土质隧道施工技术.pdf

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1、土质隧道施工技术土质隧道施工技术一、一般规定：一、一般规定：(一）一）黄土隧道施工防排水应符合下列规定：黄土隧道施工防排水应符合下列规定：1 1 进洞前按设计做好洞顶、进洞前按设计做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统，洞门及洞口的防排水系统，排水沟应进行铺砌排水沟应进行铺砌,防止防止地表水下渗地表水下渗.2 2 雨季前应做好隧道洞门雨季前应做好隧道洞门.3 3 对地表冲沟、陷穴、裂缝等应采取回填夯实、填土反压、改变地表水径流等对地表冲沟、陷穴、裂缝等应采取回填夯实、填土反压、改变地表水径流等措施，将水排至隧道范围以外措施，将水排至隧道范围以外;洞口浅埋段地表冲沟、陷穴、裂缝等除采用上述方法洞口浅埋

2、段地表冲沟、陷穴、裂缝等除采用上述方法处理外，还应用砂浆抹面，以免下渗水影响结构安全处理外，还应用砂浆抹面，以免下渗水影响结构安全.4 4 地层含水量大时，上、下台阶开挖工作面附近宜开挖横向水沟，将水引至隧地层含水量大时，上、下台阶开挖工作面附近宜开挖横向水沟，将水引至隧道中部纵向排水沟（宜采用管、槽）排出洞外道中部纵向排水沟（宜采用管、槽）排出洞外,以免浸泡拱脚。以免浸泡拱脚。（二（二)黄土隧道的开挖应符合下列规定黄土隧道的开挖应符合下列规定:1 1 双线级围岩、单线级围岩宜采用三台阶弧形导坑法；双线级围岩宜采双线级围岩、单线级围岩宜采用三台阶弧形导坑法；双线级围岩宜采用交叉中隔壁法（用交叉

3、中隔壁法（CRD)CRD)；双线级围岩洞口浅埋或偏压段宜采用双侧壁导坑法。；双线级围岩洞口浅埋或偏压段宜采用双侧壁导坑法。2 2 墙脚、拱脚等隅角处应预留墙脚、拱脚等隅角处应预留 606070cm70cm 人工开挖，严禁超挖。人工开挖，严禁超挖。3 3 开挖循环进尺根据不同围岩级别采用开挖循环进尺根据不同围岩级别采用 0.50.51 1。5m5m。4 4 湿陷性黄土隧道基底可采用树根桩、灰土挤密桩、注浆、换填等处理措施湿陷性黄土隧道基底可采用树根桩、灰土挤密桩、注浆、换填等处理措施.5 5 施工中如发现突水、变形异常等不安全因素时施工中如发现突水、变形异常等不安全因素时,应暂停开挖，加强临时支

4、护应暂停开挖，加强临时支护,调整施工方案。调整施工方案。6 6 合理选择工序步距合理选择工序步距.小型机械作业宜选择上台阶长小型机械作业宜选择上台阶长 5m5m，下台阶，下台阶 15m15m。开挖工。开挖工作面距仰拱和填充的距离作面距仰拱和填充的距离 20m20m30m30m；仰拱与拱墙衬砌之间距离；仰拱与拱墙衬砌之间距离 20m30m20m30m，当围岩级，当围岩级别低、含水量大时应适当缩短距离。别低、含水量大时应适当缩短距离。7 7 仰拱开挖前应先拆除下部水平横撑，拆除长度应与仰拱长度一致，按先左后仰拱开挖前应先拆除下部水平横撑，拆除长度应与仰拱长度一致，按先左后右，先上后下顺序进行，不得

5、超长度拆除。右，先上后下顺序进行，不得超长度拆除。8 8 严格控制施工用水，采用湿喷工艺，拌合用水在拌合站控制，喷完后用高压严格控制施工用水，采用湿喷工艺，拌合用水在拌合站控制，喷完后用高压风代替水吹洗湿喷机；喷射混凝土和仰拱、填充、二衬混凝土均采用喷雾器喷雾养风代替水吹洗湿喷机；喷射混凝土和仰拱、填充、二衬混凝土均采用喷雾器喷雾养护取代洒水养护护取代洒水养护;严格控制混凝土拌合用水严格控制混凝土拌合用水,避免混凝土泌水浸泡黄土隧道基底避免混凝土泌水浸泡黄土隧道基底.(三）黄土隧道初期支护施工应符合下列规定：三）黄土隧道初期支护施工应符合下列规定：1 1 施工中应参考设计文件采用适宜的预留变形

6、量施工中应参考设计文件采用适宜的预留变形量.2 2 施工中要特别注意观察垂直节理施工中要特别注意观察垂直节理,应在拱脚设置测点应在拱脚设置测点,监视拱脚下沉的状态。监视拱脚下沉的状态。1必要时应采取工程措施必要时应采取工程措施,防止拱部整体下沉和塌方事故的发生。防止拱部整体下沉和塌方事故的发生。3 3 特殊地段需要施作护拱的应采用大拱脚。特殊地段需要施作护拱的应采用大拱脚。4 4 开挖后应立即对隧道周边及开挖工作面进行喷混凝土封闭，开挖后应立即对隧道周边及开挖工作面进行喷混凝土封闭，并及时施作锚杆、并及时施作锚杆、钢筋网及型钢钢架。钢筋网及型钢钢架。5 5 当洞身黄土含水量较大时，应采用煤矿螺

7、旋钻成孔；锚杆宜采用药包式或早当洞身黄土含水量较大时，应采用煤矿螺旋钻成孔；锚杆宜采用药包式或早强砂浆式锚杆，各种锚杆必须设置垫板。强砂浆式锚杆，各种锚杆必须设置垫板。6 6 钢架基脚或分部开挖基脚等处设置注浆锁脚锚杆（管）或设置垫板钢架基脚或分部开挖基脚等处设置注浆锁脚锚杆（管）或设置垫板,以控制钢以控制钢架沉降。架沉降。钢架每侧应施作锁脚锚杆钢架每侧应施作锁脚锚杆（管）（管）不少于不少于 2 24 4 根，根，锁脚锚杆直径不小于锁脚锚杆直径不小于 22mm,22mm,长度不少于长度不少于 3 3。5m5m，外插角，外插角 35354040，必要时采用锁脚锚管。，必要时采用锁脚锚管。二、工艺

8、原理和要求二、工艺原理和要求原理原理:以“新奥法”基本原理为依据，在开挖导坑时尽量减少对围岩的扰动；导以“新奥法”基本原理为依据，在开挖导坑时尽量减少对围岩的扰动；导坑的断面近似椭圆，避免了应力集中；初期支护采用柔性支护坑的断面近似椭圆，避免了应力集中；初期支护采用柔性支护,并及时施工，使断面并及时施工，使断面及时封闭，充分利用了围岩的自承能力，控制围岩变形；坚持监控量测，进行信息及时封闭，充分利用了围岩的自承能力，控制围岩变形；坚持监控量测，进行信息化施工管理，随时掌握施工过程的动态变化，合理安排、调整施工工艺和设计参数，化施工管理，随时掌握施工过程的动态变化，合理安排、调整施工工艺和设计参

9、数，确保施工安全确保施工安全.要求：要求：1 1、必须将综合超前地质预测预报和系统监控量测纳入工序管理，较为全面的掌、必须将综合超前地质预测预报和系统监控量测纳入工序管理，较为全面的掌握隧道掘进面前方地质情况、握隧道掘进面前方地质情况、支护系统的变形情况支护系统的变形情况,定岗定责，定岗定责，建立信息反馈、建立信息反馈、沟通、沟通、处置机制，以进行风险预警，避免盲目施工，降低施工风险。处置机制，以进行风险预警，避免盲目施工，降低施工风险。2 2、将信息化施工理念贯穿施工过程，坚持动态设计、动态施工原则，及时调整、将信息化施工理念贯穿施工过程，坚持动态设计、动态施工原则，及时调整施工工艺、方法。

10、施工工艺、方法。3 3、有效的控制围岩变形和地表下沉量。大断面黄土隧道大都采取分部开挖、分、有效的控制围岩变形和地表下沉量。大断面黄土隧道大都采取分部开挖、分部支护封闭部支护封闭,使支护体系能及时、充分发挥作用，减少对围岩的扰动，使围岩的变形使支护体系能及时、充分发挥作用，减少对围岩的扰动，使围岩的变形和地表下沉得到有效控制和地表下沉得到有效控制.三、施工方法三、施工方法根据宝兰客专隧道断面结构和地质情况，隧道开挖施工方法主要选用：三台阶根据宝兰客专隧道断面结构和地质情况，隧道开挖施工方法主要选用：三台阶七步开挖法、中隔壁法（七步开挖法、中隔壁法（CDCD）、交叉中隔壁法、交叉中隔壁法(CRD

11、(CRD）和双侧壁导坑法。）和双侧壁导坑法。（一（一)三台阶七步开挖法三台阶七步开挖法三部台阶法可用在双线、级围岩、单线隧道级围岩，对于稳定性较好的三部台阶法可用在双线、级围岩、单线隧道级围岩，对于稳定性较好的2双线隧道级围岩及单线隧道级围岩也可不预留核心土。双线隧道级围岩及单线隧道级围岩也可不预留核心土。三台阶七步开挖法是以弧形导坑预留核心土法为基本模式，分上、中、下三个台三台阶七步开挖法是以弧形导坑预留核心土法为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开，平行推进的施工方法阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开，平行推进的施工方法.1 1、三台阶七步

12、开挖法施工工序图示、三台阶七步开挖法施工工序图示2 2、三台阶七步开挖法要求：、三台阶七步开挖法要求：三台阶七步开挖法以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破，各分步平行作业，三台阶七步开挖法以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破，各分步平行作业，平行施作初期支护平行施作初期支护,各分部初期支护应衔接紧密各分部初期支护应衔接紧密,及时封闭成环。及时封闭成环。仰拱要紧跟下台阶施作，及时闭合构成稳固的支护体系。仰拱要紧跟下台阶施作，及时闭合构成稳固的支护体系。施工过程中通过监控量测掌握围岩和支护的变形情况施工过程中通过监控量测掌握围岩和支护的变形情况,及时调整支护参数和及时调整支护参数和预留变形量，保证施工安全

13、。预留变形量，保证施工安全。要完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡拱墙脚基础。要完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡拱墙脚基础。拱部超前支护完成后拱部超前支护完成后,环向开挖上台阶弧形导坑，环向开挖上台阶弧形导坑，预留核心土长度宜为预留核心土长度宜为 3 35m5m，宽度为隧道开挖宽度的宽度为隧道开挖宽度的 1/31/31/2.1/2.开挖循环进尺根据初期支护钢架间距确定开挖循环进尺根据初期支护钢架间距确定,最大不最大不得超过得超过 1.5m1.5m，上台阶开挖矢跨比应大于，上台阶开挖矢跨比应大于 0.3.0.3.中台阶及下台阶左、中台阶及下台阶左、右侧开挖进尺根据初期支护钢架间距确定右侧

14、开挖进尺根据初期支护钢架间距确定,最大不得超过最大不得超过1 1。5m5m，开挖高度宜为，开挖高度宜为 3 33.5m3.5m，左、右侧台阶错开，左、右侧台阶错开 2 23m3m。上、中、下台阶预留核心土开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。上、中、下台阶预留核心土开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。仰拱循环开挖长度宜为仰拱循环开挖长度宜为 2 23m3m，开挖后及时施作仰拱初期支护，完成两个隧，开挖后及时施作仰拱初期支护，完成两个隧底开挖、支护循环后底开挖、支护循环后,及时施作仰拱，仰拱分段长度宜为及时施作仰拱，仰拱分段长度宜为 4 46m.6m.（二（二)中隔壁法（中隔壁法（CDCD 法法)中隔壁法

15、一般用于双线、级围岩的隧道，也可用于浅埋地段隧道中隔壁法一般用于双线、级围岩的隧道，也可用于浅埋地段隧道.中隔壁法（中隔壁法（CDCD 法）是将隧道分为左右两部分进行开挖法）是将隧道分为左右两部分进行开挖,先在隧道一侧采用二部先在隧道一侧采用二部或三部分层开挖或三部分层开挖,施作初期支护和中隔墙临时支护，再分台阶开挖隧道另一侧施作初期支护和中隔墙临时支护，再分台阶开挖隧道另一侧,并进并进行相应的初期支护的施工方法。行相应的初期支护的施工方法。1 1、中隔壁法施工工序图示、中隔壁法施工工序图示2 2、中隔壁法施工要求、中隔壁法施工要求3中隔壁法左右部的台阶高度根据地质情况、隧道断面大小和施工设备

16、确定。中隔壁法左右部的台阶高度根据地质情况、隧道断面大小和施工设备确定。每侧按两部或三部分台阶开挖，开挖后及时施作初期支护、中隔壁；两侧先后每侧按两部或三部分台阶开挖，开挖后及时施作初期支护、中隔壁；两侧先后距离宜保持距离宜保持 1020m1020m，上下断面的距离宜保持，上下断面的距离宜保持 3 35m5m。各部开挖时各部开挖时,相邻部位的喷混凝土强度达设计强度的相邻部位的喷混凝土强度达设计强度的 7070以上。以上。先行侧的中隔壁设置为向外鼓的弧形。先行侧的中隔壁设置为向外鼓的弧形。中隔壁在浇筑仰拱前逐段拆除中隔壁在浇筑仰拱前逐段拆除.中隔壁一次拆除长度根据量测结果确定中隔壁一次拆除长度根

17、据量测结果确定,不宜不宜大于大于 15m.15m.临时支护拆除后要及时施作仰拱和二次衬砌。临时支护拆除后要及时施作仰拱和二次衬砌。特殊情况下可将中隔壁浇筑在仰拱中特殊情况下可将中隔壁浇筑在仰拱中,待铺设防水板时再割断。待铺设防水板时再割断。(三）交叉中隔壁法（三）交叉中隔壁法（CRDCRD）交叉中隔壁法适用于双线、级围岩及围岩较差的浅埋地段隧道。交叉中隔壁法适用于双线、级围岩及围岩较差的浅埋地段隧道。交叉中隔壁法（交叉中隔壁法（CRDCRD 法）是分部开挖、支护，分部闭合成小环法）是分部开挖、支护，分部闭合成小环,最后全断面闭合最后全断面闭合成大环。每开挖一部均及时施作初期支护、中隔壁及临时仰

18、拱。成大环。每开挖一部均及时施作初期支护、中隔壁及临时仰拱。1 1、交叉中隔壁法施工工序图示、交叉中隔壁法施工工序图示2 2、交叉中隔壁法施工要求、交叉中隔壁法施工要求根据地质条件，隧道断面的分部，应以初期支护受力均匀，便于发挥人力、机根据地质条件，隧道断面的分部，应以初期支护受力均匀，便于发挥人力、机械效率为原则械效率为原则,一般水平方向分两部、上下分二至三层开挖。一般水平方向分两部、上下分二至三层开挖。先行施工部位的临时支撑先行施工部位的临时支撑(中隔壁、临时仰拱）中隔壁、临时仰拱），均应有向外（下）鼓的弧度。，均应有向外（下）鼓的弧度。各部开挖及支护应自上而下，开挖后及时施作初期支护、中

19、隔壁、临时仰拱，各部开挖及支护应自上而下，开挖后及时施作初期支护、中隔壁、临时仰拱，步步成环。步步成环。同一层左右两部开挖工作面相距不宜大于同一层左右两部开挖工作面相距不宜大于 15m,15m,上下层开挖工作面相距宜保持上下层开挖工作面相距宜保持3 34m4m，且待喷混凝土强度达到设计强度的，且待喷混凝土强度达到设计强度的 7070后开挖相邻部位后开挖相邻部位.缩短各部开挖工作面的间距，使初期支护尽早封闭成环。缩短各部开挖工作面的间距，使初期支护尽早封闭成环。根据监控量测结果根据监控量测结果,中隔壁及临时仰拱在仰拱浇筑前逐段拆除中隔壁及临时仰拱在仰拱浇筑前逐段拆除,每段拆除长度每段拆除长度宜不

20、大于宜不大于 15m15m。（四）双侧壁导坑法（四）双侧壁导坑法4双侧壁导坑法一般用于双线隧道、级围岩及浅埋地段。双侧壁导坑法一般用于双线隧道、级围岩及浅埋地段。双侧壁导坑法是先开挖隧道两侧导坑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，及时施作导坑四周初期支护及临时支护，然后再根据地质条件、断面大小，对剩余部分采用二部或三部开挖的方法。然后再根据地质条件、断面大小，对剩余部分采用二部或三部开挖的方法。1 1、双侧壁导坑法施工工序图示、双侧壁导坑法施工工序图示2 2、双侧壁导坑法施工要求、双侧壁导坑法施工要求侧壁导坑形状宜近于椭圆形断面，导坑断面宽度宜为整个断面宽度的

21、侧壁导坑形状宜近于椭圆形断面，导坑断面宽度宜为整个断面宽度的 1/31/3。侧壁导坑、中槽部位采用短台阶法开挖，各部距离应根据隧道埋深、断面大侧壁导坑、中槽部位采用短台阶法开挖，各部距离应根据隧道埋深、断面大小、小、结构类型等选取。结构类型等选取。各部开挖后要及时进行初期支护及临时支护各部开挖后要及时进行初期支护及临时支护,并尽早封闭成环。并尽早封闭成环。两侧壁导坑超前中槽部位两侧壁导坑超前中槽部位 101015m15m，可独立同步开挖和支护；中槽部位采用，可独立同步开挖和支护；中槽部位采用台阶法开挖台阶法开挖,并保持平行作业。并保持平行作业。中槽开挖后，中槽开挖后，拱部钢架与两侧壁钢架的连接

22、是难点拱部钢架与两侧壁钢架的连接是难点,在两侧壁导坑施工中，在两侧壁导坑施工中，钢钢架的位置应准确定位，架的位置应准确定位，确保各部架设钢架联接后在同一个垂直面内确保各部架设钢架联接后在同一个垂直面内,避免钢架发生扭避免钢架发生扭曲曲.根据监控量测信息，初期支护稳定后拆除临时支护根据监控量测信息，初期支护稳定后拆除临时支护,一次拆除长度不得大于一次拆除长度不得大于15m15m，并加强监控量测。，并加强监控量测。临时支护拆除完成后，要及时施作仰拱及二次衬砌。临时支护拆除完成后，要及时施作仰拱及二次衬砌。四、四、易出现的质量问题易出现的质量问题隧道施工处在偏压、浅埋、大跨度、湿陷性黄土的特殊地段，

23、易出现初期支护隧道施工处在偏压、浅埋、大跨度、湿陷性黄土的特殊地段，易出现初期支护拱顶下沉、水平收敛及地表下沉现象拱顶下沉、水平收敛及地表下沉现象,对后期二次衬砌断面尺寸产生影响。对后期二次衬砌断面尺寸产生影响。为避免此类质量问题一般采取增加钢架锁脚锚杆（或小导管）为避免此类质量问题一般采取增加钢架锁脚锚杆（或小导管）、基脚松软时在钢、基脚松软时在钢架脚下采取混凝土垫块（墙部）或纵向钢性垫梁，并加强监控量测工作，及时真实架脚下采取混凝土垫块（墙部）或纵向钢性垫梁，并加强监控量测工作，及时真实反应围岩水平收敛、拱顶下沉数据，反应围岩水平收敛、拱顶下沉数据，根据变化情况及时采取有效措施根据变化情况及时采取有效措施,确保工程质量确保工程质量和施工安全。和施工安全。5