隧道施工知识讲解

中建路桥六公司西阜项目三分部隧道专项施工技术知识目录一、隧道洞口及明洞施工二、大管棚施工三、洞身开挖四、超前支护五、初期支护六、仰拱及初支七、隧道防排水八、二次衬砌九、水沟、电缆槽十、混凝土养护方案十一、不良地质危害十二、隧道通风方案十三、监控量测、地质超前预报十四、隧道施工安全保证体系十五隧道测量技术重点讲解重点介绍关于隧道施工这次重点讲解隧道开挖方法、锚杆的施工、大管棚施作，喷射砼工艺以及防、排水系统。测量重点讲解：开挖轮廓线、钢拱架测量、二衬台车定位、监控量测和超欠挖断面测量。隧道定义及划分隧道定义及划分隧道：以任何方式修建，最终使用于地表以下的条形建筑物，其空洞内部净空断面在2平方米以上者均为隧道。公路隧道划分：500m内属于短隧道，500~1000m属于中长隧道，1000~3000m属于长隧道，3000m以上属于特长隧道。铁路隧道划分：500~3000m为中长隧道，3000~10000m是长隧道，10000m以上是特长隧道。隧道穿越的围岩，是十分复杂的地质体，不可预见因素太多；施工环境恶劣，通风困难、采光差、噪音大等，是一项属于高危作业。一、洞口及明洞施工一（1）.洞顶截水沟施工在进行洞口及明洞施工前，先将边、仰坡顶处的截水沟做好，防止地表水对边坡的冲刷、侵泡、造成边坡坍塌等，影响进洞施工。截水沟采用人工开挖。线型应圆顺，排水顺畅并与自然沟谷或路基排水系统顺接，截水沟的砌筑采用M7.5浆砌片石错缝座浆砌筑，M10砂浆勾缝。一（2）.洞口段施工2.1明洞、洞口开挖明洞采用明挖法施工，采用挖掘机分段、分层开挖，必要时辅以微震控制爆破开挖，人工配合挖掘机刷边（仰）坡，分段长度不大于10m，分层高度不大于2m。装载机配合挖掘机进行装碴作业，自卸汽车运输弃碴；开挖完成后及时进行喷锚作业，封闭岩面。隧道洞口工程临时边仰坡采用喷锚网防护，仰坡开挖根据设计图纸,拱顶以上采取1：0.5的坡率，拱顶以下采用1：0.15的坡率。2.2边、仰坡加固洞口段围岩稳定性差，必须进行处理后，再进行下部明洞及洞门的开挖。防护处理方案为锚喷网结合，采用C20喷射砼，厚10cm，ф6钢筋网，网格间距@=20cm×20cm，锚杆采用砂浆锚杆，边仰坡锚杆长度采用L=3.5m，间距@=120×120cm，沿边仰坡梅花形布置。一（3）、明洞钢筋保护一般在暗洞进尺50m以后开始施工明洞衬砌，期间钢筋要保护不生锈。一（4）.明洞施工明洞衬砌采用模板台车作内模，组合钢模作外模，拱墙衬砌混凝土由自动拌合站生产，罐车运输，泵送入模一次性灌注，插入式配合附着式振捣器振捣。洞口衬砌与隧道洞门整体灌筑后进行洞顶回填施工。明洞回填采用两侧对称法，由人工分层夯实，每层厚度不得大于0.3m，回填至拱顶齐平后，立即分层满铺填筑至要求高度，机械回填待拱圈砼强度达到设计强度且由人工夯实填至拱顶1.0m后方可进行。二、大管棚二（1）管棚施工1.1设计要求洞口浅埋段进暗洞第一环超前支护采用管棚预支护，洞口段套拱纵向设置长度为2m，厚60cm，套拱内预埋Φ127×4mm导向钢管；管棚采用Φ108壁厚6mm的无缝钢管，每根长30m；管棚环向间距中至中40cm。套拱施作过程（图示）导向管安装，固定钢拱架架设二（2）钻孔操作要点1.2.1钻杆与隧道中轴线成1~2。夹角，不包括路线纵坡，方向与路线中线平行。1.2.2钻孔深度30m。1.2.3移动钻机至钻孔部位，使导向管和钻杆在同一直线上，满足上仰角度；1.2.4钻机开孔时钻速宜低，钻进一定深度后转入正常钻速；1.2.5钻孔达到要求深度后，用高压风将孔内清理干净。钻孔（图示）二（3）管棚施工工序洞口上半断面开挖→测量定位→施作套拱和导向管→搭设作业平台→钻孔→清孔→安装管棚→管棚注浆二（4）顶管工艺流程1.3.1先施工单号管棚，每钻完一孔便顶进一根钢管。原则上一孔一注浆，由低到高。1.3.2安装钢管时先用人工顶进，人工不易顶进时采用机械配合顶进，顶进困难时用锤击钢管或用卡钳转动钢管，以取得较好的顶进效果。1.3.3单号管棚顶进完成后，管口用麻丝和锚固剂封堵钢管与孔壁间空隙，钢管自身利用孔口安装的封头将密封圈压紧，压浆管口安装三通接头，然后进行注浆。1.3.4施工双号管棚，按上述方法进行，施工并验证单号钢管注浆质量，发现有不密实的问题，及时在双号钢管中注浆填实处理。二（5）注浆施工1.4.1水泥浆水灰比为1:1,注浆压力：初压0.5-1.0MPa，终压2.0MPa。1.4.2注浆前应进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数。1.4.3当注浆压力逐渐升高、达到设计终压力并稳定10min，且进浆速度小于开始进浆速度的1/4或注浆量不小于设计的80%时，即可完成注浆。二（8）管棚施作过程管棚施工完毕1.拱部留核心土环型分部开挖法：拱部留核心土环型分部开挖法适用于本隧道的一般Ⅴ级围岩地段。在超前施作管棚完成后先开挖上弧形导坑，并进行初期支护，再分部开挖剩余部分。三洞身开挖I.超前支护；2.上半断面环向开挖；Ⅲ.上半断面初期支护；4.上半断面核心土开挖；5.下半断面左侧壁开挖；Ⅵ.下半断面左侧壁初期支护；7.下半断面右侧壁开挖；Ⅷ.下半断面右侧壁初期支护；9.下半断核心土开挖（含仰拱开挖）；Ⅹ.仰拱初期支护；Ⅺ.仰拱砼施工；Ⅻ.拱墙二次衬砌施工。三（1）预留核心土法①上弧形导坑：预留核心土，人工配合机械开挖，个别孤石，微药量解体，风镐修凿轮廓，采用机械装运出渣。为了确保安全，每循环进尺控制在0.5～1.0m左右。开挖后及时初喷4cm砼封闭围岩，架设拱架，挂网、打设锚杆、喷砼至设计厚度。②核心土开挖：在保证拱部预留作业平台和不影响其它导坑开挖的前提下，可随时进行核心土的开挖。机械化作业，自卸汽车运输。开挖时预留一定仰坡（1：0.3）以保证拱部作业平台稳定。开挖长度可根据实际情况调整，但一次开挖不能大于4m，开挖至仰拱标高以上20-30cm。由于核心土高度较高，考虑到工作人员上下及运输方便和确保施工安全需要，把核心土开挖成阶梯以利人员上下。核心土施工方法核心土开挖法（图示）③下断面左右导坑开挖：采用人工配合挖掘机开挖，个别孤石或少量硬质岩，钻孔微药量解体，风镐修凿轮廓，开挖后及时封闭岩面，左右侧导坑前后交错开挖，进尺与上半断面相同，台阶长2-3m，其它地段控制在3-4m，保证上台阶施工作业平台。④仰拱开挖及混凝土喷射：当核心土开挖完成后，立即进行仰拱开挖和型钢拱架安装，喷射混凝土将隧道初期支护封闭成环，确保隧道施工安全，为了避免底部超挖及确保工程质量，仰拱开挖必须采用人工捡底，且每次落底控制在3-4m，以不影响开挖面施工为前提（提前制作栈桥）。施工方法拱部超前支护施工准备超前地质预报测量放线上部弧形导坑开挖、支护核心土开挖左、右侧下台阶错位开挖、支护底板开挖初支封闭成环下循环施工监控量测加强支护调整开挖参数拱部留核心土环型分部开挖法施工工序施工要点：①及时支护，及时量测，及时反馈，及时修正。②开挖后及时初喷，出完渣后及时安装钢支撑、打锚杆，进行挂网复喷混凝土。③当围岩等级与设计不符时，特别是围岩变软弱时及时提出设计变更，加强支护，以确保围岩的稳定。④下部台阶左右错进，及时接长钢支撑，完成初期支护。仰拱填充紧跟开挖，以实现隧道早封闭，稳定围岩。三（2）台阶分部开挖法台阶分部开挖法适用于Ⅳ级围岩，根据围岩级别，调整爆破参数。上部台阶超前3～5m，上部采用风钻打眼，下部多功能作业台架配合风钻钻眼，周边采用弱爆破，炮眼间距控制在45cm，进尺控制在1.5m～2m，非电毫秒雷管引爆，周边眼采用小直径药卷间隔装药结构，以减少对围岩的扰动；装载机装碴，自卸汽车运输。开挖完成后，及时施作初期支护，保证下部钢架与上部钢架顺接。全部完成钢架支撑、锚杆安装、挂网、喷混凝土施作后，进入下一循环开挖施工。三（3）、单侧壁开挖法（CD法）CD法是先开挖隧道一侧的一部分，施作部分中侧壁，再开挖隧道另一侧的一部分施工方法，主要应用于Ⅴ级围岩浅埋地段的施工。CRD法是先开挖隧道一侧的一部分，施作部分中隔壁和横隔板，再开挖隧道另一侧的一部分，完成横隔板施工的施工方法，主要应用于Ⅴ级围岩卵石地段的施工。三（3）、CRD法施工CRD（交叉中隔壁）法开挖㈠、利用前一循环架立的钢架开挖隧道①部，施做Ф25自进式注浆锚杆超前支护。机械开挖②部，人工配合整修。喷5cm厚混凝土封闭掌子面。施作上部左侧导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚混凝土，架立型钢钢架和18临时钢架，并设锁脚锚管，安设18横撑，施工洞身锚杆、钢筋网后复喷混凝土至设计厚度。㈡、在滞后于②部3-5m后，机械开挖③部，人工配合整修，喷5cm厚混凝土封闭掌子面，导坑周边部分初喷4cm厚混凝土，施作上部型钢钢架和18临时钢架，安装锁脚锚管，安设18横撑，施工洞身锚杆、钢筋网后复喷混凝土至设计厚度。CRD法施工方法CRD法施工方法㈢、在滞后于③部3-5m后，机械开挖④部，人工配合整修，喷5cm厚混凝土封闭掌子面，导坑周边部分初喷4cm厚混凝土，接长导坑周边拱架，安装锁脚锚管，安设型钢仰拱单元。施工洞身锚杆、钢筋网后复喷混凝土至设计厚度。㈣、在滞后于④部3-5m后，机械开挖⑤部，人工配合整修，喷5cm厚混凝土封闭掌子面，导坑周边部分初喷4cm厚混凝土，接长导坑周边拱架，安装锁脚锚管，安设型钢仰拱单元，使之封闭成环。施工洞身锚杆、钢筋网后复喷混凝土至设计厚度。CRD法施工方法㈤、根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，拆除18临时钢架及上部临时横撑。灌筑边墙基础与⑥部仰拱混凝土。㈥、灌筑仰拱填充⑦部至设计高度。㈦、利用衬砌模板台车一次性灌注⑧部衬砌（拱墙衬砌一次施作）。CRD法施工要点①施工中应遵循“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”的施工原则，紧凑施工工序，精心组织。②做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程，妥善处理好陷穴、裂缝。③台阶长度控制在3~5m，及时施作初期支护，配合锁脚锚杆封闭成环，初期支护钢架背后严禁出现空洞。④施工中若发现围岩有失稳现象，应及时用喷射砼封闭，加设锚杆、架立钢支撑等加强支护。⑤应及早施作仰拱和二次衬砌，防止隧道边墙向内位移。1、单侧壁导坑法（CD法）2、CRD开挖3、双侧壁导坑开挖法双侧壁开挖法三（4）、光面爆破为了充分发挥围岩的自承能力，减轻对围岩的振动破坏，隧道采用微振控制爆破技术，实施全断面光面爆破，并根据围岩情况及时修正爆破参数，达到最佳爆破效果，形成整齐圆顺的开挖断面，减少超欠挖。光面爆破一般循环进尺长度2.5~4.5m,常见的有锥形掏槽和直眼掏槽。形掏槽：操作简单，要求低，易把岩石抛出，布眼数量少，药耗低，缺点是收开挖断面限制，循环进尺短。直眼掏槽：适用于中硬岩层和坚硬岩层，效率高，耗药量大，进尺较长。周边眼的布置是影响光面效果的主要原因，一般周边眼间距L=（10~16）炮眼孔径，炸药量为0.25~0.35kg/m之间。光面爆破工艺流程图放样布眼定位开眼钻孔清孔联结起爆网络起爆洒水降尘埃瞎炮处理爆破效果检查通风光面爆破效果图四超前支护1、小导管小导管从钢拱架腹部穿过，尾端与钢架焊接。在开挖面画出开挖轮廓线，标出小导管的各个孔位。然后采用风动凿岩机按照10～15°外插角打孔，成孔后打入已加工好的小导管，管身设置6㎜注浆孔，孔口安装止浆塞。钢管环向间距40cm,纵向搭接长度不小于1.0m。采用水泥浆注浆，水灰比为1:1，注浆压力为0.5～1.0Mpa。注浆顺序由下而上、浆液先稀后浓、注浆量先大后小。以达到设计注浆压力或设计浆液数量作为终孔的标准。在小导管注浆施工前需进行压浆试验，以取得适合现场情况的注浆参数。四超前支护2、超前锚杆采用25钢筋，从钢拱架腹部穿过，尾端与钢架焊接。在开挖面画出开挖轮廓线，标出小导管的各个孔位。然后采用风动凿岩机按照10～15°外插角打孔，成孔后打入已加工好的钢筋，用锚固剂加固封堵。五、初期支护钢筋网型钢钢架（格栅钢架）锚杆（系统锚杆、