隧道施工质量与安全控制

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1、,隧道施工质量与安全控制,104国道连江至晋安段改线工程 第三项目经理部 2014年12月4日,隧道施工基本特征 隧道施工的基本原理和方针 隧道施工质量控制要点 隧道施工安全控制要点 隧道竖井施工方法 安全文明施工,目 录,一,隧道施工基本特征,公路隧道施工不同于路基、桥涵的施工，有许多很难掌握的水文、地质情况，涉及的细节也不同，其施工有以下特点： 1、隧道工程施工有很强的隐蔽性。公路隧道施工中的隐蔽工程很多，大多数的工程都是在隐蔽的环境下进行。 2、设计方案与实际施工差异性大。隧道设计时会勘探地质情况，但是由于其隐蔽性强，开挖隧道内的地质条件千变万化，初始的设计文件可能不符合施工需要，施工设

2、计方案必须随着围岩的实际状况作出变更或修改。 3、高度的施工安全要求。隧道的施工要求高于路基和桥梁工程，隧道施工均在洞内进行，自然环境十分多变，施工危险程度随着洞身的延长,隧道施工的基本特征,不断增加，许多危险源是不可预见的，如：瓦斯、溶洞、岩爆、涌水、暗河、松散堆积层等，因此，隧道施工必须更加细致、更加严格。 4、隧道施工作业面少，工序环环相扣，施工作业要求高效、连续，因此对组织管理水平的要求很高。 5、隧道工程质量监控难度大。隧道施工工程质量是否优良不能仅从外观或有无渗漏水来判断，因其隐蔽性施工过程还容易偷工减料，监控起来非常困难。 6、技术要求高、投资大。隧道工程的施工有很多技术性难点，

3、施工人员必须有很强的专业性。此外隧道施工有许多辅助设施，每个隧道需投入数百万元，因此要绝对保证质量，保证投资回报。,隧道施工基本原理和方针,二,1.新奥法的基本原理 新奥法由奥地利学者拉布西维（L.V.Rabcewicz）于上个世纪五十年代提出，六十年代取得专利权并正式命名，七十年代被引入我国，对我国隧道工程建设产生了重大的影响。现在我国隧道工程建筑水平能够比肩世界，其中一个重要的因素就是得力于新奥法的推广和使用。所以我国当今的隧道建设工作者言必称“新奥法”。,隧道施工的基本原理和方针,“新奥法的基本思想：新奥法，此法尽量利用围岩的自承能力，用柔性支护如锚喷支护控制围岩的变形及应力重分布，使达

4、到新的平衡，目前已用于修建各种用途的隧道。”“新奥法施工的基本思想是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时对围岩进行加固，约束围岩的松弛和变形，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道和地下工程设计施工。”这些文字应该是对新奥法比较权威的注解。,新奥法的高明之处在于其创始者摆脱了单纯的建模研究思维方式，在隧道工程现场建立起信息收集和信息反馈系统，进而弄清了围岩、支护的变形及位移与应力分布和变化的关系，为隧道设计和施工提供了可靠的依据。这正是隧道及地下工程的基本特点所决定的。如果没有在隧道施工现场建立起来有效的量测、监控系统，并用于指导设计和施工，

5、就妄谈什么“新奥法”，而且新奥法既有特定的技术指导原则，又有较大的机动灵活性，不能当作教条来执行。它要求隧道工作者既要有系统的理论知识水平，又要有丰富的现场工作经验。,提高围岩的自承能力和柔性支护技术及监控量测是新奥法的核心。 隧道施工的要点归纳起来就是四句话：“爱护围岩、内实外美、重视环境和动态施工。”这也是隧道施工的四大理念。 所谓爱护围岩有两层含义：一层含义是不损伤或少损伤遗留围岩的固有支护能力，这可以通过机械开挖技术和控制爆破技术予以解决；一层含义是通过各种手段和方法，如采用支护技术、加固或预加固技术以及各种辅助施工技术增强围岩的自支护能力等。这些技术形成了隧道施工的核心技术。,所谓内

6、实外美，关键是内实，而内实的关键就是要做到“四密实”，即砼密实、喷砼密实、喷砼与围岩密实、二次衬砌与初级支护密实。这牵涉到砼、喷砼、回填、支护等技术。 所谓重视环境，也有两层含义：一层含义是内部环境，即施工作业环境：一层是对外部环境，即对周边环境的影响。,根据暴露出来的围岩状态采取对策，是隧道施工的基本原则。这里所谓的动态施工是指：隧道施工过程中的地质条件是不断变化的，其力学状态也是不断变化的，因此，施工过程就不可能是一成不变的。我们在施工过程中采用的各种施工方法和技术都是为了适应这种状态变化的。因此，隧道施工的各类决策都在施工阶段的地质技术、施工阶段的量测技术和施工阶段质量控制技术的基础上进

7、行管理。这也是动态施工的基本含义。 2.隧道施工应遵循的方针 隧道施工遵循“先预报，管超前，严注浆，短进尺，强支护，早封闭，勤量测”方针。安全稳妥地施工。,隧道施工质量控制要点,三,隧道施工质量控制要点,光面爆破质量控制要点 初级支护控制要点 仰拱和填充施作要点 二次衬砌质量控制要点 防排水质量控制要点,隧道施工质量控制要点,1.光面爆破 隧道施工的控制主要在开挖上，控制好隧道超欠挖，后序初期支护的平整度、质量都能得到有效的保证，并且有显著的经济效益。 影响超欠挖的因素主要有钻孔精度、爆破技术、施工组织管理、测量放线、地质变化等方面。为使坑道表面平整，减少超欠挖、降低爆破对围岩的扰动，以及喷锚

8、支护等的需要，可采用光面爆破。光面爆破是通过调整周边眼的爆破参数，使爆炸先沿各孔的中心连线形成贯通的破裂缝，然后内围岩体裂解，并向临空面方向抛掷。这种爆破在围岩中产生的裂缝较少，使爆破后的岩石表面能按照设计轮廓线成型，表面平顺，超欠挖很少。,（1）光面爆破的技术要求 根据围岩特点合理选择周边眼间距和周边眼最小抵抗线。光面爆破法的要点：周边眼间距比一般爆破间距小，周边眼的最小抵抗线亦要相应减小，即适当加密周边眼，调整间距与抵抗线比值E/w。周边眼的间距具体偏小多少要视岩石的抗爆性、炸药性能、炮眼直径和装药量而定（按经验加5-7孔为宜），对于坚硬和破碎岩石亦取较小的E值；对于软质或整体性好的岩石亦

9、取较大的E值。为保证周边眼孔之间贯通裂缝优先形成，须使周边眼的最小抵抗线大于炮眼间距，通常取E/W=0.8为宜，即W=5090cm左右。,严格控制周边眼的装药量，应使药量沿炮眼全长合理分布，并合理选择炸药品种和装药结构。周边眼宜采小直径药卷和低爆速炸药，通常采用乳化炸药。周边眼的装药结构，可采用小直径药卷连续或间隔装药。炮眼、药卷直径不偶合系数控制在1.252.0之 间，但药卷直径不小于炸药的临界直径，以保证稳定传爆，必要时采用导爆索传爆（孔内串联）。,采用周边眼同时起爆。要求采用毫秒雷管微差顺序起爆，应使周边爆破时产生临空面，同段的周边眼雷管起爆时差尽可能小； 光面爆破分区起爆顺序是：掏槽眼

10、辅助眼周边眼底板眼。辅助眼则应由里向外逐层起爆。为使光面爆破有良好的效果，除上述技术要求外，还应使辅助眼爆破后尽量接近开挖轮廓形状，使光面爆破层厚度尽可能一致，并应注意不要使爆炸落下的石渣堵死周边眼的临空面。,严格掌握钻眼作业： 钻孔精度的控制主要是控制角度。钻孔台车要考虑钻孔角度更小一点，钻孔长度每循环控制在0.8-3.5米为好。 还有一点钻孔必须在同一断面上，否则形不成较平整的掌子面。,2.洞身开挖,V级围岩洞口加强段、浅埋偏压和土质地段采用双侧壁导坑法开挖； V级石质围岩和IV级围岩地段采用上下台阶预留核心土法开挖， III级围岩段采用上下台阶法开挖。II级围岩段采用全断面开挖施工。 隧

11、道V级围岩洞身岩体风化、破碎，采用双侧壁导坑法开挖。具体施工步骤如下： 1）左洞超前支护； 2）开挖左洞； 3）左侧导坑初期支护（包括侧壁临时支护、拱墙初期支护及临时仰拱），施工锁脚锚杆； 4）右洞超前支护；,5）开挖右洞； 6）右侧导洞初期支护（包括侧壁临时支护、拱墙初期支护及临时仰拱），施工锁脚锚杆； 7）上半断面超前支护； 8）开挖上半断面； 9）上半断面初期支护； 10）开挖下半断面； 11）下半断面初期支护； 12）拆除中隔墙； 13）灌注仰拱混凝土；,14）铺设环向盲沟和防水板，整体灌注二次衬砌混凝土。 施工工艺如下：,V级石质围岩及IV级围岩的开挖 上下台阶开挖预留核心土法具体开

12、挖顺序如下： 1）超前预支护（若无超前预支护该步骤取消）； 2）开挖上台阶（预留核心土）； 3）上台阶初期支护（架立钢支撑、施作锁脚锚杆和锚喷）； 4）核心土开挖； 5）开挖下台阶并施作中夹岩加固； 6）边墙及仰拱初期支护（架立钢支撑和锚喷）； 7）灌注仰拱混凝土（无仰拱型支护该步取消）； 8）铺设环向盲沟及防水板，整体灌注二衬砼。,级围岩开挖方法 上下台阶开挖法施工主要步骤如下： 开挖上台阶； 拱部喷锚支护； 下台阶开挖； 边墙喷锚支护； 铺设环向盲沟及防水板，整体灌注二衬混凝土。 利用气腿式凿岩机钻眼，塑料导爆管非电起爆系统、毫秒微差有序起爆。上下台阶采用挖掘机及装载机出渣装渣。施工中合理

13、优化工序、组织交通，实行“钻爆、装渣、运输、出渣”一条龙作业。开挖成型后迅速喷射砼封闭岩面，,抑制风化和变形，同时进行喷锚支护作业。上台阶开挖一般超前3050m。下台阶施工后仰拱紧随其后施工。 施工中，认真、周密的量测变形和位移，观察岩面以优化支护调整施工方法。施工工艺如下图：,级围岩开挖方法 全断面开挖法施工主要步骤如下： 全断面开挖； 2）全断面喷锚初期支护； 3）铺设环向盲沟及防水层；整体灌注二衬混凝土。,隧道施工质量控制要点, 超欠挖控制处理 隧道施工应严格控制超欠挖 隧道容许超挖值 拱部：平均线形超挖15cm（-）；10cm() 最大超挖 25cm（-）；15cm() 边墙线形超挖：

14、 10cm 隧道开挖严格控制欠挖，规范容许围岩完整、石质坚硬时个别岩石突出部分侵入衬砌不大于5cm,但在业主的管理中都严禁欠挖，特别是拱脚和墙脚以上1m范围内严禁欠挖。 钻爆作业后，必须对开挖断面进行测量，确定超欠挖值并及时处理。欠挖的坚决补炮处理，超挖的进行喷射混凝土找平，基面平整度的要求应符合下列公式 D/L 1/10 式中L基面相邻两凸面间的距离（L 1m） D基面相邻两凸面间凹进去的深度,湿喷混凝土工艺控制要点 湿喷混凝土技术仍是一项推广中的新工艺。湿喷混凝土技术的使用，大大改善了隧道施工作业环境，加快了喷射混凝土的作业循环，更为重要的是通过湿喷工艺建立了喷射混凝土质量保证体系，使喷射

15、混凝土品质稳定可靠。,2018年10月17日,2018年10月17日,经过多次湿喷试验，隧道边墙回弹率为8-10%，隧道拱墙回弹率为13-15%，次日砼强度达1415MPa，28天强度达2830MPa。,2018年10月17日,a、设备选用，岩锋TK500湿喷机 目前在各铁路、公路工程使用较多的是成都岩锋科技发展有限公司生产的岩锋牌TK500湿喷机。 优点：作业时粉尘较小，改善了施工环境，使喷射混凝土品质稳定可靠。 缺点：是单位效率低，每小时喷射量在3-3.5方之间，零部件较易损，作业后冲洗要求高。,岩锋TK500湿喷机,b、喷射混凝土所用水泥、细集料、粗集料、外加剂及外掺料均应经过验收试验，

16、其质量应符合国家标准和行业标准。细集料宜采用级配合理且细度模数在2.23.2范围内的中粗砂或机制砂（重庆地区），机制砂的石粉含量控制在510 %以内；粗集料宜选用515mm的碎石或卵石，其针片颗粒应控制在5%以内，特别要控制1015mm的粗集料，最大骨粒不得超过15 mm。坍落度控制在80180mm之间，现场经验控制在100160mm为宜。保持喷射混凝土良好的和易性。,2018年10月17日,C、加强对喷射混凝土喷射手的培训，使其熟练掌握湿喷机的性能和操作要领，理解湿喷工艺是一个动态的施工过程，根据现场实际调整混凝土的坍落度、风压、喷射距离和速凝剂的掺量风压等。喷射手掌握喷嘴时，应尽量控制喷嘴与受喷面垂直，喷射距离在0.51.2m范围内（与风压成反比），垂直受喷面，这点很重要。,2018年10月17日,2018年10月17日,湿喷操作方法,d、控制好风压、控制好水灰比，管长不宜超过20米。隧道拱顶湿喷作业时的风压宜控制在0.30.5MPa之间，边墙湿喷作业时的风压宜控制在0.20.4之间，不得超过0.5MPs。 e、速凝剂掺量的调节和使用方法。液体速凝剂的施工掺量应在实验室确定的最佳掺量的基础上考虑其因差异性、敏感性和施工中的损失进行综合确定，原则上在满足凝结要求时应使掺量最小。,