隧道施工工艺操纵.docx

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隧道施工工艺操纵

隧道施工工艺操纵

摘要：

本文以为增强隧道施工工艺操纵是确保隧道工程质量的重要方式。

　　前言

　　最近几年来，随着我国西部大开发力度的加大，在快速进展的公路建设中，在多山的地域，隧道工程在公路工程中就变成一个重要的组成部份。

而且隧道工程相对路面，桥梁工程来讲有它的特殊性：

一样地质条件都比较复杂而且很难预测，完工后隐患不易发觉，这就须在施工进程中增强施工治理，做好工艺操纵。

　　隧道施工要紧包括开挖和支护两大部份。

在勘探设计进程中，依如实际地质，地貌，符合线路顺接要求的基础上，本着线路最短，本钱最低的原那么确信具体的施工线路。

施工就要严格依照设计方案，保证每一步骤实现设计的用意。

　　一、开挖

　　开挖是隧道施工的龙头，质量，进度，平安，效益等无不与之紧密相关，开挖符合要求，支护才有一个顺利的保证基础。

　　开挖的辅助手腕开挖的最大困难是隧道围岩、地质构造、渗水等情形复杂多变，很难完全了解。

为了及时把握转变的情形，指导施工，就要重视测量和地质超前预报。

　　测量某省最长的一座的公路隧道，为上、下行分离式隧道，从两头同时对向开挖，四个开挖工作面，测量用同一系统操纵，保证两头有同一目标，而且每二个月通过三角网或周密网对导线点校核一次，幸免在施工进程中误差积存而产生较大的误差。

随着隧道开挖的进程加大，单洞单幅导线就象一根甩出的绳索，越长越容易偏离操纵的中轴位置，也能够通过联络洞，把测出的导线值代入后彼此验证，当隧道开挖长度超过500米时，两头如不能彼此连通纠偏，就须在一条洞中成立两条独立的导线以便彼此纠偏。

　　地质超前预报隧道开挖进程中，每前进一步都成心想不到的情形发生，因此超前预报就显得尤其重要，目前咱们能够采纳的地质超前预报手腕有：

打超前探孔法，地震波法和超声波探测法，也能够借鉴有体会的地质专家依照地貌特点，掌子面岩石产状，地质构造特点对前方地质情形的判定。

　　超前探孔法在掌子面最少布三个钻探孔，如右图：

详细记录每一个孔的进钻速度，每种不同粉尘的显现部位及钻粉岩性，钻孔涌水量的大小。

依照进钻速度能够判定不同部位的岩石强度及裂隙，节理发育情形；依照钻粉岩性能够判定不同岩性的里程桩号；依照涌水情形就能够够明白不同区域的含水情形；由1，2，3号孔的布孔位置，能够计算出岩石在整个面上的发育情形，这种方式一次能够预报20米，操作简单有效，一样施工单位通常喜爱采纳。

　　地震波和超声波探测法依照波速在不同强度的岩体，空气，水等介质中传播速度不同来判定前方围岩情形。

这种方式做出的结论在离发射波30米之内准确性较高，但随着距离渐长渐差，而且投入人力物力相对较高，业主曾在隧道施工中进行过几回超前探测。

　　专家预测有时准确性高，有时也会产生较大的出入，因为阻碍产生地质转变的因素很多，而个人体会不同，主观偏向性不同可能会得出不同的结论。

若是几种方式综合利用，彼此映证，准确性就会提高。

以超前预报来指导开挖，就能够够幸免一些可能的塌方。

　　开挖掘进，开挖一样采纳爆破的方式，但特殊地段须用风镐或钢钎等撬挖。

　　Ⅲ类以上的围岩，都采纳全断面爆破形式的开挖，为了保证不欠挖，少超挖，操纵光面须采纳光面爆破，周边光爆孔孔距为50cm左右，采纳不偶合装药，不偶合系数为～（按硝铵火药考虑），中间偏下布掏槽孔，掏槽孔按锥形布置成效最好，如图一，但这种布置在实际当中上部和下部造孔施作不方便，因此一样采纳“八”字掏孔，如图二。

光爆孔和掏槽孔中间布辅助孔，以掏槽孔为圆心呈环向布置，间距75～100cm，在孔深小于2米光阴爆孔，辅助孔，掏槽孔轴向深度相同，如深度超过2米时掏槽孔深度在轴线方向适当加深10～30cm，因为掏槽孔的起爆率一样为85%左右，因此具体加深深度依照不同围岩的起爆率不同而定，把握的标准是起爆后三种爆破孔的孔底在同一掌子面上为宜，掏槽孔的装药量相对光爆孔和辅助孔都高，单耗为4～7kg/m3.视围岩强度、整体性、风化程度不同而调整，钻孔深度可操纵在～米，装药连线采纳由内向外分圈扩散，响炮采纳毫秒雷管微差逐级引爆，掏槽孔、辅助孔、光爆孔逐级爆破的时刻距离为～秒，当中间拉出临空面后周边依次向里面爆破，每一轮爆破的强力冲击波都向中部的临空面方向，如此减少对围岩的震动破坏。

　　若是说Ⅲ类以上围岩要紧强调光面爆破成效的话，那么Ⅱ～Ⅲ类围岩在此基础上还要增强平安施工，避免掉块或掉块而引发的塌方，因为Ⅱ类围岩是处于强烈挤压破碎带围岩，有明显的滑动面，而且滑动面在失去支撑后会产生相对滑动，因此对隧道稳固带来严峻要挟。

开挖时布孔方式同1，周边孔有必要采纳预裂爆破，而且整体要短进尺，弱爆破，每循环掘进不该超过80cm，单位体积耗药量适当减少，以避免引发大的震动，对围岩的整体稳固造成更大的破坏。

　　Ⅱ类弱或Ⅰ类围岩能够撬挖，这种围岩是大型断层带的挤压的断层泥或断层充填物，大型褶皱的轴部岩石，当失去支撑后完全没有自稳能力；这种围岩开挖方式有：

留核心土法开挖，小导洞法开挖（又叫眼睛法），上部份台阶法开挖。

（1）留核心土法开挖掌子面核心的部份先不动，在周边环向用风镐或锹撬挖宽约1米的圆环，支撑钢架，喷钢纤维混凝土施作初期支护，再开挖下一格栅钢架的位置，边掘进边扩大环向开口，掘进几个循环后机械配合挖掉一部份核心土，再进行下一个循环。

（2）小导洞法开挖（眼睛法）

　　双侧开挖宽约2米，高2米的导洞，开挖后先支护两边，在从两边向拱顶扩挖，边挖边支护，等挖到必然深度后，一样4～5米，在挖中堵墙，依此推动。

　　（3）上部台节法开挖在下部筑封堵墙，拱部人工开挖高～2米的前导洞，先支护拱顶，顶部挖出必然深度后，再向两边依序下挖支护，这种开挖方式导洞不易过深，因为人工开挖，速度较慢，而且空顶太长，顶部沉降变形太大。

　　这种围岩在地下水的作用下还可能产生吐泥涌水现象，更为严峻会吐泥通顶，乃至引发整个隧道垮塌，。

大风垭口隧道下行线K254+871桩号就发生了突泥现象，可计算的突泥量达2000m3，地表兰溪河滩也产生了塌陷，是一次隧道涌泥的典型事故。

　　开挖这种围岩，就不可幸免地碰到支护的问题。

　　二、支护支护包括超前支护、初期支护和二次支护。

　　超前支护超前支护在两种情形下必需用到，一种情形是隧道在开始成洞时须用超前支护，另一种情形是碰到较宽软弱带，断层或褶皱等地质构造带，因为碰到这两种情形时就不是只采纳短进尺就能够幸免坍方，还须提早采取支护方法，打超前小导管或大管棚。

　　小导管一样有3m、.、6m等不同长度，具体长度依照滑裂面的深度和围岩破碎情形而定，导管孔直径42mm，孔壁打梅花形小孔，以便进入围岩后注浆用，这种支护相对施工条件简单，循环快，但支护深度浅，若是滑裂面较深时会遭遇整个小导管垮塌的现象。

　　大管棚一样长度20m，管径φ105，φ135，φ150，管孔选择能够依照现有的施工条件而定，一样都能知足要求。

大管棚一样用在大型断层带内施工，拱顶以50～75cm间距顺洞轴线方向打入，然后注浆，如碰到涌水严峻可加速凝剂（又名水玻璃），能够起到堵水和固结顶部围岩的作用，使得前方待开挖的围岩20m内形成一个3m左右厚的固结圈，再进行下一步开挖。

在隧道开洞时，因为洞口埋深较浅，加上地表岩石风化破碎，如不进行大管棚超前支护，一样都会在顶部产生边挖边塌的现象，乃至引发边坡的大面积失稳，对施工造成专门大的要挟。

若是超前支护进程中，前方围岩完全松软呈塑性状，整个掌子面不能保证稳固的情形极有可能引发突泥涌水。

前面举例某隧道下行线K254+871处，由于进行了地质超前准确预报，开挖之前及时采纳大管棚超前注浆。

但当突泥发生后只用大管棚作超前支护也不能保证施工的正常进行，就须采纳最强的一种超前支护形式：

掌子面浇筑封堵墙，实行全断面注浆，注浆管的散布形式能够参照全断面开挖进程中放炮孔的布孔形式，注浆完毕后，再依照围岩成效采纳分台式开挖，留核心土开挖或眼睛法开挖。

　　初期支护初期支护包括喷钢纤维混凝土，工字钢架和锚杆支护几种形式。

适用不同种类的围岩。

　　Ⅲ类以上围岩的支护形式在围岩好的情形下，能够在开挖后直接喷混凝土，喷射厚度10cm～14cm，为了保证喷射混凝土的标号达标，回弹率在操纵的范围之内，必需利用湿喷机喷射，钢纤维采纳佳密克丝RC6535BN型，掺量为30Kg/m3.喷射的平均厚度要大于设计值，最小厚度大于6cm.径向用WTD25锚杆锁固，长3～，因为Ⅲ类以上围岩在光爆开挖后的松动圈厚度为1m左右，因此完全能够知足初期支护的要求。

　　Ⅱ～Ⅲ类围岩的支护在喷钢纤维混凝土后架设格栅钢架，间距100cm左右。

　　这两种支护形式的围岩在开挖进程中的预留变形量为0～8cm，依照围岩的变形情形而定，以避免开挖后的拱顶在二次稳固变形后收缩侵入净空。

　　Ⅱ类以下围岩的支护形式中，喷射混凝土厚度增至18～22cm，钢纤维掺量依照情形可增至35Kg/m3，格栅变成工字钢，可用16～22cm钢架，钢架间距在50～80cm之间，预留变形量8～18cm，锚杆长度可采纳～6m的规格，必要时也可用张拉锚杆，以减少稳固变形。

如碰到大型断层带，在初期支护完成后，还须增强边墙的稳固强度，可打～6m长的径向小导管，间距80～150cm，梅花形布孔，进行固结灌浆，以代替径向锚杆。

　　在整个初期支护的进程中，如有富水段，须打排水管进行引水，然后喷射混凝土。

一样来讲，初期支护完成后，不许诺喷射混凝土有开裂，拱架不准有较大变形，不能有成线状的漏水现象。

　　二次支护二次支护是一次支护的增强，完全避免水渗漏的重要保证。

　　二次支护的条件初期支护完成后，进行二次支护、衬砌和仰拱浇筑，撑控支护的时刻，直接关系到衬砌结构的平安，过早施作会使二次支护和初衬经受较大的围岩压力；过晚支护又无益于初期支护的稳固，施工时应知足以下几点：

（1）监控量测的位移速度明显减慢，围岩大体稳固。

（2）产生的位移已达估量总位移的80%～90%.

　　（3）边墙的位移速度小于～d，拱顶的下沉速度小于～d.

　　（4）稳固性很差的围岩，在较长时刻不能达到以上要求，喷混凝土后显现大量明裂痕，应用较强的二衬支护形式及早施作二次衬砌，以改善围岩的变形条件。

　　仰拱浇筑仰拱的圆心在隧道公路的垂直平分线上，半径是隧道拱顶半径的2～3倍，增大半径要紧考虑减少开挖和回填浇筑量，仰拱厚度一样为40cm，布双层钢筋，上下爱惜层各5～6cm.上面填充路基混凝土。

如此能够同二衬混凝土形成一个圆形环，咱们明白在经受周边挤压时，环形是最理想的形状，仰拱施作要紧确实是基于这一点考虑。

因此大风垭口隧道在Ⅲ类以下围岩都设有仰拱。

但在Ⅲ类以上的围岩支护中，由于围岩自身稳固性好，出于节约本钱考虑，能够不设仰拱。

　　3、二衬混凝土

　　二衬混凝土是起到对初衬的增强和完全避免渗水的作用，若是说开挖和初衬的隧道只是个半成品，那么二衬后就大体为成品了。

二衬包括土工布，防水板和二衬混凝土。

　　土工布，规格350g/m2，铺设在初衬混凝土上，要紧起到一个对防水板的爱惜作用。

　　防水板，厚1mm，它要紧起到避免二衬漏水的作用，是二衬中很重要一环，沿隧道延伸方向的粘结，搭接长度不能小于50cm，环向搭接不能小于10cm，胶结必需密实，不能有漏洞或斑眼。

　　二衬混凝土为钢筋混凝土，厚度因围岩类别不同有所不同，范围35～50cm厚，通太矮边墙、仰拱和路基混凝土连为一体，形成完整的环向拱。

　　在初衬和二衬之间，须要把引出的排水管从土工布后面引到排水沟，二衬的环向部位在同一桩号设完整一道排水管，正常情形最少每15m设一道，在专门的富水区域能够依如实际情形增设，以利于顺畅排水。

每两段二衬混凝土的连接缝处必需设一道止水带，以防接缝处漏水。

　　隧道的整个施工进程中，开挖是要紧操纵规格，初期支护和二次支护的要紧目的是变被动支护为主动支护。

以达到堵水、引水、排水、避免渗漏。