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铁路客运专线隧道工程施工技术指南报批

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UDC中华人民共和国行业标准TBPTB×××××—2005客运专线铁路隧道工程施工技术指南(报批稿)2005—××—××发布2005—××—××实施中华人民共和国铁道部发布-2- 中华人民共和国行业标准客运专线铁路隧道工程施工技术指南(报批稿)主编单位:中铁一局集团有限公司批准部门:中华人民共和国铁道部施行日期:2005年×月×日中国铁道出版社2005年·北京-2- 前言本指南根据铁道部经济规划研究院《关于认真做好新建客运专线铁路施工和验收暂行标准编制工作的通知》(经规标准[2004]8号)文件要求编写,供时速200~350km新建客运专线铁路试用。其内容以《铁路隧道施工规范》(TB10204)为基础而编写。本指南共分13章,另有8个附录。其主要内容包括:总则、术语、施工准备、洞口工程、超前地质预测预报、开挖、支护、装运与弃碴、衬砌、监控量测、防排水、通风防尘与风水电供应、特殊岩土和不良地质地段隧道施工等。本指南主要修订的内容有:1对施工中须报请监理工程师批准的主要项目作了规定。2明确了采用钻爆法施工时应优先采用喷锚构筑法,强调地质复杂、长大隧道必须将地质预测、预报及监控量测作为工序引入施工作业循环。并对施工阶段地质预测、预报增加了专门的章节。3明确了衬砌施工必须遵循仰拱超前,拱墙整体浇筑的原则,并尽量采用仰拱、侧壁、拱部一体化施工模板台车。4根据多年来隧道施工及运营的经验、教训及目前对环境保护的要求,明确了客运专线铁路隧道工程应把加固围岩、防排水做为重点,防水等级必须达到国家标准《地下工程防水技术规范》(GB50108)规定的一级防水等级标准。5在衬砌结构混凝土的施工中增加了耐久性混凝土的施工要求。6在目前施工现场的条件下,尽量对每道工序有质量检查的内容和方法;7隧道施工中,应把环境保护放在首位。洞内施工应加强通风、照明、防尘、降温和防止有害气体,确保作业人员身体健康。-175- 在执行本指南过程中,希望各单位结合工程实践,认真总结经验,积累资料。如发现需要修改和补充之处,请及时将意见和有关资料寄交中铁一局集团有限公司(地址:西安市雁塔路北段1号;邮编:710054;电话:029-87864797;电邮:sgb06@crfeb.com.cn),并抄送铁路工程技术标准所(北京市羊坊店路甲8号,邮编:100038)。本指南由铁道部建设管理司负责解释。主编单位:中铁一局集团有限公司参编单位:铁路工程技术标准所主要起草人:王秀成、倪光斌、杨志安、管德鹏、董晓光、吴正新。-175- 目次1总则12术语33施工准备73.1施工调查73.2设计文件的核对73.3实施性施工组织设计83.4控制测量103.5施工机械准备103.6施工场地与临时工程113.7作业人员134洞口工程144.1一般规定144.2明洞及洞门154.3缓冲结构175超前地质预测、预报196开挖226.1一般规定226.2隧道超欠挖的规定256.3钻爆开挖277支护337.1一般规定337.2喷射混凝土337.3锚杆、锚索387.4钢筋网417.5钢架428装、运与弃碴439衬砌45-175- 9.1一般规定459.2耐久性混凝土施工4810监控量测5311防排水5811.1一般规定5811.2注浆防水5811.3结构防排水6211.4施工排水7412通风、防尘与风水电供应7612.1通风与防尘7612.2供风7812.3供水7912.4供电8013特殊岩土和不良地质地段隧道施工8213.1一般规定8213.2富水软弱破碎围岩8213.3岩溶8313.4风积沙和含水砂层8513.5瓦斯8613.6岩爆9013.7挤压性围岩9113.8膨胀岩9213.9黄土94附录A开挖、支护顺序图96附录B爆破成缝试验方法99附录C周边眼装药结构100附录D喷锚支护施工记录101附录E喷锚支护有关的试验和测定方法103E.1喷射混凝土强度检查试件的制作方法103-175- E.2喷射混凝土厚度的检测方法103E.3喷射混凝土与岩面粘结力的试验方法103E.4喷混凝土实际配合比、水灰比的测定方法104附录F铁路隧道围岩分级判定105附录G施工阶段围岩级别判定卡107《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》条文说明109-175- 1总则1.0.1为适应新建客运专线铁路工程的施工技术要求,使隧道施工符合技术先进、质量优良、施工安全、进度均衡、消耗降低、有利环保的要求而制定本指南。1.0.2本指南适用于时速200~350km新建客运专线、标准轨距的铁路隧道工程的施工。1.0.3客运专线铁路隧道工程必须按照批准的设计文件施工,在施工中应根据地质预测、预报及监控量测信息实施动态管理。1.0.4客运专线铁路隧道工程采用钻爆法施工时,宜采用喷锚构筑法。1.0.5客运专线铁路隧道工程每道工序的完成,都应采取相应的检测手段检测施工质量,并作好记录;隧道完工后应对施工质量进行全面的无损检测,特别是衬砌质量及隧道底部质量,必要时辅以钻孔取样。并应将检测结果纳入竣工文件。1.0.6客运专线铁路隧道工程防排水,应采取“防、排、截、堵相结合,因地制宜,综合治理”的原则,根据施工需要和当地环保要求做好施工期间的防排水。1.0.7客运专线铁路隧道工程的防水等级必须达到国家标准《地下工程防水技术规范》(GB50108)规定的一级防水等级标准,衬砌结构不允许渗水,衬砌结构表面无湿渍。1.0.8客运专线铁路隧道工程施工防水应以混凝土自防水为主体,应以施工缝、变形缝防水为重点,并应重视初期支护的防水,辅以注浆防水和防水层加强防水,满足结构使用功能。1.0.9隧道衬砌结构施工过程中,应建立完善的质量保证体系,采用先进的施工工艺和检测手段,进行严格的过程控制,确保混凝土结构的耐久性。1.0.10客运专线铁路隧道的长度等级可按下列规定划分:1长度在500m及以下为短隧道。2长度在500m以上至3000m为中长隧道。3长度在3000m以上至10000m为长隧道。4长度在10000m以上为特长隧道。1.0.11客运专线铁路隧道工程-175- 施工应根据铁路修建的总体施工组织计划,结合施工单位具体情况,做好以下工作:1隧道施工必须遵守国家、铁道部规定的安全规程,制定切实可行的安全措施,确保施工安全。2隧道施工必须遵守国家、铁道部规定的质量验收标准,建立完善的质量保证体系,制定切实可行的质量保证措施,确保工程质量。3应用信息化网络技术,推广应用新技术、新工艺、新材料、新设备,提高施工管理水平和施工技术水平。4隧道施工应根据隧道的长度、水文地质、工程地质情况制定地质预测、预报和监控量测计划,并纳入施工工序中。5在保证工程施工质量的前提下,节约能源,降低材料消耗,提高隧道工程施工的综合经济效益。6积极改善隧道工程施工条件,加强通风、防尘、照明、防有害气体、防辐射,降低作业人员的劳动强度,遵守国家有关劳动保护法规,确保作业人员身体健康。7所用于主体、附属工程的材料进场前应进行相关的试验与检验,各种工程材料必须符合国家、铁道部现行规范和验标的要求后才能进场。8隧道工程施工从进场建点到竣工收尾,都应把保护环境、文明施工贯穿到施工的每一环节中。1.0.1隧道工程施工应根据规定的测量精度,采取相应的施测方法,建立复核制度,保证隧道的中线、水平、开挖断面、初期支护厚度、二次衬砌厚度和净空尺寸符合设计要求。1.0.2在施工过程中,应随时收集原始数据、资料,做好有关的施工记录。隧道竣工时应根据施工特点编写单项和全面的施工技术总结,及时提交竣工文件。1.0.3客运专线铁路隧道工程的施工除应符合本指南外,尚应符合国家现行有关强制性标准的规定。-175- 术语1.0.1物理勘探geophysicalprospecting(geophysicalexploration)利用物理学的原理、方法和专门的仪器,测试并综合分析隧道的工程地质、水文地质特征和物理参数以及工程质量的检测。隧道工程地质调查中,常用的方法有电法、弹性波法、电磁波法等,简称物探法。1.0.2岩石质量指标(RQD)rockqualitydesignation  用直径为75mm的金刚石钻头和双层岩芯管在岩石中钻进,连续取芯,回次钻进所取岩芯中,长度大于10cm的岩芯段长度之和与该回次进尺的比值,以百分数表示。1.0.3围岩自稳时间rock-selfstabilitytime围岩开挖暴露后,在未进行任何支护情况下,能够自行持续稳定的时间。1.0.4围岩自承能力bearingcapacityofsurroundingrock围岩开挖暴露后,在无需进行任何支护的情况下,松弛区外侧出现应力重分布,达到平衡状态并形成“平衡拱”,由“平衡拱”承载上部荷重的能力。1.0.5结构耐久性structuredurability结构及其部件在可能引起材料性能劣化的各种作用下能够长期维持其应有性能的能力。在结构设计中,结构耐久性又常被定义为预定作用和预期的维修与使用条件下,结构及其部件能在预定的期限内维持其所需的最低性能要求的能力。1.0.6胶凝材料cementitiousmaterial,orbinder用于配置混凝土的硅酸盐水泥与粉煤灰、磨细矿渣和硅灰等矿物掺和料的总称。矿物掺和料在混凝土配比中的用量,通常以其占胶凝材料总量的百分比(重量比)表示。1.0.7水胶比watertobinderratio混凝土配置时的用水量与胶凝材料(水泥加矿物掺和料)总量之比。在耐久性混凝土的配合比中,常以胶凝材料用量的概念取代传统的水泥用量,并以水胶比取代传统的水灰比,作为判断混凝土密实性或耐久性的一个宏观指标。1.0.8全断面开挖法fullfaceexcavationmethod-175- 采用全断面一次开挖成形的施工方法。1.0.1正台阶法benchcutmethod先开挖上半断面,待开挖至一定长度后同时开挖下半断面,上、下半断面同时并进的施工方法。1.0.2环形开挖预留核心土法ringcutmethod先开挖上部导坑成环形,并进行支护,再分部开挖中部核心土、两侧侧壁的施工方法。1.0.3双侧壁导坑法bothsidedriftmethod先开挖隧道两侧的导坑,并进行初期支护,再分部开挖剩余部分的施工方法。1.0.4中导洞法centerdriftexcavationmethod在连拱隧道或单线隧道的喇叭口地段,先开挖两洞之间中隔墙部分,并完成中隔墙混凝土浇筑后,再进行左右两洞开挖的施工方法。1.0.5中隔壁法(CD法)centerdiaghrammethod在软弱围岩大跨隧道中,先开挖隧道的一侧,并施作中隔壁墙,然后再开挖另一侧的施工方法。1.0.6交叉中隔壁法(CRD法)crossdiaghrammethod在软弱围岩大跨隧道中,先开挖隧道一侧的一或二部分,施作部分中隔壁和横隔板,再开挖隧道另一侧的一或二部分,完成横隔板施工;然后再开挖最先施工一侧的最后部分,并延长中隔壁,最后开挖剩余部分的施工方法。1.0.7岩爆rockburst在高地应力岩层中开挖隧道时,围岩应力突然释放而引起岩块爆裂向外抛射的现象。1.0.8光面爆破smoothblasting为了使爆破形成平整的开挖面,减小超挖,由开挖面中部向外侧依次顺序起爆的爆破方法。1.0.9预裂爆破presplitting-175- 在硬岩隧道的开挖中,先行爆破周边孔,预先拉成断裂面,然后再爆中央部分的爆破方法。1.0.1喷锚支护shotcreteandrockboltsupprot由喷射混凝土、锚杆和钢筋网等组合而成的支护结构。1.0.2钢架steelframeorbeamsupport用钢筋或型钢、钢管、钢轨等制成的支护骨架结构。1.0.3超前支护advancedsupport在隧道开挖前,对开挖工作面前方的围岩进行预加固的支护技术。1.0.4管棚pipe-roofprotection在隧道开挖前,沿开挖工作面的外轮廓线外,按一定外插角插入直径为70~180mm的钢管,压注水泥浆或水泥砂浆,然后将钢管尾部与钢架焊接为一体形成的支护体系。1.0.5小导管预注浆smallpipe-roofprotection在开挖前,沿开挖面的拱部外周插入直径为38~70mm的钢管,压注浆液,开挖时用钢架支护等支承这种钢管所进行的支护。1.0.6锚杆rockbolt锚杆指用实心或空心的钢材加工成的锚杆体。1.0.7锚索anchor锚索指以钢绞线为杆体材料的锚固设施。1.0.8超前锚杆pioneerrockbolt在开挖前,沿隧道拱部按一定角度设置的起着预加固围岩作用的锚杆。1.0.9预注浆pioneergrouting为了固结围岩或堵水,在地面或在掌子面或沿拱部开挖轮廓线进行的超前注浆。1.0.10全封闭注浆full-closedgrouting是超前预注浆的一种。沿开挖轮廓线和掌子面,按一定的间距,钻直径70~180mm的孔,一般孔深为30~50m-175- ,向孔内压注某种(水泥浆或水泥-水玻璃双液浆)液浆,浆液的扩散将钻孔周围一定范围内岩缝中的水挤走,并和相邻钻孔的浆液与周围的岩体固结成一体,达到固结围岩和止水效果。1.0.1回填注浆backfillinggrouting在衬砌完成后,为了填充衬砌与防水板之间的空隙而进行的注浆。1.0.2衬砌前围岩注浆surroundinggroundgrountingbeforelining初期支护以后,为封堵渗漏水对围岩所进行的注浆。1.0.3衬砌内注浆lininggrouting由于衬砌缺陷引起渗漏水时,在衬砌内进行的注浆。1.0.4分区防水waterproofingbyseetim防水板施工后,按一定的长度分段,在防水板上粘贴环向背贴式止水带,二衬混凝土浇筑后,相邻两环之间若出现渗漏水,使其不易流窜,便于针对一定的区段采取相应的治理措施。1.0.5复合防水板compoundwater-proofmambrane由工厂生产的将缓冲层(土工织物)和防水板粘结在一起的复合防水材料。1.0.6模板台车和模板台架formjumbo由门架结构、大块模板、调整机构(液压或螺杆)、行走机构等组成的隧道二衬混凝土整体移动设备。若不设大模板,采用组合模板拼装,称模板台架。1.0.7作业台架operationframe为了方便开挖、支护、防水板等施工,制造的移动式(轮式、轨行式或滑撬式)或拼装式作业架,一般由门架、伸缩(折叠)作业台、风水电接口、起吊设备、走行机构等构成。1.0.8石门rockcross-cut在隧洞轴线与煤层走向正交或斜交时,掌子面与煤层间的岩柱,厚度一般取1.5~2.0m,当岩层松软、破碎时应适当增大。1.0.9石门揭煤rockcolumn同时开挖石门与煤层的全过程,它包括石门掘进、半煤半岩掘进、全煤层掘进、过完煤层等。-175- 施工准备1.1施工调查1.1.1施工调查前应查阅已掌握的设计文件和资料,制定调查提纲。调查结束后,根据调查情况编写书面的施工调查报告。1.1.2施工调查应包括下列内容:1工程概况:包括工程环境、气候特征、工程地质、水文地质、工程规模、数量和特点。2工程的施工条件:包括施工运输、水源、供电、通信、场地布置、弃碴场地及容纳能力、征地、拆迁情况等。3当地原材料及半成品的品种、质量、价格及供应能力。4生产及生活供水、供电条件及施工通信条件。5地方生活供应、医疗、卫生、防疫和民族风俗。6对当地生态、环境保护的一般规定和特殊要求,工程对环境可能造成的近、远期影响。7其它尚待解决的问题。1.2设计文件的核对1.2.1对设计文件的核对应做好以下工作:1技术标准、技术条件、设计原则。2隧道的平面及纵断面。3隧道设计的勘测资料,如地形、地貌、工程地质、水文地质、钻探图表等。4各设计专业的接口及相互衔接。5隧道穿过不良地质地段的设计方案,隧道施工对环境可能造成影响的预防措施。6隧道洞口位置,洞门样式,洞身衬砌类型,辅助坑道的类型和位置,洞口边坡、仰坡的稳定程度。-175- 1施工方案、方法和技术措施。2洞门与洞口段的其它各项工程的衔接方式。3洞、内外排水系统和排水方式。4隧道施工期通风方案。1.1.2控制桩和水准基点的核对和交接应做好以下工作:1隧道控制桩和水准基点的交接应在建设单位主持下,由设计单位持交桩资料向施工单位逐桩逐点交接确认,遗失的应补桩,资料与现场不符的应要求更正。2对接收的控制桩和水准基点,应实行相应等级的测量复核。3测量复核结果应呈报监理工程师。1.1.3施工单位应全面熟悉设计文件,并会同设计单位进行现场核对,当与实际情况不符时,应及时提出修改意见。1.1.4在施工调查和设计文件核对后,应将结果及存在的问题,以书面形式呈报监理工程师。1.2实施性施工组织设计1.2.1编制实施性施工组织设计应通过全面的调查研究,按照建设项目的工期要求和投资计划,有计划地合理组织和安排好工期、施工方案、施工方法、施工顺序,并提出劳动力、材料、机具设备等生产资源的合理配置。1.2.2实施性施工组织设计的编制,应遵循下列原则:1满足指导性和综合性施工组织设计。2应在详细调查研究的基础上,进行技术经济方案的比选,根据最优的方案进行设计。3应完善施工工艺,积极采用新技术、新工艺、新材料、新设备。4因地制宜,就地取材。5根据工程特点和工期要求,安排好施工顺序及工序的衔接。6提高施工机械化作业水平,提高劳动生产率,减轻劳动强度,加快施工进度,确保工程质量。-175- 1符合环境保护、安全生产、及职业健康有关法律、法规的要求。1.1.2编制实施性施工组织设计应以下列内容为依据。1建设项目的合同文件。2设计文件、有关标准、施工技术指南和施工工法。3调查资料,如气象、交通运输情况、当地建筑材料分布、临时辅助设施的修建条件,以及水、电、通信等情况。4施工力量及机具现状和更新情况。5现行施工定额和本单位实际施工水平。1.1.3实施性施工组织设计应包括下列内容:1地理位置、地理特征、气候气象、工程地质、水文地质、工程设计概况、工期要求、质量要求、主要工程数量等。2工程特点、施工条件、施工方案。3洞口场地布置、洞内管线及风、水、电供应方法。4安全、质量控制目标。5施工进度安排、施工形象进度。6进洞方案、开挖方法、爆破设计、装碴运输、支护、衬砌、通风、排水、施工测量、地质预报、监控量测、工程试验等。7机械设备配备、劳动力配备、主要材料供应计划、当地材料供给等。8施工管理、工程质量和施工安全保证措施等。9施工过程中对环境的直接影响和潜在的影响,对各种影响因素所采取的环境保护措施。10隧道施工地区发生自然灾害、施工中发生紧急情况时的应急预案。1.1.4实施性施工组织设计应在开工前作为开工报告的一部分呈报监理工程师,待批准后实施;在实施过程中应根据客观条件、生产资源配置的变化情况及时调整施工组织设计,并呈报监理工程师批准,实行动态管理。-175- 1.1控制测量1.1.1隧道控制测量应按照《京沪高速铁路测量暂行规定》(铁建设[2003]13号)、现行《全球定位系统(GPS)铁路测量规程》(TB10054)有关技术要求进行设计、作业和检测。控制测量完成后,应向监理工程师提交测量成果报告。1.1.2控制测量应符合下列规定:1控制测量必须在确认桩点稳固、可靠后进行。2经纬仪、水准仪及标尺、光电测距仪、全站仪、GPS全球定位系统都应按规定周期进行检定和校正。3测量工作中的各项计算,均应由两组独立进行;计算过程中应及时校核,发现问题应及时检查,找出原因。4利用原控制点(含中线控制点)作第2次设站观测或根据原控制点增设新点时,必须对原控制点的相邻边和水平角进行检测。5利用原水准点作引伸测量时,必须对其相邻的已测段高差或相邻水准点间高差进行检测;水准基点应定期进行复测。6隧道洞外控制测量应在隧道进洞施工前完成。1.1.3控制测量工作应按下列基本内容和要求进行:1用于测量的图纸资料应认真研究核对,确认无误后方可使用,抄录数据资料必须核对。2隧道施工前,应根据设计单位交付的测量资料,进行核对和交接。3平面控制测量应结合隧道长度、平面形状、线路通过地区的地形和环境等条件,可采用GPS测量、导线网测量、边角网测量、三角网测量或综合使用。4每个洞口应测设不少于3个平面控制点(包括洞口投点及其相联系的三角点或导线点)和2个高程控制点。1.2施工机械准备1.2.1施工机械应根据隧道实施性施工组织设计的要求,应配备污染少、能耗小、效率高的机械。-175- 1.1.1施工机械应机况良好,零配件、附件及履历书齐全,施工机械的准备应适应施工进度的要求迅速而及时地分期完成,确保正常施工。1.1.2隧道机械设备的安装应选择适宜的地点,机械运转时的废气、噪音、废液、振动等应尽量减少对周围环境造成污染和影响。在靠近居民区时,各项排放指标均应达到现行《建筑施工场界噪声限值》(GB12523)、《污水综合排放标准》(GB8978)、《环境空气质量标准》(GB3095)等有关法规规定。1.1.3隧道施工机械配套应满足以下要求:1隧道施工机械配套应针对客运专线铁路隧道大断面的特点,以实现机械化均衡生产为目标,配套的生产能力应为均衡施工能力的1.2~1.5倍。2施工中的关键机械,如混凝土的拌和设备、运输设备、混凝土喷射机、混凝土输送泵、通风机、抽水机等必须有备用数量。3隧道施工应配置能确保使仰拱超前的跨越设备;衬砌结构宜采用仰拱、边墙、拱部一体化施工的整体式衬砌台车。4施工机械应优先选择排污达标、噪音小的机械,动力宜优先选择电力机械。1.1.4施工机械的安装与调试应符合下列要求:1施工机械的安装不得在松软地段,危岩坍方、滑坡或可能受洪水、飞石、车辆冲击的处所进行。特殊情况下应有可靠的防护措施,并确保安全。2应参照产品说明书的有关规定,对机械设备进行安装。安装完毕后应进行安全检查及性能试验,并经试运转合格后,方可投入使用。3机械调试方法和步骤按照技术说明书等资料要求进行。1.1.5按施工机械的用途,其进场、安装、调试与四通(水、电、道路、通讯)一平(场地)同步或交叉进行,使机械尽早投入施工,并逐步形成各工序的机械化作业。1.2施工场地与临时工程1.2.1施工场地布置应符合下列要求:1有利于生产,文明施工,节约用地和保护环境。-175- 1事先统筹规划,分期安排,便于各项施工活动有序进行,避免相互干扰。1.1.2施工场地布置应包括下列内容:1确定卸碴场的位置和范围。2轨道运输时,洞外出碴线、编组线、牵出线和其它作业线的布置。3汽车运输道路的引入和其它运输设施的布置。4确定风、水、电设施的位置。5确定大型机具设备的组装和检修场地。6确定混凝土拌和站(场)和预制场及砂、石等材料的布置7确定各种生产、生活等房屋的位置。8场内临时排水系统的布置。1.1.3临时工程施工应符合下列要求:1运输道路应满足运量和行车安全的要求。2高压、低压电力线路及变压器和通信线路应按有关规定统一布置及早建成。3各种房屋按其使用性质应遵守相应的安全消防规定。爆破器材库、油库的位置应符合有关规定。房屋区内应有通畅的给排水系统,并避开高压电线。4严禁将住房等临时设施布置在受洪水、泥石流、落石、雪崩、滑坡等自然灾害威胁的地点。洞口段为不良地质时,不应在洞顶修建房屋、高压水池和其它建筑。5临时工程及场地布置应采取措施保护自然环境。6隧道弃碴场坡面应按设计进行复垦或绿化,碴顶整平造田,坡脚进行防护,防止水土流失。7临时设施的布置应考虑突发性自然灾害,并制定相应的紧急预案。1.1.4施工场地布置时,在水源保护地区内不得取土、弃土、破坏植被等,不得设置拌合站、洗车台、充电房等,并不得堆放任何含有害物质的材料或废弃物。1.1.5隧道内、外施工场所应按现行《工作场所职业病危害警示标识》(GBZ158)设置禁止标识、警告标识、指令标识、提示标识,并配以相应的警示语句。1.1.6工程竣工时,应修整、恢复受到施工破坏或影响的植被、自然资源等。-175- 1.1.1隧道施工准备工作完成后应向业主和监理工程师提交开工报告,报告内容除以上的单项报告外还应包括:1临时工程完成情况。2人员和机械进场情况。3进场工程材料的试验和检定情况。4有关环保设施的落实情况及环境保护方案等。1.2作业人员1.2.1隧道施工应遵循以人为本的原则。根据工程特点、在施工前和施工过程中,对管理人员、作业人员经常进行安全教育,提高自我保护意识。1.2.2从事隧道施工的作业的人员应符合有关劳动法规的规定,持证上岗。1.2.3施工过程中应对职工加强安全技术交底,在推广新技术和使用新型机械设备时,应对职工进行再培训和安全教育。1.2.4根据隧道施工情况,应对作业人员进行定期健康检查,并归入挡案进行管理。-175- 洞口工程1.1一般规定1.1.1洞口工程应与洞口相邻工程统筹安排、及早完成,施工宜避开雨季及严寒季节。1.1.2洞口施工前,应先检查边、仰坡以上的山坡稳定情况,清除悬石、处理危石。施工期间实施不间断监测和防护。1.1.3洞顶地表水的处理应满足以下要求:1结合现场地形,洞口边、仰坡应及早做好坡面防护,确保洞口稳定。若采用喷锚或砌石护面,坡顶、坡脚宜绿化处理,以防止仰坡范围内地表水下渗和减少对坡面的冲刷。2洞顶如有溪沟或排水沟槽应加强养护、整治,确保水流畅通,若岩层裂隙多,地表水有可能渗漏到隧道内时,应用浆砌片石或混凝土铺砌沟底,浆砌片石应用砂浆抹面。3洞顶边、仰坡周围的排水系统宜在雨季前及边、仰坡开挖前完成。1.1.4隧道开挖应力求早进洞,避免出现深路堑或高边坡,尽量减少对山体的破坏,防止水土流失。1.1.5洞口土石方工程施工应自上而下分层开挖、分层防护,当地质条件不良时,应采取稳定边坡和仰坡的措施。1.1.6洞口石方严禁采用洞室爆破开挖,宜采用浅孔小台阶爆破,边、仰坡开挖应采用预留光爆层法或预裂爆破法。1.1.7当洞口位于软弱、松散地层或堆积层时,根据地质条件和地下水情况,可采用下列施工措施加固、稳定地层:1洞口段位于软弱土层地带,如第四纪的冲(洪)积层、残积层及人工填土等时,可采用高压旋喷法(垂直喷射或水平喷射)、深层搅拌法、抗滑桩、钢管桩等对开挖的边、仰坡进行加固、稳定。2-175- 地层为堆积层、断层破碎带、砂砾(卵)土、砂土时宜采用地面注水泥浆或超细水泥浆预加固。1有地下水地段,临时止水注浆可采用水泥—水玻璃浆液。1.1.2洞口段开挖到隧底标高后,应及时施作中心水沟、排水侧沟及出水口。1.1.3洞口边仰坡的防护应按下列要求进行:1永久性防护应按设计图施工,并在隧道施工的初期及早完成。2临时防护应视工程地质、施工季节、施工手段等情况,采取喷锚、格构网等措施。1.1.4洞口工程与相邻工程的连接应符合下列要求:1紧邻洞口的桥、涵、路基挡护等工程的施工,应结合隧道施工场地布置,适应出碴进料的需要,及早完成。2隧道洞口的截、排水系统应与路基排水系统顺接,不得冲刷路基坡面、桥涵锥体、农田房舍。1.1.5洞口临近有建筑物和构筑物时,开挖爆破应采用控制爆破技术,加强对建筑物的变形观测,并对振动波速进行监测,其值应符合国家现行《爆破安全规程》(GB6722)的有关规定。1.2明洞及洞门1.2.1明洞施工按设计要求,对地层进行预加固,然后分层开挖和支护,边仰坡分层施做喷锚支护、格构网、植草等方法保持其稳定。1.2.2明洞侧壁基础应设置在稳固的地基上,基础埋设宽度和深度应符合设计要求;当两侧侧壁地基松软或软硬不均匀时,应采取措施加以处理。1.2.3明洞衬砌结构的施工应符合以下要求:1明洞浇注混凝土前应复测中线、高程和模板的外轮廓尺寸(考虑预留沉降),确保衬砌不侵入设计轮廓线。2明洞混凝土的灌注应设挡头板、外模和支架,明洞墙、拱混凝土应整体浇注。3拱圈混凝土强度应达到混凝土设计强度等级的100%,-175- 且拱顶回填土高度达到0.7m时,方可拆除明洞拱架。1.1.1明洞的防排水施工应符合以下要求:1明洞外模拆除后应及时施作防水层及排水盲管,保证排水畅通。2明洞施工应和隧道的排水侧沟、中心水沟的出水口及洞顶的截、排水设施统筹考虑,即明洞施工完成后,洞内的排水应形成顺畅的出水口,洞顶排水系统达到完善、畅通。3墙后的排水设施应与填土同时完成,并保证出水口通畅。1.1.2隧道洞门应及早完成,并应避开雨季和严寒季节。隧道洞门施工应遵照以下规定:1开挖后的坡面应达到稳定、平整、美观的要求。2端墙应在土石方开挖后及时完成,基础超挖部分应用与基础同级混凝土和基础同步浇筑,端墙及挡、翼墙的开挖轮廓面应符合设计要求。3端墙、挡翼墙基础的基底承载力必须满足设计要求,承载力采用静力触探试验或标准贯入试验检测,必要时采用载荷试验检测。4端墙、挡翼墙基础位于软硬不均的地基上时,除按设计要求处理外还应在分界处设沉降缝。5拱墙应与洞内相邻拱墙同时灌注。6端墙的泄水孔应与洞外排水系统及时连通。7隧道门端墙和挡翼墙、挡土墙的反滤层、泄水孔、施工缝设置应符合设计及《新建客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》的要求。8隧道门的截、排水设施应与洞门工程同步施工,当端墙顶部水沟置于填土上时,填土必须夯填密实。9隧道门检查梯、隧道名牌、号标的设置应符合设计要求。1.1.3明洞及隧道门的模板应符合下列要求:1模板及支(拱)架应根据结构型式、荷载大小、地基土类别、施工设备和材料供应等条件进行设计。2-175- 模板及支(拱)架应具有足够的强度、刚度和稳定性,能承受所浇筑混凝土和砌体的重力、侧压力及施工荷载。1模板及支架安装必须稳固牢靠,模板及支架与脚手架之间不得相互连接。模板接缝必须严密不漏浆。2模板与混凝土的接触面必须清理干净并涂刷隔离剂。3混凝土浇筑前,模板内的积水和杂物应清理干净。4端、翼墙模板及支(拱)架拆除时,混凝土强度必须符合设计要求,设计无要求时,混凝土强度必须达到设计强度等级的100%,非承重模板拆除时混凝土强度不得低于8MPa。1.1.2明洞回填应符合以下要求:1明洞回填应在明洞外防水层施做完成且混凝土强度达到设计强度后进行。2侧墙回填应两侧对称进行,石质地层中岩壁与墙背空隙不大时用与墙身同级混凝土回填;空隙较大时用片石混凝土或浆砌片石回填密实。土质地层,应将墙背坡面挖成台阶状,用片石分层码砌,缝隙用碎石填塞密实。3拱部回填应两侧对称分层夯实,每层厚度不大于0.3m,两侧回填土面的高差不得大于0.5m。回填至与拱顶齐平后,再分层满铺填筑至设计高度。4采用机械回填时,应在人工夯填超过拱顶1.0m以上后进行。5拱背需作粘土隔水层时,隔水层应与边、仰坡搭接平顺、封闭紧密,防止地表水下渗。1.2缓冲结构1.2.1洞口缓冲结构应按铁道部现行《铁路混凝土与砌体工程施工规范》(TB10210)进行施工,宜在少雨和气温较高季节进行施工。1.2.2缓冲结构基坑宜与洞门端墙基础同时开挖,并作好临时支护和排水,应保持边坡的稳定和不扰动墙趾处持力层,基底不得受到雨水浸泡。1.2.3当缓冲结构的基础位于软弱岩层上时,应采取相应的地层加固措施。1.2.4缓冲结构是洞外构筑物,外表应美观,钢筋混凝土宜整体浇筑,12h内应开始进行保湿养护(气温低于+5℃-175- 时不得洒水养护),结构尺寸和预留孔应符合设计要求。1.1.1缓冲结构的施工质量受气候影响大,当工地昼夜平均气温连续3d低于+5℃或最低气温低于–3℃时,应采取冬季施工措施;当工地昼夜平均气温高于30℃时,应采取夏季施工措施。2-175- 超前地质预测、预报1.0.1超前地质预测、预报是隧道信息化施工的重要组成部分,施工阶段应将超前地质预测、预报纳入正常施工的工序中,根据地质、水文变化及时调整施工方法和采取相应的技术措施。1.0.2超前地质预测、预报应参照《京沪高速铁路工程地质勘察暂行规定》(铁建设【2003】13号)、铁道部现行《铁路工程物理勘探规程》(TB10013)及国家现行《岩土工程勘察规范》(GB50021)等有关规定。1.0.3在地质复杂的长大隧道施工中,在对区域性地质资料进行分析的基础上,采用综合地质预测、预报手段。1.0.4隧道施工期地质预测、预报至少应包括以下内容:1断层及断层影响带的位置、规模及其性质。2软弱夹层的位置、规模及其性质。3岩溶的位置、规模及其性质。4不同岩性、围岩级别变化界面的位置。5工程地质灾害可能发生的位置和规模。6含水构造的位置、规模及其性质。1.0.5超前地质预测、预报目前常用的方法有常规地质法、物理勘探法、钻探法等,施工中应该将几种预报手段综合运用,取长补短,相互补充和印证。1.0.6常规地质法:隧道爆破开挖后及时查看掌子面地质状况,描绘地质图。通过与设计资料的对比,提供地质情况预报,地质素描图应归入竣工资料。若设有平行导坑时,先行提供的地质资料对施工更有指导作用。常规地质法适用于为近期开挖、支护提供预报(设平导时视超前正洞的长度)。1.0.7物理勘探法:用爆破、激振装置等手段产生弹性波或用仪器发射电磁波,对不同界面反射回的波形进行分析,预测、预报隧道前方的工程地质、水文地质情况,其占用隧道循环时间较少,主要适用于以下范围:1适用于对掌子面前方和周围较大范围内的地质构造、洞穴、隐伏含水体等的探测。-175- 1被探测对象与周围介质之间有明显的物理性质差异。2被探测对象具有一定的规模,且地球物理异常有足够的强度。3能抑制干扰,区分有用信号和干扰信号。1.0.2物理勘探应根据探测对象的埋深、规模及其与周围介质的物性差异,选择有效的方法,工程中常用的物理勘探方法及适用范围见表5.0.8:表5.0.8常用的物理勘探方法及适用范围方法名称适用范围电法直流电法超前探测隧道掌子面和侧帮的含水构造。高密度电阻法探测岩溶、洞穴、地质界线电磁法甚低频1.探测隐伏断层、破碎带;2.探测岩体接触带;3.含水构造及地下暗河等。地质雷达1.探测隐伏断层、破碎带;2.探测地下岩溶、洞穴;3.探测地层划分。地震波法和声波法折射波法1.划分隧道围岩级别;2.测定岩体的纵波速度。反射波法1.划分地层界线;2.探测隐伏断层、破碎带;3.探测地下洞穴;4.测定含水层分布;隧道地震波法(TSP)1.划分地层界线;2.查找地质构造;3.探测不良地质体的厚度和范围。瑞雷波法1.探测隐伏断层、破碎带;3.探测岩溶、地下洞穴。红外线地下水探测1.探测局部地温异常现象;2.判断地下脉状流、脉状含水带、隐伏含水体等所在的位置1.0.3物理勘探成果判释时,应考虑其多解性,区分有用信息与干扰信号。需要时应采用多种方法探测,进行综合判释,并应有已知物探参数或一定数量的钻孔验证。钻探法是最直观、可靠的超前预报手段,通过对钻孔取样的分析,判断地层变化、岩性差异、地层含水量等信息,根据需要预报的距离远近可采用不同型号的钻机(或取芯、或配合钻孔窥视仪、或根据钻进的速度变化和出水量进行地质分析)。瓦斯隧道的钻探应遵循《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120)的有关规定。1.0.4钻探应符合下列规定:1钻探口径和钻具规格应符合现行国家标准的规定。2成孔口径应满足取样、测试和钻进工艺的要求。-175- 1应严格控制非连续取芯钻进的回次进尺,使围岩分界精度符合要求。2岩芯钻探的岩芯采取率,对完整和较完整岩体不应低于80%,较破碎和破碎岩体不应低于65%;对需重点查明的部位(滑动带、软弱夹层等)应采用双层岩芯管连续取芯。3当需确定岩石质量指标RQD时,应采用75mm口径(N型)双层岩芯管和金刚石钻头。1.0.2对富水隧道应及时探明地下水的储量及分布,探水的方法主要采用钻探法,另辅以电法、红外线法等。-175- 开挖1.1一般规定1.1.1隧道施工的方法应根据地质条件、断面大小、结构形式、机械配备、周围环境的需要、综合经济效益等因素而确定。1.1.2爆破器材的运输、贮存、检验、再加工和销毁应符合《爆破安全规程》(GB6722)的规定。进场的爆破器材应同时具备相关的检验合格证和技术指标及说明书,每批爆破器材在使用前应进行现场测试和检验:1爆破器材的外观检查包括:1)雷管管体不应有压痕、锈蚀、破损、加强帽不应歪斜;2)导爆管端头封口,无异物或堵塞、无折伤、穿孔、油污,无断药;3)导火索、导爆索表面无折伤、压痕、变形、霉斑、油污;4)粉状硝酸铵类炸药不应吸湿结块,乳化和水胶炸药不应稀化或变硬。2爆破器材的检测项目应包括:1)爆破漏斗试验;2)炸药的爆速和殉爆距离试验;3)导爆管的传爆速度、延时雷管的延时时间;4)导爆管的起爆网路及其联接方式的传爆试验;5)导爆索的爆速、起爆能力;6)起爆雷管与导爆索的捆扎和导爆管连接件的试验。1.1.3开挖作业应符合下列规定:1开挖轮廓形状和断面尺寸应符合设计要求,尽量减小开挖轮廓线的放样误差,宜采用激光指向仪、隧道激光断面仪等辅助手段确定开挖轮廓线和炮孔位置。2通过爆破试验,选择合理的钻爆参数,必要时在施工过程中,根据地质条件的变化和对振动波的监测,不断调整钻爆参数,实现光面爆破,把对围岩、支护及衬砌的扰动减到最小程度。3-175- 施工过程中应把监控量测、地质预报纳入工序中,作好设计与施工间的信息传递与反馈,修正开挖方法和参数,实现优化设计和安全施工。1.1.1隧道开挖断面应以衬砌设计轮廓线为基准,考虑预留变形量、测量贯通误差和施工误差等因素适当放大。1预留变形量应符合设计规定,或根据围岩级别、隧道宽度、埋置深度、施工方法和支护情况等条件,采用工程类比法确定。当无类比资料时可参照表6.1.4采用:表6.1.4预留变形量(mm)围岩级别单线隧道双线隧道围岩级别单线隧道双线隧道Ⅰ——Ⅳ50~8080~120Ⅱ—10~50Ⅴ80~120100~150Ⅲ20~5050~80Ⅵ现场量测测定注:围岩破碎取大值;围岩完整取小值。2测量贯通误差应符合现行《京沪高速铁路测量暂行规定》(铁建设[2003]13号)《新建铁路工程测量规范》(TB10101)的规定。1.1.2当两相对开挖工作面相距40m时,两端施工应加强联系,统一指挥。当两开挖工作面间的距离剩下10~15m时,应从一端开挖贯通。1.1.3隧道的开挖应采取一切措施保护围岩的自承能力,主要采取光面爆破、预裂爆破或非爆破的机械辅助开挖方法。拱部宜采用光面爆破,侧壁宜采用预裂爆破,底板(仰拱)应预留光爆层进行光面爆破。光面爆破和预裂爆破参数应通过试验确定,并根据现场爆破效果不断进行调整。1.1.4隧道施工宜根据下表选择开挖方法(见附录A)-175- 表6.1.7-1客运专线隧道主要施工(开挖)方法开挖方法横断面示意纵断面示意全断面法下导洞超前法台阶法环形开挖预留核心土法双侧壁导坑法中洞法中隔壁法(CD法)交叉中隔壁法(CRD法)-175- 表6.1.7-2客运专线隧道各类施工(开挖)方法适用条件开挖方法适用围岩级别及说明备注全断面法1单线隧道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩;2双线隧道Ⅰ、Ⅱ级围岩;3地下水状态:干燥或潮湿。循环进尺宜控制在3~4.0m。下导洞超前法1单线隧道Ⅲ、Ⅳ级围岩;2双线隧道Ⅱ、Ⅲ级围岩;3地下水状态:有渗水或股水。台阶法1单线Ⅲ级、Ⅳ级围岩;2双线Ⅲ级围岩;3地下水状态:干燥或潮湿。台阶长度应有利于施工操作和机械设备效率的发挥,同时应利于支护尽早封闭成环。环形开挖预留核心土法1单线Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩;2双线Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩;3地下水状态:有渗水或股水。施工中应尽量减少开挖分部,采用大断面分部双侧壁导坑法1单线Ⅴ、Ⅵ级围岩;2双线隧道Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩;3地下水状态:有渗水或股水。中洞法双联拱隧道中隔壁法(CD法)单、双线隧道Ⅴ、Ⅵ级围岩、浅埋隧道、三线隧道。交叉中隔壁法(CRD法)双线、三线隧道Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩、浅埋隧道。1.1隧道超欠挖的规定1.1.1隧道的允许超挖值应符合表6.2.1的规定。表6.2.1隧道允许超挖值(cm)围岩级别开挖部位ⅠⅡ~ⅣⅤ、Ⅵ拱部线形超挖101510最大超挖202515边墙线形超挖101010仰拱、隧底线形超挖10最大超挖25注:1、本表适用于炮眼深度不大于3.0m的隧道。炮眼深度大于3.0m时,可根据实际情况另行规定。2、。3、最大超挖值是指最大超挖处至设计开挖轮廓切线的垂直距离。4、表列数值不包括测量贯通误差、施工误差。如采用预留支撑沉落量时,不应再计超挖值。-175- 5、测量方法采用隧道断面仪或全站仪配反光片进行。6、超过表6.2.1所列数值的部分按局部坍塌或塌落处理。1.1.1隧道超欠挖的测定方法见表6.2.2。表6.2.2隧道超欠挖的测定方法测定方法及采用的测定仪器方法简述比较施工数量的方法求算开挖出碴数量的方法将实际出碴数量与设计断面开挖数量相比较,此法适用于一个段落的超欠挖统计。求算衬砌混凝土数量的方法将一个衬砌段的混凝土(含注浆数量)实际用量与设计数量相比较。直接量测开挖断面积的方法利用激光束进行测定用激光指向仪或激光经纬仪射在掌子面上的光束测定特定部位的超欠挖的线性值。用全站仪测定在要测的点位粘贴反光片,用全站仪测定各点的三维坐标,通过计算绘制开挖断面,与设计断面进行比较用激光隧道限界测量仪由免棱镜测距全站仪和手提电脑组成,对掌子面(或任一断面)测量,直接打印出设计断面与实际断面,并标出设定点的超欠挖值。直接尺量的方法直角坐标法在掌子面上用经纬仪、水平仪定出隧道中线和起拱线,从起拱线分别向上、向下每50cm定一水平线,量取两端的开挖轮廓边缘,与设计断面比较。用衬砌轮廓刚架作基准当防水板铺设专用台车移动时,用直尺量取需测定点至轮廓刚架的最小距离,并考虑喷射混凝土的厚度,以确定超欠挖值。1.1.2采用风钻打眼,炮眼深度在3m以内时,两茬炮衔接处的台阶不得大于15cm;采用台车打眼,接茬处的台阶高度应按机型而定,但不得大于25cm。1.1.3隧道开挖不应欠挖,当围岩完整、石质坚硬时,允许岩石个别突出部分侵入衬砌(每1m2不大于0.1m2、高度不大于5cm)。拱脚和墙脚以上1m范围内严禁欠挖。1.1.4隧道周边炮眼痕迹保存率是衡量开挖面平整度的一个指标,炮眼痕迹保存率应满足表6.2.5的规定:表6.2.5各种围岩周边炮眼痕迹保存率围岩性质硬岩中硬岩炮眼痕迹保存率≥80%≥60%注:炮眼痕迹保存率=(残留有痕迹的炮眼数/周边眼总数)×100%-175- 1.1钻爆开挖1.1.1隧道开挖应根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆炸材料等进行钻爆设计。钻爆设计应根据爆破效果调整爆破参数。1.1.2钻爆设计的内容应包括炮眼(掏槽眼、辅助眼、周边眼)的布置、深度、斜率和数目,爆破器材、装药量和装药结构,起爆方法和爆破顺序,钻眼机具和钻眼要求等。钻爆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必要的说明。1.1.3凿孔宜采用凿岩台车,有条件时优先选用由计算机导引的凿岩台车,以提高凿孔精度(包括炮眼的开孔位置、角度、深度)。1.1.4掏槽炮眼可采用直眼掏槽或斜眼掏槽。1.1.5炮眼布置应符合下列规定:1周边眼应沿隧道开挖轮廓线布置,保证开挖断面符合设计要求。2辅助炮眼交错均匀布置在周边眼与掏槽眼之间,力求爆破出的石块块度适合装碴的需要。3周边炮眼与辅助炮眼的眼底应在同一垂直面上,掏槽炮眼应加深10cm。1.1.6岩石隧道的爆破作业,应采用光面爆破或预裂爆破。光面爆破和预裂爆破参数应通过试验确定(试验方法见附录B)。当无试验条件时,有关参数可参照表6.3.6—1~2选用。表6.3.6—1光面爆破参数岩石类别周边眼间距E(cm)周边眼抵抗线W(cm)相对距离E/W装药集中度q(kg/m)极硬岩50~6055~750.8~0.850.25~0.30硬岩40~5050~600.8~0.850.15~0.25软质岩35~4545~600.75~0.80.07~0.12表6.3.6—2预裂爆破参数岩石类别周边眼间距E(cm)至内排崩落眼间距(cm)装药集中度q(kg/m)极硬岩40~50400.30~0.40硬岩40~45400.20~0.25软质岩35~40350.07~0.12-175- 注:1、表6.3.5—1~2所列参数适用于炮眼深度1.0~4.0m,炮眼直径40~50mm,药卷直径20~25mm。2、当断面较小或围岩软弱、破碎或对曲线、折线开挖成形要求较高时,周边眼间距E应取较小值。3、周边眼抵抗线W值在一般情况下均应大于周边眼间距E值。软岩在取较小E值时,W值应适当增大。4、E/W:软岩取小值,硬岩及断面小时取大值。5、表列装药集中度q为2号岩石硝铵炸药,选用其它类型炸药时,应修正。1.1.1隧道爆破应根据地质、水文条件选择适当的炸药品种和型号;宜采用导爆管毫秒雷管起爆,光面爆破宜选用低密度、低爆速、低猛度或高爆力的炸药。常用炸药、雷管参见表6.3.7-1~2。表6.3.7-1隧道常用炸药炸药种类适用范围主要特性岩石硝铵炸药无瓦斯和无矿尘爆炸的隧道对撞击摩擦较敏感但明火不易点燃;容许含水率不大于0.3%;密度0.95~1.1g/mL;猛度12~14mm;爆力280~360mL;浸水前殉爆距离4~8cm;浸水后殉爆距离2~4cm;爆速3600~3750m/s乳化炸药无瓦斯和无矿尘爆炸的坚硬岩石、有水孔抗水性极好,爆炸威力大,爆破产生的有毒气体少;密度1.05~1.35g/mL;猛度12~20mm;殉爆距离5~12cm;爆速3100~5800m/s水胶炸药无瓦斯和无矿尘爆炸的坚硬岩石、有水孔抗水性能强,爆炸威力大,但感度较浆状炸药高;密度1.1~1.5g/mL;猛度12~20mm;爆力330~350mL;殉爆距离6~25cm;爆速3500~4600m/s浆状炸药无瓦斯和无矿尘爆炸的坚硬岩石、有水孔抗水性能强,密度大,爆炸威力大,但感度较低;密度1.1~1.5g/mL;猛度15.2~20.1mm;爆力326~356mL;殉爆距离10~20cm;爆速3200~5600m/s铵油炸药无瓦斯和无矿尘爆炸的坚硬岩石、有水孔抗水性能好,不易结块,爆轰稳定,但保存期短;密度0.8~1.0g/mL;猛度12~18mm;爆力250~300mL;殉爆距离5cm;爆速3300~3800m/s煤矿许用炸药有瓦斯和矿尘爆炸危险的隧道爆炸产生的爆热、爆温、爆压相对较低;有较好的起爆感度和传爆能力;排放的有毒气体量符合国家标准;炸药成分中不含金属粉末;容许含水率不大于0.3%;密度0.85~1.1g/mL;猛度8~12mm;爆力230~290mL;浸水前殉爆距离3~6cm;浸水后殉爆距离2~4cm;爆速3262~3675m/s注:各种炸药均为系列产品,因型号不同其性能指标有所差异。-175- 表6.3.7-2隧道常用雷管段别各种产品的系列名称DH-1GB-6378DE1MG803-B半秒雷管(s)10<1350±15<10<0.1225±1025±10100±20250.5±0.2350±1050±10150±20501.0±0.2475±10250±30751.5±0.25110±15370±401002.0±0.26150±20150±15490±501252.5±0.27200±20610±601503.0±0.28250±20250±25780±701753.5±0.29310±25310±30980±1002004.0±0.210390±40380±351250±1502254.5±0.211490±45460±4025012600±50550±4527513720±50650±5030014840±50760±5532515990±75880±60350161020±70400171200±90450181400±100500191700±130550202000±150600216502270023750248002585026950271050281150291250301350注:各系列非电导爆管雷管延迟时间(ms)1.1.1-175- 瓦斯隧道施工应符合《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120)的有关规定。瓦斯工区(地层含有瓦斯的隧道施工区段)应采用煤矿许用安全炸药,并使用矿用电雷管起爆。1.1.1常用的周边眼装药结构有小直径连续装药、间隔装药、导爆索装药和空气柱状装药(装药结构示意图见附录C)。一般情况下宜选用小直径连续装药或间隔装药结构;当岩石很软时,可采用导爆索装药结构;当眼深不大于2m时,可采用空气柱状装药结构。表6.3.9国产光面爆破专用炸药炸药名称药卷规格直径×长度(mm×mm)爆速(m·s-1)密度(g·cm3)线装药密度(kg·m-1)1号岩石硝铵20×(200~600)2900~32000.85~1.050.352号岩石硝铵20×(200~600)2600~30000.85~1.050.352号岩石硝铵25×(200~250)3000~32000.85~1.050.50低爆速炸药20×20018002号煤矿水胶炸药25×5001800T-1水胶炸药25×125058001.1.2钻爆作业必须按照钻爆设计进行钻眼、装药、网路接线和起爆。1.1.3钻眼作业应符合下列规定:1炮眼的深度和斜率应符合钻爆设计。掏槽眼眼口间距误差不大于3cm、眼底间距误差不得大于5cm;辅助眼眼口排距、行距误差均不得大于5cm;周边眼眼口位置误差不得大于3cm,眼底不得超出开挖断面轮廓线3~5cm/m(深眼取大值,浅眼取小值)。2当采用凿岩机钻眼时,掏槽眼眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm;辅助眼眼口排距、行距误差均不得大于10cm;周边眼眼口位置误差不得大于5cm,眼底不得超出开挖断面轮廓线15cm。3当开挖面凹凸较大时,应按实际情况调整炮眼深度,使周边眼和辅助眼眼底在同一垂直面上。4钻眼完毕,按炮眼布置图进行检查并做好记录,对不符合要求的炮眼应重钻,经检查合格后方可装药。5采用凿岩机凿孔,当凿孔高度超过2.0m,都应配备与开挖断面相适应的作业台架进行凿孔;钻孔作业应定人定岗,尤其是左右侧周边眼司钻工不宜变动。-175- 1.1.1提高光面爆破效果,除注意地质条件的影响外,应在爆破设计、钻眼准确度等方面采取以下技术措施:1周边眼间距与抵抗线的相对距离要合理,通常减小周边眼间距和抵抗线,爆破后轮廓成形好。2周边眼装药集中度太大易造成超挖;而太小易造成欠挖。装药结构应均匀分布,眼底可相对加强一些。软岩周边眼装药宜采用导爆索或导爆索束。3周边轮廓线和炮眼的放样宜采用隧道激光断面仪或其它类似的仪器,尽量减少人工操作。周边轮廓线的放样误差应不大于±2cm。4减少周边眼开眼误差:硬岩开眼位置在轮廓线上;软岩可向内偏5~10cm。5应减小外插角的误差,一般小于3m时外插角的斜率宜为0.05;大于3m时外插角的斜率宜为0.05~0.03;外插角的方向应与该点轮廓线的法线方向相一致。1.1.2节理发育的软岩隧道宜采用预切槽机、独臂钻机、自由断面掘进机等机械设备辅助开挖,以保证开挖轮廓面的平整度。1.1.3所有装药的炮眼应采用炮泥堵塞,炮泥宜采用炮泥机制作的粘土炮泥,堵塞前应事先将炮泥制成比炮孔直径稍小一点的炮泥条备用,堵塞长度应通过计算确定;浅孔应将余孔全部堵塞。不得采用炸药的包装材料等代替炮泥堵塞。1.1.4爆破作业时,所有人员应撤至不受有害气体、振动及飞石伤害的安全地点。安全地点至爆破工作面的距离,在独头坑道内不应小于200m,当采用全断面开挖时,应根据爆破方法与装药量计算确定安全距离。1.1.5爆破后检查爆破效果,并应符合下列要求:1爆破后围岩的稳定情况应符合:硬岩无剥落;中硬岩基本无剥落;软弱围岩无大的剥落或坍塌。2超欠挖应符合本指南第6.2.1、6.2.4条规定。3开挖轮廓符合设计要求,开挖面平整。4爆破进尺达到设计要求,爆出的石块块度满足装碴要求。-175- 1炮眼痕迹保存率应符合本指南第6.2.5条规定并在开挖轮廓面上均匀分布。2两次爆破的衔接台阶尺寸应符合本指南6.2.3条规定。1.1.2当在浅埋、软岩、邻近有建筑物等特殊情况地段爆破时,应采用仪器检测围岩爆破扰动范围和垂直振速,并采取措施控制爆破对围岩的扰动程度。1.1.3爆破作业实施中必要时应进行爆破震动监测、噪声监测、空气污染和粉尘监测。爆破振动监测的对象有:1对洞口附近的建筑物和构筑物的振动。2对浅埋隧道地表的建筑物和构筑物的振动。3对相邻隧道或地下构筑物的振动。4每一新的爆破设计实施时对新喷混凝土、刚脱模的衬砌混凝土的振动等。1.1.4测得的质点振动速度应符合《爆破安全规程》(GB6722)的规定,若振速超过规定时应调整爆破设计参数。-175- 支护1.1一般规定1.1.1隧道开挖必须配合及时支护,保证施工安全。1.1.2喷锚支护施工中,应做好下列工作:1喷锚支护施工记录(见附录D)。2喷混凝土的强度、厚度、平整度等项检查和试验报告。3监控量测记录。4地质素描资料。1.1.3对软弱围岩施工中要采取多种加固措施提高围岩的自承能力。视围岩的岩性、层理、结构、水文情况采取不同的措施保护围岩,主要方法有:加固地层、稳定掌子面、及时闭合支护结构,一般是三种方法的综合应用。条件允许时,应采用洞内、外加固相结合。1.1.4Ⅴ、Ⅵ级围岩地段应根据地层稳定状况、渗水量大小可分别采用超前长管棚或插板配合钢拱架预支护、超前小导管(注浆)配合钢拱架预支护、超前锚杆配合钢架预支护等。1.2喷射混凝土1.2.1喷射混凝土材料的进场必须进行检验,除应符合国家、铁道部现行的有关标准外,并应符合下列要求:1水泥:应优先采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,强度等级不小于32.5MPa,水泥用量不宜小于400kg/m3。水泥的安定性、凝结时间均应合格。当有抗冻、抗渗要求时,水泥强度等级不宜低于42.5MPa;当喷射混凝土遇含有较高可溶性硫酸盐的地层或地下水地段,应按侵蚀类型和侵蚀程度采用相应的抗硫酸盐水泥;当骨料与水泥中的碱可能发生反应时,应选用低碱水泥;-175- 当需要喷混凝土有较高的早期强度时,可选用硫铝酸盐水泥或其它早强水泥;有特殊要求时,应使用相应的特种水泥。1粗细骨料应符合以下要求:1)粗骨料应采用坚硬耐久的碎石或卵石(豆石),或两者混合物。严禁选用具有潜在碱活性骨料,当使用碱性速凝剂时,不得使用含有活性二氧化硅的石料。喷射混凝土中的石子最大粒径不宜大于16mm,喷射钢纤维混凝土中的石子最大粒径不宜大于10mm,骨料级配宜采用连续级配。按重量计含泥量不应大于1%,泥块含量不应大于0.25%。2)细骨料应采用坚硬耐久的中砂或粗砂,细度模数应大于2.5,含水率宜控制在5%~7%。砂中小于0.075mm的颗粒不应大于20%。含泥量不应大于3%,泥块含量不应大于1%。3)喷射混凝土用的骨料级配宜控制在图7.2.1所给的范围内。图7.2.1喷射混凝土粗骨料筛分曲线图2外加剂:应对混凝土的强度及与围岩的粘结力基本无影响;对混凝土和钢材无腐蚀作用;对混凝土的凝结时间影响不大(除速凝剂和缓凝剂外);吸湿性差,易于保存;不污染环境,对人体无害。3速凝剂:在使用速凝剂前,应做与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验,严格控制掺量,并要求初凝不应大于5min,终凝不应大于10min。在采用其它类型的外加剂或几种外加剂复合使用时也应做相应的性能试验和使用效果试验。-175- 1水:水质应符合工程用水的有关标准,水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质,不应使用污水、海水、PH值小于4的酸性水、硫酸盐含量按计超过水重1%的水。2钢纤维:钢纤维内不得有明显的锈蚀、油脂及其它妨碍钢纤维与水泥粘结的杂质,其中因加工不良造成的粘连片、铁屑及杂质不应超过钢纤维重量的1%。1.1.2喷射混凝土的性能、回弹率、粉尘浓度应符合国家现行《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086)的规定,“初期强度”应满足施工需要,即3h强度达到1.5MPa,24h强度达到5.0MPa。1.1.3喷射混凝土的原材料、配合比、拌和、运输、喷射、质量检查等,应符合现行《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》(TB10108)有关规定。喷射混凝土因施工方法及环境条件的不同而要求其性能不同,应以试验喷射确认以上项目的选定。1.1.4喷射混凝土强度宜采用制作试块进行抗压试验(见附录E):1.1.5喷射混凝土应采用湿喷工艺;混凝土宜采用自动计量配料、强制搅拌机拌和;混凝土搅拌运输车(轮胎式或轨行式)运输;喷射作业宜采用喷射机械手作业,并应符合现行《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》(TB10108)和《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086)的有关要求。1.1.6喷射混凝土前,应对受喷岩面进行处理后再喷射混凝土。喷射作业应连续进行,并做好以下各项准备工作:1一般岩面可用高压水冲洗受喷面上的浮尘、岩屑,当岩面遇水容易潮解、泥化时,宜采用高压风吹净岩面。2若为泥、砂质岩面时应挂设细钢筋网(网格宜不大于20×20mm、线径宜小于3mm),用环向钢筋和锚钉或钢架固定,使其密贴受喷面,以提高喷混凝土的附着力。喷混凝土前,宜先喷一层水泥砂浆,待终凝后再喷射混凝土。3设置控制喷射混凝土厚度的标志,一般采用埋设钢筋头做标志。4检查机具设备和风、水、电等管线路,并试运转:1)选用的空压机应满足喷射机工作风压和耗风量的要求;压风进入喷射机前必须进行油水分离;-175- 1)输料管应能承受0.8MPa以上的压力,并应有良好的耐磨性能;2)保证作业区内具有良好通风和照明条件。2喷射混凝土机的性能应符合下列要求:1)密封性能良好,输料连续均匀;2)生产率大于5m3/h,允许骨料最大粒径为16mm;3)混凝土输料距离:水平方向不小于30m,垂直方向不小于20m;4)机旁粉尘浓度小于10mg/m3。1.1.2对有涌水、渗水或潮湿的岩面喷射前应按不同情况进行处理:1大股涌水宜采用注浆堵水后再喷射混凝土。2小股水或裂隙渗漏水宜采用岩面注浆或导管引排后再喷射混凝土。3大面积潮湿的岩面宜采用粘结性强的混凝土,如添加外加剂、掺合料以改善混凝土的性能。1.1.3喷射作业应遵守下列规定:1喷射混凝土必须满足设计的强度、厚度及其与岩面粘结力要求。2喷射作业应分段分片依次进行,喷射顺序应自下而上,分段长度不宜大于6m。3分层喷射时,后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行,若终凝1h后再进行喷射时,应先用风水清洗喷层表面。4喷射混凝土的一次喷射厚度:拱部为60~100mm,侧壁为80~150mm。5初喷混凝土在开挖后及时进行,复喷应根据掌子面的地质情况和一次爆破药量分层、分时段进行喷射作业,以确保喷射混凝土的支护能力和喷层的设计厚度;喷射混凝土终凝后3h内不得进行爆破作业。6喷射混凝土的回弹率:侧壁不应大于15%,拱部不应大于25%。1.1.4初期支护表面应平整,无空鼓、裂缝、松酥,并用喷混凝土(或砂浆)对基面进行找平处理,平整度用2m靠尺检查,表面平整度允许偏差:侧壁5cm、拱部7cm。1.1.5喷射混凝土的厚度应符合下列要求(附录E):-175- 1喷射混凝土平均厚度不应小于设计厚度。2喷射混凝土厚度检查点数的80%及以上大于设计厚度。3喷射混凝土最小厚度不小于设计厚度的2/3。1.1.2在喷射侧壁下部(台阶法施工上半断面拱脚)及仰拱时,需将上半断面喷射时的回弹物清理干净,防止将回弹物卷入下部喷层中形成“蜂窝”,而降低支护强度。1.1.3洞口浅埋地段、断层破碎带、膨胀岩地段、隧道洞室交叉处,当采用喷射纤维混凝土时,其有关要求应符合国家现行标准《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086)及《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》(CECS38)的规定。1.1.4钢纤维喷射混凝土对钢纤维的要求应满足下列规定:1钢纤维宜用普通碳素钢制成。2钢纤维不得有明显的锈蚀和油渍及其妨碍钢纤维与水泥粘结的杂质;钢纤维内含有的因加工不良造成的粘连片、铁屑及杂质的总重量不应超过钢纤维重量的1%。3钢纤维断面直径(或等效直径)应为0.3~0.5mm。4钢纤维长度应为20~25mm,并不得大于输料软管以及喷嘴内径的0.7倍;长径比为40~60,长度偏差不应超过长度公称值的±5%。5钢纤维抗拉强度不得小于380MPa。6钢纤维喷射混凝土的钢纤维体积率宜为1.0~1.5%(体积比)。1.1.5钢纤维喷射混凝土的强度等级不应低于C25并应满足结构设计对强度等级与抗拉强度或对强度等级与抗折强度的要求。1钢纤维喷射混凝土使用的水泥强度等级不应低于42.5MPa。2钢纤维喷射混凝土粗骨料最大粒径不宜大于10mm和钢纤维长度的2/3。3拌制钢纤维喷射混凝土不得采用海水、海砂、严禁掺加氯盐。1.1.6钢纤维喷射混凝土的搅拌应符合下列要求:1应采用强制式搅拌机,其生产能力应与混凝土喷射机的生产效率相适应。2-175- 钢纤维喷射混凝土搅拌宜优先采用将钢纤维、水泥、骨料先干拌后加水湿拌的方法,且干拌时间不得少于1.5min。1钢纤维宜采用播料机均匀地分散到混合料中,不得成团。2钢纤维喷射混凝土的各种材料的重量,应按施工配合比和一次搅拌量计算确定,各种材料的称量误差应符合表7.2.15规定:表7.2.15材料称量的允许误差材料名称钢纤维水泥、混合材粗细骨料水外加剂允许偏差(%)±2±2±3±1±23搅拌时间不宜小于180s。1.1.2在钢纤维喷射混凝土的表面宜再喷射一层厚度为10mm的水泥砂浆,其强度等级不应低于钢纤维喷射混凝土的强度。1.1.3喷射微纤维混凝土中的纤维主要有聚丙烯纤维、尼龙纤维、碳纤维等,其品种、规格较多,应以喷混凝土的性能要求和工艺试验选用。1.1.4喷射混凝土养护应遵守下列规定:1喷射混凝土终凝2h后,应喷水养护,时间不得少于14d。2气温低于+5℃时不得喷水养护。1.1.5冬期施工应符合下列规定:1洞口喷射混凝土的作业场合应有防冻保暖措施。2在结冰的层面上不得进行喷射混凝土作业。3作业区的气温和混合料进入喷射机的温度不应低于+5℃。4混凝土强度未达到6MPa前,不得受冻。1.2锚杆、锚索1.2.1锚杆施工应符合现行《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086)、《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》(TB10108)的有关规定。1.2.2锚杆材料的品种应符合设计要求,并应进行以下检验:1外观质量检验:杆体直径要均匀、一致,无严重锈蚀、弯折。-175- 1抗拉强度试验应满足工程要求。2加工后的锚杆的杆体尺寸应符合设计要求,车丝部分无偏心,有焊接件时焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。1.1.2根据地质条件、使用要求及锚固特性选择锚杆,锚杆使用前,应在现场进行工艺、力学试验。1.1.3锚杆钻孔应符合下列要求:1钻孔机具应根据锚杆类型、规格及围岩等情况选择。2应按设计要求定出位置,孔位允许偏差为±150mm。3钻孔应与围岩壁面或其所在部位岩层的主要结构面垂直。4砂浆锚杆的深度误差不得大于±50mm。5钻孔应圆而直,砂浆锚杆的直径应大于杆体直径15mm,其它锚杆的钻孔直径应与杆体直径相匹配。1.1.4锚杆施工应在初喷混凝土后进行,以保证锚杆垫板有较平整的基面。锚杆用的水泥砂浆,其强度不应低于M20。锚杆孔内灌注砂浆应饱满密实。1.1.5在围岩破碎、应力较大地段,可采取增加锚杆数量、选用高强锚杆、加大锚杆长度和直径、加大钻孔直径、提高粘结材料的粘结性能等措施。1.1.6锚杆的长度、砂浆饱满度可采用质量无损检测;端锚式锚杆应作锚杆扭力矩—锚固力关系试验,并用标定的力矩拧紧螺母(托板)。1.1.7自钻式锚杆的施工应符合下列要求:1自钻式锚杆安装前,应检查锚杆体中孔和钻头的水孔是否畅通,若有异物堵塞,应及时清理。2锚杆体钻进至设计深度后,应用水和空气洗孔,直至孔口返水或返气,方可将钻机和连接套卸下,并及时安装垫板及螺母,临时固定杆体。3锚杆注浆料宜采用纯水泥浆或1:1水泥砂浆,水灰比宜为0.4~0.5。采用水泥砂浆时砂子粒径不应大于1.0mm。4注浆料应由杆体中孔灌入,水泥浆体强度达10.0MPa后方可上紧螺母。1.1.8全长粘结型锚杆施工应符合下列要求:-175- 1水泥砂浆锚杆的原材料及砂浆配合比应符合下列要求:1)锚杆杆体使用前应平直、除锈、除油;2)宜采用中细砂,粒径不应大于2.5mm,使用前应过筛;3)砂浆配合比:砂灰比宜为1∶1~1∶2(重量比)水灰比宜为0.38~0.45。2砂浆应拌和均匀,随拌随用。一次拌和的砂浆应在初凝前用完,并严防石块、杂物混入。3注浆作业应遵守下列规定:1)注浆开始或中途停止超过30min时应用水或稀水泥浆润滑注浆罐及其管路。2)注浆时注浆管应插至距孔底50~100mm,随砂浆的注入缓慢匀速拔出,杆体插入后若孔口无砂浆溢出,应及时补注。4杆体插入孔内长度不应小于设计规定的95%。锚杆安装后,不得随意敲击。5全长粘结性锚杆应设置托板及锚头。安装托板和紧固螺帽应在水泥浆体的强度达到10MPa后进行。1.1.2端头锚固型锚杆施工应符合下列规定:1树脂锚杆的树脂卷贮存和使用应遵守下列规定:1)树脂卷宜存放在阴凉、干燥和温度在+5~25℃的防火仓库中;2)树脂卷应在规定的贮存期内使用;使用前,应检查树脂卷质量,变质者不得使用。超过使用期者应通过试验,合格后方可使用。2树脂锚杆的安装应遵守下列规定:1)锚杆安装前,施工人员应先用杆体量测孔深,做出标记,然后用锚杆杆体将树脂卷送至孔底;2)搅拌树脂时,应缓慢推进锚杆杆体;3)树脂搅拌完毕后,应立即在孔口处将锚杆杆体临时固定;4)安装托板应在搅拌完毕15min后进行,当现场温度低于5℃时,安装托板的时间可适当延长。3快硬水泥卷的贮存应严防受潮,不得使用受潮结块的水泥卷。-175- 1快硬水泥卷锚杆的安装除应遵守本指南第7.3.10-2条的规定外尚应符合下列要求:1)水泥卷浸水后,应立即用锚杆杆体送至孔底,并在水泥初凝前,将杆体送入,搅拌完毕;2)连续搅拌水泥卷的时间宜为30~60s;3)安装托板和紧固螺帽必须在水泥石的强度达到10MPa后进行。2安装端头锚固型锚杆的托板时螺帽的拧紧扭矩不应小于100N·m。托板安装后,应定期检查其紧固情况,如有松动,及时处理。1.1.2预应力锚索的造孔、编索、穿索、张拉、锁定、封孔等施工应符合现行《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086)、《铁路路基施工规范》(TB10202)的有关规定。1.1.3锚索按锚固形式分为锚固型和对拉型,根据设计要求选用的预应力钢绞线应符合现行《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T5224)标准。1.2钢筋网1.2.1钢筋网施工应符合现行《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086)、《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》(TB10108)的规定。1.2.2钢筋网材料宜采用Q235钢,钢筋直径宜为6~8mm,网格尺寸宜采用150mm×150mm~300mm×300mm,搭接长度应为1~2个网格,应采用焊接。1.2.3钢筋应冷拉调直后使用,钢筋表面不得有裂纹、油污、颗粒或片状锈蚀。1.2.4铺设钢筋网应符合下列要求:1砂层地段应先铺挂钢筋网,沿环向压紧后再喷混凝土。2钢筋网应随受喷面的起伏铺设,与受喷面的间隙一般不大于3cm。与锚杆或其它固定装置连接牢固。3开始喷射时,应减小喷头至受喷面的距离,并调整喷射角度,钢筋保护层厚度不得小于4cm。4喷射中如有脱落的石块或混凝土块被钢筋网卡住时,应及时清除。-175- 1.1钢架1.1.1钢架施工应符合铁道部现行《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》(TB10108)、《铁路隧道施工规范》(TB10204)的规定。1.1.2钢架宜选用钢筋、型钢、钢轨等制成。型钢钢架应采用冷弯成型;格栅钢架应采用胎模焊接。1.1.3钢架加工的焊接不得有假焊,焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。1.1.4每榀钢架加工完成后应放在水泥地面上试拼,周边拼装允许误差为±3cm,平面翘曲应小于2cm。1.1.5钢架应在开挖或喷混凝土后及时架设。1.1.6钢架安装应符合下列要求:1安装前应清除底脚下的虚碴及杂物。钢架安装允许偏差:钢架间距、横向位置和高程与设计位置的偏差不超过±5cm,垂直度误差为±2°。2钢架拼装可在开挖面以进行,各节钢架间以螺栓连接,连接板应密贴。3沿钢架外缘每隔2m应用钢楔或混凝土预制块楔紧。4钢架底脚应置于牢固的基础上。钢架应尽量密贴围岩并与锚杆焊接牢固,钢架之间应按设计纵向连接。1.1.7分部开挖法施工时,钢拱架拱脚应打设直径为22mm的锁脚锚杆,锚杆长度不小于3.5m,数量为2~4根。下半部开挖后钢架应及时落底接长,封闭成环。1.1.8钢架应与喷混凝土形成一体,钢架与围岩间的间隙应用喷混凝土充填密实;各种形式的钢架应全部被喷射混凝土覆盖,保护层厚度不得小于40mm。-175- 装、运与弃碴1.0.1隧道施工中的装碴运输的模式应根据隧道的断面大小、施工方法、机械设备及施工进度等要求综合考虑,制定可行的方案。1.0.2装碴运输设备的选型配套应使装碴能力、运输能力与开挖能力相适应,并保证装运能力大于最大的开挖能力。1.0.3装碴宜采用回转式的电动装载机械,运输宜采用带净化装置的柴油自卸汽车。1.0.4施工中宜建立工程运输调度,根据施工进度编制运输计划,统一指挥,提高运输效率。1.0.5有轨运输时,洞外应根据需要设调车、编组、卸碴、进料、设备维修等线路。线路铺设标准和要求应符合下列规定:1钢轨类型:不宜小于38kg/m。2道岔型号:不宜小于5号道岔,并安装转辙器。3轨枕:间距不应大于0.7m。4道床:厚度不应小于20cm。5使用大型轨行式机械时,线路铺设标准应符合机械规格、性能的要求,并保证施工安全。6有轨运输设单道时,应根据运量、列车密度设置会车道。7采用轨行或机械装碴时,应使轨道紧跟开挖面;调车设备应及时向前移动以缩短调车距离,加速调车。1.0.6运输线路应设专人按标准要求进行维修和养护,使其经常处于良好状态,线路两侧的废碴和杂物应随时清除。1.0.7机动车牵引的列车,在洞内施工地段、视线不良的曲线上,以及通过道岔和洞口平交道等处时,其运行速度不得大于10km/h,其它地段在采取有效的安全措施后,运营速度不应大于20km/h。1.0.8有轨运输作业应符合下列规定:1机动车牵引不得超载。-175- 1车辆装载高度不得超过斗车顶面50cm,宽度不得大于车宽。2列车连接必须良好,机车摘挂后调车、编组和停留时,应备有刹车装置。3车辆在同方向行驶时,两组列车的间距不得小于100m,人推斗车的间距不得小于20m。4轨道旁临时堆放的材料,距钢轨外缘不得小于80cm,高度不得大于100cm。5卸碴场线路应设置1%~3%的上坡道,卸碴码头应搭设牢固,并设有挂钩、栏杆及车挡装置,注意防止溜车。6车辆运行时,必须鸣笛,并注意瞭望,严禁非专职人员开车、调车和搭车,以及在运行中进行摘挂作业。7长隧道施工上下班的载人列车,应制定安全保证措施。1.0.2有轨运输应根据卸碴场地形条件、弃碴利用情况、车辆类型,妥善布置卸碴线和卸碴设备,提高卸碴速度。1.0.3无轨运输作业应符合下列要求:1运输道路应铺设路面,应与仰拱、底板混凝土结合施工,并做好排水及路面的维修工作。2施工作业地段的行车速度不得大于15km/h,成洞地段不得大于25km/h。3洞内应加强通风,洞内环境应符合职业健康标准。1.0.4隧道采用无轨运输时,严禁使用汽油的机械进洞,内燃机械宜采用尾气净化装置并加强通风。1.0.5隧道弃碴场应结合当地自然环境、水土保持、人文景观、运输条件、弃碴利用等因素综合考虑,弃碴场应作好挡墙护坡、排水系统、绿化覆盖等配套设施。1.0.6隧道内的运输道路应配备与施工方法、运输车辆相适应的跨越设备,并设置信号、标志予以警示,运输车辆不得对已施工的结构造成破坏、损伤。-175- 衬砌1.1一般规定1.1.1二次衬砌混凝土施工应符合现行《新建客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》(TB10×××)的有关规定。隧道衬砌应满足设计强度的要求、防水的要求、耐久性的要求。二次衬砌应达到结构密实、表面平整光滑、曲线圆顺。1.1.2混凝土衬砌施工前应对水泥、细骨料、粗骨料、拌制和养护用水、外加剂、掺合料等原材料进行检验,各项技术指标应符合《新建客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》(TB10×××)有关规定。1.1.3混凝土生产应采用自动计量的拌合站、搅拌输送车运输、混凝土泵送入模的机械化流水作业线,以保证二次衬砌混凝土的质量。1.1.4Ⅰ~Ⅳ级围岩的二次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定后施作,即拱脚水平相对净空变化速度小于0.2mm/d,拱顶相对下沉速度小于0.15mm/d。浅埋隧道Ⅴ、Ⅵ级围岩应根据具体情况确定二次衬砌施作时间;深埋地应力复杂的隧道,应允许围岩较大范围的变形和应力的释放,二次衬砌的施作时间应根据设计和监测结果确定。1.1.5对衬砌完成的地段,应与设计单位密切配合,继续观察和监测隧道的稳定状态,注意衬砌的变形、开裂、侵入净空等现象,并作出长期稳定性评价。1.1.6模板台车的制造应满足以下要求:1模板台车的外轮廓在灌注混凝土后应保证隧道净空,门架结构的净空应保证洞内车辆和人员的安全通行。2模板台车的门架结构、支撑系统及模板的强度和刚度应满足各种荷载的组合。3模板台车长度宜为9~12m。4模板台车侧壁作业窗宜分层布置,层高不宜大于1.5m,每层宜设置4~5个窗口,其净空不宜小于45×45cm,两端设检查孔,并设有相应的混凝土输送管支架或吊架。-175- 1宜采用穿行式模板台车(配两套以上的模板)2模板台车应考虑通风管的穿越形式。3模板台车应设置足够的承重螺杆支撑和径向模板螺杆支撑。4模板台车拱顶应在适当的位置设置混凝土的封堵装置和检查孔。5模板台车上安装的附着式振动器应能单独启动。6模板台车上应设有激光(点)接收靶。1.1.2二次衬砌施工的顺序是仰拱超前,墙、拱整体浇筑。标准断面应采用移动式模板台车,墙、拱整体浇筑。边墙基础高度的设置(水平施工缝)应避开剪应力最大的截面。1.1.3初期支护应与二次衬砌密贴,拱、墙背回填应符合下列规定:1隧道拱、墙背后的局部坍塌或塌落,必须回填密实,必要时回填注浆。2拱部范围与墙脚以上1m范围内的超挖,应用与衬砌同级混凝土回填。3隧底超挖部分应用与隧底结构同级的混凝土回填。4其余部位的超挖、坍塌或塌落,可视围岩稳定情况、空隙大小,采用混凝土、片石混凝土回填。5所有超挖部分不得用浆砌片石进行回填。1.1.4二次衬砌混凝土施工时应符合下列要求:1灌筑前,应清除防水层表面灰粉并洒水润湿。2模板台车走行轨道的中线和轨面标高误差应不大于±10mm,台车就位后启动微调机构,用仪器校正模板外轮廓与设计净空相吻合,并锁定台车。3钢筋混凝土二衬地段,必须用与衬砌混凝土相同配合比的细石混凝土或砂浆制作垫块,确保钢筋保护层的厚度,主筋保护层尺寸应不小于30mm、迎水面主筋保护层不小于50mm。4采用高效减水剂时,混凝土运到场后应作坍落度检查,泵送混凝土一般以15~18cm为宜。5混凝土应对称、分层浇筑,分层捣固。捣固应采用插入式振动器。6每衬砌段拱顶部位应预留2个注浆孔。-175- 1.1.1设计为圆形断面的二次衬砌应采用模板台车全圆整体浇筑。1.1.2二衬混凝土灌注段施工接头处应采取以下措施1模板台车宜采用带有气囊的端模(堵头板),以防止漏浆。2宜加硬橡胶间隙带。1.1.3为提高二衬混凝土的施工质量,宜采用以下措施1防止拱部混凝土浇筑出现空穴,拱部宜配制流态混凝土灌注。2堵头板宜分层设排水孔排出泌浆水。1.1.4二次衬砌拆模时间应符合下列规定:1一般情况下混凝土强度应达到8.0MPa以上。2初期支护未稳定,二次衬砌提前施做时混凝土强度应达到设计强度的70%以上。3特殊情况下,应根据试验及监控量测结果确定拆模时间。1.1.5模板台车宜采用43kg/m以上或刚度足够大的型钢为行走轨道。1.1.6仰拱和底板施工应符合下列要求:1施工前,应将隧底虚碴、杂物、泥浆、积水等清除干净,并用高压风将隧底吹洗干净,超挖应采用同级混凝土回填。2仰拱应超前拱墙二次衬砌,其超前距离宜保持3倍以上衬砌循环作业长度。3底板、仰拱的整体浇筑应采用防干扰作业平台、型钢栈桥或组合梁栈桥、针梁式台架等架空设施以保证作业空间;仰拱成型采用浮放模板支架。4仰拱、底板混凝土应整体浇筑,一次成型。5填充混凝土应在仰拱混凝土终凝后浇筑,不得同时浇筑。仰拱拱座应与墙基同时浇筑,排水侧沟应与边墙同时浇筑。6仰拱施工缝和变形缝应作防水处理。7膨胀岩性地段,开挖后应及时施作仰拱。8填充混凝土强度达到5MPa后允许行人通行,填充混凝土强度达到设计强度的100%后允许车辆通行。-175- 1.1耐久性混凝土施工1.1.1二次衬砌耐久性混凝土材料的选用1水泥应满足以下要求:1)一般应采用品质稳定的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥,其强度等级宜为42.5;2)硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥中的C3A含量一般不宜超过8%,水泥细度(比表面积)不超过350m2/kg,游离氧化钙不超过1.5%。3)为改善混凝土的抗裂性,水泥的含碱量(按Na2O当量计)不宜超过水泥质量的0.6%,或混凝土内的总含碱量(包括所有原材料)应不超过3.5kg/m3。2骨料应满足以下要求:1)质地均匀坚固、粒形和级配良好、吸水率低、空隙率小(粗骨料的松散堆积密度一般应大于1500kg/m3,空隙率应小于40%;对不同细度模数的砂子,控制4.75mm、0.6mm和0.15mm筛的累计筛余量分别为0~5%、40%~70%和≥90%);2)粗骨料的压碎指标不大于7%,吸水率不大于2%,针片状颗粒不宜超过5%。用于高抗冻混凝土的粗骨料吸水率不宜大于1%;3)处于冻融循环下的混凝土,宜进行骨料的坚固性试验,坚固性试验的失重率应小于5%(细骨料)和8%(粗骨料);4)对于可能处于干湿交替、冻融循环下的混凝土,粗、细骨料中的含泥量应分别低于0.7%和1%;粗、细骨料中的水溶性氯化物折合氯离子含量均不应超过骨料质量的0.02%;5)氯盐环境作用下的混凝土,不宜采用抗渗透性较差的岩质(如花岗岩、砂岩)作为粗、细骨料;粗骨料的最大公称粒径不宜超过25mm,且不应超过保护层厚的2/3;6)衬砌结构采用钢筋混凝土时应严禁使用海砂;7)-175- 使用骨料前应了解当地供应的骨料有无潜在活性,对于地下水发育的隧道工程,使用的骨料应通过专门的验证。1化学外加剂应符合以下要求:1)各种外加剂应有厂商提供的推荐掺量与相应减水率、主要成分(包括复配组分)的化学名称、氯离子含量、含碱量以及施工中必要的注意事项(如超量或欠量使用时的有害影响、掺和方法和成功的使用证明等);2)当混合使用高效减水剂、引气剂、缓凝剂、膨胀剂、阻锈剂及其它防腐剂时,应事先专门测定它们之间的相容性;3)外加剂的氯离子含量不得大于混凝土中胶凝材料总重的0.02%,高效减水剂中的硫酸钠含量不宜大于减水剂干重的15%;4)氯化钙不应作为混凝土的外加剂使用;5)各种阻锈剂的长期有效性需经检验,一般不的使用亚硝酸钠类阻锈剂。2拌和用水:1)应符合现行标准得有关规定;2)配筋混凝土不得采用海水作为拌和水;3)当混凝土可能处于氯盐腐蚀性环境时,混凝土拌和用水中得氯离子含量不宜大于200mg/l。3矿物掺和料:1)矿物掺和料必须品质合格、来料均匀、来源固定,掺和料的掺量应根据设计对混凝土各龄期强度、混凝土的工作性和耐久性以及施工条件和工作特点(如环境气温、混凝土拌和物温度、构件尺寸等)而定;2)矿物掺和料中不应含有放射性物质、可溶性(包括可升华而释放的)有毒物质或对混凝土性质有害的物质,并应有相应的检验证明和生产厂家出具的产品检验合格证书;3)矿物掺和料宜使用二种或二种以上的掺和料复合而成的磨细矿物掺和料。各类矿物掺和料的掺量及技术要求见表9.2.1:-175- 表9.2.1矿物掺和料的掺量及技术要求序号掺和料名称掺和料掺量及技术要求1粉煤灰1、粉煤灰掺和料应来自燃煤工艺先进的电厂;2、粉煤灰的烧失量不宜大于5%,引气混凝土不大于3%;冻融和除冰盐环境下的引气混凝土时应严格限制其烧失量,掺量宜控制在30%以内(与硅灰合用时掺量可适当增加)3、三氧化硫含量≤3%;4、需水量比不宜大于105%;5、掺量应不少于胶凝材料总量的20%,当掺量达30%以上时,水胶比不宜大于0.42,并应随粉煤灰的掺量的增加而减少。2磨细矿渣1、比表面积不宜小于350m2/kg;2、对于硫酸盐腐蚀环境,特别是高温下的硫酸盐腐蚀环境宜将大掺量矿渣作为胶凝材料的必须组分;但对冻融部位的混凝土,矿渣的最大掺量不宜超过50%;3、矿渣需水量比不宜大于105%,烧失量不大于1%。3硅灰1、硅灰中二氧化硅含量不应小于85%;2、比表面积不小于15000m2/kg;3、硅灰掺量一般不超过胶凝材料总量的8%。4沸石岩粉磨细天然沸石岩粉应选用斜发沸石岩或丝光沸石岩,其它沸石尤其是方沸石不宜用作混凝土的掺和料。沸石岩的铵离子净交换量不小于107mol/100g(斜发沸石岩)或115mol/100g(丝光沸石岩),沸石岩品位(即沸石含量,用铵离子净交换容量检测)应当稳定,比表面积大于280m2/kg。1.1.1耐久性混凝土配合比应满足以下要求:1硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥宜与矿物掺和料一起使用。2硫酸盐等化学腐蚀介质作用下的混凝土不宜单独使用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥作为胶凝材料,应在硅酸盐水泥中加入大掺量的矿物掺和料。对于硫酸盐环境所需使用硅酸盐类的抗硫酸盐水泥,也需掺有矿物掺和料。在极其严重的硫酸盐腐蚀环境下则不能使用硅酸盐类水泥,而应代之以其它类型的水泥并通过试验验证。3氯盐环境下的配筋混凝土应采用较大掺量矿物掺和料的低水胶比混凝土,单掺粉煤灰时的掺量不宜小于25%(如有抗冻性要求时,粉煤灰掺量不宜大于30%);单掺磨细矿渣时的掺量不宜小于50%,且宜复合使用粉煤灰加硅灰、粉煤灰加矿渣或两种以上的矿物掺和料。1.1.2耐久性混凝土的施工应满足以下条件:1耐久性混凝土-175- 施工过程中施工、监理单位应各自委派专人负责记录混凝土运送到工地的时间和出机坍落度、浇筑时间和浇筑时的坍落度、浇筑时洞内温度与混凝土浇筑温度、浇筑段长度、浇筑高度的控制以及养护方式、养护过程,包括养护开始时间、养护中的衬砌表面温度与降温速率、拆模时间与拆模时洞内温度等。1耐久性混凝土的早期强度,在不掺缓凝剂的情况下,要求12小时抗压强度不大于6MPa或24小时不大于10MPa。2耐久性混凝土施工过程中如果出现裂缝,要记录裂缝出现的时间、部位、尺寸和处理等情况。3拆模后应对渗漏水部位进行衬砌内注浆,并对渗水部位混凝土裂纹进行处理,对0.2mm以下的细小裂纹,采取密封剂封闭裂纹;对于裂纹宽度大于0.2mm的裂缝,采用压注注缝胶修补。必要时对裂缝部位混凝土表面实行涂膜封闭。4钢筋保护层及钢筋的定位宜采用工程塑料制作的保护层定位夹或定型生产的纤维砂浆块。当使用细石混凝土垫块定位保护层厚度时,垫块的尺寸和形状宜为工字形或锥形,垫块的强度应高于衬砌结构本体强度,水胶比不大于0.4;衬砌结构两侧面和底面的垫块应至少4个/m2,绑扎垫块和钢筋的铁丝头不得伸入保护层内。5耐久性混凝土的搅拌宜采用卧轴式、行星式或逆流式搅拌机并严格控制搅拌时间。6混凝土的入模温度应视洞内温度而调整,混凝土的入模温度应控制在25℃以下。施工过程中要估计混凝土温度与拉应力的变化,提出混凝土温度的控制值,并在施工养护过程中实际测定关键截面的中部点温度和离表面约5cm深处的表层温度(包括仰拱和底板),实行严格的温度控制。衬砌结构任一截面在任一时间内的内部最高温度与表层温度之差一般不大于20℃,新浇筑混凝土与上一区段衬砌混凝土或围岩之间的温差不大于20℃,洒于混凝土表面的养护水温度低于混凝土表面温度的差值不大于15℃,混凝土的降温速率最大不宜超过3℃/d。7混凝土泵送的坍落度不宜过大以避免离析或泌水。如发现坍落度不足,不得擅自加水,应当在技术人员的指导下用追加减水剂的方法解决。-175- 1插入式振动棒需变换其在混凝土中的位置时,应竖向缓慢拔出,不得在混凝土浇筑仓内平拖。泵送下料口应及时移动,不得用插入式振动棒平拖驱赶下料口处堆积的拌和物将其推向远处。2混凝土强度应达到8.0MPa以上方能拆模。1.1.2耐久性混凝土洒水养护时间不得少于14d,整个养护期内不得间断。当采用养护剂养护时,养护剂应符合《水泥混凝土养护剂》(JC901)规定。2-175- 监控量测1.0.1监控量测工作必须紧接开挖、支护作业,按设计要求进行布点和监测,并根据现场情况及时进行调整量测的项目和内容。量测数据应及时分析处理,并与工程类比法相结合,及时调整支护参数或施工决策。1.0.2监控量测应作为施工组织设计一个重要组成部分,为施工管理及时提供以下信息:1围岩稳定性和支护、衬砌可靠性的信息。2二次衬砌合理的施作时间(具体规定见本指南第9.1.4条)。3为施工中调整围岩级别、修改支护系统设计和变更施工方法提供依据(铁路隧道的围岩分级判定可按附录F)。开工前应根据隧道规模、地形、地质条件、支护类型和参数、施工方法等,进行监控量测设计。该设计应包括:量测项目、量测仪器、测点布置、量测频率、数据处理及量测人员组织等。1.0.3隧道监控量测的项目应根据工程特点、规模大小和设计要求综合选定。量测项目可分为必测项目和选测项目两大类(见表10.0.3—1~2)。必测项目在采用喷锚构筑法施工时必须进行;选测项目应根据工程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其它特殊要求,有选择地进行。表10.0.3—1监控量测必测项目序号监测项目测试方法和仪表测试精度备注1洞内、外观察现场观察、地质罗盘2衬砌前净空变化隧道净空变化测定仪(收敛计、隧道激光断面仪、全站仪)0.1mm全站仪采用非接触观测法3拱顶下沉水准测量的方法,水准仪、钢尺1mm一般进行水平收敛量测4地表下沉水准测量的方法,水准仪、塔尺1mm浅埋隧道必测(H0≤2b)5二次衬砌后净空变化隧道净空变化测定仪(收敛计)0.01mm6沉降缝两侧底板不均匀沉降三等水准测量1mm沉降缝两侧底板(或仰拱填充层面)沉降7洞口段与路基过渡段不均匀沉降观测三等水准测量1mm洞口底板(或仰拱填充层面)与洞口过渡段的沉降注:H0—隧道埋深;b—隧道最大开挖宽度。-175- 表10.0.3—2监控量测选测项目序号监测项目测试方法和仪表测试精度备注1地表下沉水准测量的方法,水准仪、塔尺1mmH0>2b时2隧底隆起水准测量的方法,水准仪、塔尺1mm3围岩内部位移多点位移计0.1mm4围岩压力压力盒0.001MPa5二次衬砌接触压力压力盒0.001MPa6钢架受力钢筋计0.1MPa7喷混凝土受力混凝土应变计10με8锚杆杆体应力钢筋计0.1MPa9二次衬砌内应力混凝土应变计0.1MPa10爆破振动观测爆破振动记录仪爆破振动记录仪临近建筑物11围岩弹性波速度弹性波测试仪注:H0—隧道埋深;b—隧道最大开挖宽度。1.0.1隧道施工过程中应进行洞内、外观察。1洞内观察可分开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。1)开挖工作面观察应在每次开挖后进行。观察中发现围岩条件恶化时,应立即采取相应处理措施;观察后应及时绘制开挖工作面地质素描图、填写开挖工作面地质状态记录表和施工阶段围岩级别判定卡(附录G);2)在节理、裂隙发育的镶嵌状、块状脆性硬岩地段应重视观察围岩的节理、裂隙走向及发育程度,对易引起坍塌的岩块及时进行锚杆支护或喷射混凝土封闭;3)对已施工地段的观察每天至少应进行一次,主要观察喷射混凝土、锚杆、钢架和二次衬砌等的工作状态。2洞外观察重点应在洞口段和洞身埋置深度较浅地段,其观察内容应包括地表开裂、地表沉陷、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗透情况等。1.0.2净空变化、拱顶下沉和地表下沉(浅埋地段)等必测项目应设置在同一断面,其量测断面间距及测点数量应根据围岩级别、隧道埋深、开挖方法等按表10.0.5规定进行。-175- 表10.0.5必测项目量测断面间距和每断面测点数量围岩级别断面间距(m)每断面测点数量净空变化拱顶下沉Ⅴ~Ⅳ5~101~2条基线1~3点Ⅳ10~301条基线1点Ⅲ30~501条基线1点注:1洞口及浅埋地段断面间距取小值。2各选测项目量测断面的数量,宜在每级围岩内选有代表性的1~2个。3软岩隧道的观测断面适当加密。1.0.1拱顶下沉、收敛量测初读数宜在3~6h内完成,其它量测应在每次开挖后12h内取得初读数,最迟不得大于24h,且在下一循环开挖前必须完成。测点应牢固可靠、易于识别,并注意保护,严防爆破损坏。拱顶下沉和地表下沉量测基点应与洞内、外水准基点建立联系。1.0.2隧道浅埋地段地表下沉的量测宜与洞内净空变化和拱顶下沉量测在同一横断面内。当地表有建筑物时,应在建筑物周围增设地表下沉观测点。横断面方向应在隧道中线两侧每隔2~5m布设地表下沉测点,每个断面设7~11点,监测范围应在隧道开挖影响范围以内。地表下沉量测应在开挖工作面前方,隧道埋深与隧道开挖高度之和处开始,直到衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。地表下沉量测频率应与拱顶下沉和净空变化的量测频率相同。1.0.3隧道衬砌沉降缝两侧不均匀沉降观测、洞口段与洞口过渡段不均匀沉降观测频率应15d进行一次。洞内沉降缝每侧宜布设四个以上观测点;洞口布点视过渡段的情况而定,根据沉降曲线确定道床施作时间。1.0.4各项量测项目量测频率应根据位移速度和量测断面距开挖面距离,分别按表10.0.9—1和表10.0.9—2确定。当按表10.0.9—1~2选择量测频率出现较大差异时,宜取量测频率较高的作为实施的量测频率。-175- 表10.0.9—1量测频率(按位移速度)位移速度(mm/d)量测频率≥52次/d1~51次/d0.5~11次/2~3d0.2~0.51次/3d<0.21次/7d表10.0.9—2量测频率(按距开挖面距离)量测断面距开挖面距离(m)量测频率(0~1)b2次/d(1~2)b1次/d(2~5)b1次/2~3d>5b1次/7d注:b—隧道开挖宽度。1.0.1各项量测作业均应持续到变形基本稳定后2~3周结束。对于膨胀性和挤压性围岩,位移长期没有减缓趋势时,应适当延长量测时间。1.0.2量测数据整理、分析与反馈应符合下列要求:1每次量测后应及时进行数据整理,并绘制量测数据时态曲线和距开挖面关系图。2对初期的时态曲线应进行回归分析,预测可能出现的最大值和变化速度。3数据异常时,应根据具体情况及时采取加厚喷层、加密或加长锚杆、增加钢架等加固措施。1.0.3围岩稳定性的综合判别,应根据量测结果按下列指标进行:1按变形管理等级指导施工:表10.0.12变形管理等级管理等级管理位移(mm)施工状态ⅢU<U0/3可正常施工ⅡU0/3≤U≤2U0/3应加强支护ⅠU>(2U0/3)应采取特殊措施注:U—实测位移值;U0—最大允许位移值。2根据位移变化速度判别:-175- 净空变化速度持续大于5.0mm/d时,围岩处于急剧变形状态,应加强初期支护系统。净空变化速度小于0.2mm/d时,围岩达到基本稳定。在浅埋地段以及膨胀性和挤压性围岩等情况下,应采用其它指标判别。1根据位移时态曲线的形态来判别:当围岩位移速率不断下降时(du2/d2t<0),围岩趋于稳定状态;当围岩位移速率保持不变时(du2/d2t=0),围岩不稳定,应加强支护;当围岩位移速率不断上升时(du2/d2t>0),围岩进入危险状态,必须立即停止掘进,加强支护。1.0.2施工中应将现场监控量测作为工序引入作业循环,并结合地质预报作出评价,优化设计参数,实施动态管理。1.0.3监控量测工作必须紧跟开挖、支护作业。按设计要求布设监测点,并根据具体情况及时调整或增加量测的内容。量测数据应及时分析处理,并将结果反馈给设计、监理,实现动态设计、动态施工。-175- 防排水1.1一般规定1.1.1隧道工程防排水,应采取“防、排、截、堵相结合,因地制宜,综合治理”的原则,采取切实可靠的施工措施,达到防水可靠、排水通畅、经济合理的目的。对水资源保护有严格要求的隧道,防排水应采取“以堵为主、限量排放”的原则。对地表水和地下水应做妥善处理,使洞内外形成一个完整的防排水系统。1.1.2隧道工程施工防排水应积极采用经过试验和鉴定并经实践检验行之有效的新材料、新工艺、新技术,根据工程的水文地质条件、耐久性要求、施工技术水平、防水等级,选用适宜的材料。1.1.3客运专线铁路隧道正洞和设备洞衬砌防水等级应达到国家标准《地下工程防水技术规范》(GB50108)规定的一级防水标准,衬砌结构不允许渗水,衬砌结构表面无湿渍。1.1.4隧道工程施工防水应提高混凝土自防水性能,衬砌混凝土抗渗等级不得低于P6,防水混凝土抗渗等级不得低于P8。1.1.5隧道工程施工防水应以施工缝、变形缝防水为重点,施工缝防水应同时采用背贴式止水带与中埋式止水带或遇水膨胀止水条的防水措施;变形缝防水应同时采用中埋式止水带及其它两种可靠的防水措施。1.1.6隧道工程施工防水应重视初期支护的防水,并辅以注浆防水和防水层加强防水,满足结构设计和使用要求。1.1.7隧道工程施工排水应进行处理,达标后排放,并应符合现行《污水综合排放标准》(GB8978)的规定。对排、渗水可能造成地下水污染时,应采取隔离措施。1.1.8隧道工程施工前应对地表及隧道附近的井泉、池沼、水库、溪流进行调查,并应进行观测与试验,找出渗漏根源,按设计要求进行防渗处理。1.2注浆防水1.2.1-175- 隧道工程施工应根据地质情况、掘进和支护的方式、支护预期的变形量、相邻隧道的相互影响及其它构筑物的位移、沉降、水资源保护的要求进行注浆防水方案的选择。1.1.1对地质预测、预报有大量涌水的软弱地层地段,宜采用地表或洞内全封闭预注浆。1预注浆应根据岩层裂隙状态、地下水情况、加固范围、设备性能、浆液扩散半径和对注浆效果的要求等综合分析确定注浆孔数、布孔方式及钻孔角度。2预注浆段的长度应视具体情况合理确定,宜为20~50m;掘进时必须保留止水岩盘的厚度,一般为3~8m。3岩石地层预注浆设计压力应根据围岩水文地质条件合理确定,宜比静水压力大0.5~1.5MPa;当静水压力较大时,宜为静水压力的2~3倍;注浆泵的压力应达到设计压力的1.3~1.5倍。4注浆方法应根据水文地质情况、机械设备等综合因素选择。5钻孔孔位最大允许偏差为50mm,钻孔偏斜率最大允许偏差为0.5%,同时应满足设计要求。6钻注浆顺序为:先钻注布置在隧道顶板上的注浆孔,后钻注隧道两侧孔,最后钻注底板孔;或先内圈孔后外圈孔;或先无水孔后有水孔。7预注浆后的渗水量应小于设计允许值,浆液固结体达到设计强度后方可开挖。1.1.2在开挖后如有渗漏水或大股涌水时,宜采用掌子面和环向围岩注浆,围岩注浆布孔应符合下列规定:1在软弱地层或水量较大处布孔。2大面积渗漏,布孔宜密,钻孔宜浅。3裂隙渗漏,布孔宜疏,钻孔宜深。4大股涌水,布孔应在水流上游,且从涌水点四周由远到近布设。1.1.3初期支护施工后有渗漏水的地段,应在初期支护上凿孔进行回填注浆。1.1.4围岩注浆及初期支护后回填注浆施工顺序应符合下列要求:1沿隧道轴线由低到高、由下往上、由少水处到多水处钻注。-175- 1在多水地段,应先两头向中间钻注。1.1.2二次衬砌施工后应利用预留的注浆管(孔)对拱顶部位进行回填注浆。回填注浆应在衬砌混凝土强度达到设计强度的70%后进行。1.1.3二次衬砌后有渗漏水时应采用衬砌内注浆,注浆孔应根据衬砌渗漏水情况布置,孔深为衬砌厚度的1/3~2/3之间。衬砌内注浆可采用电冲击锤成孔,专用注浆泵注浆,浆液采用化学浆液或超细水泥浆液。1.1.4回填注浆及衬砌内注浆压力应小于0.5MPa。1.1.5浆液注入量可根据扩散半径及岩层裂隙率计算确定。1.1.6预注浆的注浆材料可参考下列原则综合比较,合理确定注浆材料:1静水注浆材料:1)浆液具有良好流动性、可灌性。2)浆液耐久性强。3)固化时体积收缩小,与岩石、混凝土、砂土等有一定的粘结力。4)浆液结石率高,固结后有较高的强度等级和抗渗性。5)稳定性好,注浆时材料不产生离析和沉淀。6)原材料来源丰富、便于运输与储存,在常温、常压下较长时间存放不改变其基本性质,存放不受温度、湿度变化的影响,同时价格适宜。7)浆液无毒、无臭,不污染环境,对人体无害。8)浆液对注浆设备、管路、混凝土结构物及橡胶制品等无腐蚀性,并容易清洗。9)浆液配制方便,工艺及设备简单、操作容易简便。2动水注浆材料在满足静水注浆材料的要求下,还需考虑以下条件:1)优异的填充性,注入后浆液几乎不会发生流失到限定范围以外的现象。2)注入时,抗分散性好。3)具有良好的止水性能。4)为防止浆液的大量流失及满足快速充填的要求,浆液的凝胶时间可根据需要调节(视现场涌水流量及流速大小而确定)。-175- 1)结石体防冲刷性能好。2目前已有的注浆材料不可能同时满足上列全部要求,施工中应根据具体情况选用能满足上列几项的浆液即可。1.1.2注浆前应做压水或吸水试验,选择浆液类型和浓度。1.1.3单孔注浆结束的条件,应符合下列规定:1预注浆各孔段均达到设计终压并稳定10min,且注浆量不小于设计注浆量的80%、进浆速度为开始进浆速度的1/4。2初期支护后衬砌前围岩注浆达到设计终压。3其它各类注浆应满足设计要求。1.1.4预注浆及围岩注浆后,必须在分析资料的基础上进行注浆效果检查,可采取钻孔取芯法对注浆效果进行检查;或进行压(抽)水试验,当检查孔的吸水量大于1.0ι/(min·m)时,必须进行补充注浆;或采取连续测流量的方法,当所测流量小于设计涌水量时,则注浆效果满足要求。注浆结束后注浆钻孔及检查孔应封填密实。1.1.5注浆应防止对环境的污染,在注浆施工期间及工程结束后,应对水源取样检查。当有污染时,应及时采取相应措施。1.1.6水泥类浆液宜选用强度等级不低于32.5的水泥,其它浆液材料应符合11.2.10条规定。注浆前应对浆液的配合比,工艺流程经现场试验合格后再施工。1.1.7水泥浆液性能的调整方式:1调整水泥浆液的凝胶时间:浆液中可掺入氯化钙、水玻璃等速凝剂。2为提高浆液稳定性和可灌性,可掺分散剂或悬浮剂(膨润土、甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酸及基盐类等)。3为控制水泥浆液扩散范围,提高注浆堵水效果,可在水泥浆液中掺加速凝剂或早强剂。4为降低浆液在含水层中的稀释率,改善浆液的强度,可在水泥浆中掺入一定的增强型防水剂,使浆液水化物质呈胶状且在输浆管内承压后不脱水,以加大单液水泥浆的粘度与胶凝时间的可调范围。-175- 1.1.1使用水泥-水玻璃浆液时应掺入增加耐久性的外加剂,以提高浆液的后期强度。1.1.2在涌水量大、压力高的地段钻孔时,应先设置带闸阀的孔口管,当出现大量涌水时,拔出钻具,关闭孔口管上的闸板阀,待做好准备后,进行注浆;当掌子面岩层破碎,应先设置止浆墙和孔口管。孔口管埋入岩石深度随最大注浆压力而定,长度比止浆墙总厚大500mm;孔口管应为无缝钢管,直径应根据开孔钻头选择。1.1.3高压注浆若未装孔口管或在分段注浆时,应设置止浆塞。止浆塞应采用富于弹性且耐磨性能好的橡胶制作,止浆塞直径应小于钻孔直径的2~4mm,长度为100mm,并能承受注浆终压的要求。1.1.4注浆过程中应做好施工记录,包括孔位、孔径、孔深、浆液配比、注浆压力、注浆量等。1.1.5钻孔施工中,钻机可选用回转式、冲击式钻机及凿岩机等进行钻孔。注浆孔径一般为70~180mm,注浆段的长度应根据施工机具的配备确定。1.1.6注浆设备的选择应遵循以下原则:1在灌注水泥浆等颗粒浆液时,宜采用活塞式注浆泵或泥浆泵。2浆中掺砂时则采用专用砂浆泵。3若进行化学注浆,可按需要选用单液或双液专用注浆泵。1.2结构防排水1.2.1排水纵、横、环向盲管、中心排水管(沟)的施工应符合以下要求:1排水盲管的管材、直径应符合设计要求;透水孔的规格、间距符合设计要求。2环向排水盲管沿纵向设置的间距应满足设计要求,并应根据洞内渗、漏水的实际情况,在地下水较大的地段应加密设置排水盲管。3纵向集水盲管应与环向排水盲管、泄水管用变径三通连为一体,形成完整的排水系统。-175- 1排水盲管应紧贴渗水岩壁安设,减小地下水由围岩进入排水盲管的阻力;排水盲管布置应圆顺,不得起伏不平。2排水盲管应固定牢固,并采取适当的保护措施,防止水泥浆窜入、堵塞排水盲管。3排水管路系统的连接应牢固、畅通,纵向排水盲管安装坡度符合设计要求,通向水沟的泄水管应有足够的泄水坡。4横向排水盲管接头应牢固、水路通畅。5中心排水管(沟)管径符合设计要求,管身不得变形、不得有裂缝,管身上部透水孔畅通。中心排水管(沟)基础的总体坡度、段落坡度、单管坡度应协调一致,并符合设计要求,不得高低起伏。管路埋设好后,应进行通水试验,发现漏水、积水,立即处理。1.1.2在隧道埋深大、节理发育、地下水丰富的情况下,为保证衬砌结构外围排水畅通,消除衬砌结构静水压力,可在初期支护(喷射混凝土层)完成之前视情况埋设排水半管或线形排水板,形成暗埋、永久式排水通道系统,将水引入隧道纵向排水管或通过盲沟(管)引入排水沟排出洞外。1.1.3排水半管埋设应把初期支护喷射混凝土分为2~3层喷射,其施工工艺应符合以下规定:1当隧道开挖后在围岩表面有线流或股流时,均设排水半管或线形排水板,在排水管周围喷射厚度为1~2cm水泥砂浆后,再进行喷射混凝土作业。2有必要时在无渗漏水地段,每隔一定间距,在其喷层表面上、下打设排水孔,安装排水半管或线形排水板,使隧道在使用期内因地下水的迁移变化而产生的渗漏水能顺利排出洞外。3隧道同一断面只能铺设一道排水半管,避免造成初期支护出现薄弱断面或薄弱带。4排水半管铺设时,利用工作平台,根据裂缝形状或打孔位置,排水半管紧贴岩面,用水泥钉每隔30cm对称钉牢,然后喷射速凝水泥砂浆封固。5-175- 施工中必须严格控制各喷层厚度,保证排水半管埋设数量,避免凿槽或返工。各层排水半管铺设或各喷层的间歇时间,必须在前一层喷射混凝土终凝后进行。1.1.1塑料防水板厚度应不小于1.2mm,耐刺穿性好、柔性好、耐久性好;物理力学性能应符合表11.3.4的要求。表11.3.4塑料防水板主要物理性能项目拉伸强度(Mpa)断裂延伸率(%)热处理时变化率(%)低温弯折性抗渗性指标≥12≥200≤2.5-20℃无裂纹0.2Mpa24h不透水1.1.2防水板铺设应超前二次衬砌施工9~20m,并设临时挡板防止机械损伤和电火花灼伤防水板,同时与开挖掌子面应保持一定的安全距离。1.1.3铺设防水板前应对初期支护采用简单易行的锤击声检查,必要时辅以其它物探手段;对初期支护的渗漏水情况进行检查,并采取有效措施进行处理;初期支护表面应平整,无空鼓、裂缝、松酥,并用喷混凝土(或砂浆)对基面进行找平处理,表面平整度应符合式(11.3.6)要求:D/L≤1/6(11.3.6)式中L――初期支护表面相邻两凸面间的距离;D——初期支护表面相邻两凸面凹进去的深度。1.1.4防水板铺设宜采用专用台车铺设,台车应具备以下要求:1防水板专用台车应与模板台车的行走轨道为同一轨道;轨道的中线和轨面标高误差应小于±10mm。2台车前端应设有初期支护表面及衬砌内轮廓检查刚架,并有整体移动(上下、左右)的微调机构。3台车上应配备能达到隧道周边任一部位的作业平台。4台车上应配备辐射状的防水板支撑系统。5台车上应配备提升(成卷)防水板的卷扬机和铺放防水板的设施。6专用台车上应设有激光(点)接收靶。1.1.5防水板铺设应符合下列要求:1铺设前进行精确放样,弹出标准线进行试铺后确定防水板一环的尺寸-175- ,尽量减少接头。1防水板铺设应采用无钉铺设工艺,宜采用从下向上的顺序铺设,松紧应适度并留有余量(实铺长度与弧长的比值为10:8),检查时要保证防水板全部面积均能抵到围岩。2用带热塑性圆垫圈的射钉将缓冲层平整顺直地固定在基层上,缓冲层搭接宽度50mm,可用热风焊枪点焊,每幅防水板布置适当排数垫圈,每排垫圈距防水板边缘40cm左右,垫圈间距:侧壁80cm,2~3个垫圈/m2,顶部40cm,3~4个垫圈/m2。图11.3.8—1暗钉圈固定缓冲层示意3两幅防水板的搭接宽度不应小于100mm。4环向铺设时,先拱后墙,下部防水板应压住上部防水板。5防水板之间的搭接缝应采用双焊缝、调温、调速热楔式功能的自动爬行式热合机热熔焊接,细部处理或修补采用手持焊枪,单条焊缝的有效焊接宽度不应小于10mm,焊接严密,不得焊焦焊穿。6防水板纵向搭接与环向搭接处,除按正常施工外,应再覆盖一层同类材料的防水板材,用热焊焊接。7三层以上塑料防水板的搭接形式必须是“T”型接头。8分段铺设的卷材的边缘部位预留至少60cm的搭接余量并且对预留部分边缘部位进行有效的保护。9绑扎或焊接钢筋时,采取措施应避免对卷材造成破坏。10混凝土振捣时,振捣棒不得接触防水板,以防防水板受到损伤。1.1.2防水板铺设质量检查应符合以下要求:1-175- 防水板质量检查应按《新建客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》进行。1防水板的搭接缝焊接质量检查应按充气法检查,将5号注射针与压力表相接,用打气筒进行充气,当压力表达到0.25MPa时停止充气,保持15min,压力下降在10%以内,说明焊缝合格;如压力下降过快,说明有未焊好处。用肥皂水涂在焊缝上,有气泡的地方重新补焊,直到不漏气为止。1.1.2隧道宜采用分区隔离防排水技术,区段的长度应根据洞内渗漏水量的大小确定,富水地段可按衬砌段长度分区,分区采用带注浆管的背贴式止水带,发生渗漏水时可进行注浆。1.1.3采用分区防水的区段,注浆顺序为先进行拱顶处回填注浆、再进行背贴式止水带上花软管注浆、最后进行分区的注浆嘴注浆。1.1.4当中心水沟设在仰拱下时,中心水沟的开挖宜与隧底光爆层的开挖同步进行;中心水沟(管)的埋设应和仰拱、底板同步施作。1.1.5防水混凝土的施工配合比应通过试验确定,施工配合比抗渗等级应比设计要求提高1级(0.2MPa);在有冻害地段及最冷月平均气温低于-15℃的地区,防水混凝土的抗渗等级还应适当提高;防水混凝土处于侵蚀性介质中防水混凝土的耐侵蚀系数,不应小于0.8。1.1.6防水混凝土结构的裂缝宽度不得大于0.2mm,并不得贯通;当为钢筋混凝土时,迎水面主筋保护层厚度不应小于5cm。1.1.7防水混凝土施工应符合现行国家标准《地下工程防水技术规范》(GB50108)的有关规定,防水混凝土采用的材料应符合表11.3.15规定。-175- 表11.3.15防水混凝土施工材料技术要求材料名称技术要求水泥水泥的强度等级不应低于32.5级,宜为42.5级;在受侵蚀性介质作用时,应按介质的性质选用相应的水泥;在受冻融作用时,应优先选用普通硅酸盐水泥,不宜用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。不得使用过期或受潮结块的水泥,并不得将不同品种或强度等级的水泥混合使用。砂、石除应符合现行《铁路混凝土与砌体工程施工规范》(TB10210)《铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准》(TB10424)附录B的规定外,砂宜采用中砂,含泥量不应大于3%,泥块含量不应大于0.5%。石子宜采用连续级配,其最大粒径不大于40mm,对于抗渗等级为P6的混凝土:含泥量不应大于1%,泥块含量不应大于0.5%;对于抗渗等级为P8的防水混凝土:含泥量不应大于0.5%,泥块含量不应大于0.25%;不得使用碱活性骨料;水拌制混凝土所用的水,应符合现行《混凝土拌合用水标准》(JGJ63)的规定。外加剂除应符合现行国家标准《混凝土外加剂》(GB8076)、《混凝土外加剂应用技术规范》(GB50119)或行业标准一等品及以上的质量要求和其它有关环境保护的规定,品种和掺量应经试验确定。掺合料应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB1596)、《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿碴粉》(GB/T18046)规定。粉煤灰的级别不应低于二级,掺量不宜大于20%;硅粉掺量不应大于3%;其它掺合料的掺量应经过试验确定。总碱量每立方米防水混凝土中各类材料的总碱量(Na2O当量)应符合现行《铁路混凝土工程预防碱—骨料反应技术条件》(TB/T3054)的规定,并不得大于3kg.氯离子含量混凝土中氯离子含量应符合现行国标《混凝土结构设计规范》(GB50010)的相应规定。1.1.1防水混凝土的配合比应符合下列规定:1胶凝材料用量不得少于320kg/m3;砂率宜为40%,泵送时可增至45%;胶砂比宜为1∶1.5~1∶2.5;水胶比不得大于0.55;对于P12以上的防水混凝土水胶比不得大于0.5。2防水混凝土入泵坍落度宜控制在120±20mm,入泵前坍落度每小时损失值不应大于30mm,坍落度总损失值不应大于60mm。3掺加引气剂或引气剂减水剂时,混凝土含气量应控制在3%~5%。4防水混凝土采用预拌混凝土时,缓凝时间宜为6~8h。1.1.2防水混凝土施工应符合以下规定:1防水混凝土拌和物必须采用微机控制计量的拌合机械搅拌,计量允许偏差:-175- 水泥、水、外加剂、掺合料为±1%;砂、石为±2%。搅拌时间不应小于2min。掺外加剂时,应根据外加剂的技术要求确定搅拌时间。1使用粉状减水剂时,减水剂宜预溶成一定浓度的溶液。2二次衬砌所用模板,要求接缝严密、不漏浆液,内外模板之间不得用螺栓拉杆或铁丝穿透固定,以免留下透水通道。3防水混凝土应采用高频机械振捣密实,振捣时间宜为10~30s,以混凝土泛浆和不冒气泡为准,应避免漏振、欠振和超振,当掺加引气剂或引气型减水剂时,应采用高频插入式振捣器振捣,振捣棒不得直接接触防水板。4浇筑拱顶时应防止防水板绷紧,施工中可将绷紧的防水板割开,并将切口封焊严密再浇筑混凝土,确保封顶混凝土的厚度。1.1.2施工缝、变形缝、埋设件的防水施工应符合现行《地下工程防水技术规范》(GB50108)的规定。1衬砌结构混凝土施工应连续一次浇筑完成,宜少留施工缝,拱圈、仰拱、底板不得留纵向施工缝。施工缝设置与施工应遵守下列规定:1)墙体纵向施工缝不宜留设在剪力与弯矩最大处或底板与侧壁的交接处,应留在高出底板顶面不小于30cm的墙体上;2)墙体有预留孔洞时,施工缝距孔洞边缘不应小于30cm;3)纵向施工缝浇灌混凝土前,应将其表面凿毛,清除浮粒和杂物,用水冲洗干净,保持湿润,可铺上一层厚25~30mm的1∶1水泥砂浆或涂刷混凝土界面处理剂并及时浇筑混凝土;4)设止水条的环向施工缝施工时,在端面应预留浅槽,槽应平直,槽宽比止水条宽1~2mm,槽深为止水条厚度的1/2;5)施工缝内采用中埋式止水带时,应确保位置准确、固定牢靠;6)施工中应采取措施保证待贴止水条或预设止水带的混凝土界面洁净。2变形缝施工应符合下列规定:1)变形缝的位置、宽度、构造型式应符合设计要求;2)缝内两侧应平整、清洁、无渗水;-175- 1)缝底应先设置与嵌缝材料无粘结力的背衬材料或遇水膨胀止水条;2)嵌缝应密实。1.1.2止水带宜选用橡胶止水带或钢边橡胶止水带。对水压力大、变形大的施工缝、变形缝应选用钢边止水带,当地下水有腐蚀性介质的应选用氯丁橡胶、三元乙丙胶材质的止水带。当设计选用其它新型、成熟、可靠的材料时,其物理性能应符合国家相关标准的要求。1.1.3橡胶止水带的材质、形状、尺寸、物理机械性能应符合设计及现行《橡胶止水带》(HG/T2288)的规定;1止水带的宽度宜控制在300~350mm,并视水压力大小调整宽窄;止水带的截面尺寸用精度为0.05mm的卡尺,其它尺寸用精度为1mm的卷尺检查测量。两种典型止水带断面结构见图11.3.20:图11.3.20两种典型止水带断面结构示意图A-此部分外观质量要求较严;B-此部分外观质量要求较宽;W-止水带宽度;T-止水带厚度2橡胶止水带产品外观质量应符合表11.3.20-1规定:表11.3.20—1橡胶止水带产品外观质量要求序号缺陷名称A部分B部分1气泡直径不大于1mm的气泡,每米不允许超过3处直径不大于2mm的气泡,每米不允许超过4处2杂质面积不大于4mm2的杂质,每米不允许超过3处面积不大于8mm的杂质,每米不允许超过3处3接缝缺陷不允许有裂口及“海绵”现象。高度不大于1.5mm的凸起每米不超过2处不允许有裂口及“海绵”现象。高度不大于1.5mm的凸起每米不超过2处4凹痕不允许允许有深度不超过0.5mm,面积不大于10mm2每米不超过4处5中孔偏心中心孔周边对称部位厚度差不超过1mm-175- 1橡胶止水带物理机械性能及检验标准见表11.3.20-2表11.3.20—2橡胶止水带物理机械性能及检验标准序号项目指标试验标准B型S型J型1硬度(昭尔A)(度)60±560±560±5GB5312拉伸强度(MP)151210GB528;采用I型试样3扯断伸长率(%)3803803004压缩永久变形70℃×72h(%)353535GB7759;采用B型试样;压缩率25%23℃×168h(%)2020205撕裂强度(N/m)302525GB/T5296脆性温度(℃)-45-40-40GB16827热空气老化70℃×72h硬度变化(邵尔A)(度)+8+8GB3512拉伸强度变化率(降低)(%)1210伸长率变化率(降低)(%)30030070℃×96h硬度变化(邵尔A)(度)+8拉伸强度变化率(降低)(%)9伸长率变化率(降低)(%)2508臭氧老化(50pphm;20%;48h)2级2级0级GB7762;矩形试样注:1B型适用于变形缝用止水带;S型适用于施工缝止水带;J型适用于有特殊耐老化要求的接缝用止水带。2本表参照GB18173.2制定。其中压缩永久变形指标反映了橡胶止水带的使用性能,是重要的指标项目。2钢边橡胶止水带的物理力学性能见表11.3.20—3:表11.3.20—3钢边橡胶止水带的物理力学性能项目性能指标硬度(邵尔A)62±5拉伸强度(MPa)≥18扯断伸长率(%)≥400压缩永久变形(70℃×24h),%≤35撕裂强度(N/mm)≥35热老化70℃×168h硬度变化(邵尔A)≤+8拉伸强度(MPa)≥16.2扯断伸长率(%)≥320拉伸永久变形(70℃×24h,拉伸100%)≤20橡胶与金属带粘合试验破坏类型橡胶破坏(R)粘合强度(MPa)≥61.1.2止水带的安装应符合以下规定:-175- 1止水带埋设位置应准确,其中间空心圆环应与变形缝重合。2止水带应固定在挡头模板上,先安装一端,浇筑混凝土时另一端应用箱型模板保护,固定时只能在止水带的允许部位上穿孔打洞,不得损坏止水带本体部分;固定止水带时,应防止止水带偏移,以免单侧缩短,影响止水效果。3止水带定位时,应使其在界面部位保持平展,不得使橡胶止水带翻滚、扭结,如发现有扭结不展现象应及时进行调正。1.1.2止水带安装完成后应对止水带的埋设位置进行检查:1检查止水带安装的横向位置,用钢卷尺量测内模到止水带的距离,与设计位置相比,偏差不应超过5cm。2检查止水带安装的纵向位置,通常止水带以施工缝或伸缩缝为中心两边对称,用钢卷尺检查,要求止水带偏离中心不能超过3cm。3用角尺检查止水带与衬砌端头模板是否正交,否则会降低止水带的有效长度。1.1.3止水带的长度应根据施工要求事先向生产厂家定制(一环长),尽量避免接头。如确需接头,应满足以下要求(见图11.3.23):图11.3.23止水带常用接头形式1橡胶止水带接头必须粘接良好,不应采用不加处理的”搭接”。2粘接前应做好接头表面的清刷与打毛,接头处选在衬砌结构应力较小的部位,粘接可采用热硫化连接的方法,搭接长度不得小于10cm,焊接缝宽不小于-175- 50cm。1冷接法应采用专用粘结剂,冷接法搭接长度不得小于20cm。2设置止水带接头时,应尽量避开容易形成壁后积水的部位,宜留设在起拱线上下。1.1.2止水带接头的检查:1检查接头处上下止水带的压茬方向,此方向应以排水畅通、将水外引为正确方向,即上部止水带靠近围岩,下部止水带靠近隧道衬砌。2接头强度检查:用手轻撕接头。3观察接头强度和表面打毛情况,接头外观应平整光洁。4抗拉伸强度不低于母材的80%;不合格时重新焊接或粘接。1.1.3在浇捣靠近止水带附近的混凝土时,应严格控制浇捣的冲击力,避免力量过大而刺破橡胶止水带,同时还必须充分震捣,保证混凝土与橡胶止水带的紧密结合,施工中如发现有破裂现象应及时修补。1.1.4衬砌脱模后,若检查发现施工中有走模现象发生,致使止水带过分偏离中心,则应适当凿除或填补部分混凝土,对止水带进行纠偏。1.1.5止水条宜选用制品型遇水膨胀止水条。其物理力学性能应符合下表的规定。表11.3.27制品型遇水膨胀橡胶止水条物理力学性能序号项目指标1硬度(邵尔A),度42±72拉伸强度(MPa)≥3.53扯断伸长率(%)≥4504体积膨胀倍率(%)≥2005反复浸水试验拉伸强度(MPa)≥3扯断伸长率(%)≥350体积膨胀倍率(%)≥2006低温弯折-20℃×2h无裂纹7防霉等级优于2级注:硬度为推荐项目,其余均为强制项目;成品切片测试应达到标准的80%;接头部位的拉伸强度不得低于上表标准性能的50%;体积膨胀倍率是浸泡后的试样质量与浸泡前的试样质量的比率。-175- 1.1.1遇水膨胀止水条的施工应符合以下规定:1拆除混凝土模板后,凿毛施工缝,用钢丝刷清除界面上的浮碴,并涂2~5mm厚的水泥浆,待其表面干燥后,用配套的胶粘剂或水泥钉固定止水条,再浇注下一环混凝土。2遇水膨胀止水条接头处应重叠搭接后再粘接固定,沿施工缝形成闭合环路,其间不得留断点(见图11.3.28-1)。图11.3.28—1遇水膨胀止水条安装示意图3止水条定位后至浇注下一环混凝土前,尽量避免被水浸泡,必要时加涂缓膨剂,防止其提前膨胀。4振捣混凝土时,振捣棒不得接触止水条。5档头板制作时应考虑预留安装止水条的浅槽。1.1.2带注浆孔遇水膨胀止水条施工应符合以下规定:1安装止水条界面的处理及止水条的固定方法同上。2将止水条上的预留注浆连接管套入搭接的另一条止水条上连接二通上(见图11.3.28—2)。3根据所安装止水条的长度,约在30m处安装三通一处,三通的直线两端有一头插入止水条内,另一头插入注浆连接管内。丁字端头插入备用注浆管内,以备缝隙渗漏水时注浆。(见图11.3.28—2)4注浆连接管与三通连接件应粘结牢固,保证注浆管通畅。安装在三通上的备用注浆管,应引入衬砌内侧。-175- 图11.3.28—2带注浆孔遇水膨胀止水条安装示意1.1.1变形缝嵌缝材料嵌填施工应符合系列要求:1嵌缝材料要求最大拉伸强度不应小于0.2MPa,最大伸长率应大于300%,且拉、压循环性能为80℃时拉伸—压缩率不小于±20%。2缝内两侧平整、清洁、无渗水,涂刷的基层处理剂符合设计要求。3背衬材料的设置应符合设计要求。4嵌填密实,与两侧粘接牢固。1.2施工排水1.2.1洞内施工排水应符合下列要求:1洞内顺坡排水水沟断面应能满足隧道中渗漏水和施工废水的排出需要。在膨胀岩、土质地层、围岩松软地段,可根据需要加强水沟铺砌或用管槽代替。排水沟应经常清理。2施工期间运输轨道的道床,不应阻塞隧底水流,可设横向截水沟并汇入两侧的排水沟。3-175- 洞内反坡排水方式,可根据坡度、水量和设备情况布置管路和泵站,一次或分段接力排出洞外。集水坑的容积应按实际排水量确定,其位置确定应考虑减少施工干扰。配备抽水机的能力应大于排水量20%以上,并应有备用台数。1.1.1利用辅助坑道排泄正洞水流时,应根据流量的大小与需要,设置排水沟,保证排水畅通,严防坑道内积水和漫流。1.1.2井点降水施工应符合下列要求:1根据降水要求,选择降水形式、降水设备,编制降水施工方案。2降水后水位线在隧底开挖线以下。3抽水时设水位观测井,及时测定动水位,调整降水参数,保证降水效果。4重视降水范围内地表环境的保护,制定量测监控、回灌措施,防止地表超限下沉。-175- 通风、防尘与风水电供应1.1通风与防尘1.1.1隧道在整个施工过程中,作业环境应符合下列职业健康及安全标准:1空气中氧气含量,按体积计不得小于20%。2粉尘容许浓度,每立方米空气中含有10%以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg。每立方米空气中含有10%以下的游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg。3瓦斯隧道施工通风应符合铁道部现行《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120)的有关规定。瓦斯隧道装药爆破时,爆破地点20m内,风流中瓦斯浓度必须小于1.0%;总回风道风流中瓦斯浓度应小于0.75%;开挖面瓦斯浓度大于1.5%时,所有人员必须撤至安全地点并加强通风。4有害气体最高容许浓度:1)一氧化碳最高容许浓度为30mg/m3;在特殊情况下,施工人员必须进入工作面时,浓度可为100mg/m3,但工作时间不得大于30min;2)二氧化碳按体积计不得大于0.5%;3)氮氧化物(换算成NO2)为5mg/m3以下。5隧道内气温不得高于28℃。6隧道内噪声不得大于90dB。1.1.2隧道施工通风应能提供洞内各项作业所需的最小风量,每人应供应新鲜空气3m3/min,采用内燃机械作业时,供风量不应小于3m3/(min·kw)。1.1.3隧道施工独头掘进长度超过150m时,应采用机械通风。通风设计应根据坑道长度、断面大小、施工方法、设备条件等综合确定;施工通风宜采用压入式或混合式通风并辅以射流风机;有条件时宜采用巷道式通风。1.1.4隧道施工通风的风速,全断面开挖时不应小于0.15m/s,在分部开挖的坑道中不应小于0.25m/s,但均不应大于6m/s。-175- 1.1.1通风机的功率与通风管的直径应根据隧道独头掘进长度、运输方式、断面大小和通风方式等计算确定。1.1.2通风机的安装与使用应符合下列要求:1主风机安装必须满足通风设计的要求,洞内辅助风机应安装在新鲜风流中;对于压入式通风,主风机应架设在距洞口大于30m、一定高度的高架上。2主风机应保持正常运转,如需间歇时,因停止供风而受影响的工作面必须停止工作。3通风机前后5m范围内不得堆放杂物,通风机进气口应设置铁箅,并应装有保险装置,当发生故障时应能自动停机。4通风机应有适当的备用数量。5当巷道内的风速小于通风要求最小风速时,可布设射流风机来卷吸升压,提高风速。1.1.3通风管的安装应符合下列要求:1单独压入式的进风管口或吸(压)出式的出风管口应设在洞外,前者宜在洞口里程30m以外,后者则应做成烟囱式。2通风管靠近开挖工作面的距离应根据具体情况确定。压入式通风出风口距开挖工作面的距离不大于(4~5)(A为隧洞断面积,m2);吸出式进风口距工作面的距离不大于1.5。3采用混合式通风时,当一组通风机向前移动,另一组通风机的管路应相应接长。两组通风管交错的距离不得小于20~30m。压出式风机吸风口距工作面的距离应不大于炮烟抛散距离;压入式风管出风口距工作面的距离应小于风流的有效射程。局部通风中,吸出式通风管的出风口应引入主风流循环的回风流中。4通风管应优先采用高频热塑焊接工艺加工的软风管,通风管应优先采用加长的风管节,尽量减少接头个数;通风管的安装应平顺,接头严密,每100m平均漏风率不应大于1%。弯管平面轴线的弯曲半径不得小于通风管直径的3倍。5长、特长隧道施工在断面净空允许的前提下,应采用大直径风管。6-175- 通风管破损时,应及时修理或更换。当采用软风管时,靠近风机部分,应采用加强型风管。1通风管路安装完成后应调整至整个风路稳、直、无扭曲、无皱褶。1.1.2隧道施工应采用综合防尘措施,并按规定时间测定作业区粉尘和有害气体浓度。1.1.3钻眼作业应采用湿式凿岩。1.1.4凿岩及装碴作业应做好下列事项:1凿岩机钻眼时必须先送水后送风。2放炮后必须进行喷雾、洒水。3出碴前宜用水淋湿全部石碴和附近的岩壁。4新鲜风流连续经过几个工作面时,在两工作面间和混合式通风系统中两组通风管交错的距离范围内,应根据防尘效果,决定是否增加喷雾器,净化风流中的粉尘。5施工人员均应佩带防尘口罩。1.1.5有沙尘的作业场所,粉尘浓度每月至少应测定一次,洞内空气每月至少应取样分析一次。洞内作业人员应定期体检,保障健康。1.2供风1.2.1隧道掘进应采用空压机供风,空压机的功率应能满足同时工作的各种风动机具的最大耗风量的要求。1.2.2空压机站应设在洞口附近,当有多个洞口需集中供风时,可选在适中位置,但应靠近用风量较大的洞口。空压机站应有防水、降温和保温设施;距离居民区较近时应有防噪音、防振动的措施。1.2.3隧道工作面风压不应小于0.5MPa,其高压风管的直径应根据最大送风量、风管长度、闸阀等条件计算确定,独头供风长度大于2000m时宜考虑设洞内压风站。1.2.4风管的安装和使用应符合下列要求:-175- 1高压风管应敷设平顺,接头严密,不漏风。2在洞外地段,当风管长度大于100m和温度变化较大时宜安装伸缩器,靠近空压机150m以内,风管的法兰盘接头宜用石棉衬垫。长度大于1000m时,应在高压风管最低处设置油水分离器,定时放出管中的积油和水。3洞内高压风管应敷设在电缆电线相对的一侧,风管的前端至开挖面距离宜保持30m,并用分风器连接高压软风管。当采用导坑或台阶法开挖时,软风管的使用长度不宜大于50m。4各种闸阀在安装前应拆开清洗,阀门应进行水压强度试验,合格后方可使用。5高压风管在安装前应进行检查,有裂纹、创伤、凹陷等现象时不得使用,管内不得保留有残余物和其它脏物。6高压风管使用中应有专人负责检查、养护。1.2供水1.2.1隧道施工供水方案的选择及设备的配置应符合下列要求:1水源的水量应能满足工程和生活用水的需要。有高山自然水源时,应蓄水利用。水池高度应能满足洞内最大水压的要求。2水池的容量应有一定的储备量,满足洞内外集中用水的需要。3采用机械抽水站供水时,应有备用的抽水机。4工程和生活用水使用前必须经过水质鉴定。1.2.2隧道工作面的水压不应小于0.3MPa,水管的直径应根据最大供水量、管路长度、弯头、闸阀等条件,计算确定。1.2.3高压水管的安装和使用应符合下列要求:1管路应敷设平顺,接头严密,不漏水。2水池的总输出管路上必须安装总闸阀;主管路上每隔300~500m应安装闸阀。-175- 1洞内水管前端至开挖面宜保持30m距离,并用高压软管连接分水器。洞内软管的长度,一般情况下不宜大于50m。2洞内水管管路应敷设在电缆、电线相对的一侧,不得妨碍运输;当与水沟同侧时,不得影响排水。3钢管在安装前应进行检查,有裂纹、创伤、凹陷等现象时不得使用,管内不得保留有残余物和其它脏物。4管路使用中应有专人负责检查、养护。1.2供电1.2.1隧道供电电压应符合下列要求:1供电线路可采用400V/230V三相四线系统。2动力设备应采用三相380V。3照明电压:作业地段不得大于36V,成洞和不作业地段可采用220V。4线路末端的电压降不得大于10%。1.2.2变压器容量应按电气设备总用量确定。当单台电动设备容量超过变压器容量1/3时,应适当考虑增加起动附加容量。1.2.3洞外变电站宜设在洞口附近,并应靠近负荷集中地点和设在电源来线一侧。变电站电源线当需跨越施工地区时,其最低点距人行道和运输线路的最小高度应满足:电压35kV时7.5m,6~10kV时6.5m,400V时6m。1.2.4洞内电线布置和安装应符合下列要求:1成洞地段固定的电线路,应用绝缘良好的胶皮线架设。施工地段的临时电线路宜采用橡套电缆。竖井、斜井宜使用铠装电缆。2照明和动力电线路安装在同一侧时,必须分层架设。电线悬挂高度应满足:400V以下不小于2m,6~10kV不小于3.5m。3涌水隧道的电动排水设备,瓦斯隧道的通风设备以及斜井、竖井内的电气装置应采用双回路输电,并有可靠的切换装置。436V低压变压器应设在安全、干燥处,机壳接地,输电线路长度不得大于-175- 100m。1动力干线上的每一分支线,必须装设开关及保险装置。严禁在动力线路上加挂照明设施。1.1.2成洞地段用6~10kV高压电缆送电及洞内设置6~10kV变电站时,应符合下列要求:1洞内高压变电站,应设置在不使用的横通道内,变压器与周围及上下洞壁的最小距离,不得小于300mm,同时应按规定要求设置安全防护设施。2洞内高压变电站之间的距离宜为1000m,由变电站分别向相反两方向供电,每一方供电距离宜采用500m。3洞内高压变电站应采用井下高压配电装置或相同电压等级的油开关柜,不宜使用跌落式熔断器。低压则宜采用成套组合电器和带负荷调压变压器,也可采用带有空气断路器的井下低压配电盘或临时装设自动空气开关。1.1.3隧道施工作业地段必须有足够的照明。采用普通光源照明时,其照度应满足表12.4.6的要求。表12.4.6隧道施工照明标准施工作业地段照度标准(lx)施工作业面平均照度不小于30开挖地段和作业地段10运输巷道6特殊作业地段或不安全因素较多地段15成洞地段4竖井内8不安全因素较大的地段可加大照度。在主要交通道路、洞内抽水机站或竖井等重要处所,应有安全照明。漏水地段照明应采用防水灯头和灯罩。1.1.4各种电气设备和输电线路应有专人经常进行检查维修、调整等工作,其作业要求应参照《电力建设安全工作规程》(DL5009)、《电力建设防护规程》的有关规定办理。-175- 特殊岩土和不良地质地段隧道施工1.1一般规定1.1.1施工前必须根据设计提供的工程及水文地质资料,结合现场实际情况,进行分析研究,制定完整的施工技术方案。并结合紧急预案,做好技术、物资、机械的储备,避免地质灾害的发生。1.1.2隧道施工时,应根据具体情况制定地质预测、预报方案。1.1.3根据地质预测、预报的结果应不失时机地调整施工方案。1.1.4必须加强量测工作,并及时反馈量测结果。1.2富水软弱破碎围岩1.2.1富水软弱破碎围岩隧道的开挖应符合下列要求:1采用超前地质预测预报手段,提前了解开挖工作面前方地质、地下水情况,采取有效的预防措施。2施工中宜采用注浆堵水结合超前钻孔限量排水。3特大涌水时可采用辅助坑道排水,辅助坑道开挖应超前适当距离。4当地下水与地表水连通时,经技术、经济比选,宜采用注浆堵水措施。当隧道埋深在20m以内时,可采用地表注浆;当隧道埋深超过20m时,则应采用开挖工作面预注浆。5宜采用正台阶预留核心土环形开挖法。双线和多线隧道宜采用中隔壁法、交叉中隔壁法或双侧壁导坑法。6掘进循环进尺宜为0.5~1.0m。1.2.2富水软弱破碎围岩隧道的支护应符合下列要求:1宜采用超前小导管注浆、管棚、钢架、钢筋网、喷射混凝土等多种支护手段,构成强支护体系。2根据支护的位移量测结果,评价支护的可靠性和围岩的稳定状态,及时调整支护参数,确保施工安全。-175- 1.1.1富水软弱破碎围岩隧道施工时应采取加强防排水的技术措施。防排水系统施工应符合下列要求:1衬砌混凝土应按防水混凝土要求施工,施工缝、变形缝的防水处理必须满足质量要求。2防水层铺设前应对喷射混凝土基面作平整和清除浮碴处理。3防水层铺设应平顺,并密贴喷射混凝土基面,接缝应采用常规法、充气法或真空法检查,确保严密可靠。4必须先进行注浆并达到止水目的后,方可铺设防水层。防水层铺设后,严禁在铺设防水层范围内注浆。5排水盲管安装前应对岩面进行平整,纵横向排水管和水沟应在衬砌施工前完成,基底应清理干净,确保排水顺畅。1.1.2富水软弱破碎围岩隧道的衬砌施工应符合下列要求:1复合式衬砌应根据监控量测结果确定施作时间。2仰拱必须及早施作,形成封闭结构。1.2岩溶1.2.1隧道通过岩溶地区时,施工前应根据设计图结合施工现场情况,采用综合超前地质预报,探明溶洞的分布范围、类型、规模、发育程度、填充物、地下水的情况(有无长期补给来源、雨季水量有无增长等)及岩层的稳定程度等,按照“以疏为主、堵排结合、因地制宜、综合治理”的原则”分别以“疏导、堵填、注浆加固、跨越、绕避、渲泄”等措施进行处理。1.2.2隧道岩溶地段施工应符合下列要求:1施工前应了解山顶地表水、出水地点的情况,并首先对地表进行必要的处理。对地表坍陷采取管棚支撑、地表预注浆、锚固桩等进行处理。2在下坡地段遇到溶洞时,应准备足够数量的排水设备。3对于岩溶发育地区的隧道,施工中应建立以长距离物探(地震波法)为宏观控制、钻探法(超前钻孔探测、炮眼孔加深钻探)为主,其它-175- 物探方式为辅助(地质雷达、HSP地震反射法探测及跨孔CT法),红外线探测连续施测的综合预报管理体系。1开挖方法宜采用台阶法、双侧壁导坑法。在Ⅱ、Ⅲ级围岩条件下,且溶洞仅穿过隧道底部一小部分断面时,可采用全断面一次开挖。2爆破开挖时,应做到多打眼、打浅眼,严格控制装药量。3当隧道只有一侧遇到溶洞时,应先开挖该侧,待支护完成后再开挖另一侧。1.1.2隧道开挖岩溶发育地区地段施工,可根据具体情况采取措施进行处理:1如果溶洞规模较大,内部充填了大量的泥砂,且含有丰富的地下水,揭穿后很可能发生大规模的突水、突泥,应采用全断面封闭注浆加固的方法。2岩溶地段的溶洞空腔、暗河的处理应首先选择连通方案,不改变地下水总的流动趋势;各类新建的排水暗管应有一定的坡度,以防止泥砂淤积:1)如果隧道侧壁或底板存在小体积的溶管(溶洞空腔或暗河),且规模较小,可在隧道侧壁及底部设置盲沟、暗管、涵洞、倒虹吸、钢管疏导或小型过桥跨越;2)如果隧道顶部存在溶管(溶洞空腔或暗河),且有水通过,则应在顶部设置暗管跨越或将水引入隧道底部跨越或采用倒虹吸拱跨;3)溶洞空腔仅在隧道底部且较大较深,或者填充物松软不能承载结构物时,可采用梁(边墙梁及行车梁、托梁)、支墩、板或悬臂梁承托纵梁、拱桥跨越,梁、板的两端或拱的拱座应置于稳固可靠的岩层上,必要时可用混凝土和石砌体加固;4)如隧道底部存在深狭溶洞空腔且无法施做梁或拱时,可采用桥梁跨越,同时根据空腔底的地质情况,合理选择桩的受力形式,桩基应伸入基岩一定深度;5)当隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞,应加深该侧的边墙基础通过;6)隧道岩溶水较大时,应采用泄水洞以渲泄岩溶水,降低地下水位,保持隧道干燥,泄水洞应位于地下水来向的一侧;7)-175- 对于涌水量大、涌水点多、分散,排泄通道不明显的岩溶发育地段,宜按照“先汇集、再引排”的原则采取辅助导坑排水、集水廊道结合泄水洞、行洪通道等的处理方案。1当隧道穿越堆积物时,如果堆积物较大,清理时会造成随清随塌的大型塌体,应采用超前强预支护注浆加固周围的堆积物。1)如果隧道埋深不大,穿越溶洞堆积物应考虑地表“漏斗”水下来后,可能造成的隧道突发性外荷载或突泥、突水,施工中应采用超前钻孔探测,并预备足够的抽水设备;2)开挖应采用双侧壁导坑法分部开挖;3)对隧道底部堆积物进行注浆加固、换填、桩基、旋喷等,并确保堆积物底部水流通畅,隧道拱圈、侧壁、仰拱、填充(底板)应整体按“地基梁”设计;4)隧道结构完工后,如果拱部存在大的空洞,应进行压浆回填,并封填平整地表漏斗,减少地表水下渗。2对已停止发育的、跨径较小、无水的溶洞,可根据其与隧道相交的位置及其充填情况,采用混凝土、浆砌片石或干砌片石予以回填封闭,同时根据地质情况决定是否需要加深边墙基础。拱部以上干、空溶洞,可视溶洞的岩石破碎程度采用喷锚支护加固、注浆、加设护拱及拱顶回填的方法进行处理。溶洞在底板下发育采用浆砌片石回填,如有充填物,必须挖除,如有空腔内少量水流动,则回填不能阻断过水通道。3施工中遇到一时难以处理的溶洞时,可采用迂回导坑绕过溶洞区,继续进行隧道施工,再行处理溶洞。1.1.2岩溶地区隧道支护和衬砌应根据溶洞情况予以加强。1.1.3二次衬砌施工前,应采用物探手段检查隧道周边环形加固层及层外围岩情况,重点检查拱部、底板、侧边墙5m以内是否存在有害空洞,隧道底部是否密实。-175- 1.1风积沙和含水砂层1.1.1隧道通过风积沙和含水砂层时,应特别加强防水工作,含水砂层可采用注浆、冻结等方法止水,防止砂层流失。开挖地段的排水沟应铺砌、抹墁,或用管、槽等将水引至已衬砌地段排出洞外。1.1.2风积沙和含水砂层隧道的开挖应符合下列要求:1宜采用正台阶法开挖。台阶上部宜预留核心土环形开挖,下部可采取分部开挖,并应严格控制开挖长度,防止上部两侧不均匀下沉。2开挖时应观测支护的实际下沉量,当预留量过大或不足时,应及时调整。1.1.3风积沙和含水砂层隧道的支护应符合下列要求:1开挖前应先护后挖,可采用注浆方法固结砂层,小导管或插板作超前支护。2支护应及时,边挖边喷射混凝土封闭,遇缝必堵,严防砂粒从支护缝隙中漏出。1.1.4风积沙和含水砂层隧道的衬砌宜采用仰拱先行,当条件不具备时,仰拱应及时紧跟,形成封闭的结构体系。1.2瓦斯1.2.1铁路隧道施工过程中,通过施工检测,只要隧道内存在瓦斯,应按瓦斯隧道的要求组织施工。1.2.2瓦斯隧道、瓦斯工区、含瓦斯地段的分类及分级应符合铁道行业标准《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120)的有关规定。1.2.3瓦斯隧道施工应建立专门机构进行通风、防突、防爆及瓦斯检测工作,设置消防设施,制定紧急预案。高瓦斯工区及瓦斯突出工区应配备救护队。1.2.4开工前必须对施工作业人员及管理人员进行安全技术培训。爆破、电工、瓦斯检测等作业人员必须持证上岗。1.2.5瓦斯工区钻爆作业应符合下列要求:1必须采用湿式钻孔。-175- 1炮眼深度不应小于0.6m,炮眼应清除干净,炮眼封泥不严或不足不得进行爆破。2必须采用煤矿许用炸药。3必须采用煤矿许用电雷管;使用煤矿许用毫秒延期电雷管时,最后一段的延期时间不得大于130ms;严禁使用秒或半秒级电雷管。4严禁反向装药。5爆破网路必须采用串联连接方式,严禁将瞬发电雷管与毫秒雷管在同一串联网路中使用。6必须使用防爆型起爆器作为起爆电源,一个开挖面不得同时使用两台及以上起爆器起爆。7在非瓦斯突出工区进行爆破作业时,爆破15min后应巡视爆破地点,检查通风、瓦斯、煤尘、瞎炮、残炮等情况,如有危险必须立即处理;在瓦斯突出工区,揭煤爆破15min后,应由救护队员配戴防毒面具或自救器到工作面对爆破效果、瓦斯浓度等进行检查,确认安全后方可通知送电、开动局部通风机,通风30min后,由瓦斯检测人员检测工作面、回风道瓦斯浓度;在瓦斯浓度小于1%,二氧化碳浓度小于1.5%后,方可解除警戒,允许工作人员进入开挖工作面。1.1.2瓦斯突出隧道,应单独编制预防煤与瓦斯突出和揭煤、过煤的实施性施工组织设计。1.1.3瓦斯突出隧道施工,应采用下列防突技术措施:1接近突出煤层前,必须对设计标示的各突出煤层位置进行超前探测,标定各突出煤层准确位置,掌握其赋存情况及瓦斯状况。2施工时,应至少选用下列五种方法中的两种对突出危险性进行预测,并相互验证:1)瓦斯压力法;2)综合指标法;3)钻屑指标法;4)钻孔瓦斯涌出初速度法;-175- 1)“R”指标法。2防治煤与瓦斯突出宜采用钻孔排放的措施。3防突措施实施后,必须进行效果检验。1.1.2石门揭煤时掘进到距石门5~10m时应打多个超前钻孔,揭开煤层前掌子面至煤层之间必须留一定厚度的岩墙:急倾斜煤层留2m;缓倾斜煤层留1.5m。当煤层压力小于1MPa时采用振动放炮;大于1MPa时应先排气降压,然后再放炮揭煤。1.1.3石门揭煤应符合下列要求:1揭煤前应进行石门揭煤设计,其内容包括揭开石门、半煤半岩段、全煤层段等各阶段施工方法、支护手段、组织指挥、抢险救灾方案及安全措施等。2石门揭煤方法应根据煤层的倾角、厚度选用。3石门揭煤爆破应在洞外起爆,洞内必须停电、停止一切作业,人员撤至洞外。4揭开煤层后,应检验工作面前方10m上、中、下、左、右范围内煤与瓦斯突出的危险性,确保工作面前方有5m的安全区。1.1.4半煤半岩段与全煤层段掘进、支护和衬砌施工应符合下列要求:1每循环进尺不宜超过1.0m,在全煤层中必须采用电煤钻钻孔,应少钻孔、少装药。2在半煤半岩中掘进应在岩石炮眼中装药,煤层需爆破时,必须采用松动爆破。3在软弱破碎岩层或煤层中掘进,应采用超前支护或预注浆,防止坍塌或瓦斯突出。4爆破后应及时喷锚支护,及时施做二次衬砌,及时封闭瓦斯。5仰拱应及早施工,保证拱、墙、仰拱衬砌能够形成闭合整体。6煤系地层设防段的二次衬砌应预留注浆孔,衬砌完成后应及时注浆,充填空隙,封闭瓦斯。1.1.5瓦斯隧道的施工通风,应符合下列要求:-175- 1施工组织设计中,应编制全隧道和各工区的施工通风设计,并考虑各工区贯通后的风流调整和防爆要求。2施工期间,应建立瓦斯通风监控、检测的组织系统,测定气象参数、瓦斯浓度、风速、风量等参数。低瓦斯工区可用便携式瓦检仪,高瓦斯工区和瓦斯突出工区除便携式瓦检仪外,尚应配置高浓度瓦检仪和瓦斯自动检测报警断电装置。3非瓦斯工区的施工通风宜采用压入式和混合式。低瓦斯工区的施工通风应采用压入式或巷道式。4高瓦斯工区和瓦斯突出工区的施工通风宜采用巷道式。5瓦斯隧道各掘进工作面必须独立通风,严禁任何两个工作面之间串联通风。6瓦斯隧道需要的风量,必须按照爆破排烟、同时工作的最多人数以及瓦斯绝对涌出量分别计算,并按允许风速进行检验,采用其中的最大值。7按瓦斯绝对涌出量计算风量时,对于低瓦斯工区,应将洞内各处的瓦斯浓度稀释到0.5%以下;对于高瓦斯工区和瓦斯突出工区,其长度较大的独头巷道,应能将工作面风流中的瓦斯浓度稀释到0.5%以下;用平行导坑作巷道式通风的回风道时,平行导坑的瓦斯浓度应小于0.75%。超过时,应采取稀释措施。8施工中防止瓦斯积聚的风速不宜小于1m/s。对瓦斯易于积聚处,应实施局部通风。9施工期间,应实施连续通风。因检修、停电等原因停风时,必须撤出人员,切断电源。恢复通风前,必须检查瓦斯浓度,符合规定后才可启动机器。10瓦斯工区的通风机应设两路电源,并装设风电闭锁装置。当一路电源停止供电时,另一路应在15min内接通,保证风机正常运转。11必须有一套同等性能的备用通风机,并经常保持良好的使用状态。12应采用抗静电、阻燃的风管。13隧道贯通后,应继续加强通风,防止瓦斯局部积聚。1.1.2隧道内瓦斯浓度限制值及超限处理措施应符合表13.5.12的规定。-175- 表13.5.12隧道内瓦斯浓度限制值及超限处理措施序号地点限值超限处理措施1低瓦斯工区任意处0.5%超限处20m范围内立即停工,查明原因,加强通风监测2局部瓦斯积聚(体积大于0.5m3)2.0%附近20m停工,撤人,断电,进行处理,加强通风3开挖工作面风流中1.0%停止电钻钻孔4煤层爆破后工作面风流1.0%超限时继续通风不得进人5局部通风机及电气开关20m范围内0.5%超限时应停机并不得启动6钻孔排放瓦斯时回风流中1.5%超限时撤人,停电,调整风量7竣工后洞内任何处0.5%超限时查明渗漏点,并向设计单位反映,增加运营通风设备1.1.1高瓦斯工区和瓦斯突出工区供电应配置两套电源。工区内采用双电源线路,其电源线上不得分接隧道以外的任何负荷。1.1.2隧道内高瓦斯工区和瓦斯突出工区必须采用安全防爆型机电设备。非瓦斯工区和低瓦斯工区的机电设备可使用非防爆型,其行走机械严禁驶入高瓦斯工区和瓦斯突出工区。1.1.3瓦斯隧道严禁火源进洞。任何人员进入隧道前必须在洞口进行登记并接受检查人员的检查,进入瓦斯突出工区的作业人员必须携带个人自救器。1.1.4发生瓦斯事故后,应尽快探明事故性质、原因、范围、遇难人数和事故地点所在的位置,以及洞内瓦斯及通风情况,并立即制订抢救方案。1.2岩爆1.2.1隧道施工中可能发生岩爆时,应遵循以防为主,防治结合的原则,对开挖面前方的围岩特性,水文地质情况等进行预测、预报,当发现有较强烈岩爆存在的可能性时,应及时研究施工对策措施,作好施工前的必要准备。1.2.2在岩爆隧道施工过程中,应采用下列方法进行地质预报:1以超前探孔为主,辅以地震波,电磁波、钻速测试等手段。2开挖面及其附近的观察预报,通过地质的观察、素描,分析岩石的“动态特性”,主要包括岩体内部发生的各种声响和局部岩体表面的剥落等。3采用工程地质类比法进行宏观预报。-175- 1.1.1应根据岩爆强度大小对其进行严格分级,针对不同的岩爆级别可采取下列技术措施:1微弱岩爆地段,可直接在开挖面上洒水,软化表层,促使应力释放和调整。2中等岩爆地段,在隧道开挖断面轮廓线外10~15cm范围内,在侧壁及拱部,打设注水孔,并向孔内喷灌高压水,软化围岩,加快围岩内部的应力释放。3对双线或多线隧道,可先掘进贯通一个断面积为15~30m2的小导洞,使岩层中的高地应力得以部分释放,再进行隧道的开挖。1.1.2在可能发生岩爆的隧道中施工,应遵循下列要求:1一般情况下应适当控制循环进尺。2采用光面爆破技术,使隧道周边圆顺,降低岩爆发生的强度。3采用网喷钢纤维混凝土,应采用喷射机械手进行作业。4对于岩爆强烈的开挖面,可采用超前锚杆,对开挖面前方的围岩进行锁定。5在拱部及两侧侧壁布置预防岩爆的短锚杆,锚杆长度宜为2m左右,间距宜为0.5~1.0m,并宜与钢纤维喷射混凝土联合使用,形成喷锚加固作用。1.1.3隧道施工中,一旦发生岩爆,应立即采取下列处理措施:1停机待避,同时进行工作面的观察记录,如岩爆的位置、强度、类型、数量以及山鸣等。2在工作面、侧壁和拱部,每一循环内进行2~3次找顶。3采用能及时受力的锚杆。4采用喷射钢纤维混凝土,厚度宜为5~8cm。5当用台车钻眼,岩爆的强度在中等以下时,可在台车及装碴机械、运输车辆上加装防护钢板,避免岩爆弹射出的块体伤及作业人员和砸坏施工设备。1.2挤压性围岩1.2.1在软弱、破碎等围岩地段开挖隧道,受高地应力的影响,造成隧道挤压产生大变形时,即可判定为挤压性围岩隧道。1.2.2-175- 挤压性围岩隧道开挖应根据断面大小采用微台阶法、双侧壁导坑法、中隔壁法和交叉中隔壁法等分部开挖法。1.1.1挤压性围岩隧道支护应符合下列要求:1支护体系应采取及时支护、限制变形、及时封闭成环的原则。2支护可采用可缩钢架、可压缩锚杆和多层钢纤维的喷锚等。3采用可缩式钢架时,应快速封闭成环。4喷射钢纤维混凝土宜采用逐层加喷作业,并在隧道纵向预留间隙。5支护的总压缩量应与预留变形量一致。1.1.2挤压性围岩隧道的衬砌应符合下列要求:1衬砌应采用仰拱超前、墙拱一次成型的方法灌筑。2在稳定性很差或地应力复杂的地段,应加强初期支护,初期支护可分几次施做,二次衬砌的施作时间待变形趋于稳定后施作,并对二次衬砌采取下列加强措施:1)增加衬砌厚度;2)采用钢纤维混凝土衬砌;3)采用钢筋混凝土衬砌。1.2膨胀岩1.2.1膨胀岩隧道的施工方法,应根据膨胀岩的特性,并结合隧道的断面尺寸、施工条件、围岩稳定情况、地下水活动状况等因素,综合研究决定。1.2.2膨胀岩隧道的防排水,应采用以防为主,防、堵、截、排相结合的原则,并结合当地的气象、水文、地质条件,因地制宜地进行。施工时应采取下列措施:1膨胀岩隧道浅埋地段的地表低洼处必须填平,小河沟(槽)可采用浆砌片石封闭,防止地表水下渗。2在断层破碎带、节理发育、地下水丰富地段应及时施作盲沟或采用弹性软式透水管,将水归入沟槽,引排至洞内水沟。3-175- 膨胀岩隧道施工期间顺坡排水时,应设置专门的防渗漏排水沟槽,严禁在岩体上直接挖沟排放。反坡排水时,必须有完善的排水设施并保证抽、排水设备的完好,严禁水渗流至开挖工作面。1衬砌的施工缝、变形缝应根据防水要求,结合地下水情况、防水材料特点等因素合理设置。1.1.2膨胀岩隧道施工时应符合下列要求:1采用钻爆法开挖时,应短进尺,多循环。2开挖断面应圆顺,隧道周边宜采用风镐开挖,中间部分可用钻爆法开挖。3膨胀岩地段开挖后,应及时封闭暴露的岩体。1.1.3膨胀岩隧道的初期支护宜采用喷射混凝土、锚杆、钢筋网、钢架等,必要时可采用钢纤维混凝土。1中等强度以上的膨胀岩隧道,支护作业应符合下列要求:1)应采用封闭形钢架,初期支护应及时封闭成环;2)采用可缩钢架时,其滑动节的个数与整个布点的活动量,应满足膨胀岩的膨胀量与约束量;3)施工中应采用长锚杆和临时仰拱的措施,确保各部开挖的稳定;4)喷混凝土,可采用逐次加喷或预留纵向变形缝,满足膨胀岩的膨胀量;5)支护的总压缩量应与预留变形量一致;6)采用网喷混凝土时,应先喷一层约4cm厚的混凝土,并安设钢筋网,再补喷到设计的厚度;采用双层钢筋网时,第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设,其覆盖厚度不应小于3cm;7)在渗水地段,应及时引、排水,喷混凝土应调整配合比,使喷混凝土与围岩密贴。2强膨胀岩隧道应采用特殊支护形式,包括可压缩支护,可拉伸钻杆等。支护参数的大小,可根据设计或工程类比确定。1.1.4膨胀岩隧道的衬砌,应采用拱、墙同时施工,衬砌结构应与围岩充分密贴、及早闭合。拆模时间按本指南9.1.13条办理。-175- 1.1黄土1.1.1黄土隧道的施工应采用机械挖掘,不宜采用钻爆法施工。1.1.2黄土隧道的施工应根据隧道断面大小、埋深采用环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑法、中隔壁法等分部开挖法。1.1.3黄土隧道施工防排水中应注意以下事项:1严格按设计做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统,排水沟应进行铺砌,防止地表水下渗。2雨季前应做好隧道洞门。3对地表冲沟、陷穴等应采取回填夯实、填土反压、改变地表水径流等措施,将水排至隧道范围以外,以免下渗影响结构安全。4雨季施工应采取切实可行的措施保证施工安全。5加强施工用水管理,洞内排水沟应进行铺砌,砂浆抹面。6地层含水量大时,上台阶掌子面附近宜开挖横向水沟,将水引至隧道中部纵向排水沟排出洞外,以免浸泡拱脚。7必要时应配合井点降水等措施将地下水位降至隧道衬砌底部以下,确保施工顺利进行。1.1.4黄土隧道的开挖应符合下列规定:1施工中严格遵循“管超前、短进尺,强支护、早封闭、勤量测”的原则。2双线Ⅴ、Ⅵ级围岩宜采用中隔壁(CD)或交叉中隔壁法CRD法分部开挖法;单线Ⅴ、Ⅵ级围岩宜采用环形开挖预留核心土开挖法;双线Ⅳ级围岩宜采用双侧壁导坑法开挖法;单线Ⅳ级围岩宜采用台阶开挖法。3墙脚、拱脚应预留30cm人工开挖,严禁超挖。4开挖循环进尺根据不同围岩级别采用0.5~1.5m。5若隧道基底位于软土地层或承载力不足时,基底应进行处理;基底处理可采用树根桩、灰土挤密桩、注浆、换填等处理措施。6施工中如发现不安全因素时,应暂停开挖,加强临时支护,调整施工方案。1.1.5黄土隧道的初期支护施工应符合下列要求:-175- 1在施工中要特别注意观察垂直节理,必要时应采取工程措施,防止坍方事故的发生。2开挖后应立即对隧道周边及掌子面进行喷射混凝土封闭,并及时施做锚杆、钢筋网及钢支撑。3喷射混凝土时喷射机的压力一般不宜超过0.2MPa。4锚杆施工宜采用煤矿螺旋干钻成孔;锚杆宜采用药包式或早强砂浆式锚杆。5钢支撑施做后每侧应施做锁脚锚杆不少于3根,锁脚锚杆直径不小于22mm,长度不少于3.5m。1.1.2黄土隧道二次衬砌施工应符合下列要求:1仰拱应超前,并应一次灌注成型,仰拱距离掌子面宜控制在30m以内。2拱墙二次衬砌应整体灌注,并及早施做。1.1.3隧道衬砌完成后,应对施工缝、沉降缝、洞口路基过渡段布置水准观测点定期进行监测,监测应进入竣工文件。-175- 附录A开挖、支护顺序图开挖方法名称图例开挖顺序说明全断面法1、全断面开挖;Ⅱ、初期支护;Ⅲ、全断面二次衬砌。下导洞超前全断面法1、下导洞开挖;Ⅱ、下导洞初期支护;3、全断面扩挖;Ⅳ、初期支护;Ⅴ、全断面二次衬砌。台阶法1、上台阶开挖;Ⅱ、上台阶初期支护;3、下台阶开挖;Ⅳ、下台阶初期支护;Ⅴ、全断面二次衬砌。环形开挖预留核心土法1、上弧形导坑开挖;Ⅱ、拱部初期支护;3、预留核心土开挖;4、下台阶中部开挖;5、下台阶侧壁部开挖;Ⅵ、仰拱超前浇注;Ⅶ、全断面二次衬砌。-175- 双侧壁导坑法1、左(右)导坑开挖;Ⅱ、左(右)导坑初期支护;3、右(左)导坑开挖;Ⅳ、右(左)导坑初期支护;5、上台阶开挖;Ⅵ、上台阶初期支护、导坑隔壁拆除;7、下台阶开挖;Ⅷ、仰拱初期支护;Ⅸ、仰拱超前浇注;Ⅹ、全断面二次衬砌。中洞法1、开挖中导洞;Ⅱ、施做中导洞初期支护;Ⅲ、施做中隔墙并做防护;4、开挖左洞侧导洞;Ⅴ、施做左洞侧导洞初期支护;6、开挖左洞上台阶;Ⅶ、施做左洞上部初期支护;8、开挖左洞下台阶;Ⅸ、左洞仰拱Ⅹ、左洞二次衬砌;11、开挖右洞侧导坑;Ⅻ、开挖右洞侧导坑初期支护;13、开挖右洞上台阶;ⅩⅣ、施做右洞上部初期支护;15、开挖右洞下台阶;ⅩⅥ、右洞仰拱;ⅩⅦ、右洞二次衬砌。-175- 中隔壁法1、先行导坑上部开挖;Ⅱ、先行导坑上部初期支护;3、先行导坑中部开挖;Ⅳ、先行导坑中部初期支护;5、先行导坑下部开挖;Ⅵ、先行导坑下部初期支护;7、后行导坑上部开挖;Ⅷ、后行导坑上部初期支护;9、后行导坑中部开挖;Ⅹ、后行导坑中部初期支护;11、后行导坑下部开挖;Ⅻ、后行导坑下部初期支护;ⅩⅢ、仰拱超前浇筑;ⅩⅣ、全断面二次衬砌。交叉中隔壁法1、左侧上部开挖;Ⅱ、左侧上部初期支护;3、左侧中部开挖;Ⅳ、左侧中部初期支护;5、右侧上部开挖;Ⅵ、右侧上部初期支护;7、右侧中部开挖;Ⅷ、右侧中部初期支护;9、左侧下部开挖;Ⅹ、左侧下部初期支护;11、右侧下部开挖;Ⅻ、右侧下部初期支护;ⅩⅢ、仰拱超前浇筑;ⅩⅣ、全断面二次衬砌。-175- 附录B爆破成缝试验方法B.0.1光面爆破、预裂爆破应根据成缝试验确定周边眼的装药量、装药结构、堵塞长度和炮眼间距等爆破参数。B.0.2成缝试验应按下列步骤进行:1核对隧道地质情况。2选择与隧道实际地质条件相似的洞内或露天试验场。3按施工要求确定炮眼深度。4单孔爆破成缝试验。B.0.3单孔爆破成缝试验前,可先参照本指南表6.3.6—1钻爆设计所列参数表,初选单孔药量、装药集中度及装药结构等参数。单孔试验时,可通过调整药量、装药结构、堵塞长度等,直到爆后孔口只出现裂缝不产生爆破漏斗为止。此时装药深度即为实际的临界深度(装药重心至孔口距离)。B.0.4预裂爆破试验可根据单孔爆破成缝试验,参考装药结构和预裂爆破参数表6.3.6—2的药量,初选炮眼间距,进行排孔爆破成缝试验,直到不出现爆破漏斗,只出现孔间贯通裂缝为止(缝宽一般应为5~10mm)。B.0.5光面爆破试验可根据排孔爆破得出的炮眼间距E,参照光面爆破参数表6.3.6—1中的相对距离E/W,定出不同的抵抗线W,进行试验,得出最小抵抗线W值。B.0.6爆破试验得出的有关参数,还应在洞内进行试爆,再次调整各值,得出最佳参数供实际使用。-175- 附录C周边眼装药结构C.0.1小直径药卷连续装药结构可按图C.0.1采用。图C.0.1小直径药卷连续装药结构示意C.0.2间隔装药结构可按图C.0.2采用。图C.0.2间隔装药结构示意C.0.3导爆索装药结构可按图C.0.3采用。图C.0.3导爆索装药结构示意C.0.4空气柱状装药结构可按图C.0.4采用。图C.0.4专用光爆药卷装药结构示意-175- 附录D喷锚支护施工记录工程名称围岩级别里程至记录时间年月日时工程部位记录者D.0.1原材料、配合比材料名称型号、产地试验报告编号、品质砂石水泥速凝剂水钢筋喷射混凝土配合比(水泥∶砂∶石)速凝剂掺量锚杆注浆配合比(水泥∶砂)水灰比D.0.2施工时间喷锚部位开挖(爆破)月日时喷射混凝土施作:月日时起至月日时止锚杆施作月日时起月日时止D.0.3喷层厚度、锚杆布置-175- 喷层厚度锚杆布置喷层面积m2锚杆数量根使用水泥kg使用水泥kg图D.0.3喷层厚度及锚杆布置图D.0.4其它(包括围岩坍塌等事故的时间、地点,过程、原因分析;喷锚作业中发生机械故障,堵管等事故的次数、原因和排除方法;其它需要记录的事项)。技术负责人-175- 附录E喷锚支护有关的试验和测定方法E.1喷射混凝土强度检查试件的制作方法E.1.1喷大板切割法应在施工的同时,将混凝土喷射在45cm×35cm×12cm(可制成6块)或45cm×20cm×12cm(可制成3块)的模型内,当混凝土达到一定强度后,加工成10cm×10cm×10cm的立方体试件,在标准条件下养护至28d进行试验(精确到0.1MPa)。E.1.2采用喷大板切割法,当对强度有怀疑时,可用凿方切割法。凿方切割法应在具有一定强度的支护上,用凿岩机打密排钻孔,取出长35cm、宽约15cm的混凝土块,加工成10cm×10cm×10cm的立方体试件,在标准条件下养护至28d,进行试验(精确到0.1MPa)。E.1.3采用喷大板切割法,当对强度有怀疑时,也可采用钻孔取芯法。钻孔取芯法应在具有28天强度的支护上,用钻孔取芯机钻取并加工成长10cm、直径10cm的圆柱体进行试验(精确到0.1Mpa)。E.2喷射混凝土厚度的检测方法喷射混凝土厚度的检查除采用埋钉法外,可在喷射混凝土8h后用钢钎凿孔,若混凝土与围岩的颜色相近不易区别时,可用酚酞试液涂抹孔壁,呈现红色者为混凝土厚度。E.3喷射混凝土与岩面粘结力的试验方法E.3.1成型试验法可采用在模型内放置面积为10cm×10cm、厚5cm、表面粗糙度近似于实际情况的岩块,用喷射混凝土掩埋。当混凝土达到一定强度后,加工成10cm×10cm×10cm的立方体试件,在标准条件下养护至28d,用劈裂法进行试验。E.3.2直接拉拔法可采用在围岩表面预先设置带有丝扣和加力板的拉杆,用喷射混凝土将加力板埋入喷层约10cm,试件面积约30cm×30cm(周围多余的部分应予清除)。经28d养护,进行拉拔试验。-175- E.4喷混凝土实际配合比、水灰比的测定方法E.4.1测定步骤应符合下列要求:1从受喷面上采取一块刚喷好的混凝土,迅速称出质量各为3000g的两份。2将第一份混凝土放在瓷盘里,在烘箱中以105~110℃烘至恒重。由烘干前后的质量,算出喷射混凝土中可烘干水的质量。3在取样的同时,用400g水泥及与施工相同掺量的速凝剂,加160g水(水灰比为0.4),迅速拌制一份净浆,与第一份混凝土在相同条件下烘至恒重。由烘干前后的质量,算出不可烘干水的质量与水泥质量的比率(即不可烘干水率)。4将第二份混凝土放入盛有6~8kg水的桶中,立即搅散开,使水泥、速凝剂、砂石分离,仔细淘洗清除水泥、速凝剂和粒径小于0.15mm的细粉。将砂、石在烘箱中以105~110℃烘至恒重,筛分并称出质量。5根据下式算出水泥质量,即可求出喷射混凝土的实际配合比和水灰比。注:式中各项材料质量以克计,要求精确至0.1g;速凝剂掺量和不可烘干水率均以水泥质量的百分比表示;水重为可烘干水质量与不可烘干水质量之和。E.4.2测定时应注意下列事项:1采取试样、称重、拌制净浆以及第二份试样在水中搅散开,均应在尽可能短的时间内完成,至迟不得超过5min。2第二份试样在淘洗时,每次倒污水都要经过0.15mm孔径的筛。3计算时,砂、石中小于0.15mm的细粉,应按原材料中的比例记入砂、石质量,水泥、速凝剂中大于0.15mm的颗粒,也应按原材料中的比例记入水泥、速凝剂质量中。-175- 附录F铁路隧道围岩分级判定表F铁路隧道围岩分级判定围岩级别围岩主要工程地质条件围岩开挖后的稳定状态(单线)围岩弹性纵波速度vp(km/s)主要工程地质特征结构特征和完整状态Ⅰ硬质岩(单轴饱和抗压强度Rc>60MPa):受地质构造影响轻微,节理不发育,无软弱面(或夹层);层状岩层为厚层,层间结合良好。呈巨块状整体结构围岩稳定,无坍塌,可能产生岩爆>4.5Ⅱ硬质岩(Rc>30MPa):受地质构造影响较重,节理较发育,有少量软弱面(或夹层)和贯通微张节理,但其产状及组合关系不致产生滑动;层状岩层为中层或厚层,层间结合一般,很少有分离现象,或为硬质岩石偶夹软质岩石。呈大块状砌体结构暴露时间长,可能会出现局部小坍塌;侧壁稳定;层间结合差的平缓岩层,顶板易塌落3.5~4.5软质岩(Rc≈30MPa):受地质构造影响轻微,节理不发育;层状岩层为厚层,层间结合良好。呈巨块状整体结构Ⅲ硬质岩(Rc>30MPa):受地质构造影响严重,节理发育,有层状软弱面(或夹层),但其产状及组合关系尚不致产生滑动;层状岩层为薄层或中层,层间结合差,多有分离现象;或为硬、软质岩石互层。呈块(石)碎(石)状镶嵌结构拱部无支护时可产生小坍塌,侧壁基本稳定,爆破震动过大易塌2.5~4.0软质岩(Rc≈5~30MPa):受地质构造影响较严重,节理较发育;层状岩层为薄层,中层或厚层,层间结合一般。呈大块状砌体结构Ⅳ硬质岩(Rc>30MPa):受地质构造影响很严重,节理很发育;层状软弱面(或夹层)已基本被破坏。呈碎石状,压碎结构拱部无支护时可产生较大的坍塌,侧壁有时失去稳定1.5~3.0软质岩(Rc≈5~30MPa):受地质构造影响严重,节理发育。呈块(石)碎(石)状,镶嵌结构土体:1.略具压密或成岩作用的黏性土及砂性土。2.黄土(Q1、Q2)。3.一般钙质铁、质胶结的碎石土、卵石土、大块石土。1和2呈大块状,压密结构;3呈巨块状,整体结构-175- 围岩级别围岩主要工程地质条件围岩开挖后的稳定状态(单线)围岩弹性纵波速度vp(km/s)主要工程地质特征结构特征和完整状态Ⅴ石质围岩位于挤压强烈的断裂带内,裂隙杂乱,呈石夹土或土夹石状呈角(砾)碎石状,松散结构围岩易坍塌,处理不当会出现大坍塌,侧壁经常小坍塌;浅埋时易出现地表下沉(陷)或塌至地表1.0~2.0一般第四系的半干硬至硬塑的黏性土及稍湿至潮湿的一般碎石土、卵石土、圆砾、角砾土及黄土(Q3、Q4)非黏性土呈松散结构,黏性土及黄土呈松软结构Ⅵ软塑状黏性土及潮湿的粉细砂等黏性土呈易蠕动的松软结构,砂性土呈潮湿松散结构围岩极易坍塌变形,有水时土砂常与水一齐涌出;浅埋时易塌至地表<1.0(饱和状态的土<1.5)注:1表中“围岩级别”和“围岩主要工程地质条件”栏,不包括膨胀性围岩、多年冻土等特殊岩土;2关于隧道围岩分级的基本因素和围岩基本分级及其修正,可按国家现行《铁路隧道设计规范》(TB10003)确定。-175- 附录G施工阶段围岩级别判定卡表G施工阶段围岩级别判定卡工程名称位置里程评定距洞口距离(m)岩性指标岩石类型(名称)黏聚力c=MPa;φ=极硬岩硬岩中硬岩较软岩软岩极软岩土单轴抗压极限强度Rc=MPa点荷载强度Ix=MPa变形模量E=MPa泊松比ν=天然重度γ=kN/m3其它岩体完整状态地质构造影响程度轻微较重严重0.06~0.2极严重完整较完整较破碎地质结构面间距(m)>1.50.6~1.50.2~0.6<0.06延伸性极差差中等好极好粗糙度明显台阶状粗糙波纹状平整光滑有擦痕平整光滑张开性(mm)密闭<0.1部分张开0.1~0.5张开0.5~1.0无充填张开>1.0黏土充填破碎极破碎风化程度未风化风化轻微风化颇重风化严重风化极严重简要说明地下水状态渗水量L/(min·10m)<10干燥或湿润10~25偶有渗水25~125经常渗水干燥或湿润偶有渗水经常渗水初始应力状态埋深H=m地质构造应力状态其他围岩级别ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ备注记录者复核者日期-175- 本指南用词说明执行本指南条文时,对于要求严格程度的用词说明如下,以便在执行中区别对待。(1)表示很严格,非这样做不可的用词:正面词采用“必须”;反面词采用“严禁”。(2)表示严格,在正常情况均应这样做的用词:正面词采用“应”;反面词采用“不应”或“不得”。(3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的用词:正面词采用“宜”;反面词采用“不宜”。表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。-175- 《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》条文说明本条文说明系对重点条文的编制依据、存在的问题以及在执行中应注意的事项等予以说明。为了减少篇幅,只列条文号,未抄录原条文。1.0.7将隧道防水等级确定为一级,是参考《地下工程防水技术规范》(GB50108)的规定,吸取多年来铁路隧道发生病害的教训,借鉴地铁、公路隧道施工和运营的经验而确定。衬砌表面无湿渍并不是说衬砌结构没有地下水的渗透现象,而是指衬砌表面渗水量极小,随时被正常的通风所带走,而混凝土结构的散失量通常为0.012~0.024L/m2·d,所以当渗透小于蒸发时,结构表面不会留存湿渍。1.0.10隧道长度是指隧道进、出口洞门端墙墙面之间的距离,以端墙面或斜切式洞门的斜切面与设计内轨顶面的交线同线路中线的交点计算。双线隧道按下行线长度计算,位于车站上的隧道以正线长度计算;设有缓冲结构的隧道长度应从缓冲结构的起点计算。1.0.12隧道的测量精度与其长度有关,而施测方法又和隧道的施工方案有关。长隧道往往设有辅助坑道,如横洞、平导、斜井或竖井。不同情况应采取不同的施测方法,如导线法,三角网法控制测量等(详见《京沪高速铁路测量暂行规定》(铁建设[2003]13号)、现行《全球定位系统(GPS)铁路测量规程》(TB10054))。1.0.13单项和全面的施工技术总结是不断提高施工技术水平的重要手段。如对岩爆、涌水、溶洞、瓦斯等不良地质的施工经验的积累,对建成的隧道防止衬砌渗漏水、变形和开裂的整治,以及杜绝同样的技术事故的重演,具有重要的作用。故将认真总结经验教训这一点,在《指南》中作为一条专门的规定,以引起施工单位的重视,也便于监督检查。施工过程中应做好的主要施工记录有如下内容:(1)工程地质和水文地质的实际情况资料。(2)变更设计项目的原因和内容。(3)隧道的开、竣工日期及施工进度情况。-175- (4)隐蔽工程和特殊岩土及不良地质如软弱破碎围岩、流砂、涌水、溶洞、岩爆、膨胀岩、瓦斯、挤压性(大变形)围岩和大型塌方等的处理情况。(5)衬砌的开裂、变形、渗水的原因分析,处理情况和观测记录。(6)对隧道开挖、支护过程中的各种位移和应力的量测数据和分析报告。(7)主要原材料的质量鉴定和现场各种试件的检测报告。(8)控制测量及竣工测量。(9)推广应用新技术的过程及其成果。(10)其它需记载的重大事项。竣工文件是工程完工后交付运营单位查阅以进行养护维修的重要资料。因此,在施工过程中,必须随时积累各项资料如原始数据、原始记录,以利于隧道完工时编写竣工文件。3.1.1本条对施工调查提出了要求,其目的在于强调施工调查的重要性,确保施工调查的质量。施工调查报告是施工调查成果的体现。3.2.1核对设计文件是施工前必须进行的工作,本条所列的10款核对内容,是多年来施工经验的总结。1隧道是铁路线路的一个组成部分。因此其技术标准、主要技术条件、设计原则应与该线路相同。2隧道的平面、纵断面应与所在区段的平、剖面相一致,否则将与相邻工程无法衔接。3隧道的勘测资料是否齐全,并与现场情况是否一致非常重要。这方面的工作以往出现的问题不少,往往因实际地质情况与设计有较大的出入而造成原有施工方案无法实施,施工十分被动。故施工前应予认真核对。3.2.2控制桩与水准基点直接决定隧道的平面位置和高程。因此不能有丝毫差错。其交接工作必须慎重。1交接工作应在建设单位主持下,设计、施工单位持交桩资料现场逐点交桩确定并签认,这是为了避免出现差错。2-175- 对接收的控制桩和水准基点进行复测是一项制度,以避免出现差错。以往在复测中发现设计差错的情况并不少见,如果盲目使用所接收的桩点,其后果可能不堪设想。3.2.3核对设计文件的目的是消除设计文件中可能存在的差、错、漏、碰等问题。同时也是对设计文件的理解、消化必不可少的过程。只有充分吃透了设计文件精神,才能正确地组织施工。3.3.1本条规定在编制实施性施工组织设计时,除应满足工期要求外,还应满足投资计划,使隧道施工做到均衡有序。3.3.2本条规定在编制实施性施工组织设计时应遵循的原则,除要求做到具有先进性、经济性、可行性外,还强调了环境保护、安全生产、及职业健康的重要性。在编制实施性施工组织设计时,应详细列出环境保护措施、安全生产措施和职业健康措施。3.3.3~3.3.4此两条规定编制的实施性施工组织设计,从内容上要求比指导性和综合性施工组织设计更具体、准确,更能切合施工实际。要做好这一点关键在于做好施工调查和设计文件核对。在施工中如发现条件有变异,应及时进行修正。3.4.1测量成果报告的内容包括:洞外控制测量的方法、控制网的等级、洞内控制测量的设计、控制桩的点位误差、洞口投点的方法和精度、贯通误差预计、测量仪器的检定证书等。3.4.2-1桩点必须稳固、可靠,防止因桩点松动造成的测量错误。3.4.2-3计算的独立性,包括以下两层含义:一是两人(两组)各自产生一份完整的计算资料,而且计算过程中基本上是平行进行;二是对计算成果虽由两组共同确定,但计算方法、计算手段则是独立选择的,当有条件时,方法和手段最好不相同。需指出的是采取前一个人计算、后一个人用前一个人计算的资料进行复核,这种方式不能做到完全独立,仍然可能留下错误和潜在问题,是不应当采纳的。特别强调两点:一是对各类观测簿的记录计算应经两人复核;二是抄摘或输入已知测量数据、设计图纸资料和观测簿数据等,两组必须各自独立查阅和取用。3.4.3-1~2-175- 用于测量的图纸资料,必须核对,这一工作应长期坚持,防止因图纸资料的错误带来的测量误差。3.4.3-4洞口投点及其相联系的平面控制点、洞口高程点,既是分别作为洞内控制测量的起测点,又是洞门及其附近地段施工中线和高程放样的直接依据,这些点被长期使用,有的甚至到隧道贯通。使用中,这些点位本身是否发生平面位移和高程变化,必须进行检测;平面控制点通常用测角测边检核,因而规定包括投点在内不少于3点;高程点检测高差,因而规定不少于两点。3.5.3有噪音、排废气、振动大的机械设备的安装地点应尽量远离居民点和工地生活区。场地狭窄、周围有居民的工地,应在机房周围设隔音板、排烟道等设施,空压机、空气锤等应采用防震基础(周围设缓冲槽的基础)等措施。废液应回收后集中处理,不得随地排放。3.5.5本条是为了避免机械在安装、调试过程中发生安全事故,确保机械按期投产而提出的。尤其是对新购的机械,若不按规章操作,都可能带来严重的后果。3.5.6隧道工程一般是控制性工程,工期紧、不可预见的因素多,尽量缩短施工准备时间,抓紧进洞,快速形成机械化作业,是保证工期重要举措。4.1.3隧道洞门处,截水沟、排水沟、施工便道的走向往往有多种方案可供选择,应结合地形条件选择对地面植被破坏最小、排水畅通的方案。4.1.6隧道口土石方开挖中,特别是洞口浅埋地段,若采用洞室爆破或深孔爆破时对岩层扰动较大,容易形成深度裂隙,破坏岩体结构,造成边、仰坡不稳定的隐患。4.1.8隧道洞口是人员、车辆活动最频繁的地方,当洞口开挖到隧底后,应将侧沟、中心沟的出水口同时做好,避免再次开挖施工影响洞口交通;同时,进洞后的施工排水因有固定的出水口,不会浸泡洞口路基和影响文明施工。4.3.3设置洞口缓冲结构是减少微气压波影响的主要技术措施,钢筋混凝土(骨架)应牢固、可靠;当基础位于软弱岩层上时,可采用注浆等加固措施,以提高基础的承载力。5.0.1隧道围岩是复杂多变的,不良地层结构会导致隧道坍塌、沉陷、涌水、有害气体突出等事故的发生,隧道周围-175- 一定范围内的溶洞、洞穴会给运营留下隐患。为了保证隧道安全施工和工程质量,应将综合超前地质预测、预报纳入正常施工工序中,做到有疑必探、先探后掘,是实现隧道“信息化”施工的组成部分。5.0.3隧道施工应根据隧道设计资料,对断层、富水地层、煤层、岩溶、高地应力等不良地质段,在设计勘测资料和理论分析的基础上,以不同的周期采用多种方法进行综合地质预测、预报,为及时调整施工方案及预防地质灾害的发生提供基础资料。对长隧道、特长隧道、地质条件复杂的隧道、瓦斯隧道,应建立专门的预测、预报体系,并对预测、预报的方法、手段、资料采集、数据处理、结果验证、反馈、修正等进行系统设计。5.0.5隧道穿越的地层的情况往往复杂多变,地质构造、岩性、含水量、溶洞等,采用单一的超前地质预报手段,不能够取得满意的效果,因此施工中应该将几种预报手段综合运用,取长补短,相互补充和印证。5.0.6常规地质法预报操作简单,结果直观。仅需要简单的工具如罗盘、卷尺等,是进行隧道超前地质预报的必要手段。掌子面地质素描应在隧道开挖后立即进行。根据掌子面暴露岩层的层理、节理、裂隙结构状况,岩体软硬程度,出水量大小分析、判断开挖前方的地质情况。5.0.7隧道常用的物探方法有隧道地震波法、瑞雷波法、地质雷达法等,根据预报距离可分为远程(50~200m)、中程(15~80m)、近程(3~20)。5.0.8隧道工程施工中常用的地质预测、预报方法有:1隧道地震波法(TunnelSeismicPrediction简称TSP),其原理是通过小药量爆破所产生的地震波信号沿隧道方向以球面波的形式传播,在不同岩层中地震波以不同的速度传播,在其界面处被反射,并被高精度的接收器接收,通过计算机软件分析前方围岩性质、节理裂隙分布、软弱岩层及含水状况等、最终显示屏上显示各种围岩构造界面与隧道轴线相交所呈现的角度及距掌子面的距离、并可初步测定岩石的弹性模量、密度、泊松比等参数以供参考。该法适用于划分地层界线、查找地质构造、探测不良地质体的厚度和范围。但仪器在作业过程中对环境的要求较高,若噪音过大则会影响采集数据的准确性。TSP预测原理见下图-175- 说明图5.0.8-1隧道地震波法(TSP)预报原理2瑞雷波法(水平声波剖面法HSP)是用紧贴在掌子面的接收器收集电磁激振器产生的稳态瑞雷波,或炸药、锤击作震源的瞬态瑞雷波,适用于探测浅部地层的小构造和洞穴、采空区等,一般探测距离30~50m。探测仪可同时进行多道、多分量资料处理,实现了数据及时采集、及时自动处理、及时显示,但对软弱岩层和含水构造的判释尚进一步研究。3地质雷达探测(GroundPenetratingRadar简称GPR)采用电磁波反射原理探测浅层地层的划分、岩溶、空洞、不均匀体的检测。仪器将发射天线和接收天线集于一体,具有快速、无损、连续检测、实时显示等特点,但在掌子面有水的情况下不宜使用。4直流电法:其原理是电流通过布置在隧道内的供电电极,在围岩中建立起全空间稳定电场,测量该电场的变化规律,使用全空间电场理论分析、处理和解释,就可判断围岩中引起电场变化的水文、地质构造等规律。用于超前探测隧道掌子面和侧帮的含水构造。5甚低频法:探测隧道掌子面前方断层、含水构造及地下暗河等,探测距离宜小于30m。6红外线地下水探测系统:用红外测温原理探测局部地温异常现象,判断地下脉状流、脉状含水带、隐伏含水体等所在的位置。红外探水见说明图5.0.10:-175- 说明图5.0.10红外探水见下示意A:供电电极;M/N:测量电极;B:相对无穷远点(AB>300m);P:含水体接触点在物探后,对前方有疑问和可能造成地质灾害的不良地质宜辅以钻孔探测。必要时还可取芯,钻孔数根据需要确定。在软弱破碎围岩施工中,每循环钻孔作业时选1~3个钻孔加深4~5m,根据钻孔速度的变化和出浆的情况,可分析前方地质情况的变化。6.1.4开挖轮廓的确定原则是在考虑所有影响净空的因素之后,开挖断面应符合设计要求,本条所列围岩预留变形量是经验数据,施工中尚应根据实际观测结果予以调整。6.1.6采用光面爆破和预裂爆破的目的是减少超欠挖和减轻对围岩的扰动,有利于充分发挥围岩的自承能力,有利于提高喷锚质量。从隧道开挖采用光面爆破和预裂爆破的效果看,当围岩较完整时,在拱部光面爆破的效果往往比预裂爆破的效果好,而在侧壁预裂爆破的效果比光面爆破的效果好。其原因之一是当侧壁周边眼起爆时,爆碴基本堆满隧道的下半断面,不能为光爆提供第二临空面;其二是大多数原岩应力场的主应力方向铅垂向下,爆破裂隙容易顺着压力的方向生成近似垂直的裂缝;其三是水平裂隙、节理发育或预裂面与岩层走向大角度相交时,难以形成预裂缝,爆破的效果较差。-175- 预留光爆层的爆破方法是保护围岩少受干扰、不受干扰简便的方法。特别是底板爆破的药量较大,对隧底软岩的扰动也大,导致裂隙、节理加宽、加深,使地下水的富集有了的条件。在长期的运营期间,隧底围岩因列车荷载的反复振动和地下水浸泡下软化、松动,往往会出现翻浆冒泥的病害。采用预留光爆层爆破,可使开挖轮廓成形好。在重要或难以成形的部位,宜采用开挖轮廓小孔距凿眼。有条件时,软岩隧道宜采用新型的自由断面掘进机进行轮廓线开槽,能有效地保护围岩。6.1.7客运专线的跨度较以往单、双线隧道跨度大,洞室的稳定性也相对较低,采用全断面法开挖应慎重。本指南增加了下导洞适度超前全断面的开挖方法,下导洞一般超前全断面5~10m,其循环进尺为2~3m。其优点在于:1下导洞能起到超前地质预报作用,便于采取应急措施,防患于未然。2当地下水较丰富时,利用超前下导洞降低地下水位效果好,对于大断面隧道尤为适用;3隧道下导洞进行作业,没有二次倒运,便于大型机械出碴、运料。扩挖时爆破临空面大,对围岩扰动也相对较小,各种消耗也较节省;采用台阶法开挖,上台阶超前的长度在现行《铁路隧道施工规范》(TB10204)和其它文献中有许多说明,但从目前隧道施工机械化程度和施工技术的逐步提高的趋势看,台阶长度应以维持围岩的稳定和方便施工为原则,没有必要对台阶长短作出明确的界定。分部开挖方法较多,如环形开挖预留核心土法、中隔壁法(CD法)、交叉中隔壁法(CRD法)、双侧壁导坑法、中洞法等。隧道施工过程是围岩力学状态不断变化的过程。减少开挖分部,也就有可能减少因分部而引起的围岩应力反复变化和松弛。6.2.1表中拱部的允许超挖值大于边墙的允许超挖值是因为拱部的钻眼方向较难掌握。而不同围岩级别又规定了不同的拱部允许超挖值,是因为Ⅰ、Ⅱ级围岩岩石的完整性好,开挖轮廓容易掌握;而Ⅲ~Ⅳ级围岩完整性较差,爆破后易破碎;而Ⅴ、Ⅵ级围岩虽然完整性更差,但一般无须爆破,只要精心施工,超挖值是可以有效控制的,故其允许超挖值最小。上述允许超挖值,当钻眼深度不大于3m时,才有可能达到。至于炮眼深度大于3m时,可根据实际情况另行规定。-175- 6.2.4隧道不应欠挖是为了保证衬砌断面尺寸不减薄,但在中硬岩以上围岩的爆破中,难免产生个别部位的欠挖,若对其进行补爆,则势必造成较大的超挖。故本条规定了不影响衬砌质量的欠挖限值,但拱脚和墙脚以上1m范围内,衬砌不准减薄,故本文规定“严禁欠挖”。6.2.5以炮眼痕迹保存率来检查爆破效果,是较简单有效的方法,但是在钻眼方法精度达到要求的前提下,计算时可按目测的数据为准。其目的是为了进一步修正钻爆参数,取得更好的效果。松散软岩很难保留炮眼痕迹,可不强求数据,只要开挖轮廓成形较好即可。6.3.1~6.3.2钻爆设计的目的在于避免超欠挖和达到预期的循环进尺,并尽可能节省工料消耗。每次爆破后都应与爆破设计进行对照比较,及时修正爆破参数,提高爆破效果,改善技术经济指标。钻爆设计文件应力求通俗易懂,以便作业人员掌握。爆破设计应根据爆破效果调整,如爆破后石碴过小,说明辅助眼布置偏密或用药量偏大;如石碴过大不便装运碴,说明炮眼布置偏疏或药量偏小等情况均应调整爆破参数。6.3.4掏槽炮眼的功能是为了增加临空面,改善爆破效果,应通过试验来确定布置参数。6.3.5炮眼布置正确与否对爆破效果的影响极大,因此必须认真对待。1周边眼的作用是保证设计的开挖轮廓线,故应沿开挖轮廓线布置。2辅助眼的作用是扩大临空面,为周边眼创造有利条件,其间距与岩层特点有关,整体性好的岩层,布眼宜密,较破碎的岩层布眼宜疏。一般应避开节理、裂隙。3周边眼与辅助眼的眼底在同一个垂直面上,是为了开挖面的成形平整。掏槽眼比周边眼和辅助眼深10cm,是因为它所受到的夹制作用更大,炮眼的利用率相对较低。6.3.6-175- 光面爆破参数正确与否,关系到爆破效果的好坏,表列的光面爆破参数和预裂爆破参数是供试爆时参考。选用的条件除围岩外,尚应考虑断面的形状、大小等因素。通过试爆,逐步修正,取得合理的参数。有条件时可先期做成缝试验,试验方法见本规范附录B。6.3.9为使爆破后开挖断面能够形成设计要求的轮廓线并减少对围岩的扰动,本条规定了几种装药结构。其作用就是为了控制装药量,并使爆力分布均匀,达到良好的爆破效果。由于炮眼深度大于2m时,采用空气柱装药结构效果差,故只限于眼深不大于2m时采用。硬岩炮眼需装加强药包时,可加装一节小直径药卷。6.3.11隧道开挖产生的超挖,原因之一是炮孔位置、方向偏离了钻爆设计。用凿岩机凿孔时,应保证司钻工有适宜的作业平台和操作环境,才能保证钻孔正确,同时应由有经验的司钻工领钻,采用插炮棍法随时检查进行纠正。周边眼司钻工应定人、定位,减小凿孔误差。6.3.14采用水泥砂浆、水泥浆、粘土、岩粉等均可达到堵塞炮眼的目的,但粘土炮泥具有低成本、塑性变形大、摩擦系数大的特性,较好的炮泥材料为:粘土∶砂子=2∶1,含水量约为25%。当炮孔中有较大的裂隙、泥夹层带时,为防止其过多“漏气”,应将该处以炮泥填实。关于合理堵塞长度可参考下列公式计算式中:——堵塞长度(m);L——炮孔深度(m);Vp——岩石的纵波波速(m/s);D——炸药爆速(m/s);ρ0——炸药密度(kg/m3);ρ1——炮泥密度(kg/m3)。6.3.15洞内爆破作业的安全距离是提供过去分部开挖法中积累的经验距离,至于全断面法的安全距离应在爆破设计中予以计算确定。6.3.17-175- 采用仪器监测围岩变化是科学地修正设计参数和改进施工技术的依据。本条规定的目的,在于提倡使用先进仪表为设计施工服务,避免引用经验数据和直观简单的判断。6.3.19隧道及地表建筑质点振速安全控制标准参考值及不同岩性的K、α值见6.3.19-1~2:说明表6.3.19-1隧道及地表建筑质点振速安全控制标准参考值(cm/s)适用条件地质特征及建筑物特征振速控制值隧道内距掌子面一倍洞径处软岩1.Ⅳ~Ⅴ级围岩整体性好,开挖后自稳时间4h以上52.Ⅴ级围岩整体性差,开挖后自稳时间4h以上33.Ⅴ级围岩整体性极差,开挖后自稳时间较短1.54.Ⅴ围岩(偏低),整体性差,自稳时间极短<1中硬岩Ⅲ级围岩整体性好,及Ⅱ级围岩整体性差一些10硬岩Ⅱ级围岩整体性好,及Ⅱ级围岩以上15地表建筑物1.比较坚固的砖砌楼房≤2.32.一般砖砌建筑物≤1.53.质量差的旧建筑物<0.8爆破振动安全允许距离(m)按下式计算式中:V———保护对象所在地的质点振动安全允许速度(cm);Q———炸药量,齐发爆破为总药量,延时爆破为最大一段药量(kg);K、α—与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数,可按下表选取,或通过现场试验测定。说明表6.3.19-2不同岩性的K、α值岩性Kα坚硬岩石50~1501.3~1.5中硬岩石150~2501.5~1.8软岩石250~3501.8~2.07.1.1-175- 及时支护是保证开挖安全的重要手段。支护的及时与否,影响隧道施工的成败,是最关键的一环。7.1.3稳定性较差的围岩往往与水有关,所以预加固是止水技术与加固技术的综合应用。在不破坏当地环境条件下,浅埋隧道在地表进行预加固可获得事半功倍的效果。地表加固常用的方法有:浆液压注法、垂直锚杆加固法;洞内常用的加固方法有:超前锚杆、超前小导管支护、超前小导管注浆、超前全封闭注浆、超前小导坑注浆、管棚法、有条件时采用预衬砌法(配合专用的链式切削机或多轴钻机)、水平高压旋喷法(双重管法、三重管法)、高压喷射搅拌法等。在软弱围岩中提高围岩自承能力的基本方法是控制围岩的松弛、坍塌,以超前加固、注浆加固和及时封闭为主。说明表7.1.3软弱围岩中提高围岩自承能力的方法加固地层稳定掌子面方法及时闭合的方法掌子面超前全封闭注浆正面喷混凝土及锚杆设临时仰拱或底部横撑超前锚杆、小导管、大管棚超前支护加固基脚小导管周边注浆、围岩径向注浆预留核心土向底部地层注浆加固地表锚杆、注浆加固设底部锚杆7.1.4型钢钢架支护适宜于以下情况:1软弱破碎带围岩。2黄土隧道、未胶结的松散岩体或人工堆积碎石土。3浅埋但不宜明挖地段。4膨胀性岩体或含有膨胀因子、节理发育、较松散岩体。5地下水活动较强,造成大面积淋水地段。7.2.2《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086)中要求喷射混凝土的回弹率,边墙不应大于15%,拱部不应大于25%。回弹率的测定方法是:按标准操作喷射0.5~1.0m3的混凝土,在长度3.0m的侧壁或拱部喷10cm厚的喷层,用铺在地面上的彩条塑料布或钢板收集回弹物,称重后换算为体积与全部喷出混凝土体积的比值。-175- 一般喷混凝土终凝3h后,方能进行下一循环的爆破或复喷作业,所以喷混凝土层的强度在此期间应有较快的增长,根据有关资料强度应达到1.5~2.0MPa,24h初期强度应达到5.0~10.0MPa,才能抵抗各种外力,不致引起喷层的空鼓、开裂、掉块。喷射作业机旁的粉尘容许浓度应小于10mg/m3。测定条件是:在洞内停止通风的环境中,开始喷射作业5min后,距喷射点5m处的测定值。7.2.3喷射混凝土应力求选用水灰比小、单位水泥量、速凝剂用量小的配合比。速凝剂的品质直接影响混凝土喷层的支护效果,目前,市场上品种繁多、良莠不齐。喷射混凝土应优先采用碱性小、对人体腐蚀性小、粘度大、回弹小、后期强度较高、初凝和终凝时间间隔短的速凝剂。使用前,应根据水泥品种,通过试验选择优良产品和最佳掺量,水泥每换一批号,应做一次试验喷射。其初凝不应大于5min,终凝不应大于10min。过量使用速凝剂不仅增加了成本、还会影响喷混凝土的质量,降低其后期强度。因喷射混凝土采用速凝剂,一般碱总含量超过《铁路混凝土与砌体工程施工规范》(TB10210)5.8.10条规定的范围,为了保证混凝土的耐久性,对骨料的碱活性应按现行《铁路混凝土用骨料碱活性试验方法》(TB/T2922)进行检验。说明图7.2.3速凝剂添加量和抗压强度的关系7.2.5与潮(干)喷相比湿喷混凝土的质量稳定、强度较高、环境污染小,但喷射流压力较大,施工工艺要求较严。目前,国产湿喷机产品有多种,各具特点,应从生产效率、机械耐久性方面选择合适的机型;大断面隧道宜采用生产效率较高的喷射台车。隧道施工-175- 喷射作业宜采用喷射机械手(国产的机械手系列产品,可满足各种断面的喷射作业),或与喷射断面相适应的作业台架,以改善作业环境,便于控制喷层的质量,提高喷射混凝土的效率。7.2.7-1隧道开挖后,大股涌水应先进行注浆堵水,一般顺涌水出露点打孔,压注速凝浆液(水泥-水玻璃浆液);7.2.7-2小股水或裂隙渗漏水,视具体情况宜进行岩面注浆(布孔宜密,钻孔宜浅),或采用小导管沿隧道周边环形注浆;对股水的处理可顺股水出露点打孔压注速凝浆液、或插排水管引流(见说明图7.2.7);围岩裂隙渗漏注浆孔布孔宜疏,钻孔宜深,或顺水路(节理、裂隙)扣排水半管或线形排水板,将水引到隧底水沟或纵向排水管;待受喷面上无流淌水后再喷混凝土。说明图7.2.7有涌水、渗水或潮湿的岩面喷射前的处理7.2.7-3有渗水和大面积潮湿的的岩面与喷混凝土不易粘结,为了增加粘结性,初喷在岩面上的混凝土可适当增加水泥用量;也可在混凝土中掺入高效减水剂或添加各种增粘剂。-175- 7.2.8湿喷混凝土施工,能够控制混凝土的配合比,提高混凝土的品质,这正是它的优势所在(与潮、干喷相比)。在喷射作业中若能及时协调好坍落度、风压、喷射距离、速凝剂掺量、喷面状况(初喷、复喷、找平)之间相互影响的关系,则喷射的质量便有保证。喷射混凝土的强度要求指“初期强度”和“长期强度”。“初期强度”必须满足施工需要,一般指喷射混凝土终凝到下一循环放炮或复喷时间要有足够的强度增长,即3h强度达到1.5~2.0MPa,24h强度达到5.0~10.0MPa。“长期强度”应满足设计要求,一般指28d龄期的抗压强度。所以喷混凝土的原材料、配合比(包括速凝剂的添加量)不仅要满足要求,而且速凝剂的凝结时间、与水泥的相容性、对强度的影响都要达到要求。喷射混凝土的现场配比应适当提高其强度等级,以确保附着在围岩面上的喷混凝土层的设计强度。厚度要求指一次喷层厚度和设计喷层厚度。初喷的混凝土,与岩面的粘结力较小,喷层过厚会因自重而坠落或下垂形成喷层与岩面间空鼓,应参照现行《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086)第8.5节施喷。一般喷射混凝土紧跟开挖掌子面进行,喷射混凝土中的爆破振动速度究竟控制在多大范围,才不会造成新喷混凝土的损伤,尚无明确规定。据有关资料分析,近距离的爆破振动波肯定会使龄期短的混凝土产生微小裂纹,这也是日后发生隧道渗漏水的隐患之一。当围岩破碎、稳定性差时,一般采用小药量的松动爆破,对混凝土振动不大,初喷(厚4cm以上)、锚杆、钢筋网、钢架、复喷(二喷、三喷)等作业可以连续进行,直到达到设计要求。特别是架设好格栅钢架后,必须迅速用喷射混凝土封填,才能发挥支护能力。围岩较完整、稳定时间较长时,初喷、锚杆、钢筋网等施工后即可进行开挖作业,待下一循环初期支护时间再复喷,可将设计厚度的喷层厚分两、三次完成,由于每层间隔为一循环时间,每层因爆破产生的裂纹在下一次喷混凝土时被填充,而新喷层距掌子面渐远,所受的爆破振动亦越小,使喷混凝土层的支护能力更强。-175- 凝聚力及其与岩面粘结力的要求是在喷射混凝土终凝3~5h后,足以抵抗爆破冲击力,不会因开挖爆破使混凝土喷层开裂、脱落、剥离,喷射混凝土与围岩粘结强度,Ⅰ、Ⅱ级围岩不低于0.8MPa,Ⅲ级围岩不低于0.5MPa。7.2.12围岩内应力大和内应力变化大的地段,变形量大,素混凝土容易开裂、掉块,掺入一定量的钢纤维或聚合物纤维,可以改善喷混凝土的抗拉、抗压及抗剪性能,增加喷层的柔性和抗裂性。7.2.13钢纤维等效直径是指非圆形截面按面积相等的原则换算成圆形截面的直径。钢纤维长径比是指长度对直径(或等效直径)的比值。7.2.14根据国外的情况看钢纤维混凝土的强度等级至少是C25,强度等级过低被认为是不经济的。从我国近年来喷射混凝土技术的发展,特别是湿喷技术的推广和各类外掺剂、混合材的成功应用,将钢纤维喷射混凝土的强度等级的基准定为C25是合适而必要的。7.2.15钢纤维混凝土混合料搅拌液可采用先投放水泥、粗细骨料和水,再在拌和过程中分散加入钢纤维的办法。胶水粘结的钢纤维可以同骨料一起加入搅拌。为增加钢纤维的分散性,可掺入微量(不超过0.005%)的非离子界面活性剂(如聚氧乙烯辛基、笨酚醚)。7.2.17近年来,聚丙烯纤维、尼龙纤维、碳纤维等已用于喷混凝土中,不仅使喷混凝土的品质有了改善,而且降低了对机械的磨损,提高了喷射质量。7.3.3锚杆类型有全长粘结型锚杆、自钻式锚杆、预应力锚杆、端头锚固型锚杆、摩檫型锚杆、组合锚杆等。锚杆应包括杆体、垫板(碟形托板)、螺母(挡环)等主要构件,支护锚杆必须安装与岩面密贴的垫板。1全长粘结型锚杆常用的主要有:1)钢筋锚杆:一般采用早强药包(用水泥或水泥砂浆自己配制或购买定型产品)锚固,使用前应计算填塞锚固剂的数量(节数),使推入锚杆体后砂浆能填满锚孔。上仰孔若采用注浆器压注锚固砂浆时应设止浆塞和排气管。2)中空锚杆:锚杆体就是注浆管,压注浆液后不仅能锚固杆体,注浆压力较大时部分浆液会渗入锚孔的裂隙中,起到加固围岩的作用。上仰孔应设止浆塞和排气管。-175- 2自钻式锚杆:也属全长粘结型锚杆,它将钻孔、锚固、注浆加固集于一体。自钻式锚杆由厚壁中空钢管杆体配钻头、连接套筒、垫板、螺母组成,有配套的专用注浆设备。杆体外表全长具有标准螺纹,可以任意切割和用连接套筒接长。它适用于易坍孔的破碎岩层,锚固深度大,锚固力强。钻孔机械按孔深可选用手持凿岩机或支架式凿岩机,杆体用特制钎尾与凿岩机连接。3预应力锚杆:采用精轧螺纹钢为杆体,强度高,可用连接套接长。注浆方法同上,锚固砂浆终凝后,加垫板、螺母,用扭力扳手施加预应力。用于大吨位预应力锚固时,杆体分为锚固段和张拉段,中间用止浆塞分开,锚固段浆体达到强度后,用专用千斤顶施加预应力。成孔机械一般采用支架式钻机或工程钻机。4端头锚固型锚杆:有粘结(树脂)式和机械(胀裂)式锚固,它们的特点是能迅速锚固,以便安设垫板、螺母后及时提供支护力;安装受锚孔角度的影响较小。安装端头锚固型锚杆的托板时,螺帽的拧紧扭矩不应小于100N·m。托板安装后,应定期检查其紧固情况,及时处理。树脂锚杆安装前,施工人员应先用杆体量测孔深,做出标记,然后用锚杆杆体将树脂卷送至孔底;搅拌树脂时应缓慢推进锚杆杆体;树脂搅拌完毕后,应立即在孔口处将锚杆杆体临时固定;安装托板应在搅拌完毕15min后进行,当现场温度低于5℃时,安装托板的时间可适当延长。5摩檫型锚杆:常用的有以下几种,它们的共同特点是能及时形成支护能力,但杆体没有保护层,不能作为永久结构,适用于临时支护。1)楔缝式锚杆:杆体由端头切缝的圆钢和铁楔组成,杆体插入锚孔后,冲击杆体,使铁楔胀开切缝,形成锚固力。2)缝管锚杆:用钢板卷压而成,与档环、弹性垫板为一体。锚孔略小于杆体直径,将杆体强行推入锚孔后,杆体受挤压,对孔壁产生弹性抗力,形成轴向力使孔口的弹性垫板压紧岩面,立即形成锚固力。-175- 3)楔管式锚杆:为前细后粗的异径管,头部有定位销、上楔、下楔。先钻小孔,再部分扩孔,使锚孔与锚杆体外形相吻合,将杆体推入锚孔后,在杆体中插入工具钎,用凿岩机撞击钎尾,使上下楔咬合楔紧。它集中了倒楔锚杆和缝管锚杆的优点,也能及时形成支护能力。4)水胀式锚杆:由端套、挡圈、注液嘴、托盘、配套的高压泵等组成,杆体是外径小于锚孔直径的双层凹型管状杆体。在高压水的作用下,锚杆管壁随锚孔形状膨胀,产生对围岩的挤压。而杆体在轴向收缩,使托盘对岩面形成挤压、托锚作用。它特别适用于自稳能力差、初期变形大的软弱围岩。6组合锚杆:近年来市场上锚杆形式繁多,组合锚杆受到工程界的青睐,它把两种或两种以上的锚杆结合在一起。如端头采用机械式锚头、尾部采用中空锚杆杆体,中间大部分杆体是螺纹钢筋,它既可立即提供锚固力,也能利用杆体注浆、上螺母垫板,而杆体的成本却有所降低。7.3.4锚杆钻孔前应根据受喷面情况和设计要求布置孔位,并作标记,由于锚固方法的不同,因而对各种锚杆孔径、深度的要求也不同,水泥砂浆锚杆钻孔直径应大于杆体直径15mm,孔深误差不宜大于±50mm。钻孔方向应与孔口岩面垂直,才能使垫板密贴岩面,拧紧尾部螺母,如果施工不符合上述要求,不仅影响锚固效果,甚至造成失效。7.3.6在锚杆受力较大的区段,锚杆可能由于下述两种原因中的一种而锚固失败。第一种原因是由于锚杆本身的强度不够被拉断;第二种原因是由于锚固力不足而被拉出。在采用全长粘结型锚杆时,锚固力不足表现为锚杆与粘结材料间或粘结材料与围岩间的粘结力不足。采用高强锚杆或加大锚杆直径是为了提高锚杆自身强度的措施,增加锚杆数量、加长锚杆是为了提高锚杆锚固力不足的措施。加长锚杆长度、加大锚杆直径是为了加大锚杆与粘结材料、粘结材料与围岩的接触面积,加大钻孔直径是为了加大粘结材料与围岩的接触面积。施工中也可提高粘结材料的粘结性能等方法加以解决。采用自钻式锚杆或其它预应力锚杆可以在很大程度上改善注浆质量,保证了砂浆的饱和度要求,相应增大了围岩的粘聚力(c)、内摩擦力(φ)参数值,从而保证了锚杆的锚固力。7.3.7-175- 锚杆长度、砂浆饱满度一般采用声波检测仪测定,它的检测原理是:在锚杆体外端用声波震源激发高能脉冲声波,它沿杆体钢筋以管道波形式传播,到达钢筋底部后反射回被接收。若砂浆填充密实,则超声波在传播过程中能量不断从钢筋通过砂浆损失很大,在杆体外测得的反射波振幅小;反之亦反。最后以接收到反射波的反射时间、波幅、频率、相位等参数,判断锚杆的长度及砂浆的密实程度。砂浆锚杆的上仰孔不易注满砂浆,将影响锚杆的使用寿命。锚杆的拉力取决于施加在螺母(托板)上的力矩,为了利用施加在螺母上的力矩来检测锚杆拉力,必须事先在实验室建立力矩-锚固力关系的标定,然后在现场用扭力扳手确定锚杆拉力。在锚杆锚固后用扭力扳手按标定的力矩扭紧螺母,既可对围岩进行主动加固,又可防止破坏锚杆初期的锚固强度。7.3.9-5目前国内隧道工程全长粘结性锚杆广泛采用不带托板和锚头的砂浆锚杆,其具有结构简单、安装方便的特点,但常常会因其支护能力不足而致使围岩失稳。增设托板和锚头后可以改善锚杆受力条件,增强其支护能力。7.3.12一些施工技术难度较大的隧道,如大跨度隧道、小净距隧道、特殊岩土和不良地质隧道等,在支护中往往需要锚固力大、锚固段深的新型锚杆或锚索。一般孔径小于48mm,孔深小于4m的锚孔,可用凿岩机或锚杆台车成孔;孔大、眼深的锚孔宜选用凿岩台车、支架式钻机、工程钻机、地质钻机等机械成孔。7.4.4在开始向钢筋网喷射混凝土时,应适当缩短喷头至受喷面的距离,这样可提高喷射料流的冲击力,迫使混凝土挤入钢筋背后,以保证钢筋能被混凝土完全包裹及喷层的密实性。7.5.2用钢筋焊成的格栅拱架与型钢刚架相比,有受力好、质量轻、刚度可调节、省钢材、易制造、易安装等优点,应大力推广使用。型钢刚架的刚度和强度大,在软弱破碎围岩中施工或处理坍方时使用较多,但与混凝土粘结不好,与围岩间的空隙难于用喷射混凝土紧密充填,导致钢架附近喷射混凝土出现裂缝。7.5.6清除钢架底脚处虚碴是为了防止钢架整体下沉或两边不均匀下沉。7.5.8为确保钢架的支护效果,钢架和喷射混凝土应形成一体,尤其是格栅钢架本身刚度不大,如若不被喷射混凝土包裹,则起不到应有的作用。为此钢架背后应喷射密实。-175- 8.0.1装碴运输是隧道施工中的重要工序,在整个掘进循环中,其所占的时间比重相当大,一般为35%~50%,因此,要提高隧道的施工进度,就必须压缩各工序的作业时间,其中装运作业就成了重中之重,为此,本条要求必须根据隧道断面的大小、施工方法、设备状况以及最大进度要求等进行综合研究,才能制定出科学合理的装运作业方案,并在施工过程中根据地质变化、施工方法的改变而不断调整和改进,从而提高出碴的效率。8.0.3无轨装运模式机动灵活、运输道路容易维修,目前已是隧道施工的主流。客运专线隧道净空大,适用无轨运输模式。但洞内使用内燃机械时,噪音、尾气污染大。近年来,采用电动装碴机械(如铲装机、挖掘装岩机等),污染小、效率高,比内燃装载机有明显的优势;柴油汽车尾气是主要的污染源,进洞车辆应安装净化装置,以减小污染。8.0.4长隧道大多控制工期,要求进度快,且常设有辅助坑道,另外在分部开挖中,因工作面多,工序平行或交叉作业,如何解决好隧道出碴、进料,提高运输效率,就成为施工的重要环节。因此,编制运输计划、统一指挥是文明施工的必要措施,同时也是施工安全的保证措施之一。8.0.5线路铺设标准和要求,是根据近年来隧道施工常用机械设备和洞内运输条件综合考虑规定的。1钢轨类型按公式q=10+2.5p检算,p为轴重(t),q为轨型(kg/m),以前常用的24kg/m的钢轨是按承载p=5t的机车轴重来确定的,现在对于长隧道,为了加快出碴运输速度,目前都采用16t电瓶车牵引14m3以上梭矿,所以至少应采用38kg/m的钢轨。3根据以往施工经验,选用38kg/m型号的钢轨,轨枕的间距一般为0.7m。当使用24kg/m钢轨时,间距应为0.5~0.6m。轨枕长度应为采用的轨距加0.6m,上下面应平整,道岔处应铺设长枕。4在没有采用仰拱先行的局部地段,为了保持线路的平整度和稳定性,须铺设不小于20cm厚的道碴。8.0.6-175- 运输线路必须经常进行维修和养护,才能达到长期正常使用,线路两侧的岩碴和杂物应随时清除,这是为了保证运输过程中的安全,同时也是文明施工所必须的。8.0.7根据目前施工的经验,在洞内施工地段、视线不良的弯道上以及通过道岔和洞口平交道等处时,运行速度不大于10km/h,可以保证安全,最大速度20km/h是指直线地段,如果在曲线上,可根据不同曲线半径适当减速。8.0.8本条所列有轨运输作业安全规定,主要是对机动车牵引运输的要求,如采用新型运输机械时,应针对其技术性能制定相应的安全规定。8.0.10-1根据近几年来的施工实践,仰拱先行具有很多的优点,因此纳入本规范。8.0.10-2无轨运输的运行速度比有轨运输大一些,是因为车辆行驶灵活,刹车方便,危险性小。成洞地段的速度可以提高一些,但超过25km/h后其危险性就大大增加,因此作出这样的规定。8.0.10-3无轨运输机械废气产生较多,必须加强施工通风,改善作业环境。8.0.12隧道弃碴应首先考虑再利用,如加工碎石、机制砂,附属构筑物等,弃碴场应全封闭,防止弃碴成为新的水土流失源。隧道的弃碴,一般设计上都有明确的要求。但是近年来,随着国家对环保的日益重视,人们的环境意识的不断提高,要求在弃碴时应注意以下两个问题:一是水土流失;二是环境保护,如污染绿色植被、河流等等。8.0.13随着建设工程对隧道施工进度的要求逐步提高和施工设备的更新、换代,隧道施工大多采用无轨装、运。客运专线单、双线隧道的净空均可以满足一般载重汽车的会车要求,同时对结构施工的要求更高了。洞内运输车辆无论是轨行还是轮胎式,在作业中都不得对尚未达到强度的仰供(填充)、底板、水沟、电缆槽等造成破坏、损伤。所以,应该配备无干扰台架、架空栈桥、针梁式台车等设施,既要为各工序提供足够的作业空间,又要保证运输通畅。9.1.1-175- 在围岩收敛尚未完成期间浇筑二衬,混凝土的强度应能约束围岩变形的发展;隧道建成后,环境条件发生变化,如地下水压力、偏压、支护材料劣化、上覆荷载变化、洞内运营设施的安装而产生的附加荷载等,二衬混凝土的强度应能完全抵抗这些变化的外力。客运专线防水等级要求高,一些施工时没有地下水的隧道(特别是明洞、浅埋地段),随着时间的推移和外界条件的变化,在运营期有可能发生渗漏。二次衬砌混凝土作为防水结构的最后一道防线,应采用防水混凝土技术。9.1.3混凝土的原材料和配合比的选择只是决定混凝土质量的必要条件,正确的施工工艺才能保证衬砌混凝土有优良的品质。混凝土混合料的计量和拌和应在有微机控制的拌合站进行。9.1.6客运专线隧道断面单一,不存在加宽值的变化,模板台车便于定型制造为宜。1模板台车的设计制造外轮廓尺寸应比隧道净空断面大,一般半径加大3~5cm。其原因:一是自重、混凝土荷载、附加荷载较大,整体的弹性变形较大;二是在使用中由于外荷载的不对称等不确定因素,外轮廓容易变形;三是考虑施工误差。为确保隧道净空应留有一定的富裕量。2模板台车设计应考虑的荷载有:自重、混凝土荷载及侧压力、拱部灌注时泵送压力、振动压力等。客运专线隧道模板调整机构的伸缩幅度可适当减小,刚度应适当加大,这样在施工中不易产生变形,以保证净空尺寸的准确。3模板台车使用经验证明,台车长度短(有时为了适应曲线半径),生产效率低,接头多;台车太长,移动不方便,而且因混凝土的温度收缩、干燥收缩,易发生环状裂纹。4作业窗的设置应考虑混凝土的自由倾落高度,窗口净空应方便振捣作业和供作业人员出入处理应急情况。混凝土输送管重量大,移动困难,应设专用支架或吊架。6模板台车上应留有通风管的穿越通道,或固定的硬风管,前后两端能与通风软管相连的接头,以便模板台车移动时不影响隧道施工通风。7模板台车在浇筑混凝土期间,重量达200t以上,台车除调整液压千斤顶外,应设承重的竖向螺杆和模板径向螺杆,当台车就位后,应用螺杆将台车和模板锁定。-175- 8模板台车拱顶宜设2~3个混凝土的灌注口,一般采用的形式有油缸活塞式、百页窗式、潜望镜式,以便灌注完成后封孔。拱顶的灌注口宜设在模板台车的两端,在坡道上灌注混凝土有利于高端的灌满。检查孔的设置在拱顶沿中线上每3~4m设一孔,其形式见说明图9.1.6。说明图9.1.6检查窗设置示意图9模板台车的混凝土浇筑时间较长,附着式振动器不宜并联共振,整个模板台车的振动会对已初凝的混凝土产生不利的影响,单独启动振动器,影响范围较小,还可通过作业窗用插入式振捣器进行捣固。9.1.7墙基础的高度,应根据模板台车的结构、墙脚纵环向排水管的埋设、防水板末端的固定等因素综合考虑后确定,应注意纵向施工缝不要设在剪应力最大的截面上。隧道二次衬砌采用模板台车墙拱整体浇筑混凝土不仅表面平顺美观,而且减少了施工缝,有利于防水。-175- 9.1.9-2模板台车灌注段接头处,最容易出现错台。首先应保证台车走行轨道中线和隧道中线重合,走行轨道轨面标高因台车型号而异。台车就位后,由于轮缘与轨头侧面的间隙,模板外缘和净空轮廓线不重合,应用仪器(经纬仪、水准仪、全站仪、激光指向仪等)精确定位,用台车的微调机构进行调整后锁定,使浇筑段搭接处平顺无错台。9.1.9-3采用模板台车浇筑钢筋混凝土二衬地段,先绑扎钢筋骨架,然后台车就位,钢筋与模板间的距离(混凝土保护层)、钢筋与防水板间的距离(防止损伤防水板)应进行调整,一般通过作业窗用支撑、垫块将钢筋固定在其间,边灌注混凝土边拆除支撑。9.1.9-4掺加高效减水剂的混凝土随运输时间的延长,坍落度的损失较大,加上隧道施工不可见的因素较多,往往造成泵送困难或堵管的现象发生。成品混凝土到场(输送泵)后,应检测坍落度,若与要求不符,应调整配合比(由试验决定)。9.1.9-6浇筑拱部混凝土时,泵送压力过大,会导致模板台车变形,所以拱顶往往会形成月牙状空腔,特别是线路标高较高的一端。采用在模板台车拱尖处设锥形堵头或预留注浆孔等措施都能达到在二次衬砌背后注浆的目的。9.1.10断层、高地应力地段,往往设计为圆形断面,二次衬砌宜采用全圆整体模板台车,整体一次闭合的方法浇筑混凝土,使衬砌结构达到较好的受力状态。9.1.11-1模板台车堵头板多采用钢、木模板,边缘与防水板面不能密贴,造成漏浆。一般采用纤维材料堵塞缝隙,费时、费力。目前一些工程中采用带气囊的堵头板,效果较好。见说明图9.1.11-1:-175- 说明图9.1.11-1带气囊堵头板示意9.1.11-2二衬混凝土接头部位施工时间间隔只有2~3d,模板台车就位后,搭接部位用液压千斤顶将模板顶向新浇筑的混凝土面。为防止漏浆一般采用顶紧模板的方法,局部的压力,往往会造成混凝土接头处出现不可弥补的裂纹甚至掉块。采用加间隙带的方法,一方面可以缓冲对混凝土的压力,另一方面能密封接头缝隙。相邻段混凝土浇筑完后,拆除间隙条,用砂浆抹平凹槽。见说明图9.1.11-2:说明图9.1.11-2模板安装时接缝处开裂处理-175- 9.1.12-1近年来用探地雷达对已竣工的隧道衬砌检测表明,拱部存在空穴较多,其原因是二衬拱顶部位混凝土若采用大压力泵送,容易造成模板台车的损伤、变形,而压力小拱部(特别是高的一端)易造成空穴。流态混凝土是在预拌的坍落度为8~12cm的基体混凝土中,在泵送浇筑之前掺入适量的流化剂(高效减水剂),经过1~5min的搅拌(可用搅拌运输车搅拌),使混凝土的坍落度增大至20~22cm。泵送到拱部的混凝土像水一样“流淌”灌满拱部。9.1.12-2混凝土在振捣过程中,产生泌浆水,容易粘在模板上形成混凝土表面的气泡。在堵头板上沿竖向每20~30cm设可以封闭的孔(φ10~14的螺钉孔即可),浇筑时根据混凝土的层面,依序打开孔排水,排完水及时封孔。9.1.15-1隧底松软、杂物未清理干净,底板钢筋混凝土或仰拱与隧底原岩不能结合成整体,经长期列车的振动,可能导致道床翻浆冒泥。所以,底板钢筋混凝土或仰拱应座落在干净、完整的隧底岩面上,才能保证衬砌与围岩的整体受力。9.1.15-2仰拱施工与二衬施工相互干扰大,中间夹有铺设防水板作业,所以仰拱与衬砌作业面宜保持一定距离。9.1.15-6仰拱的施工缝、变形缝是地下水容易渗透的部位,应做好防水处理。9.1.15-7膨胀岩性地段的底部开挖后,若暴露时间长,容易引起深层围岩的松弛、结构的破坏,应在开挖成型后及时做仰拱封闭。9.2.1根据调查由于混凝土施工质量差,对混凝土耐久性重视不够,许多隧道工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂、渗漏水严重。因此做好混凝土耐久性的防护工作已刻不容缓。为改善混凝土的抗裂性,要控制硅酸盐水泥中的C3A含量,而且C3S的含量也不宜过高。粉煤灰的最佳掺量一般应不大小于20%,但优质粉煤灰的最大掺量可达到胶凝材料总量的50%。-175- 矿渣越细,活性越高,对于高细度的磨细矿渣,在一定掺量范围内,混凝土的强度随掺量的增大而提高,但是混凝土的温升、化学收缩和自收缩也随矿渣掺量的增加而增加;从减少混凝土收缩开裂的角度考虑,磨细矿渣的比表面积以不超过450m2/kg为宜。矿渣的活性和火山灰质材料不同,具有自身水硬性,但需要水泥水化产物中Ca(OH)2和石膏的激发,在矿渣掺量增大到一定数量后,反而由于混凝土中的水泥量减少,矿渣水化的速度因缺少足够的激发物而降低,相应的水化热和自收缩就减小,所以当掺量超过约75%以后,反而可以采用高细度的矿渣。对于硫酸盐腐蚀环境,特别是高温下的硫酸盐腐蚀环境宜将大掺量矿渣作为胶凝材料的必须组分,矿渣的最大掺量在低水胶比的混凝土中可达胶凝材料总量的90%。硅灰宜用于配制特殊高强或高耐磨的混凝土,单掺硅灰会增加低水胶比高强混凝土的开裂,并不利于降低混凝土温升。硅灰一般应与其它矿物掺和料复合使用,如将大掺量粉煤灰与占胶凝材料总重5%左右的硅灰复合,能明显增强这种混凝土抗氯离子侵入的能力和早期性能。骨料质量中最为重要的就是粗骨料的粒形和级配,如果粒形和级配好,就可以在保证混凝土施工性能的前提下最大限度地减小用水量和浆体量,提高混凝土的强度和耐久性。骨料的堆积密度和表观密度是骨料级配的反映,堆积密度越大,则级配越好,空隙率越小。对粗骨料而言,40%空隙率是最低要求。针、片状颗粒含量反映粗骨料粒形的优劣,实践证明针片状颗粒含量最好不大于5%。要配制高质量的混凝土,用水量一般要在160kg/m3以下。9.2.3国内外大量研究表明:孔隙率和碱含量是影响混凝土耐久性的两个关键因素。因此施工中必须严格控制混凝土的水胶比及材料含碱量。对于具有良好组合成份的、恰当振捣的和养生的混凝土,只要它的内部的微裂和空隙还没有形成相互连接的通向其结构表面的通道网络,则仍将保持为基本上不透水的状态。一旦混凝土的不透水性丧失,混凝土内部就可以变成浸透的,这样在混凝土耐久性降低过程中起主动作用的水和腐蚀性离子,可以很快进入内部,通过膨胀、开裂、质量损失和渗透性增大的相继循环,使混凝土耐久性迅速降低。-175- 通过修补裂缝并对衬砌混凝土实行涂膜封闭,可防止水分从裂缝浸入混凝土内部,以避免钢筋锈蚀。国内外的研究资料表明混凝土结构截面尺寸在300mm以上时就应该作为大体积混凝土的界限,而隧道衬砌结构一般截面尺寸均大于300mm,因此本指南对衬砌混凝土施工中的温度控制提出了比较严格的要求,作为防止混凝土开裂的一项主要措施。目前隧道衬砌混凝土由于受快速施工的影响,早期强度普遍较高,以致于拆模时间较早,往往在拆模时的混凝土温度还较高,模板的拆除会造成较大的降温速率而产生开裂,更不能在混凝土表面温度尚高时拆模并浇筑冷水。9.2.4混凝土养护包括温度和湿度两个方面。养护不仅是洒水,还要控制混凝土的温度变化,尽管隧道内湿度较大,但仍应保证混凝土表面温度与内部温度和所接触的大气温度、所接触的围岩温度以及已浇筑区段的衬砌混凝土温度不出现过大的差异,施工中应采取保温、散热的综合措施。10.0.1隧道开挖过程中使用各种类型的仪表和工具,对围岩和支护、衬砌的力学行为以及它们之间的力学关系进行观测,并对其稳定性进行评价,统称为监控量测。与一般地面工程相比较,隧道工程监控量测具有特殊的作用,是隧道工程施工管理中不可缺少的一个重要环节。工程实践表明:隧道设计单独孤立地使用力学计算或经验方法都不能取得良好的效果。为了使经验方法科学化和力学计算有依据,监控量测起到特别重要的作用。把监控量测所获得的信息加以必要的数学处理,与理论、经验方法相结合,建立一套量测分析方法,利用分析结果及时地调整、确定支护参数和进行施工决策。10.0.2监控量测其主要目的是在于了解围岩稳定状态和支护、衬砌可靠程度,为工程提供安全信息,是直接为设计和施工决策服务的,这是制定量测计划的出发点。因此,在进行量测计划时要充分了解、掌握围岩条件和环境条件及工程规模,制定适合于该工程实际情况的计划。同时,还要考虑到经济性,选择技术上可行,经济上合理的项目。10.0.3-175- 从理论上讲,凡是能够反映围岩与支护力学形态变化的物理量,都可以作为被测物理量。但是,被测的物理量应尽量能反映围岩与支护力学形态变化,同时在技术、经济上又简单、可行。围岩变形乃是围岩力学形态变化最直观的表现,围岩的坍塌和支护系统的破坏都是变形发展到一定程度的必然结果。变形量测具有量测结果直观、测试数据可靠、量测仪表长期稳定性好、抗外界干扰性强,同时测试费用低廉。因此,在选用测试项目时应将位移量测作为首选量测项目。必测项目为日常施工管理中所必须进行的量测项目,主要为位移测试项目。净空收敛量测一般只进行水平收敛基线的量测。地表下沉量测可量测到隧道开挖过程中围岩变形的全过程,在浅埋地段将地表下沉量测也作为必测项目。重要工程或特殊地质条件下,为了全面掌握围岩、支护、衬砌等受力状态可根据需要选择一项或几项选测项目作为必测项目的补充。为了便于测试资料的相互验证,各选测项目应同必测项目布置在同一断面上。10.0.4洞内、外状态观察对掌握围岩动态和支护效果非常重要,特别是在软弱围岩条件下更是确保施工安全和工程质量的必不可少的措施。洞内、外观察结果和量测结果一起分析,对施工作出正确的决策是十分重要的。10.0.5量测断面间距和每个断面上的测点布置应根据围岩级别、支护类型、开挖方法等因素确定。原则上围岩条件差的量测断面布置的密些,围岩条件好的量测断面布置的疏一些。在每个断面上测点数多少,这主要是考虑量测数据的相互验证。地表下沉测点数多一些,其目的是为测到完整的沉陷区。10.0.6净空变化、拱顶下沉等洞内必测项目应尽早进行,因围岩位移受空间和时间因素影响很大,尤其开挖初期阶段围岩变形速率大。若量测进行较晚,则不能量测到开挖初期阶段的位移。因量测测点距开挖面较近,易被爆破破环。测点埋设必须牢固,而且要设置防爆破保护装置。10.0.7-175- 浅埋隧道或隧道浅埋地段,多为土质或软弱围岩。一般将会产生较大的地表下沉。为了评判隧道的围岩稳定性和支护效果,地表下沉量测尤为重要,是必不可少的必测项目。地表下沉量测是在隧道未开挖前就进行测试,因此地表下沉量测可以获得开挖全过程下沉曲线,而洞内量测仅能获得全位移曲线的一部分,开挖前及开挖瞬间变化洞内量测是无法取得的。从这方面来讲,地表下沉量测具有特殊的意义,特别对于城市地区隧道,地表下沉则为主要量测项目。地表下沉量测范围按下式计算:D=B+2×h×tan(45°-φ/2)式中D——开挖影响范围;B——隧道开挖宽度;h——隧道开挖高度;φ——围岩内摩擦角。10.0.9量测频率根据位移速率和距开挖面距离两方面因素决定,在选择量测频率时,如果位移速率、距开挖面距离两者有差异时,为保证施工安全,原则上取量测频率较高的作为实施的量测频率。10.0.10待围岩达到基本稳定后,在以1次/7d的量测频率量测2~3周后,可结束量测。对于膨胀性或流变性围岩,位移长期没有收敛趋势,应适当延长量测时间,直到位移速率小于0.5mm/d时方可结束量测。由于该位移速率值未经大量工程检验,故目前无法纳规。10.0.11现场量测所取得的原始数据,不可避免的会具有一定的离散性,其中包含着测量误差。不经过数学处理的量测数据一时难以直接利用。数学处理的目的是:(1)将同一量测断面的各种量测数据进行分析对比、相互印证,以确定量测数据的可靠性;(2)探求围岩变形或支护系统的受力随时间变化规律。判定围岩和支护系统稳定状态。回归分析是目前量测数据数学处理的主要方法,通过对量测数据回归分析可以预测最终位移值和各阶段的位移速率。目前常采用以下函数作为回归函数:对数函数U=A+Bln(t+1)-175- 指数函数U=Ae-B/tU=A(e-Bt0-e-BT)双曲函数式中:U——变形值(mm);A、B——回归系数;t——量测时间(d);t0——测点初读数时距开挖时的时间(d);T——量测时距开挖时的时间(d)。10.0.12《铁路隧道施工规范》(TB10204-2002)中规定实测最大位移值或回归预测最大位移值不应大于说明表10.0.12—1和说明表10.0.12—2所列指标,并按表10.0.12变形管理等级指导施工。但根据国内铁路隧道的施工经验,位移极限值的精确确定是非常困难的,每一具体工程条件各异,呈现出十分复杂的现象,有的隧道的变形值已超过了临界值,但并未发生塌方,相反有的隧道的变形值还没有达到临界值却已发生了坍塌,因此此次修订将初期支护极限相对位移表作为条文说明,仅作为施工参考使用。说明表10.0.12—1单线隧道初期支护极限相对位移(%)围岩级别埋深(m)<5050~300300~500拱脚水平相对净空变化值Ⅴ0.19~0.460.37~1.851.67~2.78Ⅳ0.09~0.280.19~0.740.65~1.11Ⅲ0.03~0.090.07~0.370.28~0.56Ⅱ0~0.030.1~0.07-175- 拱顶相对下沉Ⅴ0.07~0.150.13~1.020.74~1.30Ⅳ0.06~0.090.07~0.370.28~0.74Ⅲ0.03~0.060.04~0.140.11~0.28Ⅱ0.01~0.060.05~0.11注:1硬岩取下限,软岩取上限;2拱脚水平相对净空变化指两测点间净空水平变化值与其距离之比;拱顶相对下沉指拱顶下沉值减去隧道下沉值后与原拱顶至隧底高度之比;3墙腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化值乘以1.2~1.3后采用。说明表10.0.12—2双线隧道初期支护极限相对位移(%)围岩级别埋深(m)<5050~300300~500拱脚水平相对净空变化值Ⅴ0.29~0.720.58~2.882.59~4.32Ⅳ0.14~0.430.29~1.151.00~1.73Ⅲ0.04~0.140.12~0.580.43~0.86Ⅱ0.01~0.040.01~0.12拱顶相对下沉Ⅴ0.12~0.230.20~1.581.15~2.02Ⅳ0.09~0.140.12~0.060.43~1.15Ⅲ0.04~0.090.06~0.220.17~0.43Ⅱ0.04~0.090.07~0.17注:同表10.0.12—1的附注。量测所得到的信息目前可通过理论计算(反分析)和经验方法两种途径来实现反馈。用有限元、边界元等和反分析技术结合的理论分析方法,计算结果可起到定性的作用。由于岩体结构的复杂和多样性,在计算理论上做了近似和简化,另一方面理论计算的输入参数不易取得,理论计算分析还未达到定量标准。当前广泛采用经验方法来实现反馈。根据“经验”-175- (包括调研及必要的理论分析)建立一套判断准则,然后根据量测结果(经过处理的)判断围岩稳定性和支护系统的可靠性。以便及时调整设计参数和进行施工决策。结合国内外实测数据和研究成果,建立了以位移为基础的判断准则。1根据位移量测值或预计最终位移值来判断在隧道开挖过程中,若发现量测位移总量或根据已测位移预计最终位移将超过某一临界值时,则意味着围岩不稳定,需加强支护。然而临界值的确定是非常困难的。条文中所采用说明表10.0.12—1~2初期支护极限相对位移,是根据现行的《铁路隧道设计规范》(TB10003—2002)列出的。表10.0.12变形等级管理表中以2/3最大允许位移作为施工管理控制标准,是从确保施工安全的角度上考虑的。2根据位移变化速度来判断通过国内几十余座隧道的位移观测表明,变形曲线可分为三个阶段:1)变形急剧增长阶段:变形速度大于5mm/d时;2)变形缓慢增长阶段:变形速度5~0.2mm/d时;3)基本稳定阶段:变形速度小于0.2mm/d时。上述变形速度标准是针对一般隧道净空变化和拱顶下沉量测而言,对于浅埋、特别是特浅埋地段等情况下,应采用其它量测指标进行专门判定。3根据围岩位移时态曲线判断由于岩体的流变特性,岩体破坏前变形曲线可分为三个阶段。1)基本稳定区——主要标志为位移速率逐渐下降,即d2U/dt2<0,该区亦称“一次蠕变区”,表明围岩趋于稳定状态。2)过渡区——位移速率保持不变,d2U/dt2=0。该区亦称“二次蠕变区”,表明围岩向不稳定状态发展,需发出警告,加强支护系统。3)破坏区——位移速率逐渐增大,即d2U/dt2>0。亦称“三次蠕变区”,表明围岩已进入危险状态,须立即停工,采取有效手段,控制其变形。总之,围岩稳定性判断是一项很复杂的也是非常重要的工作,必须结合具体工程情况采用上述几种判别准则进行综合评判。10.0.13-175- 隧道施工实践证明,监控量测和综合地质预报相结合,已成功地指导了各种复杂地质条件下的隧道施工;而且我国锚网喷支护技术已经相当成熟。所以,隧道施工中应以监控量测的结果来确定支护参数完全有条件。11.1.1隧道通过地区地表有村落、农田水利设施、河流、泉水时,应限量排放,以注浆堵水和保水为主。当最冷月平均气温低于-15℃地区,地下水也应以堵为主。隧道开挖后形成的临空面,破坏了地下水原有的压力平衡,加速了地下水向隧道内的流动,使原有的裂隙通道相互串通、扩展,甚至与地表的水源连通。地下工程因排水过量,有可能导致地表水源干涸,草木枯死,所以在这些隧道开挖中应采用全封闭注浆等手段堵水,确保地下水的平衡。有侵蚀的地下水应压注抗侵蚀浆液,敷设防蚀层。11.1.5-4施工缝防水的复合构造形式见说明图11.1.5-4:外贴止水带L≥150;钢板止水带L≥100;橡胶止水带L≥12;钢板止水带L≥100。说明图11.1.5-4施工缝防水复合构造形式(单位mm)11.1.5-5变形缝防水的复合构造形式见说明图说明图11.1.5-5-175- 中埋式止水带与外贴防水层复合使用中埋式止水带、遇水膨胀止水条与嵌缝材料复合使用说明图11.1.5-5变形缝防水复合构造形式11.1.7在洞口应设与施工排水量相匹配的小型污水处理厂,或设沉淀池、过滤池、净化池等设施处理施工污水。在渗透性较强的地层,施工污水应汇入有铺砌的沟渠或管道中,再纳入污水处理系统。11.2.1注浆包括预注浆(含高压喷射注浆)、后注浆(衬砌前围岩注浆、回填注浆、衬砌内注浆、衬砌后注浆等)。11.2.2-2注浆段越长,连续开挖段相应越长,工期会减短;但钻孔越深,钻孔速度相应越低,进度会减慢。因此,合理确定注浆段长是加快注浆工期,迅速渡过不良地段的关键。-175- 11.2.2-3如量测静水压力有困难时,可参考下列经验公式确定最大设计压力,并根据注浆试验结果进行修正:地表注浆:P=(0.2~0.5)H1;洞内注浆:P=(0.2~0.5)H1K;式中:H1——孔口至静水位高度(m);K——洞内修正系数,1.2~2.0;P——注浆设计压力(MPa)。注浆压力是浆液在裂隙中扩散、充填、压实、脱水的动力。注浆压力太低,浆液扩散范围有限,不能充填裂隙。注浆压力太高,会引起裂隙扩大,岩层移动和抬升,浆液易扩散到预定注浆范围以外,造成浪费。特别在浅埋隧道,会引起地表隆起,破坏地面设施,造成事故。因此,合理选择注浆压力是注浆成败的关键。11.2.2-4预注浆的注浆方法一般分为:前进式注浆法(孔内有水时宜自掌子面向孔内逐段注浆)、后退式注浆法(自孔内向外逐段注浆)、综合注浆法、全孔一次注浆法(孔内无水情况)、群孔一次注浆法、小口径钻孔孔口封闭注浆法等。11.2.2-5钻孔精度是注浆效果好坏的关键,因此,要尽量保证开孔误差和钻孔偏斜率。11.2.2-6根据降水漏斗的原理,一般是从拱顶顺序向下压注,如遇串浆或跑浆,则间隔一孔或几孔灌注。预注浆浆液扩散的一般规律是向上易扩散,向下不易扩散。11.2.7客运专线铁路隧道二次衬砌施工后不允许再有渗漏水现象,但对于衬砌结构不密实、有贯通裂缝的时候,为保证防水效果应采取衬砌内注浆。衬砌内注浆时为防止壁后泥砂涌入影响注浆效果或浆液流失,因此规定孔深宜为壁厚的1/3~2/3。11.2.8注浆压力太大时,结构强度往往承受不了,因此规定回填注浆及衬砌内注浆压力应小于0.5MPa。11.2.9浆液注入量可根据扩散半径及岩层裂隙率参考下列公式计算确定-175- Q=πR2Hηβ(说明式11.2.9)式中:Q——浆液注入量(m3);R——浆液扩散半径(m);H——注浆段长度(m);η——岩层裂隙率,一般取1%~5%;β——浆液在裂隙内的有效充填系数,视岩层性质而定,约0.3~0.9。施工中对注浆压力、浆液浓度、压入量等参数可以人为控制与调整,对扩散半径可以起到一定作用,水泥浆液或以水玻璃为主剂的浆液其实际有效扩散半径可参考表说明11.2.9使用:说明表11.2.9有效扩散半径以水玻璃为主剂的有效扩散半径岩层类别实际有效扩散半径(m)岩层类别实际有效扩散半径(m)砂砾1.75~2.00细砂0.50~0.70粗砂1.20~1.45淤泥0.50中砂0.80~1.00粘土0.50水泥浆液有效扩散半径裂隙宽度(mm)有效扩散半径(m)裂隙宽度(mm)有效扩散半径(m)<52>3065~304对于大的溶裂、大的溶洞,裂隙率>5%,浆液注入量难以计算,因此,在这种情况下,宜用注浆压力控制注浆量,注浆量只能按注浆终压规定值时的注浆总量来决定。注浆扩散半径在孔隙性岩层比较规则、均匀,在岩层裂隙中是不规则的。浆液的扩散半径随岩层裂隙系数、注浆压力、压入时间的增加而增大,随浆液浓度和粘度的增加而减小。11.2.101静水注浆是用压送设备将具有胶结性的浆液通过注浆孔有目的地注入含水地层中,浆液以填充、渗透和挤密等形式,使其扩散、膨胀、胶凝或固化,以充填岩石裂隙或赶挤孔隙中的水分和空气后占据其位置,浆液将裂隙胶结成一个整体,形成一个防水性能高和稳定性良好的“结石体”-175- ,从而提高围岩的抗渗性能,防止开挖时涌水,改善地下工程的施工条件。2在地下承压水揭露释放后,由于岩层裂隙贯通和外露,注浆又无止水岩盘,注浆堵水作业较困难;尤其是散流成面的水和大股涌水。处理措施一般采取分流或设止浆墙的措施进行堵水,或将动水变成静水后再行注浆。3注浆材料的品种很多,且某种材料不可能符合条文中所有条件,因此必须根据工程地质和水文地质情况、注浆目的、注浆工艺、成本和设备等因素综合考虑,合理选择注浆材料,因此本条强调合理选择,不一定非要全部满足条文原则,应结合工程实际有侧重考虑。一般情况下可按以下原则考虑:按注浆的目的、工艺技术选择注浆材料时可参考说明表11.2.10-1:说明表11.2.10-1按注浆的目的选择浆液材料注浆目的工艺技术浆液类别基岩防渗渗透及脉状注浆水泥浆、聚氨脂浆、AC-MS浆、超细水泥浆回填注浆渗透、挤密注浆水泥浆、水泥沙浆堵水注浆渗透及脉状注浆水泥-水玻璃浆、水玻璃浆、聚氨脂浆、AC-MS浆预注浆渗透及脉状注浆水泥浆、水泥-水玻璃浆按地质条件及施工对象选择注浆材料时可参考说明表11.2.10-2:说明表11.2.10-2地质条件及施工对象选择注浆材料地质条件施工对象堵水充填防渗备注岩层>0.1mm裂隙单液水泥浆、水泥-水玻璃浆<0.1mm孔隙丙凝特殊地质条件(破碎带、断层、溶洞等)骨料+单液水泥浆、骨料+水泥-水玻璃浆、单液水泥浆、水泥粘土浆、水泥-水玻璃浆根据地层内有无充填物及空洞大小选择骨料混凝土衬砌壁内丙凝、聚氨酯类(如裂隙较大,亦可用水泥-水玻璃浆)丙凝大裂缝用水泥浆,小裂缝用化学浆壁后单液水泥浆、水泥-水玻璃浆充填注浆可掺加粘土、炉渣等注:骨料为砂、石、炉渣、岩粉等4常用注浆材料的特点及范围:-175- 1)单液水泥类浆液:以水泥或在水泥中加入一定量的附加剂为原材料,用水配制成浆液。附加剂为分散剂、悬浮剂,如水玻璃、氯化钙、三乙醇胺(速凝早强作用)和氯化钠等复合附加剂。单液水泥类浆液属于颗粒性材料,适用于注浆量大的预注浆及裂隙宽度大于0.15mm的围岩注浆。单液水泥浆的特点:水泥作为注浆材料,来源丰富,价格便宜;浆液结石体强度较高,一般28天的抗压强度为5~25MPa,抗渗性能好。采用单液方式注入,工艺及设备简单,操作方便;由于水泥是颗粒材料,可注性差;浆液凝固时间长,不能准确控制;浆液在动水情况下容易流失,结石率较低,并且易析水沉淀。2)水泥-水玻璃双液浆:水泥-水玻璃浆液是以水泥和水玻璃为主剂,两者按一定的比例,采用双液方式注入,必要时加入速凝剂和缓凝剂所形成的注浆材料。这种浆液克服了单液水泥浆的凝结时间长且难以控制、动水条件下结石率低等缺点,提高了水泥注浆的效果,扩大了水泥注浆的范围。适用于隧道大涌水、突泥封堵及岩溶流塑粒土的劈裂固结,在地下水流速较大的地层中采用这种混合型浆液可达到快速堵漏的目的。也可用于防渗和加固注浆,它是隧道施工中的主要注浆浆材。水泥-水玻璃浆液特点为:浆液可控性好,凝胶时间可准确控制在几秒至几十分钟范围内;浆液凝结后的结石率高;该浆液适宜于0.2mm以上裂隙及1mm以上粒径的砂层使用;材料来源丰富、价格便宜;结石体易粉化。有碱溶出,化学结构不够稳定。3)超细水泥浆液由极细的水泥颗粒组成,中粒径小于4微米的颗粒占50%,而其它水泥粒径小于4微米不足10%,超细水泥浆液的特性:在同样水灰比的情况下,超细水泥浆液粘度比普通水泥和胶体水泥浆液粘度都低;超细水泥浆液的稳定性比其它水泥浆液具有较好的稳定性;浆液结石强度。超细水泥颗粒有较高的化学活性,能够较好地凝结硬化,获得高的早期和后期强度。龄期三天即可达25MPa以上;凝结时间,凝胶时间可准确控制在几十秒至几十分钟范围内调节;浆液的可灌性与化学浆液相似;运输与储存不便。-175- 4)聚氨酯浆液聚氨酯浆液分为非水溶性和水溶性聚氨酯浆液:非水溶性浆液由多异氰酸脂和多羟基化合物聚合而成,只溶于有机溶剂,其特点是:浆液相对密度1.036~1.125,是非水溶性,遇水开始反应,因此不易被地下水冲稀或冲失,可用于岩层裂隙细微、压不进去或涌水大、流速大的动水条件下堵漏,止水效果好。浆液遇水反应时发泡膨胀,进行二次渗透,扩散均匀,有较大的扩散半径和凝固体积比,注浆效果好。结石体抗压强度高,抗渗性能好。浆液粘度低,可注性好,可与水泥注浆相结合;采用单液系统注浆,工艺设备简单。浆液受外部的水或水气影响较大,甚至药品本身含有的微量水也可使体系发泡,所以存放、使用都需十分注意。预聚体稳定性差,要密闭保存。不污染环境。发泡体积受外界压力影响,外压大,发泡体积小,外压小,发泡体积大。注浆后,管路、设备需用丙酮、二甲苯等溶剂清洗。水溶性浆液是由预聚体和其它外加剂所组成,具有亲水性,其特点是:浆液相对密度1.10,粘度0.1Pa·s左右,浆液能均匀地分散或溶解在大量水中,凝胶后形成包有大量水的弹性体。浆液的凝胶时间可以根据催化剂或缓凝剂的用量在几分钟到几十分钟之间调节,凝胶体的抗压强度与包水量有关。结石体的抗渗性能好。可用于地下工程的防渗堵漏。说明表11.2.10-3各种注浆材料基本成分、性能、适用范围浆液名称粘度(10-3Pa·s)可注最小粒径(mm)渗透系数(cm/s)/扩散半径(mm)凝胶时间/注浆方式抗压强度(Mpa)适用范围/主要成分单液水泥浆15~140110-1~10-3/200~3006~15h/单液10~25基岩裂隙、工作面预注浆,壁后充填加固/水泥、其它外加剂水泥-水玻璃浆15~140110-2~10-3/200~300数秒~几十分/双液5~25基岩裂隙、工作面预注浆、壁后注浆、堵特大涌水等/水泥、水玻璃水玻璃类3~40.110-2/300~400瞬时~几十分/双液<3地基加固、冲积层注浆/水玻璃、其它外加剂丙烯酰胺类1.20.0110-5~10-6/500~600十几秒~几十分/单、双液0.4~0.6冲积层堵水防渗、壁内壁后注浆/丙烯酰胺、过硫酸铵-亚甲基双丙烯酰胺等11.2.11-175- 说明表11.2.11-1按试验孔压水流量选择注浆材料及浆液浓度项目试验注浆孔的压水流量(l/min)50~100100~200200~500500~1000>1000浆液类型单液水泥浆单液水泥浆水泥-水玻璃浆液水泥-水玻璃浆液水泥-水玻璃浆液水灰比1∶1~0.8∶10.8∶1~0.6∶11∶1~0.8∶10.6∶1~0.8∶10.6∶1水泥外加剂用量(%)氯化钙3%~5%或水玻璃3%~5%或三乙醇胺0.05%及食盐0.5%水玻璃浓度(°Be’)——35~403530~35水泥浆与水玻璃体积比——1∶1~1∶0.81∶0.8~1∶0.61∶0.6~1∶0.3凝固时间(min)300~4002~31~2<1注:1、本表根据《锚固与注浆技术手册》(中国岩土力学与工程学会岩石锚固与注浆技术专业委员会)制定。2、本表适用于裂隙含水岩层。3、水灰比为重量比,外加剂用量为占水泥重量的百分数。4、浆液浓度为起始浓度,可在注浆过程中根据实际情况调整。5、破碎岩层无水时,采用水泥浆掺入外加剂的浆液较适宜,水灰比多为0.6∶1~0.8∶1。6、当处理断层破碎带,地下水流速很大时,则宜先注入惰性材料,如中、粗砂或岩粉等,以充填过水通道,增加浆液流动阻力,减少跑浆,然后注入水泥-水玻璃双液浆堵水。说明表11.2.11-2注浆孔吸水率与浆液起始浓度关系钻孔吸水率(L/min·m·m)浆液起始浓度(水灰比)钻孔吸水率(L/min·m·m)浆液起始浓度(水灰比)0.01~0.18∶13.0~5.01∶10.1~0.56∶15.0~10.00.5∶1(加掺合料)0.5~1.04∶1>100.5∶1(加掺合料)1.0~3.02∶1注:其它浆液起始浓度可参考水泥浆液起始浓度试验确定为防止压注速度过大造成上压过快返浆、漏浆等现象,影响注浆质量,因此需要先确定注浆孔的吸水率。吸水率为单位时间内每米钻孔在每米水压作用下的吸水量,可通过压水试验按下式计算:-175- q=Q/(H×h)式中:q——钻孔吸水率(L/min·m·m);Q——单位时间内钻孔在恒压下的吸水量(L/min);H——试验时所使用的压力(10kPa);h——试验钻孔长度(m)。如用某浓度级水泥浆液注浆过程中,吸浆率约为吸水率的80%~85%时,可认为浓度适宜;注浆压力保持不变,吸浆量随注浆时间延长逐渐减少时,或当吸浆量不变而压力却逐渐升高时,均属于浓度适中,不需改变浆液浓度;如果连续压入20~30min后,注浆压力和吸浆量均无改变或改变不大,即可换用较浓一级的浆液。如遇有冒浆或岩层破碎带、大裂隙、岩溶发育地层时,应越级加浓,或采用间歇注浆、水泥-水玻璃注浆等措施。在岩溶发育的石灰石岩层注浆,浆液浓度可参考下表进行选择。说明表11.2.11-3石灰石岩层浆液起始参考浓度钻孔吸水率(L/min·m·m)<0.10.1~0.50.5~1.0>1.0浆液起始浓度(水灰比)>4∶14∶1~2∶12∶1~1∶1<1∶111.2.12注浆结束压力的控制使泵压达到预定值时,会自动停泵,不致于发生超压。如注浆过程中出现较大的跑浆,经间歇注浆后达到或接近终压也可结束注浆。整治涌水突泥,其终压值根据客观条件的变化,可选择合理的上限值和下限值与导坑突水量作为终止标准。11.2.18孔口管还起到防止孔口坍塌和发生串浆时,关闭孔口闸板阀,以保证注浆顺利进行的作用。孔口管一般有73×3.75、89×4、108×4.25、127×4.5、146×4.5等几种型号。孔口管加固:孔口管中、下部宜焊1~2道加固肋;采用无喇叭口孔口管时,宜焊2~3道加固肋,或采用直径6~8mm钢筋呈螺旋状点焊在孔口管中下部。11.2.19目前使用的止浆塞有两种:高压冲气塞:一般多从国外-175- 进口,该塞操作简单,对不同的塞深和钻孔孔径有较强的适应能力,取塞下塞的劳动强度低;但它需充气泵、空压机等配套设备,给施工带来很多限制条件。一般多用在不需待凝的注浆。机械塞:成本低,容易加工,无需其它辅助设备就可以满足注浆要求,其缺点是当塞位较深时,下塞、取塞较困难,尤其是孔斜偏差较大时更为困难。11.2.21目前国内外常用钻机的钻进能力可达到50~300m,孔径可达150mm,可钻孔角度为0~360°,钻进方式有冲击式、回转式、液压式、、冲击-回转式等,施工中应根据工程需要合理选用。11.2.22施工中根据凝胶时间的需求选择注浆系统:单液单系统:是将一种浆液如水泥浆或两种浆液先混合均匀,通过一台注浆泵注入岩层内。双液单系统:是按一定比例的两种浆液通过两台泵(或双液泵)分别压送至混合器内注入到岩层中。混合器根据浆液胶凝时间的长短,可放在孔外,或孔内注浆上部。双液双系统:有一种是双重管将两种浆液同时注入浆液后再岩层内混合;另有一种是用一根注浆管,两种浆液靠阀门的交替改变注入浆液后在岩层内混合。如瞬间浆液:水玻璃-氯化钙浆液。国内常用的注浆泵品种繁多、性能各异,施工中可根据需要合理选用。11.3.1纵向排水盲管主要有两个作用:一是将环向排水盲管下流之水经其排至横向盲管;二是将防水卷材阻挡之水经纵向盲管上部透水孔向管内疏导。纵向排水盲管是在衬砌施做以前安设,施工条件极为不利,施工中较易出现管身高低起伏不定,平面上出现忽内忽外的现象,这种情况纵向盲管容易被淤砂或冰冻封堵,造成排水不畅。施工中应将其与二次衬砌边墙基础结合统筹考虑,并将其牢固固定在边墙基础上。纵向排水盲管在布设时必须注意其细部构造,首先应用土工布将纵向排水管包裹,使泥砂不得进入纵向盲管。其次,应用防水卷材半裹纵向盲管,使从上部下流之水在纵向盲管位置尽量流入管内,而不让地下水在盲管位置纵横漫流。-175- 纵向排水盲管在整个隧道排水系统中是一个中间环节,起着承上启下的作用,施工中应注意检查与上部环向盲管的连接,由于两管一般采用简单搭接的连接方式,因此应避免两管之间被喷射混凝土隔断。其次还应检查与横向盲管的连接(在设中心排水沟的情况下),两管一般采用三通管连接,三通管留设位置应准确,接头应牢固,防止松动脱落。横向排水盲管位于衬砌基础的下部,布设方向与轴向垂直,是连接纵向排水管与中央排水管(沟)的水力通道。横向排水盲管通常也为硬质塑料管,施工中先在纵向盲管上预留拼接,然后在仰拱及填充混凝土施工前接长至中心排水管(沟)。11.3.3在初期支护内部分层分批暗埋排水半管,能适应围岩逐渐变形裂缝的特点,降低了外围的水压力作用,可以改善衬砌结构受力状况,避免结构裂缝漏水产生侵蚀损坏。在寒冷地区采用,还可以避免因隧道外围积水而发生冻涨损坏。说明图11.3.3暗埋排水半管安装示意图11.3.4塑料防水板一般均为是工厂定型产品,具有厚薄均匀、质量保证、施工方便和对环境无污染的优点。塑料防水板的种类很多,从生产工艺上分有吹塑型和挤塑性,从材料种类上分有橡胶型、塑料型和其它化工类产品,幅宽从1~7m不等。以下列举国内经常使用的几种产品,供施工使用时参考。EVA膜系乙烯—醋酸乙烯共聚物,特点是抗拉及抗裂强度较大、相对密度小,具有突出的柔软性和延伸率较大的优点,施工方便,防水效果优良。LDPE膜系低密度聚乙烯,特点是抗压强度及延伸率大、比较柔软、易于施工,在目前应用的塑料防水板中价格最低;缺点是燃烧速度比EVA大,不耐阳光照射。HDPE-175- 为高密度聚乙烯,抗拉强度、延伸等技术指标较高,但产品比较硬,施工困难,客运专线铁路隧道不宜使用。ECB是乙烯共聚物沥青,板厚1.0~2.0mm,在奥地利、瑞士、意大利、韩国等国家的隧道中应用较多,其抗拉强度、延伸率、抗刺穿能力等性能均优于EVA和LDPE,在有振动、扭曲等复杂环境下也能实现坚固的防水目的,但铺设稍难,造价也高。PVC即聚氯乙烯板,厚度1~3mm,在欧洲一些国家的隧道中应用较多,国内大瑶山隧道和北京地铁隧道都有应用。这种防水板幅宽较小(国内幅宽只有1m)接缝多,相对密度大,不易铺设,尤其是焊接时有有害气体逸出对健康有一定的影响。11.3.6防水板是隧道防水的主要屏障,其铺设质量直接影响防水效果,从隧道后期出现渗漏水情况看,防水板破损所致。铺设防水板的基面应平整光滑,无突出异物是保证铺设质量的首要条件。初期支护(喷混凝土)的表面很难达到要求,所以,在防水板铺设前应用混凝土(或砂浆)将凹坑喷平,并将其纳入施工、检验工序。初期支护面处理可参考图说明11.3.6-1~4进行:1钢筋网等凸出部分,先切断后用锤铆平抹砂浆素灰(见说明图11.3.6-1)。说明图11.3.6-1初期支护面处理2有凸出的管道时,用砂浆抹平(见说明图11.3.6-2)。说明图11.3.6-2初期支护面处理-175- 3锚杆有凸出部位时,螺头顶预留5mm切断后,用塑料帽处理(见图11.3.6-3)。说明图11.3.6-3初期支护面处理4补喷混凝土使其表面平整圆顺(见图11.3.6-4)。说明图11.3.6-4初期支护面处理根据近年来铁路、公路隧道施工经验,喷射混凝土的平整度只要达到要求,铺设的防水板与混凝土喷层间的狭小缝隙,在浇灌二衬时混凝土能够将其挤压密贴,不会留下地下水的通道。11.3.7在铺挂防水板前,应对铺挂基面进行检查和修整。在防水板铺挂台车前端,安装有与衬砌内轮廓一致的刚架和环形扶梯,供作业人员检查初期支护的平整度和轮廓尺寸。并设有不同高度的作业平台,便于及时处理基面的缺陷。防水板应配成卷与铺挂方法和断面相适的长度,放在台车的卷盘上。铺挂宜自下而上进行,防水板自然会形成铺挂余量,特别是在拱部因防水板长度较短,更便于铺挂;若自上而下铺挂,固定点间的防水板往往会被绷紧形成“弦线”,导致浇注二衬时防水板与初期支护间形成空隙。防水板的伸缩支撑杆前应有与隧道开挖轮廓弧度相同的扇形支撑,不得采用点支撑,防水板铺设专用台车见说明图11.3.7。-175- 说明图11.3.7防水板铺挂作业台车示意图1-衬砌内轮廓检测刚架;2-人梯;3-作业平台;4-防水板扇形支撑;5-门架。11.3.8缓冲层的作用一是防止初期支护基面的高低不平或毛刺穿破塑料防水板,二是有的缓冲层具有渗水、过滤性能,可将通过初期支护的地下水排走。目前可供选择的缓冲层材料主要有土工合成材料和PE泡沫塑料两种。土工合成材料俗称无纺布,系用合成纤维料经热压针刺无纺工艺制;PE-175- 泡沫塑料是由化学交联、发泡制成的封闭孔式泡沫塑料,具有良好的弹性及物理力学性能。缓冲层铺设时,工程上一般采用射钉和塑料垫圈相配套的机械固定方法,应用暗钉圈焊接固定塑料防水板,最终形成无钉孔铺设的防水层。塑料板防水层接缝较多,防水的关键取决于接缝密封的程度。国内经常采用的是双焊缝自动热合技术,这种方法一方面能保证焊接质量,另一方面也便于充气检查。下部塑料板压上部塑料板的规定,是为了使塑料板外侧上部的渗漏水能顺利流下,不至于积聚在塑料板的搭接缝处而形成隐患。防水板的铺设有两种方法:一是将整幅防水板从拱顶向两侧铺设的;也有将两半幅从两侧墙脚向上铺设,最后在拱顶合拢焊接,使防水板处于自然、平顺状态,以提高铺设质量。防水板的拼接应采用双焊缝工艺,焊接接缝处必须檫洗干净,用双焊缝焊机焊接。在焊缝搭接的部位焊缝必须错开,不允许有三层以上的接缝重叠(见说明图)。焊缝搭接处必须用刀刮成缓角后拼接,使其不出现错台。说明图11.3.8防水板搭接示意图11.3.10-175- 隧道在长期的运营中,因自然条件的变迁、外界条件的影响,地下水的赋存条件也发生变化。根据一些隧道的观察资料,衬砌的渗漏水情况会随岁月的推移发生变化。堵渗漏水时,如果水流在衬砌外发生乱窜现象,整治工作很困难。采用分区隔离防水,一旦发生渗漏,基本可以确定渗漏水部位,采取相应的整治措施。分区隔离防水采用将背贴式止水带沿分界线环向粘结在防水板上,浇注混凝土时,止水带的凸齿嵌入混凝土中形成了隔离带。见说明图11.3.10说明图11.3.10分区防水示意图背贴式止水带尽量采用与防水板材质相同的塑料止水带,其与防水板的连接采用双焊缝热焊于防水板上,另一面与二次衬砌密贴,对于设计为橡胶止水带时,其与防水板的连接可采用粘接法连接。背贴式止水带安装完成后,应及时在上面安装注浆软管,管壁梅花形布设适宜间距的注浆孔,注浆软管置于背贴式止水带两牙口内槽,用防水板边角料采用热焊(或冷接)焊在止水带上,焊点间距50cm。混凝土施工完毕后,及时注入水泥净浆,压力0.3MPa左右,充填止水带牙口内不密实的混凝土空隙。11.3.12中心水沟沟底较隧道底面开挖标高低,沟槽的开挖宜与隧底光爆层的开挖同步。沟槽两侧轮廓线宜采用密眼松动爆破,以减弱对隧底围岩的扰动,爆后沟内的爆碴暂不清除。在仰拱(底板)施工捡底时,人工配合机械清沟、铺垫层,施作管沟和反滤层,仰拱(底板)混凝土浇筑紧跟,以防沟管被压坏或堵塞。若中心水沟施工较底板或仰拱施工超前,则应用板材等覆盖中心水沟作好防护。11.3.17隧道防水应以混凝土自防水为根本,防水混凝土的施工参照现行《地下工程防水技术规范》(GB50108)。防水混凝土可采用普通防水混凝土、外加剂防水混凝土、膨胀水泥防水混凝土等技术。一般采用调整混凝土的配合比和掺入少量有机物或无机物的外加剂相结合的技术,膨胀水泥防水混凝土较少应用。-175- 设置的各种钢筋或绑扎铁丝,不得接触模板。固定模板用的螺栓必须穿过混凝土结构时,可采用工具式螺栓或螺栓加堵头,螺栓上应加焊方形止水环。拆模后应采取加强防水措施将留下的凹槽封堵密实,并宜在迎水面涂刷防水涂料,预埋件埋设时应加设防渗圈,见说明图11.3.17:说明图11.3.17固定模板用螺栓的防水做法1-模板;2-结构混凝土;3-止水条;4-工具式螺栓5-固定模板用螺栓;6-嵌缝材料;7-聚合物水泥砂浆11.3.21止水带常用的固定方法有三种(见说明图11.3.21)。-175- 说明图11.3.21止水带常用的固定形式11.3.25塑料和橡胶的抗撕裂强度比拉伸强度低3~5倍,如果止水带刺破将会大幅度降低止水带抵抗外力的能力,混凝土中有许多尖角的石子和锐刃的钢筋,所以在浇捣和定位止水带时,应注意浇捣的冲击力,以免由于力量过大而刺破橡胶止水带;但对混凝土还必须充分震捣,以保证止水带和混凝土结合良好而达到止水效果。如发现有破裂现象应及时修补,否则在接缝变形和受水压时橡胶止水带所能抵抗外力的能力就会大幅度降低。12.1.1条文中提出的隧道在整个施工过程中,作业环境的安全卫生标准,是强制执行的标准。12.1.2实践证明,按每人每分钟供应3.0m3的新鲜空气,是保证工人身体健康必要的规定。洞内采用内燃设备进行作业时,平均按每1.0kW供应风量3.0m3-175- /min,即能达到稀释其浓度的要求。12.1.3当隧道独头掘进小于150m时,一般采用自然通风。大于150m时,施工通风必须采用机械通风。12.1.5通风机的功率大小、通风管的直径是由洞内所需的供风量决定的,供风量的大小除须保证作业人员所需新鲜空气外,尚须满足施工方面的其它要求。具体内容如下:(1)按洞内同时工作的最多人数所需要的新鲜空气,计算出所需风量Q1。(2)按在规定时间内,稀释一次爆破使用最多炸药量所产生的有害气体到允许的浓度,计算出所需风量Q2。(3)根据不同的施工方法,按坑道内规定的最小风速,计算出所需的风量Q3。(4)当隧道内采用内燃机械施工时,还须按内燃设备的总功率(kW),计算出所需的风量Q4。按上述方法计算后,以其中最大的风量值Qmax,再考虑风管的损失率,即可确定洞内所需的总供风量,从而可以确定风机的功率和风管的直径。具体的设计计算公式参见《铁路施工技术手册·隧道》。12.1.6通风机的安装与使用,用于巷道通风时,宜在平行导坑口修建通风机房安装主风机。管道通风时,压入式或吸出式主风机均可安装在洞口附近适当地点。洞内局部通风的风机距开挖面要有一定的距离,爆破前应对风机进行防护或移开,以防止炸损。主风机原则上应保持连续运转,其养护维修可安排在节假日。如必须间歇时,每次不得超过30min,以免影响洞内施工甚至停工。1主风机架设在不会影响运输车辆进出隧道的一定高度,主风机距洞口大于30m处安放,可防止污染空气回流。3为防止异物进入风机损坏叶片和风机伤人事故,通风机进气口应设置铁箅,通风机前后5m内不得堆放杂物。12.1.7-1压入式的进风口宜在洞口里程以外30m处,吸出式出风管口应作成烟囱式,是考虑到目前使用的风机的功率越来越大,确保-175- 进入洞内的空气都是新鲜的。12.1.7-2本款根据B.H.沃洛宁公式制定。式中A为巷道断面积(m2)。如果压入式通风管的出风口离工作面的距离过大,则其通风效果往往不理想,吸出式的进风口离工作面的距离也不能过大,否则有可能将大量流入的新鲜空气一并吸出,造成浪费。12.1.7-3采用混合式通风,为了保证到达工作面的风流是新鲜的,两组风管的交错搭接的距离必须达到20~30m。局部通风时,一般采用吸出式通风,其出风口出来的是已污染的空气,因此应将其引入到主风流循环的回风流即污染的空气中,一起流出洞外。12.1.7-4采用高频热塑焊接工艺加工的软风管接缝处平滑无缝隙且强度高。采用了加长的风管节,就减少了接头个数,减少了漏风,降低了风流的沿程阻力,方便了安装和管理。12.1.8~12.1.11综合防尘措施主要有四项内容:即湿式凿岩、喷雾洒水、机械通风、个人防护。实践证明,严格执行综合防尘措施,可以使洞内的粉尘浓度降低到国家规定的标准以内。在特定的条件中,可采用带有捕尘设备的干式凿岩。但根据过去使用的经验,存在的问题较多,特别是开眼捕尘效果差。故粉尘浓度不能达到规定的标准时,禁止使用。12.2.1目前采用全断面液压台车进行钻孔的长大隧道日益增多,但一般中小隧道仍采用凿岩机打眼,由于开挖断面的不同,可能使用的凿岩机的台数也不相同,如全断面开挖和正台阶开挖,此外还必须考虑风动设备,如喷射机等,其具体计算公式可参阅《铁路工程施工技术手册·隧道》。12.2.2供风管的长短,对风压的关系很大,空压机站应设在洞口的附近,主要是减少洞外管路长度,以免风压损失过多。集中供风能充分发挥机械效能,当多个洞口需集中供风时,为了保证用风量较大的工点,可将各洞口用风情况调济错开,避免在同一时间出现高峰负荷。12.2.3条文规定隧道工作面风压不应小于0.-175- 5MPa,是针对目前国产的各种轻型风动凿岩机,一般使用的风压为0.4~0.6MPa,如为YQ100A型井下潜孔凿岩机,则不在此限。12.2.4高压风管的安装使用,有六款规定是根据多年来施工经验总结制定的。2洞内外的温差有时很大,可达30℃以上,洞外一个昼夜的最大温差,在有的地区可以达到20℃以上。所以,为了防止钢管的开裂损坏,宜安装伸缩器;3洞内风管一般与水管在一侧,这是便于检查、维修,也是保证施工安全的一项具体措施。12.3.1利用高山自然水源设蓄水池,除起沉淀过滤作用外,其主要的优点是利用高差,保证洞内最高用水点的水压,水池容量一般有50~100m3即可,长大隧道使用液压台车钻孔时,水池可适当增大容量,当高山自然水源大于最大用水量时,水池能起稳压作用;当采用机械提升或高山水源小于用水量时,水池应能储备足量用水,满足高峰需要。水池位置的选择可按《铁路工程施工技术手册·隧道》提供的公式计算。12.3.2条文中规定隧道工作面的水压不低于0.3MPa,是针对国产的各类轻型风动凿岩机。一般使用的水压为0.2~0.5MPa,如为台车,则不在此限。12.3.3-2装设总、分闸阀的规定,是为了便于控制和维修管路;12.3.3-3关于高压水管的长度限制,是由于高压软管的阻力大,压力容易损失的原因;12.3.3-4洞内高压风水管路敷设在电缆电线的另一侧,主要是出于安全的考虑。12.4.1-4提出线路末湍的电压降不得大于10%,在短小隧道较容易办到。在长大隧道中,由于输电线路长,如按导线的经济电流密度选择合理的最大断面后,仍不能满足规定的电压降时,可以在成洞地段采用6~10kV高压电缆送电。12.4.2电动机的起动电流,一般为其额定电流的5~7倍。如果供电电流是单台变压器,当单台电动设备容量超过变压器容量的1/3时,则可能影响到电网中其它-175- 电动机的正常运转。同时,巨大的起动电流还会引起很大的线路电压降。为了保证供电质量,故应适当考虑增加起动附加容量。如电网是由多台的小容量变压器并联供电的,允许直接起动的单台电动机容量,可通过计算确定。12.4.3洞外变电站是指(6~35)/0.5kV的降压站;设在洞口附近可以减少低压线路进洞前的电压损失;设在电源来线的一侧可以免去高压线跨越施工地区增大施工作业的危险性。电线最低点距人行道和运输线路的最小高度是根据现行的《铁路电力施工规范》(TB10207)制定的。12.4.4洞内电力线路的布置和安装,作出了五款规定,是参照有关电力工程、电气设置安装的规定,并结合隧道施工的具体情况综合制定的。根据隧道施工特点,电力线路的架设必须分两次进行:在施工地段,随工作面的向前推进,先用橡套电缆设临时线路;在成洞地段改用胶皮绝缘线架设固定线路。洞内电力线路一般架设在与风、水管路相对的一侧。架设的方式是:高压在上,低压在下;干线在上,支线在下;动力线在上,照明线在下。施工作业地段照明应用安全变压器,输入电压220V,输出电压采用36V,因其容量不大,故输电线路长度一般不大于100m。13.1.1本章所指的特殊岩土、不良地质系包括下面内容:富水软弱破碎围岩、岩溶地区、风积沙和含水砂层、瓦斯地层、岩爆地段、挤压性围岩、膨胀岩、流砂地层、黄土、断层等。本条文中主要强调以下两点:一是认真熟悉设计图纸,理解设计意图,尽管现在大多数隧道设计,在遇到不良地质地段时,都是非常细致的,但地质状态并不能完全符合现场的实际情况,因此有必要将设计资料与现场实际情况结合起来分析研究。二是在施工前必须制定一套科学合理的施工方案,并报上级及业主、监理部门的审批,以往遇到特殊不良地质时,有个别单位只凭以前的一些类似工程经验,或者是只针对某个关键问题搞了方案,但没有一套完整的实施方案,结果往往出现了施工受阻,甚至于发生了大的塌方,从而使施工处在盲目、被动的局面中。因此,必须制定一套完整的实施方案,而且该方案还必须得到上级技术部门以及业主、监理的批准。13.1.4-175- 在特殊不良地质隧道施工中,量测工作格外重要,隧道在发生大的塌方前,总是有一定先兆的,表现在围岩的变形上,就是突然增大,或者是应力的突然变化,而这些变化只能通过量测才能掌握,而量测的结果与施工技术措施之间又存在着内在的联系。因此,必须开展量测工作并做到信息的快速反馈,实现动态管理。13.2.1地下水对软弱破碎围岩隧道施工影响很大,是造成塌方的主要因素之一。许多隧道的施工总结,强调了必须对地下水进行处理,才能保障施工安全。因此,应对地下水丰富的Ⅴ、Ⅵ级围岩制定特殊措施进行施工。2~4除地质超前预报外,地下水的处理也很重要。由于超前钻孔或辅助导坑排水的降压作用,正洞涌水量减小,水压降低。有条件时,在隧道开挖前进行地面预注浆和开挖工作面预注浆,按隧道埋深20m为界限,主要考虑地面预注浆,地面预注浆一般采用小型钻机钻注浆孔,钻孔速度快、质量高,而且钻孔利用率也高。5~6开挖采用控制爆破技术,短进尺、弱爆破,特别松散的围岩采用局部松动爆破或利用挖掘机、风镐等进行开挖。开挖方法一般都采用小断面开挖,即正台阶环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑法、中隔壁法和中隔壁交叉法。13.2.2围岩与支护的位移量测主要内容有拱顶下沉和净空变形量测,必要时还应对钢架内力进行量测。量测频率可按第10.0.9条的规定,当变形速度大于5mm/d,每天量测2次。量测数据经分析处理与必要的计算,再反馈于施工,用于判断围岩和支护体系是否稳定,支护参数和施工方法是否合理等。13.3.1有资料研究表明,当溶洞不具有坍塌条件的完整顶板,其厚度大于等于洞跨度的1/2时或当溶洞节理裂隙发育,且胶结不良;具有坍塌条件的不完整顶板,其厚度大于等于洞高度的5倍时,且无明显渗、漏水的情况下可以不处理而直接通过该溶洞。13.3.2隧道拱圈、侧壁、仰拱、填充(底板)应整体按“地基梁”设计,使隧道穿越结构形成一个受力整体,并置于加固后的堆积物上,两端置于坚固的基岩或处理过的基础上,13.3.4-3在新建重庆至怀化铁路、新建宜昌至万州-175- 铁路的隧道施工中,采用地震波法、超前钻孔预测、地质雷达、CT法、红外探水等取得了明显的效果和积累了丰富的经验,其中由于红外探水对预测水的敏感性以及其操作简单、占用时间短、干扰小的特点,因此将红外探水在岩溶地段的探测作为日常预测预报手段。13.3.4-4新建客运专线铁路隧道断面大,在隧道穿越大型溶洞堆积物地段时,防止结构下沉、控制围岩变形是穿越溶洞的关键,因此本条文增加了采用双侧壁导坑法。13.4.1砂层的稳定是靠其颗粒的重量和颗粒间的摩擦力来维持的。当砂层中含有地下水且超过一定限度形成流沙时,其内摩擦角就会减少,砂体就容易坍塌。隧道通过风积沙和含水砂层施工时,必须先治水,以减少砂层的含水量防止砂粒流失而引起的坍塌。13.5.1瓦斯隧道瓦斯浓度与煤(岩)中的瓦斯含量有对应关系,但不确定因素很多,因此定义瓦斯隧道尚无规定的定量指标。为确保安全,本条规定只要隧道内存在瓦斯,不论瓦斯出现早晚、时间长短、地点位置、数量大小,该隧道即定性为瓦斯隧道。13.5.2瓦斯隧道的类型根据隧道内各施工工区的最高级确定。如各工区中最高级为低瓦斯工区,则为低瓦斯隧道,如最高级为瓦斯突出工区,则为瓦斯突出隧道。划分为不同类型后,在施工机械和施工方法上可区别对待,从而达到简化施工和降低造价的目的。13.5.5-2小于0.6m的浅眼爆破的安全措施:每孔装药量不得超过150g;炮眼必须封满炮泥;爆破前必须在爆破地点附近撒水降尘,并检查瓦斯浓度,超过1%不准爆破;检查并加强爆破地点附近的支护;爆破时,必须做好警戒,并有工班长在现场指挥。13.5.5-3在矿井下爆破,根据国家标准《爆破安全规程》(GB6722)规定应按危险程度选用相应安全等级的煤矿许用炸药;高瓦斯矿井必须使用二级或三级以上的煤矿许用炸药。有煤与瓦斯突出危险的采掘工作面必须使用三级或三级以上的煤矿许用炸药。而选用的煤矿许用炸药,目前大量使用2号、3号。其对瓦斯的安全性能随号数递增,威力则随号数递减。13.5.5-4-175- 秒或半秒级电雷管各段的间隔时间为1s或0.5s,在有瓦斯爆炸危险的工作面使用时,当前段爆炸瓦斯浓度已形成较高,下段炸药才爆炸,就容易引爆瓦斯。况且雷管内的延期药在燃烧,从雷管的排气孔喷出火焰或高温气体是引爆瓦斯的危险因素,因而严禁使用。毫秒雷管则不然,只要最后一段的延期时间不大于130ms,爆炸过程中瓦斯浓度尚未达到1%时,各段毫秒雷管就已爆炸完毕,故安全。13.5.5-6电力起爆采用串联连接方式,要求的起爆电流较小,而安全的电力爆破发出的电压虽较高,但电流也较小,则两者可互相匹配。并联起爆则要求电流大,需用动力电源,使用并联或混联时,若分路电阻安排不当,有的分路先爆炸,炸断仍在通电的其它分路或母线,则易产生电火花引爆瓦斯,故必须采用串联连接方式。瞬发雷管和毫秒雷管的电引火装置,使用的材料和形式均不相同,对电流的敏感程度亦各异,若将这两种雷管串联起爆,则对电流敏感程度高的雷管先起爆,随即可切断网路,导致其余雷管不能起爆,故严禁在同一网路中将这两种雷管同时使用。13.5.5-7防爆型起爆器具有高强度的防爆外壳,电能的输出有时间限制,在6ms内将足够的电流送到爆破网路后而自动停止供电,可防止网路被炸开后的瞬间产生火花放电,从而消除了引爆瓦斯的可能性,故安全上有保障。13.5.7-1接近突出煤层时,在距设计煤层位置15~20m(垂距)的工作面打超前探孔1个,初探煤层位置;在距初探煤层位置10m(垂距)处的工作面上打3个超前探孔,并取岩(煤)芯,分别探测工作面前方上部及左右部位煤层位置;按各孔见煤、出煤点计算煤层厚度、倾角、走向及与隧道的关系,并分析煤层顶、底板岩性;掌握并收集探孔施工过程中的动力现象;各探孔施工时,每个探孔应穿透煤层并进入顶(底)板不小于0.5m、正式探测孔应取完整的岩(煤)芯,进入煤层后宜用干钻取样;各探孔直径应不小于76mm;施钻中应观察孔内排出的浆液、煤屑变化情况,并作好记录。13.5.7-2施工时,应在距煤层垂距5m处的工作面钻瓦斯测压孔,或在距煤层垂距3m-175- 外的工作面进行突出危险性预测。对于石门揭煤宜采用综合指标法或钻屑指标法,对于煤巷掘进宜采用钻孔瓦斯逸出初速度法或钻屑指标法。突出危险性预测方法中有任何一项指标超过临界指标,该工作面即为突出危险工作面。其预测时的临界指标应根据实测数据确定,如无实测数据时,可参照说明表13.5.7-1中所列突出危险性临界值。打钻过程中出现顶钻、夹钻、喷孔等动力现象时,应视该工作面为突出危险工作面。13.5.7-3钻孔排放瓦斯技术简单,施工难度小,设备投入少,时间较短,安全性高,适用于石门揭煤和煤巷掘进的防突,抽放瓦斯技术复杂,投入多,时间长,多用于区域性大范围防突,铁路隧道多是小范围穿过煤层,以钻孔排放瓦斯较为合适。说明表13.5.7—1突出危险性预测指标临界值序号预测类型预测方法预测指标突出危险性临界值1煤层突出危险性预测瓦斯压力法P(MPa)0.742石门揭煤突出危险性预测综合指标法D0.25K20(无烟煤),15(其它煤)钻屑指标法Δh2(Pa)160(湿煤),200(干煤)K1〔mL/(g·min1/2)〕0.4(湿煤),0.5(干煤)3煤巷开挖工作面突出危险性预测钻孔瓦斯涌出初速度法q4“R”指标法Rm6钻屑指标法Δh2(Pa)160(湿煤),200(干煤)K1〔mL/(g·min1/2)〕0.4(湿煤),0.5(干煤)最大钻屑量(kg/m)64防突效果检验在距煤层垂距2.0m岩柱以外进行。宜按说明表13.5.7-2中的方法之一进行:说明表13.5.7—2防突效果检验指标及临界参考值序号检验类型检验方法检验项目检验指标临界值1石门揭煤防突措施效果检验钻屑指标法Δh2(Pa)200(干煤)160(湿煤)K1〔mL/(g·min1/2)〕0.5(干煤)0.4(湿煤)钻孔瓦斯涌出初速度法qm(L/min)42煤巷掘进工作面防突措施效果检验“R”指标法Rm6钻屑指标法K1〔mL/(g.min)〕1/20.5Δh2(Pa)200最大钻屑量(kg/m)6-175- 13.5.8震动放炮时的炮眼数量是常规爆破的2~3倍,掏槽应采用大空眼直眼掏槽,装较多的炸药(单位耗药量可达3~4.5kg/m3),全断面一次起爆,炸开岩墙,揭开煤层,并利用爆破产生的震动,诱导煤和瓦斯突出。放炮之前将排放瓦斯的炮孔用炮泥堵塞,岩眼与煤眼相间布置,岩眼眼底距煤层10~20cm(超钻时用炮泥封堵),煤眼应超过岩墙与煤层之和,见下示意图:说明图13.5.8石门揭煤示意13.5.10-6煤系地层均采用复合式衬砌,并在初期支护与二次衬砌间铺设塑料隔离层。为防止压浆孔施工时打穿隔离层,二次衬砌时应预留注浆孔。二次衬砌混凝土灌注后,因混凝土收缩和自重,在隔离层与二次衬砌间出现空隙,形成瓦斯聚集,要求二次衬砌混凝土达到初期强度后及时压浆充填,封闭瓦斯不同于非瓦斯地段,全隧道完成后再压浆。13.5.11-1瓦斯隧道因有易燃易爆的气态甲烷从煤层或岩缝中溢出,施工通风的好坏,直接关系到作业人员的人身安全,因此,必须根据瓦斯绝对涌出量编制通风设计。13.5.11-2建立监测制度,不仅是施工安全的需要,也是调整通风系统的依据。13.5.11-4巷道式通风必定是双巷掘进。对有瓦斯突出危险的隧道,有两条平行的巷道安全度大。-175- 13.5.11-6按瓦斯隧道内同时工作的最多人数计算通风量,每人每分钟至少供给新鲜空气量4m3。按瓦斯绝对涌出量计算通风量,可参照下式计算:式中q——瓦斯绝对涌出量(m3/min),通过地质勘探或隧道内实测获得;n——隧道内瓦斯最大容许含量的百分数;n0——进风中瓦斯含量的百分数;K——瓦斯涌出不均衡系数,K=1.5~2.0,抚顺煤炭研究所建议取1.6。13.5.11-7独头施工的瓦斯隧道,采用压入式通风,整个巷道都是回风流。考虑到洞内有电气设备,工作面还有后部工序作业,故工作面回风流中的瓦斯浓度应稀释到0.5%以下。对于有平行导坑的巷道式通风,回风风流中的瓦斯浓度应稀释到0.75%以下。但其开挖工作面仍为独头,故风流中的瓦斯浓度应控制在0.5%以下。13.5.11-8根据国外资料,当风速大于1m/s时,不会形成甲烷带,不会在上部聚积。南昆线家竹箐隧道实测,当洞内风速小于1m/s时,拱顶瓦斯浓度大多大于2%。采用局部通风,目的就是不使瓦斯形成停留区域。13.5.13两套电源指分别来自两个公用变电站或同一个公用变电站的不同母线段的两条电源线路;或一条来自公用变电站和一条来自自备电站的两条电源线路。为了保证施工用电,特别是通风机正常运转,隧道内供电应用双电源线路。13.5.14隧道内高瓦斯工区和瓦斯突出工区采用防爆型是为了防止电气设备和作业机械工作时产生火花引爆瓦斯。非瓦斯工区和低瓦斯工区可按非瓦斯隧道处理。13.6.1隧道产生岩爆的条件是多方面的,如何预测岩爆的存在,各国对此都有不同的判别方法,我国工程界常用的公式为:σ0≥(0.15~0.2)σc,式中σ0为原始最大主应力,σc为岩石的单轴抗压强度,即Rb,在一座隧道中,Rb-175- 在设计上只给出一个值,在不同的里程和不同的埋深处,其值显然是不同的,在施工现场一般不易测得,因此仅依靠上面一个式子,无法有效地组织施工。事实上,判别岩爆是否存在已不是什么很新、很难的课题,根据我们近十几年来修建公路、铁路隧道以及水电工程的施工实践来看,主要有5个方面的条件,即如下所列的5项指标:(1)岩石的强度Rb≥80MPa;(2)岩层中的原始初应力σ0≥(0.15~0.2)Rb;(3)围岩的级别:Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ级;(4)隧道的埋深H≥50m;(5)岩石干燥无水,呈脆性,节理基本不发育。一般来说,发生岩爆的隧道基本上能同时满足这5个条件,但是,也有极少数的隧道,在并未完全满足这5个条件的情况下,也出现了岩爆,且有的岩爆的强度还不低,如瑞典的福斯马克电站,岩爆发生在埋深5.0~10.0m的引水隧洞中,重庆的渝长线的铁山坪隧道,整个隧道位于地下水位以下,开挖时涌水量达350~500t/d,但仍然发生了中等强度的岩爆,有的隧道其原始应力σ0<(0.15~0.2)Rb时,也发生岩爆,因此,为了更具普遍性,只要满足其中任意三项指标时,即可判定岩爆的存在。岩爆发生时,根据所表现出来的基本特征分为如下三类:(1)破裂松脱型:围岩呈块、板、鳞片状爆裂,爆裂声微弱。爆裂的岩块需经过一段时间后才从母岩表面弹射下来,弹射距离较小。弹射速度一般小于2m/s,部分岩块是自上而下的坠落。此类型为微弱的岩爆。(2)爆裂弹射型:岩片的弹射及岩粉的喷射,爆裂声响如同鞭炮,爆出的岩块成片状弹射或剥离,射出来的岩块多为中间厚、周边薄的鳞片,其较大的块体达到直径D=0.3~0.5m、厚度h=0.1~0.3m,岩片弹射的速度一般约为2.0~5.0m/s,发生的部位一般在新开挖的工作面及其附近的拱部。岩爆发生前连续发生有如破竹般的劈啪声,发生后有岩粉尾随出现。发生岩爆的洞壁岩面一般光滑平整。此类型为中等岩爆。(3)爆炸抛石型:巨石抛射,声响如炮弹爆炸,抛石体积有数立方米至数十立方米,抛射距离数米至一二十米。弹射的速度一般大于5m-175- /s,岩爆部位集中于爆破后的开挖面。岩爆发生在爆破后数分钟内,并很快趋于平稳。此类型为强烈岩爆。对岩爆的分类中,还有几种类型,如冲击地压型、围岩深部地震型和断裂地震型等,由于它们在山岭隧道和水工隧道中出现得极少,故一般不予考虑。13.6.3关于对岩爆强度进行分级,目前国内尚无统一标准,但是,作为施工规范,如果没有一个定量的标准,就无法有效地指导施工。现介绍的分级标准系经验所得(说明表13.6.3)。说明表13.6.3岩爆强度大小的分级表分项指标分级σ0/Rb围岩级别h(m)Rb(MPa)微弱岩爆0.15~0.25Ⅱ、Ⅲ<20080~120中等强度岩爆0.20~0.35Ⅱ、Ⅲ200~700120~180强烈岩爆>0.30Ⅰ、Ⅱ>700>180围岩的强度,表中岩石的单轴抗压强度下限取为80MPa,是因为低于80MPa时几乎不发生岩爆,80~120MPa时一般为微弱的岩爆,大于180MPa后,该指标对岩爆的强度影响作用不再继续增加或增加量较小。埋深,对于大多数岩爆发生在H>50m的情况下,只有极个别的隧道在洞口浅埋段就开始发生岩爆,这时岩石的强度一定较高,围岩的级别也较高,如果是处于深埋地段,可能就会发生较强烈的岩爆了。大多数的岩爆发生在H=200~700m的地方,超过700m以后,岩爆的强度与埋深的关系变化不大了。原始地应力,对于一般微弱的岩爆,σ1/Rb=0.10~0.20;中等岩爆时,σ1/Rb=0.2~0.3;强烈岩爆时,σ1/Rb>0.3。为了定量,故按表中的分段范围进行取值,比较合理。本条是根据岩爆可能发生的条件下,针对不同的级别,采取相应的对策措施,以有效地降低岩爆的强烈程度,从而提高施工的安全性,对于各种强烈程度的岩爆,通过向开挖面进行洒水和钻孔注水一般都能起到明显的效果,因为水能通过节理渗入围岩内部,进而软化围岩,降低围岩的弹性模量E及内部的c、φ-175- 值,从而降低了岩爆的强烈程度。对于强烈岩爆,除了在洞内进行注水外,另外,对于双线或双线以上隧道,可以先行贯通一个小导坑,让其提前进行应力释放,待一段时间以后,再进行隧道的开挖,这时,岩爆的强度就大大降低了。13.7.1挤压型(大变形)地质隧道往往是软弱围岩在高地应力情况下形成。在该地区进行隧道开挖,当实际应力比大于临界应力比时,则产生挤压型(大变形)。临界应力比的判定,可根据甘肃金川三矿—1150以下巷道开拓工程和襄渝线狗磨湾隧道改建工程以及南昆线家竹菁隧道的科研成果(分别经冶金部和铁道部鉴定)确定。其判定标准为式中σ2——水平地应力;Rb——围岩抗压强度。13.7.2挤压型(大变形)地质隧道开挖方法的选择,应根据围岩的地质条件、受力状况、机械设备状况、施工安全等综合考虑。只要开挖能够减小围岩扰动,快速形成封闭结构、改善支护结构受力状态,控制隧道的收敛及拱顶下沉、提高施工进度的方法均可考虑。本条所列的4种开挖方法在甘肃金川高应力地下巷道、襄渝线狗磨湾隧道改建工程、国家计委地下停车场等工程,都成功采用过,其成果都通过冶金部或铁道部鉴定。但任何开挖方法的选择,要根据施工具体要求,慎重确定。13.7.3挤压型(大变形)地质隧道的支护,要以新奥法原理为指导,以维护隧道稳定为目的,加快施工进度为宗旨进行。条文中所列的三种支护形式,是针对大变形特点所采取的特殊支护措施,效果很好。3~4规定,是为了保证支护效果,防止塌方和预防初期支护侵入衬砌净空等,必须遵守。13.7.4挤压型(大变形)地质隧道的衬砌,应在围岩基本稳定后进行。在一次支护为主要受力条件下,采用这些措施,能提高隧道衬砌的防水效果,增强其使用寿命。特别是采取全断面一次衬砌,效果更加明显。但在特殊情况下,采用仰拱超前、先墙后拱衬砌时,必须做好施工缝、变形缝的防水工作。采用何种加强衬砌类型,施工时要根据实际情况综合确定。-175- 13.8.2根据膨胀岩遇水易膨胀、崩解的特点,使膨胀岩隧道的防排水工作与一般地质条件下的隧道防排水工作具有明显不同的要求,因此关于防排水的施工原则,强调以防为主。1强调浅埋地段的地表封闭。2要求在洞内有水地段施工时,应采用全断面预注浆技术对地下水进行封堵,但对较小的渗漏水应及时引排等。3当无法满足顺坡进洞排水时,应采取相应对策。4衬砌的防水非常重要,处理不好会影响衬砌的质量以及日后的运营安全。13.8.3根据膨胀岩的特点,应以最大限度减小对围岩的扰动为原则选择施工机械,所以采用掘进机一次成型最好,但目前国内使用掘进机的情况甚少,实际上绝大多数膨胀岩隧道也只能采取钻爆法进行开挖,同样为了避免多次对地层的干扰,宜采用全断面一次开挖法施工。当围岩特别软弱,跨度又较大,无法进行全断面一次开挖时,宜采用分部开挖法。施工时的注意事项包括:①采用钻爆法时,为减少对围岩的影响,宜采用电钻钻孔,为了减少对地层的干扰,宜采用光面及预裂爆破。②膨胀岩隧道的开挖断面要圆顺,是为了避免应力集中,为尽量减少扰动地层,故周边宜采用人工开挖。③强调及时封闭,以限制空气中的水分侵入围岩内部,达到减小膨胀量的目的。13.9.4-3墙脚、拱脚严禁超挖是为了防止因墙、拱脚原状土被破坏,造成支护下沉。13.9.4-5黄土隧道软弱地基处理的方法比较多,施工中应根据实际情况选择树根桩、灰土挤密桩、注浆、换填等处理措施。(1)换填具有施工简单、容易实施,施工质量便于控制的特点,施工中应根据隧道应力状态,对换填深度、宽度进行计算,说明图13.9.4—1是某黄土隧道工程换填处理软弱地基处理方案。-175- 说明图13.9.4—1黄土隧道工程换填处理软弱地基实例(2)灰土挤密桩可以提高基底土的密实性,技术成熟完整,质量容易保证,但对施工的其它工序干扰大。说明图13.9.4—2是某黄土隧道工程灰土挤密桩处理软弱地基处理方案。说明图13.9.4—2黄土隧道工程灰土挤密桩处理软弱地基实例(3)树根桩针对性强,操作简单,但缺乏成熟的经验,说明图13.9.4—3是某黄土隧道工程树根桩处理软弱地基处理实例。说明图13.9.4—3黄土隧道工程树根桩处理软弱地基实例(4)注浆及其它措施根据基底情况和需要处理的范围,采用小导管等进行注浆处理。-175- 13.9.5-1黄土隧道围岩垂直节理的存在是导致隧道拱顶坍塌的关键因素,节理在坑道顶部时,极易产生“塌顶”;如果位于侧壁,则极易出现侧壁掉土、片帮,施工中若处理不当,常会引起较大的坍塌。13.9.5-3当喷射混凝土压力大时,混凝土喷射料会粘附土块一起掉下来。13.9.5-4当洞身黄土含水量较大时,锚杆钻机施钻困难,煤电钻电机易烧坏,施工中一般采用煤矿螺旋钻。13.9.6-1黄土隧道开挖后总的变形量和迅速变形阶段结束的时间,完全受控于仰拱封闭的时间,仰拱早封闭则总变形量小,仰拱晚封闭则总变形量大。因此要控制初期支护的变形量就必须尽早封闭仰拱,而且仰拱要有足够的刚度来承担拱墙传递下来的应力,因此也必须强调仰拱的整体性。13.9.6-2黄土隧道初期支护的变形量与黄土性质、洞室跨度,尤其是土体的含水量有着密切的关系,新黄土变形量大,老黄土变形量小;大跨洞室变形量大,小跨洞室变形量小;土体含水量大时变形量大,土体含水量小时变形量小。变形的主要表现形式为初期支护的整体下沉。-175-