隧道先进技术.docx

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隧道先进技术

隧道施工管理

一．隧道施工控制概述

随着国家基础设施的飞跃发展，隧道越建越多，为保证国家和人民财产，国家对隧道质量及使用寿命越来越重视，要求也越来越高。

然而由于施工方面的质量原因，致使部分隧道不同程度地存在质量问题，尤其是以渗漏和开裂最为严重。

以铁路为例，据不完全铁路隧道技术状态统计显示，铁路隧道7600余座计5848公里，其发生病害影响运营的达2885座，占隧道总数的38%左右；公路隧道渗漏和开裂也不容忽视。

可见隧道质量控制与病害预防达到多么迫切和重要的地步。

有些隧道病害由于及时采取措施进行治理，病害程度得到了有效控制，有的由于未采取整治措施或处置不当，致使病害越来越严重，甚至危及行车安全、中断行车，给国家和人民造成重大经济损失。

由此可见，提高隧道施工的精细化、信息化、机械化、科学化管理势在必行。

二．隧道施工存在的问题

1.在施工中没有牢固树立“保护围岩、加固围岩”的观点和理念，初期支护不到位，不能有效地保护围岩的自身承载能力，不能有效地控制围岩的变形、松动和坍塌；

2．“重外表、轻内实”，结构存在隐患，如：

衬砌背后充填不密实，甚至留有空洞；衬砌厚度不足，有的严重不足；基底处理不彻底，运营不久翻浆冒泥现象等；

3．地下水处理始终是薄弱环节，堵水不彻底，排水不畅通，防水不坚强，渗水、漏水现象时有发生，比较普遍；

4．施工阶段工程质量的检测体制不完善，缺乏有效的检测方法和手段；

5．质量管理思路和管理意识达不到隧道施工要求的高度。

究其隧道施工中存在的问题，主要问题还是我们的管理者质量意识淡薄，导致施工过程中埋下较大的质量隐患，在运营过程中出现水害、衬砌掉块与空洞、衬砌裂损、衬砌腐蚀、隧道冻胀等不同程度的隧道病害。

这些病害的处理不仅给企业造成巨大的经济损失和信誉损失。

三．隧道先进的工艺工法及细节

就如何提高隧道施工的精细化、信息化、机械化、科学化管理四个方面，结合西成铁路一标段32公里隧道施工采取的工艺工法及施工细节管理做以下方面的阐述。

第一章.隧道施工的“精细化”探索

1、水沟电缆槽整体模架

隧道采用了整体移动模架施工，节约了大量的劳动力及立模板的时间，而且结构尺寸及线形得到了很好的保证。

水沟电缆槽移动模架设计

2、仰拱整体模架

我们隧道采用了仰拱整体模架施工方案，解决了仰拱及填充一次性浇筑的难题，克服了质量通病。

3、止水带固定

（1）隧道纵向止水带

经过长时间的摸索和探讨，隧道纵向止水带采用夹具安装定位，确保止水带位置、预留长度均能满足相应的标准。

（2）隧道仰拱止水带固定

（3）隧道衬砌止水带固定

4、爆破技术的改进，采用水压爆破的先进性

在隧道施工中光面爆破对混凝土成本控制特别重要，而且对隧道围岩受力起到很好的保护作用，大家都深知其重要性。

我们西成铁路非常重视光面爆破，采用隧道水压爆破技术。

常规爆破放炮后水压爆破放炮后

5、辅助坑道交叉口施工

辅助坑道作为正洞的辅助措施，主要是考虑施工进度和防灾救援而设置。

具体的施工方法、施工方案不再多述，结合我们西成1标9座辅助坑道采取的重点加固措施需要引起重视的几个方面：

（1）辅助坑道的重要性

在我们隧道施工中，往往形成一种意识，辅助坑道是一种临时施工措施，施工完毕后封闭废弃处理。

其实在我个人认为是极其错误的，为什么这样？

大家想想，辅助坑道作为我们正洞施工的运输命脉，一旦辅助坑道出现问题，承担正洞施工的任务将完全瘫痪，因此辅助坑道的支护措施比正洞都要强，按照正常来讲，我们的辅助坑道没有衬砌措施，且至少使用二年以上，如果措施不到位不过关，出现问题将全盘瘫痪，和隧道关门没有什么区别，而相对隧道正洞来讲，即使支护措施差一点，按照现在隧道施工步长的要求，也仅仅是暴漏30天左右进行了二衬的封闭，进行了补救，因此辅助坑道的支护措施不容忽视。

（2）辅助坑道洞口的加固措施

辅助坑道洞口基本处于围岩较差地段，且大都是土层，设计坑道断面基本都是直墙式，受力效果差，锁脚锚管不起作用，在这样的条件下，洞口开挖支护施工措施尤为重要。

合理的解决办法就是在钢架支护的底部增加横向支撑，使支护钢架封闭成环，浇注混凝土路面形成稳定的结构。

坑道洞口塌方

（3）坑道进正洞交叉口施工

方案一

斜井施工至与正洞交界后，以圆曲线形式转体进入正洞。

辅助坑道进入正洞平面关系

施工方案二

采用小导坑进入正洞洞身开挖,然后再逐步扩挖至正洞标准断面。

第二章、隧道施工的“信息化”管理

隧道的风险管理，通过实行信息化，使风险信息、超标数据等传递迅速，监控、预警更先进、科学，便于主要领导及时决策。

1、瓦斯隧道监控信息化

我们在低瓦斯隧道工点采用了隧道瓦斯监控系统和手持式瓦斯检测仪双保险，隧道瓦斯监控系统在隧道内掌子面、二衬台车、及其它特殊位置分别安装监控探头，分别连接甲烷传感器、一氧化碳传感器、风速传感器及温度传感器，在隧道洞口安全监控值班室内安装1台监控计算机、1台数据传输接口及1套声光报警器，通过电缆将洞内监控分站与监控计算机相连。

监控计算机实时读取监控分站中的各传感器数据，并将数据存储在计算机中，通过数据分析，判断隧道内的瓦斯浓度是否超出标准，并及时给予安全提示及报警。

2、监控量测预警信息化

为了及时了解掌握隧道施工过程中围岩的稳定状态，确保施工安全，我们所有隧道实现了信息化施工管理。

结合工程特点编制隧道监控量测实施方案，在2013年6月8日组织召开专家评审会。

我们监控量测采用全站仪+非接触式观测标，结合机载软件和数据处理软件，对隧道净空变形有效、快速的监测。

出现变形超标后将以短信平台实时发送到管理人员的手机上，以第一时间掌握围岩变形情况，便于及时采取应对措施。

3、进洞人员识别系统信息化

在隧道工程安全施工建设过程中，施工人员安全管理始终是各施工单位领导们关注的问题。

从隧道施工实践经验来看，控制施工人员在隧道中的出入，及时动态掌握井下人员的进出情况，准确掌握在隧道内施工的人员总数和具体人员，准确掌握隧道内危险区域的人员总数及具体人员，据此可以推断生产是否有序，人员是否到位，监测检验人员工作是否正常等等，是保证人员施工安全的其中一个关键环节。

我标段内的小安隧道、赵家岩隧道等均安装了隧道进洞人员识别系统。

隧道进洞人员识别系统通过RFID（射频识别技术）自动记录隧道进洞人员全部信息并能够自动采集、统计人员出入数据。

4、拌合站超标预警信息化

我们所有拌合站均设置了混凝土拌合站生产过程动态监控系统，指挥部及各级部门通过监控平台即可实时查看搅拌站生产情况，当混凝土原材料超过配合比规定值后，将以短信平台发送到手机上，提醒超标信息，便于及时采取应对措施，极大的促使了混凝土的规范化生产；能够做到防患于未然，真正达到全面质量管理的要求，有效杜绝偷工减料，确保工程质量。

第三章、隧道施工的“机械化”配套

隧道施工越来越依赖高效的机械设备，解决准备期的机械优化配套可以大大提升隧道的施工效率、施工成本、施工安全等。

1．隧道高压供风

移动空压机进洞。

2.通风设备选型与应用

隧道通风问题是多年来困扰施工的一大难题，以小安隧道为例，最大的独头通风距离达到4553m，又是低瓦斯隧道，是小安隧道工程的技术难点，机械作业，爆破灰尘，无轨运输，瓦斯隧道，要想达到快速施工，须从通风方案，通风设备，通风管理三方面着手。

3.隧道高压电进洞

隧道高压电也是保证施工进度的重要措施，根据电力的需求量，配置不同型号的变压器进入隧道。

同时还考虑了辅助坑道双向掘进的预备量。

高压进洞和空压机进洞

4.单车道辅助坑道出渣设备选型与工作效率分析

由于小安隧道、赵家岩隧道属于长大隧道，属于控制工期工程，经过方案对比，在赵家岩隧道2号横洞、小安隧道1号横洞、小安隧道平导单车道辅助坑道采用扒渣机施工。

扒渣机

5.隧道湿喷机械手的应用与工作效率分析

6.隧道群衬砌台车的优化配置及调配

衬砌台车的配置主要原则是长度不超过1000m的隧道台车长度为9m，且小隧道根据工期要求合并使用；长大隧道台车定制长度为12m。

提前使用完成的台车调配到长大隧道的副攻方向（由于副攻方向掘进的长度短，不控制工期），以小安隧道为例：

大坪隧道190m，台车使用完成后调配到小安隧道斜井西安方向。

在我们施工过程中，台车定做往往忽视的一个小问题，那就是台车顶部灌注孔封口问题，一定要采用凸式封口，衬砌完成后打磨平整。

如果采用凹式封口，出现的凹槽需要修补平整，高速铁路开通后由于空气动力波和行车震动将修补的凹槽震落，对行车造成危险。

第四章、隧道施工的“科学化”组织与管理

1、超前地质预报判释越来越科学、先进

根据国家四部委下发的《隧道施工九条规定》、股份公司的《六项措施》以及原铁道部120号文的相关要求，超前地质预报对隧道施工安全管理的客观要求不断提高，在提升超前地质预报的准确性方面也在强迫我们施工单位必须要采用“科学”的预报程序和管理。

①超前地质预报的意义

大家都知道，实施超前地质预报，可以预防各类突发性地质灾害，降低地质事故的发生机率，有效规避风险，保证隧道施工人员及设备安全，实现铁路工程保证质量、安全、工期、环境和投资控制等的目标。

②超前地质预报的实施思路

超前地质预报总的思路是：

地质调查+物探+钻探=综合判释。

物探是长期预报和短期预报相结合，采用TSP303超前地质预报系统进行长距离宏观监控，红外探水和地质雷达进一步强化、补充和验证；钻探是C6钻机超前水平钻探和加深炮孔双管齐下；最后根据地质调查、物探和钻探结论进行综合判释，经过综合分析，拟定相应对策以指导施工，多管齐下，相互验证，力争把发生地质灾害的机率降至最低。

③超前地质预报的实施步骤

通过开展地质调查，明确不良地质的类型、规模和数量；通过对实施超前地质预报影响因素的分析，进一步制定合理的措施；制定超前地质预报方案及措施，经过专家评估，以加强预报方案的科学性；经过落实预报的规划实施，提高预报的准确性，进而保证隧道施工安全。

④超前地质预报的实施

掌子面地质素描及调查记录

通过对开挖掌子面的围岩调查分析，绘制隧道地质素描和地质柱状图，将隧道所揭露的地层岩性、地质构造、结构面产状、地下水出露点位置及出水状态、出水量、煤层、溶洞等准确记录下来并绘制成成果图，根据隧道地质调查结果，结合设计文件、资料和图纸，核实和修正超前地质预报重点区段。

超前长钻探

在超前钻探方面，我们采用了先进的C6多功能钻机进行超前钻探，根据钻机在钻进过程中的速度变化、是否有卡钻现象、被高压风吹出的岩粉成分、冲洗液颜色的变化以及冲洗液所含杂质成分等,可判定前方是否存在不良地质体以及不良地质体性质、发育的深度和规模，更换钻头可以进行岩芯取样、直观分析。

加深炮孔探测法

加深炮孔就是在每循环爆破开挖作业中，在断面拱顶、左右拱腰、左右边墙处选取5个点进行炮孔加深，一般较爆破孔深2米。

由于加深炮孔均布于开挖轮廓面，可以及时准确的分析掌子面前方近距离围岩的差异，对预防突水、瓦斯事故极为有利。

物探TSP303预报数据采集

这些是中铁二院进行TSP303超前地质预报，也是目前国内隧道超前地质预报的主要手段，可以长距离进行探测。

现场进行红外探测预报数据采集

针对设计中提到的富水段落及在施工中出现含水较高时我们及时进行了开挖面前方的红外探水，以防止突水突泥。

综合预报判释

所谓的综合预报就是集中地质调查、钻探、物探的成果进行综合分析，得出综合的预报成果。

采用2种或2种以上方法进行综合预报，可以为隧道施工安全提供更准确的判断。

因为每一种单一的预报方式都存在其局限性，而采取综合预报技术，达到相互验证、相互补充的目的。

综合预报技术规避了单一预报方式可能遗漏的不良地质，提高预报的准确性，减少地质事故的发生。

2、预防突水突泥的“科学化”手段

根据目前的检测手段，超前地质预报是