隧道施工之现场管控

主讲人：胥宝华中铁十二局集团第一工程有限公司二O一七年四月隧道施工之现场管控2020年4月25日星期六2020年4月25日星期六目录隧道施工过程控制要点隧道施工中基本理论知识212020年4月25日星期六一、隧道施工中的基本理论知识中铁十二局集团第一工程有限公司2020年4月25日星期六中铁十二局集团第一工程有限公司（一）、荷载松弛理论和岩承理论的定义与区别。2020年4月25日星期六1、松弛荷载理论其核心内容是：稳定的岩体有自稳能力，不产生荷载：不稳定的岩体则可能产生坍塌，需要用支护结构予以支撑。这样，作用在支护结构上的荷载就是围岩在一定范围内由于松弛并可能塌落的岩体重力。中铁十二局集团第一工程有限公司（一）、荷载松弛理论和岩承理论的定义与区别。2020年4月25日星期六2、岩承理论其核心内容是：围岩稳定显然是岩体自身有承载能力：不稳定围岩丧失稳定是有一个过程的，如果在这个过程中提供必要的帮助或限制，则围岩仍然能够进入稳定状态。中铁十二局集团第一工程有限公司（一）、荷载松弛理论和岩承理论的定义与区别。2020年4月25日星期六3、区别：由以上可以看出，前一种理论更注重结果和对结果的处理：而后一种理论则更注重过程和对过程的控制，即对围岩自承能力的充分利用。由于有此区别，因而两种理论体系在过程和方法上各自表现出不同的特点。新奥法是岩承理论在隧道工程实践中的代表方法。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：2020年4月25日星期六1、矿山法定义：主要用钻眼爆破方法开挖断面而修筑隧道及地下工程的施工方法。因借鉴矿山开拓巷道的方法，故名。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。当地层松软时，则可采用简便挖掘机具进行，并根据围岩稳定程度，在需要时应边开挖边支护。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。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：2020年4月25日星期六分部开挖主要是为了减少对围岩的扰动，分部的大小和多少视地质条件、隧道断面尺寸、支护类型而定。在坚实、整体的岩层中，对中、小断面的隧道，可不分部而将全断面一次开挖。如遇松软、破碎地层，须分部开挖，并配合开挖及时设置临时支撑，以防止土石坍塌。喷锚支护的出现，使分部数目得以减少，并进而发展成新奥法。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：2020年4月25日星期六1.1、矿山法隧道设计、施工和运营管理中要牢记其所面对的两个对象，一个是围岩，一个是地下水。解决“围岩”的基本技术，实质上是解决好隧道“开挖”和“支护”的关系。根据围岩的具体情况，隧道开挖和支护的关系，不外乎“先开挖、后支护”和“先支护、后开挖”。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：2020年4月25日星期六解决“地下水”问题的基本技术，也只有两种，一种是“排”，一种是“堵”，正确地处理“排”与“堵”的关系是解决地下水的关键。前者是在容许地下水位降低条件下的技术，后者是在考虑对周边环境影响的技术。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：2020年4月25日星期六1.2、结构物承载主体的四种情况：情况一：围岩自支护能力充分，在裸洞状态下能长期稳定，围岩是结构构造的承载主体。情况二：围岩自支护能力不充分，但基本上处于暂时稳定的状态，在初期支护辅助下，能够维护隧道的长期稳定。此时，围岩与初期支护成为隧道结构构造的承载主体，不设置二次衬砌或者设置二次衬砌（作为安全储备）。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：2020年4月25日星期六1.2、结构物承载主体的四种情况：情况三：围岩无自支护能力或自支护能力很小，需要在先补强围岩（预支护），与初期支护共同维持隧道的长期稳定。此时，预补强的围岩和初期支护是隧道构造的主体。可不设置二次衬砌或者设置二次衬砌（作为安全储备）。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：2020年4月25日星期六1.2、结构物承载主体的四种情况：情况四：具有特殊性能的围岩（特殊围岩），如膨胀性围岩、挤压性围岩以及隧道运营后可能出现后荷现象的围岩，虽然通过预补强围岩和初期支护隧道构造已趋于稳定，仍然需要通过二次衬砌所具有的力学性能，维护隧道构造的长期稳定。此时，预补强的围岩、初期支护及二次衬砌共同成为隧道构造的主体。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：2020年4月25日星期六1.3、矿山法隧道设计、施工的“三十二字箴言”：“围岩为本，地质先行，松弛有度，内实外美，排堵协调，重视环境，预防维护，管控到位”中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：2020年4月25日星期六2、新奥法定义（新奥地利隧道施工法）：新奥法是应用岩体力学理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时的进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：2020年4月25日星期六2.1新奥法施工原理（20世纪60年代）：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。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：2020年4月25日星期六2.1新奥法施工原理（20世纪60年代）：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。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：2020年4月25日星期六2.1新奥法施工原理（20世纪60年代）：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。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：2020年4月25日星期六2.1新奥法施工原理（20世纪60年代）：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。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：2020年4月25日星期六3、新意法（岩土控制变形分析法）（20世纪70年代）：新意法（ADECO-RS））是通过对隧道掌子面超前核心岩土介质的勘察、预测其稳定性，设计按隧道开挖后围岩稳定、暂时稳定、不稳定，将其划分为A、B、C三种形态，据以信息化设计支护措施，确保隧道安全穿越复杂地层和实现全断面开挖的一种动态设计施工指导原则。它强调控制围岩变形、强调掌子面前方围岩的超前支护和加固，通过监测和控制掌子面的机械化作业，实现全断面开挖。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：2020年4月25日星期六3.1、采用新意法即进行隧道设计基于以下基本原则：1）、全断面开挖；2）、运用超前支护和加固措施减小或避免围岩变形；3）、在离掌子面较短的距离支护封闭以减小隧道变形。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：2020年4月25日星期六4、新意法与新奥法的区别：1）、新奥法对地层变形反应的分析仅限于掌子面的后方，仅对隧道收敛进行分析；新意法对地层的变形反应分析分为三类，并且包含了开挖后洞室围岩收敛变形。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：2020年4月25日星期六4、新意法与新奥法的区别：2）、新奥法采用锚杆、喷射混凝土、钢拱架、施作仰拱等手段，仅对掌子面后方的隧道施加约束作用；新意法不仅要求隧道的支护措施(包括二次衬砌和仰拱)要与掌子面保持适当距离，不能落后掌子面太远，对隧道提供连续的约束作用，而且要求对超前核心土采取适当的防护和加固措施，提高其强度和变形特性，对隧道提供超前约束作用。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：2020年4月25日星期六4、新意法与新奥法的区别：3）、新奥法完全忽视了超前核心土的重要性，也忽视了在困难应力～应变条件下需要把超前核心土作为一种稳定工具；新意法对此加以改进。返回二、隧道施工过程控制要点中铁十二局集团第一工程有限公司2020年4月25日星期六中铁十二局集团第一工程有限公司2020年4月25日星期六1、安全控制红线2、质量控制红线3、工艺控制要点及做法4、进度管理5、效益管理6、文明施工管理7、做好现场管控需要的几个基本能力中铁十二局集团第一工程有限公司1、安全控制红线：2020年4月25日星期六1）、超前支护质量：按设计施作，特别是掉块时一定要施作超前支护，施作时间距要根据实际情况调整间距部位。超前小导管中铁十二局集团第一工程有限公司1、安全控制红线：2020年4月25日星期六2）、钢架连接质量：钢架连接螺栓必须上齐、拧紧，连接不密贴或螺栓孔不对位时要塞钢筋焊接牢固。3）、锁脚锚杆质量：锁脚锚杆数量至少2根，且必须采用U型或L型钢筋与钢架焊接牢固。锁脚锚管L型帮焊锁脚锚杆L型焊接中铁十二局集团第一工程有限公司1、安全控制红线：2020年4月25日星期六4）、超挖回填：超挖部分严禁干码片石回填或采用石棉瓦、防水板遮挡形成空洞。必须采用砼回填密实，小的坍塌形成的空洞要留孔及时泵砼回填。5）、钢架悬空：施工中各级台阶的钢架底部宜用木板垫紧，特别是有下沉的隧道可以加大木板进行支垫。更需要强调的是出碴时要注意对钢架拱脚的保护，避免装载机推碴时把拱架推空吊脚、甚至推走钢架。返回中铁十二局集团第一工程有限公司2、质量控制红线：2020年4月25日星期六1）、支护措施钢管类的注浆质量：钢管类的支护措施都要求注浆，因为采用钢管类措施支护主要是利用注浆固结围岩，提高围岩的自身承载能力，不注浆就仅仅利用了钢管自身的刚度，承载能力十分有限。锁脚锚管注浆中铁十二局集团第一工程有限公司2、质量控制红线：2020年4月25日星期六2）、仰拱开挖及清底：仰拱开挖超欠挖必须满足验标要求，虚碴、杂物、泥浆、杂物必须清理干净，超挖部分采用同级砼回填。仰拱一次浇筑长度应和衬砌浇筑长度相适应。中铁十二局集团第一工程有限公司2、质量控制红线：2020年4月25日星期六3）、二次衬砌厚度必须满足设计要求，衬砌后及时注浆不留空洞，衬砌脱模后及时将搭接施工缝的水泥浆清理干净，对衬砌蜂窝、麻面、错台等外观缺陷采用打磨处理，不得采用水泥砂浆修补。衬砌带模注浆中铁十二局集团第一工程有限公司2、质量控制红线：2020年4月25日星期六4）、防水板必须采用分离式防水板并采用超声波焊接机焊机，并保证焊缝搭接宽度达标、焊接牢固，特别是无法采用爬焊机焊接的要重点监控。5）、排水管要畅通，特别是预留与水沟连接的要保证长度达标并注意保护，防止脱模或过程中人为损坏。衬砌排水管返回中铁