高速公路隧道施工标准化指南宣贯(交通部2013年3月15日成都)2-3

高速公路施工标准化技术指南2013年3月第五分册隧道工程主讲人：唐勇三2/34.3.7红外探测有效探测范围一般是掌子面前方或岩壁外围30m以内。连续预报时前后两次重叠长度应不小于5m。说明：物探手段的选用应根据不良地质体与周围介质的物性差异确定。物探资料只有在物性资料和地质资料齐全的基础进行定量解释，才能获得准确的解释参数，以避免物探资料的多解性，提高解释结果的准确程度。•存在主要问题开挖方法不适合，存在侥幸心理。光面爆破重视不足。超欠挖严重，既不经济，也存在质量安全隐患。机械化水平低下，开挖和出渣能力不足，功效不足。安全措施不到位。装药、爆破安全警戒，以及通风、初喷、排水等不到位。第5章洞身开挖5.1一般规定5.1.1洞身开挖应根据地质条件、断面大小、机械设备等，选择适宜的开挖方案（包括开挖顺序、爆破、施工照明、通风、排水、支护、出渣等）。为了最大限度地利用围岩自承能力，必须采用有利于减少超挖、减少围岩扰动的开挖方法进行洞身开挖。5.1.3隧道爆破应采用光面爆破，必要时采用预裂爆破技术；施工中应优化钻爆设计、提高钻眼效率和爆破效果，降低工料消耗。对不宜爆破、挖掘机又难以挖动的软弱围岩以及黄土地段，鼓励采用铣挖机配合装载机进行隧道开挖施工。5.1.4应有良好的通风、照明、调度、高压风、给排水、供电系统。说明：良好的通风系统、良好的调度系统、良好的高压风系统、良好的给排水系统、良好的供电系和照明系统是隧道快速施工的关键保障。5.1.5双向开挖隧道的贯通宜选择在围岩较好的地段。双向开挖距离接近时，两端施工应加强联系、统一指挥，并采取浅眼低药量，控制爆破震动；当两开挖面间的距离为15-30m时，应改为单向开挖，一端必须停止开挖、将人员机具撤走，并在安全距离处设立警告标志。对采用单向开挖的隧道，出洞前应反向开挖不少于30m或不小于洞口超前管棚长度，严禁在隧道洞口处贯通。隧道选择在洞口位置贯通，造成洞口沉降变形。某隧道出洞前，洞口加固工程措施不到位，放大炮，造成洞口仰坡塌方。5.1.6双洞开挖时，应根据两洞的轴线间距、洞口里程距离、地质条件及其他自然条件，选择适当的开挖方法，确定好两洞开挖的时间差和距离差，并采取措施防止后行洞开挖对先行洞周壁产生不良影响。5.2施工工序1、浅埋段开挖超过50m必须进行浅埋段二衬及明洞模筑衬砌施工。明洞段仰拱已做，准备施作明洞2、初支紧随开挖面及时施作，减少围岩暴露时间，抑制围岩变形，并及时进行复喷，硬岩地段复喷作业距掌子面不得超过60m。3、仰拱应及时封闭成环，铺底距掌子面距离不大于60m。4、洞口及洞内软岩段二次衬砌尽早施工，其他段落根据监控量测结果适时施工，一般情况下二衬距掌子面距离不超过200m。5.3.1开挖方法隧道开挖必须与支护、衬砌施工相协调。如需变更设计除应满足技术规范要求外，还需满足以下原则。(1)两车道土质和类土质、含水量大、承载力低的隧道宜采用中隔壁法（CD法）或交叉中隔壁法（CRD法）施工。(2)三车道土质围岩和石夹土或土夹石的松散石质围岩、地下水丰富的隧道应按中隔壁法、交叉中隔壁法或双侧壁导坑法施工。(3)浅埋大跨度隧道及地表下沉量要求严格而围岩条件很差时应选用交叉中隔壁法或双侧壁导坑法施工。说明：两车道土质和类土质、含水量大、承载力低和三车道土质围岩和石夹土或土夹石的松散石质围岩、地下水丰富的隧道采取台阶法施工存在较大安全隐患，沉降往往难以控制，极其容易造成侵限或塌方等质量安全问题。塌方变形侵限塌方冒顶（4）V级围岩和浅埋段的Ⅳ级围岩每循环进尺控制在2榀钢拱架间距以内。（5）采用环形导坑预留核心土法施工的隧道要严格按该施工工序组织施工，尤其是要加强钢拱架的锁脚，减少下沉；对土质的隧道应以核心土为基础设立2根临时钢架撑以支撑拱顶，核心土应根据围岩量测结果适当滞后开挖。6)采用上下台阶法施工的隧道，台阶分界线不得超过起拱线；上台阶长度不得过长，应尽量采用短台阶，以便及时成环封闭。上台阶长度应不大于30m；下台阶马口落底长度不大于2榀钢拱架的间距，应一次落底，并尽快封闭成环。说明：台阶长度过长往往造成封闭不及时；下台阶马口开挖和拱架落底过程是台阶法施工最危险时间，一次开挖和落底长度过长，往往会造成支护变形加大甚至失稳塌方，指南规定落底长度不大于2榀钢拱架。前几年一座隧道在下台阶落底过程中出现塌方关人。原因就是落底长度过大，支护不及时造成。下面简单介绍一下影响围岩稳定的主要因素。影响围岩稳定性的因素客观主观1、地质因素的影响⑴岩土体结构状态一是构成岩体的岩块大小整体状大块状碎石块石状碎石状土石状二是这些岩块的组合形态整体砌体镶嵌压碎松散松软⑵岩石的工程性质一般主要指岩石的强度或坚固性。●结构状态为控制围岩稳定的主要因素●岩石强度在完整的岩体中是起主要作用⑶地下水的作用和影响●使岩质软化，强度降低；●冲走充填物或使夹层液化，减少层间摩阻力；●粘土岩遇水后产生膨胀。⑷围岩的初应力状态2、设计和施工因素，或人为因素人为因素也是造成隧道丧失稳定的重要条件⑴隧道的形状和尺寸，尤其是跨度影响较为显著在同类围岩中，跨度愈大，隧道围岩的稳定性就愈差⑵支护结构的类型及支护时间●隧道自稳时间：是指从开挖后到顶部开始发生可以察觉到的移动、松弛时为止所经历的时间。●围岩的自稳时间对隧道围岩的稳定性产生重要影响。5.3.2超欠挖控制(1)应严格控制欠挖。拱、墙脚以上1m内断面严禁欠挖。(2)应尽量减少超挖，不同围岩地质条件下的允许超挖值应符合规范要求。(3)应采用光面爆破、提高钻眼精度、严格控制单响药量等措施，并提高作业人员的技术水平。(4)开挖后应采用断面仪或激光投影仪直接测定开挖断面尺寸，并绘制断面图。(5)隧道的开挖轮廓应按设计和相关规范要求预留变形量，并根据监控量测信息进行调整。说明：开挖轮廓线应采用有效的测量手段进行控制，轮廓线和炮眼位置宜采用激光指向仪、激光断面仪、全站仪等配合测定。隧道光面爆破控制标准可参照下表执行。隧道断面轮廓尺寸：初次、二次衬砌断面尺寸检测，判断支护是否侵界。比较初支、二衬数据，可得二衬厚度。BJSD-3型激光隧道断面仪激光断面仪测量原理光爆效果好，炮眼残留率高边墙由于受钻孔角度影响，光爆效果往往较差，应采取措施加以改善。边墙光爆效果光爆效果差，超欠挖严重5.3.3钻爆设计（1）隧道掘进施工前，应进行专门钻爆设计，并进行试爆，根据试爆结果合理调整各项参数。说明：光面爆破工作是隧道施工的基础性工作，施工、监理单位要加强检查，确保光爆质量。（4）周边眼应根据围岩情况合理布置，保证开挖断面符合设计要求，硬岩开眼位置在开挖轮廓线上，软岩可向内偏5～10cm。（5）铺底和仰拱底面采用预留光爆层爆破，Ⅱ、Ⅲ级围岩段的水沟应与隧底光爆层同时爆破成形。5.3.4钻爆作业2）机械设备选型配套（1）机械设备应本着“性能先进、配套合理、着重工效”的原则，按大断面（长）隧道机械化施工技术要求选型配套。一般要求一是开挖能力大于施组要求能力；二是装碴能力大于开挖能力；三是运输能力大于装碴能力；四是设备配置的富余系数不宜过大（一般1.2）,以避免造成部分设备能力的浪费。（2）一般隧道大断面开挖可采用多层钻孔平台配12～18台风动凿岩机钻孔。对于长度大于5km或独头掘进超过2km的长大隧道应优先采用性能先进的多臂液压钻孔台车进行施工。（3）出渣运输设备的选型配套应保证机械设备充分发挥其功能，并应使出渣能力、运输能力与开挖能力相适应，宜配备大功率、大容量、性能先进的装运机械设备，加快施工进度。独头掘进2km以内的隧道一般采用无轨运输出渣；独头掘进超过2km，应根据通风方案、辅助坑道来确定出渣方式。。（4）掘进150m以上，隧道施工必须实施管道通风。5）装药（2）加强炮眼堵塞，提高爆破效果，周边眼的堵塞长度不宜小于400mm。宜配备专用炮泥机加工炮泥，提高炮孔堵塞质量。鼓励承包人采用水压控制爆破法（ABM）等爆破效果较好的装药形式，减少炸药消耗量。提醒：装药与钻孔作业不得在同一开挖工作面进行。5.4开挖方法开挖方法中隔壁导坑法（CD法）上下台阶法台阶法分部开挖法全断面开挖法侧壁导坑法三台阶法环形开挖留核心土法双侧壁导坑法交叉中隔壁导坑法（CRD法）单侧壁导坑法5.4.1全断面开挖法主要应用于两车道Ⅱ、Ⅲ及Ⅳ级较好围岩和三车道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩段的施工。说明：隧道采用全断面开挖，爆破用药量大，应控制一次起爆的炸药量和循环进尺，降低爆破震动对围岩的影响和确保开挖工作面的稳定。IV、V级围岩在采取有效支护措施稳定开挖工作面后，经过批准后，也可采用全断面发开挖。5.4.2台阶法施工3）施工要求（1）台阶不宜多分层，上下台阶之间的距离尽可能满足机具正常作业，并减少翻渣工作量；当顶部围岩破碎，需支护紧跟时，可适当延长台阶长度。（2）施工亦应先护后挖，宜采用超前锚杆或超前小钢管辅助施工措施。开挖应尽量采用微震光面爆破技术。（3）初期支护应紧跟开挖面；上台阶施工时，钢架底脚宜设锁脚锚杆和纵向槽钢托梁以利下台阶开挖安全。下台阶在上台阶喷射混凝土强度达到设计强度的70%后开挖。（4）隧道两侧的沟槽及铺底部分应和下台阶一次开挖成型。（5）台阶分界线不得超过起拱线，上台阶长度不得大于30m，下台阶马口落底长度不大于2榀钢拱架的长度，应一次落底，并尽快封闭成环。说明：台阶开挖台阶长度要考虑初期支护闭合断面的时间要求，围岩稳定性愈差，闭合时间愈短。两台阶法施工工序示意图上导坑上台阶长度15m，落底紧跟掌子面三台阶法施工工序示意图三台阶法施工5.4.3环形开挖留核心土法：先开挖上部导坑成环形，并进行初期支护，再分部开挖剩余部分的施工方法。其施工步骤Ⅲ10Ⅺ49ⅩⅧ仰拱栈桥2Ⅲ6～12m2～3mⅠ1022257ⅢⅠⅫⅥ1倍的洞径420～30m40～50m说明:Ⅰ超前支护2上部弧形导坑开挖Ⅲ上部初期支护4上部核心土5、7两侧开挖Ⅵ、Ⅷ两侧初期支护9下部核心土开挖10仰拱开挖(捡底)Ⅺ仰拱初期支护Ⅻ、仰拱及填充混凝土ⅩⅢ、拱墙二次衬砌。两台阶预留核心土施工工序正面示意图两台阶预留核心土施工工序纵断面示意图9ⅩⅢⅫ3)施工要求(1）环形开挖留核心土法，将开挖断面分为上、中、下及底部四个部分逐级掘进施工，核心土面积应不小于整个断面面积的50%。上部宜超前中部3～5m，中部超前下部3～5m，下部超前底部10m左右。(2）核心土与下台阶开挖应在上台阶支护完成后、喷射混凝土强度达到设计强度的70%后进行。为防止上台阶初期支护下沉、变形，其底部宜加设槽钢托梁，托梁与钢架连为一体，钢架底部应按设计要求设置锁脚锚杆，并与纵向槽钢焊接，锚杆布设俯角宜为30°(3）每一台阶开挖完成后，及时喷射4cm厚混凝土对围岩进行封闭，设立型钢钢架及锁脚锚杆，分层复喷混凝土到设计厚度，必要时各台阶设临时仰拱加强支护，完成一个开挖循环。(4）对土质的隧道应以核心土为基础设立3根临时钢架竖撑以支撑拱顶和拱腰，核心土应根据围岩量测结果适当滞后开挖。5.4.4中隔壁法（CD法）：是将隧道分为左右两部分进行开挖，先在隧道一侧采用二部或三部分层开挖，施作初期支护和中隔墙临时支护，再分台阶开挖隧道另一侧，并进行相应的初期支护的施工方法。其施工步骤：ⅡⅦⅥ仰拱栈桥Ⅱ6～12mⅠ413ⅠⅧⅣ20～30m5262～3m30～40mⅢⅨ说明:Ⅰ超前支护1左侧上部开挖Ⅱ左侧上部初期支护2左侧中部开挖Ⅲ左侧中部初期支护3左侧下部开挖Ⅳ左侧下部初期支护4右侧上部开挖Ⅴ右侧上部初期支护5右侧中部开挖Ⅵ右侧中部初期支护6右侧下部开挖Ⅶ右侧下部初期支护7拆除中隔墙Ⅷ仰拱及填充混凝土Ⅸ拱墙二次衬砌。2～3mⅨ1、4ⅤⅢⅣ2、53、6Ⅸ7CD法，侧壁按两台阶的，适合于围岩条件较好的3）施工要求（1）上部导坑的开挖循环进尺控制为1榀钢架间距（0.75～0.8m），下部导坑的开挖进尺可依据地质情况适当加大。（2）中隔壁法或交叉中隔壁法施工时，初期支护完成后方可进行下一分部开挖，地质较差时，每个台阶底部均应按设计要求设临时钢架或临时仰拱；各部开挖时，周边轮廓应尽量圆顺；应在先开挖侧喷射混凝土强度达到