隧道施工技术培训课件

XX项目隧道施工交流XX项目经理部XXXX年X月1/139第一部分隧道开挖办法2/139马路隧道建设宽度分级序次跨度分级开挖宽度B（m）1小跨度隧道B＜92中跨度隧道9≤B＜143大跨度隧道14≤B＜184超大跨度隧道B≥183/139隧道施工：开挖和支护关键问题：（1）如何开挖，方能更有助于洞室稳定和便于支护；（2）若需要支护时，又如何支护才能更有效地确保洞室稳定和便于开挖。一、隧道主要施工（开挖）办法4/139全断面开挖法5/139环形开挖预留关键土法6/139双侧壁导坑法7/1398/139中隔壁法（CD法）开挖9/139上：台阶法开挖下：中导洞法开挖10/139预留关键土七步开挖法适用于地层较稳定，但掌子面也许坍塌而引发前方围岩失稳，其实际为台阶法一种，拱部采取环形导坑开挖，利用关键土施压掌子面，下部开挖也是先开挖两侧，保持中部岩柱不动，其关键是保持掌子面稳定。该办法广泛应用于双线黄土隧道和马路隧道施工，其特点工序简单，施工进度快，但对大跨隧道和新黄土隧道有一定安全风险。11/139预留关键土七步开挖法步距图：洞身开挖采取台阶七步开挖法施工，是指在隧道开挖过程中，分七个开挖面，此前后七个不一样位置互相错开同步开挖，然后分部同步支护，形成支护整体，缩短作业循环时间，逐渐向纵深推进作业办法。12/139第1步：拱部进行超前支护后，采取上弧导预留关键土短台阶开挖。开挖后及时进行喷、锚、网系统支护，架设工字钢架并复喷至设计厚度，形成较稳定承载拱。第2、3步：在承载拱支护下，分别开挖中导左右边墙，以一定时间差进行中导边墙早期支护，使同一断面处暴露开挖面仅限于一侧。第4、5步：在完成上中导支护后，分段左右开挖下导，以一定时间差施作下导早期支护。第6步：开挖中部上中下台阶预留土。第7步：下台阶开挖落底并及时施作仰拱早期支护及仰拱砼，及早封闭成环。13/139第二部分隧道常见问题分析14/13915/139一、目前隧道施工中常见质量问题（包括过程控制工作质量）（一）超前地质预测预报质量不达标（伎俩单一、过程管理存在盲区、判释失误等），将严重影响预处理措施和衬砌构造体系合理性，潜伏安全隐患；（二）开挖前预处理质量（包括超前预支护和不良与特殊地质处治）及效果检查控制不达标，势必将给开挖及开挖后带来严重安全隐患；（三）初支钢架安装质量（接头连接、垂直度以及间距等）不达标；16/139（四）光爆质量不达标，衬砌背后空洞没有杜绝，背后回填质量不满足设计及验标要求；（五）衬砌厚度不满足设计情况较为普遍，严重削弱了衬砌本身承载能力；（六）施工管理失当，造成衬砌开裂；（七）砼强度离散性大，甚至强度不足，尤其是喷射砼；17/139（八）富水地段衬砌渗水严重；（九）基底处理不当，在振动荷载作用下，出现翻浆冒泥。（十）对围岩量测不重视，量测质量不达标现象较为突出（将难以及时掌控围岩和支护构造稳定动态，造成丧失处理大变形甚至构造失稳良机）。18/139

超前地质预报不到位造成隧道突水突泥19/139超前地质预报和预处治措施不到位造成隧道瓦斯爆炸20/139超前支护和早期支护不到位造成隧道掌子面及侧壁坍方21/139钢架安装质量、喷射砼厚度不足，造成初支被压溃后隧道掌子面形成坍方涌泥22/139初支钢拱架连接质量不达标，在薄弱部位开裂23/139围岩量测不到位，使得横撑补强不及时，造成弯曲24/139超前地质预报未实行和围岩量测不到位，致使错过了处理洞口坍塌时机25/139隧道初支喷射砼强度（尤其是干喷）不达标26/139光爆质量不重视、衬砌背后存在空洞27/139

衬砌背后空洞坍塌造成落石28/139衬砌空洞造成弯曲挤压破坏29/139衬砌背后脱空造成初支破坏30/139假喷混凝土违规用碎石回填31/139施工管理失当（如过早通行、爆破等）引发衬砌开裂

32/139衬砌渗水33/139洞口支护措施不及时、质量不达标造成滑坡34/139二、隧道工程施工质量控制特点和重点35/139（一）对隧道工程施工特点基本结识

1、施工环境恶劣（特殊）

围岩条件：复杂、多变，不可预见原因多；作业空间：有限，地下水、通风、噪声、采光问题众多。

2、作业特点生产线多，专业多，综合性强；隐蔽性大；循环性大；风险高，对作业管理人员应变能力要求极高；实行动态管理。36/139（二）对隧道工程质量控制特点理解1、充足结识和彻底领悟隧道工程质量极端主要性（事关施工安全）；2、环境影响大，要注意躲避不良环境影响，尤其是地下水、瓦斯等；3、隐蔽工程多，验收和旁站工作量大；4、质量检查特殊，要采取“及时检查、及时发觉、及时整改”标准，避免积重难返；37/1395、认真抓好光爆质量，加大对围岩保护力度，充足发挥构造与围岩共同作用：●衬砌构造本身质量●衬砌构造同围岩紧密贴合38/1396、衬砌质量控制要努力做到内实外光，内实是基础和关键。其内实(密实)关键是：●喷射砼密实；●一般砼密实；●喷射砼与围岩紧贴，背后无空洞；●二衬砼与喷射砼密贴，背后无空洞。39/139（三）隧道开挖控制1、高危地段必须设置钻爆开挖条件（1）对于高压富水、断层破碎带、浅埋、偏压以及瓦斯突出工区等高风险地段，应采取经业主、监理批复方案实行。（2）专项钻爆设计已批。（3）有关应急预案（人员、物资、逃生路线等）已经落实于现场。（4）作业工人安全专项教育培训业已通过。40/1392、爆破前控制（1）炮眼布置是否满足监理同意钻爆设计要求。（2）开挖工法是否满足钻爆设计要求。（3）预留变形量、测量贯通误差和施工误差是否满足钻爆设计、《验标》要求。（4）采取分部开挖时，应在早期支护喷射混凝土强度达成设计强度70%及以上时，方可进行下一分部开挖。41/1393、开挖质量主要控制指标（1）洞身开挖

中线、高程必须符合设计要求；严格控制欠挖。当围岩完整、石质坚硬时，方允许岩石个别突出部分（每1m2

不大于0.1m2）侵入衬砌，整体式衬砌应不大于10cm，其他衬砌不应大于5cm。拱脚和墙脚以上1ｍ内断面严禁欠挖；

光面爆破或预裂爆破炮眼痕迹保存率，硬岩应大于等于80%，中硬岩应大于等于60%，并在开挖轮廓面上均匀分布。42/139（2）隧底开挖开挖轮廓线和底部高程应符合设计要求。隧底范围岩石局部突出每1.0ｍ2内不应大于0.1ｍ2，侵入断面不大于5cm；基础及隧底地质情况或加固处理后应满足设计要求。（3）各工作面布局满足规范要求。43/139光面爆破炮眼残留率硬岩≥80%

中硬岩≥

60%44/139（四）隧道衬砌质量控制重点1、衬砌质量三个关键要素

1）砼（喷砼）强度

2）衬砌厚度

3）密实性（四点含义）2、防排水系统可靠性因地制宜，重视保护环境。

1）注浆效果—排放流量控制

2）排导系统通畅3、净空和外观质量45/139（1）确保净空，严禁完工后侵入设计轮廓线。（2）二次衬砌浇筑时机控制一般情况下隧道衬砌应在围岩和早期支护变形基本稳定后（四大指标）及时施作；特殊条件下（如：涣散堆积体、浅埋地段）隧道衬砌，应在早期支护完成后及早施作；对于围岩变形过大或早期支护变形不收敛，又难以采取有效措施控制变形时，提议提前施做二衬，以避免初支失稳，但二衬必须加强。46/139（3）二次衬砌浇筑工艺控制二次衬砌宜采取全断面一次灌筑砼；早期支护与二次衬砌背后也许需进行回填注浆，应事先在拱顶和应注浆部位预留注浆孔；严格按设计要求处治纵、环向施工缝。（4）局部加强隧道衬砌厚度不足时应采取提升混凝土标号、加设钢筋等方式进行补强。47/139(五)喷射砼质量控制喷射砼强度控制；喷射砼工艺选择；喷射砼厚度和表面平整度控制；背后密实度控制。48/139喷射砼工艺浅析

存在问题

粉尘

回弹

品质管理和质量控制49/139喷混凝土不一样工艺干喷和湿喷工艺区分干拌和物成品混凝土成品混凝土压缩空气速凝剂水稀薄流干拌和物稀薄流成品混凝土稠密流成品混凝土速凝剂50/139相对干喷而言，湿喷砼工艺主要优势：●能够较好控制住影响砼强度主要原因W/C，从而确保砼强度，这是湿喷工艺最大优势；●粉尘和回弹量减小，可大大改善作业环境，符合时代时尚；●每小时喷射量可达20m3（进口）和5m3（国产）以上，在施工能力上进口机械占有优势，国产机械也不落下风，这对于大断面隧道喷射作业极为有利。51/139衬砌背后密实性回填质量早期支护和衬砌间空间同级混凝土回填（设计文献和验标要求）特殊情况经设计院同意拱顶空洞避免

排气预留注浆孔52/139不密实危害性：构造-围岩共同作用不能形成，受力不可靠，不利于围岩稳定。留有存水空间，不利于防排水，也也许造成冻胀压力。53/139（六）锚杆（管）施工质量控制①锚杆（管）数量与长度。②锚杆：填充段长度（达成1.5m以上）。砂浆锚杆孔内灌注砂浆应饱满密实，砂浆或水泥浆内可添加适量微膨胀剂和速凝剂。③锚管：管内须填充砂浆或水泥浆。可在管内增设钢筋以加强刚度。④锚杆（管）角度：锁脚、径向、超前等角度不一样。54/13955/139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粘结物填充长度反抗拔力影响56/139锚杆灌浆饱满是质量关键。理论和实践都说明，拉拔试验不能说明锚杆灌浆质量。现行规范已经取消了将拉拔试验成果作为“锚杆质量情况综合指标”条文，改为要求“砂浆锚杆孔内灌注砂浆应饱满密实”。

57/139（七）二衬防排水质量控制隧道防水材料质量不达标、防排水施工质量控制不佳是隧道防排水工程常见问题。须从把好进场防水材料质量，规范隧道围岩基面处理、防水板铺设、变形缝施工缝处理、排水盲管安装和隧道底板施工等方面，论述隧道防排水工程中质量控制重点和防控措施，确保隧道防排水工程质量。58/1391、防水材料质量不达标近几年来，伴随隧道防水材料迅速发展，大小生产厂家应运而生，难免会发生鱼目混珠，以次充好情况，有防水板、止水带用老化、废弃塑料橡胶再生制造而成，其抗拉强度、延伸率等力学性能指标达不到要求。2、隧道围岩基面处理不当围岩基面处理是防水工程基础，对防水板、排水盲管安装影响较大，但实际施工中，围岩基面或初支表面经常达不到要求，普遍存在问题有：(1)围岩基面平整度达不到防水板铺设要求，主要体现为早期支护喷射混凝土表面平整度较差，欠挖地段尖锐岩石混凝土灌注后戳破防水板，超挖地段当防水板挂设过紧时，灌注混凝土后，局部凹陷处混凝土压力使防水板产生拉力，拉力过大时将使防水板破裂。(2)基岩表面渗水点未处理，任由渗水漫流。(3)基面上外露锚杆头、钢筋头等未清除直接挂无纺布、防水板，造成混凝土浇筑后防水板被戳破。59/1393、防水板铺设不规范防水板是隧道防水中一道主要防线，但目前防水板铺设质量不尽人意，存在较多问题：(1)防水板搭接次序错误，搭接宽度不足。(2)没有采取双焊缝，或者焊缝宽度达不到要求。(3)焊接工艺不过关，漏焊、焊穿时有发生，未对焊接效果进行充气试验。(4)对铺设好防水板保护不够，防水板被扎破、烧破，浇灌和捣固混凝土时，直接冲击防水板，破坏较大。60/1394、施工缝、变形缝处理操作不细施工缝、变形缝是隧道防水重点，也是隧道渗漏水多发部位，但在实际施工中，存在着马虎、粗糙现象，主要问题有：(1)中埋式止水带位置不精确，埋设时比较随意，不在断面中心线上。(2)止水条安放不规范，不按要求设置镶嵌槽，而是随意粘贴或钉在接头混凝土表面，造成止水带扭曲、变形；虽然设了镶嵌槽，也不把灰土和浮碴清理洁净。(3)施工缝、变形缝处混凝土振捣不到位，止水带和止水条与混凝土不密贴。61/1395、排水盲管埋设存在问题排水盲管是隧道防水体系主要部分，在整个隧道排水系统中起着承上启下作用，是关键步骤。但实际施工中经常存在着某些问题：(1)没有对排水盲管进行有效保护，致使砂浆、混凝土堵塞盲管起不了排水作用。(2)肓管安装位置不对，尤其是环向盲管间距偏大。(3)环向盲管与纵向盲管未进行有效连接。62/139理论研究和实践都说明对于不透水衬砌，注浆并不能减少作用在衬砌水压力。虽然是围岩渗入系数很小，衬砌不透水时仍能诱发同初始水头对应水压力，比设计考虑水压力值大得多。而只有排导才能消减。63/139对地下水治理总体思绪以排为主

排堵结合

隧道地下水

因地制宜两大措施并举

围岩注浆—堵

排导系统—排64/139

但从保护地下水资源出发，隧道工程地下水处治标准是：以堵为主，限量排放；既控制了地下水流失，又消减了作用在衬砌上水压力。65/139（八）仰拱与填充砼施工控制专项重点①仰拱应尽可能紧跟开挖面（与开挖面距离不得超出3倍衬砌循环作业段长度），并尽快形成封闭环。同步，仰拱应超前拱墙二次衬砌施作，其超前距离宜保持3倍以上衬砌循环作业段长度。②仰拱施作应一次成型，整幅施作，不得分部施工，以确保仰拱整体稳定；仰拱施工缝和变形缝处应作防水处理。66/139③仰拱施工前应清除虚碴、杂物和积水，坡面应平顺，确保排水通畅，应采取一次灌注砼成型工艺。④仰拱填充严禁与仰拱同步施工，宜在仰拱砼终凝后施作。⑤为减少其与出碴运输干扰，采取仰拱栈桥跨过施工地段，以确保隧道底部施工质量，消除隧底构造施工质量隐患。仰拱栈桥长度和构造形式可根据施工需要来确定。67/139（1）断面及标高检测-断面仪、全站仪、水准仪（2）强度检测-回弹仪（3）钢筋、工字钢间距、衬砌厚度、衬砌密实度检测-地质雷达（4）路面厚度检测-取芯机（5）过程检测-锚杆拉拔、间距测量四、隧道检测68/139电磁波（地质雷达）超声波弹性波波形图69/139地质雷达测试不密实充填物衬砌厚度70/139衬砌厚度检测成果

（地质雷达）71/139断面检测（激光断面仪）72/139工程质量检测项目检测项目直接措施物理探测措施说明衬砌混凝土强度钻孔取芯超声回弹法衬砌厚度钻孔探测雷达声波（冲击回波法）衬砌-围岩密贴情况钻孔雷达声波（瑞利波法）雷达测试受水和金属物干扰声波法精确度优于雷达，但测试时间较长净空断面激光断面检测系统73/139三、对本隧道工程施工初步提议

鉴于本隧道有其本身特点，根据有关调研和理解，隧道工程施工过程中应加强下列步骤控制：

1、加强超前地质预测预报工作，切实纳入工序管理。隧道深埋地下，地质体情况千变万化，要求在施工开挖前完全查明隧道工程地质、水文地质条件是难度极大，目前国内外都还不能达74/139到这个要求。为了补充和弥补勘察阶段工作不足或缺陷，应在施工阶段做好施工地质素描、调查、量测，对复杂地质条件隧道要开展综合超前地质预报工作。对此，提议采取超前钻孔辅助地质预报综合伎俩是必要。尤其是对于隧道穿越煤层、采空区、断裂破碎带和不一样岩性接触带等也许遭遇突水现象段落，更应强化地质预报管理，充足发挥地质预报在躲避风险中龙头作用。怎么才能做好？请大家在管理上深入思考。75/1392、高度重视洞口段浅埋段开挖支护和衬砌施工质量。本隧道洞口段覆盖层薄，且是无自稳能力腐殖土，又存在浅埋不利条件，因而发生大变形也许性是客观存在，施工风险很高。提议加强超前预支护和衬砌构造（初支里钢拱架、小导管质量），施工中严格按短进尺、强支护、勤量测、二衬及早跟进方式组织施工，并从严控制超前预支护和衬砌质量，做好预防大变形一切准备工作。76/1393、目前，设计文献中初支喷射砼采取C25，强度等级有所提升，提议强力履行湿喷工艺，确保喷射砼质量并提升效率。4、提议加强监控量测管理，地表沉降、水平收敛和拱顶沉降同步进行，确保数据精确、及时，能够有效指导施工，在发觉监控数据异常情况下及早进行补救措施。5、提议深入加强隧道防排水施工质量，完善隧道临时排水系统，及时将水排出。77/139第三部分日本隧道新技术78/139一、隧道断面设计79/139标准断面80/139紧急停车带断面81/13982/139二、隧道开挖83/13984/13985/13986/13987/13988/13989/13990/13991/139三、隧道支护92/13993/13994/13995/13996/13997/13998/13999/139100/139101/139102/139103/139四、隧道仰拱施工104/139105/139106/139107/139五、隧道施工通风108/139109/139110/139111/139112/139五、施工场地布置113/139114/139115/139116/139117/139118/139119/139120/139121/139122/139主要施工设备支护架设机单臂掘进机自动喷浆机钻孔台车123/139124/139管棚钻机工作平台车125/139交流完成谢谢大家！126/139补充资料在隧道施工中，尤其在软弱围岩、膨胀性围岩、浅埋地段，涌水、溶洞、岩爆、黄土等不良地质条件下修建各类隧道及地下工程等方面具有独到施工技术，开发应用了“新奥法”、“CRD工法”、“中导洞法”、“岩锚梁”、“双侧壁法”,在地铁施工中广泛采取了“明挖顺筑法”、“盖挖逆筑法”、“咬合桩工法”、“桩基托换”、“重合隧道工法”等先进施工工法工艺施工。127/139灰岩灰岩水泥灰岩(Limestone)，俗称石灰岩是一种沉积岩。成份几乎由纯方解石组成，其他成份总含量常在5%下列，其中较为常见是粘土矿物、石英粉砂、铁质微粒、海绿石、有机质等。在与砂岩过渡灰岩中可含较多陆源碎屑，白云石化也可使白云石含量增加。构造较为复杂，有碎屑构造和晶粒构造两种。碎屑构造多由颗粒、泥晶基质和亮晶胶结物组成。颗粒又称粒屑，主要有内碎屑、生物碎屑和鲕粒等，泥晶基质是由碳酸钙细屑或晶体组成灰泥，质点大多不大于0.05毫米，亮晶胶结物是充填于岩石颗粒之间孔隙中化学沉淀物，是直径大于0.01毫米方解石晶体颗粒；晶粒构造是由化学及生物化学作用沉淀而成晶体颗粒。128/139石灰岩分类命名1）按矿物成份划分：石灰岩中除方解石（含量>50%）以外其他成份超出5%时可采取这种划分法。129/1392）按构造特性划分石灰岩分类命名130/139页岩科技名词定义汉字名称：页岩英文名称：shale定义：泥质沉积物经成岩作用后固结而成岩石。具显著页理构造。应用学科：材料科学技术（一级学科）；天然材料（二级学科）；矿物（二级学科）页岩（Shale），页岩是一种沉积岩，成份复杂，但都具有薄页状或薄片层状节理，主要是由黏土沉积经压力和温度形成岩石，但其中混杂有石英、长石碎屑以及其他化学物质。131/139页岩页岩（Shale）是一种沉积岩，成分复杂，但都具有薄页状或薄片层状节理，主要是由黏土沉积经压力和温度形成岩石，但其中混杂有石英、长石碎屑以及其他化学物质，根据其混入物成分，可分为：钙质页岩、铁质页岩、硅质页岩、炭质页岩、黑色页岩、油母页岩等其中铁质页岩也许成为铁矿石，油母页岩可以提炼石油，黑色页岩可以作为石油批示地层。页岩页岩形成于静水环境中，泥沙通过长时间沉积，因此经常存在于湖泊、河流三角洲地带，在海洋大陆架中也有页岩形成，页岩中也经常包括有古代动植物化石。有时也有动物足迹化石，甚至古代雨滴痕迹都也许在页岩中保存下来132/139页岩由黏土物质硬化形成微小颗粒易裂碎，很容易分裂成为显著岩层。粘土岩一种。成份复杂，除粘土矿物（如高岭石、蒙脱石、水云母、拜来石等）外，还具有许多碎屑矿物（如石英、长石、云母等）和自生矿物（如铁、铝、锰氧化物与氢氧化物等）。具页状或薄片状层理。用硬物击打易裂成碎片。是由粘土物质经压实作用、脱水作用、重结晶作用后形成。由极细粘土、泥质，通过紧压固结、脱水、重结晶后形成，具有薄页状层理构造粘土岩，称为页岩。（页理是鳞片状粘土矿物在压紧过程中，平行排列而成）页岩致密，硬度低，表面光泽暗淡。具有机质呈灰黑、黑色。页岩含铁呈褐红、棕红等色，尚有黄色、绿色等多种颜色。页岩抗风化力弱，在地形上常形成低山低谷。页岩不透水，往往成为不透水层或隔水层。[1]133/139页岩物理性能页岩硬度一般为普氏硬度系数1.5~3，构造比较致密，其普氏硬度系数能够达成4~5，有硬质页岩硬度更高。页岩颗粒组成与它自然颗粒级和成岩原因有关，颗粒组成变化波动幅度较大，从而影响页岩其他性能。根据形成岩石时沉积情况不一样，页岩塑性指数范围在5~23，有页岩塑性指数甚至超出了这一范围。故有页岩事实上是不能作为烧结砖原料。页岩原料干燥敏感性高低，体现为多种多样形式。一般用干燥敏感性系数来衡量，它范围一般在0.4-1.6之间，对于有些塑性非常高页岩来说，它干燥敏感性系数也许更高。页岩干燥线收缩率，根据其种类不一样也有很大变化，其变化范围在2.5%-10%。化学性能不一样页岩，其化学成份指标也是不一样样，自然界存在页岩，其化学成份含量变化也是比较大。一般隋况下，页岩Si02，含量在45%~80%之间波动，A12O3量在12%-25%之间波动，Fe2O3含量在2%-10%之间波动，CaO含量在0.2%-12%之间波动，MGO含量在0.1%-5%之间波动。页岩134/139页岩常见类型①黑色页岩。含较多有机质与细分散状硫化铁，有机质含量达3—10%，外观与碳质页岩相同，其别在于黑色页岩不染手。②碳质页岩。具有大量已碳化有机质，常见于煤系地层顶底板。碳质页岩③油页岩。含一定数量干酪根（>10%），黑棕色，浅黄褐色等，层剪发育，燃烧有沥青味。④硅质页岩。具有较多玉髓、蛋白石等，SiO2含量在85%以上。⑤铁质页岩。含少许铁氧化物、氢氧化物等。多呈红色或灰绿色。在红层和煤系地层中较常见。⑥钙质页岩。含CaCO3，但不超出25%，不然过渡泥灰岩类。[2]另外，尚有混入一定砂质成份者，称为砂质页岩。页岩抵抗风化能力弱，在地形上往往因侵蚀形成低山、谷地。页岩不透水，在地下水分布中往往成为隔水层。由页岩组成河岸铁质页岩135/139页岩发展现状页岩生产公司情况目前，中国绥棱开发页岩陶粒公司有2个，一种是中国绥棱县鑫秀公司投资建设；另一种是哈市龙电花园宾馆投资建设，这两个项目所有建成投产后，陶粒页岩开发能力达成30万立方米，年生产混凝土陶粒砌块30万立方米，项目总投资达成4