高速铁路隧道机械化大断面法设计施工暂行规定

Q/CRQ/CR中国铁路总公司企业标准PQ/CRXXXX--2019高速铁路隧道机械化大断面法设计施工暂行规定（征求意见稿）2019-XX-XX发布2019-XX-XX实施中国铁路总公司发布中国铁路总公司企业标准高速铁路隧道机械化大断面法设计施工暂行规定Q/CRXXXX--2019主编单位：武九铁路客运专线湖北有限责任公司批准部门：中国铁路总公司施行日期：2019年XX月XX日中国铁道出版社2019年北京前言本暂行规定是在总结铁路总公司重点科研项目《郑万高铁大断面隧道安全快速标准化修建关键技术研究》研究成果及郑万高铁湖北段现场实践经验的基础上编制而成。本暂行规定编制内容充分考虑新时代高速铁路建设发展需要，进一步提高我国高速铁路隧道机械化建造水平，规范高速铁路隧道大断面法设计和施工，聚焦“交通强国、铁路先行”，实现高速铁路隧道建设由规模速度型向质量效益型转变，为中国高速铁路建设高质量发展奠定基础。本暂行规定由10章组成，包括总则、术语和符号、基本规定、掌子面地质勘察、超前地质预报、设计荷载、支护与衬砌、机械化配套、施工方法、施工质量控制，另含2个附录。本暂行规定的主要内容如下：1．明确了高速铁路隧道机械化大断面法建造工作流程。2．提出了隧道支护结构形变荷载计算方法及二次衬砌安全储备要求。3．制订了“定性为主、定量为辅”的隧道掌子面稳定性评价方法。4．增加了隧道掌子面超前支护设计计算方法及流程。5．优化了高速铁路隧道施工机械化配置方案和原则。6．形成了高速铁路隧道机械化全断面、微台阶施工工法。7．规范了高速铁路隧道机械化施工各工序的质量控制标准。本暂行规定系首次编制。希望各单位在执行过程中，结合工程实践，认真总结经验，积累资料。如发现有需要修改和补充之处，请及时将意见及有关资料寄交武九铁路客运专线湖北有限责任公司（湖北省武汉市江夏区文化大道399号，邮编：430200），并抄送中国铁路经济规划研究院（北京市海淀区北蜂窝路乙29号，邮编100038），供今后修订时参考。本暂行规定由中国铁路总公司建设管理部负责解释。主编单位：武九铁路客运专线湖北有限责任公司参编单位：中铁二院工程集团有限责任、中国铁路经济规划研究院、西南交通大学、中铁十二局集团有限公司、中铁隧道局集团有限公司、中铁一局集团有限公司、中铁十一局集团有限公司、中铁十八局集团有限公司技术总负责人：主要起草人：主要审查人：·2术语和符号2.1术语机械化大断面法Largecross-sectionmechanizedmethod采用大型机械化配置并按设计断面一次开挖成形的施工方法，一般采用全断面法或微台阶法开挖。掌子面稳定性Tunnelfacestability隧道掌子面及前方岩、土体的稳定程度，一般采用极限平衡法进行评价。超前支护Advancesupport在隧道开挖前，对掌子面前方围岩各部位进行预加固的支护，包括掌子面喷混凝土封闭、超前小导管、超前管棚、掌子面锚杆、掌子面注浆等措施。掌子面锚杆Tunnelfacebolt为提高掌子面的稳定性，垂直施作在掌子面上的一种支护措施，一般采用纤维锚杆。形变荷载Deformationload围岩与支护结构相互作用、协调变形产生的压力，与围岩级别、断面尺寸、埋深等因素有关。Ⅰ型机械化配置MachineconfigurationI一种隧道大断面钻爆法机械化配置形式，施工机械配备按超前支护、开挖、初期支护、二次衬砌等4条基本作业线组成，主要配套设备为多功能台架、多功能钻机、注浆泵、风动凿岩机、混凝土湿喷台车、自行式仰拱栈桥、防水板钢筋作业台车、衬砌台车、自动养护台车、沟槽模板台车等工装设备。Ⅱ型机械化配置MachineconfigurationⅡ一种隧道大断面钻爆法机械化配置形式，相比于Ⅰ型机械化配置主要配置区别在超前支护、开挖、初期支护等作业线由机械化程度高的注浆台车、凿岩台车、钢架安装台车代替，其他配置与Ⅰ型机械化配置一致。全断面法Mini-benchcutmethod按设计断面一次开挖成形的施工方法，掌子面设置为一定坡率的斜面。微台阶法按设计断面一次开挖成形的施工方法，掌子面设置为台阶状，开挖时上、下部断面同时并进，台阶长度一般为3～5m，上台阶高度一般为设计断面高度的1/3～1/2。2.2符号内外力和应力Fc——滑移面粘聚力合力Fφ——滑移面摩擦力合力Fq——掌子面上方围岩竖向荷载合力Fw——掌子面滑移体自重q——掌子面上方围岩竖向荷载P1——掌子面喷射混凝土支护力P2——掌子面锚杆支护力Rq——掌子面前方扰动段管棚总地基反力Rqij——第j开挖步，第i节点管棚地基反力P2i——掌子面上第i排锚杆支护合力P21i——第一种破坏模式对应的第i排锚杆锚固力材料指标γ——围岩重度c——围岩粘聚力φ——围岩内摩擦角μ——围岩泊松比Rc一一围岩的单轴饱和抗压强度Kv——岩体完整程度指标BQ——围岩基本质量指标[BQ]——围岩基本质量修正指标kij——第j开挖步，第i节点管棚基床系数k0——初期支护稳定基床系数k1——围岩稳定基床系数EI——管棚抗弯刚度Es——管棚钢管弹性模量Ec——注浆体弹性模量Is——管棚钢管惯性矩Ic——注浆体惯性矩ft——灌浆体抗拉强度设计值fb——锚杆抗拉强度cg——灌浆体粘聚力R1——喷混凝土极限抗拉强度几何特征B——掌子面跨度D——掌子面高度e——隧道未支护段长度θ0——掌子面破坏角H——隧道埋深t——掌子面喷混凝土厚度L——管棚长度ΔL——管棚微段长度Lplap——管棚搭接长度b——管棚直径d——管棚间距ωij——第j开挖步，第i节点管棚挠度n——掌子面锚杆竖向排数m——掌子面锚杆横向排；Sv——掌子面锚杆竖向间距Sh——掌子面锚杆横向间距db——掌子面锚杆直径lIi——第i排锚杆在区域I中锚固长度lIIi——第i排锚杆在区域II中锚杆锚固长度dh——注浆钻孔直径Vs——注浆体积Lg——注浆范围Lblap——掌子面锚杆搭接长度计算系数K——掌子面稳定系数；[K]——掌子面设计稳定系数α1——管棚/小导管作用下掌子面前方扰动段围岩竖向荷载折减系数α2——掌子面注浆加固后围岩力学参数增大系数β1、β2、β3——与φ、θ0相关的系数λ——围岩侧压力系数3基本规定3.1一般规定建设单位应按照本暂行规定要求依法合规组织高速铁路隧道工程的建设，工作流程如图3.1.1所示。图3.1.1高速铁路隧道机械化大断面法建设工作流程图参建各方应严格执行国家和行业有关法律、法规，中国铁路总公司有关建设管理办法和本暂行规定。建设单位应组织参建各方建立信息管理系统并定期维护，保证建设过程中的信息传递及时、可靠有效。高速铁路隧道机械化配置应根据隧道规模、地质条件、工期要求和投资情况等因素，按照技术先进、安全适用和节能环保的原则进行。高速铁路隧道机械化配置应与施工方法配套，配套生产能力应大于均衡生产能力，最大限度发挥机械设备总体效率。3.2组织管理建设单位应按本暂行规定做好如下工作：1负责机械化大断面法设计施工的统筹管理。2组织对机械化大断面法专项设计方案进行审查。3组织参建各方进行技术交底。4组织监理单位对进场机械设备验收。5组织参建各方对施工过程进行监督、检查。设计单位应按本暂行规定做好如下工作：1进行高速铁路隧道机械化大断面法专项设计。其设计应包含机械化配置方案及实施工点、施工工法、超前加固措施、超前地质预报设计、指导性施工组织设计等内容。2结合机械设备的尺寸、作业半径等因素，合理确定辅助坑道断面尺寸。3采用机械化大断面法施工的隧道或工区，宜按表3.2.1选择施工进度指标编制指导性施工组织设计。表3.2.1隧道机械化大断面施工进度指标编号工程项目围岩级别I型机械化施工作业面月进度指标（m/月）Ⅱ型机械化施工作业面月进度指标（m/月）1正洞工区Ⅱ140～200180～2202Ⅲ100～130130～1803Ⅳ55～9575～1204Ⅴ35～7550～855辅助坑道Ⅱ260～310270～3206Ⅲ190～250200～2607Ⅳ130～180140～1908Ⅴ70～10080～110注：①地质复杂隧道进度指标可在以上指标基础上适当降低，可乘以不低于0.85的调整系数；高风险等级隧道进度指标应另行分析确定。②辅助坑道进度指标可根据辅助坑道长度增加适当降低，可乘以不低于0.9的调整系数；斜井工区反坡施工段进度指标可取低值。4各阶段隧道风险评估时，应增加掌子面挤出、变形等风险评估内容。5概（预）算编制时应根据专项设计，合理采用、分析、补充定额，做到投资合理。施工单位应按本暂行规定做好如下工作：1编制机械化大断面法专项施工方案，并纳入实施性施工组织设计。2编制机械化大断面法施工作业指导书，明确施工作业标准和工艺要求。3进行机械化大断面法施工相关培训工作，加强安全警示教育。4结合各工点机械化配置情况进行施工便道、施工场地的布置与修建，水、电引入时须充分考虑大型机械设备负荷，确保机械设备及时进场、妥善停放、正常使用。5结合机械化配置情况，合理布设修配机构、车间或维修站，并配备相应的修理加工机械，储备一定数量的零部件或原材料。6严格按照实施性施工组织设计组织施工。监理单位应按本暂行规定做好如下工作：1监理实施细则中应明确隧道机械化大断面法施工质量控制措施。2对实施性施工组织设计中隧道机械化大断面法施工方案及机械化配置方案进行审查。3对隧道机械化大断面法施工所需机械设备进行进场验收。4加强过程检查、落实关键工序旁站制度，做好隐蔽工程质量检查及影像资料留存工作。3.3四化要求机械化大断面法设计施工的高速铁路隧道应积极采用凿岩台车、混凝土湿喷台车、自动养护台车、钢架安装台车等工装设备作业，提高施工质量水平。机械化大断面法设计施工的高速铁路隧道应推行工厂化施工，对锚杆、钢架、钢筋网、混凝土、小型预制构件等工厂化生产。机械化大断面法设计施工的高速铁路隧道应推行专业化施工，组建专业化的施工队伍，配置专业化的施工装备。机械化大断面法设计施工的高速铁路隧道应采用信息化手段进行项目管理，使用互联网、二维码、视频等技术，实现实时管控、质量追溯等目标。4掌子面地质勘察4.1一般规定高速铁路隧道机械化大断面法设计施工应开展掌子面稳定性评价工作。勘察设计阶段设计单位应对掌子面稳定性进行初步评价，为超前加固措施及施工工法设计提供依据。施工期间设计单位应根据地质条件变化情况对掌子面稳定性评价结果进行修正，提出改进施工方案的意见及处理措施。施工期间施工单位应配备地质专业技术人员，对设计阶段掌子面稳定性评价结果进行现场验证，确保施工安全。4.2掌子面稳定性评价掌子面稳定性可分为稳定、暂时稳定、不稳定三种类别，如图4.2.1-1～4.2.1-3所示。图4.2.1-1稳定的掌子面图4.2.1-2暂时稳定的掌子面图4.2.1-3不稳定的掌子面掌子面稳定性评价应遵循“定性为主，定量为辅”的原则，采用定性与定量相结合的方法，综合分析确定掌子面稳定性类别。掌子面稳定性定性评价应按图4.2.2-1执行，定量评价应按图4.2.2-2执行。图4.2.2-1掌子面稳定性定性评价流程图图4.2.2-2掌子面稳定性定量评价流程图掌子面稳定性定性分类应根据掌子面岩石坚硬强度、岩体完整程度、地下水出水状态等三个因素组合确定，并应符合表4.2.3和附录A相关规定。表4.2.3掌子面稳定性定性分类表掌子面稳定状态围岩级别A稳定B暂时稳定C不稳定III极硬岩、较破碎、无水或滴状；硬岩、较完整、无水或滴状；较软岩、完整、无水或滴状；硬岩、较完整、线流状——IV较软岩、较完整、无水或滴状；软岩、完整、无水或滴状；软岩、较完整、无水或滴状；极硬岩、较破碎、线流状；较软岩、完整、线流状极硬岩、破碎、无水或滴状；硬岩、破碎、无水或滴状；硬岩、较破碎、无水或滴状；较软岩、较破碎、无水或滴状；极硬岩、较破碎、涌流状；硬岩、较完整、涌流状；较软岩、完整、涌流状—V—较软岩、破碎、无水或滴状；软岩、较破碎、无水或滴状；软岩、破碎、无水或滴状；极硬岩、破碎、线流状；硬岩、较破碎、线流状；硬岩、破碎、线流状；较软岩、较完整、线流状；较软岩、较破碎、线流状；软岩、完整、线流状；软岩、较完整、线流状较软岩、破碎、线流状；软岩、较破碎、线流状；软岩、破碎、线流状；硬岩、较破碎、涌流状；较软岩、较完整、涌流状；较软岩、较破碎、涌流状；软岩、涌流状；破碎、涌流状；全部极软岩；全部极破碎围岩掌子面稳定性定量分类应根据围岩基本质量指标BQ或其修正指标[BQ]按表4.2.4-1确定。表4.2.4-1掌子面稳定性定量分类表A稳定B暂时稳定C不稳定300<BQ或[BQ]200<BQ或[BQ]≤300BQ或[BQ]≤200注：[BQ]为围岩基本质量指标修正值。1围岩基本质量指标值BQ，应根据岩石坚硬程度、岩体完整程度因素的定量指标Rc值和Kv值，按公式4.2.4-1计算：(4.2.4-1)适用公式4.2.4-1计算时，应符合下列规定：（1）当Rc>90Kv+30时，应以Rc=90Kv+30和Kv带入计算BQ值；（2）当Kv>0.04Rc+0.4时，应以Kv=0.04Rc+0.4和Rc带入计算BQ值。2围岩基本质量指标修正值[BQ]，应考虑地下水、主要结构面产状影响，按照公式4.2.4-2计算：(4.2.4-2)式中：K1——地下水影响修正系数，按表4.2.4-2取值；K2——主要软弱结构面产状影响修正系数，按表4.2.4-3取值。表4.2.4-2地下水影响修正系数K1围岩基本质量指标BQ地下水出水状态>450450～351350～251≤250潮湿或点滴状出水00.10.2～0.30.4～0.6淋雨状或线流状出水0.10.2～0.30.4～0.60.7～0.9涌流状出水0.20.4～0.60.7～0.91.0表4.2.4-3主要结构面产状影响修正系数K2结构面产状及其与洞轴线的组合关系结构面走向与洞轴线夹角>60°，结构面倾角30°～75°结构面走向与洞轴线夹角<30°，结构面倾角>75°其他组合K20.4～0.60～0.20.2～0.4掌子面稳定性评价应采用定性与定量相结合的方法，当定性与定量评价结果不一致时，应进行现场地质条件复核，重新进行评价。5超前地质预报5.1一般规定高速铁路隧道机械化大断面法设计施工超前地质预报作业流程应按图5.1.1执行。图5.1.1高速铁路隧道机械化大断面法超前地质预报作业流程图建设单位应负责隧道超前地质预报实施细则的审批，并对超前地质预报实施情况进行监督和检查。设计单位应根据高速铁路隧道机械化大断面法的特点，结合地质复杂程度进行分级，确定重点预报地段，编制超前地质预报设计方案。施工单位应将超前地质预报工作纳入实施性施工组织设计，并利用预报成果及时指导施工。监理单位应对超前地质预报实施过程进行监理，协助建设单位做好监督、检查工作。高速铁路隧道机械化大断面施工过程中应遵循动态设计原则，及时收集分析超前地质预报资料，实时优化施工工法、支护参数及其他特殊处理措施，确保施工安全、结构可靠。5.2预报方法超前地质预报可分为地质调查法、超前钻探法、物探法等，综合超前地质预报配套模式见图5.2.1。瞬变电磁法、超前钻孔瞬变电磁法、超前钻孔地震波反射法（TSP法）隧道沿线地质调查地质雷达法图5.2.3综合地质预报配套模式示意图超前地质预报应以地质调查法为基础，结合超前钻探、物探等方法进行综合预报，其组合模式见表5.2.2-1、5.2.2-2。表5.2.2-1物探法组合模式表类型适用条件物探方法WT1非可溶岩地表物探Ⅴ类异常、构造、夹软弱地层、浅埋地段；侵入岩蚀变带；可溶岩一般地段。地震波反射法WT2非可溶岩、可溶岩中的人为坑洞地段；可溶岩构造带、可溶岩与非可溶岩接触带。地震波反射法+地质雷达法WT3勘测发现的暗河、廊道、地表发育较大规模溶洞、竖井和落水洞等岩溶强烈发育地段。地震波反射法+地质雷达法+瞬变电磁法表5.2.2-2超前钻探法组合模式表类型适用条件主要手段备注ZT1非可溶岩地表物探V类异常地段、一般地段根据地质调查法、物探预报结果，需要采用超前钻探验证地质异常时实施超前钻孔（1孔）进行。超前钻孔长度控制在本段长度的3%以内。ZT2非可溶岩构造、富水地段；侵入岩蚀变带根据地质及物探预报结果，先施作超前钻孔1孔，若需进一步确定构造产状，再施作超前钻孔2孔。若遇富水地段，则按ZT4执行。当有平行导坑时，先行隧道采用ZT2，后行隧道采用ZT1。ZT3可溶岩地段、可溶岩与非可溶岩接触带、煤系地层贯通施作超前钻孔1孔。若遇富水地段，则按ZT4执行；若遇高瓦斯或瓦斯突出煤系地层，则按ZT5执行。当有平行导坑时，先行及后行隧道均采用ZT3。ZT4可溶岩高压富水地段（可溶岩与非可溶岩接触带、可溶岩中的断层破碎带、大型溶洞、岩溶洼地、岩溶管道等岩溶强烈发育地段以及物探法显示极破碎岩体并富水的岩溶地段）超前钻孔（4孔），钻孔均需设置关水阀门，1孔设置测压装置，其中3孔作为定位孔；断层破碎带时1孔取芯。如超前钻孔4孔仍无法探明实际岩溶发育情况，则需相应增加超前钻孔孔数，增加的孔数以满足安全施工和溶洞处理所需资料为原则。ZT5高瓦斯或瓦斯突出煤系地层在距离煤层15～20m垂直距离处设置1处超前钻孔，初步探测煤层位置，在距初探煤层10m处钻3个超前钻孔（3个均需取芯）。当进行相关参数测试及揭煤时，应聘请煤矿有资质的专业化队伍进行。具体测试项目按铁路现行瓦斯隧道相关规程、规范办理。高速铁路隧道机械化大断面法施工过程中应综合预报掌子面稳定状态。超前地质钻探应优先采用多功能钻机、凿岩台车等机械设备，提高预报效率。超前地质预报应充分利用机械化设备采集的数据、图像等资料提高预报准确率，如图5.2.5-1、5.2.5-2所示。图5.2.5-1超前地质钻探图5.2.5-2凿岩台车钻孔参数图6设计荷载6.1一般规定隧道结构上的荷载及其组合应符合《铁路隧道设计规范》（TB1003）相关规定。高速铁路隧道机械化大断面法设计时应进行掌子面荷载计算，指导超前支护设计。高速铁路隧道机械化大断面法设计时应进行形变荷载计算，指导初期支护及二次衬砌设计。深埋隧道荷载采用形变荷载，浅埋、偏压隧道荷载应符合《铁路隧道设计规范》（TB10003）相关规定。6.2设计荷载隧道掌子面荷载分布示意如图6.2.1所示，并应按照公式6.2.1-1～6.2.1-8计算。图6.2.1掌子面荷载分布及示意图(6.2.1-2)(6.2.1-3)(6.2.1-4)(6.2.1-5)(6.2.1-6)(6.2.1-7)(6.2.1-8)式中Fc——滑移面粘聚力合力（N）；Fφ——滑移面摩擦力合力（N）；Fq——掌子面上方围岩竖向压力合力（N）；Fw——掌子面滑移体自重（N）；q——掌子面上方围岩竖向压力（Pa），按《铁路隧道设计规范》（10003-2016）附录D、E、F计算；β1、β2、β3——与φ、θ0相关的系数；B——掌子面跨度（m）；D——掌子面高度（m），采用微台阶法时，D取上台阶掌子面高度；e——隧道未支护段长度（m）；θ0——掌子面破坏角（°）；γ——围岩重度（N/m3），按《铁路隧道设计规范》（TB10003）选取；c——围岩粘聚力（Pa），按《铁路隧道设计规范》（TB10003）选取；φ——围岩内摩擦角（°），按《铁路隧道设计规范》（TB10003）选取。深埋隧道围岩形变荷载分布示意如图6.2.2所示，其竖向及水平均布荷载可按下列规定确定：图6.2.2深埋隧道形变压力计算图示1竖向形变荷载按公式6.2.2-1计算。(6.2.2-1)式中s——围岩级别；B——隧道跨度(m)；H——隧道埋深(m)；α——修正系数，α=1.2。2水平形变荷载按公式6.2.2-2计算。(6.2.2-2)式中λ——侧压力系数，按表6.2.2取值；q——竖向形变荷载。表6.2.2侧压力系数表围岩级别ШⅣⅤ侧压力系数<0.250.25～0.500.5～1.007支护与衬砌7.1一般规定隧道超前支护设计参数可根据掌子面稳定系数综合确定。复合式衬砌初期支护和围岩共同承受施工期间荷载；考虑围岩及初期支护劣化，二次衬砌施作以后，二次衬砌和初期支护共同承受围岩荷载。复合式衬砌初期支护、二次衬砌设计参数，应根据隧道围岩分级、围岩构造特征、地应力条件等采用工程类比、理论分析确定。隧道初期支护、二次衬砌设计时宜采用“荷载-结构”模型进行校核，深埋隧道围岩荷载按形变荷载取值，浅埋、偏压隧道围岩荷载按照《铁路隧道设计规范》（TB10003）取值。软弱围岩地段初期支护喷射混凝土应采用早高强喷射混凝土，及时约束围岩变形。系统锚杆设计时，应根据围岩地层条件合理选用锚杆类型，优先采用先锚后注式锚杆。系统锚杆应在初喷混凝土后尽早施做，及时锚固围岩。钢架应在初喷混凝土后及时架设。7.2超前支护设计超前支护设计应包含掌子面喷混凝土设计、超前小导管（或管棚）设计、掌子面锚杆设计和掌子面超前注浆设计等内容。超前支护设计应根据掌子面稳定性评价结果确定超前支护措施，并采用工程类比、极限平衡法分析确定参数。采用极限平衡法进行超前支护参数设计时，可依据掌子面设计稳定系数[K]判定超前支护措施是否满足掌子面稳定性要求，并按图7.2.3所示流程执行。图7.2.4超前支护设计流程图掌子面稳定系数K按公式7.2.4-1～7.2.4-4计算，掌子面稳定性分析模型如图7.2.5-1所示。掌子面超前支护设计计算算法及算例应按附录B执行。图7.2.5掌子面超前支护设计模型(7.2.4-1)(7.2.4-2)(7.2.4-3)(7.2.4-4)式中K——掌子面稳定系数；[K]——掌子面设计稳定系数，可参考相关规范或根据具体工程确定；P1——掌子面喷射混凝土支护力(N)，按附录B计算；P2——掌子面锚杆支护力(N)，按附录B计算；α1——管棚/小导管作用下掌子面前方扰动段围岩竖向荷载折减系数，按附录B计算；α2——掌子面注浆加固后围岩力学参数增大系数，按附录B计算；β1、β2、β3——与φ、θ0相关的系数；IV级围岩地段宜采用小导管超前支护，管径宜为φ42～φ50，每循环支护长度不宜小于5m。V级围岩地段宜采用管棚超前支护，一般地段管径宜为φ60～φ76，每循环支护长度宜为9m～15m；断层破碎带管径宜为φ89～φ108，每循环长度不小于20m。采用小导管超前支护时，外插角不宜大于10°；采用管棚超前支护时，外插角不宜大于15°。掌子面喷射混凝土强度标号宜与初期支护喷射混凝土保持一致。7.3洞身支护设计Ⅰ初期支护II、III级围岩地段喷射混凝土强度标号不应低于C25，且1天龄期强度不低于10MPa。IV、V级围岩地段喷射混凝土应采用早高强喷射混凝土，标号不应低于C30，且8h、1d龄期强度分别不低于10MPa、15MPa。系统锚杆设计时，拱部120°～150°范围内宜采用涨壳式预应力中空锚杆。系统锚杆应采用梅花形布置形式，纵向、环向间距不宜大于1.5m。IV、V级围岩地段设置钢架加强支护时，应闭合成环，IV级围岩深埋地段宜采用格栅钢架，V级围岩深埋地段且地质条件较好时可采用格栅钢架。IV、V级围岩地段钢架间距宜在1.0m～1.5m、0.8m～1.2m范围内。钢架与围岩之间的间隙应设置垫块，并采用喷射混凝土充填密实。钢架纵向连接宜采用机械套筒连接方式，套筒宜预先焊接在钢架靠岩壁一侧，环向间距不宜大于1.2m，如图7.3.8-1～7.3.8-3示意。图7.3.8-1格栅钢架纵向套筒连接示意图图7.3.8-2型钢钢架纵向套筒连接示意图图7.3.8-3钢架纵向套筒连接实物图Ⅱ二次衬砌二次衬砌应承担围岩及初期支护劣化所增加的荷载，IV、V级围岩二次衬砌设计荷载可分别按40%～60%、55%～70%的形变荷载计算。Ⅱ、Ⅲ级围岩地段和IV级围岩深埋硬质岩地段二次衬砌宜采用素混凝土结构，IV级围岩深埋软质岩地段、V级围岩深埋地段二次衬砌宜采用钢筋混凝土结构。除特殊要求以外，单线隧道Ⅱ、Ⅲ级围岩地段二次衬砌厚度不应小于30cm，IV、V级围岩地段二次衬砌厚度不应小于35cm；双线隧道Ⅱ、Ⅲ级围岩地段二次衬砌厚度不应小于35cm，IV、V级围岩地段二次衬砌厚度不应小于40cm。二次衬砌采用钢筋混凝土时，应在内外层环向钢筋与纵向钢筋交叉点设置勾筋，勾筋宜采用梅花形布置，如图7.3.12所示。图7.3.12勾筋梅花形布置示意图8机械化配套8.1一般规定高速铁路隧道机械化大断面法设计施工应进行施工机械配置方案设计，并纳入隧道施工组织设计。高速铁路隧道机械化大断面法施工机械配置应做到经济适用、整体高效，并根据隧道长度、工期要求、围岩地质条件、断面大小、辅助坑道设置、环境条件、场地条件等综合因素系统配置，且遵循下列原则：1机械化配套设备应与主要施工方法相配套，与施工工期相适应。2机械化配套生产能力应大于均衡生产能力，最大限度发挥机械设备总体效率。3长隧道洞口或隧道群间，应设置修配机构或车间，并配备相应的修理加工机械，储备一定数量的零部件和原材料。同一工区多作业面机械化配置在满足工期要求的前提下，应统筹考虑设备的综合调度调剂，充分发挥设备的生产效率。机械化配套施工宜选用具备自动化、信息化或智能化功能的设备，实现各类施工参数的录入、数据的自动采集、存储、汇总分析及参数动态调整等功能。8.2机械配套类型及适用范围机械化配套类型根据机械化程度分为Ⅰ型与Ⅱ型，各工序主要施工设备配置见图8.2.1。类别二次衬砌区初期支护区开挖区超前支护区Ⅰ型沟槽模板台车自动养护台车衬砌台车防水板、钢筋作业台车自行式仰拱栈桥混凝土湿喷台车钢架安装台架多功能钻机运渣车装载机挖掘机风动凿岩机注浆泵多功能钻机Ⅱ型沟槽模板台车自动养护台车衬砌台车防水板、钢筋作业台车自行式仰拱栈桥混凝土湿喷台车钢架安装台车凿岩台车运渣车装载机挖掘机凿岩台车注浆设备凿岩台车图8.2.1隧道机械化配套施工各工序主要设备配置示意图机械化配套类型的选择应根据工期要求、作业工区长度、地质条件等因素综合确定，并符合下列要求：1控制性工程应选用Ⅱ型机械化配套类型。2隧道正洞机械化配套类型选择应按表8.2.2执行。表8.2.2隧道正洞机械化配套类型适用条件表配套类型围岩地质条件配套类型围岩地质条件作业工区长度作业工区长度Ⅳ、Ⅴ级围岩占比≥60%＜60%≥3kmⅡ型Ⅰ型或Ⅱ型＜3kmⅠ型或Ⅱ型Ⅰ型8.3各工序机械配置基本要求超前地质预报作业工序设备配置应符合下列要求：1开挖前应根据隧道的环境及特点和超前地质预报设计方案选取合理的超前地质预报设备。2超前水平钻探应选用中快速地质钻机或凿岩台车，加深炮孔探测应优先采用凿岩台车施作。当有取芯要求时，应配置相应的钻具。3超前地质预报工序设备配置及参数见表8.3.1。表8.3.1超前地质预报工序设备配置及参数表类型机械名称规格数量（台/套）单线双线Ⅰ型中快速地质钻机11Ⅱ型凿岩台车2～4臂11～24中快速地质钻机如图8.3.1-1；凿岩台车如图8.3.1-2所示。图8.3.1-1中快速地质钻机图8.3.1-2凿岩台车超前支护作业工序设备配置应符合下列要求：1超前管棚、小导管、纤维锚杆等施工钻孔设备应使用凿岩台车或多功能钻机施工作业。2掌子面预注浆作业应配备高压力、大流量、低流速且压力、流量可调式、可传输注浆参数信息的注浆设备。3超前支护工序设备配置及参数见表8.3.2。表8.3.2超前支护工序设备配置及参数表类型机械名称规格数量（台/套）单线双线Ⅰ型多功能钻机11注浆泵单双液、砂浆1～21～2Ⅱ型凿岩台车2～4臂11～2注浆台车单双液、砂浆1～21～24多功能钻机如图8.3.2-1所示；注浆泵如图8.3.2-2所示；凿岩台车见图8.3.1-2；注浆台车如图8.3.2-3所示。图8.3.2-1多功能钻机图8.3.2-2注浆泵图8.3.2-3注浆台车开挖作业工序设备配置应符合下列要求：1隧道开挖设备应根据围岩地质条件、施工断面大小、施工方法等情况合理选择。Ⅰ型机械化配套采用多功能台架配合风动凿岩机进行钻孔作业；Ⅱ型机械化配套采用凿岩台车钻孔作业，优先配置智能化凿岩台车，实现自动布孔、钻孔、轮廓扫面、动态调控等功能。2采用凿岩台车开挖时，应增加装药作业平台；宜选用现场混装炸药台车，如图8.3.3-3所示。3开挖工序设备配置及参数见表8.3.3。表8.3.3开挖工序设备配置及参数表类型机械名称规格数量（台/套）单线双线Ⅰ型多功能台架11风动凿岩机YT2810～1820～25Ⅱ型凿岩台车2～4臂11～24多功能台架如图8.3.3-1所示；风动凿岩机如图8.3.3-2所示；凿岩台车见图8.3.1-2。图8.3.3-1多功能台架图8.3.3-2风动凿岩机图8.3.3-3现场混装炸药台车装、运渣作业工序设备配置应符合下列要求：1装、运渣作业设备应根据断面大小、施工方法、机械设备及施工进度等要求综合考虑，可选择汽车运输或皮带运输方式。2装、运渣作业设备选型应遵循挖、装、运机械能力协调配套的要求，运输机械配置能力不应小于挖装能力的1.2倍。3装、运渣工序设备配置及参数见表8.3.3。表8.3.4装、运渣工序设备配置及参数表类型机械名称规格数量（台/套）备注单线双线Ⅰ型或Ⅱ型挖掘机0.2～1.2m³1～21～2装载机2～6m³12运渣车15～40t根据运距配置4装、运渣设备如图8.3.4所示。图8.3.4装运渣设备初期支护作业工序设备配置应符合下列要求：1锚杆钻孔作业时，Ⅰ型机械化配套采用多功能钻机施工作业；Ⅱ型机械化配套采用凿岩台车施工作业。2锚杆注浆作业应配备注浆设备，满足注浆工艺和保证注浆质量的要求。3初期支护钢架、网片加工应配置专用弯曲成型加工设备，并按工厂化组织加工生产。4钢架安装作业时，应采用钢架安装台车或多功能台架施工作业，宜采用钢架安装台车。5喷射混凝土应使用混凝土湿喷台车施工作业，喷射混凝土应由配置自动计量装置的混凝土搅拌站集中生产。6初期支护作业工序设备配置及参数见表8.3.5。表8.3.5初期支护工序设备配置及参数表类型机械名称规格数量（台/套）单线双线Ⅰ型多功能钻机11注浆泵单双液、砂浆1～21～2多功能台架11混凝土湿喷台车10～30m³/h1～22Ⅱ型凿岩台车2～4臂11～2注浆台车单双液、砂浆1～21～2钢架安装台车11混凝土湿喷台车10～30m³/h1～227多功能钻机见图8.3.2-1；注浆泵见图8.3.2-2；多功能台架见图8.3.3-1；混凝土湿喷台车如图8.3.5-1所示；凿岩台车见图8.3.1-2；注浆台车见图8.3.2-3；钢架安装台车如图8.3.3-2所示。图8.3.5-1混凝土湿喷台车图8.3.5-2钢架安装台车防排水作业工序设备配置应符合下列要求：1隧道初期支护基面处理及防水板铺设作业应配置作业台车，宜采用具有防水板铺设、衬砌钢筋安装的综合作业台车。2防水板热熔垫片焊接采用超声波焊机或电磁焊机施工，防水板接缝焊接采用调温、调速式自动爬行焊接机施工。3防排水工序设备配置及参数见表8.3.6。表8.3.6防排水工序设备配置及参数表类型机械名称规格数量（台/套）单线双线Ⅰ型或Ⅱ型防水板、钢筋作业台车12m114防水板、钢筋作业台车如图8.3.6所示。图8.3.6防水板、钢筋作业台车衬砌浇筑及养护作业工序设备配置应符合下列要求：1衬砌混凝土应由配置自动计量装置的混凝土搅拌站集中生产，并配备混凝土搅拌运输车、混凝土输送泵及衬砌台车等机械设备。2仰拱及填充采用模筑混凝土施工时应使用自行式仰拱栈桥，自行式仰拱栈桥有效跨径不宜小于24m。3衬砌混凝土浇筑宜采用带有分仓入模、分层浇筑及振捣功能的衬砌台车，应具备混凝土灌注方量测量、灌注压力监测、拱顶饱满度测量、入模温度记录等信息化功能。4衬砌混凝土养护应采用自动养护台车施工作业。5衬砌浇筑及养护工序设备配置及参数见表8.3.7。表8.3.7衬砌浇筑及养护工序设备配置及参数表类型机械名称规格数量（台/套）备注单线双线Ⅰ型或Ⅱ型全自动拌合站75～180m³/h11混凝土输送车5～12m³3～55～9根据运距配置混凝土输送泵≥40m³/h1～21～2自行式仰拱栈桥有效跨径不小于24m11衬砌台车9～12m11自动养护台车116自行式仰拱栈桥如图8.3.7-1所示；衬砌台车如图8.3.7-2所示；自动养护台车如图8.3.7-3所示。图8.3.7-1自行式仰拱栈桥图8.3.7-2衬砌台车图8.3.7-3自动养护台车水沟电缆槽作业工序设备配置应符合下列要求：1水沟电缆槽作业工序应采用整体式沟槽模板台车施工作业。2水沟电缆槽工序设备配置及参数见表8.3.8。表8.3.8水沟电缆槽工序设备配置及参数表类型机械名称规格数量（台/套）单线双线Ⅰ型或Ⅱ型沟槽模板台车12m113沟槽模板台车如图8.3.8所示。图8.3.8沟槽模板台车9施工方法9.1一般规定为实现高速铁路隧道安全快速施工，应采用大断面法施工实现快速开挖、及时封闭，减少对围岩扰动，控制围岩收敛变形。机械化大断面法施工可分为全断面法、微台阶法，具体工法选择应根据环境条件、地质条件、断面大小、经济性、设备配置等因素综合确定，可按表9.1.1选择。表9.1.1各级围岩工法适用表围岩级别工法ⅡⅢⅣⅤ一般地段特殊地段一般地段特殊地段全断面○○○△△微台阶△○○○备注：1、“○”表示优先采用，“△”可采用。2、特殊地段：有环境要求地段及地下水发育的软质岩、极软岩、极破碎岩、膨胀岩等地段。施工方法应根据隧道地质条件变化及时调整。隧道开挖应根据围岩级别及其自稳能力控制循环进尺，可按表9.1.2选择。表9.1.2各级围岩进尺适用表（m）围岩级别ⅡⅢⅣⅤ一般地段特殊地段一般地段特殊地段循环进尺4.0～5.03.5～5.03.0～4.52.0～3.01.6～2.41.2～1.8备注：特殊地段是指有环境要求地段及地下水发育的软质岩、极软岩、极破碎岩、膨胀岩等地段。采用全断面法或微台阶法施工时，应根据开挖揭示围岩情况分析评价掌子面稳定性，选取对应的封闭、加固等处理措施，并加强施工组织，保证措施及时施做到位。9.2全断面法全断面法施工一般适用于Ⅱ、Ⅲ级围岩和Ⅳ级围岩一般地段。全断面法三维示意图、全断面法施工工序示意图、全断面法现场施做图如图9.2.2-1～9.2.2-3所示。图9.2.2-1全断面法三维示意图图9.2.2-2全断面法施工工序示意图1-全断面开挖施工；Ⅰ超前支护施工；Ⅱ-拱墙及隧底初期支护施工；Ⅲ-仰拱混凝土施工；Ⅳ-填充混凝土施工；Ⅴ-拱墙混凝土施工备注：图中L长度根据现场设备配置和作业空间需求进行确定，不宜大于60m。图9.2.2-3全断面法现场施做图全断面法施工工艺流程见：“图9.2.3全断面法施工工艺流程图”。图9.2.3全断面法施工工艺流程图全断面法施工应符合下列要求：1应控制一次同时起爆的炸药量，减少爆破振动对围岩的影响。2开挖时应考虑掌子面预留一定坡度，严格控制钻孔深度，避免掌子面倒悬。3爆破后应及时初喷混凝土封闭围岩。初喷前可采用湿喷台车对围岩表面进行吹风除尘，确保初喷封闭效果。4初期支护及早闭合成环。采用全断面法施工时，初期支护安全位移控制基准可按表9.2.5取值。表9.2.5全断面法施工初期支护安全位移控制基准建议表围岩级别埋深条件工法类型距掌子面距离极限位移值U0(mm)0-1D1-2D＞2D拱顶沉降洞周收敛拱顶沉降洞周收敛拱顶沉降洞周收敛IV深埋全断面60%U060%U085%U090%U0100%U0100%U0拱顶114洞周95注：D为隧道开挖跨度；U0为初期支护极限相对位移值。9.3微台阶法微台阶法施工一般适用于IV级围岩特殊地段和Ⅴ级围岩地段。微台阶法三维示意图及其施工工序示意如图9.3.2-1、图9.3.2-2所示。图9.3.2-1微台阶法三维示意图图9.3.2-2微台阶法施工工序示意图1-上台阶开挖施工；2-下台阶及隧底开挖施工；Ⅰ超前支护（设计时）施工；Ⅱ-拱墙及隧底初期支护施工；Ⅲ-仰拱混凝土施工；Ⅳ-填充混凝土施工；Ⅴ-拱墙混凝土施工注：图中L长度根据现场设备配置和作业空间需求进行确定，不宜大于60m。图9.3.2-3微台阶法现场施做图微台阶法施工工艺流程见：“图9.3.3微台阶法施工工艺流程图”。图9.3.3微台阶法施工工艺流程图微台阶法应符合下列要求：1台阶长度控制在3～5m，上台阶高度一般在设计断面高度的1/2～1/3之间。2微台阶法开挖时，应控制一次同时起爆的炸药量，减少爆破振动对围岩的影响。3Ⅴ级围岩采用超前管棚高压注浆加固，注浆压力不小于3MPa。4开挖时应考虑掌子面预留一定坡度，严格控制钻孔深度，避免掌子面倒悬。5爆破后应及时初喷混凝土封闭围岩。初喷前可采用湿喷台车对围岩表面进行吹风除尘，确保初喷封闭效果。6初期支护及早闭合成环。7微台阶法施工时，上、下台阶应同时钻孔起爆，并同时平行进行支护作业。采用微台阶法施工时，初期支护安全位移控制基准可参照表9.3.5取值。表9.2.5微台阶法施工初期支护安全位移控制基准建议表围岩级别埋深条件工法类型距掌子面距离极限位移值U0(mm)0-1D1-2D＞2D拱顶沉降洞周收敛拱顶沉降洞周收敛拱顶沉降洞周收敛IV深埋微台阶75%U070%U085%U085%U0100%U0100%U0拱顶114洞周95V深埋微台阶60%U055%U080%U080%U0100%U0100%U0拱顶138洞周110注：D为隧道开挖跨度；U0为初期支护极限相对位移值。10施工质量控制10.1一般规定高速铁路隧道机械化大断面法施工应充分发挥配套设备的机械化施工优势，实施信息化管理，提升隧道施工质量管理水平。高速铁路隧道机械化大断面法施工应根据设计文件、机械设备性能和信息化管理要求，编制施工作业指导书，明确各工序操作流程及施工控制要点。建设单位应充分利用铁路工程管理平台，可结合实际情况补充开发配置信息化管理模块，确保隧道各工序施工质量实现实时管控，并具有可追溯性，实现各工序过程管理。施工单位应针对隧道机械化大断面法施工制定专项质量控制措施。监理单位应对隧道机械化大断面法施工装备进行进场验收，具备信息化功能的机械设备应重点检查。超前地质预报、监控量测、实体质量检测应纳入隧道工序管理，配备与生产能力相匹配的专业设备、机具和专职人员。高速铁路隧道机械化大断面法施工应采取有效措施控制超欠挖。混凝土结构应按照相关规定及时进行养护，拱墙衬砌应选用自动养护设备。高速铁路隧道机械化大断面法施工应落实隐蔽工程影像资料信息化管理要求。高速铁路隧道机械化大断面法施工应确保四电接口工程质量，施工单位根据设计文件和设计交底编制四电接口工程作业指导书和四电接口工程清单。施工阶段采用的各类材料、构配件等，应符合国家、行业及铁路总公司相关规定。10.2超前支护超前支护包括超前小导管（管棚）、掌子面封闭、掌子面锚杆、预注浆等措施。Ⅰ超前小导管（管棚）超前小导管（管棚）施工工艺流程图可参照图10.2.2。图10.2.2超前小导管（管棚）施工工艺流程图超前小导管（管棚）示意图如图10.2.3所示。图10.2.3超前小导管（管棚）示意图超前小导管施工质量控制要点：1采用凿岩台车钻孔时，超前小导管角度宜为5°～10°，搭接长度不小于1m。2应与钢架构成联合支护。3注浆应采用注浆单元，为加速注浆，可安装分流器同时多管注浆。4配制好的浆液应在规定时间内注完，随配随用。超前管棚施工质量控制要点：1为控制管棚外插角度，管棚宜在立架前施工，采用凿岩台车钻孔时，管棚角度应设置为10～15°，管棚搭接长度不小于3m。2管棚节间用丝扣或内套管连接，并宜按单双序孔错开半个节长连接。3管棚顶入时，顶推力应适当，防止因顶推力过大导致管棚管口变形，无法接管。超前小导管（管棚）实物图如图10.2.6-1、10.2.6-2所示。图10.2.6-1超前小导管实物图图10.2.6-2超前管棚实物图Ⅱ掌子面锚杆掌子面锚杆施工工艺流程见图10.2.6。图10.2.6掌子面锚杆工艺流程图掌子面锚杆示意图如图10.2.8所示。图10.2.8-2掌子面锚杆示意图掌子面锚杆施工质量控制要点：1钻孔宜采用凿岩台车或多功能钻机，施作时应控制钻孔位置和外插角。2钻孔施作时应控制用水量，防止围岩软化。3掌子面锚杆宜采用玻璃纤维锚杆或玄武岩纤维锚杆。掌子面锚杆现场施作如图10.2.10所示。图10.2.8-1掌子面锚杆现场施作图Ⅲ掌子面封闭掌子面封闭施工工艺流程见图10.2.9。图10.2.9掌子面封闭工艺流程图掌子面射混凝土封闭示意图如图10.2.12所示。图10.2.12掌子面喷混凝土封闭掌子面喷混凝土封闭施工质量控制要点：1掌子面喷混凝土宜采用与初期支护同标号的混凝土，厚度不小于4cm。2掌子面喷混凝土应在开挖后立即进行。掌子面喷混凝土封闭实物图如图10.2.14所示。图10.2.14掌子面喷混凝土封闭Ⅳ预注浆预注浆施工工艺流程及相关要求按照《高速铁路隧道工程施工技术规程》（Q/CR9604-2015）执行。预注浆应选择

高压力、大流量、低流速且压力、流量可调式、可传输注浆参数信息的注浆设备，以保证注浆工艺和注浆质量。10.3开挖开挖施工工艺流程可参照图10.3.1执行。图10.3.1开挖施工工艺流程图开挖作业质量控制要点：1对作业面基底整平处理，施作临时排水沟，凿岩台车定位时支垫牢固，避免钻孔过程中发生沉降、偏移。2凿岩台车定位控制点必须加强过程中的复核、更新和维护。3钻爆设计宜结合凿岩台车3D扫描、地质分析软件，对上循环爆破效果及前方围岩地质预报情况进行综合分析、动态调整。4Ⅳ、Ⅴ级围岩采用凿岩台车钻孔时，为控制超欠挖，周边眼可采用长短眼结合方式。5采用凿岩台车开挖时，Ⅳ、Ⅴ级围岩拱墙平均线性超挖不大于25cm，Ⅱ、Ⅲ围岩拱墙平均线性超挖不大于20cm，隧底平均线性超挖不大于30cm。6采用凿岩台车开挖时，应增加装药作业平台；优先选用用现场混装炸药，提高效率。凿岩台车钻孔、装药作业、出渣作业、初喷混凝土及封闭完成实物图如图10.3.3-1～10.3.3-6所示。图10.3.3-1凿岩台车钻孔图10.3.3-2装药图10.3.3-3出渣10.4初期支护初期支护施工工艺流程可参照图10.4.1执行。图10.4.1初期支护施工工艺流程图初期支护作业质量控制要点：1掌子面喷混凝土应与初期支护喷混凝土强度一致，强度应符合设计要求。2拱架安装应结合设备性能，合理划分拱架分节长度，并在加工厂集中加工；接头形式宜优先选择铰接式。3锚杆应在初喷后尽早施做。4锚杆施工应采用多功能钻机或凿岩台车施作，确保按照设计参数施作到位。5锚杆注浆应采用注浆单元，保证注浆质量。6初喷前和复喷后，应进行断面扫描，保证初支厚度、平整度。7选择C30早高强型喷射混凝土，4h强度不低于3MPa、8h不低于10MPa、1d不低于15MPa。8严格按照设计要求进行拱腰、拱脚及台阶分界处的锁脚锚管施工。锚杆支护实物图如图10.4.3-1所示；拱架安装台车作业图如图10.4.3-2所示；复喷混凝土实物图如图10.4.3-3所示；初期支护实物图如图10.4.3-4所示。图10.4.3-1锚杆支护实物图图10.4.3-2拱架安装台车作业图图10.4.3-3复喷混凝土实物图图10.4.3-4初期支护实物图10.5防排水防排水施工工艺流程可参照图10.5.1～10.5.5。图10.5.1结构防排水施工工艺流程图图10.5.2排水盲管施工工艺流程图图10.5.3防水层施工工艺流程图图10.5.4中埋橡胶止水带施工工艺流程图图10.5.5止水条施工工艺流程图防排水作业质量控制要点：1防水层宜采用宽幅土工布、防水板，幅宽≥6m，减少接头；热熔垫片固定点间距、布置形式应满足设计要求；防水板与热熔垫片宜采用电磁或超声波焊接。2初支基面集中出水点采取引排措施，渗水处应增加环向盲管数量，确保排水效果。3橡胶止水带连接时，“一”字型接头宜采用热熔焊接，“十”字型接头宜工厂化定制加工。4纵向止水带应采用定位卡具和紧线器，确保位置居中、线型顺直，紧线器拉力不宜过大，止水带不得产生拉长变形。5环向止水带应采用钢端模及卡具定位，确保线型圆顺、位置居中。土工布、防水板实物图如图10.5.3-1、10.5.3-2所示。图10.5.3-1土工布实物图图10.5.3-2防水板实物图10.6二次衬砌衬砌施工工艺流程可参照图10.6.1-1～10.6.1-3执行。图10.6.1-1二衬钢筋施工工艺流程图图10.6.1-2仰拱及填充施工工艺流程图图10.6.1-3二衬混凝土施工工艺流程图二次衬砌作业质量控制要点：1仰拱应选用自行式仰拱栈桥配备弧形模板，确保仰拱曲率、矮边墙位置及高度的准确性。2二衬钢筋绑扎采用具有卡槽等精确定位功能的防水板钢筋台车，确保二衬钢筋间距、层距和保护层厚度。3衬砌台车模板宜使用水溶性脱模剂。混凝土养护施工质量控制要点：1二衬混凝土养护应配置自动养护台车，减少人为影响因素，确保混凝土质量。2仰拱、填充、水沟电缆槽等混凝土养护应采用表面覆盖、洒水养护。水沟电缆槽施工质量控制要点：1水沟电缆槽施工应选择沟槽模板台车，实现模板的精确调整和定位，确保整体线型的顺直美观。2沟槽混凝土应振捣密实。3为减少混凝土收缩徐变产生的裂缝，沟槽施工缝应与仰拱及二衬环向施工缝齐平；可在每板水沟电缆槽线路侧外壁设置假缝，深度10～20mm、宽度5～10mm，间距3～4m。仰拱钢筋绑扎实物图如图10.6.5-1所示；仰拱混凝土浇筑实物图如图10.6.5-2所示；二次衬砌实物图如图10.6.5-3所示；水沟电缆槽实物图如图10.6.5-4所示。图10.6.5-1仰拱钢筋绑扎实物图图10.6.5-2仰拱浇筑实物图图10.6.5-3二次衬砌实物图图10.6.5-4水沟电缆槽实物图附录A岩石坚硬程度、岩体完整程度和地下水出水状态分类表A.0.1岩石坚硬程度可按表A.0.1-1确定，表中岩性类型可按表A.0.1-2确定，岩石风化程度可按表A.0.1-3确定。表A.0.1-1岩石坚硬程度的划分名称单轴饱和抗压强度Rc（MPa）定性鉴定代表性岩石及其风化程度硬质岩极硬岩RcQUOTERC＞60锤击声清脆，有回弹，震手，难击碎；浸水后，大多无吸水反应未风化～微风化的A类岩石硬岩30＜Rc≤60锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎；浸水后，有轻微吸水反应微风化的A类岩石；未风化～微风化的B、C类岩石软质岩较软岩15＜RcQUOTERC≤30锤击声不清脆，无回弹，较易击碎；浸水后，指甲可刻出印痕。强风化的A类岩石；弱风化的B、C类岩石；未风化～微风化的D类岩石软岩5＜RcQUOTERC≤15锤击声哑，无回弹，有凹痕，易击碎；浸水后，手可掰开强风化的A类岩石；弱风化～强风化的B、C类岩石；弱风化的D类岩石；未风化～微风化的E类岩石极软岩Rc≤5锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，手可捏碎；浸水后，可捏成团全风化的各类岩石和成岩作用差的岩石注：当无条件取得单轴饱和抗压强度Rc实测值时，也可采用实测的岩石点荷载强度指数Is(50)的换算值，换算方法按现行国家标准《工程岩体分级标准))GB/T50218执行。表A.0.1-2岩性类型的划分岩性类型代表岩性A岩浆岩（花岗岩、闪长岩、正长岩、辉绿岩、安山岩、玄武岩、石英粗面岩、石英斑岩等）；变质岩（片麻岩、石英岩、片岩、蛇纹岩等）；沉积岩（熔结凝灰岩、硅质砾岩、硅质石灰岩等）B沉积岩（石灰岩、白云岩等碳酸盐类）C变质岩（大理岩、板岩等）；沉积岩（钙质砂岩、铁质胶结的砾岩及砂岩等）D第三纪沉积岩类（页岩、砂岩、砾岩、砂质泥岩、凝灰岩等）；变质岩（云母片岩、千枚岩等），且岩石单轴饱和抗压强度Rc＞15MPaE晚第三纪～第四纪沉积岩类（泥岩、页岩、砂岩、砾岩、凝灰岩等），且岩石单轴饱和抗压强度Rc≤15MPa表A.0.1-3岩石风化程度的划分名称风化特征未风化岩石结构构造未变，岩质新鲜微风化岩石结构构造、矿物成分和色泽基本未变，部分裂隙面有铁锰质渲染或略有变色弱风化岩石结构构造部分破坏，矿物成分和色泽较明显变化，裂隙面风化较剧烈强风化岩石结构构造大部分破坏，矿物成分和色泽明显变化，长石、云母和铁镁矿物已风化蚀变全风化岩石结构构造完全破坏，已崩解和分解成松散土状或砂状，矿物全部变色，光泽消失，除石英颗粒外的矿物大部分风化蚀变为次生矿物A.0.2岩体完整程度可按表A.0.2-1确定，表中结构面结合程度可按表A.0.2-2确定，层状岩层厚度划分可按表A.0.2-3确定。表A.0.2-1岩体完整程度的划分完整程度结构面发育程度主要结构面结合程度主要结构面类型相应结构类型岩体完整性指数（KV）岩体体积节理数(条/m3)定性描述组数平均间距（m）完整不发育1～2＞1.0结合好或一般节理、裂隙、层面整体状或巨厚层状结构KV＞0.75JV＜3较完整1～2＞1.0结合差块状或厚层状结构0.75≥KV＞0.553≤JV＜10较发育2～31.0～0.4结合好或一般块状结构较破碎2～31.0～0.4结合差节理、裂隙、劈理、层面、小断层裂隙块状或中厚层状结构0.55≥KV＞0.3510≤JV＜20发育≥30.4～0.2结合好镶嵌碎裂结构结合一般薄层状结构破碎≥30.4～0.2结合差各种类型结构面裂隙块状结构0.35≥KV＞0.1520≤JV＜35很发育≥3QUOTEd≤0.2结合一般或差碎裂结构极破碎无序——结合很差散体结构KV≤0.15JV≥35表A.0.2-2结构面结合程度的划分结合程度结构面特征结合好张开度小于1mm，为硅质、铁质或钙质胶结，或结构面粗糙，无填充物；张开度1mm～3mm，为硅质或铁质胶结；张开度大于3mm，结构面粗糙，为硅质胶结结合一般张开度小于1mm，结构面平直，钙泥质胶结或无填充物；张开度1mm～3mm，为钙质胶结；张开度大于3mm，结构面粗糙，为铁质或钙质胶结结合差张开度1mm～3mm，结构面平直，为泥质胶结或钙泥质胶结；张开度大于3mm，多为泥质或岩屑填充结合很差泥质填充或泥夹岩屑填充，充填物厚度大于起伏差表A.0.2-3层状岩层厚度的划分层状岩层厚度单层厚度巨厚层大于1.0m厚层大于0.5m，且小于等于1.0m中厚层大于0.1m，且小于等于0.5m薄层小于等于0.1mA.0.3地下水出水状态的分级可按表A.0.3-1确定。表A.0.3-1地下水出水状态的分级地下水出水状态渗水量[L/(min·10m)]潮湿或点滴状出水≤25淋雨状或线流状出水25～125涌流状出水＞125附录B掌子面超前支护设计方法B.0.1掌子面喷混凝土支护力P1按式B.0.1-1计算。(B.0.1-1)式中t——喷混凝土厚度(m)；R1——喷混凝土极限抗拉强度(Pa)，按《铁路隧道设计规范》（TB10003）相关规定取值。B.0.2掌子面前方扰动段围岩竖向荷载折减系数α1按式B.0.2-1计算。(B.0.2-1)式中Rq——掌子面前方扰动段管棚总地基反力(N)；d——管棚间距(m)；Lplap——管棚搭接长度(m)。1Rq按公式B.0.2-2～B.0.2-4计算。(B.0.2-2)(B.0.2-3)(B.0.2-4)式中Rqij——第j开挖步，第i节点管棚地基反力(N)；n——管棚分段数量，将管棚离散为n段，n宜大于20；L——管棚长度(m)；ΔL——管棚微段长度(m)；l——管棚搭接时，掌子面处管棚节点编号，根据计算模型确定；m——增量法计算步数。2Rqij按公式B.0.2-5计算。(B.0.2-5)式中kij——第j开挖步，第i节点管棚基床系数(MPa/m)，根据式B.0.2-6、B.0.2-7按增量法每开挖步的节点位置确定；ωij——第j开挖步，第i节点管棚挠度(m)；b——管棚直径(m)。3初期支护变基床系数按公式B.0.2-5计算(B.0.2-6)式中x——初期支护龄期(天)；k0——初期支护稳定基床系数（(N/m3)，，可采用“荷载—结构模型”计算，q0为初期支护拱顶处荷载(MPa)；s0为拱顶竖向位移(m)。4掌子面变基床系数按公式A.0.2-7计算。(B.0.2-7)式中x′——距掌子面距离(m)；μ——掌子面围岩泊松比，按《铁路隧道设计规范》（TB10003）相关规定取值；k1——围岩稳定基床系数(MPa/m)，按《铁路隧道设计规范》（TB10003）相关规定取值。5ωij按公式A.0.2-8～A.0.2-11计算。(B.0.2-8)(B.0.2-9)(B.0.2-10)(B.0.2-11)6按公式B.0.2-8～B.0.2-17计算。（B.0.2-12）（B.0.2-13）（B.0.2-14）（B.0.2-15）当i=0时（B.0.2-16）当i=n时（B.0.2-17）式中EI——为管棚抗弯刚度(N·m2)；Es——管棚钢管弹性模量(Pa)，按《铁路隧道设计规范》（TB10003）相关规定取值；Ec——注浆体弹性模量(Pa)，按《铁路隧道设计规范》（TB10003）相关规定取值；Is——管棚钢管惯性矩(m4)；Ic——注浆体惯性矩(m4)；d——管棚间距（m）；ki——第i节点基床系数（Pa/m）；ωi——第i节点挠度（m）。7增量法计算步骤将管棚分为5个区段，每个区段采用不同刚度弹簧模拟：(1)固定段：弹簧刚度为初期支护稳定基床系数k0；(2)初期支护不同龄期段：根据式B.0.2-6计算弹簧刚度；(3)无支护段：此段不设置弹簧；(4)掌子面前方围岩扰动段：根据公式B.0.2-7计算弹簧刚度；(5)掌子面前方围岩未扰动段：弹簧刚度为围岩稳定基床系数k1。图B.0.2-1管棚变基床系数计算模型根据增量法，建立管棚计算模型，计算过程中将弹性地基梁模型按开挖步距逐渐往前移动，直到前方剩余长度为管棚搭接长度，如图B.0.2-2所示。(1)第1步开挖管棚计算模型(2)第j步开挖管棚计算模型(3)第m步开挖管棚计算模型图B.0.2-2增量法计算流程B.0.3掌子面锚杆支护力P2按公式B.0.3-1计算。图B.0.3-1掌子面锚杆分区示意图图B.0.3-2掌子面锚杆位置示意图(B.0.3-1)式中P2i——掌子面上第i排锚杆支护合力(N)；n——掌子面锚杆竖向排数，n=<D/Sv>(规定：“<x>表示小于等于x的最大整数”)；Sv——锚杆竖向间距(m）。1P2i按公式B.0.3-2～B.0.3-8计算。(B.0.3-2)(B.0.3-3)(B.0.3-4)(B.0.3-5)(B.0.3-6)(B.0.3-7)(B.0.3-8)式中P21i——第一种破坏模式对应的第i排锚杆锚固力（N），其余符号同理；m——掌子面锚杆横向排数；Sh——锚杆横向间距(m)；fb——锚杆抗拉强度(Pa)；db——锚杆直径(m)；ft——灌浆体抗拉强度设计值(Pa)；lIi——第i排锚杆在区域I中锚固长度(m)；lIIi——第i排锚杆在区域II中锚杆锚固长度(m)；dh——钻孔直径(m)；λ——围岩侧压力系数。2lIi、lIIi按公式B.0.3-9～B.0.3-12计算。(B.0.3-9)(B.0.3-10)(B.0.3-11)(B.0.3-12)式中Lblap——掌子面锚杆搭接长度(m）；yi——第i排掌子面锚杆纵坐标(m）；xi——第i排掌子面锚杆与破坏面交点B的横坐标。B.0.4掌子面注浆加固后围岩力学参数增大系数α2按公式B.0.4-1计算。(B.0.4-1)式中cg——灌浆体粘聚力(Pa）；Vs——注浆体积(m3）；Lg——注浆范围(m）。本暂行规定用词说明执行本暂行规定条文时，对于要求严格程度的用词说明如下，以便在执行中区别对待。（1）表示很严格，非这样做不可的用词：正面词采用“必须”；反面词采用“严禁”。（2）表示严格，在正常情况下均应这样做的用词：正面词采用“应”；反面词采用“不应”或“不得”。（3）表示稍有选择，在条件许可时首先应这样做的用词：正面词采用“宜”；反面词采用“不宜”。（4）表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。《高速铁路隧道机械化大断面设计施工暂行规定》条文说明本条文说明系对重点条文的编制依据、存在的问题以及在执行中应注意的事项等予以说明。本条文说明不具备与标准正文同等的法律效力，仅供使用者作为理解和把握标准规定的参考。为了减少篇幅，只列条文号，未抄录原条文。1.0.3大断面隧道施工，目前有多种开挖工法，如预留核心土七步开挖、台阶法开挖、双侧壁导坑开挖、CD法、CRD法等以分部开挖为主要核心，通过减少单次开挖进尺等手段，达到隧道洞室稳定目的，并多次在工程中得到应用，取得了一定的效果。但以分部开挖为主的这类开挖方法也存在一些问题，如由于分部开挖对围压扰动次数过多，扩大了围岩松动圈范围，使围岩自稳能力降低，衬砌结构所受荷载量值增加；其次，由于分部开挖施工工序较多，且各工序之间相互关联，造成施工进度慢，施工周期长，施工成本高等问题。而全断面施工工法具有对围岩扰动小、施工工序少、施工进度快等特点，是大断面隧道开挖工法的趋势。基于此，郑万高铁湖北段隧道在IV、V级围岩地段开展了机械化大断面法设计与施工的现场试验，取得了如下成果：1、机械化大断面法施工V级围岩地段围岩松动圈范围分布特征如说明表1.0.3所示：说明表1.0.3V级围岩松动圈范围分布特征围岩级别埋深条件工法类型不同部位围岩松动圈范围值（m）左边墙左拱肩拱顶右拱肩右边墙V深埋大断面4＞44＞4＞4浅埋212332、通过对各工况条件下锚杆、钢拱架、钢拱架/格栅+喷射混凝土组合支护结构安全性分析，结果表明郑万高铁隧道支护结构整体处于安全可控状态。3、通过对各工况条件下围岩接触压力特征进行分析，结果表明接触压力值要小于规范值，深埋条件下，竖向荷载约为规范值20%，实测侧压力系数约为0.8-1.0。目前，机械化大断面法已在郑万高铁湖北段隧道全面推广应用。1.0.7掌子面稳定性是指隧道掌子面及前方岩、土体的稳定程度，是开展高速铁路隧道机械化大断面法设计施工的重要基础。勘察设计阶段，应根据围岩岩性、岩层完整程度、地下水影响等因素对掌子面稳定性进行预判，针对预判结果对掌子面进行超前预加固设计。施工阶段，应结合超前地质预报的结果，对设计文件中的预判进行复核，并根据实际情况及时调整加固措施。3.2.2本暂行规定提出的施工月进度指标，由于Ⅱ、Ⅲ级围岩正洞及辅助坑道收集数据较少，本次根据《铁路工程施工组织设计规范》（Q/CR9004-2018）表8.3.4-1并结合郑万高铁湖北段现场施工实际情况列出，Ⅳ、Ⅴ级围岩正洞指标分析如下：对郑万高铁湖北段采用机械化大断面法施工的15座隧道42个工区（其中Ⅰ型机械化配套工区25个，Ⅱ型机械化配套工区17个）的施工月进度调查结果如统计分析图如说明图3.2.2-1～3.2.2-4所示。说明图3.2.2-1Ⅰ型机械化配套V级围岩施工进度统计图说明图3.2.2-2Ⅰ型机械化配套IV级围岩施工进度统计图说明图3.2.2-3Ⅱ型机械化配套V级围岩施工进度统计图说明图3.2.2-3Ⅱ型机械化配套IV级围岩施工进度统计图4.1.1隧道施工方法的选择与地质条件密切相关，在施工实践中，Ⅰ、Ⅱ级围岩因围岩完整性好，一般采用全断面法开挖，掌子面临空岩体能自然保持稳定；Ⅲ～Ⅴ级围岩因围岩完整性差，一般采用台阶法开挖，以降低掌子面临空面岩体高度，控制掌子面出现变形垮塌，确保施工安全。郑万高铁湖北段隧道在施工中，为满足高速铁路隧道机械化配套快速施工的需要，根据Ⅲ～Ⅴ级围岩掌子面岩体的自稳程度，针对掌子面临空岩体采取一些辅助施工措施后，可采取全断面法进行施工，既保证了施工安全，又提高了施工效率。因此，掌子面岩体的稳定性是控制高速铁路隧道机械化大断面新工法的重要地质因素。4.1.2根据《铁路工程地质勘察规范》（TB-10012—2007）第4.3.5条及条文说明规定，当隧道确定采用大断面法施工方法后，工程勘探、地质测试工作除应按常规施工方法进行勘探测试工作外，还需结合大断面法所需地质参数进行勘探和测试工作，加强调绘隧道围岩节理裂隙的发育情况，综合开展掌子面稳定性评价工作。4.1.3施工阶段工程地质工作是对勘察地质工作的检验。尽管勘测阶段资料做的比较细致，但由于自然界复杂多变，工程地质资料不可能完全如实地反映工程地质条件和准确地预见施工中可能出现的地质问题，特别是地质条件复杂及隐蔽结构面地段更是如此。因此，在施工阶段开展工程地质工作十分必要。在地质条件变化引起变更设计时，设计单位应收集掌子面评价相关地质参数，及时提供变更设计所需的地质资料。4.1.4根据勘察阶段对掌子面稳定性初步评价结果，设计单位在高速铁路隧道机械化大断面法专项设计中编制了对应的超前加固措施及施工工法，但在施工过程中须及时收集分析掌子面实际揭示地质条件与超前地质预报资料，实时优化施工工法、支护参数及其他特殊处理措施，确保施工安全、结构可靠。施工现场具备地质专业技术人员开展掌子面工程地质工作，便于高效实施动态设计施工管理工作，充分发挥高速铁路隧道机械化大断面法施工效率。为做好施工阶段掌子面工程地质工作，首先应熟悉隧道的工程地质条件，预测施工中可能遇到的工程地质问题，在编制实施性施工组织文件中提出应注意的地质问题。隧道开挖后，密切注视掌子面围岩产状，岩性，地下水情况，软弱夹层、地质构造、裂隙、破碎程度等，核实设计图中的工程地质资料，发现地质情况与施工图差异较大或遇到新的工程地质问题时，可及时采取应急措施，并提出改变设计的建议；在围岩级别相符的情况下及时修正掌子面稳定性类别，提出改进掌子面超前加固措施及施工工法的建议，保障施工的正常进行；根据施工实际地质情况修正施工图件中的地质资料，编制竣工工程地质图表、说明，为运营养护提供详实资料。4.2.1基于郑万高铁湖北段8座隧道1127份掌子面素描样本以及国内外研究成果，将掌子面稳定性划分为稳定、暂时稳定、不稳定三种类型。4.2.3通过统计国外18种围岩分级方法、国内20份围岩分级规范和32个具体工程，分析应用较为广泛6种围岩分级指标（岩石的坚硬程度、岩体完整性状态、地下水的影响、结构面状态、地应力的影响及岩体的弹性波速度）的使用率，结果表明岩石坚硬程度、岩体完整程度和地下水状态为使用率最高的三个指标，而且远高于其他指标的使用率。所以选取岩石坚硬程度、岩体完整程度和地下水状态三个指标作为掌子面稳定性定性分类指标。统计分析郑万高铁湖北段8座隧道1127份掌子面素描样本，围岩级别为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级，其中Ⅳ、Ⅴ及围岩占90%以上，掌子面稳定687份、暂时稳定440份、不稳定0份。统计分析1127份掌子面素描样本的岩石坚硬程度、岩体完整程度、地下水状态的组合关系，并参照国内外相关研究成果，建立了掌子面稳定性定性分类表。郑万高铁湖北段隧道