[濟南]高速鐵路隧道施工與管理（共50頁）

1、隧道施工與管理2016.9.濟南前 言隧道施工質(zhì)量安全是鐵路項目建設(shè)管理的重點；長昆段地處山區(qū)，隧道多處在軟弱圍巖、淺埋、偏壓地段。它所占比例大，施工難度大，安全風(fēng)險大，質(zhì)量要求高。隧道施工質(zhì)量安全是整個項目管理的重中之重；借此機會和大家共同交流一些隧道施工與管理方面的體會。通過交流能夠在接下來的工程實施過程中注意去認識隧道、管理隧道。確保隧道質(zhì)量合格運營安全，實現(xiàn)建不朽工程的要求。內(nèi)容提要一、隧道建設(shè)管理1.安全管理依據(jù)（文號及要點）2.質(zhì)量管理依據(jù) 3.公司質(zhì)量安全規(guī)定 二、隧道施工管理1.施工準備2.預(yù)加固3.開挖與支護4.超前預(yù)報5.風(fēng)險評估6.防排水工程7.仰供與填充8.量測與觀測9

2、.襯砌 10.應(yīng)急預(yù)案11.施工資料 12.驗收一、隧道概述據(jù)不完全統(tǒng)計，從2006年到2010年目前為止，4年多時間內(nèi)，發(fā)生塌方事故28起，死亡71人，其中掌子面后方“關(guān)門”坍方占47%，事故發(fā)生之頻繁，死亡人數(shù)之多，令人心痛，尤其是非掌子面關(guān)門坍方施工。究其原因，除個別地質(zhì)和環(huán)境的復(fù)雜性外，主要原因是技術(shù)措施不合理、施工方法不當、施工工藝不到位、現(xiàn)場管理薄弱等。因此，提高對隧道施工的質(zhì)量安全認識，加強隧道施工管理，提高施工水平，做到“三超前、三緊跟、四到位、一強化”，對杜絕工程質(zhì)量安全事故的發(fā)生十分重要。為規(guī)范管理，積極推行隧道施工標準化，為控制隧道變形和塌方，應(yīng)從以下12方面予以高度重視

3、。備注：三超前：超前預(yù)報、超前加固、 超前支護。三緊跟：支護緊跟、仰供緊跟、二襯緊跟。四到位：工法選擇到位、工藝施作到位、工序銜接到位、光爆實施到位。一強化：強化量測隧道施工-1隧道施工準備資源配置設(shè)備配置與隧道施工設(shè)計方案相匹配，為主流通用機械，成龍配套，并具有一定的先進性。按照超前地質(zhì)預(yù)報、開挖、支護、襯砌工序等組建專業(yè)架子隊，架子隊實行勞務(wù)管理，堅決杜絕包工隊“毒瘤”。大臨規(guī)劃大臨規(guī)劃按分離、分區(qū)、有利、封閉和安全原則布置。分離即生活和生產(chǎn)區(qū)分離，生活區(qū)宜布置不受生產(chǎn)區(qū)噪音干擾且上下班安全方便地段。分區(qū)即生產(chǎn)區(qū)分區(qū)布置在隧道洞口附近兩側(cè)，分為機加工區(qū)、配電打風(fēng)區(qū)、材料區(qū)等區(qū)域。有利即布置

4、有利于施工、有利于職工上下班，有利于施工便道布置。封閉生活和生產(chǎn)區(qū)封閉管理。安全即生產(chǎn)和生活區(qū)避免不良地質(zhì)地段，滿足防洪要求，同時便道等大臨修建不影響隧道主體工程安全。隧道施工-1隧道施工準備施工圖核對在施工前，認真組織審核施工圖紙，了解設(shè)計意圖、設(shè)計標準，熟悉設(shè)計內(nèi)容，核實現(xiàn)場地形、地表和地質(zhì)（含水文），結(jié)合實際對施工圖提出意見，使其更加完善合理。核對發(fā)現(xiàn)問題匯總后會同業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理研究解決，未書面答復(fù)前施工單位不得擅自施工及變更。原材料根據(jù)原材料需要量計劃組織其進場，按規(guī)定地點和方式儲存或堆放，進場后，應(yīng)進行各項材料試驗、檢驗。不得使用不合格的原材料，不得使用鐵道部已經(jīng)公示為不合格產(chǎn)品，

5、杜絕不檢使用和未檢先用的現(xiàn)象，加強粉煤灰和外加劑質(zhì)量管理，嚴格地材穩(wěn)定性監(jiān)控。隧道施工-1超前預(yù)報隧道施工-2設(shè)計一般根據(jù)地表探測和少量的地質(zhì)鉆孔，來推斷地下深處的隧道地質(zhì)條件，往往與實際地質(zhì)條件存在差異。除設(shè)計階段加強地質(zhì)勘察外，施工階段也必須進行超前地質(zhì)預(yù)報工作，這一點尤為重要，應(yīng)把地質(zhì)超前預(yù)報作為一個工序納入生產(chǎn)過程。預(yù)報主要內(nèi)容：（1）開挖面前方的地質(zhì)情況；（2）圍巖整體性、斷層、軟弱破碎帶在前方的位置和對施工的影響；（3）地下水活動情況等。超前預(yù)報隧道施工-2地質(zhì)預(yù)報方法主要有：地質(zhì)素描、TSP203、地質(zhì)雷達、紅外線探水、超前鉆探（含加深炮孔）等 方法 優(yōu)點 缺點 TSP法 (1)

6、一次預(yù)報距離長。在軟巖條件下探測距離為100150m；在硬巖條件下探測距離為150200m。(2)一次占用掌子面時間約30min，對施工干擾少。(3)對斷層破碎帶構(gòu)造預(yù)報準確度較高。 (1)對巖溶預(yù)報的準確性不高。(2)對地下水無法預(yù)報。(3)費用較高。 地質(zhì)雷達(1)對斷層破碎帶有較高的預(yù)報準確性，對巖溶預(yù)報有一定的準確性。(2)基本不占用掌子面，對施工干擾少。 (1)對地下水無法預(yù)報。(2)一次預(yù)報距離較短，一般為1040m。(3)費用較高。超前水平鉆探(1)可根據(jù)工程需要選擇合適的鉆機，一次預(yù)報距離可以選擇。(2)預(yù)報的準確度很高。(3)淺孔鉆探基本不占用施工時間，費用較低。 (1)深孔

7、鉆探需要專用鉆孔機械。(2)深孔鉆探占用掌子面時間較長。(3)費用高。(4)一孔之見，較難形成面的概念。紅探水(1)對水構(gòu)造能定性判定。(2)費用低。(3)不占用掌子面時間。(1)對水量大小無法預(yù)測，對斷層破碎構(gòu)造無法預(yù)報。(2)預(yù)報距離短，一般為2030m。 超前預(yù)報隧道施工-2不良地質(zhì)預(yù)報要求：（鐵建設(shè)2008105號）斷層預(yù)報應(yīng)以地質(zhì)調(diào)查法為基礎(chǔ)，以彈性波反射法探測為主，必要時采用紅外探測及超前鉆探法驗證。巖溶預(yù)報應(yīng)以地質(zhì)調(diào)查法為基礎(chǔ)，以超前鉆探法為主，結(jié)合多種物探手段進行綜合超前地質(zhì)預(yù)報，并采用宏觀預(yù)報指導(dǎo)微觀預(yù)報，長距離預(yù)報指導(dǎo)中短距離預(yù)報的方法。瓦斯預(yù)報可采用地質(zhì)調(diào)查法為基礎(chǔ)，超前

8、鉆探法為主，結(jié)合多種物探手段進行綜合超前地質(zhì)預(yù)報。 涌水、突泥預(yù)報可采用地質(zhì)調(diào)查法為基礎(chǔ)，以超前鉆探法為主，結(jié)合多種物探手段進行綜合超前地質(zhì)預(yù)報。超前預(yù)報隧道施工-2參建各方都應(yīng)該重視施工階段超前地質(zhì)預(yù)報工作，建立責(zé)任制，明確責(zé)任和分工。高和極高風(fēng)險隧道，必須進行超前地質(zhì)預(yù)報的專項設(shè)計。（鐵建設(shè)2010120號）連續(xù)兩循環(huán)搭接長度：超前水平鉆孔不小于5-8m，地質(zhì)雷電探測和紅外探水應(yīng)大于5，彈性反射法和高分辨直流點法10以上，加深炮孔較爆破孔深3 。 （鐵建設(shè)2008105號）超前加固與支護隧道施工-31.超前加固超前加固主要是采取注漿加固，注漿加固是利用注漿設(shè)備把配制好的具有凝膠性能的漿液注

9、入地層，漿液凝膠后充填裂隙和膠結(jié)土砂顆粒，形成整體，提高巖體的自穩(wěn)能力，穩(wěn)定開挖面和止水，保證隧道施工安全。常用的圍巖加固方法是注漿法。注漿法主要分全斷面注漿、局部注漿兩種。在斷層破碎帶和軟弱地層，特別是富含水時，必須對圍巖進行超前加固，改良地層，確保隧道安全施工。必須配備專業(yè)隊伍、專業(yè)設(shè)備，進行專項設(shè)計，保證加固效果。無論是全斷面注漿，還是局部注漿，都要求必須配備先進的鉆孔注漿設(shè)備，必須采取信息化注漿。超前加固與支護隧道施工-3全斷面帷幕注漿局部注漿超前加固與支護隧道施工-3注漿加固范圍縱向加固長度應(yīng)根據(jù)鉆機能力和地層特點確定，一般為2030m。特殊地層條件下，應(yīng)及時調(diào)整縱向注漿加固長度，否

10、則既影響進度，又影響質(zhì)量。環(huán)向加固厚度一般為35m，局部可增加到58m。全斷面帷幕注漿宜采用通過上臺階進行全斷面注漿和無工作室管棚施工技術(shù)。全斷面帷幕注漿結(jié)束后，必須進行注漿效果檢查評定，未進行注漿效果評定不得開挖。隧道施工-3預(yù)加固與支護上斷面進行全斷面注漿設(shè)計上斷面進行全斷面注漿照片預(yù)加固與支護注漿信息化管理齊岳山隧道F11斷層無工作間管棚施作錄像隧道施工-3預(yù)加固與支護施工縫未采取防水措施。隧道施工-32.超前支護 常用的超前支護方式有超前大管棚和超前小導(dǎo)管兩種。 （1）超前大管棚大管棚是沿開挖輪廓線以較小的外插角、向開挖面前方打入鋼管構(gòu)成的棚架來形成對開挖面前方圍巖的預(yù)支護超前大管棚一

11、般是在對沉降有嚴格要求時使用，適宜于淺埋洞口、堆積體、砂土質(zhì)地層、斷層破碎帶地層，以及下穿公路、鐵路、地面建筑物時采用。大管棚一般采用70mm159mm的鋼管，縱向長度10100m根據(jù)工程需要設(shè)置?？v向兩組管棚搭接長度 3，縱向同一截面接頭數(shù)不大于50，相鄰鋼管接頭至少錯開1。預(yù)加固與支護隧道施工-3洞內(nèi)大管棚（2）超前小導(dǎo)管超前小導(dǎo)管是在隧道開挖前，沿隧道開挖輪廓線外按一定角度打入直徑為3270mm，長度35m的帶孔鋼管，利用鋼管注漿，并與鋼架連成一體進行圍巖加固的超前支護方式。超前小導(dǎo)管是在對施工安全要求較高的條件下使用。在破碎圍巖、堆積體、砂土質(zhì)地層、斷層破碎帶中普遍采用。當?shù)貙涌ㄣ@嚴重

12、時，可采用自進式錨桿。小導(dǎo)管一般采用32mm60mm的鋼管，縱向長度2.56m根據(jù)工程需要設(shè)置。小導(dǎo)管必須注漿以加固圍巖且提高鋼管剛度起到棚護作用，孔口露出噴砼面15cm,與拱架焊接。預(yù)加固與支護隧道施工-3預(yù)加固與支護超前小導(dǎo)管 隧道施工-33.初期支護初期支護是為了及時封閉開挖后的圍巖，控制圍巖的變形和松弛，充分發(fā)揮圍巖自身的支護作用，并和二次襯砌共同形成結(jié)構(gòu)承擔(dān)荷載。初期支護方式：錨網(wǎng)噴；錨網(wǎng)噴+鋼拱架，鋼架形式有格柵鋼架、工字鋼、H型鋼。特殊地質(zhì)條件下使用噴鋼纖維混凝土。初期支護受力特征：隧道開挖后短時間或變形量小時，初期支護與地層共同承受形變壓力。支護不及時或支護后變形量過大，巖體松

13、動后荷載加大，由初期支護完全被動地承受松動壓力。因此，必須保證初期支護的強度和剛度，及時支護，控制變形。預(yù)加固與支護隧道施工-33.初期支護噴砼：噴射混凝土應(yīng)采用濕噴工藝。初期早期強度24h 不小于 10Mpa。錨桿：應(yīng)沿隧道輪廓線法線方向，并盡可能與圍巖主要節(jié)理面相垂直，中空錨桿必須注漿，墊板安裝與巖面密貼。鋼筋網(wǎng)：鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)應(yīng)貼近巖面，并與錨桿相焊接固定，搭接長度12格，噴砼保護層不小于3。拱架：嚴禁鋼架兩側(cè)同時開挖接長，鋼架間距不超過10cm，單元間螺栓連接滿扣，底腳支撐應(yīng)與基巖接觸穩(wěn)固，避免懸空或不實；鋼拱架與巖面間空隙必須用噴射混凝土填充密實，嚴禁充填片石或其他材料。預(yù)加固與支護隧道

14、施工-3 鐵建設(shè)2010120文件：雙線隧道、級圍巖采用臺階法開挖時，必須設(shè)置鎖腳錨桿（管）等控制拱（墻）腳位移的措施。雙線隧道級圍巖應(yīng)設(shè)置橫向臨時支撐或臨時仰拱，臨時支撐采用型鋼，縱向每2榀設(shè)1處。鋼拱架宜采用八字節(jié)格柵拱架。鋼拱架應(yīng)工廠化制造，出廠前必須進行檢驗、試拼裝。噴混凝土原則上采用濕噴工藝，特殊地質(zhì)條件下可另行設(shè)計。預(yù)加固與支護隧道施工-31.開挖工法客運專線常用的開挖工法有全斷面法、臺階法、環(huán)形開挖預(yù)留核心土法、三臺階七步流水法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等?，F(xiàn)場施工應(yīng)嚴格執(zhí)行設(shè)計工法，不得擅自更改、如需要變更必須履行手續(xù)。隧道開挖采用光爆設(shè)計，盡量減少對圍巖的擾動，控制變形、減少超欠挖，避免

15、應(yīng)力集中。 開挖隧道施工-4（1）全斷面法全斷面開挖法是按設(shè)計斷面將隧道一次開挖成型，再施做初支和二次襯砌的隧道開挖方法，長昆段級圍巖采用此法。開挖隧道施工-4初期支護：a、b :噴砼5cm,拱部局部設(shè)置22中空錨桿開挖臺車鉆眼施工自制臺架施工隧道施工-4開挖光面爆破隧道施工-4（2）臺階法：該工法一般適合于級圍巖，要求臺階長度不大于1倍洞徑，初期支護仰拱距掌子面距離不大于2倍洞徑。開挖與支護隧道施工-4（3）環(huán)形導(dǎo)坑(預(yù)留核心土)法適用雙線、級圍巖，該方法利用核心土穩(wěn)定掌子面，然后開挖兩側(cè)邊墻、中部核心土，最后開挖仰拱。該工法步驟多，工藝要求高。全斷面初期支護完成距拱部開挖面不超過D。開挖隧

16、道施工-4（3）環(huán)形導(dǎo)坑(預(yù)留核心土)法開挖施工要求：環(huán)形開挖進尺一般為0.51.0m；開挖后應(yīng)及時施作噴錨支護、安設(shè)鋼架支撐，每兩榀鋼架之間采用連續(xù)鋼筋連接，并加鎖腳錨桿；當圍巖地質(zhì)條件差，自穩(wěn)時間較短時，開挖前施作超前支護;特點：開挖工作面穩(wěn)定性好施工干擾大、工效低隧道施工-4（4）三臺階臨時仰拱法（或支撐）用于雙線級圍巖，該方法臺階開挖后及時施作仰拱或支撐使初期支護閉合成環(huán)。開挖隧道施工-4開挖76-3777776-376-26-1仰供棧橋三臺階七步開挖法示意圖 三臺階七步開挖法（5）三臺階七步開挖法一般適用于黃土地區(qū)隧道施工，也可用于其它級圍巖地段。襯砌超前支護隧道施工-4鐵建設(shè)201

17、0120號文件：臺階法施工：上臺階每循環(huán)開挖進尺、級圍巖不大于1榀鋼架，級不大于2榀。邊墻開挖進尺不大于2榀。仰拱開挖前必須完成鋼架鎖腳錨桿（管），每循環(huán)開挖進尺不大于3m。初期支護封閉成環(huán)位置距掌子面距離原則上不宜不大于2倍洞徑. 根據(jù)地質(zhì)、量測情況，設(shè)置臨時支撐或仰拱，臨時支撐采用型鋼，縱向每2榀設(shè)1處。開挖隧道施工-4（4）雙側(cè)壁導(dǎo)坑法該工法適用雙線、級圍巖，在特大斷面等特殊條件下采用。該工法先開挖隧道兩側(cè)導(dǎo)坑，再進行中部開挖支護。工法特點：控制沉降變形好，但連接點多，受力復(fù)雜，對工藝要求高。開挖隧道施工-4防排水工程隧道施工-5基面處理：圍巖滲漏水采用引排措施，清除基面外露鋼管及鋼筋頭

18、，用水泥砂漿抹平，初期支護表面平整度用2m直尺進行檢查，達到驗標要求。排水盲管：縱環(huán)向排水盲管采用三通聯(lián)接，用錨釘和防水板窄條固定在巖面上。緩沖層鋪設(shè)：緩沖層材料采用無紡布墊層，用塑料焊圈射釘固定，拱部間距0.50.8m，邊墻間距0.81.0m，底部11.5 m，呈梅花形排列。防水板鋪設(shè)：按1.11.2:1留松弛量，用熱合器使防水板融化與塑料墊圈粘結(jié)牢固。掌握好溫度和時間，防止焊穿或焊接不牢。防排水工程隧道施工-5 防水板焊接：雙焊縫焊接，每焊縫不小于15mm，搭接寬度15cm，避免漏焊、假焊、烤焦、焊穿現(xiàn)象，現(xiàn)場配備滅火裝置，焊接完按規(guī)定采用充氣式檢查。 止水帶固定：中埋式止水帶連接應(yīng)采用熱

19、硫化連接的方法，搭接長度不得小于10cm，焊接縫寬不小于50cm。 矮邊墻頂部和邊墻必須施作防水設(shè)施。洞內(nèi)反坡排水，配備抽水機的排水能力應(yīng)大于涌（漏）水量的20%以上，并應(yīng)有備用臺數(shù)。局部抽水宜選用潛水泵。防排水工程隧道施工-5洞口截排水設(shè)施防水板及土工布鋪設(shè)仰供與填充隧道施工-6仰拱及時施作，盡快形成封閉環(huán)。根據(jù)部有關(guān)要求： 級、級、級圍巖距開挖面分別不得超過90m、50m、40m 。仰拱施工前應(yīng)清除虛碴、雜物和積水。必須全幅灌注，嚴禁半幅施工。仰拱施工縫和變形縫處應(yīng)做防水處理。仰拱填充嚴禁與仰拱同時施工，宜在仰拱混凝土終凝后施作。為減少與出碴運輸?shù)母蓴_，采用仰拱棧橋跨過仰拱施工地段施工。仰

20、供與填充隧道施工-6隧道內(nèi)仰拱棧橋仰拱鋼筋綁扎襯砌二次襯砌混凝土應(yīng)連續(xù)灌筑，襯砌混凝土結(jié)構(gòu)表面應(yīng)密實平整、顏色均勻，嚴禁露筋，不得有蜂窩、孔洞、疏松、麻面和缺棱掉角等缺陷。襯砌表面接縫無明顯錯臺，無滲漏水，達到設(shè)計要求。 坍落度不足，不得擅自加水，應(yīng)當在技術(shù)人員的指導(dǎo)下用追加減水劑的方法解決。使用外加劑及粉煤灰時必須嚴格計量。 隧道施工-7襯砌由于目前初支二襯共同承載的設(shè)計方法，適時進行二次襯砌對安全施工十分重要，根據(jù)部有關(guān)要求：級和級、級、級圍巖二襯距開挖面分別不得大于200m、120m、90米， 級、級不大于70m ，這些經(jīng)驗數(shù)據(jù)是十分重要的，現(xiàn)場必須嚴格執(zhí)行。二次襯砌的厚度嚴禁小于設(shè)計厚

21、度，襯砌的輪廓線嚴禁侵入設(shè)計輪廓線。隧道施工-7襯砌二次襯砌隧道施工-7監(jiān)控量測是在隧道施工過程中，使用專用儀器和工具對圍巖和支護結(jié)構(gòu)的變形、受力以及它們之間的關(guān)系進行觀測，并對其穩(wěn)定性、安全性進行評價，據(jù)此對施工方法、結(jié)構(gòu)支護參數(shù)進行驗證、調(diào)整的工作。是隧道施工安全的“眼睛” 。監(jiān)控量測要作為施工組織設(shè)計一個重要組成部分，納入施工工序，由專人負責(zé)，建立等級管理、信息反饋和報告制度。建立最大日變形量和累計變形量的風(fēng)險預(yù)警機制； 監(jiān)控量測與觀測隧道施工-8圍巖監(jiān)控量測最核心的環(huán)節(jié)是量測后的數(shù)據(jù)整理和數(shù)據(jù)回歸分析，根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整支護參數(shù)，并及時將量測數(shù)據(jù)和分析結(jié)果反饋給設(shè)計、監(jiān)理單位，設(shè)計單位驗證后應(yīng)及時根據(jù)量測數(shù)據(jù)調(diào)整設(shè)計參數(shù)，施工單位按變更設(shè)計進行施工。量測結(jié)果是用于指導(dǎo)施工和安全質(zhì)量管理，堅決反對量測工作中的表面文章、流于形式、走過場和虛假現(xiàn)象，把量測工作落到實處。監(jiān)控量測與觀測隧道施工-8監(jiān)控量測主要包括拱頂下沉和水平收斂。目前采用有尺量測和無尺量測。為確保量測數(shù)據(jù)準確和操作方便，大斷面隧道宜使用無尺量測。無尺量測有尺量測隧道施工-8監(jiān)控量測與觀測 鐵建設(shè)2010120文件： 隧