气体的作用是楔入这些裂纹，使其贯通成为块度，并将这些块度抛掷出去。所以爆炸冲击波的不仅关系着岩石中损伤裂纹的发展，还为爆破后续过程创造了条件。此外，爆炸冲击波的作用不仅对于爆破中区的岩石破碎质量，而且对于爆破远区的围岩稳定和震动安全均具有举足轻重的作用。

对于隧道的爆破,应在岩石隧道开挖前,根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆破器材等做好爆破设计,合理的确定炮眼布置、数目、深度和角度、装药量和装药结构、起爆方法、起爆顺序,安排好循环作业等,以正确指导钻爆施工,达到预期的效果。

隧道爆破设计的各项参数如下:

2.3.1.1.炮眼直径

炮眼直径对凿岩生产率，炮眼数目，单位耗药量和洞壁的平整程度均有影响。加大炮眼直径以及相应装药量可使炸药能量相对集中，爆炸效果得以改善。但炮眼直径过大将导致凿岩速度显著下降，并影响岩石破碎质量，洞壁平整程度和围岩稳定性。因此，必须根据岩性和工具，炸药性能等综合分析，合理选用孔径。一般隧道的炮眼直径在32-50mm之间，药卷与眼壁之间的间隙一般为炮眼直径的10%-15%。

2.3.1.2炮眼数量

炮眼数量主要与开挖断面，炮眼直径，岩石性质和炸药性能有关，炮眼的多少直接影响凿岩工作量。炮眼数量应能装入设计的炸药量，通常可根据各炮眼平均分配炸药量的原则来计算。其公式为:

N=qS/rα

式中N—炮眼数量，不包括未装药的空眼数；

q—单位炸药消耗量，kg/m3;

S—开挖断面积，(m2);

α—装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值。

r—每米药卷的炸药质量，kg/m，2号岩石铵梯炸药的每米质量见下表。

2号岩石铵梯炸药每米质量值

药卷直径

(mm)

32

35

38

40

44

45

（kg.m）

0.78

0.96

1.10

1.25

1.52

1.59

2.3.1.3.炮眼深度和长度

炮眼深度是指炮眼底部至作业面的距离。

炮眼长度是指炮眼本身的长度。

通常爆破后，掌子面上不能按炮眼全部深度将岩石炸落，炮眼的一部分未被炸下，而残留在作业面上，称为“残孔”，炮眼长度被炸下部分与炮眼全部长度的比值叫炮眼利用率。

m=（L-n）/L

L—炮眼全部长度（米）

n—残留长度（米）

m-炮眼利用率

每循环爆破作业中要求炮眼利用率不低于85%，掘进中实际的炮眼长度不等于炮眼深度，而应为炮眼深度和炮眼利用率的乘积。

L=m.H（米）

L—爆破进尺（米）

H—炮孔深度（米）

炮眼深度对爆破效果的影响:

（1）炮眼深度对钻眼速度的影响

一般来说，钻眼速度随钻眼深度的增加而降低，因为眼深使炮眼初始直径加大，增加了钻爆岩石需要的破碎功能而使钻孔速度减小。眼深需要长钎，工作时产生纵向弯曲而有弹性变形，损失有效功；钎面上与眼圈岩壁的摩擦面积增大，钎长则惯性大，需要用更多的能量来克服它；眼深时排除深眼内岩屑较困难，使钎转动阻力增加。

（2）眼深对掘进循环时间的影响：

由于眼深增加，钻孔作业时间加长，辅助作业时间缩短。根据经验资料统计，炮眼深度在下列范围时，能使掘进平均1米所用循环时间最短。

①机械装渣，轻型钻机钻眼，适当眼深为2.0米-3.0米；

②机械装渣，重型钻机钻眼，适当眼深为2.25米-3.5米。

（3）眼深对炮眼利用率和炸药消耗量的影响

在有层理、节理发育的岩层中，无论断面大小，眼深在1.5米左右时，炮孔利用率较高。加大或减小深度，炮眼利用率都将降低10%-20%，当眼深为1.5-2.5米时，装药量q与深度变化关系不大，但眼深在3-3.5米时将增加10%-15%。

（4）作业面大小对炮眼深度的影响

开挖断面小，岩石夹制作用大，炮眼不能很深。在作业面钻有角度的炮眼时，断面的高度和宽度，对钻眼操作有限制，也限制了钻眼的深度。

2.3.1.2.炮眼深度的确定

（1）采用斜眼掏槽时，炮眼深度不宜过大，一般最大炮眼深度取断面宽度（或高度）B的0.5-0.7倍，即

L=（0.5-0.7）B

（2）利用每一掘进循环的进尺数及实际的炮眼利用率来确定，即

L=Tm

式中L—炮眼深度（米）

T—每掘进循环的计划进尺数（米）

m—炮眼利用率，一般要求不低于0.85

（3）按每一掘进循环中所占时间确定，即

L=mvt/N

式中m—钻机数量

v—钻眼速度（m/h）

t—每一掘进循环中钻眼所占时间（h）

N—炮眼数目

炮眼深度应该根据上述的三种情况综合考虑选定。对于掏槽眼还应加深10—20cm,以保证其他炮眼能充分发挥效能。底眼也应加深5—10cm,且应多装药以达到翻渣的作用。不管工作表面凹凸程度如何，应该使所有炮眼的眼底均位于深部的同一断面上。

此外，所确定的炮眼深度还应与装渣运输能力相适应，使每个作业班能完成整数个循环，而且使掘进每米隧道消耗的时间最少，炮眼利用率最高。目前较多采用的炮眼深度为浅眼1.2—1.8m,中深眼2.5—3.5m,深眼3.5—5.15m。

2.3.1.3.炮眼方向和角度

炮眼轴线的方向称为炮眼方向，而其轴线与作业面的夹角称为炮眼角度。炮眼方向、角度的选择，就是为了在岩石的薄弱部位突破，利用暴露的岩石自由面和构造特点，最大限度的发挥炸药的爆炸威力，以提高爆破效果。因此，在掘进时，炮眼必须有一定的方向和角度，而方向和角度的大小，则根据各种炮孔所起到的作用，岩石的坚硬程度和结构特点等具体情况而定。

2.3.1.4.炮眼布置

在破碎岩石的过程中存在着破碎岩石应力和岩石抵抗破坏的力。破碎岩石的力通过合理的确定各项钻爆参数，充分发挥它们的效能使其得到提高，抵抗破碎的力决定于岩石的物理力学性质和自由面的多少，也关系到破坏岩石力的有效发挥问题。它对爆破效果有决定性的影响。所以，炮眼布置是否合理，是钻爆方案中的决定性因素。

5.1掏槽眼的布置

掏槽眼是断面中首先起爆的眼，其眼位应选在岩石的薄弱部位，亦要充分利用断面中岩石的结构面。如果岩石是均质的，采用锥形或楔形掏槽时，一般布置在断面中央或偏下部，以断面轴线上一点为圆心，以断面高度或高度的1/4为半径的圆内，因为这个部位岩石对爆破的夹制作用小，钻眼也方便。

掏槽眼的数目主要随岩石的坚硬程度而定，并依据断面大小，适当考虑，原则上是在保证掏槽效果的前提下，力求眼数最少，但一般不少于两对。

掏槽眼与作业面的倾角是掏槽眼布置的关键，它依岩石的坚硬程度和采用的掏槽形式而定。一般变化在55°—75°之间，也有采用直眼掏槽的。

掏槽眼系数表

岩石坚硬性系数f

4—6

8—10

10—15

15—20

楔

形

掏

槽

与掘进面所成角度

75—70

70—65

65—60

60—55

平行两对掏槽眼间距

70—60

50

40

40

相对两掏槽眼眼底距

30—20

20—15

15—10

10

掏槽眼数目

4—6

6

6

6—8

锥

形

掏

槽

与掘进面所成角度

70—65

65

60

55

相邻两掏槽眼眼底距

40—30

30—20

20—15

15—10

掏槽眼数目

1.5B

（1.6-1.9）B

(2—2.5)B

（3—3.7）B

说明

B—开挖断面宽度或高度的最小值

掏槽眼的深度由循环进尺定，通常比其他炮眼深10—20cm。

掏槽眼的眼距（一是指每对掏槽眼的眼口距离（在作业面上的距离），二是指平行两对掏槽眼的间隔距离）可由下式确定：

B=2c+b

式中B—两掏槽眼眼口的间距

b—两掏槽眼眼底距离

c—掏槽眼眼底与眼口的直线距离

斜孔掏槽装药量计算：

Q‘=qV/n

q-掏槽爆破岩石单位体积炸药消耗量（kg/m3）;

V-槽腔体积（kg/m3）;

n=斜眼掏槽炮眼数。

2.3.1.5.

辅助眼的布置

辅助眼的布置主要是解决炮眼间距和最小抵抗线的问题，这可以由施工经验决定，一般抵抗线W约为炮眼间距的60%∽80%，并在整个断面上均匀排列。当采用2号岩石铵锑炸药时，W值一般取0.6∽0.8m.

2.3.1.6

周边眼的布置

周边眼应严格按照设计位置布置。断面拐角处应布置炮眼。为满足机械钻研需要和减少超欠挖，周边眼设计位置应考虑0.03-0.05的外插斜率，并应使前后两排炮眼的衔接台阶高度（即锯齿行的齿高）最小。此高度一般要求为5-10cm。

2.3.1.7装药量的计算和分配

炮眼装药量的多少是影响爆破效果的重要因素。药量不足，会出现炸不开，炮眼利用率低和石渣块度过大；装药量过多，则会破坏围岩稳定，崩坏支撑和机械设备，使抛渣过散，对装渣不利，且增加了洞内有害气体，相应地增加了排烟时间和供风量等。合理的药量应根据所使用的炸药的性能和质量，地质条件，开挖断面尺寸，临空面数量，炮眼直径和深度及循环的总用药量要求来确定。目前多采取以下方法计算装药量，即先用体积公式计算一个循环的总用药量，然后按各种类型的炮眼的爆破特性进行分配，再在爆破实践中加以检验和修正，直到取得良好的爆破效果为止。计算药量Q的公式为

Q=qv

式中Q—一个爆破循环的总用药量，Kg;

q—爆破1m3岩石炸药的消耗量，Kg/m3,

V—一个循环进尺所爆落的岩石总体积，m3，其值为

V=L.S

其中L—计划循环进尺，m；

S—开挖面积，m2。

注：围岩类别根据铁路隧道围岩分类

总的炸药量应分配到各个炮孔中去。由于各炮眼的夹制作用及受到岩石夹制情况不同，装药量也不同，通常按装药系数ａ进行分配，ａ值可参考下表取值

装药系数ａ值

炮眼名称

岩石坚固系数f

〉10

10

8

5-6

3-4

1-2

掏槽眼

0.8

0.7

0.65

0.60

0.55

0.5

辅助眼

0.7

0.6

0.55

0.50

0.45

0.4

周边眼

0.7

0.65

0.60

0.55

0.45

0.4

2.3.2.爆破设计（以II级围岩全断面为例）

1)基本概况

II级围岩采用全断面施工,开挖进尺为3m,炮眼直径50mm,炮眼利用率0.9,每月按30d计,用2号岩石铵梯炸药,药卷直径35mm.

2)根据地质情况决定采用楔形掏槽。

3)计算断面所需炮眼数N=N=qS/rα,式中,开挖面积s=117.6m2,单位耗药量q=0.85kg/m3,装药系数α=0.55,r=0.96kg/m,则推算N约为182

4)根据采用的垂直楔形掏槽及II级围岩:掏槽炮眼与开挖面间的夹角,上下两对炮眼间距离a=30cm,同一平面上内孔两炮眼间距离b=40cm,掏槽炮眼为12个。

5)计算每一循环炮眼深度

因开挖进尺为3m,故炮眼深度l=3/0.9=3.33m

故掏槽眼及底眼深度=3.33+0.2=3.53m

辅助眼深度=3.33m

6)计算各种炮眼的长度L：

掏槽炮眼长度取3.5m

同一平面上最外两对掏槽炮眼眼口间的距离B为,取1.6m

辅助炮眼长度:取3.3m

周边眼长度：取3.3m，为钻眼方便,根据围岩情况,各周边眼眼口均距开挖轮廓线5cm,其眼底超出开挖轮廓线5cm。

底眼长度:取3.4m

7)炮眼布置如下图所示:

II级围岩爆破参数表

部位

毫秒雷管段号

炮孔名称

孔深/m

孔数

单孔装药量/kg

段装药量kg

附注

全断面

1

掏槽眼

2.7

4

1.62

6.48

主要指标：

断面积

117.6㎡

设计进尺

3.0m

单位耗药量

0.93kg/m3

炮眼个数

197个

总装药量

327.74kg

2

掏槽眼

3.2

4

2.02

8.08

3

掏槽眼

3.5

4

2.42

9.68

5

辅助眼

3.3

10

1.58

15.80

7

辅助眼

3.3

10

1.58

15.80

9

辅助眼

3.3

14

1.58

22.12

11

辅助眼

3.3

25

1.58

39.50

13

辅助眼

3.3

30

1.58

47.40

14

辅助眼

3.3

31

1.58

48.98

14

底板眼

3.4

16

1.79

28.64

15

周边眼

3.3

49

1.74

85.26

合计

197

327.74

8)每一循环装药量Q的计算及炮眼装药量的分配

根据炸药供应及围岩情况,使用2号岩石铵梯炸药,药卷直径为35cm,长度为200mm,每卷药卷为0.22kg

因q=0.85kg/m3V=117.6m3，

故Q=q.V=0.85X117.6X3X1.1=330kg(估算)

各种炮眼的装药系数:掏槽眼为0.60,辅助眼为0.50,底眼为0.55,周边眼为0.55。

每个掏槽眼装药量=0.60X3.5X0.96=2.02kg,折合为10卷

每个辅助眼装药量=0.50X3.3X0.96=1.58kg,折合为8卷

每个周边眼装药量=0.55X3.3X0.96=1.74kg,折合为8.5卷

每个底眼装药量=0.55X3.4X0.96=1.79kg,折合为9卷

各种炮眼用药量为：

掏槽眼12X2.02=24.24kg共106卷

辅助眼120X1.58=189.6kg共832卷

周边眼49X1.74=85.26kg共374卷

底眼16X1.79=28.64kg共126卷

总共合计1438卷

9)根据爆破器材情况,采用导爆管雷管孔内延期起爆法

起爆顺序按炮眼布置图的图标顺序起爆,共分10段。采用豪秒延期导爆管雷管。考虑爆区长度150m,首段12个掏槽眼选用1-3段导爆管雷管,其余依次为辅助眼10个5段,10个7段，14个9段,25个11段，31个14段,周边眼49个15段,底眼16个14段.可采用连续装药结构,反向起爆方式。由起爆药卷引出的导爆管在孔外通过反射四通连接件联成闭合起爆网路,由2发8号火雷管起爆导爆管网路。

第三章初期支护

3.1.概述

3.1.1.初期支护的基本概念

隧道开挖后，除围岩完全能够自稳而无须支护外，在围岩稳定能力不足时，则须加以支护才能使其进入稳定状态，称为初期支护。

初期支护是为了解决隧道在施工期间的稳定和安全的工程措施；二次支护则是为了保证隧道永久稳定和安全，作为安全储备的工程措施。初期支护加二次支护构成复合式衬砌。

初期支护主要采用锚杆和喷射混凝土来支护围岩，它是现代隧道工程工程中最常见也是最基本的支护形式和方法。

初期支护施作后即成为永久性承载结构的一部分，它与围岩共同构成了永久的隧道结构承载体系。

3.1.2.锚喷支护的特点

#灵活性。锚喷支护是由喷射混凝土、锚杆、钢筋网、拱架等支护部件进行适当的组合的支护形式，它们即可以单独使用，也可组合使用。

#及时性。锚喷支护能在施作后能迅速发挥其对围岩的约束作用。

#密贴性。喷射混凝土能与坑道周围的围岩全面、紧密的粘结，因而可以抵抗岩块间沿节理的剪切和张裂。

#深入性。锚杆能深入岩体内部一定深度，对围岩起约束作用。

#柔性。锚喷支护属于柔性支护，它可以较便利的调节围岩变形，允许围岩作有限的变形，即允许在围岩塑性区有适度的发展，以发挥围岩的自承作用。

#封闭性。喷射混凝土能全面及时的封闭围岩，这种封闭不仅阻止洞内潮气和水对围岩的侵蚀作用，而且能够及时有效地阻止围岩变形，使围岩较早地进入变形收敛状态。

下面就针对本标段隧道工程支护措施的施工工艺作一介绍。

3.2.锚杆施工工艺

本工程锚杆得主要种类有：中空注浆锚杆、砂浆锚杆。

3.2.1.中空注浆锚杆施工工艺

(1).施工工艺流程

初喷后中空注浆施作锚杆，施工工艺流程:根据施工图放样定孔位→钻孔→清孔→安装锚杆→注浆→效果检查

(2)钻孔

锚杆对准设计的锚孔位置，凿岩机先给风和水，然后钻进。

在较完整的岩石中施钻时，按正常钻进程序钻进至设计深度在破碎岩层中钻进时，钻头容易堵塞，因此在钻进过程时，应放慢钻进速度，多回转，少冲击，操作者注意水从钻孔中流出的状况，若有水孔堵塞的现象，应后撤锚杆50cm，并反复扫孔，使水孔畅通，然后慢慢进尺，直到设计深度。如果施钻过程中作业空间受限，锚杆打设角度不佳，可先用短钻再换用长钻钻进。

钻时至设计深度后，应用水或高压风清孔。

(3).锚杆安装工艺

A、检查锚杆孔是否有异物堵塞，若有，清除干净；

B、安设锚杆，锚杆插入孔内时应小心防止孔内岩粉进入锚孔内；

C、安装止浆塞，止浆塞上设注浆口与通气管，通气管应深入到锚孔底部。用钢筋将止浆塞通过锚杆外露端打入孔口10cm左右。

D、安装垫板及螺母，但此时不宜上紧。

(4).锚杆的注浆

A、检查注浆泵及其零件是否齐备和正常；

B、检查水泥和砂的粒径、比例、温度等是否符合规定；

C、用水或风检查锚孔是否畅通，孔口返水或风即可；

D、检查浆液稠度，水灰比或灰砂比是否达到设计要求；（如无设计要求可采用如下参考值：灰砂比：1：0-1：1，宜选用直径小于1毫米的细砂。水灰比参考值：0.5左右）。

E、迅速将锚杆和注浆管及泵用快速接头连接好。

F、开动泵注浆，整个过程应连续灌注，直到达到设计注浆压力并回浆后，封堵止浆阀，继续保持注浆20秒即可；

G、当完成一根锚杆的注浆后，迅速卸下注浆软管与锚杆的接头，清洗并安装至另一根锚杆，然后注浆，若停泵时间较长，在对下根锚杆注浆前应放掉前段不均匀的灰浆，以免堵孔。

H、注浆过程中，应及时清洗接头，保证注浆过程的连续性。

I、完成整个注浆后，应及时清洗保养泵。

J、上紧垫板螺母。

(4).工艺要求

水泥浆应严格按配合比配制，并随配随用，以免浆液在注浆管、注浆泵中凝结。

钻孔前应根据设计要求定出孔位，作出标记，孔位允许偏差为±5cm。

锚杆杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。

锚杆安设后不得随意敲击，其端部3天内不得悬挂重物。

锚杆安设后每300根至少选择3根作为一组进行抗拔力试验，围岩条件或原件材料变更时另作1组。同组锚杆28天的抗拔力平均值应满足设计要求；每根锚杆的抗拔力最低值不得小于设计值的90%。

3.2.2.水泥砂浆锚杆施工

砂浆锚杆施工工艺流程为：钻孔→清孔→注浆→插入杆体。

砂浆锚杆的施工，在初喷一层混凝土或架立钢拱架后进行，锚杆孔的位置和方向，按照设计文件要求定位，采用风钻钻孔，孔径较锚杆大15mm，钻好后用高压风或高压水将锚杆孔冲洗干净。

锚杆使用前，必须进行矫直、除锈、除油。

宜采用先灌后锚法施工，成孔后，先利用注浆机往孔内注入水泥砂浆，然后迅速插入锚杆，水泥砂浆终凝后安设孔口垫板，且终凝前不得任意敲击锚杆。水泥砂浆采用425#以上的普通硅酸盐水泥，砂径不大于2.5mm，并掺加TZ或TZS早强剂。砂浆采用1:1水泥砂浆，水灰比采用0.38～0.45。待终凝后按规范要求抽样进行锚杆抗拔试验。

3.3.钢拱架施工工艺

钢拱架的整体刚度较大，可很好地与锚杆、钢筋网、喷射混凝土相结合，构成联合支护，为阻止破碎围岩过度变形提供较大的早期支护刚度。

3.3.1.钢架加工制作工艺要求

（1）钢架采用在现场制作：

A．在放样平台上按设计图放大样，放样时应根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割、刨边的加工余量。将型钢冷弯成型，要求尺寸准确。

B．格栅钢架按设计图配置加强筋与主筋焊接。焊接时，沿钢架两边对称焊接，防止变形。

（2）严格材料及焊缝检查：

A．焊接材料均应附有质量证明书，并应符合设计要求及国家标准规定。

B．钢筋、型钢应按照钢材质量证明书进行复检。

C、有锈蚀、油污的钢材应清除干净后方可使用。

D、焊接完毕后应清除溶碴，不允许出现漏焊和假焊等现象。

（3）.钢架加工后进行试拼，平面翘曲应小于±2cm，钢垫板间螺栓孔位正确，连接紧密。

3.3.2.钢架架设工艺要求

（1）.为保证钢架置于稳固的地基上，施工中在钢架基脚部位预留15-20cm原地基，架立时挖除就位，如拱脚底面低于设计高度，可先浇筑早强混凝土至设计标高。

（2）.钢架平面应垂直于隧道中线，其倾斜度不大于2度。钢架的任何部位偏离铅锤面不大于5cm。

（3）.钢架与围岩应尽量靠近，但留4cm间隙作混凝土保护层。当钢架和围岩之间的间隙过大时应设垫块，垫块间距及数量应符合设计要求。

（4）.为增强钢架的整体稳定性，将钢架与定位锚杆焊接，锚杆可采用φ22钢筋，深度不小于1.5m，外露20-25cm左右。各种钢架应根据设计要求设立纵向连接筋。

（5）.采用分部开挖时，在不同分部间钢架接头处应根据设计要求设置锁脚锚杆。

3.4.喷射混凝土施工工艺

本工程喷射作业包括喷素混凝土、喷钢纤维混凝土、喷改性聚酯纤维（单丝长7-18mm，抗拉强度大于400MPa，直径40-50um）混凝土三种类型，均采用湿喷工艺，此处仅对喷钢纤维混凝土的施工方法和施工工艺进行详细论述，素混凝土及改性聚酯纤维混凝土喷射作业可参照网喷钢纤维混凝土。

（1）施工方法

喷射混凝土混合料由强制式拌和机搅拌均匀后，经混凝土搅拌运输车运至工作面，再经湿喷机二次拌和，以高压风为动力，经喷头射至受喷面。该法具有粉尘少、回弹小的优点。喷混凝土分二次进行，第一次喷射厚度为5cm，按设计要求施作锚杆、架立钢支撑，再进行第二次喷射至设计厚度。考虑施工进度、安全等因素，结合本隧道工程的地质特点，喷射混凝土在开挖爆破出碴前或后(根据围岩开挖后自稳时间长短确定)立即施作一层，在围岩稳定能确保施工作业面安全的情况下，剩余部分待可与开挖断面拉开一段距离后(以不与开挖作业相干扰为度)再行施作。

（2）工艺流程

混合料拌和→运输→上料第二次拌和→送风→加液态速凝剂→喷射。流程图如下所示：

细集料

粗集料

受喷面

喷嘴

喷射机

搅拌机

钢纤维、聚丙烯

采用稀薄流方式

水泥

速凝剂

空气压缩机

水

稠密流方式

（3）材料要求

①选用符合国家标准的普通硅酸盐水泥；细骨料选用细度模数大于2.5的硬质洁净中粗砂，使用时含水率不大于6%；粗骨料选用粒径不大于10mm的连续级配碎石或卵石，化验合格的拌和用水；外加剂的选用须经监理工程师批准，其初凝时间不大于5min，终凝时间不大于10min。

②钢纤维选用盾铃型钢纤维，长度32mm，直径0.5mm，其抗拉强度不低于600MPa，掺量50kg/m3；钢纤维长度基本一致，不得含有其它杂物，且不得有明显的锈蚀和油渍。

（4）配合比

①钢纤维混凝土配合比通过室内试验和现场试验选定，在保证喷层性能指标的前提下，尽量减少水泥和水的用量，配合比试验结果报送监理人。

②钢纤维混凝土试验须提供的资料见下表。

钢纤维混凝土试验应提供的资料表

需要的试验特性

拌和物

钢纤维

钢纤维混凝土

素混凝土

稠度

√

粘聚度

√

保水性

√

抗压强度

√

√

抗拉强度

√

√

√

抗剪强度

√

√

弯拉韧度

√

抗冻

√

抗渗

√

（5）施工要点

①混合料在运输、存放过程中，严防雨淋、滴水及大块石等杂物混入，装入喷射机前过筛。

②喷射前认真检查受喷面，做好以下几项工作：检查受喷面尺寸、几何形状是否符合设计要求；清除开挖面的浮石、坡脚的石渣和堆积物；对欠挖部分及所有开裂、破碎、出水点、崩解的破损岩石进行清理和处理；用高压水或风冲洗、清扫岩面；埋设喷射厚度检查钎；对施工机械设备、风、水管路和电线等进行全面检查和试运行。

③喷射混凝土作业分段分片一次进行，按先墙后拱、自下而上的顺序进行。喷射时，喷嘴垂直受喷面做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约20～30cm，若受喷面被钢筋网或钢支撑覆盖时，可将喷头稍加倾斜，但不小于70°，以保证混凝土喷射密实。

④20cm厚喷钢钎维混凝土分二次施喷完成，在第一次喷射4-5cm混凝土后，施作系统锚杆、钢支撑，再分复喷至设计厚度。后一层在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再喷射时，先用风水清洗喷层面。

⑤喷射作业紧跟开挖工作面，混凝土终凝至下一循环放炮时间不小于3h。

⑥严格执行喷射机操作规程：连续向喷射机供料；保持喷射机工作风压稳定；完成或因故中断喷射作业时，将喷射机和输料管内的积料清除干净。

⑦喷射混凝土的回弹率控制不大于15%。

⑧喷射混凝土终凝2小时后，进行喷水养护(气温低于5℃时，不得喷水养护)，养护时间不少于7天。当周围的空气湿度达到或超过85%时，经监理人同意，可自然养护。

⑨有水地段喷射混凝土采取下列措施

洞壁设置泄水孔，边排水边喷混凝土。同时增加水泥用量，改变配合比，喷混凝土由远而近逐渐向涌水点逼近，然后在涌水点安设导管，将水引出，再向导管附近喷混凝土。

当岩面普遍渗水，可先喷砂浆，并加大速凝剂掺量，保证初喷后，再按原配比施工。当局部出水量较大时采用埋管、凿槽、树枝状排水盲沟措施，将水引导疏出后，再喷混凝土。

（6）钢纤维混凝土喷射注意事项

钢纤维喷射混凝土中的钢纤维容易造成堵管、结团等，为了减少堵管和回弹、防止钢纤维结团，施工中除采取控制钢纤维的长径比和采用较小的集料(粒径小于10mm)等方法外，还采取如下措施：

①为了减少堵管，取消混凝土喷射机90°的弯头；在管路突变处，采用加长的锥形变径器；采用直径是钢纤维长度2倍以上的输料管。

②通过振动装置使纤维分散后加入搅拌机内，与该处正在搅拌的混合料混合；控制钢纤维的加入速度不要太快，以免纤维相互叠合。

③采用较低的空气压力或较少的空气。

第四章辅助施工措施

4.1.超前大管棚

本标段工程部分隧道进出口采用打设大管棚形成的棚架结构来对前方围岩进行预支护。大管棚具有整体刚度大、限制围岩变形能力强的特点。

4.1.1.本工程大管棚主要设计参数

钢材规格：φ108热轧无缝钢管，壁厚9mm；

管长：10-40m；

管距：环向间距中至中40cm；

外插角：1-3°；

接头位置：同一环管棚接头位置相互错开不小于1m；

管棚注浆：水泥浆水灰比1:1（重量比）;*注浆压力:0.5-2.0Mpa。

4.1.2.工艺流程

准备工作（加工制作钢花管、钢筋笼、）→施作导向墙→钻孔→清孔→顶进管棚→顶进钢筋笼（焊接牢固）→焊接注浆孔、制作排气孔→注浆管路检查→压水试验→浆液制作→注浆→堵口→下一工序

4.1.3.施工方法与要求

4.1.3.1.施工方法

(1)、施工准备

先开挖好洞口第一级钻孔平台，施作导向墙。施钻前先加工好部分钢花管及钢筋笼。

（2）、钻孔

采用潜孔钻机钻孔，施工前通过导向墙控制好孔位、立轴方向及打设角度。经检查合格后才能开钻，钻孔孔径以140mm为宜，施钻过程中随时记录好每一段的围岩情况。施钻完毕后用高压风清孔。

检查钻孔、打管质量时，画出草图，对孔位编号、逐孔、逐根检查并认真填写记录。

(3)、送管及钢筋笼安装

钻孔完毕及清孔后，及时顶进钢管及钢筋笼。钢管及钢筋笼按设计要求加工制作，现场安装成型。施工次序为先安装好钢管再安装管内钢筋笼，钢筋笼的接长采用丝扣连接，同时安装过程中注意同一截面接头错开。

(4)、管口注浆孔加工

管口注浆孔采用30cm长φ20镀锌钢管，一头与大管棚堵头钢板焊接（钢板先加工一与镀锌管内径相同的圆孔），另一头接注浆管。排气孔亦采用镀锌管置于钢管内侧上方。

(5)、压水试验

注浆前，先调试好注浆设备，检查管路是否畅通，并做压水试验，记录好用水量、压力、流量等参数。

(6)、注浆

注浆材料采用水泥砂浆，水泥浆液水灰比1：1，最大注浆压力采用2Mpa。单根钢花管的注浆量按下式计算：取Q=πR2kLη式R为浆液扩散半径，取R2k=0.6Lo;Lo为注浆钢花管中至中的距离；L为钢花管长；η为围岩空隙率，各种地层条件下围岩空隙率参考值：砂土40%，粘土20%，断层破碎带5%。

注浆压力应逐步升高，达到设计终压后继续注浆10min以上，并记录好每孔进浆量、注浆持续时间等数据。

注完浆的钢管要立即堵塞孔口，防止浆液外流。

4.1.3.1.工艺要求

(1).工程材料控制措施

水泥、钢材等材料必须三证（出厂证、合格证、检验证）齐全，进场后按规定抽检，合格后方可使用。

施工前钢筋施工员必须对施工顺序、操作方法和要求向操作人员详细交底，施工过程中对钢筋规格、数量、位置随时进行复核检查。

弯曲变形的钢筋须矫正后才能使用，同一截面钢筋的接头数量应符合规范的要求。

工程上的钢筋不得任意调换，根据实际情况确需调整时必须由技术部门与设计商量同意后方可施行，并办妥技术核定单。

对钢筋施焊须在相同条件下制作二个抗拉试件。焊后的焊缝检验，主要进行外观检查，要求焊缝表面平顺，不得有裂缝，没有明显咬边、凹陷、焊瘤、夹渣及气孔。

(2).管棚加工及安装

管棚钢管应按设计要求分节加工,现场组装时,应控制接头位置的准确及对接牢固,对不符合要求的重新加工安装。

大管棚在开挖轮廓线上按设计位置及角度打入。孔位误差不得大于5cm；角度误差不得大于2度。

(3).注浆

注浆前先进行压水试验,得出部分施工参数,用以指导施工。

注浆压力应由小到大，先采用小压力注浆，待孔满后封闭排气孔加压至设计终压持续10min以上。必须保证孔眼浆液饱满密实，扩散范围达到设计要求。

注浆过程中，要逐管填写记录，标明注浆压力、注浆量、发生情况及时处理。

注浆效果检查在洞身开挖后进行，主要检查注浆量偏少和有怀疑的钢管，认真填写检查记录。通过钻孔检查注浆范围及厚度，小于30cm时，补打小导管、注浆。

4.1.超前小导管施工

钻孔采用钻孔台车打眼、推进小导管，注浆采用注浆机注浆，灰浆机拌制浆液，注浆压力根据地层致密程度决定，一般为0.5～1.0Mpa，纵向前后相邻两排小导管搭接的水平投影长度一般不宜小于1.0m。

（1）施工工艺

施工准备

喷混凝土封闭开挖面

钻孔打小导管

注浆

开挖

（2）施工工艺要点

①施工准备

熟悉设计图纸；调查分析地质情况，按可灌比或渗透系数确定注浆类型；渗入性注浆要通过实验确定注浆半径、注浆压力、单管注浆量，按设计加工导管，准备施工器材；准备施工队伍，培训施工人员。

②钻孔打小导管

测量放样，在设计孔位上作标记。

1

4

5

6

1、浆液桶2、注浆泵3、压力表4、高压胶管

5、注浆嘴6、堵浆嘴7、小导管8、进浆管

2

3

7

8

2

3

4

5

6

7

小导管注浆示意图

用手持风钻钻孔后，将小导管沿孔推入，对砂土类，可用Φ20钢管制作吹风管，将吹风管缓缓插入，用高压风射孔，成孔后将小导管插入。

③注浆

采用单液注浆泵注浆。注浆前先喷混凝土封闭掌子面以防漏液，对于强行打入的钢管应先冲清管内积物，然后再注浆。注浆顺序由下而上，浆液用灰浆机搅拌，注浆示意见上图《小导管注浆示意图》。

水泥浆水灰比为1.5:1、1:1、0.5:1三个等级，浆液由稀到浓逐级变换，即先注稀浆，然后逐步变浓直到0.5:1为止。考虑到注浆后需尽快开挖，注浆宜用普通水泥或早强水泥，拌浆时可掺入减水剂，对于涌水量较大的松散破碎带，可采用有针对性的注浆材料。

注完浆的钢管要立即堵塞孔口，防止浆液外流。

④预注浆的参数设计

注浆压力：一般为地下水静水压的2～3倍，同时应考虑岩层的裂隙阻力，根据现场情况试验后确定。

浆液的扩散半径r：根据已有资料进行工程类比及现场岩体注浆试验情况选定注浆压力范围，确定浆液扩散半径r的大小。

单孔注浆量：Q注=πr2hηβ

式中：r——浆注扩散半径（m）

h——压浆段有效长度（m）

η——岩石裂隙率

β——浆液在裂隙内的有效充填系数

洞内注浆结束的标准：一般情况下达到注浆压力达到1.0Mpa或单孔灌注量达1000kg两种情况之一者即可停止单孔注浆施工。

⑤注浆异常现象的处理

在注浆过程中，经常发生浆液从其他孔中流出的现象，这种现象称为串浆。发生串浆时，在有多台注浆机的条件下，同时注浆，否则将串浆孔及时堵塞，轮到该管注浆时，再拔下堵塞物，用铁丝或细钢筋将管内杂物清除并用高压风或水冲洗，然后再注浆。

（4）质量标准

导管在开挖轮廓线上按设计位置及角度打入。渗入性注浆施工时，孔位误差不得大于5cm；角度误差不得大于2度；压密注浆施工时，孔位误差不得大于10cm，角度误差不得大于3度（角度用地质罗盘仪检查）。超过允许误差时，在距离偏大的孔间补管、注浆。

导管实际打入长度不得短于平均每根实际打入长度90%。

检查钻孔、打管质量时，画出草图，对孔位编号、逐孔、逐根检查并认真填写记录。

渗入性注浆单孔注浆量不得少于平均每孔注浆量的80%，压密注浆单孔浆量不得少于平均每孔注浆量的60%，超过偏差必须补管、注浆。

注浆过程中，要逐管填写记录，标明注浆压力、注浆量、发生情况及处理过程。

固结效果检查宜在搭接范围内进行，主要检查注浆量偏少和有怀疑的钢管，要认真填写检查记录。渗入性注浆通过钻孔检查厚度，小于30cm时，补管、注浆，压密注浆采用小撬棍或小锤轻轻敲打钢管附近，判断固结情况，并配合风钻钻速测试，检查注浆范围，固结不良或厚度不够时，要补管、注浆。

开挖过程中，要随时观察注浆效果，分析测量数据，发现问题后停工处理。

第五章洞身衬砌

5.1.概述

在永久性的隧道及地下工程中常用的衬砌结构有三种形式：即整体式衬砌、复合式衬砌及锚喷衬砌。

整体式衬砌是相对传统矿山法而言，是按松弛荷载理论设计，其厚度较厚，刚度大。

复合式衬砌是由初期支护和二次支护组成。初期支护是帮助围岩达成施工期间的初步稳定，二次支护则是提供安全储备或承受后期围岩压力。

本标段隧道工程均采用复合式衬砌。对于二次支护的洞身衬砌应在初期支护稳定后施作，此时隧道已成型，因此洞身衬砌采用顺作法，即由下到上，先墙后拱顺序连续灌注。在隧道纵向，则分段进行，分段长度一般为9-12m。

本工程隧道模筑衬砌混凝土灌注采用全断面液压钢模衬砌台车。混凝土在洞外拌合站拌和，搅拌运输车运往洞内，输送泵灌注，机械振捣；钢筋混凝土衬砌灌注前做好钢筋的安装工作，钢筋角隅要加强振捣。灌注前按图纸规定预留沟、槽、管洞或预埋构件。混凝土自模板窗口由1台输送泵灌注，由上向下，对称分层，先墙后拱灌注，倾落自由高度不超过2.0米。

5.2.衬砌钢筋施工工艺

5.2.1．钢材质量检验

进场的钢材要有出厂材料检验合格证，进场后按待检品堆放。

进场钢材先进行外观检查，如有无裂纹、机械损伤、氧化浮锈、外形尺寸等。

③工地试验室做抽样检查（拉伸试验、冷弯试验和焊接性试验）。

5.2.2.钢筋加工

5.2.2.1钢筋下料

钢筋下料前必须调直：盘条钢筋用卷扬机拉直，≥8mm的其他钢筋尽量用调直机调直，调直后的钢筋外观检查应无死弯。

钢筋下料应以每环为单位，按设计的钢筋数量表，首先核对类型、直径和数量。然后分别对各种标号的钢筋取样下料试弯，进一步核对其下料长度，并在实施中用模具控制下料尺寸保证其下料容许偏差在规范要求之内。

使用钢筋切断机或砂轮切割机切断钢筋。

钢筋接长时使用规定的焊条种类，焊接时各项指标应符合规范要求。

5.2.2.2钢筋弯曲成型

①各型号钢筋应先在水泥地面或平板上按1：1的比例放大样。

②在平台按1：1的比例标明各弯点。

③长钢筋宜从钢筋中部开始逐步向两端弯。弯起处不得有裂纹、鳞落和断裂现象。

④钢筋成型后应逐一检查，然后分类堆放、挂牌标识存放。

5.2.2.3.钢筋的绑扎

①加工成形的钢筋由钢筋加工台车在隧道内现场绑扎，绑扎前应核对钢筋级别、种类、直径、形状等是否符合设计及规范要求。

②使用20-22#扎丝绑扎骨架，绑扎时，铁丝必须扎牢，不得有滑动折断移位等现象，以防止在浇注混凝土时松动和变形。对重点部位及易变形部位可施以一部分点焊以保证骨架的几何形状。

③预先制作砂浆垫块，以确保混凝土保护层厚度。

5.2.2.4钢筋的焊接

①施焊前必须清除钢筋焊接部位的铁锈、水锈和油污，钢筋端部的扭曲、弯折应予以矫正或切除。

②钢筋焊缝要饱满,焊皮应清尽。

③钢筋电弧焊接头不得有较大的缺陷、焊瘤，接头处不得有裂纹。

④钢筋焊接长度:单面焊≥10d,双面焊≥5d。

⑤同一连接区段内主筋接头面积百分率不应大于50%,连接区段的长度为1.3L(L为搭接长度)。

5.3.衬砌混凝土施工工艺

5.3.1.施工方法

5.3.1.1.台车就位调整

（1）将钢模台车移动到立模位置，锁定卡轨器，此时台车中心与隧道中心线一致，其偏差应小于5cm，偏差主要由轨道控制。交替启动垂直油缸和侧向油缸，使模板立于设计要求位置。

（2）钢模台车调整

纵向调整，通过台车与行走机械完成；横向调整，15cm以内用侧向油缸调整，超过15cm时需调整轨道；高度调整，仅调整垂直油缸，超过油缸行程时需重新铺轨。

5.3.1.2.立底模和挡头模

底模安装:安装前须检查边模是否已完全支撑到位，然后用小块钢模拼装立于小边墙表面，上缘紧靠整体钢模下沿，底模高度以30cm以内为宜，并辅以支撑，确保牢固。

挡头模安装:挡头模是在台车就位调整后安装的，一般采用木模；根据开挖情况决定挡头模长度，现场用木锯裁出合理的长度，自下向上环向安装；安装时须注意接缝的密实性，以防漏浆。另外，挡头模一定要顶紧，以防因受力过大引起跑模。

5.3.1.3.混凝土施工前注意事项

混凝土施工前应注意检查：模板接缝密合性及挡头模支撑牢固程度，既要防止跑模，也要防止挡头支撑顶破防水隔离层的现象；输送管路接头是否牢靠；作业窗是否关闭；输送泵电源、冷却系统及运转是否正常；基底是否冲洗干净；混凝土材料的选用、配合、搅拌、运输、灌筑等要求按混凝土施工技术规则进行。

5.3.1.4.混凝土灌筑

（1）灌筑前管道润滑阶段

灌筑前首先用施工用水将泵送管润滑或者采用强度等级相同的砂浆管道润滑。

（2）墙、腰部灌筑阶段

本阶段是混凝土衬砌的主要阶段，一是混凝土用量大；二是泵送混凝土施工中容易出现跑模，产生偏压。为此，在已选合格材料的合适配合比前提下，本阶段坍落度以10—14cm为宜。

泵送压力控制在5MPa以内。防止压力过大造成管路接头断裂对钢模的影响；泵送速度是影响混凝土质量的原因之一，泵送过快，易产生跑模，形成麻面和错台；过慢，容易造成冷缝。泵送混凝土施工严禁单侧灌筑，应两侧对称灌筑，以免形成偏压影响施工质量。

（3）拱部灌筑阶段

拱部灌筑混凝土需要考虑输送压力、混凝土灌筑饱满程度。为此，首先调整混凝土坍落度，一般以10-14cm较为合适。大跨度隧道拱度较平，混凝土流动性要好方能满足要求；其次要有专人检查灌筑情况，确保封顶饱满。施工时应由外向里灌筑。

5.3.1.5.拆模

泵送混凝土拆模以其强度为依据。大跨度隧道拆模要求强度达到5MPa以上，同时须注意以下事项。

（1）拆模前须检查电路、风路、水路是否已妥善处理。

（2）严格按照拆模操作程序作业(拆除堵头板→启动横向油缸收回两侧翼板→启动升降油缸降下顶板)，每道工序绝对不能颠倒。

（3）拆除的挡头模、接缝模板、插销等应有序放在指定位置，严禁乱放乱丢。

附件：衬砌混凝土施工细则

1、砼原材料

所有工程材料、成品或半成品必须按规定进行试验检验后方可使用。

(l)、骨料

泵送混凝土细骨料采用河砂骨料粒径2.3-3.0mm，粗骨采用碎石料粒径5-25mm;普通混凝土细骨料粒径2.3-3.0mm,粗骨粒径5-31.5mm、5-40mm;原材料到工地后，按砼原材料试验规范进行质检。

A、石料取样方法

a、从料堆上取样，一般以400m3或600t为一个取样单位，不足上述数量者，亦可作为一个取样单位。不同规格、不同产地、不同批的石料应分别取样。

b、取样前先将取样部位的表层石料铲除10－15cm，然后从料堆的顶部、中部和底部三个不同高度处取样，每处取均匀分布的五个不同部位，各取大致相等试样共15份，组成一组试样。

c、将所取试样置于平整洁净的混凝土地面或拌板上均匀拌合，并摊铺成8一15cm高的圆堆。然后沿圆堆互相垂直的两条直径把圆堆分成大致相等的四份，取其对角的两份重新拌匀，再摊成圆堆。如此重复，直至剩下的试样重量稍多于试验所需要的试样重量为止。

b、质检项目：颗粒级配、最大粒径以及容重试验、含水率、含泥量、坚固性、有害物含量试验。另外，砂子还检验细度模数、石子、针片状颗粒含量。

(2)、水泥

水泥进场必须有出厂合格证。水泥库设置于搅拌站附近，筑三面围墙，设顶棚，四周设置良好的防排水系统。设专人看守水泥库及整修防排水系统。

A、水泥的保管与受潮后的处理

a、水泥进库后应注意保管，防止受潮。水泥在运输途中也要防止雨淋受潮。

b、存放水泥的仓库要干燥通风、不漏雨。水泥堆放时要架空，以免受潮。

c、各种不同品种、标号的水泥应分别堆放，堆放时要考虑到先进先用的顺序，以免储存时期过长而失效。

B、水泥的物理性能的检验

以同一生产厂、同一品种及同一标号的水泥不超过200t为一取样单位，不足者也按一个取样单位。从20个以上不同部位取等量样品，总量至少20Kg，取得的水泥试样充分拌和后组成一组试样。委托华源试验中心作水泥物理常规试验（水泥体积安定性、水泥细度、水泥初终凝时间、水泥标准稠度用水量、水泥胶砂强度）。

(3)、水

搅拌用水应进行有害物质含量、化学分析实验（氯化物、PH值、不容物、可容物、硫酸盐），污水、废水、ph值小于4的酸性水及大于9的碱性水以及硫酸盐含量超过水重的1％均不得使用。

2、砼搅拌

搅拌站做为生产设备的主要基地，为了提高生产效率，降低工程成本以及人工劳动强度，根据需要量宜采用散装水泥。

搅拌站的布置：

水泥、砂、石骨料贮料场地要满足砼不间断施工需要。

水泥及砂石料有足够贮备，储备用期5—10天，堆放场靠近搅拌站，并处于下风向，采用电子自动计量系统计量。

周围设置防排水系统，并按设沉淀池等污水处理系统。

3、砼运输

运输施工要点：

(1)、砼在运输中应保持其匀质性，做到不分层、不离析、不漏桨。运到灌注点时，要满足坍落度的要求。

(2)、砼运输车使用前须湿润，运输过程中要清除容器内粘着的残渣，装料要适当，防止过满溢出。

(3)、从搅拌机卸出到浇灌完毕的延续时间不超过120分钟。

(4)、运输道路保持平坦，以免造成处分层离析，并根据浇灌结构情况，合理调度车辆，保持道路畅通。

4、砼灌筑及捣固

衬砌作业宜采用HBT60C型砼输送泵作业。最大排量62.5m3／h，垂直输送距离为180m,水平1000m。

砼自模板窗口灌入，由下向上，对称分层，先墙后拱灌筑，倾落自由高度不超过2.0m。在砼浇筑过程中，观察模板、支架、钢筋、预埋件和预留孔洞的情况，当发现有变形、移位时，及时采取措施进行处理，因意外灌注作业受阻不得超过2个小时，否则按接缝处理。二衬混凝土振捣采用附着式振动器并配以插入式振动棒进行振捣，采用插入式振动棒辅助捣固需符合下列规定：

(1)、每一振点的捣固延续时间，应使混凝土表面呈现浮浆和不再沉落。

(2)、振动时的移动间距不大于振捣器作用时间的1.5倍。

(3)、振动棒与模板的距离不大于作用半径的0.5倍。

(4)、振动棒插入下层混凝土内的深度不小于50mm。

(5)、按规定要求在灌筑砼现场做试件，并详细填写施工记录。

5、砼养护及整修

衬砌砼灌筑后，最后一盘砼强度达到5Mpa时即可拆模，并进行洒水养护。

6、泵送混凝土

(l)、配合比的技术要求

A、骨料最大粒径与输送管内径之比不大于1：3,通过0．315ｍｍ筛子的砂不小于15％；

B、最小水泥用量为300kg／m3;

C、砼的坍落度为100—140mm。

(2)、技术措施及操作要点

A、管道安装原则

管线宜直、转弯宜缓，以减少压力损失,接头严密，防止漏水漏桨，避免下斜，防止泵孔空管。灌筑点先远后近。

a、管道合理固定，不影响交通运输，不搞乱己绑扎好的钢筋，不影响模板振动。

b、管道、弯头、配件存有备品可随时更换。

c、垂直管道的下端，可安装断流阀，防止砼倒流。

B、泵送工序

a、操作人员持证上岗，并能及时处理操作过程出现的故障。

b、泵机与浇筑点要设联络工具，信号明确。

c、泵送前要先有水灰比为0.7的水泥砂浆湿润导管，需要量约为0.1m3／m。新换节管，应先湿润后接驳。

d、泵送过程严禁加水、严禁泵空。

e、开泵后中途不要停歇。

f、有专人巡视管道，发现漏浆、漏水及时修理。

C、浇筑作业

a、模板牢固，能承受泵送砼的侧压力，如有模板外胀，及时加固和降低泵送速度或转移浇筑点。

b、捣固工具与捣固能力适量增大，与泵送砼的来料量相适应。

D、管道清洗

a、泵送砼结束时要考虑管内砼数量，掌握泵送量，避免管内的浆过多。

b、洗管前先行反吸，以降低管内压力。

c、洗管时，可从进料口塞入海绵球或橡胶球，用水将存浆推出。

d、洗管时，料管出口方向前方严禁站人。

e、预先准备好排桨沟、管。不得将洗管残浆灌入己浇筑好的段上。

f、施工下班前，将泵机活塞洗擦干净，防止堵坏活塞。

7、拱顶混凝土灌注的特殊要求

隧道拱顶混凝土灌注采用泵送挤压混凝土施工工艺，拱顶设计两个灌注孔，由后向前灌注。由于客观原因，拱顶混凝土往往会产生不密实、灌不满等现象，根据工程经验，在拱顶最高位置贴近防水板面预埋注浆管，一是作为排气孔，排除拱部空气，减小泵送压力；二是通过灌注过程观察流浆情况检查混凝土灌满程度；三是作为注浆管，对二衬实施回填注浆，以弥补混凝土因收缩或未灌满造成的拱顶空隙。

8、施工缝处理

施工缝在混凝土浇筑前用水清除表面灰尘，必要时进行凿毛处理，水平施工缝先在基面上铺10～20mm的1:2的水泥砂浆，竖向施工缝应刷一层水泥净浆，保证新老混凝土结合良好。

第六章隧道防排水

隧道防排水是隧道施工的重点也是难点，“以排为主，防排结合”是隧道综合治水的原则，并以模筑混凝土衬砌作为防水的基本措施。

本标段隧道的结构排水设施有“盲管→盲沟→排水沟”。

6.1.施工排水

6.1.1.洞外排水

一是做好洞口的防洪及排水设施，防止雨季到来时山洪或地面水倒流入洞。二是做好洞顶排水，及时施作截水沟截流导排。

6.1.2.洞内排水

洞内排水方式主要有顺坡与反坡排水两种：

(1).顺坡排水。即进洞上坡，在坑道一侧挖出纵向排水沟，自然排水就可，当水量较大，坡度较小时（<5%）应考虑开挖集水坑采用抽水机排水。

(2).反坡排水。即进洞就下坡，此时水面向工作面汇集，需用抽水机抽水。隔较长距离开挖集水坑，开挖面的积水用小水泵抽到最近的集水坑内，再用主抽水机将水抽出洞外。

6.2.结构排水

结构排水主要结合二衬来施作，其排水过程是：水从围岩裂隙进入衬砌背后的盲管，盲沟下接泄水通道至纵向排水沟，并由纵向排水沟排出洞外。

本工程隧道防水板后设置环向外包土工布的RCP-1605G塑料排水盲管，采用U型扣固定，防水卷材下下端墙角处设置纵向排水盲沟与中心水沟相接。

6.3.结构防水

隧道结构防水除采用抗渗混凝土外，防水板的安装是关键，另外还有施工缝、变形缝的处理。

6.3.1.防水板施工工艺

（1）防水层铺设前基面准备

防水层铺设前，先对隧道初期支护喷射混凝土表面进行处理，切除锚杆头和钢筋露头，并用细石混凝土抹平覆盖，凹坑深度比应控制在1∶7以内；深宽比大于1∶7的凹坑应用细石混凝土填平，凹坑太大处要抹平补喷混凝土，确保喷射混凝土表面平整，无尖锐棱角。

（2）铺设无纺土工布

首先用简易作业台车将单幅无纺布固定到预定位置，然后用专用热熔衬垫及射钉将无纺土工布固定在喷射混凝土上。专用热熔衬垫及射钉按梅花型布置，拱部间距0.5—0.7m，边墙1.0—1.2m。无纺布铺设松紧适度，使之能紧贴在喷射混凝土表面，不致因过紧被撕裂或因过松使无纺布褶皱堆积形成人为蓄水点。无纺布幅间搭接宽度大于10cm。

（3）铺设NRB高分子复合防水板

先用简易作业台车将防水板固定到预定位置，然后用手动热熔接器加热，使防水板焊接在固定无纺布的专用热熔衬垫上。防水板铺设要松紧适度，使之能与无纺布充分接合并紧贴在喷射混凝土表面。防止过紧或过松，防水板受挤压破损或形成人为蓄水点。防水板间搭接缝应与变形缝、施工缝等防水薄弱环节错开1m以上。防水板铺设见图1。

（4）防水板间自动热熔焊接

防水板之间用自动双缝热熔焊接机按照预定的温度、速度焊接，单条焊缝的有效焊缝宽度不小于1cm。焊接前先除尽防水板表面的灰尘再焊接，防水板搭接宽度须大于10cm（见图2）。

复合防水板

SHAPE

图1防水板铺设示意图图2防水板焊接示意图

（5）防水板破损处修理

如发现防水板有破损，必须及时修补。先取一小块防水板，除尽两防水板上的灰尘后，将其置于破损处，然后用手动电热熔接器熔接或用胶粘牢。熔接质量用真空检测器检测，若不合格必须重新修补。

（6）焊缝检测

采用检漏器现场检测防水板焊接质量。先堵住空气道的一端，然后用空气检测器从另一端打气加压，直至压力达到0.1—0.5Mpa，并能稳定3—5分钟，说明完全粘合。否则，须用检测液（如肥皂水）找出漏气部位，用手动热熔器焊接修补后再次检测，直到完全粘合。

6.3.1.2.止水带安装

在每板衬砌施工缝处设置橡胶止水带。安装工艺如下：

（1）、沿环向止水带设计线每隔0.5米.设置一不小于φ12定位钢筋。

（2）、将制成的钢筋卡，由待灌混凝土一侧穿入另一侧，内侧钢筋卡卡紧止水带的一半，另一半止水带紧贴于端头模上（内侧）。

（3）、待混凝土凝固后，拆除端头模，将原贴于挡头板上的止水带拉直后，钢筋卡套住另一头即可。示意图如下。

钢模板

挡头板

止水带

钢筋卡

L≈0.5衬

砌厚度

下环止水带安装

止水带安装位置

6.3.1.3.伸缩缝施工

伸缩缝除按施工缝施工安装橡胶止水带外、止水带两侧用泡沫塑料板和挡头板一起夹住止水带，拆模后泡沫塑料板留在砼端头作为填缝料，下一模砼灌筑完后，凿掉衬砌内表面泡沫塑料板，可用20—30mm无毒聚硫密封胶封闭伸缩缝。

第七章围岩监控量测

7.1.监控量测目的

(1).监测围岩变形和压力情况，验证支护衬砌的设计效果，保证围岩稳定和施工安全；

(2).提供判断围岩和支护系统基本稳定的依据，确定二衬与仰拱的施作时间；

(3).通过对量测数据的分析处理，掌握地层稳定性变化规律，预见事故和险情，作为调整和修正支护设计参数及施工方法的依据，提供围岩和支护衬砌最终稳定的信息。

7.2.监控量测计划

根据施工图设计和《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》（TB10108—2002）的要求，本工程隧道监控量测将选择以下项目进行：