濟南高速鐵路隧道施工與管理

隧道施工與管理2016.9.濟南前言隧道施工質(zhì)量安全是鐵路項目建設管理的重點；長昆段地處山區(qū)，隧道多處在軟弱圍巖、淺埋、偏壓地段。它所占比例大，施工難度大，安全風險大，質(zhì)量要求高。隧道施工質(zhì)量安全是整個項目管理的重中之重；借此機會和大家共同交流一些隧道施工與管理方面的體會。通過交流能夠在接下來的工程實施過程中注意去認識隧道、管理隧道。確保隧道質(zhì)量合格運營安全，實現(xiàn)建不朽工程的要求。內(nèi)容提要一、隧道建設管理

1.安全管理依據(jù)（文號及要點）

2.質(zhì)量管理依據(jù)

3.公司質(zhì)量安全規(guī)定二、隧道施工管理

1.施工準備2.預加固

3.開挖與支護4.超前預報

5.風險評估6.防排水工程

7.仰供與填充8.量測與觀測

9.襯砌10.應急預案

11.施工資料12.驗收一、隧道概述

據(jù)不完全統(tǒng)計，從2006年到2010年目前為止，4年多時間內(nèi)，發(fā)生塌方事故28起，死亡71人，其中掌子面后方“關門”坍方占47%，事故發(fā)生之頻繁，死亡人數(shù)之多，令人心痛，尤其是非掌子面關門坍方施工。究其原因，除個別地質(zhì)和環(huán)境的復雜性外，主要原因是技術措施不合理、施工方法不當、施工工藝不到位、現(xiàn)場管理薄弱等。因此，提高對隧道施工的質(zhì)量安全認識，加強隧道施工管理，提高施工水平，做到“三超前、三緊跟、四到位、一強化”，對杜絕工程質(zhì)量安全事故的發(fā)生十分重要。為規(guī)范管理，積極推行隧道施工標準化，為控制隧道變形和塌方，應從以下12方面予以高度重視。

備注：三超前：超前預報、超前加固、超前支護。三緊跟：支護緊跟、仰供緊跟、二襯緊跟。四到位：工法選擇到位、工藝施作到位、工序銜接到位、光爆實施到位。一強化：強化量測隧道施工--1隧道施工準備資源配置設備配置與隧道施工設計方案相匹配，為主流通用機械，成龍配套，并具有一定的先進性。按照超前地質(zhì)預報、開挖、支護、襯砌工序等組建專業(yè)架子隊，架子隊實行勞務管理，堅決杜絕包工隊“毒瘤”。大臨規(guī)劃大臨規(guī)劃按分離、分區(qū)、有利、封閉和安全原則布置。分離即生活和生產(chǎn)區(qū)分離，生活區(qū)宜布置不受生產(chǎn)區(qū)噪音干擾且上下班安全方便地段。分區(qū)即生產(chǎn)區(qū)分區(qū)布置在隧道洞口附近兩側，分為機加工區(qū)、配電打風區(qū)、材料區(qū)等區(qū)域。有利即布置有利于施工、有利于職工上下班，有利于施工便道布置。封閉生活和生產(chǎn)區(qū)封閉管理。安全即生產(chǎn)和生活區(qū)避免不良地質(zhì)地段，滿足防洪要求，同時便道等大臨修建不影響隧道主體工程安全。隧道施工--1隧道施工準備施工圖核對在施工前，認真組織審核施工圖紙，了解設計意圖、設計標準，熟悉設計內(nèi)容，核實現(xiàn)場地形、地表和地質(zhì)（含水文），結合實際對施工圖提出意見，使其更加完善合理。核對發(fā)現(xiàn)問題匯總后會同業(yè)主、設計、監(jiān)理研究解決，未書面答復前施工單位不得擅自施工及變更。

原材料根據(jù)原材料需要量計劃組織其進場，按規(guī)定地點和方式儲存或堆放，進場后，應進行各項材料試驗、檢驗。不得使用不合格的原材料，不得使用鐵道部已經(jīng)公示為不合格產(chǎn)品，杜絕不檢使用和未檢先用的現(xiàn)象，加強粉煤灰和外加劑質(zhì)量管理，嚴格地材穩(wěn)定性監(jiān)控。隧道施工--1超前預報隧道施工--2

設計一般根據(jù)地表探測和少量的地質(zhì)鉆孔，來推斷地下深處的隧道地質(zhì)條件，往往與實際地質(zhì)條件存在差異。除設計階段加強地質(zhì)勘察外，施工階段也必須進行超前地質(zhì)預報工作，這一點尤為重要，應把地質(zhì)超前預報作為一個工序納入生產(chǎn)過程。

預報主要內(nèi)容：（1）開挖面前方的地質(zhì)情況；（2）圍巖整體性、斷層、軟弱破碎帶在前方的位置和對施工的影響；（3）地下水活動情況等。超前預報隧道施工--2地質(zhì)預報方法主要有：地質(zhì)素描、TSP203、地質(zhì)雷達、紅外線探水、超前鉆探（含加深炮孔）等

方法優(yōu)點缺點TSP法(1)一次預報距離長。在軟巖條件下探測距離為100～150m；在硬巖條件下探測距離為150～200m。(2)一次占用掌子面時間約30min，對施工干擾少。(3)對斷層破碎帶構造預報準確度較高。(1)對巖溶預報的準確性不高。(2)對地下水無法預報。(3)費用較高。地質(zhì)雷達(1)對斷層破碎帶有較高的預報準確性，對巖溶預報有一定的準確性。(2)基本不占用掌子面，對施工干擾少。(1)對地下水無法預報。(2)一次預報距離較短，一般為10～40m。(3)費用較高。超前水平鉆探(1)可根據(jù)工程需要選擇合適的鉆機，一次預報距離可以選擇。(2)預報的準確度很高。(3)淺孔鉆探基本不占用施工時間，費用較低。(1)深孔鉆探需要專用鉆孔機械。(2)深孔鉆探占用掌子面時間較長。(3)費用高。(4)一孔之見，較難形成面的概念。紅探水(1)對水構造能定性判定。(2)費用低。(3)不占用掌子面時間。(1)對水量大小無法預測，對斷層破碎構造無法預報。(2)預報距離短，一般為20～30m。超前預報隧道施工--2不良地質(zhì)預報要求：（鐵建設〔2008〕105號）斷層預報應以地質(zhì)調(diào)查法為基礎，以彈性波反射法探測為主，必要時采用紅外探測及超前鉆探法驗證。巖溶預報應以地質(zhì)調(diào)查法為基礎，以超前鉆探法為主，結合多種物探手段進行綜合超前地質(zhì)預報，并采用宏觀預報指導微觀預報，長距離預報指導中短距離預報的方法。瓦斯預報可采用地質(zhì)調(diào)查法為基礎，超前鉆探法為主，結合多種物探手段進行綜合超前地質(zhì)預報。涌水、突泥預報可采用地質(zhì)調(diào)查法為基礎，以超前鉆探法為主，結合多種物探手段進行綜合超前地質(zhì)預報。超前預報報隧道施工工--2參建各方方都應該該重視施施工階段段超前地地質(zhì)預報報工作，，建立責責任制，，明確責責任和分分工。高高和極高高風險隧隧道，必必須進行行超前地地質(zhì)預報報的專項設計計。（鐵建設〔2010〕120號）連續(xù)兩循循環(huán)搭接長度度：超前水水平鉆孔孔不小于于5-8m，地質(zhì)雷雷電探測測和紅外外探水應應大于5ｍ，彈性性反射法法和高分分辨直流流點法10ｍ以上，，加深炮炮孔較爆爆破孔深深3ｍ。（（鐵建設〔2008〕105號）超前加固固與支護護隧道施工工--31.超前加固固超前加固固主要是是采取注注漿加固固，注漿漿加固是是利用注注漿設備備把配制制好的具具有凝膠膠性能的的漿液注注入地層層，漿液液凝膠后后充填裂裂隙和膠膠結土砂砂顆粒，，形成整整體，提提高巖體體的自穩(wěn)穩(wěn)能力，，穩(wěn)定開開挖面和和止水，，保證隧隧道施工工安全。。常用的圍巖加加固方法是注注漿法。注漿漿法主要分全全斷面注漿、、局部注漿兩兩種。在斷層破碎帶帶和軟弱地層層，特別是富富含水時，必必須對圍巖進進行超前加固固，改良地層層，確保隧道道安全施工。。必須配備專業(yè)隊伍、專業(yè)設備，進行專項設計，保證加固效效果。無論是全斷面面注漿，還是是局部注漿，，都要求必須須配備先進的的鉆孔注漿設設備，必須采采取信息化注注漿。超前加固與支支護隧道施工--3全斷面帷幕注注漿局部注漿超前加固與支支護隧道施工--3注漿加固范圍圍縱向加固長度度應根據(jù)鉆機機能力和地層層特點確定，，一般為20～30m。特殊地層條條件下，應及及時調(diào)整縱向向注漿加固長長度，否則既既影響進度，，又影響質(zhì)量量。環(huán)向加固厚度度一般為3～5m，局部可增增加到5～8m。全斷面帷幕幕注漿宜采采用通過上上臺階進行行全斷面注注漿和無工工作室管棚棚施工技術術。全斷面帷幕幕注漿結束束后，必須須進行注漿漿效果檢查查評定，未未進行注漿漿效果評定定不得開挖挖。隧道施工--3預加固與支支護上斷面進行行全斷面注注漿設計上斷面進行行全斷面注注漿照片預加固與支支護注漿信息化化管理齊岳山隧道道F11斷層無工作作間管棚施施作錄像隧道施工--3預加固與支支護施工縫未采采取防水措措施。隧道施工--32.超前支護常用的超前前支護方式式有超前大大管棚和超超前小導管管兩種。（1）超前大管管棚大管棚是沿開挖輪輪廓線以較小的的外插角、向開開挖面前方打入入鋼管構成的棚棚架來形成對開開挖面前方圍巖巖的預支護超前大管棚一般般是在對沉降有有嚴格要求時使使用，適宜于淺淺埋洞口、堆積積體、砂土質(zhì)地地層、斷層破碎碎帶地層，以及及下穿公路、鐵鐵路、地面建筑筑物時采用。大大管棚一般采用用φ70mm～φ159mm的鋼管，縱向長長度10～100m根據(jù)工程需要設設置?？v向兩組管棚搭搭接長度≮3ｍ，縱向同一截截面接頭數(shù)不大大于50％，相鄰鋼管接接頭至少錯開1ｍ。預加固與支護隧道施工--3洞內(nèi)大管棚（2）超前小導管超前小導管是在在隧道開挖前，，沿隧道開挖輪輪廓線外按一定定角度打入直徑徑為32~70mm，長度3~5m的帶孔鋼管，利利用鋼管注漿，，并與鋼架連成成一體進行圍巖巖加固的超前支支護方式。超前小導管是在在對施工安全要要求較高的條件件下使用。在破破碎圍巖、堆積積體、砂土質(zhì)地地層、斷層破碎碎帶中普遍采用用。當?shù)貙涌ㄣ@嚴重重時，可采用自自進式錨桿。小導管一般采用用φ32mm～φ60mm的鋼管，縱向長長度2.5～6m根據(jù)工程需要設設置。小導管必須注漿漿以加固圍巖且且提高鋼管剛度度起到棚護作用用，孔口露出噴噴砼面15cm,與拱架焊接。預加固與支護隧道施工--3預加固與支護超前小導管隧道施工--33.初期支護初期支護是為了了及時封閉開挖挖后的圍巖，控控制圍巖的變變形和松弛弛，充分發(fā)揮圍圍巖自身的支護護作用，并和二二次襯砌共同形形成結構承擔荷荷載。初期支護方式：：錨網(wǎng)噴；錨網(wǎng)網(wǎng)噴+鋼拱架，鋼架形形式有格柵鋼架架、工字鋼、H型鋼。特殊地質(zhì)質(zhì)條件下使用噴噴鋼纖維混凝土土。初期支護受力特特征：隧道開挖挖后短時間或變變形量小時，初初期支護與地層層共同承受形變變壓力。支護不不及時或支護后后變形量過大，，巖體松動后荷荷載加大，由初初期支護完全被被動地承受松動動壓力。因此，，必須保證初期期支護的強度和和剛度，及時支支護，控制變形。預加固與支護隧道施工--33.初期支護噴砼：噴射混凝土應采采用濕噴工藝。。初期早期強度24h不小于10Mpa。錨桿：應沿隧道輪廓線線法線方向，并并盡可能與圍巖巖主要節(jié)理面相相垂直，中空錨錨桿必須注漿，，墊板安裝與巖巖面密貼。鋼筋網(wǎng)網(wǎng)：鋼筋網(wǎng)網(wǎng)鋪設設應貼貼近巖巖面，，并與與錨桿桿相焊焊接固固定，，搭接接長度度1～2格，噴噴砼保保護層層不小小于3ｃｍ。。拱架：嚴禁禁鋼架架兩側側同時時開挖挖接長長，鋼鋼架間間距不不超過過±10cm，單元元間螺螺栓連連接滿滿扣，，底腳腳支撐撐應與與基巖巖接觸觸穩(wěn)固固，避避免懸懸空或或不實實；鋼鋼拱架架與巖巖面間間空隙隙必須須用噴噴射混混凝土土填充充密實實，嚴嚴禁充充填片片石或或其他他材料料。預加固固與支支護隧道施施工--3鐵建設設〔2010〕120文件：：雙線隧隧道Ⅳ、Ⅴ級圍巖巖采用用臺階階法開開挖時時，必必須設設置鎖鎖腳錨錨桿（（管））等控控制拱拱（墻墻）腳腳位移移的措措施。。雙線隧隧道Ⅴ級圍巖巖應設設置橫橫向臨臨時支支撐或或臨時時仰拱拱，臨臨時支支撐采采用型型鋼，，縱向向每2榀設1處。鋼拱架架宜采采用八八字節(jié)節(jié)格柵柵拱架架。鋼拱架架應工工廠化化制造造，出出廠前前必須須進行行檢驗驗、試試拼裝裝。噴混凝凝土原原則上上采用用濕噴噴工藝藝，特特殊地地質(zhì)條條件下下可另另行設設計。。預加固固與支支護隧道施施工--31.開挖工工法客運專專線常用的的開挖挖工法法有全全斷面面法、、臺階階法、、環(huán)形形開挖挖預留留核心心土法法、三三臺階階七步步流水水法、、雙側側壁導導坑法法等?！，F(xiàn)場施施工應應嚴格格執(zhí)行行設計計工法法，不得擅擅自更更改、、如需需要變變更必必須履履行手手續(xù)。隧道開開挖采采用光光爆設設計，，盡量量減少少對圍圍巖的的擾動動，控控制變變形、、減少少超欠欠挖，，避免免應力力集中中。開挖隧道施施工--4（1）全斷斷面法法全斷面面開挖挖法是是按設設計斷斷面將將隧道道一次次開挖挖成型型，再再施做做初支支和二二次襯襯砌的的隧道道開挖挖方法法，長長昆段段Ⅱ級圍巖巖采用用此法法。開挖隧道施施工--4初期支護：Ⅱa、Ⅱb:噴砼5cm,拱部局部設置22中空錨桿開挖臺車鉆眼施工自制臺架施工隧道施工--4開挖光面爆破隧道施工--4（2）臺階法：該工法一般適合于于Ⅲ級圍巖，要求臺階階長度不大于1倍洞徑，初期支護仰拱距距掌子面距離不大大于2倍洞徑。開挖與支護隧道施工--4（3）環(huán)形導坑(預留核心土)法適用雙線Ⅲ、Ⅳ級圍巖，該方法利利用核心土穩(wěn)定掌掌子面，然后開挖挖兩側邊墻、中部部核心土，最后開開挖仰拱。該工法法步驟多，工藝要要求高。全斷面初期支護完完成距拱部開挖面面不超過２D。開挖隧道施工--4（3）環(huán)形導坑(預留核心土)法開挖施工要求：環(huán)形開挖挖進尺一一般為0.5～1.0m；開挖后應應及時施施作噴錨錨支護、、安設鋼鋼架支撐撐，每兩兩榀鋼架架之間采采用連續(xù)續(xù)鋼筋連連接，并并加鎖腳腳錨桿；；當圍巖地地質(zhì)條件件差，自自穩(wěn)時間間較短時時，開挖挖前施作作超前支支護;特點：開挖工作作面穩(wěn)定定性好施工干擾擾大、工工效低隧道施工工--4（4）三臺階階臨時仰仰拱法（（或支撐撐）用于雙線線Ⅴ級圍巖，，該方法法臺階開開挖后及及時施作作仰拱或或支撐使使初期支支護閉合合成環(huán)。。開挖隧道施工工--4開挖76-3777776-376-26-1仰供棧橋三臺階七七步開挖挖法示意意圖三臺階七七步開挖挖法（5）三臺階階七步開開挖法一般適用用于黃土土地區(qū)隧隧道施工工，也可可用于其其它Ⅳ～Ⅴ級級圍巖地段段。襯砌超前支護護隧道施工工--4鐵建設〔2010〕120號文件：臺階法法施工：：上臺階每每循環(huán)開開挖進尺尺Ⅴ、Ⅵ級圍巖不不大于1榀鋼架，，Ⅳ級不大于于2榀。邊墻開挖挖進尺不不大于2榀。仰拱開挖挖前必須須完成鋼鋼架鎖腳腳錨桿（（管），，每循環(huán)環(huán)開挖進進尺不大大于3m。初期支護護封閉成成環(huán)位置置距掌子子面距離離原則上上不宜不不大于2倍洞徑.根據(jù)地質(zhì)質(zhì)、量測測情況，，設置臨臨時支撐撐或仰拱拱，臨時時支撐采采用型鋼鋼，縱向向每2榀設1處。開挖隧道施工工--4（4）雙側側壁導導坑法法該工法法適用用雙線線Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級圍巖巖，在在特大大斷面面等特特殊條條件下下采用用。該該工法法先開開挖隧隧道兩兩側導導坑，，再進進行中中部開開挖支支護。。工法法特點點：控控制沉沉降變變形好好，但但連接接點多多，受受力復復雜，，對工工藝要要求高高。開挖隧道施施工--4防排水水工程程隧道施施工--5基面處處理：：圍巖滲滲漏水水采用用引排排措施施，清清除基基面外外露鋼鋼管及及鋼筋筋頭，，用水水泥砂砂漿抹抹平，，初期期支護護表面面平整整度用用2m直尺進進行檢檢查，，達到到驗標標要求求。排水盲盲管：：縱環(huán)向向排水水盲管管采用用三通通聯(lián)接接，用用錨釘釘和防防水板板窄條條固定定在巖巖面上上。緩沖層層鋪設設：緩沖層層材料料采用用無紡紡布墊墊層，，用塑塑料焊焊圈射射釘固固定，，拱部部間距距0.5～0.8m，邊墻墻間距距0.8～1.0m，底部部1～1.5m，呈梅梅花形形排列列。防水板板鋪設設：按1.1～1.2:1留松弛弛量，，用熱熱合器器使防防水板板融化化與塑塑料墊墊圈粘粘結牢牢固。。掌握握好溫溫度和和時間間，防防止焊焊穿或或焊接接不牢牢。防排水水工程程隧道施施工--5防水板板焊接接：雙焊縫縫焊接接，每每焊縫縫不小小于15mm，搭接接寬度度15cm，避免免漏焊焊、假假焊、、烤焦焦、焊焊穿現(xiàn)現(xiàn)象，，現(xiàn)場場配備備滅火火裝置置，焊焊接完完按規(guī)規(guī)定采采用充充氣式式檢查查。止水帶帶固定定：中埋式式止水水帶連連接應應采用用熱硫硫化連連接的的方法法，搭搭接長長度不不得小小于10cm，焊接接縫寬寬不小小于50cm。矮邊墻墻頂部和和邊墻墻必須須施作作防水水設施施。洞內(nèi)反坡排排水，配備抽抽水機機的排排水能能力應應大于于涌（（漏））水量量的20%以上，，并應應有備備用臺臺數(shù)。。局部抽抽水宜宜選用用潛水水泵。。防排水水工程程隧道施施工--5洞口截截排水水設施施防水板板及土土工布布鋪設設仰供與與填充充隧道施施工--6仰拱及及時施施作，，盡快快形成成封閉閉環(huán)。。根據(jù)據(jù)部有有關要要求：：Ⅲ級、Ⅳ級、Ⅴ級圍巖巖距開開挖面面分別別不得得超過過90m、50m、40m。仰拱施施工前前應清清除虛虛碴、、雜物物和積積水。。必須全幅灌注注，嚴禁半幅幅施工。仰拱拱施工縫和變變形縫處應做做防水處理。。仰拱填充嚴禁禁與仰拱同時時施工，宜在在仰拱混凝土土終凝后施作作。為減少與出碴碴運輸?shù)母蓴_擾，采用仰拱拱棧橋跨過仰仰拱施工地段段施工。仰供與填充隧道施工--6隧道內(nèi)仰拱棧棧橋仰拱鋼筋綁扎扎襯砌二次襯砌混凝凝土應連續(xù)灌灌筑，襯砌混混凝土結構表表面應密實平平整、顏色均均勻，嚴禁露露筋，不得有有蜂窩、孔洞洞、疏松、麻麻面和缺棱掉掉角等缺陷。。襯砌表面接接縫無明顯錯錯臺，無滲漏漏水，達到設設計要求。坍落度不足，，不得擅自加加水，應當在在技術人員的的指導下用追追加減水劑的的方法解決。。使用外加劑及及粉煤灰時必必須嚴格計量量。隧道施工--7襯砌由于目前初支支＋二襯共同同承載的設計計方法，適時時進行二次襯襯砌對安全施施工十分重要要，根據(jù)部有有關要求：Ⅰ級和Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級圍巖二襯距距開挖面分別別不得大于200m、120m、90米，Ⅴ級、Ⅵ級不大于70m，這些經(jīng)驗數(shù)據(jù)據(jù)是十分重要要的，現(xiàn)場必必須嚴格執(zhí)行行。二次襯砌的厚厚度嚴禁小于于設計厚度，，襯砌的輪廓廓線嚴禁侵入入設計輪廓線線。隧道施工--7襯砌二次襯砌隧道施工--7監(jiān)控量測是在在隧道施工過過程中，使用用專用儀器和和工具對圍巖巖和支護結構構的變形、受受力以及它們們之間的關系系進行觀測，，并對其穩(wěn)定定性、安全性性進行評價，，據(jù)此對施工工方法、結構構支護參數(shù)進進行驗證、調(diào)調(diào)整的工作。。是隧道施工工安全的“眼睛”。監(jiān)控量測要作作為施工組織織設計一個重重要組成部分分，納入施工工工序，由專人負責，建立等級管理理、信息反饋饋和報告制度度。建立最大日變變形量和累計計變形量的風風險預警機制；監(jiān)控量測與觀觀測隧道施工--8圍巖監(jiān)控量測測最核心的環(huán)環(huán)節(jié)是量測后后的數(shù)據(jù)整理理和數(shù)據(jù)回歸歸分析，根據(jù)分析結果果調(diào)整支護參參數(shù)，并及時時將量測數(shù)據(jù)據(jù)和分析結果果反饋給設計計、監(jiān)理單位位，設計單位位驗證后應及及時根據(jù)量測測數(shù)據(jù)調(diào)整設設計參數(shù)，施施工單位按變更設計進行施工。量測結果是用用于指導施工工和安全質(zhì)量量管理，堅決決反對量測工工作中的表面面文章、流于于形式、走過過場和虛假現(xiàn)現(xiàn)象，把量測測工作落到實實處。監(jiān)控量測與觀觀測隧道施工--8監(jiān)控量測主要要包括拱頂下下沉和水平收收斂。目前采采用有尺量測測和無尺量測測。為確保量量測數(shù)據(jù)準確確和操作方便便