隧道施工技術(shù)

1、 隧道施工技術(shù)一、隧道工程斷面形式及施工基本概念（一）、隧道斷面及主要組成部分 （二）、隧道施工基本概念隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技術(shù)和施工管理的總稱。隧道施工方法的選擇主要依據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，并結(jié)合隧道斷面尺寸、長(zhǎng)度、襯砌類型、隧道的使用功能和施工技術(shù)水平等因素綜合考慮研究確定。隧道凈空：指隧道襯砌的內(nèi)輪廓線所包圍的空間，包括隧道建筑界限通風(fēng)及其他所需的斷面積。隧道建筑界限：為了保護(hù)隧道內(nèi)各種交通的正常運(yùn)行與安全，而規(guī)定在一定寬度和高度范圍內(nèi)不得有任何障礙物的空間界限。仰拱：直接意思就是向上的拱，在隧道工程中，處于隧道最下部（反拱形，所以叫仰拱），隧道一般分拱頂，

2、拱腰，邊墻和仰拱。隧道仰拱在隧道襯砌中一般是先澆筑的，澆筑后模板臺(tái)車(chē)就可以在仰拱砼上定位和支撐，來(lái)進(jìn)行隧道拱墻砼的澆筑。 隧道拱墻：指隧道兩邊側(cè)墻和頂部的拱部，隧道拱墻一般是利用模板臺(tái)車(chē)一體澆筑的。初期支護(hù)：多采用噴錨支護(hù)的工藝施工，一般有噴漿、錨桿、掛網(wǎng)、鋼拱架等方式，根據(jù)巖石類型的不同分別使用或聯(lián)合使用的支護(hù)形式。二次襯砌：指的是為防止圍巖變形或坍塌，沿隧道洞身周邊用鋼筋混凝土等材料修建的永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)。二次襯砌指隧道的二次支護(hù)，是相對(duì)隧道的初期支護(hù)而言的。初期支護(hù)是隧道掘進(jìn)后立即進(jìn)行的支護(hù)，二次襯砌應(yīng)該在圍巖變形較小或穩(wěn)定的狀態(tài)下進(jìn)行的。 （三）、山嶺隧道的常規(guī)施工方法山嶺隧道常規(guī)施工方

3、法又稱為礦山法，是采用鉆爆開(kāi)挖加鋼木構(gòu)件支撐的施工方法，普遍稱為“傳統(tǒng)的礦山法”。而將采用鉆爆開(kāi)挖加錨噴支護(hù)的施工方法稱之為“新奧法”。目前本工程施工就是采用“新奧法”。 1、新奧法基本原理及施工基本原則 應(yīng)用巖體力學(xué)理論，以控制爆破為開(kāi)挖方法，以維護(hù)和利用圍巖的自承能力為基點(diǎn)，采用錨桿和噴射混凝土為主要支護(hù)手段，及時(shí)的進(jìn)行支護(hù)，控制圍巖的變形和松弛，使圍巖成為支護(hù)體系的組成部分，并通過(guò)對(duì)圍巖和支護(hù)的測(cè)量、動(dòng)態(tài)修正設(shè)計(jì)參數(shù)和變動(dòng)施工方法的一種隧道施工方法。 2、施工基本原則少擾動(dòng)開(kāi)挖時(shí)要盡量減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)次數(shù)、擾動(dòng)強(qiáng)度、擾動(dòng)范圍和擾動(dòng)持續(xù)時(shí)間。 早支護(hù)開(kāi)挖后及時(shí)施作初期錨噴支護(hù)，使圍巖的變形

4、進(jìn)入受控制狀態(tài)。 勤量測(cè)指以直觀、可靠的量測(cè)方法和量測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)圍巖(或圍巖加支護(hù))的穩(wěn)定狀態(tài)，或判斷其動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)，以便及時(shí)調(diào)整支護(hù)形式、開(kāi)挖方法 。緊封閉一方面指采取噴射混凝土等防護(hù)措施，避免圍巖因長(zhǎng)時(shí)間暴露而致強(qiáng)度和穩(wěn)定性的衰減。另一方面指要適時(shí)對(duì)圍巖施作封閉形支護(hù)。 二、隧道施工主要的工藝工法（一）、施工準(zhǔn)備開(kāi)工之后首先修筑臨時(shí)施工便道，架設(shè)施工供電線路、修筑供水設(shè)施和鋪設(shè)供水管道，砌筑洞頂截水溝，開(kāi)挖洞口段土石方（開(kāi)洞門(mén)）。洞口場(chǎng)地開(kāi)挖完成后，安裝和修建隧道供風(fēng)、供水、發(fā)電、混凝土生產(chǎn)、鋼結(jié)構(gòu)加工等設(shè)備設(shè)施。正洞內(nèi)管線布置示意圖（二）、洞口邊、仰坡開(kāi)挖防護(hù)邊仰坡開(kāi)挖前先施作截水天

5、溝，按設(shè)計(jì)要求從上至下開(kāi)挖邊仰坡，并及時(shí)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行邊仰坡的防護(hù)加固。邊仰坡加固一般采用打設(shè)錨桿、掛網(wǎng)噴漿的方法。（三）超前支護(hù)1、大管棚超前支護(hù)施工大管棚做為一種重要的超前支護(hù)形式，一般多用在隧道暗洞開(kāi)挖之前（開(kāi)洞門(mén)前）完成。主要作用為加固周邊一定范圍圍巖，與鋼架組合成預(yù)支護(hù)體系，防止軟弱圍巖坍塌、下沉或松弛。洞口段管棚長(zhǎng)度一般為20米或30米，多采用108mm熱軋無(wú)縫鋼管，采用絲扣連接。為保證長(zhǎng)管棚施工精度，打設(shè)鋼管前先施做導(dǎo)向墻，導(dǎo)向墻為混凝土結(jié)構(gòu)，骨架采用工字鋼定型生產(chǎn)。大管棚施工工藝：開(kāi)挖管棚工作面導(dǎo)向墻施工測(cè)定孔位搭設(shè)鉆孔平臺(tái)/安裝鉆機(jī)鉆孔/接長(zhǎng)鉆桿鉆桿分節(jié)退出卸下安裝管棚鋼管安

6、裝管棚鋼筋籠鋼管內(nèi)外注漿2、超前小導(dǎo)管施工超前小導(dǎo)管是隧道施工中較為常用的一種預(yù)支護(hù)形式。主要作用與大管棚相同，也是為加固周邊一定范圍圍巖，與鋼架組合成預(yù)支護(hù)體系，控制軟弱圍巖坍塌、變形、掉塊。超前小導(dǎo)管有單層、雙層兩種形式，長(zhǎng)度在3.55.0米不等，多采用42mm熱軋無(wú)縫鋼管，采用搭接連接。施工工藝：定位布孔鉆孔插入小導(dǎo)管注漿采用鑿巖機(jī)鉆孔，人工安裝超前小導(dǎo)管并與鋼架焊接固定，小導(dǎo)管外插角符合設(shè)計(jì)，用注漿泵進(jìn)行注漿作業(yè)，注入水泥單液漿，注漿壓力一般為0.8MPa，施工中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定合理的注漿參數(shù)。（四）、開(kāi)挖方法隧道開(kāi)挖是隧道施工中的重要工序，根據(jù)地質(zhì)條件、斷面開(kāi)挖寬度不同，鐵路隧道可采

7、用全斷面法、臺(tái)階法、環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土法、中隔壁法（CD法）、交叉中隔壁法（CRD法）、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等方法。本工程由于圍巖地質(zhì)較好，主要采用的是臺(tái)階法、全斷面法和分部開(kāi)挖法。1、全斷面開(kāi)挖法全斷面開(kāi)挖法就是按照設(shè)計(jì)輪廓一次爆破成形，然后修建襯砌的施工方法。主要應(yīng)用于雙線隧道、級(jí)圍巖和斜井、級(jí)圍巖的施工。循環(huán)進(jìn)尺宜控制在3m左右。2、臺(tái)階法根據(jù)臺(tái)階長(zhǎng)度不同，劃分為長(zhǎng)臺(tái)階法、短臺(tái)階法和微臺(tái)階法三種。施工中采用哪一種臺(tái)階法，要根據(jù)兩個(gè)條件來(lái)決定，第一是對(duì)初期支護(hù)形成閉合斷面的時(shí)間要求，圍巖越差，要求閉合時(shí)間越短，第二是對(duì)上部斷面施工所采用的開(kāi)挖、支護(hù)、出碴等機(jī)械設(shè)備需要施工場(chǎng)地大小的要求。 （1）、

8、長(zhǎng)臺(tái)階法長(zhǎng)臺(tái)階法開(kāi)挖斷面小，有利于維持開(kāi)挖面的穩(wěn)定，適用范圍較全斷面法廣，一般適用于地質(zhì)條件較好的、級(jí)圍巖。（2）、短臺(tái)階法短臺(tái)階法適用于地質(zhì)條件差的、V級(jí)圍巖，臺(tái)階長(zhǎng)度定為1-2倍開(kāi)挖寬度，主要是考慮拉開(kāi)工作面，減少干擾，因此臺(tái)階長(zhǎng)度不宜過(guò)短。短臺(tái)階法可縮短支護(hù)閉合時(shí)間，改善初期支護(hù)的受力條件，有利于控制圍巖變形。缺點(diǎn)是上部出渣對(duì)下部斷面施工干擾較大，不能全部平行作業(yè)。（3）、微臺(tái)階法適用于V級(jí)以上圍巖，一般為3-5m的臺(tái)階長(zhǎng)度。微臺(tái)階法上下斷面相距較近，機(jī)械設(shè)備集中，作業(yè)時(shí)相互干擾大，生產(chǎn)效率低，施工速度慢。3、分部開(kāi)挖法 分部開(kāi)挖法包括三臺(tái)階七步開(kāi)挖法、環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法

9、、中洞法、中隔壁法等。在這里主要介紹三臺(tái)階七步開(kāi)挖法。 三臺(tái)階七步開(kāi)挖法可分以下主要步驟:第1步：上部弧形導(dǎo)坑開(kāi)挖，預(yù)留核心土;第2、3步：左、右側(cè)中臺(tái)階開(kāi)挖，左、右側(cè)臺(tái)階錯(cuò)開(kāi)23m;第4、5步：左、右側(cè)下臺(tái)階開(kāi)挖，左、右側(cè)臺(tái)階錯(cuò)開(kāi)23m; 第6步：開(kāi)挖上、中、下臺(tái)階預(yù)留核心土;第7步：開(kāi)挖隧底。(五)、光面爆破施工在山嶺隧道施工中，多數(shù)情況下都需要采用鉆眼爆破進(jìn)行開(kāi)挖。光面爆破也是隧道新奧法施工理論的前提與基礎(chǔ)。爆破作業(yè)應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、開(kāi)挖斷面、開(kāi)挖方法、循環(huán)進(jìn)尺和爆炸材料進(jìn)行鉆爆設(shè)計(jì)。鉆爆設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)爆破效果不斷優(yōu)化爆破參數(shù)。鉆爆設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括炮眼（掏槽眼、輔助眼、周邊眼）的布置、深度、

10、斜率和數(shù)目，爆破器材、裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)，起爆方法和爆破順序，鉆眼機(jī)具和鉆眼要求等。鉆爆設(shè)計(jì)土應(yīng)包括炮眼布置圖、周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)圖、鉆爆參數(shù)表、主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和必要的說(shuō)明。光面爆破工藝及技術(shù)要求：施工布眼鉆眼清孔裝藥聯(lián)起爆網(wǎng)絡(luò)起爆效果檢查光面爆破的分區(qū)起爆順序：掏槽眼一輔助眼一周邊眼一底板眼。輔助眼則應(yīng)由里向外逐層起爆。（六）、出渣 運(yùn)輸采用無(wú)軌運(yùn)輸方式，即側(cè)卸式裝載機(jī)裝碴，自卸汽車(chē)運(yùn)碴。（七）、初期支護(hù)初期支護(hù)是在隧道開(kāi)挖清危后首先初噴4cm混凝土，然后按設(shè)計(jì)要求打設(shè)錨桿，鋪掛鋼筋網(wǎng)，安裝拱架，打設(shè)鎖腳錨桿，然后再噴射混凝土到設(shè)計(jì)厚度。1、噴射混凝土施工噴射混凝土施工操作要點(diǎn)：噴射操作程序應(yīng)為：打

11、開(kāi)速凝劑輔助風(fēng)緩慢打開(kāi)主風(fēng)閥啟動(dòng)速凝劑計(jì)量泵、主電機(jī)、振動(dòng)器向料斗加混凝土。噴射混凝土應(yīng)采用濕噴工藝，作業(yè)應(yīng)采用分段、分片、分層依次進(jìn)行，噴射順序應(yīng)自下而上，分段長(zhǎng)度不宜大于6m。噴射時(shí)先將低洼處大致噴平，再自下而上順序分層、往復(fù)噴射。先噴鋼架與壁面間混凝土，再噴兩鋼架之間混凝土。邊墻噴混凝土應(yīng)從墻腳開(kāi)始向上噴射，使回彈料不致裹入最后噴層。噴射速度要適當(dāng)，噴射時(shí)使噴嘴與受?chē)娒骈g保持適當(dāng)距離，噴射角度盡可能接近90°，以使獲得最大壓實(shí)和最小回彈。噴嘴與受?chē)娒骈g距宜為1.52.0m。 2、錨桿施工（1）、砂漿錨桿施工工藝流程錨桿制作錨桿孔位測(cè)量放樣錨桿鉆機(jī)就位鉆孔錨桿孔清孔注水泥砂漿插入

12、錨桿安裝墊板砂漿錨桿采用螺紋鋼筋加工而成，錨桿鉆孔利用開(kāi)挖作業(yè)臺(tái)架施鉆，TY28風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔，鉆孔方向盡可能垂直結(jié)構(gòu)面或初噴砼表面；成孔后采用高壓風(fēng)清孔。（2）、組合中空錨桿組合中空錨桿的組合：錨桿體（螺紋鋼筋套絲）、墊板、螺母、排氣管、止?jié){塞和錨頭，其中錨桿體由中空錨桿體和熱軋帶肋鋼筋經(jīng)連接套連接組合而成。 中空組合錨桿施工工藝：錨桿制作（安裝錨桿及排氣管）錨桿孔位放樣鉆錨桿孔清孔插入錨桿封堵止?jié){塞注水泥漿加設(shè)錨墊板操作要點(diǎn)：a、錨桿安設(shè)作業(yè)在初噴混凝土后及時(shí)進(jìn)行；b、鉆孔采用直徑42mm的鉆頭，鉆孔前根據(jù)設(shè)計(jì)要求定位出孔位，做出標(biāo)記。在孔位用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)垂直巖面（節(jié)理面）鉆孔，中空組合錨桿

13、鉆孔位置為拱部120度范圍內(nèi)；c、組合中空錨桿注漿采用水灰比1：2水泥漿，注漿壓力為0.5MPa左右，同時(shí)應(yīng)考慮巖層的裂隙阻力，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況試驗(yàn)后確定。但瞬間最高壓力值不應(yīng)超過(guò)0.5MPa。止?jié){塞塞入牢固以確保能承受錨桿及注滿錨桿孔砂漿的重量。排氣管必須確保插入錨桿孔底，排氣孔未出漿前，不得停止注漿；d、注漿完成后，卸下注漿接頭并將注漿接頭清理干凈以便以后重復(fù)使用。安裝墊板、螺母。錨桿安設(shè)后不得隨意敲擊，其端部3天內(nèi)不得懸掛重物。3、鋼筋網(wǎng)施工 、鋼筋網(wǎng)片加工鋼筋網(wǎng)片采用級(jí)8鋼筋焊制，在鋼筋加工場(chǎng)內(nèi)集中加工。 、 掛網(wǎng)按圖紙標(biāo)定的位置掛設(shè)加工好的鋼筋網(wǎng)片，鋼筋網(wǎng)片隨初噴面的起伏鋪設(shè)，綁扎固定于

14、先期施工的系統(tǒng)錨桿之上，再把鋼筋片焊接成網(wǎng)，網(wǎng)片搭接長(zhǎng)度為12個(gè)網(wǎng)格。4、鋼架施工鋼架施工工藝：鋼架加工鋼架預(yù)拼中線、標(biāo)高測(cè)量定位錨桿施工清除底腳浮碴分部安裝鋼架、連接加設(shè)鞍形墊塊安裝縱向連接筋與定位錨桿焊接，打設(shè)鎖腳錨桿鎖定。操作要點(diǎn)： 隧道鋼架支護(hù)分為型鋼鋼架和格柵鋼架兩種，型鋼鋼架主要由工字鋼彎制而成，格柵鋼架主要由四根22或25主筋和其它鋼筋制成，連接板螺栓連接。鋼架安裝在掌子面開(kāi)挖初噴完成后立即進(jìn)行。根據(jù)測(cè)設(shè)的位置，各節(jié)鋼架在掌子面以螺栓連接，連接板應(yīng)密貼。為保證各節(jié)鋼架在全環(huán)封閉之前置于穩(wěn)固的地基上，安裝前應(yīng)清除各節(jié)鋼架底腳下的虛碴及雜物。同時(shí)每側(cè)安設(shè)2根鎖腳錨管將其鎖定，底部開(kāi)挖

15、完成后，底部初期支護(hù)及時(shí)跟進(jìn)，將鋼架全環(huán)封閉。（八）、仰拱、仰拱填充施工施工前于隧道邊墻每隔6米施放測(cè)量控制點(diǎn)，作為仰拱開(kāi)挖及混凝土施工控制點(diǎn)。為不影響機(jī)械車(chē)輛通行，仰拱、仰拱填充利用棧橋平臺(tái)進(jìn)行混凝土施工。施工工藝流程：清底、抽排水、接縫鑿毛處理焊接上下排鋼筋定位筋仰拱鋼筋綁扎安裝止水帶立端模及內(nèi)模澆筑砼仰拱砼養(yǎng)護(hù)中心排水管安裝固定填充砼澆填充砼養(yǎng)（九）、隧道防排水施工隧道防排水施工是隧道施工質(zhì)量控制的重點(diǎn)。水害的防治效果直接影響隧道后期使用的耐久性。1、結(jié)構(gòu)防排水施工工藝：檢查凈空及初期支護(hù)表面情況割除外露超長(zhǎng)的鋼筋、錨桿，修整凹凸不平的表面以及滲漏水處理安裝環(huán)、縱向透水盲管鋪設(shè)土工布、防

16、水板充氣檢驗(yàn)及隱蔽檢查。2、技術(shù)要求：隧道防排水采用“防、截、排、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，達(dá)到防水可靠，經(jīng)濟(jì)合理，不留后患的目的。本線隧道二次襯砌混凝土采用防水混凝土，其抗?jié)B等級(jí)不低于P8；拱墻設(shè)置EVA塑料防水板加土工布；施工縫設(shè)置止水條或中埋式止水帶，并涂刷混凝土界面劑或膨脹止水膠；二次襯砌混凝土施工后，拱部進(jìn)行充填注漿。3、操作要點(diǎn)：（1）、防水板超前二次襯砌1020m施工，用自動(dòng)爬行熱焊機(jī)進(jìn)行焊接，鋪設(shè)采用專用臺(tái)車(chē)進(jìn)行；（2）、鋪設(shè)前進(jìn)行精確放樣，彈出標(biāo)準(zhǔn)線進(jìn)行試鋪后確定防水板一環(huán)的尺寸，盡量減少接頭；（3）、防水板鋪設(shè)從拱頂向兩側(cè)鋪設(shè)，防水板鋪設(shè)要有一定松馳量，檢查時(shí)要

17、保證防水板全部面積均能抵到圍巖； 暗釘圈固定緩沖層示意（4）、兩幅防水板的搭接寬度不應(yīng)小于150mm；（5）、環(huán)向鋪設(shè)時(shí)，下部防水板應(yīng)壓住上部防水板；（6）、防水板之間的搭接縫應(yīng)采用雙焊縫、調(diào)溫、調(diào)速熱楔式功能的自動(dòng)爬行式熱合機(jī)熱熔焊接，細(xì)部處理或修補(bǔ)采用手持焊槍，單條焊縫的有效焊接寬度不應(yīng)小于15mm，焊接嚴(yán)密，不得焊焦焊穿；（7）、防水板的搭接縫焊接質(zhì)量檢查應(yīng)按充氣法檢查，將5號(hào)注射針與壓力表相接，用打氣筒進(jìn)行充氣，當(dāng)壓力表達(dá)到0.25MPa時(shí)停止充氣，保持15min，壓力下降在10%以內(nèi)，說(shuō)明焊縫合格；如壓力下降過(guò)快，說(shuō)明有未焊好處。用肥皂水涂在焊縫上，有氣泡的地方重新補(bǔ)焊，直到不漏氣為

18、止。（十）、襯砌施工（1）、襯砌施工工藝流程監(jiān)控量測(cè)確定施作二襯時(shí)間，測(cè)量斷面是否侵限中線水平放樣鋼筋定位筋放樣安裝鋼筋綁扎臺(tái)車(chē)就位安裝擋頭模板灌筑混凝土臺(tái)車(chē)脫模退出養(yǎng)護(hù)。（2）、襯砌模板模板襯砌臺(tái)車(chē)必須按照隧道內(nèi)凈空尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造，鋼結(jié)構(gòu)及鋼模必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。模板臺(tái)車(chē)長(zhǎng)度宜為912m，工點(diǎn)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)沉降縫、預(yù)留洞室和預(yù)埋管線位置、斷面加寬等因素綜合確定。模板臺(tái)車(chē)側(cè)壁作業(yè)窗宜分層布置，層高不宜大于1.5m，每層宜設(shè)置45個(gè)窗口，其凈空不宜小于45cm×45cm。拱頂部位應(yīng)預(yù)留24個(gè)注漿孔。（3）、襯砌鋼筋采用襯砌鋼筋綁扎作業(yè)臺(tái)架提供作業(yè)平臺(tái)，首先環(huán)向鋼筋定位筋的綁扎與固定，保證整個(gè)環(huán)向鋼筋布置與隧道中線垂直，然后進(jìn)行分布筋綁扎，最后綁扎好墊塊。（4）、混凝土澆筑混凝土澆筑采用泵送完成，插入式振搗棒結(jié)合附著式振搗器搗固。從最底層下料口開(kāi)始下料，逐步上移，各下料口均勻下料，混凝土澆筑要左右對(duì)稱進(jìn)行，防止鋼模臺(tái)車(chē)偏移。三、隧道不良病害的處理隧道施工過(guò)程中，開(kāi)挖斷面涌水、掌子面坍塌及拱頂落石是較常出現(xiàn)的不良地質(zhì)病害，采取有效措施，處理好這些病害是保證施工安全及施工進(jìn)度重要手段。（一）、隧道透水隧道施工中水源主要來(lái)自巖石裂隙水、地表水通過(guò)斷裂帶補(bǔ)充為地下水、隧道通過(guò)巖溶的溶洞發(fā)生透水等幾種情況。對(duì)于上述幾種透水情況的處置主