山岭隧道工程施工方法及质量通病防治ppt课件.ppt

山岭隧道工程施工方法及质量通病防治 主要内容1、山岭隧道常用施工方法简介2、施工组织方案确定原则和技巧3、新奥法要诀简介4、隧道、地铁质量通病及其防治措施 1、山岭隧道常用施工方法简介 1、山岭隧道常用施工方法简介我国隧道工程建设的发展1890年在台湾基隆至新竹窄轨铁路上建成的216m长的狮球岭隧道是我国最早修建的一条铁路隧道。1908年，由杰出的工程师詹天佑博士主持，在北京至张家口的铁路上用18个月的时间修建了长1091m的八达岭隧道,在中国近代隧道修建史上写下了重要的一页。大规模地修建各种用途的隧道还是从新中国成立后开始的。狮球岭隧道八达岭隧道 1、山岭隧道常用施工方法简介我国隧道工程建设的发展在建国之初的50年代，为了避免修建长隧道，常常尽可能地采用迂回展线来克服地形障碍，使线路靠近地表。宝成铁路翻越秦岭的一段线路就是采用短小隧道群迂回展线的一个实例。在这段线路上有34座隧道，最长的秦岭隧道其长度仅为2363m。但是，根据当时的技术水平，修建这样一座长度在2km以上的隧道也并不是一件容易的事。由于在施工中首次使用了风动凿岩机和轨行式矿车，使得宝成铁路秦岭隧道的修建成为从“人力开挖”过渡到“机械开挖”的标志。但这里的机械化主要是是针对钻孔而言，也就是从大锤钢钎钻孔过渡到手持式风动凿岩机钻孔。而装载出碴还是小型矿车，仍采用人力手推。 在此期间，铁路人开凿隧道采取的是分部开挖的矿山法，这种方法因借鉴矿山开拓巷道的方法而得名，是八、九十年代新的隧道开掘方法（如新奥法）大规模采用之前，开凿铁路隧道的主要方法，矿山法主要用钻眼爆破方法开挖断面，也有叫钻爆法的。在用矿山法施工时，将整个断面分部开挖至设计轮廓，并随之修筑衬砌。分部开挖时，断面上最先开挖导坑，再由导坑向断面设计轮廓进行扩大开挖，分部开挖主要是为了减少对围岩的扰动，根据不同地质地形岩层的情况，分部方式也有许多种。 凿岩、装载以人工和小型机械为主，临时支护采用原木支架和扇形支撑。隧道施工基本无通风，由于技术水平落后，人员伤亡事故时有发生。但是通过秦岭隧道的开掘铁路人丰富了山岳地区修建隧道设计和施工的经验。国外初次采用风动凿岩机代替人工，是从法国、意大利建造穿越阿尔卑斯山的仙尼斯峰铁路隧道开始的，而这座仙尼斯峰铁路隧道的长度是12.9公里，从1857年至1871年修了14年，这座隧道后来由于地层移动，于1881年加长至13.7公里，由于未采取必要的通风措施，曾发生过司机窒息死亡的事故，1915年改用电力机车牵引。中国在机械化施工这个方面落后了近90年，而突破10公里的隧道长度记录，中国比西方国家晚了110多年。关于凿岩机的使用，实际上在八达岭隧道的开凿过程中就曾经用过，但发现凿岩机操作中困难很多，使用不便，而工人用手钻开凿进度更快，因此包工将凿岩机弃而不用（詹天佑日记1907年5月4日）。此外，曾经有人著文说中国为了备战有意识地多修隧道少修桥，现在看的资料多了，感觉这个论断缺乏史实依据，吕正操在《从京通线的修建看铁路建设中的几个问题》一文中曾经提到：“...为了迁就一些小城镇或为了躲避长隧道而不惜绕长线路，造成长期运营的浪费。...我们在成昆线、襄渝线也有类似教训。这种为了怕打长隧道而大量绕行展线的教训必须认真吸取。”可见，尽管有政治命令，尽管有备战需要，铁路人还是在避免打长大隧道，毕竟，用嘴说天堑变通途容易，真的用手把通途建造出来就太难了，在技术水平落后的年代，那是要用人命来交换的。 1、山岭隧道常用施工方法简介我国隧道工程建设的发展隧道工程技术发展第二个阶段的代表性工程是60年代中期修建的成都—昆明铁路。成昆铁路全长1085km,隧道竟占31%。其中关村坝隧道和沙木拉打隧道长度均在6km以上。在这批隧道的施工中采用了轻型机具，分部开挖的“小型机械化”施工，修建速度达到了“百米成洞”（平均每月单口成洞100m）的水平。 在1965年3月，当成昆铁路关村坝隧道创造双口月成洞百米的纪录时，这个位于川南大渡河谷偏僻山沟中的铁路隧道一下成为举国瞩目的焦点，因为中共中央为祝贺这个铁路隧道掘进记录的创造专门发去了贺电，注意，这只是一条隧道的掘进记录，可不是这条隧道的贯通，更不是成昆铁路的全线建成。时间过去了40年，在今天，除去青藏铁路的全线通车，恐怕只有发射宇航员上天的神州飞船能够享受如此殊荣了。 1、山岭隧道常用施工方法简介我国修建长度10km以上的铁路隧道的实践是从修建14.295km长的双线隧道—大瑶山隧道开始的。在这座隧道的施工中，采用凿岩台车，衬砌模板台车和高效能的装运工具等机具配套作业，实行全断面开挖。大瑶山隧道是我国山岭隧道采用重型机具综合机械化施工的开端，将隧道工程的修建技术和修建长大隧道的能力提高到一个新的阶段，缩短了同国际隧道施工先进水平的差距。在此以后修建的许多长大隧道基本上都是按“大瑶山模式”施工的。南昆铁路上长度为9388m米花岭隧道，就创造了单口月成洞502.2m的好成绩。综合机械化施工和相关技术的发展大大提高了修建长隧道的能力。这引起了铁路线路设计思想的变化。西安—安康铁路在穿越秦岭时就不再像40年前修建宝成铁路那样采用迂回曲折的展线,而决定修建18.4km的越岭隧道。显然，长隧道的修建使线路顺直，提高了运营标准。 1、山岭隧道常用施工方法简介隧道施工基本概念隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技术和施工管理的总称。隧道施工过程通常包括：在地层内挖出土石，形成符合设计断面的坑道，进行必要的支护和衬砌，控制坑道围岩变形，保证隧道施工安全和长期安全使用。隧道施工方法的选择主要依据工程地质和水文地质条件，并结合隧道断面尺寸、长度、衬砌类型、隧道的使用功能和施工技术水平等因素综合考虑研究确定。 传统矿山法隧道施工方法山岭隧道施工方法浅埋及软土隧道施工方法水底隧道施工方法矿山法（钻爆法）掘进机法新奥法地下连续墙法盖挖法明挖法浅埋暗挖法盾构法沉埋法盾构法隧道施工方法可按以下方式分类：1、山岭隧道常用施工方法简介 隧道施工技术主要研究解决上述各种隧道施工方法所需的技术方案和措施(如开挖、掘进、支护和衬砌施工方案和措施)；隧道穿越特殊地质地段时(如膨胀土、黄土、溶洞、塌方、流沙、高地温、岩爆、瓦斯地层等)的施工手段；隧道施工过程中的通风、防尘、防有害气体及照明、风水电作业的方式方法和对围岩变化的量测监控方法。 隧道施工管理主要解决施工组织设计(如施工方案的选择、施工技术措施、场地布置、进度控制、材料供应、劳力及机具安排等)和施工中的技术管理、计划管理、质量管理、经济管理、安全管理等问题。 山岭隧道的常规施工方法山岭隧道的常规施工方法又称为矿山法。将采用钻爆开挖+钢木构件支撑的施工方法称为“传统的矿山法”；而将采用钻爆开挖+锚喷支护的施工方法称之为“新奥法”。(一)传统矿山法它是凿眼爆破、以木或钢构件作为临时支撑，待隧道开挖成形后，逐步将临时支撑撤换下来，而代之以整体式衬砌作为永久性支护的施工方法。 (二)矿山法采用钻爆开挖加锚喷支护的施工方法称为“矿山法”或钻爆法。由于锚喷支护技术的应用和发展，导致隧道及地下洞室工程理论步入到现代理论的新领域，也使隧道及地下洞室工程的设计和施工更符合地下工程实际，即设计理论－施工方法－结构(体系)工作状态(结果)的一致。随着隧道工程理论及施工工艺的不断发展，人们逐渐深刻地认识到隧道是围岩和支护组成的体系，应充分的保护围岩，发挥围岩自身的承载能力，维护围岩的稳定性；隧道设计与施工与隧道的围岩条件密切相关，只有充分掌握隧道的围岩条件，才能有合理的隧道设计与施工。 一、新奥法的基本概念二、新奥法施工程序三、新奥法施工的基本原则(三)新奥法 新奥法即奥地利隧道施工新方法(NewAustrianTunnellingmethod－NATM)，是以喷射混凝土、锚杆作为主要支护手段，通过监测控制围岩的变形，便于充分发挥围岩的自承能力的施工方法。一、新奥法的基本概念由于锚喷支护技术的应用和发展，导致隧道及地下洞室工程理论步入到现代理论的新领域，也使隧道及地下洞室工程的设计和施工更符合地下工程实际，即设计理论－施工方法－结构(体系)工作状态(结果)的一致。 二、新奥法施工程序施工准备确定施工方案开　　挖初期支护量测监控是否符合管理基准？防水隔离层二次支护竣工是修改施工方案改变开挖方法和顺序修正支护参数否新奥法施工程序可用以下框图表示： 三、新奥法施工的基本原则新奥法施工的基本原则可以归纳为“少扰动、早支护、勤量测、紧封闭”。少扰动，指在进行隧道开挖时，要尽量减少对围岩的扰动次数、扰动强度、扰动范围和扰动持续时间。早支护，指开挖后及时施作初期锚喷支护，使围岩的变形进入受控制状态。勤量测，指以直观、可靠的量测方法和量测数据来准确评价围岩(或围岩加支护)的稳定状态，或判断其动态发展趋势，以便及时调整支护形式、开挖方法，确保施工安全和顺利进行。紧封闭，一方面指采取喷射混凝土等防护措施，避免围岩因长时间暴露而致强度和稳定性的衰减。另一方面指要适时对围岩施作封闭形支护。 隧道开挖的基本原则：在保证围岩稳定或减少对围岩的扰动的前提条件下，选择恰当的开挖方法和掘进方式，并应尽量提高掘进速度。在选择开挖方法时，应对隧道断面大小及形状、围岩的工程地质条件、支护条件、工期要求、工区长度、机械配备能力、经济性等相关因素进行综合分析，采用恰当的开挖方法。按开挖隧道的横断面分部情形来分，开挖方法可分为全断面开挖法、台阶开挖法、分部开挖法等。隧道开挖方法1、山岭隧道常用施工方法简介 全断面开挖法全断面开挖法就是按照设计轮廓一次爆破成形，然后修建衬砌的施工方法。 施工顺序工序交换班钻眼装药爆破、通风初期支护出碴机动时间二次衬砌12345678时间(h) 适用条件(1)I—IV级围岩，在用于Ⅳ级围岩时，围岩应具备从全断面开挖到初期支护前这段时间内，保持其自身稳定的条件。(2)有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备。(3)隧道长度或施工区段长度不宜太短，根据经验一般不应小于lkm，否则采用大型机械化施工，其经济性较差。隧道机械化施工，有三条主要作业线，见下表。作业线采用的大型机械设备开挖作业线钻孔台车、装药台车、装载机配合自卸汽车（无轨运输时）、装碴机配合矿车及电瓶车或内燃机车（有轨运输时）喷锚作业线混凝土喷射机、混凝土喷射机械手、喷锚作业平台进料运输设备及锚杆灌浆设备模筑衬砌作业线混凝土拌和作业厂、混凝土输送车及输送泵、施作防水层作业平台、衬砌钢模台车 (1)开挖断面与作业空间大、干扰小；(2)有条件充分使用机械，减少人力；(3)工序少，便于施工组织与管理，改善劳动条件；(4)开挖一次成形，对围岩扰动少，有利于围岩稳定。全断面法施工特点 台阶法根据台阶长度不同，划分为长台阶法、短台阶法和微台阶法三种。施工中采用哪一种台阶法，要根据两个条件来决定，第一是对初期支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差，要求闭合时间越短，第二是对上部断面施工所采用的开挖、支护、出碴等机械设备需要施工场地大小的要求。 (一)长台阶法长台阶法开挖断面小，有利于维持开挖面的稳定，适用范围较全断面法广，一般适用于地质条件较差的Ⅲ、Ⅳ、V级围岩。长台阶法12>5L12L (二)短台阶法12L12>(1~1.5)L短台阶法短台阶法适用于地质条件差的Ⅳ、V级围岩，台阶长度定为10～15m，即1～2倍开挖宽度，主要是考虑拉开工作面，减少干扰，因此台阶长度不宜过短。短台阶法可缩短支护闭合时间，改善初期支护的受力条件，有利于控制围岩变形。缺点是上部出碴对下部断面施工干扰较大，不能全部平行作业。 123~5m(c)微台阶法12L(三)微台阶法一般为3～5m的台阶长度。微台阶法上下断面相距较近，机械设备集中，作业时相互干扰大，生产效率低，施工速度慢。 分部开挖法分部开挖法包括环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑法、中洞法、中隔壁法等。(一)环形开挖留核心土法环形开挖留核心土法常用于Ⅵ级围岩单线和V~Ⅵ级围岩双线隧道掘进。施工顺序见图。施工时要求：环形开挖进尺一般为0.5—1.0m；开挖后应及时施作喷锚支护、安设钢架支撑，每两榀钢架之间采用连续钢筋连接，并加锁脚锚杆； ③①②②③①②核心土面积不小于整个断面的50％；当围岩地质条件差，自稳时间较短时，开挖前在拱部设计开挖轮廓线以外，进行超前支护；二次衬砌采用先墙后拱法施作。特点：简单明了，施工易行；不需要特殊的机械设备，减少施工投入；开挖工作面稳定性好，施工较安全。 根据侧壁导坑开挖的个数，分为单侧壁导坑法及双侧壁导坑法。1.单侧壁导坑法单侧壁导坑法一般将断面分成三块：侧壁导坑、上台阶、下台阶。侧壁导坑宽度不宜超过0.5倍洞跨，高度以到起拱线为宜。导坑与台阶的距离没有硬性规定，一般以施工互不干扰为原则。(二)侧壁导坑法 ①②③①②③由于单侧壁导坑法每步开挖的宽度较小，而且封闭型的导坑初期支护承载能力大，所以它适用于断面跨度大，地表沉陷难于控制的软弱松散围岩中。 2.双侧壁导坑法双侧壁导坑法施工顺序如图，适用于V～Ⅵ级围岩双线或多线隧道掘进。双侧壁导坑法将断面分成四块：左右侧壁导坑、上台阶、下台阶。双侧壁导坑法施工要求：侧壁导坑高度以到起拱线为宜；侧壁导坑形状应近于椭圆形断面，导坑断面为整个断面的1/3；侧壁导坑领先长度一般为30～50m，以开挖一侧导坑所引起的围岩应力重分布不影响另一侧导坑为原则；导坑开挖后应及时进行初期支护，并尽早封闭成环。①①①②②③③ 3、中洞法中洞法适用于双连拱隧道。采用先施作隧道中墙混凝土，后开挖两侧的施工方法(如图)。①②②②①③③③中洞法施工要求：中洞法开挖高度应大于中墙高度1m，开挖宽度应大于5m；中洞开挖长度根据隧道长度、宽度以及地质情况综合考虑，一般为50～80m；中洞开挖后应及时施作初期支护，再分段灌筑中墙混凝土，在中墙混凝土达到设计强度后方可拆模，并进行临时横向支撑。 4、中隔壁法(CD)中隔壁法(如图)适用于V～Ⅵ级围岩的浅埋双线隧道。中隔墙开挖时，应沿一侧自上而下分为二或三部进行，每开挖一步均应及时施作锚喷支护、安设钢架、施作中隔壁，底部应设临时仰拱，中隔壁墙依次分步联结而成，之后再开挖中隔墙的另一侧，其分步次数及支护形式与先开挖的一侧相同。①②③④④⑤⑥①②③⑤⑥ 中隔壁洞法施工要求：各部开挖时，周边轮廓尽量圆顺，减小应力集中；各部的底部高程应与钢架接头处一致；每一部的开挖高度为3～5m；后一侧开挖应全断面及时封闭；左右两侧纵向间距一般为30～50m；中隔壁设置为弧形或圆弧形。 5、交叉中隔壁法(CRD)交叉中隔壁法适用于V～Ⅵ级围岩浅埋的双线或多线隧道。采用自上而下分为二至三步开挖中隔墙的一侧，并及时支护，待完成1～2部后，即开始另一侧l～2部开挖及支护，形成左右两侧开挖及支护相互交叉的情形。⑥①①②②③③④④⑤⑤⑥采用交叉中隔壁法施工，除满足中隔壁法的要求外，尚应满足：设置临时仰拱，步步成环；自上而下，交叉进行；中隔壁及交叉临时支护，在灌注二次衬砌时，应逐段拆除。 围岩预支护（预加固）隧道施工中常用的辅助稳定措施有下图所示的几种。这些辅助稳定措施的选用应视围岩地质条件、地下水情况、施工方法、环境要求等具体情况而定，并尽量与常规施工方法相结合。稳定工作面喷射混凝土封闭工作面预留核心土挡护开挖面临时仰拱封底超前锚杆锚固前方围岩管棚超前支护前方围岩超前深孔围幕注浆超前小导管注浆注浆加固围岩和堵水插板长管棚短管棚 超前锚杆构造组成超前锚杆是沿开挖轮廓线，以稍大的外插角，向开挖面前方安装锚杆，形成对前方围岩的预锚固，在提前形成的围岩锚固圈的保护下进行开挖等作业(图)。超前锚杆 特点：柔性较大，整体刚度较小。主要适用于应力不太大，地下水较少的软弱围岩的隧道工程中，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、浅埋无显著偏压隧道。也适宜于采用中小型机械施工。超前锚杆性能特点及适用条件 a)管棚的环向布置b)管棚钢管纵向错接c)钢管端部横向联接管棚是利用钢拱架沿开挖轮廓线以较小的外插角、向开挖面前方打入钢管或钢插板构成的棚架来形成对开挖面前方围岩的预支护。管棚构造组成 管棚性能特点及适用条件特点：整体刚度较大，对围岩变形的限制能力较强，且能提前承受早期围岩压力。管棚主要适用于围岩压力来得快来得大、对围岩变形及地表下沉有较严格要求的软弱破碎围岩隧道工程中。 超前小导管注浆是沿坑道周边向前方围岩内打入带孔小导管，并通过小导管向围岩压注起胶结作用的浆液，待浆液硬化后，坑道周围岩体就形成了有一定厚度的加固圈。在此加固圈的保护下即可安全地进行开挖等作业。超前小导管构造组成 b)注浆半径及孔距选择a<40cmrrb(取30cm)钻孔15oa)超前小导管布置小导管钢支撑0.2m3.5~6.0mc)小导管全图管箍(φ6钢筋加焊)出浆孔1.5m不钻孔0.2mφ25~35mm有缝钢管 超前小导管性能特点及适用条件特点：浆液被压注到岩体裂隙中并硬化后，不仅将岩块或颗粒胶结为整体起到了加固作用，而且填塞了裂隙，阻隔了地下水向坑道渗流的通道，起到了堵水作用。适用于一般软弱破碎围岩，也适用于地下水丰富的软弱破碎围岩。 注浆机理可以分成四种：1.渗透注浆即是对于破碎岩层、砂卵石石层、中细、粉砂层等有一定渗透性的地层，采用中低压力将浆液压注到地层中的空穴、裂缝、孔隙里、凝固后将岩土或土颗粒胶结为整体，以提高地层的稳定性和强度。2.劈裂注浆即对于颗粒更细的粘土质不透水(浆)地层，采用高压浆液强行挤压孔周，在注浆压力的作用下，浆液作用的周围土体被劈裂并形成裂缝，通过土体中形成的浆液脉状固结作用对粘土层起到挤压加固和增加高强夹层加固作用，以提高其强度和稳定性。超前深孔围幕注浆注浆机理及适用条件 3.压密注浆即用浓稠的浆液注入土层中，使土体形成浆泡，向周围土层加压使得到加固。4.高压喷灌注浆即通过灌浆管在高压作用下，从管底部的特殊喷咀中喷射出高速浆液流及其外围的高速气流，促使土粒在冲击力、离心力及重力作用下，随注浆管的向上抽出与浆液混合形成柱状固结体，以达到加固之目的。如果隧道埋深较浅，注浆作业可在地面进行；对于深埋长大隧道可利用辅助平行导坑对正洞进行预注浆，这样可以避免与正洞施工的干扰，缩短施工工期。 正洞平行导坑(c)平导超前注浆正注浆区域已注浆区域(a)洞内超前注浆(b)地表超前注浆 正洞平行导坑(c)平导超前注浆正注浆区域已注浆区域(a)洞内超前注浆(b)地表超前注浆超前深孔围幕注浆 水平旋喷预支护喷射注浆法，又称旋喷法，分为垂直和水平旋喷注浆两种方法，水平旋喷注浆法是在一般的初期导管注浆的基础上发展起来的，以高压旋喷的方式压注水泥浆，从而在隧道开挖轮廓外形成拱形预衬砌的超前预支护工法。水平旋喷注浆的施工原理类似于垂直旋喷注浆，只是一个为水平一个为垂直，我国垂直旋喷注浆技术已比较成熟。主要适用于粘性土、砂类土、淤泥等地层。 施工方法：首先使用旋喷注浆机，沿着隧道掌子面周边的设计位置旋喷注浆形成旋喷柱体，通过固结体的相互咬合形成预支护拱棚。一般每根旋喷体，首先通过水平钻机成孔，钻到设计位置以后，随着钻杆的退出，用水泥浆或水泥一水玻璃双浆液旋喷注入钻成的孔腔，通过高压射流切割腔壁土体，被切割下的土体与浆液搅拌混合、固结形成直径600mm左右的固结体，同时周围地层受到压缩和固结，其土体的物理力学性能得到—定程度的改善。旋喷柱体沿隧道拱部形成环向咬合、纵向搭接的预支护拱棚，在松散不稳定地层隧道中，可有效控制坍塌和地层变形。 机械预切槽法机械预切槽法是利用专业的切槽机械，沿隧道外轮廓切割一定深度的切槽。切槽方式有带踞式和排钻式两种。在硬岩地层中，利用该切槽，作为爆破振动的隔振层，主要起隔振或减振的目的。在软石或砂质地层中，在切槽内填筑混凝土，形成预支护拱，提高隧道稳定性。 机械预切槽法的优点：①可减轻在硬岩爆破时，振动的扩展；②在作业面开挖前，快速形成一临时的整体弧形拱，从而减小围岩变形与地表沉陷；③为人员和设备提供清洁、安全的工作条件；④有利于作业全过程的工业化及机械化，从而使进度快速均衡，适应性增强，大大节约了成本。机械预切槽法在硬岩地层中应用的最大弱点是推进速度慢，较适合用于市区隧道工程、松散地层和大断面隧道。 隧道洞口施工一、洞口地段的一般概念二、洞口地段施工注意事项三、洞口的施工方法 隧道施工的洞口地段是指隧道进口(或出口)附近对隧道施工有影响的地段，该地段通常因地质地形复杂需要做特殊处理。隧道洞口工程主要包括边、仰坡土石方；边、仰坡防护；端墙、翼墙等洞门圬工；洞口排水系统；洞口检查设备安装；洞口段洞身衬砌。洞口地段的特点为：地层一般较破碎，多属堆积、坡积、严重风化或节理裂隙发育的松软岩层，稳定性较差；当岩层层面坡度与洞门主墙开挖坡度一致时，容易产生纵向推滑力；山体覆盖层较薄，一旦塌方可能塌穿到地表面；若隧道处于沟谷一侧或傍山时，通常会产生侧向压力。一、洞口地段的一般概念 洞口地段的确定：由于每座隧道的地形、地质及线路位置不同，要很明确规定洞口段的范围是比较困难的。在一般情况下，可以将由于隧道开挖可能给上坡地表造成不良影响的洞口范围称为洞口加强段。每座隧道应根据各自的围岩条件来确定洞口段范围。 洞口段施工时应注意以下事项：l.在场地清理作施工准备时，应先清理洞口上方及侧方有可能滑塌的表土、灌木及山坡危石等。2.洞口施工宜避开雨季和融雪期。3.洞口部分圬工基础必须置于稳固的地基上。4.洞门拱墙应与洞内相邻的拱墙衬砌同时施工连接成整体，确保拱墙连接良好。5.洞口段洞身施工时，应根据地质条件、地表沉陷控制以及保障施工安全等因素选择开挖方法和支护方式。6.洞门完成后，洞门以上仰坡脚受破坏处，应及时处理。二、洞口地段施工注意事项 三、洞口的施工方法(1)洞口段围岩为Ⅲ级以下，地层条件良好时，一般可采用全断面直接开挖进洞。施工支护：于拱部可施做局部锚杆；墙、拱采用素喷混凝上支护。洞口3~5m区段可以挂网喷混凝土及设钢拱架予以加强。(2)洞口段围岩为Ⅲ～IV级，地层条件较好时，宜采用正台阶法进洞(不短于20m区段)爆破进尺控制在1.5～2.5m。施工支护采用拱、墙系统锚杆和钢筋网喷射混凝土。必要时设钢拱架加强施工支护。(3)洞口段围岩为Ⅳ～Ⅴ级，地层条件较差时，宜采用上半断面长台阶法进洞施工。施工支护采用超前锚杆与系统锚杆相结合，挂网喷射混凝土。拱部安设间距为0.5~1.0m的钢拱架支护，及早施做混凝土衬砌，确保稳定和安全。 (4)洞口段围岩为Ⅴ级以上，地层条件差时，可采用分部开挖法和其它特殊方法进洞施工。具体方法有：①预留核心土环形开挖法；②插板法或管棚法；③侧壁导坑法；④下导坑先进再上挑扩大，由里向外施工法；⑤预切槽法等。开挖前应对围岩进行预加固措施，用钢架紧贴洞口开挖面进行支护，再进行开挖作业，随挖随支。施工支护采用网喷混凝土，系统锚杆支护；架立钢拱架间距为0.5m，必要时可在开挖底面施做临时仰拱。开挖完毕后及早施作混凝土内层衬砌。 第一节概述钻爆法目前仍是我国隧道施工中开挖的主要方法，与机械开挖相比，适用地质条件广、费用低、设备简单，但对围岩的扰动大、开挖面成形质量差，主要表现在超欠挖量上。1、超欠挖的定义：以设计的隧道开挖轮廓线为基准，实际开挖的断面在基准线以外的部分称为超挖，在基准线以内的部分称为欠挖。隧道爆破施工技术 2、严重的超欠挖会造成资源浪费和增大施工难度，主要表现在以下几方面：⑴弃渣量增加，需多装多运；⑵超挖空间回填，增加混凝土材料的消耗；⑶欠挖清除，造成人工、器材的超额消耗；⑷超欠挖形成的凹凸不平，对喷射混凝土、张挂防水板造成困难。3、严重的超欠挖会影响施工质量，主要从以下几方面认识：⑴超欠挖造成开挖轮廓（形状和尺寸）与设计相差很大时，围岩应力重分布也会相差很大，使支护受力状态与设计不符；⑵超挖形成的凹角处存在应力集中，岩块易损坏；⑶欠挖形成的凸部，在高地应力的作用下，岩块易挤出。 4、对隧道轮廓控制爆破的初步评价⑴隧道轮廓控制爆破两种技术——光面爆破与预裂爆破的比较。英国人认为在有显著节理裂隙的地层中，岩体经常沿节理面破碎爆落，不完全按预裂方向开裂，应普遍采用光面爆破；我国隧道工程实践也表明，裂隙发育程度及倾角对预裂爆破后形成平滑壁面有很大影响，当裂隙与裂面斜交或几组裂隙相交，则易于造成岩石沿节理面脱落。应根据不同地质条件采取不同的爆破方法及相应的钻爆参数。 ⑵隧道轮廓控制爆破的经济价值。瑞士经验表明，光面爆破减少20cm超挖，节省各种费用是爆破成本的4倍；前苏联资料显示，光面爆破可使超挖减少到5～10cm，使圬工消耗量降低30～50％，减少装载、运输费用5～7％；日本试验表明，采用光面爆破后，超挖率由23.77％降低到8.46％，混凝土超灌量由77.25％减少到27.5％。国内对光面爆破的经济评价，概括为：超挖量由20％降低到10％，衬砌速度加快30％，开挖进度提高12.6％，炸药消耗量减少19.5％。 ⑶隧道轮廓控制爆破的技术价值。主要表现在：①围岩炮震裂缝减少，保护了围岩自身的承载能力，为锚喷支护提供有利的基础。特别在软弱岩层更显示出这一作用；②避免围岩裂隙扩大，提高了坑道的稳定性，减少落石伤人事故；③极大减少超挖量，减少出渣量，节约衬砌材料，提高施工进度；④隧道成形规整，凹凸减小，有利于围岩稳定，喷层易平顺，有利于防水板铺挂。 第二节岩石爆破机理与地质影响作用1、炸药的爆炸作用(1)炸药的爆炸反应极为迅速，瞬间产生大量的高温、高压的爆生气体。1kg炸药爆炸，爆温可达2000～4000℃，爆压可达数十万个大气压，反应时间为十万～百万分之一秒。(2)药包爆炸的瞬间，在周围岩石中激起一个强烈的冲击波，较高的波头压力具有很大的摧毁力，向外传递，随传播距离增加而逐渐衰减，称为冲击作用。属于动力作用，表现为炸药的猛度作功形式，其大小主要取决于炸药的爆炸速度。 (3)同时爆生气体的膨胀也对周围岩石施加巨大压力，但传播速度较低，随传播距离增加而脱离冲击波，称为爆生气体的膨胀作用。被视为静力作用，表现为炸药的暴力作功形式，其大小主要取决于炸药的爆热。(4)一般工程爆破，冲击作用与爆生气体的膨胀作用是同时存在的，只是气体膨胀作功的时间比冲击作用长。从岩石致碎原因讲，岩性不同，两种作用占的地位也有所不同。在松软的岩层，爆生气体起主要破坏作用；在坚硬的岩层，冲击作用起主要破坏作用。为充分利用炸药的能量应根据岩性选用不同品种的炸药。 2、爆破破岩过程(1)从破岩的角度考虑，将爆破后由药包中心向外，分成爆破粉碎区和爆破破碎区。 (2)靠近药包周围的岩石直接受到巨大爆轰压力的作用，被击的粉碎，形成粉碎区。(3)破损区的形成是两个过程：①在爆轰压力作用下，岩石质点向外做径向位移，产生径向压缩应力，在切向引起拉应力，因岩石的抗拉强度远小于抗压强度，岩石被拉裂，在药包周围断产生一系列放射状的径向裂缝，直到拉应力小于岩石抗拉强度处为止。被压缩的岩石内储存了弹性能。②当爆生气体的温度和压力迅速下降，导致岩石的弹性能释放，岩石质点向内做径向位移，产生切向压缩应力，在径向引起拉应力，岩石被拉裂，在药包周围断产生环状的裂缝。 3、爆破漏斗当药包处于临空面附近（其最短距离称为最小抵抗线），压缩应力波到达临空面，被反射成拉伸波，当拉伸应力大于岩石抗拉强度，在临空面附近形成一系列张拉裂缝，当最小抵抗线合适时，与药包周围的裂缝贯通，在爆生气体膨胀作功的作用下，将破碎的岩石抛出，形成爆破漏斗。 4、地质条件对隧道爆破作用的影响(1)岩体层理的影响①层厚﹥0.5m，节理不发育的完整岩体对爆破作用的影响不大。②层厚﹤0.5m，节理裂隙极为发育的岩体，爆破易引起垂直层理方向的掉块或塌方。在易坍塌之处均采用密钻眼、弱装药的爆破技术。 (2)破碎岩体的影响断层破碎带的岩体破碎、有时软硬间隔，处理不当会引起严重塌方。除采用隧道减轻振动控制爆破技术外，还应采取台阶法或分部法开挖，并严格控制循环进尺在1～2m内。 (3)非均质岩体的影响非均质岩体对爆破作用的影响十分明显。分部开挖时应将石质差的一侧先开挖或掏槽区设在该侧；爆破参数应根据两种岩体的特性分别采用。为防止掉块、坍塌，开挖后及时支护。 (4)人字形节理的影响节理发育、成人字形，隧道拱部易出现坍塌，爆破时应控制药量，加密炮眼。 第三节隧道爆破的掏槽技术影响隧道爆破开挖的质量，关键在掏槽爆破技术和周边成型控制爆破技术。掏槽爆破的目的在于为后续炮眼爆破提供新的、足够的临空面和空间。1、半断面开挖中深眼掏槽爆破技术半断面的开挖面积约20～50m2，中深炮眼深度为1.5~3.5m。有以下几种掏槽类型。(1)V形掏槽，适用于中硬岩、硬岩的中深眼隧道爆破。只要钻眼精确（达到深度、保证角度），按设计装药，一般均能取得良好的效果。 ①三级复式楔形掏槽上下排距用50～90cm，硬岩取小值、中硬岩取中值、软岩取大值。硬岩爆破时最好全部采用高威力炸药；排数通常上下两排即可，十分坚硬岩石可用三排或四排。 ②二级复式楔形掏槽 ③几个关键技术技术：①开挖断面较宽时，尽量缩小掏槽角，因而要尽量加大第一级掏槽眼的水平间距。②掏槽炮眼深度﹥2.5m，其底部加强装药应占1/3炮眼长度，前部装药集中度可减为底部装药集中度的40～50％，留出20％的炮眼程度不装药，并装填不少于40cm长的炮泥。③掏槽眼应每级均尽量同时起爆，级间间隔时差以25～50ms为宜，以保证前段爆破的岩石破碎与抛掷。 (2)大直径中空直眼掏槽由中空眼逐步扩大形成槽腔。常用的有单螺旋、双螺旋掏槽，对称掏槽。要求钻孔方向精确；减少眼位偏差值；使用毫秒雷管按设计起爆顺序起爆；控制掏槽眼间距，防止殉爆；控制掏槽眼的炸药用量，防止拒爆。 2、全断面深眼掏槽爆破技术在掌子面中下部钻大直径中空炮眼，周围配合一些逐渐最大间距的小炮眼进行掏槽。一般有菱形、螺旋、对称等掏槽。 设计时要考虑以下几个问题：(1)影响直眼掏槽的最重要的因素是岩石特性。主要有三个方面：①在塑性岩石中直眼掏槽比脆性岩石直眼掏槽困难的多。②岩石结构是中空直眼掏槽必须考虑的因素。③岩体的结构面或不均质性是设计时的特殊问题。(2)空眼的直径与数量构成的容积至少满足破碎岩石的膨胀余量要求，否则爆碎抛不出，导致掏槽失败。目前国内采用空眼直径75～100mm，空眼个数2～4个。(3)在装药眼条件及装药密度一定时，根据装药眼与空眼间距，其间岩石可发生四种情况： ①塑性变形。眼间岩石被剪切到空眼，大部分岩石密实、变质固结在空眼中，不增加槽口。②破碎。岩石被破碎，大部分残留或挂在槽腔内。对脆性岩石大多可达到掏槽；但塑性岩石的碎屑在槽腔内重新固结，掏槽失败。③完全抛出。理想的间距必须处于完全抛出带，不仅岩石破碎，且抛出槽腔之外。④两眼贯穿。槽口并无增大。实践证明，空眼直径102mm，装药眼直径40mm，空眼到装药眼岩壁间距18～20mm，掏槽爆破效果非常好。 (4)炸药的性质和装药量对掏槽影响很大，其中爆速最具决定性。中硬岩选用爆速3000m/s，硝铵类炸药；坚硬岩选用爆速4000m/s，乳胶、乳化类炸药。装药量往往采用把炮眼基本填满，浅眼留出10～20cm的炮眼，深眼留出20～40cm的炮眼装填炮泥。(5)起爆顺序和段间隔时差。距空眼最近的炮眼最先起爆、后续炮按此确定。段间隔时间50～100ms，效果较好，开始几段一定要跳段使用，以免串段。(6)除第一段顺向起爆外，其余眼均反向起爆，以便破碎岩石、抛出槽外。 第四节光面爆破效果的提高途经1、影响光面爆破效果的主要因素根据对276各开挖循环的统计、研究和调查的结果分析，将影响超欠挖的因素和影响程度列于下表出。这种分析与当前的施工实际是符合的。钻孔精度爆破技术施工管理测量放样地质变化其他发生次数1225649211711发生频率0.4420.2030.1760.0760.0610.040累计频率0.4420.6450.8220.8990.9601.000 上述六个影响因素中，钻孔精度、爆破技术、施工管理对超欠挖的影响占82％，因此这三项影响因素应作为对超欠挖的控制重点。2、降低超欠挖的方法与途径⑴改变“宁超勿欠”的观念，树立“少欠少超”的观点。日本隧道施工中，在断面上取100个点，有不超过16个点的欠挖就可以，避免开挖轮廓线无谓扩大，使超挖得以减少。我国铁路隧道施工规范规定：当围岩完整、石质坚硬时，容许岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌，侵入值应小于衬砌厚度的1/3，并小于10cm；对喷锚衬砌应不大于5cm。⑵提高钻孔技术。周边炮孔的外插角、开口位置和钻孔深度,与超挖高度有关。 ①开口位置取正值（在设计线以外），超挖高度随增加而增大；开口位置取负值（在设计线以内），超挖高度随减小而减少。如容许一定欠挖，对减少超挖是有效的。再者，要解决开眼位置误差，采用掌子面标出炮眼位置，或设炮眼排距标尺，或实行领杆工制度。 ②钻孔深度是一个设计指标，在其他条件一定时，采用较浅孔爆破对减少超挖是有利的。一般情况下采用3.5m左右的孔深即可。但施工中应注意检查每循环的各炮孔底在同一平面上，使下一循环开眼有一整齐的掌子面。③炮孔的外插角的最小值受钻孔机具的外缘高度控制，凿岩台车为5～7cm，故最小平均超挖约为7cm。如取钻孔深度为3m，则外插角为1.34°,一般人工操作水平难以达到。需培训熟练的司钻工，或先钻一个标准眼插入炮棍，其他眼平行钻进；最好采用有控制钻眼角度装置的凿岩台车钻眼。 (3)提高爆破技术。这里的爆破技术包括光面爆破方式以及各种爆破参数。①不同爆破方式及减少超挖效果的比较，见下表。爆破方式超挖值(cm)欠挖值(cm)炮孔残留率(%)全断面或台阶法10.8~14.53~1360~80预留光面法12.882~775导洞先行扩大法7.2~10.50.3~0.681~86②影响光面爆破效果的主要技术参数：炮眼间距、最小抵抗线、周边孔密集系数、周边眼装药集中度、不耦合系数。光面爆破效果与技术参数的关系，见下表。爆破效果爆的下来成形规整炮眼残留率有关的技术参数最小抵抗、周边眼装药集中度炮眼间距、周边孔密集系数不耦合系数 技术参数之间是相互关联的，共同起作用，只有都在某一正确的范围内，爆破效果才能理想。其中周边眼装药集中度是最重要的参数。③合理采用爆破器材和装药方法，可以减少由于爆破产生的振动和应力波对围岩的破坏作用，有利于提高轮廓质量。测试表明：同等条件下，等差雷管爆破效果最好、振动最小；毫秒雷管跳段使用也可获得较好效果。小药包连续装药对控制超挖效果最好，比间隔装药和集中装药分别减少超挖16％和28％。 4）加强现场施工管理。通过人员组织、作业安排、技术交底与指导、质量检查及反馈、制定规章标准，将众多的因素置于可控的状态，达到爆破设计的基本要求。做好下列工作：①通过工程类比和现场实验，优化爆破参数设计；②严格控制断面中线、标高的测量精度，防止因断面轮廓线偏向一侧而造成超欠挖；③严格控制断面的放线精度，避免随意放大或缩小断面；④严格控制钻孔精度，重点在周边眼的外插角、开口误差、炮眼在断面分布的均匀性；⑤严格控制装药量，保证正确的起爆顺序；⑥强调作业标准化、加强作业人员责任心教育。（5）根据地质变化，及时调整爆破参数。采用局部内移炮眼、局部空孔、加密炮眼、局部调整起爆顺序等辅助措施。 初期支护一、概述二、锚杆三、喷射混凝土 一、概述初期支护是为了解决隧道在施工期间的稳定和安全的工程措施；二次衬砌则是为了保证隧道永久稳定和安全，作为安全储备的工程措施。初期支护加二次衬砌，构成复合式衬砌。(一)初期支护的基本概念 1.灵活性：锚喷支护是由喷射混凝土、锚杆、钢筋网等支护部件进行适当组合的支护形式，它们既可以单独使用，也可以组合使用；既可用于局部加固；也易于实施整体加固；既可一次完成，也可分次完成。充分体现“先柔后刚，按需提供”的原则。2.及时性：锚喷支护能在施作后迅速发挥其对围岩的支护作用，这不仅表现在时间上，而且表现在空间上。(二)锚喷支护工程特点锚喷支护较传统的构件支撑，无论在施工工艺和作用机理上都有一些特点：3.密贴性：喷射混凝土能与坑道周边的围岩全面、紧密地粘结，因而可以抵抗岩块之间沿节理的剪切和张裂。 4.深入性：锚杆能深入围岩体内部一定深度，对围岩起约束作用。5.柔性：锚喷支护属于柔性支护，它可以较便利地调节围岩变形，允许围岩作有限的变形，即允许在围岩塑性区有适度的发展，以发挥围岩的自承能力。岩体内部一定深度，对围岩起约束作用。6.封闭性：喷射混凝土能全面及时地封闭围岩，这种封闭不仅阻止了洞内潮气和水对围岩的侵蚀作用，减少了膨胀性岩体的潮解软化和膨胀，而且能够及时有效地阻止围岩变形，使围岩较早地进入变形收敛状态。 二、锚杆(一)锚杆的支护效应(二)锚杆的种类及各自的设计施工要点(三)锚杆的布置(四)锚杆的长度(五)锚杆间距和布置 锚杆的支护效应一般认为有如下几种：(1)支承围岩：锚杆能限制约束围岩变形，并向围岩施加压力，从而使处于二轴应力状态的洞室内表面附近的围岩保持三轴应力状态，因而能制止围岩强度的恶化，如图所示。内压力P1喷射混凝土轴力N锚杆(索)是用金属或其它高抗拉性能的材料制作的一种杆状构件。(一)锚杆的支护效应 (2)加固围岩:锚杆对加固节理发育的岩体和围岩松动区是十分有效的，有助于裂隙岩体和松动区形成整体，成为“加固带”(如图)。加固带tl (3)提高层间摩阻力，形成“组合梁”:对于水平或缓倾斜的层状围岩，用锚杆群能把数层岩层连在一起，增大层间摩阻力，层结构力学观点来看就是形成“组合梁”(如图)。PPσσ (4)“悬吊”作用:水平“悬吊”作用是指为防止个别危岩的掉落或滑落，用锚杆将其稳定围岩联结起来，这种作用主要表现在加固局部失稳的岩体(如图)。 锚杆大致可分为以下４大类：(二)锚杆的种类及各自的设计施工要点 1.普通水泥浆锚杆(1)构造组成构造如图。砂浆杆体垫板螺母 (2)设计、施工要点（共计十点）①杆体材料宜用20MnSi钢筋，亦可以采用A3钢筋；直径14～22mm为宜，长度2～3.5m，为增加锚固力杆体内端可劈口叉开。②水泥一般选用普通硅酸盐水泥，砂子粒径不大于3mm，并过筛。③砂浆标号不低于C20；配合比一般为水泥:砂:水＝1:(1～1.5):(0.45～0.5)。④钻孔孔径比杆径大15mm。孔位允许偏差为±15～50mm；孔深允许偏差为±50mm。钻孔方向宜适当调整尽量与岩层主要结构面垂直。孔钻好后用高压水将孔眼冲洗干净(若是向下钻孔还须用高压风吹净水)，并用塞子塞紧孔口，防止石碴掉入。 ⑦先注浆后插杆体时，注浆管应先插到钻孔底，开始注浆后，徐徐均匀地将注浆管往外抽出，并始终保持注浆管口埋在砂浆内，以免浆中出现空洞。⑧注浆体积应略多于需要体积，将注浆管全部抽出后，应立即迅速插入杆体，可用锤击或通过套筒用风钻冲击，使杆体强行插入钻孔。⑨杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%，实际粘结长度亦不应短于设计长度的95%。⑩杆体到位后要用木楔或小石子在孔口卡住，防止杆体滑出。砂浆未达到设计强度的70%时，不得随意碰撞。⑤锚杆及粘结剂材料应符合设计要求，锚杆应按设计要求的尺寸截取，并整直、除锈和除油，外端不用垫板的锚杆应先弯制弯头。⑥粘结砂浆应拌和均匀，并调整其和易性，随拌随用，一次拌和的砂浆应在初凝前用完。 2.早强水泥砂浆锚杆3.早强药包内锚头锚杆(1)构造组成构造如图。1-不饱和聚脂树脂＋加速剂＋填料；2-纤维纸和塑料袋；3-固化剂＋填料；4-玻璃管；5-堵头(树脂胶泥封口)；6-快硬水泥；7-湿强度较大的滤纸筒；8-玻璃纤维纱网；9-树脂锚固剂；10-带麻花头杆体；11-垫板；12-螺母9101112挡圈12345678a)b) (2)设计要点①快硬水泥卷有三个主要参数：d－快硬水泥卷直径，（mm）；L－快硬水泥卷长度，（mm）；G－快硬水泥卷的水泥质量，（g）。②快硬水泥卷直径要与钻眼直径配合好，若使用D42钻头，则采可用d37直径的水泥卷。 ③L要根据内锚固段长度l和生产制作的要求来决定，其计算公式如下：式中：D－钻眼直径，mm；－锚杆直径，mm；l－内锚固段长度，mm；k－富余系数，一般k＝1.05~1.10。 ④G主要由装填密度γ来确定。γ是控制水灰比的关键，当γ＝1.45g/cm3时，水泥净浆的水灰比控制在0.34左右为好。每个快硬水泥卷的G值可按下式计算： (3)施工要点①钻眼要求同前、但孔眼应比锚杆长度短4~5cm。②用2~3mm直径，长150mm的锥子，在快硬水泥卷端头扎两个排气孔。然后将水泥卷竖立放于清洁水中，保持水面高出水泥卷100mm。浸水时间以不冒气泡为准，但不得超过水泥初凝时间，必要时要作浸水后的水灰比检查。③将浸好水的水泥卷用锚杆送至眼底，并轻轻捣实。若中途受阻，应及时处理，若处理时间超过水泥终凝时间，则应换装新水泥卷或钻眼作废。 ④将锚杆外端套上连接套筒(带有六方旋转头的短锚杆；断面打平，对中焊上锚杆螺母)，装上搅拌机，然后开动搅拌机，带动锚杆旋转，搅拌水泥浆，并用人力推进锚杆至眼底，再保持10s的搅拌时间(总时间约30~40s)。⑤轻轻卸下搅拌机头，用木楔楔住杆体，使其位于钻眼中心。自浸水后20min，快硬水泥有足够强度时，才能使用扳手卸下连接套筒(可准备多个套筒周转使用)。采用树脂药包时，还需注意：搅拌时间应根据现场气温决定。20℃时，固化时间为5min。温度下降5℃，固化时间大致会延长一倍，即15℃时，为10min，10℃时，为20min。因此，隧道工程在正常温度下，搅拌时间约为30s，温度在10℃以下时，搅拌时间可适当延长为45~60s。 4.缝管式摩擦锚杆(1)构造组成缝管式锚杆由前端冠部制成锥体的开缝管杆体、挡环以及垫板组成。a)缝管式锚杆b)围岩梨形应力体缝管式摩擦锚杆杆体垫板挡环 (2)设计施工要点（共计5点）①缝管式锚杆的锚固力与锚杆的材质、构造尺寸、围岩条件、钻孔与锚管直径之差，锚固长度等有直接关系，其中，钻孔与缝管直径之差是设计与施工要严格控制的主要因素。锚固力与孔、管径差的关系是：径差小，锚杆安装推进阻力小，锚固力亦小；径差大，锚杆安装推进阻力大，锚固力也大。②可根据需要和机具能力，选择不同直径的钻头和管径，通过现场试验确定最佳径差。另外施工中还应考虑到因钻头磨损导致孔径缩小等情况。③缝管式锚杆的杆体一般要求材质有较高的弹性极限。 ④安装时先将锚杆套上垫板，将带有挡环的冲击钎杆插入锚管内(钎杆应在锚管内自由转动)，钎杆尾端套入凿岩机或风镐的卡套内，锚头导入钻孔，调正方向，开动凿岩机，即可将锚杆打入钻孔内，至垫板压紧围岩为止。停机取出钎杆即告完成。2.5m长的锚杆，一般20s~60s时间即可安装完毕。⑤若作为永久支护，则应作防锈处理，并灌注有膨胀性的砂浆。 5.楔缝式内锚头锚杆(1)构造组成楔缝式内锚头锚杆由杆体，楔块，垫板和螺母组成。楔缝式内锚头锚杆D-钻孔直径；φ-锚杆杆体直径；δ-锚杆杆体楔缝宽度；b-楔块端头厚度；α-楔块的楔角；h-楔块长度；h1-楔头两翼嵌入钻孔壁长度；n-楔缝两翼嵌入钻孔壁深度A楔块杆体垫板螺母h1hadnDδφ (2)施工要点①楔缝式锚杆的安装是先将楔块插入楔缝，轻敲，使其固定于缝中，然后插入眼底；并以适当的冲击力冲击锚杆尾，至楔块全部楔入楔缝为止。有时为了防止杆尾受冲击发生变形，可以采用套筒保护。②一般均要求锚杆具有一定的预应力，此时可采用测力矩扳手或定力矩扳手来拧紧螺母，以控制锚固力。若要求在楔缝式锚杆的基础上再作灌浆处理，则除按砂浆锚杆灌浆外，楔块预张力应在砂浆初凝前完成，并注意减小砂浆的收缩率。 6.胀壳式内锚头预应力锚索(1)构造组成胀壳式锚头预应力锚索主要由机械胀壳式内锚头、锚索(钢绞线)外锚头以及灌注的粘结材料等组成。胀壳式内锚头钢绞线预应力锚索1-导向帽；2-六棱锚塞；3-外夹片；4-挡圈；5-顶簧；6-套管；7-排气管；8-粘结砂浆；9-现浇混凝土支墩；10-垫板；11-锚环；12-锚塞；13-锥筒；14-顶簧套筒；15-托圈123456789101112131415内锚固(头)段张拉段外锚固(头)段 (2)性能特点胀壳式内锚头预应力锚索常用在中等以上的围岩中。它具有施工工序紧密简单，安装迅速方便的特点，是能立即起作用的大型预应力锚杆。可以在较小的施工现场中作业，常用于高边坡、大坝以及大型地下洞室的支护、抢修加固。目前的预应力值一般为600kN。内锚头采用机械加工，比较复杂，价格较高，在软弱围岩中不能使用。施工中还要及时注浆，以减少预应力损失。 (3)施工要点（共计6点）①胀壳式内锚头预应力锚索的加工应符合设计质量要求，在运输、存放及安装过程中不能有损伤、变形。②钻孔一般采用冲击式潜孔钻，也可以选用各种旋转式地质钻。钻后应予以清洗，并作好孔口支墩。③锚索安装要平直不紊乱，同时安装排气管。④锚索推送就位后，即可进行张拉。一般先用20%~30%的预应力值预张拉1~2次，促使各相连部位接触紧密，绞线平直。最终张拉值，应有5%~10%的超张量，以保证预应力损失后仍能达到设计预应力值要求。张拉时，千斤顶后严禁站人。⑤预应力无明显衰减时，才最后锁定，且48h内再检查。⑥注浆应饱满，注浆达到设计强度后，进行外锚头覆盖。 (三)锚杆的布置锚杆的布置分为：局部布置和系统布置。1.局部布置主要用在裂隙围岩。重点加固不稳定块体，隧道拱顶受拉破坏区为重点加固区域。锚杆局部布置的原则为：拱腰以上部位锚杆方向应有利于锚杆的受拉；拱腰以下及边墙部位锚杆宜逆向不稳定岩块滑动方向。局部加固的锚杆，必须保证不稳定块体与稳定岩体的有效联结，为此，可由现场测定或采用赤平极射投影和实体比例投影作图法确定不稳定块体的形状、重量和出露位置，据此确定锚杆间距和锚入稳定岩体的长度。 锚杆的间距为式中D——锚杆间距，m；d——锚杆直径，m；Ra——锚杆钢筋的设计强度，Pa；K——安全系数，可取K＝1.5~2.0；P——危石或不稳定块体的重力，N，当侧墙存在不稳定块体时，P值为下滑力减去抗滑力；A——危石或不稳定块体出露面积，m2。 锚杆深入稳定岩体的深度为式中Lm——锚入稳定岩体的深度（其值不宜小于杆体直径的30~40倍），m；τ——砂浆的粘结强度，N/m2；Ra、d与前式相同。 2.系统布置在破碎和软弱围岩中，一般采用系统布置的锚杆，对围岩起到整个加固作用。对于局部很破碎、软弱围岩部位或可能出现过大变形的部位，应加设长锚杆，如图所示。(布置锚杆后在侧壁增设长锚杆)(b)(a) 杆件系统布置的原则：(1)在隧道横断面上，锚杆宜垂直隧道周边轮廓布置，对水平成层岩层，应尽可能与层面垂直布置，或使其与层面呈斜交布置；(2)在岩面上锚杆宜成菱形排列，纵、横间距为0.6~1.5m，其密度约为0.6~3.6根/m2；(3)为了使系统布置的锚杆形成连续均匀的压缩带，其间距不宜大于锚杆长度的1/2，在Ⅳ、Ⅴ级围岩中，锚杆间距宜为0.5~1.2m，但当锚杆长度超过2.5m时，若仍按间距不大于1/2锚杆长度的规定，则锚杆间的岩块可能因咬合和连锁不良而导致掉块坠落，为此，其间距不宜大于1.25m。 (四)锚杆的长度锚杆长度、间排距是锚杆工程设计必须确定的主要参数，是锚杆布置的主要问题。一般应首先确定锚杆长度，然后确定间排距。《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》规定（共2点内容） 《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》规定：1、确定锚杆长度时，主要应考虑地质条件。在成块和成层的岩层中，欲获得悬吊或梁的效应，锚杆的长度应大于围岩松弛范围。如果是为了获得拱效应或为了加固、改良围岩时，应使锚杆与围岩组成统一结构，共同作用，此时，锚杆的端头亦可锚固在非稳定岩层中，但锚固应具有足够的抗拔力。为了提高锚杆施工的作业效率，不宜使用太长的锚杆。但锚杆过短又起不到加固或改良围岩的作用。局部锚杆的长度一般应比系统锚杆的长度大。2、在围岩条件较好的I一Ⅲ级岩层，可以采用喷锚支护，锚杆长度为1.5~3.0m；在围岩条件中等和较差的Ⅲ~Ⅵ级岩层中，作为复合衬砌中初期支护的锚杆，净跨5m、净高6m的单线隧道锚杆长度为2.0~3.0m，净跨9m、净高6m的双线隧道锚杆长度为2.0~3.5m。 新奥法对锚杆长度的设计，基于支护要促使围岩形成自承拱的思路，锚杆主要是给隧道围岩松动圈内的岩体提供支护力使其形成拱的效应，所以锚杆要穿过松动圈并深入围岩一定深度，而隧道围岩松动范围与岩层条件和隧道跨度有关，所以锚杆长度这样确定：①对于岩质条件较好的硬岩，锚杆长度取1.0~1.2m；②对于岩质条件稍差的中硬岩，锚杆长度取为隧道宽度的1/3~1/4，通常为2.0~3.0m；③对于软岩、破碎岩体和土砂质地层，锚杆长度取为隧道宽度的1/2~2/3，通常为4.0~6.0m；④对于膨胀性地层，锚杆长度取为隧道宽度的1/2~2/3，通常为4.0~6.0m。 综上所述，锚杆长度主要与隧道跨度和围岩性质有关，在不同的隧道断面形状和尺寸条件下，不管采用悬吊理论、组合梁理论还是组合拱理论，都需要首先确定锚杆要支护的围岩范围(特别是松动范围)及所需的支护强度，而围岩的松动范围及隧道支护所需的支护强度主要受隧道跨度和围岩性质决定。以上这些锚杆长度的经验数值可以借鉴。砂浆锚杆长度经验数据位置国内国外拱顶(0.1~0.5)B(0.23~0.35)B边墙(0.05~0.2)B(0.1~0.5)B (五)锚杆间距和布置锚杆长度、间排距是锚杆加固工程设计的主要参数，是锚杆布置研究的主要问题。我国《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》规定，锚杆的间距不宜大于锚杆长度的1/2，以有利于相邻锚杆共同作用。新奥法对锚杆布置的设计，从支护应使围岩形成自承拱出发，锚杆间距规定为：硬岩的锚杆间距取1.5m；中硬岩的锚杆间距取2.0~3.0m；软岩、破碎岩体和土砂质地层的锚杆间距取1.0~0.8m；膨胀性地层的锚杆间距取1.0~0.8m。综上所述，每根锚杆都有其影响范围，将各个锚杆相互连接起来才能形成连续的拱结构或梁结构。锚杆的间排距对形成锚固围岩的梁效应、拱效应或加固层效应具有重要作用，锚杆间排距与锚杆长度应有一定比值。 三、喷射混凝土喷射混凝土既是一种新型的支护结构，又是一种新的施工工艺。它是使用混凝土喷射机，按一定的混合程序，将掺有速凝剂的细石混凝土，喷射到岩壁表面上，并迅速固结成一层支护结构，从而对围岩起到支护作用。喷射混凝土可以作为隧道工程的永久性和临时性支护，也可以与各种型式的锚杆、钢纤维、钢拱架、钢筋网等构成组合式支护结构。它的灵活性也很大，可以根据需要分次追加厚度。因此除用于地下工程外，还广泛应用于地面工程的边坡防护、加固，基坑防护，结构补强等。随着喷射混凝土原材料、速凝剂及其它外加剂、施工工艺、机械的研究和应用，喷射混凝土不管作为新材料，还是新的施工工艺，将有更为广阔的发展前景。 (一)喷混凝土的作用（1）支撑围岩由于喷层能与围岩密贴和粘贴，并施与围岩表面以抗力和剪力，从而是围岩处于三向受力的有力状态，防止围岩强度恶化；此外，喷层本身的抗冲切能力可阻止不稳定块体的滑塌。承载圈 (2)“卸载”作用由于喷层属柔性，能有控制地使围岩在不出现有害变形的前提下，进行一定程度的变形，从而使围岩“卸载”，同时喷层中的弯曲应力减小，有利于混凝土承载力地发挥。NN (3)喷射混凝土可射入围岩张开的裂隙，填充表面凹穴，使裂隙分割的岩层面粘联在一起，保护岩块间的咬和、镶嵌作用，提高其间的粘结力、摩阻力，有利于围岩松动，并避免或缓和围岩应力集中。粘结粘结剪切剪切 (4)覆盖围岩表面喷层直接粘贴岩面，形成风化和止水的保护层，并阻止理裂隙中充填物流失。潮气裂隙水 (5)阻止围岩松动喷层能紧跟掘进进程并及时进行支护，早期强度较高，因而能及时向围岩提供抗力，阻止围岩松动。 (6)分配外力通过喷层把外力传给锚杆、钢拱架等，使支护结构受力均匀分担。ττ (二)喷混凝土的特点喷混凝土的特点(1)喷射混凝土具有强度增长快、粘结力强、密度大、抗渗性好的特点。它能较好地填充。(2)与普通模筑混凝土相比，喷射混凝土施工将输送、浇注、捣固几道工序合而为一，更不需模板，因而施工快速、简捷。(3)喷射混凝土能及早发挥承载作用。它能在10min左右终凝，一般2h后即具有强度，8h后可达2MPa,16h后达5MPa,一天后可达7~8MPa，四天达到28d强度的70%左右。(4)试验表明，喷射混凝土与模筑混凝土相比，密实性和性能稳定性要差。而性能较干式喷射混凝土有显著改善。 (三)喷射工艺种类喷射混凝土的工艺流程有干喷、潮喷、湿喷和混合喷四种。主要区别是各工艺的投料程序不同，尤其是加水和速凝剂的时机不同。1.干喷和潮喷2.湿喷3.混合喷射 1.干喷和潮喷干喷是将骨料、水泥和速凝剂按一定的比例干拌均匀，然后装入喷射机，用压缩空气使干集料在软管内呈悬浮状态送到喷枪，再在喷嘴处与高压水混合，以较高速度喷射到岩面上。干喷的缺点是产生的粉尘量大，回弹量大，加水是由喷嘴处的阀门控制的，水灰比的控制程度与喷射手操作的熟练程度有关。但使用的机械较简单，机械清洗和故障处理容易。潮喷是将骨料预加少量水，使之呈潮湿状，再加水泥拌和，从而降低上料、拌和和喷射时的粉尘。但大量的水仍是在喷头处加入和喷出的，其喷射工艺流程和使用机械同干喷工艺。目前施工现场较多使用的是潮喷工艺。 细骨料粗骨料水泥搅拌机干式喷射机速凝剂压缩空气水喷头干喷、潮喷工艺流程 2.湿喷湿喷是将骨料、水泥和水按设计比例拌和均匀，用湿式喷射机压送到喷头处，再在喷头上添加速凝剂后喷出。湿喷混凝土质量容易控制，喷射过程中的粉尘和回弹量很少，是应当发展应用的喷射工艺。但对喷射机械要求较高，机械清洗和故障处理较麻烦。对于喷层较厚的软岩和渗水隧道，则不易使用湿喷。 细骨料粗骨料水泥水外加剂搅拌机湿式喷射机压缩空气速凝剂湿喷工艺流程 3.混合喷射混合喷射又称水泥裹砂造壳喷射法，是将一部分砂加第一次水拌湿，再投入全部水泥强制搅拌造壳；然后加第二次水和减水剂拌和成SEC砂浆；将另一部分砂和石、速凝剂强制搅拌均匀。然后分别用砂浆泵和干式喷射机压送到混合管混合后喷出。 砂石搅拌机搅拌机泵干喷机混合管喷头速凝剂一次水水泥二次水减水剂混合喷射工艺流程 1.原料(1)水泥。优先采用425号以上的普通硅酸盐水泥，其次是矿碴硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥。(2)砂。应采用坚硬而耐久的中砂或粗砂，细度模数一般宜大于2.5。(3)碎石或卵石(细石)。为防止喷射混凝土过程中的堵管和减少回弹量，应采用坚硬耐久的细石，粒径不宜大于15mm，以细卵石较好。(4)骨料成分和级配。为使喷射混凝土密实和在输送管道中顺畅，砂石骨料级配应按国家标准控制在下表的范围之内。(5)水。不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质；不能使用污水以及PH值小于4的酸性水，也不能使用硫酸盐含量(按计算)超过水重1‰的水。(6)外加剂，主要是速凝剂。(四)素喷混凝土施工 喷射混凝土骨料通过各筛径的累计重量百分数(%)粒径(mm)0.150.300.601.202.505.0010.0015.00优5~710~1517~2223~3135~4350~6078~82100良4~85~1213~3118~4126~5440~5462~90100 2.配比(1)干集料中水泥与砂石重量比，一般为1:4~1:4.5，每立方米干集料中，水泥用量约为400kg。这种配比能满足喷射混凝土强度要求，回弹也较少。(2)砂率一般为45%~55%。实践证明，低于45%或高于55%时，均易造成堵管，且回弹大，强度降低，收缩加大。(3)水灰比一般为0.4~0.45。否则强度降低，回弹增大，采用水泥裹砂喷射工艺时，还应试验选择最佳造壳水灰比。(4)速凝剂和其它外加剂的掺量，一定要由试验来确定其最佳掺量，并达到各龄期的设计强度要求。(5)喷射混凝土搅拌时间及搅拌后临时存放时间均应按工艺要求及规范规定进行。 3.喷射混凝土机械设备(1)喷射机。是喷射混凝土的主要设备。以保证喷射混凝土的质量，减少回弹和粉尘，控制施工成本，提高工作效率为前提。干式喷射机(a)双罐式喷射机(b)转体式喷射机(c)转盘式喷射机 喷射机械手1-翻转油缸；2-伸缩油缸；3-探照灯；4-大臂；5-转筒；6-风水系统；7-液压系数；8-车架；9-钢轨；10-卡轨器；11-拉杆32o38o12331155445o25o10678935o35o180o右左翻转油缸回转幅度大臂摇幅(2)机械手。喷头的移动和喷射方向、距离的控制，可采用人力直接控制或机械手控制。 (3)此外，喷射混凝土的拌制宜用强制式搅拌机。喷射时风压为0.1~0.15MPa，且水压应稍高于风压。湿式喷射时，风压及水压均较干喷时高。输料管在使用过程中应注意转向，以减少管道磨损。 4.喷前检查及准备(1)喷前应对开挖断面尺寸进行检查，清除松动危面，欠挖超标严重的应予处理。(2)根据石质情况，用高压风或水清洗受喷面。(3)受喷岩面有集中渗水时，应作好排水引流处理，无集中水时，应根据岩面潮湿程度，适当调整水灰比。(4)埋设喷层厚度检查标志，一般是在石缝处钉铁钉，或用快硬水泥安设钢筋头，并记录其外露长度。(5)检查调试好各机械设备的工作状态。 5.喷射作业应注意以下事项：(1)喷射时应分段(不超过6m)、分部(先下后上)、分块(2.0m×2.0m)，严格按先墙后拱，先下后上的顺序进行，以减少混凝土因重力作用而引起的滑动或脱落现象发生。7896541232m2m2m1.5m1.5m1.5m(a)边墙喷射分区及喷射顺序 (2)喷射时可以采用S形往返移动前进，也可以采用螺旋形移动前进。拱脚线中心线拱顶2m2m2m23654131078911121415(b)拱圈喷射分区及喷射顺序 (3)喷射时喷嘴要垂直于受喷面，倾斜角不大于10°，距离0.8~1.2m。(4)对于岩面凹陷处应先喷多喷，凸出处应后喷少喷。(5)喷射时一次喷射厚度不得太薄或太厚，它主要与混凝土的粘结力和受喷部位及回弹情况等有关，一般规定按下表执行。一次喷射厚度(cm)部位掺速凝剂不掺速凝剂边墙7~105~7拱部5~73~5 (6)若设计喷射混凝土较厚，应分层喷射，一般分2~3层喷射；分层喷射的间隔时间不得太短，一般要在初喷混凝土终凝以后再进行复喷；喷射混凝土的终凝时间受水泥品种、施工温度、速凝剂类型及掺量等因素影响。间隔时间较长时，复喷应将初喷混凝土表面清洗干净，复喷应将凹陷处进一步找平。(7)喷射混凝土的养护应在其终凝1~2h后进行水养护，养护时间一般不少于7d。(8)冬季施工时喷射混凝土作业区的气温不得低于5℃；若气温低于5℃，亦不得洒水；混凝土强度未达到设计强度的50%时，若气温降低到5℃以下，则应注意采取保温防冻措施。(9)回弹物料的利用。除应设法减少回弹外，尚应将回弹物料回收利用。 (五)钢筋网喷射混凝土钢筋网喷射混凝土是在喷射混凝土之前，在岩面上挂设钢筋网，然后再喷射混凝土。其物理力学性能基本上同钢纤维喷射混凝土，只是其配筋均匀性较钢纤维差。目前，我国在各类隧道工程中应用钢筋网喷射混凝土支护的比较多，主要用于软弱破碎围岩，而更多的是与锚杆或者钢拱架构成联合支护。1.构造组成2.施工要点 1.构造组成钢筋网通常作环向和纵向布置。环向筋一般为受力筋，由设计确定，直径φ12左右；纵向筋一般为构造筋，直径φ6~φ10；网格尺寸一般为20cm×20cm，20cm×25cm，25cm×25cm，25cm×30cm或30cm×30cm，围岩松散破碎严重的，或土质和砂土质隧道，可采用细一些钢丝，直径一般小于φ6；网格尺寸亦应小一些，一般为10cm×10cm，10cm×15cm，15cm×15cm，15cm×20cm或20cm×20cm。 2.施工要点(1)钢筋网应根据被支护围岩面上的实际起伏形状铺设，且应在喷射一层混凝土后再行铺设。钢筋与岩面或与初喷混凝土面的间隙应不小于3~5cm，钢筋网保护层厚度不小于3cm，有水部位不小于4cm。(2)为便于挂网安装，常将钢筋网先加工成网片，长宽可为100~200cm。(3)钢筋网应与锚杆或锚钉头连结牢固，并应尽可能多点连接，以减少喷射混凝土时使钢筋发生“弦振”。锚钉的锚固深度不得小于20cm。(4)开始喷射时，应缩短喷头至受喷面之间的距离，并适当调整喷射角度，使钢筋网背面混凝土密实。对于干燥土质隧道，第一次喷射不能太厚，以防起鼓剥落。 监控量测与数据分析一、现场量测二、量测方法三、现场量测计划四、量测数据分析与反馈 (一)量测目的(1)掌握围岩力学形态的变化和规律；(2)掌握支护结构的工作状态；(3)为理论解析、数据分析提供计算数据与对比指标；(4)为隧道工程设计与施工积累资料。一、现场量测 (二)监测项目与内容1.地质和支护状态现场观察：开挖面附近的围岩稳定性，围岩构造情况，支护变形与稳定情况，准确掌握围岩情况。2.岩体(岩石)力学参数测试：抗压强度，变形模量E，粘聚力C，内摩擦角，泊松比。3.应力应变测试：岩体原岩应力，围岩应力、应变，支护结构的应力、应变。4.压力测试：支护上的围岩压力，渗水压力。5.位移测试：围岩位移(含地表沉降)，支护结构位移。6.温度测试：岩体(围岩)温度，洞内温度，洞外温度。7.物理探测：弹性波(声波)测试，即纵波速度vp、横波速度vs、.动弹性模量Ed、动泊松比μdp。 以上监测项目，一般分为应测项目和选测项目。应测项目是现场量测的核心，它是设计、施工所必需进行的经常性量测。选测项目是由于不同地质、工程性质等具体条件和对现场量测要取得的数据类型而选择的测试项目。由于条件的不同和要取得的信息不同，在不同的隧道工程中往往采用不同的测试项目。 二、量测方法（介绍六项主要量测项目的量测方法）(一)地质素描与隧道施工进展同步进行的洞内围岩地质(和支护状况)的观察及描述，通常称为地质素描。它是隧道设计和施工过程中不可缺少的一项重要地质详勘工作，是围岩工程地质特性和支护措施的合理性的最直观、最简单、最经济的描述和评价。 配合量测工作对代表性断面的地质描述，应详细准确，如实反映情况。一般应包括对以下内容的描述：l.代表性测试断面的位置、形状、尺寸及编号；2.岩石名称、结构、颜色；3.层理、片理、节理裂隙、断层等各种软弱面的产状、宽度、延伸情况、连续性、间距等；各结构面的成因类型、力学属性、粗糙程度、充填的物质成分和泥化、软化情况；4.岩脉穿插情况及其与围岩接触关系，软硬程度及破碎程度；5.岩体风化程度、特点、抗风化能力； 6.地下水的类型、出露位置、水量大小及喷锚支护施工的影响等；7.施工开挖方式方法、锚喷支护参数及循环时间；8.围岩内鼓、弯折、变形、岩爆、掉块，坍塌的位置、规模、数量和分布情况，围岩的自稳时间等；9.溶洞等特殊地质条件描述；10.喷层开裂起鼓、剥落情况描述；11.地质断面展示图(1:20～1:100)或纵横剖面图(1:50～1:100)。必要时应附彩色照片。 (二)拱顶下沉和地表沉降由己知高程的临时或永久水准点(通常借用隧道高程控制点)，使用较高精度的水准仪，就可观测出隧道拱顶或隧道上方地表各点的下沉量及其随时间的变化情况。隧道底鼓也可用此法观测。通常这个值是绝对位移值。另外也可以用收敛计测拱顶相对于隧道底的相对位移。值得注意的是，拱顶点是坑道周边上的一个特殊点，其位移情况具有较强的代表性。 (三)坑道周边相对位移1.量测原理隧道开挖后，围岩向坑道方向的位移是围岩动态的最显著表现，最能反映出围岩(或围岩加支护)的稳定性。因此对坑道周边位移的量测是最直接、最直观、最有意义、最经济和最常用的量测项目。为量测方便起见，除对拱顶、地表下沉及底鼓可以量测绝对位移值外，坑道周边其它各点，一般均用收敛计量测其中两点之间的相对位移值，来反映围岩位移动态。 2.收敛计(l)收敛计一般由带孔钢尺，测微百分表，张力调节器，测点连接器组成；(2)测点连接器有单向连接销式及球形铰接式等多种；(3)测点是将带销孔或圆球测头长度为20~30cm的钢筋锚固于岩壁内，锚固方式同早强水泥砂浆锚杆。测头的位移即可代表岩壁表面该测点的位移；(4)张力调节器有重锤式(如SWJ-8型、美国SINCO-518115型)、弹簧式(如SLJ-80型、QJ-81型)、应力环式(如GSL型、WRM-4型)。其中应力环式张力调节器须经标准实验室标定，其测试精度较高。 QJ—81型球铰连接弹簧式收敛计QJ—81型球铰连接弹簧式收敛计1-百分表；2-收敛计架；3-钢球；4-弹簧秤；5-内滑管；6-带孔钢尺；7-连接挂钩；8-羊眼螺栓；9-连接销；10-预埋件钢尺架丝杠拉绳微调螺杠触头水准气泡压尺螺钉定位销12394678 3.测试方法及注意事项(l)开挖后尽快埋设测点，并测取初读数，要求12h内完成；(2)测点(测试断面)应尽可能靠近开挖面，要求在2m以内；(3)读数应在重锤稳定或张力调节器指针稳定指示规定的张力值时读取；(4)当相对位移值较大时，要注意消除换孔误差；(5)测试频率应视围岩条件、工程结构条件及施工情况而定。(6)整个量测过程中，应作好详细记录，并随时检查有无错误。记录内容应包括断面位置、测点(测线)编号、初始读数、各次测试读数、当时温度以及开挖面距量测断面的距离等。两测点的连线称为测线。 4.数据整理量测数据整理包括数据计算、列表或绘图表示各种关系。(1)坑道周边相对位移计算式为式中：R0——初始观测值；Ri——第i次观测值；ui——第i次量测时，该两测点之间的相对位移值。 (2)测尺为普通钢尺时，要消除温度影响尤其当洞径大(测线长)、温度变化大时，应进行温度改正。其计算式为：式中：——钢尺的线膨胀系数(一般取＝12×10-6/℃)L——量测基线长；t0、ti——分别为初始量测时温度和第i次量测时温度。 (3)量测过程　　应及时计算出各测线的相对位移值，相对位移速率，及其与时间和开挖断面距离之间的关系，并列表或绘图，直观表示。常用的几种关系曲线图形式如图所示。位移－时间关系曲线0初期支护二次支护下台阶开挖位移时间位移-开挖面距离关系曲线位移距离上、下台阶开挖锚杆喷混凝土 (四)围岩内部位移1.量测原理围岩内部各点的位移同坑道周边位移一样是围岩动态表现。它不仅反映了围岩内部的松弛程度，而且更能反映围岩松弛范围的大小，这也是判断围岩稳定性的一个重要参考指标。在实际量测工作中，先是向围岩钻孔，然后用位移计量测钻孔内(围岩内部)各点相对于孔口(岩壁)一点的相对位移。位移速度0时间位移速度-时间关系曲线 2.位移计(1)位移计有两种类型，一类是机械式，另一类是电测式。其构造是由定位装置、位移传递装置、孔口固定装置、百分表或读数仪等部分组成。(2)定位装置是将位移传递装置固定于钻孔中的某一点，则其位移代表围岩内部该点位移。定位装置多采用机械式锚头，其形式有楔缝式、支撑式、压缩木式等。(3)位移传递装置是将锚固点的位移以某种方式传递至孔口外，以便测取读数。传递的方式有机械式和电测式两类。其中机械式位移传递构件有直杆式、钢带式、钢丝式；电测式位移传感器有电磁感应式、差动电阻式、电阻式。(4)孔口固定装置。一般测试的是孔内各点相对于孔口一点的相对位移，故须在孔口设固定点或基准面。 直杆式位移计结构简单，安装方便，稳定可靠，价格低廉；但观测精度较低，观测不太方便，一般单孔只能观测l~2个测点的位移。钢带式和钢丝式位移计则可单孔观测多个测点，如DWJ-1型深孔钢丝式位移计可同时观测到单孔中不同深度的6个点位。　　电测式位移计的传感器须有读数仪来配合输送、接收电信号，并读取读数。电测式位移计多用于进行深孔多点位移测试，其观测精度较高，测读方便，且能进行遥测，但受外界影响较大，稳定性较差，费用较高。 机械式位移计b)DWJ－1型深孔六点伸长计结构原理示意图a)单点杆式位移计内锚头位移传递杆测量百分表外锚头1234561－位移测定器；2-圆形支架；3-锚固器；4-保护套管；5-砂浆；6-定位器 1-锚固压缩木；2-位移传递杆；3-硬杂木定位器；4-WY－40位移传感器；5-位移测点；6-测试导线电阻式多点位移计123456L1L2L3 3.测试方法及注意事项围岩内部位移测试方法及注意事项基本上与坑道周边相对位移测试方法相同。 4.数据整理数据整理方法基本同前，可整理出：(1)孔内各测点(L1,L2,…)位移(u)——时间(t)关系曲线；(2)不同时间(t1，t2，…)位移(u)——深度(L1,L2,…)关系曲线。 (五)锚杆应力及锚杆抗拔力1.量测原理系统锚杆的主要作用是限制围岩的松弛变形。这个限制作用的强弱，一方面受围岩地质条件的影响，另一方面取决于锚杆的工作状态。锚杆的工作状态好坏主要以其受力后的应力——应变来反映。因此，如果能采用某种手段测试锚杆在工作时的应力——应变值，就可以知道其工作状态的好坏，也可以由此判断其对围岩松弛变形的限制作用的强弱。　　实际量测工作中，是采用与设计锚杆强度相等，且刚度基本相等的各式钢筋计来观测锚杆的应力——应变。 2.钢筋计(1)钢筋计多采用电测式，其传感器有电磁感应式、差动电阻式、电阻片式几种。(2)根据测式要求，可将几只传感器连接或粘贴于锚杆不同的区段，可以观测出不同区段的应力——应变。(3)读数仪可自动率定接收到的电信号，并显示应力——应变值。　　电磁感应式钢筋计又称钢弦式钢筋计，它须使用电脉冲发生器(周期仪)测试，这种钢筋计的构造不太复杂，性能亦较稳定，耐久性较强，其直径能较接近设计锚杆直径，经济性较好，是一种比较有发展前途的钢筋计。 钢弦式量测锚杆b)JD－1型钢弦式钢筋计1-拉杆；2-壳体；3-端封板；4-橡皮垫；5-定位螺丝；6-夹线柱；7-钢弦；8-线圈架；9-铁蕊；10-线圈；11-支架；12-支承堵头；13-密封圈；14-引线嘴；15-拉杆123456789101112131415a)钢弦式量测锚杆单位：mm钢弦式钢筋计10002501500电缆接长钢筋300800250焊接孔口 3.测试方法及注意事项(l)电感式和差动式钢筋计，需用接长钢筋(设计锚杆用钢筋)将其对接于测试部位(区段)，制成测试锚杆，并测取空载读数。对接可采用电弧对接，操作中应注意不要烧坏和损伤引出导线，并注意减少焊接温度对钢筋计的影响。(2)电阻式钢筋计是取设计锚杆，在测试部位两面对称车切、磨平后，粘贴电阻片，做好防潮处理，制成测试锚杆，并测取空载读数。(3)测试锚杆安装及钻孔均按设计锚杆的同等要求进行，但应注意安装过程中不得损坏电阻片、防潮层及引出导线等。(4)测试频率及抽样的比例、部位应按规定执行。(5)作好各项记录，并及时整理。 4.数据整理数据整理应及时进行，主要应整理出：(1)不同时间锚杆轴力(N或应力σ)——深度(l)关系曲线；(2)不同深度各测点锚杆轴力——时间(t)关系曲线。 5.拉拔器可检测锚杆的抗拔力抽样测试比例应按规定执行，但应注意仪器调校，测试过程中应作好各项记录，并及时整理。 (六)压力1.量测原理支护(喷射混凝土或模筑混凝土衬砌)与围岩之间的接触应力大小，既反映了支护的工作状态，又反映了围岩施加于支护的形变压力情况，因此，围岩压力的量测就成为必要。　　这种量测可采用盒式压力传感器(称压力盒)进行测试。将压力盒埋设于混凝土内的测试部位及支护——围岩接触面的测试部位，则压力盒所受压力即为该部位(测点)压力。 2.压力盒(1)压力盒有变磁阻调频式、液压式等多种形式。(2)变磁阻调频式压力盒的工作原理是：当压力作用于承压板上时，通过油层传到传感单元的二次膜上，使之产生变形，改变了磁路的气隙，即改变了磁阻，当输入L－(振荡电信号)时，即发生电磁感应，其输出信号的频率发生改变，这种频率改变因压力的大小而变化，据此可测出压力的大小(图(a))。(3)液压式压力盒又称格鲁茨尔(Gbozel)压力盒，其传感器为一扁平油腔，通过油压泵加压，由油泵表可直接测读出内应力或接触应力(图(b))。(4)变磁阻调频式压力盒的抗干扰能力强，灵敏度高，适于遥测，但在硬质介质中应用，存在着与介质刚度匹配的问题，效果不太理想。 b)格鲁茨尔压力盒压力盒a)变磁阻调频式图压力传感器磁芯气隙荷载内膜线圈硅油外膜受压部平衡瓣压力管路回路泵 3.测试方法及注意事项(1)将压力传感器按测试应力的方向埋设于测试部位，在喷射混凝土或模筑混凝土振捣过程中，应注意不要损伤导线或导管。(2)液压式压力盒系统还应在适当部位安设管路连接头及阀门。(3)测试频率应按要求执行。 4.数据整理测试过程中应随时作好各项记录，并及时整理出有关图表，如接触应力分布图。 三、现场量测计划现场量测计划是现场量测的蓝图和依据。它必须在初步调查的基础上，依据隧道所处的地质条件、工程概况、量测目的、施工方法、工期和经济效果而编制。 (一)量测项目的确定及量测手段的选择量测项目的确定主要是依据围岩条件、工程规模及支护方式。量测项目通常分为必测项目A和选测项目B。必测项目指施工时必须进行的常规量测，用来判别围岩稳定及衬砌受力状态，指导设计施工的经常性量测。A类量测主要包括洞内观察、隧道净空变形和拱顶下沉量测等。浅埋隧道尚应作地表沉陷量测。这类量测方法简单、可靠，对修改设计和指导施工起重要作用。选测项目是指在重点和有特殊意义的隧道或区段进行补充的量测，用来判断隧道开挖过程中围岩的应力状态、支护衬砌效果。B类量测主要包括围岩内部变形、地表沉陷、锚杆轴力和拉拔力、衬砌内力、围岩压力和围岩物理力学指标等。这类量测技术较复杂，费用较高，通常根据实际需要，选取部分项目进行量测。 应根据量测项目和国内仪器的现状来选用量测手段。一般应选择简单、可靠、耐久、成本低的量测手段，并要求被测的物理量概念明确，量值显著，量测范围大，测试数据便于分析，易于实现对设计、施工的反馈。在通常的情况下，选择机械式手段与电测式手段相结合使用。 (二)测试断面的确定进行测试的断面有两种，一是单一的测试断面，二是综合的测试断面。在隧道工程测试中各项量测内容与手段，不是随意布设的。把单项或常用的几项量测内容组成一个测试断面，了解围岩和支护在这个断面上各部位的变化情况，这种测试断面即为单一的测试断面。把几项量测内容有机地组合在一个测试断面里，使各项量测内容、各种量测手段互相校验，综合分析测试断面的变化，这种测试断面称为综合测试断面。 应测项目按一定间隔设置量测断面，常称为一般量测断面。由于各量测项目要求不同，其量测断面间隔亦不相同，在应测项目中，原则上净空位移与拱顶下沉量测应布置在同一断面上。量测断面间距视隧道长度、地质条件和施工方法等确定，具体可参考下表。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 (三)测点的布置在测试断面上测点的布置，主要是依据断面形状、围岩条件、开挖方式、支护类型等因素进行布置。在量测中，可根据具体情况决定布设数量，进行适当的调整。1.净空位移量测的测线布置由于观测断面形状、围岩条件、开挖方式的不同，测线位置、数量亦有所不同，没有统一的规定，具体实施中根据现场实际选择。拱顶下沉量测的测点，一般可与净空位移测点共用，这样既节省了安设工作量，更重要的是使测点统一，测试结果能够互相校验。 (a)一条测线(b)两条测线(c)三条测线(e)六条测线(f)七条测线净空位移测线布置(d)五条测线 2.围岩内部位移测孔的布置围岩内部位移测孔布置，除应考虑地质、隧道断面形状、开挖等因素外，一般应与净空位移测线相应布设，以便使两项测试结果能够相互印证，协同分析与应用。一般每100~500m设一个量测断面，测孔布置见图。(a)三测孔(b)五测孔(c)七测孔围岩内部位移测孔布置 3.锚杆轴力量测的布置量测锚杆要依据具体工程中支护锚杆的安设位置、方式而定，如局部加强锚杆，要在加强区域内有代表性的位置设量测锚杆。全断面系统锚杆(不包括仰拱)，量测锚杆在断面上布置可参见围岩内部位移测孔布置方式进行。 4.喷层(衬砌)应力量测布置喷层应力量测，除应与锚杆受力量测孔相对应布设外，还要在有代表性部位设测点，如拱顶、拱腰、拱脚、墙腰、墙脚等部位，并应考虑与锚杆应力量测作对应布置。另外，在有偏压、底鼓等特殊情况下，则应视具体情形，调整测点位置和数量。以便了解喷层(衬砌)在整个断面上的受力状态和支护作用，见图。喷层应力量测点布置(a)3测点(b)6测点(c)9测点 5.地表、地中沉降测点布置地表、地中沉降测点，原则上主要测点应布置在隧道中心线上，并在与隧道轴线正交平面的一定范围内布设必要数量的测点，并在有可能下沉的范围外设置不会下沉的固定测点。地表下沉量测范围及地中沉降测点布置2~5m间隔地中沉降计不动点倾斜计450 6.围岩压力量测测点布置围岩压力量测的测点一般埋设在拱顶、拱脚和仰拱的中间，其量测断面一般和支护衬砌间压力以及支护、衬砌应力的测点布置在一个断面上，以便将量测结果相互印证。 (四)量测仪器(测点)的安设与量测频率各项量测内容的仪器(测点)安设，一要快，二要近。快——要求在开挖爆破后24h(最好12h)内，在下一循环爆破前完成全都埋设，并测取初读数。在安设由多项内容、多种手段组成的综台测试断面时，可把综合量测断面分为几个亚断面分开设置，只要围岩沿隧道轴线方向变化不大，基本不会影响测试结果的综合分析与应用。近——仪器(测点)埋设，要尽量靠近开挖掌子面，要求不超过2m，有的安设在距开挖掌子面0.5m左右的断面上，观测效果更好，不过需要加强仪器(测点)的保护。 仪器(测点)安设后的量测频率，是由变化速度(时间效应)与距工作面距离(空间效应)确定的。表中给出了净空变形与拱顶下沉的量测频率与位移速度、距工作面距离的关系。收敛与拱顶下沉量测频率变形速度距开挖面距离量测频率＞10mm/d(0~1)B1~2次/d5~10mm/d(1~2)B1次/d1~5mm/d(2~5)B1次/d＜1mm/d＞5B1次/d注：B为隧道开挖宽度。 量测时间的确定：在变形量小的隧道中(开挖后一个月内收敛)，因变形收敛快，在变形收敛至一定值后，再以每天测一次的频率测一周时间，观察其稳定状态。在变形量大的隧道中(开挖后经两个月以上，变形仍不收敛)，直至变形量收敛至一定数值后，再以每天测一次的频率测两周时间，以确认变形是否稳定。确定量测时间的方法经过日数(d)(变形量大)(变形量小)1周2周变形量(mm) 在选测项目中，地表沉降量测频率，在量测区间内原则上1~2d一次。围岩位移量测、锚杆轴力量测、喷层(衬砌)应力量测、围岩压力量测、格栅应力量测等的量测频率，原则上与同一断面内的应测项目量测频率相同。地表沉降量测区间量测区间上半上半下半下半(2~5)DH+h3D450Hh1h2 四、量测数据分析与反馈量测数据反馈于设计、施工是监控设计的重要一环，但目前尚未形成完整的设计体系。当前采用的量测数据反馈设计的方法主要是定性的，即依据经验和理论上的推理来建立一些准则。根据量测的数据和这些准则即可修正设计支护参数和调整施工措施。量测数据反馈设计、施工的理论法，目前正在蓬勃兴起，那就是将监控量测与理论计算相结合的反分析计算法，这里，简要介绍根据对量测数据的分析来修正设计参数和调整施工措施的一些准则。 (一)地质预报地质预报就是根据地质素描来预测预报开挖面前方围岩的地质状况，以便考虑选择适当的施工方案调整各项施工措施。包括：(1)在洞内直观评价当前已暴露围岩的稳定状态，检验和修正初步的围岩分类；(2)根据修正的围岩分类，检验初步设计的支护参数是否合理，如不恰当，则应予修正；(3)直观检验初期支护的实际工作状态；(4)根据当前围岩的地质特征，推断前方一定范围内围岩的地质特征，进行地质预报；防范不良地质突然出现。(5)根据地质预报，并结合对已作初期支护实际工作状态的评价，预先确定下循环的支护参数和施工措施；(6)配合量测工作进行测试位置选取和量测成果的分析。 (二)净空位移分析与反馈如前所述，净空位移是围岩动态的最显著表现，所以隧道工程现场量测主要以净空位移作为围岩稳定性评价及围岩稳定状态判断的指标。一般而言，坑道开挖后，若围岩位移量小，持续时间短，其稳定性就好；若位移量大，持续时间长，其稳定性就差。 以围岩位移作为指标来判断其稳定状态，则有赖于对实际工程经验的总结和对位移量测数据的分析。1.判断标准用围岩的位移来判断其稳定状态，关键是要确定一个“判断标准”(或称为“收敛标推”)，即是判断围岩稳定与否的界限。它包括三个方面：位移量(绝对或相对)、位移速率、位移加速度。 2.根据以上判断标准，如果围岩位移速度不超过允许值，且不出现蠕变趋势，则可以认为围岩是稳定的，初期支护是成功的。若表现出稳定性较好，则可以考虑适当加大循环进尺。浅埋隧道暗挖法施工时，应特别注意对拱顶下沉及地表下沉量的控制，其控制标准可参见下表。量测数据管理基准参考值指标内容日本、法国、德国规范综合值推荐基准值城市地铁山岭隧道地面最大沉陷50mm30mm60mm地面沉陷槽拐点曲率1/3001/5001/300地层损失系数5%5%5%洞内边墙水平收敛20~40mm20mm(0.1~0.2)B%洞内拱顶下沉75~229mm50mm(0.3~0.4)B%注：B——开挖洞室最大跨度(m) 如果位移值超过允许值不多，且初期支护中的喷射混凝土未出现明显开裂，一般可不予补强。如果位移与上述情况相反，则应采取处理措施，如在支护参数方面，可以增强锚杆，加钢筋网喷混凝上、加钢支撑、增设临时仰拱等；施工措施方面，可以缩短从开挖到支护的时间，提前打锚杆，提前设仰拱，缩短开挖台阶长度和台阶数，增设超前支护等。 3.二次衬砌(内层衬砌)的施作时间。按新奥法施工原则，当围岩或围岩加初期支护后基本达成稳定后，就可以施作二次衬砌。应当特别指出的是，在流变性和膨胀性强烈的地层中，单靠初期支护不能使围岩位移收敛时，就宜于在位移收敛以前，施作模筑混凝土二次衬砌，做到有效地约束围岩位移。 (三)围岩内位移及松动区分析与反馈与净空位移同理，如果实测围岩的松动区超过了允许的最大松动区(该允许松动区半径与允许位移量相对应)，则表明围岩已出现松动破坏，此时必须加强支护或调整施工措施以控制松动范围。如加强锚杆(加长、加密或加粗)等，一般要求锚杆长度大于松动区范围。如果与以上情形相反，甚至锚杆后段的拉应力很小或出现压应力时，则可适当缩短锚杆长度或缩小锚杆直径或减小锚杆数量等。 (四)锚杆轴力分析与反馈根据量测锚杆测得的应变，即能算出锚杆的轴力。式中：N——锚杆轴力；D——锚杆直径；E——锚杆的弹性模量；ε1、ε2——测试部位对称的一组应变片量得的两个应变值。 锚杆轴力是检验锚杆效果与锚杆强度的依据，根据锚杆极限强度与锚杆应力的比值K(安全系数)即能作出判断。锚杆轴应力越大，则K值越小。一般认为锚杆局部段的K值稍小于1是允许的，因为钢材有一定的延伸性。根据实际调查发现锚杆轴应力在洞室断面各部位是不同的，表现为：1.同一断面内，锚杆轴应力最大者多数在拱部45°附近到起拱线之间；2.拱顶锚杆，不管净空位移值大小如何，出现压应力的情况是不少的。 (五)围岩压力分析与反馈由围岩压力分布曲线可知围岩压力的大小及分布状况。围岩压力的大小与围岩位移量及支护刚度密切相关。围岩压力大，即作用于初期支护的压力大。这可能有两种情况：一是围岩压力大但变形量不大，这表明支护时机，尤其是支护的封底时间可能过早或支护刚度太大，可作适当调整，让围岩释放较多的应力；另一种情况是围岩压力大且变形量也很大，此时应加强支护，限制围岩变形，控制围岩压力的增长。当测得的围岩压力很小但变形量很大时，则应考虑可能会出现围岩失稳。 (六)喷层应力分析与反馈喷层应力是指切向应力，因为喷层的径向应力总是不大的。喷层应力与围岩压力及位移有密切关系。喷层应力大的原因有二个方面，一是围岩压力和位移大；二是由于支护不足。在实际工程中，一般允许喷层有少量局部裂纹，但不能有明显的裂损，或剥落、起鼓等。如果喷层应力过大，或出现明显裂损，则应适当增加初始喷层厚度。如果喷层厚度已较厚时，则不应再增加喷层厚度，而应增强锚杆、调整施工措施、改变封底时间等。 (七)地表下沉分析与反馈对于浅埋隧道，可能由于隧道的开挖而引起上覆岩体的下沉，致使地面建筑的破坏和地面环境的改变。因此，地表下沉的量测监控对于地面有建筑物的浅埋隧道和城市地下通道尤为重要。如果量测结果表明地表下沉量不大，能满足限制性更求，则说明支护参数和施工措施是适当的；如果地表下沉量大或出现增加的趋势，则应加强支护和调整施工措施，如适当加喷混凝土、增设锚杆、加钢筋网、加钢支撑、超前支护等，或缩短开挖循环进尺、提前封闭仰拱、甚至预注浆加固围岩等。 一、装碴：装碴就是把开挖下来的石碴装入运输车辆。(一)碴量计算出碴量应为开挖后的虚碴体积，可按下式计算：式中，Z——单循环爆破后石碴量；R——岩体松胀系数；△——超挖系数，视爆破质量而定，一般可取1.15~1.25；L——设计循环进尺；S——开挖断面面积。装碴与运输 岩体级别ⅥⅤⅣⅢⅡⅠ土石名称砂砾粘性土砂夹卵石硬粘土石质石质石质石质松胀系数1.151.251.301.351.61.71.81.85岩体松胀系数R值 (二)装碴方式装碴的方式可采用人力装碴或机械装碴。人力装碴：劳动强度大、速度慢，在短隧道缺乏机械或断面小无法使用机械装碴时才考虑采用。机械装碴：速度快、可缩短作业时间，目前隧道施工中经常采用，但仍需配少数人工辅助。 隧道用的装碴机又称装岩机，要求外形尺寸小，坚固耐用，操作方便和生产效率高。装碴机械的类型很多，按其扒碴机构型式可分为：铲斗式、蟹爪式、立爪式、挖斗式。铲斗式装碴机为间歇性非连续装碴机，有翻斗后卸、前卸和侧卸式三个卸碴方式。蟹爪式、立爪式和挖斗式装碴机是连续装碴机，均配备刮板(或链板)转载后卸机构。(三)装碴机械 装碴机的走行方式有轨道走行和轮胎走行两种：轨道走行式装碴机：须铺设走行轨道，因此其工作范围受到限制。轮胎走行式装碴机：移动灵活，工作范围不受限制。但在有水土质围岩的隧道中，有可能出现打滑和下陷。装碴机的选择应充分考虑围岩及坑道条件、工作宽度及其与运输车辆的匹配和组织，以充分发挥各自的工作效能，缩短装碴的时间。 (1)翻斗式装碴机又称铲斗后卸式装碴机有风动和电动之分，是利用机体前方的铲斗铲起石碴，然后后退并将铲斗后翻，经机体上方将石碴投入机后的运输车内，如图。具有构造简单，操作方便的特点，但工作宽度一般只有1.7～3.5m，长度较短，须将轨道延伸至碴堆，且一进一退间歇装碴，其斗容量小，工作能力较低，主要使用于小断面或规模较小的隧道中。 14231-行走部分；2-铲斗；3-操纵箱；4-回转部分 (2)蟹爪式装碴机多采用履带走行，电力驱动，是一种连续装碴机，其前方倾斜的受料盘上装有一对由曲轴带动的扒碴蟹爪。装碴时，受料盘插入岩堆，同时两个蟹爪交替将岩碴扒入受料盘，并由刮板输送机将岩碴装入机后的运输车内(图)。因受蟹爪拨碴限制，岩碴块度较大时，其工作效率降低，故主要用于块度较小的岩碴及土的装碴作业。工作能力一般在60m3/h~80m3/h之间。 12321451-蟹爪；2-受料机；3-机身；4-链板输送机；5-带式输送机 装碴机前方装有一对扒碴立爪，可以将前方或左右两侧的石碴扒入受料盘，其它同蟹爪式装碴机(图)。立爪扒碴的性能较蟹爪式的好，对岩碴的块度大小适应性强，轨道走行时，其工作宽度可达到3.8m，工作长度可达到轨端前方3.0m，工作能力一般在120m3/h~180m3/h之间。(3)立爪式装碴机多采用轨道走行，也有采用轮胎走行或履带走行的。以采用电力驱动、液压控制的较好。 12345611-立爪；2-链板输送机；3-机体；4-立爪(左右位置)；5-机架；6-立爪(前方位置) (4)挖斗式装碴机其扒碴机构为自由臂式挖掘反铲，其它同蟹爪式装碴机，并采用电力驱动和全液压控制系统，配备有轨道走行和履带走行两套走行机构。立定时，工作宽度可达3.5m，工作长度可达轨道前方7m多，且可以下挖2.8m和兼作高8.34m范围内清理工作面及找顶工作，生产能力为250m3/h。(5)铲斗式装碴机多采用轮胎走行，也有采用履带走行或轨道走行的。轮胎走行的铲斗式装碴机多采用铰接车身，燃油发动机驱动和液压控制系统(图)。轮胎走行铲斗式装碴机转弯半径小，移动灵活；铲取力强，铲斗容量大，达0.76~3.8m3，工作能力强；可侧卸也可前卸、卸碴准确，但燃油废气污染洞内空气，须配备净化器或加强隧道通风，常用于较大断面的隧道装碴作业。 轮胎走行的铲斗式装碴机 二、运输隧道施工的洞内运输(出碴和进料)分为有轨运输和无轨运输。(一)有轨运输优点：基本上不排除有害气体，对空气污染较轻，设备构造简单，容易制作；占用空间小而且固定等。缺点：轨道铺设较复杂，维修工作量大；调车作业复杂；开挖面延伸轨道影响正常装碴作业等。 1.出碴车辆有轨运输较普遍采用的出碴车辆有斗车、梭式矿车和槽式车等。斗车是应用最为广泛的出碴工具。断面形状多为V形和U形，容积一般为0.5～1.1m3。小型斗车具有轻便、灵活、周转方便等特点，但单个斗车调车需占用较多的作业时间。梭式矿车由前后车体组成车厢，底部安装刮板式运输机，其外形如梭而得名。可以单车运输，也可组成列车运输；可以在栈桥上单轨道卸碴，也可以在双轨线路上向侧面卸碴。槽式列车是由一个接碴车、若干个仅有两侧侧板而没有前后挡板的斗车单元和一个卸碴车串连组成的长槽形列车，在其底板处安装有贯通整个列车的风动链板式输送带。 2.牵引机车与道路常用的牵引机车分电动和内燃两类。蓄电池电机车俗称电平车。它具有体积小，占用空间小，不排放有害气体，不需要架设供电线路，使用较安全等特点，但也存在需要有专门的充电设备，充电工作比较麻烦，牵引力有限等不足。在长大隧道施工中有时采用接触式或接触—蓄电池混合供电式电动机车牵引，即在成洞地段采用接触式供电，非成洞地段用蓄电池供电。这种方式可以延长蓄电池使用时间，但接触供电线路的架设和维修工作量大，且容易发生触电事故。 内燃机车具有较大的牵引动力，配合大型斗车可以加快出碴速度。但在机车运行中排除有害气体，需要安装废气净化装置或配备强大的通风设施，故隧道施工中一般不采用。隧道内用于机车牵引的道路，宜采用38kg/m或38kg/m以上的钢轨，轨距一般为600或750mm。洞内轨道纵坡相同，洞外可不同，但最大不超过2％。最小曲线半径，在洞内不小于7倍机车车辆轴距，洞外一般不小于10倍轴距。曲线轨道应有适当的加宽和外轨超高值。 简易道岔由一根能活动的长度为2.5～4.0m的尖轨和一个岔心组成，具有构造简单、铺设容易、使用方便等特点，但因无附带曲线，机车车辆容易掉道，故一般只适用于人推斗车而不能通过牵引机车。平移调车器由底架、车轮和车架三个主要部分组成，种类很多。具有轻便、调车快、易拆移等优点。适用于双道(或单道设旁洞错车道)调车。水平移车器由导轮轨、导轮、导链或气动水平移车装置。它是一种从上方将斗车提起离开钢轨，再水平横移至另一股道上的调车装置。移车速度快，但也易出故障。3.调车设备和轨道延伸常用的调车设备有简易道岔、平移调车器、水平移车器和浮放道岔等。 浮放道岔是浮放在运输轨道上的调车设备，可用机车或装碴机牵引移位。它可以浮放在靠近开挖面的轨道上，供装碴时调车用，也可以浮放在区间轨道上，作调车渡线使用。根据不同的调车作业需要，尚可分为浮放渡线、浮放调车盘、菱形浮放道岔等。轨道延伸是指轨道开挖面附近不足一节钢轨长度部分和掘进进尺部分实施的临时性轨道延伸。常用的方法有扣轨、爬道、短轨节等。扣轨是把钢轨轨头朝下反扣在正式轨道钢轨外侧，轨头紧贴正式钢轨轨腰，在扣轨外侧用轨块顶撑并用道钉固定，两股钢轨之间用短木撑支顶住，以保持轨距。一般适用于人工及小型装碴机装碴。 爬道是由两根前端切割成尖形的10＃槽钢和钢板条焊连而成的，如图所示。使用时将爬道槽钢扣在正式轨道的钢轨上，用装碴机铲斗贴紧钢轨面顶撞爬道尾端，即可实现轨道的延伸。爬道适用于机械装碴。短轨节与正式轨道相似，它是用1.5～2.0m长的短钢轨与木枕钉制或与扁钢焊接而成的。当正式钢轨前端与开挖面碴堆之间清出一个适宜位置时，即可先铺上短轨节，并用夹板与正式轨道连接，随后继续出碴。也可在短轨节上安放爬道进行出碴。 单位(cm)20~30I—I10080400II枕木 单车道运输能力较低，一般用在地质较差的短隧道中。为解决错车问题，在成洞地段可铺设会车线，有效长度应能容纳一个列车，一般为50～60m，如图。在距离开挖面20～30m处应铺设5～10m长的简易道岔岔线或安装平移调车器供调车之用。50~60m20~30m4.轨道布置与调车方法常用的轨道布置形式有单车道和双车道。 双车道可使轨道随掘进延伸，一次铺成。进出隧道的列车各行一股道，具有互不影响、车辆周转快的特点，是提高隧道运输效率的主要方法之一。为满足调车需要，每隔100～200m设一渡线，每隔2～3个渡线铺设一反向渡线，如图。15~20m100~200m进洞列车出洞列车 在距导坑开挖面15～20m处设置菱形浮放道岔，空车斗和装满石碴的斗车分别停在两股道上，用单机车或双机车进行调车作业。当隧道施工采用平行导坑方案时，则平行导坑为施工出碴、进料运输提供了有利条件。通常采取在平行导坑中设单车道加错车道，正洞为单车道加局部双车道，两者共同构成了一个完整的双股道运输体系，如图所示。利用平行导坑组成的运输系统具有运输能力大、相互干扰少等特点，适用于施工速度要求快的隧道。运输通道平导50~6040~60120~180120~180(单位：m)正洞 ①机车牵引定数Qc式中：F——机车牵引力，见表；——列车的单位阻力，N/t，考虑附加阻力，可近似取80N/t；ip——坡度单位阻力，取运输道路的最大限制坡度(‰)；W——机车自重，t。5.机车、斗车数目的确定和列车运行图(1)机车、斗车数目的确定为了提高有轨运输能力，加快隧道施工速度，应备齐足够数量的牵引机车和出碴斗车。 电瓶车主要规格、性能表 ②每列车牵引的斗车数目ｎ式中Qc——机车牵引定数（ｔ）；Q——斗车载重量（ｔ）。 ③出碴需要的斗车数量y式中N——每班出碴总车数，即V——开挖数量(实方)，m3；K——土石松散系数，松软土石为1.1～1.2，坚硬岩石为1.15～1.6；m——斗车容积，m3；n1——每工班车辆循环次数，即；n2——斗车装满系数，一般取0.7～0.9；T——每工班净出碴时间，min；t——车辆循环一次需要的时间，min。 ④需要机车数量式中：m1——每工班机车的循环次数，即m1=T/Tｐ；Tp——机车循环一次需要的时间（min），由调车、编组、运行、会车、卸碴等时间综合求得；N、ｎ、T同前。 (2)列车运行图列车运行图是根据隧道施工方法，轨道布置及机车车辆配备情况，各施工工序在隧道中所处的位置和进度安排，以及装碴、调车、编组、运行、错车、卸碴、列车解体等所需要的时间，综合考虑确定列车数量后编制而成的。在实际的隧道施工中，运行图中所需要的时间应实测确定，随着隧道施工的不断向前推进和卸碴线的不断向前延伸，运输距离愈来愈长，因此运行图也要定期修正。当列车运行图编制完成，一旦付诸实践之后，各项作业均应遵照执行，不得随意改动，以免打乱全局计划。 图中：洞外洞内卸碴编组站时间(min)102030405060708090100110120第一组列车第二组列车第三组列车会让站装碴130图示列车运行图横坐标表示时间，纵坐标表示距离，列车的运行用斜线表示，装碴、卸碴、编组、解体、调车等用水平线表示。 (二)无轨运输无轨运输主要是指汽车运输。1.自卸汽车又称翻斗车，应选用车身较短、车斗容量大、转弯半径小、车体坚固、轮胎耐磨、配有废气净化装置、并能双向驾驶的自卸汽车。 2.调车作业常用的调车方式有：(1)有条件构成循环通路时，最好制定单向行驶的循环方案，以减少回车、错车需用场地及待避时间；(2)当开挖断面较小，只能设置单车通道而装碴点距洞口又较近时，可考虑汽车倒行进洞至装碴点装碴，正向开行出洞，不设置错车、回车场地，如果洞内运行距离较长时，可在适当位置将导洞向侧壁加宽构成错车、回车场地，以加快调车作业；(3)当隧道开挖断面较大，足够并行两辆汽车时，应布置成双车通道，在装碴点附近回车，空车、重车各行其道，可以提高出碴速度；(4)在采用装碴机装碴、汽车运输的情况下，要充分利用双方都有机动能力的特点，可以采取双方同时机动或一方机动，另一方固定的方式进行装碴。 二次衬砌常用的衬砌形式有以下三种：即整体式衬砌、复合式衬砌及锚喷衬砌。复合式衬砌是由初期支护和二次衬砌组成的。初期支护是帮助围岩达成施工期间的初步稳定，二次衬砌则是提供安全储备或承受后期围岩压力。对提供安全储备的二次衬砌，应在围岩或围岩加初期支护稳定后施作；对于要求承载的二次衬砌，则应及时施作。二次衬砌的施工方法和模板类型的选择，应充分考虑到与围岩条件，开挖方法、支护方法、混凝土施工能力等相适应。 一、二次衬砌施工方法二次衬砌多采用顺作法，即由下到上，先墙后拱顺序连续灌筑。在隧道纵向，则需分段进行，分段长度一般为9～12m。 二、模板类型常用的模板有：整体移动式模板台车、穿越式(分体移动)模板台车、拼装式拱架模板。(一)整体移动式模板台车整体移动式模板台车主要适用于全断面一次开挖成形或大断面开挖成形的隧道衬砌施工中。整体移动式模板台车的生产能力大，可配合混凝土输送泵联合作业，是较先进的模板设备，但其尺寸大小比较固定，可调范围较小，影响其适用性，且一次性设备投资较大。我国有些施工单位自制较为简单的模板台车，效果也很好。 喷射混凝土75102400200025003800轨距＝48005110水平起拱线水平起拱线整体移动式模板台车 (二)穿越式分体移动模板台车是将走行机构与整体模板分离，因此一套走行机构可以解决几套模板的移动问题，既提高了走行机构的利用率，又可以多段初砌同时施作。 拼装式拱架模板的拱架可采用型钢制作或现场用钢筋加工成桁架式拱架。为便于安装和运输，常将整榀拱架分解为2～4节，进行现场组装，其组装连接方式有夹板连接和端板连接两种型式(图)。为减少安装和拆卸工作量，可以作成简易移动式拱架，即将几榀拱架连成整体，并安设简易滑移轨道。拼装式拱架模板的一次模筑长度，应与围岩地质条件、施工进度要求、混凝土生产能力以及开挖后围岩的动态等情况相适应。拼装式拱架模板的灵活性大，适应性强，尤其适用于曲线地段。生产能力较模板台车低。(三)拼装式拱架模板既适用于顺作，也适用于逆作，但拼装，拆模较费时费工。 (a)先拱后墙(逆作)(b)先墙后拱(顺作)拼装式拱架模板 三、衬砌施工准备工作在灌筑衬砌混凝土之前，要进行隧道中线和水平测量，检查开挖断面，放线定位凝土制备和运输等准备工作。1.断面检查根据隧道中线和水平测量，检查开挖断面是否符合设计要求，欠挖部分按规范要求进行修凿。并作好断面检查记录。墙脚地基应挖至设计标高，并在灌筑前清除虚碴，排除积水，找平支承面。2.放线定位根据隧道中线和标高及断面设计尺寸，测量确定衬砌立模位置，并放线定位。 3.拱架模板整备根据放线位置，架设安装拱架模板或模板台车就位。安装和就位后，应作好各项检查，包括：位置、尺寸、方向、标高、坡度、稳定性等；并注意处理好以下几个问题：(1)每排拱架应架设在垂直于隧道中线的竖直平面内，不得倾斜。(2)拱架应立于稳固的地基上。(3)拱架的架设要牢固稳定，保证其不产生过量位移。(4)挡头模板应同样安装稳固。(5)设有各种防水卷材、止水带时，应先行安装好，并注意挡头板不得损伤防水材料。 4.立模根据放线位置，架设安装拱架模板或模板台车就位。安装和就位后，应作好各项检查，包括：位置、尺寸、方向、标高、坡度、稳定性等；并注意处理好以下几个问题。(1)每排拱架应架设在垂直于隧道中线的竖直平面内，不得倾斜；对于曲线隧道，因曲线外弧长、内弧短，则应分段调整拱架方向和模板长度。(2)拱架应立于稳固的地基上。拱架下端一般应焊接端头板，以增大支承面，减少下沉；当地基较软弱时，应先用碎石垫平，再用短枕木支垫，此垫木不得伸人衬砌混凝土中。当采用整体移动式模板台车时，其走行轨道应铺设稳定，轨枕间距要适当，道床要振捣密实，必要时可先施作隧道底板，防止过量下沉。 (3)拱架的架设要牢固稳定，保证其不产生过量位移。拱架立好后还应对其稳定性进行检查。固定的方法：横向有过河撑(断面较小时采用)、斜撑(断面较大时采用)、锚杆(锚固于围岩，穿过衬砌、模板、墙架、带木，用螺栓垫板固定拉住墙架)；纵向有带木、拱架间撑木、拉杆及斜撑；拱架与围岩之间的顶撑等。其中锚杆应先行安设，并作抗拔力的施工检算。拱架模板的架设和加强，均应考虑其腹部的通行空间，以保证洞内运输的畅通。(4)挡头模板应同样安装稳固，挡头板常用木板加工，现场拼铺，以便于与岩壁之间的缝隙嵌堵严密；也可以采用气囊式堵头。(5)设有各种防水卷材、止水带时，应先行安装好，并注意挡头板不得损伤防水材料，以免影响防水效果。 5.混凝土制备与运输运输工具的选择应注意装卸方便，运输快速，保证拌好的混凝土在运输过程中不发生漏浆、离析泌水，坍落度损失和初凝等现象。 四、混凝土的灌筑、养护与拆模1.保证捣固密实，尤其应处理好施工缝。2.整体模筑时，应注意对称灌筑，两侧同时或交替进行。3.若因故不能连续灌筑，则应按规定进行接茬处理。4.边墙基底以上lm范围内的超挖，宜用同级混凝土同时灌筑。其余部分的超、欠挖应按设计要求及有关规定处理。5.衬砌的分段施工缝应与设计沉降缝、伸缩缝及设备洞位置统一考虑，合理确定位置。 6.封口方法。当衬砌混凝土灌筑到拱部时，需改为沿隧道纵向进行灌筑，边灌筑边铺封口模板，并进行人工捣固，最后堵头，这种封口称为“活封口”。当两段衬砌相接时，纵向活封口受到限制，此时只能在拱顶中央留出一个50cm×50cm的缺口，待后进行“死封口”(图)。缺口支撑预留缺口模板钢拱架(a)(b)预留缺口木盒千斤顶活动底板拱部衬砌封口(死封口) 7.多数情况下隧道施工过程中，洞内的湿度能够满足混凝土的养护条件。但在干燥无水的地下条件下，则应注意进行洒水养护。8.二次衬砌的拆模时间，应根据混凝土强度增长情况来确定。 五、压浆、仰拱和底板目的：限制围岩后期变形，改善衬砌受力工作状态。压浆浆液材料多采用单液水泥浆。1.压浆仰拱和底板可以纵向分条、横向分段灌筑。纵向通常可分为左右两部分，交替进行；横向分段长度应视边墙施工缝、伸缩缝、沉降缝及运输要求来确定。待仰拱和底板纵向贯通，且混凝土达到一定强度后，方能允许车辆通行。其端头可以采用石碴土填成顺坡通过。灌筑仰拱和底板时，必须把隧道底部的虚碴、杂物及淤泥清除干净，排除积水。超挖部分应用同级混凝土或片石混凝土灌筑密实。2.仰拱和底板 辅助坑道当隧道较长时，可选择设置适当的辅助坑道，如横洞、斜井、竖井、平行导坑等，用以增加施工工作面，加快施工速度，改善施工条件(通风、排水)。在选择辅助坑道时应根据是否利用作为永久通风通道、工期要求、施工组织、地形条件、地质及水文地质情况、弃碴场地、具备的施工机具、经济性等各个方面综合考虑、其断面尺寸由地质及施工需要、机具情况而定。 一、横洞横洞是在隧道侧面修筑的与之相交的坑道。当隧道傍山沿河、侧向覆盖层较薄时，就可以考虑设置横洞。横洞布置见图。斜交正洞40°正交横洞正洞平面正洞立面3‰~6‰横洞横洞布置示意图 选择横洞与隧道的交角一般不小于60°，地形限制时不宜小于40°，交角太小则锐角段围岩较易坍塌，斜交时最好朝向主攻方向。横洞与隧道的联接形式有双联式或单连式(见图)，相交处用半径不小于12m的曲线联接。横洞正洞R横洞正洞Rα横洞正洞R横洞正洞RL横洞与隧道的联接形式 二、平行导坑是与隧道平行修筑的坑道。对于长大越岭隧道，由于地形限制，或因机具设备条件、运输道路等条件的限制，无法选用横洞、竖井、斜井等辅助坑道时，为加快施工速度，及超前地质勘察，可采用平行导坑方案。(一)平行导坑在隧道施工中的作用可进行地质勘察，充分掌握前方地质状况；可以增加正洞工作面，加快施工速度，且构成巷道式通风系统、排水降水系统、进料出碴运输系统，将洞内作业分区段进行，减少相互干扰；可以构成洞内测量导线网，提高测量精度。 (二)平行导坑设计及施工要点1.平行导坑的平面布置如图所示。2.初进洞时可在适当长度(500m左右)不设横通道，以后，每隔120～180m设一个横通道，以便于运输，为方便运输调车作业，每隔3～4个横通道设置一个反向横通道(如图)。3.平行导坑衬砌与否，视地质情况而定，一般可不修筑。4.平行导坑应超前正洞导坑两个横通道以上间距。5.平行导坑一般采用有轨运输。 平行导坑平导50~60m40~60m120~180m120~180m45~45°正洞横通道反向横通道平行导坑的平面布置 (1)当隧道埋深不大，地质条件较好，隧道侧面有沟谷等低洼地形时，可采用斜井作为辅助坑道。斜井的平、剖面如图所示。井底平道15~25m≥40º≤25º斜井正洞正洞斜井三、斜井当隧道洞身一侧有较开阔的山谷且覆盖不太厚时，可考虑设置斜井。 (2)斜井长度一般不超过200m。(3)斜井井口位置不应设在洪水淹没处。洞口场地最小宽度一般不应小于20m，井身避免穿越含水量大及不良地质区段。斜井仰角α的大小，主要考虑斜井长度及施工方便，一般以不大于25°为宜，且井身不宜设变坡。斜井与隧道中线的夹角不宜小于40°，并在与隧道连接处宜用15～25m的水平道相连。井口场地通常设有向洞外的不小于3‰的下坡，以防车辆溜向洞内造成事故，且有利于排水。(4)斜井与隧道正洞的平面联接形式有单联式、斜双联式和正交双联式三种。(5)提升机械一般用卷扬机牵引斗车，坡度很小时亦可采用皮带输送或无轨运输，斜井内的轨道数视出碴量而定。 (6)井口段应修筑衬砌，其它部分视地质条件及是否作为永久通风道等条件决定是否修筑永久衬砌。(7)施工期间应作好井口防排水工程，严防洪水淹没。井口应设置安全闸(图)。防脱落钩安全缆绳手把钢轨>0.5m安全木闸斜井安全设施 四、竖井覆盖层较薄的长隧道、或在中间适当位置覆盖层不厚、具备提升设备、施工中又需增加工作面，则可用竖井增加工作面的方案。竖井的位置可设在隧道一侧，与隧道的距离一般情况下为15～25m之间(图)，或设置在正上方。 井下集水坑井口锁口圈壁座井筒1.5～3m1~2m坡道的联结段Ⅰ－Ⅰ断面竖井通道隧道隧道通道II竖井IIL竖井布置示意图竖井主体结构 井口段常处于松软土壤中，从地面往下1～2m(严寒地区至冻结线以下0.25m)应设置钢筋混凝土锁口圈。围岩较破碎时需修筑永久衬砌，开挖面与衬砌之间的距离不宜超过30m，衬砌厚度由设计计算确定，并不小于20cm。施工中，在井口、井底需有必要的安全措施，以防施工时发生事故。井口要注意防洪，加强排水防洪设施。井口与井底间应设置联系用的通讯信号设备。 2、施工组织方案确定原则和技巧 2、施工组织方案确定原则和技巧施工组织设计分类有以下几种：一按编制的主体分类建设方的施工组织设计承建商的施工组织设计二按编制的对象分类1.施工组织条件设计2．建设项目施工组织总设计3．单项工程施工组织总设计4．单位工程施工组织设计5．主要分部分项工程的施工组织设计三按编制的时间和深度分类1．投标项目的施工组织设计（或规划）大纲2．承建项目的施工组织设计 2、施工组织方案确定原则和技巧施工组织设计是中标后施工管理的计划安排和监理工程师监督的依据之一，一定要科学合理、切实可行。施工组织设计的主要内容如下：①工程概况；②开工前施工准备；③施工部署与施工方案；④施工进度计划；⑤施工现场平面布置图；⑥劳动力、机械设备、材料和构件等供应计划；⑦主要技术经济指标的确定。在上述几项基本内容中，第③、④、⑤项是施工组织设计的核心部分。工程施工方案是其中的关键，要根据现场考察情况，初定几套方案进行测算、比较。以确定合理、经济的方案。工期安排至少要比业主限定时间提前，以取得施工主动。 2、施工组织方案确定原则和技巧施工方法确定的原则施工方法是施工方案的核心内容，具有决定性作用。施工方法一经确定，机械设备的选择就只能以满足它的要求为基本依据，施工组织也在这个基础上进行。施工方法的确定考虑以下四个方面：⑴确定的施工方法必须具备实现的可能性。⑵确定的施工方法考虑对工期的影响，即保证合同工期的要求。⑶确定的施工方法进行多种可能方案经济比较，力求降低成本。⑷确定的施工方法能够保证施工安全质量。对以上几点必须进行全面的衡量以确定施工方法。 2、施工组织方案确定原则和技巧施工方案的编制技巧工程施工组织设计一般包括目录、综合说明、总体施工方案、主要施工方法和工艺、施工进度计划和保证措施等六大部分，每个部分又包含多项内容。目录根据确定的施工组织设计内容进行目录编排，目录是整个施工组织设计的纲，目录编排要求合理、全面、重点突出、一目了然。综合说明综合说明是反映施工组织设计编制前提的重要部分，重难点分析及主要对策也在该部分出现。对综合说明的要求是：语句精炼、定论准确、内容全面、层次明晰。要求具有“概括性、准确性、完整性”。总体施工方案这部分内容主要反映工区划分、总平面布置、施工组织方案和技术方案、资源配置方案等。该部分是施工组织设计中最为重要的部分。对这部分的要求是：工区划分合理，易于施工组织，施工顺序和施工衔接合理，临时工程项目齐全，布置清楚合理，关键技术方案可靠，总体方案把握准确，叙述简明。 2、施工组织方案确定原则和技巧主要施工方法和工艺这部分内容主要反映施工组织设计中拟采取的施工方法、工艺流程、标准、作业组织、操作要点等。对这部分的要求是：要求该部分内容的编写应细致实用。保证技术先进、工艺可靠、经济合理、表述清楚形象。应图文并茂，必要时插入施工图片，克服单纯文字枯燥叙述的呆板做法。施工进度计划这部分内容主要反映施工组织设计中在要求的具体时间内，对资源的需求及产出的量化过程和结果。对这部分的要求是：在计算的基础上，合理、均匀、完整的反映施工中动态的量化投入和产出。保证措施这部分内容主要反映对保证施工目标实现拟采取的控制方法，该部分内容与管理模式、管理要求和方法关联很大，必须要求具有针对性，具体对所承担的工程有相应的符合实际的组织保证措施。 3、施组主要指标与资源配置 3、施组主要指标与资源配置施组主要指标内容内容要具体，切合施工实际，不能有重大的遗漏。措施应能体现施工调查，对设计文件核对等工作的深入程度，不能对重大地质现象漏查或未提出相应措施。场地布置1、大堆材料堆放场地应便于运输，各类材料不能混堆，能防止雨水冲刷流失。2、生产房屋和生产设施尽量靠近洞口，方便施工。3、生活房屋与洞口宜保持一定距离，能使施工人员在安静的休息环境。4、炸药库与雷管库要有足够的安全距离。5、房屋、库房等之间留有防火通道，并保证不会遭受洪水、泥石流、滑坡等灾害。 3、施组主要指标与资源配置施工时间安排1、总工期要满足合同工期要求。2、安排进洞前的准备工作时间要充足，坚决避免因准备不足匆忙单工序独进，最终被迫停工的现象出现。3、各工序计划安排时间符合施工工艺要求和施工条件，考虑混凝土时效时间和施工量测检查时间。4、各施工阶段时间计划与资源供应计划相吻合，仔细考查人员、资材、机械、设备的到场计划，查核施工用电、工程临时用地手续与施工环境有关的协议等。5、易受降雨、低温影响的洞口及洞口段工程，应避免安排在不适宜的气候、季节中施工。6、对于进洞施工和软弱不良地质段施工的时间安排要留有余地，避免因赶时间或变换施工方法延误工期而盲目蛮干。 3、施组主要指标与资源配置施工方法方案1、就不同的围岩条件和埋置深度所采取的掘进支护方法是否得当，各施工方法的转换是否便当容易。2、对于地形偏压、构造偏压、大的断裂带、膨胀性围岩区，岩爆区、溶洞发育区、有害气体段的施工是否有相应的措施。3、为避免因隧道修筑，出现枯水面危及生态环境，地基沉陷、爆破震动而危害地表建筑等，采用的施工措施是否有效。4、针对洞口地形地质条件所采取的进洞方案是否可靠，防止出现屡次进洞失败，最终造成更不利的进洞状况。5、针对洞口路堑形成的高边仰坡、或洞口存在溶石坍落、或洞口处于不稳定的滑体范围内，是否采取必要的工程措施，如喷锚加固、排除危石、增加或接长明洞、卸载压坡、修筑临时或永久排水系统等。6、施工量测监控方案中的观测断面设置、量测项目选择、数据读取时间间隔、资料处理方法，围岩稳定性的判断等，是否符合工程项目的实际，是否能满足施工指导要求。7、是否通盘考虑隧道主体工程和附属建筑物所构成的有利条件，多开工作面。有利于缩短工期，减少隧道通风费用。8、所确定的各施工区段长度是否适应规定工期、弃碴场地容量，并将各施工区段之间贯通点置于围岩条件较好处，切忌放在不良地质段。 3、施组主要指标与资源配置施工能力1、施工管理机构要包括能独立行驶职权的技术管理部门、质量检查部门等。2、施工管理部门要求配置相应的素质较高的固定人员。技术管理部门要由项目总工程师、技术主管工程师、技术员等组成；质量检查部门要由专职质检人员、实验室实验人员和班组的兼职质检人员构成；安全检查部门要由项目、施工队的兼职安全员和班组的专职安全员组成。各部门负责人要有一定隧道施工管理经历，其他人员应具有懂专业、熟悉规范、责任心强的训练有素人员。3、工地试验室的试验设备，应能满足现场常规试验的要求。4、计划到场的施工机械是否配套，能否满足所选择的施工方法，机械品种、规格、型号、机械数量是否能满足施工方案安排的需求。5、施工机械配置的综合效率，要能使施工速度达到计划要求的速度，通常以开挖机械施工能力为基数，装碴、运输、支护、浇筑衬砌等机械的施工能力依次递增，混凝土拌和机械能力要远大于其它机械的能力。6、施工人员组成各工种应齐备，人数合适，比例适当。7、空气压缩机、自备发电机、变压器、供水泵等要与隧道施工机具配套，风、水、电的供应应满足正常施工的需要。 3、施组主要指标与资源配置施工用料1、复核洞内洞外各项工程的主要材料用量，材料供应计划是否满足施工进度的需要。2、工程所用材料应出据产地、品质证书及抽样检测试验报告单等书面文字，并证明材料合格、符合规范、合同文件。3、提供工程所用水泥混和料，如砂浆、混凝土、注浆材料，配合比设计报告单，各水泥混和料试验结果要符合规范规定的各项指标。 3、施组主要指标与资源配置资源配置机械设备选型配套原则1设备的外形尺寸机械设备的外形尺寸要保证其在隧道的作业空间内运转自如，交叉作业的机械设备应能满足相互之间安全距离的要求。2机械动力性能、生产能力每种机械设备的生产能力应与其他机械相匹配，并满足施工总工期的要求；机械动力性能要满足隧道的坡度、每循环工作量及施工环境的要求。3机械适应能力强所选的机械设备尽量能适应不同的施工方案及多种环境的作业要求。4机械选配的经济性保证工期要求的同时，应尽量降低总的设备投入成本，并选择节能型的设备。 3、施组主要指标与资源配置机械设备选型配套原则5机械设备的防爆性能如果施工中会遇到煤层，并有瓦斯突出的可能，此工作面机械设备应考虑采用防爆型电力设备，内燃机械不能进入此工作面施工。6机械的通用性、维修性好同类机械设备应尽量采用同一厂家、同一型号的设备，以加强设备的通用、互换；国产设备质量能基本达到要求时，尽量选用国产设备，保证设备配件充足、维修方便快捷。7选用低污染、低噪音设备通风是隧道特别是长大隧道施工中的难题，洞内设备应选用低污染、无污染设备，以减少施工中的空气污染源，提供一个良好的施工环境。 3、施组主要指标与资源配置运输设备的选型和配套隧道工程出碴运输采用有无轨运输和有轨运输两种方式，一般隧道多采用无轨运输方式，3km以上的长大隧道施工中一般采用有轨运输方式，有轨运输设备主要为梭式矿车，并向大容量重载运输的方向发展。国内的梭矿车生产厂家不多，但已经形成了多个系列，各个系列的性能各不相同，容积有4m3～20m3不等。虽然国内生产的梭矿车质量比不上英、日等国家的产品，但也基本能够满足隧道施工的要求，综合考虑施工成本、生产能力、设备故障率及维修及时性等各种因素，仍以选择国产梭矿车为宜。铁路隧道施工较为常用的是14m3梭矿规格的梭矿，通常单节使用。近年又陆续开发了16m3、20m3的梭矿，并发展为单节使用和搭接使用两种形式。 3、施组主要指标与资源配置14m3、16m3、20m3的三种梭矿的主要性能特点见下表型号容积（m3）载重（t）轨距（mm）装载高度（mm）卸载时间（min）功率（kw）最小转弯半径（m）适应钢轨适应断面（m）外形尺寸（mm）SS14B单涡轮1426900,7621080218.515P24以上3.5×3.511255×1710×2275SS16DB双涡轮1630900,762122022×2215P38以上4.3×4.312840×1580×2490SS20B双涡轮2040900,76214103.22×2220P43以上5×516000×1750×2500 3、施组主要指标与资源配置有轨运输牵引机车的选择为减小污染，长大隧道施工中的运输牵引设备通常选择电力机车（电瓶车），目前国内常用的牵引机车规格有8T、10T、12T、16T等几种。电瓶车的情况与梭矿相类似，虽然国内产品的质量与其他发达国家相比仍有一定差距，但已经能够满足隧道施工的基本要求，且维修方便、迅速，因而本工程仍选择国产电瓶车为本隧道的牵引设备。根据选定梭矿的容量和隧道坡度、机车牵引力大小经计算，选定隧道的运输牵引设备。 3、施组主要指标与资源配置装载设备的选型和配套隧道的洞内装碴设备按行走方式有轮胎式、轮轨式、履带式，按装载方式又分为后卸式和侧卸式。后卸式装碴设备以目前隧道施工采用的各种扒碴机、挖掘装载机、耙斗机、铲斗机等为主，国产的这类设备大多生产效率在150方/小时以下，有些厂家已经开始研究开发生产能力在200方/小时以上的挖掘装载机。装载能力在100方/小时以下的，由于作业效率不高，隧道施工中一般不考虑采用。国外同类产品的质量、性能等各方面都有很大提高，作业效率也很高，有代表性的德国产ITC312H3型挖掘装载机的装载能力达到250方/小时以上，可以很大程度上缩短隧道施工的出碴时间，提高隧道施工效率。但由于这类产品价格昂贵，在国内隧道施工领域虽然在用，但是并没有十分普及。国产的各种电动-液压型的后卸式装载设备在质量方面与国外同类产品相比有一定差距，特别是在液压部件、动力性能方面尤为突出。但由于其价格相对低廉、维修方便快捷，在一些非重点工程或非控制作业面仍然有较多的应用。侧卸式装载设备主要以各种轮胎式、履带式装载机为主，特别是轮胎式装载机以其行走快、机动灵活、技术成熟度较高、可以适应洞内外的多种工作等特点而在隧道施工中被广泛地应用。随着近年来越来越多的国外厂家与国内厂家以合资、合作的方式生产这类产品，为利用国外先进的技术、设备为工程施工生产服务提供了很好的途径。 3、施组主要指标与资源配置部分有轨运输的装载设备类型、主要型号及性能设备名称外形尺寸长×宽×高（mm）功率（KW）装载能力或斗容量行走方式（价格：万元）扒取高度或装载高度（m）卸载高度（m）LWL-150挖掘装载机10180×2130×312055150方/小时履带式（42）41.24~2.685LBZ-150蟹立爪装载机8920×2120×267055150方/小时轮轨式（32）3.61.4~2.4LZ-120型立爪装载机6910×1910×246055120方/小时轮轨式（26．3）2.61.6~2.6ITC312H3挖掘装载机12000×2300×330090/112电机/内燃机250方/小时履带+轮轨牵引式（498．5）6.42.5~3.5WA320-3侧卸装载机7250×2900×33351142.0方轮胎式（68．6）2.82.8ZL40F侧卸装载机7170×2700×33401181.8方轮胎式（28．3）2.763.86ZLC40B侧卸装载机7195×2700×33371181.8方轮胎式（32．3）2.843.93 3、施组主要指标与资源配置以全长9418m渝怀铁路武隆隧道为例，该隧道平导及出口方向2#工作面断面较小，侧卸式装载机无法工作，装碴设备只能选择后卸式扒碴机。因为这个工作面为本工程的控制工期工作面，采用ITC312H3挖掘装载机作为本工作面的装碴设备，在工程前期ITC312H3挖掘装载机不能到场之前，采用国产设备中生产性能较好的LWL-150挖掘装载机进行装碴作业，两种设备都具备防爆性能。正洞进口方向与出口方向1#工作面为本工程非控制工作面，经过比选，认为装载机具有移动灵活、技术成熟、能适应多种工作、实际装载能力与LWL-150挖掘装载机基本相当且可装载较大尺寸岩块等特点，最终决定采用侧卸式装载机进行这两个工作面的装碴作业。本工程隧道最小开挖宽度5.4米，考虑到梭矿车宽1.58米及机械间、机械与岩壁间的最小安全距离，所选装载机车身宽度不得超过3.22米。依据两个工作面的不同特点及要求，选择WA320-3型的装载机在进口方向工作面作业，ZL40F型的装载机在出口方向的1#工作面出碴。 3、施组主要指标与资源配置钻爆设备的选型与配套目前隧道钻爆法施工的凿岩机械主要凿岩机和凿岩台车两大类，凿岩机又分为风动、电动、液压、内燃凿岩机四种，隧道凿岩台车又有履带式、轮轨（门架）式、轮胎式三类。电动、液压、内燃凿岩机由于各自凿岩速度慢、机体重量重、使用成本高等明显的弱点而不被常用，隧道掘进最常用的凿岩机是风动凿岩机。凿岩台车依据其灵活性和使用功能，使用较多的是轮胎式和轮轨式。目前国内隧道施工所用的凿岩台车主要的国外产品有瑞典阿特拉斯、芬兰塔姆雷克和日本古河产业等公司生产的轮胎式、门架式（二臂、三臂、四臂）台车，国内生产的台车主要有南京黎明机械厂、沈阳风动机械厂、宣化风动机械厂生产的二、三臂轮胎式、轮轨式台车。风枪配合自制二（三）层钻孔台架进行钻爆施工和凿岩台车进行隧道钻孔作业相比较各有特点，现分以下几方面进行说明： 3、施组主要指标与资源配置施工速度凿岩台车在这个方面有着很大的优势。根据统计，钻孔台车在中硬岩中成孔速度大致为1.5～2m/min,风枪成孔速度大致为0.15～0.25m/min,台车成孔速度大约是风枪成孔速度的8～10倍。但利用中导洞超前的施工方法，可以将掌子面的钻孔作业分成两次来完成；中导洞利用两层钻孔台架、光爆层利用三层钻孔台架可以以风枪的数量优势来弥补其成孔速度低的缺陷。中导洞与光爆层合计可以上到18台风枪，基本与二臂台车相当。施工质量钻孔台车可以打大直径孔作掏槽眼，爆破时掏槽效果较好；风枪钻孔无法利用打眼掏槽，炮眼利用率要比钻孔台车作业低。但风枪钻孔由于其灵活性及中导洞先行的施工方法使得其光面爆破的质量比钻孔台车施工的光爆质量要好。工程适应能力钻孔台车一般适用于全断面开挖，特别是门架式台车更是如此。风枪钻孔则具有极大的灵活性，无论中导洞超前、全断面施工还是台阶法施工，这种施工方法都能适应，特别是在一些施工场地狭小或局部补炮的时候，其优势更为明显。钻孔台车的移动总体来讲并不很灵活，特别是在有轨运输的隧道中，由于地面上铺有运输轨道，轮胎式台车的移动必定会给出碴运输带来干扰。采用风枪钻孔时则避免了这种影响。 3、施组主要指标与资源配置设备可靠性钻孔台车一旦出现故障，必定给施工带来影响。采用风枪作业则不必要考虑设备故障给施工造成的影响。投入成本进口二臂凿岩台车多在500万元以上，国产二臂台车也都在100万元以上。采用风枪的投入则要低的多，按30台风枪计算也不过10万元。巨大的投入及施工市场越来越低的价格使得多数施工企业在凿岩台车的使用上十分谨慎。与其他设备的合理搭配门架式台车只适宜与后卸式有轨出碴设备相配套；轮胎式台车在以有轨出碴方式施工的单线隧道中移动很受限制，只能同车体很窄、斗容量很小的侧卸式装载机相搭配，造成两者的生产能力很不相称。采用风枪钻孔时，由于风枪钻孔台架下的净空可以在制作时依据隧道断面和设备需要来控制，从而可以和多种侧卸式、后卸式装碴机械相匹配，并能充分发挥设备的生产能力。 3、施组主要指标与资源配置辅助施工设备的选型配套选定上述钻爆、运输、装载设备后，经过比较及计算，进行辅助机械配套选择，主要包括：有轨运输的轨道、道岔，喷锚设备，衬砌设备，通风设备等。有轨运输的轨道、道岔与选定的运输设备相匹配，喷锚料和衬砌砼运输也和运输设备相匹配，优先选用整体式液压衬砌台车进行衬砌施工。隧道通风隧道施工必须进行通风，並达到以下标准：1．通风目的是保证施工生产正常安全和施工人员的身体健康。2．必须采用机械通风。一般选用压入式通风。按隧道计划同时工作的最多人数需要的新鲜空气计算需要的风量。按照“铁路隧道施工规范”（TB10204-2002，J163-2002）规定，每人每分钟需供应新鲜空气3m3。最小风速不小于0.15m/s。 3、施组主要指标与资源配置3．隧道作业环境应符合下列卫生及安全标准：1）空气中氧气含量，按体积计算不得小于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。3）瓦斯浓度小于0.75%。4）有害气体最高容许浓度：一氧化碳最高容许浓度为30mg/m3；二氧化碳按体积计不得大于0.5%；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。根据上述标准进行计算和类比，选择合适的通风设备、通风方式、通风风量，做好隧道通风，将可燃性气体和有害气体控制在容许值以内。 4、新奥法要诀简介 4、新奥法要诀简介新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称,原文是NewAustrianTunnellingMethod简称NATM,新奥法概念是奥地利学者拉布西维兹(L.V.RABCEWICZ)教授于50年代提出的,它是以隧道工程经验和岩体力学的理论为基础,将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段的一种施工方法,经过一些国家的许多实践和理论研究,于60年代取得专利权并正式命名。之后这个方法在西欧、北欧、美国和日本等许多地下工程中获得极为迅速发展,已成为现代隧道工程新技术标志之一。六十年代NATM被介绍到我国,七十年代末八十年代初得到迅速发展。新奥法成为在软弱破碎围岩地段修筑隧道的一种基本方法。新奥法施工特点及时性新奥法施工采用喷锚支护为主要手段，可以最大限度地紧跟开挖作业面施工，因此可以利用开挖施工面的时空效应，以限制支护前的变形发展，阻止围岩进入松动的状态，在必要的情况下可以进行超前支护，加之喷射混凝土的早强和全面粘结性因而保证了支护的及时性和有效性。在爆破后立即施工以喷射混凝土支护能有效地制止岩层变形的发展，并控制应力降低区的伸展而减轻支护的承载，增强了岩层的稳定性。 4、新奥法要诀简介新奥法施工特点封闭性由于喷锚支护能及时施工，而且是全面密粘的支护，因此能及时有效地防止因水和风化作用造成围岩的破坏和剥落，制止膨胀岩体的潮解和膨胀，保护原有岩体强度。隧道开挖后，围岩由于爆破作用产生新的裂缝，加上原有地质构造上的裂缝，随时都有可能产生变形或塌落。当喷射混凝土支护以较高的速度射向岩面，很好的充填围岩的裂隙，节理和凹穴，大大提高了围岩的强度。（提高围岩的粘聚力C和内摩擦角）。同时喷锚支护起到了封闭围岩的作用，隔绝了水和空气同岩层的接触，使裂隙充填物不致软化、解体而使裂隙张开，导致围岩失去稳定。承载圈 4、新奥法要诀简介粘结性喷锚支护同围岩能全面粘结，这种粘结作用可以产生三种作用：①联锁作用，即将被裂隙分割的岩块粘结在一起若围岩的某块危岩活石发生滑移坠落，则引起临近岩块的联锁反应，相继丧失稳定，从而造成较大范围的冒顶或片帮。开巷后如能及时进行喷锚支护，喷锚支护的粘结力和抗剪强度是可以抵抗围岩的局部破坏，防止个别威岩活石滑移和坠落，从而保持围岩的稳定性。②复和作用，即围岩与支护构成一个复合体（受力体系）共同支护围岩。喷锚支护可以提高围岩的稳定性和自身的支撑能力，同时与围岩形成了一个共同工作的力学系统，具有把岩石荷载转化为岩石承载结构的作用，从根本上改变了支架消极承担的弱点。③增加作用。开挖后及时进行喷锚支护，一方面将围岩表面的凹凸不平处填平，消除因岩面不评引起的应力集中现象，避免过大的应力集中所造成的围岩破坏；另一方面，使隧道周边围岩由双方向受力状态，提高了围岩的粘结力C和内摩擦角，也就是提高了围岩的强度。粘结粘结剪切剪切 4、新奥法要诀简介新奥法施工特点柔性喷锚支护属于柔性薄性支护，能够和围岩紧粘在一起共同作用，由于喷锚支护具有一定柔性，可以和围岩共同产生变形，在围岩中形成一定范围的非弹性变形区，并能有效控制允许围岩塑性区有适度的发展，使围岩的自承能力得以充分发挥。另一方面，喷锚支护在与围岩共同变形中受到压缩，对围岩产生越来越大的支护反力，能够抑制围岩产生过大变形，防止围岩发生松动破坏。NN 4、新奥法要诀简介新奥法理论要点及施工要点1、新奥法与传统施工方法的区别：传统方法认为隧道围岩是一种荷载，应用厚壁混凝土加以支护松动围岩。而新奥法认为围岩是一种承载机构，构筑薄壁、柔性、与围岩紧贴的支护结构（以喷射混凝土、锚杆为主要手段）并使围岩与支护结构共同形成支撑环，来承受压力，并最大限度地保持围岩稳定，而不致松动破坏。新奥法将围岩视为隧道承载构件的一部分，因此，施工时应尽可能全断面掘进，以减少隧道周边围岩应力的扰动，并采用光面爆破、微差爆破等措施。减少对围岩的震动，以保全其整体性。同时注意隧道表面尽可能平滑，避免局部应力集中。新奥法将锚杆、喷射混凝土适当进行组合，形成比较薄的衬砌层，即用锚杆和喷射混凝土来支护围岩，使喷射层与围岩紧密结合，形成围岩-支护系统，保持两者的共同变形，故而可以最大限度地利用围岩本身的承载力。2、保护隧道围岩自身的承载能力新奥法施工在隧道开挖后采取了一系列综合性措施：构筑防水层、围岩隧道排水；选择合理的断面形状尺寸；给支护留变形余量；开巷后及时做好支护、封闭围岩等，都是为保护隧道围岩的自身承载能力，使围岩的扰动影响控制在最小范围内，并加固围岩，提高围岩强度。使其与人工支护结构共同承受隧道压力。 4、新奥法要诀简介新奥法理论要点及施工要点3、允许围岩由一定量的变形，以利于发挥围岩的固有强度。同时隧道的支护结构，也应具有预定的可缩量，以缓和隧道压力。围岩的变形是控制在一定范围内的，必须避免围岩变形过大，从而导致围岩强度的削弱以致引起垮落、失稳。支护结构具有一定的变形量，允许隧道围岩产生一定的变形，以缓和来自隧道的巨大压力，更进一步减轻支护荷载。4、新奥法施工过程中量测工作的特殊性由于岩体生成条件与地质作用的复杂性，施工条件的复杂性，以及对工程设计参数的精确要求，得要通过许多量测手段，在施工过程中对围岩动态和支护结构工作状态和支护结构工作状态进行监测。并用监测结果修改初步设计，指导施工。量测的结果可以作为施工现场分析参数和修改设计的依据，因而能够预见事故和险情，以便及时采取措施，防患于未然提到施工的安全程度。由上所述，新奥法的支护原则是：围岩不仅是载物体，而且是承载结构；围岩承载圈和支护体组成隧道的统一体，是一个力学体系；隧道的开挖和支护都是为保持改善与提高围岩的自身支撑能力服务。 4、新奥法要诀简介新奥法的主要支护手段与施工顺序新奥法是以喷射混凝土、锚杆支护为主要支护手段，因锚杆喷射混凝土支护能够形成柔性薄层，与围岩紧密粘结的可缩性支护结构，允许围岩又一定的协调变形，而不使支护结构承受过大的压力。施工顺序可以概括为：开挖→一次支护→二次支护。开挖开挖作业的内容依次包括：钻孔、装药、爆破、通风、出碴等。开挖作业与一次支护作业同时交叉进行，为保护围岩的自身支撑能力，第一次支护工作应尽快进行。为了冲分利用围岩的自身支撑能力开挖应采用灌面爆破（控制爆破）或机械开挖，并尽量采用全断面开挖，地质条件较差时可以采用分块多次开挖。一次开挖长度应根据岩质条件和开挖方式确定。岩质条件好时，长度可大一些，岩质条件差时长度可小一些，在同等岩质条件下，分块多次开挖长度可大一些，全断面开挖长度就要小一些。一般在中硬岩中长度约为2-2.5米，在膨胀性地层中大约为0.8-1.0米。 4、新奥法要诀简介新奥法的主要支护手段与施工顺序第一次支护作业包括：一次喷射混凝土、打锚杆、联网、立钢拱架、复喷混凝土在隧道开挖后，应尽快地喷一层薄层混凝土（3-5mm），为争取时间在较松散的围岩掘进中第一次支护作业是在开挖的碴堆上进行的，待把未被碴堆覆盖的开挖面的一次喷射混凝土完成后再出碴。按一定系统布置锚杆，加固深度围岩，在围岩内形成承载拱，由喷层、锚杆及岩面承载拱构成外拱，起临时支护作用，同时又是永久支护的一部分。复喷后应达到设计厚度（一般为10-15mm）,并要求将锚杆、金属网、钢拱架等覆裹在喷射混凝土内。完成第一次支护的时间非常重要，一般情况应在开挖后围岩自稳时间的二分之一时间内完成。目前的施工经验是松散围岩应在爆破后三小时内完成，主要由施工条件决定。在地质条件非常差的破碎带或膨胀性地层（如风化花岗岩）中开挖隧道，为了延长围岩的自稳时间，为了给一次支护争取时间，安全的作业，需要在开挖工作面的前方围岩进行超前支护（预支护），然后再开挖。在安装锚杆的同时，在围岩和支护中埋设仪器或测点，进行围岩位移和应力的现场测量：依据测量得到的信息来了解围岩的动态，以及支护抗力与围岩的相适应程度。一次支护后，在围岩变形趋于稳定时，进行第二次支护和封底，即永久性的支护（或是补喷射混凝土，或是浇注混凝土内拱），起到提高安全度和整个支护承载能力增强的作用，而此支护时机可以由监测结果得到。对于底板不稳，底鼓变形严重，必然牵动侧墙及顶部支护不稳，所以应尽快封底，形成封闭式的支护，以谋求围岩的稳定。 4、新奥法要诀简介新奥法适用范围①具有较长自稳时间的中等岩体；②弱胶结的砂和石砾以及不稳定的砾岩；③强风化的岩石；④刚塑性的粘土泥质灰岩和泥质灰岩；⑤坚硬粘土，也有带坚硬夹层的粘土；⑥微裂隙的，但很少粘土的岩体；⑦在很高的初应力场条件下，坚硬的和可变坚硬的岩石；在下述条件下应用新奥法必须与一些辅助方法相配合①有强烈地压显现的岩体；②膨胀性岩体（要与仰拱与底部锚杆相配合）；③在一些松散岩体中，要与钢背板与之配合；④在蠕动性岩体中，要与冻结法或预加固法等配合；在下列场合中应用应慎重①大量涌水的岩体；②由于涌水会产生流砂现象的围岩；③极为破碎，锚杆钻孔、安装都极为困难的岩体；④开挖面完全不能自稳的岩体等。 4、新奥法要诀简介中国工程师从欧洲引进了新奥法，并且结合中国的情况对新奥法及其相关技术，诸如支扩手段，量测和监控技术等作了进一步的开发。可以毫不夸张地说，新奥法的推行确实引起了矿山法修建技术在开挖方法、施工技术乃至于隧道设计思想方面的重大变革。尽管如此，仍然应该说我国推行新奥法的情况并不尽如人意。在诸多工程中也不乏失败的实例。除了施工管理、质量控制和相关技术的掌握等方面的原因外，主要在于隧道工程师们有时对新奥法的实质缺乏正确的理解。对于“新奥法”一词的内涵，人们的认识有一个发展的过程。诚如它的名词本身—NewAustrianTunnellingMethod所表述的那样，新奥法的创始人最初是将它作为一种同新型支护相关的隧道修建方法提出来的。但后来发现，将新奥法拘泥于一种特定的施工方法或具体的支护技术将会使其推行受到很大的局限。于是，在一些文献中强调新奥法是一种“概念”、“哲学”、“原则”或“途径”，而不是一种固定不变的具体施工方法或技术。阐明这一点，有重要的现实意义。事实上，在一些工程中，由于照搬某些新奥法工程中具体施工方法而不注意结合本工程的实际来体现新奥法的原则而遭到失败。有一个软弱围岩中的特浅埋隧道施工，在使用新奥法的过程中曾发生坍通地表的大坍塌。其原因种种，其中有一条就是照搬某些高地应力地层中隧道的做法，片面强调支护的柔性，强调在初期支护施作后要尽可能让变形释放，而没有及时施作二次支护。 4、新奥法要诀简介新奥法的基本要点可归纳如下：1．岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，在施工中必须充分保护岩体，尽量减少对它的扰动，避免过度破坏岩体的强度。为此，施工中断面分块不宜过多，开挖应当采用光面爆破、预裂爆破或机械掘进。2．为了充分发挥岩体的承载能力，应允许并控制岩体的变形。一方面允许变形，使围岩中能形成承载环；另一方面又必须限制它，使岩体不致过度松弛而丧失或大大降低承载能力。在施工中应采用能与围岩密贴、及时筑砌又能随时加强的柔性支护结构，例如，锚喷支护等。这样，就能通过调整支护结构的强度、刚度和它参加工作的时间（包括闭合时间）来控制岩体的变形。3．为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快闭合，而成为封闭的筒形结构。另外，隧道断面形状应尽可能圆顺，以避免拐角处的应力集中。4．通过施工中对围岩和支护的动态观察、量测，合理安排施工程序、进行设计变更及日常的施工管理。5．为了敷设防水层，或为了承受由于锚杆锈蚀，围岩性质恶化、流变、膨胀所引起的后续荷载，可采用复合式衬砌。6．二次衬砌原则上是在围岩与初期支护变形基本稳定的条件下修筑的，围岩和支护结构形成一个整体，因而提高了支护体系的安全度。上述新奥法的基本要点可扼要的概括为：“少扰动、早喷锚，勤量测、紧封闭”。 4、新奥法要诀简介新奥法要点1．围岩是受洞室开挖影响的那一部分岩（土）体，围岩是三位一体的即：产生荷载、承载结构、建筑材料。2．隧道是修筑在应力岩体中的，具有特殊的建筑环境，不能等同于地面建筑。3．隧道结构体系=围岩+支护体系。那么，什么是新奥法概念的内涵？其实，只有一条，那就是保护围岩，调动和发挥围岩的自承能力。从这样一个原则出发，可以根据隧道工程具体条件灵活地选择开挖方法、爆破技术、支护形式、支护施作时机和辅助工法。至于对围岩变形的控制，根据不同情况，有时应强调释放，有时应强调限制。其目的都是为了“保护围岩，调动和发挥围岩的自承能力”。 4、隧道、地铁质量通病及其防治措施 工程质量的重要性大家都很清楚，为确保工程质量，在实际工程质量管理中，我们动用了大量的人力、物力对工程质量实行全方位、全过程、全天候的预控、监控，可往往还是出现一些不尽人意的质量问题和通病，隧道、地铁工程常见质量通病有：断面超挖、欠挖，喷射砼的厚度和密实性不够，喷射砼开裂，衬砌结构渗漏，混凝土衬砌开裂等。为此，我谈一些隧道、地铁工程质量通病的一些预防措施，和大家交流一下。 隧道开挖隧道开挖质量通病的表现主要是：断面超挖、欠挖新奥法的基本理论依据，就是充分利用围岩本身所具有的承载力效能。因此开挖爆破形成的断面形式十分重要，为此就要求我们认真做好地质超前探查工作，编制切实可行的开挖方案，合理确定开挖方式、开挖步骤和循环进尺，保持各开挖工序相互衔接，均衡施工。岩石隧道爆破，应采用光面爆破或预裂爆破技术，使隧道开挖断面尽可能地符合设计轮廓，减少对围岩的扰动，在设计要求的范围内进行控制严格控制超挖，不得欠挖。①安全性。控制好超欠挖，断面圆顺，结构稳定，保证安全。②经济性。不论因任何原因或目的造成的超挖必须采用衬砌同级砼进行回填密实，增加经济投入；欠挖需要投入人力、时间进行处理。 隧道初期支护及时支护是隧道施工成败的关键所在。初期支护喷射砼是承担施工阶段地层荷载的主要结构，必须有足够的强度、刚度和抗渗性。隧道初期支护质量通病的表现主要是：喷射砼的厚度不够，喷射砼的密实性不够，喷射砼开裂渗漏。一是锚杆施工应严格按照规范要求进行钻孔、注浆作业，锚杆安设后，不得随意敲击，其端部3天内不得悬挂重物。在有水地段，采用普通水泥砂浆锚杆时，如遇孔内流水应在附近另行钻孔后再安设锚杆，亦可采用速凝早强药包锚杆或采用锚管锚杆向围岩压浆止水。二是喷射混凝土配合比应通过试验选定，满足设计强度和喷射工艺的要求，应增大混凝土与岩石的粘结力和减少回弹。对混合料应搅拌均匀，随拌随用，并采用强制式搅拌机在短时间内完成，严禁受潮，根据隧道施工技术规范要求，在第一层喷射砼时可适当增加速凝剂的掺量，增强粘结力，达到稳定围岩的作用。喷射混凝土应覆盖钢筋网2cm以上，在施工中要防止产生夹层和空鼓现象的发生。三是构件支护结构型式及其接头，应简单牢固，方便装拆，相互之间按设计要求进行连接，构成整体，其它按施工支护中构件支护的架设应符合的要求进行。四是钢筋网采用设计要求的加工成方格网片，纵横钢筋相交处可点焊成块，也可用铁丝绑扎成一体，有钢支撑（格栅）时，将钢筋网点焊在两榀钢支撑的外弧上；无钢支撑（格栅）时，通过与锚杆焊接固定在开挖的轮廊面上，且随岩面起伏铺设。 衬砌结构渗漏隧道衬砌是为了保持岩体的稳定性和行车安全而修建的永久性建筑物，它通常需要承受较大的围岩压力、地下水压力，有时还要受到化学物质的侵蚀等。衬砌施工前应做好各种防排水设施，防止侵蚀性水侵入混凝土。①衬砌前对洞身地下水渗漏较严重部位补充注浆堵水：隧道开挖后，防水板施工前，对隧道仍有严重渗漏水地段采用注浆堵水，堵住水源，减少地下水渗漏的压力和流量。②软式透水管排水：对于注浆和湿喷砼末能防住的地下水，通过拱、墙系统设置的环向软式透水管和纵向软式排水管，将地下水引排至洞内排水侧沟排出。软式透水管安装施工必须严格按设计进行，软式透水管的安装定位必须准确，转角园顺，排水畅通，对富水及水压力较大的地段，适当增加软式透水管，使水排向水沟，减少二次衬砌防水混凝土防水压力，保证建成后的隧道边墙、拱部不会因水压力过大出现渗漏现象。③二次衬砌防水混凝土防水：衬砌防水砼是提高结构防水能力的具体形式和关键所在。作好防水砼的设计和施工是控制结构防渗漏的首要措施。施工时，应根据防水砼的特点、防水要求做好施工控制。④施工缝、变形缝防水：施工缝按要求设置止水条，变形缝按要求设置好橡胶止水带。施工时责任到人并有专人旁站指导、检查止水构件的施工，确保施工质量。此部份的施工操作工艺要求相当高，必须质检人员全过程监督，确保施工质量。 混凝土衬砌混凝土用于各类工程建设中已经有100多年的历史，具有系统的理论和完善的设计、施工技术规范，但在混凝土工程施工中却常常出现质量问题，对工程质量和安全构成隐患。如混凝土开裂、表面裂纹、蜂窝麻面、气孔、孔洞、露筋、跑模、施工缝漏水、鼓包、混凝土色彩不均及斑块等。针对以上问题，仔细分析其成因，采取相应的措施，才能有效确保混凝土的施工质量。 混凝土施工质量问题的成因混凝土施工产生裂缝的原因　　混凝土裂缝按其形状分为表面的、贯穿的、纵向的、横向的、上宽下窄、下宽上窄、枣核形、对角线式、斜向的、外宽内窄的和纵深的等。　　混凝土产生裂缝的原因：混凝土会产生干缩变形，温差和结构变形。在凝固过程中会收缩，混凝土的干燥过程是其所含水分转变为蒸汽(气化)的过程，水泥石的脱水收缩引起混凝土的干缩，在此过程中，水泥砂浆失水收缩变形大于粗骨料，收缩变形使粗骨料受压砂浆受拉和其他应力分布，这些应力场在截面上的合力为零，但局部应力会很大，以至在骨料界面产生微裂缝。混凝土干燥收缩受混凝土的含水量、水灰比(w/c)、水化度和粗骨料特性等所影响。通常产生裂缝的主要原因是材料因素、施工因素、设计因素。细分则有：(1)混凝土配合比不合理引起的裂缝；(2)混凝土化学收缩产生的裂缝；(3)混凝土干缩引起的裂缝；(4)混凝土中温度应力造成的裂缝；(5)混凝土拆模不当引起的裂缝；(6)混凝土养护不当引起的裂缝；(7)施工荷载造成的裂缝；(8)不均匀沉降引起的裂缝。一般由施工因素造成的混凝土裂缝占80％；因混凝土配合比不当造成的混凝土裂缝占15％；因设计不当造成的裂缝可能占5％。　　混凝土配合比不当造成的混凝土裂缝，多是由于水泥品种选择不合理，水泥用量大，水化热大，温升高，采用早强剂和膨胀剂不当造成的。由施工不当造成的裂缝主要是拆模过早，施工荷载和养护不当引起。 混凝土施工质量问题的成因混凝土产生气孔、孔洞和蜂窝麻面的原因混凝土产生气孔、孔洞和蜂窝麻面一直是混凝土工程的质量通病，对工程的质量有很大的危害，严重影响混凝土的外观质量，并增加修复费用。(1)气孔混凝土表面产生气孔的原因：有模板的束缚，混凝土硬化后，附在模板和建筑物表面的大气泡破裂从而产生凹凸不平的气孔；但更深层的原因显然与混凝土本身的特性和施工方法有关；混凝土水灰比和坍落度过大，混凝土内空气含量过多，易形成气泡积于模板壁；振捣时间短，漏振、欠振，水分汽泡积于模板壁不能被完全赶出；振捣秩序错误，因由内向外振捣或随意振捣，使水分和气泡集中于板壁不能排出。(2)孔洞孔洞一般指混凝土局部呈酥松状，石子间隙较大，甚至呈孔洞状，其间没有水泥砂浆填充。其危害是减小混凝土构件的有效截面，影响结构安全。原因是：混凝土配合比不当造成大粒径石子过多，或砂浆少，石子多；混凝土拌和时间短，不均匀，和易性差，难以振捣；浇筑时下料自由落差大，骨料离析；一次投料过多，没有分层分段浇注，难以振捣到位导致空洞。 混凝土施工质量问题的成因(3)蜂窝蜂窝是指混凝土表面缺少水泥砂浆而形成石子外露。其产生原因是：模板支护不坚固、拼缝不严，振捣时造成严重漏浆；材料计量不准确，使混凝土浆少石多；浇筑时，混凝土发生分层、离析现象；混凝土振捣不密实或漏振等。(4)麻面麻面是混凝土构件表面呈现无数的小口点和半球状的小窝，粗糙不平，严重影响混凝土的外观质量，必须修复后才能使用。振捣不密实，混凝土中沿模板壁的汽泡不能排出，停留在模板表面，振捣时产生离析，砂浆过少，造成麻面；混凝土和易性差，水泥砂浆不能均匀填充石子空隙；模板表面粗糙或粘有固化水泥砂浆，拆模时混凝土表面砂浆随模板粘脱；模板刷脱模剂不均匀，漏刷处水泥浆粘于模板，随拆模脱落等原因。(5)露筋和跑模露筋是指构件内钢筋未被混凝土包裹而外露。对结构的危害很大，使混凝土和钢筋的粘结力不够，引起钢筋锈蚀。原因是：模板支护不坚固，由于混凝土自身的重量和施工荷载，造成跑模；钢筋移位，振捣和混凝土的保护层不够，拆模时随模板粘脱等。 混凝土施工质量问题的成因混凝土表面出现色彩不均及斑块的原因混凝土表面在外观上会出现深浅不同的色彩和流纹，在结构上没有危害，但在外观质量上影响工程形象，特别在城市和交通要道的地方，严重影响市容。工程不但要满足使用功能的要求，还要美观。其产生的原因是：混凝土上盘配料与下盘配料和材料的颜色有差异；水灰比(w/c)太大，运输过程中混凝土产生离析，入仓后振捣不彻底；模板的除锈不干净，附有污物，脱模剂不均匀；施工中混凝土浆流到已经凝固了的混凝土表面形成斑痕。 混凝土质量问题的控制通过上述对混凝土施工质量问题产生的原因的分析，可以得出混凝土的施工质量问题不是单一因素产生的，而是很多因素共同作用的结果。对混凝土施工质量问题的有效控制，不能单纯的从某个因素出发，应该综合考虑所有的因素。从原材料筛选、施工方法和施工工艺的控制，到建立有效的质量管理体系，都要严格按照施工规范和质量验收标准执行。 ①严格选用原材料原材料尽量选择同一品牌、规格、型号、产地的水泥、砂、石等原材料，避免因品质差异导致工程质量差异和颜色变化。水要符合规定，有害物质不能超标。对原材料进场严格把关，进行现场检查、检验，对每批进场水泥都要检查其产品包装、出厂日期与出厂合格证是否一致，并按规定抽样送实验室检验，检验通过后方可使用。水泥存放与使用，应严格按水泥储存要求。②混凝土配合比的设计根据构件尺寸和部位，合理选择水泥品种、标号和用量，骨料级配合理。在保证混凝土设计强度的前提下，控制混凝土配合比设计，混凝土配合比应按规定进行试验和验算，施工过程中要求按规定取试块送检。尽可能采用低的水泥用量，拌和时应准确控制材料的称量，水和水泥的称量误差应控制在2％以内，骨料应控制在3％以内。③混凝土搅拌和运输混凝土的拌和要均匀，常以拌和时间控制，通常为1～2分钟，掺有外加剂时应适当延长。尽量缩短混凝土停放时间，减少坍落度损失。运输时防止离析与出现泌水现场，必要时采取重新搅拌；运输能力与速度服从浇筑速度与初凝时间的需要；泵送混凝土时需符合规定要求；振捣是保证混凝土匀质性的关键措施，混凝土不能自高处自由抛落，防止混凝土离析与部分骨料集中；吊斗送料时，要配备较大四边形漏斗，防止拌合物散乱四溅，用塑料布遮住上部模板防止混凝土散落到模板上沾掉脱模剂。 ④混凝土的支模和拆模模板必须要有足够的强度和刚度，能够承受混凝土产生的侧向压力和各种施工荷载而不变形。模板要平整光滑，不能有缺角、卷边，保证模板之间扣死之后没有缝隙。配制脱模剂时，可以用蜡质材料，也可以用有机硅和汽油配制。脱模剂的粘度不能太大，否则会影响气体的排出。首先要用电刷把模板上的水泥残渣和污物清理干净，然后均匀的涂上脱模剂。模板支回应牢固安全，地基要稳，支撑结构合理，防止跑模。支模时应将模板与原成品构件进行密实衔接，对于接头不平处的结构进行修整或找平，保证衬砌混凝土与原衬混凝土表面平整，无错台；拆模时要把握好时间，不能过早，拆卸时应轻轻拆下，防止用力过度，以免使混凝土掉角开裂和掉块，影响表面平整度。⑤正确使用外加剂混凝土外加剂种类繁多，按其化学成分可分为有机物和无机物两大类。有机物类外加剂大部分属于表面活性物质，而无机物外加剂多为电解质盐类。按使用功能分则可分为：减水剂、早强剂、引气剂、速凝剂、缓凝剂等。这些外加剂不能盲目地使用，需经过试验确定要使用的外加剂和用量。 机械、设备、材料、温度、环境、施工工艺等等都会影响混凝土主体结构的工程质量，要彻底预防质量通病，就要针对工程特点制定严密的预防措施，严格按照混凝土结构工程施工质量验收规范进行施工和质量的验收和监控，真正将预防措施落实到实处。以上是我对隧道施工质量通病的个人见解，这些方法的关键是在施工中必须加强与施工有关的管理技术、质检、现场施工等人员的岗位培训，建立严格的职责及奖惩制度，实行严格的检查签认制度，落实到人，从管理上保证施工质量，达到克服质量通病的目的。