隧道施工工艺

目录
1、台阶法开挖施工工艺
2、锚杆和喷射混凝土支护施工工艺
3、钢拱架（钢筋网）支护施工工艺
4、超前支护施工工艺
5、结构防排水施工工艺
6、衬砌施工工艺
7、监控量测工艺
台阶法开挖施工工艺
一、工艺概述
台阶法开挖是先开挖上半断面，待开挖至一定长度后同时开挖下半断面，上、下半断面同时并进的施工工艺。

台阶法施工台阶长度及上下台阶分段高度应根据隧道断面情况、所处地层的围岩地质条件、上部台阶施工时间、上部台阶施工空间来决定。

二、作业内容
1、施工测量，
2、作业台架就位，
3、钻孔，
4、爆破，
5、出碴及超、欠挖处理，
6、初期支护施做
三、施工准备
1、施工中将要使用的高压风及通风用风机完好无损，通风及高压风风路布置满足施工要求。

2、施工用水水量及水压满足施工要求。

3、施工用电电压及电路满足施工及安全操作规程要求。

4、卸碴场及运输通道已经落实并可投入施工。

5、各项物质均已采购到位并经进场复试合格，混凝土配合比经试验调整满足设计及施工要求。

6、人员经安全及质量教育培训经考试合格后方可上岗作业，特种作业人员须取得相关从业证书。

7、各种机械设备数量充足并运转良好，且满足相关环保要求。

8、施工导线及中线测量经复核无误。

9、超前地质探测已经完成，对前方施工范围内地质情况已经了解。

施工准备上台阶测量放线钻机就位钻孔出碴装药爆破超欠挖处理初喷混凝土复喷混凝土格栅及锚杆安装格栅及锚杆安装复喷混凝土初喷混凝土超欠挖处理装药爆破出碴钻孔钻机就位下台阶测量放线仰拱分段施工
四、施工工艺流程
台阶法施工工艺流程示意图
五、主要工序
（一）喷射混凝土施工
5.1、喷射混凝土材料选用和拌制
5.1.1、水泥：应优先使用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥
强度等级不应低于32.5Mpa。

5.1.2、粗细骨料：粗骨料采用坚硬耐久的碎石和卵石。

喷射混凝土的石子粒径不宜大于15mm，喷射微纤维混凝土中的石子粒径不宜大于10mm，骨料级配宜采用连续级配。

当使用碱性速凝剂时，不得使用含有活性二氧化硅的石材。

细骨料应采用坚硬耐久的中砂和粗砂，细度模数宜大于2.5，含水率宜控制在5%～7%。

5.1.3、外加剂：应对混凝土的强度及与围岩的粘接力基本无影响；对混凝土和钢材无腐蚀作用；对混凝土的凝结时间影响不大，吸湿性差，易于保存；不污染环境和对人体有害。

5.1.4、速凝剂：应根据水泥的品种、水灰比等，通过不同掺量的混凝土试验选择最佳掺量。

使用前应做速凝效果试验，要求初凝不应大于5min，终凝不应大于10min。

5.1.5、水：水质应符合工程用水的有关标准，水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。

5.1.6、微纤维：采用C50型碳塑加强筋纤维，纤维的长度以20～25mm为宜，每立方砼中纤维掺量为1kg，不得有油渍和明显的锈蚀。

施工时采用强制式搅拌机拌制。

拌制过程如下：先投入碎石，然后投入纤维，再投入砂子搅拌两分钟，使纤维充分打开，然后投入水泥和水搅拌均匀即可。

也可按常规工艺顺序进行施工，但应适当延长搅拌时间，以使纤维分散均匀。

5.1.7、喷射混凝土的配合比应通过实验确定，满足混凝土强度和喷射工艺要求。

5.2、喷射前的施工准备
5.2.1、喷射混凝土应在开挖后及时进行。

5.2.2、检查开挖断面净空尺寸，清除松动岩块和拱墙脚处的岩硝等杂物。

5.2.3、用高压水冲洗受喷面，当受喷岩面遇水容易潮解、泥化时，采用高压风吹净岩面。

5.2.4、检查机具设备和风、水、电等管线路，并试运转，保证作业区内具备良好通风和照明条件。

5.2.5、当受喷面有滴水、漏水、集中出水等时，应进行处理。

5.3、喷射作业
5.3.1、喷射混凝土喷射作业工艺流程
砼的部位变化，距离远近及喷射混合料的具体含水率大小，及时调整工作风压。

5.3.3、加水量的调整：根据输料的不均匀、不稳定，工作风压及水量突然变化等特殊情况，及时判断并调整用水量，使喷射在岩面上的砼湿有光泽、无干斑或流淌现象。

5.3.4、喷射线路及一次喷射砼厚度：喷射线路一般是自上而下分段分行进行，喷射时按先拱后墙（拱部从拱脚开始，边墙从墙角开始）。

每行喷射应采取水平环行旋转叠压（一圈压半圈）移动方式，环环旋转，直径约0.3m，喷第二行时，依顺序为第一行终点的上方开始喷射，行间搭接长度为3～4cm为宜。

复喷宜分段进行，先喷平凹面，后喷凸面，每段长度约4～5米。

喷射手的助手应及时协助喷射手理顺混凝土喷射管，避免喷射手比更改方向喷射时，使砼管生产及转弯和憋劲现象，引起堵管。

5.3.5、喷射距离与喷射角度
喷嘴至岩面的距离一般以1.5—2m为宜，可以观察回弹物的多少加以调整和控制，喷嘴与岩面的角度，一般应该基本垂直于岩面。

再反复试验，喷嘴与岩面法线的夹角为0
015
-效果较好。

5-
5.3.6 喷射砼厚度控制
喷射厚度控制采用标桩法。

当安设锚杆时，利用锚杆外露长度作标桩。

如果不设锚杆，则可在岩面上钻孔锚固一些铁钉或mm
Φ钢筋
4
头，其长度比要求的喷射砼厚度长1cm，每平方米约设1—2根，梅花型布置。

5.3.7 喷射作业结束，应待料斗中的砼喷射完时，及时通知喷射手将喷头从受喷面移开，从料斗中加水清洗料管和砼管道。

当喷头喷出清水后，先关主电机，稍后关主风阀。

喷射作业结束后，要当班进行喷射机保养，清洗料斗。

并将潮喷机退出工作面，移至安全地点停放。

喷射作业结束4h内不得进行爆破作业。

（二）爆破施工
5.4、爆破器材的保管、运输、领取
a、爆破器材应保管在爆破器材库内，领取时必须施工技术人员及项目队负责人签认的领取单，方可领取。

当班领取的爆破器材用不完应及时退库，并应建立严格的领取、退库登记制度。

b、爆破器材洞内运输应根据技术交底和《爆破器材运输规程办理。

5.5、钻孔
a、隧道开挖应根据工程的地质条件、开挖断面、掘进循环进尺、钻眼机具和爆破材料等进行钻爆设计。

钻爆设计应根据爆破效果及时调整爆破参数。

b、钻爆设计的内容包括炮眼布置、数目，爆破器材、装药结构、起爆方法和起爆顺序等。

c、炮眼布置应以开挖设计轮廓线为基准，考虑预留变形量和施工误差等因素适当放大。

（1）隧道的允许误差为+5mm。

（2）预留变形量可按下表执行：
预留变形量（cm）
d、钻眼前，应根据钻爆设计认真检查所标炮眼位置，经检查符合要求后，方可开钻。

e、钻眼完毕，按炮眼布置图重新复核，对不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后方可装药。

5.6、装药
a、装药前作业班组应对爆破器材的规格类型按技术交底进行核对，并将炮眼内的泥浆、岩屑清除干净。

b、作业班组按技术交底进行装药、堵塞和爆破线路连接。

c、装药完成后，应由班长或领工员对装药质量进行检查。

5.7、起爆
a、起爆宜采用非电毫秒雷管、导爆管或导爆索。

当在瓦斯工区必须采用电力起爆时，除应符合现行国家标准《土方与爆破工程施工及验收规范》（GBJ201）有关规定外，并应遵守下列规定：
①装药前，电灯及电线路应撤离工作面。

装药时，可用探照灯和矿灯照明。

②起爆主导线应敷设在电线和管道的对侧，当设在同侧时，与管道、电线等导电体的间距必须大于1.0m，并应悬空架设。

③多工序掘进依次起爆时，对主导线的连接必须检查；确认起爆顺序正确后方可起爆。

④所用爆炸材料应能防水或采取防水措施，连接线应采用塑料导
线。

敷设爆破网路时应避免接头浸入水中，并应加强接头绝缘。

⑤起爆电源应使用直流电或低电压大电流起爆器，起爆器应保持干燥，并不得用湿手操作。

⑥必须湿式钻眼，严禁反向装药。

b、爆破前作业班组按技术交底确定危险区的边界，设立明显的标志，并将爆破区内的人员、机械、材料按规定撤到安全区，由专人负责引爆。

c、爆破时应由专人再洞内危险区边界进行警戒，如是洞口进行露天爆破，应将周围危险区内的居民、物质财产迁移到危险区以外，并在危险区边界设立岗哨进行警戒。

d、准备工作均完成以后，由作业班长信号通知炮手按技术交底进行点炮。

点炮完成后，炮手在规定的时间内迅速撤到安全区内，等待响炮。

e、响炮15分钟后，班长指定人员到作业面，检查有无瞎炮、冒石、危石和支护破坏等现象，如发现上述情况，应根据技术交底或规定立即处理，处理完成后方能发出解除信号。

若有处理瞎炮，应填写瞎炮处理记录。

f、技术室根据爆破效果、炸药性能、地质变化情况及时调整爆破参数，使爆破效果能够满足设计和施工规范要求，钻爆设计应优先采用光面爆破技术。

g、严格控制开挖断面，不应欠挖，超挖应符合下表规定：
隧道允许超挖值（cm）
当围岩完整、石质坚硬时，允许岩石个别突出部分（每1m3不大于0.1m2）侵入衬砌，并不小于10cm，拱脚和墙脚以上1m范围内严禁欠挖。

六、工艺注意事项
1、当围岩发生较大变化时应及时调整支护参数，并适当调整台阶长度，确保开挖质量及施工安全。

2、钻孔爆破前的测量工作可采用激光指向仪来指导爆破开挖方向，格栅安装过程中再对开挖断面进行精确定位，确保结构断面尺寸及方向准确无误。

3、超欠挖处理完成后，及时初喷5cm厚混凝土，防止该地段围岩分化掉块。

4、上台阶拱架安装过程中应设置锁脚锚杆控制格栅下沉及净空收敛，复喷混凝土前应对下一循环开挖进行超前支护处理。

5、下台阶开挖过程中应合理控制进尺距离，并保护好下一循环开挖围岩，防止围岩过多暴露，增大沉降及收敛速率。

6、上部格栅与上部格栅连接部位应牢固、可靠。

7、下一循环爆破前，上一循环喷射混凝土强度必须达到设计值的70%以上，喷射过程中应控制好速凝剂的掺量，避免凝结时间太长，影响
开挖时间。

8、仰拱开挖过程中，如出现积水及浮碴必须清理干净，避免出现过大沉降和基底返水。

9、喷射混凝土的喷射厚度应有相应的控制标志，喷射过程中应控制好基面平整度。

10、下台阶围岩开挖过程中，应注意保护好上台阶格栅连接板，防止挖掘机碰撞变形。

11、混凝土喷射过程中，应仰拱后边墙或先拱脚后拱顶的喷射顺序，严禁使用回弹料回填。

七、劳力组织
每一循环所需人员数量表
工种名称测量
工
凿岩
工
钻爆
工
电
工
司
机
喷射
工
普工支护
工
合计
人数 3 5 8 2 8 2 10 10 48
八、施工安全及环境保护
1、开始施工前，必须对施工工艺中存在的危险源进行辨识和安全风险评估，编制安全管理实施方案，并制定相应的应急预案。

2、施工机械使用、操作人员条件、检修保养、各种专用施工机具和料具、施工用电、特殊环境中作业等应严格执行《铁路工程施工安全技术规程》。

3、施工过程中必须对施工人员加强安全技术交底，特殊工种必须经考试合格以后方能上岗。

在推广新技术和使用新型机械设备时，应对员工进行在培训和安全教育。

4、进洞人员必须戴好安全帽，洞内作业人员应佩戴防尘面具。

5、开挖作业必须保证安全，开挖时必须减少多围岩的扰动。

6、爆破后应检查爆破和开挖面情况，清除瞎炮、残炮和危石。

7、开挖面应及时支护，并尽早成环。

8、开挖面与衬砌的距离必须在确保施工安全并力求减少施工干扰的原则下合理选定。

9、开挖不得危及衬砌、初期支护及施工设备的安全。

10、施工作业地段的出碴车辆行车速度不得大于15km/h，成洞地段不得大于25km/h，在衬砌模板台车等狭窄地段必须设置减速和警示标示。

11、出碴时间洞内必须加强通风，保证洞内清晰，并且使洞内环境必须符合职业健康标准。

12、碴土应运至制定弃土场，严禁随意堆弃。

锚杆和喷射混凝土支护施工工艺
一、工艺概述
在隧道钻爆法施工中，喷射混凝土和锚杆普遍应用于初期支护和临时支护中。

施工中，应根据围岩特点、断面大小和施工条件等选择喷射混凝土、锚杆等单一或组合的支护形式。

喷射混凝土施工方法有干喷法、潮喷法和湿喷法。

干喷法是把水泥、骨料按比例拌匀，进入喷射机后用压缩空气将物料通过喷嘴形成料束，再高速推送到受喷面上，拌合水经喷头的水环加入；潮喷法是预先在混合料中加适量的水，在进入喷射机时掺入速凝剂、补充足量的水，用压缩空气将物料通过软管和喷嘴形成的料束高速推送到受喷面上；湿喷法是按配合比加水拌制好的混凝土拌合料送入湿喷机，或在喷射机中或进入喷射机前将水加入拌合料并拌合，通过高压风将拌合料喷到受喷面。

湿喷法比干喷和潮喷有如下明显优势：拌制的混凝土质量处于受控状态；混凝土回弹小；粉尘浓度小；磨损小。

二、作业内容
1、施工机械和材料准备；
2、清理基岩表面；
3、拌制喷射混凝土料；
4、初喷；
5、安设锚杆；
6、复喷
三、施工准备
1、检查机具设备和风、水、电等管线路，并试运转，确保作业区内有良好的通风及照明；
2、清除松动岩块和墙脚岩碴、堆积物，并向料斗加水冲洗受喷面（当岩面受水容易潮解、泥化时，只能用高压风清扫）；必须从顶部工作
拌合料运输
混合料拌合原材料计量受喷面处理
开始向喷射机喂料原材料及外加剂检验喷射混凝土配合比设计加入外加剂
现场施喷
喷射混凝土合格
结束
否
是面往下清洁；
3、检查开挖断面净空尺寸；
4、进行超欠挖处理；
5、设置控制喷射混凝土厚度的标志；
6、岩面如有渗漏水必须予妥善处理。

四、施工工艺流程 （一）喷射混凝土施工
喷射混凝土施工工艺流程示意图
（二）锚杆施工
钻孔布孔开始清孔灌筑砂浆插入杆体固定锚杆锚杆施作合格
不合格处置否是
结束
锚杆施工工艺流程示意图
五、具体操作步骤 （一）喷射混凝土
具体施工工艺及要求见“台阶法开挖施工工艺” （二）锚杆施工
1、材料及配合比。

钢筋：其材质和直径的选择如前述，为了增强钢筋和砂浆的粘结力，宜采用螺纹钢筋。

水泥：选用不低于325号的普通硅酸盐水泥。

砂子：严格过筛的粒径不大于3mm 的中、粗砂。

速凝剂：与喷射混凝土使用的速凝剂相同，目前使用较多的为红星一型和711型，其掺量为水泥质量的2%~4%。

骨料比：1:1~1:1.2。

水灰比：
0.4～0.45。

2、灌浆设备。

灌注水泥砂浆通常采用牛角形灌浆器，它由伞形阀门、牛角形罐体、注浆管等组成。

罐体上部设有进风管和排风管，近风端装有气压表。

3、钻孔。

按锚杆支护的设计要求来确定锚杆孔位、间距、与岩面交角、孔深及孔径等。

用凿岩机进行钻孔。

孔径应大于锚杆直径15~20mm，以保证锚杆与孔壁之间填充一定数量的砂浆。

在灌浆前应用高压风将孔眼吹净。

4、注浆及安装锚杆。

注浆时，将注浆管插入到孔底，在注浆的同时，将注浆管徐徐向外拔出，待注浆管口距钻孔口20～30cm时，停止注浆，然后将锚杆插入至孔底部将砂浆挤满钻孔。

杆体插入锚杆孔时，保持位置居中，锚杆杆体露出岩面长度不大于喷射混凝土厚度，然后复喷至施工图标示厚度。

有水地段先引出孔内的水或在附近另行钻孔在安装锚杆。

为防止锚杆滑出，用木楔临时固定，待砂浆初凝后去掉木楔。

六、工艺注意事项
1、喷射过程中应连续向喷射机供料；保持喷射机工作风稳定；完成或因故中断喷射作业时，将喷射机和输料管内的积料清除干净。

2、掌握好风压，减小回弹，将回弹率控制在15%以内。

3、喷射混凝土终凝2h后，进行喷水养护，养护时间不少于7d。

4、喷射混凝土完成时间距下次爆破时间的间隔不得小于4h。

5、当围岩有出水点时，设置泄水孔，边排水边喷混凝土。

同时增加
水泥用量，改变配合比，喷混凝土由远而近逐渐向出水点逼近，然后在出水点安设导管，将水引出，再向导管附近喷射混凝土。

6、灌筑砂浆过程中，应控制好风压，不宜过大，拔出注浆管速度宜缓，防止出现内部空腔。

7、砂浆凝结时间应适当控制，防止凝结时间过长影响施工或凝结时间过短堵塞管路。

8、喷射完成后，应及时清理完回弹料，回弹料严禁重复使用。

七、劳力组织
每一循环所需人员数量表
工种名称普工喷射工修理工电工司机合计
人数20 4 1 1 5 31
八、安全施工及环境保护
1、施工作业前必须认真检查和处理支护作业区的危石，施工机具应布置在安全地带。

2、施工用作业台架应牢固可靠，并应设置安全栏杆。

3、必须定期检查电源线路和设备的电器部件，确保用电安全。

4、施工中应经常检查输料管、接头的磨损情况，当有磨损、击穿或松脱等现象时应及时处理。

5、施工中检修机械或设备故障时，必须在断电、停风条件下，检修完毕后想机械设备送风送电前必须事先通知有关人员。

6、当采用加大风压处理堵管事故时，应先关机将输料管顺直，紧按喷嘴，喷嘴前方不准站人，疏导管路的工作风压不得超过0.5 Mpa。

7、非施工作业人员不得进入正进行喷射的作业区，施工中喷嘴前严
禁站人。

8、喷射作业区应有良好的通风措施，作业区的粉尘浓度不得大于10mg/m3，作业人员应带防尘口罩、防护帽、防护眼镜、防尘面具等防护用具，作业人员应避免直线接触碱性液体速凝剂，不慎接触后应立即用清水冲洗。

9、注浆后剩余浆液不得随意废弃，必须存放至制定废弃场所。

开始
开挖面清理及
超欠挖处理
钢架构件加工
钢筋网片加工
开挖轮廓合格
铺设钢筋网构件加工合格
构件加工检验储存、运输拱架洞内拼装
测定拱架位置架立拱架安装纵向连接筋
钢架安装合格
喷射混凝土
加工质量合格否
否
是
是是否是否钢拱架（钢筋网）支护施工工艺
一、工艺概述
隧道开挖完成后，因围岩自稳能力较差，为防止出现坍塌及过大沉降等事故，采用单层或双层钢筋网加格栅钢拱架的加强支护方式。

二、作业内容
1、钢架和钢筋网加工；
2、运输和架设；
3、喷射混凝土 三、施工工艺流程
钢拱架（钢筋网）支护工艺流程图
四、施工准备
1、钢筋原材料进场及进场复试检验。

2、钢格栅放样并试拼，检查格栅各项尺寸
3、开挖断面超欠挖处理
4、将经检验合格的钢格栅、钢筋网运输现场
5、中线及高程引测到位
6、焊接用电焊机及电焊条已经备好
五、具体操作步骤
1、格栅放样
根据设计图示尺寸，考虑到相关施工误差及变形后适当放大，将放大后的尺寸加工成标准模具，并对各节点格栅进行编号。

先试加工出一榀拱架，在地面测放设计尺寸线，并将加工好的格栅与之对应，重点检查其焊缝质量、净空尺寸及平面翘曲，符合设计及规范要求后，方可进行批量生产。

钢筋网经钢筋调直机调直后，根据现场每榀开挖进尺及钢筋网搭接长度要求加工，加工完成后对各网格进行焊点检查。

2、格栅安装
断面开挖完成后及时恢复断面中线及基准高程，检查断面尺寸是否符合设计要求。

钢格栅应安放在坚实的基底上，每榀钢格栅之间采用纵向连接筋焊接成一个整体，并与系统锚杆焊接牢固，增强结构的整体受力效果。

格栅安装过程中，其安装精度必须满足设计及规范要求，严禁侵入二衬断面。

各片号格栅之间采用螺栓连接，连接板焊接及栓接质量必须满足要求。

为控制格栅变形，在格栅拱脚位置根据
需要搭设一定数量的锁脚锚杆。

如分上下台阶法施工的隧道，下台阶开挖完成后，必须及早封闭成环。

格栅安装允许偏差
序号项目允许偏差
1 间距±100mm
2 横向±50mm
3 高度±50mm
4 垂直度±2°
5 保护层和表面覆盖层厚度-5mm
3、网片加工及安装
将进场复试合格的钢筋盘条经钢筋调直机调直后，根据需要长度用切断机进行截断。

在地面画出网片网格，依格摆放钢筋并逐个交点点焊。

安装过程中必须保证各网片搭接长度，网片与网片之间应采用焊接，铺设前应与钢拱架连接牢固并固定。

六、工艺注意事项
1、格栅焊接过程中，严禁烧伤主筋，斜筋及“U”型筋位置准确，箍筋与主筋四周密贴，严禁虚箍。

2、各片号格栅必须编号分区存放，严防混用。

3、钢筋网加工过程中，各网格焊点严禁开焊，安装过程中必须安装牢固，喷射混凝土过程中不得晃动。

4、格栅安装过程中，应严格控制各拱脚左右两侧进尺里程，防止出
现左右两侧进尺不同步，出现斜架格栅，变相侵入二衬断面。

5、连接筋下料长度应与现场开挖长度结合，避免出现连接筋搭接长度不够。

6、安装位置拱脚部位严禁积水，遇富水地段应设置排水沟引排，安装前必须保证拱脚部位地层坚实、平整。

7、上台阶格栅安装完成后，对与下台阶连接的连接板位置进行虚碴回填，便于下台阶连接板连接。

8、下台阶格栅与上台阶格栅连接前，对上台阶格栅内部的浮碴清除干净，并用风镐对上台阶喷射混凝土凿除至新鲜混凝土。

9、下部格栅安装过程中，如因安装误差导致下部格栅在满足断面尺寸的情况下出现长度不够的现象，应采用与格栅同等强度的结构形式代换。

10、连接螺栓强度及拧紧力矩必须满足设计及规范要求。

11、钢筋加工及使用前必须除锈。

七、劳力组织
支护施工每班劳力组织表
工序名称普
工
钢筋工电焊工喷射工电工
运输司
机
班长合计
钢架及钢
筋网加工
10 10 5 1 3 1 29 安装及支
护
15 10 4 4 1 4 1 39
八、施工安全及环境保护
1、临时用电线路的安装、维修、拆除，均由经过培训并取得上岗证的专业电工完成，非电工不准进行电工作业。

2、现场钢筋焊接等特种作业人员必须持证上岗。

3、焊接作业人员必须佩带好劳动保护用品
4、焊条、焊渣等废物应集中存放，统一处理。

5、格栅及钢筋网片在运输过程中应妥善保护，避免雨淋、沾污或损伤。

6、格栅安装过程中应有专人统一指挥，整体焊接前应先局部点焊固定。

7、移动的电气设备的供电线路使用橡胶电缆，穿过场内行车道时，穿管埋地敷设，破损电缆不得使用。