隧道工程施工基础知识(图文)

5.2拱墙衬砌
在一般情况下，二次衬砌应在围岩和初期 支护变形基本稳定后施作，但在软弱围岩 段宜早进行衬砌。变形基本稳定应符合隧 道周边位移速度有明显减缓趋势。
5.3模板台车
砼二次衬砌施工采用全断面钢模台车，衬 砌台车要做专门设计，满足刚度和强度要 求。砼在自动计量拌和站拌和，搅拌运输 车运输，泵送砼，先从下面窗口开始灌注， 插入式振动器振捣，封顶采用输送泵接刹 尖孔，附着式振捣器振捣。
4.3锚杆
锚杆的作用： 1）悬吊作用：锚杆将不稳定的岩层悬吊在坚固岩层上，以阻 止围岩移动滑落。 减跨作用：在隧道顶层岩层中打入锚杆，相当于在顶板上增 加支点，使隧道跨度减小，使顶板岩体的应力减小。 2）组合梁作用：在层状岩体中打入锚杆，把若干薄层岩层锚 固在一起，类于将叠置的板梁组成组合梁，从而提高顶板岩 层的自承力。 3）挤压加固作用：锚杆进入围岩后，随着岩体的变形其两端 附近岩体形成圆锥形压缩带，从多的锚杆形成多个圆锥形压 缩带，类于承压拱，提高围岩自稳能力。
5、二次衬砌：
隧底（仰拱及充填）采用分段整幅全宽一 次浇筑方案，拱墙采用全断面液压模板台 车一次整体衬砌。在洞口设置混凝土搅拌 站，混凝土运输车运输，混凝土输送泵泵 送入模。
5.1仰拱及铺底
1、施工方法 仰拱及铺底砼施工测量放样，软弱围岩段一次施工3米（铁道部120号文）其 他围岩地段一次施作10m。 在仰拱、铺底或填充工作面上搭设移动式仰拱栈桥（即临时便桥，使在仰拱 施工时机械通过施工段）。行车栈桥采用工字钢制作，一端支撑在枕木垛上， 另一端支撑在已浇筑完的混凝土上，下面设橡胶垫对混凝土面进行保护。行 车过桥移动利用机械牵引，桥下预留满足施工需要的空间。 2、混凝土施工 人工辅助清理底部浮碴杂物；将上循环仰拱混凝土接头凿毛处理，按设计要 求安装仰拱钢筋，并预留与边墙衬砌连接筋；浇注仰拱混凝土时由仰拱中心 向两侧对称进行。仰拱与边墙衔接处加强捣固，以保证混凝土的密实。混凝 土浇筑采用泵送，一次浇注成型，人工摊铺，插入式振捣棒捣固，初凝之前 抹平压光。为保证仰拱曲率，采用纵向挂线控制。 3、隧底填充 在施工混凝土前，清除仰拱面的碎渣、粉尘，并冲洗干净，达到没有积水、 没有浮渣。仰拱混凝土达到设计强度70%后，即安排浇注隧底填充混凝土。 本标段隧道仰拱填充与仰拱所用混凝土不是同一标号，待仰拱混凝土强度达 到设计强度的85%以后，一次浇注填充混凝土到设计标高。
隧道爆破的安全距离
隧道爆破时，个别飞石对人员安全距离设定为150m，巷 道内对设备安全距离设定为100m(指非机动设备)。当然
有条件离得越远越好。
4、初期支护：
初期支护包含超前管棚（锚杆）支护、钢 筋网、锚杆、拱架、喷射砼。
4.1拱架的加工与安装

工字钢拱架的分节要与弧度相对应，因为冷弯机一 次只能加工一个弧度。拱架的加工要预试拼，保证连接 板的角度正确性，加工节数以方便施工的重量为宜。 拱架要保证垂直，同时要直线段每10米打一个十字 线，曲线每5米打一个十字线，保证左右两侧同步。 拱架要与锚杆焊接，只靠锁脚锚杆不能保证拱架的 稳定性，锁脚锚杆与拱架连接宜加U形卡。拱架应落在 硬底上，否则加设砼垫块。 规范要求拱架与围岩间的空隙应间断用砼块塞实， 将围岩受力直接传递至拱架上。
喷射施工应由下向上，先墙后拱施工。开挖面找顶后考虑 到安全应初喷一层厚约5cm厚砼。 喷射时先送风，后开机，先对岩壁喷水湿润，再给料，结 束时先停料，再停风、水。风压控制在0.45-0.7Mpa。作业 完成后，及时清理喷浆机内余料。喷射手与受喷面距离为.6 米-1米，根据喷射砼回弹情况不断调整。终凝后洒水养护7 天。 检验要求：喷射击队砼的平均厚度大于设计厚度，检查点 数的60%以上大于设计厚度，最小不小于设计厚度的1/2。 在对喷射砼强度要求高时，掺加钢纤维，可大大提高强度。 喷射砼时在分步或台阶法开挖时，如果还要接拱架，则用 砂堆住拱脚，以避免接腿时凿除喷射砼。
2、大管棚施工
3、开挖
采用人工手持凿岩机钻眼爆破开挖，一般一个台架允许14把 左右YT-28风钻同时作业。 开挖效果的好坏跟眼位的实施与爆破的合理性有直接关系， 钻眼时除楔形掏槽眼是倾斜的外，其他的均应与隧道轴线平 行，特别是周边眼要求尤为严格，并使各眼位的眼底在同一 个竖直面上。 特殊要求地段，如靠近较高要求震速的建筑物等，可采用膨 胀剂静态破碎。 开挖台架如下图：
水沟盖板顶
5.4衬砌压浆施工
A、衬砌施工时，在拱顶预埋注浆管，预埋注浆管采用 能与注浆机出浆口匹配的塑料PVC管，塑料管伸入混凝 土端紧靠防水板，用密度纸包住端口，防止砼堵塞注浆 管。 B、隧道衬砌完成后，在洞内沿线路正坡方向进行衬砌 压浆施工，压浆所用的水泥砂浆浆液在现场拌制，施工 时根据实际情况调整施工配比。人工搭设门架式移动作 业台架，注浆采用注浆机，由低向高压浆施工，分段逐 孔实施，待邻孔有浆液渗出时，结束注浆，用纸袋或草 袋封闭注浆口，而后移动作业台架进行下一循环施工。 C、压浆施工完成一段后，重复进行检查压浆，检查压 浆的浆液采用水泥净浆，若邻孔仍有渗浆，则继续进行 水泥砂浆浆液压注。
三、隧道施工工序
隧道主要施工工序： 洞口边仰坡开挖 洞口排水施做 洞口 大管棚施做 开挖 出渣 初支 二衬
1、洞口边仰坡处理

隧道进出口一般处于浅埋、风化岩层 地段，一般采用φ108管棚进行超前加固后 再进洞开挖。洞口刷边坡一般宜避开雨季， 先检查边、仰坡以上的山坡稳定情况，清 除悬石、处理危石，按设计进行刷坡，对 不稳定段应开挖一段支护一段，保证山体 的稳定，尽早施做洞口排水系统。
锚杆主要类型： 有砂浆锚杆、中空锚杆、自进式锚杆、中空锚杆、组合锚 杆等。 砂浆锚杆：以螺纹钢筋加工而成，以YT-28钻机钻孔，先 注M20砂浆，再将锚杆打入，加设垫板。 中空锚杆与砂浆锚杆区别杆体中空，先将锚杆插入，再注 浆。 自进式锚杆是自带钻头，用YT-28钻机直接将锚杆打入岩体， 主要用于成孔困难地段，因锚杆与岩体接触紧密，注浆压力 可达较大，注浆加固松散破碎岩体时常用。 组合锚杆与中空锚杆施工方式相同，优势为降低成本 。 锚杆的施工因人工开挖的局限性，在拱顶时不容易打好角 度，宜用专用锚杆机。
侧面图
侧面图
隧道的开挖一般采用多臂凿岩台车或人工持钻开挖，但在中 国人力资源较低廉，多采用人工持钻在作业台架上钻眼爆破。 钻眼分为三种，中间为掏槽眼，最外轮廓为周边眼，中间的 部分为辅助眼，楔形掏槽眼一般用2米5以内的进尺，超过此 进尺的一般采用直眼掏槽。 爆破一般采用乳化炸药，炮眼采用非电毫秒雷管，起爆雷管 采用电雷管。爆破采用微差爆破，从掏槽眼往外一般用1、3、 5、7、9、11、13、15段雷管起爆，超爆顺序是段数越少越 早起爆，但起爆时间差较小。一般IV级围岩如分上下断面， 则上半断面单方炸药耗量为0.7Kg/M3,下半断面一般为0.4 Kg/M3,因为下台阶有临空面,故耗药量较少.光面爆破为周边眼 间隔.装药,并配以导爆索.,因地质条件的多变性，要根据爆破 效果不断进行调整爆破方案，包括炮眼间距及装药量。
隧道工程施工基础知识
高波
中铁七局郑州工程公司 二O一一年一月
前

言
我们公司隧道项目较少，技术人员也较 少人员参与过隧道施工，针对该情况本讲义 的思路是先就我国隧道的情况做下简要介绍， 就新奥法隧道道设计的基础理论做简要介绍， 再按隧道施工的基本流程对一些实际施工的 理论与操作、注意事项等做一些介绍。使参 加培训人员对隧道工程施工有一个大概的认 识。
装药结构
装药量的计算 炮孔装药量： 掏槽孔 Q=η*L*r 式中：η---炮孔装药系数，取0.9; L---孔深,一般LIII=3.2米, LIV=2.2米LV=1.3米 r---每米长度炸药量,r=0.78kg/m 经验值: QIII=2.24kg, QIV=1.54kg,, QV=1.1kg 辅助孔 QIII=η*L*r=0.8*3.1*0.78=1.93 取1.9kg QIV=η*L*r=0.8*2.1*0.78=1.31 取1.3kg QV=η*L*r=0.8*1.3*0.78=0.81 取0.8kg 周边孔 通常周边眼装药量为辅助孔的1/3---Q/4。
掏槽眼常用的为楔形掏槽
图中所示为楔形掏槽
单位：cm
4、爆破
光面爆破： 光面爆破的目的是沿设计轮廓线爆破后留下的围岩光滑平整，控制 超欠挖，降低对周边围岩的干扰，充分利用围岩的自稳能力。 光面爆破：沿设计轮廓打一排小间距眼（眼孔位小些更好），小药 量装药。 Βιβλιοθήκη Baidu 光面爆破的分区起爆顺序：掏槽眼→辅助眼→周边眼→底板眼。 辅助眼则应由里向外逐层起爆。
一、我国隧道建设基本概况
二、新奥法原理
矿山法是采用爆破主方式将洞室岩石取出，对周边围岩自稳 能力及稳定性破坏也较大。 矿山法又分传统矿山法和新奥法。 传统矿山法施工设计理念是周边所有的力都是直接作用 于隧道上，不考虑隧道围岩（围岩是指隧道开挖洞室周边岩 体，一般是考虑施工影响隧道周边3-4米范围）开挖过后是无 初期支护的，直接采用木支撑或钢支撑，拆除临时支撑后再 进行衬砌，没有初期支护。 新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称，原文是New Austrian Tunnelling Method。新奥法概念是由奥地利学者拉 布西维兹教授二十世纪五十年代提出的。新奥法是以维护和 利用围岩的自稳能力为基础，将锚杆和喷射砼集合在一起作 为主要支护手段，控制围岩的变形与松弛，使围岩成为支护 体系的组成部分，形成锚杆、喷射砼和隧道围岩为三位一体 的承载结构，共同承受荷载。监控量测要及时准确，发现变 形有突变的趋势时，及时架设临时支撑，采取措施稳定后及 时衬砌。
4.2喷射砼
喷射砼：利用压缩空气把一定配合比的砼料由管道喷嘴以 高速高压喷出，在受喷面形成砼层。增长快，强度增长快， 密实性好，施工准备简单，适用性强。分为干喷、湿喷两 种。 干喷：预拌干料或潮料，建议砂石料有一定含水量，以用 手攥住成团在手内不松散，自由落至地上散开为宜。正常 回弹量约一般30%。 所用砂：宜用粗砂，砂过细则干缩量大，增加回弹量。 但回弹量较大，劳动条件差，粉尘较大。 所用米石：5-20的米石为宜。所拌喷浆料含水量以用 手攥住手内成团，自然丢落散开为宜。 外加剂：速凝剂、增粘剂等，一般只用速凝剂。 湿喷：预拌砼，在通过湿喷机时加液体速凝剂，该施工方 法不太成熟，虽然施工环境好，但回弹量较大。
说明 、本图以开挖高度7.5米,底部宽度为11米的隧道上台阶开挖为例做台架示意图. 2、单位为毫米. 3、爬梯及扶手未示 3、主骨架用20a工字钢两根连接加工，侧面平台主骨架用钢管加工，支撑用80*80*8角钢加工。 4、风水管接口焊在外侧竖向立柱上。 5、侧面伸展度不够用比侧面水平支架内架小号网管延伸出去。 6、所有平面满铺ф 8-10的钢筋网，网格间距10cm*10cm。 7、台架用装载机移动，两端上侧中部所加的工字钢块预防装载机对台架的损毁。
基本理论点： 1）岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，在施工中必须充分 保护岩体，尽量减少对它的扰动，围岩软弱时，采取措施对围 岩注浆加固。 2）为充分发挥岩体的承载能力，允许并控制岩体的变形。开挖 后断面的应力是最大的，而初支最初受力为零，随着位移的变 化围岩应力慢慢变小，而初支刚由于位移的产生受力越来越大， 这两个力在位移到一定程度后，达到了新的平衡，新奥法是允 许沉降变形的，有沉降变形是正常的，但如果变形速率过大， 或突变，则应警惕。 3）为改善支护结构受力性能，应尽快闭合，而成为封闭环。 4）加强施工中对围岩变形、压力 的观测，进行动态设计施工。 5）二次衬砌原则上在围岩与初期支护变形基本稳定的条件下施 工的，在围岩软弱段应较早施工，此时理论已不单纯的是新奥 法施工。 6）在软弱围岩段要按照施工中严格按照设计要求，遵循新奥法 施工原理，软弱地质洞身开挖应坚持“管超前、严注浆、短进 尺、弱爆破、强支护、勤量测、早衬砌”的原则，确保施工安 全。