包家山隧道经验总结Word下载.docx
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Ⅰ～Ⅲ级围岩一般采用光面爆破，全断面开挖。
Ⅳ～Ⅵ级围岩一般要先超前支护，后才能再开挖。
开挖一般采用预裂爆破，开挖断面原则：
Ⅵ～Ⅴ级围岩一般采用台阶断面并留核心土，Ⅴ～Ⅳ级围岩一般采用台阶断面，Ⅳ级围岩完整性较好时，也可采用光面爆破，全断面开挖。
光面爆破是隧道开挖中使用最多的、也是相对成熟的施工工艺，它不但在Ⅰ～Ⅲ级围岩中使用，也常在Ⅳ～Ⅴ级围岩中使用，它能有效控制超、欠挖，从而也就减少了喷射砼的数量，减少了作业时间，缩短了工期，也提高了经济效益。
光面爆破对掏槽眼和周边眼的放样和施工精度要求较高，一般要控制在3～5cm，对周边眼的药量控制也较严，而且还要不断的在实践中进行修正。
爆破一般先起爆掏槽眼，再辅助眼，后周边眼。
掏槽眼一般是指一个炮眼群,只有最中心位置的一个掏槽眼不装药,其余的掏槽眼也要装药。
预裂爆破，它对施工放样和药量要求不高，它所产生的超欠挖较大，它只需要把围岩炸出裂纹。
正洞隧道在各级围岩中的开挖循环进尺和各工序时间、月进尺见下表：
围岩级别
项目
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
循环进尺（cm）（与设计拱架支撑间距有关）
430
240
200
75
60
测量放样时间（分）
30
通风、围岩量测时间（分）
超前支护时间（分）
（探孔、地质预报）
15天
开挖时间（分）
260
180
120
100
出碴时间（分）
300
150
初喷砼时间（分）
钢架、锚杆、钢筋网施作时间（分）
90
复喷砼时间（分）
80
单循环时间合计（分）
620
480
630
日进尺（m）
10
7.2
4.57
2.15
2
月平均进尺（m）
250
50
注:
Ⅰ、Ⅱ级围岩初期支护可以与掌子面拉开距离，所以不占用单循环时间。
在斜井中施工时,单循环进尺不变,但施工工效要打折,无轨运输时施工工效打9.5折,有轨运输时施工工效打8折。
其有关参数参照正洞施工。
隧道竖井在各级围岩中的开挖循环进尺和各工序时间、月进尺见下表：
600
540
930
750
360
喷射砼时间（分）
2330
1910
1.5
1
35
25
三、
隧道的拱架构件支护的设计与施工
为了使隧道临空面立即得到外力支持，使其不至立即坍塌，也为了加大喷射砼的受力（起骨架作用），软弱围岩地段一般都设计有钢拱架构件。
钢拱架又分为型钢拱架和钢格栅拱架。
型钢拱架一般由H型钢、工字刚、槽钢等弯曲分段连接而成，钢格栅拱架一般由3根以上钢筋弯曲后组成框架结构分段连接而成，分段连接逐节采用端头焊接连接钢板，然后用螺栓栓接连接钢板而成。
由于拱顶受力最大，所以一般拱架分段不宜在拱顶分开。
由于拱架要立即提供给围岩临空面稳定的支撑力，因此在立拱架时拱架底脚一定要立在实处，拱架底的支点要坚硬，要刨除虚渣，垫上坚硬的石块或预制垫墩。
为防止拱架底脚的支点并不坚实牢靠，不一定能提供稳定可靠的反力，所以在拱架底脚处一定要打上锁脚锚杆。
分台阶开挖时，在分阶的拱架底脚处也要打上锁脚锚杆。
锁脚锚杆一端应有2根以上，长度一般稍长于径向锚杆，方向一般微倾向下。
拱架立好后为保证它与围岩良好的接触，一般应在拱架与围岩之间用板或楔块等设置多处顶紧支撑点。
拱架所立的方向，正洞里一般为铅垂方向，斜井里一般采用坡度角的一半的方向的垂线作为拱架的方向。
型钢拱架和钢格栅拱架的优缺点比较：
型钢拱架所能承受的力比较大，刚度较大，因此也容易把所有围岩的受力集中到自己身上，形成基本上一人承担的局面，不是很符合新奥法的环向锚杆、拱架、喷射砼、二衬砼等所组成的外部支撑系统柔性共同作用的理念，且型钢背面与围岩之间喷射砼不易喷密实，易形成空洞，成本也较高。
钢格栅拱架柔性大，拱架背面与围岩之间喷射砼也易喷密实，更符合新奥法的理念，成本也较低，但要形成型钢拱架那麽大的强度则需要更大的截面尺寸。
因此在设计拱架时一般希望能以格栅拱架为主，但格栅拱架加固工序相对较多。
四、
隧道的超前支护：
长管棚、小导管、超前锚杆
在软弱围岩施工时，除压浆的作用外，超前支护只能起到分布力的作用，它把围岩向下的压力分配到拱架上，它本身并不能提供给围岩以支撑力，因而它也就不参与结构受力计算。
因此超前支护它本身不过是施工过程中的质量、安全措施。
但为防止开挖面的因开挖而引起的立即垮塌，保证施工安全，设计和施工超前支护是必要的。
超前支护分为长管棚施工和超前导管或超前锚杆。
长管棚施工一般适用于Ⅵ级围岩和坍塌地段，长管棚施工要求要有强大的拱架支撑去承受来自钢管的压力。
长管棚一般采用φ89～φ108钢管，上开梅花形注浆用小孔，钢管外插角越小越好，但不得侵入隧道净空，一般以10～1.50为宜。
长管棚外插角必须要有，长管棚钻孔并非人们想象的那样直，很容易侵入隧道净空，而外插角大了又起不到保护开挖的作用，所以长管棚的钢管必须精确定位，必须在拱架支撑上安装精确定位的导向管套。
因为长管棚外插角很小,不方便施工，所以在隧道内施工长管棚时还需要先扩大隧道断面,扩大断面、拱架支撑、管棚打眼安装等一个循环一般就需要15天左右，所以在遇有长管棚施工时，每月实际开挖时间只有15天。
长管棚安装完毕，必须要进行有压注浆，固结土体，形成一定的强度，然后才能开挖。
由于长管棚施工周期较长，进度很慢，所以只要能用别的方案代替（如麦式锚杆、小导管等），都会被弃而不用。
超前小导管一般采用φ42以上钢管，长4～6米，向正前方外插角60左右打设，层层搭接，起到保护开挖的作用，一般适用于Ⅴ级围岩，注浆与否取决于设计。
超前锚杆一般采用φ25以上钢筋长4～6米，向正前方外插角60左右打设，层层搭接，起到保护开挖的作用。
一般适用于Ⅳ级围岩。
五、
隧道的系统锚杆的设计与施工
系统锚杆一般是指沿隧道环向布置、沿径向或垂直岩面方向打设的锚杆，锚杆通过钻穿设计上不能自稳的易坍塔层而埋入能自稳的岩层1米左右来提供拉力，使易坍塔层稳定。
系统锚杆又分为砂浆锚杆和注浆锚杆、注浆小导管。
砂浆锚杆一般采用φ22以上钢筋，并用水泥砂浆或粘接专用药包将锚杆稳稳粘接在岩体内，使其起到保护围岩不坍塌的作用。
砂浆锚杆一般用于Ⅲ～Ⅳ级围岩。
注浆锚杆一般为φ25以上精轧空心螺纹钢，用压注水泥浆的方法将锚杆稳稳粘接在岩体内，并使周围岩体因水泥浆的扩散而得到加固。
注浆锚杆一般用于Ⅳ～Ⅴ级围岩。
注浆小导管一般采用φ42以上钢管，用压力注入水泥浆的方法将小导管稳稳粘接在岩体内，并使周围岩体因水泥浆的扩散而得到加固。
注浆小导管一般用于Ⅵ～Ⅴ级围岩，特别适用涌水地段注浆封闭岩体。
系统锚杆设计长度受开挖后不能自稳层计算厚度的影响，通常围岩越差，锚杆设计长度越长，Ⅵ～Ⅴ级围岩往往达到4.5～6米,而隧道净空一般只有5米,加上净空界以外的富余空间也就7米左右,所以系统锚杆的打设也就缺乏足够的空间,而且围岩越差,开挖更要用台阶法,要留核心土,因而施做空间也就更有限，所以系统锚杆的设计与施工存在严重的矛盾,理论上好设计,实际上却难施工，最后只能斜打了事，起不到应有的效果。
由于系统锚杆是沿径向打设，所以拱顶几根向上的锚杆打设很难操作，易发生掉渣伤人，而且人也很费力。
但拱顶这几根锚杆的受力又比其它锚杆更重要，方向性也更重要，方向偏斜，锚杆就会因锚固不到能自稳岩层内而不能提供有效的受力。
因此需要用专门的设施来改善劳动条件，增加安全性。
如果不用专门的设施来打设这几根锚杆，那设计就会失败，就不如取消整个系统锚杆，更省材省力。
六、
隧道的喷射砼施工
喷射砼施工，首先是要解决好砼的设计配合比，既要满足强度要求，又要初凝终凝快，回弹料少，以减少浪费、节约投资、加快进度。
其次要解决好喷射工艺问题，要垂直受喷面，喷头与受喷面的距离应控制在60～120cm之间。
喷射砼应分层分块进行，分层厚度以4～10cm为宜，一次喷厚了易流落，分块的面积应能保证后一层喷射砼时前一层喷射砼已终凝。
喷射砼总厚度必须得到保证，它是二衬施工前隧道施工的重要安全保证，不能用二衬砼来填补喷射砼厚度不足的问题，它将严重危及隧道的施工安全，不是简单的经济问题，因此也就必须控制好初喷砼总厚度和平整度，包家山隧道初喷砼平整度按不大于4cm控制。
七、
隧道的环向排水管、纵向排水管与防水板施工
为防止山体内的水在隧道内漫流，一般要采用堵、排结合的办法，以堵为主。
堵就是用导管注浆的办法，不让水沿隧道开挖面形成新的通道而流失，保护自然生态环境。
但仅凭堵塞的方法是堵不彻底的，必然还有一些水漏向隧道，因此隧道一般都设计有环向排水管，以便把渗漏的水引向隧道内集中排走。
环向排水管一般多为半圆形波纹软管，在初喷砼后安设，并要求要在初喷砼内打孔以集中引水。
环向排水管的水一般要通过纵向排水管引向隧道中央排水管。
纵向排水管一般采用有孔的PVC管，管外要用碎石层包裹，以保证渗、流向隧道内的水都能集中到碎石盲沟内,然后通过纵向排水管排走,包裹纵向排水管的碎石盲沟所用碎石粒径必须要粗粒径,卵石也可以，含泥量不能大,以免堵塞管道孔眼和管道。
为了防止山体的水渗入二衬砼内，隧道二衬砼与喷射砼之间一般都铺设有防水板，防水板的铺设主要要求：
一是搭接的方向要象屋顶盖瓦一样的有利排水的搭接，不可搭接方向反了，反而会把水引向隧道二衬；
二是防水板必须完整，不得有缺、漏、钉孔，焊缝必须严实、不漏水，喷身砼的表面不能有尖锐的突出物，包括挂防水板用的钉子头也必须妥善处理，否则防水板受力后就会被刺破影响防水效果。
八、
隧道二衬施工
二衬砼位于隧道的表面，施工和运营阶段都要表现出美感。
因此，隧道二衬施工必须体现内实外美，要做到这一点，必须做好以下几方面的工作：
1、二衬砼模架的刚度和平整度必须足够，尺存要精确，首尾要吻合，否则会造成二衬凹凸不平和衔接处的错台。
2、二衬砼模架的基础必须平整、密实，高程要精确，一般应用砼浇两溜滑道，否则也会造成错台。
3、洞口段是隧道的门面，光线条件又好，尤其要求要美观。
模板新用要进行试浇，头几版不能在洞口段进行。
通过试浇，对平面的平整光滑度、错台进行检查，发现问题及时改进，才能保证二衬工程的完美和漂亮，然后才能用于洞口段。
4、二衬顶部常会出现空洞，一是因为浇筑时下料难度大而未饱和，二是因为砼收缩引起。
因此浇筑二衬砼时，顶部一定要预埋注浆管，对已完成的二衬砼段落要分大段进行注浆以填塞空洞，使其能与初期支护共同受力。
二衬顶部注浆压力不能大，以免使二衬砼承受额外的不必要的附加压力。
九、
隧道施工的超前地质预报
隧道是地下工程，地质构造看不见摸不着，而涌水、断层、软弱夹层、瓦斯等地质灾害会给隧道施工带来很大的危害，必须提前加以预防。
隧道往往都在大山深处，地质钻探所钻深度有限，物理勘探又不够准确，所以都不可能在隧道施工前为我们提供完整准确的地质资料。
因此就要求我们在施工中边掘进，边给自己探测、预报，为施工顺利进行提供详细、准确的的地质资料。
TSP203地质雷达探测是一种比较先进的超前地质预报手段，它对150米以内的围岩分级和断层很敏感，很准确，但对富水层不是很敏感，对200米以内的预报也是有一定的准确性。
但TSP203地质雷达超前地质预报费用很高，不一定要在隧道中所有段落使用，可只在隧道深处和地质资料表明的地质复杂地段使用。
5～30米深的超前地质钻孔能准确预报掌子面前方的地质情况，更重要的是能及时发现前方的水，并能先期减小水压，或使提前采取封堵措施。
但超前地质钻孔很占用隧道掘进时间，影响进度，所以施工单位一般都不愿意施作。
建议配合地质雷达探测仪，在可能存在富水的地段一定要进行超前地质探孔。
十、
隧道的围岩监测
对隧道开挖后的围岩进行监测，通过对受力和变形的监测，不断地修正围岩的支护参数，使弱了的支护得到加强，过强的支护减弱，达到动态化管理设计和施工的目的，既节省材料，又减少发生事故，是新奥法施工的三大支柱之一，必须落实到实处。
需要监控量测的主要项目有：
地质和支护状况观察，周边位移，拱顶下沉，锚杆内力和抗拔力。
其中地质和支护状况观察对掌子面，人们会不打折扣的严格执行，但对初期支护或二衬已完成时间长了一点的段落人们往往易忽略、易忘记，但一但出现了安全事故，往往损失更大，影响也更大。
因此施工单位和监理都要注意对远离掌子面的段落进行定期巡查，对远离掌子面的初期支护的掉块、裂纹和二衬的裂纹一定要及时观察到，及时采取有效措施，防止安全事故的发生，并修正相关段落的支护参数。
十一、
隧道施工期间的通风排烟
施工期间，隧道处于一个半封闭的环境中，洞内施工人员所需要的氧气需要从洞外送入空气解决，洞内开挖后产生的废气和烟尘，需要从洞内排出，所以施工时必须采用强大的机械通风系统。
隧道施工时的机械通风，一般采用压入式或吸出式，或二者的混合式。
压入式有利于掌子面迅速得到新鲜、充足的氧气，但烟尘排出比较困难，特别是当长度超过1.5km以后，烟尘很难排出，洞内整天硝烟弥漫。
吸出式通风方式，有利于洞内烟尘的及时排出，但洞内新鲜空气却要靠自然的流入，缓慢而不及时，有压抑感，所以一般少使用。
在隧道独头掘进超过1.5km以后，建议要采用混合式通风，把外面的新鲜空气直接压进去，而把内面的烟尘废气直接吸出来，特别是隧道独头掘进超过2km时必须采用混合式通风。
十二、不良地质处理：
断层、涌水、坍塌、软弱夹层、瓦斯、岩暴
1、隧道跨越断层，如果施工时无水，可按断层处围岩的完整性等级确定支护参数，正常跨越，但二衬要在断层处做沉降缝。
如果施工时有水，则一般要进行封堵，甚至要到地表找到准确位置进行封堵，衬砌也要考虑水压的影响，加强加厚。
2、隧道通过涌水地段，一般要采用超前围幕注浆，超前导管注浆，径向小导管注浆，地表注浆等方法进行处理。
3、对隧道内产生坍塌的处理，一般要先用钢纤维喷射砼先封闭坍塌的岩面，再用长管棚法对坍塌的渣土进行开挖，边开挖边在二衬边界以外作上约2米厚的砼护拱，护拱上再铺上缓冲层材料（轻型材料如麦秸等）。
护拱外与围岩之间还有很大空间时，可在护拱外与围岩之间立上适当的支撑或不作处理，空间很小时，也可用轻型材料（如多孔砼）充满。
4、当洞顶有水平状的软弱夹层时，一定要减少循环进尺尺寸，加大支护参数，加大锚杆数量和施打质量，及时跟进支护。
竖直状的软弱夹层一般危害不大，只需局部处理。
5、当隧道穿过有煤地层时，一般会出现瓦斯危害，要求加强监测，加强通风，不留死角，使用安全电压，湿式钻岩，湿式喷锚，湿式运渣等。
6、当隧道通过高强度围岩区（一般为Ⅰ、Ⅱ级围岩），而隧道埋深又很大（一般超过300m）时，则有发生岩爆的可能。
隧道通过岩爆地段时，要对新开挖掌子面及时洒水湿润，采用湿式钻岩等措施，使围岩内的应力及时释放，并初期支护紧跟。
十三、
隧道施工的重点、难点
1、
准确判断围岩级别，确定相应支护参数，确保施工安全，是施工的重点和难点。
围岩级别的确定有两个指标，一是围岩强度指标，比较好定，二是完整性指标，还有夹层的发现与判断，人为因素很大，比较难定。
包家山隧道采用了TSP203地质雷达进行超前地质探测，每次探测前方150米左右，基本上每月每个掌子面都探，通过对比，发现它对围岩级别判定很准。
2、
断层的判定也是施工的重点和难点，断层软弱破碎，易被简单的判为围岩变差，很多时候断层都已通过了还未被发觉。
但断层有断层泥，也会有滑动的痕迹，会伴有常年水或季节水，断层的处理也与普通级别围岩有差别，需要设置沉降缝，需要防治季节水，结构可能还需要考虑承受水压力，因此发现断层是十分必要的，最好能专门设置有经验的地质工程师。
3、
光面爆破是施工的重点和难点，光面爆破优点很多，效益明显。
但光面爆破的设计和不断修正却有难度。
围岩在不断的变化，同一个断面围岩还有局部强弱问题，光面爆破的设计也要不断的随地质变化而变化，并在实际中根据每一炮的光爆效果修正下一炮的间距和用药量，使整个洞身更加平而光，不超挖，不欠挖。
4、
洞顶径向锚杆的打设是施工的难点，方向要求准确，施工又不方便，不安全，要求要用专门设施进行操作。
包家山隧道设计了简易的三脚支撑的架子，安装在钻孔平台上，三个脚可以自由伸长和缩短，可以向外掰开和向内合弄（见图1），方便在不同高度上打各种方向的锚杆，减少了劳动强度和危险性。
5、
喷射砼的厚度和平整度控制是施工的重点和难点，薄了不安全，厚了经济上难承受。
在有拱架地段喷射砼的厚度和平整度还好控制，而在无拱架的Ⅲ围岩以上的地段，喷射时又没有参照物，要求要在围岩内扎铁丝以作参照物。
6、
二衬砼模架的设计和加工、安装的精度以及模架基础的强度和高程的精度，是控制二衬砼错台的必要手段，是施工的重点和难点。
包家山隧道在二衬移动模架的两条轨道下浇了条状砼，保证基础不变形和高程准确。
并在离开洞口段三板以上的位置浇了几板砼以发现和修正模板精度。
7、
长大隧道的通风排烟是施工的难点，2km以上的独头掘进，必须采用设计混合式通风。
包家山隧道独头掘进2km以内的都是采用压入式通风，在掘进达1.5km时，通风效果很不好，烟尘很难散去，总有一段在爆破后通风半小时后还能见度只有1～２米。
包家山隧道独头掘进2km以上的采用了压入式通风吸出式换气相结合的混合式通风形式，效果较好。
图1
隧道拱顶锚杆施打设备
8、
斜井施工：
斜井受围岩竖直力比正洞小，比竖井大，因此衬砌结构也可相对正洞减弱。
但斜井施工难度比正洞大，斜井爆破用药量要比正洞约大；
斜井采用无轨出渣时，因为运渣车的爬坡能力有限，一般坡度不宜大于15%，最好小于13%以提高运渣效率，减少车辆故障；
斜井截面积不宜太小，要充分考虑施工风管布置和运渣车双向行驶的需要；
斜井采用有轨出渣时，绞车提升，既有斜坡段，也会有平坡段，考虑到坡度太大易脱轨，撮箕斗既要考虑斜坡需要，也要考虑平坡段要求，结构尺寸会很大，所以一般坡度不宜大于350，坡度更大，则应改设计为竖井；
斜井二衬难度会较大，模板台车不好固定，容易下滑，砼也容易向低处流动，造成上端面不饱满，因此二衬应从低处开始施工；
斜井施工安全与正洞不同的是斜井涌水的危害比正洞大，防涌水的抽水设备必须准备充足，一旦发生涌水，可容水的空间较小，设备很快被水淹没，损失会很大；
绞车提升的斜井施工，井外井内的通讯联络非常重要，密切关系到井内人员的安全问题，一般都要双保险，既要有步话机或电话，还应装视频设像头。
9、
竖井施工：
竖井由于垂直向下开挖，只有侧向挤压力，所以结构支护支护相对简单。
但施工难度最大，施工作业面小，各工序不能在竖直方向上同时作业，只能单工序开挖、排烟、出渣、立拱架、打锚杆、挂网片、喷砼依次作业，一点也不能平行作业或搭接作业；
竖直提升，需要大型提升设备，绞车、稳车、吊罐，而且需要多套；
竖井施工，井内人员必须依靠设备才能上下，所以要有备用设备、备用电；
施工人员处于悬空状态，需要悬空的、能上下移动的专用作业平台；
安全尤为重要，上方不能掉渣、掉物，否则严重影响下面人的安全，由于自由落体速度越来越快，一颗小石子也会象子弹一样打死人，所以安全防护、安全措施必须十分到位和仔细；
竖井防涌水的抽水设备必须准备充足，一旦发生涌水，可容水的空间很小，人员逃生困难，设备被水淹没，损失会很大；
竖井施工，井外井下的通讯联络非常重要，密切关系到井内人员的安全问题，一般都要双保险，既要有步话机或无线电话，还要装视频设像头。
十四、
隧道监理的重点、难点
隧道监理的难点在于方案的审查和确定，重点在于防止偷工减料：
围岩级别、断层的判断，是监理的重点和难点。
准确判断围岩级别、断层，正确确定施工支护参数，指导施工，确保施工安全，也是监理的任务和责任。
新奥法施工强调动态管理，岩变我变，设计院提供的分段围岩的级别只能作为参考，甚至在同级围岩中局部围岩支护结构也要进行调整或加强，这就要求现场监理人员也要有很强的围岩判断和确定支护参数的能力，要设专门的地质监理工程师。
2、锚杆打设的监督是监理工作的重点和难点。
出于经济和进度的目的，承包人往往会偷工减料，少打、或不打锚杆，减短锚杆长度，不装锚垫板，不灌水泥砂浆或不填药包等；
由于施工难度大，锚杆的方向会打得不正确等。
该工序施工时间长，监理难以全过程旁站，控制难度大，监理要加强巡视，要善于发现问题，要加强抽检，锚杆试拔试拉千万不能省，尽量要拉出来为止，测长度。
。
3、喷射砼的厚度和平整度控制是监理工作的重点和难点。
出于经济和进度的目的，或是控制困难，承包人往往可能会偷工减料，减薄喷射砼的厚度，对超挖部分回填乱渣土或直接就遗留空洞，危害很大，加大了支护结构的受力。
该工序污染较大，空气龌龊，监理难以全过程旁站，控制难度较大。
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