隧道施工技术

隧道施工技术主讲人:二〇一七年一月一、隧道的概念及分类二、洞口工程三、隧道开挖四、初期支护五、监控量测目录六、防排水七、仰拱及二次衬砌八、无砟轨道九、隧道施工安全质量案例十、隧道施工典型事故一、隧道的概念及分类隧道(Tunnel)概念：狭义定义：用以保持地下空间作为交通孔道的建筑物。广义定义：以某种用途，在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面积大于2m2的洞室。一、隧道的概念及分类隧道的分类按所处的地质条件土质隧道岩质隧道按隧道的埋置深度浅埋隧道深埋隧道按所处的地理位置山岭隧道海底隧道城市隧道一、隧道的概念及分类高速公路及高速铁路隧道均属于山岭隧道，下面我们将着重介绍。按隧道的用途交通类隧道公路隧道铁路隧道地下铁路人行通道水工隧道引水隧道尾水隧道导流隧道溢洪隧道市政隧道给水隧道排水隧道管路隧道（煤气、电力等）矿山隧道采矿巷道运输巷道人防隧道一、隧道的概念及分类隧道的分类按隧道的断面大小极小断面隧道（≦3m2）小断面隧道（3~10m2）中等断面隧道（10~50㎡）大断面隧道（50~100㎡）特大断面隧道（＞100㎡）一、隧道的概念及分类隧道的分类按隧道的长度短隧道（铁路隧道规定：L≤500m；公路隧道规定：L≤500m）中长隧道（铁路隧道规定：500＜L≤3000m；公路隧道规定500＜L＜1000m）特长隧道（铁路隧道规定：L＞10000m；公路隧道规定：L＞3000m）一、隧道的概念及分类隧道的分类长隧道（铁路隧道规定：3000＜L≤10000m；公路隧道规定1000＜L＜3000m）按隧道间距离连拱隧道小净距隧道分离式隧道按隧道施工方法矿山法新奥法盾构法一、隧道的概念及分类隧道的分类鹤大高速公路二郎山隧道鹤大高速公路白水滩1号分离式隧道一、隧道的概念及分类隧道的分类市政隧道双连拱隧道一、隧道的概念及分类隧道的分类青岛胶州湾隧道是国内第二条大型海底隧道厦门翔安隧道是中国大陆第一座海底隧道一、隧道的概念及分类隧道的分类隧道的分类地铁在大中城市建设中悄然兴起,并成为解决城市交通问题的最佳选择。地铁建设现在仍以以大城市与省会城市为主。一、隧道的概念及分类隧道的作用（优点、功能、用途）：在山岭地区:克服地形和高程障碍；节约能源，节省时间，保护了地貌和植被；改善线形，提高车速，缩短里程；防止落实、塌方、雪崩等自然灾害；在城市:减少地表用地；解决交叉路口的拥挤阻塞;在江河湖海地带：较桥梁隐蔽性好，不受气候影响。影响通航；一、隧道的概念及分类隧道的特点技术难度大高风险隧道较多双线隧道及三线隧道断面面积大由于开挖断面面积的增大，加大了在隧道浅埋和不良地质条件下的施工难度混凝土的耐久性要求新型的洞门形式和更高的洞口环保要求高标准的防水要求（一级防水标准）长大隧道的防灾救援和运营通风一、隧道的概念及分类隧道的施工方法新奥法新奥地利隧道修建方法（简称新奥法）遵循这样一个原理,即主动地使隧道围岩（岩土体）成为环状承载“结构”的一部分。新奥法是应用岩体力学理论,以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时地进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，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的方法和原则。基本特点：光面和预裂爆破，及时施作密贴于围岩的喷锚支护，充分利用时间和空间效应，断面及早闭合。核心理念：超前地质预报，监控量测，及时反馈变更设计、动态管理施工。一、隧道的概念及分类隧道围岩分级判定（分六个级别）隧道施工方法主要由隧道本身围岩地质条件、断面大小、结构形式、机械配备、周围环境等因素决定，但主要取决于地质条件，因此在施工过程中正确判断隧道围岩地质，隧道施工技术人员及管理人员必须掌握。铁路、公路将隧道围岩分为六个级别。Ⅰ级围岩：主要工程地质特征：硬质岩（单轴饱和抗压强度Rc＞60MPa）：受地质构造影响轻微，节理不发育，无软弱面（或夹层）；层状岩层为厚层，层间结合良好。结构特征和完整状态：岩体完整,整体状或巨厚层状结构。围岩开挖后的稳定状态（单线）：围岩稳定，无坍塌，可能产生岩爆。隧道围岩的分级一、隧道的概念及分类Ⅱ级围岩：主要工程地质特征：硬质岩（Rc＞30MPa）：受地质构造影响较重，节理较发育，有少量软弱面（或夹层）和贯通微张节理，但其产状及组合关系不致产生滑动；层状岩层为中层或厚层，层间结合一般，很少有分离现象，或为硬质岩石偶夹软质岩石。结构特征和完整状态：硬质岩岩体较完整,块状或厚层状结呈大块状砌体结构。软质岩呈巨块状整体结构。围岩开挖后的稳定状态（单线）：暴露时间长，可能会出现局部小坍塌；边墙稳定；层间结合差的平缓岩层，顶板易塌落。一、隧道的概念及分类隧道围岩的分级隧道围岩分级判定（分六个级别）Ⅲ级围岩：主要工程地质特征：硬质岩（单轴饱和抗压强度Rc＞30MPa）：受地质构造影响严重，节理发育，有层状软弱面（或夹层），但其产状及组合关系尚不致产生滑动；层状岩层为薄层或中层，层间结合差，多有分离现象；或为硬、软质岩石互层。软质岩（Rc≈5～30MPa）：受地质构造影响较严重，节理较发育；层状岩层为薄层，中层或厚层，层间结合一般。结构特征和完整状态：硬质岩呈块（石）碎（石）状镶嵌结构。软质岩呈大块状砌体结构。围岩开挖后的稳定状态（单线）：拱部无支护时可产生小坍塌，边墙基本稳定，爆破震动过大易塌。隧道围岩的分级隧道围岩分级判定（分六个级别）一、隧道的概念及分类Ⅳ级围岩：主要工程地质特征：硬质岩（Rc＞30MPa）：受地质构造影响很严重，节理很发育；层状软弱面（或夹层）已基本被破坏。软质岩（Rc≈5～３０MPa）：受地质构造影响严重，节理发育。土体：①略具压密或成岩作用的黏性土及砂性土。②黄土。③一般钙质铁、质胶结的碎石土、卵石土、大块石土。结构特征和完整状态：硬质岩呈碎石状，压碎结构。拱部无支护时可产生较大的坍塌，边墙有时失去稳定。软质岩呈块（石）碎（石）状，镶嵌结构。土体①和②呈大块状，压密结构；③呈巨块状，整体结构。围岩开挖后的稳定状态（单线）：拱部无支护时可产生较大的坍塌，边墙有时失去稳定。一、隧道的概念及分类隧道围岩分级判定（分六个级别）隧道围岩的分级Ⅴ级围岩：主要工程地质特征：石质围岩位于挤压强烈的断裂带内，裂隙杂乱，呈石夹土或土夹石状。一般第四系的半干硬至硬塑的黏性土及稍湿至潮湿的一般碎石土、卵石土、圆砾、角砾土及黄土。结构特征和完整状态：呈角（砾）碎石状，松散结构。非黏性土呈松散结构，黏性土及黄土呈松软结构。围岩开挖后的稳定状态（单线）：围岩易坍塌，处理不当会出现大坍塌，边墙经常小坍塌；浅埋时易出现地表下沉（陷）或塌至地表。隧道围岩的分级隧道围岩分级判定（分六个级别）一、隧道的概念及分类Ⅵ级围岩：主要工程地质特征：软塑状黏性土及潮湿的粉细砂等。结构特征和完整状态：黏性土呈易蠕动的松软结构，砂性土呈潮湿松散结构。围岩开挖后的稳定状态（单线）：围岩极易坍塌变形，有水时土砂常与水一齐涌出；浅埋时易塌至地表。返回一、隧道的概念及分类隧道围岩的分级隧道围岩分级判定（分六个级别）二、洞口工程二、洞口工程隧道洞口工程分解前期完成后期施工洞口工程施工总体流程二、洞口工程二、洞口工程边仰坡开挖石质地层仰坡开挖需要爆破时，应以浅眼松动爆破为主，且预留光爆层。开挖时应随时检查边坡和仰坡，如有滑动、开裂等现象，应适当放缓坡度，或采取适当的加固措施。明洞段纵向一次开挖到位，竖向分层开挖，一次开挖高度控制在2～3m。边仰坡挂网喷护砂浆锚杆施工①移动台架就位，并接好供电、供水管线。②测量布眼：根据锚杆设计间距及围岩层理、节理分布实际情况，用油漆标出眼位。布眼时对层理及节理发育部位，需加密布设。③钻孔：先采用风钻按设计要求钻孔，钻孔时钻杆尽量垂于岩层结构面或层理面，钻孔直径比锚杆直径大15mm，用风钻顶入，顶入长度不小于锚杆设计长度的95%。重点工艺解析二、洞口工程④清孔及检查用高压水将孔眼冲洗干净（若是向下钻孔，须用高压风吹尽水），利于浆液与岩壁充分接触，并检查孔深，符合要求后塞住孔口，以防止石渣或泥土掉入钻孔内。⑤锚杆安装及注浆根据锚杆设计长度，砂浆锚杆采用先注后插的施工方法，砂浆采用现场砂浆拌合机拌合，随拌随用，一次拌和的砂浆应在初凝前用完；注浆时匀速注入，孔口大量溢浆时，迅速将锚杆杆体对孔插入，锚杆杆体插入孔内的长度不得小于设计规定，并在锚杆尾部安装止浆塞。杆体到位后将其固定，防止杆体滑出。砂浆未达到设计强度的70%时，不得随意碰撞锚杆头，一般规定三天内不得悬挂重物，不得随意敲击。二、洞口工程挂网喷砼钢筋片应随受喷面的起伏铺设，绑扎固定于先前施工的系统锚杆之上，再把钢筋片焊接或扎丝绑扎连成网，网片搭接长度为1～2个网格。喷射砼应分段、分片自下而上进行喷射。喷射时喷嘴应尽量垂直岩面，且喷嘴距岩面距离控制在1m～2m。受喷岩面Φ22钢筋二、洞口工程喷射前可在受喷岩面预埋数根钢筋作为标尺，标示出喷层厚度记号，避免喷层过薄或过厚。导向墙施工M10浆砌片石拱脚砌筑导向管、棚管及套拱钢架制作套拱钢架安装Φ152导向管安装导向墙模板安装导向墙砼浇筑导向墙拆模、砼养生端头用土工布包裹二、洞口工程套拱钢架安装安装前测量放样出拱脚位置和拱架顶部设计高程，确保拱架内缘设计净保护层不小于设计要求。各榀钢架采用φ20钢筋纵向焊接连接，连接筋必须与钢架牢固焊接，防止浇筑导向墙时因混凝土的外力引起钢架偏移甚至失稳。Φ152导向管安装Φ152导向管焊接在套拱钢架上、预埋在导向墙内，按照设计要求为35根导向管，长度为2m，环向间距为0.4m。安装导向管时必须精确测定导向管的平面位置、倾角及外插角，与设计不符及时调整。在焊接在三榀钢拱架上同时，还要用Φ12钢筋环箍加固，施工导向墙时Φ146导向管口两端用水泥袋堵死，以防导向墙混凝土流入管内导致堵塞。二、洞口工程导向墙施工导向墙模板安装导向墙模板可采用5cm厚木模板拼装，以内拉外箍形式加固。导向墙内弧模板采用3榀拱架支撑，支撑拱架加工形式同导向墙套拱相同，以拱架半径为6.04m圆心180°加工。3榀支撑钢架安装时以90cm榀间距均匀架立，并采用φ20钢筋纵向焊接连接牢固，连接筋环向间距1m。支撑钢架与内弧模板不密贴之处采用木楔楔紧。导向墙砼浇筑浇筑前注意仔细检查模板接缝是否严密，存在可能漏浆的缝隙应提前封堵。导向墙一般采用地泵或汽车泵连续泵送浇筑。浇筑时采用30型插入式振捣器振捣，但注意避免接触模板。二、洞口工程管棚施工修整钻孔平台钻机就位钻孔清孔管棚钢管安装管棚注浆修整钻孔平台为便于潜孔钻及作业人员施工，且保证平台安全稳固，钻孔作业平台采用堆土方式搭建，堆填时应分层碾压夯实，修整成“凸”字形，并预留一道宽度不小于2m的缓坡作为上下平台道路。二、洞口工程钻机就位并钻孔建议采用履带式潜孔钻进行钻孔施工，其移动及操作简便，省时省力。钻杆必须与已设定好的孔口管方向平行，根据孔口管的倾角和方向，采用全站仪精确测算钻杆的角度后与导向管比较，误差在1°以内方允许开始钻孔。钻孔仰角的确定应视钻孔深度及钻杆强度而定，一般控制1°～3°。钻孔前对导向墙各孔口进行编号，按1～35顺序在导向墙表面标示清楚，以便于钻孔、注浆时做记录，避免差漏。二、洞口工程换钻杆时，应注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心喷水孔是否顺畅等，不符合要求的应及时更换以确保正常作业。钻进过程中经常用全站仪测定其位置，并根据钻机钻进的速度、卡钻情况判断成孔质量，及时处理钻进过程中出现的塌孔、孔位偏差情况。钻进时产生坍孔、卡钻时，应补注浆后再钻进。清孔验孔a用高压风从孔底向孔口清理钻渣。b检查若管棚孔的相邻孔相撞或立交、浸入隧道开挖线内或仰角过大，则须注浆密实后重新钻孔，检查孔的直径、深度不满足要求时，继续在原基础上补钻至合格。二、洞口工程管棚钢管安装a编号为奇数的孔装管时第一节钢管采用2m长钢管，编号为偶数