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月第一部分隧道开挖方法公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≥18隧道施工：开挖和支护核心问题：（1）如何开挖，方能更有利于洞室的稳定和便于支护；（2）若需要支护时，又如何支护才能更有效地保证洞室稳定和便于开挖。一、隧道主要施工（开挖）方法全断面开挖法环形开挖预留核心土法双侧壁导坑法中隔壁法（CD法）开挖上：台阶法开挖下：中导洞法开挖预留核心土七步开挖法适用于地层较稳定，但掌子面可能坍塌而引起前方围岩失稳，其实际为台阶法的一种，拱部采用环形导坑开挖，利用核心土施压掌子面，下部开挖也是先开挖两侧，保持中部岩柱不动，其核心是保持掌子面稳定。该方法广泛应用于双线黄土隧道和公路隧道的施工，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的安全风险。111234576663m～5m3m3m3m3m4m～6m166623457短台阶七步开挖法开挖步序图核心土3m～8m仰拱栈桥预留核心土七步开挖法步距图：洞身开挖采用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，以前后七个不同的位置相互错开同时开挖，然后分部同时支护，形成支护整体，缩短作业循环时间，逐步向纵深推进的作业方法。第1步：拱部进行超前支护后，采取上弧导预留核心土短台阶开挖。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，形成较稳定的承载拱。第2、3步：在承载拱的支护下，分别开挖中导左右边墙，以一定的时间差进行中导边墙初期支护，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，以一定的时间差施作下导初期支护。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初期支护及仰拱砼，及早封闭成环。第二部分隧道常见问题分析一、目前隧道施工中常见的质量问题（包括过程控制工作质量）（一）超前地质预测预报质量不达标（手段单一、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结构体系合理性，潜伏安全隐患；（二）开挖前的预处理质量（包括超前预支护和不良与特殊地质处治）及效果检验控制不达标，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；（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规定；（五）衬砌厚度不满足设计的情况较为普遍，严重削弱了衬砌自身的承载能力；（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；（八）富水地段的衬砌渗水严重；（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，量测质量不达标的现象较为突出（将难以及时掌控围岩和支护结构的稳定动态，导致丧失处理大变形甚至结构失稳的良机）。超前地质预报不到位导致隧道突水突泥超前地质预报和预处治措施不到位导致隧道瓦斯爆炸超前支护和初期支护不到位导致隧道掌子面及侧壁坍方钢架安装质量、喷射砼厚度不足，导致初支被压溃后隧道掌子面形成坍方涌泥初支钢拱架连接质量不达标，在薄弱部位开裂围岩量测不到位，使得横撑补强不及时，导致弯曲超前地质预报未实施和围岩量测不到位，致使错过了处理洞口坍塌的时机隧道初支喷射砼强度（尤其是干喷）不达标光爆质量不重视、衬砌背后存在空洞衬砌背后空洞坍塌造成落石衬砌空洞造成弯曲挤压破坏衬砌背后脱空导致初支破坏假喷混凝土违规用碎石回填施工管理失当（如过早通行、爆破等）引起衬砌开裂衬砌渗水洞口支护措施不及时、质量不达标导致滑坡二、隧道工程的施工质量控制特点和要点（一）对隧道工程施工特点的基本认识1、施工环境恶劣（特殊）围岩条件：复杂、多变，不可预见因素多；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，对作业管理人员的应变能力要求极高；实施动态管理。（二）对隧道工程质量控制特点的理解1、充分认识和彻底领悟隧道工程质量的极端重要性（事关施工安全）；2、环境影响大，要注意规避不良环境的影响，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、质量检验特殊，要采用“及时检查、及时发现、及时整改”的原则，避免积重难返；5、认真抓好光爆质量，加大对围岩的保护力度，充分发挥结构与围岩的共同作用：●衬砌结构本身的质量●衬砌结构同围岩紧密贴合6、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)的核心是：●喷射砼密实；●普通砼密实；●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。（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，应采用经业主、监理批复的方案实施。（2）专项钻爆设计已批。（3）相关应急预案（人员、物资、逃生路线等）已经落实于现场。（4）作业工人的安全专项教育培训业已通过。2、爆破前的控制（1）炮眼布置是否满足监理批准的钻爆设计要求。（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）采用分部开挖时，应在初期支护喷射混凝土强度达到设计强度的70%及以上时，方可进行下一分部的开挖。3、开挖质量的主要控制指标（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，整体式衬砌应小于10cm，其它衬砌不应大于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的炮眼痕迹保存率，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。（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。光面爆破炮眼残留率硬岩≥80%中硬岩≥60%（四）隧道衬砌质量控制要点1、衬砌质量三个核心要素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，注重保护环境。1）注浆效果—排放流量的控制2）排导系统的畅通3、净空和外观质量（1）确保净空，严禁竣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初期支护变形基本稳定后（四大指标）及时施作；特殊条件下（如：松散堆积体、浅埋地段）隧道衬砌，应在初期支护完成后及早施作；对于围岩变形过大或初期支护变形不收敛，又难以采取有效措施控制变形时，建议提前施做二衬，以避免初支失稳，但二衬必须加强。（3）二次衬砌浇筑工艺控制二次衬砌宜采用全断面一次灌筑砼；初期支护与二次衬砌背后可能需进行回填注浆，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用提高混凝土标号、加设钢筋等方式进行补强。(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。喷射砼工艺浅析存在的问题粉尘回弹品质管理和质量控制喷混凝土的不同工艺干喷和湿喷工艺的区别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相对干喷而言，湿喷砼工艺的主要优势：●可以很好的控制住影响砼强度的主要因素W/C，从而确保砼强度，这是湿喷工艺的最大优势；●粉尘和回弹量减小，可大大改善作业环境，符合时代潮流；●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。衬砌背后密实性回填质量初期支护和衬砌间的空间同级混凝土回填（设计文件和验标要求）特殊情况经设计院同意拱顶空洞的防止排气预留注浆孔不密实的危害性：结构-围岩的共同作用不能形成，受力不可靠，不利于围岩稳定。留有存水空间，不利于防排水，也可能造成冻胀压力。（六）锚杆（管）施工质量控制①锚杆（管）的数量与长度。②锚杆：填充段的长度（达到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的微膨胀剂和速凝剂。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）的角度：锁脚、径向、超前等角度不同。0204060801000100200300400孔口孔底填充段长度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•粘结物填充长度对抗拔力的影响锚杆灌浆饱满是质量的关键。理论和实践都说明，拉拔试验不能说明锚杆的灌浆质量。现行规范已经取消了将拉拔试验结果作为“锚杆质量状况的综合指标”的条文，改为要求“砂浆锚杆孔内灌注砂浆应饱满密实”。（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的常见问题。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的质量控制要点和防控措施，保证隧道防排水工程的质量。1、防水材料质量不达标近几年来，随着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，以次充好的情况，有的防水板、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的基础，对防水板、排水盲管的安装影响较大，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，主要表现为初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，局部凹陷处混凝土的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)基面上的外露锚杆头、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。3、防水板铺设不规范防水板是隧道防水中一道重要的防线，但目前防水板的铺设质量不尽人意，存在较多问题：(1)防水板搭接顺序错误，搭接宽度不足。(2)没有采用双焊缝，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)对铺设好的防水板保护不够，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。4、施工缝、变形缝处理操作不细施工缝、变形缝是隧道防水的重点，也是隧道渗漏水的多发部位，但在实际施工中，存在着马虎、粗糙的现象，主要问题有：(1)中埋式止水带位置不准确，埋设时比较随意，不在断面的中心线上。(2)止水条安放不规范，不按规定设置镶嵌槽，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；即使设了镶嵌槽，也不把灰土和浮碴清理干净。(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。5、排水盲管埋设存在的问题排水盲管是隧道防水体系的重要部分，在整个隧道排水系统中起着承上启下的作用，是关键环节。但实际施工中经常存在着一些问题：(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，特别是环向盲管的间距偏大。(3)环向盲管与纵向盲管未进行有效连接。理论研究和实践都说明对于不透水的衬砌，注浆并不能降低作用在衬砌的水压力。即使是围岩渗透系数很小，衬砌不透水时仍能诱发同初始水头相应的水压力，比设计考虑的水压力值大得多。而只有排导才能消减。对