《公路施工手册隧道》

《公路施工手册隧道》1施工准备1.1技术准备施工前应完成现场勘察、设计文件核对、控制测量、超前地质预报方案编制等工作：1.控制测量：高速公路、一级公路的特长隧道（长度≥3000m）、长隧道平面控制测量精度不应低于二等，高程控制不应低于二等水准；二级及以下公路中短隧道平面控制不应低于三等，高程控制不应低于三等水准。洞口投点应设置不少于3个相互通视的控制点，平面闭合差应满足≤±2√Lmm（L为控制网路线长度，单位km），高程闭合差应满足≤±4√Lmm。洞内控制点应布设成对向贯通条件，贯通测量误差应满足：长度<3000m的隧道横向贯通误差≤50mm，高程贯通误差≤25mm；长度≥3000m的隧道横向贯通误差≤75mm，高程贯通误差≤35mm。2.超前地质预报分级实施：符合A级管理的隧道（长度≥3000m的特长隧道、穿越活动断裂带、岩溶发育区、高瓦斯工区、大型采空区的隧道），预报精度应覆盖开挖轮廓线外100~150m，采用地质调查+物探+钻探组合预报；B级管理（长度1000~3000m的长隧道、地质条件较复杂隧道），预报精度覆盖开挖轮廓线外70~100m；C级管理（长度<1000m的中短隧道、地质条件简单隧道），预报精度覆盖开挖轮廓线外30~50m。超前预报每次开挖前应验证预报结果，预报偏差超过20%时应及时调整方案。1.2现场准备1.施工便道：进洞主便道单车道宽度不应小于4.5m，双车道宽度不应小于8.5m，每隔300m设置一处错车道，错车道有效长度不应小于20m，宽度不应小于6.5m，便道纵坡不宜大于8%，困难地段不应大于12%。2.临时设施：隧道施工供电应采用双回路供电，长度>2000m的隧道应配置备用发电机组，机组额定容量应满足最大通风、排水设备总功率的110%以上。隧道施工供水压力应满足掌子面用水要求，出水口压力不应小于0.3MPa。1.3资源配置钻爆法施工单工作面配套设备能力应满足：长度≥2000m的隧道配备掘进、支护、出渣设备的月掘进能力不低于80m/月，长度<2000m的隧道不低于60m/月。所有进洞作业人员应完成专项安全培训，特种作业人员（爆破工、电工、瓦斯检查员等）应持证上岗。2洞口与明洞工程2.1边仰坡开挖与防护洞口边仰坡应遵循“分级开挖、分级防护、坡脚预加固”原则施工，高度>20m的边仰坡应分台阶开挖，每台阶开挖高度不应大于10m，开挖完成后48h内必须完成防护，严禁一次开挖到底。边仰坡设计坡度应符合：坚硬完整岩质边坡1:0.1~1:0.5，破碎岩质边坡1:0.75~1:1，粉质黏土边坡1:1.25~1:1.5，砂类土边坡1:1.5~1:2。常规防护采用“锚杆+挂网喷射混凝土”，系统锚杆长度一般为4~6m，间距1~1.5m梅花形布置，钢筋网采用直径6~8mm钢筋，网格尺寸15~20cm，喷射混凝土厚度10~15cm，强度等级不低于C20。埋深较浅、稳定性差的边仰坡应增设锚索或抗滑桩加固。2.2明洞施工明洞拱圈混凝土强度等级不应低于C30，仰拱混凝土强度与拱圈一致。明洞基础地基承载力应满足：高速公路、一级公路明洞基础承载力不应低于0.2MPa，软弱地基必须采用换填、桩基础等方式处理，承载力满足设计要求后方可施工；基础置于风化岩上时，必须清除风化层至新鲜岩面，倾斜基底坡度不得陡于1:5。明洞回填应在拱圈混凝土强度达到设计强度100%后进行，回填应对称分层进行，每层厚度不应大于0.3m，采用人工配合小型压实机械压实，压实度要求：路肩以下不低于96%，拱顶以上路堤范围内不低于94%。拱顶以上回填厚度不得小于2m，机械回填作业必须在拱顶回填厚度超过1m后进行，严禁重型机械直接在拱顶通行。明洞防水层应按设计铺设，回填时不得破坏防水层结构。3洞身开挖3.1开挖方法选择公路隧道洞身开挖应根据围岩等级、断面尺寸、施工设备条件选择合适方法，基本参数如下：1.全断面法：适用于Ⅰ~Ⅲ级围岩的单洞隧道，开挖断面面积不宜大于150㎡，一次开挖进尺Ⅲ级围岩不超过3.5m，Ⅱ级及以上围岩不超过5m。2.台阶法：适用于Ⅲ~Ⅳ级围岩，也可用于Ⅴ级围岩中小跨度隧道。三台阶法开挖高度划分：上台阶高度1.8~2.5m，中台阶高度2~2.5m，下台阶至基底，上台阶长度不应大于5倍洞径，一般控制在30~50m；下台阶开挖应左右错开，严禁全断面拉槽开挖。3.环形开挖预留核心土法：适用于Ⅴ~Ⅵ级围岩中小跨度隧道，环形开挖每循环进尺不得大于0.8m，核心土面积不得小于开挖断面总面积的50%，核心土高度不应小于2m。4.双侧壁导坑法：适用于浅埋大跨度隧道、Ⅴ~Ⅵ级围岩段，导坑宽度不宜大于隧道开挖总宽度的1/3，每循环进尺不大于0.5m，左右导坑开挖面错开距离不小于15m，中部核心土开挖应在两侧初期支护闭合后进行。3.2钻爆施工石质隧道开挖应采用光面爆破或预裂爆破，光面爆破设计参数应符合下表要求（炮眼直径d一般取42mm）：围岩类型周边眼间距E最小抵抗线W装药集中度q硬岩16d~24d（67~100cm）1.25E~1.5E0.3~0.35kg/m中硬岩12d~16d（50~67cm）1.25E~1.5E0.2~0.3kg/m软岩10d~12d（42~50cm）1.0E~1.25E0.07~0.2kg/m3.3不良地质段开挖1.岩溶地段：小型干溶洞可采用C15混凝土回填，大型填充溶洞可采用护拱跨越+底板桩基础加固，暗河溶洞应设置泄水通道，保持排水通畅。2.瓦斯地段：隧道内瓦斯浓度超过1%时必须停止作业，撤出人员，切断电源；洞内所有电气设备必须采用防爆型，施工风速不得低于1m/s，每班至少检测3次瓦斯浓度，高瓦斯工区应设置瓦斯自动监测报警系统。3.浅埋段：埋深小于2倍洞径的浅埋段开挖前应完成地表预注浆加固，开挖进尺不得大于0.5m，及时闭合初期支护，监控量测频率加倍。4初期支护初期支护应紧跟开挖面施作，围岩破碎段开挖后2h内必须完成初喷封闭，初喷厚度不小于4~6cm。4.1喷射混凝土喷射混凝土应采用湿喷工艺，强度等级不应低于C25，防水要求较高的隧道不应低于C30，厚度参数为：Ⅴ级围岩20~30cm，Ⅳ级围岩15~25cm，Ⅲ级围岩10~15cm。湿喷混凝土坍落度控制在12~18cm，喷射应分段分层进行，遵循“先拱后墙、自上而下”顺序，喷嘴与受喷面距离保持0.8~1.2m，喷射风压控制在0.1~0.15MPa；一次喷射厚度边墙为7~10cm，拱部为5~7cm，下一次喷射应在前一层混凝土终凝后进行，终凝超过1h应喷水清洗受喷面后再喷射。喷射混凝土表面平整度允许偏差不大于5cm/m。4.2锚杆与钢拱架Ⅳ级及以上围岩应设置全长粘结型系统锚杆，锚杆长度一般为2.5~4m，间距1~1.0~1.2m梅花形布置；钻孔孔位偏差不大于10cm，孔深偏差不大于5cm，杆体插入长度不小于设计长度的95%，注浆饱满度不低于90%。超前锚杆外插角控制在10°~15°，长度3~5m，每循环搭接长度不小于1m，间距不大于40cm。Ⅴ级、Ⅵ级围岩应设置钢拱架，一般采用I18~I25工字钢或φ20~φ25钢筋格栅拱架，间距为：Ⅴ级围岩0.5~0.75m/榀，Ⅳ级围岩0.75~1.0m/榀。钢拱架安装允许偏差：间距±5cm，拱顶高程±3cm，水平位移±5cm，垂直度偏差不大于2°；拱脚必须置于稳定的基岩上，清除虚渣，不得用碎渣块垫拱脚，拱脚沉降超标时应加垫钢板或增设锁脚锚管，锁脚锚管一般采用2根φ42mm、长度4m的无缝钢管，注浆压力不小于0.5MPa。5二次衬砌5.1施作时机二次衬砌应在初期支护变形稳定后施工，变形稳定判定标准为：周边位移速率小于0.1~0.2mm/d，拱顶下沉速率小于0.07~0.15mm/d，位移速率持续下降，初期支护表面裂缝不再发展。浅埋隧道、软弱围岩大跨度隧道、设计要求提前施作的，应按要求及时施作二次衬砌，不得推迟。仰拱应提前施作，仰拱开挖面距离掌子面的距离控制为：Ⅳ级围岩不超过50m，Ⅴ级、Ⅵ级围岩不超过30m；仰拱混凝土强度达到设计强度70%后，方可施作仰拱填充，强度达到100%后方可允许车辆通行。5.2施工要求二次衬砌应采用整体式液压台车浇筑，台车刚度应满足最大混凝土侧压力要求，混凝土浇筑速度控制在不大于2m/h，浇筑过程对称分层进行，每层厚度不超过50cm，振捣密实，不得漏振过振。二次衬砌混凝土强度等级不应低于C30，仰拱混凝土强度不低于C35，抗渗等级不低于P8。拱顶浇筑应预留注浆孔，二次衬砌浇筑完成、强度达到设计强度100%后，应进行拱顶背后填充注浆，注浆压力控制在0.2~0.5MPa，注浆完成后封孔。二次衬砌允许偏差：中线偏位不超过5cm，拱顶高程偏差+10mm~-5mm，墙面平整度不超过5cm/2m。6防排水工程公路隧道防排水遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”原则，满足“拱部不滴水、边墙不淌水、路面不冒水”要求。初期支护与二次衬砌之间应设置防水板，防水板厚度不应小于1.5mm，拉伸强度不低于12MPa，断裂伸长率不低于700%；采用无钉铺设工艺，提前设置300~500g/㎡土工布缓冲层，防水板搭接宽度不小于15cm，采用双焊缝热合焊接，焊缝宽度不小于1.5cm，气密性检测要求：压力0.2MPa，恒压15min，压力下降不超过10%为合格。沉降缝一般每隔30~80m设置一道，围岩变化处、浅埋段洞口必须设置，沉降缝采用中埋式橡胶止水带+背贴式止水带组合防水，中埋式止水带中心与缝中心对齐，偏差不大于5mm，搭接长度不小于10cm，采用热接连接，不得搭接。衬砌背后排水系统：环向盲管一般采用φ50mm软式透水管，间距5~10m，涌水量大的地段加密至2~3m；纵向排水管采用φ100~φ160mmHDPE穿孔管，纵坡与隧道纵坡一致，不小于0.3%，排水盲管应与中心排水沟连通，保证排水通畅。路面下设置中心排水沟，纵坡不小于0.3%，最小不得小于0.1%，保证隧底排水通畅。7监控量测与质量安全控制7.1监控量测监控量测分为必测项目和选测项目，必测项目包括洞内外观察、拱顶下沉、周边净空位移，浅埋隧道（埋深<2倍洞径）增加地表下沉项目；选测项目包括围岩内部位移、锚杆轴力、初期支护接触压力等。量测频率：开挖面距量测断面<1倍洞径时，2次/d；1~2倍洞径时，1次/d；2~5倍洞径时，1次/2~3d；>5倍洞径时，1次/周。监控量测实行三级预警管理：黄色预警（位移速率>2mm/d，累计位移达到设计允许值的1/3），应加强量测，暂停开挖；橙色预警（累计位移达到设计允许值的2/3，位移速率持续>2mm/d），撤出无关人员，加密量测；红色预警（累计位移超过设计允许值，位移速率持续增长），立即停止作业，撤出所有人员，分析原因采取加固措施后复工。7.2常见质量问题处理1.初期支护大变形：立即停止开挖，加固拱脚，增设锁脚锚管，对变形段进行径向注浆，严重变形段采用从稳定端向变形端逐榀换拱，每次换拱不得超过1榀。2.二次衬砌裂缝：裂缝宽度<0.2mm的表面裂缝采用水泥浆抹面处理，宽度>0.2mm的结构性裂缝采用压力注浆修补，贯通