张铭 一级建造师《公路工程管理与实务》 精讲通关 1b410000(24) 隧道工程(二) 隧道施工技术

第2讲隧道施工技术一、隧道施工方法1、新奥法：从岩石力学的观点出发，采用喷锚技术、监控量测等并与岩石力学理论构成的一个体系，基本原则为：“少扰动、早喷锚勤量测、紧封闭”。2、传统的矿山法：采用钻爆法开挖和钢木构件支撑的施工方法。3、隧道掘进机法：采用机械破碎岩石开挖与出碴联合作业的掘进机械，能连续掘进。4、盾构法（Shield）：是通过软弱含水层特别是河底、海底，以及城市中心区修建隧道的一种机械。5、明挖法：是指挖开地面，由上向下开挖土石方至设计标高后，自基底由下向上顺作施工完成隧道主体结构，最后回填基坑或恢复地面的施工方法。6、盖挖法：是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的下部的工程在封闭的顶盖下进行施工，主体结构可以顺作，也可逆作。7、浅埋暗挖法：参考新奥法的基本原理，采用多种辅助施工措施加固围岩，开挖后即时支护，封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系，有效地抑制围岩过大变形的一种综合施工技术。8、地下连续墙：将分段施工的单元地下墙连接成连续的地下墙体，替代传统的木桩、钢桩钢筋混凝土桩等，起挡土、承重、防水作用。二、隧道施工技术要点（一）隧道开挖隧道开挖的主要方法是钻孔爆破法。开挖工作包括钻眼、装药、爆破等。1、开挖工作应做到下面几点要求：（1）按设计要求开挖出断面（包括形状、尺寸、表面平整、超挖、欠挖等要求）；（2）石渣块度（石渣大小）便于装渣作业；（3）掘进速度快，少占作业循环时间；（4）爆破在充分发挥其能力的前提下，减少对围岩的震动破坏，减少对施工用具设备及支护结构的破坏，并尽量节省爆破器材消耗。2、钻孔爆破掘进施工技术要点1 （1）掘进工作面的炮眼可分为掏槽眼、辅助眼和周边眼。1）掏槽眼的作用是将开挖面上某一部位的岩石掏出一个槽，以形成新的临空面，为其它炮眼的爆破创造有利条件。2）辅助眼的作用是进一步扩大掏槽体积和增大爆破量，并为周边眼创造有利的爆破条件。3）周边眼的作用是爆破后使坑道断面达到设计的形状和规格。（二）隧道支护与衬砌1、预支护技术2、初期支护3、模筑混凝土衬砌1、预支护技术隧道施工过程中，当遇到软弱破碎围岩时，其自支护能力是比较弱的，经常采用的预支护措施有超前锚杆、插板、或小钢管；管棚；超前小导管注浆；开挖工作面及围岩预注浆等。上述措施的选用应视围岩条件、涌水状况、施工方法、环境要求等情况而定，经过充分的技术经济比较，选用其中一种或几种措施进行治理。（1）超前锚杆、小钢管超前锚杆主要适用于地下水较少的软弱破碎围岩的隧道工程中，如土砂质地层、弱膨胀性地层流变性较小的地层、裂隙发育的岩体、断层破碎带等、浅理无显著偏压的隧道。也适宜于采用中小型机械施工。（2）管棚施工技术要点管棚主要适用于围岩压力来得快来得大，用于对围岩变形及地表下沉有较严格限制要求的软弱破碎围岩隧道工程中。如土砂质地层、强膨胀性地层、强流变性地层、裂隙发育的岩体、断层破碎带、浅埋有显著偏压等围岩的隧道中。2 （3）超前小导管注浆施工技术要点超前小导管注浆不仅适用于一般软弱破碎围岩也适用于地下水丰富的松软围岩。但超前小导管注浆对围岩加固的范围和强度是有限的，在围岩条件特别差而变形又严格控制的隧道施工中，超前小导管注浆常常作为一项主要的辅助措施，与管棚结合起来加固围岩。（4）预注浆方法是在掌子面前方的围岩中将浆液注入，从而提高了地层的强度、稳定性和抗渗性，形成了较大范围的筒状封闭加固区，然后在其范围内进行开挖作业。预注浆一般可超前开挖面30m～50m，可以形成有相当厚度的和较长区段的筒状加固区，从而使得堵水的效果更好，也使得注浆作业的次数减少，它更适用于有压地下水及地下水丰富的地层中，也更适用于采用大中型机械化施工。2、初期支护（1）喷射混凝土常用于灌筑隧道内衬、墙壁、天棚等薄壁结构或其他结构的衬里以及钢结构的保护层。喷射混凝土的工艺流程有干喷、潮喷、湿喷和混合喷。（2）锚杆（3）钢支撑钢支撑具有承载能力大的特点，常常用于软弱破碎或土质隧道中，并与锚杆、喷混凝土等共同使用。钢支撑按其材料的组成可分为钢拱架和格栅钢架。（4）锚喷支护目前在隧道工程中使用最多的组合形式时锚杆（主要指系统锚杆）加喷射混凝土（素喷或网喷）3、模筑混凝土衬砌单层衬砌中的现浇整体式混凝土衬砌常用于ⅡⅢ级围岩中。复合式衬砌中的二次衬砌，除了起饰面和增加安全度的作用外，也承受了在其施工后发生的外部水压，软弱围岩的蠕变压力，膨胀性地压，或者浅埋隧道受到的附加荷载等。衬砌施工顺序，目前多采用由下到上、先墙后拱的顺序连续浇筑。在隧道纵向，则需分段进行分段长度一般为8~12m。在全断面开挖成形或大断面开挖成形的隧道衬砌施工中，则应尽量使用金属模板台车灌注混凝土整体衬砌。（四）防排水施工技术1、衬砌的施工缝和沉降缝采用橡胶止水带或塑料止水带防水时，止水带不得被钉子、钢筋和石子剌破。2、复合式衬砌中防水层应在初期支护变形基本稳定后，二次衬砌施作前进行防水层可在拱部和边墙按环状铺设，防水层属隐蔽工程二次衬砌灌筑前应检查防水层质量，做好接头标记，3 并填写质量检查记录。（五）附属工程施工要点1、洞口施工尽快完成。当洞口可能出现地层滑坡、崩塌、偏压时，应采取相应的预防措施。开挖进洞时，宜用钢支撑紧贴洞口开挖面进行支护，围岩差时可用管棚支护，支撑作业应紧跟开挖作业，稳妥前进。2、明洞工程（1）当边坡能暂时稳定时，可采用先墙后拱法（2）当边坡稳定性差，但拱脚承载力较好，能保证拱圈稳定时，可采用先拱后墙法。（3）半路堑式明洞施工时，可采用墙拱交替法且宜先做外侧边墙，继作拱圈，再作内侧边墙。（4）当路堑式明洞拱脚地层松软，不能采用先拱后墙法施工时，可待起拱线以上挖成后，采用跳槽挖井法先灌筑两侧部分边墙，再做拱圈，最后做其余边墙。（5）具备相应的机具条件时，可采用拱墙整体灌筑3、浅埋段工程（1）根据围岩及周围环境条件，可优先采用单侧壁导坑法、双侧壁导坑法或留核心土开挖法；围岩的完整性较好时，可采用多台阶法开挖。严禁采用全断面法开挖。（2）开挖后应尽快施作锚杆、喷射混凝土、敷设钢筋网或钢支撑。当采用复合衬砌时，应加强初期锚喷支护。Ⅴ级以下围岩，应尽快施作衬砌，防止围岩出现松动。（3）锚喷支护或构件支撑，应尽量靠近开挖面其距离应小于1倍洞跨。（4）浅埋段的地质条件很差时，宜采用地表锚杆、管棚、超前小导管、注浆加固围岩等辅助方法施工。（六）隧道通风防尘及水电作业1、通风（1）风管式通风风管式通风的优点是设备简单，布置灵活，易于拆装，故为一般隧道施工采用。4 （2）巷道式通风适用于有平行坑道的长隧道。（3）风墙式通风这种方法适用于较长隧道。2、防尘、供水3、供电3、供电供电线路布置和安装应符合下列要求：1）成洞地段固定的电线路，应使用绝缘良好胶皮线架设；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；瓦斯地段的输电线必须使用密封电缆，不得使用皮线。2）瓦斯地段的电缆应沿侧壁铺设，不得悬空架设。涌水隧道的电动排水设备、瓦斯隧道的通风设备和斜井、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。3）瓦斯地段的照明器材应采用防爆型，开关应设在送风道或洞口。（七）隧道施工监控量测技术1、监控量测的目的掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈，指导施工作业；通过对围岩和支护的变位、应力量测，修改支护系统设计；分析各项量测信息，确认或修正设计参数。2、采用复合式衬砌的隧道，必须将现场监控量测项目列入施工组织设计3、复合式衬砌的隧道应按要求选择量测项目。地质和支护状况观察、周边位移、拱顶下沉、锚杆轴力及抗拔力等4项为必测项目；地表下沉、围岩体内位移、围岩压力及两层支护间压力、钢支撑内力及外力等7项为选测项目，4、量测数据处理与应用（1）应及时对现场量测数据绘制时态曲线(或散点图)和空间关系曲线。（2）当位移—时间曲线趋于平缓时，应进行数据处理或回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律。（3）当位移—时间曲线出现反弯点时，则表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时应密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖。（4）二次衬砌的施作应在满足下列要求时进行：1)各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定；2)已产生的各项位移已达预计总位移量的80％～90％；3)周边位移速率或拱顶下沉速率小于规定值。5、竣工文件中应包括的量测资料（1）现场监控量测计划；（2）实际测点布置图；（3）围岩和支护的位移—时间曲线图、空间关系曲线图以及量测记录汇总表；（4）经量测变更设计和改变施工方法地段的信息反馈记录；（5）现场监控量测说明。例题.隧道监控量测中，属于必测的项目是（）A.围岩体内位移B.钢支撑内力及外力C.拱顶下沉D.围岩弹性波答案：B例题.在隧道施工监控量测中，收敛计是用来量测5 （）。A.拱顶下沉B.地表下沉C.围岩体内位移D.围岩周边位移答案:D6