不良地质隧道施工技术

不良地质隧道施工技术不良地质地段施工技术中铁20局集团高速铁路（客运专线）筹备工作组隧道综合施工技术课题组一、洞口浅埋、断层破碎带及软弱围岩地段施工(一)施工方案浅埋及软弱围岩地段以台阶法掘进为主，开挖一般采用钻爆法。

遵循“弱爆破、早封闭、强支护，勤量测”原则，采用超前支护先行，初期支护靠紧掌子面，二次衬砌衬早施工的施工方案。

(二)施工方法及工艺超前支护施工，采用YT-28气腿式凿岩机或水平潜孔钻打孔，孔径比型钢或钢筋直径大4cm为宜，型钢在洞外加工梅花形注浆小孔，间距10cm 为宜，型钢头处加工成尖形，型钢尾处用Ф8钢筋加工一个箍筋且与型钢焊接牢固。

注浆前，进行注浆试验，以确定浆液最佳浓度，注浆压力必须达到1～1.5Mpa，且浆液初凝后，必须在拱部打孔检查注浆效果，注浆效果充满裂隙时，可进行隧道开挖，否则再打孔注浆。

每循环掘进长度由钢性支护（型钢钢架或格栅钢架）的间距确定，每循环进尺不应超过一榀钢架的间距，隧道掘进采用钻爆法施工，炮眼分捣槽眼、崩落眼及周边眼三种，捣槽眼一般采用菱形捣槽，炮眼深度可比崩落眼及周边眼深10～20cm，主要控制周边眼间和装药量，周边眼遵循多打眼少装药的原则。

爆破采用分段爆破方式，爆破顺序为：捣槽眼到崩落眼后周边眼。

放炮后，安全员检查是否存在瞎炮，人工清除拱部危石及欠挖部位，先喷射混凝土封闭岩面，施工柔性支护（径向锚杆及钢筋网），打径向锚杆及挂设钢筋网片，然后出渣。

钢性支护施工，必须检查墙脚处基底承载力，当承载力不符合设计要求时，可在墙脚处下挖50cm，施作浆砌片石或片石混凝土基础。

下台阶开挖后且开挖长度2～3榀钢性支护间距为宜，钢性支护应及时落底接长，封闭成环，在钢性支护可点焊一些钢筋头，以便检查喷射混凝土厚度。

喷射混凝土施工，分干喷及湿喷两种;隧道施工一般要求湿喷;混凝土宜采用自动计量配料、强制搅拌机拌和;混凝土搅拌运输车运输;喷射混凝土作业应分片依次进行，喷射顺序应自下而上，分段长度不宜大于6m。

二次衬砌混凝土施工，应一次浇筑成型，采用混凝土泵送车进行输送混凝土。

在纵向及环向施工缝处应埋设注浆式中埋止水条，环向施工缝应与防水板焊缝错开且设置遇水澎胀止水条。

混凝土宜采用自动计量配料、强制搅拌机拌和，混凝土搅拌运输车运输;二次衬砌台车应根据直线及曲线选择台车长度，直线选用9～12m长台车，曲线宜选用6m长台车，二次衬砌混凝土应自下而上、左右对称浇筑，拱顶部位预留注浆孔。

(三)质量控制要点及主要检测手段⑴超前支护采用的型钢及钢筋进场必须按批抽取试件作力学性能（屈服强度、抗拉强度和伸长率）和工艺性能（冷弯）试验，其质量必须符合国家有关规定及设计要求。

检验方法：施工单位检查每批质量证明文件并进行相关性能试验，监理单位检查。

搭接长度保证1～1.5m，检验方法：采用尺量，监理单位检查。

注浆配合比应符合设计、规范及施工要求，检验方法：施工单位进行配合比试验，选定合适配合比，监理单位检查配合比选定单，并进行见证试验。

注浆压力必须符合设计要求，浆液应型钢、周围空隙及岩体裂隙，检验方法：注浆压力表及注浆量，打孔取岩芯观察。

超前大管棚钻孔允许偏差应符合下表要求。

超前大管棚钻孔允许偏差表超前小导管施工允许偏差应符合下表要求。

超前小导管施工允许偏差表⑵隧道开挖断面的中线和高程除应符合设计要求外，并预留足够的变形量，检验方法：采用仪器及钢卷尺检查。

拱脚和墙脚以上1m范围内断面严禁欠挖，检验方法：采断面仪检查。

隧道开挖后应及时核对隧底地质情况，检验方法：技术人员观察。

⑶锚杆数量及长度除满足设计及规范要求外，锚杆头最不露出喷射混凝土面，以免影响防水板铺设，检验方法：现场旁站安装，用尺量测。

锚杆孔内灌注砂浆应饱满密实，检验方法：现场旁站施工。

锚杆孔方向应符合设计要求，一般要求径向，锚垫板与基面密贴，检验方法：技术人员肉眼观察。

锚杆应平直、无损伤，表面无裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀，检验方法：技术人员肉眼观察。

钢筋网使用的钢筋品种、规格等应符合设计要求，检验方法：技术人员肉眼观察，尺量。

钢筋网安设位置应符合设计要求，并与锚杆或其他固定装置联结牢固。

钢筋网的混凝土保护层厚度不得小于5cm，检验方法：技术人员肉眼观察。

钢筋网网格尺寸应符合设计要求，检验方法：尺量。

钢筋网搭接长度，一般采用绑扎联接，长度不得小于40cm，检验方法：技术人员肉眼观察，尺量。

⑷制作钢架的钢材品种和规格应符合设计要求，检验方法：技术人员肉眼观察，尺量。

格栅钢架钢筋弯制和末端的弯钩及型钢钢架的弯制应符合设计要求，钢架结构尺寸也应符合设计要求，检验方法：技术人员肉眼观察，尺量。

钢架安装不得侵入二次衬砌断面，底部不得有虚碴，相邻钢架及各节钢架间的连接应符合设计要求，检验方法：技术人员肉眼观察，尺量。

钢筋、型钢等原材料应平直、无损伤，表面不得有裂纹、油污、颗粒或片状锈蚀，检验方法：技术人员肉眼观察。

型钢、钢架节点焊接，应采用双面焊且双面采用钢板对称焊接加强，格栅钢架不允许焊接，检验方法：技术人员肉眼观察。

钢架安装允许偏差检验应符合下表要求。

检验方法：测量、尺量。

钢架安装允许偏差表⑸喷射混凝土应优先采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，水泥进场应检测水泥安性，检验方法：施工单位做安定性试验。

喷射混凝土外加剂进场时，必须按批对减水率、凝结时间差、抗压强度比进行检验，其质量必须符合现行国家标准《混凝土外加剂》（GB8076）、《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119）和其他有关环境保护的规定和设计要求，检验方法：施工单位检查产品合格证、出厂检验报告并进行试验。

喷射混凝土拌合宜采用饮用水。

当采用其他水质时，应符合现行国家标准《混凝土拌合用水标准》（JGJ63）有关规定，检验方法：施工单位做水质分析试验。

喷射钢纤维混凝土中的钢纤维应满足下列要求：①钢纤维的品种、规格、性能应符合设计要求，②钢纤维抗拉强度不得小于600Mpa，③钢纤维应能承受一次弯折90°不断裂，④钢纤维长度和直径允许偏差应为设计的±10%，⑤钢纤维不得有明显的锈蚀、油渍和其他妨碍钢纤维与水泥粘结的杂质，也不得混有妨碍水泥硬化的化学成分，检验方法：施工单位检查产品证、出厂检验报告，在每批中分别随机抽取10根进行抗拉强度、弯折性能试验和用精度不低于0.02mm的卡尺测量长度、直径;喷射合成纤维混凝土中的合成纤维应满足下列规定：①合成纤维的品种、规格、性能应符合设计要求，②合成纤维抗拉强度不宜小于280Mpa，③合成纤维长度和直径允许偏差应为设计尺寸的±10%，④合成纤维不得有妨碍纤维与水泥粘结的杂质，也不得混有妨碍水泥硬化的化学成分，检验方法：施工单位检查产品证、出厂检验报告，在每批中分别随机抽取10根进行抗拉强度、弯折性能试验和用精度不低于0.02mm的卡尺测量长度、直径;喷射混凝土的厚度和表面平整度应符合下列要求：①平均厚度大于设计厚度，②检查点数的80%及以上大于设计厚度，③最小厚度不小于设计厚度2/3，④平面平整度的允许偏差为100mm，检验方法：施工单位检查控制喷层厚度钢筋头或凿孔检查，用断面仪测量断面轮廓查表面平整度。

喷射混凝土终凝2h后，应及时采取有效措施进行养护，养护时间不少于14天，检验方法：技术人员肉眼观察;喷射混凝土冬季施工时，作业区的气温和混合料进入喷射机的温度均不应低于5℃，检验方法：测温;喷射混凝土的表面应密实、平整，无裂缝、脱落，漏喷、露筋、空洞和渗漏水，锚杆头、钢筋无外漏。

检验方法：技术人员肉眼观察、敲击;喷射混凝土拌合物的坍落度应符合设计配合比要求，检验方法：做坍落度试验;喷射混凝土拌制前，应测定砂、石含水率，并根据测试结果和理论配合调整材料用量，提出施工配合比，检验方法：砂、石含水率测试。

⑹衬砌模板台车、移动台架设计制造时必须以隧道设计断面为准，应考虑施工误差、贯通测量调差及预留沉落等因素，钢结构及钢模必须具有足够的强度、刚度和稳定性，检验方法：施工单位查设计资料、产品验收合格证明;模板安装允许偏差和检验方法应符合下表规定。

模板安装允许偏差和检验方法表隧道衬砌的厚度严禁小设计厚度，检验方法：施工单位在模板架立前，可采用断面仪检查断面尺寸，隧道超挖回填采用同标号混凝土回填，检验方法：技术人员现场观察检查;混凝土浇筑完毕后，应按及时采取有效的养护措施，并应符合下列规定：①应在浇筑完毕后的12h以内对混凝土加混凝土洒水保湿养护，②浇水次数应能保持混凝土处于湿润状态，混凝土养护用水应与拌合用水相同，水温应与环境，③当环境气温低于5℃时不浇水，检验方法：技术人员测量、观察。

混凝土拌合前，应检测砂、石含水率，并根据测试结果和理论配合比调整材料用量，提出施工配合比。

当遇雨天或含水率有显著变化时，应增加含水率检测次数，检验方法：砂、石含水率测试。

混凝土拌合物的坍落度应符合理论配合比要求，偏差不宜超过±20mm，入模含气量应符合设计要求，当设计对含气量无具体要求时，可按下表控制。

混凝土含气量表检验方法：施工单位进行坍落度、水胶比和含气量试验。

新浇筑与邻接的已硬化混凝土或岩土介质间的温差不得大于15℃，检验方法：温度测试。

(四)技术操作要点⑴超前支护，孔位施工角度，严格控制角度，根据线路坡度确定孔位角度，角度过大容易造成超挖加大喷射混凝土用量，角度过小容易造成欠挖影响钢性支护施工。

注浆时，现场技术人员现场读压力表压力，当注浆压力达到设计要求后，应恒压至少2分钟。

⑵开挖，应该严格控制周边眼装药量，装药过少容易造成欠挖，装药过多造成超挖，对岩体破坏半径扩大，岩体不容易形成自然拱。

欠挖时，必须采用风镐凿除，严禁补炮。

⑶柔性支护施工时，必须先初喷封闭岩面。

锚垫板必须紧贴初喷面层，锚杆方向一定朝径向方向施工（即与该点切线方向垂直），锚杆应该比岩体破坏半径大1.5～2m（即锚杆应穿过硬岩至少1.5m），否则锚杆悬挂理论失效。

锚杆不应该露出喷射混凝土面层，否则给二次衬砌防水板施工增加麻烦。

药包锚杆施工时，必须根据锚孔孔径、长度及锚杆直径计算出每孔药包用量，砂浆锚杆施工时，必须根据锚孔孔径、长度及锚杆直径计算出每孔砂浆用量，否则药包及砂浆不能充满锚杆除外的锚孔空隙，锚杆也将起不了悬挂作用。

⑷钢性支护施工，必须采用经纬仪检查中线，采用水准仪和钢卷尺检查钢架变半径处弦长及钢架接头处弦长，也可以多检查几处位置弦长，确保二次衬砌混凝土厚度。

钢架墙脚处虚碴必须清除干净，超挖部位采用与喷射混凝土相同标号混凝土施作基础，使得钢架必须落在实处或基岩上而不悬空。

钢架墙脚处承载力若不符合设计要求，必须在墙脚处施作一个混凝土基础。

下台阶落底后，架立边墙钢架及仰拱钢架，尽早闭合成环。

⑸喷射混凝土施工，必须先将岩面泥土、灰尘采用高压风管清除干净再进行喷射。