隧道施工技术指南培训

隧道

浅埋暗挖法施工技术第一页，共六十二页。1.浅埋暗挖法施工原理浅埋暗挖法沿用了新奥法的基本原理，创建了信息化量测设计和施工的新理念；采用先柔后刚复合式衬砌新型支护结构体系，初期支护按全部承担基本荷载设计，二次模筑衬砌作为安全储备；初期支护和二次衬砌共同承担特殊荷载。第二页，共六十二页。2.浅埋暗挖法施工技术应用浅埋暗挖法设计和施工时，采用多种辅助施工工法，超前支护，改善加固围岩，调动部分围岩的自承能力；初期支护和围岩为暗洞隧道的主要受力结构，“保护围岩”是浅埋暗挖施工的关键技术，一定要高度重视。在施工过程中应用监控量测、信息反馈和优化设计，实现不坍方、少沉降、安全生产和施工。施工中应坚持十八字方针：管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测。第三页，共六十二页。2.浅埋暗挖法施工技术浅埋暗挖法设计和施工，应用于第四纪软弱地层中的地下工程，严格控制施工诱发的地面移动变形、沉降量是关键，要求初期支护刚度大，支护及时；初期支护必须从上向下施工，二次模筑衬砌必须通过变为量测，在结构基本稳定后，才能施工，而且必须从下向上施工，决不允许先拱后墙施工。第四页，共六十二页。3.浅埋隧道的确定原则浅埋隧道分为浅埋、超浅埋。判断方法：采用拱顶覆土厚度H与结构跨度D之比覆跨比判断。当0.6＜H/D≤1.5时，均称为浅埋；当H/D≤1.5时，均称为超浅埋。第五页，共六十二页。4.浅埋暗挖法施工的特点浅埋暗挖法施工的缺点：施工速度慢，喷射混凝土粉尘多，劳动强度大，机械化程度不高，以及高水位地层结构防水比较困难。优点：灵活多变，对地面建筑、道路和地下管线影响不大，拆迁占地少，不扰民，不污染城市环境等优点。浅埋暗挖法施工成本（城市地下工程）较明（盖）挖法、盾构法低。第六页，共六十二页。5.浅埋暗挖法施工的辅助措施浅埋暗挖法的辅助施工措施较多，选择合理与否直接影响工程进度、施工安全和工程成本。常用的有：⑴环形开挖留核心土。⑵喷射混凝土封闭开挖工作面。⑶超前锚杆或超前小导管支护。⑷超前小导管周边注浆加固地层。⑸设置上半断面临时仰拱。⑹深孔注浆加固地层。⑺长管棚超前支护或注浆加固地层。⑻水平旋喷法超前支护。⑼地面锚杆或高压旋喷加固地层。⑽降低洞内、洞外地下水位。注浆加固地层和超前小导管支护是最常用的辅助施工措施。第七页，共六十二页。施工中应注意的问题：⑴作为初期支护主体的喷射混凝土，其喷射厚度要合理，太厚、太薄都利于发挥喷射砼材料的力学性能，一般喷射砼厚d≤D/40(D为洞室的开挖宽度)时，喷射混凝土支护接近于无弯矩状态，支护结构性能较好。因此用增加喷射混凝土厚度的方法来加强支护，效果较差，应采用合理的喷射方法和选择喷混凝土材料来提高喷射混凝土的力学性能，如采用潮喷或湿喷的方法，在喷料中掺加改性聚酯外加剂，提高喷射砼的抗裂性。第八页，共六十二页。施工中应注意的问题：⑵施工方法的选择，一般情况下，当开挖断面宽度大于10m时，应优先选用CRD或CD工法；当开挖断面宽度小于10m时，应优先选用正台阶法；在特殊条件下可考虑采用眼镜工法。⑶CRD和CD工法中的关键技术是中壁的拆除工艺。在中壁拆除作业的施工管理中，最重要的问题是判断中壁拆除时间和中壁拆除后的安全性。一般在隧道施工中维护断面的稳定基本上是通过拱顶下沉核净空收敛来判断的。因此，在中壁法中，中壁的拆除时间的确定和作业的安全性基准，也是以这种方法为依据。第九页，共六十二页。基准值基准值：拆除中壁时一般参考“一周的位移增量在1mm以下”基准，基于实测数据决定管理基准。考虑前后台阶的进度，以拱顶下沉7d的增量在2mm以下，作为拆除中壁的基准，即：拱顶下沉量：7d的增量小于2mm；净空收敛值：7d增量小于4mm；第十页，共六十二页。安全性问题：安全性问题：以拱顶下沉的增量作为管理水平，并提出中壁拆除的管理基准。（见表）管理水平管理阶段中壁拆除中（㎜）中壁拆除中（㎜）Ⅰ安全36Ⅱ注意612Ⅲ危险1224第十一页，共六十二页。6.浅埋暗挖法技术在软弱围岩中的运用在软弱围岩施工中最重要的是提高围岩的自支护能力，其基本方法是控制围岩的松弛、坍塌、“保护围岩”，具体的施工方法有：⑴稳定掌子面的方法：正面喷混凝土和锚杆；超前支护；留核心土。⑵及时闭合的方法：设临时仰拱或底部横撑；加固基脚；底部地层注浆加固；设底部锚杆；改变施工方法。⑶加固地层：注浆加固；超前支护；地表面加固。⑷初期支护：锚喷（网）混凝土。第十二页，共六十二页。客运专线铁路

隧道工程施工技术指南

第十三页，共六十二页。1总则1.为统一客运专线铁路隧道工程施工技术要求，加强施工管理，保证工程质量。特制定本技术指南。2.适用于旅客列车设计行车速度200㏎～350㏎∕h的标准轨距客运专线铁路隧道工程施工。3.客运专线铁路隧道采用钻爆法施工时，应采用喷锚构筑法。4.隧道完工后应对施工质量进行全面的无损检测。5.隧道工程施工防水应以砼自防水为主，以施工缝、变形缝防水为重点，并重视初期支护的防水，辅以注浆防水和防水层加强防水，满足结构的使用功能。第十四页，共六十二页。1总则6.客运专线铁路隧道的长度等级划分：长度在500m及以下为短隧道。长度在500m以上及3000m以下为中长隧道。长度在3000m以上及10000m为长隧道长度在10000m以上为特长隧道。第十五页，共六十二页。2术语1.物理勘探：利用物理学的原理、方法和专门的仪器，测试并综合分析隧道的工程地质、水文地质特征。常用方法有：电法、弹性波法、电磁波法，简称物探法。2.围岩自稳时间：开挖后在未进行任何支护情况下，能够自行持续稳定的时间。3.围岩自承能力：开挖后在未进行任何支护情况下，松驰区外侧应力重新分布，达到平衡状态并形成“平衡拱”及其承载上部荷重的能力。第十六页，共六十二页。2术语4.中隔壁法（CD法）：先开挖隧道的一侧，并施作中隔壁，然后再开挖另一侧。5.交叉中隔壁法（CRD法）：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，完成横隔板施工的方法。6.管棚：在隧道开挖前，沿开挖轮廓线外，按一定外插角插入直径为70～180㎜的钢管，压注水泥浆或水泥砂浆，然后将钢管尾部与钢架焊接为一体形成的支护体系。7.回填注浆：二次衬砌完成后，为了填充二次衬砌与防水板之间的空隙而进行的注浆。第十七页，共六十二页。3施工机械准备针对客运专线铁路隧道大断面特点，施工机械配套应满足以下要求：1.以实现机械化均衡生产为目标，配备的生产能力应为均衡施工能力的1.2～1.5倍。2.施工中的关键机械：砼拌和设备、运输设备、砼喷射机、砼输送泵、通风机、抽水机、空压机、模板台车等。第十八页，共六十二页。3施工场地1.四通一平：水、电、道路、通讯通畅，场地平整2.隧道内、外设置禁止标识、警告标识、指令标识、提示标识，并配以相应的警示语。3.风、水、电设施位置布置要遵循安全、合理、便利的原则。第十九页，共六十二页。4洞口工程1.洞口工程应避开雨季开挖，与洞口相邻工程统筹安排。2.洞口石方严禁采用峒室爆破开挖，宜采用浅孔小台阶爆破，边、仰坡开挖采用预留光爆层法。3.边、仰坡必须随着开挖及时分层施作喷锚支护、格构网防护。4.明洞回填须在砼强度达到100％后进行。填筑应分层对称，每层厚度不大于0.3m，两侧填筑高差不大于0.5m。5.洞口段基础位于不良地质时须采用换填、加固等措施。第二十页，共六十二页。5超前地质预测、预报常用方法及适用范围方法名称适用范围电法直流电法超前探测隧道掌子面和侧帮的含水构造高密度电阻法探测岩溶、洞穴、地质界线电磁法甚低法（1）探测隐伏断层、破碎带；（2)探测岩体接触带；（3）含水构造及地下暗河等地质雷达（1）探测隐伏断层、破碎带；（2)探测地下岩溶、洞穴；（3）探测地层划分地震波法和声波法折射波法（1）划分隧道围岩级别；（2）测定岩体的纵波速度反射波法（1）探测隐伏断层、破碎带；（2)探测地下洞穴；（3）探测地层划分；（4）测定含水层分布隧道地震法（TSP)（1）划分地层界线；（2)查找地质构造；（3）探测不良地质体的厚度和范围瑞雷波法（1）探测隐伏断层、破碎带；（2)探测地下岩溶、洞穴红外线地下水探测（1）探测局部地温异常现象；（2）判断地下脉状流、脉状含水带、隐伏含水体等所在的位置第二十一页，共六十二页。6开挖1.开挖方法：全断面、下导洞超前、台阶、环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑、中隔壁、交叉中隔壁等法。2.隧道周边炮眼痕迹保存率：

硬围岩：大于80％中硬岩：大于60％3.提高光面爆破效果周边眼距与抵抗线的的相对距离要合理，通常减小周边眼距和抵抗线，爆破后轮廓成形好。4.减小周边眼开眼误差，硬岩开眼位置在轮廓线上，软岩可向内偏5～10㎝。第二十二页，共六十二页。开挖

隧道允许超挖值应符合下表规定：

平均线性超挖值＝超挖横断面积

爆破设计开挖断面周长

围岩级别开挖部位ⅠⅡ～ⅣⅤ～Ⅵ拱部线性超挖10㎜15㎜10㎜最大超挖15㎜25㎜15㎜边墙线性超挖10㎜10㎜10㎜仰拱隧底线性超挖10㎜最大超挖25㎜第二十三页，共六十二页。6开挖5.隧道主要开挖施工方法：（见图）6.预留变形量：符合设计规定，或根据围岩级别、隧道宽度、隧道埋深、施工方法和支护情况等条件确定，可参照下表：围岩级别双线隧道（㎜）围岩级别双线隧道（㎜）Ⅰ——Ⅳ80～100Ⅱ30～50Ⅴ100～150Ⅲ50～80Ⅵ现场量测测定第二十四页，共六十二页。

客运专线隧道各类施工（开挖）方法适用条件

开挖方法适用围岩级别及说明备注环形开挖预留核心土法1.单线Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩；2.双线Ⅲ、Ⅳ级围岩；3.地下水状态：哟亚渗水后股水；施工中应尽量减少开挖分部，采用大断面分部双侧壁导坑法1.单线Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩；2.双线Ⅲ、Ⅳ级围岩；3.地下水状态：哟亚渗水后股水；4.Ⅴ级围岩埋深较浅或偏压地段。CD法Ⅴ级围岩深埋单、双线隧道，Ⅵ级浅埋或偏压隧道、三线隧道CRD法双线、三线隧道Ⅴ级围岩，Ⅵ级围岩浅埋或偏压隧道第二十五页，共六十二页。1.双侧壁导坑法第二十六页，共六十二页。2.中隔壁法（CD法）第二十七页，共六十二页。3.交叉中隔壁法（CRD）第二十八页，共六十二页。4.环形开挖预留核心土法第二十九页，共六十二页。7支护1.一般规定：喷锚支护施工中，应做好下列工作1.喷锚支护施工记录2.喷砼的强度、厚度、平整度等项检查和试验报告。3.监控量测记录。4.地质素描资料。第三十页，共六十二页。2.喷射混凝土1.喷射混凝土胶凝材料用量不宜小于400㎏∕m32.速凝剂掺量不宜大于水泥用量的5％。3.喷射混凝土的坍落度为8~13㎝.4.采用埋设钢筋头做标志，控制喷射混凝土厚度。5.喷射混凝土机的性能应符合下列要求：1）密封性能良好，输料连续均匀。2）生产率大于10m3/h，骨料最大粒经为15㎜3）混凝土输料距离：水平方向不小于30米，垂直方向不小于20米。4）喷射混凝土时粉尘含量不大于2mg/m3第三十一页，共六十二页。2.喷射混凝土初期支护表面平整度要求，用2m靠尺检查，允许偏差：侧壁5㎝，拱部7㎝。喷射混凝土厚度要求：平均厚度不应小于设计厚度；最小厚度不小于设计厚度的2∕3；检查点数的80％及以上大于设计厚度。喷射混凝土终凝后3h内不得进行爆破作业。第三十二页，共六十二页。3.锚杆锚杆类型：全厂式粘结型锚杆、自钻式锚杆、预应力锚杆、摩擦型锚杆、组合式锚杆锚杆杆体抗拉力不小于180kN。锚杆孔的深度应大于锚杆设计长度10㎝。锚杆安装应带置中器，确保锚杆砂浆的保护层不小于10㎜。注浆作业应遵守下列规定：1）注浆开始或中途停止超过30min时应用水或稀砂浆润滑注浆灌及其管路。2）注浆时注浆管插至距孔底50～100mm，随砂浆的注入缓慢匀速拔出，杆体插入后孔口要求有砂浆溢出。第三十三页，共六十二页。3.锚杆钢筋锚杆：一般采用早强药包锚固，锚固剂的数量以推入锚杆体后砂浆能填满锚孔为准。中空锚杆：锚杆体就是注浆管，压注浆液后不仅能锚固杆体，同时也起到加固围岩的作用。目前国内隧道工程全长粘结性锚杆采用广泛，为了改善锚杆受力条件，增设垫板和锚头。分步开挖时钢拱架拱脚应打设直径为22㎜的锁脚锚杆，锚杆长度不小于3.5m，数量2～4根。第三十四页，共六十二页。8二次衬砌8.1一般规定：1.深埋隧道二次衬砌施作应符合变形基本稳定条件：水平收敛小于0.2㎜∕d，拱部下沉速度小于0.15㎜∕d。2.浅埋隧道应及早施作二次衬砌，且二次衬砌予以加强。3.模板台车要求：1）设计长度宜9~12m。2）侧壁作业窗分层布置，层高不大于1.5m，每层设置4～5个窗口，窗口不宜小于45㎝×45㎝。3）台车应考虑通风管的穿行形式，保证车辆通行。第三十五页，共六十二页。8.1一般规定4.每环衬砌段拱顶部应预留2～4个注浆孔。5.为防止拱部混凝土浇注出现洞穴，拱部宜配置流态混凝土灌注。6.堵头板宜设排水孔排出泌浆水。7.仰拱及填充混凝土强度达到5Mpa后允许行人通行，达到设计强度的100％后允许车辆通行。第三十六页，共六十二页。隧道混凝土耐久性设计1.正确选用混凝土材料：水泥采用硅酸盐、普通硅酸盐水泥，强度等级不低于32.5号，水泥含碱量不超过水泥的0.6％；骨料中氯离子含量不超骨料的2.0％，硫酸盐及硫化物中的SO3含量不超过骨料的0.5％。2.二次衬砌Ⅴ及围岩拱、墙和仰拱、Ⅳ及围岩仰拱、Ⅱ级围岩底板采用C35钢筋混凝土，其余衬砌采用C25素混凝土。仰拱填充采用C25素砼.3.钢筋混凝土配筋率应满足裂缝控制要求，同时在钢筋砼中掺加带补偿收缩功能的外加剂。第三十七页，共六十二页。8.2二次衬砌混凝土1.环境作用对混凝土的要求：(见表)“*”表示不宜采用素混凝土环境类别作用等级钢筋混凝土（㎏∕m3)素混凝土(㎏∕m3)最大水胶比最小胶凝材料用量最大水胶比最小胶凝材料用量碳化环境T10.552800.60280T20.503000.60280T30.453200.60300化学侵蚀环境H10.50300**H20.45320**H30.40340**H40.36360**第三十八页，共六十二页。8.2二次衬砌混凝2.混凝土最短搅拌时间（min）:（见表）搅拌机容器(L)混凝土坍落度（㎜）＜3030～70＞70≤5001.51.01.0

＞5002.51.51.5第三十九页，共六十二页。9特殊岩土和不良地质地段隧道1.富水软弱破碎围岩：1）开挖要求：①施工中宜采用注浆堵水结合超前钻孔限量排水；隧道埋深在20米以内时，可采用地表注浆；埋深超过20米时，则应采用开挖工作面预注浆。②单线隧道宜采用正台阶预留核心土开挖法。双线隧道采用中隔壁法、交叉中隔壁法或双侧壁导坑法。③掘进循环进尺宜为0.5～1.0m。2）隧道支护要求：宜采用超前小导管注浆、管棚、钢架、钢筋网、喷射混凝土等多种支护手段，构成强支护体系。3）隧道仰拱必须及早施作，形成封闭结构。第四十页，共六十二页。2.岩溶隧道施工要求：1）岩溶发育隧道，施工中应建立地震波法为宏观控制、超前钻探法为主，其他物探法为辅，红外线探测连续施测的综合预报管理体系。2）开挖方法宜采用台阶法、双侧壁导坑法。3）爆破开挖时，应做到多打眼、打浅眼，严格控制装药量。4）当隧道穿越堆积物时，不得随意清理堆积体，应采用超前预支护加固周围的堆积体。第四十一页，共六十二页。地质预报方法介绍：1.地震法：通过小药量爆破所产生的地震波信号沿隧道方向以球面波的形式传播，在不同岩层中地震波以不同的速度传播，在其界面处反射，并被高精度的接收器接收。通过计算机分析前方围岩性质、节理裂隙分布、软弱岩层及含水状况等。2.红外线地下水探测法系统：用红外测温原理探测局部地温异常现象，判断地下脉状流、脉状含水带、隐伏含水体等所在位置。3.地质雷达探测（GPR）：采用电磁波反射原理探测浅层地层的划分、岩溶、空洞、不均匀体。具有快速、无损、连续检测、实时显示等特点。第四十二页，共六十二页。

铁路工程建设通用参考图

《时速350公里客运专线铁路双线隧道复合式衬砌》

（通隧（2005）0301）第四十三页，共六十二页。1.适用范围和设计内容1.1本图适用于时速350Km客运专线铁路一般地段双线隧道。在下列情况时，隧道设计和施工应根据具体围岩特性和隧道地质环境采取相应措施,不宜采用本图设计：地震动峰值加速度大于或等于0.1g地区的浅埋、偏压隧道；围岩有显著不对称荷载；冻土、黄土、膨胀岩（土）和高地应力等特殊地质地段；衬砌结构可能承受静（动）水压力地段；塌方地段；有滑动可能的倾斜岩层（如顺层滑动、滑坡等）地段等。1.2采用本图设计的隧道，在施工过程中可根据施工揭示的地质情况和监控量测提供的围岩、支护的应力和变形等信息对设计参数和施工方法进行必要的调整和修改，以保证施工安全和支护结构有足够的可靠度和耐久性。1.3设计内容：Ⅱ～Ⅴ级围岩的复合式衬砌断面设计图、沟槽设计图和检查井设计图。第四十四页，共六十二页。2设计原则2.1建筑限界和衬砌内轮廓本图隧道建筑接近限界采用《京沪高速铁路设计暂行规定》（铁建设『2004』157号）（以下简称“京沪暂规”）的“京沪高速铁路建筑接近限界”，隧道内线间距为5m（曲线地段线间距不加宽）。隧道内轮廓尺寸参考“京沪暂规”拟定并作相应修改，主要有：（1）隧道内净空横断面积（轨顶面以上）100㎡；（2）隧道内设置双侧救援通道，救援通道宽1.5m（自线路中线外2.3m起算）、净高2.2m;（3）救援通道走行面高于轨面30cm;（4）隧道内设置双侧电缆槽，外侧电缆槽结构外缘距同侧线路中线距离为2.2m;（5）隧道底部30cm工程技术作业空间融入救援通道;（6）曲线地段及下锚段衬砌不需加宽。第四十五页，共六十二页。2设计原则2.2隧道内铺设无碴轨道，内轨顶面至道床底面的高度按57cm设计，当轨道高度变化时，可通过调整Ⅱ级围岩底板下找平层厚度及Ⅲ～Ⅴ级别围岩仰拱填充层厚度以满足无碴轨道铺设要求。第四十六页，共六十二页。2设计原则2.3底板、仰拱、仰拱填充及无碴轨道基础垫层（1）Ⅱ级围岩底板结构兼作无碴轨道基础垫层，底板采用C35钢筋混凝土，底板施工前先施作10cm厚找平层。（2）Ⅲ～Ⅴ级围岩隧道采用曲墙有仰拱结构，仰拱及其与边墙的连接形式是影响隧道结构整体强度的重要因素。为保证仰拱有足够的强度和刚度，软弱围岩地段边墙与仰拱采用圆顺连接，仰拱矢跨比为1/12～1/15。为加强隧道底部结构，仰拱比拱墙适当加厚，并采用与拱墙同强度等级的混凝土。（3）仰拱填充应与仰拱分开施作，仰拱填充上部施作无碴轨道基础垫层，其厚度为30cm，该层混凝土与仰拱填充混凝土分层浇筑，并满足轨道专业的技术要求。第四十七页，共六十二页。2设计原则2.4软弱围岩、断层破碎带、洞口及洞身浅埋地段施工开挖应采取必要的超前支护措施，确保施工安全。（1）Ⅴ级围岩地段一般采用ø42的钢花管注浆超前支护，钢花管壁厚3.5mm，长度一般为3.5～4.5m。Ⅳ级围岩地段可采用ø25超前锚杆，长度一般为3.5m。超前支护两环纵向水平搭接长度不应小于1m。（2）洞口浅埋段、断层破碎带可采用ø89或ø108长管棚注浆超前支护，管棚长度一般为10m～40m，纵向水平搭接长度不应小于3m。（3）超前支护一般配合钢架设置第四十八页，共六十二页。2.5本图支护设计参数第四十九页