中华人民共和国行业推荐性标准¶
公路隧道施工技术细则¶
Technical Guidelines for Construction of Highway Tunnel¶
JTG /T F60—2009
主编单位:中交第一公路工程局有限公司
批准部门:中华人民共和国交通运输部
实施日期:2009年10月01日
人民交通出版社
2009・北京
图书在版编目(CIP)数据
公路隧道施工技术细则 / 中交第一公路工程局有限公司主编、—北京:人民交通出版社,2009.9
ISBN 978-7-114-07991-7
Ⅰ. 公… Ⅱ. 中… Ⅲ. 公路隧道 - 隧道工程 - 工程施工
Ⅳ. U459.2
中国版本图书馆 CIP 数据核字(2009)第 165763 号
中华人民共和国行业推荐性标准
公路隧道施工技术细则
JTG / T F60—2009
中交第一公路工程局有限公司 主编
人民交通出版社出版发行
(100011 北京市朝阳区安定门外外馆斜街3号)
各地新华书店经销
北京交通印务实业公司印刷
开本: $ 880 \times 1230 $ 1/16 印张:12.25 字数:257千
2009年9月 第1版
2009年9月 第1次印刷
印数:0001—15000册 定价:58.00元
ISBN 978-7-114-07991-7
中华人民共和国交通运输部¶
公 告
2009年第34号
关于公布《公路隧道施工技术细则》(JTG/T F60—2009)的公告¶
现公布《公路隧道施工技术细则》(JTG/T F60—2009),作为公路工程行业推荐性标准,自2009年10月1日起施行。
该细则的管理权和解释权归交通运输部,日常解释和管理工作由主编单位中交第一公路工程局有限公司负责。请各有关单位在实践中注意积累资料,总结经验,及时将发现的问题和修改意见函告中交第一公路工程局有限公司,以便修订时研用。
特此公告。
中华人民共和国交通运输部
二〇〇九年八月二十五日
主题词:公路 细则 发布 公告
交通运输部办公厅
2009年8月26日印发
前言¶
根据交通部交公路发[2005]354号文件要求,由中交第一公路工程局有限公司为主编单位,河南省路桥建设集团有限公司、重庆交通科研设计院、重庆交通大学、长安大学为参编单位,组成《公路隧道施工技术细则》编写组。
《公路隧道施工技术细则》(JTG/T F60—2009)为行业推荐性标准,是对《公路隧道施工技术规范》(JTG F60—2009)的细化和补充,主要内容为公路隧道施工的具体方法、工艺等。
《公路隧道施工技术细则》(JTG/T F60—2009)共17章,分别为:1总则,2术语和符号,3施工准备,4施工测量,5洞口、明洞与浅埋段工程,6开挖,7支护与衬砌,8小净距隧道及连拱隧道,9监控量测,10超前地质预报,11防水和排水,12风、水、电供应,13辅助坑道,14辅助工程措施,15不良地质和特殊岩土地段施工,16隧道路面施工,17附属设施工程。
各有关单位在使用过程中,若有意见和建议,请函告中交第一公路工程局有限公司(地址:北京市朝阳区管庄周家井,邮政编码:100024,电话:010-65761831),以便下次修订时研用。
主编单位:中交第一公路工程局有限公司
参编单位:河南省路桥建设集团有限公司
重庆交通科研设计院
重庆交通大学
长安大学
主要起草人:弓天云 蒋树屏 侯金龙 刘元泉 陆仁达 程崇国 王 成
谢永利 彭国才 周兵 王冬恒 蔡军 王杰先 任尚强
王连成 付钢 王先义 李宁军 王亚琼 杨晓华 李成效
目 录¶
1 总则 …… 1
2 术语和符号 …… 2
2.1 术语 …… 2
2.2 符号 …… 3
3 施工准备 …… 5
3.1 一般规定 …… 5
3.2 施工场地与临时工程 …… 7
3.3 施工人员、材料和设备 …… 8
4 施工测量 …… 9
4.1 一般规定 …… 9
4.2 控制测量 …… 10
4.3 放样测量 …… 13
4.4 贯通误差的测定及调整 …… 14
4.5 交(竣)工测量 …… 15
5 洞口、明洞与浅埋段工程 …… 17
5.1 洞口工程 …… 17
5.2 明洞工程 …… 17
5.3 浅埋段工程 …… 18
6 开挖 …… 20
6.1 一般规定 …… 20
6.2 开挖方法 …… 20
6.3 超欠挖控制 …… 21
6.4 钻爆设计 …… 22
7 支护与衬砌 …… 26
7.1 一般规定 …… 26
7.2 喷射混凝土 …… 26
7.3 锚杆 …… 28
7.4 钢架 …… 29
7.5 衬砌钢筋 …… 30
7.6 模筑混凝土衬砌 …… 32
7.7 仰拱和底板 …… 36
8 小净距隧道及连拱隧道 ..... 37
8.1 小净距隧道 ..... 37
8.2 连拱隧道 ..... 39
9 监控量测 ..... 40
9.1 一般规定 ..... 40
9.2 量测作业 ..... 40
9.3 量测数据处理与应用 ..... 41
10 超前地质预报 ..... 43
10.1 一般规定 ..... 43
10.2 地质预报的分级与预报内容 ..... 43
11 防水和排水 ..... 46
11.1 一般规定 ..... 46
11.2 施工防排水 ..... 46
11.3 防排水结构施工 ..... 48
11.4 注浆防水 ..... 52
12 风、水、电供应 ..... 54
12.1 供风 ..... 54
12.2 供水 ..... 54
12.3 供电与照明 ..... 55
13 辅助坑道 ..... 57
13.1 一般规定 ..... 57
13.2 斜井 ..... 57
13.3 竖井 ..... 58
13.4 横洞与平行导坑 ..... 58
14 辅助工程措施 ..... 59
14.1 稳定地层措施 ..... 59
14.2 处理涌水措施 ..... 60
15 不良地质和特殊岩土地段施工 ..... 62
15.1 一般规定 ..... 62
15.2 膨胀岩土 ..... 62
15.3 黄土 ..... 63
15.4 岩溶 ..... 64
15.5 含水沙层 ..... 65
15.6 瓦斯 ..... 65
15.7 岩爆 ..... 67
15.8 富水软弱破碎围岩 ..... 67
16 隧道路面施工 ..... 69
17 附属设施工程 ..... 71
17.1 设备洞、横通道及其他 ..... 71
17.2 装饰工程 ..... 71
附录 A 公路隧道围岩分级 ..... 73
附录 B 地质灾害分级影响因素 ..... 75
附录 C 隧道主要开挖方法及开挖、支护顺序图 ..... 76
附录 D 塌方的防治 ..... 78
附录 E 施工通风方式 ..... 80
附录 F 喷锚支护施工记录 ..... 81
本细则用词说明 ..... 83
附件 《公路隧道施工技术细则》(JTG/T F60—2009)条文说明 ..... 85
1 总则 ..... 87
3 施工准备 ..... 89
4 施工测量 ..... 94
5 洞口、明洞与浅埋段工程 ..... 106
6 开挖 ..... 109
7 支护与衬砌 ..... 124
8 小净距隧道及连拱隧道 ..... 132
9 监控量测 ..... 134
10 超前地质预报 ..... 140
11 防水和排水 ..... 143
12 风、水、电供应 ..... 152
13 辅助坑道 ..... 156
14 辅助工程措施 ..... 159
15 不良地质和特殊岩土地段施工 ..... 164
16 隧道路面施工 ..... 173
17 附属设施工程 ..... 178
附录 A 公路隧道围岩分级 ..... 179
附录 D 塌方的防治 ..... 182
1 总则¶
1.0.1 为配合《公路隧道施工技术规范》(JTG F60—2009)的实施,细化山岭公路隧道(以下统称公路隧道)工程施工的技术要求,保证工程质量,使隧道施工符合技术先进、安全环保、经济合理的要求,制定本细则。¶
1.0.2 本细则适用于新建、改建,以钻爆法开挖为主的各级公路隧道,其他形式的公路隧道可参照执行。¶
1.0.3 公路隧道施工应按照批准的设计文件施工。在施工准备和施工过程中均应加强地质复核工作,并根据地质预测、预报及监控量测信息实施动态管理。¶
1.0.4 公路隧道施工应积极而慎重地推广应用新技术、新工艺、新材料、新设备,提高管理水平和技术水平,节约能源,降低材料消耗,提高综合经济效益。¶
1.0.5 公路隧道施工过程中,应完整地收集原始数据、资料,做好施工记录 应编写隧道施工技术总结,隧道交、竣工时应及时提交交工、竣工文件。¶
1.0.6 公路隧道按跨度可分为4类,见表1.0.6。¶
| 序次 | 按跨度分类 | 开挖宽度B(m) |
| 1 | 小跨度隧道 | B<9 |
| 2 | 中跨度隧道 | 9≤B<14 |
| 3 | 大跨度隧道 | 14≤B<18 |
| 4 | 超大跨度隧道 | B≥18 |
2 术语和符号¶
2.1 术语¶
2.1.1 中导洞法 center drift excavation method¶
在连拱隧道或隧道的喇叭口地段,先开挖两洞之间中墙部分,并完成中墙混凝土浇筑后,再进行左右两洞开挖的施工方法。
2.1.2 湿喷 wet shotcrete¶
将水泥、集料和水在拌和机内拌和后,压送到喷嘴喷出的喷射混凝土施工方法。
2.1.3 预注浆 pioneer grouting¶
为了固结围岩或堵水,在地面或在掌子面或沿拱部开挖轮廓线进行的超前注浆。
2.1.4 全封闭注浆 full-closed grouting¶
是超前预注浆的一种。沿开挖轮廓线或掌子面,按一定的间距,钻直径为70~180mm的孔,一般孔深为30~50m,向孔内压注某种液浆(水泥浆或水泥—水玻璃双液浆),浆液的扩散将钻孔周围一定范围内岩缝中的水挤走,并和相邻钻孔的浆液与周围的岩体固结成一体,形成止水帷幕。
2.1.5 复合衬砌 composite lining¶
由初期支护和二次衬砌组合而成的衬砌形式。
2.1.6 模板台车 form jumbo¶
由门架结构、大块模板、调整机构(液压或螺杆)、行走机构等组成的隧道二次衬砌混凝土浇筑用的整体移动设备。
2.1.7 隧道防水隔离层 layer of anti-water¶
由初期支护喷射混凝土与二次衬砌混凝土之间设置的起隔离作用,以防止渗水、漏水作用的结构,一般由盲沟排水管、土工布、防水卷材组成。
2.1.8 防水混凝土 waterproof concrete¶
通过调整配合比,掺加外加剂、掺合料,并采用相应的施工工艺而使其抗渗等级不小于 S8 的混凝土。
2.1.9 百米平均漏风率 average air leakage rate 100 meter¶
通风管路每 $ 100 \, m $ 漏风量占各段始点风量百分比的平均值。
2.2 符号¶
2.2.1 几何特征¶
\(L\)——隧道长度或台阶长度
\(B\)——隧道宽度或台阶宽度
\(H\)——隧道高度或台阶高度
\(h_{0}\)——隧道埋深
\(A\)——隧道的净空断面积
\(S\)——隧道断面的周长
2.2.2 开挖出渣及支护¶
\(l\)——每一循环开挖长度
\(b\)——隧道开挖宽度
$ h^{--} $开挖高度
\(D\)——装药不耦合系数
\(d\)——装药眼直径
\(E\)——周边眼间距
\(R\)——爆破震动安全允许距离
\(q_{1}\)——周边眼装药集中度
\(r_{h}\)——炮眼孔径
\(r_{c}\)——药卷直径
\(V\)——周边眼最小抵抗线
\(W\)——装药量
\(Q\)——注浆量
\(H_{注浆}\)——注浆段长度
\(r\)——注浆浆液扩散半径
\(\alpha\)——有效注浆系数
\(\beta\)——浆液耗损系数
\(R_{b}\)——饱和单轴抗压极限强度
\(p\)——有轨运输机车轴的质量
\(v\)——有轨运输实际最高行车速度
2.2.3 风水电作业¶
\(K\)——风动机具的同时工作系数
\(K_{备}\)——空气压缩机的备用系数
\(k_{m}\)——空气压缩机所处海拔高度对空气压缩机生产能力的影响系数
\(L_{风管}\)——通风管路总长
\(Q\)——计算所需风量或空气压缩机的生产能力
\(\beta\)——通风管路百米平均漏风率
\(L_{X}\)——照明亮度
2.2.4 监控量测¶
\(U\)——实测位移值
\(t\)——量测时间
\(t_{0}\)——测点初读数距开挖时的时间
A、B——回归系数
\(U_{0}\)——极限位移值
2.2.5 不良地质地段¶
\(P_{max}\)——极限膨胀力
\(\delta_{max}\)——极限膨胀系数
\(A_{w}\)——瓦斯含量
\(F_{w}\)——瓦斯压力
\(Q_{w}\)——瓦斯最大涌出量
\(f\)——煤层坚固性系数
3 施工准备¶
3.1 一般规定¶
3.1.1 隧道施工前应做好现场调查、核对设计文件和编制实施性施工组织设计等工作。编制实施性施工组织设计时应考虑隧道长度和断面、工期要求、地质条件和自然条件、重点及难点工程、正确的施工方法、合理施工进度,配备足够的施工机械,组织均衡生产,提高劳动生产效率。¶
3.1.2 施工前,应做好下列调查工作:¶
1 隧道施工对地表和地下既有结构物的影响。
2 交通运输条件和施工运输便道的调查。
3 施工场地布置与洞口相邻工程、弃渣利用、农田水利、征地等的关系。
4 建筑物、道路工程、水利工程和电信、电力线等设施的拆迁情况和数量。
5 调查和测试水源、水质并拟订供水方案。
6 天然筑路材料(黏土、砂砾、石料)的产地、数量、质量鉴定及供应。
7 可资利用的电源、动力、通信、机具车辆维修、物资、消防、劳动力、生活供应及医疗卫生条件。
8 当地气象、水文资料及居民点的社会状况和民族风俗。
9 施工中和营运后对自然环境、生活环境的影响及需要采取的保护措施。
10 尚待解决的问题。
3.1.3 施工单位应全面熟悉设计文件,做好下列核对工作:¶
1 技术标准、主要技术条件、设计原则。
2 隧道设计的勘测资料,如地形、地貌、工程地质及水文地质、钻探图表等。
3 隧道平面、纵断面。
4 洞门位置、式样、衬砌类型、洞口周围环境及衔接工程。
5 设计文件中确定的施工方法、通风方案、技术措施与施工实际条件是否相符合。
6 洞外排水系统和设施的布置是否与地形、地貌、水文、气象等条件相适应。
7 在建设单位主持下,会同设计单位现场交接和核对平面和高程测量控制点,遗失的应补桩,资料与现场不符的应要求更正。
3.1.4 在施工调查和设计文件核对完成后,应将结果及存在的问题,以书面形式呈送建设项目合同规定的相关建设管理单位。¶
3.1.5 实施性施工组织设计,主要应包括下列内容:¶
1 编制原则
1) 满足指导性施工组织设计的要求。
2) 技术经济方案的比选,应选最优方案。
3) 积极应用新技术、新工艺、新材料、新设备。
4) 因地制宜,就地取材。
5) 根据工程特点、工期要求,合理安排施工工序流程及衔接。
6) 加强机械化施工能力,加快工程进度,确保工程质量。
7) 符合国家关于工程质量、安全生产、职业健康、土地管理及环境保护的法律、法规的规定。
2 编制依据
1) 承建项目的合同条件。
2) 批准的设计文件,国家和行业现行的标准、规范、规程。
3) 现场施工调查资料,主要包括交通运输、气候气象、当地建材、征地拆迁,以及能源、供水、通信、医疗等情况。
4) 工程施工环境及环境保护要求。
3 编制内容
1) 工程概况、工程特点、重点和难点的项目。
2) 重点、难点工程的施工技术方案设计:施工方法及工艺、关键工序的作业实施细则、监控量测、地质预报、施工通风,以及供水、供电设计等。
3) 施工总平面布置:生产生活区及设施、施工便道、弃渣场地,临时供电、供水、供风、通信等工程。
4) 工期安排:总进度、施工形象进度、施工网络图等。
5) 施工单位组织机构及资源配置:组织机构、机械设备配置、工区划分及管理、劳动力配置、材料供应、资金使用计划等。
6) 施工保证措施:质量目标、创优规划及保证措施、施工生产安全目标及保证措施、职业健康及医疗保证措施、工期目标及保证措施、成本目标和保证措施、环境保护措施等。
7) 发生自然灾害、紧急情况时的应急预案。
8) 附图及各种表格。
9) 安全管理和安全保证体系的组织机构,包括项目经理、专职安全管理人员、特种作业人员配备的数量及安全资格培训持证上岗情况。
10) 施工安全生产责任制、安全管理规章制度、安全操作规程。
11) 安全防护用具的配备。
12) 施工现场临时用电方案的安全技术措施和电气防火措施。
13) 针对重点部位和重点环节,应制订的工程项目危险源监控措施和应急预案。
14) 施工人员安全教育计划、安全交底安排。
15) 安全技术措施费用的使用计划。
3.1.6 实施性施工组织设计应报监理工程师及相关部门,按程序批准后实施;在实施过程中应根据客观条件、生产资源配置变化情况及时调整施工组织设计,并呈送监理工程师批准,实行动态管理。¶
3.1.7 隧道开工前,应完成洞口前可能干扰洞身施工的相关工程。¶
3.1.8 应根据施工规模、技术要求等建立工地试验室,并通过政府相关部门的验收。隧道开工前,应提前做好混凝土配合比并报送监理工程师批准。¶
3.2 施工场地与临时工程¶
3.2.1 隧道开工前应绘制施工场地总布置图。施工场地布置应结合工程规模、工期、地形特点、弃渣场和水源等情况,本着因地制宜、充分利用地形、合理布置、统筹安排的原则进行,并满足下列要求:¶
1 以洞口为中心布置施工场地。施工场地应事先规划,分期安排,并减少与现有道路交叉和干扰。
2 轨道运输的弃渣线、编组线和联络线,应形成有效的循环系统。
3 长隧道洞外应有大型机械设备安装、维修和存放的场地。
4 机械设备、附属车间、加工场应相对集中。仓库应靠近公路,并设有专用线。
5 合理布置大堆材料(砂石料)、施工备品及回收材料堆放场地的位置。
6 生活服务设施,应集中布置在宿舍附近。
7 运输便道、场区道路和临时排水设施等,应统一规划,做到合理布局,形成网络。
8 危险品库房应按有关规定办理。
9 确定风、水、电设施的位置。
10 确定混凝土拌和站和预制场的位置。
3.2.2 弃渣场地的布置应满足下列要求:¶
1 场地容量应足够,且出渣运输方便。
2 不得占用其他工程场地和影响附近各种设施的安全。
3 不得影响附近的农田水利设施,不占或少占农田。
4 不得堵塞河道、沟谷,不得挤压桥梁墩台及其他建筑物。
5 弃渣场堆的边坡,应作防护,防止水土流失。
3.2.3 临时工程应满足下列要求:¶
1 临时工程应在隧道开工前基本完成。
2 运输便道需引至洞口,满足行车安全要求,并经常养护,保证畅通。
3 风、水、电设施宜靠近洞口布设,安装机械和管线应按有关规定布置,并及早架设。
4 临时房屋应结合季节和地区特点,选用定型、拼装或简易式建筑,并能适应施工人员工作和生活的需要。各种房屋应遵守消防安全规定。爆破器材库、油库的位置应符合有关规定。
5 严禁将临时房屋布置在受洪水、泥石流、塌方、滑坡及雪崩等自然灾害威胁的地段。临时房屋的周围应设有排水系统,并避开高压电线。生活用水的排放,不得影响施工。
6 临时工程及场地布置时应采取措施保护自然环境。
7 临时工程的布置应考虑突发性自然灾害,并制定相应的应急预案。
3.3 施工人员、材料和设备¶
3.3.1 应根据工程规模、工期和技术难度配备相应的管理、技术、测量、试验、环保、专职质量检查和安全监督人员。从事隧道施工的作业人员应经过岗前专业培训,全面接受安全、职业健康等教育,符合有关规定,持证上岗。¶
3.3.2 隧道施工前,应结合工程特点和新材料、新技术、新工艺的推广应用等情况,对施工人员进行安全教育、技术交底和培训。¶
3.3.3 隧道开工前,应根据施工进度计划要求提前预备工程所需的各种材料。材料进场时应按批次进行检测、试验工作。同一生产厂家、同一等级、同一品种、同一批号且连续进场的材料为一批,每批抽样不少于一组。¶
3.3.4 应根据实施性施工组织设计的要求,配备污染小、能耗低、效率高的施工机械和机具设备。¶
3.3.5 应配备好量测和超前地质预报所需仪器设备。¶
4 施工测量¶
4.1 一般规定¶
4.1.1 隧道施工测量的平面坐标系和高程系统应与定测隧道控制网坐标系和高程系统一致。平面控制网的运算及平差计算的基准平面,宜采用隧道纵断面设计高程的平均高程面。投影长度变形值宜不大于10mm/km。¶
4.1.2 隧道施工测量方案设计,应根据隧道规模和贯通误差要求,综合考虑控制网等级和图形、测量仪器精度和测量方法,估算误差范围,确保测量结果能够满足工程需要。¶
4.1.3 隧道平面和高程控制网桩点的交接,应由建设单位主持,由设计单位向施工单位逐桩逐点交付资料确认桩点,遗失的应由设计单位补桩,资料与现场不符的应更正。施工单位对设计交桩的复测结果应报送监理工程师批准。¶
4.1.4 控制测量对隧道两相向施工贯通面的贯通中误差影响值,应符合表 4.1.4 的规定。¶
| 测量部位 | 两开挖洞口间长度(m) | 高程中误差(mm) | ||
| L<3000 | 3000≤ L<6000 | L≥6000 | ||
| 横向贯通中误差允许值(mm) | ||||
| 洞外 | ≤±45 | ≤±60 | ≤±90 | ≤±25 |
| 洞内 | ≤±60 | ≤±80 | ≤±120 | ≤±25 |
| 整个贯通区间 | ≤±75 | ≤±100 | ≤±150 | ≤±35 |
注:利用竖井联系测量的控制网的贯通误差允许值应根据测量设计确定。
4.1.5 隧道施工测量所用仪器,应按现行《中华人民共和国计量法》及相关法规检定和维护,确保达到标称精度要求。¶
4.1.6 瓦斯隧道施工测量防爆措施包括:¶
1 采用检测通风等手段保证测量作业区瓦斯浓度小于0.5%。
2 采用防爆型测量仪器。
4.2 控制测量¶
4.2.1 平面控制测量可采用 GPS 测量、三角测量、三边测量和导线测量。洞外平面控制测量宜利用已有的定测控制网,并符合本细则关于隧道贯通误差的有关规定和隧道施工的要求。隧道平面控制测量等级,应按表 4.2.1 确定。¶
| 隧道长度L(m) | 测量等级 | 隧道长度L(m) | 测量等级 |
| L≥6000 | 二等 | 1000≤L<3000 | 四等 |
| 3000≤L<6000 | 三等 | L<1000 | 一级 |
4.2.2 三角测量、三边测量和导线测量的技术要求应符合表 4.2.2-1 ~ 表 4.2.2-7 的规定。¶
| 测量等级 | 测角中误差(") | 起始边边长相对中误差 | 测回数 | 三角形闭合差(") | ||
| DJ1 | DJ2 | DJ6 | ||||
| 二等 | ≤±1.0 | ≤q1/250 000 | ≥q12 | — | — | ≤±3.5 |
| 三等 | ≤±1.8 | ≤q1/150 000 | ≥q6 | ≥q9 | — | ≤±7.0 |
| 四等 | ≤±2.5 | ≤q1/100 000 | ≥q4 | ≥q6 | — | ≤±9.0 |
| 一级 | ≤±5.0 | ≤q1/40 000 | — | ≥q3 | ≥q4 | ≤±15.0 |
| 测量等级 | 测距中误差(mm) | 测距相对中误差 |
| 二等 | ≤±9.0 | ≤q1/330 000 |
| 三等 | ≤±14.0 | ≤q1/140 000 |
| 四等 | ≤±10.0 | ≤q1/100 000 |
| 一级 | ≤±14.0 | ≤q1/35 000 |
| 测量等级 | 附(闭)合导线长度(km) | 边数 | 铆边测距中误差(mm) | 单位级中误差(°) | 导线全长相对闭合差 | 方位角闭合差(°) |
| 三等 | ≤18 | ≤9 | ≤±14 | ≤±1.8 | 1/52 000 | ±3.6 √n |
| 四等 | ≤12 | ≤12 | ≤±10 | ≤±2.5 | 1/35 000 | ±5 √n |
| 一级 | ≤6 | ≤12 | ≤±14 | ≤±5.0 | 1/17 000 | ±10 √n |
注:1. 表中 n 为测结果。
-
以测角中误差为单位权中误差。
-
导线网节点间长度不得大于表中长度的 0.7 倍。
| 测量等级 | 仪器型号 | 光学测微器两次重合读数之差(°) | 半测回归零差(°) | 一测回中2倍照准差较差(°) | 同一方向值各测回间较差(°) | 测回数 |
| 二等 | DJ1 | ≤1 | ≤6 | ≤9 | ≤6 | ≥12 |
| 三等 | DJ1 | ≤1 | ≤6 | ≤9 | ≤6 | ≥6 |
| DJ2 | ≤3 | ≤8 | ≤13 | ≤9 | ≥10 | |
| 四等 | DJ1 | ≤1 | ≤6 | ≤9 | ≤6 | ≥4 |
| DJ2 | ≤3 | ≤8 | ≤13 | ≤9 | ≥6 | |
| 一级 | DJ2 | — | ≤12 | ≤18 | ≤12 | ≥2 |
| DJ6 | — | ≤24 | — | ≤24 | ≥4 |
注:当观测方向的垂直角超过 $ \pm3^{\circ} $的范围时,该方向一测回中2倍照准差较差,可按同一观察时段内相邻测回同方向进行比较。
| 平面控制网测量等级 | 测距仪精度等级 | 观测次数 | 每边测回数 | 一测回读数较差(mm) | 单程各测回较差(mm) | 往返较差 | ||
| 往 | 返 | 往 | 返 | |||||
| 二等 | Ⅰ | ≥1 | ≥1 | ≥4 | ≥4 | ≤5 | ≤7 | ≤ √2 (a+b·D) |
| 三等 | Ⅰ、Ⅱ | ≥1 | ≥1 | ≥3 | ≥3 | ≤5 | ≤7 | |
| 四等 | Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ | ≥1 | ≥1 | ≥2 | ≥2 | ≤7 | ≤10 | |
| 一级 | Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ | ≥1 | - | ≥2 | - | ≤7 | ≤10 | |
注:1. 测同是指照准目标 1 次,读数 4 次的过程。
-
根据具体情况,测边可采取不同时间段观测代替往返观测。
-
a——标称精度中的固定误差(mm);
\(b\)——标称精度中的比例误差系数(mm/km);
\(D\)——测距长度(km)
| 测距仪精度等级 | 每公里测距中误差 mD(mm) | 平面控制测量等级 |
| Ⅰ级 | mD≤±5 | 二、三、四等,一级 |
| Ⅱ级 | ±5< mD≤±10 | 三、四等,一级 |
| Ⅲ级 | ±10< mD≤±20 | 一级 |
| 测量等级 | 角度(°) | 长度(m) | 坐标(m) |
| 二等 | 0.01 | 0.0001 | 0.0001 |
| 三、四等 | 0.1 | 0.001 | 0.001 |
| 一、二级 | 3 | 0.001 | 0.001 |
4.2.3 高程控制测量应符合下列规定:¶
1 高程控制测量宜采用水准测量,洞外四、五等高程控制测量也可采用光电测距三
角高程测量。隧道高程控制测量等级可按表4.2.3-1确定。
| 隧道长度 | 测量等级 | 水准线路最大长度(km) |
| L≥6 000 | 二等 | 600 |
| 3 000≤L<6 000 | 三等 | 60 |
| L<3 000 | 四等 | 25 |
2 高程控制点可利用稳固坚硬的基岩刻凿,如无稳固坚硬的基岩可以利用,应埋设有金属标志的混凝土桩。
3 水准测量的主要技术要求应符合表 4.2.3-2 ~ 表 4.2.3-4 的规定。
4 高程控制网的竖井联系测量应采用全站仪或光电测距仪传递高程。
| 测量等级 | 往返较差、附合或环线闭合差(mm) | 检测已测测段高差之差(mm) | |
| 平原、微丘 | 山岭、重丘 | ||
| 二等 | ≤q4√l | ≤q4√l | ≤q6√l |
| 三等 | ≤q12√l | ≤q3.5√n 或 ≤q15√l | ≤q20√l |
| 四等 | ≤q20√l | ≤q6.0√n 或 ≤q25√l | ≤q30√l |
| 五等 | ≤q30√l | ≤q45√l | ≤q40√l |
注:计算往返较差时,l 为水准点间的路线长度(km);计算附合或环线闭合差时,l 为附合或环线的路线长度(km);n 为测站数。 $ l_{1} $ 为检测测段长度(km),小于 1km 时按 1km 计算。
| 测量等级 | 仪器类型 | 水准尺类型 | 视线长(m) | 前后视较差(m) | 前后视累积差(m) | 视线离地面最低高度(m) | 基辅(黑红)面读数差(mm) | 基辅(黑红)面高差较差(mm) |
| 二等 | DS ₀₅ | 钢瓦 | ≤ 50 | ≤ 1 | ≤ 3 | ≥ 0.3 | ≤ 0.4 | ≤ 0.6 |
| 三等 | DS ₁ | 钢瓦 | ≤ 100 | ≤ 3 | ≤ 6 | ≥ 0.3 | ≤ 1.0 | ≤ 1.5 |
| DS ₂ | 双面 | ≤ 75 | ≤ 2.0 | ≤ 3.0 | ||||
| 四等 | DS ₃ | 双面 | ≤ 100 | ≤ 5 | ≤ 10 | ≥ 0.2 | ≤ 3.0 | ≤ 5.0 |
| 五等 | DS ₃ | 单面 | ≤ 100 | ≤ 10 | — | — | — | ≤ 7.0 |
| 测量等级 | 各测站高差 (mm) | 往返测距离总和 (km) | 往返测距离中数 (km) | 往返测高差总和 (mm) | 往返测高差中数 (mm) | 高程 (mm) |
| 各等 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 1 | 1 |
4.2.4 GPS 控制测量应根据隧道贯通精度的要求按静态相对定位原理建网。GPS 基线测量的中误差应小于按式(4.2.4)计算的标准差,固定误差 a、比例误差系数 b 的取值应符合表 4.2.4-1 的规定。GPS 观测的主要技术要求应符合表 4.2.4-2 的规定。¶
式中: \(\sigma\)——标准差(mm);
\(d\)——基线长度(km);
\(a\)——固定误差(mm);
\(b\)——比例误差系数(mm/km)。
| 级别 | 固定误差a(mm) | 比例误差b(mm/km) | 级别 | 固定误差a(mm) | 比例误差b(mm/km) |
| 二等 | ≤5 | ≤1 | 四等 | ≤5 | ≤3 |
| 三等 | ≤5 | ≤2 | 一级 | ≤10 | ≤3 |
| 测量等级 | 二等 | 三等 | 四等 | 一级 | |
| 卫星高度角(°) | ≥15 | ≥15 | ≥15 | ≥15 | |
| 时段长度 | 静态(min) | ≥240 | ≥90 | ≥60 | ≥45 |
| 快速静态(min) | — | ≥30 | ≥20 | ≥15 | |
| 平均重复设站数(次/点) | ≥4 | ≥2 | ≥1.6 | ≥1.4 | |
| 同时观测有效卫星数(个) | ≥4 | ≥4 | ≥4 | ≥4 | |
| 数据采样率(s) | ≤30 | ≤30 | ≤30 | ≤30 | |
| GDOP | ≤6 | ≤6 | ≤6 | ≤6 | |
4.2.5 洞内平面控制测量应符合下列规定:¶
1 洞内平面控制测量宜采用导线测量。洞内导线应布置成多边形导线环。
2 洞内导线,应根据贯通精度的要求布点,宜选择在施工干扰小、稳固可靠、通视良好的地方;施工时应保护好导线点。导线边长在直线地段不宜小于 200m,在曲线地段不宜小于 70m。
3 联系洞外和洞内的控制测量,宜选在洞外和洞内观测条件接近的时段进行观测。
4 平面控制测量的竖井联系测量应采用光学垂准仪投点、陀螺仪辅助定向。应根据竖井长度和贯通精度要求选择测量仪器和测量方法,估算贯通误差,调整并确定测量方案。
4.2.6 每个洞口应设不少于3个平面控制点,2个高程控制点。隧道控制测量桩点应定期进行复核。¶
4.3 放样测量¶
4.3.1 用导线法进行洞内控制测量的隧道,需要使用施工中线点放样时,应由洞内导线测设施工中线。¶
4.3.2 用中线法进行洞内测量的隧道,中线点点位横向偏差不得大于 $ 5 \, mm $;中线点间距曲线部分不宜短于 $ 50 \, m $,直线部分不宜短于 $ 100 \, m $;直线地段宜采用正倒镜延伸直线法。¶
4.3.3 特长隧道、长隧道宜用激光设备导向。¶
4.3.4 开挖前应校核中线点,并在开挖断面上标出设计断面轮廓线。开挖工作完成后宜及时测量超欠挖并绘出断面图。¶
4.3.5 两端开挖至贯通误差调整地段时,开挖断面宜适当加宽,加宽值不宜超过贯通极限误差允许值的一半。二次衬砌在贯通前施工时,贯通误差调整地段开挖断面必须加宽。¶
4.3.6 供衬砌用的临时中线点,其间距宜与模板台车长度一致。¶
4.3.7 防水板施工前,应复核中线位置和高程,检查断面尺寸,保证衬砌施工后的衬砌厚度和净空满足规范和设计要求。衬砌模板立模后应进行检查和校正。¶
4.3.8 洞内施工用的水准点,应根据洞外、洞内已设定的水准点,按施工需要加设。为使施工方便,在导坑内拱部、边墙施工地段宜每100m设立一个临时水准点,并定期复核。¶
4.3.9 辅助坑道施工测量要求可参照正洞施工测量。斜井测量宜用激光设备导向。¶
4.3.10 在开挖断面形成后,应及时进行断面测量,根据测量数据修正开挖参数,控制超欠挖。宜使用断面仪进行断面测量。¶
4.4 贯通误差的测定及调整¶
4.4.1 贯通误差的测定应按下列要求进行:¶
1 采用导线法测量时,在贯通面附近定一临时点,由进出的两方向分别测量该点的坐标,所得的闭合差分别投影至贯通面及其垂直的方向上,得出实际的横向和纵向贯通误差,再置镜于该临时点测求方位角贯通误差。
2 采用中线法测量时,应由测量的相向两方向分别向贯通面延伸,并在贯通面上分别得出中线点,量出两点的横向和纵向距离,即为该隧道的实际贯通误差。
3 水准路线由两端向洞内进测,分别测至贯通面附近的同一高程控制点或中线点上,所测得的高程差值即为实际的高程贯通误差。
4.4.2 隧道贯通后,洞内导线、施工中线及高程的实际贯通误差,应在贯通面两侧未衬砌段调整,该贯通误差调整段的长度应根据中线形式、贯通误差值、支护和衬砌(包括仰拱)施工情况综合确定,不宜小于200m(贯通面两侧对称)。该段的后续工序均应以调整后的中线及高程为准进行放样。¶
4.4.3 采用导线法测量,贯通误差不超过允许值时,应按下列要求进行贯通误差调整:¶
1 方位角贯通误差分配在未衬砌地段(该段长度不应小于 $ 200 \, m $) 的导线角上。
2 坐标闭合差在贯通误差调整段的导线上,按边长比例分配。
3 采用调整后的导线坐标作为贯通误差调整段的放样依据。
4.4.4 采用中线法测量,贯通误差不超过允许值时,应按下列要求进行贯通误差调整:¶
1 贯通误差调整段为直线时,宜通过加设曲线来调整线路中线,所加设的曲线参数应满足现行《公路路线设计规范》(JTG D20)的要求。
2 贯通误差调整段全部位于圆曲线地段时,贯通误差应由曲线的两端向贯通面按长度比例调整中线。
3 贯通误差调整段既有直线又有曲线时,宜通过调整曲线偏角和曲线起(终)点位置调整线路中线,满足现行《公路路线设计规范》(JTG D20)规定,并能保证隧道净空。
4.4.5 高程贯通误差不超过允许值时,贯通点附近的高程控制点,应采用由两端分别引测的高程平均值作为调整后的高程,将高程贯通误差的一半分别在贯通面两端未衬砌地段的高程控制点上按水准线路长度的比例调整。¶
4.5 交(竣)工测量¶
4.5.1 应在中线复测的基础上埋设永久中线点,永久中线点应用混凝土包埋金属标志。直线上的永久中线点,每200~250m设一个,曲线上应在缓和曲线的起终点各设一个;曲线中部,可根据通视条件适当增加。永久中线点设立后,应在隧道边墙上画出标志。¶
4.5.2 应在直线地段每 $ 50 \, m $ 、曲线地段每 $ 20 \, m $ 及需要加测断面处,测绘以路线中线为准的隧道实际净空,标出拱顶高程、起拱线宽度、路面水平宽度。¶
4.5.3 洞内水准点每公里应埋设一个,短于1km的隧道应至少设一个,并应在隧道边墙上画出标志。¶
4.5.4 应提交贯通测量技术成果书、贯通误差的实测成果和说明、净空断面测量和永久中线点、水准点的实测成果及示意图。¶
4.5.5 应提交隧道总体检验项目结果,见表 4.5.5。¶
| 序号 | 检查项目 | 规定值或允许偏差 | 检查方法和频率 |
| 1 | 车行道宽(mm) | ± 10 | 尺量:每20m(曲线)或50m(直线)检查一次 |
| 2 | 隧道净总宽 | 不小于设计 | 尺量:每20m(曲线)或50m(直线)检查一处 |
| 3 | 隧道净高 | 不小于设计 | 水准仪:每20m(曲线)或50m(直线)测一断面,每个断面测拱顶和拱腰3个点 |
| 4 | 隧道偏位(mm) | 20 | 全站仪:每20m(曲线)或50m(直线)检查一处 |
| 5 | 引道中心线与隧道中心的衔接(mm) | 20 | 分别将引道中心线和隧道中心线延长至两侧洞口,比较其平面位置 |
| 6 | 边坡、仰坡的坡度 | 不大于设计 | 坡度板:检查10处 |
5 洞口、明洞与浅埋段工程¶
5.1 洞口工程¶
5.1.1 隧道洞口的各项工程及互有影响的桥涵与路基支挡等结构,应综合考虑,妥善安排,尽早完成。¶
5.1.2 隧道洞口边坡、仰坡开挖及地表恢复,应符合环境保护规定,做好水土保持。¶
5.1.3 洞口土石方的开挖与防护施工应符合下列规定:¶
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。
5.1.4 洞口爆破可能影响邻近建筑物时,宜对建筑物下沉、倾斜、裂缝及震动等进行监测。¶
5.1.5 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。
5.1.6 洞口段开挖后应及时按设计要求支护。¶
5.1.7 洞口段模筑混凝土衬砌应及时施工。¶
5.2 明洞工程¶
5.2.1 明洞地段土石方的开挖方式、边坡和仰坡坡度以及支护施工,应符合设计规定。地形、地质条件、边仰坡稳定程度等与设计有差异时,应提出变更。宜边开挖边支护,并注意监测和检查山坡的稳定情况。¶
5.2.2 明洞边墙基础施工应符合下列规定:¶
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。
5.2.3 明洞衬砌与暗洞衬砌,应按设计要求采取加强连接措施,确保与已成的拱墙连接良好。¶
5.2.4 各类棚洞的钢筋混凝土盖板梁宜采用预制构件,用吊装法架设,墙顶支座槽应用水泥砂浆填塞紧密。¶
5.2.5 明洞回填施工应符合下列规定:¶
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 $ 0.3 ~m $,两侧回填高差不得大于 $ 0.5 ~m $,回填至拱顶齐平后应分层满铺填筑。
4 明洞结构的防水应符合本细则第 11 章的有关规定。
5.2.6 明洞防水层施工应符合下列规定:¶
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 回填拱背的黏土隔水层应与边坡、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。
5.3 浅埋段工程¶
5.3.1 浅埋段的开挖施工应符合下列规定:¶
1 根据围岩及周围环境条件,宜采用单侧壁导坑法、双侧壁导坑法或环形开挖留核心土法开挖。围岩的完整性较好时,宜采用台阶法开挖,不应采用全断面法。
2 开挖后,应尽快施工喷射混凝土、锚杆、敷设钢筋网或钢支撑等支护措施。喷锚支护的施工,应符合本细则第7章的规定。
5.3.2 浅埋段围岩自稳能力差时,可会同设计单位确定采用地表锚杆、管棚、超前小导管、注浆等加固围岩稳定地层的辅助工程措施。¶
5.3.3 控制围岩变形,应采取下列技术措施:¶
1 爆破开挖时,应短进尺、弱爆破、早支护,减少对围岩的扰动。
2 敷设拱脚锚杆,提高拱脚处围岩的承载力。
3 及时施工仰拱或临时仰拱。
4 地质条件差或有涌水时,可采用地表预注浆结合洞内环形固结注浆。
6 开挖¶
6.1 一般规定¶
6.1.1 开挖作业应符合下列规定:¶
1 确定合理开挖步骤和循环进尺,保持各开挖工序相互衔接,均衡施工。
2 应采用有效的测量手段控制开挖轮廓线,开挖宜预留变形量。
3 监控量测应及时进行,地质变化处和重要地段,应有相应照片或文字描述记载。
4 开挖作业必须保证安全,宜减少对围岩的扰动。
6.1.2 隧道爆破,必要时可采用预裂爆破技术。施工中应提高钻眼效率和爆破效果,降低工料消耗。¶
6.1.3 开挖爆破应选用适当的炸药品种和型号,在漏水和涌水地段应采用非电导爆管起爆。¶
6.1.4 双洞开挖时,应根据两洞的轴线间距、洞口里程距离、地质条件及其他自然条件,选择适宜的开挖方法,确定好两洞开挖的时间差和距离差,并采取措施防止后行洞开挖对先行洞周壁产生不良影响。¶
6.2 开挖方法¶
6.2.1 开挖方法主要有全断面法、台阶法,以及环形开挖留核心土法、中隔壁法、双侧壁导坑法及中导洞法等其他施工方法。应根据隧道长度、断面大小、结构形式、工期要求、机械设备、地质条件等,选择适宜的开挖方案,并应具有较大适应性。变换开挖方法时,应有过渡措施。¶
6.2.2 全断面法可用于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。¶
对于邻近有建筑物需要控制爆破震动速度的隧道用全断面开挖时,可以选择导洞超前再全断面扩挖的方法施工,但应控制导洞超前距离。
6.2.3 台阶法可用于Ⅲ~Ⅳ级围岩的中小跨度隧道,V级围岩的中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。采用台阶法施工时应符合下列规定:¶
1 上台阶高度宜为 $ 2.5 \, m $,装渣机械应紧跟开挖面,减少扒渣距离。
2 控制上台阶钢架下沉和变形,可采用扩大拱脚和加强锁脚锚杆,加设临时仰拱等措施。
3 当岩体不稳定时,应缩短进尺,先施工边墙支护,后开挖中间土体,左右错开或拉中槽后再挖边帮,并及时施工仰拱。
4 应解决好上、下部施工干扰问题,下部应减少对上部围岩、支护的干扰和破坏。
6.2.4 环形开挖留核心土法可用于Ⅳ~V级围岩或一般土质围岩的中小跨度隧道。¶
6.2.5 中壁法(CD法)或交叉中壁法(CRD法)适用于围岩较差、跨度大、浅埋、地表沉降需要控制的场合。¶
6.2.6 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。¶
6.3 超欠挖控制¶
6.3.1 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 $ 1m^{2} $内不宜大于 $ 0.1m^{2} $)欠挖,但其隆起量不得大于50mm。¶
6.3.2 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。¶
6.3.3 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。¶
6.3.4 隧道的开挖轮廓应按设计要求预留变形量,设计无要求时,可先按表6.3.4选用,并根据监控量测信息进行调整。¶
| 围岩级别 | 预留变形量(mm) | 围岩级别 | 预留变形量(mm) | ||
| Ⅰ | 两车道 | — | Ⅳ | 两车道 | 50~80 |
| 三车道 | — | 三车道 | 80~120 | ||
| Ⅱ | 两车道 | — | Ⅴ | 两车道 | 80~120 |
| 三车道 | 10~50 | 三车道 | 100~150 | ||
| Ⅲ | 两车道 | 20~50 | Ⅵ | 两车道 | 现场量测确定 |
| 三车道 | 50~80 | 三车道 | |||
注:1. 围岩破碎取大值,围岩完整取小值。
- 有明显流变和膨胀性岩体,应根据量测信息反馈计算分析选定。
6.3.5 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围岩性质和围岩压力,并在施工过程中根据量测结果进行调整。¶
6.4 钻爆设计¶
6.4.1 钻爆设计应根据工程地质、地形环境、开挖断面、开挖方法、循环进尺、钻眼机具、爆破材料和出渣能力等因素综合考虑,并根据实际爆破效果及时对爆破设计参数进行调整。¶
钻爆设计的内容应包括:炮眼(掏槽眼、辅助眼、周边眼)的布置、数目、深度和角度、装药量和装药结构、起爆方法和爆破顺序等。设计图应包括炮眼布置图、周边眼装药结构图、钻爆参数表、主要技术经济指标及必要的说明。
6.4.2 采用光面爆破时,应满足下列技术要求:¶
1 根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线。
2 严格控制周边眼的装药量,并使药量沿炮眼全长合理分布。
3 周边眼宜采用小直径药卷和低爆速炸药,可借助传爆线以实现空气间隔装药。
4 采用毫秒雷管微差顺序起爆,应使周边爆破时产生临空面。同段的周边眼雷管起爆时差,应尽可能小。
5 光面爆破参数如周边眼间距(E)、最小抵抗线(V)、相对距(E/V)和装药集中度(q)等,应采用工程类比或根据爆破漏斗及成缝试验确定,爆破成缝试验可按《隧道施工技术规范》(JTG F60)附录D进行。在无试验条件时,爆破参数可先按表6.4.2-1、表6.4.2-2选用,再根据实际爆破效果对光面爆破参数进行调整,以达到理想的效果。
| 参数岩石种类 | 饱和单轴抗压极限强度 Rₛ(MPa) | 装药不耦合系数 D | 周边眼间距 E (mm) | 周边眼最小抵抗线 V(mm) | 相对距 E/V | 周边服装药集中度(kg/m) |
| 硬岩 | >60 | 1.25~1.50 | 550~700 | 700~850 | 0.8~1.0 | 0.30~0.35 |
| 中硬岩 | 30~60 | 1.50~2.00 | 450~600 | 600~750 | 0.8~1.0 | 0.20~0.30 |
| 软岩 | ≤30 | 2.00~2.50 | 300~500 | 400~600 | 0.5~0.8 | 0.07~0.15 |
注:1. 软岩隧道光而爆破的相对距宜取小值。
- 装药集中度按2号岩石硝铵炸药考虑,当采用其他炸药时,应进行换算,换算指标主要是猛度和爆力(平均值)。换算系数K按式(6.4.2)计算:
| 参数\n岩石种类 | 饱和单钻抗压极限强度 Rb(MPa) | 装药不耦合系数 D | 周边眼间距 E(cm) | 周边眼最小抵抗线 V(cm) | 相对距 E/V | 周边眼装药集中度 q(kg/m) |
| 硬岩 | >60 | 1.25~1.50 | 60~70 | 70~80 | 0.7~1.0 | 0.20~0.30 |
| 中硬岩 | 30~60 | 1.50~2.00 | 40~50 | 50~60 | 0.8~1.0 | 0.10~0.15 |
| 软岩 | ≤30 | 2.00~2.50 | 40~50 | 50~60 | 0.7~0.9 | 0.07~0.12 |
注:1. 表的适应范围——炮眼深度 1.0~3.5m,炮眼直径 40~50mm,药卷直径 20~32mm。
- 炸药换算系数按式 $ (6.4.2) $计算。
6.4.3 预裂爆破参数可在现场由爆破成缝试验获得。在无条件试验时,可先按表6.4.3选用。再根据实际爆破效果调整爆破参数,以达到理想的效果。¶
| 参数岩石种类 | 饱和单轴抗压极限强度 Rₚ(MPa) | 装药不耦合系数 D | 周边眼间距 E(cm) | 周边眼至内圈崩落眼间距(cm) | 周边眼装药集中度 g(kg/m) |
| 硬岩 | >60 | 1.2~1.3 | 40~50 | 40 | 0.35~0.40 |
| 中硬岩 | 30~60 | 1.3~1.4 | 40~45 | 40 | 0.25~0.35 |
| 软岩 | <30 | 1.4~2.0 | 30~40 | 30 | 0.09~0.19 |
6.4.4 周边眼参数的选用应符合下列原则:¶
1 当断面较小或围岩软弱、破碎或在曲线、折线处开挖成形要求高时,周边眼间距应取较小值。
2 抵抗线应大于周边眼间距。软岩在取较小的周边眼间距的同时,抵抗线应适当增大。
3 对于软岩或破碎性围岩,周边眼的相对距应取较小值。
6.4.5 爆破开挖一次进尺应根据围岩条件确定。开挖软弱围岩时,应控制在1~2m之内;开挖坚硬完整的围岩时,应根据周边炮眼的外插角及允许超挖量确定。¶
6.4.6 炮眼布置应符合下列规定:¶
1 掏槽眼宜布置在开挖断面的中央稍靠下部,以使底部岩石破碎,减少飞石。
2 周边眼应沿设计开挖轮廓线布置。
3 辅助眼应交错均匀地布置在周边眼与掏槽眼之间,并垂直于开挖面。
4 开挖断面底面两隅处,应合理布置辅助眼,适当增加药量,消除爆破死角。断面顶部应控制药量。
5 宜用直眼掏槽,炮眼深小于2m时可用斜眼掏槽,两个掏槽眼间距不得小于200mm。
6 斜眼掏槽的炮眼方向,在岩层层理或节理发育时,不得与其平行,应尽量与其垂直。
7 周边眼与辅助眼的眼底应在同一垂直面上,保证开挖面平整。但掏槽眼应比辅助眼眼底深 100mm。
6.4.7 掏槽中空孔的孔数、布置形式及其与装药眼的间距,应根据中空孔和装药眼的直径、深度、地质条件和装药眼起爆顺序等确定。¶
6.4.8 周边眼的装药形式应按炮眼孔径 $ r_{h} $ 与药卷直径 $ r_{c} $ 的比值 D(不耦合系数)确定,也可按两者的体积之比 D' 确定,D 值可取 2 左右,D' 值可取 4~6。¶
选用小直径药卷时,应防止爆炸中断现象。岩石很软时可采用导爆管装药形式。炮眼深小于2m时,可采用空气柱装药形式。硬岩或炮眼较深时,眼底可装一节加强药包,以保证爆破效果。
6.4.9 当采用全断面开挖或台阶开挖时,应采用导爆管、毫秒雷管起爆周边眼,不得采用火花起爆。开挖断面一次起爆时,如毫秒雷管的间隔时间短,周边眼的雷管应与内圈炮眼的雷管跳段起爆,两段炮眼之间起爆时差可取50~100ms。¶
6.4.10 对内圈眼的爆破参数,应严格控制,防止围岩过度龟裂。¶
6.4.11 导坑或局部开挖,宜采用浅眼爆破,防止震动对支撑结构产生不良影响。¶
6.4.12 应根据实际爆破效果及围岩变化情况分析各相关影响因素,及时调整爆破设计参数。¶
6.4.13 钻爆作业应按照钻爆设计进行钻眼、装药、接线和引爆;隧道爆破作业人员必须经过专业培训,持证上岗。钻爆作业所使用的爆破器材必须具备相关的检验合格证、技术指标及说明书,每批爆破器材在使用前必须进行现场测试和检验。¶
6.4.14 钻眼前应定出开挖断面中线、水平线和断面轮廓,标出炮眼位置,经检查满足设计要求后方可钻眼。¶
当开挖面凸凹较大时,应按实际情况调整炮眼深度,并相应调整装药量,除掏槽眼外的所有炮眼眼底宜在同一垂直面上。
6.4.15 采用预裂爆破时,堵塞炮眼应从药卷顶端进行,不得只堵塞在眼口。¶
6.4.16 周边眼宜同时起爆。如爆破震动需加以控制时,周边眼可根据地质条件分组起爆。¶
6.4.17 爆破后,应对开挖断面形状、轮廓尺寸及爆破效果进行检验,并符合下列规定:¶
1 欠挖或超挖量应符合现行《隧道施工技术规范》(JTG F60)和本细则的规定。
2 周边炮眼痕迹保存率可按式 $ (6.4.17) $计算:
炮眼痕迹保存率依岩质不同应满足:硬岩 $ \xi \geqslant 80\% $,中硬岩 $ \xi \geqslant 70\% $,软岩 $ \xi \geqslant 50\% $。
3 两茬炮衔接时出现的台阶形误差不得大于 $ 150 \, mm $。对于炮眼深度大于 $ 3 \, m $ 的情况可根据实际情况另行确定。
4 爆破后效果应达到下列要求:
1) 软弱围岩隧道爆破后,围岩稳定,无大的剥落或坍塌;爆破后围岩的扰动深度小于1m;距掌子面1倍洞径处的洞内拱顶质点垂直向震动速度应小于50mm/s;炮眼利用率达到100%;石渣块度满足装渣要求。
2) 中硬岩隧道爆破后,围岩稳定,基本无剥落现象;爆破后围岩的扰动深度小于0.8m;距掌子面1倍洞径处的洞内拱顶质点垂直向震动速度应小于80mm/s;炮眼利用率达到95%以上;石渣块度满足装渣要求;要求渣堆集中,最大抛距20m。
3) 对硬岩隧道爆破后,围岩稳定,无剥落现象;爆破后围岩的扰动深度小于 $ 0.5 \, m $;距掌子面 1 倍洞径处,洞内拱顶质点垂直向震动速度应小于 $ 120 \, mm/s $;炮眼利用率达到 90% 以上;石渣块度满足装渣要求;要求渣堆集中,最大抛距 $ 20 \, m $。采用深眼爆破的隧道,最大抛距 $ 30 \, m $。
6.4.18 对于小净距隧道、连拱隧道以及地表周围有建(构)筑物的浅埋隧道,在开挖过程中,应监测围岩爆破影响深度以及爆破震动对周围其他建(构)筑物的破坏程度。监测爆破震动应遵循下列原则:¶
1 应考虑爆破方法、药量、距离、地质状况等因素,确定爆破最大振幅、频率。
2 监测爆破对地面的震动影响、宜在铅垂方向及相正交的两个水平方向(其中一个方向为爆破点方向)上同时测定。
3 监测爆破震动值的空间衰减时,至少应设 3 个测点。
6.4.19 钻爆机械和其他电动机械的使用、管理、维修和保养,应按有关规定办理,并符合下列规定:¶
1 机械运转不得超过其最大负荷强度。
2 燃料、润滑油脂和用水应符合有关规定。
3 严禁对机械及零部件乱拆乱卸,互换装用。
4 新型机械使用前,应对操作人员进行技术培训,熟悉其性能,掌握机械的安全操作规程。
7 支护与衬砌¶
7.1 一般规定¶
7.1.1 根据围岩条件、断面大小和施工条件等选择喷射混凝土、锚杆、钢筋网、钢架等单一或组合的支护形式。¶
7.1.2 当掌子面自稳能力差时,应选择超前支护、掌子面预加固、改变开挖工序等措施。¶
7.1.3 隧道支护与衬砌施工宜根据现场监控量测结果,分析施工中各种信息,及时调整支护措施和支护参数,确定二次衬砌施工时间。I~Ⅳ级围岩的二次衬砌应在初期支护变形基本稳定(参考值:周边位移速率小于0.2mm/d,拱顶下沉速率小于0.15mm/d)后尽早施工。¶
7.1.4 施工中应做好施工地质描述、超前地质预报,根据围岩条件的变化情况,因地制宜,提前采取相应措施,做到安全可靠、经济合理。¶
7.1.5 隧道衬砌不得侵入隧道建筑限界,开挖放样时可将设计的轮廓线扩大 $ 50 ~mm $,不得减少衬砌厚度。¶
7.1.6 支护与衬砌材料规格及要求等应符合现行《公路隧道设计规范》(JTG D70)、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB 50086)规定。¶
7.2 喷射混凝土¶
7.2.1 喷射混凝土施工有湿喷和潮喷两种方式,宜采用湿喷工艺,湿喷混凝土的坍落度宜控制在80~120mm。¶
7.2.2 喷射混凝土的材料应符合下列规定:¶
1 水泥:宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。特殊情况下可采用特种水泥,采用特种水泥时应进行现场试验,指标应满足设计要求。
2 集料:粗集料应采用坚硬耐久的碎石或卵石。喷射混凝土中的石子粒径不宜大于16mm;细集料应采用坚硬耐久的中砂或粗砂,细度模数宜大于2.5。集料级配宜采用连续级配。
3 外加剂: 应对混凝土的强度及与围岩的黏结力基本无影响, 对混凝土和钢材无腐蚀作用, 易于保存, 不污染环境, 对人体无害。外加剂使用前必须进行相应性能试验。
4 速凝剂: 应根据水泥品种、水灰比等, 通过不同掺量的混凝土试验选择掺量。使用前应做速凝效果试验, 要求初凝不应大于 5min, 终凝不应大于 10min。
5 水: 水质应符合工程用水的有关标准, 水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。
6 外掺料: 外掺料剂量应通过试验确定, 加外掺料后的喷射混凝土性能必须满足设计要求。
7.2.3 喷射混凝土施工应做好下列准备工作:¶
2 岩面有集中渗水出露,应先引排,妥善处理。
1 检查开挖断面净空尺寸,清除松动岩块,清洗岩壁面的粉尘,清理边脚处的岩屑、杂物等。
3 应设置控制喷射混凝土厚度的标志。
4 检查机具设备和风、水、电等管线路,并试运转,作业面具有良好的通风和照明条件。
7.2.4 喷射混凝土作业应符合下列规定:¶
1 喷射作业应分段、分片由下而上顺序进行,每次作业区段纵向长度不宜超过6m。
2 一次喷射厚度应根据设计厚度和喷射部位确定,初喷厚度宜控制在 40 ~ 60mm。复喷一次喷射厚度拱顶不得大于 100mm、边墙不得大于 150mm。
3 岩面有较大凹洼时,应在初喷时找平。
4 前一层喷射混凝土终凝后 1h 以上且喷层表面已蒙上粉尘时,后一层喷射作业前应清洗干净受喷面。
5 喷射混凝土作业时喷嘴应垂直岩面。喷射混凝土必须直接喷在岩面上。喷枪头到喷射面距离宜为0.6~1.2m,喷射机工作压力应控制在0.1~0.15MPa。
7.2.5 喷射混凝土终凝2h后,应喷水养护,养护时间不应少于7d。¶
7.2.6 采用钢纤维喷射混凝土时,所用材料应满足设计要求。当设计无要求时,应符合下列规定:¶
1 钢纤维宜用普通碳素钢制成。
2 钢纤维截面直径应为 $ 0.3 \sim 0.5 \, mm $。
3 钢纤维长度宜为 $ 20 \sim 25 ~mm $。
4 钢纤维抗拉强度不得低于 $ 380 \, MPa $。
5 钢纤维含量宜为干混合料质量的 1.5% ~ 4%(总量比)。
6 钢纤维喷射混凝土石子粒径不宜大于 $ 10 \, mm $。
7 喷射混凝土强度不应低于 C20。
8 钢纤维混凝土的搅拌应采用强制式搅拌机。水泥、集料、钢纤维先干拌,时间不得少于1.5min,加水后湿拌时间不应少于3min。
7.2.7 纤维喷射混凝土施工应符合 7.2.2~7.2.6 的规定。¶
7.3 锚杆¶
7.3.1 应根据地质条件、锚固特性选择锚杆类型。锚杆杆体半成品、成品的类型、规格、性能,应符合国家现行技术标准的规定和满足设计要求。¶
7.3.3 锚杆材料应满足设计要求并符合下列规定:¶
7.3.2 系统锚杆施工宜在初喷后及时进行。局部锚杆施工可在初喷前进行。¶
1 锚杆杆体宜选用 HRB335、HRB400 钢,杆体直径 20 ~ 28mm,杆体屈服抗拉力大于或等于 150kN,强屈比 $ f_{u}/f_{y} \geq 1.2 $。
2 锚杆用的各种水泥砂浆强度不应低于 M20。
3 锚杆垫板材料宜采用 Q235 钢。
7.3.4 锚杆孔钻孔施工应符合下列规定。¶
1 选择钻孔机具应考虑以下因素:侧墙及拱腰部位锚杆孔可采用气腿式凿岩机钻孔,拱部锚杆孔应采用锚杆机或钻孔台车钻孔。当只有气腿式凿岩机钻孔时,作业台架必须设有钻拱顶锚杆孔的作业平台。
2 钻孔前应按设计要求,并结合岩层主要结构面、岩层层面定出位置,做出标记。
3 钻孔应保持直线,系统锚杆钻孔方向宜与开挖面垂直,当岩层层面或主要结构面明显时,尽可能与其成较大交角,但与开挖面的垂直偏差不应大于 $ 20^{\circ} $;局部锚杆应尽可能与岩层层面或主要结构面成大角度相交。
7.3.5 普通水泥砂浆锚杆施工应符合下列规定:¶
1 宜采用螺纹钢筋作锚杆,杆体直径应满足设计要求。
2 砂浆配合比(质量比),水泥:砂:水宜为1:(1~1.5):(0.45~0.5)。
3 锚杆外露端应加工 120 ~ 150mm 的标准螺纹,并采用配套标准螺母。
4 灌浆管应插至距孔底 50 ~ 100mm 处,并随水泥砂浆的注入缓慢匀速拨出,灌浆压力不宜大于 0.4MPa。
5 锚杆杆体插入孔内长度应满足设计要求。
7.3.6 中空注浆锚杆施工时应满足下列要求:¶
1 中空注浆锚杆应有锚头、垫板、螺母、止浆塞等配件。
2 砂浆配合比(质量比),水泥:砂:水宜为1:1:0.45。
3 应保证中空通畅,并留有专门排气孔。
4 注浆过程中,注浆压力应保持在 $ 0.3 \, MPa $ 左右,待排气口出浆后,方可停止灌浆。
5 拧紧螺母,使垫板与喷射混凝土紧密接触。
7.3.7 水泥砂浆药包锚杆施工时应满足下列要求:¶
1 药包包装纸应采用易碎纸。
2 砂浆的初凝不得小于 3min,终凝不得大于 30min。
3 药包宜在清水中浸泡,随用随泡。
4 锚杆采用手送插入并转动锚杆,也可锤击安装,但不得损伤锚头螺纹。
7.3.8 在有水地段安装锚杆时,应遵循下列原则:¶
1 采用普通砂浆锚杆应将孔内水引出或在附近另行钻孔后,再安装锚杆。
2 宜采用早强速凝药包式锚杆或树脂锚杆等。
7.3.9 锚杆垫板应与喷射混凝土层紧密接触,锚杆砂浆凝固前不得加力,垫板与喷层不完全平贴时,应用水泥砂浆填实。¶
7.3.10 楔缝式端头锚固型锚杆施工应满足下列要求:¶
1 楔缝式锚杆安装前,应检查杆体与部件(楔块、托板)、杆体长度,检查楔缝、楔块、螺母与螺栓的尺寸和配合情况。
2 钻孔直径应大于杆体直径 15 ~ 18mm。
3 锚杆与楔块,应同时送入孔内,楔块不得偏斜或脱落,楔块到达孔底时,用锤敲击锚杆端头,使锚头楔紧,上好托板,拧紧螺帽。
4 楔缝式锚杆一昼夜后应再次紧固,并应定期检查,如发现有松弛情况,应再行紧固。
5 楔缝式锚杆应在硬岩中使用,只能作为临时支护,如作为永久支护应补注水泥浆或树脂。
7.3.11 自钻式锚杆的注浆施工要求同7.3.6条。¶
7.4 钢架¶
7.4.1 当设计对钢架材料无规定时按下列要求选择:¶
1 钢架可选用 H 型钢、工字钢、U 型钢、钢轨、钢筋等制作。
2 制作格栅钢架的钢筋应采用 HRB335、HRB400 钢,主筋直径宜为 18 ~ 32mm;辅筋宜采用 HPB235、HRB335 钢,辅筋直径宜为 10 ~ 16mm。
3 钢架连接钢板宜采用 HRB335、HRB400 钢。
7.4.2 钢架加工应符合下列规定:¶
1 钢架应分节段制作,每节段长度应根据设计尺寸及开挖方法确定,不宜大于 $ 4 ~m $ 。每片节段应编号,注明安装位置。
2 型钢钢架宜采用冷弯法制作成型。
3 格栅钢架应利用胎模控制尺寸,所有钢筋结点必须采用焊接,焊接长度应大于40mm,对称焊。
7.4.3 钢架安装应满足下列要求:¶
1 钢架宜在初喷后安装。
2 安装钢架前,应检查开挖断面轮廓、中线及高程。
3 钢架安装时应尽可能贴近围岩或初喷面,有间隙时应用楔块楔紧。
7.4.4 钢架安装就位后,钢架与围岩之间的间隙应用喷射混凝土充填密实,并使钢架与喷射混凝土形成整体。喷射混凝土应由两侧拱脚向上对称喷射,并将钢架覆盖,临空一侧的喷射混凝土保护层厚度应不小于20mm。¶
7.5 衬砌钢筋¶
7.5.1 钢筋加工后表面不应有削弱钢筋截面的伤痕。当利用冷拉方法矫直钢筋时,钢筋的矫直伸长率要求如下:HPB级钢筋不得超过2%,HRB级钢筋不得超过1%。¶
7.5.2 衬砌钢筋连接应符合下列要求:¶
1 横向筋与纵向筋的每个节点均必须进行绑扎或焊接。
2 受力主筋的搭接应采用焊接,焊接搭接长度及焊缝应满足设计要求,见表7.5.2。
3 相邻主筋搭接位置应错开,错开距离应不小于 $ 1000 \, mm $。
4 同一受力钢筋的两处搭接,距离应不小于 $ 1500 \, mm $。
5 箍筋连接点应在纵横向筋的交叉连接处,必须进行绑扎或焊接,以保证两层主筋之间的间距。
6 受力主筋的机械连接可按照现行《钢筋机械连接通用技术规程》(JGJ 107)的规定执行。
7 受力主筋套筒挤压连接可按照现行《带肋钢筋套筒挤压连接技术规程》(JGJ 108)的规定执行。
| 表7.5.2 焊接接头 | |||||
| 序号 | 名称 | 接头形式 | 标注方法 | 适用范围 | |
| 钢筋级别 | 直径(mm) | ||||
| 1 | 单面焊接的钢筋接头 | ![]() | ![]() | HPB235HRB335HRB400 | 10~2010~4010~40 |
| 2 | 双面焊接的钢筋接头 | ![]() | ![]() | HPB235HRB335HRB400 | 10~2010~4010~40 |
| 3 | 用帮条单面焊接的钢筋接头 | ![]() | ![]() | HPB235HRB335HRB400 | 10~2010~4010~40 |
| 4 | 用帮条双面焊接的钢筋接头 | ![]() | ![]() | HPB235HRB335HRB400 | 10~2010~4010~40 |
| 5 | 接触对焊(闪光焊)的钢筋接头 | ![]() | ![]() | HPB235HRB335HRB400 | 8~206~406~40 |
| 6 | 坡口平焊的钢筋接头 | ![]() | ![]() | HPB235HRB335HRB400 | 18~2018~4018~40 |
| 7 | 坡口立焊的钢筋接头 | ![]() | ![]() | HPB235HRB335HRB400 | 18~2018~4018~40 |
| 序号 | 名称 | 接头形式 | 标注方法 | 适用范围 | |
| 钢筋级别 | 直径(mm) | ||||
| 8 | 用角钢或扁钢做连接板焊接的钢筋接头 | ![]() | ____ ____ | HPB235HRB335HRB400 | 8~208~408~25 |
| 9 | 钢筋与钢板接触对焊接头 | ![]() | ![]() | HPB235HRB335HRB400 | 8~206~256~25 |
注:1. 无法进行表中序号2、4的电弧焊时,才允许采用表中序号1、3的电弧焊形式。
-
采用帮条焊时,帮条截面积应为受力钢筋截面积的 1.2 倍(HPB235 钢筋)或 1.5 倍(HRB335、HRB400 钢筋)。
-
钢筋与钢板的焊接宜优先采用接触对焊。
-
不同钢号的钢筋进行焊接时,其强度应为其中最小的钢筋强度,焊条可选用一般常用的焊条。一般重要结构最好不采用此种焊接接头。
-
表中序号 1、2、3、4 电弧焊时的焊缝长度不应小于帮条或搭接长度,焊缝高度 h 及焊缝宽度 b 应符合图 7.5.2 规定。
-
d为圆钢筋的直径或螺纹钢筋的计算直径。
-
表中括号中数值仅用于 HPB235 钢筋。

7.5.3 受力主筋与模板之间应设混凝土垫块。¶
7.6 模筑混凝土衬砌¶
7.6.1 在围岩对衬砌有不良影响的硬软岩分界处,应设置沉降缝;明洞衬砌与洞内衬砌交界处或不设明洞的洞口段衬砌在距洞口5~12m的位置应设沉降缝;在连续V、VI级围岩中每30~80m应设沉降缝一道。在严寒地区,应在洞口和易受冻害地段设置伸缩缝。衬砌的施工缝应与设计的沉降缝、伸缩缝结合布置。¶
7.6.2 衬砌模板施工应符合下列规定:¶
1 混凝土衬砌模板及支架必须具有足够的强度、刚度和稳定性,模板不凹凸、支架不偏移、不扭曲。保证混凝土成型规整,满足多次重复使用,不变形。
2 浇筑模筑混凝土前应将模板内的杂物、积水和钢筋上的油污清除干净;钢模板应涂脱模剂,木模板应用水湿润;模板接缝不应漏浆。
3 在涂刷模板隔离剂时,不应污染钢筋。
4 挡头板应按衬砌断面制作,定位准确、安装牢固,挡头板与岩壁间隙应嵌堵紧密。施工缝挡头板应设预留槽成型条,并满足止水产品要求。
7.6.3 主洞模板应满足下列要求:¶
1 隧道主洞模筑混凝土衬砌施工宜采用全断面衬砌模板台车。
3 衬砌模板应表面光滑、接缝严密,有足够的刚度。
2 全断面衬砌模板台车支架应有足够的强度和稳定性,便于整体移动、准确就位。
4 全断面衬砌模板台车模板应留振捣窗,振捣窗间距纵向不宜大于 3m,横向不宜大于 2.5m,振捣窗不宜小于 $ 0.45m \times 0.45m $,振捣窗周边应加强,防止周边变形,窗门应平整、严密、不漏浆。
5 全断面衬砌模板台车就位应以隧道中线为准,按线路方向垂直架设。
6 顶模设置通气孔、注浆管。
7.6.4 特殊洞室模板应满足下列要求:¶
1 对车行横洞、人行横洞、紧急停车带等特殊洞室,宜采用移动式模架和拼装模板施工。
2 采用拼装模板施工时,应采用先墙后拱或全断面浇筑,不得采用先拱后墙浇筑。
3 采用拼装模板施工时,拱、墙模板拱架的间距,应根据衬砌地段的围岩情况、隧道宽度、衬砌厚度及模板长度确定。
4 架设拱、墙支架和模板安装时,应位置准确,连接牢固,严防移位。围岩压力较大时,拱架、墙架应增设支撑或缩小间距。
5 移动式模架或拼装模板重复使用时,应注意检查,如有变形应及时修整。
6 在拱架外缘应采用沿径向支撑与围岩顶紧,以防混凝土浇筑时拱架变形、移位。
7 拱架、支架应与隧道中线垂直方向架设。拱架的螺栓、拉杆、斜撑等应安装齐全。拱架(包括模板)高程应预留沉落量。施工中应随时测量、调整。
7.6.5 混凝土用砂应符合下列规定:¶
1 砂的级配范围应符合表 7.6.5-1 中某一个级配区所规定的范围。
| 级配区 累计筛余(%) 标准方孔筛尺寸(mm) | 1区 | 2区 | 3区 |
| 9.50 | 0 | 0 | 0 |
| 4.75 | 10~0 | 10~0 | 10~0 |
| 2.36 | 35~5 | 25~0 | 15~0 |
| 1.18 | 65~35 | 50~10 | 25~0 |
| 0.60 | 85~71 | 70~41 | 40~16 |
| 0.30 | 95~80 | 92~70 | 85~55 |
| 0.15 | 100~90 | 100~90 | 100~90 |
注:1. 表中除 4.75mm 和 0.6mm 筛挡外,其余各筛挡累计筛余可以略超出分界线,但超出总量应小于 5%。
- 人工砂的 $ 0.15 \, mm $ 筛挡累计筛余,1 区可放宽到 $ 100 \sim 85, 2 $ 区可放宽到 $ 100 \sim 80, 3 $ 区可放宽到 $ 100 \sim 75 $。
2 砂中不得混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块、炉渣等杂物。其有害物质含量应符合表7.6.5-2的规定。
| 项目 | 规定值 | 项目 | 规定值 |
| 含泥量(按质量计,%) | <3 | 硫化物及硫酸盐(按SO₂质量计,%) | <0.5 |
| 其中泥块含量(按质量计,%) | <1.0 | 氯化物(以氯离子质量计,%) | <0.02 |
| 云母含量(按质量计,%) | <2 | 有机质含量(用比色法试验) | 合格 |
| 轻物质含量(按质量计,%) | <1 |
注:砂中如含有颗粒状的硫酸盐或硫化物,应进行混凝土耐久性试验,满足设计要求时方能使用。
3 天然砂采用硫酸钠溶液法进行坚固性试验时,砂样 5 次循环后的总质量损失应小于 8%。人工砂采用压碎指标法进行坚固性试验时,单级最大压碎指标应小于 25%。
7.6.6 混凝土用粗集料应符合下列规定:¶
1 卵石和碎石的级配范围,应符合表 7.6.6-1 规定。粗集料最大粒径不应超过结构最小边尺寸的 1/4,且不应超过钢筋最小净距的 3/4;在两层或多层密布钢筋结构中,不应超过钢筋最小净距的 1/2,并且不应超过 90mm。用混凝土泵输送混凝土时的粗集料最大粒径,除应符合上述规定外,对碎石不宜超过输送管径的 1/3;对于卵石不宜超过输送管径的 1/2.5,同时应符合混凝土泵制造厂的规定。
| 方孔筛(mm) | 2.36 | 4.75 | 9.50 | 16.0 | 19.0 | 26.5 | 31.5 | 37.5 | 53.0 | 63.0 | 75.0 | 90.0 | |
| 累计筛余 (%) | |||||||||||||
| 粒级(mm) | |||||||||||||
| 连续粒级 | 4.75~9.5 | 95~100 | 80~100 | 0~15 | 0 | ||||||||
| 4.75~16.0 | 95~100 | 85~100 | 30~60 | 0~10 | 0 | ||||||||
| 4.75~19.0 | 95~100 | 90~100 | 40~80 | — | 0~10 | 0 | |||||||
| 4.75~26.5 | 95~100 | 90~100 | — | 30~70 | — | 0~5 | 0 | ||||||
| 4.75~31.5 | 95~100 | 90~100 | 70~90 | — | 15~45 | — | 0~5 | 0 | |||||
| 4.75~37.5 | — | 95~100 | 70~90 | — | 30~65 | — | — | 0~5 | 0 | ||||
| 单粒粒级 | 9.50~19.0 | 95~100 | 85~100 | 0~15 | 0 | ||||||||
| 16.0~31.5 | 95~100 | 85~100 | 0~10 | 0 | |||||||||
| 19.0~37.5 | 95~100 | 80~100 | 0~10 | 0 | |||||||||
| 31.5~63.0 | 95~100 | 75~100 | 45~75 | 0~10 | 0 | ||||||||
| 37.5~75.0 | 95~100 | 70~100 | 30~60 | 0~10 | 0 | ||||||||
2 粗集料中不得混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块、炉渣等杂物。其有害物质含量应符合表 7.6.6-2 的规定。
| 项目 | 规定值 | 项目 | 规定值 |
| 含泥量(按质量计,%) | <1 | 氯化物(以氯离子质量计,%) | <0.02 |
| 其中泥块含量(按质量计,%) | <0.5 | 有机质含量(用比色法试验) | 合格 |
| 硫化物及硫酸盐(按SO3质量计,%) | <1.0 |
3 卵石或碎石采用硫酸钠溶液法进行坚固性试验时,样品 5 次循环后的总质量损失应小于 8%。
4 卵石或碎石针片状颗粒含量,按质量计应小于8%。
5 卵石单级最大压碎指标应小于 16%,碎石单级最大压碎指标应小于 20%。
6 施工前应对所用的碎石或卵石进行碱活性检验。
7.6.7 混凝土施工应满足下列要求:¶
1 浇筑混凝土节段长度应根据围岩状况、衬砌厚度、施工部位、机具设备能力等确定。
2 混凝土拌制前,应测定砂、石含水率并根据测试结果调整材料用量,提出施工配合比。
3 冬季施工的防水混凝土,应掺用加气剂降低原有的水胶比,并按冬季施工有关要求施工。
4 调制混凝土拌合物时,水泥质量偏差不得超过 $ \pm 1\% $,集料质量偏差不得超过
±2%, 水及外加剂质量偏差不得超过±1%。
5 混凝土应采用混凝土搅拌运输车,应确保混凝土在运送中不产生离析、撒落及混入杂物。
6 混凝土浇筑应采用混凝土输送泵输送入模。
7 采用拼装模板施工时,边墙基础宜结合边墙一次施工完成。
8 边墙基础与边墙分次浇筑时,边墙基础顶面应凿毛、清洗。
7.6.8 采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土养护时间不得少于7d,有抗渗要求的混凝土养护时间不得少于14d。¶
7.6.9 应对地下水做水质分析,隧道通过含有侵蚀性地下水地段时,衬砌应采用抗侵蚀性混凝土。¶
7.6.10 二次模筑混凝土衬砌的施工,应根据监控量测结果,在围岩和初期支护变形基本稳定后进行。当围岩变形较大,流变特性明显时,应加强初期支护或采用其他辅助工程措施。¶
7.6.11 对已完成衬砌地段,应继续观察衬砌的稳定状态,注意变形、开裂、侵入净空等现象,及时记录。¶
7.7 仰拱和底板¶
7.7.1 仰拱混凝土超前拱墙混凝土施工的超前距离,宜保持3倍以上衬砌循环作业长度。仰拱施工宜整断面一次成型,不宜左右半幅分次浇筑。¶
7.7.2 底板混凝土可半幅浇筑,但接缝应平顺,做好防水处理。¶
7.7.3 仰拱填充应符合下列规定:¶
1 隧道底部(包括仰拱),超挖在允许范围内应采用与衬砌相同强度等级混凝土浇筑;超挖大于规定时,应按设计要求回填,不得用洞渣随意回填,严禁片石侵入衬砌断面(或仰拱断面)。
2 仰拱以上的混凝土或片石混凝土应在仰拱混凝土达到设计强度的 70% 后施工。
7.7.4 仰拱和底板混凝土强度达到设计强度 100% 后方可允许车辆通行。¶
8 小净距隧道及连拱隧道¶
8.1 小净距隧道¶
8.1.1 小净距隧道施工单项技术方案应严格贯彻设计意图,并包括以下内容:¶
1 先行洞和后行洞开挖方法。
2 先行洞和后行洞爆破设计和爆破振动控制。
3 先行洞和后行洞开挖错开距离。
4 先行洞衬砌与后行洞开挖错开距离。
5 中岩墙保护方法。
6 非小净距隧道施工方案中的其他内容。
8.1.2 小净距隧道施工应重点控制爆破震动对中岩墙的危害。相邻爆破分段起爆间隔时间宜不小于100ms。¶
8.1.3 开挖和爆破应符合下列规定:¶
1 不同围岩条件、不同净距的小净距隧道应按设计采用不同的开挖方法,V级围岩应以机械开挖为主,辅以微量的弱爆破,中小跨度隧道可参考表8.1.3-1。
| 震岩级别 | 中岩壒厚度(m) | ||||
| (0.25~0.375)b | (0.375~0.5)b | (0.5~0.75)b | (0.75~1.0)b | ||
| Ⅱ、Ⅲ | 先行洞 | 全新商法 | |||
| 底行洞 | 台阶法 | 台阶法 | 全新面法 | 全新面法 | |
| Ⅳ | 先行洞 | 台阶法 | |||
| 后行洞 | 侧壁导坑法 | 侧壁导坑法 | 侧壁导坑法 | 台阶法 | |
| Ⅴ | 先行洞 | 单侧壁导坑法 | |||
| 后行洞 | 单侧壁导坑法 | ||||
注:b 为单洞隧道的开挖宽度。
2 对Ⅲ、Ⅳ、V级围岩小净距隧道双洞间相互影响程度划分和小净距隧道爆破震动速度控制标准可参考表8.1.3-2和表8.1.3-3。
| 围岩条件 | 影响程度 | 分离式单洞 | |||
| 严重影响 | 一般影响 | 轻微影响 | |||
| 围岩级别 | Ⅲ | ≤0.375b | (0.375-0.75)b | (0.75-2.0)b | ≥2.0b |
| Ⅳ | ≤0.5b | (0.5-1.0)b | (1.0-2.5)b | ≥2.5b | |
| Ⅴ | ≤0.75b | (0.75-1.5)b | (1.5-3.5)b | ≥3.5b | |
注:b 为单洞隧道的开挖断面的宽度。
| 围岩级别 | 小净距隧道爆破震动速度控制标准值(mm/s) | ||
| 严重影响 | 一般影响 | 轻微影响 | |
| Ⅲ | 80~100 | 100~120 | 150~200 |
| Ⅳ | 50~80 | 80~100 | 100~150 |
| Ⅴ | <50 | 50~80 | 80~100 |
3 先行洞的开挖可采用与分离式隧道相同的施工方法,但应重视爆破振动对中岩墙的影响。后行洞的开挖,当采用侧壁导坑法开挖时,宜先开挖靠近中岩墙侧。
8.1.4 小净距隧道初期支护、二次衬砌应满足下列要求:¶
1 对于差围岩,应采用封闭的初期支护;对于好围岩,初期支护可不封闭,但应尽早浇筑仰拱。
2 先行洞室的二次衬砌宜在围岩变形基本稳定后进行,宜落后于后行掌子面2倍隧道开挖宽度以上,并满足本细则7.1.3条规定的稳定条件。
8.1.5 小净距隧道中岩墙采用水平预应力贯通锚杆加固时,应符合下列规定:¶
1 锚杆材料应满足设计要求,锚杆下料长度根据中岩墙厚度、锚杆布置和距离确定。垫板平面尺寸满足设计要求,螺帽采用球形底部。
2 钻孔。按设计要求定位、标记,钻孔方向宜与岩面垂直。钻孔位置允许偏差 $ 15 \, mm $ 、深度允许偏差 $ \pm 50 \, mm $。
3 注浆、安插锚杆。用注浆管向孔内注浆,注浆压力不应大于 0.4MPa,注浆管应插至距孔底 50~100mm 处,水泥砂浆注入,缓慢拔除注浆管,随即迅速插入锚杆体。
4 施加预应力。贯通锚杆施工时,在先行洞锚杆钻孔内水泥砂浆强度达到设计后,通过扭力扳手对锚杆施加力进行初张拉,施加预应力为设计值的50%;后行洞开挖暴露出锚杆端部的螺帽,通过扭矩扳手施加预应力至设计值,然后对先行洞锚杆补拉至设计值。每根锚杆除砂浆锚杆段外,按设计有张拉自由段,用塑料套管保护。施工前应在洞外标定出扭矩扳手力矩与锚杆拉力的关系。
8.2 连拱隧道¶
8.2.1 连拱隧道开挖时应考虑其埋深浅、跨度大、地质条件复杂、受雨季地表水影响大的特点。¶
8.2.2 连拱隧道开挖宜先贯通中导洞、浇筑中隔墙,然后依次开挖主洞。¶
8.2.3 主洞开挖时,左、右两洞开挖掌子面错开距离宜大于 $ 30 \, m $。¶
8.2.4 中隔墙混凝土模板宜使用对拉拉杆。¶
8.2.5 中隔墙混凝土施工时应加强对预埋排水和止水设施的保护。¶
9 监控量测¶
9.1 一般规定¶
9.1.1 开工前应根据设计要求,并结合隧道规模、地形地质条件、施工方法、支护类型和参数、工期安排,以及所确定的量测目的等编制量测方案。编制内容应包括:量测项目、量测仪器选择、测点布置、量测频率、数据处理、反馈方法,以及组织机构、管理体系等。量测计划应与施工进度计划相适应。¶
9.1.2 监控量测是施工工艺流程中的一个重要工序,应贯穿施工的全过程。监控量测应达到下列目的:¶
1 掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈,指导施工作业。
2 通过对围岩和支护的变形、应力量测,为修改设计提供依据。
9.1.3 地质条件和周边环境复杂的隧道、长隧道、特长隧道,应由专业人员进行监控量测。¶
9.1.4 现场量测仪器,应根据量测项目及测试精度选用。宜选择简单适用、稳定可靠、操作方便、量程合理、便于进行结果处理和分析的测试仪器。¶
9.1.5 监测、施工、监理、设计等单位必须紧密配合,共同研究、分析各项量测信息,确认或修正设计参数或施工方法。¶
9.2 量测作业¶
9.2.1 隧道施工过程中应进行洞内、外观察,洞内观察分开挖工作面观察和已支护地段观察两部分。¶
1 开挖工作面观察应在每次开挖后进行。及时绘制开挖工作面地质素描图,填写开挖工作面地质状态记录表和施工阶段围岩级别判定卡。对已支护地段的观察每天应进行一次,主要观察围岩、喷射混凝土、锚杆和钢架等的工作状态。观察中发现围岩条件恶化时,应立即上报设计、监理单位,采取相应处理措施。
2 洞外观察重点应在洞口段、岩溶发育区段地表和洞身埋置深度较浅地段,其观察
内容应包括地表开裂、地表沉陷、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗透情况、地表植被变化等。
9.2.2 周边位移、拱顶下沉和地表下沉等必测项目宜布置在同一断面,其量测面间距及测点数量应根据隧道埋深、围岩级别、断面大小、开挖方法、支护形式等确定。隧道开挖后应及时进行围岩、初期支护的周边位移量测、拱顶下沉量测。当围岩差、断面大或地表沉降控制要求高时宜进行围岩体内位移量测和其他量测。洞口段、浅埋段或地表有建(构)筑物,应进行地表沉降量测。¶
9.2.3 量测部位和测点布置,应根据设计、地质条件、量测项目和施工方法等确定。地表下沉的量测尽量与洞内拱顶下沉量测、周边位移量测在同一横断面内,当地表有建(构)筑物时,应在建(构)筑物周围增设地表下沉测点。地表下沉量测应与洞内拱顶下沉和周边位移量测频率相同,并应符合下列规定:¶
1 地表下沉监测范围横向应延伸至隧道中线两侧 $ (1\sim2)\left(\frac{b}{2}+h+h_{0}\right) $,纵向应在掌子面前后 $ (1\sim2)\left(h+h_{0}\right) $(b为隧道开挖宽度,h为隧道开挖高度, $ h_{0} $为隧道埋深)。测点间距宜为2~5m,并应根据地质条件和环境条件进行调整。
2 地表下沉监测应在隧道开挖前开始,到二次衬砌全部施工完毕,且下沉基本停止时为止。
9.2.4 洞内必测项目,各测点应在不受到爆破影响的范围内尽快安设,并应在每次开挖后12h内取得初读数,最迟不得超过24h,并且在下一循环开挖前必须完成。选测项目测点埋设时间根据实际需要进行。测点应牢固、可靠、易于识别,应能真实地反应围岩、支护的动态变化信息。洞内必测项目各测点应埋入围岩中,深度不应小于0.2m,不应焊接在钢支撑上,外露部分应有保护装置。¶
9.2.5 各项量测作业均应持续到变形基本稳定后 15~20d 结束。对于膨胀性和挤压性围岩,位移没有减小趋势时,应延长量测时间。¶
9.3 量测数据处理与应用¶
9.3.1 隧道现场监控量测应成立专门量测小组,负责日常量测、数据处理和仪器保养维修工作,并及时将量测信息反馈给施工部门和设计单位。测点埋设宜在施工部门配合下,由量测小组完成。各预埋测点应牢固可靠,不得任意撤换和破坏。¶
9.3.2 现场监控量测应按量测方案认真组织实施,并与其他施工环节紧密配合,不得中断工作。¶
9.3.3 量测数据整理、分析与反馈应符合下列规定:¶
1 对初期的时态曲线应进行回归分析,预测可能出现的最大值和变化速度,掌握位移变化的规律。
2 数据异常时,应及时分析原因,提出对策和建议,并及时反馈给有关单位。
9.3.4 围岩稳定性的综合判别,应根据量测结果,按下列指标判定:¶
1 实测位移值不应大于隧道的极限位移,并按表 9.3.4 位移管理等级施工。一般情况下,宜将隧道设计的预留变形量作为极限位移,而设计变形量应根据监测结果不断修正。
| 管理等级 | 管理位移(mm) | 施工状态 |
| Ⅲ | U < (U₀/3) | 可正常施工 |
| Ⅱ | (U₀/3) ≤ U ≤ (2U₀/3) | 应加强支护 |
| Ⅰ | U > (2U₀/3) | 应采取特殊措施 |
注:U——实测位移值;
\(U_{0}\)——设计极限位移值。
2 根据位移速率判断:速率大于1mm/d时,围岩处于急剧变形状态,应加强初期支护;速率变化在0.2~1.0mm/d时,应加强观测,做好加固的准备;速率小于0.2mm/d时,围岩达到基本稳定。在高地应力、岩溶地层和挤压地层等不良地质中,应根据具体情况制定判断标准。
3 根据位移速率变化趋势判断:当围岩位移速率不断下降时,围岩处于稳定状态;当围岩位移速率变化保持不变时,围岩尚不稳定,应加强支护;当围岩位移速率变化上升时,围岩处于危险状态,必须立即停止掘进,采取应急措施。
4 初期支护承受的应力、应变、压力实测值与允许值之比大于或等于0.8时,围岩不稳定,应加强初期支护;初期支护承受的应力、应变、压力实测值与允许值之比小于0.8时,围岩处于稳定状态。
1 现场监控量测计划。
9.3.5 竣工文件中应包括下列量测资料:¶
2 实际测点布置图。
3 围岩和支护的位移—时间曲线图、空间关系曲线图,以及量测记录汇总表。
4 量测变更设计和改变施工方法地段的信息反馈记录。
5 现场监控量测说明。
9.3.6 已竣工并交付运营的隧道,经批准后应进行长期运营量测时,运营量测点应在施工期间埋设并移交运营管理单位。运营量测由运营管理单位设专人进行,或委托第三方进行。¶
10 超前地质预报¶
10.1 一般规定¶
10.1.1 隧道施工应加强施工地质工作,以达到地质预测预报的目的。常规地段应实施跟踪地质调查,不良地质地段应进行超前地质预报。地质预测预报应作为必备工序纳入施工组织管理。¶
10.1.2 跟踪地质调查与超前地质预报,应达到下列主要目的:¶
1 在施工前期地质勘察成果的基础上,进一步查明掌子面前方一定范围内围岩的地质条件,进而预测前方的不良地质以及隐伏的重大地质问题。
2 为信息化设计和施工提供可靠依据。
3 降低地质灾害发生的风险。
4 为编制竣工文件提供可靠的地质资料。
10.1.3 隧道施工前应根据设计文件的地勘资料,编制地质预报方案和实施大纲,并报有关部门审查和批准后执行。¶
10.1.4 跟踪地质调查与超前地质预报应配备专业技术人员和设备。¶
10.1.5 地质预报、信息化设计和信息化施工是一个有机的整体,各方应协调一致,相互配合,做到信息传递顺畅,反馈及时,快速决策处理。¶
10.2 地质预报的分级与预报内容¶
10.2.1 隧道施工中地质预测、预报方案应根据区域地质资料和设计文件制定,以达到预报准确、节省资源的目的。¶
10.2.2 根据地质对隧道安全的危害程度,地质灾害分为 A、B、C、D 四级,其影响因素见附录 B。¶
10.2.3 复杂地质的预测、预报应坚持隧道洞内探测与洞外地质勘探相结合,地质方法与物探方法相结合,辅助导坑与主洞探测相结合,并贯穿于施工全过程。不同地质灾害级别的预报方式可采用:¶
1 级预报可用于 A 级地质灾害。采用地质分析法、地震波反射法、超声波反射法、陆地声纳法、地质雷达法、瞬变电磁法、红外探测法、超前水平钻探法等进行综合预报。
2级预报可用于B级地质灾害。采用地质分析法、地震波反射法、陆地声纳法、超声波反射法,辅以红外探测法、瞬变电磁法、地质雷达法,必要时进行超前水平钻孔。
3 级预报可用于 C 级地质灾害。以地质分析法为主。对重要地质层界面、断层或物探异常地段宜采用地震波反射法或超声波反射法进行探测,必要时采用红外探测和超前水平钻孔。
4级预报可用于D级地质灾害。采用地质分析法。
10.2.4 隧道地质预报宜包括下列内容:¶
1 地层岩性,如软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊岩土。
2 地质构造,特别对断层、节理密集带、褶皱构造等。
3 不良地质,特别是溶洞、暗河、人为坑洞、放射性、有害气体、高地应力、高地温、高岩温等发育情况。
4 地下水,特别是岩溶管道水、富水断层、富水褶皱轴及富水地层地带等。
10.2.5 超前地质预报可划分为:¶
1 长距离预报: 对不良地质及特殊地质情况进行长距离宏观预测预报, 预报距离一般在距掌子面前方 200m 以上, 并根据揭示情况进行修正。
2 中距离预报:在长距离预报基础上,采用地震波反射法、超声波反射法、瞬变电磁法、深孔水平钻探等,对掌子面前方 30~200m 范围内地质情况较详细的预报。
3 短距离预报:在中长距离预报的基础上,采用红外探测、瞬变电磁法、地质雷达和超前钻孔,微观地探明掌子面前方 30m 范围内地下水出露、地层岩性及不良地质情况等。
10.2.6 正洞、辅助导洞应进行掌子面地质素描和分析,其主要内容包括:¶
1 工程地质
1) 地层岩性,包括岩性、岩体产状等。
2) 断层,包括断层性质、位置、产状、破碎带宽度等。
3) 节理,包括节理产状、密度、延伸情况等。
4) 地应力现象,包括岩爆、软弱夹层挤出、探孔饼状岩心等。
5) 特殊地层,如煤层、沥青层、盐层、含铁矿层等。
6) 塌方的部位、方式与规模等。
7) 有害气体及放射性危害源等。
8) 岩洞,包括形态、位置、规模、充填物成分等。
2 水文地质
1) 出水点位置、出水状态、水量、水压、水温、颜色等。
2) 水质分析,判定地下水对结构材料的腐蚀性。
3) 出水点和地层岩性、构造、岩溶、暗河等的关系分析。
4) 建立气候气象、水文观测的档案等。
3 摄像和照片。
10.2.7 地质预测、预报的频率可按下列规定执行:¶
1 地质素描,随开挖进行,每循环进行一次,包括掌子面、左右侧墙、拱顶和隧底。
2 超前水平孔,宜每 $ 30 \sim 50m $ 循环一次。断层破碎地层每循环钻 $ 3 \sim 5 $ 个孔。连续预报时,前后两循环钻孔应重叠 $ 5 \sim 8m $。
3 地震反射波法、超声波反射法,需连续预报时,前后两次重叠长度应大于 $ 5 \, m $。
4 红外探测每次预报有效探测距离宜为 10m,连续预报时,前后两次重叠长度应大于 5m。
10.2.8 施工开挖过程中应将实际开挖的地质情况与预报结果进行对比分析,及时总结经验,指导和改进超前地质预报工作。¶
10.2.9 超前地质预报结果有异常情况时应及时通知决策部门和施工单位,并采取多种超前探测手段,详细查明。¶
10.2.10 地质预测结论应有书面报告,并及时报送决策部门和施工单位,所有预报资料应存档备查。¶
11 防水和排水¶
11.1 一般规定¶
11.1.1 隧道防排水应遵循“防、排、截、堵相结合,因地制宜,综合治理”的原则,保证隧道结构物和营运设备的正常使用和行车安全,并对地表水、地下水妥善处理,形成一个完整通畅的防排水系统。¶
11.1.2 防水板施工前,应复核中线位置和高程,检查断面尺寸,保证衬砌施工后的衬砌厚度和净空满足规范和设计要求。围岩侵入限界部位应清除、整修和补喷。¶
11.1.3 施工中应对洞内的出水部位、水量大小、涌水情况、变化规律、补给来源等做好观测和记录。预防涌水淹没洞室,危及人员、设备和环境安全,影响施工质量和工程进度。¶
11.1.4 隧道排水不得直接排入饮用水源。¶
11.2 施工防排水¶
11.2.1 隧道洞口及辅助坑道洞(井)口排水系统应符合下列规定:¶
1 边坡、仰坡坡顶的截水沟应结合永久排水系统在洞口开挖前修建,其出水口应防止水顺坡面漫流,洞顶截水沟应与路基边沟顺接组成排水系统,应防止水流冲刷弃渣危害农田和水利设施。
2 洞外路堑向隧道内为下坡时,路基边沟应做成反坡,向路堑外排水。
3 多雨地区,应做好防止洞口仰坡范围内地表水下渗和冲刷的防护措施。
11.2.2 覆盖层较薄和渗透性强的地层,地表水处理应符合下列规定:¶
1 洞口附近和浅埋隧道洞顶不得积水。
2 黄土陷穴和岩溶孔洞等特殊地质应按设计要求处理。
3 洞顶上方如有沟谷通过且沟谷底部岩层裂缝较多,地表水渗漏对隧道施工有较大影响时,应及时用浆砌片石铺砌沟底,或用水泥砂浆勾缝、抹面。
4 洞顶附近有井、泉、池沼、水田等时,应妥善处理,不宜将水源截断、堵死。
5 洞顶已有排水沟槽应予整治,确保水流畅通,必要时应进行铺砌。
6 洞顶设有高压水池时,水池位置宜远离隧道轴线,水池应有防渗措施,对水池溢水应有疏导设施。
7 隧道地表沟谷(槽)、坑洼、钻孔、探坑等,宜采用疏导、勾补、铺砌和填平等措施,废弃的坑洞、钻孔等应填实密闭,防止地表水下渗。
11.2.3 洞内反坡排水应满足下列要求:¶
1 根据距离、坡度、水量、设备和施工组织布置管路,一次或分段接力将水排出洞外。
2 抽水机的集水坑容积应按实际排水量确定,应设在对施工干扰较小的位置。
3 抽水机功率应大于排水所需功率的 20%,并备用抽水机。
4 做好停电时的应急排水准备工作。
11.2.4 宜采用钻孔集中汇流引排渗漏水时,应对钻孔位置、数量、孔径、深度、方向和渗水量等作详细记录,在确定衬砌拱墙背后排水设施时,应考虑上述因素。¶
11.2.5 洞内涌水或地下位较高时,可采用井点降水法和深井降水法处理。井点降水施工应符合下列要求:¶
1 根据降水要求,选择降水形式、降水设备,编制降水施工方案。
2 在隧道两侧地表面布置井点,间距宜为 $ 25 \sim 35 \, m $。井底应在隧底以下 $ 3 \sim 5 \, m $。
3 应设水位观测井,及时测定动水位,调整降水参数,保证降水效果。
4 重视降水范围内地表环境的保护,制定包括量测监控、回灌等措施,预防地表超限下沉。
11.2.6 隧道施工有平行导坑或横洞时,应充分利用辅助导坑排水,降低正洞水位,使正洞水流通过辅助道坑引出洞外。必要时应设置永久排水沟,使坑道封闭后能保持水流畅通。¶
正洞施工由斜井、竖井排水时,应在井底设置集水坑,采用相应扬程的抽水机经管路排出井外。集水坑设置的位置不得影响井内运输和安全。
斜井、竖井施工有水时,应随开挖面挖积水坑,根据水量大小采用抽水机或吊桶排出。竖井井壁渗水影响施工时,可用压浆堵水,固结地层后再进行开挖。
11.2.7 制定防涌(突)水的安全措施时,应考虑开挖面应布置超前钻孔,预防水囊、暗河、高压涌水等的危害。应对工程地质和水文地质作详细的调查分析,先判明地下水流方向,再确定钻孔位置、方向、数目和钻孔深度,并应采取下列防止涌水的措施:¶
1 非施工人员必须撤出危险区。
2 应及时测算水量、水压、流速、含泥沙量等,备足配套的抽水设备。
3 在钻孔口预先埋管设阀,控制排水量,防止承压水冲击及淹没坑道等意外险情发生。
4 水平钻孔钻到预期的深度尚未出水时,可会同设计单位进一步进行地质和水文的勘测工作,重新判定地下水情况。
11.2.8 隧道通过不透水和透水性强的互层时,应根据设计文件和调查资料提供的情况,在可能进入滞水带前20~30m,用深孔钻机钻孔穿入透水层,以利预探和排水。当涌水量很大,用钻孔不能满足排水需要时,应在衬砌完成地段或围岩坚硬稳定地段开挖迂回侧洞,排除滞水带内储水。泄水洞施工前,应参照设计文件提供的水文资料和涌水处理措施确定施工方法。¶
11.2.9 松散破碎含水地层中,洞内工作面可采用人工降水法;浅埋隧道可采用地表深井降水法减小水压,降低地下水位。当含水量大且地段较长时,可采用超前预注浆堵水。围岩注浆堵水应根据工程地质和水文地质条件,通过试验做出设计,再进行压浆。在施工过程中应修正各项注浆参数,改进工艺操作,提高堵水效果。¶
11.3 防排水结构施工¶
11.3.1 隧道防水应提高混凝土自防水性能。防水混凝土抗渗等级应符合设计要求。在有冻害地区,防水混凝土的抗渗等级应适当提高。防水混凝土处于侵蚀性介质中时,其耐侵蚀系数不应小于0.8。¶
防水混凝土的施工配合比设计应符合下列规定:
1 每立方米混凝土中水泥和矿物掺加总量不宜小于 320kg。
2 砂率宜为 35% ~ 45%。
3 水灰比不得大于 0.55。
4 非泵送防水混凝土的坍落度不宜大于 $ 50 \, mm $。泵送防水混凝土的入泵坍落度宜为 $ 100 \sim 140 \, mm $。坍落度每小时的损失值不应大于 $ 30 \, mm $。
5 掺加引气剂的混凝土含气量应控制在 3% ~ 5%。
6 防水混凝土采用预拌混凝土时,缓凝时间宜为6~8h。
7 抗渗性能试验:6 个试件中有 4 个未出现最大水压值为合格。
11.3.2 防水混凝土配料应按配合比准确称量。混凝土拌制和浇筑过程控制应符合下列规定:¶
1 拌制混凝土所用材料的品种、规格和用量,每作业班检查不应少于两次。每盘混凝土各组成材料计量结果的偏差应符合表 11.3.2-1 的规定。
| 混凝土组成材料 | 每盘计量 | 累计计量 |
| 水泥、掺合料 | ±2 | ±1 |
| 粗、细集料 | ±3 | ±2 |
| 水、外加剂 | ±2 | ±1 |
注:累计计量适用于微机控制计量的搅拌站。
2 混凝土在浇筑地点的坍落度,每作业班至少检查两次。混凝土的坍落度试验应符合现行《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB/T 50080)的有关规定。混凝土实测的坍落度与要求坍落度之间的偏差应符合表11.3.2-2的规定。
| 要求坍落度(mm) | 允许偏差(mm) | 要求坍落度(mm) | 允许偏差(mm) |
| ≤40 | ±10 | ≥100 | ±30 |
| 50~90 | ±20 |
11.3.3 防水混凝土拌合物在运输后如出现离析,必须进行二次搅拌。当坍落度损失后不能满足施工要求时,应加入原水灰比的水泥浆或二次掺加减水剂进行搅拌,严禁直接加水。¶
11.3.4 防水混凝土宜采用高频机械振捣密实,振捣时间宜为10~30s,以混凝土泛浆和不冒气泡为准,应避免漏振、欠振和超振。掺加引气剂或引气型减水剂时,应采用高频插入式振捣器振捣。¶
11.3.5 纵、横、环向盲管、中心排水管(沟)的施工应符合下列规定:¶
1 排水盲管的材质、直径、透水孔的规格、间距应符合设计及有关标准规范的规定。
2 环向排水盲管的间距应符合设计要求,在地下水较大的地段应适当加密。
3 环向排水盲管应紧贴支护表面或渗水岩壁安设,排水盲管布置应圆顺,不得起伏不平。
4 排水管系统应按设计连通形成完整的排水系统。管路连接宜采用变径三通方式,连接应牢固、畅通,安装坡度应符合设计要求。
5 中心排水管(沟)直径应符合设计要求。中心排水管(沟)基础的总体坡度、段落坡度、单管坡度应协调一致,并符合设计要求,不得高低起伏。
6 中心排水管(沟)设在仰拱下时,应和仰拱、底板同步施工。
11.3.6 初期支护施工时,应注意保护排水盲管。¶
11.3.7 防水板宜选用高分子材料,幅宽2~4m,厚度不宜小于1.5mm,并应符合设计要求,耐刺穿性好、柔性好、耐久性好;塑料防水板的物理力学性能应符合表 11.3.7 的要求。¶
| 项目 | 拉伸强度 (MPa) | 断裂延伸率 (%) | 热处理时变化率 (%) | 低温弯折性 | 抗渗性 |
| 指标 | ≥12 | ≥200 | ≤2.5 | -20℃无裂纹 | 0.2MPa,24h不透水 |
11.3.8 防水板铺设应超前二次衬砌施工 1~2 个衬砌段,并应与开挖掌子面保持一定距离。初期支护表面应平整,无空鼓、裂缝、松酥,对支护表面外露的尖硬物和局部渗漏水处应先进行处理,不平处用喷射混凝土或砂浆找平。表面平整度宜符合式(11.3.8)规定。¶
式中:L——初期支护表面相邻两凸面间的距离;
\(D\)——初期支护表面相邻两凸面之间岩石凹进去的深度。
11.3.9 防水板铺设应符合下列规定:¶
1 防水板铺设宜采用专用台架。铺设前进行精确放样,画出标准线后试铺,确定防水板每环的尺寸,并尽量减少接头。
2 防水板应无钉铺设,并留有余量,防水板与初期支护或岩面应密贴。
3 防水板的搭接缝焊接质量应按充气法检查,当压力表达到 0.25MPa 时停止充气,保持 15min,压力下降在 10% 以内,焊缝质量合格。
11.3.10 施工缝的施工应符合下列规定:¶
1 仰拱不宜留纵向施工缝。
2 墙体水平施工缝应设在高出底板面不小于 $ 300 \, mm $ 的墙体上。拱墙结合的水平施工缝,宜设在拱墙接缝线以下 $ 150 \sim 300 \, mm $ 处。
3 水平施工缝混凝土浇筑前,应将其表面清理干净。涂刷混凝土界面处理剂;或者,先刷不低于结构混凝土强度等级的净浆,再铺25~30mm厚的1:1水泥砂浆,及时浇筑混凝土。冬季还应做好施工缝部位的防冻。
4 垂直施工缝施工时,应将其表面浮浆和杂物清除。刷不低于结构混凝土强度等级的净浆或涂混凝土界面处理剂。及时浇筑混凝土。端头模板应支撑牢固,严防漏浆。端头应埋设表面涂有脱模剂的楔形硬木条(或塑料条),形成预留浅槽,其槽应平直,槽宽比止水条宽1~2mm,槽深为止水条厚度的1/2~2/3,将遇水膨胀止水条牢固地安装在预留浅槽内。
11.3.11 变形缝应满足密封防水、适应变形、施工方便、检修容易等要求,变形缝的施工应符合下列规定:¶
1 沉降变形缝的最大允许沉降差值应符合设计规定,设计无规定时,不应大于30mm。当计算沉降差值大于30mm时,应采取特殊措施。
2 沉降变形缝的宽度宜为 $ 20 \sim 30 \, mm $。伸缩变形缝的宽度宜小于此值。
3 变形缝处混凝土结构的厚度不应小于 $ 300 \, mm $。
4 缝底应设置与嵌缝材料无黏结力的背衬材料或遇水膨胀止水条。
11.3.12 遇水膨胀止水条应采用预留槽嵌入法,并符合下列规定:¶
1 挡头板制作时应预留安装止水条的浅槽。
2 拆除混凝土模板后,修整预留槽,凿毛施工缝,清除浮渣,将止水条嵌入槽内,用配套的胶黏剂或水泥钉固定止水条,再浇筑下一环混凝土。
3 遇水膨胀止水条接头处应重叠搭接后再黏结固定,沿施工缝形成闭合环路,如图 11.3.12。

4 止水条定位后至浇筑下一环混凝土前,应避免被水浸泡,必要时加涂缓膨剂,防止其提前膨胀。
11.3.13 止水带施工应符合下列规定:¶
1 止水带埋设位置应正确,其中间空心圆环应与变形缝的中心线重合;止水带定位时,应使其在界面部位保持平展,防止止水带翻滚、扭结,如发现有扭结不展现现象应及时进行调正;在固定止水带和灌筑混凝土过程中应防止止水带偏移,以免单侧缩短,影响止水效果。
2 止水带先施工一侧混凝土时,其端头模板应支撑牢固,严防漏浆。
3 止水带的接头应连接牢固,宜设在距铺底面不小于 $ 300 \, mm $ 的边墙上。
4 止水带在转弯处应做成圆弧形,橡胶止水带的转角半径不应小于 $ 200 \, mm $,钢片止水带不应小于 $ 300 \, mm $,且转角半径应随止水带的宽度增大而相应加大。
5 不得在止水带上穿孔打洞固定止水带。止水带不得被钉子、钢筋和石子刺破。如发现有割伤、破裂现象,应及时修补。
6 宜加强混凝土振捣控制,排除止水带底部气泡和空隙,使止水带和混凝土紧密结合,应注意防止振捣造成止水带偏位或破损。
7 止水带的长度应根据施工需要事先向生产厂家定制,尽量避免接头。如确需接头,根据止水带材质和止水部位可采用不同的接头方法。橡胶止水带的接头形式应采用搭接或复合接;塑料止水带的接头形式应采用搭接或对接。止水带的搭接宽度不应小于100mm,冷粘或焊接的缝宽不应小于50mm。
11.3.14 止水条宜选用制品型遇水膨胀止水条,其物理力学性能应符合表 11.3.14 的要求:¶
| 序号 | 项目 | 指标 | |
| 1 | 硬度(邵氏A)(度) | 42 ± 7 | |
| 2 | 拉伸强度(MPa) | ≥3.5 | |
| 3 | 扯断伸长率(%) | ≥450 | |
| 4 | 体积膨胀倍率(%) | ≥200 | |
| 5 | 反复浸水试验 | 拉伸强度(MPa) | ≥3 |
| 扯断伸长率(%) | ≥350 | ||
| 体积膨胀倍率(%) | ≥200 | ||
| 6 | 低温弯折-20℃×2h | 无裂纹 | |
| 7 | 防霉等级 | 优于2级 | |
注:1. 硬度为推荐项目,其余均为强制项目。
-
成品切片测试应达到标准的 80%。
-
接头部位的拉伸强度不得低于标准强度的 50%。
-
体积膨胀倍率是浸泡后的试样质量与浸泡前的试样质量的比率。
11.4 注浆防水¶
11.4.1 隧道开挖后或初期支护完成后仍存在渗漏水时,应根据地质情况及隧道允许排水量选择径向注浆、局部注浆、回填注浆等注浆防水方案。¶
11.4.2 局部注浆应符合下列规定:¶
1 在出水点上游钻孔注浆截断水源,并在出水点周围布孔加固围岩,加固深度宜为隧道开挖轮廓线外 $ 3 \sim 5 ~m $。
2 注浆材料宜以水泥类浆液为主,水量较大时宜采用快凝、早强水泥。
3 注浆顺序为由水少处到水多处钻注,注浆终压宜为1~2MPa。
11.4.3 初期支护后出现大面积渗漏水,应进行径向注浆或初期支护背后回填注浆,并符合下列规定:¶
1 径向注浆孔深应符合设计要求,一般情况下不宜小于 $ 3 ~m $ 。
2 初期支护背后回填注浆孔深不应小于 $ 0.5 \, m $。
3 钻孔注浆顺序应由水少处向水多处进行。
4 注浆材料宜以水泥类浆液为主,可采用快凝早强水泥。
5 注浆终压宜为 $ 0.5 \sim 1.0 \, MPa $。
11.4.4 注浆前,应将钻孔吹洗干净,做压稀浆试验,测定地层的吸浆和扩散、固结情况,防止注浆压力过大,破坏围岩整体性。¶
11.4.5 注浆过程中发生异常情况时,可采取下列措施:¶
1 降低注浆压力、采用间歇注浆等。
2 改变注浆材料、工艺、参数。
3 调整注浆方案。
11.4.6 单孔注浆结束标准应符合下列规定:¶
1 分段注浆各孔段均达到设计终压并稳定 10min,且进浆速度小于初始速度的 25%,或注浆量不小于设计注浆量的 80%。
2 全孔一次性注浆压力达到设计终压。
3 满足设计要求。
11.4.7 注浆结束后,宜采取钻孔取芯法对注浆效果进行检查,并测定钻孔出水量,检查孔的数量应不少于注浆孔总数的5%且不少于3个。当检查孔出水量不大于1.0L/min时,注浆效果满足要求,否则应进行补充注浆和重新检查。注浆钻孔及检查孔应封填密实。¶
11.4.8 在注浆施工期及工程结束后,应对水源取样检查。当有污染时,应及时采取相应措施。¶
12 风、水、电供应¶
12.1 供风¶
12.1.1 空气压缩机站设备能力应能满足同时工作的各种风动机具最大耗风量和风压的要求。¶
12.1.2 空气压缩机站应设在洞口附近,当有多个洞口需集中供风时,可选在适中位置,但应靠近用风量较大的洞口。长隧道及特长隧道可将空压机站布设在洞内适当位置。空气压缩机站应有具体的防水、降温和防雷击设施。¶
12.1.3 高压风管的直径应根据最大送风量、风管长度、闸阀等计算确定。¶
12.1.4 高压风管路的安装使用,应符合下列规定:¶
1 管路应敷设牢固、平顺,接头严密,不漏风。
2 洞内风管不应妨碍运输、影响边沟施工。
3 洞外地段,当风管长度超过 100m 和温度变化较大时宜安装伸缩器;靠近空气压缩机 150m 以内,风管的法兰盘接头宜用石棉衬垫。
4 风管前端至开挖面宜保持 $ 30 \, m $ 距离,并用高压软管连接分风器,通往上导坑开挖面使用的软管长度不宜大于 $ 50 \, m $。分风器与凿岩机间连接的胶皮管长度,不宜大于 $ 15 \, m $。
5 风管使用中应有专人负责检查、养护。
12.2 供水¶
12.2.1 隧道施工供水方案的选择及设备的配置应符合下列规定:¶
1 水源的水量应能满足工程和生活用水的需要。有高山自然水源时,应蓄水利用。水池高度应能保证洞内最高用水点的水压要求。
2 水池的容量应有一定的储备量,满足洞内外集中用水的需要。
3 采用机械抽水站供水时,应有备用的抽水机。
4 工程和生活用水使用前必须经过水质鉴定。
12.2.2 隧道工作面使用水压不应小于 $ 0.3 \, MPa $。水管的直径应根据最大的供水量、管路长度、弯头、闸阀等条件计算确定。¶
12.2.3 高压水管的安装和使用应符合下列规定:¶
1 管路应敷设平顺,不漏水,接头严密。
2 洞内水管前端至开挖面宜保持 30m,并用高压软管连接分水器。洞内软管的长度不宜大于 50m;分水器与凿岩机间连接的胶皮管长度,不宜大于 15m。
3 洞内水管管路应敷设在电缆、电线相对的一侧,不得妨碍运输;当与水沟同侧时,不得影响排水。
4 管路使用中应有专人负责检查、养护。冬季应注意管道保温。
12.3 供电与照明¶
12.3.1 非瓦斯隧道施工供电电压应符合下列规定:¶
1 动力设备应采用三相 380V。
2 照明电压,一般作业地段不宜大于 $ 36 \, V $,成洞段和不作业地段可采用 $ 220 \, V $,手提作业灯为 $ 12 \sim 24 \, V $。
3 低压线路末端的电压降不应大于10%。
4 高压分线部位应设明显危险警告标志。
12.3.2 洞外变电站宜设在靠近负荷集中地点和设在电源来线一侧。当变电站电源线需跨越施工地区时,其最低点距人行道和运输线路的最小高度应满足:电压 35kV 时 7.5m,电压 6~10kV 时 6.5m,电压 400V 时 6m。¶
变压器容量应按电气设备总用量确定。当单台电动设备容量超过变压器容量1/3时,宜适当增加启动附加容量。
12.3.3 洞内供电线路布置和安装应符合下列规定:¶
1 照明和动力电线路安装在同一侧时,必须分层架设。电线悬挂高度应满足:400V以下不应小于2.5m,6~10kV不应小于3.5m。瓦斯地段的电缆应沿侧壁铺设,不得悬空架设。
2 36V低压变压器应设在安全、干燥处,机壳接地,输电线路长度不应大于100m。
12.3.4 洞内变电站设置应符合下列规定:¶
1 短隧道变压器应设置在洞口,再低压进洞;成洞地段用 6~10kV 高压电缆送电,洞内设置 6~10kV 变电站,应有保证安全的措施。
2 洞内高压变电站之间的距离宜为 $ 1000 \, m $,由变电站分别向相反两方向供电,每一方供电距离宜采用 $ 500 \, m $。
12.3.5 隧道施工作业地段采用普通光源照明时,其照度应满足表 12.3.5 的要求。¶
| 施工作业地段 | 照度标准(lx) | 施工作业地段 | 照度标准(lx) |
| (平均照度不小于) | (平均照度不小于) | ||
| 施工作业面 | 30 | 特殊作业地段或不安全因素较多地段 | 15 |
| 开挖地段和作业地段 | 10 | 成洞地段 | 4 |
| 运输巷道 | 6 | 竖井内 | 8 |
1 不安全因素较大的地段可加大照度。
2 在主要交通道路、洞内抽水机站或竖井等重要处所,应有安全照明。漏水地段照明应采用防水灯头和灯罩。瓦斯地段的照明器材料应采用防爆型。
3 隧道施工照明也宜采用荧光灯、荧光高压汞灯、卤钨灯、长弧氙灯或高压钠灯等光源照明。
13 辅助坑道¶
13.1 一般规定¶
13.1.1 隧道施工需要设置辅助坑道时,辅助坑道的类型、平面位置、断面尺寸、坡度、高程、支护类型和技术要求等应符合现行《公路隧道设计规范》(JTG D70)的有关规定。¶
13.1.2 辅助坑道施工时支护应符合下列规定:¶
1 辅助坑道宜采用喷锚支护。
2 斜井、竖井中的地质不良地段、井底调车场、作业洞室等处应按设计要求进行支护。
3 辅助坑道与正洞连接处,在开挖后应按设计要求及时支护。必要时可提前施工二次衬砌,在特殊情况下,应在开挖前采取超前支护措施。
13.1.3 设计无规定时,辅助坑道废弃应按下列方法处理:¶
1 横洞、平行导坑、斜井的洞口宜用浆砌片石封闭,无衬砌时封闭长度宜为3~5m,有衬砌时封闭长度不宜小于2m;竖井的井口宜用钢筋混凝土盖板封闭。
2 横洞、平行导坑的横通道、竖井或斜井的连接通道,在靠近隧道15~20m范围内应进行永久支护或衬砌;与隧道正洞连接处宜用浆砌片石封闭,其长度不宜小于2m;竖井位于隧道顶部时,回填高度不应小于10m。
3 横洞、平行导坑已进行衬砌或喷锚支护的地段,以及无初期支护但围岩稳定的地段可不作处理,其余地段宜根据地质情况分段作必要的支护。
4 横洞和平行导坑封闭前应结合排水需要,先做暗沟,并应设置检查通道,竖井、斜井有水时,应将水引入隧道内排水沟。
5 辅助坑道封闭时应设置安全检查设施。
13.2 斜井¶
13.2.1 斜井开挖钻眼方向应与斜井倾角一致,底眼应比井底高程略低,避免出现台阶。¶
13.2.2 斜井的井口地段、不良地质或渗水地段、井底调车场、作业洞室。施工时应按设计要求加强支护,并应及时衬砌。¶
13.2.3 斜井采用无轨运输时,应满足设计要求,并符合现行《公路工程施工安全技术规程》(JTJ 076)中相关规定。¶
13.3 竖井¶
13.3.1 竖井宜采用自上往下单行作业法施工。当正洞掘进已超前竖井位置时,亦可采用自下往上的施工方法。根据施工情况,也可两种方法结合使用。¶
13.3.2 竖井自上往下单行作业法施工应符合下列规定:¶
1 应采用分段作业,完成一段后再进行下一段作业。各段内的工序为顺序作业。
2 各段内应按竖井外径进行钻眼爆破、通风和排水。
3 提升出渣,灌筑井壁混凝土衬砌。
13.3.3 竖井开挖钻爆作业除应符合本细则第6章有关规定外,还应符合下列规定:¶
2 炮孔钻完后,应将眼口临时堵塞。
1 开挖宜采用直眼掏槽,当岩层倾斜较大且裂隙明显时,可用楔形或其他形式掏槽。有地下水时可采用立式梯台超前掏槽法。
3 每掘进 5~10m 应核对中线,及时纠正偏斜。
13.3.4 竖井装渣宜用抓岩机。爆破的石渣宜大小均匀,以提高出渣效率。当竖井深度小于40m时,出渣也可采用三角架或龙门架作井架,但出渣时应有稳绳装置和其他保证安全的措施。¶
13.3.5 竖井采用喷锚支护时,每次支护高度视围岩稳定程度而定。井口段、马头门及地质较差的井身地段宜采用钢筋混凝土衬砌,衬砌分节自下而上进行,并按需要设置壁座或安设锚杆。¶
13.4 横洞与平行导坑¶
13.4.1 平行导坑与正洞间横通道的位置应按设计设置,可根据实际情况调整。¶
13.4.2 横洞与平行导坑采用喷锚支护时,其断面形式宜采用拱形。¶
13.4.3 平行导坑横通道的施工应在平行导坑和正洞掘进至其位置时,将交叉口处一次挖成。¶
14 辅助工程措施¶
14.1 稳定地层措施¶
14.1.1 稳定开挖面、预防地表地层下沉可采用下列辅助工程措施:¶
1 超前锚杆支护。
2 超前小导管预注浆支护。
3 超前管棚支护。
4 超前预注浆。
5 地面砂浆锚杆。
6 地表注浆。
7 其他。
14.1.2 超前锚杆宜和钢架支撑配合使用,外插角宜为 $ 5^{\circ}\sim20^{\circ} $。锚杆长度宜为 $ 3\sim3.5m $,并应大于循环进尺的2倍。¶
14.1.3 超前小导管预注浆支护的钢管直径宜为 $ \phi 25 \sim \phi 50mm $,并按设计要求进行加工。外插角宜小于 $ 10^{\circ} $。长度宜为 $ 3 \sim 6m $,纵向搭接长度应大于 $ 0.5m $。¶
14.1.4 超前管棚支护的钢管外径宜为 $ \phi70 \sim \phi127mm $,钢管中心间距宜为管径的 2~3 倍。外插角宜为 $ 1^\circ \sim 5^\circ $。长度应大于 $ 10m $。¶
14.1.5 超前预注浆施工应符合下列规定:¶
1 注浆段的长度应满足设计要求,宜为 $ 15 \sim 30m $。
2 注浆管应根据设计要求选用相应规格的钢管加工或袖阀管。
3 注浆压力应根据岩性、施工条件等因素在现场试验确定。
4 注浆方式可选用前进式、后退式或全孔式。注浆顺序宜为先内圈孔,后外圈孔;先无水孔,后有水孔;从拱顶顺序向下进行。
5 注浆作业应满足下列要求:
1) 注浆前应进行压水或压入稀浆试验,判断地层的吸浆和扩散情况,确定浆液种类、浓度和注浆压力;发现与设计不符时,应立即调整。
2) 在涌水量大、压力高的地段钻孔时,应先设置带闸阀的孔口管,当出现大量涌水
时,拔出钻具,关闭孔口管上的闸阀,做好准备后,进行注浆;当掌子面围岩破碎时,应先设置止浆墙和孔口管。孔口管理人止浆墙深度应根据最大注浆压力而定;孔口管应为无缝钢管,直径不宜小于 $ \phi 90 \, mm $。
3)止浆塞应能承受注浆终压的要求。
4)注浆施工记录应包括孔位、孔径、孔深、浆液配合比、注浆压力、注浆量、跑浆、串浆等。
5) 浆液的浓度、胶凝时间应符合设计要求,不得任意变更。
6 注浆结束的条件如下:
1) 单孔结束条件: 注浆压力达到设计终压并稳定 10min, 且进浆速度小于开始进浆速度的 1/4, 或注浆量不小于设计注浆量的 80%。
2) 全段结束条件:所有注浆孔均已符合单孔结束条件,无漏注情况。
7 注浆后必须对注浆效果进行检查,如未达到要求,应进行补孔注浆。
14.1.7 地面砂浆锚杆施工应符合下列规定:¶
1 锚杆宜垂直地表设置,根据地形及岩层层面具体情况也可倾斜设置。
14.1.6 注浆材料及浆液配合比应根据地质条件、注浆目的、注浆工艺等因素确定。¶
2 锚杆长度可根据隧道覆盖层厚度和实际施工能力确定。
3 砂浆锚杆的施工应按本细则 7.3 节的有关规定执行。
14.1.8 地表注浆加固施工应满足下列要求:¶
1 注浆钢管宜垂直地表面或坡面设置。
2 考虑到加固带的厚度,钢管宜呈梅花型深浅不同错落布置。
3 根据注浆设计、注浆工艺、地表特点及地下地质条件进行各种材料、设备和浆液配合比选择和调整。
4 合理地进行注浆施工组织,制定严格的现场施工环境保护措施和预案,防止注浆施工破坏和污染环境。
5 其他要求参照 14.1.5 条的规定。
14.1.9 对于隧道开挖后自稳性差的地段,应根据地层情况及量测数据,采用50~100mm厚的早强混凝土封闭开挖面,或采用型钢、喷射混凝土等修筑临时仰拱。¶
14.1.10 根据现场条件,亦可选用水平旋喷桩法、冻结法、遮挡壁法、特殊钢背板顶进法、锚索法、钢筋混凝土灌注桩、树根桩等方法,稳定地表地层。¶
14.2 处理涌水措施¶
14.2.1 隧道涌水处理根据现场情况宜选择下列施工方法:¶
1 超前围岩预注浆堵水。
2 开挖后补注浆堵水。
3 超前钻孔排水。
4 坑道排水。
5 井点降水。
14.2.2 超前围岩预注浆堵水施工除应符合14.1.5、14.1.6条规定外,注浆类型应根据工程与水文地质条件等因素,选用超前帷幕预注浆、超前周边预注浆、超前局部断面预注浆等措施。¶
14.2.3 开挖后补注浆堵水施工应符合下列规定:¶
1 注浆范围宜在开挖轮廓线之外 3~6m。
2 注浆类型可选用全断面补注浆或局部补注浆等。
14.2.4 超前钻孔排水施工应符合下列规定:¶
1 应使用轻型探水钻机或凿岩机钻孔。
2 钻孔孔位(孔底)应在水流上方。钻孔时孔口应有保护装置,以防人身及机械事故。
3 超前钻孔深度不宜小于 10m,一般宜在 20~50m 之间,且满足孔底超前开挖面 1~2 倍循环进尺。
14.2.5 采用平行坑道排水时,应符合下列规定:¶
利用平行导坑、横洞和施工超前导洞等坑道排水,或专用坑道排水。
2 平行导坑与正洞之间的距离应在确保安全的前提下尽可能缩短。
3 平行导坑、横洞宜设在地下水流的上游。
4 坑道宜超前正洞 10~20m,超前导洞至少应超前正洞 1~2 倍循环进尺。
14.2.6 井点降水施工应符合下列规定:¶
根据降水要求,选择降水方法、降水设备,编制降水施工方案。
2 降水后水位线应低于隧底开挖线 $ 0.5 \sim 1.0 \, m $。
3 降水过程中,应设水位观测井,及时测定动水位,调整降水参数,保证降水效果。
4 重视降水影响范围内地表环境的保护,建立监控量测体系,制定回灌措施,防止地表超限下沉。
15 不良地质和特殊岩土地段施工¶
15.1 一般规定¶
15.1.1 应结合应急预案,做好技术、物资、机械的储备,应对地质灾害的发生。¶
15.1.2 隧道施工时,应根据具体情况制定地质预测、预报方案。¶
15.1.3 应根据地质预测、预报的结果及时调整施工方案。¶
15.1.4 加强量测工作,及时反馈量测结果,进行动态设计和动态施工。¶
15.2 膨胀岩土¶
15.2.1 膨胀岩土隧道施工,应根据围岩变形特性、隧道断面尺寸、结构受力性状、地下水活动状态等因素综合确定施工方法。¶
15.2.2 膨胀岩土隧道施工时应采取下列措施:¶
1 隧道开挖前,填平浅埋地段地表低洼处、封闭洞顶小河沟谷。
2 洞内出露的地下水应及时归入沟、管、槽,引排至洞内水沟。
3 顺坡施工排水,严禁挖沟直接排放,应设置防渗漏排水沟槽。反坡施工排水必须采用设备完好、系统完善的抽排水设施,严禁水渗流至开挖工作面。
4 衬砌的施工缝、变形缝应根据防水要求,结合地下水情况、防水材料特点等因素合理设置。
15.2.3 膨胀岩土隧道开挖应符合下列规定:¶
1 短进尺逐次开挖断面各分部,分部开挖不得超前独进。
2 隧道周壁开挖应圆顺,宜采用人工或机械开挖。中间部分可采用钻爆法开挖。
3 开挖后,应及时封闭暴露的岩体。
15.2.4 膨胀岩土隧道的初期支护宜采用喷射混凝土、锚杆、钢筋网、钢架等,必要时可采用钢纤维喷射混凝土。¶
1 中等强度的膨胀岩土隧道,支护应符合下列规定:
1)应采用封闭形钢架,初期支护应及时封闭成环。
2)采用可缩钢架时,其滑动节的个数与整个布点的活动量,应满足膨胀岩土的膨胀量与约束量。
3)施工中应采用长锚杆和临时仰拱等措施,确保各部开挖的稳定。
4)喷射混凝土,可采用逐次加喷或预留纵向变形缝,满足膨胀岩土的膨胀量。
5)采用钢筋网喷射混凝土时,应先喷一层约 $ 40 \, mm $ 厚的混凝土,并安设钢筋网,再补喷到设计厚度。
6)支护的总压缩量应与预留变形量一致。
7)渗水地段,应及时引、排水。
2 强膨胀岩土隧道应采用特殊支护形式,包括采用可压缩支护、可拉伸锚杆等。支护参数应按设计要求确定。
15.2.5 二次衬砌应在围岩变形基本稳定后,拱、墙一次施工。衬砌结构应与围岩充分密贴、及早闭合。当衬砌混凝土的强度达到设计强度的100%时,方可拆模。¶
15.3 黄土¶
15.3.1 黄土隧道的施工应采用机械挖掘,不宜采用钻爆法施工。¶
15.3.2 根据隧道断面大小、埋深等情况,黄土隧道宜采用环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑法、中隔壁法等开挖方法。¶
15.3.3 黄土隧道施工防排水中应注意下列事项:¶
1 对地表冲沟、陷穴等应采取回填夯实、填土反压、改变地表水径流等措施,将水排至隧道范围以外。
2 洞口排水沟应铺砌,砂浆抹面。控制施工用水。
3 地层含水量大时,上台阶掌子面附近宜开挖横向水沟,将水引至隧道中部纵向排水沟排出洞外,防止浸泡拱脚。
4 可采用井点降水等措施将地下水位降至隧道衬砌底部以下,保证施工顺利进行。
5 雨季施工应采取可靠措施确保施工安全。
15.3.4 黄土隧道开挖应符合下列规定:¶
1 墙脚、拱脚宜预留 300mm 人工开挖。
2 开挖循环进尺根据不同围岩级别宜采用 $ 0.5 \sim 1.5 \, m_{c} $
3 基底承载力不足时,宜按设计采用树根桩、灰土挤密桩、注浆、换填等处理措施加固隧道基底。
15.3.5 黄土隧道初期支护施工应符合下列规定:¶
1 施工中应特别注意观察垂直节理,必要时应采取措施,防止塌方事故发生。
2 喷射混凝土时,喷射机的压力不宜超过 $ 0.2 \, MPa $。
3 锚杆宜采用煤矿螺旋干钻成孔;宜采用药包式或早强砂浆式锚杆。
4 钢支撑施工后每侧应施工锁脚锚杆不少于3根,长度不应小于3.5m,锚杆直径不应小于22mm,锚管可采用 $ \phi42mm\times4mm $或 $ \phi89mm\times6mm $钢管。
15.3.6 黄土隧道二次衬砌施工应符合下列规定:¶
1 综合考虑水平收敛和拱顶下沉速度、初期支护表面裂纹等因素,选择二次衬砌施工时机。
2 仰拱应一次灌注成型,仰拱距离掌子面宜控制为 $ 20 \sim 30 \, m $。
15.3.7 黄土隧道衬砌完成后,应对施工缝、沉降缝、洞口路基过渡段布置水准观测点定期进行监测,监测资料应编入竣工文件。¶
15.4 岩溶¶
15.4.1 岩溶地区隧道施工前,应依据设计文件结合现场情况核查溶洞的分布范围、类型、规模、充填物和地下水流情况等,按照“以疏为主、堵排结合、因地制宜、综合治理”的原则分别以“疏导、堵填、注浆加固、跨越、绕避、宣泄”等措施进行处理。¶
15.4.2 岩溶地区隧道开挖应符合下列规定:¶
1 开挖方法宜采用分步开挖法。在Ⅱ~Ⅳ级围岩条件下,中小跨度隧道、溶洞仅占隧道开挖断面内一小部分时,可采用全断面法开挖。当溶洞出现在隧道一侧,应先开挖该侧,待支护完成后,再开挖另一侧。
2 涌水可能增大时,应加强超前钻孔探测。
3 溶岩段爆破开挖时,宜采用多打眼、打浅眼、多分段的措施,严格控制单段起爆药量和总装药量,控制爆破震动。
15.4.3 隧道施工遇到溶洞时,其处理应符合下列规定:¶
1 溶洞空腔、暗河的处理应首先选择连通方案,不改变地下水总的流动趋势;各类新建的排水暗管应有一定的坡度,以预防泥沙淤积。
2 当隧道穿越有堆积物溶洞时,如果堆积物较大,清理时会造成随清随塌的大型坍塌体,宜采用超前强预支护、注浆等措施加固周围的堆积物。
3 跨径较小、已停止发育、无水的溶洞,根据其与隧道相交的位置及其充填情况,可采用混凝土、浆砌片石或干砌片石予以回填封闭,同时根据地质情况决定是否加深边墙
基础。拱部以上干、空溶洞,可采用喷锚支护加固、注浆、加设护拱及拱顶回填的方法进行处理。底板下溶洞,宜采用浆砌片石回填,但不得阻断过水通道。
4 施工中遇到一时难以处理的溶洞时,可采用迂回导坑绕过溶洞区,在处理溶洞的同时进行隧道前方施工。
15.4.4 二次衬砌施工前检查隧道周边围岩情况可采用物探手段,重点检查拱部、底板、侧边墙5m以内是否有空洞,隧道底部是否密实。¶
15.5 含水沙层¶
15.5.1 隧道通过含水沙层时,应调查其特性、规模,了解地质构成、贯入度、相对密度、粒径分布、塑性指数、地层承载力、滞水层分布、地下水压力和透水系数等,并制定处治方案。¶
15.5.2 隧道通过含水沙层地段应特别加强治水措施,防止沙层流失。可采取下列措施:¶
1 采用注浆、冻结等方法止水,也可采用井点降水技术降低地下水位,防止沙层稀释和挟走沙粒。
2 开挖地段的排水沟应铺砌、抹墁,或用管、槽等将水引至洞外。
15.5.3 含水沙层地段隧道开挖、支护应符合下列规定:¶
1 可用小导管超前支护或前插型钢背板、木背板预支撑,做到先支护后开挖。
2 宜采用超短台阶、环形开挖留核心土法人工开挖,并严格控制开挖长度,防止上部两侧不均匀下沉。
15.6 瓦斯¶
15.6.1 瓦斯突出隧道应就预防煤与瓦斯突出、揭煤与过煤编制单项施工技术方案。内容包括:预防煤与瓦斯突出措施;揭开石门、半煤半岩段、全煤层段等各阶段施工方法和支护手段;通风瓦检方案;组织指挥、抢险救灾方案及安全措施等。必须对设计标示的突出煤层位置进行超前探测,标定各煤层的准确位置,掌握其赋存情况及瓦斯状况。施工时,至少选用下列两种方法对突出危险性进行预测,并相互验证。应采用钻孔排放瓦斯的措施,并在实施后进行效果检验。¶
15.6.2 瓦斯工区钻爆作业应符合下列规定:¶
1 爆破网络连接应符合下列规定:
1)网络线路的所有接头应相互绑扎牢固,明线应包覆绝缘层并悬空。
2)母线应与隧道中其他电缆、电线及信号线分别挂在隧道两侧,如必须挂在同一侧时,母线必须挂在其他电缆下方,并应保持300mm以上距离。
3)母线应采用具有良好绝缘性和柔软性的铜芯线,并随用随挂,严禁将其固定。母线长度应大于规定的爆破安全距离。
4)必须采用绝缘母线单回路爆破。
5)严禁将毫秒电雷管和瞬发电雷管接入同一串联网路中混合使用。
2 在岩层内爆破中:炮眼深度在 1.0m 以下时,炮泥长度不得小于炮眼深度的 1/2;炮眼深度在 1.0m 以上时,炮泥长度不得小于 0.5m。在煤层内爆破,装药长度不得超过炮眼深度的 1/2。所有炮眼的剩余部分都必须用炮泥填塞,炮眼封泥不严或不足不得进行爆破。炮泥应采用黏土炮泥,严禁用煤粉、块状材料或其他可燃性材料作炮泥。
15.6.3 揭煤施工应符合下列规定:¶
2 根据煤层倾角、厚度选用石门揭煤方法。
1 宜采用微震动爆破法。
3 爆破应在洞外起爆,洞内必须停电、停止作业,人员撤至洞外。
4 揭煤后,应检验工作面前方 10m 上、中、下、左、右范围内煤与瓦斯突出的危险性,确保工作面前方有 5m 的安全区。
15.6.4 过煤施工中的掘进、支护和衬砌应符合下列规定:¶
1 每循环进尺不宜超过 1m;应采用超前支护或预注浆,防止坍塌或突出。全煤层中必须采用电煤钻湿式钻孔,应少钻孔、少装药;半煤半岩层中掘进应在岩石炮眼中装药,煤层需爆破时必须采用松动爆破。
2 爆破后应及时喷锚支护、封闭瓦斯。
3 仰拱应及早施工,使衬砌形成闭合整体。衬砌背后应及时压浆填充空隙,封闭瓦斯。
15.6.5 隧道内应采用便携式瓦检仪,高瓦斯工区和瓦斯突出工区还应配置高浓度瓦检仪和瓦斯自动检测报警断电装置。¶
瓦斯检测应重点检测下列地点:
1) 开挖面及其附近 20m 范围内。
2) 断面变化交界处上部、导坑上部、衬砌与未衬砌交界处上部,以及衬砌台车内部、拱部塌穴等容易积聚瓦斯的地方。
3) 总回风流中。
4) 各洞室和通道。
5) 机械、电器设备及其开关附近 20m 范围内。
6) 岩石裂隙、溶洞和采空区瓦斯溢出口。
7) 局部通风不良地段。
8) 专业负责人指定的检测地点。
2 瓦斯检查应按下列规定执行:
1) 导坑内瓦斯含量在 0.5% 以下时,每隔 0.5~1h 检查一次,瓦斯含量在 0.5% 以上时,应随时检查,不得离开开挖面,发现异常应及时报告。
2) 当发现瓦斯含量在 2% 时,应加强通风,在瓦斯含量降到允许值后,才可进入检查。
3) 在钻眼、装药、放炮前及放炮后四个环节上做好瓦斯巡回检测工作。
4) 瓦斯检查人员工作时应有安全防护装备。
15.7 岩爆¶
15.7.1 隧道开挖过程中,可采用下列方法进行岩爆预报:¶
1 以超前探孔为主,辅以地震波法、电磁波法、钻速测试等手段。
2 观察岩体表面的剥落、监听岩体内部发生的声响。
3 采用工程类比法进行宏观预报。
15.7.2 针对不同岩爆级别的隧道段,可采取下列技术措施,促使围岩内部应力释放:¶
1 微弱岩爆地段,可直接洒水浇湿开挖面。
2 中等岩爆地段,在拱部及边墙开挖轮廓线以外 100~150mm 范围内,钻孔喷灌高压水。
3 强烈岩爆地段,浅埋隧道宜用地表钻孔注水;深埋隧道可先贯通 $ 15 \sim 30 \, m^{2} $ 的小导洞,使岩层中的地应力得到部分释放,再进行隧道的开挖。
15.7.3 预防岩爆锚杆长度宜为2m、间距0.5~1.0m,并宜与网喷钢纤维混凝土联合使用。¶
15.7.4 隧道施工中发生岩爆时,应注意观察工作面,并记录岩爆的位置、强度、类型、数量以及山鸣等。¶
15.8 富水软弱破碎围岩¶
15.8.1 富水软弱破碎围岩隧道开挖应符合下列规定:¶
1 采用超前地质钻探或其他探测手段,提前了解开挖面前方的地质、地下水情况,就排水与堵水进行技术、经济、环境保护等多方面比较后,确定治水、防塌的措施。
2 超前钻孔排水宜保持 10~20m 的超前距离;当涌水量特别大时,可采用超前适当距离的导坑排水。
3 隧道埋深在 20m 以内可采用地表注浆堵水措施。隧道埋深超过 20m 时应采用
工作面预注浆堵水措施。
4 宜采用中隔壁法、交叉中隔壁法或双侧壁导坑法,循环进尺宜为0.5~1.0m。
15.8.2 富水软弱破碎围岩隧道支护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。¶
15.8.3 富水软弱破碎围岩隧道防排水系统施工除满足一般规定外,还应符合下列规定:¶
1 防水层铺设应平顺,并密贴喷射混凝土基面。
2 排水盲管安装前应对岩面进行整平,纵、横向排水管应在衬砌施工前完成,基底应清理干净,确保排水顺畅。
16 隧道路面施工¶
16.0.1 隧道路面施工进洞的各类施工机械与车辆,应选用带净化装置的柴油机动力,汽油动力机械不宜进洞。¶
16.0.2 隧道路面施工应设置满足施工需要的照明系统。¶
16.0.3 隧道路面试验段长度宜为150~200m。¶
16.0.4 隧道路面施工过程中,隧道内必须保持良好通风。采取防火措施,制定切实可行的消防和疏散预案。¶
16.0.5 隧道采用复合式路面时,沥青混凝土罩面层宜在水泥混凝土路面达到设计强度的80%以后铺筑。铺筑前应清洗水泥混凝土表面,干后喷洒黏层油后再铺筑。¶
16.0.6 隧道内路面施工应符合下列规定:¶
1 结构密实、路面平整、达到设计强度,并且有良好的耐久性、抗磨耗性和抗滑性。
2 不透水、抗水性好,路面排水系统完好。
3 抗腐蚀性能力强、漫反射率高、颜色明亮、易修补。
4 严寒地区的隧道路面,其表面应保证有足够的粗糙度。
5 隧道内的路面应充分满足设计的纵坡要求,路面平整度满足设计要求。
16.0.7 隧道内铺筑水泥混凝土路面应符合下列规定:¶
1 混凝土路面接缝的制作、传力杆的设置以及填缝料的填筑必须满足设计要求,做到接缝平整、传力效果好、不透水。
2 路面拉毛压槽必须使用专用工具,并在水泥浆硬结前做好。拉毛时严禁水泥浆体剥离路面,不得形成水泥渣。
3 隧道内水泥混凝土路面宜采用横向刻槽或纵向刻槽,在曲线路段可使用纵向刻槽。
4 水泥混凝土路面强度未达到设计要求前,不得开放交通。
16.0.8 隧道内铺筑沥青路面时应符合下列规定:¶
1 各种施工机械应符合隧道净空的要求,选用宽度较窄的摊铺机铺筑,运料车应能完全卸料,具有足够的行车通道。
2 对隧道底部的地下水应采取疏导方式,设置完善的排水系统。
16.0.9 应通过试验路段的铺筑确定阻燃沥青路面的施工工艺参数。¶
16. 0.10 隧道内铺筑复合式路面时,应符合下列规定:¶
1 沥青混凝土罩面层宜在水泥混凝土路面达到设计强度的80%后铺筑。沥青混凝土罩面层的施工应符合现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40)的有关规定。
2 在沥青罩面层和水泥混凝土面板之间宜设置黏结层和防水层。黏结层和防水层的施工应符合现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40)的有关规定。
3 隧道内沥青面层应具有良好的抗滑性能、良好的阻燃性和有利于光电照明的反光特性。
17 附属设施工程¶
17.1 设备洞、横通道及其他¶
17.1.1 消防洞、设备洞、车行或人行横通道及其他各类洞室设置应满足设计要求。当原定位置地质条件不良时,施工单位应会同监理、设计及建设单位根据实际情况调整。¶
17.1.2 隧道边墙内的各类洞室以及消防洞、设备洞和横通道等与正洞连接地段的开挖,宜在正洞掘进至其位置时,将该处一次挖成。¶
17.1.3 设备洞及横通道等处的施工宜采用喷锚支护,必要时应增设钢架支撑。支护应紧跟开挖。与正洞连接地段,支护应予以加强。¶
17.1.4 衬砌施工应符合下列规定:¶
1 设备洞、横通道与正洞连接处的钢筋应互相连接可靠,绑扎牢固。该处的衬砌应与正洞衬砌一次同时完成。
2 复查防、排水工程的质量。防、排水工程符合设计要求后,方可进行二次衬砌施工。
3 衬砌中各类预埋管件、预留孔、槽及边墙内的各类洞室应按设计位置定位;宜尽早落实各种附属设施之间以及它们与排水系统之间有无冲突,如有冲突,应会同有关方面尽早解决。模板架设时应将经过防腐与防锈处理后的预埋管、件绑扎牢固,留出各类孔、槽及边墙内的各类洞室位置。灌筑混凝土时应确保各类预埋管件、预留孔、槽不产生移位。
17.1.5 洞口遮光棚的施工应与洞口装饰工程一并安排,或在规定位置预留装饰工程安装时所需的孔洞。¶
17.2 装饰工程¶
17.2.1 洞门及隧道的内装饰应根据设计的装饰材料及设计要求,采用相应的施工方法进行。¶
17.2.2 装饰前应做好下列工作:¶
1 仔细检查衬砌内表面的渗漏水情况,必要时应采取措施做好装饰前的防、排水工作。
2 对于壁面粘贴装饰,应将装饰作业的表面清洗干净并做好基层。
3 对采用的装饰材料应进行装饰试验,并检查装饰敷设和喷涂的质量、颜色以及与基底层的黏结牢固程度。
4 各类洞室的防护门框及门扇骨架应在平整的场地上先放样;各种钢材应调直、调平后下料加工成所需的形状,且不得产生裂纹,并按现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》(GB 50204)的有关规定与要求办理,所有构件应涂防锈漆。
17.2.3 装饰工程施工应符合下列规定:¶
1 洞口装饰应表面平整、清洁,隧道铭牌字样应美观、醒目,符合国家相关规定。
2 采用面砖材料时,应做到横、竖缝通直。面砖贴好后,外表面应平整、牢固、美观,不得出现凹凸。不允许背后有空响。
3 采用防火隔热涂料时,其施工方法和要求,应按该材料的使用说明书进行。
4 采用一般内墙涂料时,色彩应符合设计要求。涂料可采用喷涂或粉刷,但应做到色调均匀,不得出现色斑或杂色。
5 离壁式装饰工程应按设计要求制作。
附录 A 公路隧道围岩分级¶
| 围岩级别 | 围岩或土体主要定性特征 | 围岩基本质量指标BQ或修正的围岩基本质量指标[BQ] |
| Ⅰ | 坚硬岩,岩体完整,巨整体状或巨厚层状结构 | >550 |
| Ⅱ | 坚硬岩,岩体较完整,块状或厚层状结构;较坚硬岩,岩体完整,块状整体结构 | 550~451 |
| Ⅲ | 坚硬岩,岩体较破碎,巨块(石)碎(石)状镶嵌结构;较坚硬岩或较软硬岩层,岩体较完整,块状体或中厚层结构 | 450~351 |
| Ⅳ | 坚硬岩,岩体破碎,碎裂结构;较坚硬岩,岩体较破碎~破碎,镶嵌碎裂结构;较软岩或软硬岩互层,且以软岩为主,岩体较完整~较破碎,中薄层状结构 | 350~251 |
| 土体:1 压密或成岩作用的黏性土及砂性土;2 黄土( Q₁,Q₂);3 一般钙质、铁质胶结的碎石土、卵石土、大块石土 | ≤250 | |
| Ⅴ | 较软岩,岩体破碎;软岩,岩体较破碎~破碎;极破碎各类岩体,碎、裂状,松散结构 | 一般第四系的半干硬至硬塑的黏性土及稍湿至潮湿的碎石土,卵石土、圆砾、角砾土及黄土( Q₁,Q₂)。非黏性土呈松散结构,黏性土及黄土呈松软结构 |
| Ⅵ | 软塑状黏性土及潮湿、饱和粉细砂层、软土等 | ≤250 |
注:本表不适用于特殊条件的閑岩分级,如膨胀性靄岩、多年冻土等。
| 工程名称 | 施工里程 | 评定 | |||||
| 距洞口距离(m) | |||||||
| 岩性指标 | 岩石类型(名称) | 极硬岩 | |||||
| 岩石强度 Rc(MPa) | Rc>60 | 60≥ Rc>30 | 30≥ Rc>15 | 15≥ Rc>5 | Rc≤5 | 硬岩 | |
| 掌子面状态 | 稳定 | 稳定 | 随时间松弛、摔块 | 自稳困难,需及时支护 | 正面不能自稳、需超前支护 | 较软岩 | |
续上表
| 工程名称 | 施工里程 | 评定 | |||||||
| 距洞口距离(m) | |||||||||
| 岩体完整状态 | 地质构造影响程度 | 轻微 | 较重 | 严重 | 极严重 | 完整较完整较破碎破碎 | |||
| 地质结构面 | 间距(m) | >1.5 | 0.6~1.5 | 0.2~0.6 | 0.06~0.2 | <0.06 | |||
| 延伸性 | 极差 | 差 | 中等 | 好 | 极好 | ||||
| 粗糙度 | 明显台阶状 | 粗糙 | 波纹状 | 平整光滑有擦痕 | 平整光滑 | ||||
| 张开性(mm) | 密闭<0.1 | 部分张开0.1~0.5 | 张开0.5~1.0 | 无充填张开>1.0 | 黏土充填 | ||||
| 风化程度 | 未风化 | 微风化 | 弱风化 | 强风化 | 全风化 | ||||
| 简要说明 | |||||||||
| 地下水状态 | 渗水量L/(min·10m) | <10干燥或湿润 | 10~25偶有渗水 | 25~125经常渗水 | 干燥或湿润 | ||||
| 偶有渗水 | |||||||||
| 经常渗水 | |||||||||
| 初始应力状态 | 埋深H=m | 其他 | |||||||
| 地质构造应力状态 | |||||||||
| 围岩级别 | I | II | III | IV | V | VI | |||
| 附图及备注 | |||||||||
| 记录者 | 复核者 | 日期 | |||||||
备注:岩性指标栏岩石力学强度指标必要时做。
附录 B 地质灾害分级影响因素¶
| 地质灾害分级 | A | B | C | D | |
| 严重 | 较严重 | 一般 | 轻微 | ||
| 地质复杂程度(含物探异常) | 岩溶发育程度 | 极强,厚层块状质纯灰岩,大型溶洞、暗河发育,岩溶密度每平方公里>15个,最大泉流量>50L/s,钻孔岩溶率>10% | 强烈,中厚层灰岩夹白云岩,地表溶洞落水洞密集、地下以管道水为主,岩溶密度每平方公里5~15个,最大泉流量10~50L/s,钻孔岩溶率5%~10% | 中等,中薄层灰岩,地表出现溶洞,岩溶密度每平方公里1~5个,最大泉流量5~10L/s,钻孔岩溶率2%~5% | 微弱,不纯灰岩与碎屑岩互层,地表地下以溶隙为主,最大泉流量<5L/s,钻孔岩溶率<2% |
| 涌水涌泥程度 | 特大突水(涌水量>1× 10⁵m³/d)、大型突水(涌水量1× 10⁶-1×10⁵m³/d)、突泥,高水压 | 中小型突水(涌水量1× 10³-1×10⁴m³/d)、突泥 | 小型涌水(涌水量1× 10²-1×10³m³/d)、涌泥 | 涌水量<1× 10²m³/d,涌突水可能性极小 | |
| 断层稳定程度 | 大型断层破碎带、自稳能力差、富水,可能引起大型失稳坍塌 | 中型断层带,软弱,中~弱富水,可能引起中型坍塌 | 中小型断层,弱富水,可能引起小型坍塌 | 中小型断层,无水,掉块 | |
| 地应力影响程度 | 极高应力,严重岩爆(拉森断判据<0.083)、即岩石点荷载强度与围岩最大切向应力的比值),大变形 | 高应力,中等岩爆(拉森断判据0.083~0.15),中~弱变形 | 弱岩爆(拉森断判据0.15~0.20),轻微变形 | 无岩爆(拉森断判据>0.20),无变形 | |
| 瓦斯影响程度 | 瓦斯突出:瓦斯压力p≥0.74MPa,瓦斯放散初速度≥10,煤的坚固性系数f≤0.5,煤的破坏类型为Ⅲ类及以上 | 高瓦斯:全工区的瓦斯涌出量≥ 0.5m³/min | 低瓦斯:全工区的瓦斯涌出量<0.5m ³/min | 无 | |
| 地质因素对隧道施工影响程度 | 危及施工安全,可能造成重大安全事故 | 存在安全隐患 | 可能存在安全问题 | 局部可能存在安全问题 | |
| 诱发环境问题的程度 | 可能造成重大环境灾害 | 施工、防治不当,可能诱发一般环境问题 | 特殊情况下可能出现一般环境问题 | 无 | |
附录 C 隧道主要开挖方法及开挖、支护顺序图¶
| 开挖方法 | 横断面示意 | 纵断面示意 | 施工顺序说明 |
| 全断面法 | ![]() | ![]() | 1.全断面开挖;(2)初期支护;(3)全断面二次衬砌 |
| 台阶法 | ![]() | ![]() | 1.上台阶开挖;(2)上台阶初期支护;3.下台阶开挖;(4)下台阶初期支护;(5)全断面二次衬砌 |
| 环形开挖留核心土法 | ![]() | ![]() | 1.上弧形导坑开挖;(2)拱部初期支护;3.预留核心土开挖;4.下台阶中部开挖;5.下台阶侧壁部开挖;(6)仰拱超前浇筑;(7)全断面二次衬砌 |
| 双侧壁导坑法 | ![]() | ![]() | 1.左(右)导坑开挖;(2)左(右)导坑初期支护;3.右(左)导坑开挖;(4)右(左)导坑初期支护;5.上台阶开挖;(6)上台阶初期支护、导坑隔壁拆除;7.下台阶开挖;(8)仰拱初期支护;(9)仰拱超前浇筑;(10)全断面二次衬砌 |
| 开挖方法 | 横断面示意 | 纵断面示意 | 施工顺序说明 |
| 中隔壁法(CD法) | ![]() | ![]() | 1.先行导坑上部开挖;(2)先行导坑上部初期支护;3.先行导坑中部开挖;(4)先行导坑中部初期支护;5.先行导坑下部开挖;(6)先行导坑下部初期支护;7.后行导坑上部开挖;(8)后行导坑上部初期支护;9.后行导坑中部开挖;(10)后行导坑中部初期支护;11.后行导坑下部开挖;(12)后行导坑下部初期支护;(13)仰拱超前浇筑;(14)全断面二次衬砌 |
| 交叉中隔壁法(CRD法) | ![]() | ![]() | 1.左侧上部开挖;(2)左侧上部初期支护;3.左侧中部开挖;(4)左侧中部初期支护;5.右侧上部开挖;(6)右侧上部初期支护;7.右侧中部开挖;(8)右侧中部初期支护;9.左侧下部开挖;(10)左侧下部初期支护;11.右侧下部开挖;(12)右侧下部初期支护;(13)仰拱超前浇筑;(14)全断面二次衬砌 |
附录 D 塌方的防治¶
D.0.1 隧道施工应加强施工技术管理,防止塌方发生,并应做好下列工作:¶
1 全面了解隧道的地质及地下水的资料和特性,掌握设计意图,并及时与现场实际情况对比,采取正确的开挖及支护方案。
2 严格按照设计文件和施工组织设计要求组织开挖与支护。
3 加强超前地质预报,发现异常情况,及时研究并采取相应对策措施。
4 加强监控量测工作,加强对围岩、地表、支护、水等的观察,发现异常情况应暂停施工,并迅速采取应对措施。
D.0.2 隧道发生塌方后,抢险、救援和处理应按照应急预案进行;应在保证安全的基础上有序、快速地进行抢险工作;应尽早采取下列措施防止情况恶化:¶
1 加固临近的未坍塌洞身段和冒顶的陷穴口,防止坍塌和塌陷继续扩大。
2 搭设防雨棚遮盖冒顶陷穴口,四周挖沟排水,防止雨水流入。
3 夯填地表沉陷和裂缝,开挖截水沟,防止地表水渗进入坍体。
D.0.3 隧道发生塌方后,应详细调查塌方范围、形状、塌穴的地质构造,查明其诱发原因和地下水活动情况,判断塌方类型,制定处理方案。¶
D.0.4 小型塌方处理应尽快实施:首先处治塌穴,可采用喷、锚封闭,也可架设临时支撑撑稳;然后在安全有保证的情况下,进行塌方段增强支护、衬砌的施工。¶
D.0.5 大型塌方处理宜采取先护后挖的方法穿越塌渣体。可用管棚法或注浆固结法稳固围岩体和渣体,再按微台阶法或侧壁导坑法开挖、迂回导坑法,支护塌渣体,并尽快完成衬砌。¶
D.0.6 陷穴口回填高程应高出地面并封口。¶
D.0.7 塌穴处理后的空腔应视其规模、形状、所处隧道断面位置,采取下列措施,保证在模筑的衬砌背后与塌穴周壁间密实:¶
1 塌腔较小,位于边墙或拱腰以下,可在衬砌前用浆砌片石或干砌片石喷射混凝土将其充填;位于拱部,可衬砌后通过压注水泥砂浆或小石子混凝土填充。
2 塌腔较大,位于边墙或拱腰以下,可在衬砌前用浆砌片石回填一定厚度,再以弃
渣填实;位于拱部,可在衬砌后分层压注水泥砂浆和轻质材料填充。
3 位于拱部、全部填满有困难的特大塌腔,可在特殊加强的衬砌背盾压注一定厚度轻质材料,并做好余腔的排水设施。
4 塌方段增强支护背后的空腔一律采用注水泥砂浆填充密实。
D.0.8 塌方地段的衬砌,应视坍穴大小和地质情况予以加强。¶
附录 E 施工通风方式¶
| 通风方式 | 概要图 | 说明 | |
| 1.排风式 | 集中式 | ![]() | 在洞外设置大容量(需风量总和)风机,风管吸风口设在开挖面附近,通过风管排出废风 |
| 串联式 | ![]() | 在风管内设置小型风机,随开挖面推进,可按长风管和增加风机,通过风管排出废风 | |
| 2.送风式 | 集中式 | ![]() | 设备与集中排风式相同,但是将风管送风口设在开挖面附近,通过风管将新鲜风从开洞口吹入开挖面,并由隧道排出废风 |
| 串联式 | ![]() | 设备与串联排风式相同,但是将新鲜空气通过风管送入开挖面,并由隧道排出废风 | |
| 3.送排风并用式 | 集中式 | ![]() | 设备由集中排风式和集中送风式构成,送风机功率比排风机大,随开挖面推进加长风管 |
| 串联式 | ![]() | 设备由串联排风式和串联送风式构成 | |
| 4.送排风混合式 | ![]() | 由下导坑或侧壁导坑作超前开挖时,在超前导坑部采取送风式,在全断面部(扩挖处)采取排风式 | |
| 5.竖井排风,正洞送风方式 | ![]() | 长隧道时,利用竖井排风,并在正洞口内竖井底口附近设送风机送风至开挖面 | |
| 6.巷道通风方式 | ![]() | 特长隧道时,利用避难坑道作排风道,正洞作进风道,在避难坑道的洞口附近设门,安设大容量风机 | |
| 7.局部风机(风扇)方式 | ![]() | 采取排风方式时,仅在开挖面附近局部地方设置风机(风扇) | |
附录 F 喷锚支护施工记录¶
工程名称___
里程范围___
工程部位___
围岩级别___
记录时间年月日时
1 原材料、配合比
记录人员___
| 材料名称 | 型号 | 产地 | 试验报告编号 | 品质 |
| 砂 | ||||
| 石 | ||||
| 水泥 | ||||
| 速凝剂 | ||||
| 水 | ||||
| 锚杆 | ||||
| 钢筋(网) | ||||
| 锚杆药包 |
喷射混凝土配合比(水泥:砂:石),速凝剂掺量
锚杆灌浆配合比(水泥:砂),水灰比
2 施工时间
喷锚部位的开挖时间(爆破)月日___时
喷射混凝土施工时间月日时至月日时
锚杆施工时间月日时至月日时
3 喷层厚度与锚杆分布图
| 锚杆分布图 | ||
![]() | ![]() | |
![]() | ||
| 喷层面积____m ²水泥用量____kg | 锚杆数量____根. 水泥用量____kg | |
| 混凝土量kg 钢筋用量张 | 锚杆数量____kg | |
4 其他(包括:围岩坍塌的时间、地点,过程、原因分析;喷锚作业中发生的机械故障,堵管等事故的次数、原因和排除方法;其他需要记录的事项)
技术负责人___
本细则用词说明¶
对执行规范条文严格程度的用词,采用以下写法:
1 表示很严格,非这样做不可的用词:
正面词采用“必须”;反面词采用“严禁”。
2 表示严格,在正常情况下均应这样做的用词:
正面词采用“应”;反面词采用“不应”或“不得”。
3 表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的用词:
正面词采用“宜”;反面词采用“不宜”。
表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。
附件
《公路隧道施工技术细则》¶
(JTG/T F60—2009)
条文说明
1 总则¶
1.0.1 《公路隧道施工技术规范》(JTJ 042—94)颁布10多年来,我国公路交通建设迅猛发展,公路山岭隧道的工程建设项目规模越来越大,特别是高速公路的长大隧道及特长隧道竣工项目甚多,一方面积累了大量的施工新技术、新设备、新材料的丰富经验,并不断提高,另一方面原规范有些内容已不适应公路隧道施工技术的发展。因此结合《公路隧道设计规范》修订,为了推动公路隧道施工技术水平的不断提高,通过本细则的制订,更进一步在新的技术水平上规范技术和质量标准,保证工程质量,使隧道施工符合技术先进、生产安全、环境保护、经济合理的要求。¶
1.0.2 本细则所述的各级山岭公路隧道,也包括以爆破开挖的城市道路隧道。根据隧道穿越地层的不同地质条件,社会生产工业化的发展,隧道施工方法分为以下几类:¶
(1) 山岭公路隧道施工方法。
①矿山法(钻爆法)——传统矿山法;新奥法。
②掘进机法。
(2) 浅埋及软土隧道施工方法。
①明挖法及浅埋暗挖法。
②地下连续墙法。
③盖挖法。
④盾构法或半盾构法。
(3) 水底(江河、海峡)隧道施工方法。
①预制管段沉埋法(沉管法)。
②盾构法。
1.0.3 隧道施工必须严格按照设计文件进行,但由于地质条件的复杂性,实际的地质情况可能与设计文件所提供的地质资料并不相符,因此设计文件并不是一成不变的,此时,应根据实际的地质情况进行设计变更。为保证隧道施工的安全性,应做好地质预测、预报及监控量测工作,实施动态管理。¶
1.0.4 随着新奥法在隧道工程中的广泛应用,各种新技术、新工艺、新材料、新设备不断被开发和推广。以喷锚支护及复合柔性衬砌为主要特征的新奥法充分发挥了山体围岩自承载能力,在工程造价、工程进度及施工管理等诸方面都带来极大的效益。超前地质预报、监控量测技术发展迅速,防排水、锚杆、喷射混凝土等的材料和型号比较过去10年有较大进步,效果也越来越好,湿喷工艺也有长足进步等。只有积极推广应用新技术、新工艺、新材料、新设备,不断提高管理水平和技术水平,节能降耗,才能提高综合经济效益。¶
1.0.5 施工过程中,应完整地积累资料、数据,做好每道工序的原始记录,它们都是交竣工时的重要资料。¶
(1) 原始记录包括以下内容:
①工程地质和水文地质的实际情况资料。
②变更设计项目、内容、原因及编号。
③隐蔽工程作业、塌方、涌水等的发生状况及其处理情况。
④混凝土喷层、衬砌、变形、开裂的观测记录、原因分析和处理情况。
⑤测量成果。
⑥围岩、支护、衬砌、位移、应力的量测数据,锚杆拉拨试验。
⑦工程材料使用情况、试件的检测结果。
⑧推广和研究新技术等情况及结果。
⑨施工日志。
⑩其他需要记录的资料。
(2) 交竣工文件,按交通部制定的文件内容执行。
1.0.6《公路工程技术标准》(JTG B01—2003)给出了公路隧道按长度分类,如说明表1.0.6-1。
| 隧道分类 | 特长隧道 | 长隧道 | 中隧道 | 短隧道 |
| 隧道长度L(m) | E ≥ 3000 | 3000 > L ≥ 1000 | 1000 > L ≥ 500 | L < 500 |
这次修订时增加了隧道按跨度分类方式,主要考虑隧道跨度不同,施工难度也不同。高等级公路隧道(高速公路、一级公路和二级公路)按跨度分类说明见说明表1.0.6-2。
| 序次 | 按跨度分类 | 开挖宽度B(m) | 说明(高等级公路) |
| Ⅰ | 小跨度隧道 | B<9 | 单车道、服务车道、行车、行人横洞 |
| 2 | 中跨度隧道 | 9≤B<14 | 单车道的错车带、双车道 |
| 3 | 大跨度隧道 | 14≤B<18 | 双车道的紧急停车带、三车道 |
| 4 | 超大跨度隧道 | B≥18 | 四车道、连拱隧道 |
3 施工准备¶
3.1 一般规定¶
3.1.1 调查研究是做好隧道工程施工准备工作的前提,设计文件核对和编制施工组织设计等工作,是隧道工程施工准备工作的重要内容。为了强调施工的科学、系统,避免盲目施工,做出本条规定。¶
隧道施工必须严格按照设计文件进行,但由于地质条件的复杂性,实际的地质情况可能与设计文件所提供的地质资料并不相符,因此设计文件并不是一成不变的,此时,应根据实际的地质情况进行设计变更。为保证隧道施工的安全性,应做好地质预测、预报及监控量测工作,实施动态管理。
设计规范明确表明隧道设计阶段由于对岩石地质条件反映出物理特性和力学特性很难通过室内试验或现场试验精确确定设计参数。但有一点是可以肯定的:隧道开挖前方的地质条件是未知的,但同时也可以再设计,使之更符合客观实际情况。因此,施工单位首先必须按批准设计文件编制施工组织设计,同时按开挖过程中层出不穷的变化地质情况,通过对围岩的变形量测,重新评估设计文件,又通过变更设计,确定符合围岩动态支护参数,这就是我们坚持的科学态度动态设计加信息化施工,所有这一切都是在施工过程中完成的。这一点,无论建设、设计、施工、监理单位都必须有清醒的认识,一方面在设计阶段要采用高技术和勘测手段对地质状况做出最坏的判断,另一方面更强调在施工开挖阶段通过高科技的地质超前预报手段对围岩、支护、开挖方法做出确保工程质量和安全施工的评价,及时变更调整,真正做到百年大计,质量第一。
在编制施工组织设计时,应考虑隧道长度、断面、工期要求、地质条件和当地自然条件等,确定合理的施工方法和施工进度。一般而言,隧道的施工安排应服从公路修建的总体安排。长隧道或特长隧道控制着整个线路工程的工期,在路线全面开工前,应先期施工。因此,长隧道或特长隧道应先于一般线路制定独立的施工组织设计。结合工程的具体情况,强调做好以下工作:
(1) 结合设计文件,进行地质调查,选定施工方法。
(2) 做好施工准备,为隧道施工创造条件。
(3) 合理安排工艺流程、关键工序、工程进度,组织均衡生产。
(4) 施工机械的选型配套,提高机械化施工水平。
(5) 制定安全措施,遵守安全操作规程,确保施工人身、机械安全。
(6)积极推广应用新技术、新工艺、新材料、新设备,降低工程成本,发挥综合经济
效益。
3.1.2 通常,公路隧道控制全线工期,因此要求先行开工,其施工组织安排常独立进行。为了对工期、工程费用、施工方法及安全生产等做出计划,施工前必须做好调查研究。本条规定的10款调查内容,均为隧道开工前准备工作的重要环节,应切实做好。¶
1 为预测隧道施工对地表或地下已设结构物的影响,应对结构物的类型、数量、位置、埋设深度、与隧道的关系进行调查。
2 交通运输条件调查的内容包括公路等级、道路里程、路线平纵断面及桥涵构造物限载条件、路面状况,车辆类型、交通量及可利用的乡村公路等。
3 一般隧道洞口施工场地比较狭窄,为扩大洞口场地面积,应对洞外相邻工程和施工安排、弃渣场位置、弃渣填筑路堤及弃渣对农田水利的影响等作详细调查,并做出统筹安排。
4 施工前应调查影响隧道施工的各设施的情况和数量,为制定拆迁计划提供依据。
5 为拟订供水方案,应对隧道附近水源位置、储水量及水质情况等进行调查。
6 根据设计文件中提供的料场,对砂石等材料的产量、质量进行鉴定,据此确定材料供应方案。
7 尽可能利用当地电源、动力、通信、机具车辆维修、物资、消防、劳力、生活供应及医疗卫生条件,以节省工程费用。
8 气象、水文资料及社会状况调查:
(1) 气温、气压、湿度、降雨量蒸发及冻土深度。
(2) 河川流量、地下水位、水利状况、工程对地下水影响等。
(3) 居民风俗习惯、宗教信仰、生活水准、社会秩序、环境保护和防止公害条例等。
9 为限制隧道施工给自然环境和生活环境造成不良影响,应对地形、地质、动植物、土地利用、运输道路、水枯干、噪声、振动、排水通路、地表下沉等进行调查,并采取相应对策。
3.1.3 核对设计文件是施工前的一项重要工作。条文规定的7个方面是过去施工经验总结,应予以重视并切实做好。¶
2 工程地质、水文地质、地表及地下结构物的调查如下:
(1)尽可能查明隧道施工范围内的地形、地质及下列围岩的实际状况:浅埋段地质和地表下沉的可能性、断层破碎带和褶皱破碎带构造、性质和范围;有无膨胀性土压,有无流沙现象、洞口段偏压和滑坡活动情况;围岩中有无毒气等。
(2)做好洞内涌水形态、涌水量及其储水范围等水文地质调查。通过调查分析确认是否符合实际,保护措施是否完善。
3 核对隧道平、纵断面设计是为了检查隧道平面、高程与所在区段的线路总平面、纵断面设计衔接是否平顺,隧道位置是否合理。
4 在隧道位置确定的情况下,尽可能使洞门位置、式样、衬砌类型与洞口地形、地
条文说明 貌、地质等条件相适应,并做到经济合理,不留隐患,确保行车安全。
5 通过调查对设计文件中确定的施工方法、技术措施进行认真研究。发现问题应及时提出修改设计意见,不得影响工程进度。
6 为正确选型和合理布置洞外排水系统和设施,应对洞口地形、水文、气象资料等进行实地调查,以求符合实际情况。
7 施工测量是隧道施工中的一个关键环节,它能确保开挖按规定的精度正确贯通,使衬砌内轮廓线符合设计要求。有条件时,可采用 GPS 进行洞外平面控制测量。
3.1.5 在调查研究,核对设计文件,组织线路测量复查等工作基础上编制实施性施工组织设计,并以此作为隧道施工的依据。¶
编制实施性施工组织设计,可按下列步骤进行:
(1) 复核与分析工程设计文件, 掌握工程施工的特点, 摘录工程数量。
(2) 确保总的施工方案和总的实际施工期限。在施工方案中,应包括:机械化程度;初步安排施工进度;工序作业流水线和流水速度;划分总的施工程序和初步安排施工场地平面图。
(3) 选择各分项工程的施工方法和计算工作量。
(4) 确定各分项工程的实际施工进度和施工期限。
(5) 编制施工进度网络图, 并进行最合理的调整, 直到满意为止。
(6) 计算劳动力、电力、材料和机械设备的需要量,并根据施工进度的要求,编拟供应计划。
(7) 布置运输线路, 计算运输量, 选择运输方式, 确定运输工具数量。
(8) 确定自办材料的开采和加工方案, 提出各种附属企业的设置方案和生产计划。
(9) 制定各项临时工程施工方案和计算工作量。
(10) 拟定安全、质量、环保和节约等主要技术措施。
安全管理包括安全保证体系的组织机构、专职安全管理人员、特种作业人员的资格培训持证上岗;安全生产责任制,针对重点部位和重点环节制定工程项目危险源监控措施和应急预案;施工人员安全教育计划、安全技术交底;安全技术措施的费用计划,如安全防护用具等。
(11) 提出施工管理机构的方案, 确定劳动组织的编制, 制定各种相应的管理制度。
(12) 编写施工组织设计说明书。
3.1.7 隧道洞口各项工程是指边、仰坡土石方工程、边墙、翼墙及洞口排水系统等。这些工程互相关联,往往一项工程安排不周就会影响其他工程,因此应全面考虑,妥善安排,以减少干扰,保证安全,尽快完成,为洞身施工创造条件。¶
3.1.8 工地试验室是控制工程质量的临时试验机构,承担工程项目施工所必需的标准试验(即配合比试验)、原材料试验以及施工过程中的试验及检测工作,应通过政府相关部门的验收,取得满足施工要求的临时试验资质。由于混凝土配合比的试配试验需对混凝土试件进行28d的标准养护,因此,为不影响施工工期,隧道开工前,应提前做好混凝土配合比报送监理批准。¶
3.2 施工场地与临时工程¶
3.2.1 施工场地布置得合理与否,关系到施工进度和工程费用。由于隧道的工程量大,技术复杂,施工机械化程度较高,因此,洞内外各项工作应协调配合,提高机械效率,做好场地总体布置。¶
本条 10 款是绘制施工场地总布置图的基本要求,施工单位应按这些原则结合实际情况具体组织实施。
3.2.2 弃渣场地要选择占地、伐树、拆迁等补偿费用低廉,且出渣运输方便、距离最短的地点,其场地容量应容纳隧道弃渣。在风景区和住宅规划区,以及保护林和防砂地带弃渣方法等均受到限制,因此要进行详尽的现场调查。¶
3.2.3 本条所指各项临时工程必须在隧道施工前基本完成,并不一定全部完成,是因为当洞口地形条件受限制时,可以利用弃渣场逐步发展施工场地。¶
临时工程主要包括四通(水、电、道路、通信)一平(平整场地)及临时房屋等。
条文中对临时工程提出的各项要求,是为隧道提早进洞做准备。当运输便道未修好,且水泥、钢材、木材、砂石料等无储备场地,以及风、水、电未送至洞口时,不能仓促进洞开挖,否则,支护及衬砌不及时,影响工程质量。如遇不良地质还会导致塌方,给施工带来困难,造成不应有的损失。
3.3 施工人员、材料和设备¶
3.3.1、3.3.2 为防止技术事故和机械破损,减少原材料损耗,提高工效,确保施工安全和质量,隧道施工前应对员工进行技术交底和培训。对引进国外的先进设备,应配备专职人员操作和维修,必要时还可请厂方派员协助培训,组装和操作示范。¶
公路隧道施工技术交底的具体内容有:隧道设计图纸、隧道施工技术规范、隧道工程验收标准、各项工序作业指导书;隧道施工图纸、施工方案、施工程序和施工方法及质量要求;隧道施工操作规程、安全技术措施、施工定额和施工进度等。
应定期组织员工开展岗位技能培训,学习有关规范、标准和操作规程。
3.3.3 为确保工程施工进度,控制好工程质量,隧道开工前,应根据施工进度计划备足工程所需的各种材料,并按设计文件所列的各种材料做好试验工作,为提早进洞创造条件。本章列出此条以强调其重要性。¶
条文说明
3.3.4、3.3.5 施工前应按实施性施工组织设计的要求配备施工所需的机械设备、量测仪器以及超前地质预报的仪器设备,配备的机械设备应节能、环保、工效高,确保工程项目质优高效地完成。¶
施工机械配备应符合下列规定:
(1) 施工机械应与施工方法相配套,与施工进度相适应,应满足工期要求。
(2) 施工机械配套的生产能力应为均衡施工能力的 1.2\~1.5 倍。
(3) 施工机械应有备用设备, 如混凝土拌和设备、运输设备、混凝土喷射机、混凝土输送泵、抽水机、通风机等。
(4) 施工机械的进场应根据施工进度的计划安排, 迅速而及时地分期完成, 确保正常施工。
(5) 施工机械的配置应与员工的素质和管理水平相适应。
4 施工测量¶
4.1 一般规定¶
4.1.1 一般情况下,使隧道施工测量的平面坐标系和高程系统与线路控制网坐标系和高程系统一致,可以使长度归算简单、明确。但是,当测区东西向较长,或者测区高程差较大时,投影长度变形值太大,不能满足隧道施工测量精度的要求,应选择适宜的平面坐标系,降低投影变形的影响。平面控制网的运算及平差计算的基准平面,宜采用隧道纵断面设计高程的平均高程面,以减少投影变形的影响,当隧道纵断面设计高程差太大(如:大于 \(100\mathrm{m}\) )时,应考虑增加投影面。¶
4.1.2 隧道结构的位置和净空尺寸是通过测量工作来控制和实施的,而测量是有误差的,管理不善也可能出现错误。隧道是线延性地下工程,随着开挖,测量控制点才能向前伸展;有时需要两个工作面对向开挖甚至是多个工作面同时开挖,如果误差超限或出现错误,损失是巨大的;因此,须根据工程复杂程度进行测量控制设计,确定控制测量的方案,估算误差范围;使隧道施工测量在受控状态进行,确保隧道按规定的位置尺寸和精度正确贯通;短隧道可能不需要进行控制测量,只用中线法放样就能满足施工要求,但亦应对测量人员、仪器和方法等进行控制规划。¶
隧道长度大于1 000m时,应按贯通精度要求进行平面测量设计;当隧道长度大于5 000m时,应进行隧道测量高程设计。
4.1.3 施工前对设计交桩进行复测,这既是管理上的需要,也是施工的需要。¶
4.1.4 贯通中误差影响值的规定参照《公路勘测细则》(JTG/T C10—2007)制定。贯通长度超过9km时,可以根据测量设计修改贯通极限误差限值。¶
4.2 控制测量¶
4.2.1 利用定测桩点,经过加密后满足施工需要,是便捷经济的做法。隧道平面控制测量等级表系根据《公路勘测规范》(JTG C10—2007)制定。¶
4.2.2、4.2.3、4.2.4 表格和公式均引自《公路勘测规范》(JTG C10—2007),如不能符合这些规定,应根据具体情况估算误差范围能否符合本细则4.1.4条的规定,否则应重新进行测量设计。如果光电测距三角高程测量能够满足三等高程测量的要求,并能满足高程贯通误差的要求,亦可在长于4km隧道的洞外高程测量中采用光电测距三角高程测量。¶
条文说明 三角、三边和导线测量时,中误差可按式(说明4.2.2-1)\~式(说明4.2.2-6)计算。
(1)三角网测角中误差可按式(说明4.2.2-1)计算。
式中: \(m_{\beta}\) ——三角网测角中误差(“);
W——三角形闭合差(");
n——三角形的个数。
(2) 按方位角闭合差计算导线测角中误差可按式(说明 4.2.2-2)计算。
式中: \(m_{\beta}\) ——按方位角闭合差计算导线测角中误差(“);
\(f_{\beta}\) ——附合导线或闭合导线环的方位角闭合差(");
n——计算 \(f_{\beta}\) 时的测站数;
N——附合导线或闭合导线环的个数。
(3) 按左、右角观测的导线测角中误差可按式(说明 4.2.2-3)计算。
式中: \(m_{\beta}\) ——按左、右角观测的导线测角中误差(“);
\(\Delta\) ——测站圆周角闭合差(“);
n——三角形的个数。
(4) 测距边单位权中误差可按式(说明 4.2.2-4)计算。
式中: \(\mu\) ——测距边单位权中误差;
d——各边往、返距离的较差(mm),应不超过按仪器标称精度的极限值(2倍);
n——测距的边数;
P——各边距离测量的先验权,其值为 \(1/\delta_{D}^{2}, \delta_{D}\) 为测距的先验中误差,可按测距仪的标称精度计算。
(5)任一边的实际测距中误差可按式(说明4.2.2-5)计算。
式中: \(m_{D_i}\) ——第 i 边的实际测距中误差(mm);
\(P_{i}\) ——第 i 边距离测量的先验权;
\(\mu\) ——测边单位权中误差。
当网中的边长相差不大时,可按式(说明4.2.2-6)计算平均测距中误差:
式中: \(m_{D}\) ——平均测距中误差(mm)。
水准测量高差偶然中误差 \(M_{\Delta}\) 可按式(说明 4.2.3-1)计算,高差全中误差 \(M_{w}\) 可按式(说明 4.2.3-2)计算。当二、三等水准测量与国家水准点附合时,应进行正常水准面不平行修正。
式中: \(M_{\Delta}\) ——高差偶然中误差(mm);
\(\Delta\) ——水准路线测段往返高差不符值(nun);
L——水准测段长度(km);
n——往返测的水准路线测段数。
式中: \(M_{v}\) ——高差全中误差(mm);
W——闭合差(mm);
L——计算各闭合差时相应的路线长度(km);
N——附合路线或闭合路线环的个数。
4.2.5
1 受洞内的条件限制, GPS 测量不可行, 三角测量非常困难, 洞内平面控制测量的最适宜方法就是导线测量。规定洞内导线应布置成多边形导线环, 是为了提供和增加校核条件, 防止粗差。
2 在曲线地段, 当最大通视长度大于 200m 时, 导线边长不宜小于 200m; 导线边长宜在考虑降低旁折光的基础上按尽量接近最大通视长度选取。
3 洞外和洞内联系的控制测量结果是控制测量的起算量,对贯通精度影响很大,非常重要。白天,洞外和洞内的温度差、湿度差和亮度差均较大,洞内外气流交换明显,观测条件不佳,各时段观测成果波动大且无法调整。而晚上和阴天则测量条件有利得多。
4 竖井联系测量远离贯通面,误差对贯通精度的影响较大,而传统的钢弦吊锤法精度较低,光学垂准仪可有效提高精度。垂线间距受竖井尺寸的限制,相对于导线边长来说太短,测角误差影响较大;用钻孔增加井下定向精度成本较高,竖井长度大时对钻孔垂直度要求高,不易到达要求;陀螺仪定向可有效提高井下定向精度。
4.3 放样测量¶
4.3.3 激光导向是在经纬仪导向网路上直线对准方向,指示掘进机械工作的正确位¶
置。在曲线上,激光仪的导向网路按方向距测设图形布置,如说明图4.3.3-1所示。

说明图4.3.3-1 方向距法
注:1-进测方向
条文说明 方向距法是由已测定的三个临时中线点 A、B、C,在 AB 方向上量出方向距 Bb 定设 b 点,利用 b、c 两点标定 CD 方向,当弦长达到 \(S_{3}\) 长度时定出中线点 D。
(1) 方向距计算通用公式如下:
反向延伸时(如说明图4.3.3-1)的进测方向距为
式中: \(\theta_{1}\) ——B 点上相邻两弦切角之和,即
\(\theta_{2}\) ——C 点上相邻两弦切角之和,即
其中 \(\delta_{前}\) 、 \(\delta_{后}\) 可由《测设用表》查出或算出。
正向延伸时的方向距为
(2) 测设方法简述如下:
激光仪安置在方向角的交点 b 上, 按割线方向导向, 导向行程一般在 20 \~ 80m 间, 机械沿曲线前进, 行程上各点的偏移量按弦线偏距法计算, 如说明图 4.3.3-2 所示。

说明图 4.3.3-2 弦线偏距法(向前冲弦)
注:1-进测方向
公路隧道施工技术细则(JTC/T F60—2009) A、B 为曲线上用仪器测设的两临时中线点,预向前定设 C 点。延伸 AB 弦的方向并取 \(BC' = d_{2}\) (弦沿线长度)定下 \(C'\) 点,在 \(C'\) 点以偏距长度 t 划弧与 B 点量出的弦长 \(S_{2}\) 相交 C 点,即为所测中线点,再依次定设其余各点。
(3) 计算方法如下:
向前冲弦偏距、弦偏距按下式计算:
式中: \(S_{2}\) ——前测弦(BC)的弦长(m);
\(\delta_{前}\) ——前测弦的弦切角(即切线偏角);
\(\delta_{后}\) ——已测弦的弦切角。
向后冲弦偏距、弦偏距按下式计算:
式中: \(S_{1}\) ——前测弦(BC)的弦长(m)。
4.3.4 隧道超欠挖对隧道的整体施工质量影响很大,应加强开挖断面放样测量工作,开挖前在开挖断面上准确标出设计断面尺寸线,开挖工作完成后及时测量超欠挖并绘出断面图。¶
隧道衬砌.不论任何类型均不得侵入隧道建筑限界,因此各个部位的衬砌放样都必须在线路中线、水平测量正确的基础上认真做好,使其位置正确,尺寸和高程符合设计要求,具体做法分述如下:
(1) 拱部衬砌放样
拱部衬砌是在安装好的拱架模型板上来完成的,拱架架立是在开挖断面符合净空要求及中线水平桩点正确无误的基础上进行。拱架制作是根据设计的拱架图,在放样台上按1:1的比例尺放出大样,按大样制作构件拼装而成;立架间距应根据地质情况、衬砌厚度、拱架质量、模板厚度等因素决定,一般为0.6\~1.5m。拱架在受力后可能发生下沉或向内挤,影响隧道净空,因此比须根据地质情况预留加宽和沉落量,一般方法是在制作拱架或拼装梳形木时,将拱圈半径加大2\~5cm;若地质松软,沉落值可达10\~20cm(如湿砂、砂黏土之类),遇此情况必须提高起拱线和拱顶高程,但边墙基底高程应固定不变,砌筑边墙时,应以此不变高程控制,加上提高起拱线的数值。
立架之前应详细检查拱架是否变形,必要时应在大样台上校正后再用。采用先拱后墙法施工时的拱架架立方法和步骤如下:
①丈量开挖断面,欠挖部分应清楚。
②复核中线水平,放出垂直中线的十字线,标出拱架顶及起拱线高程。
③拱架拼装就位,按照规定间距用横撑固定(注意曲线上内外侧弧长之差)。
④将首尾两排拱架按中线位置定位,在直线段时,将拱架上的中点与线路中线重合;
在曲线段时,按不同半径的隧道中线与线路中线之差距 d 进行校核,使拱架中点与线路中线之差距等于 d 值,如说明图 4.3.4-1 所示。
⑤将首尾两排拱架的拱脚处用双木楔调整高度,使拱架顶与抄平标出之拱顶高程一致(包括提高的预留沉落值在内)。
⑥重复检查和调整首尾拱架左右两侧位置及拱架顶高度,使之按中线水平正确定位。
⑦首尾两排拱架定位后,在拱顶及拱脚左右处用此麻线拉紧,中间各排拱架以此麻线为准,按④、⑤两步骤使拱架达到要求为止,用木撑抵紧于岩壁上,稳妥固定。

说明图4.3.4-1
1-隧道中心线;2-路线中心线;3-1/2净空宽+预留宽+d;4-1/2净空宽+预留宽-d
条文说明 采用先墙后拱法施工时,拱架架立的方法是相同的,不同的是架立拱架承台,其方法有边墙预留丁石、边墙留孔、立柱支撑等。
在拱圈衬砌之前还必须检查拱架和模型板的安装质量及净空尺寸、中线水平是否都合乎要求。在衬砌过程中,应随时检查模型板及拱架的状态,发现变形或走动,应停止灌注,立即纠正,以保证净空要求。
(2) 边墙衬砌放样
边墙衬砌有混凝土浇筑和料石或预制块砌筑;边墙型式有直线型和曲线型。
用混凝土灌筑时,直线型边墙的模板系根据支撑立柱间距、边墙高度分块制成;曲线型边墙模板,则需要预先按1:1的比例画出衬砌模型大样图,按图制作模型架和模型板。立模之前,必须检查线路中线、墙基高程、断面净空,符合设计要求后才能据此安装,中线到边墙模板各点的宽度(设计净空宽+预留宽),可以用坐标法测定。
用料石或预制块砌筑边墙时,在起拱线外,根据隧道净空宽度及施工误差的加宽,立固定垂直方木以掌握砌筑边墙的垂直坡度,基础四角按坐标法测定砌筑基准石,而后挂线控制填腹砌筑。当砌筑曲线边墙时,须将料块根据大样图编号,严格按照编号规定砌筑,曲线弧形用模型控制。
(3) 仰拱及铺底的施工放样

说明图4.3.4-21-线路中心;2-路面线
仰拱断面系与隧道拱圈成反方向弧形,检查断面开挖是否准确和仰拱模板安装都可用样板法,如说明图4.3.4-2所示。样板是在大样台上制成,以路面高程为根据,按仰拱面计算的坐标值放样,用 \(5cm\times5cm\) 方米钉成。检查开挖后的断面时,将样板横木伤口与边墙上路面线比平,样板上划的路线中线与地面中线桩对准,此时量取弧形木下口至开挖面的距离,即可算出其开挖数值。安装仰拱模型板时,注意将样板平行提高一个模型板厚度,使模板背紧贴样板弧形木,这时模板面(即衬砌面)就符合设计高程。检查衬砌后的仰拱面是否准确时,可将样板上面的横木下口比平边墙上的路面线,这时样板弧形木下口距离衬砌面应该是5cm,检查数点即可知拱面准确程度。
不设仰拱的隧道应做铺底,但在围岩坚硬不易风化、干燥无水时,可以不做铺底,但应整平。
欠挖部分的个别坚硬岩石允许侵入铺底5cm,超挖部分应用浆砌片石铺平。
(4) 洞门砌筑放样
隧道洞门是保证行车和施工安全、防止洞顶坍塌的重要建筑物。洞门砌筑之前应做结构放样,如端墙坡度为1:0时,其位置与洞门设计里程一致,可根据洞门里程的中线桩,用经纬仪作隧道中线的垂直线(曲线上作该点中线的切线垂直线),标出端墙在平面上的位置;若端墙有坡度时,按设计坡度求出端墙基底里程:
如说明图 4.3.4-3 所示, 再根据此里程设中线桩, 作中线的垂直线, 定出端墙位置。
端墙若有扩大基础,则襟边部分尺寸需同时放线。在平面上根据经纬仪放出的纵横十字线量出襟边尺寸,用麻线绷紧定位;在立面上根据端墙坡度立坡度尺加以控制,或者下部以基底里程放的十字线为准,上部求出端顶墙部位置的里程,在此里程上放出十字线与端墙顶高程相交于两边边坡上,用麻线将这两点绷紧,即得端墙坡度。
若采用先拱后墙砌筑时,应注意端墙坡度,求出起拱线及拱顶的里程,用上述方法放样,使洞门外露面的坡度与洞门端墙坡度衔接一致。

说明图 4.3.4-3
1-洞门里程;2-路面线;3-端墙顶里程;4-洞门里程;5-端墙基底里程;6-扩大基础
4.3.5 贯通误差应在预计贯通面附近调整,调整贯通误差要补炮,对围岩和初期支护带来很大损害,为了避免这种损害,建议做此项调整。¶
4.3.6 高等级公路隧道衬砌多采用整体模板台车施工,模板台车长度一般为6\~12m,宜每模都放样供衬砌用的临时中线点,其间距宜与模板长度相一致;当采用拼装模板时,临时中线点放样间距宜取模板长度的整倍数,但不宜大于12m。¶
4.3.7 防水板施工后很难进行超欠挖处理,所有的超欠挖都应当在防水板施工前得到处理,所以要在防水板施工前复核中线位置和高程。无防水板的隧道要在衬砌立模前复核中线位置和高程。¶
4.3.9 为了提高斜井测量精度和效率,宜使用激光设备导向。¶
(1) 斜井测量
由导线测量引入时,应将地面上的导线点延长至井口附近,在该点上设转点,先后视前一侧点,再前视井内一侧点,并测出仪器高、水平角、垂直角及斜距离,便可计算出高差和水平距离。当井内不能以一次通视到达井底时,可重复多次,直至到达井底定出主洞方向。
条文说明 斜井的高差测量,当斜井仰角小时可采取和横洞同样的办法,即可从洞口附近的水准点向洞内引入水准。但一般情况是按斜距和垂直角来计算的;也可将整个斜井分成若干个台阶状进行量测,再合计各垂直高。
(2) 竖井测量
简易竖井深度一般在 \(40\mathrm{m}\) 左右,测设中线的简易方法如说明图4.3.9-1所示,QBP为正洞中线方向,AOB为竖井通主洞方向,O为竖井中心,ab为垂直于AB的方向线,EFGH为矩形竖井轮廓线。竖井设计定位后,在施工前应将AB与ab线测定,并在AB和ab方向各设6个固定桩,井口每边各3个,反复测量确保6个桩在一条直线上。竖井完成后的中线引伸,可置镜于地表 \(b^{\prime}_{\perp}\) 测定井 \(a^{\prime}_{\text{下}}\) ,置镜于地表 \(a^{\prime}_{\perp}\) 测定井 \(b^{\prime}_{\text{下}}\) ,置镜 \(A^{\prime}_{\perp}\) 、 \(B^{\prime}_{\perp}\) 测定 \(B^{\prime}_{\text{下}}, A^{\prime}_{\text{下}}\) 。测量前必须严格检查经纬仪俯仰角视差是否符合测量要求,并用正倒镜分中至少四个测回钉定,但钉定的 \(A^{\prime}_{\text{下}}, B^{\prime}_{\text{下}}, a^{\prime}_{\text{下}}, b^{\prime}_{\text{下}}\) 不一定直达井底,有时限于视线只能定于接近井底的井壁上,这时再用吊线锤引至井底。如果吊线过长,钢丝摆动不易稳定时,应将吊锤放在机油桶或水桶中,以减弱摆动、提高精度。引进井底中线的误差要求不超过 \(2\mathrm{mm}\) ,因此有时需要分几次反复进行。中线引至井底,根据 \(A'B'\) 方向用串线法引至B点,距离以O点为依据丈量OB,再由B点向隧道两端Q、P方向引至开挖面。
通过竖井传递方向和坐标,一般多用三角形联系测量法,并以伸长三角形为最佳,如说明图4.3.9-2所示,联系三角形的形状应符合下列要求:

说明图4.3.9-1

说明:4.3.9-2
①垂线间距 a 与 \(a_{1}\) 尽量长些。
②对应于 \(a\) 和 \(a_1\) 之角 \(\alpha\) 和 \(\alpha_{1}\) 应尽量小,最大不超过 \(2^{\circ}\) ,以减少计算角 \((\beta, \beta_{1}, \gamma, \gamma_{1})\) 的误差。
③b/a 和 \(b_{1}/a_{1}\) 之比值最大不超过 1.5。
采用三角形联系量法,井上井下应进行下列测量工作:丈量 a、b、c、 \(a_{1}\) 、 \(b_{1}\) 、 \(c_{1}\) 各边,测量 \(\omega\) 、 \(\omega_{1}\) 、 \(\beta\) 、 \(\beta_{1}\) 、 \(\gamma\) 、 \(\gamma_{1}\) 各角,有了这些边和角,便可将井上基边的方位和基点的坐标传递到井下。
井下基边应尽可能设在隧道中线上,若竖井在线路一侧,可用导线引至隧道中线上,由此产生的误差应包括在竖井测量范圈内。
井下基边的各基点,可先用串线法设立,然后再用联系三角形法求其方位角和坐标,并按理论坐标纠正其点位,以便向前引伸;引伸时当工作面距竖井中心在50m以内时仍可用串线法,超过50m时用联系三角形传递方向。
经由竖井传递高程,是通过测量竖井深度,将井上水准点的高程传递到井下水准点。井深测量的方法,采用钢尺导入法或钢丝导入法;高程传递至少应独立进行两次(水准仪两次置镜),两次之较差(每次加各项改正后的高差之差值)应不大于5mm,井下至少应有两个水准点,由井上至少两个水准点来传递高程。
传递高程方法有钢尺导人法和钢丝导人法,现简述如下:
钢尺导人法适用于较浅的竖井,传递高程时,将钢尺悬挂在架子上,其零端放人井中,并在该端悬挂一重锤(一般为 \(10\mathrm{kg}\) )。一架水准仪安置在地面上,另一架安置在隧道中(如说明图4.3.9-3),用第一架水准仪对着竖立在水准点 \(A\) 的水准尺上读取读数 \(a\) ,而在卷尺上该取 \(V_{1}\) ;用第二架水准仪对着竖立在水准点 \(B\) 的水准尺上读取读数 \(b\) ,并在卷尺上读取读数 \(V_{2}\) , \(V_{1}\) 和 \(V_{2}\) 必须同

说明图4.3.9-3
一个时刻进行观测。用温度计量取地面以及地下的空气温度,地下水准点的高程 \(H_{\mathrm{B}}\) 可按下列公式计算:
式中: \(\Delta t\) ——钢尺长度的温度改正数;
\(\Delta l\) ——钢尺长度的改正数(由检定得出)。
钢尺长度的温度改正可按下式计算:
式中:K——钢尺的膨胀系数 \((K=0.0000125)\) ;
l——钢尺读数的差数, \(l=V_{1}-V_{2}\) ;
\(t_{0}\) ——检定钢尺长度时的温度。
钢丝导入法多用于竖井较深时测量井深传递高程。在钢丝下端吊15kg的重锤,在地面上安置比长器,当钢丝通过比长器时,可在比长器丈量累计钢丝导入竖井的深度,如说明图4.3.9-4所示。

说明图4.3.9-4
注:U-钢丝;V-比长器
条文说明 井上水准点与水准点的高差可按下式计算。
式中: \(\sum(n_{2}-n_{1})\) ——比长器上丈量长度之总和,其中 \(n_{2}\) 、 \(n_{1}\) 分别为每次提升钢丝在比长器两端所对钢尺的读数;
\(h_{A}\) ——井上水准点上水准尺的读数;
\(h_{8}\) ——井下水准点上水准尺的读数;
±λ——井上水准仪视线与钢丝夹子间的距离,夹子在下取正,夹子在上取负;
\(\Delta l\) ——钢尺长度的改正数(由检定得出)。
4.4 贯通误差的测定及调整¶
4.4.2 调线地段的长度越短,贯通误差引起的偏角越大,调整后的中线偏离原中线越远,对可能的扩大开挖、凿除支护的要求越大;另外,调整段太短,可能会造成增设曲线的长度及曲线间夹直线长度不能满足规范要求,降低线路标准;用导线法调整时,单位长度上分担的偏角过大。因此在本条规定调整段的长度不宜小于 \(200\mathrm{m}\) 。说明表4.4.2给出了贯通误差为限差,调整段为 \(200\mathrm{m}\) 时的部分调整参数。有些情况曲线长度偏短,可通过增大半径,或减小调线长度从而增大偏角来调整。¶
说明表 4.4.2 贯通误差调整调线参数示例表
| 相向开挖总长度(km) | <3 | >3 | 相向开挖总长度(km) | <3 | >3 |
| 限差(mm) | 150 | 200 | 半径(m) | 30 000 | 30 000 |
| 调线长(m) | 200 | 200 | 曲线长(m) | 22 | 30 |
| 偏角 | 2'35" | 3'26" | 外矢距(mm) | 2 | 4 |
| ε | 8" | 10" | 夹直线长(m) | 178 | 170 |
注: \(\varepsilon\) 为用导线法调整贯通误差时,每 10m 隧道分担的贯通误差偏角。
4.4.4¶
1 汽车行驶有轨迹连续、曲率连续和曲率变化连续的特点。为了满足这些条件,直线段贯通误差应通过加设曲线来调整。说明表4.4.2中给出了增设无缓和曲线的大直径圆曲线的部分参数,直径不能小于现行《公路路线设计规范》(JTG D20)关于不设超高最小半径的规定。有些情况曲线长度偏短,可通过增大半径,或增大偏角来调整。还可考虑加设两个反向圆曲线用回旋曲线相连的S型组合曲线,两个同向回旋线间不插入圆曲线的凸型曲线,应满足《公路路线设计规范》(JTG D20)的要求。
2 贯通误差调整段既有直线又有曲线时,如说明图4.4.4-1所示,II端的一直线段从II端放样得到EF,从I端放样得到 \(E^{\prime}F^{\prime}\) ,EF和 \(E^{\prime}F^{\prime}\) 的夹角就是贯通误差造成的曲线偏角变化 \(\delta\) ,测量该夹角的值,或测量EF、 \(E^{\prime}F^{\prime}\) 、 \(EE^{\prime}\) 的值,并通过公式(说明4.4.4-1)计算出 \(\delta\) 角。将原设计曲线的偏角减小( \(FF^{\prime}>EE^{\prime}\) 时)或增大( \(FF^{\prime}<EE^{\prime}\) 时) \(\delta\) 角后(如说明图4.4.4-2所示),则可将EF与 \(E^{\prime}F^{\prime}\) 调整平行。此时,EF与 \(E^{\prime}F^{\prime}\) 平行但其距离为S,只需将曲线的直缓点B延其本身的切线方向连同整个曲线移动一段距离 \(BB^{\prime}\) (见公式(说明4.4.4-2))。
条文说明


说明图4.4.4-2 贯通误差调整示意图二
5 洞口、明洞与浅埋段工程¶
5.1 洞口工程¶
5.1.1 洞口工程指洞口土石方、边仰坡防护、洞门及其相邻的翼墙、挡土墙及洞口排水系统等。相邻工程指洞口附近与隧道施工互有影响的工程,如洞口附近的桥涵及路基支挡建筑物等。这些工程相互关联,往往一项工程安排不周就会影响本细则工程,因此,对这些工程应通盘考虑,妥善安排可以减少干扰,保证安全,尽快完成,为洞身施工创造条件。¶
5.1.2 进入二十一世纪后人类对环境保护提出了新的要求,以及人们文化素质和环境美学意识的提高,提倡减少边仰坡开挖甚至提倡在开挖安全基础上的“零开挖”进洞,在隧道洞口的边、仰坡上做恢复性绿化或其他与周围环境相协调的装饰景观。¶
5.1.3 不得采用大爆破开挖,是因为大爆破对围岩的震动很大,容易造成边坡、仰坡坍塌,甚至造成山体坠石或滑坡,以致不得不增加明洞或其他防护工程。¶
5.1.5 对隧道洞门的施工要求,本条作了6款规定,其目的是保证隧道洞门牢固、稳定和安全。其中隧道洞门基础必须置于稳固的地基上尤为重要,当施工中挖至设计高程的地质条件不符合设计要求时,应及时变更设计,作加深加宽或加固处理,并进行承载力核算。¶
隧道洞门施工及早完成是非常重要的,因为隧道洞门的完成一方面可以稳固洞口边仰坡.另一方面对后续的进洞施工创造了良好条件。
5.2 明洞工程¶
5.2.1 明洞土石方开挖施工要求¶
路堑设置明洞大多是为了防止边仰坡塌方和落石,其地质条件一般是较差的。本条提出明洞地段土石方的几款要求都是为了保证边仰坡安全。若明洞较长,宜分段施工,开挖一段做一段,石质地段开挖应放小炮,必要时可用预裂爆破。如必须在雨季施工时,应先将边仰坡上的排水系统做好。对裂隙和凹地应设置标志随时检查或观测有无移动,以分析判断山坡的稳定性。
条文说明
5.2.2 明洞基础施工要求¶
明洞边墙基础应设置在稳固的地基上,这是总的要求。偏压和单压明洞墙基应考虑其抗滑力。明洞基础开挖至设计高程后,如地基承载力不符合设计要求,应及时做变更设计,可采取夯填一定厚度的碎石或加深或扩大基础等措施,以达到设计要求。
5.2.4 明洞衬砌施工要求¶
明洞衬砌有两种形式:一是拱形明洞,二是棚洞。
拱形明洞与隧道整体式衬砌基本相似,由拱圈、边墙、铺底或仰拱组成。衬砌施工一般要求除参照整体式衬砌办理外,在衬砌端部与拱、墙首轮环节处都要设置挡头板。为控制拱圈厚度,在拱部加设外模并架设骨肋连接固定。应先做一侧边墙,随即灌注拱圈时,若另一侧的拱脚基岩松软,可在拱脚下横铺木垫板加大承载面积或夯填碎石以增加拱脚承载力。
棚洞主要由盖板、内边墙和外侧支承建筑物组成,钢筋混凝土盖板最好预制,既可短期施工又能早期回填,有利于承受落石及塌方的冲击,保证安全。墙顶支座槽应用水泥砂浆填塞紧密,可使盖板安装平稳,最大地承受荷载。
5.2.5 明洞回填施工要求¶
明洞回填分墙背回填和拱背回填两个部位。由于其作用不同因而工艺的要求也不同:
(1) 墙背回填的作用主要是使边墙与围岩密贴。当围岩较稳定时,一般自墙顶起坡开挖,墙背可挖垂直或较陡的坡度;当围岩稳定性较差,采用先拱后墙法施工,边墙是开挖马口灌筑。两者的墙背空隙都不大,可用与边墙相同的材料同时灌筑或用浆砌片石回填。
(2) 拱背回填主要是缓和边坡落石和坍塌的冲击及排除坡面水的作用。根据不同类型的明洞和棚洞设计各有具体规定。本条提出不宜过早采用机械回填是为了保证拱圈质量和安全。
5.2.6 明洞防排水施工要求¶
防水层所使用的材料、敷设层数和厚度等均应按照设计办理。本条是指用于路堑式和偏压式明洞做防水层的操作,若为单压式明洞,因外侧有耳墙,不设排水盲沟,因将耳墙与拱圈中间空隙先用浆砌片石回填至与拱顶齐平,再铺防水层。黏土隔水层的质量应能防止地表水下渗,以免影响回填土的稳定。
5.3 浅埋段工程¶
5.3.1 大量工程实例表明,覆盖层浅的隧道其围岩难以自成拱,地表易塌陷,因此,施工方法不能与深埋隧道相同,应采取适合浅埋段的施工方法。根据大量工程实践的调查,覆盖层厚度小于2倍毛洞洞径的隧道属于浅埋隧道,应采用浅埋段隧道施工方法施工。¶
本条第1款所述不应采用全断面法开挖,是考虑到公路隧道属大断面隧道,如果采用全断面爆破开挖,对围岩的扰动大,会导致全周壁围岩出现松弛,增大塌方的可能性,且支护结构难以及时施作,并增大隧道造价,所以提出此规定。《公路隧道施工技术规范》(JTJ 042—94)中规定本条规定为“严禁采用全断面开挖”,考虑到断面小,围岩条件很好,可以有效控制爆破震动,并且支护能力很强、可以迅速形成有效支护的情况,保证安全时可以考虑使用全断面法,此次修订本条改为“不应采用全断面法开挖”。该款所述的几种开挖方法中,根据大量工程实践和科研成果表明,侧壁导坑法效果较好。多座隧道施工证明,采用侧壁导坑法施工引起的地表沉陷量最小。当有紧急停车带或3车道隧道施工时采用中壁墙分部开挖法效果较好。
5.3.2 采用何种辅助施工方法,应根据地质条件、施工效果以及工程费用等来确定,并应得到设计单位同意。¶
5.3.3 本条提出的4款技术措施是根据近几年我国公路隧道施工实践的经验得来的。浅埋段拱顶下沉和地表沉降的量测频率宜为深埋段的2倍。¶
条文说明
6 开挖¶
6.1 一般规定¶
6.1.1 开挖作业规定了4款,其目的是保证施工质量和安全以及核对地质条件并把握围岩稳定情况。根据围岩地质和监控量测反馈信息,及时修正施工方法和支护参数是隧道施工重要原则之一。第3款的规定,是为保证原始地质资料和监测量测数据真实性而规定的。¶
6.1.2 岩石隧道爆破,应采用光面爆破技术,其目的是为了使隧道开挖断面尽可能地符合设计轮廓线,减轻对围岩的扰动,减少超、欠挖。特殊情况下需要采用预裂爆破或预留光面层爆破时,参数可在现场由爆破裂缝试验获得。在无条件试验时,可按说明表6.1.2-1、说明表6.1.2-2选用。¶
说明表 6.1.2-1 预裂爆破参数
| 岩石种类\参数 | 饱和单轴抗压极限强度 (MPa) | 装药不耦合系数 | 周边眼间距 (cm) | 周边眼至内圈崩落眼间距(cm) | 周边眼装药集中度 (kg/m) |
| 硬岩 | >60 | 1.2~1.3 | 40~50 | 40 | 0.35~0.40 |
| 中硬岩 | 30~60 | 1.3~1.4 | 40~45 | 40 | 0.25~0.35 |
| 软岩 | ≤30 | 1.4~1.5 | 30~40 | 40 | 0.09~0.19 |
说明表 6.1.2-2 预留光面层光面爆破参数
| 岩石种类\参数 | 饱和单轴抗压极限强度 ) | 装药不耦合系数D | 周边眼间距E(cm) | 周边眼最小抵抗线V(cm) | 相对距E/V | 周边眼装药集中度q(kg/m) |
| 硬岩 | >60 | 1.25~1.50 | 60~70 | 70~80 | 0.7~1.0 | 0.20~0.30 |
| 中硬岩 | 30~60 | 1.50~2.00 | 40~50 | 50~60 | 0.8~1.0 | 0.10~0.15 |
| 软岩 | ≤30 | 2.00~2.50 | 40~50 | 50~60 | 0.7~0.9 | 0.07~0.12 |
注:表的适用范围——炮眼深度1.0\~3.5m,炮眼直径40\~50mm,药卷直径20\~32mm。
6.1.3 低密度、低爆速和高体积威力的炸药,是保证光面爆破成功和增强爆破效果的关键,常用炸药、雷管参见说明表6.1.3-1~说明表6.1.3-3。¶
说明表 6.1.3-1 隧道常用炸药
| 炸药种类 | 适用范围 | 主要特性 |
| 岩石硝铵炸药 | 无瓦斯和无矿尘爆炸的隧道 | 对撞击摩擦较敏感但明火不易点燃;容许含水率不大于0.3%;密度0.95~1.1g/mL;猛度12~14mm;爆力280~360mL;浸水前殉爆距离4~8cm;浸水后殉爆距离2~4cm;爆速3600~3750m/s |
| 乳化炸药 | 无瓦斯和无矿尘爆炸的坚硬岩石、有水孔 | 抗水性极好,爆炸威力大,爆破产生的有毒气体少;密度1.05~1.35g/mL;猛度12~20mm;殉爆距离5~12cm;爆速3100~5800m/s |
| 水胶炸药 | 无瓦斯和无矿尘爆炸的坚硬岩石、有水孔 | 抗水性能强,爆炸威力大,但感度较浆状炸药高;密度1.1~1.5g/mL;猛度12~20mm;爆力330~350mL;殉爆距离6~25cm;爆速3500~4600m/s |
| 浆状炸药 | 无瓦斯和无矿尘爆炸的坚硬岩石、有水孔 | 抗水性能强,密度大,爆炸威力大,但感度较低;密度1.1~1.5g/mL;猛度15.2~20.1mm;爆力326~356mL;殉爆距离10~20cm;爆速3200~5600m/s |
| 铵油炸药 | 无瓦斯和无矿尘爆炸的坚硬岩石、有水孔 | 抗水性能好,不易结块,爆轰稳定,但保存期短;密度0.8~1.0g/mL;猛度12~18mm;爆力250~300mL;殉爆距离5cm;爆速3300~3800m/s |
| 煤矿许用炸药 | 有瓦斯和矿尘爆炸危险的隧道 | 爆炸产生的爆热、爆温、爆压相对较低;有较好的起爆感度和传爆能力;排放的有毒气体量符合国家标准;炸药成分中不含金属粉末;容许含水率不大于0.3%;密度0.85~1.1g/mL;猛度8~12mm;爆力230~290mL;浸水前殉爆距离3~6cm;浸水后殉爆距离2~4cm;爆速3262~3675m/s |
注:各种炸药均为系列产品,因型号不同其性能指标有所差异。
说明表 6.1.3-2 隧道常用雷管
| 段别 | 各种产品的系列名称 | ||||
| DH-1 | GB-6378 | DE1 | MG803-B | 半秒雷管(s) | |
| 1 | 0 | <13 | 50±15 | <10 | <0.1 |
| 2 | 25±10 | 25±10 | 100±20 | 25 | 0.5±0.2 |
| 3 | 50±10 | 50±10 | 150±20 | 50 | 1.0±0.2 |
| 4 | 75±10 | 75 | 250±30 | 75 | 1.5±0.2 |
| 5 | 100 | 110±15 | 370±40 | 100 | 2.0±0.2 |
| 6 | 150±20 | 150±15 | 490±50 | 125 | 2.5±0.2 |
| 7 | 200±20 | 200 | 610±60 | 150 | 3.0±0.2 |
| 8 | 250±20 | 250±25 | 780±70 | 175 | 3.5±0.2 |
| 9 | 310±25 | 310±30 | 980±100 | 200 | 4.0±0.2 |
续上表
| 段别 | 各种产品的系列名称 | ||||
| DH-1 | GB-6378 | DE1 | MG803-B | 半秒雷管(s) | |
| 10 | 390±40 | 380±35 | 1250±150 | 225 | 4.5±0.2 |
| 11 | 490±45 | 460±40 | 250 | ||
| 12 | 600±50 | 550±45 | 275 | ||
| 13 | 720±50 | 650±50 | 300 | ||
| 14 | 840±50 | 760±55 | 325 | ||
| 15 | 990±75 | 880±60 | 350 | ||
| 16 | 1020±70 | 400 | |||
| 17 | 1200±90 | 450 | |||
| 18 | 1400±100 | 500 | |||
| 19 | 1700±130 | 550 | |||
| 20 | 2000±150 | 600 | |||
| 21 | 650 | ||||
| 22 | 700 | ||||
| 23 | 750 | ||||
| 24 | 800 | ||||
| 25 | 850 | ||||
| 26 | 950 | ||||
| 27 | 1050 | ||||
| 28 | 1150 | ||||
| 29 | 1250 | ||||
| 30 | 1350 | ||||
条文说明 注:各系列非电导爆管雷管延迟时间(ms)。
说明表 6.1.3-3 国产光面爆破专用炸药
| 炸药名称 | 药卷规格直径×长度(mm×mm) | 爆速(m/s) | 密度(g/cm3) | 线装药密度(kg/m) |
| 1号岩石硝铵 | 20×(200~600) | 2900~3200 | 0.85~1.05 | 0.35 |
| 2号岩石硝铵 | 20×(200~600) | 2600~3000 | 0.85~1.05 | 0.35 |
| 2号岩石硝铵 | 25×(200~250) | 3000~3200 | 0.85~1.05 | 0.50 |
| 低爆速炸药 | 20×200 | 1800 | ||
| 2号煤矿水胶炸药 | 25×500 | 1800 | ||
| T-1水胶炸药 | 25×1250 | 5800 |
6.1.4 双洞开挖时,后行洞靠先行洞侧的围岩实际上是处于悬空状态,这部分围岩经先行洞爆破开挖已扰动过一次,如果后行洞的施工方法不当,可能对围岩造成严重的二次扰动,并导致先行洞洞壁破坏。为此,应弱爆破、强支护、勤量测,结合具体工程情况,组织技术力量,认真分析,精心施工。¶
6.2 开挖方法¶
6.2.1 附录 C 所列开挖方法是目前国内外公路隧道工程普遍采用的方法,但在实施步骤上,每座隧道可根据围岩条件、隧道长度、断面结构、支护衬砌、工期要求、机械设备等实际情况作适当调整。¶
本节施工方法中未包括双连拱隧道的开挖方法,双连拱隧道的开挖和支护要求参见8.2节内容。
6.2.2 全断面开挖的特点是: 开挖断面与作业净空大, 干扰小, 有条件充分使用机械, 减少人力, 但每掘进一次, 石渣数量较多, 钻爆和出渣又必须顺序作业, 因此需配有钻孔台车和配套的高效率装渣机械才能提高掘进速度。¶
从国外一些先进国家的隧道施工技术发展的趋势看,为改善施工作业条件,利用大型机械化作业提高掘进效率,都尽可能选择全断面开挖;即使对某些软弱破碎围岩在采用适当的预加固措施后,也仍然选择全断面开挖。对于3车道隧道及3车道以上的大断面隧道,为了防止围岩失稳,应经方案论证,在有技术安全保证的情况下采用全断面开挖;如重庆的方斗山隧道出口段的Ⅱ级围岩中紧急停车带就是大型凿岩机全断面开挖的成功范例。
导洞超前 + 全断面扩挖的施工方法目前在国外已得到广泛应用, 近年来我国水电、铁路和公路等行业也有应用。
采用导洞超前 + 全断面施工方法具有以下优点:
(1) 超前导洞的存在可大大减小爆破对围岩的扰动, 减少单位掘进长度的用药量, 提高光面爆破的效果, 减少超欠挖。
(2)便于大型机械化作业、减少出渣二次搬运。
(3) 在有多种围岩级别地质条件的隧道施工, 无需频繁变换施工机械和作业平台等, 设备利用率高。
(4) 超前导洞起到超前地质预报作用,便于采取应急措施,处理不良地质问题,防患于未然。地下工作面地下水较丰富时,用下导洞超前可降低地下水水位、对于大断面隧道尤为适用。
6.2.3 台阶法按上台阶超前长度分为长台阶法(台长50m以上)、短台阶法(台长5\~50m)和微台阶法(3\~5m)三种。¶
采用长台阶法时,上下部可配属同类较大型机械平行作业,当机械不足时也可交替作业,当遇短隧道时,可将上部断面全部挖通后,再挖下半断面。该法施工干扰较少,可进行单工序作业。
条文说明 短台阶或微台阶两种方法可缩短仰拱封闭时间,改善初期支护受力条件,但施工干扰较大,当遇软弱围岩时需慎重考虑,必要时应采用辅助开挖措施稳定开挖面,以保证施工安全。
6.2.4、6.2.5、6.2.6 其他开挖方法主要是指分部开挖方法。¶
与微台法相比,环形开挖留核心土法的主要优点是,其台阶可以加长,一般可取1倍洞跨;比较侧壁导坑法,其机械化程度较高,施工速度可加快;核心土及下部开挖在拱部初期支护保护下进行,施工安全性好。
中隔壁法(CD 法)或交叉中隔壁法(CRD 法)及双侧壁导坑法适用于地质差、断面大、地表下沉有严格要求的情况。据国内外工程实践表明,与台阶法开挖相比,侧壁导坑法尤其是双侧壁导坑法开挖引起的地表下沉量较小,因此特别适用于扁坦大跨度浅埋隧道开挖。
中隔壁的拆除,一定要等围岩变形稳定后才能进行,这是考虑到如果过早拆除中隔壁,该处围岩会加速变形,最终导致失稳、坍塌。一次拆除长度应根据量测数据分析慎重确定,拆除后应立即施作二次衬砌。
Ⅵ级围岩自稳性差,易坍塌,必须采用适当预加固措施,经处治后,才能保证结构和施工的安全。
目前国内外围岩预加固技术发展较快,除了围岩超前预注浆、超前大管棚、小导管注浆等常用的措施外,还有如水平高压旋喷桩、水平搅拌桩、采用专用的链式切削机或多轴钻机开凿拱形槽进行预衬砌等。施工时,应根据围岩性质和工程技术条件选择合适的预加固方法。
6.3 超欠挖控制¶
6.3.1 开挖应按设计要求作业,原则上不应欠挖。但在完整的硬岩及中硬岩层中开挖时,由于岩面硬度较大,往往造成个别部位欠挖,如采取补炮,则势必造成较大的超挖,浪费工料,且二次扰动围岩。故本条文规定了不影响衬砌设计要求和质量的欠挖限值。但拱墙脚以上 \(1\mathrm{m}\) 内衬砌断面不得减薄,因此,本条文规定“严禁欠挖”。¶
6.3.2 统计分析表明(说明图 6.3.2): 在影响隧道超欠挖的诸因素中, 钻孔精度和爆破技术对超欠挖影响最大, 分别为 44.2% 和 20.3%; 因此, 提高钻孔精度和作业人员的钻孔水平对减少超欠挖起着至关重要的作用。¶
6.3.3 测定超挖量的方法可参考说明表6.3.3采用。有条件时,应尽可能采用较为先进的方法测定超挖量。¶

说明图6.3.2 超欠挖影响因素统计分析
说明表 6.3.3 超挖量测定方法
| 测定方法及采用的测定仪 | 测定法概要 | |
| 直接量测开挖面断面积的方法 | 1.使用激光束的方法 | 利用激光射线在开挖面上定出基点,并由该点实测开挖断面 |
| 2.使用投影机的方法 | 利用投影机将基点或隧道基本形状投影在开挖面上,然后据此实测开挖断面 | |
| 采用断面仪的方法 | 3.使用隧道断面自动测定机的方法 | 将激光(或投影器等)光线通过转动棱镜照射到隧道周壁上,测定其反射角,由该反射角通过自附微计算机直接计算出该点至周壁对应点的距离。全部自动操作(该测定方法可采用日本或瑞士产测定机) |
断面仪的方法精度高,速度快,效率高,值得推广。
6.3.4 隧道周边围岩变形量不仅随围岩类别、水文地质和隧道宽度不同而异,而且与施工方法、初期支护、辅助施工措施等密切相关,因此施工中应根据本隧道现场监测数据及时调整下一段同类围岩的预留变形量,以防止实际变形量超过预留量时影响二次衬砌厚度或造成侵入限界,同时也避免因预留变形过大而造成二次衬砌厚度过大或增加回填量等现象。¶
对有明显流变和膨胀性的岩体以及软弱围岩中的浅埋大跨隧道,预留变形量应根据量测信息反馈计算分析选定。
6.3.5 预留支撑沉落量,按土质分松、软石质和中硬岩三种,土质宜取100\~300mm;软石质宜取50\~200mm;硬岩取0\~100mm。这三组数据仅供施工初期参考。实际沉落量的大小,不在于土、石的界限,而在围岩的压力大小,因此,应在施工中观测调整,使其符合实际,最大限度地减少开挖量。¶
条文说明
6.4 钻爆设计¶
6.4.1 为了避免隧道超欠挖和达到预期循环进尺,全断面开挖和台阶开挖应有完整的钻爆设计文件,以便在每次爆破后分析比较,及时修正钻爆参数,提高爆破效果,改进技术经济指标。分部开挖的导坑与扩洞时的周边眼钻爆设计也非常必要。钻爆设计文件力求简明易懂,以能指导钻爆工正确执行钻爆设计。¶
6.4.2、6.4.3、6.4.4 光面爆破是扰动较小、超挖较少的爆破方法,技术难度亦较大。为了达到预期效果,故在6.4.2条中提出5款基本技术要求。¶
国产炸药性能及药卷规格可参见说明表6.4.2-1~说明表6.4.2-3。
说明表 6.4.2-1 可供选用的炸药性能表
| 炸药名称 | 密度(g/cm3) | 猛度(mm) | 爆力(cm3) | 殉爆距离(cm) |
| 1号岩石硝铵炸药 | 0.95~1.10 | 13 | 350 | 6 |
| 2号岩石硝铵炸药 | 0.95~1.10 | 12 | 320 | 5 |
| 炸药名称 | 爆速(m/s) | 氧平衡(%) | 爆热(kcal/kg) | 爆温(°C) |
| 1号岩石硝铵炸药 | - | 0.52 | 972 | 2 700 |
| 2号岩石硝铵炸药 | 3 600 | 3.38 | 881 | 2 514 |
说明表 6.4.2-2 可供选用光面爆破炸药药卷规格
| 炸药名称 | 药卷规格(直径×长度)(mm×cm) | 爆速(m/s) | 密度(g/cm3) |
| 1号岩石硝铵 | 20×(20~60) | 2900~3200 | 0.85~1.05 |
| 2号岩石硝铵 | 20×(20~60) | 2600~3000 | 0.85~1.05 |
| 2号岩石硝铵 | 25×(20~60) | 3000~3200 | 0.85~1.05 |
| 低爆速炸药 | 20×60;20×20 | 1800 | 0.87 |
注:1. 炸药的爆速系指刚出厂时进行试验的爆速。
- 导爆索作为炮眼装药时,按 20g/m 折算为 2 号岩石硝铵炸药。
说明表 6.4.2-3 EL 系列乳化油炸药的主要性能
| 理化性能 | 爆炸性能 | 感度 | 高、低温性能 |
| (1)外观状态银灰色或淡黄色的乳胶体;(2)装药密度1.05~1.31g/cm3;特殊需要时可供1.45~1.55g/cm3;(3)抗水性:常温下在水中浸泡一周后性能无明显变化,可以在水中和地下工程中爆炸 | (1)爆发点:5s延滞期爆发点在330°C以上;(2)爆速4000~5500m/s;(3)猛度16~19mm;(4)殉爆距离≥10cm;(5)威力:对2号岩石炸药的相对体积威力为105~143 | (1)冲击感度:≤8%(2)摩擦感度:0(3)燃烧感度:用气焊火焰直接灼烧,隔一段时间后开始燃烧,火焰一旦离开,燃烧立即停止 | 在-20°C~+45°C均能被一只8号雷管正常起爆 |
周边眼间距 \(E\) 及最小抵抗线 \(V\) 的概念如说明图6.4.3所示。
隧道爆破后开挖轮廓面的平滑度与眼距 E 和抵抗线 V 有密切关系。据德国专家的模型实验结果,取 E/V = 2 时,开挖面凹凸状严重,围岩严重损伤; \(E/V \approx 0.8\) 时,开挖面平滑,与设计轮廓线基本一致。

光面爆破或预裂爆破的参数选用正确与否,直接关系到爆破效果的好坏。本条文所列表6.4.2-1、表6.4.3和说明表6.1.3-1、说明表6.1.3-2中的各参数供初爆时选用。选用的依据除岩石的软、硬及完整、破碎程度外,还应考虑隧道断面大小、形状等。通过初爆和几次试爆逐步修正,即可取得较合
说明图6.4.3 周边眼间距与最小抵抗线
理的参数。有条件时,也可预先进行成缝爆破试验,以取得合理参数值。关于相对距,日本等国一般取 \(E/V \approx 0.8\) ,软岩或裂隙较多的围岩取 \(0.5 \sim 0.7\) 。
周边眼参数还与炮眼直径有关。日本“隧道爆破技术指南”给出说明表6.4.3-4所示的标准值,可供参考采用。
说明表 6.4.3-4 炮眼直径与诸参数之关系
| 炮眼直径(mm) | 间距E(m) | 最小抵抗线V(m) | 装药集中度q(kg/m) | 备注 |
| 34~38 | 0.4~0.6 | 0.50~0.75 | 0.14~0.21 | 考虑空压凿岩机 |
| 42~46 | 0.5~0.7 | 0.65~0.90 | 0.28~0.38 | 考虑油压凿岩机 |
注:各最小抵抗线 V 是由 E/V=0.8 计算得来的。
6.4.5 开挖进尺深度与开挖面稳定程度以及裂缝、节理、涌水等围岩条件有关,还应考虑机械设备、炸药、起爆方法等综合因素。一般手持凿眼机的钻爆深度在3.0m左右,眼深大于3m后,凿眼机工作效率明显降低;如采用凿眼台车钻眼作业,钻眼效率和精度则会大大提高,且钻眼深度依不同性能台车可达6\~15m。¶
6.4.6 炮眼布置,按其作用的不同,分掏槽眼、辅助眼和周边眼三种。¶
1 掏槽眼用来先掏出开挖面上的一部分岩石,增加临空面,改善其他炮眼爆破条件。掏槽眼的形式应根据工程地质条件、凿岩设备、装运设备的因素综合确定。
2 周边眼用以崩落周边的岩石,保证设计开挖轮廓线。
3 辅助炮眼用以扩大掏槽的体积,为周边眼爆破创造有利条件,其布置视岩层的性质特点而定。整体性较好的硬岩,布眼宜密;较破碎的软岩,布眼宜疏,一般均应避开节理或裂隙。
4 隧底两隅附近周边眼的装药量应适当增大或加密炮眼,这是因为该处自由面少,而且多有石渣堆积,起爆承载较大。
6.4.7 掏槽空孔直径与掏槽眼中心的最大距离不同时,爆破效果会发生如说明图6.4.7中所示的四种不同的情况。当孔距 \(a < 1.5\phi\) 时( \(a\) 为装药孔与空孔的中心距离, \(\phi\) 为空孔直径)、槽口中的岩石就会破碎并完全抛出,形成“破碎抛离”的效果,这正是大直径中空孔掏槽的理想效果;当孔距 \(a\) 在 \(1.5\phi\) 与 \(2.1\phi\) 之间时,只能是单独的“破碎”而不¶
条文说明 抛出,破碎的岩石大部分仍残留住槽腔中,特别对于塑性岩石,其碎块或碎屑很可能在槽腔中重新“固结”,而使掏槽失败;当孔距 \(a\) 进一步增大到 \(2.1\phi\) 以上时,岩石只能发生“塑性变形”,即使炸药用得再多,也只能在槽腔中重新形成“挤死”、“烧结”现象。
公路隧道开挖断面较大,要获得理想的爆破效果,必须通过掏槽形成足够大的临空面。说明表6.4.7-1\~说明表6.4.7-3是现场常用的几种大直径空孔的掏槽布置参数。
对称掏槽中空孔直径 D, 掏槽眼中心孔眼的最大距离 a 以及掏槽眼。

说明图6.4.7 掏槽空孔直径与掏槽眼中心距的关系
说明表 6.4.7-1 单位长度装药量 Q 之间的关系
| 中空孔眼直径D(mm) | 50 | 75 | 85 | 100 | 110 | 125 | 150 | 200 | |
| 掏槽眼与中空孔眼的中心距(mm) | 90 | 130 | 145 | 175 | 190 | 220 | 250 | 330 | |
| 掏槽眼单位长度装药量(kg/m) | d=32mm | 0.20 | 0.30 | 0.35 | 0.40 | 0.45 | 0.50 | 0.60 | 0.80 |
| d=37mm | 0.25 | 0.35 | 0.40 | 0.45 | 0.53 | 0.60 | 0.70 | 0.95 | |
| d=45mm | 0.30 | 0.42 | 0.50 | 0.55 | 0.65 | 0.70 | 0.85 | 1.10 | |
说明表 6.4.7-2 单螺旋掏槽中孔直径 D,各掏槽眼与中空孔的中心距
以及单位长度装药量之间的关系表
| 各掏槽炮眼 | a | b | c | d |
| 与中心炮眼的中心距离(mm) | (1.0~1.5)D100~150 | (1.2~2.5)D130~200 | (1.3~1.4)D200~300 | (1.4~1.5)D300~400 |
| 炮眼单位长度的装药量(kg/m) | 0.52 | 0.52 | 0.52 | 0.52 |
双螺旋掏槽中空孔直径 D,各掏槽眼与中空孔的中心距以及掏槽炮眼。
说明表 6.4.7-3 单位长度的装药 f 之间的关系
| 中空孔直径D(mm) | 75 | 85 | 100 | 110 | 125 | 150 | 200 | |
| 各掏槽炮眼与中空孔额中心距离(mm) | a | 110 | 120 | 130 | 140 | 160 | 190 | 250 |
| b | 130 | 140 | 160 | 170 | 190 | 230 | 310 | |
| c | 160 | 175 | 195 | 210 | 240 | 290 | 380 | |
| d | 270 | 290 | 325 | 350 | 400 | - | - | |
| 第一圈掏槽炮眼单位长度装药量(kg/m) | 0.30 | 0.35 | 0.40 | 0.45 | 0.50 | 0.60 | 0.80 | |
| 第二圈掏槽炮眼单位长度装药量(kg/m) | 0.65 | 0.75 | 0.85 | 0.90 | 1.10 | 1.30 | 1.30 | |
6.4.8 岩石很软时可采用导爆管装药型式。眼深小于2m时,可采用空气柱装药型式。硬岩或炮眼较深时,眼底可装一节加强药包,以保证爆破效果。¶
当进行光面爆破时,经常要使用较细的药卷,以在药包与孔壁之间留出较大的空隙,这种装药结构称为不耦合装药。此时,炮孔直径与装药直径之比称为不耦合系数,它反映不耦合程度的大小(不耦合系数 D 或 \(D'\) 的概念如说明图 6.4.8-1)。
采用不耦合装药可避免药包附近岩石粉碎区的形成,减轻径向裂隙对孔壁的破坏,从而减少明显的爆震裂缝,增加坑道围岩的稳定性,提高半孔率。光面爆破理想的不耦合系数为1.5\~2.0。
当使用普通的硝铵炸药进行光面爆破时,由于受炸药临界直径的限制及为防止“管道效应”的影响,过细的药包和过大的不耦合系数是不现实的。此时,可

说明图6.4.8-1 光面爆破不耦合系数概念图1-填塞物(炮泥);2-药卷 \(D = r _ {\mathrm{h}} / r _ {\mathrm{e}} = 2\) \(D ^ {\prime} = V _ {h} / V _ {c} \approx 4 \sim 6\) 用沿炮孔长度方向空气间隔装药代替不耦合装药,即在炮孔内每间隔一定距离,装入一普通药卷后,中间也不填炮泥,只是在孔口部分堵一段炮泥。
不耦合理论认为:炮眼孔内充满由于爆破产生的高压气体,该气体压力如果大于孔壁岩石的断裂强度,则孔壁外周出现破裂圈,压力波通过破裂圈传播到弹性圈后部分应变得以恢复;如果气体压力小于岩石断裂强度,则不存在破裂圈,岩体全为弹性圈。国内外通过理论分析和大量试验,证明不耦合系D取2.0,D'取4\~6较为合理,故条文中提出宜取该值。说明图6.4.8-2表明了炮眼孔壁拉应力与时间的关系,说明图6.4.8-3表明了不耦合系数与炮眼孔壁最大应力关系。

说明图6.4.8-2 炮眼孔壁拉应力与时间之关系

说明图6.4.8-3 不耦合系数与孔壁最大拉应力之关系
由于炮眼深度大于 2m 时采用空气柱装药结构效果差, 故只限于眼深小于 2m 时采用。
光面爆破的装药结构形式有许多种类,说明表6.4.8列出了目前工程上常用的光面爆破装药结构形式。日本等国近年来开发和应用了水压控制爆破法(ABM)和方向性水压爆破法(ABS)。这些新方法具有降低震动,对围岩的扰动小,能够大幅度减小超、欠挖的优点,因而有广泛应用的趋势。
说明表 6.4.8 光面爆破装药结构形式
| 序号 | 装药形式 | 说明 | 模式图 |
| 1 | 采用翼叶套管 | 将药卷装入翼叶套管,使药卷以炮眼中线加空 | ![]() |
| 2 | 采用隔块 | 在药卷与药卷之间安放隔块,以使药卷之间分离。隔块可使用竹、木块、聚丙烯管或纸筒 | ![]() |
| 3 | 采用木塞 | 将木塞系上细绳并推入到眼内一定深度,然后张紧细绳防止木塞移动,并同时填入炮泥一般在采用体积不耦合系数形式时使用这种方法 | ![]() |
| 4 | 采取管筒装药 | 将炸药充填在短管筒内,并用接头将其连接 | ![]() |
| 5 | 大直径管筒连续装药 | 采用比炮眼径稍小的氯乙烯管将导爆线布置在管中央,周围充填炸药,并密封形成管仓 | ![]() |
| 6 | 刺爪式管筒间隔装药 | 用刺爪式氯乙烯管将药卷按一定间隔裹紧 | ![]() |
| 7 | 水压控制爆破法(ABM) | 在灌水的管筒中装入炸药,并密封,利用水压效果进行爆破 | ![]() |
| 8 | 方向性水压爆破法(ABS) | 在设置有凹面反射的管筒中灌满水,装入装药,并密封,利用水压的反射作用,使爆破产生方向性效果 | ![]() |
条文说明
6.4.9 采用毫秒雷管、导爆管起爆,可以提高爆破效果。毫秒雷管分段起爆时间差很小,特别是12段以下的雷管,分段相差最多不超过100ms。根据实测,当分段起爆时差小于50ms时,爆破震动波峰有叠加现象,增大了对围岩的扰动。因此,提出起爆时差可取50\~100ms,并规定周边眼的雷管应与内圈眼的雷管跳段使用。¶
6.4.10 采用光面爆破时,如果只注意控制周边眼用药量而忽视内圈眼的药量控制,其爆破效果是很差的。因为,由内圈眼段爆破产生的裂缝开展深度往往大于由周边眼爆破产生的裂缝深度,前者为后者的0.7\~5.3倍(据国外实验资料),深入到周边眼的外侧围岩中。其结果是开挖后的裂缝深度取决于内圈眼段的爆破效果。因此,对邻近周边眼的内圈眼段的装药量应给予控制。¶
6.4.12 变更钻爆设计应根据围岩地质的变化以及本细则开挖条件来确定。变更设计应慎重。影响爆破效果的因素很多,如围岩条件、钻爆参数、起爆方式等。在按爆破设计完成初次爆破后,应根据石渣块度大小、爆堆形状、爆后轮廓形状、超欠挖量、炮眼残留量、石渣抛掷距离等因素,认真分析各影响因素与爆破设计参数之间的内在因果联系,及时修正爆破设计参数以获得理想的爆破效果。例如:当轮廓形状差和超欠挖较大时,就应分析具体原因,调整周边眼参数和周边眼装药药量或周边眼起爆方式。¶
6.4.13 爆破器材的外观检查包括:雷管管体是否有压痕、锈蚀、破损、加强帽是否歪斜;导爆管端头封口,有无异物或堵塞,有无折伤、穿孔、油污,断药;导火索、导爆索表面有无折伤、压痕、变形、霉斑、油污;粉状硝酸铵类炸药是否有吸湿结块,乳化现象;水胶炸药是否有稀化或变硬。¶
爆破器材的检测项目应包括:爆破漏斗试验;炸药的爆速和殉爆距离试验;导爆管的传爆速度、延时雷管的延时时间;导爆管的起爆网路及其连接方式的传爆试验;导爆索的爆速、起爆能力;起爆雷管与导爆索的捆扎和导爆管连接件的试验。
6.4.14 钻眼前在开挖面标出设计的炮眼位置,以保证正确实施,在全断面法开挖中尤为重要。¶
6.4.15 炮孔堵塞质量的好坏对爆破效果和炸药消耗量具有重要影响,也是目前隧道爆破施工作业中最容易被忽视的一个环节。之所以必须强调炮孔堵塞,这要从堵塞的作用谈起。它的作用就是延缓爆轰气体的迅速泄出,延长爆轰气体的作用时间。炸药爆炸产生强烈的爆轰波,生成高温高压气体。爆轰波传入岩石,成为岩石中的冲击波,进而衰减为应力波。岩石在应力波的作用下产生初始裂隙,高温高压气体的急速膨胀和沿初始裂隙的进一步“楔入”,使裂隙继续扩张,岩石破碎,并被抛掷出去。不堵炮泥,爆生气体过早地从孔口冲出,其膨胀做功的能力大部分白白浪费掉了,自然要影响爆破效果。因此,要充分发挥爆生气体在破碎岩石的作用,必须强调堵塞质量。¶
条文说明 有人认为,“炸药将岩石都炸碎了,堵点炮泥能起得了什么作用?”其实,填塞炮泥的作用,简言之,一靠“惯性”,二靠“自封”。这好比在炮孔中放一节炮泥,如果用炮棍慢慢推,可以一直将它推到孔底。而如果用炮棍猛击,则由于炮泥的惯性,在炮泥整体尚未移动多大距离时,直接受到冲击的一端就发生了横向膨胀,挤住了孔壁,以后再用炮棍猛捣,只会越捣越紧,最终还是卡在原处不动。炮孔中的炸药爆炸,比炮棍猛捣的作用要强烈多少万倍不止,因此,炮泥的这种“自封”作用也要强得多。正因如此,炮孔应当选用惯性大(密度大)、易横向塑性变形并且摩擦系数大的材料堵塞,较好的材料为黏土:沙子=2:1,含水量约为25%(即比较干硬、如“砖坯泥状”)。
现场试验和大量爆破实践证明:堵塞长度一般不应小于最小抵抗线(或排距),通常为最小抵抗线的1.0\~1.2倍;周边孔最小不得小于400mm;浅孔应将余孔全部堵塞。
6.4.16 周边眼以一次同时起爆为宜。但如果围岩稳定性较差,全部周边眼一次同时起爆,震动较大。为安全起见,也可分组起爆。¶
6.4.17¶
1 以炮眼痕迹保存率来检查光面爆破的效果,是较简单且有效的方法,计算时可按目测的数据为准。检查炮眼痕迹的目的是为了及时修正钻爆参数,取得良好的爆破效果。松散软岩很难保留炮眼痕迹,可不强求数据,只要开挖轮廓成形较好,也可作为合格。
两茬炮眼衔接台阶,是由于凿岩机操作上的原因而形成的。它因采用的钻眼机械和眼深而稍有不同,当采用大型钻眼台车开挖或眼深大于3m时可另定。
(1)围岩扰动深度。指最后从岩壁始至岩体内部,受爆破影响的围岩扰动厚度,是用声波量测方法在现场确定的。一般应尽快在开挖后量测,并与围岩因应力场重分布等原因产生的松弛加以区分。
(2)震动速度。这是指质点垂直向的拱顶震动速度:可以是所要求部位的实测质点震动速度,也可以是实地区段量测振速的回归经验公式推算的质点震动速度。
(4) 炮眼利用率以月平均炮眼利用率计, 即
6.4.18 监测围岩变化的目的在于科学地修正设计参数并做到合理施工。有条件的可采用声波仪、测震仪等先进仪器,以避免引用经验数据和简单直观的判断。¶
在实际开挖隧道时,难以单独考虑光爆效果来测定围岩体的裂缝或松弛区域,而一般是通过新奥法(NATM)量测项目来测定爆破的综合效果(参见说明表6.4.18)。
| 测定方法 | 测定法概要 | ||
| 裂缝的测定方法 | 直接测定 | 1.目测的方法 | 对爆破面作肉眼观察,判断是否出现新鲜裂缝,根据节理、弱线等情况判断原裂缝是否开展 |
| 2.采集岩芯的方法 | 在爆破后分别采集岩芯并比较,判别有否裂缝发生 | ||
| 间接测定 | 3.通过测定山体震动的方法 | 测定由爆破引起的山体震动,并求出山体的变形速度振幅,如果它超过山体自身的固有值,则可判断出现了裂缝 | |
| 松弛区域的测定方法 | 1.测定地中多点位移的方法 | 通过埋设在地中的多段式位移计,测定山体的变形,把发生变形的围岩范围视为松弛区域 | |
| 2.测定岩体内应力的方法 | 通过测定锚杆轴力等,由锚杆轴力大小及其变化等判断松弛区域 | ||
| 3.测定岩体内弹性波速的方法 | 在隧道开挖周壁上设多个测点通过发射不同深的弹性波求得其传播速度.进而可判断松弛区域 | ||
| 4.使用检查孔的方法 | 在隧道的上部开凿检查孔,注入地下水,由透水度的变化可观测裂缝的状况,进而判断松弛区域 | ||
| 5.反分析数值计算方法 | 通过实测位移、逆算围岩参数,推求围岩塑性(松动区域) | ||
爆破引起的变形速度振幅可采用下式推算:
式中:V——变形速度振幅(mm/s);
W——装药量(kg);
R——自爆源至观测点距离(m);
K、 \(\alpha\) 、 \(\beta\) ——均为随岩质和弹性波速变化的系数。
式(说明6.4.18-1)为集中装药时推求观测点处变形速度振幅的经验方式。
式中:l——dx 的装药密度;
条文说明

说明图6.4.18-2所示为将 \(K = 700, \alpha = 0.7, \beta = 1.5\) (花岗岩的情况)代入式(说明6.4.18-2)的计算结果。对此图考察可知:轻量装药则裂缝带范围明显变窄。
观测点

说明图 6.4.18-2 变形速度振幅与距离及装药量关系
7 支护与衬砌¶
7.1 一般规定¶
7.1.1 对于不同级别的围岩,结合断面大小和施工条件等实际情况应选择不同的施工支护方式,喷锚支护适应性较广,选择支护方式应优先选用锚、喷或喷锚联合作为临时支护。永久支护应按设计要求进行施工。¶
7.1.2 围岩条件较差,开挖面短时间不能自稳或喷锚衬砌难以及时成型时,在使用钢架支撑的同时,应考虑采用超前支护(主要包括:超前管棚、超前小导管、超前锚杆)、地层预加固(地表锚杆、超前注浆等)措施。同时可考虑改变开挖方式(如:采用弧形导坑、双侧壁法、中隔墙法施工,预留核心土、正台阶等),保持地层稳定,避免塌方。¶
7.1.3 由于地质条件复杂,不同围岩地质条件自身稳定和承载能力不同,隧道开挖方式、支护手段和支护时间与围岩稳定密切相关,在工程实施过程中,为了掌握施工中围岩稳定与支护受力情况,应通过对围岩与支护的观察和施工量测,掌握围岩动态及支护结构受力状态、掌握施工中各种信息,及时合理地安排施工工序、修改支护参数,以达到确保施工安全、节约工程造价的目的。调整支护参数、改变施工方法,须设计、监控、监理、施工四方,根据现场监控量测信息及分析结果,及时共同讨论处理方式。¶
7.1.4 通过现场跟踪地质调查和超前地质预报,掌握前方地质情况,以便提前安排采取相应措施。¶
7.1.5 本条是对隧道衬砌施工的总体要求。进行隧道衬砌(包括喷锚衬砌)施工时,中线、高程,隧道开挖断面形状、几何尺寸必须满足设计要求。除测量精度必须符合要求外,还应事先考虑施工误差,超欠挖控制。否则,将影响衬砌厚度、隧道净空。对复合式衬砌,初期支护完成后,应再次检查内空尺寸,保证二次衬砌的厚度。有条件时应采用激光断面仪精确测量。¶
7.1.6 工程材料是否合格是施工质量和工程安全的基本保障,必须满足设计和规范要求。¶
条文说明
7.2 喷射混凝土¶
7.2.1 喷射混凝土工艺主要有三种:¶
(1) 干喷 用搅拌机将集料和水泥拌和好, 加入速凝剂, 投入喷射机料斗, 将混合料输出, 在喷头处加水喷出。采用干喷机作业。
(2) 潮喷 将集料预加水, 浸润成潮湿状, 再加水泥拌和, 加入速凝剂, 投入喷射机料斗, 从而降低上料和喷射时的粉尘。采用干喷机作业。
(3) 湿喷 将拌和好的混凝土, 投入喷射机料斗, 用喷射机压送, 在喷头上添加速凝剂。采用湿喷机作业。
干喷作业时粉尘大、回弹多、环境很差、材料浪费大,喷射混凝土的密实度较差,质量难保证。潮喷作业与干喷作业基本相同,粉尘有所减少,但没有实质性改变。而湿喷作业,上述问题得到较好解决。所以,要求采用湿喷工艺,不应采用干喷工艺。
7.2.2 喷射混凝土的材料是根据《公路隧道设计规范》(JTJD70—2004)第5章的相关条款要求制定的。¶
1 采用普通硅酸盐水泥是因为它含有较多的 C3A 和 C3S,凝结时间较快,特别是与速凝剂有良好的相容性。考虑到隧道内的特殊性,水泥要求采用强度等级不应低于 32.5MPa。特种水泥没有固定的批量的定型产品,必须通过现场试验确定掺量,混凝土的强度指标必须满足设计要求。
2 粗集料的粒径,目前国内的喷射机可使用最大粒径为 25mm,但为了减少回弹和管路堵塞,故条文规定不大于 16mm。细集料采用中粗砂及细度模数宜大于 2.5 的规定,不仅是为了有足够的水泥包裹细集料,有利于获得足够的混凝土强度,同时可减少粉尘和硬化后混凝土的收缩。砂的含水率宜控制在 5%\~7%,主要是为了减少具有活性的水泥颗粒的损失,减少粉尘,也有利于水泥的充分水化。
3 为了改善喷射混凝土的性能,适应工程需要,加入有关外加剂是当前一种不可缺少的重要手段。如为提高早期强度可掺早强剂;使喷射混凝土速凝可加速凝剂;为减少喷射混凝土回弹及粉尘可加增黏剂等。目前除速凝剂等少量外加剂大量生产外,其他外加剂还处于试制或小量生产,而且各种外加剂还在不断改进、不断创新。本条未规定具体产品型号,但采用时应满足本条提出的基本要求,即使采用一种外加剂满足了某一特殊需要,也不能对混凝土原有性能产生不良影响。为此,可能要采用多种外加剂的组合。选用时,应结合工程实际情况进行验证、改进,使用前进行相应试验,找出合理组合及其掺量。
4 速凝剂是喷射混凝土必须使用的外加剂,它的质量和掺量对喷射混凝土的强度、质量和成本都是很重要的。速凝剂对于不同品种的水泥,其作用效果是不同的,而且速凝剂的凝结时间也会因环境温度的不同而有差别。为此,需要在使用前进行与水泥相容性和速凝效果的检验,前者主要是检验喷射混凝土的强度等是否受到影响,如受到影响则应采取相应改进措施,后者是在满足凝结时间的要求下确定适应水泥品种与现场温度变化时的相应掺量,一般情况下可采用水泥质量的2%\~4%。
5 不得使用污水、pH 值小于 4 的酸性水和含硫酸盐量(按 \(SO_{4}^{2-}\) 计)超过水质量 1% 的水。
7.2.3 混凝土的施工准备工作关系到工程质量。开挖断面检查应合格,以防止侵入净空;清除松动岩块,防止喷层早期剪切破坏;吹洗岩面以使混凝土黏结良好;设置控制喷射混凝土厚度的标志是为了保证喷层厚度。当岩面有渗漏水时,应先治水再喷射混凝土,采用凿槽、埋管等方法引导、疏干。喷混凝土施工过程中应有良好的工作条件和作业环境,保证工作区段的连续作业。连续作业是保证喷混凝土质量的重要条件。¶
7.2.4 喷射混凝土作业的基本要求:¶
1 喷射作业分区段进行,是考虑到喷射机械的工作能力和作业半径.也为了便于管理检查,有利于保证喷射混凝土厚度和质量。自下而上可避免先喷上部时松散回弹物污染下部未喷射的岩面,且喷好下部喷层对上部喷层起支托作用,可减少或防止喷层松脱。
2 一次喷射混凝土厚度要适当,过薄则粗集料不易黏结牢固,增加回弹量;过厚则由于混凝土自重下坠,影响混凝土与岩面的黏结力,不易保证喷层致密。
3 喷混凝土分层作业时,在前一层混凝土终凝后才能进行下一层喷混凝土作业,避免对前一层喷混凝土造成损害。两层时间间隔较长时,表面已蒙上粉尘,受喷面应用风、水吹洗干净。岩面有较大凹洼时,应结合初喷找平。
4 喷射混凝土回弹物,已经发生水化作用,混凝土已凝固,不得重新用作喷射混凝土材料,只能作废料处理。
5 喷嘴垂直岩面时,喷射效果最好,斜向喷射时,易产生分离、回弹增加、剥离多。喷射距离应以冲击速度和附着强度为最佳状态的条件确定。一般情况下湿喷为1.5\~2.0m。喷射压力是影响喷射混凝土粉尘量和回弹率的重要因素之一,风压宜保持在0.1MPa左右。近几年来工程上出现了一种怪现象,当出现超挖,承包人为了节省喷射混凝土量,在设有钢架的超挖地段,填塞木板、包装袋、片石等作为受喷面,使初期支护与围岩脱离,初期支护不能与围岩共同工作,实际上形成了不与围岩共同工作的整体式衬砌,这是非常危险的。
7.2.5 喷射混凝土后应进行初期养护,免受低温、干燥、急刷温度变化等有害影响。养护时间是根据喷混凝土后期强度增长确定,7天以后喷混凝土的强度增长很小。¶
7.2.6 钢纤维喷射混凝土施工与普通喷混凝土的施工过程基本一样。钢纤维的规格应符合要求、集料级配要求更高,粗集料粒径过大,容易堵管。对钢纤维的掺量,应在现场用计量器具计量。¶
7.2.7 钢纤维喷射混凝土施工与普通喷混凝土的施工过程基本一样。¶
7.3 锚杆¶
7.3.1 锚杆种类选择应符合设计要求。作为永久锚杆,砂浆的饱满程度是确保锚杆安装质量的关键,孔内砂浆不饱满密实,影响锚固效果,必须保证锚杆孔内注满砂浆,保证全长黏结效果。¶
7.3.2 锚杆安装作业应在初喷混凝土后、复喷混凝土前进行。对Ⅳ级以下围岩应尽快施作,一般不超过一个开挖循环;对Ⅲ级以上围岩,可根据围岩情况,工作环境,适时一次或分步施作锚杆,锚杆施工全部完成后距掌子面的距离不应大于10m,且必须保证安全。¶

说明图 7.3.2 锚杆施工顺序
条文说明
7.3.3 锚杆材料要求:¶
1 锚杆杆体指标是保证锚杆作用的基本要求,要求极限强度与屈服强度的比值大于1.2,是为了防止锚杆受力产生脆性破坏、突然断裂。
2 锚杆钢筋是通过锚孔内的砂浆将围岩内部应力传递给锚杆发挥作用,要求锚杆用的各种水泥砂浆强度不低于 M20,是为了保证锚杆与砂浆,以及砂浆与孔壁的黏结效果,有效传力。砂浆配合比(质量比)根据不同的锚杆种类选配,砂应采用细砂,粒径不大于 2.5mm。
3 锚杆垫板要求具有一定的强度和刚度,采用 Q235 钢,满足要求、供料方便,可在工地加工车间制作。
7.3.4 锚杆孔施工要求:¶
1 侧墙及拱腰部位锚杆孔一般钻孔设备都可以实现不同角度的钻孔作业,而在拱部钻孔采用气腿式凿岩机不能实现径向垂直岩面钻孔,所以应考虑采用专用锚杆钻机或钻孔台车钻孔。
2 单孔位置允许偏差为 \(\pm150mm\) ,但必须控制累计误差,以保证锚杆设计密度,要求隧道10延米范围内的累计误差不大于 \(300\mathrm{mm}\) ;环向左右两侧累计误差不大于 \(300\mathrm{mm}\) 是指从隧道拱顶中线位置向两侧分别控制累计误差。
3 钻孔方向尽可能与岩层层面或主要结构面垂直或呈大角度相交,是为了更好地发挥锚杆作用。顺岩层层面和结构面方向的锚杆作用不大。
7.3.5
2 仅给出一个范围,施工时应根据具体材料,按批量由试验确定。
3 砂浆质量是确保黏结力和锚固力的核心,必须充分注意,严格控制在初凝之前用完。
4、5 这些操作要求,旨在确保灌浆饱满,黏结牢固,使锚杆可靠。
7.3.6 中空注浆锚杆的锚杆体就是注浆管,压注浆液后不仅能锚固杆体,注浆压力较大时部分浆液会渗入锚孔的裂隙中,起到加固围岩的作用。上仰孔应设止浆塞和排气管。¶
7.3.8 采用普通水泥砂浆锚杆时,如遇孔内出水,则应避开,就近另行钻孔,再进行注浆和安设锚杆。也可改用其他种类锚杆,如早强速凝药包式锚杆或树脂锚杆等。早强药包锚杆,锚杆药包主要有硅酸盐与硫酸盐两大系列,分速凝型、早强型、早强速凝型。树脂锚杆用的树脂卷,出厂时有一定的使用期限,过期树脂卷不得使用。安装时,用杆体将树脂卷送入孔底,用搅拌器搅拌树脂时应缓缓推进杆体,搅拌时间一般为30s。搅拌完毕后将孔口处杆件临时固定,15min后可安装托板。对使用搅拌器的方法提出要求,是为了迅速将凝固剂和树脂拌和均匀,达到设计锚固力。¶
7.3.9 锚杆垫板在不完全平顺的岩面上安装,垫板与喷混凝土层难以完全紧贴,可能出现翘斜、产生间歇,应立即用M20砂浆或喷混凝土填塞,使垫板与喷混凝土层密贴,保证垫板发挥作用。¶
7.3.10 楔缝式锚杆,其锚固作用取决于锚头与岩壁之间是否在楔紧后胀牢。此外,锚杆施工后,经过一昼夜左右应再次紧固,以后还应定期检查,否则容易松弛失效。¶
7.3.11 自钻式锚杆是将钻杆作为锚杆,钻孔过程即为锚杆插入过程。锚孔成孔后,钻杆不拔出,钻杆中空作为注浆通道,灌满锚孔砂浆。钻杆可任意切割或接长。在锚孔成孔困难或有严重塌孔的地层中使用。¶
7.4 钢架¶
7.4.1 目前使用的钢架主要有:格栅钢架和型钢钢架。型钢钢架是热弯或冷弯加工而成,具有刚度大、承受能力强、能及时受力的特点,在软弱破碎围岩中,需采用超前支护的围岩地段或处理塌方时使用较多。但型钢钢架与喷混凝土黏结不好,与围岩间的空隙难于用喷射混凝土紧密充填,由于型钢两侧喷混凝土被型钢隔离,导致钢架附近喷射混凝土出现裂缝。格栅钢架是由普通钢筋通过焊接加工而成,它与型钢架相比,有受力好、质量轻、刚度可调节、省钢材、易制造、易安装,钢架两侧喷混凝土能连成整体、相互依靠等优点,应大力推广使用。¶
条文说明
7.4.2 钢架加工要求¶
钢架的加工制作好坏,直接影响钢架的使用效率,必须精心加工制作。现场应有必要的场地,一般不容许在洞内制造。如出现钢架长度不够,需要接长时,接长段除满足设计几何形状外必须采用钢板连接。格栅钢架所有钢筋结点焊接应符合《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)要求。
7.4.3 钢架安装要求¶
1 钢架架设后能起到立即支护的作用,且有较大的承载能力。在需要设置钢架的地段,围岩地质较差,自稳能力弱,初期支护与开挖面的距离短(1~3m),在前方掌子面和后方初期支护作用下,短时间内围岩尚可自稳,有时间先进行喷混凝土作业、封闭围岩,也是钢架靠岩面一侧保护层的需要。所以应先初喷一层混凝土,再安装钢架。
2 检查开挖断面轮廓、中线及高程,是为了发现并清除欠挖,保证钢架安装准确。
3 钢架和围岩之间有间隙用楔块楔紧,使钢架尽早受力。
7.4.4 为确保钢架的支护效果,钢架和喷射混凝土应形成一体,尤其是格栅钢架本身刚度不大,如若不被喷射混凝土包裹,则起不到应有的作用。为此,钢架背后不能有空隙,要仔细地喷射。钢架支撑一般是与喷射混凝土、锚杆或加强钢筋等共同保持隧道稳定的支护构件之一,要保证钢架与喷射混凝土成为一体来有效地发挥支护功能。¶
7.6 模筑混凝土衬砌¶
7.6.1 本条是对隧道衬砌施工总的要求。¶
(1) 进行隧道衬砌施工时,中线、高程必须达到设计要求,隧道内轮廓满足设计要求。
(2) 材料符合要求是衬砌质量的基本保证。
(3) 衬砌模板及支架的强度和刚度要求, 是为了保证混凝土成形规整、美观。
(4) 应检查开挖断面轮廓和初期支护之后的轮廓断面, 检查超欠挖。处理欠挖后应补喷混凝土, 并满足喷混凝土厚度要求。
(5) 模板出现不正常裂隙和孔洞时应予以修补、堵塞或撤换,模板接缝应紧密,不得漏浆。
公路隧道施工技术细则(JTC/T F60—2009) (6) 检查防水板有无假焊、漏焊,排水盲管定位正确,预埋件固定牢固,不得移位。
(7) 挡头板与岩壁间隙应嵌堵紧密, 防止侧向漏浆。
(8)由于软硬岩层的地基承载力不同,有时相差很大,为避免因不均匀沉降引起的衬砌开裂和其他病害,规定在硬软岩层分界处应设置沉降缝;V、IV级围岩均属软弱或破碎岩层,连续长度大于30m时应考虑设沉降缝;洞口地段一般埋深较浅,易受自然条件影响,稳定性较洞内差。据调查,隧道衬砌病害,以洞口段居多,特别是明洞与暗洞交界处、不设明洞的洞口第一环衬砌与二环衬砌连接位置特别突出,这些位置应设沉降缝。在严寒地区,由于温度差异,应在洞口和易受冻害地段设置伸缩缝。衬砌的施工缝与设计的沉降缝、伸缩缝设在同一位置。
(9) 对已完成支护地段, 通过观察发现有不良现象, 应进行修补和处治, 并对其使用和长期稳定性做出评价。
7.6.3 主洞模板的要求¶
1 模板衬砌台车支架要求有足够的强度和稳定性,保证混凝土浇筑过程中不变形、不跑模、不移位;模板衬砌台车应有自己的行走和升降装置,便于整体移动和准确就位。
4 振捣窗的设置是为了检查和捣固边墙及边墙下部的混凝土,振捣窗宜按梅花形布置。
7.6.4 特殊洞室模板的要求¶
(1) 特殊洞室, 因工程量较小, 从经济上考虑, 可以采用拼装模板。
(2) 先拱后墙施工, 在拱墙交界处混凝土不易浇筑密实、拱圈容易产生不均匀沉降, 导致拱圈开裂; 边墙开挖会损伤拱圈混凝土和防水层、欠挖处理困难, 禁止使用。
7.6.7 混凝土施工要求¶
(1) 混凝土配合比关系到混凝土的强度, 施工工艺的适应性, 应事先进行配合比试验; 由于各工地材料, 含水量各有差异, 所以必须现场取样进行试验。
(2)随着机械化水平的普及和提高,泵送混凝土工艺已普遍采用、人工送料、传送带送料,存在许多缺陷,已基本淘汰。
(3) 拌和后的混凝土, 在温暖干燥条件下 1h 内使用完毕, 低温湿润条件下 2h 内使用完毕, 已经达到初凝的剩余混凝土应废弃。
(4) 混凝土搅拌运输车有自拌功能,在运送中不产生离析,应优先采用。
7.6.10 一般情况下,作为复合式衬砌的二次模筑混凝土衬砌不承受围岩压力,应在围岩和初期支护变形基本稳定后进行。当围岩条件差,变形较大、不稳定时,并出现明显流变特性时,二次衬砌承受因围岩流变产生的压力和松散压力,须根据设计要求加强初期支护并及早施作仰拱和二次衬砌。¶
条文说明
7.7 仰拱和底板¶
7.7.1 设计上多在软岩及膨胀性围岩地段设仰拱,应先于拱墙尽早施工完成,并一定要超前施工,及时封闭仰拱是保持洞室稳定的关键,此类工程教训颇多。¶
7.7.2 为确保底板整体稳定宜采用一次灌注混凝土成型工艺。当底板混凝土半幅浇筑时,应做好接缝处防水处理。¶
7.7.3 仰拱填充材料应符合设计要求。仰拱填充应在仰拱混凝土达到设计强度的 \(70\\%\) 后施工,不得在施工中为了减少工序采取了仰拱同仰拱填充采用同一强度等级混凝土一次灌注方法,这样不仅加大了成本而且改变了隧道衬砌的受力状态,在仰拱与边墙界面处因仰拱(连同填充)刚度变化过大,产生较大的应力集中,成为受力的薄弱环节。¶
8 小净距隧道及连拱隧道¶
8.1 小净距隧道¶
8.1.1 在选择小净距隧道的开挖方法时,特别是对IV、V级土质或软弱围岩、或者超小净距隧道,要重点考虑减小中岩柱(墙)的塑性区,减小对中岩柱(墙)的扰动,缩短中岩柱(墙)处于不利状态的时间,及时甚至提前加固中岩柱(墙)。应综合考虑隧道工程地质和水文地质条件、小净距隧道断面形式、尺寸、埋深、施工机械设备、工效、工序转换和工序配合等因素,选取适宜的开挖跨度、开挖顺序和开挖次数,使中岩柱(墙)变形较小,并且支护能够及时施作,及时封闭成环,有效控制中岩柱(墙)的变形。总之,应遵循“少扰动、快加固、勤量测、早封闭”的原则,将中岩柱(墙)的稳定与加固作为小净距隧道的施工重点。¶
研究表明,当每段起爆时间间隔大于100ms时,各段爆破产生的地震波无明显叠加。
8.1.3 表 8.1.3-1 \~ 表 8.1.3-3 中是根据四川省公路规划勘察设计研究院在西部交通建设科技项目《双洞小净距隧道设计与施工关键技术研究》中的控制标准制定的,可在施工控制中参考。先行洞的开挖可采用与分离式隧道相同的施工方法,但应控制爆破对中岩柱(墙)的振动。后行洞的开挖,当采用侧壁导坑法开挖时,宜先开挖靠近中岩柱(墙)侧,这样有利于对中岩柱(墙)进行支护,在全断面未开挖的情况下,及早取得中间岩开挖后的变形量测结果,可为全断面开挖后存在的风险提供超前预报和超前处理时间。当遇隧道断面较大、围岩条件较差、隧道浅埋、地下水丰富时,围岩难以自稳,应对围岩进行超前预加固、地表加固或对单侧侧壁的上、下台阶进一步采用分步开挖。¶
8.1.4 及时施作初期支护,及时封闭成环,是控制围岩变形的有效手段,对控制中岩柱(墙)变形尤为重要。¶
8.1.5
1 由于施工现场工作空间有限,锚杆应分成多段加工.采用连接套进行连接安设。因此,在锚杆制作过程中应充分考虑不同位置处锚杆安设空间大小,以便正确确定锚杆分段长度。锚杆两端应预加工长度大于30cm的螺纹,并配备相应尺寸的垫板及螺帽。插入孔内一端的螺纹段杆体应用塑料膜包裹,以保护螺纹不被砂浆粘结。垫板及螺帽必须满足预加应力强度要求。
条文说明 2 钻孔的布置应符合设计要求,一般为从左洞右侧拱腰到右侧墙脚处,对应于右洞应从左侧拱腰到左侧墙脚处。
3 安装注浆管时,在注浆管孔口处用胶泥与麻丝缠绕,使之与钻孔孔壁充分挤压塞紧,实现注浆管的止浆和固定,在胶泥凝固到有足够强度后方可注浆。注浆结束后及时对注浆效果进行检查,如未达到设计要求时,必须补充注浆。注浆机具设备应性能良好,操作应简便,并应满足使用的要求。
4 锚杆固定端和张拉端沿纵向间隔成排布置,在同一截面上间隔进行张拉,以避免产生局部压应力集中现象。
8.2 连拱隧道¶
8.2.1 本条主要根据连拱隧道的工程特点给出了连拱隧道的施工原则。由于连拱隧道跨度较大,结构复杂,开挖与支护交错进行,使得围岩应力变化和支护荷载转换变得尤为复杂,因此应根据围岩条件、工程规模、支护类型和施工方法等选择监控量测项目。¶
8.2.2 无论是直中墙还是曲中墙的双连拱隧道,目前的开挖方法均分为两大类:一是以按两个独立单洞考虑的开挖法,另一类则是先挖导洞再修建中墙的开挖法,目前国内绝大多数双连拱隧道的设计与施工都是按照先挖导洞修建中墙考虑的连拱结构。在具体的工程运用中开挖的实际步骤有多有少、开挖的先后顺序不一,开挖方法可分成四小类,分别为“中导洞—双侧壁三导洞开挖法”、“中导洞—正洞台阶开挖法”、“中导洞—两侧下导洞开挖法”和“先左洞后右洞开挖法”。¶
9 监控量测¶
9.1 一般规定¶
9.1.1 近年来,已进行了大量的监控量测工作,取得了较大的成效,但仍存在许多问题。例如:在施工中量测计划脱离实际,不按设计要求编制量测计划,计划不落实,量测作用不明显等。为使监控量测充分发挥技术经济效益,首先应根据设计要求,并结合隧道的工程地质和水文地质条件、支护类型和参数、施工方法以及所确定的量测目的等进行编制切实可行的量测计划,并在施工中认真组织实施。¶
现场量测计划的主要内容包括:量测项目、测点布置、量测仪器、量测频率、数据处理及反馈、量测人员组织等;同时应考虑量测费用的经济性,并注意与施工的进程相适应。
9.1.2 监控量测的主要目的是了解围岩稳定性、支护结构承载能力和安全性信息,确定初期支护补强及二次衬砌合理的施作时间,为在施工中调整围岩级别、变更设计方案及参数、优化施工方案及施工工艺提供依据,直接为设计和施工管理服务。¶
9.1.3 隧道工程属于地下隐蔽工程,施工中有可能出现实际的地质条件与设计时所考虑的地质条件不一致等不可预见的因素,这就需要及时根据监控量测的数据修正设计参数和调整施工措施;另外,监控量测数据也是评价隧道施工对周边环境如建(构)筑物等影响的主要依据之一。为确保监控量测的准确性,应由专业人员开展监控量测工作。¶
9.1.4 目前,对同一物理量测试手段和方法较多,仪器价格、测试方法和费用相差较大,在实际操作中,应根据监测的目的、内容及精度要求,选择简单适用、稳定可靠、操作方便、量程合理的测试仪器。¶
9.1.5 公路隧道的设计,常以工程类比法为主,并以现场监控量测进行工程实际检验和修正。因此监测、施工、设计单位必须紧密配合,共同研究,才能完成设计的全过程。¶
施工信息包括施工观察、现场地质调查和现场监控量测等内容。施工信息是隧道开挖后围岩稳定性的动态反映,也是修正设计的依据,必须对反馈的信息作全面分析,最后才能确认或修改设计参数。
条文说明
9.2 量测作业¶
9.2.1 洞内、外状态观察对掌握围岩动态和支护结构工作状况非常重要,特别是在不良地质条件下更是确保施工安全和工程质量的必不可少的措施。洞内、外观察和量测结果一起分析,对于优化设计方案、调整施工参数及科学地进行施工组织和管理十分重要。¶
9.2.2 在地下工程测试中,位移量测(包括收敛量测)是最有意义和最常用的项目。它具有稳定可靠、简便经济等特点,测试成果可直接指导施工、验证设计、评价围岩和初期支护的稳定性。由于周边位移量测、拱顶下沉量测较其他量测项目实用,并便于推广应用,因此将这两项测试项目列为必测项目。¶
洞口、浅埋隧道或隧道浅埋段,多位土质或软弱围岩。一般将会产生较大的地表下沉。为了评判隧道的围岩稳定性和支护效果,地表下沉量测尤为重要,是必不可少的必测项目。另外,地面有建(构)筑物,对地表沉降控制要求严时,也应进行地表下沉量测。
9.2.3 量测部位和测点布置的条文说明如下:¶
1 我国锚喷支护规范中规定,应测项目的量测间距一般为 \(20 \sim 50 ~m\) 。但对于洞口段,浅埋地段,特别软弱地层段应小于 \(20 ~m\) ,间距为每 \(5 \sim 50 ~m\) 一个量测断面。
选测项目的测点纵向间距应视需要而定,或在有代表性的地段选取若干个测试断面。凡是地质条件差或重要工程,应从密布点。
地表下沉量测的测点应与净空水平收敛和拱部下沉量测的测点布置在同一横断面上。
说明表 9.2.3-1 摘自日本《新奥法设计施工细则》。
说明表 9.2.3-1 净空位移、拱顶下沉的测点间距(单位:m)
| 围岩\条件 | 洞口附近 | 埋深小于2b | 施工进展200m前 | 施工进展200m后 |
| 硬岩地层(断层破碎带除外) | 10 | 10 | 20 | 30 |
| 软岩地层(不产生很大塑性地压) | 10 | 10 | 20 | 30 |
| 软岩(产生很大塑性地压) | 10 | 10 | 20 | 30 |
| 土砂 | 10 | 10 | 10~20 | 20 |
注:b为隧道开挖宽度。
2 净空位移量测(收敛量测)的测线数,可参照说明表9.2.3-2及说明图9.2.3-1。
说明表 9.2.3-2 位移量测的测线数
| 地段开挖方法 | 一般地段 | 特殊地段 | |||
| 洞口附近 | 埋深小于2b | 有膨胀压力或偏压地段 | 选测项目量测位置 | ||
| 全断面开挖 | 一条水平测线 | 三条或六条 | 三条或六条 | ||
| 短台阶法 | 二条水平测线 | 四条或六条 | 四条或六条 | 四条或六条 | 四条或六条 |
| 多台阶法 | 每台阶一条水平测线 | 每一台阶三条 | 每一台阶三条 | 每一台阶三条 | 每一台阶三条 |
注:b 为隧道开挖宽度。




说明图9.2.3-1 净空变形量测和拱顶下沉量测的测线布置示例1-起拱线;2-施工基面
a)1 条水平测线示例;b)2 条水平测线示例;c)3 条测线示例;d)6 条测线示例
当采用全断面开挖时,可将测得的净空垂直位移来代替拱顶下沉量测。斜测线的设置有助于了解垂直方向的变化情况。同时亦可通过三角计算同多点位移计测得的结果进行对比。
拱顶下沉量测的测点原则上设置在拱顶中心线上。当洞跨较大时,亦可在拱顶设置三个测点。
选测项目中,各种量测项目的测点布置可见图9.2.3-2。多点位移计每断面一般采用3\~5个钻孔。锚杆轴力量测,喷层应力量测,接触压力量测每断面一般设置3\~7个测点。测点布置应尽量靠近实际锚杆位置,多点位移计位置应靠近净空位移测点,以便数据上互相验证。用声测法确定围岩松动区范围时,一般需设置三对测孔。

说明图9.2.3-2 选测项目的量测仪器布置示例
注:——围岩内位移及锚杆轴力量测
○衬砌应力量测
a) 三个测点时;b) 五个测点时;c) 七个测点时
条文说明
9.2.4 实践证明, 当坑道开挖后, 岩体固有结构被破坏, 块体间阻力削弱而变形松弛, 坑道围岩应力重分布, 坑道周边径向应力被释放, 围岩内形成塑性区, 一方面使应力不断向围岩深部转移, 另一方面又不断地向隧道方向变形并逐渐解除塑性区的应力。这种向隧道方向的变形, 一般在爆破后 \(24 \mathrm{~h}\) 内发展较快, 而围岩开挖初始阶段的变形动态数据又在全部变形过程占十分重要的地位, 因此要求测点应尽快安装, 并在下一循环爆破前获得初读数。¶
为使初读数能较真实的反映变形值,因此要求测点位置距开挖面不应超过2m。
9.3 量测数据处理与应用¶
9.3.1 隧道现场监控量测应成立专门量测小组,量测组是由较熟悉量测工作、地质工作、隧道的设计和施工工作的3\~5人组成。若量测项目较多,技术难度比较大,可适当增加人员。量测组除负责日常测试工作外,应及时向有关部门报告量测结果及意见建议。¶
由于有的测点的埋设需要作业台架,有的还需要打钻孔等作业,因此测点的埋设施工队必须给予配合。
9.3.2 现场监控量测与隧道施工作业易发生干扰,因此两者必须紧密配合,相互支持,创造条件,提供方便,按量测计划认真组织实施。施工单位不应以任何理由中断量测,并防止因抢工程进度忽视量测工作而危及施工安全。¶
9.3.3¶
1 由于量测的偶然误差所造成的离散性,绘制的散点图总是上下波动和不规则的,因此必须进行数字处理才能获得合理的典型曲线,并以相应数字公式进行描述。回归分析是处理测读数据、最终绘制典型曲线(说明图9.3.3-1)的一种较好方法。

说明图9.3.3-1 测试典型曲线
(1) 对数函数, 例如:
\(u = u \cdot e ^ {- b / t}\tag{说明 9.3.3-3}\)
(3) 双曲函数, 例如:
\(u = \frac {t}{a + b \cdot t}\tag{说明9.3.3-5}\)
式中:u——位移值(mm);
a、b——回归常数;
\(l_{0}\) ——测点初读数时局开挖时的时间(d):
t——初读数后的时间(d);
T——量测时距开挖时的时间(d)。
2 在监测过程中,发现数据异常时,应分析原因,制定对策。位移与时间的正常曲线和反常曲线见说明图9.3.3-2所示。其中反常曲线是指非工序变化所引起的位移急骤增长现象。此时应加密监视,必要时应立即停止开挖并进行施工处理。


说明图9.3-3-2 正常曲线与反常曲线
9.3.4 围岩稳定性判断的方法很多,主要有理论分析法、数值计算和经验类比方法等。采用监控量测的结果进行判断是直观和有效的方法,在施工中给予高度重视。¶
1 根据最大位移值来判断
在隧道开挖过程中,如果隧道的实测最大位移超过极限位移,隧道很可能发生失稳破坏。事实上,由于隧道及地下工程地质条件、环境条件、开挖方式、支护形式复杂多变,极限位移的精确确定是十分困难的,因此采用实测最大位移和极限位移比较就难以操作。一般情况下,设计图纸或有关规范给出了隧道初期支护的预留变形量,为了确保围岩和初期支护不侵入二次衬砌空间,并保证二次衬砌以后,隧道建筑限界准确,可将隧道的设计预留变形量作为极限位移进行控制。同时,设计预留变形量应根据前期的监测成果,在施工过程中不断修正。表9.3.4位移等级管理表中以2/3极限位移作为施工管理控制标准的上限,是从预留补强空间,确保施工安全角度考虑的。
条文说明
2 根据位移变化速率判断
通过国内下坑、金家岩、大瑶山、军都山、云台山、五指山、圆梁山等几十座隧道的位移观测表明:变形速率是由大变小的递减过程,变形时程曲线可分为三个阶段:
(1) 变形急剧增长阶段: 变形速率大于 \(1.0 \, mm/d\) 时;
(2) 变形缓慢增长阶段: 变形速率 \(1 \sim 0.2 \, mm/d\) 时;
(3) 基本稳定阶段: 变形速率小于 0.2mm/d 时。
上述变形速率标准是针对一般隧道净空变形和拱顶下沉量测,对于高地应力、岩溶、膨胀性、挤压性围岩等,应根据具体情况制定专门标准进行判定。
3 根据位移速率变化趋势来判断
由于岩体的流变特性,岩体破坏前变形时程曲线可分为三个阶段:
(1) 基本稳定区: 主要标志为位移速率逐渐下降, 即: \(\frac{\mathrm{d}^{2} u}{\mathrm{d} t^{2}} < 0\) , 围岩处于稳定状态。
(2)过渡区:位移速率保持不变,即 \(\frac{\mathrm{d}^2u}{\mathrm{d}t^2} = 0\) ,表明围岩向不稳定状态发展,需发出警告,加强支护系统。
(3) 破坏区: 位移速率逐渐增大, 即 \(\frac{\mathrm{d}^2 u}{\mathrm{d}t^2} > 0\) , 表明围岩进入危险状态, 必须立即停止施工, 采取有效手段, 控制其变形。
9.3.5 将量测资料列入竣工文件,是为隧道的施工积累资料,为其他类似工程设计和施工提供依据,并为运营管理服务。¶
9.3.6 运营量测是为考验一些新技术、新方法的长期可靠性和稳定性,应予以重视。¶
10 超前地质预报¶
10.1 一般规定¶
10.1.1 隧道工程地质条件的优劣直接影响隧道施工安全、质量和进度,虽然隧道施工前设计单位提供了地质、水文资料,但有时因勘察设计精度的限制或其他各种原因,难免设计单位提交的隧道设计图中所给出的地质、水文资料与实际情况不完全相符,因此,施工地质技术工作显得十分重要,隧道施工地质应作为隧道施工过程中的一道重要工序。隧道施工地质工作包括跟踪地质调查和超前地质预报两类。¶
10.1.3 地质预报方案应以设计文件和图纸为依据,有不同意见时可与设计单位沟通交流,必要时可到地表进行踏勘调查。¶
10.1.4 一方面,往往由于工期要求,隧道施工组织设计中给予地质预报的工作时间不多,因此工程要求其体现出及时性;另一方面,地质预报的效果又与设备、技术人员密切相关,所以施工地质工作宜由具有丰富经验、人员设备齐全的专业机构实施,才能起到应有的作用。¶
10.2 地质预报的分级与预报内容¶
10.2.1 本细则要求超前地质预报作为工序纳入施工技术管理,设计上只给了超前预报方案和预报工作量,而在施工组织设计中未给超前地质预报必要的施作时间。如果超前地质预报做得到位,需要一定的时间,对工期造成很大压力。在概算中也没有专门的超前地质预报费用,使得实际操作起来有一定难度。¶
当施工进度与超前地质预报发生矛盾时,施工必须为超前地质预报让路,以避免盲目施工,确保超前地质预报工作的实施,并起到指导施工的作用。
10.2.3 目前在隧道施工期间采用的超前地质预报方法从专业技术方面可分为常规地质法和物探法两大类,对于复杂地质地段,应坚持地质方法与物探方法相结合。各种预报方法应符合以下相应要求。¶
(1) 地质分析法, 包括断层参数预测法、地质体投射法、掌子面编录预测法。
①断层参数预测法,利用断层影响带内的特殊节理和其集中带有规律分布的特点,采用经过大量断层影响带系统编录得出的经验公式, 预报隧道断层破碎的位置和规模。由于大多数不良地质(溶洞、暗河、岩溶陷落柱、淤泥带等)与断层破碎带有密切的关系, 按地质学原理, 依据断层破碎带推断本细则不良地质体的位置和规模。
条文说明 ②地质体投射法,在地表准确鉴别不良地质体的性质、位置、规模和岩体质量及精确测量不良地质体产状的基础上,应用地质界面和地质体透射公式进行超前地质预报。
③掌子面编录预测法,又称地质素描法,包括岩层岩性和层位预测法、地质体延伸预测法。岩层岩性和层位预测法:在掌子面和隧洞两壁出露的岩层与地表某段岩层为同一和确认标志层的前提下,用地表岩层的层序预报掌子面前方将要出现的岩层。地质体延伸预测法:在长期超前地质预报得出的不良地质体厚度的基础上,依据掌子面已揭露的不良地质体的产状和单壁始见的位置,经过一系列的三角函数运算,求得条带状不良地质体在隧洞掌子面前方消失的位置。
(2)电磁波法,包括地质雷达、红外探测等,应符合下列要求:
①根据探测目的选择仪器,并根据预测深度的要求选用工作参数。
②根据探测控制范围和精度确定测线长度和密度。在掌子面应布置不少于2条横向水平测线,有条件可布置垂向测线。
③一般进行连续扫描探测或单点探测。
④减小掌子面表面起伏变化对探测图像或波形曲线的影响。
(3)采用 TSP、TGP12 等仪器探测时,应符合下列要求:
①应在隧道边墙一侧布置激发孔,同时在隧道边墙两侧布置接收孔。
②孔距、孔深、孔的倾斜角度及密封应按仪器操作要求进行。
③激发所用雷管应使用瞬发电雷管。
④数据采集和处理过程须按仪器的使用方法和操作步骤进行。
④探测应避免施工机械噪声的干扰。
(4)采用陆地声纳探测时,应符合下列要求:
①应在掌子面布置两条水平测线和一条垂直测线。
②检波器用黄油与岩面耦合。
③探测应避免施工机械噪声的干扰。
(5) 超前钻探法, 可用于探测前方 30m 以内的工程及水文地质, 应符合下列要求:
①根据对掌子面前方不良地质的控制密度和精度确定钻孔数量。
②根据地质目标体可能发育的位置、方位确定钻孔位置。
③根据所探测目标的方位或产状确定钻孔方位、倾斜角度。
④根据钻孔取芯的要求确定钻孔直径。
⑤根据待查明地质体深度和对掌子面前方地段的控制长度确定钻孔深度。
⑥当超前钻孔揭示不良地质体后,应适当加密探测点,并可采用本细则探测手段进行。
精细探测,以查清不良地质体规模及特征。
10.2.6 岩溶隧道应在隧道通过地带地表进行实时监测,监测内容主要包括泉点、暗河等的水量及其动态、水化学与同位素化学变化特征等;地质条件复杂的岩溶隧道视需要可进行大气降水与气温监测。¶
地质素描既是地质预报的一部分,通过地质素描资料的积累和分析,也便于施工与设计资料进行对比,积累经验,同时也是竣工资料的一部分。
10.2.7 地下水发育的灰岩地区长大隧道必须进行综合超前地质预报,鉴于目前的物探技术发展水平,综合超前地质预报手段中必须包含超前水平钻探,并在每循环掌子面打5个以上5\~8m加深炮孔,探明掌子面前方地质情况,使掌子面前方总有3\~5m以上的岩盘,避免岩溶地区隧道突泥、突水事故的发生。由于隧道开挖炮眼数量较多,且风钻或掘岩台车打眼比较方便,对其中的几个炮眼加深至5\~8m作为预报探测孔,实践证明会收到较好的效果。¶
10.2.8 超前地质预报技术是一门正在发展中的技术,各种预报方法各有其优缺点,单凭其中的一种方法很难解决所有的地质问题,因此,应根据工程实际情况综合利用各种预报方法,相互补充,相互印证,不断总结经验,提高预报水平。¶
10.2.10 地质预测书面报告内容应包括工作概况、采用的各种预报手段及预报结果、综合分析的预测结论以及施工对策建议。¶
条文说明
11 防水和排水¶
11.1 一般规定¶
11.1.1 采用单一的措施难于满足隧道防排水工作的需要。本条强调防、排、截、堵相结合的重要性和措施的多种化,以达到治水效果。隧道防排水设计与结构设计一样需贯穿于设计和施工全过程。¶
11.1.3 根据施工中的观测与试验,找出渗漏根源,不断补充水文资料,修正防排水方案,进行动态防排水设计和施工也是防排水成败的关键。环向排水管的布置间距和密度,岩面、喷射混凝土表面渗漏水部位的防水设计等均属于动态设计的范畴,这些问题必须解决在施工阶段。在富水地区进行隧道施工,首先要完善排水设施,特别是反坡排水是要根据隧道设计涌水量配备足够的抽排水设备,防止涌水淹没洞室。¶
隧道工程未知、不可预见的因素多,防排水设计不符合实际情况比较常见,当防排水设计不符合实际情况,设计中有遗漏或施工中有增减时,应及时提出设计变更。
11.1.4 隧道工程防排水材料应符合国家、行业标准,满足设计要求,经实践检验质量和性能可靠,方可使用。隧道防排水施工,尤其在注浆堵水施工中要注意注浆材料的选用,严禁使用有毒和污染环境的材料,排水盲管(沟)、土工布、防水层、止水条、止水带、背衬材料、嵌缝材料等在长期使用中也不允许有毒物质滤出。¶
施工排水应进行处理,符合排放标准,不得污染环境。保护环境是我国的基本国策,隧道防排水施工必须遵守《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国水污染防治法》和《中华人民共和国环境保护法》。考虑到隧道工程施工中的废水排放会对周围生态环境造成不利影响,因此隧道施工必须从选择施工方法材料等方面事先考虑其对周围环境的影响程度,防治水土流失和水体污染,改善生态环境。并有针对性地采取措施,使对周围生态环境的影响减至最小。隧道开挖后影响农田灌溉和人民生活用水的例子很多。如京通线桃山隧道开挖后,导致附近一座水库(水量 \(30\ 000m^{3}\) )干涸,山上村庄13户农民断绝生活水源,为此赔款29万元;襄渝线中梁山隧道,隧道开挖后,影响山顶几百户居民生活用水及农田灌溉,赔款近百万元。目前处理这类地表水,教训多于经验,因而条文只原则性提出“采取防污染和防其他公害的措施”。具体措施需通过实践不断总结。
11.2 施工防排水¶
11.2.1 隧道洞口的排水系统可按设计施工,但强调应及时施作。条文第1款着重对施工单位自行选择设置的辅助坑道的洞(井)口排水系统提出规定。第2款是指当路堑较长,洞外长距离的路基地表水可能顺坡灌入隧道内,且路基侧沟水也将流入隧道,发生汇水集中。故在洞口附近适当地点设横向截水沟,可将高边坡一侧水流分别引入低边坡一侧的水沟排出,以减少挖沟工作量。¶
11.2.2 隧道治水,及早处理地表水是非常重要的一环。特别是隧道覆盖层薄和渗透性强的地层应在进洞前先期处理。本条所列各项要求是根据多年施工实践提出的,因此必须遵守。黄土陷穴和岩溶孔洞等,因地质条件复杂、特殊,其位置与隧道的关系有无危害与危害严重程度等,必须经过地质勘察,才能做出正确处理,故应按设计进行。¶
11.2.3 隧道施工,无论顺坡排水或反坡排水都要求隧底无水漫流,工作面不积水,以免软化隧底,降低地基承载力。软弱围岩地段,水对隧道的影响更大,故“增加软弱围岩地段水沟中不得有积水,可根据需要对水沟加以铺砌或用管槽代替”。¶
11.2.4 隧道施工遇到大面积渗漏水时,应详细记录水量、水质、排水措施等,为确定排水设施或为病害整治提供资料。¶
11.2.5 地下工程施工期间,必须做好周围环境的排水和降低地下水水位的工作。本条明确规定地下水位要求降低至基底开挖线0.5m以下,并提出了井点降水的施工要求。目前井点降水已被广泛应用于第四纪富水地层隧道施工中。20世纪90年代末通过北京地铁等工程开发研究成功。¶
11.2.6 利用辅助坑道排泄正洞水流是排水的一项措施。过去,有的隧道工程中仅将坑道的临时水沟疏通了事,年久失修,容易淤塞造成坑道内积水漫流,发生坍塌甚至影响正洞安全,故应视水量大小与需要,设置永久排水沟,以保证排水畅通。¶
为利于排水,平行导坑底面高程应低于隧道底面高程0.2\~0.6m,正洞与平行导坑间的横通道应有不小于0.2%的坡度,并将平行导坑的位置设在地下水流向的上游一侧。
11.2.7、11.2.8 布置超前钻孔是防止高压涌水危害的措施。为达到较好的效果,对工程地质和水文地质作详细的调查分析,确切判明地下水流方向,然后准确布置钻孔位置、方向、数目和每次钻进深度。并应有防涌水的安全措施,如:①非施工人员一律撤出危险区;②隧道如系下坡掘进,应估计水量大小,备足抽水设备;③在钻孔口预先埋管设阀,控制排水量,以防止承压水冲击及淹没坑道等意外险情发生。如钻孔钻到预期的深度尚未出水,可会同设计部门进一步进行地质和水文的勘测工作,重新判定。隧道通过含水地层,若补给水量大,应在隧道附近先挖泄水洞截流排水。¶
条文说明
11.2.9 松散破碎地层含水时,不宜采用集中排水的方法。因这种地层的组成颗粒小、易于流失(如砂层、渗水土层等),造成围岩稳定性降低、围岩压力增大,安全系数降低,故宜用降低地下水的排水方案。但有时由于渗水量大或地质构造上的原因,用降水法不能满足施工要求时,则应考虑开挖前压浆堵水。压浆堵水有两种方法:¶
第一种是地面帷幕预压浆。在隧道两侧预先自地面钻孔压浆,以形成隔水帷幕,为掘进创造良好条件。一般适用于覆盖层较薄的地段。其优点是可提前预压,不受隧道施工限制;缺点是使用范围受限制,技术条件要求较高。
第二种是洞内工作面预压浆。在距含水层还有一段距离的地点停止开挖,预先在开挖断面四周按一定的长度分段钻孔压浆。这样做的目的是:一方面可超前探明地下水和地质情况;另一方面把浆液压入需要处理地段,达到堵水和加固围岩的作用。此法虽占用掘进循环时间,但节省钻孔量和浆液消耗量。且因分段钻孔压浆便于检查,前段的压浆堵水效果可作为后一段施工参考,能广泛用于隧道施工。
11.3 防排水结构施工¶
11.3.1¶
1 考虑到施工现场与试验室条件的差别,试验室配制的防水混凝土其抗渗水压值应比设计要求提高0.2MPa,以利于保证施工质量和混凝土的防水性。
2 适宜的水泥用量和砂率,能使混凝土中水泥砂浆的数量和质量达到最好的水平,从而获得良好的抗渗性。反之,如水泥用量过小,拌合物黏滞性差,容易出现分层离析及其他施工质量问题;如果水泥用量过大,则水化热高、增加混凝土收缩而且不经济。据现场调查及试验研究结果表明,当最小水泥用量为 \(300\mathrm{kg} / \mathrm{m}^3\) 时,混凝土的抗渗等级可达到大于S8的要求。
3 砂率和灰砂比对抗渗性有明显影响。如灰砂比偏大(1:1\~1:1.5)即砂率偏低时,由于砂子数量不足而水泥和水的含量高,混凝土往往出现不均匀及收缩大的现象,混凝土抗渗性较差;如灰砂比偏小(1:3)即砂率偏高时,由于砂子过多,拌合物干涩而缺乏黏结能力,混凝土密实性差,抗渗能力下降。因此,只有当水泥与砂的用量即灰砂比为1:2\~1:2.5时最为适宜。
4 拌合物的水灰比对硬化混凝土孔隙率大小、数量起决定性作用,直接影响混凝土的结构密实性。水灰比越大,混凝土中多余水分蒸发后,形成孔径为 \(50\sim 150\mu \mathrm{m}\) 的毛管等开放的孔隙也就越多,这些孔隙是造成混凝土渗漏水的主要原因。从理论上讲,在满足水泥完全水化及润湿砂石所需水量的前提下,水灰比越小,混凝土密实性越好,抗渗性和强度也就越高。但水灰比过小,混凝土极难振捣,其密实性和抗渗性反而得不到保证。
随着外加剂的开发应用,减水剂已成为混凝土不可缺少的组分之一,掺入减水剂后可以适量减少混凝土水灰比,而防水功能并不降低,故本条规定防水混凝土水灰比不得大于0.55。
11.3.2 规定了各种原材料的计量标准,避免由于计量不准确或偏差过大而影响混凝土配合比的准确性,确保混凝土的匀质性、抗渗性和强度等技术性能。¶
拌合物坍落度的大小,对拌合物施工性及硬化后混凝土的抗渗性和强度有直接影响,因此加强坍落度的检测和控制是十分必要的。
由于混凝土输送条件和运距的不同,掺入外加剂后引起混凝土的坍落度损失也会不同。规定了坍落度允许偏差,减少和消除上述各种不利因素影响,保证混凝土具有良好的施工性。
11.3.3 根据目前工程施工的经验,增加二次掺加减水剂的方法来确保混凝土坍落度满足施工要求的内容。针对施工中遇到坍落度不满足要求时随意加水的现象,本条做了严禁直接加水的规定。因随意加水将改变原有规定的水灰比,而水灰比的增大将不仅影响混凝土的强度,而且对混凝土的抗渗性影响极大,将会造成渗漏水的隐患。¶
11.3.7 塑料防水板是工厂定型产品,具有厚薄均匀、质量保证、施工方便和对环境无污染的优点。塑料防水板的种类很多,从生产工艺上分有吹塑型和挤塑性,从材料种类上分有橡胶型、塑料型和其他化工类产品,幅宽从1\~7m不等。以下列举国内经常使用的几种产品,供参考。¶
EVA 系乙烯—醋酸乙烯共聚物,特点是抗拉及抗裂强度较大,相对密度小,具有突出的柔软性和延伸率较大的优点,施工方便,防水效果优良。
LDPE 系低密度聚乙烯,特点是抗压强度及延伸率大、比较柔软、易于施工,在目前应用塑料防水板中价格最低;缺点是燃烧速度比 EVA 大,不耐阳光照射。
HDPE 为高密度聚乙烯、抗拉强度、延伸率等技术指标较高,但产品比较硬,施工困难。
ECB 是乙烯共聚物沥青,板厚 1.0\~2.0mm,在奥地利、瑞士、意大利、韩国等国家的隧道中应用较多,其抗拉强度、延伸率、抗刺穿能力等性能均优于 EVA 和 LDPE,在有振动、扭曲等复杂环境下也能实现坚固的防水目的,但铺设稍难,造价也高。
PVC 即聚氯乙烯板, 厚度 1\~3mm, 在欧洲一些国家的隧道中应用较多, 国内大瑶山隧道和北京地铁隧道都有应用。这种防水板幅宽较小 (国内幅宽只有 1m) 接缝多, 相对密度大不易铺设, 尤其是焊接时有 HCI 等有害气体逸出对健康有一定的影响。
本条所列塑料防水板主要物理性能,系根据现在使用较多的几种防水板的性能综合考虑提出的,可根据工程要求及投资等情况合理选用。
防水板的幅宽应尽量宽些,这样防水板的搭接数量就会少一些。如1m宽的防水板的搭接数量是4m宽板的4倍,而搭接缝又是防水板的薄弱环节。但防水板的幅宽又不能过宽,否则防水板的质量变大,会造成铺设困难。根据近年工程实践来看,防水板的幅宽以2\~4m为宜。
条文说明 防水板的厚度与板的质量、造价、防水性能有关。板过厚则较重,不利于铺设,且造价较高,但过薄又不易于保证防水施工质量。根据我国目前的使用情况,以0.8\~1.5mm较为合适。
防水板介于初期支护和二次衬砌之间,在二次衬砌浇筑时会受到一定的拉力,故应有足够的抗拉强度。
初期支护为喷锚支护时,支护后围岩仍在变形,即使整个工程建成后,由于使用或地质等方面的原因,工程结构也存在着变形问题,故防水板应有较高的延伸率值。
耐刺穿性是施工中对材料提出的要求,因有的二次衬砌需要采用钢筋混凝土结构,在绑扎钢筋时会对防水板造成损伤,故要对防水板有一定的耐刺穿性,以免板被刺破使其完整的防水性遭到破坏。当二次衬砌用素混凝土浇筑时,可不考虑这一指标要求。
防水板长期处于地下并要长期发挥其防水性能,故应有良好的耐久性、耐腐蚀性、耐菌性。
抗渗性是防水板必备的一种性能。但目前的试验方法不能反映防水板处于地下长期作用这一条件,而要制定一套符合地下工程使用环境的试验方法也不是短期解决的问题,故只好沿用现在工程界公认的试验方法所取得的数据。
缓冲排水层选用的土工布主要物理性能应符合说明表 11.3.7 的要求。
说明表 11.3.7 土工复合材料的主要物理性能
| 项 目 | 性能要求 | |
| 聚丙烯无纺布 | 聚酯无纺布 | |
| 单位面积质量(g/m2) | ≥280 | ≥280 |
| 纵向拉伸强度(N/50mm) | ≥900 | ≥700 |
| 横向拉伸强度(N/50mm) | ≥950 | ≥840 |
| 纵向伸长率(%) | ≥110 | ≥100 |
| 横向伸长率(%) | ≥120 | ≥105 |
| 顶破强度(kN) | ≥1.11 | ≥0.95 |
| 渗透系数(cm/s) | ≥ | ≥ |
11.3.8 防水板是隧道防水的重要屏障,其铺设质量直接影响防水效果,从隧道后期出现渗漏水情况看,多为防水板破损所致。铺设防水板的基面应平整光滑,无突出异物是保证铺设质量的首要条件。初期支护(喷混凝土)的表面很难达到要求,所以,在防水¶
板铺设前应用混凝土(或砂浆)将凹坑喷平。
11.3.9 在铺挂土工布和防水板前,应对铺挂基面进行检查和修整。在铺挂台车前端,安装有与衬砌内轮廓一致的刚架和环形扶梯,供作业人员检查初期支护的平整度和轮廓尺寸。并设有不同高度的作业平台,便于及时处理基面的缺陷。土工布和防水板应配成卷与铺挂方法和断面相适的长度,放在台车的卷盘上。¶
土工布的作用一是防止初期支护基面的高低不平或毛刺穿破防水板,二是有的土工布具有渗水、过滤性能和良好的弹性及物理力学性能。土工布应符合下列要求:
(1) 具有一定的厚度, 其单位面积质量不宜小于 \(280 \, g/m^{2}\) 。
(2) 具有良好的导水性。
(3) 具有适应初期支护由于荷载或温度变化引起变形的能力。
(4)具有良好的化学稳定性和耐久性,能抵抗地下水或混凝土、砂浆析出水的侵蚀。
土工布铺设时,工程上一般采用射钉和塑料垫圈相配套的机械固定方法,应用暗钉圈焊接固定防水板,最终形成无钉孔铺设的防水层。固定点间距,拱部宜为0.5\~0.8m,侧墙宜为0.8\~1.5m,在凹处应适当增加固定点。

说明图11.3.9 土工布铺设示意图
防水板的铺设有两种方法:一是将整幅防水板从拱顶向两侧铺设的,一般推荐整幅铺设以减少现场接缝;也有将两半幅从两侧墙脚向上铺设,最后在拱顶合龙焊接,使防水板处于自然、平顺状态,以提高铺设质量。
防水板接缝较多,防水的关键取决于接缝密封的程度。国内经常采用的是双焊缝自动热合技术,这种方法一方面能保证焊接质量,另一方面也便于充气检查。热熔法焊接防水板应符合下列规定:
(1) 加热卷材应均匀, 不得过分加热或烧穿卷材。
(2) 卷材表面热合后应排除卷材下面的空气,并辊压黏结牢固,不得有空鼓、皱折。
(3)卷材搭接尺寸正确,不得扭曲。
(4) 每条焊缝均应做充气检查。
下部防水板压上部防水板的规定,是为了使防水板外侧上部的渗漏水能顺利流下,不至于积聚在防水板的搭接缝处而形成隐患。
11.3.10 墙体水平施工缝距底板的距离取 300mm, 是考虑现在施工中采用钢模板比¶
条文说明 较普遍,这一距离的大小应与钢模板的模数相匹配。
施工缝的防水质量除与选用的构造措施是否合理有关外,还与施工质量好坏有很大关系。本条根据各地的实践经验,规定了在混凝土终凝后(一般来说,夏季在混凝土浇筑后24h,冬季则在36\~48h,具体视气温、混凝土等级而定,气温高、混凝土等级高者可短些)铲除表面浮浆的内容。这不仅是因为混凝土刚刚终凝,浮浆的清除较为容易,更主要的原因是这层浮浆是妨碍新老混凝土结合的障碍。由于新老混凝土不能紧密结合使施工缝容易产生渗漏水。另外,把1:1水泥砂浆层的厚度规定为25\~30mm,目的是使新老混凝土结合更好。如不先铺水泥砂浆层或铺的厚度不够,将会出现工程界俗称的“烂根”现象,极易造成施工缝的渗漏水。
垂直施工缝的做法是根据目前工程实践的经验所做的规定,目的是确保垂直施工缝上安装的止水条不会掉下,位置准确,又能起止水作用。中埋式止水带只有位置准确、固定牢固才能起到止水作用,因此做此规定。
11.3.11 从防水要求来说,如果变形缝宽度过大,则会使处理变形缝的材料在同一情况下所受的压力增加,这对防水是不利的。但如果变形缝宽度过小,在采取一些防水措施时,施工有一定困难,无法按设计要求施工。根据目前工程实践,本条规定了变形缝的取值范围。如果工程有特殊要求,可根据实际需要确定宽度。¶
拉伸压缩循环性能的级别 8020 中的 80 是指温度为 \(80^{\circ}\) C 的情况, 20 是指每次拉伸压缩的变形量。
11.3.12 安装挡头板前,可以先加工矩形木条,其宽度与止水条相同,其厚度为止水条的厚度一半。安装挡头板时,将木条安装在止水条的位置,该环混凝土浇筑完成后,拆模,剔除木条,就做成了止水条的预留槽。¶
11.3.13 变形缝是防水的薄弱环节,特别是采用中埋式止水带,止水带将此处的混凝土分为两部分,因此对变形缝处抵抗地下水渗透造成不利影响,因此条文做了变形缝处混凝土厚度局部加厚的规定。¶
止水带的接头见说明图11.3.13。

说明图11.3.13 止水带常用接头形式
a) 搭接(推荐形式); b) 复合接(推荐形式); c) 对接
止水带的物理性能应符合说明表 11.3.13 的要求。
说明表 11.3.13 止水带物理性能
| 项 目 | 性能要求 | ||||
| B型 | S型 | J型 | |||
| 硬度(邵尔A,度) | 60±5 | 60±5 | 60±5 | ||
| 拉伸强度(MPa)≥ | 15 | 12 | 10 | ||
| 扯断伸长率(%)≥ | 380 | 380 | 300 | ||
| 压缩永久变形 | 70°Cx24h,%≤ | 35 | 35 | 35 | |
| 23°Cx168h,%≤ | 20 | 20 | 20 | ||
| 撕裂强度(kN/m)≥ | 30 | 25 | 25 | ||
| 脆性温度(°C) ≤ | -45 | -40 | -40 | ||
| 热空气老化 | 70°Cx168h | 硬度变化(邵尔A,度) | +8 | +8 | - |
| 拉伸强度(MPa)≥ | 12 | 10 | - | ||
| 扯断伸长率(%)≥ | 300 | 300 | - | ||
| 100°Cx168h | 硬度变化(邵尔A,度) | - | - | +8 | |
| 拉伸强度(MPa)≥ | - | - | 9 | ||
| 扯断伸长率(%)≥ | - | - | 250 | ||
| 臭氧老化50PPhm: 20%,48h | 2级 | 2级 | 0级 | ||
| 橡胶与金属粘合 | 断面在弹性体内 | ||||
注:1.B型适用于变形缝用止水带;S型适用于施工缝用止水带;J型适用于有特殊耐老化要求的接缝用止水带。
2. 橡胶与金属粘合项仅适用于具有钢边的止水带。
11.3.14 遇水膨胀橡胶腻子止水条的物理性能应符合说明表 11.3.14 的要求。¶
说明表 11.3.14 遇水膨胀橡胶腻子止水条物理性能
| 项目 | 性能要求 | ||
| PN-150 | PN-220 | PN-300 | |
| 体积膨胀倍率(%) | ≥150 | ≥220 | ≥300 |
| 高温流淌性(80°C×5h) | 无流淌 | 无流淌 | 无流淌 |
| 低温试验(-20°C×2h) | 无脆裂 | 无脆裂 | 无脆裂 |
注:体积膨胀倍率 \(= \frac{\text{膨胀后的体积}}{\text{膨胀前的体积}} \times 100\\%\)
11.4 注浆防水¶
11.4.1 开挖后的注浆是为了控制涌水量在允许排放量以内,同时可以保证初期支护的质量,有径向注浆和局部注浆、回填注浆等方式;初期支护背后的注浆一是充填背后的空隙,二是控制渗漏水量,三是利于二次衬砌的施工。¶
条文说明
11.4.2 在出水点周围加固围岩是为防止在注浆时,孔周围出现跑浆,影响注浆效果。个别部位涌水一般是节理、裂隙或管道水,选择水泥类浆液顶水注浆,可以将水堵到开挖轮廓线外一定范围,并提高围岩的强度。从少水处向多水处钻注,是将散状渗漏水变为集中涌水,可以减少重复钻注的工作量,并取得较好注浆效果。注浆压力定为 \(1\sim 2\mathrm{MPa}\) 是对于水量和水压不大的情况,如果涌水压力很大,则要根据注浆试验确定。¶
11.4.3 隧道的初期支护一般为永久性结构,长期的渗水将减弱其结构强度,此外为了保证二次衬砌的施工质量,也必须对初期支护大面积渗漏水进行治理。¶
初期支护背后的空隙是储存水的空间也是过水通道,初期支护注浆止水首先要进行背后充填注浆,回填空隙。注浆压力定为0.5\~1MPa,是为避免注浆时使初期支护破坏。
11.4.4 很多注浆类资料提出注浆前要进行压水试验。实际上压水试验对砂类地层、岩石地层比较适用,但是对于土质地层来说,压水往往会起到软化围岩作用,给施工带来不利后果,因而,此处规定采用压稀浆的方法进行试验。¶
11.4.5 注浆过程中,围岩或支护结构发生较大变形时或危及地表安全时,应立刻减小注浆压力,并更换可注性好的材料,改变注浆参数。如果发生堵塞排水系统、串浆,可以采用的方法有:①降低注浆压力或采用间歇注浆,直到停止注浆;②采用快凝注浆材料,缩短浆液凝胶时间;③对串浆、跑浆部位进行封堵。¶
11.4.8 注浆特别是采用化学注浆,可能对环境造成污染。即便是采用对人体危害甚小的水泥类和水玻璃浆液,如不能妥善处理注浆废水,也可能对环境产生污染。例如洞内水不经处理直接排放,就可能污染田地、水源,给人民生产、生活带来损失。¶
12 风、水、电供应¶
12.1 供风¶
12.1.1、12.1.2 各种常用的风动机具有凿岩机、风钻台车、装渣机、喷混凝土机具、锻钎、压浆机等。要保证这些机具的正常工作,需有足够的压缩空气供应,即要有足够的风量和风压供应给各个风动机具。¶
压缩空气由空气压缩机供给。空气压缩机有内燃及电动等类型,通常设在洞口。空气压缩机的生产能力 Q 应考虑由储气筒到风动机具设备沿途的损失、各机具的耗风量、风动机具的同时工作系数以及备用系数,即:
式中:K——同时工作系数,按说明表12.1.1-1的规定确定;
\(k_{m}\) ——空气压缩机所处海拔高度对空气压缩机生产能力的影响系数,按说明表12.1.1-2的规定确定;
\(K_{备}\) ——空气压缩机的备用系数,一般采用75%\~90%;
\(\Sigma_{q}\) ——风动机具所需风量;
\(q_{漏}\) ——管路及附件的漏耗损失,其值为
其中: \(\alpha\) ——每公里漏风量,平均为1.5\~2.0m \(^{3}\) /min;
L——管路总长(km)。
说明表 12.1.1-1 同时工作系数 K
| 机其实型 | 凿岩机 | 装渣机 | 锻钎机 | |||
| 同时工作台数 | 1~10 | 11~30 | 1~2 | 3~4 | 1~2 | 3~4 |
| K | 1.00~0.85 | 0.85~0.75 | 1.00~0.75 | 0.70~0.50 | 1.00~0.75 | 0.65~0.50 |
说明表 12.1.1-2 海拔高度影响系数 km
| 海拔高度(m) | 0 | 305 | 610 | 914 | 1 219 | 1 524 | 1 829 | 2 134 | 2 438 | 2 743 | 3 048 | 3 658 | 4 572 |
| km | 1.00 | 1.03 | 1.07 | 1.10 | 1.14 | 1.17 | 1.20 | 1.23 | 1.26 | 1.29 | 1.32 | 1.37 | 1.43 |
由于风动机具均要求有一定的风量与风压,因此除考虑足够的风量供应外,还必须保证开挖面应有足够的风压。为此,应采取措施尽量减少管路输送中风压或风量的
条文说明 损失。
空气压缩机站设在洞口附近,主要也是为了减少洞外管路长度,以免风压损失过多。
为充分发挥设备潜力,应综合考虑电动、内燃空气压缩机的优缺点,合理配备使用。对于1 000m以下隧道,宜以内燃空气压缩机为主;对于1 000m以上隧道,宜以电动空气压缩机为主。
12.1.3 隧道开挖面风压应不小于0.5MPa,是针对国产的各种轻型风动凿岩机,一般使用风压为0.4\~0.6MPa。¶
12.1.4 高压风管的安装使用,是根据多年施工经验总结制定的。¶
2 洞内风管在一侧,主要是便于检查与维修,在电线电缆的另一侧主要是出于安全考虑。
4 高压软管的阻力较大,为了减少压力损失,故对管路前端至开挖面接装软管的长度提出长度限制。自钢管至分风器,一般用 \(\phi50mm\) 的高压软管连接;自分风器至凿岩机,风管用 \(\phi25mm\) 软管连接。
12.2 供水¶
12.2.1 隧道施工用水要求如下:¶
1 水源的水量应能满足工程和生活用水的需要,采用高山自然水源设蓄水池,主要优点是利用高差,保证洞内最高用水点的水压。
用水量应根据工程情况、机械用水量、施工进度、施工人员数、气候等确定,在初步估算时,参考说明表12.2.1的规定确定,再加一定储备。
说明表 12.2.1 各施工耗水量参考表
| 用途 | 单位 | 耗水量 | 说明 |
| 凿岩机用水 | 吨/(时·台) | 0.20 | |
| 喷雾洒水用水 | 吨/(分·台) | 0.03 | 按每次放炮后喷雾30min |
| 衬砌用水 | 吨/时 | 1.50 | 包括混凝土拌和、养生和洗石等雨水 |
| 空气压缩机用水 | 吨/(台·天) | 5.00 | 其中大部分可考虑循环使用 |
| 浴池用水 | 吨/次 | 15.00 | |
| 生活用水 | 吨/(人·天) | 0.02 |
2 水池容积根据用水量确定,通常为 \(50 \sim 150m^{3}\) 。
3 凡不含有害矿物质、没有污染、没有臭味的天然水均可作施工用水,但仍应做好水质化验工作。对拌制混凝土,要求硫酸盐含量不大于1500mg/L,pH值不得小于4,且无油、糖、酸等杂质。作为防尘用水,要求大肠菌指数每升中不超过3个。
生活用水要求清洁,符合国家卫生标准的生活用水,也可作为工程用水。
12.2.2 隧道开挖面水压应不小于0.3MPa,是针对国产的各种轻型风动凿岩机,一般使用水压为0.2\~0.5MPa。¶
12.2.3 高压水管的安装和使用,是根据多年来施工经验总结制定的。¶
2 关于高压水管的长度限制,是由于高压软管的阻力大,压力容易损失的原因。
3 洞内高压风水管路敷设在电缆电线的另一侧,主要是出于安全的考虑。
12.3 供电与照明¶
12.3.1 条文中第3款提出线路末端的电压降不得大于 \(10\\%\) ,在中、短隧道较易办到。在长大隧道中,由于输电线路长,如按导线的经济电流密度选择合理的最大断面后,仍不满足规定的电压降时,可在成洞地段采用 \(6\sim 10\mathrm{kV}\) 铠装高压电缆送电,电缆悬挂高度距人行道不得小于 \(3.5\mathrm{m}\) ,并在洞内适当地点设置 \((6\sim 10) / 0.4\mathrm{kV}\) 变电站供电。变电站应设置在安全地点,并有防护栅及明显警告标志,只允许值班人员进内操作。¶
12.3.2 洞外变电站是指6\~35kV至0.4kV的降压变电站,设在洞口附近可以减少低压线路进洞前的电压损失,设在电源来线一侧可以免去高压线跨越施工地区增大施工作业的危险性。¶
电动机的起动电流,一般为其额定电流的5\~7倍。如果供电电流是单台变压器,当单台电动设备容量超过变压器容量1/3时,可能影响到电网中其他电动机的正常运转。同时,巨大的起动电流会引起很大的线路电压降。为保证供电质量,故应适当考虑增加起动附加容量。
12.3.3 洞内供电线路布置和安装,做出了两款要求,是参照有关电力工程、电气设备安装的规定,并结合隧道施工的具体情况综合制定的。¶
根据隧道施工特点,电力线路的架设必须分两次进行:施工地段,随工作面向前推进,先用橡套电缆设临时线路;在成洞地段改用胶皮绝缘线架设固定线路。架设的方式是:高压在上,低压在下;干线在上,支线在下;动力线在上,照明线在下。施工作业地段照明应用安全变压器,输入电压220V,输出电压36V,因其容量不大,故输电线路长度一般不大于100m。
12.3.4 洞内设置的 6\~10kV 高压变电站, 应有下列安全保证措施:¶
(1) 无瓦斯隧道可采用中性接地系统的普通变压器。
(2) 开关设备应用井下高压变电箱或油开关柜, 不得用一般跌落式保险丝具代替油开关。
条文说明 (3) 变电站应安设在不漏水的区段, 按有关要求设置安全防护措施, 非工作人员不得进入变电站内。
12.3.5 原隧道施工规范关于洞内照明的要求,采用的是白炽灯的标准,单位为瓦特(W),本次修订改用国际通用的照明单位勒克斯(lx)作标准,但由于当前市场照明灯具仍用瓦特(W)为单位。因此隧道施工时,照明可按下列要求进行照明安排:¶
1 采用白炽灯时,施工地段每平方米不宜小于 15W,不安全因素较大地段可适当增加。
2 运输巷道在未成洞段每隔 6m、成洞地段每隔 10m 装设 100W 灯一盏;在主要交通道等重要处所应有安全照明。
3 漏水地段照明应采用防水灯头和灯罩,瓦斯地段照明应用防爆灯头和灯罩。
为了节约能源,可采用其他新光源照明,如荧光灯、高压钠灯、低压钠灯、卤钨灯等,这些新光源具有照明效果好、节约能源、使用寿命长等特点,在长大隧道中深受用户欢迎。
13 辅助坑道¶
13.1 一般规定¶
13.1.1 施工单位为了提前进洞、缩短独头巷道通风距离,实现长隧短打,解决施工排水,缩短运距加快施工进度或进行地质预报等目的而设置辅助坑道时,应符合《公路隧道设计规范》(JTG D70—2004)的有关规定。¶
13.1.2 辅助坑道是否设永久支护应由设计单位决定。但在施工中根据地质情况需设支护时,开挖与支护应配合进行,以保证顺利施工。¶
在辅助坑道的岔洞及与正洞连接处,因断面及形状变化较大,结构受力条件复杂等,故支护应特别加强并紧跟开挖,以保证安全。
13.1.3 辅助坑道不再利用时的处理,是针对那种只在坑、井口及与正洞连接处用混凝土封闭或进行衬砌外,其余地段不作处理或用弃渣回填的做法。随着时间的增长,辅助坑道在不作处理或用弃渣回填的地段上,由于地下水的作用或弃渣回填不紧密而使洞室丧失稳定,造成坍塌。这不仅影响到隧道周围岩体应力发生变化,而且由于坑道坍塌后,水流不畅,容易造成隧道衬砌开裂、渗水或漏水等病害,进而影响到正洞围岩的稳定。条文规定:所有辅助坑道在靠近隧道15\~20m范围内的连接通道均应进行永久支护或衬砌,其余地段根据地质情况,要求分段作必要的支护等等,其目的就是为了保证今后隧道营运安全。¶
13.2 斜井¶
13.2.1 斜井开挖、炮眼布置基本上与正洞导坑相同。顶板眼和辅助眼的钻眼方向应与斜井倾角一致,底眼一般大于倾角 \(3^{\circ}\sim5^{\circ}\) ,以免出现台阶,不利铺轨。斜井的方向与斜度,在开挖中应勤测量,以保证斜井位置正确,这在长斜井施工中尤应注意。¶
13.2.2 当斜井倾角大于 \(30^{\circ}\) 且地质条件差时,其墙基宜做成台阶形式以防止衬砌滑动。如用锚喷衬砌则无此必要。¶
当需要采用构件支撑时,其立柱与铅垂面夹角宜为斜井倾角的一半,最大不得超过9°。各排支撑间应用三道纵向支撑支稳。
条文说明
15.3 竖井¶
13.3.1 竖井施工方法,最为常用的是自上往下单行作业法。而自下往上开挖的方法必须以正洞已超前竖井位置为前提才能使用。自下往上开挖竖井的方法在煤矿中较为常用。两种施工方法比较,前者较后者为安全,但需要提升出渣,因而施工速度较慢,造价也较高。后者施工方法的优点是可利用自由落体出渣,无需提升石渣,施工进度较快,造价较低。但向上钻眼、装药、爆破等均有一定的难度,施工安全措施亦应加强。¶
自下往上开挖的方法一般是先在地表面竖井中央钻一个直径为 \(130\mathrm{mm}\) 的中心孔直至井底,又称主孔。该孔可与地质钻孔相结合,主承钻设的精度要求较高,主孔用来穿挂悬吊由下往上开挖所用罐的钢丝绳。孔壁要求光滑且坚固(在钻孔过程中可采取灌注水泥、水玻璃加固围岩,并用水泥砂浆扫孔)。另距主孔均 \(1.0\mathrm{m}\) 范围内再钻一个直径为 \(100\mathrm{mm}\) 的副孔,作为通风,设置通信电缆及喷射混凝土输料管。在地表处应平整场地,安装提升卷扬机。卷扬机和通过主孔的钢丝绳升降吊罐自下往上开挖中央导井。放炮前应把吊罐下入到下部联络通道中,放炮、通风后再将吊罐吊起清理浮石、打炮眼,下部则用装渣机装车出渣,导井完工后,从地面自上往下扩大开挖至竖开的设计直径,并进行灌筑井壁混凝土衬砌,开挖中央导井亦可采用爬罐法进行。爬罐法需有一整套机具设备,国内尚未见过,引进设备投资较高。爬罐法与吊罐法比较有其优点,一是可以避免卡罐及过卷事故,二是能适应较大的井深。
13.3.2 坚井壁混凝土衬砌的灌筑一般步骤为:¶
(1) 将开挖面石渣大致找平,并铺设一层砂子整平。
(2) 沿井筒周围安设木托盘。
(3) 在井座内安设生根钩, 生根钩应伸出托盘以下 0.15m 左右。当井壁内设有钢筋时, 则生根钩应与钢筋绑扎牢固。
(4) 立模、灌筑井壁混凝土、养生。
13.3.3 竖井开挖,为了能用多台钻机打眼和降低爆破抛掷高度,减少对井筒设备的损坏,宜采用直眼掏槽。为使开挖底面平坦,炮眼深度要求一致。立式梯台开挖是将开挖面分成两部分交替向下掘进,每次爆破成上下两台,有利排水。钻好的炮眼,为防止土砂等流入,应将炮眼口堵塞。此外,爆破时因需将水泵等提起,就会暂时积水,为防止漏电应对联线的绝缘加以保护。¶
竖井内安装的提升设备和管线路等设施的相互位置以及与井壁间的空隙间距,均有一定要求,故竖井开挖断面不得欠挖,否则将影响各种设施的布置。
13.3.4 使用抓岩机装渣时,其操作高度宜保持距开挖面3\~6m范围内。抓岩顺序为,有水时先抓出水窝,及时排水,以便使石渣露出水面,然后抓出桶窝,放置吊桶,以降低吊桶高度,缩小抓起落高度,达到减少装渣时间的目的。¶
竖井深度小于40m时,根据《煤矿安全规程》规定:提升距离小于40m的竖井可不装罐道。因此,可采用三角架或龙门架作开架,以吊桶出渣。
13.3.5 采用锚喷支护时,其施工工艺可按本细则8.2节规定办理。但随着井深的增加,供水管内承压亦将加大,为使供水管内水压与风压相适应,保证喷射混凝土的质量,应在供水管上设置降压阀以调节管路水压。¶
竖井需要采用模筑混凝土衬砌和必须设置壁座的地段,应按设计施工。当地质条件差,可根据需要设置壁座或打设锚杆,以增强井筒的稳定。
13.4 横洞与平行导坑¶
13.4.1 平行导坑与正洞间横通道应结合车行或人行横通道的位置设置,目的在于减少开挖,节省造价,但当原定位置地质条件不良时,可根据实际情况调整。¶
13.4.2 横洞与平行导坑采用锚喷支护时,断面形式宜用拱形断面,便于充分发挥围岩自承作用。¶
13.4.3 连接平行导坑和正洞的横通道交叉口处的开挖,应在平行导坑和正洞开挖至其位置时,将该处一次挖好,这样有利于通风、出渣,不影响平行导坑和正洞的掘进速度,采用轨道运输时,还应及时铺好道岔,接通轨道。¶
条文说明
14 辅助工程措施¶
14.1 稳定地层措施¶
14.1.1 地层稳定包括稳定开挖面和防止地表地层下沉,其常用的辅助工程措施较多。使用时,可结合隧道所处的围岩条件、隧道施工方法、进度要求、机械配套、工期等进行比选,有时可采取几种方法综合处理。¶
14.1.2 超前锚杆是一种超前预支护的方法。一般适用于在浅埋松散破碎的地层内。首先用凿岩机或钻孔台车沿隧道外轮廓线向外钻孔,然后安设锚杆。超前锚杆根据围岩情况,可采用双层或三层。一般超前锚杆设置后,即可进行开挖,但应保证前后两组支护在纵向应有不小于 \(1\mathrm{m}\) 的水平投影搭接长度。超前锚杆支护若采用一般砂浆作胶结物时,爆破后很可能影响其强度。为此,宜采用早强砂浆作为锚杆与岩层孔壁间的胶结物,以使尽早发挥超前支护作用。¶
14.1.3 超前小导管预注浆是沿隧道开挖轮廓线向外将管壁带孔的小导管打入地层内,并以一定的压力向管内压注浆液。它既能将坑道周围岩体预先加固及堵住围岩裂隙水,又能起到超前预支护的作用。这种方法,施工简单,且注浆时间短。适用于自稳时间很短的砂层、砂卵(砾)石层、断层破碎带、软弱围岩浅埋地段或处理塌方等地段。¶
为加速注浆, 可在小导管前安装分浆器, 一次可注入 3\~5 根小导管。注浆后至开挖的时间间隔, 应视浆液种类决定。当采用单液水泥浆时, 开挖时间为注浆后的 8h, 采用水泥一水玻璃浆液时为 4h 左右。这主要是保证注浆材料有充分的胶凝时间, 使与地层充分胶结硬化, 达到加固、堵水的目的。
14.1.4 超前管棚支护适用于极破碎的地层、塌方体、岩堆等地段。在这些地段内辅以灌浆效果更好。当遇有流塑状岩体或岩溶、严重流泥地段,采用与围岩预注浆相结合的方法,也是一种行之有效的方法。¶
管棚钢架超前支护施工流程为:制作管棚钢架→测设中线及水平基点→检查已开挖断面尺寸及形状→安设管棚钢架→钻管棚钢管孔眼→打设管棚钢管→开挖断面→喷射混凝土→安设初期支护钢架→锚喷。钢架分节长度一般宜小于4m。
为便于检查开挖断面的尺寸及形状,在施工中应设置控制点。中线施工控制点在直线地段宜每10m设一个,曲线地段宜每5m设一个,中线控制点应设在拱顶处,高程施工控制点宜每 \(10\mathrm{m}\) 设一个。已开挖好的断面中线、高程等偏差应小于 \(\pm 30\mathrm{mm}\) 。
管棚钢架在安装前应清除底脚处的虚渣,严禁钢架置于虚渣上。在超挖处应垫放型钢等以调整高差。分片钢架在开挖面组装成整榀钢架,每节连接螺栓应拧牢固。钢架立起后,根据中线、高程将其校正到正确位置,然后沿底脚两边每隔2m同时用对口楔子将钢架与围岩间楔紧。
钻设管棚钢管孔眼,应采用与管棚钢管长度相适应的钻机进行。一般当长度小于15m时,可用钻孔台车或重型风钻钻孔;长度大于15m时,可用地质钻机钻孔。当出现卡钻、塌孔时,应注浆后再钻。也可直接将管棚钢管钻入,但开孔时应低速低压,成孔后可加压到1.0\~1.5MPa。
14.1.5 超前围岩预注浆是加固地层、封堵水源的一种方法,适用于软弱围岩及断层破碎带、自稳性差的含水地段。¶
8~15m 的浅孔可采用钻孔台车或重型风钻钻注浆孔;当孔深超过 15m 时,则应采用地质钻机钻孔。安装注浆管时,应在注浆管孔口处用胶泥与麻丝缠绕,使之与钻孔孔壁充分挤压塞紧,实现注浆管的止浆和固定。胶泥凝固到有足够强度后,方可进行注浆。
注浆压力是促使浆液在地层裂隙中流动扩散的一种动力,必须有足够的压力来克服水压和地层裂隙阻力才能使浆液扩散充填,达到堵水和加固的作用。因此注浆压力应根据岩性、注浆目的、施工条件、涌水压力等因素在现场试验确定。
注浆方式有前进式、后退式及全孔一次式等,可根据涌水量大小及注浆孔的深度选用。当钻孔遇有较大涌水时,应暂停钻孔,待再压浆后,重复钻孔、注浆,这种注浆方式称为前进式注浆。当钻孔中涌水量较小时,则钻孔可直钻到设计深度,然后从孔底向孔口进行分段注浆,这种注浆方式称为后退式注浆。当钻孔直至孔底,然后一次注浆完毕,这种注浆方式称为全孔一次注浆。
注浆结束后应及时对注浆效果进行检查,检查方法通常有下列三种:
(1) 分析法。分析注浆记录, 查看每个孔的注浆压力、注浆量是否达到设计要求; 注浆过程中漏浆、跑浆是否严重, 从而以浆液注入量估算浆液扩散半径, 分析是否与设计相符。
(2) 检查孔法。用地质钻机按设计孔位和角度钻检查孔,提取岩芯进行鉴定,同时测定检查孔的吸水量(漏水量)单孔时应小于 \(1L/(min \cdot m)\) ;全段应小于 \(20L/(min \cdot m)\) 。
(3)物探无损检测法。用地质雷达、声波探测仪等物探仪器对注浆前后岩体声速、波速、振幅及衰减系数等进行无损探测来判断注浆效果。
注浆效果如未达到设计要求时,应补充孔再注浆。
超前围岩预注浆加固地层,尤其是深孔预注浆加固地层是一种费工、费料、工期长、技术难度大、投资高的一种方法。注浆技术的成败取决于多种因素,如注浆孔口及注浆管封堵、浆液调制、配合比、胶凝时间、止浆墙、注浆孔的布置与注浆压力等,这些都应在现场根据实际情况来确定。因此,在进行超前围岩预注浆前,应搜集有关注浆地段的岩性、涌水量、涌水压力、水温、涌水的化学性质等,以决定注浆设计参数(包括注浆范围、浆液的选定和设计配合比、胶凝时间、注浆量、注浆孔的布置、注浆顺序和方式、注浆压力等)。为了获得理想的注浆效果,并考虑到由于注浆而引起对周围环境的变化,在现场还应做单孔或群孔的注浆试验,从而掌握岩土的渗透性、土颗粒的组成、空隙率、饱和度及地下水量、水压和水质等物理化学性质。整个过程难度大,故往往只用在特殊的地质地段上。
条文说明 对于粒径小于0.05mm以下的粉砂及黏性软弱地层或断层泥地段,为节省注浆材料尚可使用周边劈裂预注浆或周边短孔预注浆。周边劈裂注浆或周边短孔预注浆均是沿隧道开挖轮廓线周边布孔、注浆,所不同的是周边劈裂注浆是依靠浆液压力,将原为没有缝隙的地层压裂成缝,然后使浆液充填、固结、从而达到加固地层和堵水的作用。周边短孔注浆只是固结开挖面周边一定厚度的围岩,使之形成一个薄壳,从而提高围岩的整体性、防止漏渣坍塌或软化断层泥,堵住部分地下裂隙水。
14.1.6 注浆材料应来源广、价格适宜,形成的浆液具有良好流动性、可灌性,凝胶时间可根据需要调节、固化时收缩小,浆液与围岩、混凝土、砂土等黏结力强,固结体具有高强度和良好的抗渗性、稳定性、耐久性,注浆材料和固结体无毒、无污染、对人体无害,要求的注浆工艺及设备简单,操作安全方便。一般情况下应采用水泥系浆材,不宜采用化学浆材。在细小裂隙岩层、断层泥、砂层中,可采用超细水泥类浆液或渗透性好、无毒及遇水膨胀的化学类浆液。富水和动水条件下,可采用普通水泥—水玻璃双液浆。采用水泥浆液时,水灰比可采用0.8:1\~2:1。采用水泥—水玻璃浆液,应根据胶凝时间配制。一般水泥浆液的水灰比为0.8:1\~1.5:1;水玻璃浓度为25\~40波美度,水泥浆与水玻璃的体积比宜为1:1\~1:0.3。注浆过程中应根据浆液扩散情况、注浆量、注浆压力等参数调整注浆材料和配比。¶
14.1.7 地面砂浆锚杆是对地层预加固的一种方法,它适用于浅埋、洞口地段和某些偏压地段。为使预加固有较好的效果,锚固砂浆在达到设计强度的 \(70\\%\) 以上时,才能进行下方隧道的开挖。¶
14.1.8 地表注浆加固法是对于隧道埋深小于50m,围岩稳定性较差,开挖过程中可能引起塌方的不良地段,通过从地面向下钻孔注浆,对围岩、地层进行预先加固。¶
14.1.9 正面喷射混凝土是采用的临时支护方法,可用早强水泥或普通水泥加速凝剂的喷射混凝土,一般在掌子面破碎、渗淋水严重的情况下采用,以防止掌子面松弛,提高掌子面的自稳性或作为止浆墙。¶
临时仰拱是封闭断面、减少变形的最有效方法。当变形异常时,及时增设仰拱进行断面封闭,工艺简单且实用,其设置区段应根据围岩地质和量测数据等确定。
14.1.10 在一些特殊的隧道,如有些城市浅埋暗挖隧道,隧道埋深浅、跨度大、地质条件差(如淤泥、流沙等)、地下水位高(隧道位于地下水位以下),隧道上方是交通繁忙的街道,还有纵横交错的管线,周围又紧邻高层建筑。这样的隧道施工绝对不能坍塌,而且还不允许产生过大的沉降。在这种情况下应在隧道开挖轮廓线以外设置一环相互咬合的水平旋喷桩作为隧道超前支护和止水加固,它既可以防坍塌,又可以防止因隧道开挖而使地层过度失水引起地表沉降,是非常有利的一种新工艺。水平旋喷桩比常规的超前管棚注浆具有更强的适应能力,止水加固、控制沉降方面具有比较明显的优势。单桩的施工流程为:封闭掌子面→测放桩位→安装工作平台→钻机就位→浆液制备→钻进、送浆、搅拌→退钻、送浆、重复搅拌→封口成桩。¶
冻结法主要适用于以下两种情况:①在透水地层中进行施工,必须要先降水、排水,在地层中形成降水漏斗后才能采用常规的方法进行施工,而降排水的过程需要耗费大量的电能;抽、排地下水会造成大面积的地面下沉,危害地面建筑的安全;地下水的抽、排必然损失了宝贵的地下水。特别是当地层的渗透系数过大或地下水位过高时,常用的地下施工方法就难以采用。②此外在含水量较高的软弱地层,一般采用小导管超前注浆法、长管棚法、化学浆液法可以用来加固土体,但是在饱和状态的自稳能力极差的流沙状的粉细砂层里,上述方法难于奏效。另外,在浅地层中埋设有光缆、电缆或无法拆移的管线的情况下,不能由地面钻孔注浆。多年来,国内外施工的实践经验证明冻结法施工可有效隔绝地下水,冻土强度可达5\~10MPa。冻结法的施工流程为:采用人工冻结技术,首先需要在准备冻结的地层中钻孔铺管,安装冻结器和盐水循环系统,然后利用人工制冷手段(低温盐水,液氮或干冰)提供冷量,通过低温在冻结器中循环,带走岩土热量,使岩土中的水结冰,将天然岩土变成冻土,形成整体性好、强度高、不透水的临时固结体,达到加固和稳定地层、隔绝地下水与地下工程开挖面的联系,以及安全、无水的施工环境的目的。地层局部冻结完成后,在冻结体的保护下可以按部就班地进行隧道的开挖施工,待衬砌支护完成后,即可停止制冷,冻结地层逐步解冻,最后恢复岩土的原始状态。
遮挡壁法一般用于浅埋隧道,且隧道上方两侧(或一侧)地表有建筑。此时可在隧道两侧(或一侧)从地表向下打入板桩,形成遮挡壁,以限制因隧道开挖造成围岩松弛的范围传到遮挡壁以外,从而保证了地表建筑物的安全。这种方法常用的有混凝土连续壁法和采用钢管、H型钢、钢板桩等遮挡壁法。
特殊钢背板顶进法是稳定开挖面的一种方法。它使用特殊加工的钢背板,用千斤顶将其水平地压入围岩内,钢背板有空隙的部位,要用楔块楔紧。此法需要设置推进基地,钢背板需钢支撑支持。其前段成为悬臂梁,受到土压后会下挠,故应注意其刚性及支撑间距。
锚索法与地面砂浆锚杆大致相同,只是用柔性的锚索取代锚杆。锚头应锚固在混凝土块体上
在洞口附近,当地层承载力不足而可能引起地表的不均匀沉降时,可根据地质条件、环境条件等选用钢筋混凝土灌注桩、树根桩法等进行加固。
条文说明
14.2 处理涌水措施¶
14.2.1 应该强调的是在选择处治方案时,一定要考虑到隧道周围的环境条件,否则后患无穷。¶
14.2.2 超前围岩预注浆堵水主要用于:地下水丰富且排水时挟带泥沙引起开挖面失稳,或排水后对其他用水(如灌溉用水、工业用水、生活用水)、生态环境影响较大,或斜、竖井施工时排水费用较注浆堵水高时。¶
注浆有效范围在一般情况下为隧道开挖半径的2\~3倍。当地下静水压力大于2.5MPa时,为开挖半径的4\~6倍。对周边封闭预注浆时,则为隧道开挖轮廓线外0\~3m。
注浆堵水施作要点与注浆加固基本相同,但要求较高,当遇有高压涌水时,为使注浆堵水能取得较好的效果,除了采取先排水待降低地下水压后再进行注浆堵水的方法外,有时也可选择在地下水的稳定期或衰减终期进行。否则,由于地下水压力高,流速快,钻注施作困难,涌水对浆液的稀释作用强,注浆质量不易保证。
在动水条件下,为减少动水对浆液的稀释排挤作用,根据地质情况和涌水量的大小,可在浆液中掺入适量的速凝剂。
14.2.3 开挖后补注浆主要用于已实施预注浆但开挖后仍涌(淋)水严重,且初期支护存在变异甚至破坏的涌水处理不彻底的地段。¶
14.2.4、14.2.5 超前钻孔或坑道排水一般用于开挖面前方有高压地下水或有充分补给源的涌水,且排放地下水不会影响围岩稳定及隧道周围环境条件。¶
采用坑道排水,常可利用施工、通风、地质勘察等用途的辅助坑道以及施工中的超前导洞。也可经技术经济比较后,专门开挖一条辅助坑道排水。
超前钻孔或超前施工导洞排水是防止承压水突然袭击的措施。为达到较好的效果,应对地质和水文地质进行详细调查分析,判明地下水流方向,估计可能发生的涌水量,然后布置钻孔位置、方向、数目和每次钻进深度。应备足抽水设备,在钻孔口预先埋管设阀,控制排水量,以防承压水冲击及淹没坑道等意外险情的发生。必要时,施工人员撤出危险区。
14.2.6 由于大量降水易导致地表下沉,而破坏地表的生态环境和地面建筑的过大沉降。因此,采用此法时,应制定地表的变形监测及回灌处理等措施。¶
15 不良地质和特殊岩土地段施工¶
15.1 一般规定¶
15.1.1 在遇到不良地质和特殊岩土地段时,地质状态并不能完全符合现场的实际情况,因此有必要将设计资料与现场实际情况结合起来分析研究,在施工前必须制定一套科学合理的施工方案,并报上级及业主、监理部门的审批,结合紧急预案,防止地质灾害的发生。¶
本章的不良地质和特殊岩土除了包括本章给出规定的岩溶、岩爆、瓦斯等不良地质和黄土、膨胀岩土、流沙、富水软弱破碎围岩等特殊岩土以外,还包括可能对隧道施工产生影响的其他不良地质和特殊岩土,如:滑坡、危岩和崩塌、泥石流、采空区、活动断裂和冻土、盐渍岩土、风化岩、残积土等。
不良地质和特殊岩土对隧道工程的安全、经济有重大影响,应准确探明其位置、规模和对工程的影响程度,为此,条文中要求认真熟悉勘察资料。
强调施工前,了解设计意图,将设计资料与现场实际情况结合起来分析研究,制定出一套科学合理的施工方案,做到有的放矢、有备无患,以应对突发现象。熟悉设计图纸、理解设计意图,与施工过程揭示的实际现象对照,及时修订施工方案,是不良地质和特殊岩土隧道施工的重要环节。一定要克服只凭一些类似工程经验、制定个别施工关键方案的习惯做法,通过制定一套完整的、符合实际情况的实施方案,达到情况明、措施全、有准备的组织施工。
15.1.4 在不良地质和特殊岩土隧道中施工,观察、量测、测试工作格外重要,隧道在发生大的塌方前,总是有一定先兆的,表现在围岩的变形上,就是突然增大,或者是应力的突然变化,而这些变化只能通过量测才能掌握,而量测的结果与施工技术措施之间又存在着内在的联系。因此,必须开展量测工作并做到信息的快速反馈,实现动态管理。¶
15.2 膨胀岩土¶
15.2.1 泥岩、凝灰岩、页岩、蛇纹岩、泥质凝灰岩及有地热效应的土质地层等具有膨胀特性。膨胀岩土隧道开挖后,洞壁缓慢向洞内挤入,挤压支撑或衬砌,使其承受很大的土压。这种膨胀变形土压,随着时间逐渐增大。有时刚开挖的土压并不大,但数天至数十天之后形成了强大的地压力;有时地压和增长率虽不大,但可持续数年之久,收敛期长。膨胀变形土压有时出现在隧道拱部、边墙、底部等局部范围,与洞内水作用和膨胀岩分布有关。¶
条文说明 在膨胀岩土中开挖隧道,除事前应调查膨胀岩土的特性和规模,并参考其他类似工程实例之外,施工中有必要对围岩压力、岩体流变、地下水情况进行充分的调查和量测,以便根据围岩动态采取适当的施工措施。如原设计方案难以适应围岩动态情况,也可据此做适当修正。
15.2.2 根据膨胀岩土遇水易膨胀、崩解的特点,隧道的施工防排水原则,强调以防为主。条文所列:隧道浅埋地段要求地表封闭;洞内有水地段,要求对渗漏水应及时引排;不论顺坡、逆坡施工,都强调了排水相应对策措施;其实质是防止膨胀岩土遇水膨胀。¶
15.2.3 膨胀岩土隧道施工是以对围岩尽量减少扰动、尽快全面封闭为原则,其中全断面闭合支护、衬砌尤为重要,故首选的开挖方法应为全断面法。但因公路隧道跨度较大、全断面开挖膨胀岩土隧道有时难以自稳,多采用分部开挖法。如果隧道断面分部过多又超前独进,则先行坑道随着后续工作面的靠近会受到地层偏压,常导致地压力再次增大,分部施作的支护难以承受这种压力增加。所以本条文的核心意思是,采用的开挖方法应能使全断面闭合支护跟进掌子面,而不仅仅是支护紧跟开挖面。实践表明,采用较少分部的台阶法、侧壁导坑法是行之有效的。其中:台阶长度一般采用 \(3\sim 5m\) 的微台阶;侧壁导坑法适用于浅埋、大跨的膨胀岩土层。另外,膨胀岩土隧道的初期支护具有可压缩、可拆换、可增补的特性,也是选择能使全断面闭合支护跟进掌子面的开挖方法的重要原因。¶
15.2.4 膨胀岩土隧道的支护,如果处于非闭合状态,则难以产生足够的承载力,所以本条文所提支护形式是以闭合状态为前提的。支护作业要求条款中:¶
强调限制水分侵入围岩内部,达到减小膨胀量的目的。喷射混凝土具有防止围岩松弛和风化、滞延围岩变形等效果,在膨胀岩土隧道中其效果较为显著。在围岩变形大时,采用钢筋网或钢纤维喷射混凝土,可提高喷层裂后的抗拉和抗剪能力。
中等膨胀以上围岩支护施工的要求。关于锚杆的作用效果,有各种不同的观点,但对膨胀性围岩,一般认为是非常有效的。锚杆的长短应通过试验或借鉴其他工程实例来确定。关于钢支撑,国外普遍采用型钢支撑(如H、U、O型等)。型钢支撑刚度大,支撑能力强,但与喷射混凝土的黏附性差。中等膨胀围岩隧道可采用网喷锚与U型钢架构成的可压缩支护;强膨胀围岩隧道应采用包括可压缩支护、可增补支护等特殊支护。
当采用型钢支撑时,应将钢架做成可缩性结构,以适应围岩的流变特性。本条文提出5款支撑安装要求,是考虑到膨胀性围岩变形大等特点而提出来的,其目的是提高钢架支撑在围岩中的适应性,充分发挥其支撑作用。
15.2.5 本条文关于施作二次衬砌的基本规定是针对膨胀岩土的特点,为确保施工质量和施工安全而提出的。其中未就二次衬砌的施作时间做出具体规定,主要考虑到膨胀岩土变形特性复杂很难用支护变形速率判断其稳定状态和衬砌结构承担的后期变形压力,施工中应根据设计意图和对膨胀岩土变形特性的了解,以及类似工程的经验加以确定。¶
15.3 黄土¶
15.3.2 我国北方许多地区属第四纪黄土质砂黏土地层,土体强度低、垂直裂隙发育、遇水易软化,在地表水的作用下极易冲蚀,有些风积土层具有不同程度的湿陷性。在此种地层中开挖隧道,容易出现坍塌、沉陷,尤其是有地下水出现处,围岩强度大幅度降低不能自稳。条文要求施工时,注意调查隧道周围土体的表征和特性,就是要预先采取措施防备引起土体失稳而危及工程安全和施工安全。¶
黄土隧道开挖绝大多数情况下,采用短台阶法或环形开挖留核心土法,并与导管超前支护、型钢拱排布等辅助法配合使用,为降低对土体的扰动,采用人工或机械开挖方式。条文中规定的不得采用分部独进开挖方法包括长台阶法、中导洞超前法等,因其常导致黄土围岩过度松弛而坍塌或下沉严重。浅埋黄土隧道采用侧壁导坑法、中隔壁法开挖,能有效防止地表下沉,常也辅以管棚超前支护、地层加固等辅助工法。
15.3.4¶
1 墙脚、拱脚严禁超挖是为了防止因墙、拱脚原状土被破坏,造成支护下沉。
3 黄土隧道软弱地基处理的方法比较多,施工中应根据实际情况选择树根桩、灰土挤密桩、注浆、换填等处理措施。
(1) 换填具有施工简单、容易实施, 施工质量便于控制的特点, 施工中应根据隧道应力状态, 对换填深度、宽度进行计算, 说明图 15.3.4-1 是某黄土隧道工程换填处理软弱地基处理方案。

说明图 15.3.4-1 黄土隧道工程换填处理软弱地基实例(单位:cm)
(2) 灰土挤密桩可以提高基底土的密实性, 技术成熟完整, 质量容易保证, 但对施工的其他工序干扰大。说明图 15.3.4-2 是某黄土隧道工程灰土挤密桩处理软弱地基处理方案。

说明图 15.3.4-2 黄土隧道工程灰土挤密桩处理软弱地基实例(单位:cm)
(3)树根桩针对性强,操作简单,但缺乏成熟的经验,说明图15.3.4-3是某黄土隧道工程树根桩处理软弱地基处理实例。

说明图 15.3.4-3 黄土隧道工程树根桩处理软弱地基实例
条文说明
(4) 注浆及本细则措施¶
根据基底情况和需要处理的范围,采用小导管等进行注浆处理。
15.3.5¶
1 黄土隧道围岩垂直节理的存在是导致隧道拱顶坍塌的关键因素。节理在坑道顶部时,极易产生“塌顶”;如果位于侧壁,则极易出现侧壁掉土、片帮,施工中若处理不当,常会引起较大的坍塌。
2 当喷射混凝土压力大时,混凝土喷射料会黏附土块一起掉下来。
3 当洞身黄土含水量较大时,锚杆钻机施钻困难,煤电钻电机易烧坏,施工中一般采用煤矿螺旋钻,干钻成孔。
15.3.6¶
2 黄土隧道开挖后总的变形量和迅速变形阶段结束的时间,完全受控于仰拱封闭的时间,仰拱早封闭则总变形量小,仰拱晚封闭则总变形量大。因此要控制初期支护的变形量就必须尽早封闭仰拱,而且仰拱要有足够的刚度来承担拱墙传递下来的应力,因此也必须强调仰拱的整体性。
15.4 岩溶¶
15.4.1 岩溶是可溶性岩层(包括碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐等,如石灰岩、白云岩、白云质灰岩、石膏等)受具有溶解能力的水的长期作用而产生的。隧道遇到情况各异的溶洞,都会给施工带来一定的困难,对隧道的危害也是多方面。因此了解与施工有密切关系的溶洞就显得至关重要。除了熟悉设计提供的溶洞里程、规模以及类型外,必须在隧道的开挖或超前探测中逐渐掌握更为详细的情况,如溶洞位置、溶洞大小、填充情况、发育程度、储水及补给等。为了能及时正确地制定施工技术方案,必须根据设计资料结合现场实际发生的情况进行综合分析和研究。¶
通过地表观察发现有下列现象时,可初步判断岩层中存在溶洞、暗河。
(1) 四周汇水的洼地内, 发现有落水洞、漏斗或天然竖井存在。
(2) 落水洞、漏斗呈带状分布地段。
(3) 地面塌陷和草木丛生以及冬季冒气等地段。
(4) 地表水消失或附近有出水点(泉眼)的地段。
国内比较认可的溶洞形状分类为:
(1)大厅式,溶洞的横断面近似于矩形,纵向的高程变化较小,接近于水平,其长度与宽度的比例不限。
(2)管道式,溶洞的横断面近似于圆形或椭圆形,纵向长度远大于横断面的尺寸,较大的管道式溶洞往往中间存在有多个支洞。
(3)蜂窝式,溶洞发育较完整,呈不规则形状,类似于蜂窝的形状。蜂窝式溶洞中,往往存在有一些溶沟、溶柱等其他几何形式的岩溶产物。
15.4.2 本条文共3款施工要求,其中:¶
1 主要是针对溶洞地段已采取了超前支护、注浆技术后的开挖作业,由于预先加固围岩并提高围岩的稳定性,对Ⅳ、V级以上围岩的开挖是稳妥的。
2 在隧道断面上、中、下、左、右超前钻深孔,探测前方溶洞位置、填充情况及岩溶水量,并保持不小于10m的超前距离。
超前预报地下岩溶水有许多方法,应根据具体情况采用,这里介绍一种较为简单实用的方法。基本原理是利用爆破后的出水量和爆破前炮眼水喷距的一定比例关系,用喷距的大小来预报开挖后的涌水量。从水力学角度考虑,爆破后的水量比爆破前有所增加,是因为消除了炮眼一段的阻力(包括流速水头)。放炮前后的水量差和这一段水头损失呈较复杂的函数关系,该段水头损失又和炮眼水流射速呈固定的函数比例关系,因此根据炮眼口水流射速可以预报爆破后的水量。炮眼水喷射速度不易实测,但它和炮眼水喷射的水平距离有一定的比例关系,即
条文说明
式中:S——水平喷距(m);
Y——炮眼与路面垂距(m);
v——射速(m/s);
g——重力加速度。
因此,在实际应用中可用喷距代替射速。炮眼喷距与炮眼流量和涌水流量的关系如说明图 15.4.2 所示。
该预报方法的具体做法是:①暂时封闭水量较小的炮眼,只留一个喷距最远的炮眼,测量其喷距;②把实测喷距换算成标准条件下的喷距,即高出路面1m(Y=1)时的水平喷距;③根据换算后的喷距,对涌水量进行预报,根据计算结果和工程经验,一般喷距小于5m,为裂隙渗水和中、小股涌水,流量小于 \(100m^{3}/h\) ;喷距5\~9m,为小型突水,流量为 \(100\sim400m^{3}/h\) ,这时可加大炮眼长度,试探前进;喷距9\~12m,为中型突水,流量在 \(300\sim400m^{3}/h\) 以上,这时暂停施工,并查明情况;喷距在12m以上为大型突水,应停止施工,撤出施工机械,查明情况,从速处理。当然,

说明图15.4.2 炮眼喷距与炮眼流量和涌水流量的关系
突泥突水的预报远不是如此简单,应多种方法综合验证。
15.4.3 对隧道施工揭露的岩溶水,可采用排、堵措施。一般要求如下:¶
有长期补给来源的暗河或溶洞水流,应在查明水源流向及其与隧道位置的关系后,用暗管、涵洞、小桥或泄水洞等设施将水引出或导入地下水流通路。引排水是岩溶隧道采用的基本方法,上述四种排水构造是溶洞排水的基本方式。
如引排将导致地面坍陷或影响生产、生活用水,应采取以堵水为主的措施。施工中需采取堵、填、跨等措施处理暴露的岩溶洞腔。封堵水早先主要采用堵水墙,近些年来开始与长大管栅注浆(长度一般为20\~30m,直径为 \(\phi80\sim\phi180mm\) )相结合,解决大溶洞的施工难题。这种方法是当前乃至今后一段时期,隧道穿过大溶洞的主要技术对策。
对溶洞规模大、填充物为含水量较大的岩溶泥,如出现在拱部及边墙时可构筑堵水边墙和防水帷幕,如出现在隧底时可旋喷处治。
采用填充处理一般中、小溶洞空腔是非常适合,简单而经济。对已停止发育、跨径较小、无水的中小型溶洞,应视其位于隧道断面的部位、填充情况,采用混凝土、浆砌片石或干砌片石填充。
当隧底的溶洞较大较深,或充填物松软不能承载隧道结构时,可采用梁或拱跨越,梁端或拱座应置于稳固可靠的岩层上,必要时采用混凝土和石砌体加固。
当隧道顶部有较大空溶洞又有落石塌方可能时,采用增设护拱及拱顶回填的办法处治。
当溶洞很大,地质情况复杂时,采取明洞结构形式。
跨越、护拱、明洞用于隧道底部、顶部溶洞处理,早在工程中有所采用。
为保证工程质量和施工安全,应加强岩溶地段隧道支护和衬砌。可尽早施作能及早受力的钢架支撑和钢筋网喷锚支护,采用加厚的或加钢筋的混凝土衬砌。
15.5 含水沙层¶
15.5.1 流沙是沙土或粉质黏土在水的作用下丧失其黏聚力后形成的,多呈糊浆状,对隧道施工危害极大,所到之处,围岩失稳坍塌,支护结构变形倒塌。由于流沙导致坑道淤死、衬砌结构失稳,在国内外不乏其例。为防止流沙危及隧道施工,有进一步了解其规模、特性、类型的必要。¶
15.5.2 风积沙和含水沙层中的超量地下水,悬浮沙颗粒降低颗粒之间摩擦力,开挖中形成的动压水,能轻易地将沙粒带走形成流沙,导致沙体垮坍。所以,隧道通过风积沙和含水沙层施工时,必须先治水。条文中的治水措施都是基于将沙层中的自由水含量降低到沙粒流失限以下。¶
15.5.3 这条是隧道通过风积沙和含水沙层的开挖、支护、衬砌等工序的施工操作要求,以及必要时可采取的措施,这些内容都是从近年来一些隧道工程施工实践经验和教训中总结出来的。其中有两点极为重要:¶
(1) 迅速封闭流沙通道, 防止流沙大量涌入, 尤其是开挖面附近更应如此。
(2)仰拱、衬砌灌筑时间应尽可能靠前,形成封闭环后,能有效地抑制流沙、防止支护结构遭破坏。
15.6 瓦斯¶
15.6.2 本条文是对爆破施工循环的要求。¶
1 电力起爆采用串联连接方式,可以避免使用并联或混联时,因分路电阻安排不当,导致个别分路不能同时引爆,被炸断仍在通电,易产生电火花引爆瓦斯,故必须采用串联连接方式。瞬发雷管和毫秒雷管的电引火装置对电流的敏感程度各异,先起爆的雷管随即可切断网络,导致其余雷管不能起爆,故严禁在同一网络中将这两种雷管同时使用。
15.7 岩爆¶
15.7.1 本条文所列出的超前预报方法,都是常用的有效的方法,必须遵守执行。¶
15.7.2 目前,国内尚无统一的岩爆强度分级标准,说明表 15.7.2 为我国铁路部门的经验分级标准。¶
说明表 15.7.2 岩爆强度分级表
| 分级\分项指标 | 围岩级别 | h(m) | ||
| 微弱岩爆 | 0.1~0.2 | II、III | <200 | 80~120 |
| 中等强度岩爆 | 0.2~0.3 | II、III | 200~700 | 120~180 |
| 强烈岩爆 | >0.3 | I、II | >700 | >180 |
条文说明 围岩的强度,低于80MPa时几乎不发生岩爆;大于180MPa后,对岩爆强度增加作用较小。岩爆除极个别的隧道在洞口浅埋段发生岩爆,多数发生在H>50m的情况下,大多数发生在 \(H=200\sim700m\) 的地方,超过700m以后与岩爆强度变化关系不大。
本条文就可能发生不同级别的岩爆,预先采取相应降低岩爆强度的对策措施,目的是提高施工的安全性。通过向开挖面洒水、围岩内部钻孔注水来软化岩石,一般都能起到明显的效果;先行贯通一个小导坑提前释放应力,岩爆强度可大大降低。
15.8 富水软弱破碎围岩¶
15.8.1 地下水丰富和围岩软弱破碎,都是隧道掘进中非常不利的条件,两者同时具备的隧道,施工难度将会数倍增加。经验表明处理好地下水,才能保障施工安全,才能避免地下水资源遭破坏,才能防止地表生态环境恶化。条文据此列出对富水软弱破碎围岩隧道掘进的要求。¶
1 将超前地质预报作为一道工序纳入生产过程,预报的重点包括前方围岩级别、断层、软弱破碎带的位置、地下水活动情况等。根据对前方地质、地下水的了解,确定治水、防塌措施。
2 超前钻孔或辅助导坑排水的降压作用,能使正洞涌水量减小,水压降低,有利于开挖面围岩稳定。可排水施工的隧道段,指采用不限流量的疏水措施后,不会危及生态环境、能改善围岩稳定性的地段。
3 隧道开挖前进行地面预注浆或开挖工作面预注浆,能固结破碎岩体,减少地层渗透系数,从而达到提高围岩稳定性、降低洞内涌水量。不宜排水施工的隧道地段、指必须采用堵水措施、限制地下水流失量,才能维持生态平衡、提高围岩稳定性的地段。
4 宜采用对围岩扰动小的控制爆破、局部松动爆破、机械或人工等开挖方式。一般采用正台阶环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑法、中隔壁法和中隔壁交叉法等分部开挖方法。要求短进尺、强支护、早成环。
15.8.2 加强对围岩与支护的变形观察与位移量测,必要时还应对钢架内力进行测试。当出现异常现象,应加大量测频率。注重对量测数据分析处理与反馈,及时判断支¶
护参数和施工方法是否合理等。
15.8.3 富水软弱破碎围岩隧道防排水系统施工除满足一般规定外,还应符合下列要求:¶
本条文的2款施工要求是针对许多隧道大面积渗漏水的原因而提出的。施工中造成的缺陷,养护时极难弥补,所以要特别加以强调。
条文说明
16 隧道路面施工¶
16.0.6 隧道路面属于永久性工程,补修极为困难,因此对施工质量的要求应比普通路面严格。¶
(1) 隧道路面的抗磨耗性、抗滑性、平整度都将影响营运后的车辆通行能力, 故施工时应达到质量要求。
(2) 隧道内路面应具有良好的排水系统, 能将路表水尽快排出, 防止水渗入基层, 对基层造成破坏。由于隧道内的气候条件与隧道外不同, 在气温较低的隧道内, 水流的积聚会造成路面结冰, 降低了行车的安全性。
(3) 隧道内光线较暗, 应按照设计要求尽可能提高路面亮度, 如采用白色水泥、白色碎石等材料。
(4)高寒地区,隧道路面上易形成薄溜冰。为了行车安全,路面应具有足够的粗糙度。
16.0.7 近年来,隧道路面采用了一种水泥混凝土路面的改良结构,称之露石混凝土路面。露石水泥混凝土路面是在面层水泥混凝土混合料铺筑完成后,喷洒露石剂对混凝土表面进行化学处理,使表面2\~3mm厚水泥砂浆在一定时间内不凝结,但不影响主体混凝土的正常凝结硬化,当主体混凝土达到一定强度后,再用刷洗其表面进行表面除浆,露出2mm左右高度、均匀分布的粗集料表面,这样所形成的水泥混凝土路面就是露石水泥混凝土路面。此种路面的优点表现在:(1)具有卓越的抗滑性能,尤其在潮湿状态下高速行车时,露石混凝土大的宏观构造通过扩散并排走滚动车轮下的路表水,使细纹理所提供的低速抗滑能力在高速时也能保持;(2)良好的减噪降噪效果,可以同多孔沥青路面相媲美;(3)优良的散光防眩性能,尤其在夜间灯光照射在路面上形成的漫反射,不会产生眩光;(4)良好的排水性能,可以很好地提高轮胎与路面的附着力,这对降雨量较大地区路面的运营安全性更显示出特殊的重要性;(5)优良的耐磨性能,使路面在使用年限里能长期的保持抗滑性能,保持良好的使用品质;(6)提高隧道内能见度,因该路面的表面磨损小,在隧道的尘土量减少,从而使隧道内的能见度得到提高。隧道越长,这种优越性体现越明显。¶
露石水泥混凝土路面的露石剂是专门用于露石混凝土路面施工的辅助材料,可有效地使新铺筑水泥混凝土路面表面水泥砂浆缓凝,但不影响内部砂浆。露石剂应便于喷洒施工,露石剂的喷洒可由喷洒车或人工完成,无论何种方式喷洒,原则上,要使露石剂雾化后,均匀喷洒在新铺混凝土表面上,且在混凝土表面上不产生流淌。露石剂的喷洒量可控制在 \(0.25\mathrm{kg} / \mathrm{m}^2\) 左右。
(1)露石水泥混凝土路面原材料要求
露石水泥混凝土路面原材料主要有水泥、粗集料、细集料、水和露石剂。
水泥最好选用道路硅酸盐水泥。因为与同标号普通硅酸盐水泥相比,耐磨性好、磨损量降低20%\~40%,而且水泥混凝土抗折强度也有所提高。
粗集料的选择不仅要符合普通道路混凝土的要求,而且要满足露石水泥混凝土路面对粗集料的力学性能、技术性能等方面的特殊要求,见说明表16.0.7-1。
说明表 16.0.7-1 露石水泥混凝土表层粗集料综合力学要求
| 力学指标 | 露石混凝土路面推荐值 | 力学指标 | 露石混凝土路面推荐值 |
| 集料磨光值(PSV) | 不小于45 | 集料压碎值 | 不大于20 |
| 集料冲击值(AIV) | 不大于20 | 洛杉矶磨耗率 | 不大于20 |
细集料应质地坚硬、耐久、洁净,符合规定级配,泥土、硫化物和硫酸盐以及有机物的含量应满足《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40)对细集料的技术要求。
对露石水泥混凝土路面而言,砂的级配较普通混凝土路面有更高要求。一方面因为混凝土振捣时,较小粒径的颗料易上浮到表面,对于粒径大于2.5 mm小于5 mm的颗粒,既不易在刷洗时随表面砂浆刷洗走,又与混凝土母体的黏结力不强,在路面投入运营不长时间内极易出现剥落;另一方面砂中大粒径颗粒一般风化严重,强度较低,极易被磨耗,从而影响露石水泥混凝土路面表面露石的效果。为此,露石水泥混凝土路面一般要求砂的级配范围见说明表16.0.7-2。
说明表 16.0.7-2 露石水泥混凝土细集料的级配范围
| 砂分级 | 方孔筛尺寸(mm) | |||||
| 0.15 | 0.30 | 0.60 | 1.18 | 2.36 | 4.75 | |
| 累计筛余(以质量计)(%) | ||||||
| 中砂 | 90~100 | 70~92 | 41~70 | 10~50 | 0~5 | 0~2 |
露石剂是专门用于露石混凝土路面施工的辅助材料,可有效地使新铺筑水泥混凝土路面表面水泥砂浆缓凝,但不影响内部砂浆。露石剂应便于喷洒施工,露石剂的喷洒可由喷洒车或人工完成,无论何种方式喷洒,原则上,要使露石剂雾化后,均匀喷洒在新铺混凝土表面上,且在混凝土表面上不产生流淌。露石剂的喷洒量可控制在 \(0.25\mathrm{kg} / \mathrm{m}^2\) 左右。
(2) 露石水泥混凝土路面施工工艺¶
露石水泥混凝土路面施工工艺大部分与普遍水泥混凝土路面相同,但与普通混凝土路面施工相比,增加了露石剂喷洒、覆盖塑料膜、表面刷洗露石工艺等几项步骤,同时,少去了刻槽工艺。覆盖塑料膜是为了防止露石剂的蒸发损失,并养生混凝土,所以,塑料膜要把混凝土表面封严,并压实塑料膜边缘。
(3)露石水泥混凝土路面检测¶
露石水泥混凝土路面除了普通水泥混凝土路面施工过程中的各种检测指标外,要特别注重其平整度、构造深度、露石深度三项路面检测指标。
平整度检测可参照普通水泥混凝土路面的平整度检测标准进行;表面构造深度检测依据《沥青路面施工技术规范》(JTG F40)。
露石深度是露石混凝土路面集料外露高度。如果露石深度太大,通车以后在车辆的作用下,外露集料可能会被剥落,影响路面的耐久性。如果露石深度太小,又不能形成良好的表面纹理,达不到最佳的抗滑和降噪效果。所以,露石深度是衡量露石水泥混凝土路面好坏的一项很重要的指标。露石最佳深度为2.0\~2.5mm。露石深度检测试验方法:
露石深度试验仪器如说明图 16.0.7 所示, 包括如下两部分: ①有机玻璃透明圆盘, 直径 \(\phi200mm\) , 厚度 10mm, 上面垂直钻孔, 孔径 \(\phi5mm\) , 均匀分布在各轴线上, 数量为 33 个。②测针, \(\phi4mm\) , 带有刻度, 端部呈锥状, 因为透明圆盘具有 10mm 的厚度, 故测针的
零刻度线处于距测针针尖 10mm 处, 每次使用
前要进行校核,以确定零刻度的位置。
露石深度测试方法如下所述。
将透明圆盘放在清扫干净的露石混凝土路面上,分别在测孔中垂直插入测针,如果针在圆盘上面的刻度值在0刻度线上面,观测结果有效。相反,说明此处碰及的是突起的石料,此点无效,舍弃。在圆盘上选择6个以上

条文说明
较大的、有代表性的值,取平均值作为露石深度说明图16.0.7 露石水泥混凝土路面露石深度测定仪度(mm)。(单位:mm)
16.0.9 阻燃沥青混凝土路面是适合隧道内铺筑柔性路面的一种新技术。应通过试验路段确定施工配合比。隧道内发生火灾时,短时间内,温度就可以高达800℃以上。虽然沥青在空气中是一种难燃物质,但在高温下会燃烧,释放出大量的烟雾和有毒气体。在沥青中掺加无机化合物阻燃剂,高温下无机化合物会吸热发生分解,产生水,可以延缓沥青的高温分解,从而达到阻燃目的并可以抑制烟雾的产生。¶
(1) 阻燃剂的阻燃机理分为以下三类。
①阻隔热量机理:阻燃剂如氢氧化镁、氢氧化铝、双羟基金属氧化物(LDH)等受热分解、吸收大量的热量,阻断了热量传递链并降低了可燃物表面温度。
②气相阻燃机理:阻燃剂如含氮阻燃剂、含溴阻燃剂(如十溴联苯醚、十溴联苯乙烷、四溴二季戊四醇、溴代聚苯乙烯等)受热释放出大量不可燃气体覆盖在可燃物表面,隔绝了可燃物与氧气的接触并稀释了可燃气体的含量。
③凝固相阻燃机理:阻燃剂如含磷阻燃剂、硼酸锌、含氮阻燃剂等受热时在可燃物表面形成不可燃的碳化膜或玻璃状膜,隔绝氧气和可燃物的接触。
(2) 常用的沥青阻燃剂有卤系阻燃剂及其协效剂、镁铝阻燃剂、硼酸锌及消烟剂。
①卤系阻燃剂及其协效剂。卤系阻燃剂的阻燃效应是通过气相机理实现的。其主要特点是阻燃效率高、用量少,对材料的性能影响小等,但在热裂及燃烧时生成大量的烟尘及腐蚀性气体。卤系阻燃剂常和协效剂一起使用。常用的协效剂是 \(\mathrm{Sb}_2\mathrm{O}_3\) 。
②镁铝阻燃剂。此类阻燃剂主要指氢氧化铝(ATH)、氢氧化镁(MH)。其阻燃机理为释水吸热和覆盖作用。镁铝阻燃剂的最大优点是低毒、低烟或抑烟、低腐蚀,且价格低廉,缺点是所需添加量较大,有时要达到基材的60%,因而一般常与卤系阻燃剂、红磷等一起使用,而不单独使用。
③硼酸锌。硼酸锌主要作为 \(Sb_{2}O_{3}\) 的替代物使用,它价廉、无毒、无刺激,大约在 \(300^{\circ}C\) 左右开始释放出结晶水。在卤素化合物存在下,生成卤化硼、卤化锌,抑制和捕获游离的羟基,阻止燃烧连锁反应;同时形成固相覆盖层,隔绝燃烧的表面空气,阻止火焰继续燃烧并能发挥消烟作用。
④消烟剂。沥青在燃烧的过程中放出大量黑烟,使火灾现场的可见度大大降低,贻误灭火和抢救生命财产的时机。常用消烟剂有三氧化钼 \(\left(\mathrm{MoO}_{3}\right)\) 、二茂铁、硼酸锌和无机氢氧化物等。
(3)由于沥青材料阻燃性能的测试标准直至目前仍未制定,所以目前测试沥青的阻燃性能主要参照评价塑料材料阻燃性能的测试手段,如氧指数测定法、水平及垂直燃烧测定法、热重—动态热重法(TG-DTG)。
①极限氧指数法(LOI)。氧指数可用于表征材料被点燃的难易程度,衡量材料的火灾危险性。ISO 4589(1996)、ASTM D2863 及 GB 2406 1980 都规定了的标准测试方法。它是指在规定的试验条件下,试样在氧氮混合气流中,维持平稳燃烧(即进行有焰燃烧)所需的最低氧气浓度,以氧所占体积分数的数值表示,作为判断材料在空气中与火焰接触时燃烧的难易程度。一般认为,氧指数小于 7 者属易燃材料,氧指数大于或等于 7 而小于 32 者属可燃材料,氧指数大于或等于 32 者属难燃材料。
②水平及垂直燃烧测定法。UL94 可燃性测试是美国安全保险材料研究室开发的方法,它是广泛使用和经常引用的塑料可燃性测试方法之一,用来初步评价被测塑料是否适合于某一特定应用场所。ANSI UL 94、ISO 12992(1995)、GB 4608—1996 都规定了测定塑料可燃性的标准方法。
③锥形量热仪法(CONE)。同极限氧指数法相比,锥形量热仪法(CONE)试验更加接近材料的实际燃烧情况,ISO 56601(1993)及ASTM E 1354(1990)规定的锥形量热仪法是目前采用最广泛的测定塑料燃烧热释放速度的方法。锥形量热仪可用于测定材料的引燃时间、质量损失速率、有效燃烧热、烟密度等很多有关材料的阻燃性能参数。此方法在阻燃塑料的应用很广泛,效果也很明显,但尚未有资料显示在阻燃沥青中得到应用。
(4) 阻燃沥青路面是指在沥青混合料中掺加了阻燃剂的路面。通常的沥青混合料均可以掺加阻燃剂以达到阻燃或减少火灾的目的,但从阻燃原理和使用效果来说,采用OGFC沥青混合料类型要好于本细则类型。阻燃沥青路面施工应注意下列问题:
①阻燃沥青路面的混合料类型可以采用多种形式。
②阻燃沥青路面的施工同一般的沥青路面施工,质量控制及验收也同与一般相应的沥青混合料。
③阻燃沥青大都利用粉末性阻燃剂,加入沥青时容易飞散,造成环境污染。
条文说明 ④阻燃沥青制备的能源消耗较大;在沥青中添加阻燃剂的工艺增加了生产环节的能源消耗,可能导致沥青及沥青混合料性能的进一步劣化,造成沥青制备过程中有害气体的二次排放。
⑤粉末状阻燃剂与沥青的密度差别大,相容性差,导致阻燃沥青在储运使用过程中容易发生离析。过多的阻燃剂可能降低沥青延度。
16.0.10 设置防水层是防止隧道地下水进入沥青面层而降低沥青路面的使用寿命,同时可以阻止路表水渗入水泥面板破坏。沥青面层应与水泥混凝土面板黏结牢固,防止车辆行驶造成的剪切推移破坏。¶
由于隧道属于特殊路段,路面的抗滑要求比洞外要高。对隧道沥青面层特殊的要求是应具有良好的阻燃性和有利于光电照明的反光特性。从欧洲几座隧道火灾调查发现,沥青混凝土路面发生火灾后,在火灾处出现路面熔化,但未燃烧。我国尚无这种事故发生。对隧道路面高反光特性的要求是从照明方面提出的。由于隧道内的光线较隧道外相差很大,因此要求沥青路面具有良好的反光特性。
17 附属设施工程¶
17.1 设备洞、横通道及其他¶
17.1.1 设备洞、横通道及其他各类洞室的位置,应设置在地质条件良好的地段内,这在设计时就应充分考虑。在施工过程中当发现地质不良、围岩稳定性较差、结构受力条件复杂时,为了保证工程质量及施工安全,应根据实际情况调整其位置。¶
17.1.2 隧道边墙内的各类洞室、消防洞、设备洞、人行横通道出入口5m范围、车行横通道出入口10m范围内,一般应在正洞开挖至该处时一次挖好。当地质条件差时,由于车行横通道断面尺寸较大,与正洞连接处受力条件差,此时车行横通道的开挖宜在正洞施工支护后再进行,这样有利于连接处围岩的稳定。为防止该处围岩松动,施工时可采用弱爆破方式进行,如有条件亦可采用掘进机开挖。¶
17.1.3 施工采用锚喷支护的目的在于开挖后能立即进行支护,有利于围岩的稳定。¶
17.1.4 衬砌施工规定的三款是保证衬砌质量应该做到的。衬砌中各类预埋管件、孔、槽应按正确位置留出,其目的是保证隧道营运设施的安装能顺利进行。¶
人行横通道两口各长 5m 及车行横通道两口各长 10m 范围内的衬砌应与该处正洞衬砌一次同时完成,且混凝土在灌筑过程中不得中断。
17.2 装饰工程¶
17.2.2 条文规定装修前应做好四项工作,是为保证装饰工程的质量及装饰工作顺利进行而制定的。尤其是做好装饰前的防、排水工作意义更为重要。否则,由于水的侵入腐蚀,将造成装饰工程返工或补修,影响正常车辆运行。¶
条文说明
附录 A 公路隧道围岩分级¶
A.0.2 围岩基本质量指标 BQ 应根据分级因素的定量指标 \(R_{i}\) 值和 \(K_{v}\) 值按下式计算:
式中: \(R_{c}\) ——分级因素定量值,与岩石坚硬程度有关,见说明表 A.0.2-1、说明表 A.0.2-2;
\(K_{\mathrm{v}}\) ——岩石完整性系数,见说明表A.0.2-3、说明表A.0.2-4。
A.0.3 修正的围岩基本质量指标[BQ],受地下水、围岩稳定性、高初始应力影响进行修正。可按下式计算围岩基本质量修正值[BQ]:
式中:BQ——围岩基本质量指标、按式(说明 A.0.2)计算;
\(K_{1}\) ——地下水影响修正系数;
\(K_{2}\) ——主要软岩结构面产状修正系数;
\(K_{3}\) ——初始应力状态修正系数。
说明表 A.0.2-1 抗压强度 \(R_{c}\) 与岩石坚硬程度定性的划分关系
| (MPa) | >60 | 60~30 | 30~15 | 15~5 | <5 |
| 坚硬程度 | 坚硬岩 | 较坚硬岩 | 较软岩 | 软岩 | 极软岩 |
说明表 A.0.2-2 \(K_{v}\) 与岩石完整程度的对应关系
| K1 | >0.75 | 0.75~0.55 | 0.55~0.35 | 0.35~0.15 | <0.15 |
| 岩体完整程度 | 完整 | 较完整 | 软破碎 | 破碎 | 极破碎 |
说明表 A.0.2-3 岩石坚硬程度的定性划分
| 名称 | 定性鉴定 | 代表性岩石 | |
| 硬质岩 | 坚硬岩 | 锤击声清脆,有回弹,震手,难击碎;进水后大多无吸水反应 | 未风化~微风化的花岗岩、正长岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英片岩、硅质板岩、石英岩、硅质胶结的砾岩、石英砂岩、硅质石灰岩等 |
| 较坚硬岩 | 锤击声叫清脆,有轻微回弹,稍震手,较难击碎;进水后有轻微吸水反应 | 1 弱风化的坚硬岩;2 未风化~微风化的溶结凝灰岩、大理岩、板岩、白云岩、石灰岩、钙质胶结的砂页岩等 | |
续上表
| 名称 | 定性鉴定 | 代表性岩石 | |
| 软质岩 | 较软岩 | 锤击声不清脆,无回弹,较易击碎;进水后指甲可刻出印痕 | 1 强风化的坚硬岩;2 弱风化的较坚硬岩;3 未风化~微风化的凝灰岩、千枚岩、砂质泥岩、泥灰岩、泥质砂岩、粉砂岩、页岩等 |
| 软岩 | 锤击声哑,无回弹,有凹痕,易击碎;进水后手可掰开 | 1 强风化的坚硬岩;2 弱风化~强风化的较坚硬岩;3 弱风化的较软岩;4 未风化的泥岩等 | |
| 极软岩 | 锤击声哑,无回弹,有较深凹痕,手可捏碎;进水后可捏成团 | 1 全风化的各种岩石;2 各种半成岩 | |
说明表 A.0.2-4 岩体完整程度的定性划分
| 名称 | 结构面发育程度 | 主要结构面的结合程度 | 主要结构面类型 | 相应结构类型 | |
| 组数 | 平均间距(m) | ||||
| 完整 | 1~2 | >1.0 | 好或一般 | 节理、裂隙、层面 | 整体状或巨厚层结构 |
| 较完整 | 1~2 | >1.0 | 差 | 节理、裂隙、层面 | 块状或厚层状结构 |
| 2~3 | 1.0~0.4 | 好或一般 | 块状结构 | ||
| 较破碎 | 2~3 | 1.0~0.4 | 差 | 节理、裂隙、层面、小断层 | 裂隙块状或中厚层结构 |
| >3 | 0.4~0.2 | 好 | 镶嵌碎裂结构 | ||
| 一般 | 中、薄层状结构 | ||||
| 破碎 | >3 | 0.4~0.2 | 差 | 各种类型结构面 | 裂隙块状结构 |
| <0.2 | 一般或差 | 碎裂状结构 | |||
| 极破碎 | 无序 | 很差 | 散体状结构 | ||
注:平均间距指主要结构面(1\~2组)间距的平均值。
A.0.4 国内铁路隧道围岩分级的判别比较具有操作性,可以作为公路隧道施工时参考。见说明表 A.0.4。
说明表 A.0.4 铁路隧道围岩分级判定
| 围岩级别 | 围岩主要工程地质条件 | 围岩开挖后的稳定状态 | 围岩弹性纵波速度 (km/s) | |
| 主要工程地质特征 | 结构特征和完整状态 | |||
| I | 硬质岩(单轴饱和抗压强度 ):受地质构造影响轻微,节理不发育,无软弱面(或夹层);层状岩层为厚层,层间结合良好 | 呈巨块状整体结构 | 围岩稳定,无坍塌,可能产生岩爆 | >4.5 |
续上表
| 围岩级别 | 围岩主要工程地质条件 | 围岩开挖后的稳定状态 | 围岩弹性纵波速度 vp(km/s) | |
| 主要工程地质特征 | 结构特征和完整状态 | |||
| II | 硬质岩 (Rc>30MPa):受地质构造影响较重,节理较发育,有少量软弱面(或夹层)和贯通微张节理,但其产状及组合关系不致产生滑动;层状岩层为中层或厚层,层间结合一般,很少有分离现象,或为硬质岩石偶夹软质岩石 | 呈大块状砌体结构 | 暴露时间长,可能出现局部小坍塌;侧壁稳定;层间结合差的平缓岩层,顶板易塌落 | 3.5~4.5 |
| 软质岩 (Re≈30MPa):受地质构造影响轻微,节理不发育,层状岩层为厚层,层间结合良好 | 呈巨块状整体结构 | |||
| III | 硬质岩 (Rc>30MPa):受地质构造影响严重,节理发育,有层状软弱面(或夹层),但其产状及组合关系尚不致产生滑动;层状岩层为薄层或中层,层间结合差,多有分离现象;或为硬、软质岩石互层 | 呈块(石)碎(石)状镶嵌结构 | 拱部无支护时可产生小坍塌,侧壁基本稳定,爆破震动过大易塌 | 2.5~4.0 |
| 软质岩 (Re≈5~30MPa):受地质构造影响较严重,节理较发育;层状岩层为薄层,中层或厚层,层间结合一般 | 呈大块状砌体结构 | |||
| IV | 硬质岩 (Rc>30MPa):受地质构造影响很严重,节理很发育,层状软弱面(或夹层)已基本被破坏 | 呈碎石状,压碎结构 | 拱部无支护时可产生较大的坍塌.侧壁有时失去稳定 | 1.5~3.0 |
| 软质岩 (Re≈5~30MPa):受地质构造影响严重,节理发育 | 呈块(石)碎(石)状,镶嵌结构 | |||
| 土体:1.略具压密或成岩作用的黏性土及砂性土2.黄土(Q1、Q2)3.一般钙质铁、质胶结的碎石土、卵石土、大块石土 | 1和2呈大块状;3呈巨块状,整体结构 | |||
| V | 石质围岩位于挤压强烈的断裂带内,裂隙杂乱,呈石夹土或土夹石状 | 呈角(砾)碎石状,松散结构 | 围岩易坍塌,处理不当会出现大坍塌,侧壁经常小坍塌;浅埋时易出现地表下沉(陷)或塌至地表 | 1.0~2.0 |
| 一般第四系的半干硬至硬塑的黏性土及稍湿至潮湿的一般碎石土、卵石土、圆砾、角砾土及黄土(Q3、Q4) | 非黏性土呈松散结构,黏性土及黄土呈松软结构 | |||
| VI | 软塑状黏性土及潮湿的粉细砂等 | 黏性土呈易蠕动的松软结构,砂性土呈潮湿松散结构 | 围岩极易坍塌变形,有水时土砂常与水一起涌出;浅埋时易端至地表 | <1.0(饱和状态的土<1.5) |
条文说明
注:1. 表中“围岩级别”和“围岩主要工程地质条件”栏,不包括膨胀性围岩、多年冻土等特殊岩土。
2. 关于隧道围岩分级的基本因素和围岩基本分级及其修正,可按国家现行《公路隧道设计规范》(JTG D70—2004)附录A确定。
附录 D 塌方的防治¶
D.0.1 隧道施工中防止塌方发生能有效地保证工程质量、加快施工进度、减少维修费用,应成为隧道施工管理的一个重要指标。预防隧道塌方包括技术管理、组织管理、质量管理等方面的内容,是一项系统工程。条文所列四款原则性要求,其对应具体技术措施在本细则都有体现。
地质差、断面大和施工不当等情况下容易产生塌方。下列情况下尤其应重视防止塌方:
(1) 断层带及楔形部位塌方。
(2) 正洞与辅助坑道或避难坑道连接处塌方。
(3) 地层覆盖过薄地段塌方, 其中主要发生在沿河傍山浅埋、偏压地段、沟谷凹地浅埋地段和丘陵浅埋地段等。
(4) 开挖方法和爆破药量不当, 以及工序不紧凑等引起塌方。
(5) 洞口地段支撑不当引起塌方。
(6) 洞口刷方过高以及地表水处理不当引起塌方。
D.0.2、D.0.3 塌方发生后必须强调两点:¶
(1)采用的塌方处理措施要避免盲目性。制定正确合理的处理措施需建立在对塌方的特点、原因以及规模的充分掌握的基础之上,必须对塌方进行观察和测定,包括地下水情况的了解。隧道塌方一般由自然和人为等原因引起。自然原因应是人力不可抗拒或目前认识不清、技术上不能解决的自然现象,如:地震力、高地应力、强膨胀力等引起的岩体坍塌、岩块挤出、溶洞暗河、断层破碎带等处的泥石流涌出,地下水作用造成岩性突变、偏压激增、山体失稳而坍塌。人为原因则为设计、施工期间疏忽失察、判断错误、措施不当、管理不严、工艺落后等造成坍塌,如:地勘粗糙、结构偏弱、开挖方法错误、支护不利、地质预报有误、监控量测不及时、地表水处理不当等。作为参考,有用塌方平均高度(塌方量/塌方平面面积)界定人为或非人为塌方的方法,当塌方平均高度≥0.7m时,判定为塌方;当塌方平均高度<0.7m时,则为超挖或局部坍塌。按塌体的体积划分塌方规模,使塌方类型区分有一个量化指标,以此确定处理塌方方法和原则。分级标准如下:塌方量小于300m³为小型,300\~1000m³之间为中型,1000\~5000m³之间为大型,大于5000m³为特大型。
(2)采取防止坍塌继续扩大措施的及时性。有些塌方不及时设防,其塌方范围、数量将随时间的延长而不断扩大,甚至塌至洞顶地面,尤其在软弱围岩、浅埋地段的隧道塌方更应强调这种及时性。条文中所列要求事项除强调治塌先加强外,还包含“治塌先治水”的原则。
条文说明 D.0.4 小塌方多发生在岩石隧道局部破碎,或存在断层破碎带、软弱夹层地段。处治时可采用下列步骤:
(1) 利用塌腔围岩暂时基本稳定状态, 抓紧时间采用喷锚支护技术加固塌腔面, 在可保安全情况下清理塌渣。
(2) 在原初期支护的空间, 施作钢架混凝土壳体, 并用长锚杆将其与非塌腔围岩锚固, 必要时架设临时支撑将钢架混凝土壳体支牢, 通过预留孔向塌腔分层注入 \(1 \mathrm{~m}\) 厚混凝土护拱和 \(1 \mathrm{~m}\) 以上厚的轻质缓冲层。
(3) 沿钢架混凝土壳体内轮廓铺挂防水板, 浇筑加强的二次衬砌。
D.0.5 大塌方多发生在土质隧道或土夹石隧道,引起这类塌方的主要原因:初期支护刚度不足、围岩变形过大、地下水软化作用降低围岩承载能力、二次衬砌未及时施作。处治时可采用下列步骤:
(1) 在塌体内采用管棚和超前管注浆, 注浆范围应保证初期支护以外, 有不小于 \(3 \sim 5 \mathrm{~m}\) 围岩固结厚度。成孔有困难采用跟管钻机钻孔; 渗透注浆效果不理想时, 采用超细水泥劈裂注浆。
(2)采取稳妥的分部开挖与及时闭合的支护方法。
(3) 衬砌跟进施作。
D.0.6 塌至原地面的塌方类,一般只发生在浅埋隧道或深埋隧道洞口段,不能采用清渣方法,应利用塌渣。处治时可采用下列步骤:
(1) 塌口采用喷射混凝土封闭, 根据情况确定是否采取地表注浆加固塌穴及周围, 待衬砌施作完毕后, 采用灰土分层夯填并高出原地面。
(2) 设置止浆墙封闭塌体表面, 安设注浆孔口管。
(3)采用循环注浆法或导管跟进后退注浆法,对塌体注浆加固。
(4) 打设大管棚, 管内安放小钢筋笼, 灌注水泥砂浆。
(5) 在大管棚掩护下开挖,支护衬砌。
D.0.7 对塌腔的处理要考虑防水板铺挂问题,一般有两种方法:一是沿不规则坑道断面铺挂防水板后,浇筑衬砌混凝土填充塌腔,未填满处注浆填满;二是采取结构措施将坑道断面修补成隧道设计衬砌断面,对修补结构背后的空腔进行注浆填充,再铺挂防水板浇筑衬砌。两种处理方法的区别在于,前者要求对不规则坑道的支护要达到稳定状态,适用于塌腔较小、横断面矢跨比小于0.7、围岩条件比较好的地段;后者不强调对不规则坑道的支护要达到稳定状态,但对修补结构要求有足够的强度和刚度,适用于塌腔较大、横断面矢跨比大于0.7、围岩条件比较差的地段。
D.0.8 塌方地段的衬砌一般应加强,但如塌穴高度小、围岩经锚喷后稳定、填充密实、填充料凝固后自重不需衬砌分担,可不加强。















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