全国隧道工程施工要点关键技术

施工要点

关键技术客运专线隧道

我国客运专线的启动，引发新一轮铁路隧道的建设高潮。

客运专线的隧道特点为了迎接市场竞争的挑战，近期，铁道部启动了以250km/h、300km/h和350km/h速度为目标的客运专线的建设工程，我国的铁路建设又进入了一个新阶段。由于速度的跨越，对构成线路的各种结构物，包括桥梁、隧道、轨道、路基等，提出了更加严格的要求和标准，也提出来许多前所未有的新课题。目前，正在建设的和拟建的几条客运专线都有大量的隧道工程涌现。在客运专线条件下，如何针对隧道观察的特点、认识和解决所面临的新问题，是一个值得研究的问题。考虑列车高速运营的特点，隧道的净空有效断面积增大，例如在350km/h速度的条件下,Ⅴ级围岩隧道的开挖断面积可达170m2，给设计、施工提出来许多新课题；由于开挖断面积的增大，施工难度也急剧增加，特别是对一般地质条件下的初期支护技术和不良地质条件下的超前支护技术，提出来很高的要求；因此，在大断面的条件下要特别关注初期支护和超前支护的质量。客运专线的隧道特点列车高速运行的作用，对洞内轨道（包括基底结构，如仰拱或铺底、混凝土填充层等）的影响增大，不仅需要加强基底结构，对衬砌结构也具有一定的影响，不容忽视。对衬砌混凝土的耐久性，如抵抗列车风压的疲劳特性；如何保证初期支护的喷混凝土的耐久性?，以及大断面衬砌结构的抗开裂特性等，都提出来了明确的要求；客运专线的隧道特点

大断面意味着什么？在同样围岩条件下，随着开挖断面积的增加，意味着：

1、掌子面的稳定性的降低；2、施工难度、特别是施工安全管理的难度增大；3、施工风险的发生概率加大；4、结构物质量要求的提高；5、隧道工程管理提出更高要求。隧道工程管理的基本问题安全：安全为主线技术：保护围岩，确保围岩稳定，不坍塌；保证施工质量管理：实现风险管理安全所谓提高安全生产意识或风险意识，实质上是要认识到任何生产都存在着风险，只是风险有大、有小，有的是可以接受的，有的是不可以接受的。特别是对地下工程来说，风险常常是在灾难性的，也是不可以接受的。瓦斯爆发、大规模的塌方等就属于这种类型的风险。因此、减少风险、控制风险和防止风险就成为工程管理中的重大课题。技术1、保护围岩，确保开挖后围岩稳定；2、大力提高支护结构，特别是初期支护的支护能力，特别是喷混凝土的性能；3、多机作业，尽可能地缩短各项作业的时间；施工方法要为采用大型施工机械或多台机械同时施工创造条件；4、提高混凝土衬砌的施工水平，防止衬砌的初期开裂；5、采用根本性的措施，确保防水的质量；6、设计和施工要采取措施尽可能地减小开挖断面积；如何减少风险、控制风险和防止风险，就要依靠纯熟的技术和完善的管理。因此，技术和管理就成为工程管理中的重要手段。没有纯熟的技术和完善的管理，就谈不上风险的控制。因此，不管是业主、还是设计、施工以及监理都必须下大力气，狠抓“技术”和“管理”。技术隧道施工要点及及关键施工技术术一.洞口施工二.进洞施工方法三.明洞四.隧道施工要点及及关键施工技术术洞口工程施工要要点洞口施工要点：：防边仰坡滑塌塌。应遵照以下下施工原则：1.根据设计图纸准准确测量，放样样洞口开挖轮廓廓线及截水沟位位置。2.开挖前应做好截截水沟等排水系系统后方可进行行土石方开挖。。3.洞口边仰坡锚喷喷防护应随开挖挖同步施工，不不得待开挖全部部完成后再进行行锚喷防护。3.洞口的支挡结构构应在隧道明洞洞或正洞施工前前完成。洞口防护不当造造成坍方洞口防护不当造造成坍方暗洞进洞要点严格按设计图纸纸施工。在进洞前，必须须做好洞口护拱拱或超前管棚导导向墙，并认真真做好超前支护护。确定安全、可靠靠、合理的施工工方法，主要指指方法的选择：：CD法、CRD法还是双侧壁导导坑法等。管超前、弱爆破破、短进尺、强强支护、快封闭闭是进洞必须遵循循的原则。也是是预防洞口坍塌塌的最好措施。。做好洞口防护正洞施工要点一、掌子面（开开挖面）稳定性性在大断面条件下下，如何控制掌掌子面的稳定性性，减少和预防防掌子面出现坍坍塌的风险，是是极为重要的。。特别是在通过过各种不良地质质地段时。从风险险的角角度看看，掌掌子面面失稳稳有多多种方方式：：·掌子面面挤出出；·掌子面面拱部部坍塌塌；·上半断断面拱拱脚下下沉；；·底部鼓鼓起等等。从技术术角度度出发发，预预防和和减少少上述述风险险发生生的主主要方方法也也是多多种多多样的的。·超前支支护；；·扩大拱拱脚、、设置置拱脚脚锚杆杆或锚锚管；；·正面喷喷射混混凝土土和锚锚杆；；·底脚锚锚杆或或锚管管等。。掌子面面掌子面面超前前支护护是采采用管管棚、、小导导管、、超前前锚杆杆及注注浆等等，沿沿隧道道外轮轮廓，，以低低角度度打设设方式式加固固掌子子面前前方围围岩、、约束束围岩岩松弛弛、掉掉块的的方法法。超超前支支护，，基本本上是是借助助构件件的抗抗弯刚刚度发发挥作作用的的，因因此，，采用用抗弯弯刚度度大的的构件件是有有利的的。掌子面面上述的的掌子子面超超前支支护方方法，，在大大断面面的条条件下下应用用，虽虽然起起到一一定的的作用用，但但其作作用会会受到到一定定限制制。也就是是说，，在大大断面面的条条件下下，为为了确确保掌掌子面面的稳稳定，，必须须加强强超前前支护护的作作用，，超前前支护护在软软弱围围岩及及浅埋埋隧道道施工工中已已形成成一种种工法法和不不可缺缺少的的施工工技术术，要要高度度重视视，这这是隧隧道施施工实实现安安全和和快速速的最最好手手段。。二、支支护结结构的的构成成隧道的的支护护结构构包括括：初期支支护；；喷混凝凝土、锚杆杆、钢钢支撑撑或格格栅超前支支护；；预衬衬砌、、长钢钢管等等二次衬衬砌：：包括括仰拱拱及底底板；；临时支支护：：需要要拆除除的支支护构构件，，如中中隔壁壁等。。不可轻轻视的的锁脚脚注浆浆锚杆杆1、超前前支护护工程实实践证证实，，在地地质不不良的的地段段，发发展各各种稳稳定掌掌子面面的辅辅助工工法并并使之之模式式化是是极为为重要要的。。日本本、意意大利利在这这方面面都做做了极极有成成效的的工作作。定义：以稳稳定掌掌子面面和地地层下下沉为为目的的的拱拱形薄薄壳结结构体体。即即：不不仅沿沿隧道道纵向向具有有梁结结构的的作用用，在在横断断方向向还具具有拱拱形结结构支支护效效果的的支护护。适用范范围：1、需要要提高高掌子子面稳稳定性性的土土砂围围岩；；2、以控控制地地表下下沉和和相邻邻结构构物的的影响响为主主要目目的的的场合合；如如浅埋埋地点点、接接近重重要结结构物物施工工的场场合等等超前支支护的的关键键点存在问问题：：初期支支护系系统杆杆体长长短不不一；；安装装角度度控制制不严严；注注浆效效果差差或不不注浆浆。关键点点：1、超前前管棚棚、小小导管管、超超前锚锚杆等等安装装质量量（包包括长长度、、间距距、外外插角角）2、超前前支护护体系系的注注浆质质量：：包括括通过过注浆浆加固固周边边围岩岩的作作用、、超前前支护护杆体体内的的注浆浆质量量。2、初期期支护护在初期期支护护中，，喷混混凝土土具有有独特特的作作用。。任何何情况况下，，都是是不可可缺少少的支支护手手段。。因此此，在在大断断面隧隧道中中，对对不断断提高高喷混混凝土土的性性能，，寄予予极大大的期期望。。喷混凝凝土的的几个个关键键性的的性能能指标标1、设计计基准准强度度4、附着着配比比；2、初期期强度度：5、回弹弹率；；3、附着着强度度；6、粉尘尘量。。初期支支护的的施作作程序序要求求第一步步：每每次出出碴完完毕（（含找找顶））后立立即进进行首首次初初喷混混凝土土，封封闭围围岩和和超前前支护护系统统，初初喷混混凝土土的厚厚度不不小于于4cm；第二步步：架架设型型钢钢钢架；；安装装锚杆杆第三步步：二二次喷喷射混混凝土土。喷喷射砼砼表面面平整整度要要求：：用2米靠尺尺检查查，边边墙5cm，拱部部7cm。第四步步：进进入下下一循循环作作业（（初期期支护护或钻钻爆作作业））喷射砼砼结束束后3小时内内不得得爆破破作业业。假喷混凝土用碎石回填喷射砼砼工艺艺湿喷混混凝土土干喷砼砼的主主要缺缺点砼水灰灰比难难以控控制均质性性差、、和易易性差差离散性性强强强度波波动性性大强度水水平低低作业环环境差差（1）、初初期强强度一般说说，喷喷混凝凝土是是最先先施设设的，，都希希望它它尽快快地发发挥作作用，，这是是我们们要求求喷混混凝土土具有有一定定初期期强度度的目目的。。设定喷喷混凝凝土初初期强强度的的场合合，应应考虑虑隧道道开挖挖条件件及随随掌子子面进进展产产生的的围岩岩动态态，以以充分分确保保掌子子面及及其附附近围围岩的的稳定定，取取24小时以以内的的强度度为标标准。。初期强强度，，应根根据围围岩条条件和和施工工条件件，可可以取取24小时以以外的的强度度为标标准，，有的的国家家就是是以3小时的的强度度作为为基准准的。。（2）、附附着强强度喷混凝凝土与与围岩岩及其其它物物体的的附着着，是是发挥挥喷混混凝土土支护护作用用的关关键指指标。。许多多国家家都有有明确确的规规定。。（3）、附附着配配比对工程程来说说，喷喷混凝凝土的的附着着配比比是最最有意意义的的。附着配配比指指的是是：喷喷混凝凝土喷喷射后后附着着在围围岩上上的配配比。。它与与喷射配配比、喷射工工艺以以及喷喷射工工的技技术熟熟练程程度有直接接的关关系，，不容容忽视视。下下表是是欧洲洲的一一个标标准。。喷射后喷混凝土强度（附着配比）C30C35C40C45C50C55喷射前喷混凝土强度（喷射配比）C38C43C48C54C60C654、附着配比锚杆锚杆的支护作用是是不能忽视的。特特别是在大断面隧隧道的条件下。锚杆是隧道施工过过程中，维护围岩岩稳定，保证施工工安全的重要手段段之一。施工完成成后，在一定程度度上，它还可以作作为永久支护结构构的一部分发挥作作用。因此，在施施工中，如何保证证和检查锚杆的施施工质量，是极为为重要的。但从目目前的施工状况看看，锚杆长度不足足、不配置垫板、、配置不合理、砂砂浆充填不密实，，甚至“长锚短打打”的现象也时有有发生。造成这种种现象的原因虽然然是多方面的，但但主要还是对锚杆杆在隧道施工中的的作用认识不足，，不能完全按照要要求施工，而且缺缺乏有效的检测手手段。锚杆设置置的方向向隧道工程程质量控控制要点点一衬砌砌质量三三要素1混凝土（（喷混凝凝土）强强度2衬砌厚度度3密实性接接触条条件二防排排水系统统可靠性性1注浆效果果—排放流量量的控制制2排导系统统的畅通通三净净空和外外观隧道二次次衬砌施施工要点点客运专线线隧道对对隧道衬衬砌的要要求：1.耐久性：100年2.一级防水水：不渗、、不滴、、表面无无湿渍3.断面大：：衬砌台车车强度、、刚度要要求高;混凝土灌灌注、拆拆模时间间提出高高要求。。衬砌施工工要点设计是前前提材材料是是基础工艺是关关键管管理是是保证施工工艺艺要点：混凝土的的灌注速速度控制制混凝土灌灌注过程程中的振振捣技术术拱部混凝凝土无振振捣灌注注的密实实性施工缝、、变形缝缝止水带带的安设设技术堵头板的的安装措措施施工缝的的处理工工艺钢筋保护护层的控控制衬砌台车车的长度度（每次次混凝土土灌注的的长度））拆模时间间拆模时间间要求混凝土强强度达到到8MPa以上不小小于8MPa二次衬砌砌初期开开裂原因：温度收缩缩、干燥燥收缩而而产生的的裂缝施工引起起的开裂裂后果：可成为渗渗漏水的的通道造成运营营期间掉掉混凝土土块耐久性降降低措施：采用水化化热低的的水泥减少水泥泥用量缩短混凝凝土灌注注长度防水板铺铺设技术术采用专用用作业台台架采用无钉钉铺设工工艺防水板铺铺设要有有松弛度度，确保保混凝土土灌注后后防水板板能与铺铺设砼面面密贴，，无空洞洞。无纺布挂挂设时，，射钉的的部位应应考虑喷喷射砼面面的凹凸凸情况，，合理布布置。排水盲管管的安装装工艺防水板的的撕裂光面爆破破防水板材材料吊挂余量量NATM隧道工程程的施工安全全技术围岩失稳稳和坍塌塌形式围岩性状状岩岩体结构构岩岩性地地下下水地应力量量值水准准特征隧道特征征形形状跨跨度断断面埋埋深深施工方法法块状围岩岩（硬岩岩）的坍坍塌形式式镶嵌咬咬合坍塌防范范重点部部位围岩条件主要坍塌部位施工监控块状围岩（硬岩）拱部（同节理产状有关）节理系统软弱围岩（风化破碎软质）两侧边墙(同层面倾角有关）掌子面位移高地应力硬岩（岩爆）大主应力竖向两侧边墙大主应力水平向拱部大跨度浅埋拱部垫板的设设置要发挥锚锚杆的效效果，垫垫板的设设置是十十分重要要的。我我们在施施工中，，多数是是不设置置垫板的的。因为为增加垫垫板，不不仅增加加了施工工成本，，对工期期也有一一定影响响。但从从效果上上看，这这是得不不偿失的的。日本本对此曾曾进行了了试验研研究。试试验表明明：设垫垫板比不不设垫板板，加载载应力提提高了2.5倍；垫板板面积越越大，头头部轴力力提高也也越多。。例如，，垫板面面积增加加1倍，头部部轴力可可提高1.25倍等。其其次有垫垫板时，，锚杆轴轴向应变变的最大大值的位位置，向向内部移移动。垫板的设设置这说明锚锚杆的3维约束效效果，得得以发挥挥。图5是有垫板板和无垫垫板的的的轴力分分布的变变化。从从图中可可以看出出，有垫垫板时时，锚杆杆的口部部也发生生了轴力力、而且且轴力的的最大值值也增加加了10%~20%。由此可可见，垫垫板的作作用是不不容忽视视的。在在锚杆施施工中，，必须设设置垫板板，这在在规范中中也有了了明确的的规定。。安全管理理从安全出出发，管管理要实实现以下下转变：：1、从粗放放型管理理向精细细型管理理转变；；2、向预测测、预报报、预案案，实现现施工全全过程管管理转变变；3、向风险险管理体体制方向向转变。。1、每一项项作业都都应该作作到：有有施工要要点；有有施工基基准；有有施工核核查。例如喷混混凝土作作业施工要点点：1、确保初初期强度度和附着着强度；；2、确保喷喷射表面面的平整整度；施工基准准：1、1天初期强强度在5～10MPa以上；2、平整度度应在规规定范围围之内；；施工核