发布于：2023-08-28 14:48:28
来自：道路桥梁/隧道工程
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我国疆土广阔，地形地质复杂，桥梁建设、贯穿隧道的工程项目不计其数，其中隧道技术的应用扮演着重要的角色，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、埋置深度、支护条件、施工条件、环境条件、工期要求、工程量、机械配备能力、施工安全、经济性等相关因素进行综合分析，采用恰当的开挖方法，尤其应与支护条件相适应隧道施工中，开挖方法是影响围岩稳定的重要因素之一。
根据隧道穿越地层的不同情况和目前隧道施工方法的发展，隧道施工方法可按以下方式分类：
1.山岭隧道：矿山法（钻爆法）和掘进机法（TBM），其中矿山法又分为传统矿山法和新奥法。
2.浅埋及软土隧道：明挖法，盖挖法，浅埋暗挖法和盾构法。
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。
台阶法是先开挖上半断面，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；按台阶长短有长台阶、短台阶和超短台阶三种。近年由于大断面隧道的设计，又有三台阶临时仰拱法，甚至多台阶法。
CD法是在软弱围岩大跨度隧道中，先开挖隧道的一侧，并施作中隔壁，然后再开挖另一侧的施工方法，主要应用于双线隧道Ⅳ级围岩深埋硬质岩地段以及老黄土隧道（Ⅳ级围岩）地段。
交叉中隔壁法是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。采用短台阶法难确保掌子面的稳定时，宜采用分部尺寸小的CRD法，该工法对控制变形是比较有利的。
双侧壁导坑法一般将断面分成四块：左、右侧壁导坑、上部核心土和下台阶。其原理是利用两个中隔壁把整个隧道大断面分成左中右3个小断面施工，左、右导洞先行，中间断面紧跟其后；初期支护仰拱成环后，拆除两侧导洞临时支撑，形成全断面。两侧导洞皆为倒鹅蛋形，有利于控制拱顶下沉。
施工前软弱围岩现场进行认真调查、深入理解设计意图，根据不同地质情况编写切实可行的施工方案，施工中严格遵守“重地质，管超前，严注浆，短进尺，强支护，勤量测，早封闭”的原则，严格执行隧道施工有关规定。
隧道Ⅲ级围岩地段采用全断面法施工，Ⅳ、Ⅴ级围岩地段采用台阶法开挖。采用锚、网、喷初期支护，仰拱超前，拱墙一次衬砌，活动断裂带地震设防衬砌地段采用拱墙全环格栅钢架及拱部双层φ42小导管超前支护，洞内衬砌采用衬砌台车。
施工时，进行隧道超前地质预测预报，加深炮孔探测，红外探测法，进行超前地质确认，是否存在在设计差异。对图纸提到重点地质危险段采用超前水平钻探，认真做好测量工作，分析沉降观测。
V级围岩地段采用三台阶七步法开挖。Ⅴ级围岩浅埋段位于隧道入口，超前地质预报，短进尺，弱爆破，早封闭，勤量测，确保施工安全。
施工作业流程： 超前导管支护→上台阶开挖→初喷→安设格栅或型钢钢架→拱部组合中空锚杆→挂网→复喷→开挖中台阶→初喷→立边墙格栅钢架→挂网→边墙径向锚杆→复喷→开挖下台阶→初喷→立边墙格栅钢架→挂网→边墙径向锚杆→复喷。
施工作业流程： 超前导管支护→上台阶开挖→初喷→安设格栅或型钢钢架→拱部组合中空锚杆→挂网→复喷→开挖下台阶→初喷→立边墙格栅钢架→边墙径向锚杆→复喷。
施工作业流程：上台阶开挖→初喷→拱部组合中空锚杆→挂网→复喷→开挖下台阶→初喷→边墙径向锚杆→复喷。
Ⅳ、Ⅴ级围岩采用台阶法开挖，上、下台阶保持距离不大于1.5倍的开挖宽度，拱部预留沉降量5～10cm（根据量测做适当调整）。上、下台阶均采用凿岩台架配合人工手持YT-28凿岩机钻孔，光面爆破，非电毫秒雷管网络起爆。围岩松软地段采用挖掘机配合人力开挖。下台阶采用挖掘机配合装载机开挖装碴。施工时左右台阶错开三米。
钻孔前测出内轨顶面线和中线，画出开挖轮廓，按设计标出炮眼位置（地质条件变化时，适当调整钻孔位置）。钻眼直径φ42mm，上台阶掏槽眼、底眼深度为1.4-1.6m，其它炮眼深度为1.3m；下台阶炮眼深度为3.1m。
钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查并做好记录，不符合要求的炮眼重钻。装药前将炮眼内泥浆、石粉用高压风吹干净，检查炮眼，确认达到设计要求后装药。装药时严格按设计药量进行。装药后，所有炮眼均堵塞炮泥。周边眼采用间隔装药，导爆索联接，掏槽眼采用集中装药，底部30%长度加强装药，其它眼采用集中装药。
爆破网络采用微差、非电毫秒雷管起爆。非电毫秒雷管插入药卷，反向装入眼孔内。导爆管引线连接采用“一把抓”型式。
锚杆采用Ф22mm螺纹钢筋。施工前先检查锚杆类型、规格、质量及其性能是否与设计相符。根据锚杆类型、规格及围岩情况准备钻孔机具。
钻孔采用风钻，孔眼间距、深度和布置符合设计参数的要求，其方向垂直于岩层层面。用风动搅拌机带动锚杆快速旋转，边旋转边徐徐推进。
为了检验锚杆安装质量，按要求对锚杆进行抗拔检验，安装拉力计时，其作用线与锚杆同心，并固定牢靠。加载匀速、缓慢，拉拔至设计吨位即停止，不做破坏性试验。
小导管采用钢管制成，前端封闭并制成尖状，以便顺利插入已钻好的孔内。在管壁梅花型布置注浆孔，尾部止浆段长度不小于30cm，外插角以10°-15°为宜。
先用风钻开孔。开孔直径为50mm，并用吹管将砂石吹出。然后用带冲击的风钻将小导管顶入孔中，或直接用锤击插入钢管。最后用塑胶泥封堵导管周围及孔口，同时封堵工作面上的裂缝。注浆压力控制在0.5-1.0Mpa。
钢架加工根据不同围岩预留量，在钢筋加工场进行加工。
按设计加工完成钢架的各单元钢架后，组织试拼，检查钢架的尺寸及轮廓是否合格，并对其进行结构试验。
具体的检测方法为：在工作台上将钢架拼装成环，外侧使用油顶、仪表，按设计荷载进行加压，使用钢筋应力计及收敛仪器，检测钢架内力和变形情况。严格控制节点板的钻孔尺寸。
钢架在按设计要求初喷砼后安装，喷砼覆盖钢架厚度不小于4cm。
洞身断面成形后，及时进行喷射砼防护工作。喷射顺序从下向上对称进行，先喷射钢架与围岩之间空隙，再喷射钢架周围，然后喷射钢架之间。喷射砼覆盖全部格钢架，保护层厚度≥2cm。喷射砼湿喷施作，采用湿喷机，初喷厚3cm，复喷至设计厚度。砼喷射采用两台湿喷机由两侧边墙同时喷射，以加快施工进度，使格栅钢架与喷砼及时连为整体，起到支护作用。
喷射前检查开挖断面尺寸。清除开挖面的浮石和墙角的岩碴、堆积物。处理好岩面，拆除障碍物，对欠挖部分进行修凿，必要时，安设工作平台。用高压风冲洗受喷面。受喷面滴水部位埋设导管排水，导水效果不好的含水层可设盲沟排水，对滴水处可设截水圈排水。埋设控制砼厚度的标志。有良好的通风和足够的照明装置。喷射作业前，对机械设备、风、水管路和电线路等进行全面检查及试运转。
根据中心试验室提供的湿喷砼配合比，在搅拌站一次搅拌完成，并检查其坍落度，使之保持在5～8cm。拌和料用砼运输罐车运至湿喷机前，通过湿喷机从喷头处加上液体速凝剂后，喷至受喷面上。
喷射作业分片进行，喷射顺序自下而上；在前一层砼终凝后进行复喷。喷射作业开始时，先送风、后开机，再给料，结束时先停料，再停风。喷射机供料连续均匀，机器正常运转时，料斗内保持足够的存料，喷射机工作风压控制在0.45～0.7Mpa。喷射作业完毕或因故中断喷射时，将喷射机和输料管内的积料清除干净。
喷射手经常保持喷头与受喷面垂直且距离为0.6～1.0m，同时控制好砼表面平整度。喷射砼终凝两小时后，洒水养护，养护时间不小于7天。
施工时，仰拱先行，及早封闭，以利于衬砌结构的整体受力。
仰拱分段浇筑，仰拱开挖每段控制3米，每段长5~10m，砼浇筑前，清理干净仰拱底部虚碴、积水，经监理工程师检查合格进行钢筋绑扎后浇筑混凝土。浇注仰拱砼时由仰拱中心向两侧对称进行。砼浇筑采用罐车运输，严格控制仰拱弧度，仰拱和仰拱填充分开浇筑。
仰拱砼达到设计强度后，即安排浇注填充砼。填充砼施工前，清除仰拱面的碎渣、粉尘、积水。
仰拱施工为能实现与掘进、衬砌平行作业，在仰拱工作面上搭设栈桥，保证各种作业车辆的正常行驶，而不破坏新浇筑的仰拱砼。
隧道衬砌喷砼与模筑衬砌砼之间拱墙设置复合防水板，每8m设环向φ50mm软式透水管盲沟一道，环向盲管的设置在施工中可根据隧道出水情况作相应调整，集中出水点应予设置，并在两侧边墙下部各设一根φ100纵向透水盲管，排水管采用打孔波纹管外包土工布。
防水板施作前，对隧道净空进行测量检查，净空要求满足隧道设计开挖轮廓线。基面要求平整，无明显的凹凸起伏，并且无钢筋及凸出的管件等尖锐突出物，否则进行割除，并在割除部位用砂浆抹圆曲面，以免防水层被扎破。
防水板铺设时，首先在喷射砼的隧道顶部正确标出隧道纵向中心线，再使裁剪好的无纺布中心线与喷射砼上的中心线标志重合，从拱顶开始向两侧下垂铺设。
防水板采用无钉铺设工艺铺设，先在隧道拱顶部的无纺布上正确标出隧道纵向中心线，再使防水板的中心与这一标志相重合，与无纺布一样从拱顶开始向两侧下垂铺设，边铺边与垫片热溶焊接。
防水板连接用热合机进行焊接，搭接长度15cm，接缝为双焊缝，中间留出空腔以便检查。
隧道洞内衬砌采用衬砌台架配组合钢模板施工。台架采用工字钢制作，对口支撑采用钢管。模板采用特制组合钢模板。
洞身开挖支护完成后，经施工监测各测试项目所显示的位移率明显减缓并已基本稳定；已产生的各项位移已达到预计位移量的80%～90%；水平收敛（拱脚附近）速率小于0.2mm/d或拱顶下沉速率小于0.15mm/d后进行边墙及拱部衬砌施工。当支护变形量大，支护能力又难以加强，变形无明显收敛趋势时，在报请监理工程师批准后，提前施作二次衬砌。
灌筑砼两侧对称同时进行，注意控制两侧泵送砼的均匀性，两侧灌注砼高差不得超过50厘米。
每循环衬砌前，对上一组衬砌接缝处的砼凿毛、清洗，并刷一层水泥浆以使新旧砼接合良好。
砼灌注连续一次灌筑完毕，如发生停电等意外事故必须停工时，将灌注面整平、振捣好。停工2小时以上，要等24小时后才能接灌。
根据洞内湿度情况采用洒水或自然养生。拆模在拱部砼达到设计强度后进行，拆模时注意砼模角及表面的保护。
隧道测量工作实行分级管理，成立由专职测量工程师为组长的精测组和施工测量组，分别负责各自职权内的工作。严格遵守铁路工程测量规范的规定，保证施测精度。本标段的施工测量等级和精度标准按规定要求执行。
开工前，首先对设计单位交付的地面控制桩进行复测、交接；相邻标段间联测；隧道进出口进行联测，并布设导线控制网，对隧道中线和标高进行控制。
隧道洞外控制测量：隧道洞外控制测量采用全站仪测量。施测时加强与线路的联系协调，确保贯通测量无误。
洞内控制测量：隧道内中线测量采用全站仪进行精密控制测量，及时进行洞内控制网平差和中线调整。
项目经理部精测组负责隧道的控制测量、分阶段性控测和复核检查工作，负责复核和指导隧道施工队施工测量组完成施工测量任务，并负责向施工测量组现场交点、交桩、交测量资料和成果。负责控制护桩的测量，保护好工程范围内全部三角网点、水准网点和控制点。
隧道队施工测量组负责工程现场的日常施工测量、施工放样及控制桩点的埋设及防护。
工程施工中，按设计图纸进行中线、高程测量，确保中线、水平准确无误。工程完工后，及时与全段线路进行贯通测量，搭接闭合，并向监理工程师提交测量资料。测量原始记录、资料、计算、图表做到真实完整，并由专人妥善保管。
认真贯彻执行测量复核制度，外业测量资料必须经过第二人复核，内业测量成果必须二人独立计算，相互核对无误才能交付使用，未经第二人计算复核并确认无误的资料严禁使用。
现场监控量测是新奥法复合衬砌设计、施工的核心技术之一。在施工中制定详细的监控量测计划，设专职量测组，负责日常的测点埋设、监控量测、数据处理分析和仪器保养等工作，确保量测数据的可靠，为施工和设计提供准确的依据，确保施工的安全、质量和投资。
2>了解支护结构的效果，及时采取措施，安全地施工。
隧道围岩变形量测、应力～应变量测、围岩稳定性和支护效果分析。
观察内容：隧道开挖后，开挖面及附近周边的自稳性，地质及岩质情况，校核围岩分类，并绘出地质素描图，初期支护（锚杆、喷射砼、钢支撑）结构状况有无破坏。
开挖工作面的观察，在每次爆破后都要进行，特别是软弱围岩条件下，开挖后立即进行地质调查，若遇特殊不稳定情况时，派专人进行不间断观察。观察后做好记录，并整理保存。
净空变化量测和拱顶下沉量测原则上在同一断面上进行。量测断面的间距与隧道长度、围岩条件、开挖方法等多种因素有关。
净空变化量测基线一般地段设2条水平基线，埋深小于2倍开挖宽度地段和膨胀或偏压地段设四条基线。
量测要点：把净空变位仪的短杆固定在施测的两测点的岩体内；根据围岩条件确定量测间距；量测精度：在变化量比较小的情况下，一般为0.1mm,在变化量比较大的情况下为1mm。
拱顶下沉量测测点，一般布置在拱中和两侧拱腰，每断面布置三点，当受通风管或其它障碍时，可适当移动位置。
根据围岩条件和工程重要程度，每断面设置2～5个测点。
隧道钢拱架的应力～应变量测，采用能受支撑屈服强度的应力盒，放在钢拱架支撑的底板下面。在有挤压力或膨胀力的地层内，使用仰拱横撑时，应力盒就放在特制的拱架上面。
量测衬砌混凝土中的应力，在量测断面上布置几对应力盒（一个径向，一个切向），然后将量测管路集中读数。
锚杆上应力～应变量测，将压力盒装在锚杆上，形成一块扩大的垫圈，可直接测得加在岩体的应力值。
g.量测频率主要根据位移速率和测点距开挖面距离而定，一般按下表选定，即原件埋设初期测试频率要每天1～3次，随着围岩渐趋稳定，量测次数可以减少，当出现不稳定征兆时，应增加量测次数。
结束量测的时间当围岩达到基本稳定后，以1次/3日的频率量测2周，若无明显变形，则可结束量测。
地质超前预报是测定围岩变化的重要手段之一，在隧道施工中特别是在不良地质段尤为重要。在施工中建立地质超前预报和超前探孔的综合超前地质预报系统，采用TSP203地质超前预报仪、HY303红外探水仪、水平地质钻机等仪器、设备，准确预报前方地质情况，为施工提供可靠的技术参数。
定期对隧道开挖面前方的工程地质，水文地质和围岩类别进行准确的超前预报工作，依据预测结果，制定切实可行的施工方法和施工注意事项。分析对比开挖后的预测效果，不断总结，逐步提高前方地质预报的准确性。
严格按光面爆破设计布眼、装药，测定掘进断面，检查爆破效果、修正爆破设计，努力提高光面爆破质量，有效控制开挖断面。
建立监控量测小组，配备专用量测仪器，按规定周期量测，准确完整地收集数据，分析掌握围岩收敛情况，及时反馈信息，为设计和施工提供科学依据。
努力提高锚喷支护的质量，按规定检查锚杆的抗拔力和锚喷层厚度，做到断面尺寸符合设计，支护结构稳定可靠。
隧道按设计要求环向及纵向设软式透水盲沟，施工中保证防水材料的性能，符合设计标准，铺设时必须与喷射混凝土表面密贴，保证搭接长度。隧道衬砌使用定型钢模模板组拼，先进行设计，并在衬砌前试拼，在施工过程中精确测量，确保模板缝纵向一条线，环向一个面的整齐外观效果。
对于隧道超挖部分，严格按照规范要求，用同级混凝土，进行回填密实。
雨季施工前，做好雨季防护措施，建立防洪组织，备足防洪物资，做好抗洪抢险的一切准备工作。
雨季施工由专人负责天气预报，及时传递雨情，根据天气趋势预报，合理安排工序，提前做好防护工作。
做好隧道的防排水。保证隧道衬砌背后排水畅通，防水隔离层可防止渗水、漏水，改善二次衬砌的受力条件，减少在二次衬砌中出现裂纹。地下水水量及流向等在隧道施工期间和运营期间可能有所变化，在施工期间无水或少水的地段并不能保证在运营期间无水或少水，防水板本身具有良好的防水性能，但在施工过程中，往往因浇筑二次衬砌而破坏，从而影响防水效果。因此，切不可因暂时无水而轻视防水层的施作，或忽视施工质量。
初期支护与二次衬砌背后务必回填密实，初期支护背后不得回填异物或存在空洞，必要时多次注浆回填，直到密实。为防止二次衬砌受力过大，加强监控量测，根据量测结果，调整施工支护参数，确定二次衬砌施工时间。
按设计要求做好伸缩缝，伸缩缝一定要竖向通直，不能出现错台、咬口等，伸缩缝处的止水条按要求设置。为减小二次衬砌施工缝，进行二次衬砌时必须连续灌注。不得已间歇时，必须按设计要求设置止水带。对于地质条件较差，如隧道通过断层、破碎带等地段时，隧道衬砌结构根据设计采取加强措施。
为避免由于基底下沉，造成二次衬砌开裂，二次衬砌施工前，必须将边墙基础清理干净后，方可立模灌筑。采用外加剂和掺和料，配置低水灰比的混凝土，使用粉煤灰的大掺量技术也是防止衬砌开裂。混凝土施工中选好水泥种类、混凝土粗细骨料和施工用水也是解决隧道不裂的主要技术措施。做好二次衬砌混凝土的养生，确保混凝土质量。
水泥堆放在防雨棚内，底面铺垫木枕或方木并铺设防水雨布，以免受潮。所有的材料及机具置放在较高处，必要时支挡篷布防雨，并在地面上设挡水和排水设施。
对施工便道要提高标准，防止进入雨季时，便道不通妨碍材料进场及施工机械的通行。
参加隧道施工的工人必须接受安全技术教育，熟悉和遵守隧道施工技术安全规范，并进行安全考试，合格后方准上岗操作，并按规定佩带安全防护用具。各种机械操作人员必须持证上岗，对各种机具应定期进行检查和试验，保证其处于良好状态。专职安全检查员经常对施工安全进行监督检查，对严重违反施工安全规定的，有权下令停工整顿，直到复查合格后方可复工。一旦发生事故，严格按照“三不放过”的办法处理。
1>坚持以地质为先导的原则，时刻掌握前方断面的地质情况，异常地质要用特殊的超前支护和初期支护措施。
2>坚持先护顶后开挖的原则组织施工：采用超前小导管预注浆加固措施。通过试验确定注浆的压力、固结范围，做到心中有数，保证注浆能够相互胶接，提高围岩的自稳能力。
3>严格控制每循环进尺，开挖形成后及时进行初期支护，确保工序衔接，尽早施作仰拱封闭成环，以改善受力条件，对特殊地段缩小格栅钢架间距，加密超前小导管，以加强初期支护。
4>加强对开挖面的量测：开挖初期支护后，量测拱顶下沉及拱脚、墙身的收敛，隧道隆起量测，格栅钢架的内力量测，对数据进行系统的分析，发现异常情况立刻作加强措施。
1>临时用电线路的安装、维修、拆除，均由经过培训并取得上岗证的电工完成，非电工不准进行电工作业。
2>电缆线路应采用“三相五线”接线方式，电气设备及电气线路必须绝缘良好，场内架设的电力线路其悬挂高度及线距符合安全规定，并架在专用电杆上。
3>变压器设接地保护装置，其接地电阻不得大于4Ω，变压器设置围栏，设门加锁，专人管理，并悬挂“高压电危险，切勿靠近”的警示牌。
4>室内配电柜、配电箱前要有绝缘垫，并安装漏电保护装置。
5>各类电气开关和设备的金属外壳，均设接地或接零保护。严禁用其它金属丝代替熔断丝。
6>防火防电配电箱，箱内不得存杂物并设门加锁，专人管理。
7>移动的电气设备的供电线使用橡胶电缆，穿过场内行车道时，穿管埋地敷设，破损电缆不得使用。
8>检修电气设备时必须停电作业，电源箱或开关握柄上挂“有人操作、严禁合闸”的警示牌或设专人看管。必须带电作业时经有关部门批准。
9>现场架设的电力线路，不得使用裸导线，临时敷设的电线路，不准挂在钢筋模板和脚手架上，必须安设绝缘支承物。
10>施工现场用的手持照明灯使用36V的安全电压，在潮湿的基坑、洞室掘进用的照明灯则采用12V电压。
按照环境管理体系标准要求，成立以工程队长为组长、工程副队长、总工程师为副组长、有关部门负责人参加的施工环保机构。工程队配备专职环保工程师和兼职环保人员。
施工前制定施工环保、水土保持的具体安排及相应措施，确保施工环保目标。
施工中，生产、生活区集中布置，并对可能产生的污染种类，制定相应的防范措施，生产生活垃圾分类集中存放、集中处理，达到集中控制，减少污染范围之目的。
加强检查和监控，加强对施工现场扬尘、噪声、振动、废气、强光的监控、监测及检查管理，定期组织有关人员对环保工作评定。
工程施工完成后，及时进行施工现场清理，拆除废弃临时设施，多余材料及建筑垃圾清运出现场，做到工完场清。
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