隧道修建技术.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,0,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,目录,1.,概述,2.,公路隧道基本概念,3.,黄土隧道施工要点,4.,隧道建设质量通病及其预防措施,5.,隧道建设管理,1.,概述,“,逢山绕行、大填大挖,”,正被,“,多打隧道多架桥少修盘山道,”,，,“,安全、环保、舒适、和谐,”“,少占耕地,”,的新理念所替代,.,截止到,2010,年底我国现有公路隧道达,6319,处、,3942km,。,中国已成为世界上隧道最多、最复杂、发展最快的国家,.,目前我国建成的超过,10km,以上公路隧道有,4,座，最长的为陕西终南山公路隧道，长,18km,；第二长为台湾雪山隧道，长,12.9km,；第三为甘肃大坪里隧道，长,12.2km,，第四为陕西包家山隧道，长,11.2km,。,公路隧道建设还将持续高速发展，目前规划的高速公路隧道长度已超过,20km,。,陕西终南山隧道是世界长度第二，规模第一的公路隧道,世界上最长的公路隧道,24.5km-,挪威单洞双向行驶,厦门翔安海底隧道工程,F3,F1,F4,F2,F1,、,F2,、,F3,、,F4,：全强风化深槽,全强风化层,全强风化层、部分透水砂层,海水最深约,30m,52m,22m,服务隧道,2.,公路隧道基本概念,2.1,公路隧道的定义,公路隧道是修建在岩石或土体内的用来通过车辆与行人的地下建筑物,.,国际道路协会,:,长度至少为宽度的,5,倍,.,2.2,中国公路隧道分类,特长隧道,:3000m,以上,长隧道,:1000m,以上至,3000m,中隧道,:500m,以上至,1000m,短隧道,:500m,及以下,2.3,公路隧道特点,（,1,）隧道结构类型多：,按布设形式有分离式、连拱、小净距、分岔式隧道；按车道数分，有二车道、三车道隧道，四车道隧道，跨径大，断面扁平。,从隧道所处地质环境来讲有黄土隧道、采空区隧道、高地应力隧道、寒区隧道、岩溶隧道等。,（,2,）隧道建设必须考虑安全与环保问题,应适应建设条件。,（,3,）隧道为地下建筑物,隐蔽工程，建成后不可逆转，要求隧道结构稳定可靠。,（,4,）通行车辆与行人，对隧道内环境要求高,以人为本,以车为本,安全至上，通风、照明、防灾救援技术要求高。,（,5,）隧道设计为动态设计,施工为“信息化施工”。,（,6,）隧道开挖方法、支护时间、支护刚度、二次衬砌施作时间对结构受力影响很大。另外受地质条件影响大,施工方式应多样化,.,做到石变我变，使支护结构同围岩受力环境匹配。,（,7,）施工环境差,能见度低、空气质量差、噪音大，施工作业空间小，各工序干扰大。,（,8,）隧道不可预见的因素较多，施工风险大。,（,9,）隧道工程大部分是隐密工程，只有一个可视面，检测手段不成熟，工程隐患难以发现。,（,10,）隧道一般地处山区，交通不便，生活、施工条件艰苦。,2.4,公路隧道设计,公路隧道设计原则,贯彻建设方针，遵守设计规范、标准。,满足功能要求，适应建设环境。,远近结合,注重方案比选，树立,“,设计创作,”,理念。,树立,“,全寿命周期成本,”,理念,按,“,百年大计,”,设计。,“,以人为本,安全至上,”,，提供舒适的运营环境。,注重环保与洞口景观设计。,注重节能,建设节约型隧道。,隧道布设形式,对于一级及高速公路等上下行隧道一般有三种布置形式：上下行分离式隧道,小间距上下行分离式隧道,连拱或上下双层隧道,中长及特长隧道洞内设车、人行横通道及应急停车带。上下行中长隧道洞口外设联络道。,挖深大于,30m,，需做路隧比较,.,隧道是永久构造物,地质往往起决定作用，隧址选择应避重就轻,趋利避害，将隧道布设在地质、地形条件较好处，若无法避免应采取稳妥、可靠的工程措施。,分离式隧道,傍山隧道,连拱隧道,综合比选，有专家提出,“,宜近不宜连,”,。,尽量采用复合式中墙。,曲中墙断面,直中墙断面,小净距隧道,隧道结构设计,1,、衬砌类型：,整体式、拼装式、锚喷（单层）、复合式衬砌,2,、常用类型：,明洞段整体模筑式衬砌，暗洞段复合式衬砌，复合式衬砌又分为三次衬砌（超大跨径、地质复杂）。,3,、断面形式：,有圆形断面（,TBM,或盾构施工）、马蹄形断面（钻爆法施工）、矩形断面（主要是在明洞段，国外应用较多）。,4,、设计方法,由于隧道埋置于地下，具有环境条件的的不确定性，且取得实测信息量有限，还有计算模型及参数选取的不确定性，使得隧道设计仍是以工程类比为主，数值分析为辅，施工期间注重动态设计。,5,、常用计算模式,有荷载结构法、地层法。,圆形断面（,TBM,法）,马蹄形断面（钻爆法）,单层衬砌,2.4,隧道施工方法分类,1,、隧道施工方法,大致可分为明挖法与暗挖法。,明挖法可分为：,基坑开挖法、盖挖法、沉管法,暗挖法可分为：,钻爆法与非钻爆法,非钻爆法有：盾构法、掘进机法、顶进法,钻爆法又分为传统矿山法与新奥法。,2,、山岭公路隧道常用施工方法,主要有两大类，一是广为应用的,钻爆法,，,一为,TBM,法,。,2.5,矿山法,1,、传统矿山法是把地层压力作为外力荷载全部作用在衬砌上；与新奥法是不同，,新奥法,是把围岩和支护结构作为一个统一的受力体来考虑，围岩和支护结构相互作用。,2,、传统的矿山法是以木或钢构件作为临时支撑，待隧道开挖成型后，逐步将临时支撑撤换下来，而代之以整体式厚衬砌作为永久性支护的施工方法。,3,、传统矿山法施工遵循“少扰动、早支撑、慎撤换、快衬砌”的原则。,4,、按衬砌的施作顺序可分为：先墙后拱法和先拱后墙法，目前已很少用。,5,、在城市地铁暗挖隧道修建过程中目前采用的是改进的矿山法，其支护形式为超前管棚、喷锚支护、型钢支撑等，基本采用复合式衬砌结构。传统矿山法施工流程,2.6,新奥法,新奥法的基本概念,新奥法是由奥地利的米勒教授在上世纪,50,年代总结了前人的经验后所提出来的一套隧道设计、施工技术，简写（,NATM,）。,新奥法以维护和利用围岩的自稳能力为基点（即要保护围岩），采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分（使隧道围岩成为承载“结构”），并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工的方法。,新奥法要点,（,1,）洞室开挖尽量减少对地层的扰动，最大限度地利用和发挥围岩的自承能力,（,2,）用系统锚杆、喷射混凝土和钢拱架的一种或几种组合形成初期支护，既要保护或发挥地层的自承载作用。,（,3,）要允许围岩有一定的变形，不要试图阻止围变形，要限制围岩变形，要防止围岩过大变形，发生垮塌。,（,4,）应在恰当的时机，施作相应的支护结构。软岩中隧道需要将支护做成封闭的衬砌，即同时施作仰拱。用封闭衬砌保证地层承载环的作用。,（,5,）在初期支护与二次衬砌之间施作防水层，防止水进入二次衬砌，与永久支护构成复合衬砌是新奥法的内容之一。,（,6,）支护应及时，柔支护，不能太刚，适应围岩变形。,（,7,）要进行现场量测，掌握围岩应力状态和围岩、支护变形发展趋势，及时调整支护参数和二次衬砌的施作时机、施工方法调整。,（,8,）以描述性的地层分类为基础，选择恰当的临时支护，监控量测和应用辅助支护措施，充分地利用围岩天然的自承能力，满足地层反力曲线，最终成为一种均匀的承载结构，保证隧道结构安全、节省工程费用。,新奥法力学特征,围岩位移及支护抗力特征曲线,新奥法主要包括三方面的内容：,（,1,）保护围岩,支护,-,围岩共同作用。,（,2,）柔性支护,锚喷网综合支护主要支护手段。,（,3,）设计、施工、监测一体化,信息化施工。,新奥法基本原则“少扰动、早喷锚、快封闭、勤测量”。,隧道结构采用复合式衬砌，初期支护由喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢架等组成，二次衬砌为模筑混凝土结构。,新奥法三大支柱：光面爆破、喷锚支护、监控量测。,初期支护,初期支护,:,喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢拱架,1,喷混凝土,喷混凝土类型,：,素喷混凝土、网喷混凝土、喷钢纤维混凝土（或掺加聚丙烯纤维）,喷混凝土作用：,支承围岩，,能与岩层粘贴并与围岩形成统一承载体系,。,填平补强围岩，,对围岩节理、裂隙起充填作用,。,覆盖围岩表面，,防止围岩风化,、,松动。,能控制围岩变形,。,喷射混凝土施工工艺,可分为干喷、潮喷和湿喷三种，目前主要采用湿喷。,干喷工艺示意图,湿喷工艺示意图,2,锚杆,（,1,）常用锚杆种类,全长粘结型锚杆：普通水泥砂浆锚杆、早强水泥砂浆锚杆、树脂锚杆、水泥卷锚杆、中空注浆锚杆和自钻式注浆锚杆等；,端头锚固型锚杆：机械锚固锚杆、树脂锚固锚杆、快硬水泥卷端头锚杆等；,摩擦型锚杆：缝管锚杆、楔管锚杆、水胀锚杆等；,预应力锚杆。,（,2,）锚杆作用,“悬吊”作用。,提高层间摩阻力，形成“组合梁”；,加固围岩,3,钢拱架,（,1,）钢拱架的种类,格栅钢架（三角形、矩形）,型钢拱架（工字钢、,H,型钢、,U,型钢）,（,2,）钢拱架的作用,钢支撑和锚喷支护的作用机理不同，钢支撑是依靠“被动支撑”来维持围岩稳定的，是传统的支护方式。,提高初期支护的强度和刚度。,抑制围岩较大变形、防止掉块、塌方和围岩失稳，有利于于保护工作面人员的安全。,作为超前支护的支撑构件。,二次衬砌,（,1,）二次衬砌类型：,钢筋混凝土结构,素混凝土结构,（,2,）二次衬砌的作用：,是隧道耐久性的需要。,在地质条件较好地段如,I-III,级围岩，一般作为安全储备；,IV,、,V,、,VI,级围岩中为承载结构，尤其是地下水丰富地段（承受水压力）、大变形段、膨胀性围岩段是重要的支护措施。,是隧道结构“内实外美”的直接体现者。,防水的主要组成部分。,（,3,）二次衬砌施作时间：,一般情况下要求二次衬砌应在围岩及初期支护稳定后施作，这时二次衬砌基本不受力。,浅埋段、塌方段、土层围岩及软弱围岩段等，除加强初期支护外，应提前施作二次衬砌，二次衬砌应加强；,对于膨胀性围岩、高地应力大变形地段，不能马上施作二次衬砌，应让地应力适度释放，可采用多次支护方式。二次衬砌加强。,二次衬砌距掌子面的距离,V,级围岩,50m,、,IV,围岩,100m,、,III,级围岩,150m,以内。软岩段其距离还应减小。,辅助施工措施,（,1,）适用范围,对位于自稳时间短的软弱破碎岩体、浅埋软岩和严重偏压段、岩溶流泥地段、砂层、砂卵（砾）石层，断层破碎带以及大面积淋水或涌水地段的隧道，应采取辅助施工措施，和锚喷支护相结合，提高围岩的自稳定能力，保证开挖及后续作业安全进行。,（,2,）常用辅助施工措施,洞内：,长管棚、超前小导管、超前锚杆,超前围岩深孔预注浆,.,地表：,地表锚杆预加固、地表小导管注浆加固,其他方法,：,冻结法、水平高压旋喷法等,开挖方法,（,1),新奥法开挖方法,基本上可分为三大类：,全断面开挖法,台阶法,分部开挖法。,（,2,）全断面开挖法：,全断面法适用于,III,I,级围岩中。,其优点是：工序少，相互干扰少，便于组织施工和管理；工作空间大，便于组织大型机械化施工,（,3,）台阶法：,台阶法中包括长台阶法、短台阶法和超短台阶法等三种。,长台阶法,该方法是将断面分成上半断面和下半断面两部分进行开挖，上、下断面相距较远，一般上台阶超前,50m,以上或大于,5,倍洞跨。上下台阶施工干扰较小，可平行作用，一般应用在硬质岩段。,短台阶法,该方法也是分成上下两（或三）个断面进行开挖，只是两个断面相距较近，一般上台阶长度小于,5,倍但大于,1,1.5,倍洞跨。短台阶法可缩短支护结构闭合的时间，有利于控制隧道收敛变形，适用于,V,、,IV,级围岩。短台阶法的缺点是上台阶出碴时对下半断面施工的干扰较大，不能全部平行作业。,施工中应注意：初次支护全断面闭合要在距开挖面,30m,以内，或距开挖上半断面开始的,30,天内完成。初次支护变形、下沉显著时，要提前闭合，或改用其它开挖方法。,超短台阶法,该方法也是分成上下两（或三,),部分，但上台阶仅超前,3,5m,，但应注意要保证掌子面的稳定。超短台阶法初次支护全断面闭合时间更短，更有利于控制围岩变形。超短台阶法适用于膨胀性围岩和土质围岩以及城市浅埋隧道，要求及早闭合断面的场合。,超短台阶法的缺点是上下断面相距较近，机械设备集中，作业时相互干扰较大，施工速度较慢。,施工时应注意：在软弱围岩中施工时，应特别注意开挖工作面的稳定性，必要时可采用辅助施工措施，如向围岩中注浆或打入超前水平小钢管，对开挖面进行预加固或预支护。,环形开挖留核心土台阶开挖法,当开挖后掌子面不能自稳，在短台阶与超短台阶开挖时，一般将断面分成为环形拱部、上部核心土、下部台阶等三部分。环形开挖进尺为,0.5,1.0m,，不宜过长。上部核心土和下台阶的距离，一般为,1,倍隧道洞跨左右。,在台阶分部开挖法中，因为上部留有核心土支挡着开挖面，而且能迅速及时地施工拱部初次支护，所以开挖面稳定性好。适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩中。,开挖时应注意问题：虽然核心土增强了开挖面的稳定，但开挖中围岩要经受多次扰动，而且断面分块多，支护结构形成全断面封闭的时间长，这些都有可能使围岩变形增大。要结合辅助施工措施对开挖工作面及其前方岩体进行预支护或预加固。,临时仰拱法,该方法是在台阶法开挖基础上，为控制围岩变形而增加临时仰拱，一般适用于土质或软岩段。,其优点是施工安全度较高、控制地层变形较好。缺点是施工进度较台阶法慢，但较“,CD”,工法快。,施工应注意问题：做好临时仰拱钢架与隧道内钢架的连接，临时仰拱长度宜,4m,以上，临时仰拱 及时封闭，控制好上下台阶的高度和纵向长度。,采用何种台阶法，可根据以下两个条件来分析决定：,（,1,）初次支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差，闭合时间要求越短；,（,2,）上断面施工所用的开挖、支护、出碴等机械设备施工场地大小的要求。,在较弱围岩中应以前一条件为主，兼顾后者，确保施工安全。在围岩条件较好时，主要考虑是如何更好地发挥机械效率，保证施工的经济性与安全性，故主要考虑后一条件。,（,4,）分部开挖法,又可分为以下三种形式：,a.,双侧壁导坑法,（眼镜法）,b.,交叉中隔壁法,c.,中隔壁法,双侧壁导坑法,适用于洞口段、超浅埋段、软弱破碎围岩或土质围岩段，一般用于,、,VI,级围岩，该方法有利于及时形成封闭环。,这种方法一般是将断面分成四块：左、右侧壁导坑、上部核心土、下台阶。导坑尺寸宽度不宜超过断面最大跨度的,1/3,。左、右侧导坑错开的距离，应根据开挖一侧导坑所引起的围岩应力重新分布的影响不致波及另一侧已成导坑的原则确定。,其优点是：施工安全度高、控制地层变形好，现场实测表明，双侧壁导坑法所引起的地表沉陷仅为短台阶法的,1/2,。,缺点：施工进度慢、临时工程量大、造价高。,施工控制要点：超前支护、刚支撑连接、锁脚锚杆（管）、仰拱的及时封闭、临时支撑的拆除时机及长度。,CRD,工法,CRD,工法在控制地层位移方面稍逊于双侧壁导坑法，适用于,V-VI,级围岩浅埋、偏压、富水等地段，采用自上而下分为二至三步开挖中隔墙的一侧，并及时支护。,需设置临时仰拱，步步成环，自上而下，交叉进行，中隔壁及交叉临时支护，在灌注二次衬砌时，应逐段拆除。,CD,工法,适用于浅埋段、软岩段，一般用于,级、,V,级围岩地段。,优点：施工安全度较高、控制地层变形较好。,缺点：施工进度较台阶法慢，但较“,CRD”,工法快，临时工程量和造价也是较台阶法大，但较“,CRD”,工法小。,施工控制要点：刚支撑连接、锁脚锚杆（管）、左右部台阶的高度和纵向长度、临时支撑的拆除时机及长度。,中（侧）隔壁拆除,采用,CD,、,CRD,、双侧壁导坑施工中（侧）隔壁、中（侧）隔墙拆除是一道关键工序，应加强监测，确保中（侧）隔墙拆除以及支护结构的安全性：,在拆除作业前，宜在洞口选择适当长度作为试验段，以获得经验数据。,在初期支护闭合，沉降和变形基本趋于稳定时，开始拆除中（侧）隔壁。,洞口段宜由里向外拆除，拆除后及时修筑仰拱。,纵向上间隔拆除，横向可先切割出一,V,形口，观察初期支护变形情况，当变形较大时将其重新连接，增强初期支护刚度或增加临时支撑。每一次纵向拆除程度视仰拱一次灌筑长度确定，可控制在,5-15m,左右。,新奥法,（,NATM,）,施工,2.7,隧道洞口段设计与施工要点,1,洞口段设计要点：,隧道洞门是隧道进出口标志，有削竹式、端墙式、台阶式、翼墙式、柱式以及特殊设计的洞门形式。,洞口位置确定遵循,“早进晚出”“零埋深”,的原则。,洞门设计应与地形协调、环境协调、地质协调。,贯彻,“,不破坏是最好的保护,”,，尽量保护自然环境。,位于沟谷或邻近沟谷应充分做好防洪工作，防止洪水或发生泥石流时倒灌到隧道内。,边坡和仰坡以上可能滑塌的表土、灌木及山坡危石 等应清除或加固。,2,洞口段施工要点：,优先采取“零开挖”进洞方案，合理确定明暗洞交界面位置。,先期完成洞口排水工程施工再进行土石方挖。,严禁对边坡大开大挖，应边挖边护。,不良地质段（如可能出现的滑坡、崩塌、偏压等），应在进洞前按设计要求对地表及仰坡进行加固防护，排除边仰坡危险源（如山坡危石、沟渠、积雪、冻冰等）。,洞口段开挖应遵循“超前支护，台阶开挖；短进尺，弱爆破；强支护，勤量测”的原则。尽早施工仰拱，封闭受力结构。,及早施工明洞及洞门土建工程，保证洞口安全。,受地形限制或修建便道很长可利用横向支洞先进洞，回作洞门,重视洞口的植被恢复和绿化。弃碴场应遵循“先防护，后弃置”的原则。防护方案应与水土保持方案一致。,桥隧相接的洞口应合理安排施工工序，避免桥台施工对隧道洞口产生不利影响，必要时可将桥台设置于隧道内。,2.8,隧道围岩监控量测,1,围岩监控量测,（,1,）围岩监控量测是新奥法施工三大支柱之一,是施工过程中必须的的工序，应列入施工循环时间内，绝不能为抢进度而不能正常实施或流于形式。,（,2,）是使整个施工过程始终处于,“,受控,”,状态的保证。,2,监控量测的实施,监控量测分必测项目与选测项目两大类。,在实施中应注意,:,测点的合理布设，,量测数据的 管理、分析与应用。,必测项目有拱顶下沉、净空收敛、地表下沉。,收敛量测可采用非接触三维量测技术或收敛计。,2.9,隧道地质超前预报,地质超前预报作为一道重要工序纳入到施工全过程的控制管理之中,.,施工中应紧跟隧道开挖，进行地质状态观察与围岩变形量测,.,地质超前预报,采取地震法（长距离）、地质雷达（短距离）、超前钻探等方法,.,TSP,超前预报技术只能作为,“,参考面,”,，不能作为施工依据，对存在问题段落采用地质雷达等进行精密探测，有必要时，进行超前钻探，,“,眼见为实,”,。,地质超前预报若由第三方实施，应紧密配合，加强信息传递。,3,黄土隧道施工要点,3.1,黄土力学性质及特点,（,1,）中国黄土分布较广，面积约,63,万平方公里。按形成的年代可分为老黄土和新黄土，老黄土有早更新世,Q1,午城黄土和中更新世,Q2,离石黄土；新黄土有晚更新世,Q3,马兰黄土和全更新世,Q4,新近堆积黄土。,（,2,）黄土在一定压力作用下，受水浸湿后，土的结构受到破坏而发生显著下沉现象的，称为湿陷性黄土。黄土受水浸湿后在自重压力下发生湿陷的，称自重湿陷性黄土；在自重压力下浸湿不发生湿陷，但在附加压力下发生湿陷的，称非自重湿陷性黄土。,（,3,）黄土具有各种节理，最常见和最发育的是垂直节理，它形成了黄土地区特有的高峭土壁和直立土柱的黄土景观。,（,4,）黄土地区一般比较干燥，地下水不丰富，但不能得出黄土层中无地下水的结论。黄土遇水最易软化、崩解，基础承载能力迅速下降而导致下沉，这是黄土最大的弱点。,（,5,）从工程特性上讲，黄土隧道变形的主要表现形式为初期支护的“整体下沉”，收敛值较小，因此不能像岩石隧道在隧道开挖后还需等到围岩应力释放到平稳后再衬砌，而是尽可能控制变形的发生，即黄土隧道安全施工的关键是有效“控制变形”。,3.2,黄土隧道常见病害,（,1,）进洞段受过大变形沉降以及节理面、水的影响易出现洞口坡体失稳，甚至诱发山体滑坡。,（,2,）隧道以整体下沉为主，拱顶下沉大于水平收敛，每次分部开挖后初期支护都有下沉，容易造成拱顶侵限甚至塌方，,初支拱顶、拱腰纵向开裂，,因此施工中应以控制“垂直变形”为主。,（,3,）浅埋段施工导致,地表开裂，裂缝随掌子面前进而前移，甚至,发生塌方冒顶；,（,4,）当雨水下渗后是土体含水量增大，使土体侧向和垂直压力变大，导致隧道变形会加剧；洞身含水较大地段在开挖土体临空后，土体孔隙间薄膜水、孔隙水在重力的作用下，缓慢向临空面汇集，使土体承载能力降低，引起初期支护整体下沉，拱顶下沉速率和下沉量均较大。,（,5,）新黄土隧道变形收敛量普遍较大，老黄土隧道变形收敛量普遍要小，在初期支护仰拱封闭成环后收敛变形趋于稳定，要控制初期支护的变形量就必须尽早封闭仰拱或临时仰拱。,（,6,）仰拱施作质量差，路面底鼓、纵向开裂。,（,7,）黄土隧道不宜形成承载拱，一旦发生坍方，坍体影响范围很大，且塌方先兆不是很明显。,3.3,黄土衬砌结构,目前隧道衬砌结构主要有两种类型：,双层模筑衬砌结构,：是基于矿山法施工的双层模筑混凝土衬砌结构（主要在甘肃应用较多），是从最初的矿山法一次衬砌演化到两次衬砌。,复合式衬砌结构,：是基于喷锚构筑法的复合式衬砌结构。考虑到黄土围岩开挖后不能暴露时间过长，需及时封闭，否则围岩周壁会有地下水渗出，使围岩体松弛加快，进而造成片帮与坍塌，因此，目前多采用复合式衬砌。,模筑双层衬砌,一次衬砌由模筑混凝土、钢拱架、锁脚钢管、超前注浆导管组成；二次衬砌采用钢筋混凝土衬砌；在一次衬砌与二次衬砌之间全断面铺挂防水卷材。,复合式衬砌：,黄土隧道复合式衬砌结构特点：,（,1,）黄土地层承载力低，具有可压缩性，蠕变时间长，因此应强调初期支护的强度与刚度，二次衬砌同样宜加强,（,2,）新黄土段、浅埋段、含水量大地段宜采用型钢拱架，并加强钢拱架的纵向连接。深埋段、少水的老黄土段可采用格栅钢架。,（,3,）加强拱脚基底设计，结合分部开挖断面，初期支护喷混凝土采用扩大拱脚，增加锁脚锚杆（管），有效控制钢拱架整体下沉。,（,4,）对于径向锚杆的作用目前还存在较大分歧，一种认为锚杆对控制隧道位移、确保衬砌受力的合理性以及对塑性区的控制均有明显的效果。另一种认为在隧道洞口及洞身浅埋、含水量较大地段，可取消隧道两侧地层破裂角以内径向锚杆，即有整体下沉的围岩中拱部锚杆的支护效果不大，锚杆基本没有作用。,（,5,）根据现场量测及施工效果看，在新黄土段及浅埋段宜弱化拱部锚杆的设置，重视墙部及锁脚锚杆的设置。,（,6,）径向系统锚杆建议弃用砂浆锚杆和注浆锚杆，采用改用药卷式锚杆。,（,7,）二次衬砌由于黄土变形稳定时间长，二次衬砌厚度比一般山岭区石质围岩隧道的二次衬砌厚，且多采用钢筋混凝土结构。,（,8,）二次衬砌应尽早施工，二次衬砌距掌子面距离：老黄土不宜大于,50m,，新黄土不宜大于,40m,，但当其含水量大于,20%,时，其间距还应减短,5-10m,。,隧道洞口浅埋段,（,1,）对洞口浅埋、偏压段可采取减载削坡或反压回填等方法处理。,（,2,）隧道施工前先对黄土陷穴、落水洞、冲沟进行回填处理，做好排水设施。洞口施工尽量避开雨季。,（,3,）对于新黄土，或含水量高的老黄土，或地形陡竣（导致仰坡很高），或位于冲沟附近，存在落水洞、陷穴时，洞口第一环应采用长管棚预加固，长管棚内应注双液浆。若采用小导管加固，当洞口出现坡体坍塌时易将小导管全部拉出，并将套拱推倒。,（,4,）对于老黄土地层，当含水量不高，且地形基本正交时可采用超前小导管，但仍宜设置套拱（以起到稳固坡面的作用）。,（,5,）黄土边仰坡坡率应结合各地黄土性质分析确定，如在陕西，黄土地区边仰坡多采用陡边坡宽平台，以利于雨水的及时排泄，减小对边仰坡的冲刷。,（,6,）超浅埋隧道：应作明挖、回填创造暗挖条件、明做护拱暗挖隧道等方案的详细比较。,（,7,）黄土段套拱应施工至墙角，当基础承载力不足时应采用扩大拱脚或再增打钢管桩，套拱几何尺寸应适当放大。,隧道地基加固,（,1,）一般新黄土的地基承载力仅为,120 kPa,左右，老黄土的地基承载力仅为,220 kPa,左右，无法满足隧道对地基承载力的要求，必须对地基进行加固处理，否则,易引起基础沉降，衬砌开裂等病害。,（,2,）当基础承载力不满足设计要求时应进行基底换填或加固处理，一般多采用三七灰土换填。,（,3,）当为湿陷性黄土时本着先保护后加固的原则进行处理，可采取基底垂直或水平旋喷桩、水泥土挤密桩、树根桩、注浆、三七灰土换填等措施。,（,4,）在基底处理过程中应尽可能减小基础加固对开挖边仰坡或隧道初期支护结构的不利影响。,（,5,）应尽可能减少重载车辆对基底的冲击力,限制车速,减少对围岩的扰动，尽早实现仰拱封闭成环。,3.4,黄土隧道施工,（,1,）黄土隧道施工原则,应根据黄土性质、含水量、隧道跨度与地形条件选择适当的开挖方式。,遵循,“先探测、管超前、非爆破、严控水、强支护、早衬砌”,的理念。,突出,“一短、二快、三及时”,（即短进尺、快支护、快封闭、及时量测、及时反馈、及时二衬。,对于湿陷性黄土应加强,基底加固,，控制围岩变形。,（,2,）黄土隧道开挖方法,双车道隧道：老黄土段可采用上下台阶留核心土法开挖，,有水地段可采用“,CD”,法开挖,；新黄土浅埋段采用,CRD,或,CD,法开挖，深埋段采用,CD,法或留核心土台阶法开挖。,当其含水量超过,20%,，建议采用,CRD,法或,双侧壁法开挖。,三车道隧道：老黄土段可采用留核心土三台阶法或,CRD,开挖；新黄土段采用双侧壁导坑法开挖或,CRD,法开挖。含水量大时可采用双侧壁法开挖。,（,3,）预留下沉量的设置,黄土隧道沉降量较大，在施工中应采取有效措施控制沉降。,黄土隧道沉降量，尤其是新黄土地层应比一般围岩段大。对于双车道老黄土段可控制在,10-15cm,，新黄土段控制在,20-25cm,。三车道老黄土段可控制在,20-25cm,新黄土段控制在,30-35cm,。含水量较大还应加大,5-10cm,。,优先采用改变开挖方式控制沉降，万不得已再采取加大预留变形量的方式，主要的拱部抬高。,4,隧道建设质量通病及其预防措施,隧道为地下隐蔽工程，若存在质量与安全隐患，施工后返工难度大，在建设过程中应严格工序管理，克服隧道建设质量通病，加强环节控制，不合格工序未整改前不得进入下一道工序，保证工程质量。,对原材料、混凝土配合比等进行有效管理，对关键施工工序和隐蔽部位，要求全程旁站监督；全面推行推行“初支验收制”，将质量隐患消灭在二衬施作之前，使施工工艺规范化。,4.1,隧道施工原材料,（,1,）质量通病：,以次充好。,砂石原材料含泥量大、级配不合设计要求。,钢筋（架）为瘦身型（强度、重量不足）。,（,2,）控制措施：,加强检查，提高抽检频率。,加强对砂石等原材料的检验，含泥量大应及时清洗。,不合格建筑材料严禁进场，进场的应坚决清理出场。,4.2,洞口开挖,（,1,）质量通病：,准备不足先行开工，开挖后不能及时进行支护，明洞因没有拼装台车无法施工，诱发坡体失稳甚至发生滑坡。,不按设计图纸随意大开挖，不注重环境保护。,开挖后不及时进行边仰坡防护，或防护措施不当。,开挖后弃渣就近堆放，堵塞了既有沟谷，雨季时发生倒灌现象。,临时喷锚支护喷混凝土厚度不足，锚杆长度不足、注浆不饱满，支护没起到应有的作用。,开挖边仰坡防护与地层条件不适应，防护手段单一，导致边仰坡失稳。,（,2,）控制措施：,应充分做好技术准备，建筑材料、模板台车等准备到位。,对设计文件确定洞口位置进行核查，合理选择进洞方案，严禁对边坡大开大挖。条件允许时，宜采取“零开挖”进洞方案。,做好截排水措施，尽量早施工洞门与明洞，及时稳定边仰坡。,对需要加固的边仰坡，应采用环保设计理念，采用与地层条件、环境相适宜的处治方案，与洞口绿化工程相匹配，尽量恢复原有植被。,洞口开挖后弃方应运至专门的堆砌场，不能就近堆砌，以免堵水既有排水通道。,4.3,辅助施工措施,（,1,）质量通病：,锚杆、钢管长度不足，长管棚接头随意点焊或钢管丝扣连接不牢，锁脚锚杆（管）与钢架连接不可靠。,根数不足，布置间距随意加大、设置范围缩小。,超前锚杆或超前小导管不注浆，仅对端部进行封堵，或仅将小导管顶入，长管棚注浆量不足或少数几根注浆，不注浆钢管或锚杆孔成为了集中渗水通道。,钻孔角度比较随意，向上超高过多或向下侵入到开挖断面内。锁脚锚杆打设方向为水平向。,注浆工艺达不到要求，注浆压力控制不严，压力表形成虚设，对于超前小导管注浆没有很好的封堵措施。,注浆效果无检验。,长管棚打设方向偏差大，与后续小导管重叠加固方式没有形成。,材料问题,a,、大直径改为小直径。,b,、管壁厚减薄。,c,、选用劣质材料。,d,、材料配合比随意，没有准确计量。,e,、无试验配合比。,（,2,）质量控制措施,加强现场材料检查，应保证使用材料材质、规格、型号、技术指标满足规范与设计要求。,加强施工过程控制：,a.,确保按设计长度施作，长管棚接头应确保质量，不能成为薄弱环节，施工打入后断开。,b.,加强现场测量，保证孔位偏差、孔深偏差在规范要求范围内，对于长管棚应根据测量结果随时修正。,c.,采用钻孔设备应满足管棚孔径要求。,d.,锁脚锚杆（管）应与钢拱架连接牢固，打设方向符合设计要求。,e.,加强注浆过程监控，浆液配比应准确并与地层条件相适应，应采取相应的封堵措施，确保注浆效果。,加强施作质量与注浆效果检查。,（,3,）注浆施工控制标准,:,施工控制标准应通过现场检测，可按以下三个条件进行控制：,按注浆总量控制。,按耗浆量降低率控制。,按注浆压力控制。,（,4,）注浆检测方法,检查孔法，可采取钻孔取芯法，检查注浆饱满程度与扩散范围。,物探法，可利用声波监测仪检测注浆前后波速变化，以此评判注浆效果，此方法还不成熟，准确性有待进一步改进。,4.4,爆破开挖,（,1,）爆破技术质量通病：,钻爆设计不合理，起爆顺序错误，炸药、雷管选择不当。,装药量、间距布置不合理，对围岩扰动大，或导致已做支护受损，甚至对另侧隧道产生不利影响。,为抢进度盲目放大炮、支护不及时，爆破后诱发坍方。,光爆效果差，没有动态的调整钻爆设计。欠挖范围大，加大了二次处治工作量；超挖严重，容易留下空洞，加大了工程处治费用。,施工操作不当，施工控制不到位，如轮廓线、钻孔位置放样不准确、钻孔定位或钻进角度偏差控制不好、少打眼或减少钻孔深度、采用过多装药量来增加开挖进尺；手持风钻施工时工作平台高度不够而使钻孔向上倾斜过大等。,（,2,）开挖质量通病,开挖方法不对，与隧道地质条件不适应，如软弱围岩段应采用留核心土开挖法但采用了长台阶法，导致支护侵限。,盲目加大开挖循环进尺，支护不及时导致掉块、坍塌。,工序衔接不当，如开挖后不能及时进行初喷，锚杆往往滞后很长时间施作，二次衬砌施作时间不当。,支护措施施作效果差，如锚杆不加垫板、超前支护与锚杆不注浆、钢架与围岩不密贴、衬砌背后有空洞等，导致支护开裂。,（,3,）质量控制措施,钻爆开挖采用光面爆破或预裂爆破技术，使岩体形成预期断面轮廓，爆破岩石块度均匀，并尽量减小对围岩的扰动。,在岩石开挖前应根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、循环进尺、钻眼机具和爆破材料等进行钻爆设计。施工中根据钻爆效果及时优化调整钻爆设计，合理选定参数。,施工中应加强管理做到炮位准、跑眼直；起爆有序；少装药、弱爆破。,选择与岩石声阻抗相匹配的炸药品种，利用装药不偶合系数或相应的间隔装药方式，利用空孔导向，或在有条件时采用异型钻头钻凿有翼形缺口的炮孔等控制超欠挖。,炮眼痕迹保存率：硬岩,80,，中硬岩,60,选择与地质条件相适应的开挖方法。,加强工序控制与各环节管理，保证支护措施的施作效果。,4.5,喷射混凝土,（,1,）喷射混凝土质量通病：,喷射混凝土厚度不足，喷混凝土表面平整度差。,初期背后超挖处回填片石、杂物，导致支护与围岩不密实，或添加石棉瓦、木板后喷混凝土，对空洞不予处理。,配合比不合理，砂石料含泥量大，喷射混凝土强度不足。,喷射不及时，尤其省掉了初喷工序。,喷射仍采用干喷方式，施作质量差，回弹量大，不密实。,喷射工艺控制不到位，喷射角度、距离掌控不好，喷射工序不合理，如先喷拱部后喷拱脚导致拱脚全部为回弹料堆积。,对于台阶法开挖接头处不做处理，使接头成为薄弱环节。,有涌泥不作处理，喷混凝土与涌泥混杂。,对淋（涌）水没有采取处治措施，导致喷射混凝土质量差。,（,2,）质量控制措施：,加强原材料及外加剂检查，保证原材料符合设计要求。,采用湿喷工艺，确保喷射混凝土强度与厚度。,对于初支背后空洞应按规范及设计要求进行处理。,在喷射结束后备,4h,内不得进行下一循环爆破作业。,避免形成凹凸波浪形的现象，保证喷混凝土的整体性和强度。,开挖后地下水丰富时应先治水再喷射，确保,喷射混凝土与围岩的粘结力。,（,3,）喷混凝土检测,喷混凝土强度,喷大板切割法,-,简单但结果可能与实际喷射有差距。,现场切割法,-,检测结构可靠但比较麻烦。,喷射砼厚度,现场凿孔检查。,设置标杆检查。,采用地质雷达法检测。,4.6,钢筋网,（,1,）钢筋网铺设质量通病：,钢筋网片间距不规范，与围岩不密贴。,网片之间搭接长度不够，甚至没有搭接。,钢筋网片没有形成整体网，一循环一铺挂，没有形成纵向连接。台阶法开挖没有形成环向搭接。,不进行初喷铺挂钢筋网后再喷射混凝土或将上下双层钢筋网先行铺挂后再喷射混凝土。,（,2,）控制措施：,钢筋网片宜工厂化施工，保证钢筋直径及网格间距符合设计要求。,加强钢筋网片的纵向与环向搭接，确保钢筋网的整体受力效果。,按工序施工，不能为加快进度而随意减少工序。,4.7,锚杆,（,1,）质量通病：,锚杆长度不足，或钻孔深度不够锚杆外露太多。,设置间距随意加大，锚杆数量不足。,锚杆注浆不饱满，甚至不注浆；土质地层将锚杆顶入。,锚杆安装不规范，径向锚杆打设方向随意性大，尤其是拱部锚杆打设成了大角度超前锚杆，不加垫板等。,锚杆杆体直径变小或中空锚杆壁厚减薄。,锚杆打设时间严重滞后，锚杆打设仅是为了计量。,锚杆打设方向与实际地层条件不适应，出现锚杆平行结构面打设的情况。,不安装垫板，或安装了垫板但没有拧紧。,（,2,）锚杆质量控制,加强现场旁站，严格锚杆杆体材料、安装尺寸（间距、打设方向）、数量与锚杆长度检查，对锚杆注浆应跟踪注浆过程。,保证锚杆钻孔深度与有效锚固深度，锚固砂浆强度满足设计要求，锚固砂浆饱满。,锚杆打设方向符合设计文件或垂直主要结构面。,进行锚杆拉拔力试验（拉拔力指锚杆能承受的最大拉力），必要时可作破坏性试验进行检测；,采用药卷式锚杆应将锚杆进行旋转，确保浆液将锚杆包裹均匀充满。,按设计要求安装垫板，并拧紧。,4.8,钢拱架,（,1,）质量通病：,钢架间距随意过大，一次开挖距离过长。,钢架不与喷砼面密贴，不设置垫块。,钢架安装不直立，尤其是采用双侧壁法时，拱部钢拱架出现扭曲。,钢架接头不规范，接头钢板厚度减薄或上下钢板不能密贴，随意加焊钢筋，不用螺栓连接，采用点焊连接；连接螺栓直径减小或不是高强螺栓。,钢架基底有虚渣，拱架基础悬空。,采用瘦身钢架，利于小型号代替大型号。,钢架之间连接钢筋严重不足，焊接不牢固。,钢架加工尺寸偏差。,锁脚锚杆（管）与钢架连接不牢固。,（,2,）质量控制措施,加强钢架截面高度或型钢型号检查以及钢架主钢筋和腹筋直径，避免出现瘦身现象。,检查钢架几何尺寸是否按设计尺寸加工。,加强对钢架接头检查，确保钢架连接可靠，连接钢板厚度满足设计要求且上下钢板密贴。,加强对钢架焊接焊缝检查，焊缝应符合规范要求。,按设计间距架设钢拱架，钢架调整应根据监控量测数据分析确定，不能随意加大或减小钢架间距。,放样准确，保证钢架垂直度（小于,2,o,）要求。,加强对拱架基础的处理，有虚渣应清除，并避免拱脚处积水。,锁脚锚杆（管）应与钢架连接牢固、可靠。,（,3,）钢支撑的检测,加工质量检测,a.,尺寸；,b.,强度、刚度；,c.,焊接质量；,安装质量检测,a.,安装尺寸；,b.,倾斜度；,c.,连接与固定；,4.8,衬砌