1B414030 公路隧道施工技术

　　公路隧道洞口施工规定

　　1.洞口土石方的开挖与防护施工规定

　　(1)洞口边坡、仰坡的开挖应减少对岩土体的扰动，严禁采用大爆破。

　　(2)对边坡和仰坡以上可能滑塌的表土、灌木及山坡危石等的处理措施，应结合施工和运营阶段的隧道安全和环境保护等因素确定。

　　(3)临时防护应视地质条件、施工季节和施工方法等，及时采取喷锚等措施。

　　2.隧道洞门应在隧道开挖的初期完成，并应符合下列规定：

　　(1)基础必须置于稳固的地基上，虚渣、杂物、风化软层和水泥必须清除干净。

　　(2)洞门端墙的砌筑与回填应两侧对称进行，不得对衬砌产生偏压。

　　(3)端墙施工应保证其位置准确和墙面坡度满足设计要求。

　　(4)洞门衬砌完成后，其上方仰坡脚受破坏时，应及时处理。

　　(5)洞门的排水设施应与洞门工程配合施工，同步完成。

　　(6)洞门的排水沟砌筑在填土上时，填土必须夯实。

　　明洞边墙基础施工规定

　　(1)基础开挖应核对地质条件，检测地基承载力，当地基不满足设计要求时，应及时上报监理、设计单位，并按设计单位提供的处理方案施工。

　　(2)偏压和单压明洞外边墙的基底，在垂直路线方向应按设计要求挖成一定坡度的斜坡，提高边墙抗滑力。

　　(3)基础混凝土灌注前必须排除坑内积水，边墙基础完成后应及时回填。

　　明洞回填施工应符合的规定

　　(1)墙背回填应两侧对称进行。底部应铺填0.5～1.0m厚碎石并夯实，然后向上回填。石质地层中墙背与岩壁空隙不大时，可采用与墙身同级混凝土回填：空隙较大时，可采用片石混凝土或浆砌片石回填密实。土质地层，应将墙背坡面开凿成台阶状，用干砌片石分层码砌， 缝隙用碎石填塞紧密，不得任意抛填土石。

　　(2)墙后有排水设施时，应与回填同时施工。

　　(3)拱背回填应对称分层夯实，每层厚度不得大于0.3m，两侧回填高差不得大于0.5m，回填至拱顶齐平后应分层满铺填筑。

　　明洞防水层施工应符合的规定

　　(1)防水层施工前应用水泥砂浆将衬砌外表涂抹平顺。

　　(2)防水卷材应与拱背粘贴紧密，接头搭接长度不小于100mm，铺设应自下而上进行，上下层接缝宜错开，不得有通缝。

　　(3)回填拱背的黏土层应与边坡、仰坡搭接良好，封闭严密。

　　(4)靠山侧边墙顶或边墙墙后，应设置纵向和竖向盲管(沟)，将水引至边墙泄水孔排出。

　　公路隧道主要开挖方式及适用范围

　　1.全断面法

　　按设计断面一次基本开挖成形的施工方法。

　　全断面法适用用于I～III级围岩的中小跨度隧道，IV级围岩中跨度隧道和III级围岩大跨度隧道在采用了有效的预加固措施后，也可采用全断面法开挖。

　　全断面法

　　2.台阶法

　　先开挖上半断面，待开挖至一定距离后再同时开挖下半断面，上下半断面同时并进的施工方法。台阶法分为二台阶法、三台阶法。

　　台阶法适用于 Ⅲ~Ⅴ级围岩的中小跨度隧道，Ⅵ级围岩的小跨度隧道在采用了有效的预加固措施后亦可采用台阶法开挖。单车道隧道及围岩地质条件较好的双车道隧道可采用二台阶法施工，隧道断面较高、单层台阶断面尺寸较大时可采用台阶法， 台阶长度宜为隧道开挖跨度的1~1.5倍。

　　台阶法

　　3.环形开挖预留核心土法

　　先开挖上台阶成环形，并进行支护，再分部开挖中部核心土、两侧边墙的施工方法。

　　环形开挖预留核心土法适用于Ⅴ～Ⅵ 级围岩或般土质围岩的中小跨度隧道，每循环开挖长度宜为0.5～1.0m，核心土面积不应小于整个断面的50%。

　　中隔壁法( CD法)

　　在软弱围岩大跨隧道中，先开挖隧道的一侧，并施作中隔壁墙，然后再分步开挖隧道的另一侧的施工方法。

　　适用于围岩较差、跨度大、浅埋、地表沉降需要控制的场合。

　　双侧壁导坑法

　　先开挖隧道两侧的导坑，并进行初期支护、再分部开挖剩余部分的施 工方法。

　　双侧壁导坑法适用于浅埋大跨度隧道及地表下沉量要求严格而围岩条件很差的情况。

　　双侧壁导坑法(眼镜工法)

　　特点：

　　①双导坑，使洞室最大开挖跨度更小，稳定性增加;

　　②耗材增加;

　　③进度慢。

　　中导洞法

　　在连拱隧道或单线隧道的喇叭口地段，先开挖两洞之间立柱(或中墙)部分，并完成立柱(或中墙)混凝土浇筑后，再进行左右两洞开挖的施工方法。

　　中导洞法适用于连拱隧道。

　　公路隧道开挖的要求

　　隧道开挖的主要方法是钻孔爆破法。开挖工作包括钻眼、装药、爆破等几项工作内容，对于开挖工作应做到下面几点要求：

　　1.按设计要求开挖出断面(包括形状、尺寸、表面平整、超挖、欠挖等要求)。

　　2.石渣块度(石渣大小)便于装渣作业。

　　3.掘进速度快，少占作业循环时间。

　　4.爆破在充分发挥其能力的前提下，减少对围岩的震动破坏，减少对施工用具设备及支护结构的破坏，并尽量节省爆破器材消耗。

　　采用全断面法、台阶法、环形开挖留核心土法、中隔壁法或交叉中隔壁法、双侧壁导坑法施工及仰拱开挖应符合相关规定的，应严格控制欠挖，尽量减少超挖。

　　公路隧道超欠挖控制

　　1.当岩层完整、岩石抗压强度大于30MPa，并确认不影响衬砌结构稳定和强度时，允许岩石个别突出部分(每1㎡内不宜大于0.1㎡)欠挖，但其隆起量不得大于50㎜。

　　2.应采取光面爆破、提高钻眼精度、控制药量等措施，并提高作业人员的技术水平。

　　3.开挖后宜采用断面仪或激光投影仪直接测定开挖面面积，并绘制断面图。

　　4.当采用钢架支撑时，如围岩变形较大，支撑可能沉落或局部支撑难以拆除时，应适当加大开挖断面，预留支撑沉落量，保证衬砌设计厚度。预留支撑沉落量应根据囤岩性质和围岩压力，并在施工过程中根据量测结果进行调整。

　　掏槽眼布置

　　掏槽眼的作用是将开挖面上某一部位的岩石掏出一个槽，以形成新的临空面，为其他炮眼的爆破创造有利条件。掏槽炮眼一般要比其他炮眼深10～20cm，以保证爆破后开挖深度一致。

　　辅助眼布置

　　辅助眼的作用是进一步扩大掏槽体积和增大爆破量，并为周边眼创造有利的爆破条件。其布置主要是解决间距和最小抵抗限问题，这可以由工地经验决定。最小抵抗线约为炮眼间距的60%～80%。

　　周边眼布置

　　周边眼的作用是爆破后使坑道断面达到设计的形状和规格。周边眼原则上沿着设计轮廓均匀布置，间距和最小抵抗限应比辅助眼的小，以便爆出较为平顺的轮廓。

　　周边眼的控制爆破

　　在隧道爆破施工中，首要的要求是炮眼利用率高，开挖轮廓及尺寸准确，对围岩震动小。

　　(1)光面爆破特点

　　光面爆破是指爆破后断面轮廓整齐，超挖和欠挖符合规定要求的爆破，其主要标准是：

　　①开挖轮廓成型规则，岩面平整;

　　②岩面上保存50%以上孔痕，且无明显的爆破裂缝;

　　③爆破后围岩壁上无危石。

　　隧道施工中采用光面爆破，对围岩的扰动比较轻微，围岩松弛带的范围只有普通爆破法的1/9～1/2;大大地减少了超欠挖量，节约了大量的混凝土和回填片石，加快了施工进度;围岩壁面平整、危石少，减轻了应力集中现象，避免局部塌落，增进了施工安全，并为喷锚支护创造了条件。

　　(2)光面爆破的主要参数

　　光面爆破的主要参数包括周边眼的间距、光面爆破层的厚度、周边眼密集系数、周边眼的线装药密度等。影响光面爆破参数选择的因素很多，主要有岩石的爆破性能、炸药品种、一次爆破的断面大小及形状等;其中影响最大的是地质条件。

　　光面爆破的顺序是，先引爆掏槽眼，接着引爆辅助眼，最后才引爆周边眼。

　　(3)预裂爆破

　　预裂爆破实质上也是光面爆破的一种形式，其爆破原理与光面爆破原理相同。预裂爆破是首先引爆周边眼，使沿周边眼的连心线炸出平顺的预裂面。这个预裂面的存在，对后爆的掏槽眼和辅助眼的爆炸波能起反射和缓冲作用，可以减轻爆炸波对围岩的破坏影响，爆破后的开挖面整齐规则。由于成洞过程和破岩条件不同，在减轻对围岩的扰动程度上，预裂爆破较光面爆破的效果更好一些。

　　预裂爆破适用于稳定性差而又要求控制开挖轮廓的软弱岩层。但预裂爆破的周边眼间距和最小抵抗线都要比光面爆破的小，相应地要增多炮眼数量，钻眼工作量增大。

　　与光面爆破一样，理想的预裂效果，关键在于保证连心线上的预裂面产生贯通裂缝，形成光滑的岩壁。但由于预裂爆破受到只有一个临空面条件的制约，采取的爆破参数及技术措施均较光面爆破的要求更严。

　　小净距隧道施工注意要点

　　小净距隧道是指隧道间的中间岩墙厚度小于分离式独立双洞的最小净距的特殊隧道布置形式。即：Ⅰ级围岩小于1.0×B，Ⅱ级围岩小于1.5×B，Ⅲ级围岩小于2.0×B，Ⅳ级围岩小于2.5×B，Ⅴ级围岩小于3.5×B，Ⅵ围岩小于4.0×B级。B指隧道开挖断面的宽度。

　　小净距隧道施工应重点控制爆破震动对中岩墙的危害，施工时应注意以下几点：

　　(1)先行洞和后行洞的开挖方法;

　　(2)先行洞和后行洞爆破设计及爆破震动控制;

　　(3)先行洞和后行洞开挖错开距离;

　　(4)先行洞衬砌和后行洞开挖错开距离;

　　(5)中岩墙保护方法。

　　隧道支护技术

　　一、超前支护

　　超前锚杆施工技术要点

　　超前锚杆主要适用于地下水较少的软弱破碎围岩的隧道工程中，如土砂质地层、弱膨胀性地层、流变性较小的地层、裂隙发育的岩体、断层破碎带、浅埋无显著偏压的隧道等，也适宜于采用中小型机械施工。

　　此法的要点是开挖掘进前，在开挖面顶部一定范围内，沿坑道设计轮廓线，向岩体内打入一排纵向锚杆(或型钢，或小钢管)，以形成一道顶部加固的岩石棚，在此棚保护下进行开挖等作业，至一定距离后(在尚未开挖的岩体中必须保留一定的超前长度)，重复上述步骤，如此循环前进。

　　超前锚杆宜采用早强砂浆锚杆，锚杆可用不小于ϕ22的螺纹钢筋。其超前量、环向间距、外插角等参数应视具体的施工条件而定。

　　超前锚杆

　　超前锚杆是沿隧道开挖面外轮廓钻孔，插入钢筋杆体并用水泥砂浆使杆体与围岩固结成整体。

　　管棚施工技术要点

　　管棚主要适用于围岩压力来得快、来得大，用于对围岩变形及地表下沉有较严格限制要求的软弱破碎围岩隧道工程中。如土砂质地层、强膨胀性地层、强流变性地层、裂隙发育的岩体、断层破碎带、浅埋有显著偏压等围岩的隧道中。此外，在一般无胶结的土及砂质围岩中，可采用插板封闭较为有效;在地下水较多时，则可利用钢管注浆堵水和加固围岩。

　　管棚的配置、形状、施工范围、管棚间隔及断面等应根据地质条件、周边环境、隧道开挖断面、埋深以及开挖方法等因素来决定。

　　超前小导管注浆施工

　　超前小导管注浆不仅适用于一般软弱破碎围岩，也适用于地下水丰富的松软围岩。但超前小导管注浆对围岩加固的范围和强度是有限的，在围岩条件特别差而变形又严格控制的隧道施工中，超前小导管注浆常常作为一项主要的辅助措施，与管棚结合起来加固围岩。

　　超前小导管注浆是在开挖掘进前，先用喷混凝土将开挖面和5m范围内的坑道封闭，然后沿坑道周边打入带孔的纵向小导管并通过小导管向围岩注浆，待浆液硬化后，在坑道周围形成了一个加固圈，在此加固圈的防护下即可安全地进行开挖。小导管一般采用直径ϕ32～ ϕ50mm钢管，常用ϕ42钢管，管长一般3～5m。

　　预注浆加固围岩施工

　　预注浆方法是在掌子面前方的围岩中将浆液注入，从而提高了地层的强度、稳定性和抗渗性，形成了较大范围的筒状封闭加固区，然后在其范围内进行开挖作业。

　　预注浆一般可超前开挖面30～50m，可以形成有相当厚度的和较长区段的筒状加固区， 从而使得堵水的效果更好，也使得注浆作业的次数减少，它更适用于有压地下水及地下水丰富的地层中，也更适用于采用大中型机械化施工。

　　预注浆加固围岩有洞内超前注浆、地表超前注浆和平导超前注浆三种方式。

　　二、初期支护

　　(一)喷射混凝土

　　(二)锚杆

　　(三)钢支撑

　　(四)锚喷支护

　　模筑混凝土衬砌的施工技术要点

　　衬砌施工顺序，目前多采用由下到上、先墙后拱的顺序连续浇筑。在隧道纵向，则需分段进行，分段长度一般为8～12m。在全断面开挖成形或大断面开挖成形的隧道衬砌施工中，则应尽量使用金属模板台车灌注混凝土整体衬砌。

　　整体移动式模板台车

　　整体移动式模板台车采用大块曲模板、机械或液压脱模、背附式振捣设备集装成整体，并在轨道上行走，有的还设有自行设备，从而缩短立模时间，墙拱连续浇筑，加快衬砌施工速度。

　　模板台车的长度即一次模筑段长度应根据施工进度要求、混凝土生产能力和浇筑技术要求以及曲线隧道的曲线半径等条件来确定。

　　整体移动式模板台车的生产能力大，可配合混凝土输送泵联合作业，是较先进的模板设备。