铁路隧道开挖支护培训课件

铁路隧道开挖、支护培训中铁二十一局集团第三工程有限公司2017年6月至精、至诚；更优、更新。

目录一、隧道开挖方法选择二、隧道开挖辅助措施三、隧道开挖机械配套四、隧道开挖作业工序五、隧道钢架安装工序六、隧道锚杆安装工序七、隧道网片安装工序八、隧道喷浆作业工序九、“三检制”介绍

一、隧道开挖方法选择1.1隧道开挖方法隧道钻爆法开挖方法是多样的，在当前的施工实践中，从施工造价及施工速度考虑，施工方法的选择顺序为：全断面法台阶法台阶法含临时仰拱法中隔壁法（CD法)交叉中壁法（CRD法）双侧壁导坑法（眼睛法）；从施工安全角度考虑，其选择顺序应反过来。如何正确选择，应根据地质条件、断面大小、结构形式、机械配备等因素综合考虑，但必须符合安全、快速、质量和环保的要求，达到规避风险、加快进度和节约投资的目的。（1）全断面法全断面开挖法是按设计断面将隧道一次开挖成型，

一、隧道开挖方法选择再施做初支和二次衬砌的隧道开挖方法，一般适用于Ⅰ～Ⅱ级围岩，也可用在单线铁路隧道Ⅲ级围岩地段。全断面法可采用大型机械作业，施工进度快，一般在150～180m/月。全断面施工成型效果图

一、隧道开挖方法选择（2）台阶法台阶开挖法是将隧道设计断面分两次或三次开挖，台阶间控制一定距离，采用同时并进的隧道开挖施工方法，一般用在Ⅲ级围岩，也可用在单线铁路隧道Ⅳ级围岩地段。两台阶施工成型效果图两台阶开挖示意图

一、隧道开挖方法选择（3）临时仰拱法适用条件：软岩段，一般用于Ⅳ级围岩，采用台阶法开挖基本可行，但为了更好的控制围岩变形时采用。优点：施工安全度较高、控制地层变形较好；缺点：施工进度较台阶法慢、但较“CD”工法快、三台阶开挖示意图三台阶施工成型效果图

一、隧道开挖方法选择临时工程量大和造价较台阶法大，但较“CD”工法小。

施工控制要点：刚支撑连接、锁脚锚杆（管）、仰拱的及时封闭，上下台阶的高度和纵向长度。临时仰拱法施工照片断面大小Ⅳ级Ⅴ级Ⅴ级特殊Ⅵ级超大断面≥150m2CD工法CRD工法双侧壁导坑法双侧壁导坑法大断面100~150m2正台阶CD工法CRD工法双侧壁导坑法普通断面50~100m2正台阶正台阶CD工法CD工法小断面＜50m2正台阶正台阶正台阶CD工法根据围岩、断面等情况适宜施工方法见表1：

一、隧道开挖方法选择断面大小Ⅳ级Ⅴ级Ⅴ级特殊注明超大断面≥150m21~2d且≤1.2m1d且≤0.6m1d且≤0.5md为初期支护钢支撑间距大断面100~150m21~2d且且≤1.5m1~2d且≤0.8m1d且≤0.6m普通断面50~100m21~2d且≤2.0m1~2d且≤1.5m1d且≤1.0m小断面＜50m22~3d且≤3.0m1~2d且≤2.0m1d且≤1.0m正台阶法上断面一次开挖长度（见表2）

一、隧道开挖方法选择（1）注浆加固

常用的注浆方式主要有全断面帷幕注浆、周边半封闭帷幕注浆、径向注浆、小导管注浆、局部注浆等，施工时应根据注浆目的和工程地质条件等因素综合选择。

二、隧道施工辅助措施帷幕注浆施工照片1帷幕注浆施工照片2

二、隧道施工辅助措施径向注浆施工工照片1（2）超前小导管管超前小导管是是在隧道开挖挖前，沿隧道道拱部开挖轮轮廓线按一定定外插角度安安设直径32～60mm、长度2.5～6m的钢管，与钢架连成一一体、联合使使用，必要时时利用径向注浆施工工照片2小导管注浆对对围岩超前加加固的支护方方式。施工要点：①超前小导管管沿隧道拱部部周边布设，，环向间距不不宜大于40cm，外插角控制制在10～15°。两环小导管间间搭接不宜小小于1m。②根据地质情情况可选择单单液浆、双液液浆。

二、隧道施工辅助措施径向注浆施工工照片孔口止浆阀照照片（3）长管棚长管棚是在隧隧道开挖前，，沿隧道开挖挖轮廓线外纵纵向近水平方方向设置直径径大于70mm、长度大于10m的钢管，并将将钢管内采用用水泥砂浆充充填密实，必必要时通过长长管棚注浆预预加固隧道前前方拱部土体体，以减少开开挖时土体沉沉降、坍塌的的超前支护方方式。长管棚适用于于浅埋、地表表沉降控制严严格的地段，，如堆积体、、砂土质地层层、断层破碎碎带及下穿公公路、铁路、、地表建筑物物等。

二、隧道施工辅助措施

二、隧道施工辅助措施洞内大管棚施施工洞内大管棚施施工完照片洞口大管棚施施工洞口大管棚施施工完照片⑴开挖作业线线设备选型：：人工开挖一般采用多功功能开挖台架架+手持钻机+电动空压机的的组合形式，，手持钻机一一般选用YT28型气腿式凿岩岩机，依据单单双隧道断面面钻孔工程量量，双线隧道道钻孔作业时时间控制在240min/循环，需配置25台YT28型气腿式凿岩岩机，采用20m3/min的电动空压机机，则需要5台，采用27m3/min电空压机刚采采用4台。在隧道人人工开挖施工工的过程中，，应根据现场场施工特性，，合理选用开开挖设备型号号、规格及配配用量，以实实现最大经济济效益为目的的来进行人工工开挖设备配配套。

三、隧道开挖施工设备配套

三、隧道开挖施工设备配套YT-28风动式凿岩机机螺杆空压机运输车装砟设备⑵喷锚支护作作业线设备选选型：目前，隧道施施工砼喷射设设备有砼湿喷喷机械手和普普通湿喷机两两种。湿喷机机械手与普通通湿喷机相比比，拥有机动动灵活自由、、作业时间短短、工作效率率高、喷射量量大、回弹小小、作业劳动动强度低、安安全的优点。。在喷射量大大，工作面较较多的隧道喷喷锚作业中通通常采用砼湿湿喷机械手作作业，但砼湿湿喷机械手单单机价格高，，配件需要进进口。长大隧隧道施工喷射射砼设备一般般采用湿喷机机械手。

三、隧道施工设备配套混凝土土运输输车湿喷机机械手手

三、隧道施工开挖设备配套⑶拱架架安装装设备备选型型：目前，，国内内隧道道支护护结构构钢拱拱架安安装一一般采采用人人工安安装，，通过过《隧道施施工机机械化化配套套技术术与装装备研研究》科研研研究，，自主主研发发了拱拱架安安装机机，并并已在在贵广广铁路路得到到试验验应用用，达达到预预期效效果。。

三、隧道施工开挖设备配套拱架前前移就就位拱架定定位⑷仰拱拱作业业线设设备选选型：仰拱栈栈桥作作为隧隧道掌掌子面面设备备通过过仰拱拱施工工段的的桥梁梁，必必须保保证掌掌子面面施工工的设设备正正常通通过仰仰拱栈栈桥；；保证证足够够的仰仰拱空空间，，以便便进行行仰拱拱开挖挖、仰仰拱砼砼浇注注。目目前，，隧道道施工工通常常采用用简易式式仰拱栈栈桥和和自行式式仰拱栈栈桥。。

三、隧道施工开挖设备配套24米自行行式仰仰拱栈栈桥简易式式仰拱拱栈桥桥

三、隧道施工开挖设备配套（一））工序序：超前地地质预预报→测量放放线→布孔→钻孔→清孔、、验孔孔→装药及及爆破破→找顶→出碴→初期支支护→进行下下一循循环。。（二））工序说说明：：⑴炮泥加加工工工艺：炮泥采采用黏黏土、、砂、、水按按照0.75:0.09:0.16的重量量比例例，人人工拌拌匀后后装入入炮泥泥机的的进料料仓，，开动动电钮钮开始始生产产。炮炮泥按按照20cm～30cm的长度度切割割。炮炮泥加加工效效果图图，见见图5.1。成品品炮泥泥效果果图，，见图图5.2。

四、隧道开挖作业工序

四、隧道开挖作业工序图5.1炮泥加加工图5.2成品炮炮泥⑵水袋加加工工工艺：先打开开主开开关，，机器器运转转两次次，使使计量量泵内内吸满满水，，将空空气排排出后后，然然后关关闭主主开关关。人人工用用塑料料袋套套在出出水管管口上上，按按启动动开关关，完完成自自动灌灌注和和封口口。水水袋加加工效效果图图，见见图5.3。成品品水袋袋效果果图，，见图图5.4。

四、隧道开挖作业工序图5.3水袋加加工效效果图图成品水水袋效效果图图，见见图5.4⑶测量放放线：：现场测测量应应对开开挖掌掌子面面用仪仪器进进行准准确放放样，，并用用红油油漆画画出掌掌子面面轮廓廓线。。

四、隧道开挖作业工序⑷布孔：：工班长长根据据轮廓廓线进进行布布孔，，炮眼眼布置置按照照图5.5进行，，并在在施工工过程程中优优化、、调整整。⑸钻孔：：采用YT-28气腿式式风钻钻湿式式钻眼眼，钻钻孔采采用φ42mm长4m钻钎。。炮眼眼位置置先捣捣平防防止打打滑或或炮眼眼移位位，开开眼时时先低低速运运转，，待钻钻进一一定深深度后后再全全速钻钻进。。不能能在残残眼处处、裂裂缝处处钻孔孔，开开孔时时如确确实有有困难难，可可以适适当调调整，，调整整范围围不超超过5倍的炮炮孔直直径。。⑹清孔、、验孔孔：用带有有阀门门专用用吹管管插入入孔内内，利利用高高压风风将杂杂物吹吹出，，检查查有无无堵孔孔、塌塌孔、、串

四、隧道开挖作业工序孔，检验验不合合格的的应重重钻，，检验验合格格方可可装药药。⑺装药：：装药由由持证证爆破破员操操作，，每2人一组组，按按照钻钻爆设设计图图自上上而下下进行行装药药。先先在眼眼底装装入水水袋，，然后后连续续装药药，孔孔口段段装入入水袋袋后用用炮泥泥堵塞塞密实实。装装药示示意图图，见见图5.6。光面面爆破破参数数，见见表5.1。图5.6水压爆爆破装装药示示意图图

四、隧道开挖作业工序连续装装药结结构示示意（（掏槽槽眼、、辅助助眼））间隔装装药结结构示示意（（周边边眼））

四、隧道开挖作业工序参数岩石种类周边眼间距E(cm)周边眼最小抵抗线V(cm)相对距E/V周边眼药集中度q(kg/m)极硬岩55～7060～800.7～1.00.30～0.35硬岩45～6560～800.7～1.00.20～0.30表5.1光面爆爆破参参数⑻网路连连接：：网络连连接按按交底底将规规定数数目导导爆管管捆成成束，，由工工作面面向爆爆点逐逐段进进行连连接。。起爆爆网路路采用用复式式联结结网路路，每每一束束导爆爆管在在自由由端15cm以上处处安装装2个引爆爆雷管管，各各束导导爆管管在自自由端端10cm以上处处安装装2个引爆爆导爆爆管，，各联联结均均采用用黑胶胶布包包扎，，以保保证起起爆的的可靠靠性和和准确确性。。

四、隧道开挖作业工序⑼起爆：：起爆前前进行行警戒戒，所所有人人员撤撤离至至距离离掌子子面不不小于于300m且不受受有害害气体体、振振动及及飞石石伤害害的安安全地地点。。起爆爆员由由爆破破员担担任，，两人人负责责实施施，一一人操操作，，一人人监督督。⑽排炮：：爆破后后通风风15min，由原原装药药爆破破员进进入作作业现现场查查看，，检查查有无无盲炮炮，有有无残残存的的爆破破器材材，发发现盲盲炮，，必须须当班班处理理。

四、隧道开挖作业工序⑾找顶顶：利用挖挖机对对爆破破完毕毕的岩岩壁进进行找找顶，，将松松散的的岩块块全部部抖落落，确确保后后序作作业的的施工工安全全。找找顶时时应先先两边边、后后中间间，若若发现现非撬撬挖所所能排排除的的险情情时，，就果果断采采取措措施进进行处处理，，必要要时要要采用用风镐镐凿除除，找找顶人人员必必须是是有经经验的的、熟熟练的的找顶顶人员员，找找顶时时必须须有专专人监监护。。⑿出碴：：出碴采采用无无轨运运输方方式，，先用用挖掘掘机趴趴碴，，然后后装载载机配配合自自卸汽汽车装装运出出洞。。掌子子面出出碴挖挖机装装碴时时不能能超出出斗车车顶面面50cm。机动动车不不得超超载，，车辆辆运行行时，，必须须鸣笛笛或按按喇叭叭，并并注意意瞭望望。（三））作业业标准准：（1）超欠欠挖允允许值值：当围岩岩完整整、石石质坚坚硬时时，岩岩石个个别突突出部部位（（每1㎡不大于于0.1㎡）侵侵入衬衬砌必必须小小于5cm。

四、隧道开挖作业工序（三））作业业标准准：（四））注意意事项项：⑴洞内爆爆破后后必须须经过过15分钟通通风排排烟后后，检检查人人员方方可进进入工工作面面，确确认无无危险险后其其他工工作人人员才才可进进入工工作面面。

四、隧道开挖作业工序1孔位偏差掏槽眼的眼口间距和深度允许偏差为5cm周边眼的间距允许偏差为5cm外插角必须符合钻爆设计要求，孔底不得超出开挖断面轮廓线15cm2炮眼保存率硬岩不得小于80%，中硬岩不得小于60%，并在开挖轮廓面上均匀分布3洞渣块径要求爆破出的洞渣最大块径不应大于100cm，挖装机装渣时不大于80cm⑵开挖人人员到到达工工作地地点时时，首首先检检查开开挖工工作面面是否否处于于安全全状态态，然然后进进行找找顶。。⑶开挖爆爆破时时装药药与钻钻孔不不得平平行作作业。。⑷钻眼时时扶钎钎人员员不准准戴手手套。。⑸使用电电雷管管时，，装药药前电电灯及及电线线路应应撤离离开挖挖工作作面，，装药药时应应用投投光灯灯、矿矿灯照照明，，开挖挖工作作面不不得有有杂散散电流流。⑹装药时时应使使用木木质炮炮棍装装药，，严禁禁火种种；无无关人人员与与机具具等应应撤至至安全全地点点，作作业人人员禁禁止穿穿戴化化纤衣衣物；；

四、隧道开挖作业工序⑺爆破时时，爆爆破工工应随随身携携带带带有绝绝缘装装置的的手电电筒；；⑻开挖两两工作作面接接近贯贯通时时，两两端应应加强强联系系与统统一指指挥，，尤其其是爆爆破前前，严严防对对方人人员误误入危危险区区。⑼坚决落落实爆爆破物物品登登记制制度，，爆破破物品品及各各类爆爆破器器材领领用实实行专专人负负责制制。未未使用用完的的爆破破物品品退库库处理理，施施工人人员不不得私私自收收藏爆爆破物物品。。

四、隧道开挖作业工序（一））工序序：测量组组测放放中线线点、、水平平线→安装拱拱架→校正→验收→进行下下一循循环。。⑴安装拱拱架：：作业班班组按按照测测量组组现场场放样样点进进行初初装，，构件件支撑撑的立立柱不不得置置于虚虚碴和和活动动石块块上。。⑵校正定定位：：测量组组对拱拱架安安装精精度进进行复复核，，复核核无误误后作作业班班组进进行拱拱架纵纵向连连接、、挂网网、施施作定定位锚锚杆，，V级围岩岩拱墙墙脚采采用槽槽钢纵纵向贯贯通连连接（（具体体验收收标准准如附附图））。

五、隧道钢架安装工序

五、隧道钢架安装工序格栅拱拱架纵纵向连连接筋筋示意意图⑶连接接板：钢架各各单元元间以以连接接板螺螺栓连连接紧紧密，，当不不紧密密时应应采用用钢筋筋进行行帮条条焊。⑷连接筋筋：钢架纵纵向之之间通通过ΦΦ22螺纹钢钢进行行连接接，环环向间间距1.0m。⑸锁脚锚管：：锁脚锚管采采用Φ42热轧无缝钢钢管，方向向为隧道法法线方向，，与水平交交角为30°～45°向下倾斜斜；初期支支护后及时时对锁脚锚锚管进行注注浆。

五、隧道钢架安装工序

五、隧道钢架安装工序锁脚锚管连连接示意图图钢架连接标标准（二）作业业标准：⑴连接筋纵向向之间采用用焊接，采采用单面焊焊，焊缝长长度不小于于22cm，焊缝高度度不小于9mm。⑵钢架安装允允许偏差：：间距±±100mm、横向偏差差±50mm、高程±50mm、垂直度±±2°。⑶锁脚锚管与与钢架之间间通过“L”形连接筋筋进行连接接，采用双双面焊，焊焊缝长度不不小于11cm,焊缝高度不不小于9mm。

五、隧道钢架安装工序（三）注意意事项：⑴钢架应在初初喷混凝土土后及时安安装。⑵施工期间，，应对支护护的工作状状态进行定定期和不定定期检查。。⑶在软弱围岩岩地段，立立柱底面应应加设垫板板或垫梁。。⑷钢架的安装装作业时，，作业人员员之间应协协调动作，，在本排钢钢架未安装装完毕，并并与相邻的的钢架和锚锚杆连接稳稳妥之前，，不得擅自自取消临时时支撑。

五、隧道钢架安装工序（一）施工工方法：⑴钻孔：钻孔孔采用风动动式YT-28型凿岩机进进行钻孔，，锚杆孔与与岩面保持持垂直。⑵清孔：采用用吹筒进行行清孔。⑶注浆：注浆浆时应按照照试验室的的配料通知知单进行配配制，砂浆浆应拌制均均匀，随拌拌随用，注注浆时注浆浆管应伸至至孔底5～10cm，随砂浆的的注入缓慢慢均匀拔出出，杆体插插入后若孔孔口无砂浆浆溢出应进进行补注浆浆。注浆压压力不得大大于0.4MPa。

六、隧道锚杆安装工序⑷锚杆安装：：顶入锚杆杆。⑸垫板及紧固固螺栓安装装：安装垫垫板和紧固固螺帽应在在砂浆体的的强度达到到10MPa后进行安装装；中空组组合锚杆应应先进行安安装后进行行注浆，安安装时排气气孔必须伸伸至孔底。。锚杆安装装后不得随随意敲击。。⑹验收：检查查锚杆是否否与岩面或或者初喷面面密贴，如如果不密贴贴应继续进进行紧固。。（二）作业业标准：⑴锚杆钻孔深深度应大于于锚杆设计计长度10cm。

六、隧道锚杆安装工序⑵锚杆孔距允允许偏差为为±150mm；⑶锚杆插入长长度不得小小于设计长长度的95%，且位于孔孔中心位置置。⑷锚杆采用的的砂浆强度度等级、配配合比应符符合试验室室配料单要要求。⑸锚杆孔内灌灌注砂浆应应饱满密实实。⑹锚杆孔应保保持直线，，一般情况况下应保持持与隧道法法线方向垂垂直。当隧隧道内岩层层结构面出出露明显时时，锚杆孔孔宜与岩层层主要结构构面垂直，，锚杆垫板板应与基面面密切。

六、隧道锚杆安装工序⑺锚杆用钢筋筋应平直、、无损伤表表面无裂纹纹、油污、、颗粒状或或片状老锈锈

六、隧道锚杆安装工序锚杆施作方方向示意图图（三）注意意事项：⑴进入施工现现场必须佩佩带安全帽帽等防护用用品方可进进入施工现现场，自觉觉遵守劳动动纪律，严严格执行操操作规程，，不得违章章指挥和违违章作业，，不违反劳劳动纪律。。⑵钻眼时扶钎钎人员不准准戴手套。。⑶使用气腿钻钻眼时，要要注意站立立姿势和位位置，绝不不能靠身体体加压，更更不能站立立在凿岩机机前方功钎钎杆下，以以防断钎伤伤人。

六、隧道锚杆安装工序⑷凿岩中发现现不正常声声音，排粉粉出水不正正常时，应应停机检查查，找出原原因并消除除后，才能能继续钻进进。

六、隧道锚杆安装工序（一）施工工方法：⑴安装：钢筋网应随随受喷面的的起伏铺设设，与受喷喷面保持一一定的距离离。钢筋网网安装过程程中应进行行环、纵向向搭接，网网片之间采采用绑扎，，搭接长度度为１～２２个网格。。①立拱段：：网片与锚杆杆、钢架等等其他固定定装置连接接牢固。②光爆段：：网片与锚杆杆等其他固固定装置连连接牢固，，网片不能能稳定时应应补打锚钉钉（锚钉采采用

七、隧道网片安装工序Φ12螺纹钢，钢钢筋长度25cm,嵌入岩层不不低于10cm，间距0.5m×0.5m梅花型布设设）。(2)安装验收：：验收网格环环、纵向搭搭接是否为为１～２网网格；网片片与锚杆和和其他固定定装置是否否连接牢固固；环、纵纵向是否预预留搭接１１～２网格格。（二）作业业标准：(1)网片与锚杆杆或钢架连连接牢固。。(2)钢筋网搭接接长度应为为１～２个个网孔，允允许偏差为为±50mm。

七、隧道网片安装工序⑶网片之间必必须搭接平平顺，与围围岩之间不不得留有石石块或者杂杂物。

七、隧道网片安装工序网片环向搭搭接示意图图（三）注意意事项：⑴施工人员应应经培训合合格后上岗岗。焊工应应持有特种种工人作业业证。⑵焊工必须须穿戴防护护衣具。施施工时焊工工应站在木木垫或其它它绝缘垫上上。⑶焊机必须须接地，对对于焊接导导线及焊钳钳接导线处处，都应有有可靠的绝绝缘接地。。⑷大量焊接接时，焊接接变压器不不得超负荷荷，变压器器升温不得得超过60℃。

七、隧道网片安装工序（一）施工工方法：⑴喷射混凝土土前，为减减少首层粗粗骨料的回回弹量，必必要时先喷喷一薄层水水泥砂浆，，待终凝后后再喷射混混凝土。⑵喷射混凝土土作业应采采用分段、、分片、分分层依次进进行。先喷喷钢架与壁壁面间混凝凝土，再喷喷两钢架之之间混凝土土。可按照照先墙后拱拱，自下而而上的喷射射顺序施喷喷。岩面凹凹凸不平时时，应先喷喷凹处后找找平，喷射射时喷嘴料料束应呈螺