小净距隧道施工细则.docx

1、小净距隧道施工细则1总 则1.1 小净距隧道是指并行双洞公路隧道间夹岩石厚度较小，一般小于1.5倍隧道开挖断面宽度的一种特殊隧道结构型式。1.2 为给小净距隧道施工提供技术指导和行为要求，特制订本细则。1.3 细则适用于隧道开挖断面宽度小于13m的并行双洞隧道。1.4 本细则针对福建三明福州高速公路的工程地质、水文地质和相关围岩情况拟定，只适用于该路段的小净距隧道施工。1.5 本细则重点围绕小净距隧道施工中的施工方法及工序、关键工艺施工、监控量测技术要求等编写，未涉及的各种施工技术要求，严格按公路隧道施工技术规范（042-94）执行。1.6 承包商应根据设计文件和本细则的要求，编制施工组织计划

2、，并对各工序的滞后时间、空间间距、炮眼深度、装药量等提出严格要求，经监理审查同意后方可实施。1.7 本细则建议的施工方法及工序、关键工艺、量测要求等，应当根据施工过程中所得到的现场量测资料及时进行修改和调整，以确保工程安全、经济、合理。1.8 本细则为“京福高速公路福建段小净距隧道设计、施工关键技术研究”课题的阶段性成果，目前为试行阶段。在执行过程中应当根据施工现场地质情况、施工情况、量测数据及计算分析结果等及时加以补充、修改和完善。2施工方法及工序为确保开挖过程中围岩的稳定性，减小因隧道间净距小引起的围岩变形、爆破震动等不利因素的影响，满足小净距隧道中夹岩特有的加固要求，特对小净距隧道不同围

3、岩类别段的施工工序作如下要求：2.1 I、II类围岩段根据隧道围岩变形特点，在正常情况下，推荐在I、II类围岩段采用正向单侧壁导坑的开挖方法。施工工序以左洞先开挖制定，当右洞先开挖时，则将左、右洞施作顺序对调即可。2.1.1 左洞按下列开挖顺序施工：(1) 上台阶1超前支护(2) 上台阶1开挖；(3) 上台阶1初期支护（含侧壁临时支护）；(4) 中夹岩上部水平贯通锚杆施工；(5) 下台阶1超前支护(6) 下台阶1开挖；(7) 下台阶1初期支护（含侧壁临时支护及仰拱初期支护）；(8) 中夹岩下部水平贯通锚杆施工；(9) 上台阶2超前支护（含侧壁临时支护）；(10) 上台阶2开挖；(11) 上台阶

4、2初期支护；(12) 下台阶2 超前支护；(13) 下台阶2 开挖；(14) 下台阶2初期支护（含侧壁临时支护及仰拱初期支护）；(15) 拆除侧壁临时支护；(16) 仰拱回填砼施工；(17) 防水层及拱墙二次衬砌施工。2.1.2 右洞施工工序同左洞，但水平贯通锚杆施工应为水平贯通锚杆连接施工。2.1.3 工序安排注意事项：(1) 右洞（后掘进洞）上台阶1的开挖一般应落后于左洞下台阶1（先掘进洞）510米。当左洞（先掘进洞）出现围岩稳定性较差、监控量测数据收敛性不好的情况时，右洞上台阶1宜滞后于左洞下台阶2进行。同理，此时右洞上台阶2宜滞后于左洞二次衬砌完成后进行。(2) 侧壁临时支护拆除应在下

5、台阶2完成2030米后，二次衬砌开始前进行，监时支撑拆除后，仰拱回填和拱墙二次衬砌应尽早施作。(3) 左洞二次衬砌与左洞下台阶2开挖面的合理距离应根据左洞下台阶2开挖放炮震动情况作具体确定，暂定为2030米；(4) 右洞二次衬砌与右洞下台阶2开挖面的合理距离应考虑放炮冲击和震动对衬砌的影响确定，暂定为2030米；(5) 在台阶施工拉开合理距离情况下（详见I、II类围岩段正向单侧壁导坑开挖工序平面布置示意图），各台阶施工均可平行进行。(6) 施工中必须严格配合爆破震动测试和围岩变形测试等科研工作的开展。(7) 中夹岩超前支护的打设角度可根据现场围岩状况和设计目的可在530度之间进行调整。(8)

6、在II类围岩掌子面稳定性较好、施工单位机具和施工能力许可的条件下，单侧壁导坑的上台阶1、下台阶1（上台阶2、下台阶2）可合为一步进行开挖。(9) 如果掌子面稳定性差，单侧壁导坑分为两个台阶不能确保掌子面稳定，则可根据现场地质条件，将单侧壁的开挖、支护分为三或四个台阶进行。2.1.4 说明在I、II类围岩的地质条件下，采用本开挖布序进行开挖施工，基于以下几方面的原因：(1) 风化的坡、残积土在地下水不丰富情况下，一般稳定性较好，但在有地下水的情况下，稳定性会非常差。因此，采取单侧壁导坑的开挖布序方式可防止出现围岩变形过大而失稳的情况发生。(2) 便于即早封闭仰拱，有利于围岩稳定。(3) 中夹岩处

7、拱脚至拱腰变形量最大，刚性的侧壁临时支护对减小此范围处变形有较大的作用。(4) 由于围岩类别较低，一般多采用人工或机械开挖，爆破震动相对较小。(5) 正向单侧壁导坑的开挖方法有利于及早对中夹岩进行支护，在全断面未开挖的情况下，及早取得中夹岩开挖后的变形量测结果，可为全断面开挖后存在的风险提供超前预报和超前处理时间。2.1.5 在特殊情况下，因地质条件、施工进度、工序转换等多种因素综合影响，在I、II类围岩条件下可能采用反向单侧壁导坑法（其施工工序详见下述III类围岩反向单侧壁导坑法），但在施工中必须严格注意以下问题：(1) 应严格控制上台阶2及下台阶2每循环的开挖进尺；(2) 在初期支护完成后

8、水平贯通锚杆必须及时施作；(3) 监控量测数据必须及时采集和反馈，出现不稳定现象必须及时处理。2.2 III类围岩段推荐采用反向单侧壁导坑的开挖方法，施工工序按左洞先开挖制定，若右洞先开挖，则左、右洞施作顺序对调。2.2.1 左洞按下列顺序施工：(1) 台阶1超前支护(2) 上台阶1开挖；(3) 上台阶1初期支护（含侧壁临时支护）；(4) 下台阶1超前支护(5) 下台阶1开挖；(6) 下台阶1初期支护（含侧壁临时支护及仰拱初期支护）；(7) 上台阶2超前支护；(8) 上台阶2开挖；(9) 上台阶2初期支护（含侧壁临时支护）；(10) 中夹岩上部水平贯通锚杆施工；(11) 下台阶2 超前支护；(

9、12) 下台阶2 开挖；(13) 下台阶2初期支护（含侧壁临时支护及仰拱初期支护）；(14) 中夹岩下部水平贯通锚杆施工；(15) 防水层及二次衬砌施工；2.2.2 右洞施工工序同左洞，但水平贯通锚杆施工应为水平贯通锚杆连接施工。2.2.3 工序安排注意事项：(1) 左洞（右洞）上台阶1与下台阶1掌子面的间距一般为35米，下台阶1与上台阶2掌子面间距一般为510米。(2) 在围岩状况较好且施工条件许可时，可将上台阶2与下台阶2同时开挖；(3) 由于侧壁临时支护仅为喷锚支护，因此，临时支护在上台阶2和下台阶2开挖时被拆除。(4) 为确保二衬在爆破震动影响下的安全，二衬与两洞爆破掌子面的安全距离必

10、须通过震动测试结果确定。从施工工序角度考虑，左洞（先掘进洞）二衬与右洞（后掘进洞）下台阶2掌子面的距离不宜小于1015米；右洞二衬与右洞下台阶2掌子面的距离不宜小于1520米。(5) 当隧道掘进由I、II类开始，然后围岩向III类过渡的情况下，由于I、II类围岩与III类围岩开挖分步相反，施工单位应根据前方III类围岩长度、施工进度要求、施工经验等因素，综合选取以下工序作为过渡方案：a) 在III类围岩条件下采用正向侧壁导坑的开挖方法，但必须采取严格的措施控制后行洞靠中夹岩侧的爆破施工；b) 待II类围岩全部开挖完成后再对III类围岩采取反向单侧壁导坑的开挖方法；c) 从隧道I（II）、III

11、类围岩交界处由正向单侧壁导坑上台阶1、下台阶1向反向单侧壁导坑上台阶1、下台阶1斜向掘进的方法，完成I、类围岩向III类围岩的过渡。(6) 当隧道因进入断层破碎带或其它原因由III类围岩进入I、II类围岩段，由于开挖工序为反向单侧壁导坑，因此，施工单位应根据前方I（II）类围岩长度、施工进度要求、施工经验等因素，综合选取以下工序作为过渡方案：a) 待III类围岩全部开挖完成，再采用正向单侧壁导坑的开挖方式；b) 在I、II类围岩中采用反向单侧壁导坑的开挖方式。2.2.4说明在III类围岩地质条件下，采用反向单侧壁导坑的开挖施工方法，主要基于以下原因：(1) III类围岩多采用钻爆法开挖，为减少

12、爆破震动对相邻隧道的影响，应将震动最大的爆破远离中夹岩进行。(2) 由于上台阶1、下台阶1已开挖，靠中夹岩的上台阶2和下台阶2的开挖将有较好的临空面，可在较小药量、较小爆破震动的基础上取得良好的爆破效果，同时也确保了中夹岩的稳定。2.3 IV、V、VI类围岩段采用超前导坑预留光爆层的开挖方法，按左洞先开挖制定，若右洞先开挖，则左、右洞施作顺序对调。2.3.1 左洞施工顺序：(1) 开挖超前导坑（1）；(2) 开挖预留光爆层（2）；(3) 初期支护；(4) 隧道减底及水沟开挖；(5) 防水层及二次衬砌施工。2.3.2 右洞施工顺序同左洞2.3.3 工序安排注意事项：(1) 超前导坑超前长度应根据

13、施工能力确定，一般为510米； (2) 右洞预留光爆层的开挖应在左洞初期支护施工完成并达到一定强度后进行，因此一般应滞后左洞预留光爆层开挖1015米；(3) 右洞各段爆破药量应严格按震动测试结果进行控制；(4) 左洞二次衬砌距右洞预留光爆层距离应根据震动测试结果具体确定，暂定为不小于25米；(5) 右洞二次衬砌距右洞预留光爆层的距离应考虑爆破震动与冲击的影响，暂定为不小于40米；(6) 由于隧底开挖工作的精度直接影响隧道底部平整回填工作量，本细则建议超前导洞一般高于隧底设计标高0.51米，将隧道减底工作留至精确抄平后与水沟开挖同时进行。(7) 考虑到减底及水沟开挖若滞后二次扩挖面太远不利于各工

14、序的平行作业，此工序与二次扩挖掌子面的距离不宜超过15米。2.3.4 说明 在IV、V、VI类围岩地质条件下，采用超前导坑预留光爆层的开挖施工方法，主要基于以下原因：(1) IV、V、VI类围岩自稳性较好，可采取全断面的开挖方式。(2) 隧道普遍长度不大，一般采用人工打眼放炮能满足施工进度的要求。(3) 由于有超前导坑临空面的存在，二次扩挖（预留光爆层）的爆破方式可由全断面一次爆破的抛掷式爆破改变为崩解式爆破，装药量可大大减少，同时爆破震动也可大大减小。3关键工艺技术要求3.1 小净距隧道钻爆开挖要求小净距隧道钻爆施工质量直接关系到隧道施工的成败，因此，有必要采取措施对钻爆施工进行严格的监测和

15、控制。3.1.1 基本要求：(1) 根据爆破安全规程GB6722-86规定，交通隧道安全震动速度标准为V15cm/s。因此，为确保开挖第二座隧道时第一座隧道衬砌的安全性，应将第一座隧道衬砌处震动速度控制在15cm/s以内。此外，对于II、III类围岩有良好支护时，震动速度应控制在10cm/s以内；对于VI、V、VI类围岩有良好支护时，震动速度应控制在20cm/s以内。以上标准还可根据施工现场震动测试结果进一步调整。(2) 为避免爆破震动波的叠加，必须采用微差控制爆破，各段起爆时间应根据震动测试确定，或按经验大于200ms为宜。3.1.2 测试方法：(1)震动速度V的测定采用震速测试仪，对隧道周

16、壁围岩震动进行测试，测试可分两步进行：a 在先行开挖的隧道（下简称先行洞）进行测试，测试点布置位置详见图（一）：图（一）先行洞中爆破震动速度测点位置示意图b在后行洞中开挖时测试震动速度，测点布置详见图（二）：(2)爆破震动持续时间的测定采用震动测试仪，在先行洞开挖时距起爆点R处（R尽可能在两隧道间最小间距加一倍洞径以内）对独立的爆破震动进行记录，读取并记录从震动至震幅衰减到最大震幅的1/5时的时间长度，计为该药量爆破在该处地质条件下引起的震动的持续时间Ty 。图（二）后行洞爆破引起震动的速度测点位置示意图由于主震时间随药量增加而增加，因此，测试数据应按地质条件，药量大小进行分类。3.1.3 计

17、算方法：(1)震动速度的计算 根据震动速度的衰减规律，可采用下列公式对震动速度进行预估计算：V=K（Q1/3/R） 式（1） 式中： V 为质点震动速度，单位为cm/s； K 为与爆破场地有关的系数； Q 为装药量（齐发爆破时为总装药量，延发爆破时 为最大一段装药量），单位为Kg； R 为从测点到爆破中心的距离，单位为m； 为与地质条件有关的系数； 式（1）中K值可按下面不同条件近似采用：场地为坚硬基岩： K=150 =1.70场地为基岩： K=220 =1.67场地为覆盖浅层表土时： K=300 =1.60(2)爆破时间间隔的计算通过记录的爆破震动持续时间，可按下式（2）确定两段爆破的时间间

18、隔t= Ri/Vs+Tyi-Ri+1/Vs= （Ri-Ri+1）/ Vs+Tyi 式（2） 式中： Ri和Ri+1 分别为第i段和第i+1 段爆破中心距要求的控制震 动点的距离； Vs 为不同的岩石中的波速值，详见下表一； Tyi 为第i段 爆破的震动持续时间（通过同条件下的测试数据综合确定）；表一 不同岩石中震动波传播速度 岩石名称P波速（m/s）S波速（m/s）岩石名称P波速（m/s）S波速（m/s）花岗岩3960-60962133-3353片麻岩4724-5578-辉长石65533444冲积层503-1981-玄武岩56083048粘土1128-2409579纯橄榄岩79864084土壤

19、152-76291-549砂岩2438-4267914-3048冰碛物396-石灰岩3048-60962743-3200大理石57913505页岩1829-39621067-2286石英岩6050-板岩3658-44502865片岩45422896注：表中?Vs可选P波速或S波速进行计算，以计算所得爆破时间间隔最大为准。3.1.4 测试、施工注意事项(1) 先行洞的测试数据除了用于控制本隧道开挖的爆破震动符合规范外，还可用于对后行洞的爆破药量进行估算。但根据计算和众多测试表明，在先行洞同一断面、同一位置处，同等药量在距此断面相同距离处在先行洞和后行洞的岩体中引爆，测得的震速有较大差异。由于先行

20、洞已开挖，后行洞引起的爆破震动将是先行洞开挖时引起的震动的26 倍，最大可达12倍。因此，利用先行洞开挖时测定的震动数据对后行洞的爆破参数进行设计时，应特别注意。(2) 由于同一围岩类别段的岩体中常存在局部的段落或局部区域出现岩质相对较差现象，为确保工程安全，应根据这些局部的围岩状况进行震动控制。(3) 根据多座隧道爆破震动测试结果，预裂爆破、光面爆破与普通爆破相比，爆破引起的（质点）震动速度可降低10%50%。因此，小净距隧道施工中应尽量采用预裂爆破和光面爆破技术。(4) 根据已建成的小净距隧道施工经验，在药量较为集中的爆破时，在靠近已开挖隧道一侧设置预裂爆破减震带，可有效减小已开挖隧道壁的

21、震动速度。(5) 采用减轻震动的掏槽方法，可较好地减小震动。图三为两种英国式减小震动的掏槽孔设计，图四为几种软岩减轻震动的掏槽形式，在此仅作介绍，施工单位还可根据自身的工程经验选用其它掏槽方式：图三 两种英国式减小震动的掏槽孔设计注：每孔装药量为100g左右a 楔形掏槽、b 有小直径空眼的直眼掏槽、c 混合掏柄、d直眼分层掏槽图四 软岩减轻震动的掏槽形式(6)根据有关规范及施工经验，光面爆破采用的诸参数如周边眼间距（E）、最小抵抗线（W）、相对距（E/W）和装药集中度（q）等，应采用工程类比或根据爆破漏斗及成缝试验确定，在无条件试验时，可按下表二选用。表二 光面爆破诸参数 参数围岩状况饱和单轴

22、抗压极限强度Rb(Mpa)装药不偶合系数D周边眼间距E（cm）周边眼最小抵抗线W（cm）相对距E/W周边眼装药集中度q（Kg/m）硬岩601.251.50557070850.81.00.30.35中硬岩30601.502.00456060750.81.00.20.30软岩302.002.50305040600.50.80.070.15注：1、软岩隧道光面爆破的相对距宜取小值2、装药集中度按规定号岩石硝铵炸药考虑，当采用其它炸药时，应进行换算，换算指标主要考虑猛度和爆力。换算系数K按下式计算：K=1/2（2号岩石炸药猛度/换算炸药猛度+2号岩石炸药爆力/换算炸药爆力）(7)预裂爆破诸参数应在现场

23、由爆破成缝试验获得，在无条件试验时，可按表三选用。表三 预裂爆破诸参数 参数围岩状况饱和单轴抗压极限强度Rb(Mpa)装药不偶合系数D周边眼间距E（cm）周边眼至内圈崩落眼间距（cm）周边眼装药集中度q（Kg/m）硬岩601.21.34050400.350.40中硬岩30601.31.44045400.250.35软岩301.42.03040300.090.19注：1、本表的适用范围：炮眼深度1.0-3.5m，炮眼直径40-50mm，药卷直径20-32mm。2、炸药换算系数按表二注2所示的公式计算。(8)预留光爆层的爆破诸参数应在现场由爆破试验获得，在无条件试验时，可按表四选用。表四 预留光爆

24、层爆破诸参数 参数围岩状况饱和单轴抗压极限强度Rb(Mpa)装药不偶合系数D周边眼间距E（cm）周边眼最小抵抗线W（cm）相对距E/W周边眼装药集中度q（Kg/m）硬岩601.251.50607070800.71.00.200.30中硬岩30601.502.00405050600.81.00.100.15软岩302.002.50405050600.70.90.070.12注：1、本表的适用范围：炮眼深度1.0-3.5m，炮眼直径40-50mm，药卷直径20-32mm。2、炸药换算系数按表二注2所示的公式计算。3.2 中夹岩体加固技术小净距隧道设计、施工是基于岩体力学角度来考虑，充分利用隧道围岩

25、的自承、自稳能力，通过围岩加固措施使隧道修筑达到最合理而经济。而两隧道中夹岩体的加固则是整个小净距隧道建造成功的关键。3.2.1 中夹岩体预加固中夹岩体预加固措施适用于I、II、III类围岩段。(1) 为充分保障中夹岩体的完整，在严格控制爆破的前提下，根据工程地质及水文地质条件，采用超前小导管预注浆技术对中夹岩体进行预加固。(2) 注浆材料应根据地质条件、涌水情况及浆材的适用性确定。同时考虑到小净距隧道中夹岩体完整稳定的重要性，一般围岩段（涌水量不大）采用稳定性、粘度、可注性、结石强度及抗渗性均较好的超细水泥单液浆；特殊地段（富含地下水）采用超细水泥与水玻璃双液浆。 单液注浆及双液注浆采用水灰

26、比分别为0.8:12.0:1及0.8:11.5:1。通常水灰比2时，其沉析率为10%左右足以满足稳定性的要求。图一、图二可显示出超细水泥浆液良好的稳定性。 在条件相同的情形下，超细水泥浆液的凝结时间较普通硅酸盐水泥凝结时间短。而水灰比对浆液的凝结时间影响最大。图三表示凝固时间与水灰比的关系。超细水泥浆液的可注性远高于普通硅酸盐水泥，可注入0.050.1mm的裂缝及0.10.2mm的细砂层。因超细水泥的活性好，故结石强度高。图四示出了超细水泥浆液固结体的抗压强度与龄期的关系。 超细水泥可以以超细水泥浆液（单液）形式注入，也可以根据需要和水玻璃材料以任何比例混合（双液）的形式注入。表一表示出超细水

27、泥浆液的常用配比。(3) 超前小导管预注浆的施工应符合下列要求：a 导管采用直径4248mm 壁厚45mm的无缝钢管，长度为5m。管壁每隔1020cm交错钻眼，眼孔直径宜为68mm。b 沿隧道纵向开挖线向外以1015的外插角钻孔，将小导管打入中夹岩体内。小导管环向间距40cm，排间距2.4m。c 小导管注浆前，应对开挖面及5m范围内的坑道喷射厚为510cm的混凝土封闭。d 注浆压力应为0.51.0Mpa，必要时可在孔口处设置止浆塞。止浆塞应能承受规定的最大注浆压力或水压。注浆过程中应根据地质情况、注浆目的等控制注浆压力。e 注浆后至开挖前的时间间隔，视浆液种类宜为48h。开挖时应保留1.52.

28、0m的止浆墙，防止下一次注浆时孔口跑浆。f 注浆结束标准，是指某个注浆孔注浆达到如下的注浆效果时，即为结束该孔注浆的标准：注浆压力逐步升高，当达到设计终压并继续注浆10min以上；有一定注入量，与设计注入量大致接近。(4) 注浆机具设备应性能良好，操作应简便，并应满足使用的要求。(5) 注浆效果探查所谓注浆效果是指浆液在中夹岩中的实际分布状态与设计的预定注入范围的吻合程度及注浆后复合土质参数的提高状况。超前小导管预注浆的目的是为了提高中夹岩体的承载力，那么可考虑采用荷载试验（钻孔）及声波探测仪探查中夹岩实际注浆效果，测定承载力P，估算变形模量、粘力、内摩擦角、相对密度、弹性波速度等。如未达到要

29、求，应进行补注浆。3.2.2水平贯通预应力锚杆加固中夹岩体(1) 预应力锚杆施工要求a 杆可采用普通砂浆锚杆、中空锚杆、自进式中空锚杆。在锚杆孔自稳性较好时，可采用普通砂浆锚杆。在锚杆孔自稳性差时，宜采用中空锚杆或自进式中空锚杆。除上述锚杆外，还可采用专用预应力锚杆（其施工工艺详见第(2)条）。b 锚杆制作和打设长度应随锚杆位置不同而变化。c 单根锚杆长度应比设计中夹岩厚度加两侧喷射混凝土厚度长50cm。d 锚杆孔打设深度应比设计中夹岩厚度加两侧喷射混凝土厚度长25cm。e 由于施工现场工作空间有限，锚杆应分成多段加工，采用连接套进行连接安设。因此，在锚杆制作过程中应充分考虑不同位置处锚杆安设

30、空间大小，以便正确确定锚杆分段长度。f 锚杆两端应预加工长度大于30cm的螺纹，并配备相应尺寸的垫板及螺帽。垫板及螺帽必须满足预加应力强度要求。g 插入孔内一端的螺纹段杆体应用塑料膜包裹，以保护螺纹不被砂浆粘结。h 锚杆应采用全长粘接型设计，砂浆灌注必须饱满。i 砂浆应采用早强砂浆。砂浆在15 25 条件下，24小时强度应达到设计强度的20%。j 锚杆孔应水平打设，垂直和水平偏角应小于3o。k 锚杆张拉应力通过螺帽紧固施加，螺帽紧固应采用自控扭矩（电动）搬手进行，以准确控制张拉力大小。l 采用普通砂浆锚杆，施工工序应为：l1.先行洞开挖；l2.安设钢拱（格栅拱）、喷射混凝土、安设砂浆锚杆；l3.24小时后加设垫板并用螺帽将垫板拧至紧贴喷射混凝土表面；l4.后行洞开挖至锚杆处，露出锚杆端头；l5.安设钢拱（格栅拱）并喷射混凝土至设计厚度；