水利工程隧洞施工技术指南(试行)

水利工程隧洞施工技术指南(试行)1施工准备1.1技术准备施工前完成设计文件核对，结合工程地质勘察报告开展现场复核，对隧洞进出口、浅埋段、不良地质段开展专项地质补勘。长度≥1000m的隧洞应编制专项超前地质预报方案，不良地质段每10~30m开展一次预报，全程跟踪预测地质变化。测量控制网布设满足精度要求，平面控制网精度不低于四等，高程控制网精度不低于三等；洞口布设不少于2个平面控制点、1个高程控制点，洞内导线点每200~300m布设一个，定期复核，复核周期不超过3个月。编制专项施工方案，对不良地质段、超过一定规模的危大工程组织专家论证，对作业人员开展三级技术交底，交底覆盖率100%。1.2现场准备洞口施工前先完成坡顶截排水系统施工，截水沟距离仰坡坡顶边缘≥5m，沟底纵坡≥3‰，沟身采用C15混凝土浇筑，厚度不小于20cm，确保排水通畅。平整洞口施工场地，完成施工便道硬化，单幅便道宽度不小于4.5m，双幅不小于8m，满足错车通行要求。洞内施工通风、供水、供电、通信系统布设完成，供水管径不小于100mm，满足最大施工用水量要求；供电系统采用双回路供电，备用发电容量满足停工应急要求；通风管路沿洞壁一侧布设，距离底板高度不小于1.8m，不占用行车空间。1.3资源准备爆破工、架子工、起重工、电工等特种作业人员必须持证上岗，证书在有效期内。施工设备进场后完成调试验收，起重设备、模板台车等大型设备出具第三方检验合格报告。支护、衬砌原材料进场后按规范批次抽检，水泥强度、安定性合格，砂石骨料级配满足要求，止水带、防水板等防水材料性能指标符合设计要求。2洞口施工与边仰坡支护洞口施工严格遵循“早进洞、晚出洞”原则，禁止大面积开挖边仰坡，减少对原有山体的扰动。开挖按从上到下分层分段进行，分层开挖厚度不大于3m，开挖一级支护一级，严禁一次开挖到位。土质边仰坡开挖坡度控制为1:1.25~1:1.5，岩质边仰坡控制为1:0.5~1:1，坡率偏差不大于5%。边仰坡支护优先采用喷锚网联合支护，喷射混凝土强度等级不低于C20，厚度不小于10cm；锚杆采用φ22砂浆锚杆，长度不小于3m，间距1.5~2.0m，梅花形布置；挂网钢筋直径为6~8mm，网格尺寸15cm×15cm~20cm×20cm，钢筋网与锚杆绑扎牢固，紧贴坡壁。坡顶设置防护围栏，高度不低于1.2m，刷红白警示漆，设置安全警示标志。洞口超前支护采用长管棚时，参数符合：钢管管径为φ108mm~φ159mm，壁厚不小于6mm，管间距40~60cm，单根长度10~40m，外插角1°~3°，钢管内灌注水泥砂浆强度不低于M20；管棚施作完成后浇筑洞口套拱，套拱与围岩密贴，强度达到设计要求后方可进洞开挖。洞口挡土墙、翼墙与边仰坡支护同步施工，完成后及时清理洞口排水系统，不得堵塞。3洞身开挖3.1开挖方法选择洞身开挖根据围岩等级、断面尺寸、施工设备选择开挖方法，满足围岩稳定性要求：（1）全断面法：适用于Ⅰ~Ⅲ级围岩，开挖断面面积不大于100㎡，Ⅲ级围岩单循环开挖进尺不大于3m，Ⅱ级围岩不大于5m，开挖后及时施作初期支护，封闭成环。（2）台阶法：分为上下台阶法、三台阶法，适用于Ⅲ~Ⅳ级围岩，台阶长度控制为3~5倍洞径，最大不超过50m；上台阶开挖进尺，Ⅳ级围岩不大于1m，Ⅴ级围岩不大于0.75m，下台阶开挖对称进行，避免单侧扰动。（3）环形开挖留核心土法：适用于Ⅴ级围岩浅埋段、断面跨度小于12m的隧洞，环形开挖进尺控制为0.5~1.0m，核心土面积不小于开挖断面总面积的50%，核心土高度不小于1.5m，稳定开挖工作面。（4）CRD法（交叉中隔墙法）、双侧壁导坑法：适用于Ⅴ级围岩大断面隧洞、浅埋隧洞，单部开挖高度不大于3.5m，单循环进尺0.5~0.75m，每部开挖完成后及时施作初期支护和临时支护，封闭成环后再开挖下一部，逐步拆除临时支护。3.2钻爆施工要求钻爆开挖优先采用光面爆破或预裂爆破，技术指标满足：残留炮孔痕迹保存率，Ⅰ~Ⅱ级围岩≥80%，Ⅲ级围岩≥70%，Ⅳ级围岩≥50%；平均线性超挖量控制在10cm以内，最大超挖量不大于15cm，严禁欠挖，拱脚、墙脚以上1m范围内不得有欠挖，局部突出尺寸不大于5cm。炮孔间距偏差不大于5cm，深度偏差不大于10cm，装药前清理炮孔，爆破网络采用复式网络，爆破后通风排烟时间不小于15min，方可进入工作面检查。3.3掘进机开挖要求TBM（岩石隧道掘进机）开挖适用于长度≥3km的中硬岩长隧洞，盾构法适用于富水软土、软岩地层。掘进前对设备进行满负荷调试，完成刀具检查更换，超前探测确认前方地质无异常；TBM掘进速度控制为10~30mm/min，根据围岩强度调整掘进参数，刀盘推力不超过设备额定值的80%；土压平衡盾构土仓压力维持在比地下水压力高0.01~0.02MPa，平衡开挖面土压力，避免地表沉降。掘进完成后及时施作管片支护，管片背后注浆饱满，注浆压力控制为0.2~0.5MPa。3.4出渣与通风出渣运输分为有轨运输和无轨运输：有轨运输轨道间距不小于80cm，线路纵坡不大于3%，弯道转弯半径不小于15m，轨道定期维护，清除轨旁积渣；无轨运输路面采用混凝土硬化，路面纵坡不大于8%，每隔100~200m设置错车道，错车道宽度不小于3.5m，长度不小于20m，车辆配备尾气净化装置，洞内废气排放满足要求。洞内通风要求：洞内氧气体积含量不低于20%，一氧化碳浓度不超过30mg/m³，粉尘浓度不超过2mg/m³，瓦斯浓度不超过1%；长隧洞采用压入式通风，风管口距离掌子面不大于15m，通风量按每人每分钟供风不小于3m³计算，满足施工人员呼吸要求。4初期支护初期支护紧跟开挖工作面，开挖完成后2h内初喷封闭围岩，初喷厚度不小于4cm，初喷完成后复喷到设计厚度。喷射混凝土优先采用湿喷工艺，配合比参数满足：水泥用量400~500kg/m³，砂率50%~60%，速凝剂掺量3%~5%，喷射混凝土强度等级不低于C25，回弹率控制为拱部不大于25%，边墙不大于15%；喷射厚度允许偏差为-5mm~+10mm，表面平整，无空鼓、开裂、脱落。锚杆施工：砂浆锚杆砂浆强度不低于M20，锚杆孔位偏差不大于15cm，倾角偏差不大于±5°，锚杆插入深度不小于设计长度的95%；每300根锚杆抽样一组开展抗拔力试验，抗拔力平均值不小于设计值，最低抗拔力不小于设计值的90%，不合格加倍抽检。钢拱架支护：适用于Ⅳ~Ⅴ级围岩，采用工字钢或H型钢，钢拱架间距允许偏差±5cm，垂直度偏差不大于2°，底脚必须垫设钢板或混凝土垫块，不得悬空，保护层厚度不小于4cm；钢拱架之间采用φ22连接筋焊接，间距0.5~1.0m，形成整体受力结构。超前支护：不良地质段采用超前小导管预注浆支护，小导管参数为：管径φ42~φ50mm，壁厚3.5mm，单根长度3~5m，间距10~30cm，外插角10°~15°，注浆压力0.5~1.0MPa，注浆后开挖保留不小于1m的注浆固结层。5二次衬砌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：变形速率连续7d小于0.1mm/d，累计变形量不大于设计预留变形量的2/3。软弱围岩段、浅埋段应提前施作二次衬砌，仰拱施工必须超前，仰拱距离掌子面：Ⅳ级围岩不大于35m，Ⅴ级围岩不大于20m；二次衬砌距离掌子面：Ⅳ级围岩不大于80m，Ⅴ级围岩不大于60m。二次衬砌优先采用整体式液压钢模板台车施工，模板钢板厚度不小于6mm，台车进行刚度强度验算，浇筑过程中挠度变形不大于模板跨度的1/1000，模板表面平整度偏差不大于2mm。模板台车定位偏差：轴线位置偏差不大于5mm，高程偏差不大于±10mm，断面尺寸满足设计要求。混凝土浇筑采用分层对称浇筑，分层厚度不大于50cm，振捣采用插入式振捣器，振捣间距不大于振捣器作用半径的1.5倍，插入下层混凝土深度不小于5cm，避免漏振、过振，不得触碰模板、钢筋和预埋件；浇筑完成后及时养护，养护时间不小于14d，防水混凝土养护时间不小于28d。二次衬砌混凝土强度等级不低于C25，防水混凝土抗渗等级不低于P8，迎水面钢筋保护层厚度不小于50mm；仰拱混凝土必须整体一次浇筑成型，不得分段浇筑，仰拱填充混凝土在仰拱强度达到设计强度的50%后方可施工。衬砌表面不得有深度大于5mm、长度大于1m的裂缝，迎水面不允许出现贯穿裂缝，裂缝宽度允许值不大于0.2mm。6防排水施工防排水遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，满足设计排水、防渗要求。衬砌接缝防水：环向施工缝间距控制为8~12m，纵向施工缝设置在起拱线以下不小于30cm位置，变形缝设置在不同围岩交接处、洞口段、结构刚度变化处，间距不大于30m。施工缝、变形缝采用中埋式橡胶止水带加背贴式止水带复合防水，中埋式止水带中心孔对准接缝中心线，安装偏差不大于5cm，搭接长度不小于10cm，采用热硫化焊接，不得采用粘结搭接；背贴式止水带紧贴初期支护表面，固定牢固，不得有空隙。排水系统：环向排水盲管间距，Ⅰ~Ⅲ级围岩8~10m，Ⅳ级围岩5~8m，Ⅴ级围岩3~5m，纵向排水盲管设置在边墙底部，连接环向盲管与隧洞侧排水沟，盲管管径不小于50mm，透水孔隙率不小于15%，铺设顺直，固定牢固，不得破损堵塞。防水板铺设：防水板厚度不小于1.5mm，配套土工布单位面积质量不小于400g/㎡，铺设采用无钉铺设工艺，从下向上铺设，环向搭接，搭接宽度不小于15cm，采用双焊缝焊接，单条焊缝宽度不小于1cm；焊缝采用充气法检查，充气压力0.15MPa，保持15min，压力下降不大于10%为合格。防水板铺设预留10%~15%的余量，松紧适度，与初期支护表面贴合，避免拉紧刺破。7不良地质段施工7.1涌水突泥段施工超前地质预报预测涌水量大于10m³/h的富水破碎段，采用超前全断面预注浆堵水加固，注浆孔间距1.0~2.0m，注浆压力为计算静水压力的1.5~2.0倍，一般控制在2~5MPa，注浆结束后检查涌水量，单孔涌水量小于0.5L/min方可开挖；开挖进尺控制为0.5~1.0m，开挖后及时支护封闭，降低突泥涌水风险。7.2断层破碎带施工断层宽度大于5m的破碎带，采用长管棚超前注浆加固，开挖采用CRD法或双侧壁导坑法，单循环进尺不大于0.5m，初期支护及时封闭成环，每榀钢拱架预留注浆孔，初期支护完成后背后注浆填充空隙，尽早施作二次衬砌，提高结构整体强度。7.3软岩大变形段施工软岩大变形段预留变形量按15~30cm控制，比常规段增加5~10cm，初期支护采用加长锚杆、加密钢拱架，锚杆长度不小于6m，钢拱架间距不大于0.8m，开挖后24h内初期支护封闭成环，仰拱提前施作，控制变形发展，变形稳定后施作二次衬砌。7.4岩溶段施工小型空洞采用C15混凝土回填，大型岩溶空洞采用桩基础跨越或圬工填充，岩溶水采用导排措施，设置排水管将水引入隧洞排水系统，不得盲目封堵，避免水压升高破坏衬砌结构。8施工监控量测监控量测根据工程规模、地质条件分为三个等级，长度大于1000m的隧洞、Ⅴ级围岩段、不良地质段采用甲级量测，必测项目包括洞内外观察、拱顶下沉、净空收敛、地表沉降（埋深小于2倍洞径时）。量测频率：开挖面距离量测断面小于1倍洞径时，1~2次/d；1~2倍洞径时，1次/2d；大于2倍洞径时，1次/周；变形稳定后，1次/月。变形预警等级分为三级：变形量小于预警值的2/3为三级（正常），正常施工；变形量为预警值的2/3~1.0为二级（预警），加强量测频率，分析变形趋势；变形量超过预警值为一级（危险），立即停止施工，疏散人员，采取加固措施。拱顶下沉预警值一般控制为50~100mm，净空水平收敛预警值控制为20~50mm，根据围岩等级和断面尺寸调整。量测数据及时整理分析，每月形成量测报告，指导施工调整。9质量检查与验收工序施工完成后按规范开展过程质量检查，合格后方可进入下一道工序：开挖断面检查，拱部平均线性超挖不大于10cm，最大超挖不大于15cm，边墙超挖不大于10cm