隧道常用施工方法

常用施工工法七、隧道常用施工方法

（一）鉆爆法（二）明挖法（三）機(jī)械法-掘進(jìn)機(jī)法（四）沉埋法

1、鉆爆法施工流程2、 鉆爆法施工工法3、鉆爆法各工法特點(diǎn)4、單側(cè)壁導(dǎo)坑法（CRD法）施工工法①→③→②→④5、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工法6、臺(tái)階法施工工法7、導(dǎo)洞超前預(yù)留光爆層施工工法八、隧道鉆爆法施工

第一節(jié)施工程序第二節(jié)施工方法及工藝一、開(kāi)挖鉆爆法施工根據(jù)圍巖類別不同可采用全斷面一次開(kāi)挖法和臺(tái)階開(kāi)挖法兩種施工方法。(一)、全斷面一次開(kāi)挖法全斷面一次開(kāi)挖法就是將全部設(shè)計(jì)斷面一次開(kāi)挖成型，再修筑襯砌。采用鑿巖臺(tái)車鉆深孔，光面爆破，其主要工序?yàn)椋菏褂靡苿?dòng)式鉆孔臺(tái)車，首先根據(jù)炮眼布置位置全斷面一次鉆孔，并進(jìn)行裝藥連線，然后將鉆孔臺(tái)車后退到50m以外的安全地點(diǎn)，再起爆，一次爆破成型，利用裝載機(jī)裝碴，自卸汽車運(yùn)至棄碴地點(diǎn)，出碴后鉆孔臺(tái)車再推進(jìn)至開(kāi)挖面就位，開(kāi)始下一個(gè)鉆爆作業(yè)循環(huán)，同時(shí)進(jìn)行先墻后拱襯砌。(二)、臺(tái)階開(kāi)挖法臺(tái)階開(kāi)挖法是將設(shè)計(jì)斷面分上半部斷面和下半部斷面兩次開(kāi)挖成型；或采用上弧形導(dǎo)坑超前開(kāi)挖和中核開(kāi)挖及下部開(kāi)挖(即臺(tái)階分部開(kāi)挖法)，見(jiàn)圖2所示。在上部斷面以弧形導(dǎo)坑領(lǐng)先2.5m～2m，下部斷面以一個(gè)正臺(tái)階垂直挖到底，一次爆破，利用渣堆鉆眼，機(jī)械裝渣運(yùn)輸，先墻后拱襯砌。臺(tái)階劃分做到爆破后扒渣量少，鉆眼和出渣干擾少。因此，一般將設(shè)計(jì)斷面劃分成1～2個(gè)臺(tái)階進(jìn)行分部開(kāi)挖(如圖3所示)。二、鉆爆設(shè)計(jì)采用鉆爆法施工時(shí)，為減少超挖和控制對(duì)圍巖的擾動(dòng)，綜合研究地質(zhì)情況、開(kāi)挖斷面大小、開(kāi)挖進(jìn)尺快慢、爆破器材性能、鉆眼機(jī)具和出渣能力等因素，在此基礎(chǔ)上編制鉆爆設(shè)計(jì)。(一)、鉆爆設(shè)計(jì)的內(nèi)容鉆爆設(shè)計(jì)包括：炮眼(掏槽眼、輔助眼、周邊眼)的布置圖、數(shù)目、深度和角度、裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)圖、起爆方法和爆破順序等。(二)、爆破設(shè)計(jì)圖爆破設(shè)計(jì)圖包括：炮眼布置圖、周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)圖、鉆爆參數(shù)表、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及設(shè)計(jì)施工有關(guān)的必要文字說(shuō)明。(三)、光面爆破參數(shù)選擇1、根據(jù)圍巖特點(diǎn)合理選擇周邊眼間距及周邊眼的最小抵抗線；2、嚴(yán)格控制周邊眼的裝藥量，使藥量沿炮眼全長(zhǎng)均勻分布；3、周邊眼采用小直徑藥卷和低爆速炸藥。借助傳爆線以實(shí)現(xiàn)空氣間隔裝藥；4、采用毫秒微差順序起爆，使周邊爆破時(shí)有最好的臨空面。周邊眼同段的雷管起爆時(shí)間差盡可能??；5、各光面爆破參數(shù)的選用：如周邊眼間距(E)、最小抵抗線(V)、相對(duì)距(E/V)和裝藥集中度(q)等，采用工程類比或根據(jù)爆破漏斗及成縫試驗(yàn)，選擇光面爆破參數(shù)。三、穩(wěn)定開(kāi)挖面的幾種輔助施工方法(一)、超前錨桿或超前小鋼管支護(hù)1、超前錨桿或超前小鋼管采用鉆機(jī)鉆孔，一般和鋼架支撐配合使用，并以鋼架腹部穿過(guò)，特殊情況下可以拱架底部或頂部穿入；2、超前錨桿或超前小鋼管支護(hù)，與隧道縱向開(kāi)挖輪廓線間的外插角取5°～10°，長(zhǎng)度大于循環(huán)進(jìn)尺，一般為3～5m；3、超前錨桿采用早強(qiáng)水泥砂漿錨桿；4、超前小鋼管平直，尾部焊箍，頂部呈尖錐狀。安設(shè)前檢查小鋼管尺寸，鋼管頂入鉆孔長(zhǎng)度不小于管長(zhǎng)的90%。(二)、管棚鋼架超前支護(hù)1、管棚利用液壓臺(tái)車鉆深孔(鉆深孔工藝流程見(jiàn)圖4)，鉆桿長(zhǎng)度不夠時(shí)采用與鉆桿材質(zhì)相同聯(lián)結(jié)套進(jìn)行接桿，同時(shí)對(duì)回轉(zhuǎn)扭距、沖擊功及推力進(jìn)行控制和協(xié)調(diào)，尤其要嚴(yán)格控制推力，不能過(guò)大圖4鉆深孔工藝流程圖2、棚管采用普通鋼管制作，鋼管節(jié)長(zhǎng)取4～6m，長(zhǎng)度不夠時(shí)必須接長(zhǎng)。棚管接長(zhǎng)時(shí)先將前一根鋼管頂入鉆好的孔內(nèi)再聯(lián)結(jié)。將事先加工好的管節(jié)聯(lián)結(jié)套預(yù)先焊接在每節(jié)鋼管兩端。第一根鋼管前端焊上合金鋼片空心鉆頭，以防管頭頂彎或劈裂；3、檢查開(kāi)挖的斷面中線及高程，開(kāi)挖輪廓線符合設(shè)計(jì)要求。在開(kāi)挖工作面處先安裝受力拱架，并在其上正確標(biāo)明管棚位置；4、鋼架安裝垂直度允許誤差、中線及高程允許誤差符合規(guī)范要求。在鋼架上沿隧道開(kāi)挖輪廓線縱向鉆設(shè)管棚孔，其外插角以不侵入隧道開(kāi)挖輪廓線越小越好?？讖奖裙芘镤摴苤睆酱蠹s20～30mm。鉆孔環(huán)向中心間距視管棚用途確定。鉆孔順序一般由高孔位向低孔位進(jìn)行；5、鉆進(jìn)作業(yè)中，開(kāi)孔時(shí)低速低壓，待成孔后加壓并以正常鉆速鉆進(jìn)，若出現(xiàn)卡鉆、坍孔時(shí)，注漿后再鉆；6、如需增加管棚鋼架支護(hù)的剛度時(shí)，可在管棚鋼管內(nèi)注入水泥砂漿。采用牛角泵灌注水泥砂漿，封堵塞設(shè)進(jìn)料口和出氣孔，在出氣孔流漿后，方可停止壓注。頂管工藝流程見(jiàn)圖5。圖5管棚頂管施工工藝流程圖鑿巖機(jī)安裝鋼管頂進(jìn)聯(lián)結(jié)套臺(tái)車鉆孔準(zhǔn)備管節(jié)聯(lián)結(jié)套加工制作鉆管棚孔頂?shù)谝还?jié)棚管接第二節(jié)棚管頂?shù)诙?jié)棚管鋼管內(nèi)灌注水泥砂漿循環(huán)至設(shè)計(jì)孔深(三)、超前小導(dǎo)管預(yù)注漿1、小導(dǎo)管采用焊接鋼管或無(wú)縫鋼管制作，長(zhǎng)度取3～5m。管壁每隔10～20cm交錯(cuò)鉆眼，眼孔直徑一般為φ6～8mm；2、沿隧道縱向開(kāi)挖輪廓線向外以10°～30°的外插角采用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔，將小導(dǎo)管打入地層、亦可在開(kāi)挖面上鉆孔將小導(dǎo)管打入地層，小導(dǎo)管環(huán)向間距符合設(shè)計(jì)要求；3、小導(dǎo)管注漿前，先對(duì)開(kāi)挖面及5m范圍內(nèi)的坑道，噴射厚度為5～10cm混凝土或用模筑混凝土封閉，檢查注漿機(jī)具是否完好，同時(shí)備足注漿材料；4、小導(dǎo)管預(yù)注漿的工序流程見(jiàn)圖6所示；5、為充分發(fā)揮機(jī)械效能，加快注漿進(jìn)度，在小導(dǎo)管前安設(shè)分漿器，一次可注入3～5根小導(dǎo)管?？卓谔幵O(shè)置止?jié){塞，止?jié){塞能承受規(guī)定的最大注漿力或水壓；6、注漿后至開(kāi)挖前的時(shí)間間隔視漿液種類確定，開(kāi)挖時(shí)保留1.5～2.0m的止?jié){墻，防止下次注漿時(shí)孔口跑漿。圖6小導(dǎo)管注漿工序流程圖四、不良地質(zhì)處理方法(一)、斷層隧道穿過(guò)斷層地段時(shí)，施工難度取決于斷層的性質(zhì)、斷層破碎帶的寬度、填充物、含水性和斷層活動(dòng)性以及隧道軸線和斷層構(gòu)造線方向的組合關(guān)系(正交、斜交或平行)。此外，與施工中對(duì)圍巖的破壞程度、工序銜接的快慢、施工技術(shù)措施是否得當(dāng)?shù)?，均有很大關(guān)系。1、探明斷層地帶情況施工前，切實(shí)掌握所遇斷層帶的所有情況。如破碎帶寬度較大，破壞程度嚴(yán)重，破碎帶的充填物情況復(fù)雜，且有較多地下水時(shí)，開(kāi)挖調(diào)查導(dǎo)坑。利用調(diào)查導(dǎo)坑詳細(xì)測(cè)繪地質(zhì)狀況后，及時(shí)做好封閉襯砌；調(diào)查導(dǎo)坑穿過(guò)斷層后，在較好的巖層中掘進(jìn)一段距離后再轉(zhuǎn)入正洞，開(kāi)辟新的工作面，如圖7所示。2、選擇合理施工方法在斷層帶施工，根據(jù)有關(guān)施工技術(shù)與機(jī)具設(shè)備條件、進(jìn)度要求、材料供給等，慎重選擇通過(guò)斷層地段的施工方法。當(dāng)斷層帶內(nèi)充填軟塑狀的斷層泥或特別松散的顆粒時(shí)，采用先拱后墻法。墻部的首輪馬口用挖井法施工，如斷層帶特別破碎，則二、三輪馬口以擴(kuò)井法施工，最后挖去核心土，隨即筑仰拱。如斷層帶出現(xiàn)大量涌水，采取排堵結(jié)合的治理措施，具體見(jiàn)涌水處理方法相關(guān)內(nèi)容。(二)、巖爆巖爆多發(fā)生在埋藏很深、整體、干燥和質(zhì)地堅(jiān)硬的巖層中。產(chǎn)生巖爆的時(shí)間，一般在開(kāi)挖后幾小時(shí)內(nèi)，也有的在較長(zhǎng)時(shí)間后發(fā)生。常見(jiàn)的巖爆以頂部或拱腰部位為多，施工中注意做到以下幾點(diǎn)：1、如設(shè)有平行導(dǎo)坑，則平導(dǎo)掘進(jìn)超前正洞一段距離，以了解地質(zhì)，分析可能發(fā)生巖爆的地段，以便正洞施工到達(dá)相應(yīng)地段時(shí)加強(qiáng)防衛(wèi)，采取必要措施；2、使用光面爆破，嚴(yán)格控制用藥量，盡可能減少爆破對(duì)圍巖的影響；3、選用預(yù)先釋放部分能量的方法，如松動(dòng)爆破法、超前鉆孔預(yù)爆法，或噴射高壓水沖洗法，先期將巖層的原始應(yīng)力釋放一些，以減少巖爆的發(fā)生；4、加強(qiáng)支護(hù)工作，在爆破后立即向拱部及側(cè)壁進(jìn)行噴射混凝土，再加設(shè)錨桿及鋼絲網(wǎng)。同時(shí)襯砌工作緊跟開(kāi)挖工序進(jìn)行，盡可能減少巖層暴露時(shí)間，減少巖爆發(fā)生和確保人身安全。(三)、涌水地下工程施工中，有可能發(fā)生涌水現(xiàn)象，尤其是富含地下水的斷層破碎帶內(nèi)，極易產(chǎn)生大量涌水，給施工生產(chǎn)帶來(lái)不安全因素。隧道施工用水的處理方法，首先根據(jù)設(shè)計(jì)文件中關(guān)于隧道防、排水構(gòu)造設(shè)計(jì)資料對(duì)隧道可能出現(xiàn)涌水地段的涌水量大小、補(bǔ)給方式、變化規(guī)律及水質(zhì)成分等進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查、鉆探及預(yù)報(bào)，結(jié)合工程實(shí)際情況，因地制宜，選擇既經(jīng)濟(jì)合理，又能確保圍巖穩(wěn)定，并保護(hù)環(huán)境的治水方案，同時(shí)便于初期支護(hù)的施工。隧道用水處理方法有很多種，常見(jiàn)的有以下幾種方法：1、采用輔助坑道排水(1)、輔助坑道設(shè)計(jì)和正洞平行或接近平行；(2)、輔助坑道底標(biāo)高低于正洞底標(biāo)高；(3)、輔助坑道一般超前正洞10～20m，至少超前1～2個(gè)循環(huán)進(jìn)尺。2、采用超前鉆孔排水(1)、使用輕型探水鉆機(jī)或鑿巖機(jī)鉆孔；(2)、鉆孔孔位(孔底)設(shè)置在水流的上方，鉆孔時(shí)孔口設(shè)保護(hù)裝置，以防人身及機(jī)械事故；(3)、配備數(shù)量足夠的抽、排水設(shè)備，采取排水措施迅速將鉆孔排出的水排出洞外；(4)、超前鉆孔孔底超前開(kāi)挖面1～2個(gè)循環(huán)進(jìn)尺。3、采用超前圍巖預(yù)注漿堵水(1)、注漿段的長(zhǎng)度根據(jù)地質(zhì)條件、涌水量、機(jī)具設(shè)備能力等因素確定，一般取30～50m之間；(2)、鉆孔及注漿按由外圈向內(nèi)圈的順序進(jìn)行，同一圈鉆孔間隔施工；(3)、注漿漿液采用水泥漿或水泥—水玻璃雙液漿。五、初期支護(hù)(一)、錨桿施工用于臨時(shí)支護(hù)的錨桿種類較多，包括：普通水泥砂漿錨桿、早強(qiáng)水泥砂漿錨桿、早強(qiáng)藥包錨桿、縫管式摩擦錨桿、楔縫式內(nèi)錨頭錨桿、脹殼式內(nèi)錨頭預(yù)應(yīng)力錨桿等。各類錨桿的主要區(qū)別在于其錨固型式不同，其施工方法也不盡相同，此處以普通水泥砂漿錨桿為例介紹錨桿施工。1、施工前的準(zhǔn)備工作(1)、將錨桿桿體調(diào)平調(diào)直，并除銹和除油；(2)、優(yōu)先使用普通硅酸水泥，條件不具備時(shí)可使用礦碴硅酸鹽水泥或火山灰硅酸鹽水泥；(3)、采用清潔、堅(jiān)硬的中細(xì)砂，使用前過(guò)篩。2、施工方法(1)、采用20MnSi鋼筋或A3鋼筋制作桿體，直徑一般為14～22mm，長(zhǎng)度為2～3.5m，為增加錨固力，桿體內(nèi)端可以劈口開(kāi)叉；(2)、按設(shè)計(jì)配合比均勻拌制水泥砂漿，并調(diào)整其和易性，隨拌隨用；(3)、使用錨桿鉆機(jī)或錨桿臺(tái)車沿隧道周邊徑向鉆孔，孔位偏差、孔深及孔徑符合設(shè)計(jì)要求；(4)、將注漿管插到孔底，開(kāi)始注漿后，徐徐均勻地將注漿管往外拖出，始終保持注漿管口埋在砂漿內(nèi)；(5)、在鉆孔內(nèi)注滿漿后立即將桿體對(duì)中插入，并在孔口將桿體固定，砂漿凝固前，不得敲擊、碰撞和拉拔錨桿。圖7砂漿錨桿注漿施工示意圖3、 砂漿錨桿施工工藝流程(二)、噴射混凝土施工噴射混凝土的工藝有干噴、潮噴、濕噴和混合噴四種，它們之間的主要區(qū)別是：各工藝的投料程序不同，尤其是加水和速凝劑的時(shí)機(jī)不同。其中濕噴工藝混凝土的質(zhì)量較容易控制，噴射過(guò)程中的粉塵和回彈量較少，目前被廣泛推廣應(yīng)用。1、施工前的準(zhǔn)備工作(1)、認(rèn)真檢查受噴面，清除松動(dòng)危石，對(duì)局部欠挖超標(biāo)過(guò)多的進(jìn)行處理；(2)、受噴面如有集中滲水時(shí)，作好排水引流處理；(3)、用高壓風(fēng)或水清洗受噴面，將開(kāi)挖面的粉塵和雜物清理干凈；(4)、埋設(shè)噴層厚度檢查標(biāo)志，并記錄其外露長(zhǎng)度；(5)、檢查運(yùn)轉(zhuǎn)和調(diào)試好各種機(jī)械設(shè)備的工作狀態(tài)。2、施工方法(1)、由強(qiáng)制式攪拌機(jī)按設(shè)計(jì)配合比將骨料、水泥和水拌和均勻后運(yùn)送至濕式噴射機(jī)；(2)、由濕式噴射機(jī)通過(guò)高壓風(fēng)將拌和好的混凝土混合料壓送到噴頭處，再在噴頭上添加速凝劑，然后噴至受噴面；(3)、為提高支護(hù)效果，噴射混凝土多與錨桿、鋼筋網(wǎng)聯(lián)合使用?；炷羾娚洳捎脧?fù)噴工藝，初噴一定厚度后，按設(shè)計(jì)打錨桿、掛鋼筋網(wǎng)，然后再?gòu)?fù)噴至設(shè)計(jì)厚度；(4)、噴射作業(yè)分段、分部、分塊，按先墻后拱、自下而上的順序進(jìn)行，噴嘴垂直受噴面作均勻的順時(shí)針?lè)较虻穆菪D(zhuǎn)動(dòng)。3、施工工藝

濕噴工藝流程見(jiàn)圖9。(三)、鋼拱架制作與安設(shè)在圍巖軟弱破碎較嚴(yán)重，自穩(wěn)性差的隧道地段，開(kāi)挖后要求早期支護(hù)，必須具有較大的剛度，以阻止圍巖過(guò)度變形和承受部分松弛荷載。實(shí)際施工中，常采用鋼拱架型式進(jìn)行支護(hù)，鋼拱架可很好地與錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土合理組合，構(gòu)成聯(lián)合支護(hù)，增強(qiáng)支護(hù)功能的有效性，且受力條件較好，對(duì)隧道斷面變形有較好的適應(yīng)性。1、鋼拱架的制作隧道用作支護(hù)結(jié)構(gòu)的鋼拱架的形式較多，可采用H、V型鋼、工字鋼、鋼管或鋼軌加工制作，也可采用鋼筋加工制的格柵鋼拱架。鋼拱架一般在現(xiàn)場(chǎng)制作，采用冷彎加工焊接而制成。格柵鋼拱架的腹部八字單元可以在工廠壓制，裝運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)按比例為1：1的胎模熱彎加工及焊接或鉚接而成。2、鋼拱架的安設(shè)(1)、鋼拱架加工后先進(jìn)行試拼裝，要求加工制作的鋼拱架構(gòu)件尺寸準(zhǔn)確、弧形圓順、結(jié)構(gòu)安全可靠。同時(shí)鋼拱架的截面尺寸滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的要求；(2)、鋼拱架采用人工作業(yè)平臺(tái)配合裝載機(jī)進(jìn)行安裝，鋼架之間采用縱向鋼筋聯(lián)接，拱腳放在特制的基礎(chǔ)上或原狀土上；(3)、鋼拱架嚴(yán)格按設(shè)計(jì)位置安設(shè)，其垂直度、上下左右各項(xiàng)偏差符合規(guī)范要求3、工藝流程鋼拱架安裝工藝流程見(jiàn)圖10。圖10鋼拱架安裝工藝流程圖六、二次襯砌施工在隧道和地下工程中常用的支護(hù)襯砌形式主要有整體式襯