隧道施工及质量控制

隧道施工及质量控制邵祥文2013年11月第一章隧道的概念和作用隧道通常指用作地下通道的工程建筑物。一般可分为两大类：一类是修建在岩层中的，称为岩石隧道；一类是修建在土层中的，称为软土隧道。岩石隧道修建在山体中的较多，故又称山岭隧道；软土隧道常常修建在水底和城市立交，故称为水底隧道和城市道路隧道。埋置较浅的隧道，一般采用明挖法施工，埋置较深的隧道则多采用暗挖法施工。用作地下通道的有道路隧道、水底隧道、城市道路隧道、地下铁道、铁路隧道和航运隧道等。隧道在山岭地区可用做克服地形或高程障碍，改善线形，提高车速，缩短里程，节约燃料，节省时间，减少对植被的破坏，保护生态环境；还可用做克服落石、坍方、雪崩、雪堆等危害。在城市可减少用地，构成立体交叉，解决交叉路口的拥挤阻塞，疏导交通。在江河、海峡、港湾地区，可不影响水路通航。修建隧道既能保证路线平顺、行车安全、提高舒适性和节省运费，又能增加隐藏性、提高防护能力和不受气候影响。隧道是地下工程建筑物，为保持坑道岩体的稳定，保证行车安全，通常需要修筑主体建筑物和附属建筑物。前者包括洞身衬砌和洞门，后者包括通风、照明、防排水、安全设备等。洞身衬砌的作用是承受围岩压力、结构自重及其它荷载，防止围岩风化、岩塌和洞内的防水、防潮等。洞门的主要作用是防止洞口坍方落石、保持仰坡和边坡的稳定。通风照明、防排水、安全设备等的作用是确保行车安全、舒适。隧道衬砌在结构计算理论和施工方法两方面与地面结构相比有很多不同之处。最主要的是埋置在地层内的衬砌结构所承受的荷载比地面结构复杂。所以在设计衬砌时除计算复杂多变的围岩压力外，还要考虑衬砌与围岩的相互作用。隧道施工与地面建筑物也不同，空间有限，工作面狭小、光线暗，劳动条件差，给施工增加了难度。第二章隧道施工的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。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：山岭隧道施工方法矿石法（钻爆发）掘进机法新奥法传统矿石法浅埋及软土隧道施工方法明挖法地下连续墙法盖挖法浅埋暗挖法盾构法水底隧道施工方法沉埋法盾构法隧道施工方法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。由于地质勘探的局限性和地质条件的复杂性及多变性，隧道施工过程中经常会遇到突然变化的地质条件、意外情况（如塌方、涌水等），原制定的施工方案、施工技术措施和施工进度计划等也必须随之变更。第三章隧道施工技术的发展伴随着20世纪世界科学、技术、经济的发展，交通运输、水利、水电、采掘，特别是城市地下交通及空间利用等，对隧道工程在数量和难度上提出了更高的要求。大规模的地下工程建设促进了隧道修建技术的进步。大量的锚喷支护工程实践和岩石力学的迅速发展，导致了现代支护理论的建立，在此基础上出现了新奥法、挪威法及浅埋暗挖法等更有效的施工方法；用现代技术装备的掘进机和盾构能够适应从坚硬岩层到软弱含水地层的各种掘进条件，其可靠性、耐久性、机动性及掘进的高速度，使其在隧道工程施工中得到日益广泛的应用；冲击钻头的改进及全液压钻孔台车的出现，大能力装渣、运渣设备的开发，新型爆破器材的研制及爆破技术的完善，改善围岩条件及支护技术的进步等，极大地改良了施工环境和提高了掘进速度，使钻孔爆破法的掘进技术得到更新；水底沉埋隧道施工技术的发展为穿越江河、海湾提供了新的有效手段。1984年建成的日本横跨津轻海峡的青函隧道（长53.85Km）和1991年建成的英法海峡隧道（长50.50Km），无论从工程规模、复杂性，还是在应用新技术方面，都代表着20世纪世界隧道施工的水平。我国隧道工程建设历史悠久，但在1949年以前，隧道规模较小，修建技术也比较落后。中华人民共和国建立后，随着各项建设事业的发展，修建了大量的隧道工程，施工技术也有了很大提高。目前我国隧道工程矿山法施工中已较普遍的采用了新奥法；岩石中隧道施工除采用钻爆法掘进外，也已开始采用掘进机施工；城市等浅埋隧道明挖或盖挖法施工中开始使用了地下连续墙，暗挖时采用的盾构法及浅埋暗挖法已具有较高的技术水平。我国拥有的铁路隧道数量已超4000Km，居世界第一位。我国也是以沉埋法修建水底隧道座数较多的国家之一。随着我国公路建设的发展，特别是高等级公路在我国的兴起，我国公路隧道在数量与规模上有很大发展，修建技术，特别是在克服复杂环境条件的能力上，有很大提高。1995年开始修建的秦岭特长隧道（长18.50Km）将在我国隧道修建技术上取得新的突破。20世纪后半期隧道修建技术与现代化管理方法的发展，为今后我国修建长大隧道及克服各种困难条件的隧道工程奠定了基础。我国是幅员广大、地质复杂、多山的发展中国家，城市化交通处于起步阶段，大规模的水利及交通事业方兴未艾，隧道事业必将有更大的发展。第四四章章分分项项工工程程施施工工方方案案及及注注意意事事项项4.1明洞洞工工程程施施工工4.2洞身身暗暗挖挖施施工工4.3洞口口地地段段施施工工4.4隧道道洞洞门门施施工工4.5初期期支支护护4.6仰拱拱施施工工4.7衬砌砌施施工工4.8防排排水水施施工工4.9超前前地地质质预预报报4.10地层层加加固固4.11隧道道监监控控量量测测4.12隧道道附附属属工工程程4.13超前前小小导导管管施施工工第四四章章分分项项工工程程施施工工方方案案及及注注意意事事项项4.1明洞洞工工程程施施工工4.1.1一般般规规定定4.1.2施工工要要求求4.1.3明洞洞的的病病害害及及其其防防治治第四四章章分分项项工工程程施施工工方方案案及及注注意意事事项项4.2洞身身暗暗挖挖施施工工4.2.1方案案设设计计4.2.2中隔隔壁壁法法（（CD法））4.2.3交叉叉中中隔隔壁壁法法（（CRD法））4.2.4双侧侧壁壁导导坑坑法法4.2.5弧形形导导坑坑预预留留核核心心土土法法4.2.6正台台阶阶法法4.2.7全断断面面开开挖挖法法4.2.8CD、CRD等施施工工方方法法的的相相互互转转换换第四四章章分分项项工工程程施施工工方方案案及及注注意意事事项项4.2洞身身暗暗挖挖施施工工4.2.1方案案设设计计按新新奥奥法法原原理理组组织织施施工工，，并并要要根根据据不不同同围围岩岩级级别别及及周周边边环环境境选选择择相相应应工工法法，，应应根根据据监监控控量量测测结结果果，，适适时时施施作作二二次次衬衬砌砌。。（1）对对于于软软弱弱围围岩岩严严格格按按照照：：““管管超超前前、、严严注注浆浆、、弱弱爆爆破破、、短短进进尺尺、、强强支支护护、、早早封封闭闭、、紧紧衬衬砌砌、、勤勤量量测测””的的原原则则组组织织施施工工；；（2）对对于于一一般般围围岩岩严严格格按按照照：：““短短进进尺尺、、弱弱爆爆破破、、强强支支护护、、早早封封闭闭、、紧紧衬衬砌砌、、勤勤量量测测””的的原原则则组组织织施施工工；；（3）黄黄土土隧隧道道施施工工严严格格按按照照““严严控控水水、、强强支支护护、、短短进进尺尺、、勤勤量量测测””的的原原则则组组织织施施工工，，应应特特别别注注意意地地表表冲冲沟沟、、陷陷穴穴对对隧隧道道的的影影响响，，要要加加强强调调查查和和处处理理。。（4）石质质隧道道破碎碎带按按照““先支支护、、后开开挖、、短进进尺、、弱爆爆破、、快封封闭、、勤量量测””的原原则进进行组组织施施工。。第四章章分项项工程程施工工方案案及注注意事事项4.2洞身暗暗挖施施工4.2.2中隔壁壁法（（CD法）CD法是在在软弱弱围岩岩大跨跨度隧隧道中中，先先开挖挖隧道道的一一侧，，并施施作中中隔壁壁，然然后再再开挖挖另一一侧的的施工工方法法，主主要应应用于于双线线隧道道Ⅳ级围岩岩深埋埋硬质质岩地地段以以及老老黄土土隧道道（Ⅳ级围岩岩）地地段。。基底加固图1CD法施工工艺流程图测量放线左侧拱部超前支护左侧上部开挖、出碴左侧上部、上部中隔壁初期支护、同时进行左侧下部开挖、出碴右侧拱部超前支护右侧上部开挖、出碴超前地质预报围岩监控量测围岩监控量测右侧上部、上部中隔壁初期支护、同时进行右侧下部开挖、出碴左侧下部初期支护右侧下部初期支护底部开挖、出碴，接长临时钢架仰拱初期支护拆除临时钢架、仰拱衬砌仰拱填充施工下一工序围岩监控量测第四章章分项项工程程施工工方案案及注注意事事项4.2洞身暗暗挖施施工4.2.3交叉中中隔壁壁法（（CRD法）CRD法是在在软弱弱围岩岩大跨跨度隧隧道中中，先先开挖挖隧道道一侧侧的一一或二二部分分，施施作部部分中中隔壁壁和横横隔板板，再再开挖挖隧道道另一一侧的的一或或二部部分，，完成成横隔隔板施施工的的施工工方法法，主主要应应用于于Ⅳ级围岩岩深埋埋软质质岩、、浅埋埋、偏偏压地地段以以及Ⅴ级围岩岩深埋埋地段段的施施工。。左侧上部开挖、出碴图3CRD法施工工艺流程图拆除底部临时横撑，底部开挖、出碴，接长临时钢架基底加固仰拱初期支护拆除临时钢架、仰拱衬砌仰拱填充施工下一工序围岩监控量测围岩监控量测测量放线左侧拱部超前支护左侧上部、上部中隔壁初期支护、横支撑施工同时进行左侧下部开挖、出碴右侧拱部超前支护右侧上部开挖、出碴超前地质预报围岩监控量测右侧下部初期支护,必要时架设底部横撑右侧上部、上部中隔壁初期支护、横支撑施工同时进行右侧下部开挖、出碴左侧下部初期支护,必要时架设底部横撑第四章章分项项工程程施工工方案案及注注意事事项4.2洞身暗暗挖施施工4.2.4双侧壁壁导坑坑法先开挖挖隧道道两侧侧的导导坑，，并进进行初初期支支护，，再分分部开开挖剩剩余部部分的的方法法。该该方法法主要要应用用于Ⅴ级围岩岩浅埋埋、偏偏压及及洞口口地段段。架立周边钢架，必要时设底部横撑施作锚喷支护依次开挖⑤⑥⑦部喷砼封闭掌子面，施作锚喷支护，闭合成环开挖⑧部，接长临时钢架，拆除下部横撑拆除临时钢架（5～6m），浇筑仰拱浇筑填充混凝土浇筑二次衬砌施作防水层监控量测开挖②部，进尺同钢架间距图5双侧壁导坑施工工艺流程图清理掌子面，测量放线开挖①部，进尺同钢架间距开挖③部，进尺同钢架间距喷砼封闭岩面喷砼封闭岩面施作洞身锚杆施作洞身锚杆架立钢架、临时钢架及横撑架立钢架、临时钢架及横撑锚喷支护，闭合成环施作超前支护、注浆监控量测监控量测锚喷支护，闭合成环开挖④部，进尺同钢架间距超前地质预报第四章章分项项工程程施工工方案案及注注意事事项4.2洞身暗暗挖施施工4.2.5弧形导导坑预预留核核心土土法先开挖挖上部部导坑坑成环环形，，并进进行初初期支支护，，再分分部开开挖剩剩余部部分的的施工工方法法。主主要应应用于于Ⅳ级围岩岩、岩岩质较较好地地段的的施工工。测量放线拱部超前支护上部环行开挖、出碴核心土及中部开挖、出碴中部初期支护下部开挖、出碴下部初期支护底部开挖超前地质预报仰拱填充施工下一工序上部初期支护底部初期支护仰拱围岩监控量测围岩监控量测围岩监控量测围岩监控量测上中下部进行四个循环围岩稳定性评判、修正施工方案，确定二次衬砌施作时间第四章章分项项工程程施工工方案案及注注意事事项4.2洞身暗暗挖施施工4.2.6正台阶阶法先开挖挖上半半断面面,待开挖挖至一一定长长度后后同时时开挖挖下半半断面面,上下半半断面面同时时并进进的施施工方方法。。主要要应用用于正正洞Ⅱ、Ⅲ级围岩岩及横横洞Ⅳ、Ⅴ级围岩岩的施施工。。测量放线拱部超前支护上导坑开挖、出碴下导坑开挖、出碴下部初期支护超前地质预报上部初期支护围岩监控量测围岩监控量测围岩监控量测围岩稳定性评判、修正施工方案，确定二次衬砌施作时间仰拱填充施工下一工序仰拱第四章章分项项工程程施工工方案案及注注意事事项4.2洞身暗暗挖施施工4.2.7全断面面开挖挖法采用全全断面面一次次开挖挖成形形的施施工方方法。。主要要应用用于客客运专专线双双线隧隧道Ⅰ、Ⅱ级围岩岩和斜斜井Ⅱ、Ⅲ级围岩岩的施施工。。循环环进尺尺宜控控制在在3～4.0m。第四章章分项项工程程施工工方案案及注注意事事项4.2洞身暗暗挖施施工4.2.8CD、CRD等施工工方法法的相相互转转换隧道开开挖方方法的的合理理转换换，是是隧道道开挖挖作业业安全全的一一个重重要因因素，，在接接近开开挖方方法变变换里里程时时，应应提前前计划划，确确定合合理的的临时时支撑撑参数数。转转换时时应不不减弱弱设计计支撑撑参数数。CD法与CRD法转换换：CD法一般般应用用于黄黄土隧隧道Ⅳ级围岩岩地段段，CRD法一般般应用用于黄黄土隧隧道Ⅴ级围岩岩地段段，采采用CRD法施工工的开开挖断断面较较CD法施工断断面大，，CRD法施工时时设置临临时横撑撑。由CD法转入CRD法施工时时，中部部增设临临时横撑撑，同时时CRD法临时竖竖撑应较较CD法对应竖竖撑长些些，以使使临时钢钢架拱脚脚置于同同一水平平面上，，便于拱拱脚的稳稳定。由由CRD法转入CD法施工时时，取消消临时横横撑，根根据围岩岩量测结结果尽早早拆除CRD法施工时时所设横横撑，以以免影响响CD法施工进进度。CRD法与双侧侧壁导坑坑施工转转换：CRD法转为双双侧壁导导坑施工工时，应应提前调调整CRD法临时横横撑安装装高度，，使其与与双侧壁壁导坑上上部横撑撑位于同同一高度度上，从从而利于于后续双双侧壁导导坑上部部的开挖挖作业。。由双侧侧壁导坑坑转为CRD法施工时时，待施施工至设设计里程程后，继继续向前前按双侧侧壁导坑坑施工，，同时将将中部竖竖向临时时支撑逐逐渐靠拢拢，直到到过渡至至CRD法。根据据监控量量测结果果，尽早早拆除双双侧壁导导坑施工工的竖横横向支撑撑，以免免影响开开挖进度度。第四章分分项工程程施工方方案及注注意事项项4.3洞口地段段施工4.3.1施工要求求4.3.2施工工艺艺4.3.3施工注意意事项4.3.4质量检验验第四章分分项工程程施工方方案及注注意事项项4.4隧道洞门门施工1、隧道洞洞门施工工规定；；2、洞门的的模板要要求；3、洞门的的防排水水施工要要求；4、洞门回回填应要要求；5、洞口装装饰的隧隧道名牌牌、字样样要求；；6、洞门建建筑完成成后，洞洞门以上上仰坡坡坡脚如有有损坏，，应及时时修衬，，并应检检查与确确保坡顶顶以上的的截水沟沟和墙顶顶排水沟沟及路堑堑排水系系统的完完好与连连通。第四章分分项工程程施工方方案及注注意事项项4.5初期支护护4.5.1喷射混凝凝土施工工4.5.2锚杆施工工作业4.5.3钢筋网片片施工4.5.4钢架施工工喷射混凝凝土施工工工艺框框图喷混凝土配合比选定检查开挖断面尺寸，清除浮碴，清理受喷面施工机具就位喷射混合料拌合喷射混合料运输初喷混凝土4cm施作锚杆、钢架、挂钢筋网清除初喷面粉尘复喷至设计厚度清理施工机具加入速凝剂加入合成纤维或钢纤维砂浆锚杆杆施工工工艺流程程图锚杆制作各项工前准备锚杆钻机就位钻锚杆孔钻孔角度定位锚杆孔位测量放样锚杆孔清孔机械设备保养准备注浆材料注浆设备就位锚孔成孔检查搅拌砂浆注浆插入锚杆锚杆竣工验收安装垫板中空注浆浆锚杆施施工工艺艺流程图图锚杆制作各项工前准备锚杆钻机就位钻锚杆孔钻孔角度定位锚杆孔位测量放样锚杆孔清孔机械设备保养准备注浆材料注浆设备就位锚孔成孔检查搅拌砂浆注浆插入锚杆锚杆竣工验收安装垫板型钢钢架架施工工工艺流程程图初喷定位锚杆施工中线标高测量清除底脚浮碴钢架加工、质量验收钢架预拼分部安装钢架与定位锚杆焊连定位设锁脚锚管锁定加设鞍形垫块安装纵向连接筋挂钢筋网复喷混凝土围岩监控量测第四章分分项工程程施工方方案及注注意事项项4.6仰拱施工工4.6.1施工要求求4.6.2施工工艺艺4.6.3仰拱、仰仰拱填充充施工注注意事项项仰拱、仰仰拱填充充施工工工艺流程程图混凝土生产、运输开挖清底、抽排水、接缝处理检查签证浇筑砼测量立模仰拱砼养护填充砼浇筑混凝土生产、运输仰拱钢筋绑扎填充砼养护检查签证检查签证第四章分分项工程程施工方方案及注注意事项项4.7衬砌施工工4.7.1施工工艺艺及技术术要求4.7.2衬砌模板板4.7.3衬砌钢筋筋4.7.4二次衬砌砌4.7.5配合比设设计4.7.6砼搅拌4.7.7砼运输4.7.8砼灌筑及及捣固4.7.9拆模及养养护衬砌施工工工艺流流程图监控量测确定施作二衬时间施工准备台车移位台车定位施作止水带隐蔽检查灌筑混凝土台车脱模退出养护1.敷设防水板及盲沟2.中线水平放样3.铺设衬砌台车轨道1.水平定位立模2.拱部中心线定位3.边墙模板净空定位1.清理基底2.装设钢制挡头模板3.装设止水条1.自检2.监理工程师隐检洞外混凝土拌合混凝土运输混凝土泵送捣固涂刷脱模剂第四章分分项工程程施工方方案及注注意事项项4.8防排水施施工1、防排水水设计2、防水水板施工工3、止水水带及止止水条施施工隧道结构构防排水水施工工工艺流程程图YY检查净空及初期支护表面情况割除外露超长的钢筋、锚杆，修整凹凸不平的表面以及渗漏水处理原材料检验和试验灌注混凝土拆模养生铺设防水板隐蔽检查安装环、纵向透水盲管和盲沟NNY安装施工缝止水带N隐蔽检查Y衬砌台车定位充气及隐蔽检查隧道防水水板施工工工艺流流程图N1.防水板质量检查/检验；2.划焊缝搭接线；3.防水板可分拱部和边墙两段截取，对称卷起备用。1.工作平台就位；2.初支及渗漏水处理3.切除锚杆及钢筋网端头；4.如超挖超过铺板规定，编铁丝网回填；5.拱顶画出隧道中线第一环及垂直隧道中线的横断面线。准备工作洞外准备洞内准备

电热压焊器及爬行式热合器，垫上隔热纸固定防水板焊缝补强Y移工作平台下一循环焊接防水板搭接缝质量检查第五章隧隧道施工工质量控控制三阶段质质量控制制隧道施工工质量控控制是一一个过程程，即从从隧道结结构“孕孕育”、、“成长长”的各各个阶段段都要进进行控制制，通过过试验、、检测等等技术，，提出相相应的控控制指标标、方法法以及检检测技术术。施工工质量控控制包括括事前控控制、事事中控制制和事后后控制三三个阶段段，三阶阶段控制制构成了了质量控控制的系系统控制制过程。。事前控制制事前控制制要求预预先进行行编制周周密的质质量计划划。尤其其是工程程项目施施工阶段段，制订订质量计计划或编编制施工工组织设设计或施施工项目目管理实实施规划划，都必必须建立立在切实实可行、、有效实实现预期期质量目目标的基基础上，，作为一一种行动动方案施施工部署署。事前控制制主要包包括强调调质量目目标的计计划预控控和按质质量计划划进行质质量活动动前的准准备工作作状态的的控制。。事中控制制事中控制制首先是是对质量量活动的的行为约约束，即即对质量量产生过过程中各各技术作作业活动动操作者者在相关关制度管管理下的的自我行行为约束束的同时时，充分分发挥其其技术能能力，去去完成预预定质量量目标的的作业任任务；其其次是参参建各方方对质量量活动过过程和结结果的监监督控制制，这里里包括来来自企业业内部管管理者的的检查、、检验和和来自企企业外部部的工程程监理和和政府质质量监督督部门等等的监控控。事后控制制事后控制制包括对对质量活活动结果果的评价价认定和和对质量量偏差的的纠正。。从理论论上分析析，如果果计划控控制过程程所制订订的行动动方案考考虑得越越周密，，事中约约束监控控的能力力越强、、越严格格，实现现质量预预期目标标的可能能性就越越大。理理想的状状况就是是希望做做到各项项作业活活动“一次成功功”、“一次交验验合格率率100%”。由于系系统因素素和偶然然因素的的存在，，因此当当出现质质量实际际值与目目标值之之间超出出允许偏偏差时，，必须分分析原因因，采取取措施纠纠正偏差差，保持持项目质质量始终终处于受受控状态态。施工质量量过程控控制（也也称工后后控制））。目前前的质量量控制大大多是““重二衬衬，轻初初支”，，实际上上隧道初初期支护护是隧道道的主要要承力结结构，对对整个隧隧道结构构的耐久久性起着着很重要要的作用用，故在在隧道施施工质量量过程控控制中，，对初期期支护各各结构的的施工质质量均需需进行必必要的控控制。施工质量量过程控控制主要要包括开开挖断面面、锚杆杆质量（（长度及及砂浆饱饱和度））、钢拱拱架或格格栅钢架架、喷混混凝土质质量（强强度、厚厚度及背背后缺陷陷）、防防水层施施工质量量、二次次衬砌混混凝土质质量（强强度、厚厚度及背背后缺陷陷）、隧隧道衬砌砌裂纹等等的实时时控制。。1原材料对于隧道道工程中中所要用用到的所所有材料料（水泥泥、砂、、石、钢钢材、防防水板、、外加剂剂等），，在施工工前均需需按要求求进行试试验，确确保合格格之后才才能使用用。对施工过过程中将将要用到到的喷混混凝土配配合比、、二次衬衬砌混凝凝土配合合比及砂砂浆的配配合比等等，均要要以工程程中将要要采用的的各种材材料为基基础进行行各种配配合比设设计，以以确保混混凝土及及砂浆的的强度满满足要求求。2隧道开挖挖断面（1）控制超超欠挖隧道允许许超挖值值（cm）围岩级别开挖部位ⅠⅡ～ⅣⅤ、Ⅵ拱部线性超挖101510最大超挖152515边墙线性超挖101010仰拱、隧底线性超挖10最大超挖25隧道开挖挖不应欠欠挖，当当围岩完完整、石石质坚硬硬时，允允许岩石石个别突突出部分分侵入衬衬砌（每每1m²不大于0.1m²、高度不不大于5cm）。拱脚脚和墙脚脚以上1m范围内严严禁欠挖挖。在控制超超欠挖技技术的研研究中，，首先应应改变观观念，即即必需改改变“宁超勿欠欠”的传统观观点，树树立“少欠少超超”的观点。。也就是是说，应应容许一一定程度度的欠挖挖，例如如，日本本在隧道道施工中中，基本本上容许许概率为为16％的欠挖挖。即在在开挖断断面上取取100个点，有有不超过过16个点的超超挖就可可以了。。这样就就可以避避免开挖挖轮廓线线的无谓谓扩大，，而使超超挖得以以减少。。例如，，铁路隧隧道施工工规范（（TB10204—2002）规定：：当围岩岩完整、、石质坚坚硬时，，容许岩岩石个别别突出部部分（每每1m²不大于0.1m²）侵入衬衬砌，侵侵入值应应小于衬衬砌厚度度的1/3，并小于于10cm。对喷锚锚衬砌应应不大于于5cm。实际施工工中，周周边孔开开口位置置e有三种情情况，其其出现机机率和差差值大小小则主要要决定于于钻孔水水平。第第1种情况（a）不影响超欠欠挖；在（b）的情况时，，将使超挖增增加一个e值，而第3种情况，将使使超挖减小一一个e值，但出现欠欠挖。因而，，钻孔时先定定位，后钻进进，并在掌子子面上完整醒醒目地标出周周边孔位线，，把e控制在较小范范围内（约在在3cm）是可能的。。对隧道在各施施工阶段的净净空尺寸（横横断面净空及及超欠挖）采采用激光断面面仪（如国产产BJSD-2型隧道限界检检测仪，见图图）或全站仪仪进行检测。。通过激光断断面仪对隧道道各施工阶段段净空尺寸的的检测、数据据处理，可以以评价隧道开开挖质量、取取代收敛量测测以及对地质质雷达检测喷喷混凝土厚度度时进行波速速标定和厚度度修正等。（2）激光断面仪仪检测①开挖质量在隧道开挖后后，将激光断断面仪架设在在检测横断面面上对开挖轮轮廓进行检测测，对实测数数据进行分析析处理，得出出隧道开挖轮轮廓断面，与与设计的开挖挖线相比较，，可评价隧道道开挖的超欠欠挖情况，对对隧道的开挖挖质量进行评评价，详见图图。③混凝土厚度检检测在隧道开挖后后，用激光断断面仪或全站站仪对开挖断断面进行测量量，待初期支支护喷混凝土土完成后在相相同断面作初初期支护施作作后的净空断断面进行测量量，利用两次次测量结果的的差值，可得得出该断面初初期支护喷混混凝土厚度的的准确值（见见图）。若在在二次衬砌前前后对相同断断面进行检测测，即可得检检测断面二次次衬砌厚度准准确值。⑤隧道净空状况况检测检测中以隧道道控制网坐标标系统（中线线及高程）为为断面轮廓检检测的坐标系系统，隧道内内每间隔一定定距离（如20m）设置一个检检测断面，每每个检测断面面上设置一定定数量的测点点进行检测，，对隧道净空空状况采用激激光断面仪（（BJSD-2型）方法进行行检测。利用专用处理理软件（软件件界面见图4-25）对实测数据据进行分析处处理，得出隧隧道横断面数数据（详见图图4-23）。同时，以以设计断面为为标准曲线，，通过与实测测断面轮廓数数据的比较，，确定隧道衬衬砌净空断面面是否满足设设计要求（见见图4-26）。图4-25BJSD-2型隧道限界检检测仪专用软件界面面图4-26二衬后断面检检测结果图（2）锚杆质量锚杆是将破碎碎或不稳定岩岩体(块)与牢固稳定的的岩体连结在在一起以提高高整体稳定性性的一种支护护措施。当锚锚杆发挥作用用时，锚杆不不同部段的功功能各不相同同。锚杆内端端处于牢固稳稳定岩体的部部段，其锚固固力主要起着着固定锚杆的的作用；而锚锚杆外端处于于破碎或不稳稳定岩体的部部段，其锚固固力主要起着着将该段岩体体(块)与锚杆连结在在一起的作用用（见图4-27）。要让锚杆杆能发挥设计计的效果，除除保证锚杆的的长度满足设设计要求外，，还要使各段段都能均匀而而有效地与岩岩体锚固在一一起。除此之之外，对锚杆杆质量影响较较大的因素还还有砂浆的强强度，得有足足够的裹握力力才能保证锚锚杆的质量。。距岩面距离(m)x轴力(kN)P图4-27理想锚杆受力力示意图锚杆长度及注注浆饱和度均均采用应力反反射波法检测测，现已有专专用的锚杆质质量检测仪，，见图4-28。图4-28JL－MG锚杆质量检测测仪②锚杆长度应力反射波法法是一种无损损检测方法，，该方法的基基本理论依据据为一维杆件件的弹性应力力波反射理论论。在锚杆顶顶部激发弹性性应力波，当当弹性应力波波传播到锚杆杆底部时由于于锚杆和锚杆杆底部的岩石石存在波阻抗抗差异，将产产生反射波回回到锚杆顶。。根据反射波波的走时和锚锚杆中的应力力波传播速度度就可以用(3)式求出锚杆长长度L，锚杆中的的应力波传播播速度可在现现场已知长度度的锚杆上进进行标定。③注浆饱和度注浆饱和度检检测通过测定定锚杆不同方方位，不同距距离应力波的的阻尼情况，，即锚杆与围围岩的耦合情情况来判断注注浆饱和度。。由应力波在在介质中的传传播特性可知知：应力波在在坚硬完整的的介质中传播播速度大，衰衰减速度快，，而在松散及及不完整介质质中应力波的的传播速度小小，衰减速度度慢。利用应力波这这一传播特性性来判断注浆浆饱和度情况况，对于注浆浆饱满的，砂砂浆和岩石的的耦合性好，，可看成完整整的介质，因因此应力波的的波形规则衰衰减快，近于于指数衰减；；对于注浆饱饱满程度差的的则砂浆和岩岩石间的耦合合性差，可可看成松散不不完整的介质质，应力波的的波形杂乱、、衰减慢。根根据不同方向向、不同部位位击震的应力力波衰减曲线线就可以对注注浆饱和度作作出判断。(a)全长树脂锚杆杆锚固段长度度为0.77m实测波形图(b)树脂端锚锚杆杆的实测波形形图图12-34锚杆长度及注注浆饱和度检检测波形图④砂浆强度在砂浆锚杆的的长度及灌浆浆饱和度均达达到要求后，，并不能说明明锚杆的质量量完全达到了了要求。从锚锚杆的支护性性能可知，它它是受砂浆的的裹握并通过过砂浆与围岩岩这间发生作作用的，若砂砂浆的强度达达不到要求。。为了全面评评价锚杆的质质量，有必要要对砂浆（抗抗压、抗剪））强度进行检检测。A、抗压强度采用传统的试试验方法，在在施作锚杆时时同期制作试试件，对试件件进行抗压试试验，得出砂砂浆的抗压强强度。B、剪切强度由锚杆的支护护机理可知，，在联结锚杆杆与岩体中砂砂浆主要受剪剪力的作用。。从而，砂浆浆的剪切直接接影响到锚杆杆的质量。由于围岩存在在差异，在不不同的联结体体上，砂浆与与围岩间的剪剪切力有所不不同。为了真真实反映锚杆杆实际工作时时砂浆与围岩岩（锚杆洞壁壁）间的剪切切力，可进行行原位试验。。将施作好的的锚杆与周围围的围岩一同同取出，采用用特制的试验验设备对其进进行抗剪试验验，得出砂浆浆与围岩间的的剪切力，并并对其进行评评价。⑤锚杆抗拔试验验锚杆抗拔力通通过拉拔试验验进行检测。。拉拔试验检检测方法是一一种传统的锚锚杆锚固质量量检测方法。。进行拉拔试试验时,将液压千斤顶顶放在托板和和螺母之间,拧紧螺母,施加一定的预预应力,然后用手动液液压泵加压,同时记录液压压表和位移计计上的对应读读数,当压力或者位位移读数达到到预定值时,或者当压力计计读数下降而而位移计读数数迅速增大时时,停止加压。测测试后,整理出锚杆的的位移-荷载曲线,进而分析出试试验锚杆的抗抗拔力大小。。试验时锚杆杆的受力状态态见图12-35。距岩面距离(m)x轴力(kN)P图12-35抗拔试验时锚锚杆的受力示示意图⑥锚杆检测结果果评定试验证明：对对于高强螺纹纹锚杆，当锚锚固长度达到到锚杆直径的的42倍时，握裹力力不再随锚杆杆长度的增加加而增加。隧道锚杆的长长与直径比达达到几百倍，，而且从图1、2可知，锚杆拔拔抗试验与实实际锚杆的受受力状态有很很大不同，得得出锚杆抗拔拔力与锚杆质质量没有必然然的相关性，，若仅采用抗抗拔试验，可可能导致将不不合格锚杆依依其抗拔力评评定成合格锚锚杆。所以，，对锚杆进行行检测时，要要采用声频应应力波法对锚锚杆的锚固质质量进行无损损检测，再配配合抗拔力试试验进行综合合分析，可对对锚杆的锚固固质量作出较较全面的评价价。4喷混凝土质量量检测喷射混凝土能能及时封闭围围岩暴露面，，有效地隔绝绝水和空气；；部分混凝土土浆液渗入张张开的裂隙或或节理中起胶胶结和加固围围岩的作用；；能向围岩提提供支护抗力力(径向力)，使围岩由二二向受力变为为三向受力状状态，从而提提高了围岩强强度。评价喷混凝土土的质量，主主要是指标：：喷混凝土强强度（包括早早期强度和晚晚期强度）、、厚度、密实实度及背后缺缺陷。喷射混凝土强强度在一定范范围内离散分分布，正常情情况其分布规规律符合正态态分布曲线，，喷射混凝土土强度检验准准则是根据平平均强度和变变异系数综合合控制。因此此对喷射混凝凝土的质量控控制不但要控控制平均强度度，同时还必必须控制变异异系数。由于于湿喷工艺能能够对水灰比比进行准确控控制，因此强强度变异系数数小，喷层结结构可靠性高高。而干喷工工艺据欧洲规规范（EFNARC）7.3表述：“对于于干喷工艺难难于预设水灰灰比。实际水水灰比一般在在0.35~0.5的范围内波动动。经估算，，相应强度波波动可达15MPa以上”。根据据中铁西南院院大量试验数数据表明：湿湿喷混凝土强强度变异系数数可控制在10%左右，达到国国标优质标准准。混凝土强度分分布规律①喷混凝土强度度根据喷混凝土土强度表面特特征，宜采用用气压射钉枪枪（见图4-30、31）无损检测方方法进行检测测。气压射钉钉枪检测喷混混凝土强度是是在恒定空气气压力下将经经过特殊标定定的射钉打入入喷混凝土内内，由其射入入深度推算其其强度(深度与强度的的关系由实验验标定)。图4-30气压射钉枪图4-31气压射钉枪强强度测试系统统②喷混凝土厚度度、密实度及及背后缺陷喷混凝土厚度度、密实度及及背后衬砌缺缺陷均可采用用地质雷达（（见图4-34、35）进行检测。。根据喷混凝凝土厚度，采采用地质雷达达对喷混凝土土进行检测前前要解决的问问题：天线频频率的选择、、雷达波在喷喷混凝土中的的波速标定。。根据喷混凝凝土厚度，选选用1000MHz或更大频率的的