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1、谈谈隧道施工中 应注意的问题,隧道施工技术 （一）,1、隧道修建方法分类与简况 2、矿山法施工方法分类 3、施工组织设计的编制程序与方法 4、隧道施工的基本原则 5、隧道开挖与出碴运输 6、超前支护与初期支护 7、防排水施工 8、二次衬砌 9、围岩量测 10、施工通风除尘 11、坍方及大变形处理 12、隧道工程质量控制,目 录,1隧道修建方法分类与简况,1.1 分类 表1,明挖法：明挖暗埋；沉埋管段 暗挖法：矿山法（新奥法、钻爆法） 非爆破法TBM法；盾构法,表1 隧道修建方法分类表,1隧道修建方法分类与简况,1.2 修建简况,山岭隧道：历史最悠久。黑色炸药是我国古代四大发明之一，1225年传
2、入西亚和欧洲。1867年瑞典人诺贝尔发明黄色炸药，其后随着钻岩机械的诞生和发展，隧道钻爆法得到迅速发展。钻爆法修建隧道至今仍占统治地位。 我国铁路隧道从1888年修建台湾省狮球岭隧道（261m）起，至1999年止，共修建铁路隧道6876座，总长3670km，最长的为秦岭隧道18.456km，已通车的最长乌梢岭隧道全长20050m，目前正在修建的青藏线关角隧道32km,石太线太行山隧道27.8km,太中银铁路吕梁山隧道20.785km。,1隧道修建方法分类与简况,1.2 修建简况,我国公路隧道随着高速公路的飞快发展也快速发展，截止2000年已修建1724座，总长700km。最长的公路隧道为开挖已
3、贯通，正在灌筑砼衬砌的陕西省跨秦岭的终南山隧道，长度18.05km。,1隧道修建方法分类与简况,1.2 修建简况,TBM隧道：起步较晚，但发展迅猛。自1952年美国罗宾斯公司生产第1台TBM起，采用TBM施工的隧道的累计总长度已超过4000km 目前世界上每年开挖的隧道中，有30%40%是由掘进机完成的。开挖断面直径最大的达到11.81m(瑞士Mt.Russein道路隧道，19901992年)。 我国采用TBM施工的隧道，主要是水电部门和铁路部门。水电部门的甘肃引大入秦30A隧洞和山西万家寨引黄入晋工程隧洞，使用TBM完成的隧洞累计长度已超过130km，目前又在辽宁大伙房引水工程准备采取TBM
4、施工隧洞。铁路隧道是1998年引进2台8.8m德国威尔特公司生产的TBM，完成西康线秦岭线隧道、西安合肥线桃花铺1号隧道和磨沟岭隧道累计23km的单线隧道。,1隧道修建方法分类与简况,1.2 修建简况,盾构隧道：第一座采用盾构法修建的隧道是1825年英国泰晤士河河底隧道，比TBM问世早127年。此后，在英、美、法、德等国家得到推广应用。日本则是20世纪60年代起迅速发展，19641984年20年间就生产各式盾构5000台，仅东京地铁采用盾构法完成的隧道累计长度超过300km。1988年1993年英、法两国采用11台盾构机修建了全长48.5km的英吉利海峡隧道，2003年英法两国采用15m土压平
5、衡式盾构机又开始修建第2条英吉利海峡隧道。,我国盾构法施工始于1965年上海打浦路过江隧道（10.22m），1984年和1994年在上海黄浦江上又先后修建11.3m的延安东路隧道和11.22m的延安东路复线隧道。最近跨越长江的武汉过江隧道（11m多）已开工，南京过江隧道（14.87m）也即将采用盾构法修建。采用盾构法修建的地铁隧道近年来更是蓬勃发展，主要城市有上海、广州、深圳、北京、南京、天津等，我国的盾构法施工已步入世界盾构技术的先进行列。,1隧道修建方法分类与简况,1.2 修建简况,目前正在施工的上海崇明岛长江越江盾构隧道，直径为15m，分上下两层，上面为三车道公路隧道，下层为地铁隧道，是
6、目前世界上直径最大的盾构隧道。,2矿山法施工方法分类,施工方法的选用，主要依据工程地质和水文地质条件、开挖断面、工期要求、施工设备、环境保护等因素，经综合经济技术比较后确定。主要的施工方法分类如表2。,2矿山法施工方法分类,从施工速度上比较，由快到慢，依次为全断面法台阶法分部开挖法。 从控制地表和地中变位上，由好到差，依次为中隔壁法侧壁法环形开挖法台阶法。 从疏排地下水的效果上，双侧壁导坑法优于其他方法。,2矿山法施工方法分类,3施工组织设计的编制程序与方法,3施工组织设计的编制程序与方法,表3 隧道开挖平均进度表（m/月）,3施工组织设计的编制程序与方法,4隧道施工的基本原则,采用非爆破的机
7、械开挖方法，如TBM，单臂掘进机等。,4.1 保护围岩,对于硬岩，主要是减少开挖对围岩的扰动范围，控制对围岩的损伤。,主要措施有：,采用控制爆破技术，拱部用光面爆破，边墙用预裂爆破。,采用导坑超前加周边扩挖的开挖方法。,4隧道施工的基本原则,对于软弱围岩，主要是控制围岩的松驰，提高围岩自支护能力。,主要措施：,超前加固地层。采用超前注浆管棚、超前注浆小导管、 超浅埋隧道地表注浆加固地层等；,稳定开挖面。采用超前支护、开挖面正面锚喷、预留核心土等。,开挖地段及时闭合成环。尽管缩短台阶长度，及时施作初期支护，设临时仰拱或横撑；大跨度隧道施作临时仰拱有困难时，可采用“三锁”注浆锚管（杆）替代；设底部
8、锚杆或底部注浆加固；仰拱超前于墙拱施作，尽管靠近下台阶开挖面。,4隧道施工的基本原则,内实外美是隧道施工质量的主要标志，它取决于初期支护和二次衬砌的施作质量。“内实”是内在质量的体现，“外美”是外观质量的体现。内实是基础，两者溶为一体。 内实就是要求隧道初期支护和衬砌具有设计耐用期内的强度、耐久性、使用性和可靠性，做到“四密实”喷砼密实、初期支护与围岩密实（贴）、二衬砼密实、二衬与衬期支护密实（贴）。 外美主要是衬砌表面平整，颜色一致，无错台，无蜂窝麻面；三缝处理到位，不渗不漏。,4.2 内实外美,4隧道施工的基本原则,包含两层意思。一是搞好施工通风除尘和照明，确保洞内各作业面的空气质量、粉尘
9、含量、温度湿度和亮度，控制在国家劳动卫生的标准之内，最大限度地减少对作业人员健康的影响；二是保护隧道周边环境，控制地表下沉、控制水资源流失、防止工程废水弃碴污染和影响河流、保护隧道洞口植被等。,4.3 重视环境,4隧道施工的基本原则,动态施工就是隧道施工必须根据地质条件和围岩力学动态的变化，适时采取相应措施适应这种动态变化的施工管理过程。它包括动态变化信息的收集分析、反馈设计和指导施工三方面内容。动态变化信息通过施工地质调查预报、围岩量测获取。反馈设计就是根据获取的地质条件和围岩力学动态变化信息，及时修正优化进行动态设计，尔后改进施工方法和施工工艺，最终目的就是达到安全、优质、快速、降造。,4
10、.4 动态施工,5隧道开挖,5.1 开挖方法,全断面法：适用于、级围岩，机械：液压钻孔台车，多层台架风钻。近年来，台架风钻替代钻孔台车渐减趋势，优点是施工进度不低于台车，造价低。 台阶法：适用于III级围岩。以两台阶为主。保护围岩，控制变形防止坍方的关键是合理确定台阶长度（表2）和仰拱先行。工程中普遍存在的问题为台阶过长。 分部开挖法：适用于级围岩，采用环形开挖留核心土法居多。施工作业关键：各部间距应3m；初支及时封闭；上下部开挖时钢架的连接。大跨软弱富水地段，建议采用双侧壁导坑法。实例：岐岭铁路双线隧道进口段。,5隧道开挖,5.2 钻爆作业,作业循环进尺：表5.21,表5.21 常用的作业循
11、环进尺表（m）,5隧道开挖,5.2 钻爆作业,作业循环进尺：,作业循环进尺根据计划进度、凿岩机械性能及工班作业制度确定。一般以一个作业班内完成一个掘进循环工作量为宜。风枪钻眼最佳作业深度为3m左右，过浅增加作业次数，过深影响作业时间。、级软弱围岩段施工，循环进度应与钢架间距相适应。,5隧道开挖,5.2 钻爆作业,钻爆设计 ：,内容包括：炮眼（掏槽眼、辅助眼、周边眼）的布置、数目、深度和角度，装药结构和装药量，起爆方法和爆破顺序等。钻爆设计图包括：炮眼布置图、炮眼装药结构图（重点为周边眼）、钻爆参数表、主要技术经济指标及必要的说明。 全断面法的主要技术经济指标为单位耗药量Q（kg/m3）和单位面
12、积炮眼数量N（个/m2）。Q、N偏小，爆破块度大不利于装药，也影响开挖轮廓；Q、N偏大，造成浪费，也易影响开挖轮廓。合理的Q、N应根据围岩的级别（坚硬程度与岩层构造）和开挖断面大小确定，其综合经验值可采用Q=1.11.4；N=1.52.0。岩石抗压强度高、断面小，取上限；实际施工时，通过试验或掘进循环调整修正。 钻爆参数的选用可参考相关的施工规范。 钻爆施工中的关键是掏槽眼和周边眼。,5隧道开挖,5.2 钻爆作业,钻爆设计 ：,掏槽眼形式，多数采用楔形掏槽和复式楔形掏槽，采用液压钻孔台车作业时，也可采用中空直眼掏槽（102，14个空眼）。槽眼装药集中度要大于辅助眼。 周边眼是控制开挖轮廓，减少
13、超欠挖的核心部位。为保护围岩，要求采用光面爆破。其实质就是利用药量爆炸的能量，使各周边眼之间形成贯通裂缝将岩体崩落下来，而周边眼连线以外围岩基本保持完整。其突出标志，是在平整的围岩壁上完整保留清晰可见的炮眼痕迹。铁路、公路、隧道规范要求，光面爆破后开挖断面应符合下列要求：,5隧道开挖,5.2 钻爆作业,钻爆设计 ：,（1）断面超欠挖量控制在允许值内（表5.22）,表5.22 隧道允许超挖值（cm）,5隧道开挖,5.2 钻爆作业,钻爆设计 ：,（2）炮眼痕迹保存率（残留有痕迹的炮眼数周边眼总数 ）100%： 硬岩80%，中硬岩70%，软岩50%， 并应在开挖轮廓面上均匀分布。 周边眼光面爆破参数
14、选用，如表 5.2 3,表5.23 光面爆破参数表,5隧道开挖,5.2 钻爆作业,爆破器材 ：,炸药：2#岩石硝铵炸药使用最普遍，直径32mm，爆速3600m/s，密度0.951.10g/cm3；有水地段可使用抗水岩石硝铵炸药或乳化炸药；周边眼光面爆破常使用小直径（22）2#岩石硝铵炸药或低密度（0.87g/cm3）、低爆速（1800m/s）、低猛度的光爆炸药。 传爆线：基本上都采用塑料导爆管代替上世纪70年代以前使用的导火索和电力线。塑料导爆管采用高压聚乙烯管，内壁涂覆极薄层炸药粉末，传爆速度19002200m/s，具有抗电、抗火（明火烧不引爆）、抗冲击、抗拉、抗水（在水深80m处放置48h
15、性能不变）性能。 起爆元件：配合塑料导爆管，采用非电毫秒延期雷管。国产的非电毫秒雷管一般为115段，根据需要也可生产120段。各段之间的延期时间，由小号到大号，逐段增加，如表5.24。此外还有国产半秒延期雷管（110段）。,5隧道开挖,5.2 钻爆作业,爆破器材 ：,表5.24 国产非电毫秒延期雷管段差表,5隧道开挖,5.2 钻爆作业,爆破器材 ：,5隧道开挖,5.2 钻爆作业,爆破器材 ：,联贯方式有：（1）串联起爆网络：图 5.21,1 孔内毫秒雷管 2 塑料导爆管 3 普通火雷管（瞬时或延时） 4 导火索 5 点火器,5隧道开挖,5.2 钻爆作业,爆破器材 ：,联贯方式有：（2）并联起爆
16、网络：图 5.22,隧道全断面开挖炮眼多（单线隧道80100个，双线140180），多采用并联式。一个传爆雷管最多可引爆50根塑料导爆管。,5隧道开挖,5.3 超欠挖控制,5隧道开挖,5.3 超欠挖控制,图 5.31,5隧道开挖,5.3 超欠挖控制,规定有允许超挖的理由：如图 5.32,h = LSin 式中：h炮眼底台阶高度（m）L炮眼深度（m） 风枪施钻外插角（度）（不可避免的）平均超挖高度为1/2h。 从上式可看出，炮孔越深，h越大，超挖越多。,5隧道开挖,5.3 超欠挖控制,5隧道开挖,5.3 超欠挖控制,控制超欠挖主要措施 （1）控制钻孔偏差：周边眼、开孔位置、外插角（孔深控制在4m以内，使用光爆风枪、减少钻机外缘高度，使钻机尽量靠近岩壁）。 （2）选择合理的爆破技术：采用控制爆破（光面爆破、预
