隧道控制要点课件

隧道工程工作要点

在隧道相关验收标准和施工指南的基础上简单地总结隧道工程控制要点。

这里总结的内容，有些规范上是没有的，纯粹是具体工作的经验或感受，不对之处请指正！1隧道施工中的测量控制1.1进洞前的测量控制测量工作对隧道工程而言尤为重要。特别是对长大隧道，控制要对交付使用的隧道轴线桩、平面控制网基点（现在大部分用GPS点）、高程控制点进行仔细的测量校对。当然对测量工作本身，控制可以要求不同的施工单位分别独立测量，对用于施工控制的所有GPS点必须进行联测以确保其精度。控制认真校对测量成果，对照不同单位的测量成果相互校核，最终确认结果。

以上所述的这些控制点，应该以洞口、斜井、竖井处使用的点为重点，施工过程中要经常核对这些点是否发生变化。1.2施工过程中的测量工作

除按照规范进行的正常测量检查外，控制人员要时常核对施工单位现场所用的激光照准基点的正确性，必要时通过测量直接核对照准点在掌子面上的偏差。对于连拱隧道，中导坑的测量控制是关键。

不同的开挖方法其安全效果不同，但是如何即能加快隧道的施工进度又能有效保障安全，这是业主、施工控制共同关注的问题。目前常见的开挖方法主要有台阶法、侧壁导坑法、中隔壁法（CD）或交叉中隔壁法(CRD)。中铁十二局又在台阶法和环形开挖法的基础上推出了七步流水法等等。总之，不同的围岩条件就要选择不同且适宜的开挖方法，才能达到即快又安全的目的。这里，承包人的经验就起关键的作用。隧道主要施工（开挖）方法

开挖方法横断面示意纵断面示意全断面法台阶法环形开挖预留核心土法双侧壁导坑法中隔壁法（CD法）交叉中隔壁法（CRD法）大断面隧道三台阶七步开挖法划

分净空断面积(m2)超小断面小断面中等断面大断面超大断面<3.03.0~10.010.0~50.050.0~100.0>100.0国际隧协的断面划分

大断面意味着什么？在同样围岩条件下，随着开挖断面积的增加，意味着：

1、掌子面的稳定性降低；2、施工难度、特别是施工安全管理的难度增大；3、施工风险发生的概率加大；4、结构物质量要求的提高。铁路隧道断面的划分没有详细的定义，但目前还是以下面的标准来定义断面大小。定义名称净空断面积范围小断面S≤10㎡中等断面10＜S≤50㎡大断面50≤S＜100㎡特大断面S≥100㎡2.3要清楚对超挖回填的具体要求填充干码片石代替喷射混凝土拱顶严重脱空2.4关于开挖，还有一些其它方面的安全要求a.台阶法施工时，一定要控制上台阶的长度，在保证作业方便的前提下尽量缩短台阶长度。根据王梦恕院士的观点，最短不得小于隧道断面直径的一倍。b.根据新奥法原理，掘进要及时保证封闭成环，对于复合式衬砌而言，关键是初次衬砌。但是绝对不能认为二次衬砌就可以忽略。根据目前铁路隧道施工质量和安全控制要求，一般规定：

仰拱距掌子面距离III级围岩不超过90m，IV级围岩不超过50m，V级及以上围岩不超过40m。二衬距离掌子面I、II级围岩不超过200m，III级围岩不超过120m，IV级及以上围岩不超过90m。变形量级大的挤压性地层中的隧道应通过强化初期支护手段控制围岩变形，二次衬砌则应在围岩和初期支护变形基本稳定后施作。TZ204-2008铁路隧道工程施工技术指南二次衬砌施作条件：拱角部位7d的平均收敛小于0.2mm和拱顶下沉小于0.15mm/d。或累计变形达到极限的80%“深埋隧道的一般情况下二次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定后施作”，而“浅埋隧道应及早施作二次支护”TB10417-2003铁路隧道工程施工质量验收标准“特殊条件下（如松散堆积体、浅埋地段）隧道衬砌应在初期支护完成后及时施作。”2.6关于超前预报隧道施工的地质超前预报主要分为三大类：地质分析、超前钻探和物理探测。地质预报应分级进行，采用物探和钻探，长距离、中长距离和短距离相结合，多种手段综合分析，相互印证。

超前预报的目的：及时发现异常情况，预报开挖面前方不良地质体的位置、规模和性质，以避免突发性地质灾害的发生。

超前地质预报的内容：包括不良地质及灾害地质预报、水文地质预报和围岩级别及其稳定性预报。2.6.1地质分析法－－主要是根据隧道已有勘察资料、地表补充地质调查资料、洞内地质调查资料、隧道掌子面地质素描，通过地层对比、地层分界线及构造线地下和地表相关性分析、地质作图等，推测掌子面前方可能揭示的地质情况，如地层岩性、地质构造、不良地质及特殊地质等。2.6.2超前水平钻探－－根据需要采取1～5孔超前水平钻探(局部7孔)，其终孔位置一般要超出开挖轮廓线3～5m，长度宜在30m～50m之间，孔径应满足设计要求。2.6.3物探方法－－通常包括地质雷达、TSP预报等。雷达在完整灰岩地段应达到30m长度，在岩溶发育地段根据雷达波形判定预报长度，两次预报的重复长度应在5m左右。而TSP应达到的有效探测距离:A级地段100米，B、C级地段150米。需要预报区段大于有效预报距离时应多次预报，两次预报重复长度不小于10米。3初期支护

讲初期之护前，大家一定要清楚隧道新奥法的技术核心。新奥法的核心为“管超前\短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测”。这18个字基本概括了现在隧道施工中的全部关键环节。

就关键控制点作一交待。新奥法理论大家已经很了解了，但要掌握现场如何施作是关键。一要充分理解隧道设计原则和方法；加强量测并结合掘进人员的经验随时调整支护参数；施工要快速并保证每一个环节的质量。。3.1锚杆现场检查锚杆时规范规定一个锚固力要求，通过拉拔试验检测。尽管检测锚固力是现行规范的要求，但是要达到锚固效果必须检查锚杆的实际锚固状况。粘结物填充长度对抗拔力的影响填充段长度lcm抗拔力kN（砂浆在孔口）抗拔力kN（砂浆在孔底）03038.881839.06256064.345765.00009076.943478.125012082.412184.375015084.609486.250018085.000087.500021085.625087.500024085.625087.500027085.625087.500030085.625087.5000ll岩石锚杆锚固长度大于杆体直径的40倍锚固力就可大于杆体抗拉强度。3.2喷射混凝土

喷射混凝土发挥特殊作用的三个条件a.与围岩密贴(黏结强度)b.及时性(控制围岩松弛与变形)c.一定厚度(结构作用)所以说喷射混凝土的施工质量是保证初期支护质量的关键，同时对围岩的稳定也是至关重要的。下图表明关键块和喷射混凝土的作用关系。

喷射混凝土的质量控制点主要为：3.2.1控制配合比尽量满足施工配合比以保证强度。3.2.2保证喷射混凝土的厚度3.2.3喷射混凝土的回弹材料绝对不可再次利用3.2.4保证施工完成后的混凝土面平顺，平整度要求为D/L≤1/6。

L

D3.2.5为了保证上述结果，要求施工单位选用合理和先进的施工方法。目前施工主要有干（潮）法喷射和湿法喷射。而湿法喷射比前者有较大的优越性，主要区别见表示。但后者的缺点是设备费高，保养要求高，而前者设备费低，配件容易采购。客专要求全部采用湿法喷射。3.2.6混凝土取样和现场制样问题序号比较项目干喷湿喷1混凝土质量粉状速凝剂添加计量不准确；水量由喷射手控制，波动大；混凝土均匀性差，强度低。喷射物为成品砼；液体速凝剂计量准确；砼均匀性好，强度高。2粉尘浓度机旁100ml/m310ml/m33回弹率拱部20～40%，边墙15～30%。大的回弹率造成了混凝土设计配合比的改变，加大了实际的水泥消耗量。拱部10～20%，边墙10～15%。对混凝土配合比的影响小。4混凝土密实性不太好好5外加剂粉状速凝剂加在料斗中，掺拌不均匀；单价低但掺量大。液体速凝剂通过自动计量泵在喷嘴处加入；单价高但掺量少。3.2.8喷射混凝土中容易遇到的施工问题

（1）用干码片石填塞超挖（2）拱架后挂板喷射（3）围岩中刻槽安装拱架而喷射混凝土表面平顺，减少喷射混凝土厚度。（4）收集回弹料再次利用。3.2.9由于喷射混凝土与围岩的附着力不同，所以干法和湿法喷射的使用又存在使用环境的问题。一般对土质隧道和软弱围岩并不适合用湿法喷射。3.3喷锚支护完成后施作二次衬砌前，必须在拱顶全面进行一次注浆，以保证衬砌和围岩间出现空隙。这里提出隧道衬砌质量控制三要素：

隧道衬砌质量控制三要素衬砌厚度混凝土品质试样强度平均值变异性衬砌和围岩接触条件开挖断面形状管理回填限制和回填技术拱顶灌注空隙防止技术衬砌厚度无损检测4隧道防排水防排水设计的主要内容一般为防水板、止水带、环向、纵向及横向排水管。防水板安设一定要保证足够的松弛度，如果没有一定的松弛度，将会造成拱顶部位初次衬砌和二次衬砌之间出现空洞，已有隧道的雷达检测结果已经证明这一点。所以防水板安设质量的检查中除连接质量外检查松弛度是关键。而这一点正好是施工规范和检验标准中没有提到的问题。

而对于各种水管的检查，主要目标是设置在拱脚的纵向管和引水排入中央排水沟的横向关的连接，如果这个地方不通，那么整个排水系统将全部失去作用。5施工检测和验收检测新奥法施工中，有一个关键环节就是信息化施工，在施工的全过程要进行一些必要的检测，常用到的洞内变形监测有拱顶下沉和周边收敛检测。当然，这些检测工作不一定由控制亲自操作，但是控制必须每天收集检测数据进行整理分析，按照规范要求的方法将分析结果用于施工控制。建议专门设置一名监理人员进行专项工作。

隧道工程完工后，按照目前的要求要进行全面的检测，主要项目包括：衬砌厚度雷达检测、衬砌强度无损检测、断面检测、中线检测、结构其它部位几何尺寸检测等。典型的厚度检测情形如图示不密实充填物（片石）地质雷达测试结果衬砌厚度达成铁路万山寺隧道断面检测（激光断面仪）6.隧道工程常见病害及施工注意事项

隧道在运营后经常出现一些病害，这里要介绍的病害不包括自然灾害造成的严重后果，仅提出一些与施工过程有关的内容。6.1部分施工单位为了加快二次衬砌的速度，特意选用12米的衬砌台车。但是，这种台车的长度使混凝土的整体长度超过了常温下产生裂缝的最小长度，衬砌完成后容易出现环向的收缩裂缝。既有隧道的例子已经证明了这一点，而长度小于10米的台车出现环向裂缝的机率就远远小于长台车。6.2施工仰拱前，必须清理洞底的虚渣、浮渣积水。要像检查结构物基坑一样检查仰拱的基底。否则整个洞身会受到下部不均匀受力产生一些不明原因的裂缝。6.3围岩好时，由于光面爆破质量不高，出现局部的欠挖超标，同时放松对喷射混凝土厚度的控制。造成了围岩与衬砌间的集中受力，使衬砌局部出现放射状开裂。6.4防水工程施工粗糙，没有按设计的思路实施，造成排水不畅。这个问题在多水地层隧道马上就会暴露无疑，但对于干旱地区来讲较慢。但是当隧道衬砌后的地下水聚集、产生较大的静水压力后会从防水的薄弱处出露，隧道出现渗水现