高速鐵路客運專線隧道施工課件

客運專線隧道施工

（1）客運專線隧道施工

（1）討論的主要內容：一、客運專線隧道的特點二、重點控制的施工環(huán)節(jié)三、設計的優(yōu)化與變更四、主要施工方法及工藝簡介五、不良地質地段的施工高速鐵路客運專線隧道施工課件一、客運專線隧道的特點

客運專線上，由于列車運行速度的大幅提高，在列車高速通過隧道時，與普速鐵路相比，不但加大了對隧道結構的沖擊擾動，而且其進入隧道所誘發(fā)的空氣動力學效應對行車、旅客乘車舒適度、車輛結構強度和環(huán)境等方面均將產生不利影響。因此，為了克服上述問題，確保列車的安全和乘車舒適度，在隧道的結構和建筑材質上提出了新的要求外，同時對隧道的永久建筑耐久性、施工精度、防排水等方面也提出了更高的要求。

1、高速列車進入隧道后誘發(fā)的空氣動力學效應

主要表現(xiàn)在三個方面：瞬變壓力洞口微氣壓波

行車阻力一、客運專線隧道的特點

其中，瞬變壓力主要表現(xiàn)在由于壓力的瞬間變化使人的聽覺感到不適，影響其大小的主要因素是行車速度、隧道橫斷面的大小和阻塞比以及列車的密封系數。洞口微氣壓波是列車進入隧道時產生的壓縮波在另一端釋放時產生爆破聲，影響周圍環(huán)境。行車阻力問題主要是影響經濟性。微氣壓波的量值主要取決于行車速度和隧道凈空面積〈阻塞比〉但行車速度更為敏感，當行車速度達到300km/h以上時,加大斷面對防止微氣壓波不能起到顯著作用,應考慮在洞口設置緩沖結構。隧道洞口緩沖結構示意圖其中，瞬變壓力主要表現(xiàn)在由于壓力的瞬

解決行車阻力問題主要是加大隧道斷面面積，根據鐵科院的研究報告，在隧道凈空面積為100m2時最大行車阻力只比明線增大15—30％，會車時的空氣阻力比明線的增大值也不超過30％．

設計暫規(guī)規(guī)定：確定隧道斷面內輪廓應考慮以下因素：

＊線間距和建筑接近限界；＊緩解空氣動力學效應對隧道斷面有效面積的要求；

＊維修、救援、工程技術作業(yè)空間和其他使用要求所需的空間。

單洞雙線隧道斷面有效面積不宜小于100m2；單線隧道斷面有效面積不宜小于70m2。限速地段當檢算行車速度小于或等于200km／h時，可采用較小的隧道斷面有效面積，但雙線隧道斷面有效面積不應小于80m2；單線隧道斷面有效面積不應小于50m2。解決行車阻力問題主要是加大隧道斷面面積，根據鐵科院

2、隧道襯砌

客運專線線隧道的橫斷面較大，受力比較復雜，且列車運行速度較高，隧道維修有一定的時間限制，復合襯砌比噴錨襯砌安全，且耐久性好，故隧道襯砌優(yōu)先采用復合式襯砌，不得采用噴錨襯砌。隧道均采用曲墻式襯砌，其中邊墻與仰拱內輪廓的連接宜采用順接斷面。仰拱矢跨比應結合隧道襯砌受力和溝槽設置情況確定，雙線隧道斷面取1/12－1/15，單線隧道斷面取1/8－1/10。

Ⅲ－Ⅵ級圍巖采用曲墻帶仰拱的襯砌。Ⅰ、Ⅱ級圍巖地段可采用曲墻式不帶仰拱襯砌。

各級圍巖隧道襯砌結構混凝土強度等級不應低于C25，鋼筋混凝土強度等級不應低于C30。

襯砌施工必須遵循仰拱超前，拱墻整體澆筑的原則。

3、隧道底部結構

隧底結構由于在長期列車重載作用及地下水侵蝕的影響下易產生破壞，從而引起基底沉陷、道床翻漿冒泥等病害，不但增加養(yǎng)護維修工作量，而且嚴重影響運營安全，尤其是客運專線鐵路對隧道底部的強度較普通鐵路要求更高，且客運專線鐵路隧道的斷面跨度較大，因此客運專線鐵路隧道鋪底厚度要增大。2、隧道襯砌

仰拱填充混凝土強度等級不低于C20。Ⅰ、Ⅱ級圍巖隧道襯砌結構底板厚度，雙線隧道不小于30cm，單線隧道斷面不小于25cm，混凝土強度等級不低于C30，并應配置鋼筋。仰拱與仰拱填充應分開施工。

4、隧道防排水

長期以來，在隧道工程中，由于地下水的作用，致使圍巖應力重新分布使結構受荷增大，結構受到侵蝕、凍融破壞，最終對隧道的永久建筑產生致命影響，釀成事故的情況時有發(fā)生。由于客運專線對隧道的結構和耐久性提出了新的要求，同時，列車供電、控制系統(tǒng)對隧道防排水的要求更加嚴格，所以對客運專線隧道防排水效果提出了更高的要求。

客運專線鐵路隧道工程防排水，應采取“防、排、截、堵相結合，因地制宜，綜合治理”的原則，達到堵水有效，排水通暢，防水可靠，不留后患的目的。隧道襯砌結構防水等級應滿足《地下工程防水技術規(guī)范》（GB50108）的一級標準。加強結構自身防水：采用復合式襯砌隧道，初期支護和二次襯砌之間設置防水板，防水板厚度不得小于1.2mm。設置隧道洞身排水系統(tǒng)：隧道襯砌背后應設置與深排水溝配套的縱、環(huán)向排水盲溝。后期施作的隧道洞內埋設件，埋設深度應以不穿透二次砌仰拱填充混凝土強度等級不低于C20。Ⅰ、Ⅱ級圍為原則，以保護防水板。隧道襯砌結構的施工縫、變形縫應采取可靠的防水措施。

防水材料應符合耐久性要求。隧道洞口及明洞防排水應執(zhí)行現(xiàn)行《鐵路隧道防排水技術規(guī)范》（TB10119）中的有關規(guī)定。襯砌外貼防水層應具有較好的耐熱度、抗凍性、柔性、防腐和耐水、抗老化性能。5、結構、材料的耐久性

使用壽命100年。提出了隧道襯砌混凝土、防水材料的耐久性控制要求。隧道襯砌混凝土的地質環(huán)境復雜，對耐久性、抗?jié)B性、抗凍性等耐久性指標應嚴格控制。為原則，以保護防水板。二、重點控制的施工環(huán)節(jié)根據工程的具體情況確定科學、合理的工程施工方案，優(yōu)化資源配置。科學規(guī)劃大小臨方案。確定不同地質條件下的主要施工方法、工序流程、施工工藝。強化施工組織提高勞動生產率。

控制的目標：

采用合理的運輸方式及隧道開挖控制爆破方法減少超欠挖，提高經濟效益。重視地質預報，確定合理的初期支護方法、參數、防止圍巖有害變形，保證隧道施工快速、安全，應把加固圍巖，做為重點。隧道防排水施工達到預期目的、不產生滲漏水現(xiàn)象，保證構筑物及列車運行安全。隧道結構尺寸、平面和剖面指標滿足設計要求。強化嚴格過程控制，保證工程質量。

目的：創(chuàng)造良好的社會信譽和經濟效益。二、重點控制的施工環(huán)節(jié)◆運輸方式及隧道開挖

★運輸方式：

有軌運輸與無軌運輸；

兩種方式的優(yōu)劣及設備配置（無軌：常規(guī)、道路制約少、調配靈活、無二次倒運、先期速度快，污染嚴重、作業(yè)環(huán)境惡劣導致生產率下降。有軌：專用、配套多、有時需二次倒運、交叉多需良好的協(xié)作，對施工組織有更高要求，長距離快、環(huán)境好保持生產率）；

設備配置：有軌，無軌；以出碴車輛為例：需配車數NaNa=x/y，X－每個鉆爆循環(huán)出碴所需車輛次，Y－每車每爆破循環(huán)的裝卸循環(huán)次數。x=K*Va/QB*ψaK—土石松散系數；Va—每循環(huán)出碴量m3(實方)；QB—車容積m3；ψa—滿載系數。y=Ty/(t1+t2+t3+2L*60/ν)◆運輸方式及隧道開挖

Ty—每爆破循環(huán)要求運輸時間；t1—裝車時間min；t2—卸車時間min；t3—調車及其它干擾時間min；L—最大運輸距離km;ν—平均行車速度km/h。建議：當隧道的單口掘進超過1.2km，且無輔助坑道時宜采取有軌運輸方式。無論采取何種運輸方式，施工中隧底混凝土均應盡可能跟緊掌子面以形成高質量通道?！锼淼篱_挖方法

鉆爆法（礦山法），以新奧法為代表；機械法，如TBM、盾構法；◆初期支護與地質預報

★重視支護參數設計Ty—每爆破循環(huán)要求運輸時間；

隧道在開挖成洞后，由于應力的重分布，應及時采取臨時支護措施；在隧道的設計和施工中都要進行支護方式和參數的設計，選定安全、經濟、有效的支護方式，確定合理的支護參數，對圍巖穩(wěn)定、預防塌方、確保安全起著至關重要的作用。由于地質圍巖的分類只是一個定性的概念，不是定量的，同一類圍巖，其結構、產狀不盡相同，其成拱能力也不一致。因此，合理的支護方式和支護參數對提高圍巖自身承載力，作到合理投入，提高效益具有重大意義。

支護的方式：噴錨支護、超前支護、管棚（大?。┲ёo、格柵支護、型鋼支護、套拱支護、預加固等等。

★重視地質預報

隧道是一個管狀的隱蔽工程，穿越崇山峻嶺，穿過多種巖類甚至多個構造與地質年代，所經過的水文、地質條件十分復雜，設計階段的地質勘察只能給予基本的分析和判斷，而對存在的不良地質地段如：斷層、富水地段、巖溶等不可能作出精確的標識。因此，為探明前方圍巖狀況，取得準確的第一手資料，做好施工預案，獲得施工上的主動，確保萬無一失，確保施工安全和工程質量，施工過程中的地質預測預報必不可少。

隧道在開挖成洞后，由于應力的重分布，應及時采取臨時支

及時跟進掌子面的地質預報工作，將對設計資料的準確度作出復核，對掌子面前方的有可能引起圍巖失穩(wěn)導致塌方的不良地質地段和地下水分布狀態(tài)給定出相對準確的位置、狀態(tài)、程度等信息，從而使工程人員正確地作出施工預案、采取合理的開挖和支護方法、預防塌方，安全通過。地質預報的內容

斷層及斷層影響帶的位置、規(guī)模及其性質。軟弱夾層的位置、規(guī)模及其性質。巖溶的位置、規(guī)模及其性質。不同巖性、圍巖級別變化界面的位置。工程地質災害可能發(fā)生的位置和規(guī)模。含水構造的位置、規(guī)模及其性質。地質預報的方法：地質雷達、超前鉆探、HSP(聲波）、TSP（地震波）等。及時跟進掌子面的地質預報工作，將對設計資料的準收集、掌握地區(qū)地質資料

探測資料研判，給出探測結論和工程措施意見超前水平鉆探，距離30－50m紅外線探水儀：距離約30m短距離探測：地質雷達，距離20－30m地質預報工作和流程圖長距離探測：TSP、HSP，預報距離80-150m掌子面地質調查與素描（每排炮后）補充地質調查收集、掌握地區(qū)地質資料探測資料研判，給出探測結論和工程三、設計的優(yōu)化與變更

與地面結構物不同，隧道開挖前所提出的設計在嚴格意義上說只能稱做“預設計”，往往帶有一定的主觀性。對于復雜的地質條件，這種“預設計”無法做到真正意義上的完善。因此，設計的優(yōu)化與變更，對承包商來說往往具有更實際的意義。

設計優(yōu)化

優(yōu)化原則

設計優(yōu)化是對設計功能的進一步完善和對工程結構及安全的進一步加強。在工程開工前，監(jiān)理工程師、施工單位和設計單位，均應對設計進行審核和優(yōu)化，經過審核優(yōu)化后的設計方可施工。

設計優(yōu)化的主要內容

施工圖設計優(yōu)化的重點是根據鐵道部有關的技術法規(guī)和政策，按照施工現(xiàn)場的實際情況核對設計文件，理解設計意圖，評估設計目的和功能，對工程結構、使用功能、工程質量和安全性能、易施工性和經濟性等方面進行優(yōu)化，以進一步提高工程的整體性能。其主要內容包括：工程地質復核；工點位置、各類標高的復核；使用功能、使用效果的評價和有關評估等。

三、設計的優(yōu)化與變更

設計優(yōu)化的組織與程序

施工單位收到施工圖，應先進行施工放線、現(xiàn)場核對，必要時應在征求地方政府意見、進行技術經濟分析、列表對比優(yōu)化效果的基礎上，提出初步優(yōu)化意見以書面形式報有關單位。

設計變更

變更原則：

變更設計要從現(xiàn)場實際出發(fā)，提議要有根據，要量化，在確保工程質量和總體使用功能的前提下，盡量采用新技術、新工藝。堅持先變后做的原則。

設計變更的要求：

確保產品功能和使用壽命、及時、合理、資料齊全、手續(xù)完善、聯(lián)合進行。

設計優(yōu)化的組織與程序四、主要施工方法及工藝簡介

1、隧道的開挖

采用鉆爆法施工時應優(yōu)先采用新奧法，根據隧道通過地層圍巖狀況，選擇合理的爆破、支護方式，充分利用圍巖的自承能力，保證隧道安全、快速作業(yè)。

新奧法是六十年代奧地利專家臘布希維茲(L.V.Rabccwicz)總結前人在隧道施工中累積的經驗后所提出來的一套隧道設計、施工的新技術。1948年提出，并于1962年奧地利第八屆土力學會議上得到正式命名的隧道施工方法。

新奧法的實質就是利用控制爆破技術減少對圍巖的擾動，采取及時有效的支護手段與巖體結合形成彈塑性支撐結構，允許圍巖變形，但防止其有害變形充分發(fā)揮圍巖本身的自承能力，達到支護的目的；即洞室開挖后，利用圍巖的自穩(wěn)能力及時進行以噴錨為主的初期支護，使之與圍巖密貼，防止圍巖有害形變，提高其自承能力，使支護與圍巖聯(lián)合受力形成支撐環(huán)，共同作用。

四、主要施工方法及工藝簡介

新奧法的技術支撐點有三個，即：控制爆破技術、噴錨支護技術、圍巖量測技術。隧道的開挖方法

在礦山法施工的隧道中，其開挖方式應根據不同的地質條件進行確定，其常見的方法一般有如下幾種：全斷面法、半斷面法、上下導坑法；在半斷面法上下導坑法中又分為短臺階法、超短臺階、長臺開挖方法橫斷面示意縱斷面示意全斷面法下導洞超前法臺階法環(huán)形開挖預留核心土法雙側壁導坑法中洞法中隔壁法（CD法）交叉中隔壁法（CRD法）隧道主要開挖方法表

新奧法的技術支開挖方法橫斷面示意縱斷面示意全斷面法下

階法；在導坑法中又有CRD法及側壁導坑法，另外還有預留核心土法等等。新奧法的施工技術均適用于上述施工方法。開挖方法適用圍巖級別及說明備注全斷面法1單線隧道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級圍巖；2雙線隧道Ⅰ、Ⅱ級圍巖；3地下水狀態(tài)：干燥或潮濕。循環(huán)進尺宜控制在3～4.0m。下導洞超前法1單線隧道Ⅲ、Ⅳ級圍巖；2雙線隧道Ⅱ、Ⅲ級圍巖；3地下水狀態(tài)：有滲水或股水。

臺階法1單線Ⅲ級、Ⅳ級圍巖；2雙線Ⅲ級圍巖；3地下水狀態(tài)：干燥或潮濕。臺階長度應有利于施工操作和機械設備效率的發(fā)揮，同時應利于支護盡早封閉成環(huán)。環(huán)形開挖預留核心土法1單線Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級圍巖；2雙線Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級圍巖；3地下水狀態(tài)：有滲水或股水。施工中應盡量減少開挖分部，采用大斷面分部雙側壁導坑法1單線Ⅴ、Ⅵ級圍巖；2雙線隧道Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級圍巖；3地下水狀態(tài)：有滲水或股水。中洞法雙聯(lián)拱隧道中隔壁法（CD法）單、雙線隧道Ⅴ、Ⅵ級圍巖、淺埋隧道、三線隧道。交叉中隔壁法（CRD法）雙線、三線隧道Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級圍巖、淺埋隧道。

客運專線隧道各類施工（開挖）方法適用條件

階法；在導坑法中又有CRD法及側壁導坑法，另外還有預留核預留變形量隧道開挖斷面應以襯砌設計輪廓線為基準，考慮預留變形量、測量貫通誤差和施工誤差等因素適當放大。預留變形量應符合設計規(guī)定，或根據圍巖級別、隧道寬度、埋置深度、施工方法和支護情況等條件，采用工程類比法確定。當無類比資料時可參照本表。隧道的控制爆破

一般有兩種：光面爆破、預裂爆破，這兩種方法在起爆順序及藥量控制上均有所不同。控制爆破的關鍵在于鉆爆設計及現(xiàn)場的調整和實施的精確性。

鉆爆工藝施工流程測量布孔→清孔裝藥→堵塞炮眼→連線起爆→通風排煙→處理啞炮→找?guī)?、找頂→初期支護→出碴→二次支護→下一循環(huán)圍巖級別單線隧道雙線隧道圍巖級別單線隧道雙線隧道Ⅰ——Ⅳ50～8080～120Ⅱ—10～50Ⅴ80～120100～150Ⅲ20～5050～80Ⅵ現(xiàn)場量測測定圍巖破碎取大值；圍巖完整取小值

預留變形量圍巖級別單線隧道雙線隧道圍巖級別單線隧道雙線隧道Ⅰ

鉆爆設計

鉆爆設計的關鍵在于掏槽方式的選定和爆破參數的確定。

掏槽關系到隧道爆破的成敗，直接影響爆破效果，掏槽深度直接關系到掘進循環(huán)進尺。而掏槽又與地質條件、掏槽深度及形式、炸藥種類及裝藥量等因素有關。但不論哪種掏槽形式，都是最先起爆，為其它炮眼拓出臨空面，實現(xiàn)有效爆破。

掏槽形式分為：直眼掏槽、楔形掏槽、扇形掏槽、復式掏槽、螺旋掏槽等方式。鉆爆設計

爆破參數的選定：

選擇適當的爆破參數，布置合理的炮眼孔位和炮眼數量可以保證爆破效果，保證安全生產，節(jié)約成本，提高經濟效益，而單位炸藥消耗量是計算炮眼數目的重要依據。爆破參數的確定應根據計算、規(guī)范參考，最終通過現(xiàn)場試驗確定。其周邊眼間距的布置原則一般是隨著圍巖類別的提高而增大，但一般不超過60cm。直眼掏槽示意圖直眼掏槽示意圖全斷面開挖布孔圖炮眼數目的確定N=ksL/Lnr(個)）式中：N-炮眼數目（不包括掏槽眼）K-導坑爆破單位炸藥消耗量kg/m3L-炮眼深度mn-炮眼裝藥系數(孔長÷藥長）S-開挖斷面面積m2r-炸藥線裝藥密度

kg/m全斷面開挖布孔圖炮眼數目的確定巖石類別周邊眼間距E（cm）周邊眼抵抗線W（cm）相對距離E/W裝藥集中度q（kg/m）極硬巖50～6055～750.8～0.850.25～0.30硬巖40～5050～600.8～0.850.15～0.25軟質巖35～4545～600.75～0.80.07～0.12巖石類別周邊眼間距E（cm）至內排崩落眼間距（cm）裝藥集中度q（kg/m）極硬巖40～50400.30～0.40硬巖40～45400.20～0.25軟質巖35～40350.07～0.12光面爆破參數

預裂爆破參數

上表所列參數適用于炮眼深度1.0－4.0m，炮眼直徑40－50mm，藥卷直徑20－25mm。當斷面較小或圍巖軟弱、破碎或對曲線、折線開挖成形要求較高時，周邊眼間距E應取較小值。周邊眼抵抗線W值在一般情況下均應大于周邊眼間距E值。軟巖在取較小E值時，W值應適當增大。E/W：軟巖取小值，硬巖及斷面小時取大值。表列裝藥集中度q為2號巖石硝銨炸藥，選用其它類型炸藥時，應修正。

周邊眼間距確定巖石類別周邊眼間距E（cm）周邊眼抵抗線W（cm）相對距離E總裝藥量Q＝S＊q(每個炮孔的裝藥量確定）炮孔的裝藥結構空氣柱狀裝藥結構

小直徑藥卷連續(xù)裝藥結構間隔裝藥結構

導爆索裝藥結構

總裝藥量Q＝S＊q(每個炮孔的裝藥量確定）空氣柱狀裝藥結構

平均線性超挖＝超挖橫斷面積÷爆破設計開挖斷面周長（不包括底部）

最大超挖值是指最大超挖處至設計開挖輪廓切線的垂直距離。

爆破效果檢驗圍巖級別開挖部位ⅠⅡ～ⅣⅤ、Ⅵ拱部線性超挖101510最大超挖202515邊墻線形超挖101010仰拱、隧底線性超挖10最大超挖25

隧道允許超挖值（cm）

圍巖性質硬巖中硬巖炮眼痕跡保存率≥80％≥60％周邊炮眼痕跡保存率

炮眼痕跡保存率＝（殘留有痕跡的炮眼數/周邊眼總數）×100％平均線性超挖＝超挖橫斷面積÷爆破設計開挖斷面周長（不包2、隧道的支護

一般分為剛性強支撐方式，如：套拱，管棚與型鋼支撐聯(lián)合支護方式，多用于軟弱地質地段和塌方的處理；彈塑性支護方式，如：錨桿與噴混凝土相結合的噴錨支護方式，多用于4級及以上圍巖的隧道支護。二者的作用機理有所不同。另外還有超前支護、系統(tǒng)支護等等。

錨噴支護

錨噴支護是目前普遍采用的一種圍巖支護手段。采用錨噴支護可以充分發(fā)揮圍巖的自承能力，并有效地利用洞內的凈空，既提高了作業(yè)的安全性，又提高了作業(yè)效率；能適應一般軟弱巖層和膨脹巖層中隧道的開挖；可用于整治坍方和隧道襯砌的裂損。錨噴支護包括錨桿支護、噴射混凝土支護、噴射混凝土錨桿聯(lián)合支護、噴射混凝土與錨桿及鋼筋網聯(lián)合支護、噴鋼纖維混凝土支護、噴鋼纖維混凝土錨桿聯(lián)合支護，以及上述幾種類型加設型鋼（或鋼拱架）而成的聯(lián)合支護。前四種為常用的基本類型，后兩類較少使用。

錨桿的作用機理

懸吊作用：把隧道洞壁附近具有裂隙、節(jié)理的不穩(wěn)定巖體，用2、隧道的支護錨桿固定在深層的堅固穩(wěn)定巖體上，可將不穩(wěn)定巖體的重量傳遞給深層的堅固巖體負擔，起懸吊作用。結合效應：

錨桿可將若干巖層或節(jié)理發(fā)育的巖體串聯(lián)在一起。錨桿的結合作用在層狀圍巖中十分顯著。對于層狀圍巖，可以借助錨桿的抗剪力防止產生順層滑動。對于節(jié)理發(fā)育的圍巖，借助一組與層面垂直的錨桿把各層錨固在一起，提高其整體性，大大提高巖層的自穩(wěn)能力。拱效應：按一定間距在隧道周邊放射狀布置的系統(tǒng)錨桿，可使一定厚度范圍內的圍巖形成拱形連續(xù)壓縮帶。這種拱效應在使用預應力錨桿時是很明顯的。在錨桿預張力的作用下，每根錨桿周圍都形成一個兩頭呈圓錐形的筒狀壓縮區(qū)彼此搭接，形成一條一定厚度的均勻壓縮帶。在均勻壓縮帶中產生徑向壓應力，亦即給予壓縮帶外的圍巖以徑支護抗力，使圍巖再次接近三向受力狀態(tài)，增強了圍巖的穩(wěn)定性。錨桿的類型：砂漿錨桿（普通砂漿、錨固劑）、預應力錨桿、自進式錨桿、中空注漿錨桿等等。砂漿錨桿的施工流程：備料定位鉆孔清孔注漿安裝效果檢驗（抗拔試驗）。

錨桿固定在深層的堅固穩(wěn)定巖體上，可將不穩(wěn)定巖體的重量傳遞給深

架立完畢的工字鋼架與錨桿

工字鋼拱架與錨桿的安裝

架立完畢的工字鋼架與錨桿工字鋼拱架與錨桿的安裝噴射混凝土支護噴射混凝土支護是使用特定的機械把摻有速凝劑的細骨料混凝土以適當的壓力噴射到洞室?guī)r壁上，迅速固結而成的一層支護結構，起約束圍巖變形、防止巖面風化的作用。噴射混凝土支護的設計厚度一般不超過20cm，最薄不小于5cm。噴層過薄，不足以抵抗巖塊沿裂隙面的滑移或松動，致使噴層開裂或剝離，失去作用。噴層過厚，則造價較高且施工難度加大。

噴混凝土有干噴和濕噴兩種工藝。干噴是先將砂、石、水泥和速凝劑按一定比例干拌均勻，然后裝入噴射機，用壓縮空氣在軟管內呈懸浮狀態(tài)壓送到噴槍、再在噴槍內與高壓水混合，以較高速度噴射到巖面上。濕噴是把濕拌合物用壓縮空氣或擠壓泵進行壓送，在噴槍內加入速凝劑再噴到巖面上。干噴的缺點是產生的粉塵量大，回彈量大，加水時要操縱噴咀處的閥門，與噴射手的熟練程度有關。濕噴可降低粉塵量，且回彈少，但水灰比一般較大，拌料輸送距離短。

噴射混凝土支護隧道網噴混凝土支撐聯(lián)合支護施工工藝流程

測量定位安裝格柵（或型鋼）鋼架打錨桿、掛網噴射混凝土

→→→隧道網噴混凝土支撐聯(lián)合支護施工工藝流程圖隧道網噴混凝土支撐聯(lián)合支護施工工藝流程→→→隧道3、隧道二次襯砌混凝土施工

混凝土襯砌施工方案的設計

攪拌機械的選擇根據混凝土襯砌工作量的大小，選擇適當的攪拌機，建立滿足施工需要的攪拌站是混凝土施工的關鍵步驟。攪拌機數量及型號的選擇應滿足生產能力的要求，同時要預留一定儲備系數?；炷翑嚢枵緫O立自動計量設備，以保證混凝土施工的速度和質量。

混凝土運輸機械及灌筑機械的選擇工程施工的總體方案決定混凝土運輸及灌筑機械，無軌運輸時只能采用無軌混凝土罐車，但罐車的形式可以多種多樣。有軌運輸方式，應采用有軌混凝土罐車，并配電瓶車作為牽引動力。由于從工程質量角度的考量及施工技術設備發(fā)展的趨勢要求，應采用泵送混凝土的方式進行隧道二次襯砌，以實現(xiàn)保工期和質量的目標。襯砌模具的選擇

目前隧道工程以明確規(guī)定必須采用整體式襯砌，所以客運專線隧道襯砌應使用整體式襯砌臺車。3、隧道二次襯砌混凝土施工二襯時間的選擇

隧道采用復合式襯砌時，適時合理選擇二次襯砌時機，是保證襯砌質量的關鍵。在施工中應嚴格按新奧法施工要求，科學嚴謹地進行圍巖量測，根據圍巖量測情況確定施做二襯的最佳時間。參考國內外有關圍巖量測資料，結合我國在施工實踐中的探索，一般當初期支護后圍巖位移變化速率小于0.2mm/d時，膨脹性圍巖凈空變化速率在2mm/月時，進行二次襯砌。但對隧道淺埋地段提前施做二次襯砌，往往比較有利。采用整體式襯砌的隧道，從施工總體安排的角度考量，一般情況下襯砌落后于掌子面的距離不宜大于80m；軟弱圍巖地段整體式襯砌臺車示意圖二襯時間的選擇整體式襯砌臺車示意圖不宜大于40m，必要時甚至應緊跟襯砌。

臺車模注混凝土工藝流程

4、圍巖量測技術

監(jiān)控量測是隧道新奧法施工的核心技術之一。在隧道開挖過程中，使用各種量測儀器、設備，對圍巖變化情況和支護結構的工作狀態(tài)進行量測，能夠及時提供圍巖的力學狀態(tài)、穩(wěn)定程度和支護結構可靠性的信息，了解和掌握圍巖變化規(guī)律，預見事故苗頭和預兆，排除隱患和險情，評價、調整或修改支護參數及施工順序，同時確定二次襯砌的最佳施做時間。

↑↓測量定位立模校核加固灌注混凝土行走脫模養(yǎng)護不宜大于40m，必要時甚至應緊跟襯砌。↑↓測量定位立模校核加

量測目的:①掌握巖石位移和支護變形的動態(tài)對圍巖穩(wěn)定性作出評價；

②確定支護結構形式,指導合理安排工序,及時修改支護參數，確定支護時間；遇到危及施工安全的嚴重情況時,為分析原因,采取相應措施和施工決策提供依據,確保工程的安全性,經濟性.③了解支護結構的受力狀態(tài)和應力分布；

④了解本隧道圍巖壓力的基本特征,以及初期支護的作用效果

⑤評價支護結構的合理性及安全性，便于變更設計和調整方案。

⑥為今后類似工程積累設計、施工資料

。量測內容：監(jiān)控量測項目可分為必測項目和選測項目。必測項目為日常施工管理必須進行的量測，包括：洞內凈空相對位移量測；拱頂下沉；地表沉降觀測等。量測目的:施工量測管理

施工監(jiān)控量測的最終目的是服務于施工，必須形成先進、科學、嚴謹的管理模式和套路，才能確保量測過程有條不紊，量測結果經回歸分析后迅速反饋到施工實踐中去指導施工。序號監(jiān)測項目測試方法和儀表測試精度備注1洞內、外觀察現(xiàn)場觀察、地質羅盤

2襯砌前凈空變化隧道凈空變化測定儀（收斂計、隧道激光斷面儀、全站儀）0.1mm全站儀采用非接觸觀測法3拱頂下沉水準測量的方法，水準儀、鋼尺1mm一般進行水平收斂量測4地表下沉水準測量的方法，水準儀、塔尺1mm淺埋隧道必測（H0≤2b）H0隧道埋深；b隧道最大開挖寬度5二次襯砌后凈空變化隧道凈空變化測定儀（收斂計）0.01mm

6沉降縫兩側底板不均勻沉降三等水準測量1mm沉降縫兩側底板（或仰拱填充層面）沉降7洞口段與路基過渡段不均勻沉降觀測三等水準測量1mm洞口底板（或仰拱填充層面）與洞口過渡段的沉降監(jiān)控量測必測項目

施工量測管理序號監(jiān)測項目測試方法和儀表測試精度備注1洞內、外否施工修訂管理基準變更量測計劃管理基準是否改變措施（調整支護結構）量測措施（調整施工方法，加強支護結構）安全否經濟否信息處理量測計劃是否調整否否可信否管理標準管理標準是是是是量測管理流程圖不可信否施工修訂管理基準變更量測計劃管理基準是否改變措施（調整量測儀器量測部位（斷面）及基線布置凈空變化、拱頂下沉和地表下沉（淺埋地段）等必測項目應設置在同一斷面。圍巖級別斷面間距（m）每斷面測點數量凈空變化拱頂下沉Ⅴ～Ⅳ5～101～2條基線1～3點Ⅳ10～301條基線1點Ⅲ30～501條基線1點必測項目量測斷面間距和每斷面測點數量

注：洞口及淺埋地段斷面間距取小值。各選測項目量測斷面的數量，宜在每級圍巖內選有代表性的1－2個。軟巖隧道的觀測斷面適當加密量測儀器圍巖級別斷面間距（m）每斷面測點數量凈空變化拱頂下沉凈空收斂量測基線布置示意圖凈空收斂量測基線布置示意圖

施工初期為掌握量測第一手資料，把握圍巖變化動態(tài)，要適當縮小量測斷面間距，軟弱圍巖及斷層地段應加密觀測斷面。一般地段10m－20m左右設1個斷面；破碎帶5m左右一個量測斷面，極其軟弱地段應再加密。各類圍巖量測點應盡量跟緊開挖面。量測頻率位移速度（mm/d）量測頻率≥52次/d1～51次/d0.5～11次/2～3d0.2～0.51次/3d＜0.21次/7d量測斷面距開挖面距離（m）量測頻率（0～1）b2次/d（1～2）b1次/d（2～5）b1次/2～3d＞5bb—隧道開挖寬度

1次/7d量測頻率1（按位移速度）

量測頻率2（按距開挖面距離）

當按上表選擇量測頻率出現(xiàn)較大差異時，宜取量測頻率較高的作為實施的量測頻率

施工初期為掌握量測第一手資料，把握圍巖變化動態(tài)，量測數據分析

量測數據整理、分析與反饋應符合下列要求：每次量測后應及時進行數據整理，并繪制量測數據時程曲線和距開挖面關系圖。對初期的時態(tài)曲線應進行回歸分析，預測可能出現(xiàn)的最大值和變化速度。數據異常時，應根據具體情況及時采取加厚噴層、加密或加長錨桿、增加鋼架等加固措施。

按變形管理等級指導施工

管理等級管理位移（mm）施工狀態(tài)ⅢU＜U0/3可正常施工ⅡU0/3≤U≤2U0/3應加強支護ⅠU＞（2U0/3）U實測位移值；U0最大允許位移值

應采取特殊措施變形管理等級表

U/mm位移時程曲線示意圖量測數據分析按變形管理等級指導施工管理等級管理圍巖級別埋深（m）＜5050～300300～500拱腳水平相對凈空變化值Ⅴ0.19～0.460.37～1.851.67～2.78Ⅳ0.09～0.280.19～0.740.65～1.11Ⅲ0.03～0.090.07～0.370.28～0.56Ⅱ

0～0.030.1～0.07拱頂相對下沉Ⅴ0.07～0.150.13～1.020.74～1.30Ⅳ0.06～0.090.07～0.370.28～0.74Ⅲ0.03～0.060.04～0.140.11～0.28Ⅱ

0.01～0.060.05～0.11單線隧道初期支護極限相對位移（%）

1.硬巖取下限，軟巖取上限；

2.拱腳水平相對凈空變化指兩測點間凈空水平變化值與其距離之比；拱頂相對下沉指拱頂下沉值減去隧道下沉值后與原拱頂至隧底高度之比；3.墻腰水平相對凈空變化極限值可按拱腳水平相對凈空變化值乘以1.2-1.3后采用。

圍巖級別埋深（m）＜5050～300300～50圍巖級別埋深（m）＜5050～300300～500拱腳水平相對凈空變化值Ⅴ0.29～0.720.58～2.882.59～4.32Ⅳ0.14～0.430.29～1.151.00～1.73Ⅲ0.04～0.140.12～0.580.43～0.86Ⅱ

0.01～0.040.01～0.12拱頂相對下沉Ⅴ0.12～0.230.20～1.581.15～2.02Ⅳ0.09～0.140.12～0.060.43～1.15Ⅲ0.04～0.090.06～0.220.17～0.43Ⅱ

0.04～0.090.07～0.17雙線隧道初期支護極限相對位移（%）

圍巖級別埋深（m）＜5050～300300～50

根據位移變化速度判別凈空變化速度持續(xù)大于5.0mm/d時，圍巖處于急劇變形狀態(tài)，應加強初期支護系統(tǒng)。凈空變化速度小于0.2mm/d時，圍巖達到基本穩(wěn)定。

圍巖量測工作必須由專人專做，及時反饋信息，適時調整開挖和支護方案，或及時采取補強措施，并保證質量嚴格執(zhí)行，以免造成不良后果或事故。5、隧道的防排水

隧道的防排水系統(tǒng)主要由兩部分組成即洞外防排水系統(tǒng)及洞內防排水系統(tǒng)。其中洞外防排水系統(tǒng)主要有：截水天溝、洞外排水溝、洞口截水橫溝、邊坡排水系統(tǒng)組成；洞內防排水系統(tǒng)主要有：二襯背后的縱橫向盲溝、永久襯砌和臨時支護之間的防水板、工作縫及變形縫處設置的止水帶、排水明暗溝組成。隧道工程施工防水應重視初期支護的防水，并輔以注漿防水和防水層加強防水，滿足結構設計和使用要求。

結構防水

塑料防水板作用：阻斷地下水沿初期支護的薄弱環(huán)節(jié)和甬道侵入二次襯砌，對二襯混凝土造成侵蝕，從而導致結構的損害和破壞，影響行車安全。根據位移變化速度判別防水板的施工

材質：聚乙烯背貼無紡布，卷材耐刺穿性好、柔性好、耐久性好。

規(guī)格：寬度大于1.5m，厚度要求不小于1.2mm。

機具：施工平臺（專設及利用襯砌臺車）、專用焊接機、電錘。

施工方法：背掛法、錨固法。

作業(yè)時機：二襯前，提前二襯1－2個循環(huán)。

工藝流程：清面→平臺就位→掛釘（背掛法)→掛板→錨固(錨固法)→焊接→補孔(錨固法)→質檢

施工注意事項：清凈銳物、適度余長、鋼筋焊接的防護、焊縫達標。鋪設完成后的防水板與鋼筋防水板的施工鋪設完成后的防水板與鋼筋止水帶

設置部位：工作縫及變形縫結合部的中間。

作用：防止地下水沿工作縫及變形縫結合部（薄弱環(huán)節(jié)）滲入洞內。止水帶的施工

材質：橡膠，有良好的彈性和耐久性。

規(guī)格：寬度大于30cm，帶有多道防水凸棱。

施工方法：將襯砌臺車的端頭擋板設計成對接式，將止水帶嵌在端頭板的對接處，當混凝土澆注時，打入混凝土中。兩種典型止水帶斷面結構示意圖

止水帶端頭板臺車模板開挖輪廓線止水帶兩種典型止水帶斷面結構示意圖止水帶端頭板臺車模板開挖

初期支護注漿防水

對地質預測、預報有大量涌水的軟弱地層地段，宜采用地表或洞內全封閉預注漿。

預注漿應根據巖層裂隙狀態(tài)、地下水情況、加固范圍、設備性能、漿液擴散半徑和對注漿效果的要求等綜合分析確定注漿孔數、布孔方式及鉆孔角度。

預注漿段的長度應視具體情況合理確定，宜為20－50m；掘進時必須保留止水巖盤的厚度，一般為3－8m。

巖石地層預注漿設計壓力應根據圍巖水文地質條件合理確定，宜比靜水壓力大0.5－1.5MPa；當靜水壓力較大時，宜為靜水壓力的2－3倍；注漿泵的壓力應達到設計壓力的1.3－1.5倍。

鉆孔注漿順序為：按開挖順序先鉆注隧道上導坑的注漿孔，后鉆注隧道兩側孔，最后鉆注底板孔；或先內圈孔后外圈孔；或先無水孔后有水孔。導坑同一斷面的注漿順序一般為先下后上。

在開挖后如有滲漏水或大股涌水時，宜采用掌子面和環(huán)向圍巖注漿，圍巖注漿布孔應符合下列規(guī)定：在軟弱地層或水量較大處布孔。大面積滲漏，布孔宜密，鉆孔宜淺。裂隙滲漏，布孔宜疏，鉆孔宜深。大股涌水，布孔應在水流上游，且從涌水點四周由遠到近布設。

漿液：按需要可選用單液或雙液漿。

初期支護注漿防水五、不良地質地段的施工

礫石土、巖堆、巖溶、斷層破碎帶、嚴重風化的巖體、流沙、涌泥、洞口嚴重風化地段等Ⅱ類（5級）及以下的圍巖均屬于不良地質地段。當隧道穿越不良地質地段時，由于圍巖的不穩(wěn)定性大大增加，加之地下水的作用，使施工異常困難，導致施工的危險性和難度大大增高，稍有不慎極易造成塌方，輕則影響施工進度，重則造成人員傷亡和財產重大損失。因此，加強隧道不良地質地段施工技術的研究，對隧道施工具有重要意義。從實質上講，隧道的施工技術主要體現(xiàn)在兩個方面，即：施工方案的確定和不良地質地段的施工。而不良地質地段的施工技術則主要體現(xiàn)在開挖的方法和支護技術上（超前支護）。目前隧道軟弱地質地段常用的超前支護方法主要有以下幾種，即：管棚法（大管棚、小管棚、大小管棚結合、）水平旋噴樁法、導管預注漿法等。常用的開挖方法主要有：臺階法、分部開挖法（CRD）、側壁導坑法等。支護小管棚超前支護（預注漿）

該方法是較為常見的支護方法，當不良地質地段在系統(tǒng)錨桿支護達不到預期效果時的首選方案之一，主要用于洞口不良地質地段、斷層破碎帶、塌方處理、地層預加固等，多與網噴五、不良地質地段的施工混凝土結合使用?；驹恚涸诠ぷ髅嬷苓叞匆欢ń嵌葘⑿Ч艽颍ㄣ@、壓）入巖層，借助注漿泵的壓力，使?jié){液通過小導管滲透、擴散到巖層孔隙或裂隙中，以改善巖體物理力學性能，達到既可止水又可在工作面周圍形成一個承載殼—巖層自承拱的目的，同時管體又可起到超前錨桿的作用，從而增加巖體的自穩(wěn)時間，提高開挖面巖層自穩(wěn)能力，限制巖層松馳變形。1001.432m3m40cm混凝土結合使用。1001.432m3m40cm高速鐵路客運專線隧道施工課件施工方法參數設計小導管材質、管徑選擇；導管布置（沿隧道開挖輪廓線向外傾斜）；注漿壓力確定；注漿量確定；導管間距確定（注漿半徑）；漿液選則：在圍巖相對較好，涌水量較小時，宜選用水泥漿單液注漿；否則宜選用水泥—水玻璃雙漿液漿或其它化學漿液。施工工藝

工藝流程：施工準備熟悉設計圖紙；加工導管，準備施工器材；漿液配制；準備施工隊伍，培訓施工人員。測量施工放樣，在設計孔位點上標記。

施工準備鉆孔清孔安設小導管連接管路注漿結束施工封閉工作面加工小導管檢修機具備料拌漿記錄分析施工方法施工準備鉆孔清孔安設小導管連接管路注

注漿壓力

如量測靜水壓力有困難時，可參考下列經驗公式確定最大設計壓力，并根據注漿試驗結果進行修正：

地表注漿：

P=（0.2－0.5）H1；

洞內注漿：

P=（0.2－0.5）H1K；式中：H1——孔口至靜水位高度（m），可參照地下水埋深進行初步確定；

K——洞內修正系數，1.2－2.0；

P——注漿設計壓力（MPa）。注漿壓力是漿液在裂隙中擴散、充填、壓實、脫水的動力。注漿壓力太低，漿液擴散范圍有限，不能充填裂隙。注漿壓力太高，會引起裂隙擴大，巖層移動和抬升，漿液易擴散到預定注漿范圍以外，造成浪費。特別在淺埋隧道，會引起地表隆起，破壞地面設施，造成事故。因此，合理選擇注漿壓力是注漿成敗的關鍵。

注漿量

漿液注入量可根據擴散半徑及巖層裂隙率參考下列公式計算確定Q=πR2Hηβ