隧道浅埋暗挖法施工技术.pdf

隧道浅埋暗挖法施工技术L浅埋暗挖法施工原理浅埋暗挖法沿用了新奥法的基本原 理，创建了信息化量测设计和施工 的新理念；采用先柔后刚复合式衬 砌新型支护结构体系，初期支护按 全部承担基本荷载设计，二次模筑 衬砌作为安全储备；初期支护和二 次衬砌共同承担特殊荷载。2.浅埋暗挖法施工技术应用浅埋暗挖法设计和施工时，采用多种辅 助施工工法，超前支护，改善加固围岩，调 动部分围岩的自承能力；初期支护和围岩为 暗洞隧道的主要受力结构，“保护围岩”是 浅埋暗挖施工的关键技术，一定要高度重视。在施工过程中应用监控量测、信息反馈和优 化设计，实现不坍方、少沉降、安全生产和 施工。施工中应坚持十八字方针：管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测。2.浅埋暗挖法施工技术浅埋暗挖法设计和施工，应用于第四纪 软弱地层中的地下工程，严格控制施工 诱发的地面移动变形、沉降量是关键，要求初期支护刚度大，支护及时；初期 支护必须从上向下施工，二次模筑衬砌 必须通过变为量测，在结构基本稳定后,才能施工，而且必须从下向上施工，决 不允许先拱后墙施工。3.浅埋隧道的确定原则浅埋隧道分为浅埋、超浅埋。判断方法：采用拱顶覆土厚度H 与结构跨度D之比覆跨比判断。当0.6H/DWL5时，均称为浅 埋；当H/DW1.5时，均称为超 浅埋。4.浅埋暗挖法施工的特点浅埋暗挖法施工的缺点：施工速度慢，喷射混凝土粉尘多，劳动强度大，机械 化程度不高，以及高水位地层结构防水 比较困难。优点：灵活多变，对地面建 筑、道路和地下管线影响不大，拆迁占 地少，不扰民，不污染城市环境等优点。浅埋暗挖法施工成本（城市地下工程）较明（盖）挖法、盾构法低。5.浅埋暗挖法施工的辅助措施/浅埋暗挖法的辅助施工措施较多，选择合理与否直接影 响工程进度、施工安全和工程成本。常用的有：环形开挖留核心土。喷射混凝土封闭开挖工作面。超前锚杆或超前小导管支护。超前小导管周边注浆加固地层。设置上半断面临时仰拱。深孔注浆加固地层。长管棚超前支护或注浆加固地层。水平旋喷法超前支护。地面锚杆或高压旋喷加固地层。降低洞内、洞外地下水位。注浆加固地层和超前小导管支护是最常用的辅助施工措 施。施工中应注意的问题:作为初期支护主体的喷射混凝土，其喷射 厚度要合理，太厚、太薄都利于发挥喷射碎 材料的力学性能，一般喷射硅厚dWD/40（D 为洞室的开挖宽度）时，喷射混凝土支护盘 近于无弯矩状态，支护结构性能较好。因此 用增加喷射混凝土厚度的方法来加强支护，效果较差，应采用合理的喷射方法和选择喷 混凝土材料来提高喷射混凝土的力学性能，如采用潮喷或湿喷的方法，在喷料中掺加改 性聚酯外加剂，提高喷射碎的抗裂性。施工中应注意的问题:施工方法的选择，一般情况下，当开挖断面宽度大 于10m时，应优先选用CRD或CD工法；当开挖断面 宽度小于10m时，应优先选用正台阶法；在特殊条件 下可考虑采用眼镜工法。CRD和CD工法中的关键技术是中壁的拆除 工艺。在中壁拆除作业的施工管理中，最重 要的问题是判断中壁拆除时间和中壁拆除后 的安全性。一般在隧道施工中维护断面的稳 定基本上是通过拱顶下沉核净空收敛来判断 的。因此，在中壁法中，中壁的拆除时间的 确定和作业的安全性基准，也是以这种方法 为依据。基准值 基准值：拆除中壁时一般参考“一周的位 移增量在1mm以下”基准，基于实测数据 决定管理基准。考虑前后台阶的进度，以 拱顶下沉7d的增量在2mm以下，作为拆除 中壁的基准，即：拱顶下沉量：7d的增量小于2mm；净空收敛值：7d增量小于4mm；安全性问题:安全性问题：以拱顶下沉的增量作为管理水平,并提出中壁拆除的管理基准。（见表）管理 水平管理阶 段中壁拆除 中（mm）中壁拆除 中（nrn）I安全36II注意612III危险12246.浅埋暗挖法技术在软弱围岩 中的运用 在软弱围岩施工中最重要的是提高围岩的自支护能 力，其基本方法是控制围岩的松弛、坍塌、“保护围 岩”，具体的施工方法有：稳定掌子面的方法：正面喷混凝土和锚杆；超前支 护；留核心土。及时闭合的方法：设临时仰拱或底部横撑；加固基 脚；底部地层注浆加固；设底部锚杆；改变施工方法。加固地层：注浆加固；超前支护；地表面加固。初期支护：锚喷（网）混凝土。客运专线铁路隧道工程施工技术指南1总则 L为统一客运专线铁路隧道工程施工技术要 求，加强施工管理，保证工程质量。特制定 本技术指南。2,适用于旅客列车设计行车速度200KM350 圳后的标准轨距客运专线铁路隧道工程施工。3,客运专线铁路隧道采用钻爆法施工时，应 采用喷锚构筑法。4.隧道完工后应对施工质量进行全面的 检测。5,隧道工程施工防水应以硅自防水为主，以 施工缝、变形缝防水为重点，并重视初期支 护的防水，辅以注浆防水和防水层加强防水,满足结构的使用功能。工总则 6.客运专线铁路隧道的长度等级划 分：长度在500m及以下为短隧道。长度在500m以上及3000m以下为中长隧道。长度在3000m以上及10000m为长隧道 长度在10000m以上为特长隧道。2术语 L物理勘探：利用物理学的原理、方法和专 门的仪器，测试并综合分析隧道的工程地质、水文地质特征。常用方法有：电法、弹性波 法、电磁波法，简称物探法。2.围岩自稳时间：开挖后在未进行任何支护 情况下，能够自行持续稳定的时间。3.围岩自承能力：开挖后在未进行任何支护 情况下，松驰区外侧应力重新分布，达到平 衡状态并形成“平衡拱”及其承载上部荷重 的能力。2术语 4.中隔壁法（CD法）：先开挖隧道的一侧，并施作 f 隔壁，然后再开挖另一侧。5,交叉中隔壁法（CRD法）：先开挖隧道一侧的一或1 二部分，施作部分中隔壁和横隔板，再开挖隧道另一 侧的一或二部分，完成横隔板施工的 6,管棚：在隧道开挖前，沿开挖轮廓线外，按一定外 插角插入直径为70180nmi的钢管，压注水泥浆或水 泥砂浆，然后将钢管尾部与钢架焊接为一体形成的支 护标素。7.回填注浆 二次衬砌完成后，为了填充二次衬砌与 防水板之间的空隙而进行的注浆。3施工机械准备七对备专线铁路隧道大断面特点，施工II-r r I，燮求:.以实现机械化均衡生产为目标,髭备的力应为均衡施工能力的L 215倍O黄、中的关键机械：砂拌和设名*幽机；碎输送泵、通风机、a 一半板台车等运输机、1场地平整3施工场地F：水、电、道路、通讯通畅 N隧道为外设置禁止标识、警告标识、g_/宙工H%由mr4RJ洞口工程应避开雨季开挖,与洞口相邻工程统 日安排e/洞口石方严禁采用洞室爆破开挖，宜采用浅孔 台阶爆破,边、仰坡开琏采用预留光爆层法翳必须腼着开挖及时分层施作喷锚支护、生碎强度达到100%后进行填筑 事层厚度不大于0,3m,两侧填筑高口段基础位于不良地质时须采用换填、加固施 一5超前地质预测、预报常用方法及适用范围方法名称适用范围 法 直流电法超前探测隧道掌子面和侧帮的含水构造iWj密度电阻法探测岩溶、洞穴、地质界线1 III 1 11磁Maa法甚低法（1）探测隐伏断层、破碎带；（2）探测岩体接触带；（3）含水构造及地下暗河等地质雷达（1）探测隐伏断层、破碎带；（2）探测地下岩溶、洞穴；（3）探测地层划分地震波法和声波法折射波法（1）划分隧道围岩级别；（2）测定岩体的纵波速度反射波法（1）探测隐伏断层、破碎带；（2）探测地下洞穴；（3）探测地层划分；（4）测定含水层分布隧道地震法（TSP）（1）划分地层界线；（2）查找地质构造；（3）探测不良 地质体的厚度和范围瑞雷波法（1）探测隐伏断层、破碎带；（2）探测地下岩溶、洞穴红外线地下水探测（1）探测局部地温异常现象；（2）判断地下脉状流、脉 状含水带、隐伏含水体等所在的位置6开挖.开挖方法：全断面、下导洞超前、台阶、环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑、中隔 壁、交叉中隔壁等法。a隧道周边炮眼痕迹保存率：3.提高光面爆破效果周边眼距与抵抗线的的 相对距离要合理，通常减小周边眼距和抵抗 线，爆破后轮廓成形好。4.减小周边眼开眼误差，硬岩开眼位置在轮 球绘上，软岩向向内偏510cm o开挖隧道允许超挖值应符合下表翠定:平均线,性超挖值=超挖横断面积/爆破设计开挖断面周长岩级别开挖部位I口IVVVI拱部10 mm15 mm10 mm最大超挖15 mm25 mm15 mm边墙线性超挖 110 mm10 mm10 mmI仰拱1 隧底线性超挖10 mm最大超挖25 mm6开挖符合设计规定，或根据围岩级别、隧道宽度、隧道埋深、施工方法和支护情况等条件 确定，可参照下表：围岩级别双线隧道（mm）围岩级别双线隧道（mm）IIVnVmVI客运专线隧道各类施工（开挖）方法适用条件开挖方法适用围岩级别及说明备注环形开挖预留核 心土法1.单线IV、V、VI级围岩；2.双线川、IV级围岩；3.地下水状态：哟亚渗水后股水；中量开部大分 工尽少分用面 施应减挖采断部双侧壁导坑法1.单线IV、V、VI级围岩；2.双线川、IV级围岩；3.地下水状态：哟亚渗水后股水；4.V级围岩埋深较 浅或偏压地段。CD法V级围岩深埋单、双线隧道，VI级浅埋或偏压 隧道、三线隧道CRD法双线、三线隧道V级围岩，VI级围岩浅埋或偏压 隧道1,双侧壁导坑法VI VI9vm=不 一 nx IA IA 二 9AK 6 A I g A1XA I n5=(坦d o)坦翻喔廿z3.交叉中隔壁法（CRD）II15.VIXIV3IV7XIP w9X11XIIIXIIIxn4.环形开挖预留核心土法II1/r/3m 5 4/5VI7支护 1.一般规定:喷锚支护施工中，应做好下列工作。1.喷锚支护施工记录 2喷碎的强度、厚度、平整度等项检查和试验报告。3,监控量测记录。4.地质素描资料。2喷射混凝土 钎 1 喷射混凝土胶凝材料用量不宜小于 2速凝剂掺量不宜大于水泥用量的5%。3.喷射混凝土的坍落度为813cm.4.采用埋设钢筋头做标志，控制喷射混凝土厚度。5喷射混凝土机的性能应符合下列要求：1）密封性能良好，输料连续均匀。2）生产率大于10m3/h,骨料最大粒经为15nlm 3）混凝土输料距离：水平方向不小于30米，垂直方 向不小于20米。4）喷射混凝土时粉尘含量不大于2mg/m32喷射混凝土 初期支护表面平整度要求，用2、靠林 查，允许偏差：侧壁5cm,拱部7cm。.喷射混凝土厚度要求：平均厚度不应小 于设计厚度；最小厚度不小于设计厚度 的23；检查点数的80%及以上大于设 计厚度。喷射混凝土终凝后3h内不得进行爆破作 业。3.锚杆 锚杆类型：全厂式粘结型锚杆、自钻式锚杆、预应力 锚杆、摩擦型锚杆、组合式锚杆 锚杆杆体抗拉力不小于180kN。锚杆孔的深度应大于锚杆设计长度10cm。锚杆安装应带置中器，确保锚杆砂浆的保护层不小于 10mm o 注浆作业应遵守下列规定：1）注浆开始或中途停止超过30min时应用水或稀砂 浆润滑注浆灌及其管路。2）注浆时注浆管插至距孔底50100mm,随砂浆 的注入缓慢匀速拔出，杆体插入后孔口要求有砂浆溢 出。3,锚杆 钢筋锚杆：一般采用早强药包锚固，锚固剂 的数量以推入锚杆体后砂浆能填满锚孔为准O 中空锚杆：锚杆体就是注浆管，压注浆液后 不仅能锚固杆彷，同时也起到加固围岩的作 用。目前国内隧道工程全长粘结性锚杆采用广泛,为了改善锚杆受力条件，增设垫板和锚头。分步开挖时钢拱架拱脚应打设直径为22mm的 锁脚锚杆，锚杆长度不小于3.5m,数量24 根。8二次衬砌 深次衬砌施作应符合作 条件：水平收敛小于o.2iwa,拱部下沉速度小于 0.15 mm/do.2.浅埋隧道应及早施作二次衬砌，且二次衬砌予以加强。3模板台车要求：1）设计长度宜912m。2）侧壁作业窗分层布置，层高不大于1.5m,每层设置45个窗口，窗口不宜小于45cm义45cm。3）台车应考虑通风管的穿行形式，保证车辆通行。8一般规定 看 4.每环衬砌段拱顶部应预留21幺火主;孑L。5.为防止拱部混凝土浇注出现洞穴，拱 部宜配置流态混凝土灌注。6.堵头板宜设排水孔排出泌浆水。7.仰拱及填充混凝土强度达到5Mpa后 允许行人通行，达到设计强度的100%后允许车辆通行。隧道混凝土耐久性设计0、1 正确选用混凝土材料：水泥采用踽 通硅酸盐水泥，强度等级不低于32.5得y1 含碱量不超过水泥的0.6%；骨料由蛋7p离子含量不超骨料的2.0%,硫酸盐及硫化物中的 SC)3含量不超过骨料的05%。2.二次衬砌V及围岩拱、墙和仰拱、IV及围岩 仰拱、II级围岩底板采用C35钢筋混凝土，其 余衬砌采用C25素混凝土。仰拱填充采用C25 素碎.3.钢筋混凝土配筋率应满足裂缝控制要求，同 时在钢筋硅中掺加带补偿收缩功能的外加剂。8.2二次衬砌混凝土 1 环境作用对混凝土的要求：(见表)“*”表示不宜采用素混凝d环境 类别作用 等级钢筋混凝土(kg4n3)素混凝土(kg4n3)最大水胶比最小胶凝材料 用量最大水胶比最小胶凝材料 用量学蚀境 化侵环3235 5OO 5 O5 4 0.O 5 O5 4 0.O 4 0.6 3 OO 6 OO 6OO 6OO 82O 82化境 碳环O O3O 2 3O O32HO 2 3O 4 3O 6 3O 8 2O O38.2二次衬砌混凝 2.混凝土最短搅拌时间(min):(搅拌机 容器(L)混凝土坍落度(mm)705002.51.51.59特殊岩土和不良地质地段隧道 1.富水软弱破碎围岩：I 施工中宜采用注浆堵水结合超前钻孔限量排水；隧道埋深在20米以内时，可采用 地表注浆；埋深超过 米时，则应采用开挖工作 面预注浆。单线隧道宜采用正台阶预留核心土 开挖法。双线隧道采用中隔壁法、交叉中隔壁法 或双侧壁导坑法。向掘进循环进尺宜为 cI 宜采用超前小导管注浆、管棚、钢架钢筋网、喷射混凝土等多种支护手段，构 成强支护体系。3）隧道仰拱必须及早施作，形成封闭结构a岩溶隧道施工要求：-1）岩溶发育隧道，施工中应建立地震波 法为宏观控制、超前钻探法为主，其他物 探法为辅，红外线探测连续施测的综合预 报管理体系。2）开挖方法宜采用台阶法、双侧壁导坑 法。3）爆破开挖时，应做到多打眼、打浅眼,严格控制装药量。4）当隧道穿越堆积物时，不得随意清理 堆积体，应采用 预支 周围的堆积体。地质预报方法介绍：通过小药量爆破所产生的地震波信号沿隧道方向以球面波的形式传播，在不同岩层中 地震波以不同的速度传播，在其界面处反射，并 被高精度的接收器接收。通过计算机分析前方围 岩性质、节理裂隙分布、软弱岩层及含水状况等。a红外线地下水探测法系统：用红外测温原理探 测局部地温异常现象，判断地下脉状流、脉状含 水带、隐伏含水体等所在位置。氮地质雷达探测（GPR）：采用电磁波反射原理 探测浅层地层的划分、岩溶、空洞、不均匀体。具有快速、无损、连续检测、实时显示等特点。铁路工程建设通用参考图时速350公里客运专线铁路双线隧道复合式衬砌(通隧(2005)0301)L适用范围和设计内容 1.1本图适用于时速350Km客运专线铁路一般地段双线隧道。在下列情况时，隧道设计和施工应根据具体围岩特性和隧道 地质环境采取相应措施,不宜采用本图设计：地震动峰值加速 度大于或等于0.lg地区的浅埋、偏压隧道；围岩有显著不对 称荷载；冻土、黄土、膨胀岩（土）和高地应力等特殊地质 地段；衬砌结构可能承受静（动）水压力地段；塌方地段；有滑动可能的倾斜岩层（如顺层滑动、滑坡等）地段等。L2采用本图设计的隧道，在施工过程中可根据施工揭示的 地质情况和监控量测提供的围岩、支护的应力和变形等信息 对设计参数和施工方法进行必要的调整和修改，以保证施工 安全和支护结构有足够的可靠度和耐久性。L3设计内容：口V级围岩的复合式衬砌断面设计图、沟 槽设计图和检查井设计图。2设计原则 2.1建筑限界和衬砌内轮廓图隧道建筑接近限界采用京沪高速铁路设计暂行 规定(铁建设2004157号)(以下简称“京沪暂 规”)的“京沪高速铁路建筑接近限界”，隧道内线 间距为5m(曲线地段线间距不加宽)。隧道内轮廓尺 寸参考“京沪暂规”拟定并作相应修改，主要有：(1)隧道内净空横断面积(轨顶面以上)100以；(2)隧道内设置双侧救援通道，救援通道宽L5m(自 线路中线外2,3m起算)、净高2.2m;(3)救援通道走行面高于轨面30cm;(4)隧道内设置双侧电缆槽，外侧电缆槽结构外缘距 同侧线路中线距离为2.2m;(5)隧道底部30cm工程技术作业空间融入救援通道；(6)曲线地段及下锚段衬砌不需加宽。2设计原则 22隧道内铺设无硝轨道，内轨顶面至 道床底面的高度按57cm设计，当轨道 高度变化时，可通过调整口级围岩底板 下找平层厚度及IHV级别围岩仰拱填 充层厚度以满足无硝轨道铺设要求。2设计原则?.3底板、仰拱、仰拱填充及无楂轨道基础垫层 4a)ii级围岩底板结构兼作无硝轨道基础垫层，底板采 二IC35钢筋混凝土，底板施工前先施作：LOcm厚找平层。(2)HIV级围岩隧道采用曲墙有仰拱结构，仰拱及其 与边墙的连接形式是影响隧道结构整体强度的重要因素。为保证仰拱有足够的强度和刚度，软弱围岩地段边墙与 仰拱采用圆顺连接，仰拱矢跨比为1/121/15。为加强 隧道底部结构，仰拱比拱墙适当加厚，并采用与拱墙同 强度等级的混凝土。(3)仰拱填充应与仰拱分开施作，仰拱填充上部施作无 殖轨道基础垫层，其厚度为30cm,该层混凝土与仰拱填 充混凝土分层浇筑，并满足轨道专业的技术要求。2设计原则”4软弱围岩、断层破碎带、洞口及洞身浅埋地 段施工开挖应采取必要的超前支护措施，确保施 工安全。(1)V级围岩地段一般采用 的钢花管注浆超前支护，钢花管壁厚3.5mm,长度一般为IV级围岩地段可采用 超前锚杆，长度 一般为。超前支护两环纵向水平搭接长度不 应小于 O(2)洞口浅埋段、断层破碎带可采用 或长管棚注浆超前支护二管棚长度一般为，纵向水平搭接长度不应小于 O(3)超前支护一般配合钢架设置2.5本图支护设计参数娜弛圻惨赫I 2袖翅二姗询(cm)魏壮HH()tt0(cm)Wtt(cm)W(cm)Bttflcm)(Hlw娥m)丽刚)(m)O翎摩(m)D0/W一一2.51.5x1一一35/30M朵510/1525x2531.2x1一一4055/58N0/25.W/1520 x20瓣3.51.0 x1糠1.0(0)45”55%/810比辘惆2520 x2003.51.0 x1楣献1.0(料)45”55*/810V糠概2820 x20041x0.8版球0.620.8(册)50*601/1015V*镰卿2820 x20孵40.8x1嬲0.6(韩)50*60V10154：耕粕鬓谭新皤糠上绍 介几种衬砌断面结构形式后浇翼缘段线；双线隧道内轮廓工务工程技术作业空间隧道中线线中线O3OOOO安全空W 救援通*。987 郊 二厂-1068二嘤-61O8O 7O32O41O52内轨顶面9.9 8O 52O23中线1X O22O32隧道内无延轨道结构高度0 mO41救援通遗O6安全空SO7O830 附注：1.本图尺寸均以厘米计。2.本图适用于旅客列车速度目标值350km/h 新建客运专线铁路双线隧道，隧道内净空 面积（轨顶面以上）为100壮。3.隧道内双侧设置救援通道，其宽度为 150cm,救援通道边距同侧线路中线的 距离为230cm,底面高出轨面30cm。4.曲线地段隧道不需加宽。2.口级围岩复合式衬砌断面3.in级围岩复合式衬砌断市道UO初期支护 二次衬砌,110360内轨顶面、LO657z14405隧中线路中I线220360线路I中线线道床底面V741V级围岩复合式衬砌断5.V级围岩复合式衬砌断线路中线隧道中线线路中线XX内轨顶面X%半圆排水槽双块式无楂道床衬砌轨下断面双块式无楂道床衬砌轨下断面（无仰拱半断面）（有仰拱半断面）6.侧沟及电缆槽详图侧沟及电缆槽详图（无仰拱断面）7.侧沟及电缆槽详图（有仰拱）几点学习体会 L浅埋、大断面、不良地质条件的隧道施工应坚 决执行“管超前、短进尺、弱爆破、强锚喷、快 封闭、勤量测、早成环”的施工原则。2.超前管棚支护及超前注浆加固地层时隧道能否 安全开挖的关键。3.选择精良的管棚、注浆、喷锚机械设备是提高 支护体系质量，实现有序、快速施工的保证。4,超前及锚喷支护施作质量的提高，可以选择高 效的开挖方法，减少开挖步骤，减少工序间的相 互干扰，提高了施工进度。5地质预报工作是确定合理、有效支护技术参数 的重要依据。演讲完毕，谢谢观看!