隧道工程施工要点.docx
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隧道工程施工要点
隧道工程施工要点
一、公路隧道新奥法施工基本原则
根据我国公路隧道采用新奥法施工的经验，隧道施工采取的基本原则，可以概括为“少扰动、早喷锚、勤测量、紧封闭”四句话十二个字。
具体说，是指在隧道开挖时，必须严格控制，尽量减少对围岩的扰动次数、扰动强度、扰动持续时间和扰动范围，以使开挖出的坑道符合成型的要求，因此，能采用机械开挖的就不用钻爆法开挖。
采用钻爆法开挖时，必须先作钻爆设计，严格控制爆炸，尽量采用大断面开挖。
选择合理的循环掘进进尺，自稳性差的围岩循环掘进进尺谊用短进尺，支护应紧跟开挖面，以缩短围岩应力松弛时间及开挖面的裸露风化时间等，此称“少扰动”。
“早喷护”是指：
对开挖暴露面应及时地进行地质描述和及时施作初期锚喷支护。
经初期支护加固，使围岩变形得到有效控制，而不致变形、坍塌失稳。
以达到围岩变形适度而充分发挥围岩地自承能力。
必要时可采取超前预支护辅助措施。
在隧道施工的全过程中，应在对围岩周边位移进行的现场监控量测，并及时反馈修正设计参数指导施工或改变施工方法。
以规范的量测方法和量测数据及信息反馈，通过对施工中量测数据，对开挖面的地质观察，进行预测和评价围岩与支护的稳定状态，或判断其动态发展趋势，以便根据建立的量测管理基准，及时调整隧道的施工方法（包括开挖方法、支护形式，特殊的辅助施工方法）、断面开挖的步骤及顺序、初期支护设计参数等进行合理的调整，以确保施工安全、坑道稳定，支护衬砌结构的质量和工程造价的合理性，此称“勤量测”。
“紧封闭”是指对易风化的自稳性较差的软弱围岩地段，应使开挖断面及早施作封闭式支护（如喷射混凝土、锚喷混凝土等）防护措施，可以避免围岩因暴露时间过长而产生风化降低强度及稳定性，并可以使支护与围岩进入良好的共同工作状态。
二、隧道浅埋断和洞口段施工方法
1、隧道浅埋段和洞口加强段的开挖
在浅埋和洞口加强地段，进行开挖施工和支护，应根据地质条件、地表沉陷对地面建筑物的影响以及保障施工安全等应速选择，并应考虑施工效果及工程费用确定。
隧道浅埋段和洞口加强段，通常位于软弱、破碎、自稳时间极短的围岩中，若施工方法和支护的方式和支护的方式不妥当，则极易发生冒顶塌方或地表有害下沉当地有建筑物时会危及其安全。
所以，应采用先支护后开挖或分部开挖等措施，以防止开挖工作失稳或地表有害下沉等。
2、隧道浅埋施工方法和支护方法技术要求
隧道浅埋施工和支护应符合下列技术规定：
（1）根据围岩周围环境条件，可优先采用单侧壁导坑法、双侧壁导坑法或
留核心土开挖法，围岩的完整性较好时，可采用多台阶法开挖。
严禁采用全断面法开挖，否则，对属于大断面的公路隧道全断面开挖，对围岩的扰动很大，会导致周壁围岩出现松动，且支护结构难以及时施作，增大坍塌的可能性。
（2）开挖后应尽快施作锚杆、喷射混凝土、敷设钢筋网或钢支撑。
当采用符合式衬砌时，应加强初期支护的锚喷混凝土。
VI线浅埋以上围岩应尽快施作衬砌，防止围岩出现松动。
锚喷支护及构件支撑的施工应符合《公路隧道施工技术规范》（JTJ042－94）的有关要求。
（3）锚喷支护及构件支撑，应尽量靠近开挖面，其距离应小于1.0倍洞跨。
（4）视地质条件，可配合采用超前小导管注浆、超前锚杆支护加固等辅助施工措施，即浅埋地质条件很差时，应采用辅助施工方法。
3、隧道浅埋段初期支护施工要点
（1）隧道浅埋段和洞口加强施工开挖后，应立即铺设小网孔的钢筋网，并喷射3CM－5CM厚的混凝土层。
（2）安设锚杆及钢拱架，二次支护喷射混凝土应将钢拱架覆盖不小于3CM的保护层；
（3）落底、安设锚杆及下部钢拱架，应同时进行挂网，喷射混凝土；
（4）应进行仰拱封底，尽早形成封闭结构。
4、控制隧道地表沉降技术措施
（1）谊用单壁掘进机或风镐开挖，减少对围岩的扰动；当采取爆破开挖时，应采用短进尺、弱爆破；
（2）应加强对拱脚的处理，打设拱脚锚杆，提高拱脚处围岩的承载力；
（3）应及时施作仰拱或临时仰拱；
（4）若初期支护变形过大，又不宜加固时，可对洞周2－3CM围岩进行系统注浆固结支护；
（5）地质条件差或有涌水时，谊采用地表预注浆结合洞内环形注浆固结；
（6）加强对地表下沉的量测及反馈，以指导施工，量测频率宜为深埋段时的2倍。
三、隧道洞口超前支护施工要求
1、超前锚杆支护施工要点：
（1）超前锚杆支护，宜和钢架支撑配合使用，并以钢架腹部穿过，特殊情况下亦可以拱架底部或顶部传入；
（2）超前锚杆支护，与隧道纵向开挖轮廓线间的外插角宜为5°－10°，长度为大于循环进尺，宜为3－5CM;
（3）超前锚杆谊用早强水泥砂浆锚杆；
2、超前小导管预注浆施工要点:
（1）超前小导管采用Ф50无缝钢管制作，长度宜为3－5M。
管壁每隔10－20CM交错钻眼，眼孔直径宜为Ф6－8MM;
（2）沿隧道纵向开挖轮廓向外以10°－30°的外插角钻孔，将小导管打入地层、亦可在开挖面上钻孔将小导管打入地层，小导管环向间距宜为20－50CM;
（3）小导管注浆前，应对开挖面及5M范围内的坑道，喷射厚度为5－10CM混凝土或用模筑混凝土封闭，并将检查注浆机具是否然完好，备足注浆材料；
（4）为充分发挥机械效能，加快注浆进度，在小导管前安设分浆器，一次可注入3－5CM根小导管，注浆压力应为0.5－1.0mpa,孔口设置止浆塞。
（5）注浆后至开挖前的时间间隔，视浆液种类。
3、管棚钢架超前支护施工要求及要点
（1）检查开挖的断面中线及高程，开挖轮廓线应符合设计要求。
在开挖工作面处应先设受力拱架，并在其上正确标明管棚位置；
（2）钢架安装垂直度允许误差为±2°，中线及高程允许误差为±5CM。
在钢架上沿隧道开挖隧道开挖轮廓线纵向钻设管棚孔，其外插角以不侵入隧道开挖轮廓线越小越好。
孔深不宜小于10CM，孔径比管棚钢管直径大约20－30MM。
钻孔环向中心间距视管棚用途确定。
钻孔顺序一般由高孔位向低孔位进行；
（3）在钻进时，若出现卡钻、坍孔时，应注浆后再钻，也可直接将管棚钢管钻入，开孔时应低速低压，待成孔后可加压到1.0－1.2Mpa。
将钢管打入管棚孔眼中。
管棚外径为φ89MM，长度宜为4－6M。
接长管棚钢管时，接头应采用厚壁管箍，上满丝扣，丝扣长度不小于15CM，以确保连接可靠，接头应再隧道横断面上错开；
（4）当需增加管棚钢架支护的钢度时，可在钢管内注入水泥砂浆。
管棚钢管内水泥砂浆应用牛角泵灌注，封堵塞应有进料孔和出气孔，在出气孔流将后，方可停止压注。
四、新奥法隧道洞身开挖方法分类
（一）隧道新奥法施工常用方法
隧道工程采用新奥法施工常用的施工方法，大致分为全断面法，台阶法和分部开挖法三大类及若干变化方案，如下图所示（图中锚喷衬砌，复合式衬砌施作程序略）
（二）各种施工方法的优缺点：
1、全断面法。
常适用于Ⅱ－Ⅲ级硬岩的石质隧道，该法可采用深孔爆破。
全断面开挖法有较大的作业空间，有利于采用大型配套机械化作业，提高施工速度，且工序少，干扰少，便于施工组织和管理。
缺点是由于开挖面积大，围岩相对稳定性降低，且每循环工作量相对较大，故此要求施工单位应具有较强的开挖、出渣与运输及支护能力。
全面断面法施工开挖工作面大，钻爆破工效率较高，采用深眼爆破可加快掘进速度，且爆破对围岩的震动次数较少，有利于围岩稳定。
缺点石每次深孔爆破震动较大，因此要求进行精心的钻爆设计和严格的控制爆破作业。
2、台阶法
台阶法开挖具有足够的作业空间和较快的施工速度。
台阶有利于开挖面的稳定性，尤其石上部开挖支护后，下部作业则较为安全；台阶法开挖的缺点是上下部作业有干扰，应注意下部作业时对上部稳定性的影响，台阶开挖回增加对围岩的扰动次数等；台阶法开挖宜采用轻型凿岩机打眼，而不宜采用大型凿岩台车。
3、分部开挖法
分部开挖法，可分为五种变化方案：
台阶分部开挖法，上导下坑法、上导坑超前开挖法、单（双）侧壁导坑法。
是将隧道开挖断面进行分部开挖逐部成型，并且将某部分超前开挖，故此可称为导坑超前开挖法。
1台阶分部法
又称环形开挖留核心土法，适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩地段。
上部留核心土可以支挡开挖工作面，利用几十施作拱部初期支护增强开挖工作的稳定，核心土及下部开挖在拱部初期支护下进行，施工安全性较好。
一般环形开挖进尺0.5－1.0M左右，不宜过长，上下台阶可用单臂掘进机开挖。
台阶分部法的主要优点是：
与微台阶法相比，台阶可以加长，一般双车道隧道为1倍洞跨，单车道隧道为两倍洞跨；而较单（双）侧壁导坑法的机械化程度高，机械化施工可以加快施工速度。
2上下导坑超前开挖法
此法适用于Ⅵ－Ⅴ级围岩，在松软地层开挖坑道，一般宜采用上下坑道超前开挖先拱后墙法。
其基本要求是：
一次开挖的范围宜小，而且要及时支撑与支护，以保护围岩的稳定，所以一般是要求先将上部断面开挖好，随时衬砌拱圈，拱圈混凝土达到设计强度70％之后可进行下部断面的开挖，在拱圈的保持下，开挖下部断面及修建边墙、仰拱。
3单侧壁导坑法
围岩稳定较差，隧道跨度较大，地表沉陷难于控制时采用单侧壁导坑法。
此法单侧壁坑道超前，中部和另一侧的断面采用正台阶法施工，故兼有正台阶法和后述双侧壁导坑法的优点，且洞跨可随机械设备等施工条件决定。
④双侧壁导坑法
适用于浅埋大跨度隧道，地表下沉量要求严格，围岩条件特别差时采用。
此法的优点是：
施工安全可靠，但施工速度较慢，造价较高。
（3）分部开挖时应注意的事项：
1因其工作面多，但作业面较小。
相互干扰较大，应实行统一指挥，注意组织协调；
②应尽量创造条件，减少分部次数，尽可能争取用大断面开挖；
③因多次开挖对围岩的扰动较大，不利于围岩的稳定，故应特别注意加强对爆破开挖的设计与控制；
④凡下部开挖均应注意上部支护或衬砌结构的扰动和破坏，尤其是边旁部开挖时必须采用两侧交错挖马口施作，避免上部断面两侧拱脚同时悬空；
⑤认真加固拱脚，如扩大拱脚，打拱脚锚杆。
加强纵向连接等，使上部初期支护与围岩形成完整体系；尽量单侧落底或双侧交错落底，落底长度视围岩状况而定。
一般采用1－3M，并不得大于6M。
下部边墙开挖后必须立即喷射混凝土，并按设计规定做好加固与支护；
⑥量测工作必须及时，以观察拱顶，拱脚和边墙中部的移植，当发现速率值增大时，应立即进行仰拱封闭。
五、隧道施工开挖方法
（一）隧道开挖一般规定
按新奥法施工时，应根据隧道工程地质、水文地址条件、机械设备等条件，采用尽量少扰动围岩的开挖方法。
1、隧道施工开挖方法
开挖方法有：
钻爆开挖法，机械开挖法，人工和机械混合开挖法等三种。
（二）钻爆法开挖设计
采用钻爆法开挖坑道时，为了减少超控和控制围岩的扰动，应综合研究地址情况、开挖断面大小、开挖进尺快慢。
爆破器材性能、钻眼机具和出渣能力等因素，在此基础上编制钻爆设计。
2、爆破设计图
爆破设计图应包括：
炮眼布置图、周边眼装药结构图、钻爆参数表、主要技术经济指标及施工有关的必要文字说明。
3、开挖和爆破方法选用
根据隧道工程地址条件选用施工开挖方法爆破方法：
对硬质岩，采用全断面一次开挖时，应采用光面爆破法；对软质岩，宜采用预裂爆破法；对松软地层采用分部开挖时，宜采用预留光面层光面爆破法。
（三）光面爆破的技术要求
1、应根据围岩特点合理选择周围眼间距及周边眼的最小抵抗线；
2、严格控制周边眼的装药量；并使药量沿炮眼全长均匀分布；
3、周边眼宜采用小直径药卷和低爆速炸药。
为满足装药结构要求，可借助传爆线以实现空气间隔装药；
4、采用毫秒微差顺序起爆，应使周边爆破时有最好得临空面。
周边眼同段的雷管起爆时间差应尽可能小；
5、各光面爆破参数的选用：
如周边眼间距（E）、最小抵抗线（v）、相对距（E/V）和装药集中度（Q）等，应采用工程类比或根据爆破漏斗及成缝试验，选择光面爆破参数。
在无条件试验时，可按下表选用光面爆破参数。
岩石种类
饱和单轴抗压极限强度Rb（Mpa）
装药不偶合系数D
周边眼间距E（cm）
周边眼最小抵抗红V（cm）
相对距离E/V
周边眼装药集中度
硬岩
＞60
1.25－1.50
55－70
70－85
0.8－1.0
0.30－0.35
中硬岩
＞30－60
1.50－2.00
45－60
60－75
0.8－1.0
0.20－0.30
软岩
≤30
2.00－2.50
30－50
40－60
0.5－0.8
0.07－0.15
④光面爆破效果应符合表下表的要求。
序号
项目
硬岩
中硬岩
软岩
1
平均超挖量（CM）
10
15
10
2
最大超挖量（CM）
20
25
15
3
炮眼痕迹保存单（％）
≥80
≥70
≥50
4
局部欠挖量（CM）
5
5
5
5
炮眼利用率（％）
90
90
95
隧道施工开挖，由于受各种因素的影响必然会有超挖。
如上表所列。
（四）周边眼参数选用原则
（1）当断面较小或围岩软弱、破碎或在曲线、折线处开挖成形要求较高时，周边炮眼间距E应取较小值；
（2）抵抗线V应小于周边眼间距。
软岩在取较小的周边眼间距的同时，抵抗线应适当增大；
（3）对于软岩或破碎性围岩，周边眼的相对距E/V应取较小值。
2、周边炮眼的布置及钻眼要求
（1）周边炮眼应沿设计开挖轮廓线布置，沿隧道设计轮廓线的炮眼间距误差不宜大于5CM；
（2）周边眼外斜率不应小于5CM/M;
（3）周边眼与内圈眼距离误差（最小抵抗线）不宜大于10CM；
（4）除内圈眼的孔深宜比周边眼深5－10CM外，其他各类炮眼深度相差不宜大于10cm
为保证隧道开挖后符合设计轮廓线，周边眼不应偏离设计轮廓线。
实践经验表明，在软岩中周边眼间距规定误差不宜大于5CM。
因凿岩机外形尺寸的限制，钻孔时应有一个向外倾斜的角度，为避免过大的超控，并不防碍操作，一般外斜角为2°－3°。
对于软弱围岩宜采用予裂破，其实预裂爆破实质上也是一种光面爆破，其原理与光面爆破相同，只是起爆顺序不同，其起爆破顺序为：
周边眼－掏槽眼－辅助眼－底板眼。
洞身开挖光面爆破隧道工程质量控制的关键工序，能带来直接和明显的经济效益，也能避免一些违法行为的发生。
总监办希望各单位能成立以总工为首开挖技术攻关小组，在施工中根据围岩的性质调整爆破参数，不断提高洞身开挖的效果，对开挖控制较好单位总监办与管理处协商予以重奖。
六、锚喷支护（初期支护）
（一）锚杆施工要点：
1、钻孔方向宜尽量与岩层主要结构面垂直。
孔钻好后用高压风将孔眼冲洗干净，并用木塞塞紧孔口，以防石渣掉入。
2、锚杆与粘结剂材料，应符合设计要求，锚杆应设计要求的尺寸截止，并设有垫板。
早强砂锚杆具有早期强度高、承载快，尤其是在软弱、破碎，自稳时间短的围岩中使用早强水砂浆锚杆能现出其优越性。
早强药包锚杆施工要注意以下规定：
（1）药包要求无结块，未受潮。
药包的浸泡宜在清水中进行，随泡随用，必须泡透；
（2）药包应缓慢推入孔底，锚杆杆体插入时应旋转，使药包充分搅拌均匀。
（二）喷射混凝土的施工要点
1、喷射作业前检查及施工准备工作
（1）喷射作业前检查主要内容
1）喷前应对开挖面尺寸认真检查，清楚松动危石，欠挖超标过多的先行局部处理；
2）受喷岩面有较集中渗水时，应作好排水引流处理；无集中渗水时，根据岩面潮湿程度，适当调整水灰比；
3）应根据石灰情况，在喷射前用高压风或水清晰受喷面，将开挖面的粉尘和杂物清理干净，以利于混凝土粘结；
4）埋设喷层厚度检查标志，一般是在石缝处打铁钉，或用快硬水泥安设钢筋头，并记录其外露长度，以便控制喷层厚度；
5）应检查运转和调试好各种机械设备工作状态。
（二）喷射混凝土施工要点
1、喷射作业施工准备工作好后，严格掌握规定的速凝剂掺量，并添加均匀。
喷射时，喷射手应严格控制水灰比，使喷层表面平整光滑，无干斑或滑移流淌现象。
2、喷射应分段、分部、分块，按先墙后拱、自下而上进行喷射，喷射需对受喷面作均匀的顺时针方向的螺旋转动，一圈压半圈的横向移动，螺旋直径约为20－30CM，以使混凝土喷射密实。
3、为保证喷射混凝土质量，减少回弹量和降低粉尘，作业时还应注意以下事项：
①射时应分段长度不超过6CM。
分部为先下后上，分块大小为2MХ2M,并严格按先墙后拱，先下后上的顺序进行喷射，以减少混凝土因重力作业而引起滑动或脱落现象的发生；
②握好喷嘴与受喷岩面的距离和角度；喷嘴至岩面的距离为0.8M－1.2M,过大或过小都会增加回弹量；喷嘴与受喷面垂直，并稍微偏向刚喷射的部位（倾斜角不宜大于10°），则回弹量最小、喷射效果和质量最佳。
对于岩面凹陷处应先喷射和多喷，而凸出处应后喷或少喷。
4、调节好风压与水压
风压与喷射质量有密切的关系，过大的风压会造成喷射速度太高而加大回弹量，损失较大，风压过小会使喷射力减弱，则混凝土密实性差。
5、一次喷射厚度问题
喷射作业应分层进行。
一次喷射厚度不得太厚或太薄，它主要与喷射混凝土层与手喷面之间的粘结力和手喷部位等有关，并且应根据掺与不掺速凝剂。
喷射效率，回弹损失率等因素而定。
（注：
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