二级建造师《公路工程管理与实务》教材.docx

1、二级建造师公路工程管理与实务教材2021二级建造师公路工程管理与实务教材精讲二、公路隧道开挖的要求隧道开挖的主要方法是钻孔爆破法。开挖工作包括钻眼、装药、爆破等几项。开挖要求：1.按设计要求开挖出断面（包括形状、尺寸、表面平整、超挖、欠挖等要求）。2.石渣块度（石渣大小）便于装渣作业。3.掘进速度快，少占作业循环时间。4.爆破在充分发挥其能力的前提下，减少对围岩的震动破坏。采用全断面法、台阶法、环形开挖留核心土法、中隔壁法或交叉中隔壁法、双侧壁导坑法施工及仰拱开挖应符合相关规定，应严格控制欠挖，尽量减少超挖。三、公路隧道超欠挖控制1.当岩层完整、岩石抗压强度大于30MPa，并确认不影响衬砌结构

2、稳定和强度时，允许岩石个别突出部分（每1m2内不宜大于0.1m2）欠挖，但其隆起量不得大于50mm。2.应采取光面爆破、提高钻眼精度、控制药量等措施。3.开挖后宜采用断面仪或激光投影仪直接测定开挖面面积。4.当采用钢架支撑时，如围岩变形较大，支撑可能沉落或局部支撑难以拆除时，应适当加大开挖断面，预留支撑沉落量，保证衬砌设计厚度。5.超挖应回填密实。（1）拱部坍塌形成的超挖处理应编制方案，并经审批后按方案处理。（2）沿设计轮廓线的均匀超挖，有钢架时，可采用喷射混凝土回填，或增大钢架支护断面尺寸，使钢架贴近开挖轮廓，在施工二次衬砌时，以二次衬砌混凝土回填；无钢架时，可在施工二次衬砌时，以二次衬砌混

3、凝土回填。（3）局部超挖，超挖量不超过200mm时，宜采用喷射混凝土回填密实。（4）边墙部位超挖，可采用混凝土或片石混凝土回填。四、钻眼爆破掘进施工技术要点1.钻爆设计布眼钻孔装药和填塞起爆通风排烟处理哑炮和险石装渣运输和弃渣2.钻眼机具隧道工程中常使用的凿岩机有风动凿岩机和液压凿岩台车。3.炮眼布置和周边眼的控制爆破掘进工作面的炮眼可分为掏槽眼、辅助眼和周边眼。1）掏槽眼布置掏槽炮眼一般要比其他炮眼深1020cm，以保证爆破后开挖深度一致。掏槽方式总的可分为斜眼掏槽和直眼掏槽两大类。（1）斜眼掏槽：其特点是掏槽眼与开挖面斜交。常用的有锥形掏槽，楔形掏槽，单向掏槽，其中最常用的是垂直楔形掏槽。

4、斜眼掏槽的优点是可以按岩层的实际情况选择掏槽方式和掏槽角度，容易把岩石抛出，而且所需掏槽眼的个数较少。缺点是眼深受坑道断面尺寸的限制，也不便于多台钻机同时凿岩。（2）直眼掏槽：直眼掏槽可以实行多机凿岩、钻眼机械化，从而为加快掘进速度提供了有利条件。直眼掏槽：凿岩作业比较方便，不需随循环进尺的改变而变化掏槽形式，仅需改变炮眼深度；斜眼掏槽：随循环进尺的不同而改变炮眼位置和角度。直眼掏槽石渣抛掷距离也可缩短。所以目前现场多采用直眼掏槽。2）辅助眼布置辅助眼的作用是进一步扩大掏槽体积和增大爆破量，并为周边眼创造有利的爆破条件。其布置主要是解决间距和最小抵抗线问题。一般最小抵抗线略大于炮眼间距。3）周

5、边眼布置周边眼原则上沿着设计轮廓均匀布置，间距和最小抵抗线应比辅助眼的小，以便爆出较为平顺的轮廓。4）周边眼的控制爆破在隧道爆破施工中，首要的要求是炮眼利用率高，开挖轮廓及尺寸准确，对围岩震动小。（1）光面爆破的特点主要标准是：开挖轮廓成型规则，岩面平整；岩面上保存50以上孔痕，且无明显的爆破裂缝；爆破后围岩壁上无危石。隧道施工中采用光面爆破，对围岩的扰动比较轻微，增进了施工安全，并为喷锚支护创造了条件。（2）光面爆破的主要参数光面爆破的主要参数包括周边眼的间距、光面爆破层的厚度、周边眼密集系数、周边眼的线装药密度等。（3）预裂爆破及主要参数在爆破的顺序上，光面爆破是先引爆掏槽眼，接着引爆辅助

6、眼，最后才引爆周边眼；而预裂爆破则是首先引爆周边眼，使沿周边眼的连心线炸出平顺的预裂面。成洞过程和破岩条件不同，在减轻对围岩的扰动程度上，预裂爆破较光面爆破的效果更好一些。预裂爆破适用于稳定性差而又要求控制开挖轮廓的软弱岩层。但预裂爆破的周边眼间距和最小抵抗线都要比光面爆破的小，相应地要增多炮眼数量，钻眼工作量增大。（1）预留变形量考虑到开挖坑道后，围岩因失去部分约束而产生向坑道方向的收缩变形，施工开挖轮廓线应在设计开挖轮廓线的基础上适当加大，称为预留变形量。五、公路小净距及连拱隧道施工（一）小净距隧道施工小净距隧道是指隧道间的中间岩墙厚度小于分离式独立双洞的最小净距的特殊隧道布置形式。常用于

7、洞口地形狭窄或有特殊要求的中、短隧道以及长或特长隧道洞口局部地段。2.连拱隧道施工连拱隧道按中墙形式不同分为整体式中墙和复合式中墙两种形式。（2）连拱隧道开挖宜先贯通中导洞、浇筑中隔墙，然后依次开挖主洞。中隔墙顶与中导洞初支间应用混凝土回填密实。（3）主洞开挖时，左右两洞开挖掌子面错开距离宜大于30m。（4）中隔墙混凝土模板宜使用对拉拉杆。（5）中隔墙混凝土施工时应加强对预埋排水和止水设施的保护。（6）导洞宽度宜大于4m。2B314033隧道支护与衬砌一、超前支护常采用的超前支护措施有超前锚杆、插板、超前小导管、管棚及围岩预注浆加固等。视围岩条件、涌水状况、施工方法、环境要求等情况而定。1.超

8、前锚杆施工技术要点超前锚杆主要适用于地下水较少的软弱破碎围岩的隧道工程中，如土砂质地层、弱膨胀性地层、流变性较小的地层、裂隙发育的岩体、断层破碎带、浅埋无显著偏压的隧道等，也适宜于采用中小型机械施工。超前锚杆宜采用早强砂浆锚杆，锚杆可用不小于22的螺纹钢筋。其超前量、环向间距、外插角等参数应视具体的施工条件而定。2.管棚和超前小导管注浆施工技术要点性能特点及适用条件特点：在一般无胶结的土及砂质围岩中，可采用插板封闭较为有效；在地下水较多时，则可利用钢管注浆堵水和加固围岩。适用条件：围岩压力来得快、来得大对围岩变形及地表沉降要求严格洞口围岩软弱破碎利用钢拱架，沿开挖轮廓线，以较小外插角向前方打入

9、钢管或钢插板形成棚架，对前方围岩进行预支护在管棚预支护保护下开挖护（套）拱+短管棚法套拱模板加固及泵管安装护（套）拱+长管棚法设计及施工要点工艺：设置管棚基底水平钻孔压（打）入钢管开挖长度：不宜小于10m，一般为1040m管径：70180mm，孔径比管径大2030mm钢管不得侵入开挖轮廓线超前小导管注浆开挖前用510cm厚喷混凝土将开挖面和5m范围内隧道封闭然后沿坑道周边打入带孔的纵向小导管由上而下向小导管内压浆，渗透到地层中浆液硬化后，在隧道周围形成一个加固圈在此加固圈防护下安全开挖。性能特点及适用条件加固和堵水适用于一般软弱破碎围岩和地下水丰富的软弱破碎围岩布置及安装小导管：32mm的焊接

10、钢管或42mm的无缝钢管长度：35m，前端尖锥小导管应外露一定长度，以连接注浆管，并用塑胶泥封堵导管周围孔隙小导管钢拱架 小导管超前小导管注浆小导管注浆属渗入性注浆，虽然钢管本身的支护能力不如管棚，但其注浆加固地层的效果比管棚好。它适用于较干燥的砂土层、砂卵（砾）石层、断层破碎带、软弱围岩浅埋段。3.预注浆加固围岩施工技术要点预注浆一般可超前开挖面3050m，可以形成有相当厚度的和较长区段的筒状加固区，从而使得堵水的效果更好，也使得注浆作业的次数减少，它更适用于有压地下水及地下水丰富的地层中，也更适用于采用大中型机械化施工。预注浆加固围岩有洞内超前注浆、地表超前注浆和平导超前注浆三种方式。对于

11、浅埋隧道，可以从地表向隧道所在区域打辐射状或平行状钻孔注浆；对于深埋长大隧道，可设置平行导坑。二、初期支护喷混凝土锚杆钢支撑材料强度的出现出现需要时间砂浆锚固方式时间立即出现配置形态（从洞内）面点线与围岩的密着表面密着内部密着通过喷混凝土密着其他特征能够把压力传递到其他支护构件具有改善围岩性质的效果具有较大的弯曲韧性1.喷射混凝土喷射混凝土的施工工艺有干喷、潮喷、湿喷。喷射作业的机械（具）设备主要包括：混凝土喷射机、上料机、搅拌机、机械手、混凝土运送搅拌车、混凝土喷射三联机等。（1）干喷法是将水泥、砂、石在干燥状态下拌合均匀，用压缩空气送至喷嘴并与压力水混合后进行喷射的方法。因喷射速度大，粉尘

12、污染及回弹情况较严重，很多地方已禁止使用干喷法施工。（2）潮喷法是将骨料预加少量水，使之呈潮湿状，再加水泥拌合，送至喷嘴处并与压力水混合后进行喷射的方法。与干喷相比，上料、拌合及喷射时的粉尘少。（3）湿喷法是将水泥、砂、石和水在按比例拌合均匀，用湿喷机压送至喷嘴进行喷射的方法。湿喷法的粉尘和回弹量少，喷射混凝土的质量容易控制，但对喷射机械要求较高，机械清洗和故障处理较麻烦。目前施工现场湿喷法使用的较多。2.锚杆锚杆种类有砂浆锚杆、药卷锚杆、中空注浆锚杆、自进式锚杆、组合中空锚杆和树脂锚杆等。按照锚固形式可划分为全长粘结型、端头锚固型、摩擦型和预应力型四种。锚杆的布置锚杆宜垂直隧道周边轮廓布置，

13、对水平成层岩层，应尽可能与层面垂直布置在岩面上锚杆宜成菱形排列，纵横间距为0.61.5m。系统锚杆间距不宜大于锚杆长度的1/2，在、级围岩中，锚杆间距宜为0.51.2m。3.钢支撑（1）钢拱架（2）格栅对于自稳时间很短的、级围岩隧道；浅埋、偏压隧道；隧道处于粉细砂、大面积淋水等地段；为了抑制围岩过大的变形。钢拱架与围岩间的空隙难以用喷射混凝土紧密充填，与喷射混凝土粘结也不好，导致钢拱架附近喷射混凝土易出现裂缝。格栅钢架能够很好地与喷射混凝土一起与围岩密贴，喷射混凝土能够充满格栅钢架及其围岩的空隙，且能和锚杆、超前支护结构连成一体，支护效果好。4.锚喷支护包括锚杆支护、喷射混凝土支护、喷射混凝土

14、锚杆联合支护、喷射混凝土钢筋网联合支护、喷射混凝土与锚杆及钢筋网联合支护、喷钢纤维混凝土支护、喷钢纤维混凝土锚杆联合支护，以及上述几种类型加设型钢（或钢拱架）而成的联合支护。作为初期支护，目前在隧道工程中使用最多的组合形式是锚杆（主要指系统锚杆）加喷射混凝土（素喷或网喷）。钢筋网及钢拱架要被喷射混凝土所包裹、覆盖，即喷射混凝土要将钢筋网和钢拱架包裹密实。顺序1：初喷（4cm）打锚杆挂钢筋网复喷（1-3次达到设计厚度）二次衬砌顺序2：初喷（4cm）打锚杆挂钢筋网立钢拱架复喷（1-3次达到设计厚度）二次衬砌顺序3：初喷（4cm）挂钢筋网立钢拱架复喷（1-2次）打锚杆再复喷（2cm）二次衬砌三、模筑

15、混凝土衬砌单层衬砌中的现浇整体式混凝土衬砌常用于、级围岩中。复合式衬砌中的二次衬砌，除了起饰面和增加安全度的作用外，也承受了在其施工后发生的外部水压、软弱围岩的蠕变压力、膨胀性地压，或者浅埋隧道受到的附加荷载等。模筑混凝土衬砌的施工技术要点如下：衬砌施工顺序，目前多采用由下到上、先墙后拱的顺序连续浇筑。在隧道纵向，则需分段进行，分段长度一般为812m。1.衬砌施工的准备工作（1）整体移动式模板台车整体移动式模板台车采用大块曲模板、机械或液压脱模、背附式振捣设备集装成整体。模板台车的长度即一次模筑段长度应根据施工进度要求、混凝土生产能力和浇筑技术要求以及曲线隧道的曲线半径等条件来确定。（3）主洞

16、模板施工全断面衬砌模板台车模板应留振捣窗，振捣窗间距纵向不宜大于3m，横向不宜大于2.5m，振捣窗不宜小于0.45m0.45m，振捣窗周边应加固，防止周边变形，窗门应平整、严密、不漏浆。顶模设置通气孔、注浆管。（4）特殊洞室模板施工特殊洞室模板施工应满足下列要求：对车行横洞、人行横洞、紧急停车带等特殊洞室，宜采用移动式模架和拼装模板施工。采用拼装模板施工时，应采用先墙后拱或全断面浇筑，不得采用先拱后墙浇筑。2.混凝土施工（4）调制混凝土拌合物时，水泥质量偏差不得超过1%，集料质量偏差不得超过2%,水及外加剂质量偏差不得超过1%。（7）采用拼装模板施工时，边墙基础宜结合边墙一次施工完成。（8）边

17、墙基础与边墙分次浇筑时，边墙基础顶面应凿毛、清洗。3.仰拱和底板施工（1）仰拱混凝土超前拱墙混凝土施工的超前距离，宜保持3倍以上衬砌循环作业长度。仰拱施工宜整断面一次成型，不宜左右半幅分次浇筑。底板混凝土可半幅浇筑，但接缝应平顺，做好防水处理。（2）隧道底部（包括仰拱），超挖在允许范围内应采用与衬砌相同强度等级混凝土浇筑。（3）仰拱以上的混凝土或片石混凝土应在仰拱混凝土达到设计强度的70%后施工。（4）仰拱和底板混凝土强度达到设计强度100%后方可允许车辆通行。四、公路隧道施工安全步距要求（1）仰拱与掌子面的距离，级围岩不得超过90m，级围岩不得超过50m，级及以上围岩不得超过40m。（19）

18、（2）软弱围岩及不良地质隧道的二次衬砌应及时施作，二次衬砌距掌子面的距离级围岩不得大于90m，级及以上围岩不得大于70m。2B314034公路隧道防水与排水防、排、截、堵相结合一、施工防排水1.隧道洞口及辅助坑道洞（井）口排水系统应符合的要求（2）洞外路堑向隧道内为下坡时，路基边沟应做成反坡，向路堑外排水。2.覆盖层较薄和渗透性强的地层，地表水处理应符合的要求（6）洞顶设有高压水池时，水池位置宜远离隧道轴线，水池应有防渗措施，对水池溢水应有疏导设施。（7）隧道地表沟谷（槽）、坑洼、钻孔、探坑等，宜采用疏导、勾补、铺砌和填平等措施，废弃的坑洞、钻孔等应填实密闭，防止地表水下渗。3.洞内反坡排水应

19、符合下列要求4.井点降水施工的要求（2）在隧道两侧地表面布置井点，间距宜为2535m。井底应在隧底以下35m。（3）泵的排水能力大于抽水量的1.2倍。（5）地下水位应保持在开挖面以下0.5m.（7）降水完成后，降水井应回填。5.隧道施工有平行导坑或横洞时的排水要求（1）隧道施工有平行导坑或横洞时，应充分利用辅助导坑排水，降低正洞水位，使正洞水流通过辅助导坑引出洞外，必要时应设置永久排水沟，使坑道封闭后能保持水流畅通。（2）正洞施工由斜井、竖井排水时，应在井底设置集水坑，采用相应扬程的抽水机经管路排出井外。集水坑设置的位置不得影响井内运输和安全。公路隧道辅助坑道施工：主要类型有竖井、斜井、平行导

20、坑、横洞等。在隧道侧面修筑的与之相交的坑道。当隧道傍山沿河、侧向覆盖层较薄时，就可以考虑设置横洞。6.防突涌水措施开挖面布置超前钻孔，预防水囊、暗河、高压涌水等的危害。二、结构防排水2.纵、横、环向盲管、中心排水管（沟）的施工应符合的要求（3）环向排水盲管应紧贴支护表面或渗水岩壁安设，排水盲管布置应圆顺，不得起伏不平。（4）排水管系统应按设计连通形成完整的排水系统。管路连接宜采用变径三通方式，连接应牢固、畅通，安装坡度应符合设计要求。（5）中心排水管（沟）基础的总体坡度、段落坡度、单管坡度应协调一致，并符合设计要求，不得高低起伏。（6）中心排水管（沟）设在仰拱下时，应和仰拱、底板同步施工。3.

21、防水板厚度大于1.5mm,超前二衬1-2个衬砌段。搭接缝焊接质量按充气法检查。压力表达到0.25Mpa时，停止充气，15min后，压力下降小于10%。4.施工缝采用止水带防水。三、注浆防水1.注浆防水方式的选择富水区:全断面帷幕注浆或周边注浆围岩基本稳定:超前局部注浆有一定自稳能力：径向注浆。2.注浆施工防水要求（5）钻孔注浆顺序应由下往上、由少水处到多水处、隔孔钻注。（6）预注浆检查孔的渗水量应小于设计允许值，浆液固结达到设计强度后方可开挖。径向注浆结束后应达到设计规定的允许渗漏量。常用的结构排水设施有：盲沟泄水孔排水沟。2B314035隧道通风防尘及水电作业一、通风实施机械通风，必须具有通

22、风机和风道，按照风道的类型和通风安装位置，有如下几种通风方式：1.风管式通风风流经由管道输送，分为压入式、抽出式、混合式三种方式。通风方式1.风管式通风-压入式2.巷道式通风利用巷道，适用于有平行导坑的长隧道。3.风墙式通风这种通风方式是利用隧道成洞部分空间，用砖砌或木板隔出一条风道，代替大直径风管，以缩短风管长度，而又能增大供风量满足通风要求。二、防尘1.湿式凿岩标准化湿式凿岩即“打水风钻”，根据风钻内的供水方式不同，又分为旁侧供水和中心供水两种。（4）应先开水后开风，先关风后关水，凿岩时机体与钻钎方向应一致，不得摆动，以免卡断水针。（5）在特别缺水地区，可用“干式捕尘”装置来代替湿式凿岩，

23、但效果欠佳。2.机械通风正常化机械通风可稀释空气中的粉尘含量，是降低洞内粉尘含量的重要手段。因此在一般主要作业（钻眼、装渣等）进行期间应始终保持风机的运转。3.喷雾洒水正规化喷雾洒水不仅能降低因爆破、出渣等所产生的粉尘，还能溶解少量的有害气体（如二氧化碳、硫化氢等）并能降低温度，使空气清新。三、供水四、供电1.隧道供电电压应符合以下要求：（1）供电线路应采用220/380V三相五线系统；（2）动力设备应采用三相380V；（3）隧道照明，成洞段和不作业地段可用220V，瓦斯地段不得超过110V，一般作业地段不宜大于36V，手提作业灯为1224V。3.供电线路布置和安装应符合下列要求：（1）成洞地

24、段固定的电线路，应使用绝缘良好胶皮线架设；施工地段的临时电线路宜采用橡套电缆；竖井、斜井宜使用铠装电缆；瓦斯地段的输电线必须使用密封电缆，不得使用皮线。（2）瓦斯地段的电缆应沿侧壁铺设，不得悬空架设。涌水隧道的电动排水设备、瓦斯隧道的通风设备和斜井、竖井内的电气装置应采用双回路输电，并有可靠的切换装置。洞口开挖2B314036隧道工程质量通病及防治措施一、隧道水害的防治（二）防治措施（16）1.因势利导，给地下水以可排走的通道，将水迅速地排到洞外。2.将流向隧道的水源截断，或尽可能使其水量减少。3.堵塞衬砌背后的渗流水，集中引导排出。4.合理选择防水材料，严格施工工艺。二、隧道衬砌腐蚀病害（一

25、）隧道衬砌腐蚀病害的防治1.原因分析2.预防措施（1）坚持以排为主，排堵截并用，综合治水。（2）用各种耐腐蚀材料敷设在混凝土衬砌的表面，作为防蚀层。（3）在各种腐蚀病害较为严重的地段，除采取排水降低水压外，同时采用抗侵蚀材料作衬砌，使防水、防蚀设施与结构合为一体。（4）在隧道的伸缩缝、变形缝和施工缝都设置止水带，从而达到防蚀的目的。质量控制关键点的设置：9.公路隧道施工中常见质量控制关键点（1）正确判断围岩级别，及时调整施工方案。（2）认真测量、检查和修正开挖断面，减少超挖。（3）制定切实可行的开挖方案，包括新奥法、矿山法的选择，炮孔布置、装药量、每一循环的掘进深度。（4）喷锚支护，控制在开挖后围岩自稳定时间的12以内完成。（5）认真观测，收集资料，做好施工质量的信息反馈。隧道工程质量检验一、隧道总体的检验内容实测项目：车行道宽度、内轮廓高度、隧道偏位、边坡或仰坡坡度。二、喷射混凝土支护质量检验实测项目：喷射混凝土强度、喷层厚度、空洞检测