隧道控制要点

隧道控制要点第1页/共39页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。第2页/共39页

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。第3页/共39页1.3贯通误差的调整隧道贯通后，要根据贯通误差的大小及早着手进行误差调整，根据误差的大小，在不少于100米的范围内用折线方法进行调整。控制必须确认该调整方案。2开挖（掘进）

根据围岩的不同施工单位会选择不同的掘进方法，但是不管采用何种方法，控制的控制重点是控制每班作业的进尺和超欠挖量。要达到这种控制的目的，控制工程师必须掌握掌子面围岩的性状。控制施工单位采用相应的挖掘或爆破方法。第4页/共39页

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。第5页/共39页隧道主要施工（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）第6页/共39页

大断面隧道三台阶七步开挖法第7页/共39页划分开挖断面积(m2)说明标准断面大断面超大断面70~80100~120>140双车道有人行道的双车道车道与路面宽相同的三道隧道断面划分和开挖断面积（日本）第8页/共39页划

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第9页/共39页

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。第10页/共39页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㎡第11页/共39页2.1控制爆破

控制爆破分为预裂爆破和光面爆破两种，两种爆破的主要布眼方式基本相同，但爆破顺序不同。前者主要适用于软岩，是周边炮眼先起爆，而后者主要适用于硬岩，是中间的掏槽眼先起爆。也就是说两种控制爆破的起爆顺序不同。审查施工单位的钻爆设计是监理工程师的工作内容之一2.2清楚规范中对超欠挖的控制要求第12页/共39页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第13页/共39页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。第14页/共39页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。”第15页/共39页2.5关于超前支护

对于Ⅳ、Ⅴ级围岩的超前支护，施工控制的控制要点是：保证支护的刚度和支护之间的搭接长度，特别是超前导管的搭接长度。

对于小导管及迈式锚杆超前支护，在保证层数的前提下必须保证注浆的效果。小导管的设计长度一般在现场只是指导性数据，现场根据具体岩石和施工的难宜程度要调整，但是不管如何调整，必须保证搭接长度才能起到棚法支护作用。第16页/共39页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。第17页/共39页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。第18页/共39页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。第19页/共39页

由上图可以发现，纯粹的锚固力检查往往容易出现偏差而大大降低锚杆的锚固效果，所以检查锚杆必须按照规定的频率检查孔深和杆体的锚固长度达到设计要求。这是现场控制的关键点。此外，有些设计中要求锚杆端部加垫板，这部分不能少，现场必须要求按照设计要求实施。对于注浆锚杆必须注意不同部位锚杆的注浆方式，确保注浆效果。

关于系统锚杆问题，按照王梦恕院士的观点是没有用的，但是这是学术观点。施工中为了安全起见，我们可以调整使用，适当调用一部分作为锁脚锚杆使用，加强锁脚效果。第20页/共39页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第21页/共39页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第22页/共39页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。第23页/共39页3.2.7附着配比问题－就是针对喷射混凝土回弹提出的一个指标，旨在控制实际喷到结构中的混凝土配合比必须保证达到的混凝土强度。对工程来说，喷混凝土的附着配比是最有意义的。但我国目前还没有这方面的标准。

附着配比指的是：喷混凝土喷射后附着在围岩上的配比。它与喷射配比、喷射工艺以及喷射工的技术熟练程度有直接的关系，不容忽视。下表是欧洲的一个标准。喷射后喷混凝土强度（附着配比）C30C35C40C45C50C55喷射前喷混凝土强度（喷射配比）C38C43C48C54C60C65第24页/共39页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：第25页/共39页

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第26页/共39页3.4拱架安装环节的质量控制

钢拱架的质量控制点是几个接头，特别是拱腰部位。在以往的隧道施工中因为拱架连接不好造成初次衬砌变形严重的情况很多。同时，仰拱施工同样存在此类问题，如果连接不好，那么整个衬砌封闭成环的设计意图将毫无意义。下图就是典型示例：3.5仰拱问题

控制一定要控制好仰拱的开挖深度才能有效保证仰拱的厚度。仰拱在一定意义上讲也是隧道结构的基础。国外目前就崇尚隧道有坚强的仰拱。如图示。第27页/共39页两类不同的隧道断面形式第28页/共39页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。第29页/共39页

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。第30页/共39页

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第31页/共39页不密实充填物（片石）地质雷达测试结果衬砌厚度达成铁路万山寺隧道第32页/共39页断面检测（激光断面仪）第33页/共39页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。第34页/共39页6.1部分