隧道施工管理

1、隧道施工管理及技術(shù)要點現(xiàn)代隧道技術(shù)是建立在彈塑性力學(xué)基礎(chǔ)之上的v“新奧法”與“礦山法”是兩種隧道設(shè)計、施工技術(shù)原理（或思想、原則），二者開挖、支護(hù)的手段基本一致，其本質(zhì)差別是是否承認(rèn)圍巖的承載能力或在設(shè)置支護(hù)時是否考慮圍巖的承載能力；v大禹治水的成功是因為利用了自然，而現(xiàn)代隧道技術(shù)“新奧法”的成功也是利用了圍巖的自承能力，這種利用是建立在對圍巖的應(yīng)力狀態(tài)的科學(xué)認(rèn)識的基礎(chǔ)之上的，不懂或 不了解彈塑性力學(xué)就如中醫(yī)不懂陰陽論、元氣論、五行論一樣，其實踐必然是盲目的，結(jié)果是可悲的；v所以，現(xiàn)代隧道技術(shù)施工，是用科學(xué)而不是用鋼材來解決隧道技術(shù)問題的。選擇“好”隧道工程師v隧道技術(shù)是集設(shè)計、施工為一體的經(jīng)

2、驗科學(xué)，所以要求隧道工程師必須具備一定的彈塑性力學(xué)、土力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)的理論知識，否則，就是放棄了盈利的機(jī)會，其數(shù)額必在數(shù)百乃至上千萬元；v要注意兩種傾向：一是“打過隧道”的隧道工程師：因為“礦山法”與“新奧法”有本質(zhì)的區(qū)別，應(yīng)用“礦山法”思想處理“新奧法”問題，其結(jié)果不是成本加大就是冒險；v二是“合理錯誤”：由于對隧道技術(shù)問題認(rèn)識不足，就盲目確定方案，并通過正當(dāng)?shù)淖兏绦蜃兏?，造成“合理錯誤”。幾個理論要點v彈性力學(xué)的應(yīng)力平衡方程中不含E（彈性模量），也即隧道的應(yīng)力狀態(tài)與圍巖級別無關(guān)，更進(jìn)一步講，圍巖的自承能力總是存在的，包括軟塑狀圍巖，其關(guān)鍵是如何實現(xiàn)其自承能力（軟巖中插錨桿如豆腐里插針的

3、說法是錯誤的，就如某病人用了一種藥而病未治就說所有藥都不治病一樣是錯誤的）。v隧道周邊的應(yīng)力有法向和切向兩個應(yīng)力分量，其中切向應(yīng)力遠(yuǎn)大于法向應(yīng)力，而且，在隧道周邊處，法向應(yīng)力為零；v隧道圍巖破壞的原因是由于切向應(yīng)力與法向應(yīng)力之差大于圍巖抗剪強(qiáng)度所致，而不是壓力大于抗壓強(qiáng)度所致，所以，在支護(hù)設(shè)計時增大法向應(yīng)力（設(shè)置側(cè)向約束力）以減小二者之差，與提高圍巖抗剪強(qiáng)度同樣重要。錨桿的外包單價成為隧道成敗的關(guān)鍵v以單線鐵路隧道為例，級圍巖每米設(shè)計錨桿為7.3米，單價23元/m，隧道每延米單價11500元，級圍巖設(shè)計錨桿為98.4米，每延米單價30500元，工費承包價為8元/m，而實際上工隊最多施作20%，

4、則級圍巖工隊賺35元，而項目賺96.5元。v由于錨桿數(shù)量嚴(yán)重不足，與沒打錨桿的效果一樣，圍巖不穩(wěn)，這樣就必須增設(shè)鋼支撐，而鋼支撐只有級圍巖才有，所以圍巖級別就由級變?yōu)榧?，而工隊級圍巖錨桿賺470元，項目賺1300元。但是，按照鐵道部的變更設(shè)計管理辦法，增加的成本完全由項目部承擔(dān)，則實際上項目部不僅一分不賺，還多支出15000元（考慮其它項）。v所以，合理 確定錨桿外包單價，確保錨桿施工質(zhì)量，是目前隧道施工成功的關(guān)鍵。襯砌臺車制作要點v襯砌臺車屬鋼結(jié)構(gòu)，對于土建專業(yè)較為陌生，所以，對于襯砌臺車如何做到經(jīng)濟(jì)適用，有困難，但是，根據(jù)經(jīng)驗，保證襯砌臺車的強(qiáng)度和剛度，必須保證其最起碼的重量，一般情況：單

5、線鐵路隧道襯砌臺車重量最少為6噸，最多為7噸；雙線鐵路或雙車道公路隧道襯砌臺車重量最少為9噸，最多為10噸；三線鐵路或三車道公路隧道襯砌臺車重量最少11噸，最多為12噸。v壓低臺車價格直接影響就是重量減輕，剛度不足，使用過程中，每天至少增加兩個工，每年增加工費約7萬元，而臺車節(jié)約的不過1t/延米，節(jié)約制作費約7萬元，如果工期超過2年，再施工中的延誤，則后期增加的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)初節(jié)約的資金。裝碴運輸設(shè)備的選配v隧道獨頭掘進(jìn)長度超過1700m，通風(fēng)有困難，宜考慮有軌運輸或無軌車輛凈煙除塵；v一般情況下挖掘機(jī)的裝碴效率高于裝載機(jī)，且尾氣排放較挖掘機(jī)小，應(yīng)優(yōu)先選用；v單線鐵路隧道獨頭掘進(jìn)超過500m，

6、運輸車輛載重不宜超過13噸。 施工用電v變壓器宜靠近洞口與壓風(fēng)站相鄰，拌合站距離變壓器最遠(yuǎn)不宜超過300m；v隧道獨頭掘進(jìn)超過800m，須考慮10kV高壓電進(jìn)洞，輸電線路用鎧裝電纜；v長隧道施工供電宜分兩期以上；v嚴(yán)格執(zhí)行“一機(jī)、一閘、一漏、一保護(hù)”、“三相五線”制、接地有效、閘箱上鎖等五項供電安全制度。重點抓好兩項安全管理v隧道塌方和火工品的管理是隧道安全管理的重點，其共同點是易造成群死群傷和極為惡劣的社會影響；v認(rèn)真作好圍巖量測是預(yù)防塌方的最有效辦法；v火工品的管理重點是出庫-運輸-現(xiàn)場監(jiān)督使用-退庫環(huán)節(jié)；v將圍巖量測結(jié)果及時公布于眾，不要放在案頭。進(jìn)、出洞v進(jìn)、出洞最大的風(fēng)險在于仰坡的穩(wěn)

7、定與否；v在自然仰坡穩(wěn)定的前提下，仰坡的穩(wěn)定取決于對支護(hù)的下沉控制；v人們習(xí)慣于關(guān)注緩坡（淺埋）的進(jìn)出洞安全，而其實陡坡進(jìn)、出洞風(fēng)險比緩坡更大，因為，較緩坡多了自然坡穩(wěn)定與否的風(fēng)險；v大管棚不是確保萬一的進(jìn)、出洞措施，小管棚也不是冒險，其關(guān)鍵在于是否清楚洞口圍巖應(yīng)力狀態(tài)和支護(hù) 的作用機(jī)理以及與之相對應(yīng)的工藝工序；v出洞宜在自然坡狀態(tài)下進(jìn)行，不宜提前刷坡。初期支護(hù)三大要點v所有系統(tǒng)錨桿與鋼架連接；v鋼支撐縱向梯形連接；v拱腳縱向鋼筋混凝土托梁。 上述三要點是彌補(bǔ)現(xiàn)行規(guī)范對形變壓力的過分考慮而忽視松動壓力以及設(shè)計中平面假設(shè)與現(xiàn)場不符的不足的有效辦法。對鋼架作用的合理認(rèn)識 v習(xí)慣上將鋼架作為承受重力

8、的支撐，這是對鋼架作用的片面認(rèn)識，這是“礦山法”理念，是對“新奧法”的曲解，這是許多安設(shè)鋼架而塌方的直接原因。v鋼架在提供支撐作用之外，其更重要的作用在于提供于圍巖側(cè)向應(yīng)力，其更準(zhǔn)確的定義應(yīng)為鋼帶或拱肋。v試驗證明，增加側(cè)向力可大大提高圍巖強(qiáng)度。錨桿質(zhì)量五要素v按照“新奧法”原理，無論何種圍巖、何種斷面，均采取噴錨支護(hù)，不需要鋼支撐，這在挪威的實踐得以證實。之所以加鋼支撐主要就是由于錨桿質(zhì)量不過關(guān)，錨桿質(zhì)量不過關(guān)的原因主要是由于對錨桿的作用機(jī)理不清楚以及對錨桿的重要性重視不夠。v錨桿施工質(zhì)量五要素：v錨桿長度：由于現(xiàn)行設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)錨桿長度不超過 塑性區(qū)范圍，這至少在軟巖情況下是錯誤的，這一點在礦山

9、的實踐中證實，所以錨桿長度在確保設(shè)計長度的情況下必要時要加長；v錨桿間距：錨桿的主要作用在于與圍巖、噴混凝土、鋼架組成組合拱，錨桿間距過大或數(shù)量不足，組合拱就有 斷點，也就是組合拱 無法形成。施作20%的錨桿，并不是錨桿作用 發(fā)揮20%，而是0%。錨桿質(zhì)量五要素v錨桿注 漿 一根錨桿的設(shè)計應(yīng)力為8t，而錨入硬巖40cm，錨入軟巖150cm 便可達(dá)到8t，如果注漿不飽滿，錨桿就失效；v墊板：錨桿不設(shè)墊板，無法與噴射混凝土或鋼架連接而形成組合拱；v預(yù)應(yīng)力：錨桿只有達(dá)到工作應(yīng)力狀態(tài)（錨桿達(dá)到工作拉力3040kN，產(chǎn)生2050mm的伸長）方能正常發(fā)揮作用，對于容許變形量很小的圍巖，在錨桿尚未發(fā)揮作用就

10、已經(jīng)塌方；v錨桿扭矩：拱頂不小于120N.m，邊墻不小于80N.m注意空間效應(yīng)v關(guān)于閉合仰拱距離掌子面的距離應(yīng)根據(jù)“空間效應(yīng)”原理，按照隧道開挖當(dāng)量直徑的13倍確定；v支護(hù)的空洞范圍超過11.5倍隧道開挖直徑就有坍塌的危險；v警惕級圍巖在距離掌子面2.5倍隧道開挖直徑處的側(cè)壁失穩(wěn) 坍塌及局部坍塌。圍巖變形的兩個關(guān)鍵數(shù)據(jù)v圍巖的總變形量不得超過隧道開挖直徑的2%，一般情況下按照開挖直徑的1%來控制變形量；v當(dāng)變形速率超過20mm/d時，圍巖處于極不穩(wěn)定狀態(tài)?？刂谱冃危ㄏ鲁粒┑淖钣行мk法v主動支護(hù)，利用圍巖自承能力是控制變形的總體指導(dǎo)思想；v構(gòu)造組合拱和閉合初期支護(hù)是控制支護(hù)變形（下沉）的最有效辦

11、法。臺階法開挖的核心思想v臺階的劃分以穩(wěn)定掌子面和方便機(jī)械和人工開挖及錨桿施工為依據(jù)，一般情況下，臺階高度為3.04.5m為宜，避免將“三臺階”開挖片面理解；v臺階法開挖的核心思想是：以穩(wěn)定掌子面為前提，實現(xiàn)支護(hù)的及早閉合。單線鐵路隧道施工組織要注意v解決兩個干擾：仰拱作業(yè)與裝碴運輸?shù)母蓴_；二襯作業(yè)與裝碴運輸?shù)母蓴_；v鉆爆、錨桿、鋼架安裝作業(yè)應(yīng)為一個班組，這樣可以減少交接時間約一個循環(huán)1小時。隧道文明施工“三清”標(biāo)準(zhǔn)v1、現(xiàn)場整潔v(1)路平：指棄碴場至作業(yè)面道路平整，沒有淤泥和積水、泥坑和高低不平，各種機(jī)械、車輛、人員能順利到達(dá)作業(yè)面。v(2)燈明：指洞內(nèi)照明設(shè)備、器具齊全，每1015米一個

12、燈泡，所有燈泡底端在一條直線，架設(shè)線路沿洞身順直，襯砌混凝土表面1平方厘米的斑點能看清楚，作業(yè)面亮度明顯，不留死角。v(3)管順：指洞內(nèi)、外風(fēng)管、水管順直，距作業(yè)面較近的皮管下班或交接班時安放有序，迅速關(guān)（封）閉出風(fēng)、出水口，風(fēng)管不漏風(fēng)，水管不漏水。v(4)煙少：指隧道洞內(nèi)通風(fēng)設(shè)備安裝規(guī)矩齊全，通風(fēng)管不漏風(fēng)，通風(fēng)機(jī)風(fēng)量足，及時通風(fēng)，粉塵、有害氣體少。v(5)溝通：指排水溝不得淤積，時刻保證排水暢通。v(6)牌靚：要求工隊保護(hù)好現(xiàn)場各種標(biāo)牌，不得損毀和污染。v2、物料清楚v(1)洞內(nèi)外各種材料堆放整齊有序：如水泥、沙子、石料、木材、鋼材、模板、拱架、機(jī)具、廢棄材料具按指定地點、指定標(biāo)準(zhǔn)堆放（要有明確的標(biāo)示牌）等，重點檢查水泥、鋼材堆放，做到不雨淋、無浸泡，鋼材不生銹；v(2)洞內(nèi)外材料使用清楚；混凝土拌合站成拌合機(jī)拌料時，堆料處配合比清楚；每拌一盤各種材料計