隧道施工技术.pptx

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1、隧道施工技术培训宋德果 2016.01.10主要内容1隧道基本知识2隧道施工技术3软弱围岩大断面隧道修建技术4龙头山双洞八车道高速公路隧道实例5隧道质量通病及控制6 公路隧道工程施工作业要点卡片7隧道施工安全九条规定读本介绍8日本隧道部分照片9结束语1.1隧道采用的主要规范JTG D70-2004 公路隧道设计规范JTGT D70-2010 公路隧道设计细则JTG F60-2009 公路隧道施工技术规范JTGT F60-2009 公路隧道施工技术细则JTG F90-2015 公路工程施工安全技术规范JTGF801 2012 公路工程质量检验评定标准GB 50086-2001 锚杆喷射混凝土支护

2、技术 规范1.2隧道长度划分短隧道短隧道中隧道中隧道长隧道隧道特特长隧道隧道公路500m5001000m10003000m3000m以上铁路500m5003000m300010000m10000m以上围岩岩级别公路1.0B1.5B2.0B2.5.0B3.5B4.0B铁路1.52.0B2.02.5B2.53.0B3.05.0B5.0B 1.3小净距隧道1.4公路隧道建设宽度分级序次跨度分级开挖宽度B（m）1小跨度隧道B92中跨度隧道9B143大跨度隧道14B184超大跨度隧道B181.5隧道围岩级别1.5浅埋偏压隧道（铁路）1.6 隧道隧道施工的基本理念施工的基本理念 隧道施工的基本理念：爱护围

3、岩、内实外美爱护围岩、内实外美、重视重视环境、动态施工。环境、动态施工。所谓爱护围岩：所谓爱护围岩：一是不损伤或少损伤遗留围岩的固有支护能力，这可以通过采用机械开挖技术和控制爆破技术予以解决；二是通过各法增强围岩的支护能力，如采用支护技术、加固或予加固技术以及各种辅助施工技术等。这些技术形成了隧道施工的核心技术。所谓内实外美：所谓内实外美：关键是内实，内实的关键就是要做到四密实，即：混凝土密实、喷混凝土密实、喷混凝土与围岩密实、二次衬砌与初期支护密实。这牵涉到混凝土、喷混凝土、回填、支护接触等技术。所谓重视环境：所谓重视环境：一是指内部环境，即施工作业环境；一是一是指内部环境，即施工作业环境；

4、一是对外部环境，即对周边环境的影响。重视环境是时代的要求，对外部环境，即对周边环境的影响。重视环境是时代的要求，许多环境技术都是因时代的变迁而得到发展，许多基准都是因许多环境技术都是因时代的变迁而得到发展，许多基准都是因环境的要求而制定。环境的要求而制定。所谓动态施工：所谓动态施工：是指隧道施工过程中地质条件是不断变化是指隧道施工过程中地质条件是不断变化的，力学动态是不断变化的，因而采用的各种施工方法和技术的，力学动态是不断变化的，因而采用的各种施工方法和技术也应该是不断变化的，来适应这种不断变化的过程，所谓也应该是不断变化的，来适应这种不断变化的过程，所谓“岩岩变我变变我变”。因此，隧道施工

5、的各种决策都要在施工阶段的地质。因此，隧道施工的各种决策都要在施工阶段的地质技术、量测技术和质量控制技术的基础上进行管理。技术、量测技术和质量控制技术的基础上进行管理。2 隧道施工技术 2.1 概述 隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技术和施工管理的总称。隧道施工方法的选择主要依据工程地质和水文地质条件，并结合隧道断面尺寸、长度、衬砌类型、隧道的使用功能和施工技术水平等因素综合考虑研究确定。2.1.1 隧道施工方法分类 高速公路隧道施工方法一般采用新奥法 2.1.2新意法新意法，即岩土控制变形分析法，20世纪70年代提出在困难地质情况下采用新意法进行隧道设计基于以下基本原则：1.全

6、断面开挖；2.运用超前支护和加固措施减小或避免围岩变形；3.在离掌子面较短的距离支护封闭以减小隧道变形。主要术语：超前核心土 掌子面挤出变形 隧道预收敛新意法设计阶段由以下步骤组成：测量阶段：在此阶段实施对既有的自然平衡状态进行分析；在此阶段至少需要用到工程成本的2；诊断阶段：此阶段对不采取任何稳定支护措施产生的变形现象进行分析和预测；根据隧道掌子面预期稳定形态（稳定的掌子面、掌子面短期稳定和不稳定掌子面）得出的A、B、C三类变形行为种类隧道线路可以被分成具有均匀/相同应力应变状态的许多段；处治阶段：在此阶段通过适当的稳定支护措施/体系控制变形现象。新意法施工阶段包括：实施阶段：此阶段稳定支护

7、手段被实施并控制变形现象；监控阶段：此阶段对开挖期间围岩变形应答进行量测及核对（通过掌子面挤压变形量测以及对掌子面及其后方每间隔一定距离洞身轮廓收敛量测实现）；最终设计调整阶段：围岩变形被诠释，相应达到隧道掌子面以及隧道洞身稳定支护体系间的平衡。2.1.3 隧道施工技术的发展方向：“四化”施工机械化：各道工序逐步实现机械化，以设备保工艺、以工 艺保质量、以质量保安全（铁道部2008年颁布了机械配套指南）工序标准化：各道工序都建立标准，严格按标准作业(部已重视，颁布了施工工序作业指南）。构件工厂化：管片、仰拱块、混凝土搅拌、钢拱架、预埋件、连 接件等尽量厂制。探测定量化：物探、钻探、检测等尽量定

8、量，用数据说话。2.2新奥法介绍 新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称,原 文 是 New Austrian Tunnelling Method 简称 NATM,新奥法概念是奥地利学者拉布西维兹(L.V.RABCEW ICZ)教授于 50 年代提出的,它是以隧道工程经验和岩体力学的理论为基础,将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段的一种施工方法,经过一些国家的许多实践和理论研究,于60年代取得专利权并正式命名。之后这个方法在西欧、北欧、美国和日本等许多地下工程中获得极为迅速发 展,已成为现代隧道工程新技术标志之一。六十年代NATM 被介绍到我国,七十年代末八十年代初得到迅速发展。至今,可以

9、说在所有重点难点的地下工程中都离不开NATM。新奥法几乎成为在软弱破碎围岩地段修筑隧道的一种基本方法。2.2.1 新奥法的基本要点 1岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，在施工中必须充分保护岩体，尽量减少对它的扰动，避免过度破坏岩体的强度。为此，施工中断面分块不宜过多，开挖应当采用光面爆破、预裂爆破或机械掘进。2为了充分发挥岩体的承载能力，应允许并控制岩体的变形。一方面允许变形，使围岩中能形成承载环；另一方面又必须限制它，使岩体不致过度松弛而丧失或大大降低承载能力。在施工中应采用能与围岩密贴、及时筑砌又能随时加强的柔性支护结构，例如，锚喷支护等。这样，就能通过调整支护结构的强度、刚度和它参加工

10、作的时间（包括闭合时间）来控制岩体的变形。3为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快 闭合，而成为封闭的筒形结构。另外，隧道断面形状应尽可能圆顺，以避免拐角处的应力集中。4通过施工中对围岩和支护的动态观察、量测，合理安排施工程序、进行设计变更及日常的施工管理。5为了敷设防水层，或为了承受由于锚杆锈蚀，围岩性质恶化、流变、膨胀所引起的后续荷载，可采用复合式衬砌。6二次衬砌原则上是在围岩与初期支护变形基本稳定的条件下修筑的，围岩和支护结构形成一个整体，因而提高了支护体系的安全度。上述新奥法的基本要点可扼要的概括为：“少扰动、早喷锚，勤量测、紧封闭”。2.2.2 新奥法的优点 1、及时性：新奥法施工

11、采用喷锚支护为主要手段，可以最大限度地紧跟开挖作业面施工，因此可以利用开挖施工面的时空效应，以限制支护前的变形发展，阻止围岩进入松动的状态，在必要的情况下可以进行超前支护，加之喷射混凝土的早强和全面粘结性因而保证了支护的及时性和有效性。在隧道爆破后立即施工以喷射混凝土支护能有效地制止岩层变形的发展，并控制应力降低区的伸展而减轻支护的承载，增强了岩层的稳定性。2、封闭性：由于喷锚支护能及时施工，而且是全面密粘的支护，因此能及时有效地防止因水和风化 作用造成围岩的破坏和剥落，制止膨胀岩体的潮解和膨胀，保护原有岩体强度。隧道开挖后，围岩由于爆破作用产生新的裂缝，加上原有地质构造上的裂缝，随时都有可能

12、产生变形或塌落。当喷射混凝土支护以较高的速度射向岩面，很好的充填围岩的裂隙，节理和凹穴，大大提高了围岩的强度。同时喷锚支护起到了封闭围岩的作用，隔绝了水和空气同岩层的接触，使裂隙充填物不致软化、解体而使裂隙张开，导致围岩失去稳定。3、粘结性：喷锚支护同围岩能全面粘结，这种粘结作用可以产生三种作用：联锁作用 即将被裂隙分割的岩块粘结在一起若围岩的某块危岩活石发生滑移坠落，则引起临近岩块的联锁反应，相继丧失稳定，从而造成较大范围的冒顶或片帮。开洞后如能及时进行喷锚支护，喷锚支护的粘结力和抗剪强度是可以抵抗围岩的局部破坏，防止个别危岩活石滑移和坠落，从而保持围岩的稳定性。复和作用 即围岩与支护构成一

13、个复合体（受力体系）共同支护围岩。喷锚支护可以提高围岩的稳定性和自身的支撑能力，同时与围岩形成了一个共同工作的力学系统，具有把岩石荷载转化为岩石承载结构的作用，从根本上改变了支架消极承担的弱点。增加作用 开挖后及时继进行喷锚护，一方面将围岩表面的凹凸不平处填平，消除因岩面不平引起的应力集中现象，避免过大的应力集中所造成的围岩破坏；另一方面，使隧道周边围岩成双方向受力状态，提高了围岩的粘结力和内摩擦角，也就是提高了围岩的强度。4、柔性 喷锚支护属于柔性薄性支护，能够和围岩紧粘在一起共同作用，由于喷锚支护具有一定柔性，可以和围岩共同产生变形，在围岩中形成一定范围的非弹性变形区，并能有效控制允许围岩

14、塑性区有适度的发展，使围岩的自承能力得以充分发挥。另一方面，喷锚支护在与围岩共同变形中受到压缩，对围岩产生越来越大的支护反力，能够抑制围岩产生过大变形，防止围岩发生松动破坏。2.2.3 新奥法施工要点1）新奥法与传统施工方法的区别：传统方法认为隧道围岩是一种荷载，应用厚壁混凝土加以支护松动围岩。而新奥法认为围岩是一种承载机构，构筑薄壁、柔性、与围岩紧贴的支护结构（以喷射混凝土、锚杆为主要手段）并使围岩与支护结构共同形成支撑环，来承受压力，并最大限度地保持围岩稳定，而不致松动破坏。新奥法将围岩视为隧道承载构件的一部分，因此，施工时应尽可能全断面掘进，以减少隧道周边围岩应力的扰动，并采用光面爆破、

15、微差爆破等措施。减少对围岩的震动，以保全其整体性。同时注意隧道新奥法将锚杆、喷射混凝土适当进行组合，形成比较薄的衬砌层，即用锚杆和喷射混凝土来支护围岩，使喷射层与围岩紧密结合，形成围岩-支护系统，保持两者的共同变形，故而可以最大限度地利用围岩本身的承载力。2）保护隧道围岩自身的承载能力 新奥法施工在隧道开挖后采取了一系列综合性措施：构筑防水层、增加隧道排水；选择合理的断面形状尺寸；给支护留变形余量；开挖后及时做好支护、封闭围岩等，都是为保护隧道围岩的自身承载能力，使围岩的扰动影 响控制在最小范围内，并加固围岩，提高围岩强度。使其与人工支护结构共同承受隧道压力3）允许围岩由一定量的变形，以利于发

16、挥围岩的固有强度。隧道的支护结构有预定的可缩量，以缓和隧道压力。围岩的变形是控制在一定范围内的，必须避免围岩变形过大，从而导致围岩强度的削弱以致引起垮落、失稳。支护结构具有一定的变形量，允许隧道围岩产生一定的变形，以缓和来自隧道的巨大压力，更进一步减轻支护荷载。4）新奥法施工过程中量测工作的特殊性 由于岩体生成条件与地质作用的复杂性，施工条件的复杂性，以及对工程设计参数的精确要求，要通过许多量测手段，在施工过程中对围岩动态和支护结构工作状态和支护结构工作状态进行监测。并用监测结果修改初步设计，指导施工。量测的结果可以作为施工现场分析参数和修改设计的依据，因而能够预见事故和险情，以便及时采取措施

17、，防患于未然,从而提高施工的安全程度。由上所述，新奥法的支护原则是：围岩不仅是载物体，而且是承载结构；围岩承载圈和支护体组成隧道的统一体，是一个力学体系；隧道的开挖和支护都是为保持改善与提高围岩的自身支撑能力服务。新奥法是以喷射混凝土、锚杆支护为主要支护手段，因锚杆喷射混凝土支护能够形成柔性薄层，与围岩紧密粘结的可缩性支护结构，允许围岩有一定的协调变形，而不使支护结构承受过大的压力。2.2.4新奥法三要素：锚杆 喷射混凝土 监控量测2.3隧道开挖方法 主要有：全断面法、台阶法、环形台阶法（预留核心土）、CD法、CRD法、侧壁导坑法等。2.3.1 全断面法 在围岩稳定、完整，开挖后不需临时支护，

18、施工有大型机具设备的情况下，可采用全断面开挖法。该法特点是：开挖断面与作业净空大，便于大型机具设备的应用，工序简单，各工序干扰少，断面一次挖成，能够较好地发挥深孔爆破的优越性，提高钻爆效果；各种管线铺设便利并较少被爆破损坏，运输、通风、排水等条件均较有利；便于施工组织与施工管理。但是由于应用大型机具，需要相应的施工便道、组装场地、检修设备、足够的能源，因此该法的应用往往受到条件限制。适用范围：类围岩的石质隧道施工。2.3.2 台阶法 台阶法按上台阶超前长度分为长台阶法(台长50m以上)、短台阶法(台长550m)和微台阶法(35m)三种。采用长台阶法时，上下部可配属同类较大型机械平行作业，当机械

19、不足时也可交替作业。当遇短隧道时，可将上部断面全部挖通后，再挖下半断面。该法施工干扰较少，可进行单工序作业。短台阶或微台阶二种方法可缩短仰拱封闭时间，改善初期支护受力条件，但施工干扰较大，当遇软弱围岩时需慎重考虑，必要时应采用辅助开挖措施稳定开挖面，以保证施工安全。适用范围：类较软或节理发育的围岩。2.3.3 弧形导坑预留核心土法先开挖上部导坑成环形，并进行初期支护，再分部 开挖剩余部分的施工方法。开挖步序图开挖步序图2.3.4 侧壁导坑法 侧壁导坑法包括单侧壁导坑法和双侧壁导坑法。与台阶法开挖相比，侧壁导坑法尤其是双侧壁导坑法开挖引起的地表下沉量较小，因此特别适用于扁坦大跨度浅埋隧道开挖。施

20、工时，需注意临时支护结构要坚固可靠、及时，必要时用“先撑后挖”方式进行开挖(如插板法等)。该法优点是安全可靠，坑道暴露时间短，开挖面小，对围岩扰动小。衬砌为先墙后拱，质量较好。但施工进度慢，导坑多，造价高，通风排水困难。适用范围：地质条件较差、断面大、地表沉降需要控制的场合。CD法是在软弱围岩大跨度隧道中，先开挖隧道的一侧，并施作中隔壁，然后再开挖另一侧的施工方法。CRD法双侧壁导坑法 先开挖隧道两侧导坑，并进行初期支护，再分部开挖剩余部分的方法2.4 爆破开挖 开挖作业的内容依次包括：钻孔、装药、爆破、通风、出渣等。开挖作业与一次支护作业同时交叉进行，为保护围岩的自身支撑能力，初期支护工作应

21、尽快进行。为了充分利用围岩的自身支撑能力,开挖应采用光面爆破（或预裂爆破）或机械开挖，并尽量采用全断面开挖，地质条件较差时可以采用分块多次开挖。一次开挖长度应根据岩质条件和开挖方式确定。岩质条件好时，长度可大一些，岩质条件差时长度可小一些，在同等岩质条件下，分块多次开挖长度可大一些，全断面开挖长度就要小一些。一般在中硬岩中长度约为2-3米，在软弱地层中大约为0.8-1.0米。a垂直楔形掏槽1-掏槽眼；2-辅助眼；3-帮眼；4-顶眼；5-底眼2.4.1 爆破设计及施工 爆破是隧道施工中较关键的基本作业，其主要内容包括炮眼参数确定及炮眼布置、装药、起爆等。1）常用的掏槽类型：锥形掏槽、楔形掏槽、单

22、向掏槽和直线形掏槽。四角锥形掏槽 式中：N炮眼数量；q单位用药量，一般取=1.12.4kg/m3；s开挖断面积，m2；a装药系数，一般取a=0.50.8；g每延米药卷的炸药重量，kg/m。2）炸药用量 炸药用量与岩性、炸药威力、断面大小、临空面多少、炮 眼直径、炮眼深度等都有关。般情况下，先参考经验数据，或用经验公式计算，或用炸药消耗定额估计等方法，初步确定炸药用量，然后在现场试验，通过十几次试验，即可调整到较合理的炸药用量。3）炮眼数目 炮眼数应根据岩石强度、地质构造、自由面数(临空面数)、坑道断面尺寸、炸药性质、炮眼布置、炮眼直径、炮眼长度等因素确定，同时，还应通过试验检验和调整初步设计。

23、计算公式为：4）炮眼深度 炮眼深度是指炮眼眼底至临空面的距离。炮眼深度与掘进进度有关，合理的炮眼深度对提高掘进速度和炮眼利用率都有较大影响。确定炮眼深度有下列几种方法：（1）根据导坑断面尺寸及围岩条件确定：l=(0.50.8)B 式中：l炮眼深度，即眼底至开挖面之距离；B导坑高或宽，取其中小者；（2）按每一掘进循环所要求的进尺数及实际的炮眼利用率来确定：式中：l炮眼深度，m；l0每一掘进循环的计划进尺数，m；h炮眼利用率，一般要求不低于85，计算时可取0.85。（3）参考经验数据确定炮眼深度。5）布孔爆破孔根据起爆顺序分为掏槽孔、辅助孔、底板孔、周边孔（光爆孔），另外，为保证掏槽效果，在掏槽孔

24、中间还设置一定数量的中空孔。注意：底板孔起翻渣作用6）钻孔:（1）钻孔采用YT28手风钻,空压机通过高压风管提供风动力,风枪手分布于钻爆台车顶部及一、二、三架和底板。分别负责各部位的爆破眼打设。拱顶钻工一架钻工二架钻工三架钻工底板钻工 钻爆台架根据开挖断面及钻爆设计方案现场加工制作，主要材料为I20工字钢，台车上设风水管及临时用电接驳口，使用装载机拖动至工作面（掌子面），装药完成后，起爆前由装载机拖走至安全地带。台车左右两侧设置可收缩 的一架、二架、三架三个工作台。钻爆前，电工检查台车配电。开挖施工要点:布眼合理,装药前严格检查周边眼间距,同时注意底 板超挖,根据实际施工不断调整底板眼的打设高

25、度及进钻坡度.7）起爆：起爆网路选择：优选非电起爆网路，由起爆器激发笔连接非电毫秒起爆激发雷管，采用多级起爆。钻爆及分段参数见右表段别炮眼名称眼深（cm）眼数每孔药卷数量每孔药量(kg)药量(kg)备注1 中空眼4 3/1 掏槽眼 4 6 22 3.30 19.80 32mm药卷/150g3 掏槽眼 4 8 22 3.30 26.40 5 辅助眼4 6 18 2.70 16.20 7 辅助眼4 8 16 2.40 19.20 9 辅助眼4 14 13 1.95 27.30 11 辅助眼4 18 11 1.58 28.35 13 辅助眼4 26 9 1.35 35.10 13 底板眼3 18 6

26、 0.90 16.20 15 周边眼3 42 5*1/20.30 12.60 开挖面积(m2)86.90 炮眼个数149.00 比炮眼数（个/m2)1.71 总装药量（kg）201.15 比耗药量（kg/m3)0.77 说明：全断面开挖按每循环实际进尺2.5-3.0m计算。2.4.2通风排烟爆破后，为降低洞内粉尘及有害气体含量，促进空气流通，采用大功率多挡变速通风机及时进行通风，采用压入式通风，采用1500mm软管将风送到工作面。110Kw压入式通风机1500mm通风软管 2.4.3 排险 通风一段时间后（一般半小时左右），安全员及现场施工员首先进入工作面（爆破现场）查看拱顶及边墙是否存在危石

27、或拱顶是否有塌方的可能，一般情况下，危石采用挖机挖除，直至拱顶及边墙都是稳定的岩体。如果必要，可先喷砼封闭拱顶、边墙及掌子面。出渣完成后，挖机再进行一次系统的排险并清理掌子面直至稳定。出渣前挖机排险出渣后挖机排险、清理底板及掌子面。装载机端送钻爆台车至工作面2.4.4 出渣采用装载机装车,自卸车无轨运输的方式进行,出渣结束,挖机再次排险至确认安全,并将底板及掌子面清理平整后,装载机拖运台车至掌子面,电工延伸施工用电,风水管同时延伸至工作面,准备测量定位,进行初期支护.2.4.5 水压光面爆破 2.4.5.1水压光面爆破基本原理 隧道水压爆破是往炮眼中的一定位置放入一定量的水袋，然后用专门的炮泥

28、机生产炮泥回填堵塞。由于炮眼中有水，因水具有压缩性极小、变形能低、热能损失小等特性，利用水的不可压缩性，使爆炸能量在几乎无衰减的情况下，通过水“钢性”传递到炮眼周围的岩体中，减少岩石的炸药消耗量。在水激波做功的同时，被爆炸气体冲击压缩的高压水挤入爆生裂隙中，形成“水楔”，这种“水楔”的尖劈作用加剧了裂隙的延伸和扩展，使破碎块度更均匀。同时炮眼中的水在高温高压下被雾化，充分吸收了有毒、有害爆生气体及粉尘，起到了雾化降尘的作用，大大降低了粉尘对环境的污染，改善了洞内空气质量。2.4.5.2 水压光面爆破的优点 水压爆破设计与传统的隧道爆破设计方案基本相同，只是在装药结构和炮孔堵塞上进行了适当的调整

29、，因此适用于隧道的各种围岩爆破。该技术有着显著的“三提高、一保护”的作用。三提高：提高循环进尺；提高经济效益；提高炸药利用率;一保护：保护了施工环境和作业人员健康。2.4.5.3 水压光面爆破的技术要点（1）往炮眼中一定位置装入一定量的水。一定位置是指炮眼底部和炮眼的中上部。一定量的水是指水袋的直径与长度。（2）注水长度与炮泥回填堵塞的长度的最佳比例（3）炮眼底注水长度和直径。（4）注水工艺，即水袋制作工艺。（5）炮泥制作工艺。2.4.5.4 水袋制作水袋加工封口机采用温州市瑞鑫包装机械有限公司产KPS-60塑料灌装封口机，塑料袋为通用的聚乙烯塑料制成，袋厚0.8mm，袋径为35mm，袋长20

30、0mm。封口机使用前，排空水管内空气，然后将袋子分别安装在喷嘴上，水袋灌满后压口塑封。水袋灌装尽可能饱满。2.4.5.5 炮泥制作炮泥是由黏土、砂和水三种成分组成，三种成分的重量比例为黏土：砂：水=0.75:0.1:0.15。炮泥加工采用上海鑫业电机有限公司生产的炮泥机，现场炮孔直径40mm，炮泥加工直径38mm。粘土取自当地，加工前先将粘土中杂物清除，大颗粒人工破碎，后用喷雾器均匀洒水，放置2-3天，然后再调整含水率至1018%（根据不同土质）左右，待熟，之后装入炮泥机的进料仓中，启动电钮，长圆形炮泥从出口徐徐被挤压出来，这时按照长200mm左右逐段切割，即为加工好的炮泥。合格的炮泥，表面光

31、滑，用手指轻捏在表面上可留下指痕，这样既含有一定的水又便于捣固。制作好的炮泥不要暴晒在太阳下或者放置时间过长，免得失去水分变硬，最好在使用前2-3小时加工制作好，若放置时间较长采用塑料膜覆盖。2.4.5.6 水水压爆破装爆破装药结构构2.4.5.7 效果与效果与经济对比比光爆成洞效果光爆效果初期支护作业包括：喷射混凝土、打锚杆、挂钢筋网、立钢拱架、复喷混凝土。在隧道开挖后，应尽快地喷一层薄层混凝土（3-5cm），为争取时间在较松散的围岩掘进中初期支护作业是在开挖的渣堆上进行的，待把未被渣堆覆盖的开挖面的一次喷射混凝土完成后再出渣。按一定系统布置锚杆，加固深度围岩，在围岩内形成承载拱，由喷层、锚

32、杆及岩面承载拱构成外拱，起临时支护作用，同时又是永久支护的一部分。复喷后应达到设计厚度（一般为10-25cm）,并要求将锚杆、金属网、钢拱架等覆裹在喷射混凝土内。完成初期支护的时间非常重要，一般情况应在开挖后围岩自稳时间的二分之一时间内完成。目前的施工经验是松散围岩应在爆破后三至四小时内完成，主要由施工条件决定。在地质条件非常差的破碎带或膨胀性地层（如风化花岗岩）中开挖隧道，为了延长围岩的自稳时间，为了给初期支护争取时间，安全的作业，需要在开挖工作面的前方围岩进行超前支护（预支护），然后再开挖。2.5 初期支护初期支护2.5.1 拱架安装拱架加工：拱架在洞外预制加工工字钢拱架用冷弯机制作,格栅

33、拱架加工前,根据设计尺寸,先放出大样模型,在模型上进行格栅架组件焊接制作.制作完成后,安装前进行试拼装,检查合格方可用于施工.大样模型组件焊接拱架固定：打设锁脚锚杆后，电焊将拱架与锚杆焊接在一起，将拱架与围岩紧密联结，形成联合受力体，同时用纵向联接钢筋将各拱架焊接或套管联结，使所有拱架纵向成为一体，达到初期支护的整体性。钢架支护检查1）钢架截面高度或型钢型号2）钢架主钢筋和腹筋直径3）钢架几何尺寸4）钢架焊接5）钢架连接板6）安装间距7）垂直度（小于2）钢架是在隧道开挖后初期支护期间，为使围岩保持稳定而按照隧道开挖轮廓线布设的钢格栅或型钢、钢轨等制成的骨架结构。钢架安装后，可快速限制围岩变形、

34、达到支撑围岩稳定的目的，它通常与钢筋网、喷射混凝土等结合在一起共同受力。施工要点 钢架应在初喷混凝土后及时架设。钢架不宜在受力较大的拱顶及其它受力较大的部位分节，格栅钢架的主筋直径不宜小于18，钢筋间焊接牢靠。每节钢架间应以螺栓连接，连接板应密贴，缝隙不超过2。与钢架、锚杆共同作用时，采用焊接方式固定。受力要求较高时，可采用双层钢筋网。钢架外缘应采用用钢楔或混凝土预制块楔紧，喷护后应全部被喷射混凝土覆盖，保护层厚度不得小于40，钢架与围岩间的间隙必须用喷混凝土填实。钢架加工后必须进行试拼检查，架立位置准确，安装后利用锚杆定位；两排钢架间用22钢筋拉杆纵向连接牢固，环向间距1m，以便形成整体受力

35、结构。钢架安装时，应严格控制其内轮廓尺寸，且予留沉降、变形量，防止侵入衬砌净空。2.5.2 锚杆锚杆 锚杆是在围岩开挖后，为避免岩体松散塌陷，在岩体中打入实心或空心的钢材加工的杆体，起到对土体的加筋和联结成整体的作用，锚杆与围岩间采用砂浆或其它材料固结，并设置钢垫板固定。施工要点:锚杆采用专用机械成孔打入，用一般风动凿岩机时应配备专用冲击器。施打设角度宜与岩层层面垂直。按设计要求定出位置，孔位允许偏差不大于100，杆体插入长度不得短于设计长度的95%。杆体插入锚杆孔时，应保持位置居中，插入深度应满足设计要求。砂浆锚杆孔内灌注砂浆应饱满密实，砂浆或水泥浆内可添加适量的微膨胀剂和速凝剂。药包型锚杆

36、、树脂锚杆在杆体插入过程中应注意旋转、使粘结剂充分搅拌。锚杆安设后不得随意敲击，其端部在填充砂浆终凝前不得悬挂重物。砂浆锚杆在其填充砂浆终凝后，应立即安装托板，拧紧螺帽。锚杆的质量检查 1）锚杆有效锚固深度；（锚杆杆体材料、锚杆杆体长度、锚固砂浆强度、锚固砂浆饱满度）2）锚杆间距，锚杆打设方向。2.5.3 钢筋网 在喷射混凝土中增设钢筋网，可以防止受喷面由于承受喷射力而塌落，减少回弹量、增大喷射混凝土层的抗变形能力，增强初期支护的整体作用。通常与锚杆或钢架焊接成一体。钢筋网片一般洞外预制。网片与锚杆及拱架焊接在一起,尽量贴紧围岩。施工要点：钢筋网一般采用直径8mm圆钢，网格间距200250mm

37、。纵横向钢筋采用点焊连接，使用前要除锈和擦去油迹和浮土。钢筋网要被喷射混凝土包裹，混凝土保护层不小于30mm。钢筋网支护检查 1）钢筋直径（符合设计要求）；2）钢筋网间距（符合设计要求）；3）钢筋网钢筋的搭接长度（是30倍钢筋直径或一个网格尺寸）；4）钢筋网距岩面的距离（不大于3cm）2.5.4喷射混凝土 喷射混凝土是在地下工程施工中，为尽快使开挖工作面稳定的一种支护措施。它是借助喷射机械，将水泥、砂、石子、水按比例配合成拌和料（并掺加速凝剂），高速喷射到受喷面上，依靠高速喷射时集料的反复连续撞击压密混凝土硬化而成的支护措施。其喷射的混凝土能够在几分钟内终凝，且强度增长快，并与其它支护措施如锚

38、杆、钢筋网联合形成支护整体，抑制围岩变形，实现围岩快速稳定。施工要点 湿喷喷机具应具有良好的密封性能，输料应连续、均匀，满足喷射作业要求。确定合理的水胶比、用水量、胶凝材料用量以及砂率，保证砼和易性及早强强度、标准龄期强度满足设计要求。宜按分段、分片、自下而上的顺序喷射，一次喷射厚度拱部不得超过10，边墙不得超过15，喷嘴与岩面保持垂直，距受喷面0.81.2m。喷射压力宜控制在0.150.2Mpa，混凝土喷射终凝2h后，应进行湿润养护，养护时间不得少于14d。喷射作业人员应带防尘口罩、防护帽、防护眼镜、防尘面具等防护用具，作业人员应避免直接触碱性液体速凝剂，不慎接触后应立即用清水冲洗。喷射混凝

39、土作业完成后，应及时对机具进行清洗。喷射混凝土表面应平整，无空鼓、裂缝、松酥，并用喷混凝土（或砂浆）对基面进行找平处理，平整度用2m靠尺检查，表面平整度允许偏差满足10Cm标准要求。喷嘴与受喷面距离控制在0.81.0m范围内。干喷工艺流程湿喷工艺流程 喷射机 水 喷 头 速凝剂 细骨料 粗骨料 压缩空气 水 泥 搅拌机 喷 头 压缩空气 喷射机 水 水 泥 粗骨料 细骨料 搅拌机 外加剂 速凝剂 格栅拱架钢筋网片锚杆2.5.5 初期支护要点:1）拱架必须落在实处，拱脚不能悬空，如有必要，可在拱脚加垫块，垫块可用砼垫块、坚硬的石头、硬木板、钢板等，保证拱架脚踏实地。2）拱架分段间连接螺栓必须拧紧

40、，保证拱架是一个整体，不存在局部薄弱3）锁脚锚杆须有一个向下的倾角，以保证锁脚效果，倾角一般10-15度，局部软弱岩面可达到45度，锚杆与拱架的焊接必须牢固，必要时可加钢筋绑焊。4）连接筋与拱架焊接必须牢固，连接筋与连接筋的焊接须满焊，搭接长度单面焊不小于10d，双面焊不小于5d（d为钢筋直径）。5）初支后净空要满足二衬要求，拱架立好后与测量交底误差不大于2cm。6）喷砼严格执行规范要求，保证密实；控制速凝剂的用量，一般每方混凝土用量在20公斤到35公斤左右；控制好回弹量，一般拱顶不大于30%，边墙不大于15%。2.6 仰拱混凝土及隧底混凝土填充仰拱应超前拱墙衬砌，紧跟开挖工作面。仰拱、填充应

41、分开浇筑，且应全幅灌注。仰拱和底板混凝土强度达到5MP后行人方可通行，达到设计强度的100%后车辆方可通行。为解决仰拱施工和运输作业的干扰，应采用仰拱栈桥。施工要点是：仰拱应紧跟开挖面施作，尽快形成封闭环。、级软弱不稳定围岩施工时，仰拱距开挖面应不超过35m；仰拱应超前拱墙二次衬砌施作，其超前距离宜保持2倍以上衬砌循环作业长度。仰拱施作应一次成型，以保证仰拱整体性，仰拱施工缝和变形缝处应做防水处理。仰拱施工前应清除虚碴、杂物，坡面应平顺，确保积水排除干净。仰拱填充严禁与仰拱同时施工，宜在仰拱混凝土终凝后施作。为减少其与出碴运输的干扰，采用仰拱栈桥跨过施工地段，以保证隧道底部的施工质量，消除隧底

42、结构施工质量隐患。仰拱栈桥的长度和结构形式可根据施工需要来确定。防水板铺设前先清理铺设面,割除露于混凝土层外的锚杆头,对不平整的部位补喷混凝土至平整.防水板在洞外宽畅、平整的场地上裁剪下料，采用双焊缝自动焊接机焊接成幅，汽车运至洞内，也可在现场焊接.通过防水板铺设台架，采用无钉孔铺设工艺。2.7 2.7 铺设防水板铺设防水板:防水板铺设施工要点是：基面处理：围岩渗漏水采用引排措施，清除基面外露钢管及钢筋头，用水泥砂浆抹平，初期支护表面平整度用2m直尺进行检查。排水盲管：纵环向排水盲管采用三通联接，用锚钉和防水板窄条固定在岩面上，锚固间距50cm，防止扭曲移位。缓冲层铺设：缓冲层材料采用无纺布垫

43、层，用塑料焊圈射钉固定，拱部间距0.50.8m，边墙间距0.81.0m，底部11.5m，呈梅花开排列。复合式防水板可不设缓冲层。防水板铺设：防水板应超前二次衬砌一个模板台车长度铺设，采用环向从拱部向两侧边墙展铺，按10-20%预留松弛量，用热合器使防水板融化与塑料垫圈粘结牢固。防水板焊接：防水板接缝采用自动爬行式热合机热熔焊接成双焊缝，焊接前将接缝处擦洗干净，搭接宽度15cm，避免漏焊、假焊、烤焦焊穿现象。现场应配备灭火装置，并对防水板临时覆盖保护。焊接完成后，采用充气式检查，绑扎钢筋和立模时避免损坏防水板。止水带固定：中埋式上水带固定在挡头模板上，先安装一端，浇筑混凝土时另一端应用箱型模板保

44、护，防止止水带偏移。固定时不得损坏止水带本体部分，不得使橡胶止水带翻滚、扭结，止水带连接应采用热硫化连接的方法搭接，搭接长度不得小于15cm，并采用双焊缝连接。已铺设完成的防水板2.8 二次衬砌 二次衬砌是隧道的永久支护结构，一般在围岩和初期支护变形基本稳定后施作，特殊情况下应及早施作。在仰拱超前情况下，采用模板台车进行拱墙一次衬砌，竣工后的隧道内轮廓线不得侵入设计轮廓线。施工要点是：钢筋表面必须除绣和油渍，采用混凝土垫块，模板固定支撑牢靠，浇筑混凝土前应刷脱模剂，清理干净内部杂物。衬砌混凝土搅拌时间不应小于3min，振捣时间宜为1030s，振捣优先使用插入式振捣器，可用附着式振捣器配合，避免

45、漏振、欠振、超振。二次衬砌混凝土应连续灌筑，隧道边墙应分层、对称浇筑混凝土，混凝土入模高度超过2m时应采用溜放方式。混凝土泵送的坍落度不宜过大，以避免离析或泌水。若坍落度损失后不能满足施工要求，应加入原水灰比的水泥浆或二次掺加减水剂进行搅拌。衬砌台车表面每次脱模后应进行清洗，衬砌混凝土结构表面应密实平整、颜色均匀，严禁露筋，不得有蜂窝、孔洞、疏松、麻面和缺棱掉角等缺陷，衬砌表面接缝无明显错台，无渗漏水。混凝土养护不少于14天。预留注浆管，二次衬砌背后回填注浆采用水泥浆液，注浆压力不宜过高，能克服管道阻力和衬砌背后阻力即可，回填注浆应在衬砌混凝土达到设计强度的70%后方可进行。小边墙施工:精确测

46、量放样后，立模，安装二衬钢筋，并预留足够长度与拱墙部二衬钢筋焊接，预留钢筋应尽量错开，尽量保证与拱墙钢筋搭接不在同一断面。小边墙高度为70cm至100cm，根据台车进行调整，保证台车就位后钢模与小边墙搭接不小于10cm。施工完的小边墙二衬钢筋防水板安装预埋件：二衬前须了解预埋件的设置情况，有预埋件的部位必须先安装预埋件。预埋件的安装严格按照设计执行，测量定位后按设计图纸安装。注意区分安装是左侧还是右侧。已安装完成的绑扎钢筋模板台车就位安装挡头模：挡头模可采用木板或钢板，用螺栓牢固固定在台车模板上，接缝处要用棉纱或其它材料填充，保证浇筑过程中不出现漏浆跑浆现象。挡头模板混凝土浇筑：二衬混凝土由搅

47、拌站统一加工，罐车运输至工作面，输送泵输送入仓。砼罐车输送泵操作手输送泵输送管浇筑仓二衬施工前检查：1）预埋件检查：位置准确，数量准确，焊接质量 合格；2）台车就位准确，与测量交底误差不大于1 cm；3）台车支撑牢固，挡头模板严实不存在漏缝。二次模注混凝土衬砌检查：1）事前检查（影响混凝土的厚度和结构）：开挖净空检查、防水板松紧检查；2）浇筑质量检查：背后空洞检查、振捣密实度检查、拱顶空洞检查、超挖回填检查。2.9 监控量测 监控量测是在隧道施工过程中，使用专用仪器和工具对围岩和支护结构的变形、受力以及它们之间的关系所进行测试，并对其稳定性、安全性进行评价，据此对施工方法、结构支护参数进行调整

48、的工作。其操作要点是：根据隧道地质情况、施工方法、断面情况制定监控量测实施方案，制定监控量测控制基准值，成立监控量测工作小组，及时进行专门观测。隧道开挖时，要及时对工作面地质变化和围岩稳定情况观察，察看喷射混凝土、锚杆和钢架等的工作状态，发现异常时立即采取相应处理措施。浅埋地段要做好洞顶地面观察和沉降监测。测点应在开挖面施工后及时安设，并尽快取得初读数，测点布置应牢固可靠、易于识别，并注意保护。拱顶下沉和地表下沉量测基点应与洞内或洞外水准基点联测，每1520应校核一次。净空变化和拱顶下沉点布置在同一断面上，测点断面间距根据地质条件、隧道结构形式、开挖支护方式等确定，一般级围岩3050m，级围岩

49、1030m，级围岩510m。必测项目监控量测：按位移速度5/，测2次/，在15/，测1次/，在0.51/，测1次/23，在0.20.5/，测1次/3，在0.2/，测1次/7。隧道结构应力、应变监控频率根据设计和施工要求及反馈结果确定。监控结果分析采用散点图（时态曲线）和回归分析法，依据时态曲线的形态对围岩稳定性、支护结构的工作状态安全性评价，并提出实施意见指导施工。监控量测必测项目监控量测必测项目 序号监测项目测量方法和仪表测量精度备注1洞内、外观察现场观察，地质罗盘仪2初期支护拱（墙）脚净空变化采用非接触无尺量测法，全站仪0.1mm3初期支护拱顶下沉采用非接触无尺量测法，全站仪0.1mm4地

50、表沉降水准测量的方法，水准仪1mm浅埋隧道（H02B）、洞口段、下穿高速公路（建筑物）段必测注：H0隧道埋深；B隧道最大开挖宽度。v上部弧形导坑开挖并施作拱部初期支护后，布设拱顶下沉测点A和第一条净空量测基线BB，在36h内取得初读数；净空变化量测测点布置和初读数的读取应符合下列规定 v中台阶开挖并施作上部边墙初期支护后，布设第二条净空量测基线CC，在36h内取得初读数；v下台阶开挖并施作下部边墙初期支护后，布设第三条净空量测基线DD，在36h内取得初读数；v其它量测项目在开挖后12h内取得初读数，最迟不得超过24h，且在下一循环开挖前完成；v拱（墙）脚净空变化、拱顶、地表观测点布设在同一断面