隧道掘进.doc

隧道开挖、爆破、初支监理技术交底 隧道掘进
隧道掘进包括隧道内的施工测量防线、洞身开挖、弃渣运输等工序。隧道掘进质量会直接关系到隧道整体线型质量、结构受力状态、以及工程数量的增加。监理工作的要点是把握住每项工序的质量，使其对后序工作的不利影响降到最低程度，从而使隧道的整体质量达到规范和设计文件要求。
一， 隧道开挖监理事项
1,隧道开挖的一般要求
1)隧道施工前在决定开挖方法时,应对断面尺寸及形式、围岩条件、工区长度、工期、当地条件等综合考虑后，最大限度利用围岩自身具有的支承能力，在不使围岩松弛的情况下，尽可能使用开挖断面大的开挖方法。通常采用的开挖方法大体可按全断面法、台阶法、导坑超前法划分。
（1）全断面法适用于地质稳定的地层中，在大断面隧道施工中，开挖和支付衬砌能够使用大型机械，能实现机械化快速施工，且开挖一次完成，不存在多次挠动围岩情况。由于掌子面集中于一处，便于工程管理和质量控制；但对围岩条件变化的适应差，施工过程中遇有问题时，要改变施工方法往往非常困难。
（2）台阶法一般指上断面与下断面同时并进的开挖的方法。在围岩条件或施工机械不适合全断法施工时可采用这种开挖方法。围岩是否稳定，直接关系到台阶的长短，在膨胀性地层或在土砂地层中，通过断面支付尽快使衬砌早期闭合，以使掌子面稳定，要求将台阶长度尽可能短。多台阶法是在一般台阶法不能保证掌子面自立的情形下采用的，由于分段多，闭合时间晚，坑道变形会增大。与全断面法比较，台阶法使用的机械设备数目增多，且易出现各工序间的干扰，对工程管理和质量控制带来一定困难。
（3）导坑超前法包括侧导坑超前、下导坑超前、上导坑超前等。其中侧导坑超前是在断面较大，围岩支承力不够的情形下，以及限制覆盖层薄地表下沉的地段使用这种开挖方法，由于起开挖、支付施工较为复杂，因此要仔细研究各阶段的掌子面及支撑的稳定、坑道的变形动态、对下阶段开挖的影响、支付构件的接联等问题。
2）：隧道开挖方式有爆破、机械及人力开挖几种。决定开挖方式要考虑施工可能性及经济合理性，并力图使围岩不致松动。所以必须考虑隧道长度、断面尺寸及形状、围岩地质条件、隧道涌水、开挖方面及邻近构造物、对附近居民的振动、噪音干扰等因素选定开挖方式。
（1） 爆破开挖是利用炸药的化学能破碎岩石，是目前隧道开挖使用最多的开挖方式济。在使用中应注意尽可能的减少围岩松弛和断面挖超及对附近建筑振动损坏。
（2） 机械开挖是利用机械能压碎岩石，是噪音及振动均小的有利于环境保护的开挖方式，但使用常受施工工区长度、断面尺寸及形状、基岩强度、涌水条件等的限制。
（3） 人工开挖在施工效率、安全性等方面都很差，一般仅在其他开挖方式不宜使用、或围岩极不稳定、不得不用小断面开挖、未固结围岩中应用。
3）：隧道开挖的前提条件为：开挖后至支付完毕这段时间内开挖面应能够自稳，否则必须采用能稳定掌子面的措施。选择稳定掌子面的辅助方法要考虑围岩条件及实施效果。
（1） 稳定掌子面的一般对策有；环形开挖留核心土、缩短进尺及支撑间距、及早形成闭合支付等。
（2） 土砂围岩、破碎围岩及膨胀性围岩中稳定掌子面的辅助方法有；超前管棚、预注浆固结、插钢板支付等。
（3） 特殊地层中稳定掌子面的特殊方法有：帷幕注浆、井点降水、冻结法等。
4） 考虑变形余裕量后，其开挖轮廓线以外的超挖应尽量减少，不仅是因为超挖会增加出渣量和衬砌数量，而且是由于局部挖掉围岩会产生应力集中，不利于隧道结构的受力。
（1） 采用爆破法开挖时，要充分考虑围岩的岩质、裂隙、风化程度，实施爆破时应尽量减少剧烈振动，以免造成掉块形成超挖。
（2） 提高钻孔精度、研究光面爆破效果，减少超挖量。
（3） 严格控制插管、插板方向，在自立性差的围岩中，采用管棚法、插板法以使用超挖降低到最小。
5)从隧道开挖时起，就必须设置洞内排水沟设施。洞内排水不良会使路面泥泞降低作业效率，底板积水可能导致漏电致死人命。特别是像泥岩、凝灰岩、土砂等遇水软化的地层，洞室基脚遇水会下沉变形，将结结构产生极不利的影响。
（1） 施工中能自流排水的施工段应保持排水沟的畅通，软弱地层的排水沟应离开墙脚并用砂浆等材料封闭，不使水沿沟下渗。
（2） 需用水泵排洞内水的施工段，水泵的扬程、容量要有充分的余裕，并有备用水泵。
（3） 斜井、竖井应准备充足能力的排水泵等设备，并要考虑停电的对策。
2．爆破计划
1）制定爆破计划原则为：考虑围岩条件、隧道断面尺寸及形状、爆破进尺、开挖方法等，爆破应能炸出超挖少的平滑开挖面，且对围岩扰动少，依此为据确定炮眼长度和直径、掏槽方式、炮眼布置、炸药种类及使用量、雷管种类、爆破顺序等。特别是爆破进尺，应在研究岩质、裂隙、风化等围岩条件及掌子面自立能力的基础上确定。
2）爆破单位岩石，其炸药消耗量是计算炮眼数目的重要依据，其值应通过现场试验资料确定，爆破每立方米岩石用药量。
3．钻孔
1）选择钻眼机械时，有必要考虑岩质、隧道断面的尺寸和形状、开挖方法、爆破进尺、装碴、锚杆施工条件。爆破钻眼一般使用的凿岩机与重型凿岩机，而动力主要有气压与油压两种。风腿凿岩机的机动性强，多用于小断面场合；大型钻孔台车的操作和移动可进行遥控，能提高钻孔效率且钻孔精度也高。
2）钻眼之前应进行检查掌子面，清理浮石，确认有无残留炸药并采取回收措施，检查前一次爆破效果，确定改进措施，标画孔眼位置。
3）开始钻眼时应十分注意炮眼的位置和方向是否与爆破计划相符合，炮眼深度要求一致，不准许在前一轮残眼中继续钻眼。
4）钻眼中注意观察凿出的岩屑、钻孔排水的着色、水量等，以便于工作在一定程度上判断是否常涌水、瓦斯喷出、地质变化等情况。
4．炸药
1）爆破所填装的炸药应与掌子面条件相适应，有涌水的掌子面必须用防水炸药，地温高的掌子面必须用耐热炸药，有可燃瓦斯涌出的掌子面必须用消防爆炸药，并按爆破计划使用规定的起爆器材。
2）装炸药前逐孔检查所钻炮眼是否有坍孔，并检查掌子面有无钻孔时产生的浮石，特别是在有涌水掌子面更容易产生浮石和坍孔，应仔细的加以排除。
3）采用电子雷管爆破，要用规定的仪器和报警器确认杂散电流，漏电等强度都在安全范围内；同时保证衣着不致因带静电而放电；电雷管的脚线除联线外，应处于短路状态；天气有可能落雷时，中止装药作业。
4）按正确顺序谨慎进行装药，连接导爆索和雷管，并使用规定的捣棒和装填料，不致发生误爆或不爆现象。
5.爆破
1）爆破前明确危险区域，退避场所，定出爆破预告、点火、爆破解除的信号。
2）指定专人点火。
3）瓦斯浓度低于爆炸下限值的30%，进行爆破，否则禁止爆破。
4）电力起爆5分钟、导火线起爆15分钟后才能接近掌子面，并视硝烟排出情况而定。
5）经专人检查掌子面、清除危石、排除瞎炮及残留炸药后，确认安全才能开始后续作业。
6）观察爆破结果，如与爆破计划期望不符时，究其原因，并在随后的计划中反映出来。
6.机械开挖
1）机械开挖与爆破开挖相比较对围岩扰动较小，如地质条件适合，则能使开挖进度大为提高，但一般费用较高。
2）开挖机械的选择应考虑围岩条件、隧道断面尺寸和形状，隧道长度。自由断面掘进机有钻臂式掘进式、反铲式挖掘机，适用与单轴抗压强度20Mpa以下的软岩；隧道掘进机适用于单轴抗压强度20～100Mpa的中硬岩。钻壁式掘进机移动钻臂可进行部分断面开挖，也能适用大断面隧道的开挖，掘出速度不太高，但可获得较光滑的饿开挖面；反铲式挖掘式配合人工围边开挖可提高掘进速度，降低劳动强度；隧道掘进机适合圆形隧道全部面开挖，地层良好的能高速掘进，但初期投资太大，改变施工方式极为困难。
3)钻臂式掘进机的掘进方法,要特别考虑掌子面的自立性,确定每循环的进尺及支付工作,并尽可能减少超挖。在涌水地层中机械的重量会加剧路面泥泞，使支付变形，因此要加强排水不使掌子面形成积水，还必须考虑采用临时路面板等措施。
４）隧道掘进机开挖时，要充分研究岩石试验结果，选定刀具的类型和配配置方式、刀盘转数及推力等，并进行周密的运转管理，防止蛇行等事故发生。
７.隧道开挖质量监理要点
１）审查承包人的爆破放方案
２）询查承包人确保钻眼质量的措施
３）检查爆破的安全措施
４）爆破效果检查
５）开挖质量检查
（１）整体式衬砌断面开挖形状、尺寸应符合设计要求。拱墙脚以上１ｍ内断面应无欠挖。其他部位，在岩层完整、抗压强度大于３０Mpa时，个别突出部分（每㎡内不大于0.1㎡）浸入衬砌断面不大于5㎝。
（2）锚喷衬砌断面开挖形状、尺寸要符合设计要求，在坚硬岩层中局部断面岩石突出部分每㎡内不大于0.1㎡，浸入断面不大于3㎝。
（3）复合式衬砌断面开挖的允许超欠挖值与锚喷衬砌断面开挖的允许超欠挖值相同，检查频率与方法也一样。
隧道支护
在隧道开挖中，为使围岩稳定，应立即通过支护向围岩施加支护反力，以限制洞壁出现过量的位移，从而得到稳定的合乎使用要求的隧道断面。支护施工中，监理人员应恰当地判断支护状态,对于异常现象应研究对策,并采取支护加强措施;对于因质量而需返工的支护,监理人员要充分考虑到作业的安全性及返工后的洞壁唯一量,一般应将返工限制在尽可能小的范围内,且尽早完成断面闭合.
一,喷射混凝土支护监理事项
1,喷射混凝土材料
1)水泥： 喷射混凝土应优先采用普通硅酸盐水泥,水泥标号不低于325号.
2)砂： 喷射混凝土应采用坚硬耐久的中砂或粗砂,细度模量应大于2.5,含水量宜控制在5%～7%,不宜采用细砂.
3)石子： 喷射混凝土应采用坚硬耐久的碎石或卵石,粒径不大于15㎜.使用前应筛洗干净,其含水量控制在2%左右为宜.
4)钢筋网： 喷射混凝土覆盖的钢筋网一般为φ4㎜～φ12㎜的一级钢筋所制成,网孔一般为150㎜×150㎜～300㎜×300㎜。
5）水： 喷射混凝土所用水的质量与混凝土相同，禁止使用污水、pH<4的酸性水、硫酸盐含量大于1%的水和海水。
2，喷射混凝土作业
1)喷射方式： 根据混凝土搅拌方式及压送方式不同，大体分为干式和湿式两种。
2)喷射作业前的准备工作
（1） 对水泥、砂、石、速凝剂、水等的质量应进行检验，砂、石均应过筛，并应事先冲洗干净，其含水率应符合要求；
（2） 喷射机，混凝土搅拌机，运输机械等均应检修完好，就位前要进行试运转，风，水管不得漏风，漏水，且每隔40～50m装一阀门接头，以便于喷射机移动时连接风，水管。
（3） 检查开挖断面，处理欠挖，清除浮石，高压水冲洗岩面（或高压气吹净岩面），处理裂隙水。
（4） 对不良地质处要进行锚杆、钢筋网、钢支撑加固，安装预埋件，埋设测量喷射混凝土厚度的标志。
3、喷射混凝土质量检查项目
1）工地检查
（1） 净空检查，与隧道竣工断面测量要求相同，当发现严重浸界应凿除修补。
（2） 外观检查，当现喷射混凝土表面有干斑、裂缝（表面收缩裂纹不在此限）脱落、渗水、漏水、露筋等情况，应凿除修补或进行整治。
（3） 检查喷混凝土组成材料的质量和用量；
（4） 检查实际配合比，选择拱墙部分开挖较整齐的小块喷射混凝土，从喷射量扣除回弹。检算理论配合比与实际配合比的差数；
（5） 检查喷射厚度，每20m测一个断面，每断面取拱顶，拱脚，边墙至少五处，厚度应符合设计要求，否则应采取补喷措施。
4、喷射混凝土作业中监理工作要点
1）审批喷射混凝土所用的进场原材料，包括水泥品种、标号、出厂批号及质量，石子沙子的级配，细度等；检查水泥、外掺剂、砂石的存放条件；
2）审批喷射混凝土配合比设计，承包人提出的配合比设计应使喷射混凝土具有必要的强度、耐久性、防水性、附着性以及良好的施工性。当喷射混凝土所用材料不为同一批号或品种改变或产地不同时，承包人应提供新的配合比设计，供监理审批；
3） 每次喷射作业前或作业期间，检查水泥品种、标号、用量， 检查砂石的含水率；
4） 检查喷射机械配套情况和实际功效，进行必要的试喷。
5） 检查喷射作业面是否存在欠挖、浮石，如有应清除之；要求 用高压水或高压气清除岩面浮尘土；检查钢筋网、钢拱架是否安装牢靠密贴，位置是否正确；
6） 检查喷射拌料是否均匀，人工干拌料不小于三遍，掺有钢纤维不得有团存在；所拌料应及时喷射，放置时间不应超过30分钟；喷射回弹料不得再次使用；
7） 检查喷射厚度最简单易行的方法是标桩法，采用轮廓仪测定更可靠。喷混凝土厚度一般按断面中最小厚度计，但在中硬岩以上围岩，开挖面凹凸较大时也有按断面的平均厚度计的；
8） 检查喷射混凝土表现和强度试验值，如有发现喷射混凝土出现非收缩开裂、脱落或强度不足需返工补强时，分析原因后批准补强措施。喷混凝土补强一般采用增设钢筋网、添加钢纤维来加强喷混凝构件，也有用钢拱支撑配合使用的。在附着比较差的软岩和砂石条件下，细网目的金属网能够提高喷混凝土的施工性能；在膨胀性围岩，金属网可防止脱落，提高混凝土的韧性；在硬岩中节理裂隙发育处，金属网能提高混凝土的抗剪强度；
9） 检查涌水点处理措施,因为涌水会冲洗喷射混凝土,成为剥落,削弱附着力的原因.一般针对涌水量和出水面积大小采用带孔集水管集水、半管导排的方法,将涌水归拢后再施喷混凝土.
10） 检查喷射混凝土施工环境,当喷射区的气温低于5℃或层面结冰处不得喷射混凝土;混凝土强度未达到6Mpa前,不得受冻;
11） 检查喷射混凝土的养护,喷混凝土终凝后2小时起,开始洒水养护,洒水次数以能 保持混凝土具有足够的润湿状态为度,养护期不少于14昼夜.黄土和其它土质隧道,混凝土以喷雾养护为宜.
二、锚杆支护监理要点
1、锚杆种类
锚杆由锚固器、杆身、垫板组成。根据锚固方式、杆身受力状态，可将锚杆分为低预应力，非预应力、预应力锚杆。
2、锚杆施工
1）锚杆的布置，通常按隧道断面成放射状且与岩体主结构面成较大角度布置，当主结构面不明显时，可与隧道周边轮廓垂直布置，开挖面上锚杆按梅花型布点阵；
2）锚杆孔位置误差不大于±10cm，钻孔后必须用高压水冲洗干净，再用高压气将水吹出；对于机械锚固锚杆孔，孔深误差不大于±1cm，钻到设计深度时，若遇较软弱岩石或破碎夹层应变更锚杆深度与位置。
3）锚杆杆身必须调直无缺损、油污、铁锈、杂质；缝锚杆的缝必须垂直、平直，位置应在锚杆中心截面上，缝必须垂直、平整、位置应在锚杆中心截面上，缝宽误差不大于±0.5㎜，缝长误差不大于±5㎜；
4）锚杆安装
（1）钢筋砂浆锚杆安装，有先灌浆后锚固后灌浆两种工艺，前者安装时应注意注浆排气，否则都将产生沙浆不饱满情况，而影响锚固效果；
（2）预应力锚杆安装，锚杆内锚头锚固后（机械或药包），外锚端用千斤顶张拉，对每根锚杆加10吨左右的预张拉力，紧固杆体尾部垫板螺栓，全长灌注水泥砂浆；
4，锚杆施工中监理工作要点
1） 批准锚杆锚固剂所使用的材料，审批注浆液的配合比及使用的附加剂，拌合方法；
2） 检查灌注压力、设备和注浆方法；
3） 检查钻孔机具、钻头钻杆尺寸、锚杆张拉设备；
4） 记录系统锚杆安装位置、数量及质量；
5） 检查锚杆抗拔力试验，每根锚杆的锚固不得低于5t，每300根锚杆必须抽样一组进行抗拔力试验，每组不小于3根锚杆；
6） 审批局部增强锚固方案和处理不符合要求锚杆的措施。
三、钢拱支撑监理要点
1.钢拱支撑使用目的
1）加强喷射混凝土 在围岩条件较差，特别是在土砂围岩中要求极力减少隧道变形或地表下沉值的情况下，使用钢拱支撑能提高喷射混凝土的刚性；在易于崩坍的围岩、膨胀性围岩等土压显著大时，与增加喷层厚度相比，用刚拱支撑能提高支护的韧性和强度，有利于隧道稳定；
2）早期稳定掌子面 在掌子面自稳时间短的土砂围岩和裂隙极发育的围岩中，喷射混凝土和锚杆未达到所需强度之前，发挥刚拱支撑架设后就具有足够强度的支护效果，但必须用楔块或喷混凝土充填与围岩之间的空隙；
3）支撑超前支护构件 在采用超前锚杆、超前导管或插钢管背板等的自稳性的围岩施工中，刚工支撑作为超前支护构件的致电是非常重要的，刚拱支撑要有足够的刚度，否则会出现较大扰动。
4、刚拱支撑施工监理要点
1）检查刚拱架制作质量
（1）拱架制作所用材料，规格应符合设计文件要求，材质应具有良好的焊接性和弯曲冷加工性；
（2）拱架加工成形，其形状尺寸要符合实际文件要求；拱的轴线应在同一平面内，不得弯曲；
（3）所有焊接缝应饱满，不得有沙眼或漏焊处；焊接药皮应清除干净；
（4）钢拱架安置前应清除油污,铁锈和泥土.
5、检查钢拱架安设质量
(1)拱架安设间隔应符合设计图纸要求,并要放在与隧道轴线垂直的平面内;
(2)拱架脚应置于坚实的地基层上，能提供足够的支承力，否则要采取增加接触面积或其他措施加以确保。
（3）拱架拼装接头处应连接牢靠，可采用螺栓连接和拼接板骑缝焊接并举的方法。
（4）拱架与岩面空隙用钢斜锲锲紧，锲的越紧，拱架提供的支承力越大，支撑效果越好；钢锲块应沿拱架大致均匀布置，间距不宜过大。
（5）钢拱架之间应用纵向拉杆联系，拱顶与拱脚处必须设置纵向拉杆，其余部位可间隔1m左右增设；在钢拱支撑较少地段，洞口附近或可能产生偏压地段，还应加设纵向斜撑杆。
（6）如有锚杆、钢筋网构件时，钢拱架需与之焊接。
3）检查喷混凝土覆盖钢拱架
（1）拱架背后与岩面的间隔应用喷射混凝土填充密实；
（2）钢拱架表面喷混凝土保护层不应小于4cm.
杨勇
2006-8-1