DB14T 847-2014 公路隧道穿越软弱破碎围岩施工技术指南

2014-04-15实施2014-04-15实施I 1 13术语和定义 1 3 46辅助施工方法及措施 6 88初支及二衬施工p 19特殊岩土地段隧道施工 10隧道穿越软弱破碎围岩的灾害预防与处治 25 29 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。2仰拱三幅施工法适用于软弱破碎围岩，先开挖隧道一侧围岩，架设、连接钢拱架，喷射混凝土对钢拱架进行包裹、覆盖，筑成第一幅仰拱，施工6h～8h后用同样的方法在隧道另一侧筑成第二幅仰拱，最后开挖隧道中部围岩，架设、连接钢拱架，筑成第三幅仰拱，从而形成闭合的初期支护。利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机械在地基将软土或沙等和固化剂强制拌和，使软基硬结而提高地基强度。34施工准备4.1施工调查应符合TZ204-2008中的3.1相关规定。4.4.2隧道长度大于Ap00m时，应根据隧道横向贯通精度的要求进行平面控制测量设计；隧道相邻两开挖口间的高程路线长度大于5000m时，应根据隧道高应符合TZ204-2008中的3.5的相关规定。应符合TZ204-2008中的3.6的相关4.7.1隧道施工前和施工过程中，应定期对管理人员、现场作业人员进行隧道基本知识、施工方4.7.2结合隧道施工现场实际，进行质量管理策划，确定质量管理目标，建立质量控制体系、编制质45.1.1洞口工程应与洞口相邻工程统筹安排、及5.2.1洞口施工前，应先检查边、仰坡以上的山坡稳定情况，清除悬石、处理危石。施工期间实施不间断监测和防护。g)隧道洞顶应整平，地表不得积水，洞口顶部地表的凹坑、钻孔须填平h)洞外路堑向隧道内为下坡时，应将路基边沟挖成反坡，向路堑处排水，并在洞口外适当位置设横向截水沟。55.2.4洞口浅埋、软弱破碎段应考虑采用地表砂浆锚杆或地表注浆、管棚、小导管、锚杆等超前支护及预加固围岩措施。视洞口段围岩状况，隧道断面大小、埋深合理选择超前支护措施，选取的原则为：5.2.6洞口段开挖应符合下列规定：b)洞口土方采用机械施工时，边、仰坡应预留约30cm的整修层，用人工刷坡并及时夯实整平成法，预留进洞台阶，形成进洞面(洞脸)及边、仰坡，边、仰坡防护和处理措施应同时考虑防5.2.7自稳时间很短的砂层、砂卵石(砾石)层、断裂破碎带、松散及软弱围岩浅埋洞口地段为控制6V车道数量超前管棚预注浆、四车道及以上超前管棚预注浆、必要时采用注1:如围岩含水量较大影响围岩稳定时宜联合采用地表注浆、超前围岩深孔预注浆等辅助措施。注2:如洞口地段围岩有滑坡趋势时应采用超前管棚支护进洞，以确保安预留钢筋仰坡6.1一般规定6.1.1隧道穿越断层破碎带、软弱围岩段或富水、浅埋等地段时，应根据围岩情况、施工方法和机械76.1.3地表处理有下列方法(适用于洞口段、浅c)锚杆(桩)、钢管桩加固；喷注浆等);3)钻孔排水，TZ204-2008中的6.2的相关规定。固和堵水的方法。其施工应符合TZ204-2008中的6.3的相关规定。应符合TZ204-2008中的6.4的相关规定。TZ204-2008中的6.6的相关规定。6.7预注浆应符合TZ204-2008中的6.7的相关规定。8应符合JGJ79-2012中的7.3的相关规定。应符合JGJ79-2012中的7.4的相关规定。7.1一般规定7.1.3软弱破碎围岩公路隧道施卞的基本原则为：预判准，管超前，严注浆，短台阶，弱爆破，短进7.1.4应加强地质预报工作，采取多种预报方法相互校核，根据预报结果，确定开挖方法，及时调整7.1.5应加强监控量测红作，根据量测结果，及时调整支护参数，确定二次衬砌施作时间，进行信息7.1.6隧道超挖部位应回填同级砼确保密实，严禁初期支护背后存在空洞。存在空洞时应进行充填注浆，保证初期支护与围岩密贴。V车道数量法四车道及以上中隔壁法、交叉中隔壁法、双7.1.7锁脚锚杆(管)与大拱脚按以下原则设置：7.1.8应完善洞内临时防排水系统，严禁积水浸泡拱(墙)脚及在施工现场漫流，防止基底承载力降97.2.2两部台阶法及弧形导坑预留核心土施工工序见应符合TZ204-2008中的5.3.2的规定。c)钢筋应严格按设计及规范要求加固制作和架设。钢架应架设在坚实基面上，严禁拱(墙)脚悬空或采用虚渣回填。钢架应与锁脚锚杆(管)焊接牢固。施工过程中可采用增加拱(墙)脚锁脚锚杆(管)、增设钢架拱(墙)脚部位纵向连接筋、扩大拱(墙)脚初期支护基础及增设拱 (墙)脚槽钢垫板等增强拱(墙)脚承载力等措施控制变形；f)当围岩不稳定时进尺宜为1m～1.5m,不应超过2m和两榀拱架的小值，落底后应立即施作初期支护；仰拱应及时施作，软弱破碎围岩条件下仰拱与掌子面距离应控制在30m以内，使支护及早闭合成环：宽度的1/3～1/2。上部宜超前中部3m～5m,中部超前下部3m～5m,下部超前底部10me)自稳能力较差及易风化的围岩，每一台阶开挖完成后，宜及时喷射4cm～6cm厚混凝土封闭围岩，设立型钢钢架及锁脚锚杆，分层复喷混凝土到设计厚度，必要时各台阶设临时仰拱加强f)对土质的隧道宜以核心土为基础设立3根临时钢架竖撑以支撑拱顶和拱腰，核心土应根据围岩监控量测结果适当滞后开挖。应符合TZ204-2008中的5.5.3的规定，工艺流程应符合TZ204-2008中的5.5.2的规定。a)上部导坑的开挖循环进尺控制为1榀钢架间距，下部导坑的开挖进尺可依据地质情况适当加大；各部开挖时，相令邻部位的喷混凝土强度应达设计强度的70%以上7.4.1双侧壁导坑法是先开挖隧道两侧导坑，及时施作导坑四周初期支护及临时支护，然后再根据地d)根据监控量测信息，初期支护稳定后拆除临时支护，一次拆除长度不得大于15m,并加强监8初支及二衬施工8.1.2锚杆d)沿钢架外缘每隔2m用钢楔或混凝土预制块楔紧；8.1.5.1喷混凝土应根据现场实际情况，优先采用湿喷工艺，某些特定条件下采用潮喷工艺时，应符合GB50086的要求。(网格宜不大于20mm×20mm、线径宜小于3mm),用环向钢筋和锚钉或钢架固定，使其密c)大面积潮湿的岩面宜采用粘结性强的混8.1.5.3根据具体情况，变换喷嘴的喷射角度和与受喷面的距离，将钢架、钢筋网背后喷填密实，必8.1.5.4对围岩超挖部分应多次分层喷射密实，为便于喷射混凝士粘结，可局部挂网处理，严禁填充异物和采用板材遮挡，避免内部空洞。8.1.5.5在喷边墙下部(台阶法施工上半断面拱脚)及仰拱时，需将上半断面喷射时的回弹物清理干净，防止将回弹物卷入下部喷层中形成“蜂窝”,而降低支护能力。8.1.5.7钢架应与喷混凝土形成一体，钢架与围岩间的间隙用喷混凝土充填密实；各种形式的钢架应8.2仰拱(底板)与填充混凝土8.2.1.4仰拱宜超前拱墙模筑衬砌，其超前距离宜保持3倍以上衬砌循环作业长度。8.2.1.9仰拱(底板)及填充混凝土强度达到5MPa后，行人方可通行，达到设计强度100%后车辆方8.2.2.1全幅施工法是将仰拱横断面全部开挖，钢拱架连接成环后喷射混凝土对钢拱架进行包裹、覆8.2.3.1半幅施工法是首先将半幅仰拱横断面开挖，然后架设、连接半幅仰拱钢拱架，并通过喷射混凝土对钢拱架进行包裹、覆盖，形成半幅仰拱初期支护，在工况允许，且仰拱回填混凝土强度达到设计强度的80%后再采用相同的方式进行另外半幅仰拱的施工，最终将仰拱闭合，使初期支护闭合成环。右侧半幅初支仰拱开挖右侧半幅初支仰拱施作右侧半幅初支仰拱开挖左侧半幅初支仰拱开挖左侧半幅初支仰拱施作(整个仰拱初支完成)左侧半幅初支仰拱开挖8.2.4.1仰拱三幅施工法适用于三车道以上隧道和采用双侧壁导坑法施工的隧道仰拱施a)开挖隧道一侧围岩，开挖深度为1.2m~2.0m,横向开挖宽度为隧道开挖宽度的1/8～1/6,纵向开挖长度为3.0m～4.0m,架设右侧钢拱架，右侧钢拱架右端与右侧拱脚处钢拱架下端如图4;左侧初支仰拱施作8.3二次衬砌8.3.2公路隧道主洞二次衬砌施工应采用专用衬砌台8.3.4根据现场具体情况，应适当增加二次衬砌的外放值(施工正误差),以免侵限。b)在隧道洞口段、浅埋段、围岩松散破碎段，应尽早施作二次衬砌，并应加强衬砌结构；大于15℃;混凝土内部开始降温前不得拆模。8.3.9.1安装体系由模板系统、连接系统、止水带本体、支撑系统及预留孔洞五安装系统如图7、图8所示。8.3.9.2二衬端钢模板构造为：上各钻一排O8mm圆孔，钻孔纵向间距按设计纵向钢筋间距确定，第一排孔距外模外边缘80mm,两排孔的横向间距满足设计要求。二衬端模构造如图9所示。b)施工过程中，应严格按规范施工，控制好超、欠挖，保证喷射混凝土表面平整度达标；c)衬砌施工前，采用断面仪检查初支表面平整度是否满足要求，超限部位补喷混凝土找平。b)二衬端头模板安装顺序自下而上，左、右侧可同时安装。加固应牢靠，端头模板除自身连接、1)按衬砌轮廓，采用绳索或钢筋等将背贴式、中埋式止水带临时固定在基本对应的位置上；6)台车端头钢管与钢模板之间的间隙用木楔塞紧，木楔露出台车边模100mm~150mm,便7)弧形钢模板预留纵向钢筋孔较纵向结构钢筋大3mm～5mm,用图中数字的含义：1----外弧形钢模板3----中埋式正水带4----背贴式止水带5----内、外弧形钢模板连接螺栓6----钢模板之间链接螺栓9----纵向钢筋预留孔10----台车端头固定模板钢管c)振捣靠近止水带的混凝土，严格控制振捣冲击力，防止破坏止水带或出现“跑模”情况；8.3.10.2基底围岩较好、岩排水法，沿中央排水沟密设渗井，间距依据基底的出水量大小综合确定，且宜大于5m,渗井底部通过设置在仰拱底部的纵向暗管相连，暗管直径宜为30cm~50cm,采用C15无砂混凝土制成。隧道基底密井暗管法排水示意见图11。注：无砂混凝土的特点为排水性好，基底渗水可快速通过无砂砼暗管排出隧道，达到疏干基底地下水避免基底软化的目的。图10隧道基底排水渗井示意图9.1.1施工前要认真研究分析工程及水文地质资料，结合现场情况，方案和专项应急救援预案，并做好人员组织、技术、物资、a)进洞前按设计做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统，且排水沟应进行铺砌，防止地表水下渗；e)必要时可配合井点降水等措施将地下水位降至隧道仰拱底部以下1.5m,确保施工顺利进行。e)合理选择工序步距。开挖循环进尺根据不同围岩级别采用0.5m～1.5m。小型机械作业宜选择上台阶长5m,下台阶15m。掌子面距仰拱和填充的距离20m～30m;仰拱与拱墙衬砌之间距离20m～30m,当围岩级别低、含水量大时应适当缩短距离；与钢架焊牢，后者端部应采用骑马U型圆钢并与钢架焊牢。锁脚锚杆(管)不应少于2根，直径不小于2mm(42mm),长度不少于3.5m,打设角度为上导坑15°,中导坑45°,下导坑60°。a)根据超前地质预报分析结果，采取防塌预防措施，保证掌子面的稳定；b)洞内涌水对周边生态环境影响较大时，宜采用注浆堵水措施。隧道埋深在20m以内时，可采用地表注浆；埋深超过20m时，则应采用掌子面预注浆；d)开挖循环进尺宜为0.5m～1.5m。9.3.3在承压水地段，若容许限量排水，衬砌背后的排水管道应顺畅地连接到隧道排水沟，防止地下9.4.1挤压性围岩和膨胀岩隧道年挖应根据断面大小采用台阶法、双侧壁导坑法、中隔壁法、交叉中b)尽量采用非爆破开挖(如机械、人工开挖),减少对围岩的扰动；采用钻爆法开挖时，应短进b)根据具体情况加大预留变形量(一般20cm～c)初期支护应做到“先放后抗、先柔后刚”,即设置可伸缩钢架或活动接头，初期支护可分层施e)初期支护施作原则是“宁加勿拆”,即在支护上加支护，尽量控制变形发展；支护体系应及时9.5风积沙b)风积沙隧道施工中应坚持“强超前、防漏滑、短开挖、快支护、勤量测、紧封闭”的原则；b)常用的隧道地层加固方法有水泥搅拌桩法、竖直旋喷桩法、树根桩(小直径钻孔灌注桩)法和渗透注浆法等。9.5.6风积沙层隧道喷混凝土宜采用挂设钢筋(铁丝)网等措施，增加基面可喷性。9.6.2隧道含水砂层时，应将防水工作放在首位，可采用注浆、冻结等方法止水、固结，也可用井点b)可采用拱部超前大管棚注浆支护形成钢插板伞棚。棚管间超前辅以自进式中空注浆锚杆固砂；e)支护应及时，边挖边喷混凝土封闭，遇缝必堵，严防砂粒从支护缝隙中漏出。9.6.5含水砂层隧道的衬砌宜仰拱先行，必要时仰拱应紧跟掌子面，及时形成封闭的结构体系，并应9.7.2.2斜井及横洞与正洞交义口的洞室跨度大，受力复杂，施工中应根据具体情况进行加固并加强239.7.4加宽段9.7.5.1地下机房及风道洞室群施上前应详细制定合理可行的施工9.7.5.3根据各洞室断面发小、位置、相互联系、围岩等级、水文排风口→排烟通道十排风机房→送风口→送风机房→运输通道→送风道→排风机房联络通道→送风机房联络通道→检修通道。9.7.6.2在进正洞挑顶前应认真复核施工图纸，精确计算出正洞坐标9.7.6.3挑顶施工区段开挖宜加大预留变形量3)完成爬坡后，按线路设计坡度按继续进行弧行导坑掘进，施工10m～15m后，喷砼封闭e)在辅助坑道向正洞转化过程中，应加强监控量测工作，及时调整支护参数和施工工序。c)横洞施工至正洞右侧边墙时，采用人工开挖掏小洞(尺寸根据现场综合确定)的施工方法，棚10.1一般规定10.1.3软弱破碎围岩隧道施工时应做好灾害处治的物资储备，出现灾害预兆时及时处治。10.2.3对于变形量较大且木台阶或仰拱未开挖的地段，应进行“早封闭”,宜施作临时仰拱。注1:临时仰拱施作简单快速，能迅速将初期支护闭合，有效的阻止初期支护继续变形，是处治隧道初期支护大变形最有效的措施之一。注2:直形临时仰拱市要用于控制隧道两侧向洞内收敛，适用于水平荷载较大的软岩隧道，隧道主要变形特征为水平收敛明显大沉。对于下沉和收敛都比较明显的软基隧道，需要设置弧形临时仰拱。直形临时仰拱可采用型钢或圆木口弧形临时仰拱一般采用型钢冷制成。临时仰拱两端要求与初期支护顶紧牢固。为了提高临时仰拱在隧道轴线方向的整体性，可以采用型钢或圆木纵向顶紧，其间用洞渣充填。注2:当隧道初期支护整体下沉较为严重时，其主要原因是初期支护尚未闭合，锁脚锚杆及拱脚基础无法提供足够的反力，此时应增加锁脚锚杆的数量及长度，扩大拱脚，以阻止隧道初期支护的整体下沉。10.2.6对于节理裂隙发育的破碎围岩，宜环向施作锚杆后再进行注浆处治，以增加锚杆与围岩间的摩b)隔榀跳跃置换钢拱架，即用风镐凿除喷射混凝土，隔榀跳跃拆除然后立即26注：置换方案能保证隧道按设计要求完成，不留后患，但是处治时间较长，经济性较差，而且钢拱架置换过程中可能导致新的问题产生，甚至出现塌方。此种方案一般用于无法进行调坡或因结构部位侵限的隧道。10.3.4调坡方案10.3.4.3调坡方案应按照公路纵断面线形要求进行设计，确保10.4塌方冒顶a)进行准确的地质勘察，确定洞口及洞身段围岩级别、含水情况等参数，为支护设计提供参数；1)合理选线，尽量避开不良地质体，尤其是洞口位置应避免设置在易塌方、滑坡地段：承载拱的地段应及时跟进二次衬砌。10.4.4小塌方处治10.4.4.1小塌方是指塌方高度<3m,塌方体c)超前管棚支护适用于塌方段围岩极其破碎、无自稳能力、纵向塌方范围较长的塌方区段。注：部分隧道的水文地质勘查工作，获取的资料不充分、准确，没有避开复杂地质或不良地质，给隧道施工及防排水带来困难；部分隧道在设计时防排水重视不够，没有采取有效的防排水设计措施；而有些隧道在施工时措施不到位，造成没有按照设计要求做好质量控制等各种原因造成部分隧道产生严重水害或后期渗漏水病害。a)做好隧道的水文地质勘查工作，获取充分的资料，尽量避开复杂地质、不良地质尤其是富水地c)应对附近的井泉池沼、水库、溪流等进行调查，必要时进行观测和试验，设计采取相应的预e)二衬采用防渗混凝土，隧道混凝土结构抗渗等级不得低于P6,设计采用防水混凝土时，其抗渗等级不得低于P8。并重视施工缝、沉降缝的处理构造和工艺。设排水圆形半管或矩形排水半管(见图12),形成暗埋、永久式排水通道系统，将水引入隧注：半圆形排水半管市场已有成品供应，矩形排水半管可根据围岩出水点的大小设计制作和安装，材质以不锈钢板为最佳，塑料也可，但应保证足够的刚度。不锈钢板或塑料材料定制不锈钢板或塑料材料定制11.1.3公路隧道施工地质预报应体现以地质为基础，根据公路隧道的地质环境与特点，选择适宜的施工地质预报方法，以掌子面素描、地球物理探测、地质水平超前钻探、超前导洞探测等为手段进行施工11.1.5公路隧道施工地质预报，应作b)软弱夹层(含煤层)的位置、规模及其性质；g)(其它)不良地质体(带)的分布位置；m,V级及VI级围岩不宜超过100m,连续预报时，前后两次重叠长度应大于10m;e)红外探测每次预报有效探测距离宜为10m,连续预报时，前后两次重叠长度应大于5m,富水31隧道类型必作项目选作项目1中、长及特长隧道(加深炮孔探测)、弹性波反射法、影2探(加深炮孔探测)、中距离地质水3达4量涌水涌泥，岩爆、废弃矿巷、瓦斯突出等严重工程地质灾害的隧道。(如遇瓦斯发育须选用非炸药震源类5的隧道。(如遇瓦斯发育须选用非炸药震源类11.2.5隧道施工地质预报单项(或专题)成果和综合成果报告内容应包c)发现重大地质问题(如岩溶、突水、突泥、较大的破碎带等),应立即通知各方并尽快送达正11.2.8超前地质预报结果有异常情况时应立即通知各相关单位，并采取多种超前探测手段，详细查明，以确定处治对策。12.1一般规定交监测结果、报送周(月)报和编写总结报告。12.1.9监测数据的处理与分析应采用电子化手段，采用专用隧道监测数据库系统对数据进行快速处12.2.2隧道开挖后应及时进行地质素描，有条件时应进行数码成像技术；初期支护完成后应进行喷层表面裂缝的观察和记录。12.2.3分部开挖法施工的隧道，每个分部施工中应根据工程特点在表4、表5中所列项目选择必测项面。一般条件下地表沉降测点纵向间距应按表6要求布置。12.2.7净空收敛量测测线数，参照表8及图14置。表4监控量测必测项目监测项目123收敛计、全站仪4隧道浅埋段5监测项目12钢架内力3喷混凝土内力4二次衬砌内力5初期支护与二次衬砌间接触压力6锚杆轴力7隧底隆起8围岩内部位移多点位移计9多点位移计、全站仪孔隙水压力纵向测点间距(m)围岩级别断面间距(m)V一条水平测线台阶法部一条水平测线12.2.13变形控制基准应由设计单位根据工程的实际情况确定，也可通过现场实测数据或类似工程资可参照表11选用。监测断面距开挖面距离(m)注2:出现异常情况或不良地质时，应增大监测频(c)CD或CRD法拱顶测点和测线示例；(d)双侧壁导坑法拱顶测点和测线示例；(e)连拱隧道测点和测线示例。位移速度(mm/d)1次/d1次/3d围岩级别隧道埋深(m)ⅢV注1: