隧道施工基本理论知识及施工过程控制要点

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基本理论知识及施工过程控制要点06十二月2022目录隧道施工过程控制要点隧道施工中基本理论知识2106十二月2022一、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06十二月2022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。06十二月20221、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。06十二月20222、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。06十二月20223、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：06十二月20221、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：06十二月2022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：06十二月20221.1、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：06十二月2022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））、隧隧道施施工矿矿山法法、新新奥法法、新新意法法的定定义与与区别别：27十十一一月20221.2、结构构物承承载主主体的的四种种情况况：情况一一：围围岩自自支护护能力力充分分，在在裸洞洞状态态下能能长期期稳定定，围围岩是是结构构构造造的承承载主主体。。情况二二：围围岩自自支护护能力力不充充分，，但基基本上上处于于暂时时稳定定的状状态，，在初初期支支护辅辅助下下，能能够维维护隧隧道的的长期期稳定定。此此时，，围岩岩与初初期支支护成成为隧隧道结结构构构造的的承载载主体体，不不设置置二次次衬砌砌或者者设置置二次次衬砌砌（作作为安安全储储备））。中铁十二局集团第一工程有限公司（二））、隧隧道施施工矿矿山法法、新新奥法法、新新意法法的定定义与与区别别：27十十一一月20221.2、结构构物承承载主主体的的四种种情况况：情况三三：围围岩无无自支支护能能力或或自支支护能能力很很小，，需要要在先先补强强围岩岩（预预支护护），，与初初期支支护共共同维维持隧隧道的的长期期稳定定。此此时，，预补补强的的围岩岩和初初期支支护是是隧道道构造造的主主体。。可不不设置置二次次衬砌砌或者者设置置二次次衬砌砌（作作为安安全储储备））。中铁十二局集团第一工程有限公司（二））、隧隧道施施工矿矿山法法、新新奥法法、新新意法法的定定义与与区别别：27十十一一月20221.2、结构构物承承载主主体的的四种种情况况：情况四四：具具有特特殊性性能的的围岩岩（特特殊围围岩）），如如膨胀胀性围围岩、、挤压压性围围岩以以及隧隧道运运营后后可能能出现现后荷荷现象象的围围岩，，虽然然通过过预补补强围围岩和和初期期支护护隧道道构造造已趋趋于稳稳定，，仍然然需要要通过过二次次衬砌砌所具具有的的力学学性能能，维维护隧隧道构构造的的长期期稳定定。此此时，，预补补强的的围岩岩、初初期支支护及及二次次衬砌砌共同同成为为隧道道构造造的主主体。。中铁十二局集团第一工程有限公司（二））、隧隧道施施工矿矿山法法、新新奥法法、新新意法法的定定义与与区别别：27十十一一月20221.3、矿山山法隧隧道设设计、、施工工的““三十十二字字箴言言”：：“围岩岩为本本，地地质先先行，，松弛弛有度度，内内实外外美，，排堵堵协调调，重重视环环境，，预防防维护护，管管控到到位””中铁十二局集团第一工程有限公司（二））、隧隧道施施工矿矿山法法、新新奥法法、新新意法法的定定义与与区别别：27十一一月20222、新奥法定定义（新奥奥地利隧道道施工法））：新奥法法是应用岩岩体力学理理论，以维维护和利用用围岩的自自承能力为为基点，采采用锚杆和和喷射混凝凝土为主要要支护手段段，及时的的进行支护护，控制围围岩的变形形和松弛，，使围岩成成为支护体体系的组成成部分，并并通过对围围岩和支护护的量测、、监控来指指导隧道施施工和地下下工程设计计施工的方方法和原则则。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧隧道施工矿矿山法、新新奥法、新新意法的定定义与区别别：27十一一月20222.1新奥法施工工原理（20世纪60年代）：1）、岩体是是隧道结构构体系中的的主要承载载单元，在在施工中必必须充分保保护岩体，，尽量减少少对它的扰扰动，避免免过度破坏坏岩体的强强度。为此此，施工中中断面分块块不宜过多多，开挖应应当采用光光面爆破、、预裂爆破破或机械掘掘进。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧隧道施工矿矿山法、新新奥法、新新意法的定定义与区别别：27十十一月20222.1新奥法施施工原理理（20世纪60年代）：：2）、为了了充分发发挥岩体体的承载载能力，，应允许许并控制制岩体的的变形。。一方面面允许变变形，使使围岩中中能形成成承载环环；另一一方面又又必须限限制它，，使岩体体不致过过度松弛弛而丧失失或大大大降低承承载能力力。在施施工中应应采用能能与围岩岩密贴、、及时筑筑砌又能能随时加加强的柔柔性支护护结构，，例如，，锚喷支支护等。。这样，，就能通通过调整整支护结结构的强强度、刚刚度和它它参加工工作的时时间（包包括闭合合时间））来控制制岩体的的变形。。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、、隧道施施工矿山山法、新新奥法、、新意法法的定义义与区别别：27十十一月20222.1新奥法施施工原理理（20世纪60年代）：：3）、为了了改善支支护结构构的受力力性能，，施工中中应尽快快闭合，，而成为为封闭的的筒形结结构。另另外，隧隧道断面面形状应应尽可能能圆顺，，以避免免拐角处处的应力力集中。。4）、通过过施工中中对围岩岩和支护护的动态态观察、、量测，，合理安安排施工工程序、、进行设设计变更更及日常常的施工工管理。。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、、隧道施施工矿山山法、新新奥法、、新意法法的定义义与区别别：27十十一月20222.1新奥法施施工原理理（20世纪60年代）：：5）、为了了敷设防防水层，，或为了了承受由由于锚杆杆锈蚀，，围岩性性质恶化化、流变变、膨胀胀所引起起的后续续荷载，，可采用用复合式式衬砌。。6）、二次次衬砌原原则上是是在围岩岩与初期期支护变变形基本本稳定的的条件下下修筑的的，围岩岩和支护护结构形形成一个个整体，，因而提提高了支支护体系系的安全全度。新奥法施施工原理理可扼要要地概括括为“管超前、、严注浆浆、少扰扰动、强强支护、、勤量测测、快封封闭”。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、、隧道施施工矿山山法、新新奥法、、新意法法的定义义与区别别：27十十一月20223、新意法法（岩土土控制变变形分析析法）（（20世纪70年代）：：新意法（（ADECO-RS））是通通过对隧隧道掌子子面超前前核心岩岩土介质质的勘察察、预测测其稳定定性，设设计按隧隧道开挖挖后围岩岩稳定、、暂时稳稳定、不不稳定，，将其划划分为A、B、C三种形态态，据以以信息化化设计支支护措施施，确保保隧道安安全穿越越复杂地地层和实实现全断断面开挖挖的一种种动态设设计施工工指导原原则。它它强调控控制围岩岩变形、、强调掌掌子面前前方围岩岩的超前前支护和和加固，，通过监监测和控控制掌子子面的机机械化作作业，实实现全断断面开挖挖。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、、隧道施施工矿山山法、新新奥法、、新意法法的定义义与区别别：27十十一月20223.1、采用新新意法即即进行隧隧道设计计基于以以下基本本原则：：1）、全断断面开挖挖；2）、运用用超前支支护和加加固措施施减小或或避免围围岩变形形；3）、在离离掌子面面较短的的距离支支护封闭闭以减小小隧道变变形。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、、隧道施施工矿山山法、新新奥法、、新意法法的定义义与区别别：27十一月月20224、新意法与新新奥法的区别别：1）、新奥法对对地层变形反反应的分析仅仅限于掌子面面的后方，仅仅对隧道收敛敛进行分析；；新意法对地地层的变形反反应分析分为为三类，并且且包含了开挖挖后洞室围岩岩收敛变形。。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道道施工矿山法法、新奥法、、新意法的定定义与区别：：27十一月月20224、新意法与新新奥法的区别别：2）、新奥法采采用锚杆、喷喷射混凝土、、钢拱架、施施作仰拱等手手段，仅对掌掌子面后方的的隧道施加约约束作用；新新意法不仅要要求隧道的支支护措施(包括二次衬砌砌和仰拱)要与掌子面保保持适当距离离，不能落后后掌子面太远远，对隧道提提供连续的约约束作用，而而且要求对超超前核心土采采取适当的防防护和加固措措施，提高其其强度和变形形特性，对隧隧道提供超前前约束作用。。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道道施工矿山法法、新奥法、、新意法的定定义与区别：：27十一月月20224、新意法与新新奥法的区别别：3）、新奥法完完全忽视了超超前核心土的的重要性，也也忽视了在困困难应力～应应变条件下需需要把超前核核心土作为一一种稳定工具具；新意法对对此加以改进进。返回二、隧道施工工过程控制要点点中铁十二局集团第一工程有限公司27十一月月2022中铁十二局集团第一工程有限公司27十十一一月20221、安全全控制制红线线2、质量量控制制红线线3、工艺艺控制制要点点及做做法4、进度度管理理5、效益益管理理6、文明明施工工管理理7、做好好现场场管控控需要要的几几个基基本能能力中铁十二局集团第一工程有限公司1、安全全控制制红线线：27十十一一月20221）、超超前支支护质质量：：按设设计施作，特别是是掉块块时一一定要要施作超前支支护，施作时间距要要根据据实际际情况况调整整间距距部位位。超前小导管中铁十二局集团第一工程有限公司1、安全全控制制红线线：27十十一一月20222）、钢钢架连连接质质量：：钢架架连接接螺栓栓必须须上齐齐、拧拧紧，，连接接不密密贴或或螺栓栓孔不不对位位时要要塞钢钢筋焊焊接牢牢固。。3）、锁锁脚锚锚杆质质量：锁脚锚杆数量至至少2根，且且必须须采用用U型或L型钢筋筋与钢钢架焊焊接牢牢固。。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、安全全控制制红线线：27十十一一月20224）、超超挖回回填：：超挖挖部分分严禁禁干码码片石石回填填或采采用石石棉瓦瓦、防防水板板遮挡挡形成成空洞洞。必必须采采用砼砼回填填密实实，小小的坍坍塌形形成的的空洞洞要留留孔及及时泵泵砼回回填。。5）、钢钢架悬悬空：：施工工中各各级台台阶的的钢架架底部部宜用用木板板垫紧紧，特特别是是有下下沉的的隧道道可以以加大大木板板进行行支垫垫。更更需要要强调调的是是出碴碴时要要注意意对钢钢架拱拱脚的的保护护，避避免装装载机机推碴碴时把把拱架架推空空吊脚脚、甚甚至推推走钢钢架。。返回中铁十二局集团第一工程有限公司2、质量量控制制红线线：27十十一一月20221）、支支护措措施钢钢管类类的注注浆质质量：：钢管管类的的支护护措施施都要要求注注浆，，因为为采用用钢管管类措措施支支护主主要是是利用用注浆浆固结结围岩岩，提提高围围岩的的自身身承载载能力力，不不注浆浆就仅仅仅利利用了了钢管管自身身的刚刚度，，承载载能力力十分分有限限。锁脚锚管注浆中铁十二局集团第一工程有限公司2、质量量控制制红线线：27十十一一月月20222）、、仰仰拱拱开开挖挖及及清清底底：：仰仰拱拱开开挖挖超超欠欠挖挖必必须须满满足足验验标标要要求求，，虚虚碴碴、、杂杂物物、、泥泥浆浆、、杂杂物物必必须须清清理理干干净净，，超超挖挖部部分分采采用用同同级级砼砼回回填填。。仰仰拱拱一一次次浇浇筑筑长长度度应应和和衬衬砌砌浇浇筑筑长长度度相相适适应应。。中铁十二局集团第一工程有限公司2、质量控控制红线线：27十十一月20223）、二次次衬砌厚厚度必须须满足设设计要求求，衬砌砌后及时时注浆不不留空洞洞，衬砌砌脱模后后及时将将搭接施施工缝的的水泥浆浆清理干干净，对对衬砌蜂蜂窝、麻麻面、错错台等外外观缺陷陷采用打打磨处理理，不得得采用水水泥砂浆浆修补。。衬砌带模注浆中铁十二局集团第一工程有限公司2、质量控控制红线线：27十十一月20224）、防水水板必须须采用分分离式防防水板并并采用超超声波焊焊接机焊焊机，并并保证焊焊缝搭接接宽度达达标、焊焊接牢固固，特别别是无法法采用爬爬焊机焊焊接的要要重点监监控。5）、排水水管要畅畅通，特特别是预预留与水水沟连接接的要保保证长度度达标并并注意保保护，防防止脱模模或过程程中人为为损坏。。衬砌排水管返回中铁十二局集团第一工程有限公司3、工艺控控制要点点及做法法：27十十一月2022隧道在在保证证安全全质量量受控控的条条件下下，施施工工工艺的的控制制是提提升隧隧道形形象的的关键键。下下面是是我个个人觉觉得必必须严严控的的工艺艺控制制细节节：中铁十二局集团第一工程有限公司3、工艺艺控制制要点点及做做法：：27十一一月20221）、钢拱架架加工和安安装质量必必须达标：：喷射砼要要平整首先先要严格控控制钢拱架架的加工精精度，目前前钢拱架均均采用数控控冷弯机加加工，加工工过程中一一是应将型型钢夹紧，，防止晃动动，二是弯弯曲过程中中型钢行走走速度要慢慢，行走过过快钢架变变形不充分分，三是严严禁使用非非标型钢，，非标型钢钢表面平整整度不达标标，经过冷冷弯机时造造成钢架扭扭曲。钢架架安装时定定位必须满满足规范要要求。安装好的钢架中铁十二局集团第一工程有限公司3、工艺控制制要点及做做法：27十一一月20222）、喷射砼砼平整度要要达标必须须注意两个个方面：一一是喷射砼砼时要预留留保护层，，把钢拱架架之间喷满满后用铁锹锹将钢架内内侧附着的的砼清除干干净后再统统一复喷保保护层。二二是钢架靠靠拱脚部位位要预留1米不喷满，，在下个台台阶喷砼时时一起喷，，消除台阶阶间两次施施工喷射砼砼鼓包不平平整。喷射砼喷保护层前清理钢架上的附着砼中铁十二局集团第一工程有限公司3、工艺控制制要点及做做法：27十一一月20223）、仰拱钢钢筋间距、、排距、接接头错位、、竖直度必必须达标，，可采用卡卡具固定。。仰拱钢筋划线绑扎中铁十二局集团第一工程有限公司3、工艺控制制要点及做做法：27十一一月20224）、仰拱施施工缝中埋埋止水带必必须采用夹夹具固定，，保证顺直直居中，仰仰拱和衬砌砌环向施工工缝必须采采用钢端模模。仰拱边墙纵向止水带衬砌端钢模及中埋止水带中铁十二局集团第一工程有限公司3、工艺控制制要点及做做法：27十一一月20225）、仰工填填充必须振振捣并抹面面保证线型型和平整度度。6）、衬砌必必须采用分分仓入模，，保证砼浇浇筑的连续续均匀，消消除驼峰和和冷缝，衬衬砌台车开开挖端拱顶顶必须用液液压千斤顶顶顶紧，搭搭接端每侧侧采用三台台千斤顶顶顶紧，保证证台车在砼砼浇筑过程程中不变形形。衬砌台车开挖端拱顶千斤顶支顶衬砌台车搭接端边墙千斤顶支顶中铁十二局集团第一工程有限公司3、工艺控制制要点及做做法：27十一一月2022衬砌效果中铁十二局集团第一工程有限公司3、工艺控制制要点及做做法：27十一一月2022刚收面的回填面中铁十二局集团第一工程有限公司3、工艺控制制要点及做做法：27十一一月2022横洞的回填面返回中铁十二局集团第一工程有限公司4、进度管理理：27十十一一月月2022隧道道施施工工由由于于受受条条件件限限制制不不具具备备突突击击进进度度的的能能力力，，但但不不受受天天气气、、季季节节影影响响，，所所以以隧隧道道施施工工要要保保证证进进度度一一是是重重在在配配齐齐要要素素，，调调整整好好节节奏奏，，保保证证开开挖挖、、仰仰拱拱、、衬衬砌砌、、附附属属同同步步平平稳稳推推进进，，在在当当前前各各级级管管理理单单位位严严控控安安全全步步距距的的态态势势下下，，任任何何工工序序的的失失衡衡都都会会造造成成停停工工窝窝工工。。二二是是要要专专人人盯盯工工序序转转换换，，交交接接班班能能搭搭接接的的要要搭搭接接，，不不能能出出现现交交接接班班脱脱节节的的现现象象。。三三是是具具备备条条件件时时要要加加大大仰仰拱拱一一次次浇浇筑筑长长度度。。返回中铁十二局集团第一工程有限公司5、效效益益管管理理：：27十十一一月月20221）、、保保证证安安全全质质量量受受控控的的基基础础上上合合理理配配置置资资源源要要素素保保持持各各个个工工序序的的平平稳稳推推进进，，实实现现高高产产、、稳稳产产。。2）、、根根据据围围岩岩情情况况及及时时调调整整爆爆破破参参数数，，严严格格控控制制超超欠欠挖挖。。3）、、合合理理调调整整开开挖挖进进尺尺控控制制超超欠欠挖挖使使人人工工费费、、材材料料费费达达到到一一个个合合理理的的平平衡衡点点。。中铁十二局集团第一工程有限公司5、效效益益管管理理：：27十十一一月月20224）、、严严格格控控制制钢钢拱拱架架定定位位精精度度，，减减少少衬衬砌砌混混凝凝土土超超耗耗。。5）、、提提高高工工艺艺水水平平、、减减少少修修整整返返工工：：一一是是现现场场要要严严格格控控制制工工艺艺标标准准，，高高标标准准作作业业。。二二是是采采用用先先进进的的工工装装设设备备。。6）、、采采用用新新型型设设备备提提高高效效率率和和工工作作环环境境，，节节省省电电费费。7）、、合合理理优优化化施施工工方方案案和和策策划划有有效效的的变变更更。。返回中铁十二局集团第一工程有限公司6、文文明明施施工工管管理理。。27十一月月20221）、场地布置置：场地布置置考虑的几个个方面和原则满足施工进度度、方法、工工艺流程及施施工组织的需需求，平面布布置合理、紧紧凑，尽可能能减少施工用用地；合理组织运输输，保证场内内道路畅通，，运输方便，，各种材料能能按计划分期期分批进场，，避免二次搬搬运，充分利利用场地；中铁十二局集团第一工程有限公司6、文明施工管管理。27十一月月20221）、场地布置置：场地布置置考虑的几个个方面和原则因地制宜划分施工区域域的和临时占占用的场地，，且应满足施施工流程的要要求，减少各各工种之间的的干扰；在保保证施工顺利利进行的条件件下，降低工工程成本，减减少临时设施施搭设，尽可可能利用施工工现场附近的的原有建筑物物作为施工临临时设施；中铁十二局集团第一工程有限公司6、文明施工管管理。27十一月月20221）、场地布置置：场地布置置考虑的几个个方面和原则施工现场临时时设施的布置置，应方便生生产和生活，，办公用房靠靠近施工现场场，福利设施施应在生活区区范围之内，，并尽量远离离施工区；施工平面布置置应符合主管管部门相关规规定和建设单单位安全保卫卫、消防、环环境保护的要要求。中铁十二局集团第一工程有限公司6、文明施工管管理。27十一月月20222）、材料堆码码整齐有序，，所有进场的的物资都应按按名称、规格格、材质、产产地、批号、、批量、到货货日期进行品品名标识，加加强现场物资资的摆放、标标志，做到下下垫上盖，确确保材料不损损坏，不变质质；专门库房房，妥善存放放；标志清楚楚，分类存放放；实行“先先进先出，推推陈储新”的的原则。中铁十二局集团第一工程有限公司6、文明施工管管理。27十一月月20223）、机具在开开挖作业时防防止擦碰初支支面及钢拱架架；在初支混混凝土喷射之之前对沉降观观测标进行保保护，防止污污染；仰拱混混凝土浇筑时时注意预防混混凝土污染预预留钢筋及防防水板、止水水带等；铺设设防水板注意意防止扎破减减少修补；及及时疏通排水水沟，防止积积水；及时对对填充面进行行打扫、降尘尘；严禁乱写写乱画，污染染衬砌；加强强成品保护；；洞内应做到到工完料净场场地清。返回中铁十二局集团第一工程有限公司7、做好现场管管控需要的几几个基本能力力：27十十一一月20221）、沟沟通能能力：：拥有有良好好的沟沟通能能力，，能够够帮助助你更更好的的传达达信息息，无无论是是口头头还是是书面面形式式都有有效。。我们们现场场管理理人员员面对对的人人群是是设计计、业业主、、监理理、劳劳务队队现场场管理理人员员、工工人，，文化化层次次和社社会地地位跨跨度很很大。。但是是无一一例外外在沟沟通交交往活活动中中需要要一项项最基基本的的能力力——技术能能力，，如何何提高高业务务能力力？中铁十二局集团第一工程有限公司7、做好好现场场管控控需要要的几几个基基本能能力：：27十十一一月2022我觉得得首先先要熟熟悉图图纸、、规范范、标标准。。其次次要加加强学学习，，通过过学习习一些些技术术类的的论