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1、1浅述隧道新奥法施工浅述隧道新奥法施工张发雨张发雨（贵州省公路工程总公司）（贵州省公路工程总公司）摘要：摘要：通过对磨歇隧道软弱破碎带组织的新奥法施工及其施工工艺的叙述，介绍了施工方案的拟订、超前小导管、双液注浆、喷锚砼等对软弱围岩进行加固的施工方法，探讨了施作二次衬砌的施工技术及防排水措施，为类似地质条件下的施工提供了施工经验；重点论述了磨歇隧道必测项目的现场监控量测过程及主要量测方法、量测布置方法和分析结果，通过信息反馈指导施工，修改和完善了施工方案，为隧道的安全掘进提供科学依据。2目目 录录摘要摘要.1浅述隧道新奥法施工正文浅述隧道新奥法施工正文.41.新奥法施工简介新奥法施工简介42.
2、工程概述工程概述42.1 隧道概况.4 2.2 工程地质条件.5 2.3 水文地质条件.53.施工方案施工方案53.1 施工方案的拟定.5 3.2 方案实施.6 3.2.1 施工准备6 3.2.2 洞口仰坡及截水沟施工6 3.2.3 超前支护6 3.3 导管注浆.6 3.3.1 布孔及小导管安装6 3.3.2 浆液材料7 3.3.3 注浆压力7 3.3.4 止浆措施7 3.3.5 注浆设备7 3.3.6 注浆操作要点7 3.4 掘进开挖.8 3.5 出碴.8 3.6 初期支护.8 3.6.1 预喷8 3.6.2 立钢拱架、打锚杆9 3.6.3 喷射混凝土工艺104.围岩监控量测围岩监控量测10
3、4.1 量测项目选择.11 4.2 量测项目的测线和测点布置.12 4.3 量测频率.14 4.4 量测数据处理及信息反馈.155.隧道二次衬砌隧道二次衬砌155.1 钢筋工程.16 5.2 混凝土工程.16 5.3 隧道防排水施工程序和施工方法.16 5.4 防水层施工及技术措施.176.其它项目施工其它项目施工1937.几点有效的做法和体会几点有效的做法和体会197.1 超前小导管施工.19 7.2 掘进.19 7.3 喷射混凝土防尘.19 7.4 新奥法施工的缺陷.20 7.5 体会.208.参考书目参考书目214浅述隧道新奥法施工浅述隧道新奥法施工1. 新奥法施工简介新奥法施工简介新奥
4、法（NATM）是一种把设计、施工、监测相结合的科学的隧道建造方法。它根据围岩性质允许围岩产生适量的变形，并在施工过程中通过喷射混凝土、锚杆、钢支撑对围岩起加固作用，根据围岩量测的结果适时的进行衬砌支护，充分地发挥围岩的自承作用。因此，新奥法在困难地层条件下修建隧洞以及控制围岩的高挤压变量方面，显示了极大的优越性。新奥法在我国铁路、公路、水下隧道及软弱地质层中的城市地下工程中也获得了比较广泛的应用。我处在施工的丹本高速公路北隈子隧道采用了新奥法，在隧洞进口类围岩及洞内张性断裂大断层施工中取得了较好的效果，顺利而安全的通过了洞口松散潮湿、断裂构造发育的强风化的千枚岩围岩段和洞内强烈破碎、呈角（砾）
5、碎（石）状结构松散、富含断层泥如松软煤质状宽 70m 的张性断裂大断层。本文就将我处的施工方法做以下小结，以便在以后类似围岩施工中推广及改进。六十年代 NATM 被介绍到我国, 七十年代末八十年代初得到迅速发展。至今，可以说在所有重点难点的地下工程中都离不开 NATM。新奥法几乎成为在软弱破碎围岩地段修筑隧道的一种基本方法。2. 工程概述工程概述2.1 隧道概况隧道概况国道 213 线小勐养至磨憨公路是西部大开发省际公路干线及国道 213 线的末段，也是昆曼国际大通道的组成部分，是我国连接东南亚、南亚的重要通道，是交通部“十五”计划的公路重点建设项目。磨歇隧道位于 K156+427K156+5
6、90 段。位于路线位于东经 1011510130，北纬 21402150之间，处于北回归线以南，属亚热带季风气候区，气候炎热、潮湿多雨，年最高气温 38.7，年最低气温 29.2，年平均气温 2122。每年 59 月为雨季，占年降雨量的 80%以上，多暴雨，雨量充沛，年平均降水量在1500mm。区域内水纹特征：降雨量充沛，雨量集中，每年 49 月为汛期，一旦暴雨，河水陡涨；每年 10 月至次年 3 月为枯水期。磨歇隧道全长 163m，全隧道位于直线上。纵坡采用-0.371%的单向坡，全隧道最大5埋深约为 35.65m。隧道净宽为 10.5m、有效净高为 5m 的建筑限界，为满足该隧道建筑限界和
7、通风、照明、交通监控、通讯、消防等设施所需空间和路线曲线情况，隧道设计净跨为 11.2 m，净高为 7.40m 的单心圆拱曲墙断面。2.2 工程地质条件工程地质条件该隧道位于构造剥蚀低山丘陵地形地貌区，隧道区森林植被覆盖较好。隧道区围岩为褐红色、紫红色泥质粉砂岩和褐红色、褐灰色砂岩，全强风化，岩芯成土状、碎石土状及少量碎块状。岩体呈碎（石）状压碎结构。隧道出口地段第四土层厚度较大，洞室开挖时，围岩拱顶无支护时可产生较大坍塌及滑坡，侧壁常有掉块、小坍塌出现，必须进行必要的支护。隧道进口端上部有 5-8 m 后含碎亚黏土覆盖，洞口开挖时，洞口仰坡稳定性较差。2.3 水文地质条件水文地质条件隧道区地
8、下水为基岩裂隙水，基岩裂隙水分布于整个隧道，富水性较弱。隧道开挖中，涌水量相对较小。3. 施工方案施工方案3.1 施工方案的拟定施工方案的拟定为了能安全、优质、按期完成隧道松散潮湿的类软弱带及宽 70m 富含裂隙水和断层泥的张性、断裂断层这一施工重点和难点，我们依据新奥法施工的特点及设计院建议与设计、监理及上级施工部门领导、专家一起，经过多次讨论反复比选施工方案和修改施工组织设计，最后确定采用“管超前、弱爆破（或人工开挖） 、短掘进、早支护、勤量测、衬砌紧跟”的施工方法，先打超前小导管（管棚） ，通过注浆对围岩进行预加固处理，再采用短台阶法进行弱爆破（人工开挖） 、短掘进，出碴后，立刻进行排险
9、初喷，然后安装钢拱架、打锚杆、挂钢筋网以及喷射混凝土等初期支护工作，初支完毕后可进行下一次循环，同时作好围岩的监控量测。并随时根据围岩地质变化适时调整上台阶的长度，在围岩极破碎时采用台阶分部开挖法（即留核心土环状开挖法）进行施工，配合人工或弱爆破开挖，并及时进行初支封闭。在施工同时加大监控量测频率，及时反馈信息用于指导施工（施工工艺流程见图） 。1.当围岩破碎不严重时，可采用超前小导管注浆辅助施工稳固围岩后，采用钻爆法进行上台阶洞身开挖，并及时施作初期支护。施工工序如下： 测量放样钻小导管眼顶入小导管注浆钻爆开挖环向排水软管施作初喷砼架立钢拱架挂钢筋网装载机装矸自卸汽车排矸施作系统锚杆喷射终层
10、砼62.当围岩破碎特别严重时，在完成超前管棚注浆辅助施工稳固围岩后，采用风镐采用环形开挖，环形园周每掘出 0.50 米左右，立即架设一架钢拱架，进行初期支护，中心岩柱待后期掘出。 施工工序如下：测量放样钻小导管眼顶入超前管棚注浆分部开挖清理环向排水软管施作初喷砼架立钢拱架、施作锁脚锚杆挂钢筋网施作系统锚杆二次喷射砼钻爆开挖中心岩柱装载机装矸自卸汽车排矸喷射终层砼3.2 方案实施方案实施3.2.1 施工准备施工准备充分利用工程开工前的时间及时做好一切准备工作，包括水泥浆和喷射混凝土实际配合比选择，施工人员的技术培训，机械设备的安装及调试，注浆量与注浆压力的匹配试验，各种施工用材料的购进，洞口植被
11、的清除，超前小导管和钢拱架等构件的制作等。3.2.2 洞口仰坡及截水沟施工洞口仰坡及截水沟施工用挖掘机清除洞口比较松散的表层土及松动的千枚岩层，使仰坡外露，并清除坡面浮石，然后按设计要求打锚杆（采用 3.0 米长 22 螺纹钢，水平间距 2 米，垂直间距 1 米） ，为了确保洞口围岩稳定性加挂 10 间距 200200 的钢筋网，再喷射 10 厘米厚混凝土使仰坡稳定，并及时做好仰坡上的截水沟，使山坡上雨水不冲刷洞口仰坡，排除了地表水对围岩稳定性的影响。3.2.3 超前支护超前支护 根据设计要求，采用水泥注浆，浆液的水灰比为 0.5：1.1，注浆压力为 0.6-1MPa。 3.3 导管注浆导管注
12、浆 3.3.1 布孔及小导管安装布孔及小导管安装 为加固软弱围岩，将孔布在拱部开挖轮廓线外 10 厘米，孔深 4.5 米，环距 40 厘米，小导管与隧道顶纵向夹角 7（在 57范围） 。超前小导管采用 424.0 的无缝钢管，长 6.0 米。纵向相邻两排钢管的搭接长度不小于 1.5 米，管壁上每隔 15 厘米交错呈梅花状钻直径为毫米的眼。钢管上入岩部分梅花形布置 68mm 注浆孔，注浆孔间距 12cm。导管前端加工成尖锥形，尾部焊接 6.5 加劲筋补强。注浆机选用液压注浆机。施工时，先用仪器测量放线，画出开挖外轮廓线，定出小导管中心线位置。导管采用钻孔施工时，孔眼深度应大于导管长度；采用锤击或
13、钻机顶入时，其顶入长度不7小于管长的 90%。3.3.2 浆液材料浆液材料注浆采用水泥：水玻璃=1：0.5 的双浆液，水泥选用 425#或 525#普通硅酸盐水泥，水玻璃的模数为 2.22.3，原液浓度为 40Be。 3.3.3 注浆压力注浆压力 1.注浆压力 初始压力为 0.51Mpa,终压为 22.5Mpa，最大不超 3Mpa。2.注浆量 Q 计算 Q= 式中：注浆有效围岩体积； 孔隙率 浆液充填率，这里取 0.6 3.当注浆达到下列条件之一时即可结束注浆： (1)进浆量小于 5L/min； (2) 总注浆量达到设计进浆量； (3) 注浆压力达到设计终压并稳定 10 分钟。 4. 注浆工艺
14、流程 注浆工艺流程见图 2 图 2 水 水泥 搅 拌 机 储浆桶 注浆液缸 混合器 孔口管 注浆孔 水玻璃稀释水玻璃储浆桶液缸3.3.4 止浆措施止浆措施 为了防止洞内跑浆，小导管安装后，在掌子面及坑道 1 米范围内喷射 10 厘米的早强混凝土，构成洞内止浆墙。 3.3.5 注浆设备注浆设备 主要设备有：ZT6Z210 型双液调速高压注浆泵 2 台，HTL200 型砂浆搅拌机 2台，储浆桶 4 个。 3.3.6 注浆操作要点注浆操作要点 注浆采用液压注浆机，根据现场情况及时调整双液浆的配合比，一般在注浆量较大，注浆压力较低时，浆液的浓度应调高，胶凝时间应缩短，以控制浆液扩散范围和注浆量；在注浆
15、量较小，注浆压力高的场合，浆液的浓度应适当降低，胶凝时间也应适当延长，这样才能使浆液得到充分地扩散，保证注浆质量。发生漏浆时，通过调整8浆液配合比使其浓度加大，胶凝时间缩短，并采取间隔注入的方法，便可有效地将其控制住。 注浆前应喷射混凝土封闭作业面，防止漏浆，喷层厚度不小于 5cm。导管注浆时，尾部应设封堵塞，当灌注水泥浆时，应在封堵塞上设注浆孔和排气孔。注浆时，当排气孔出浆后应立即停止注浆。3.4 掘进开挖掘进开挖 开挖作业的内容依次包括：钻孔、装药、爆破、通风、出渣等。开挖作业与一次支护作业同时交叉进行，为保护围岩的自身支撑能力，第一次支护工作应尽快进行。为了冲分利用围岩的自身支撑能力开挖
16、应采用灌面爆破（控制爆破）或机械开挖，并尽量采用全断面开挖，地质条件较差时可以采用分块多次开挖。一次开挖长度应根据岩质条件和开挖方式确定。岩质条件好时，长度可大一些，岩质条件差时长度可小一些，在同等岩质条件下，分块多次开挖长度可大一些，全断面开挖长度就要小一些。一般在中硬岩中长度约为 2-2.5 米，在膨胀性地层中大约为 0.8-1.0 米。磨歇隧道隧道工程地质较差，为二级围岩，浆后 4 小时可进行短台阶法施工，本着“弱爆破、短掘进”的宗旨，严格控制开挖进尺。并根据围岩地质情况的变化适时调整施工方案。围岩地质条件差时，采用留核心土环状开挖法施工，必要时可配合以人工开挖，减少对围岩稳定的影响。进行监控量测，密切注视围岩动向，及时反馈信息指导施工。开挖顺序测量放样钻眼装药联线放炮通风清浮石仰拱装载机装矸（中心水沟挖掘机装矸）自卸汽车排矸施作系统锚杆喷射砼开挖施工要点： 1.严格控制开挖进尺，短台阶法
