隧道各工序施工安全控制

隧道各工序施工安全控制

（一）洞口开挖

1、边仰坡施工

隧道开挖前，首先完成洞口截水沟、排水系统施工，保证排水系统完善，防止冲刷、浸泡边坡；排水与路基排水系统合理连接，不能冲刷路基坡面、桥涵锥体、农田房舍。

边仰坡开挖：自上而下逐段进行，土质地段采用挖掘机开挖；石质地段采用控制爆破开挖，开挖台阶为3m，人工用风镐配合修整边坡，确保边坡平顺。

边坡、仰坡以上的山坡危石须全部清除，不留后患。设计有钢轨栏栅的须提前安排施工。

坡面喷锚网防护措施的实施，随开挖及时安排，边开挖边防护；施工时注意防护锚杆须与坡面垂直，深度达到设计要求，钢筋网与锚杆连接牢固，保证防护质量。

洞口锚杆桩挡土墙、端墙、翼墙及斜切式洞门施工须及时、基础置于稳定地基上（核对地质），洞门两侧对称施工与回填，并在洞门上方埋设地表沉降观测点，进行观测和记录分析。

2、洞口加强措施

开挖至明暗分界线后，在洞口分界处架立三榀钢拱架，间距50cm，浇筑厚30cm 的C20或C25砼护拱，对隧洞边坡形成反压，防止洞顶落石伤人）；若设计要求以小导管钢超前支护加固洞口段，以钢拱架为支撑点，打入超前小导管进行超前支护；若设计要求采用大管棚加固洞口段，在洞口施做砼导向墙（厚70cm，宽100cm）沿钢拱架上预留导向管、钻孔安装大管棚。

3、洞口段施工

土质围岩进洞采用弧形导坑预留核心土三台阶七步开挖法，人工风镐配合挖掘机开挖；石质围岩进洞采用台阶法松动爆破开挖，人工风镐修顺，喷射砼封闭。开挖后立即湿喷砼封闭、及时架设钢拱架、施做结构锚杆、二次复喷，并使每一分部支护尽快形成闭合的受力体系，确保顺利进洞。进洞后，仰拱紧跟下断面（先施工十二米，封闭洞口段），以确保洞口段施工安全。

（二）洞身开挖

1、开挖原则。针对Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩而言，或隧道破碎带，按照“管超前、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测、早衬砌”的原则进行组织施工，紧凑施工工序，做到稳扎稳打，步步为营。树立不塌方就是安全，就是进度，就是效益的观念。

2、开挖安全控制。

（1）台阶开挖时，台阶法施工时，一定要控制上台阶的长度，在保证作业方便

的前提下尽量缩短台阶长度。根据王梦恕院士的观点，最短不得小于隧道断面直径的一倍。Ⅳ、Ⅴ级地段采用台阶法施工时，上台阶循环开挖支护进尺Ⅴ级不应大于1榀钢架间距，Ⅳ级不应该大于2榀钢架间距；边墙每循环开挖支护进尺不得大于2榀钢架间距，仰拱开挖前必须完成钢架锁脚。不论二台阶或三台阶施工，其台阶间的距离不宜超过6米。

（2）不良地质段开挖及施工时，要做到“三紧跟”。即：初支紧跟、仰拱紧跟、二次衬砌紧跟。

一是初期支护要紧跟开挖断面，其拱架的焊接质量、支立的间隔尺寸、支立的稳固性（立柱不得置于虚碴和活动石块上）、连接的牢固性、喷射混凝土的强度、厚度以及锚杆的长度等都要符合设计的要求，初期支护背后不能有空腔，空腔不能用杂物填塞，必须用同标号混凝土填充密实，确保初期支护结构与围岩密贴。

二是仰拱跟进，使初支及时封闭成环，使其形成整体的受力系统，保证结构安全。仰拱施工应超前拱墙衬砌，仰拱及填充施工应分别全幅浇筑。铁道部规定施工安全步距（仰拱距掌子面距离）：Ⅲ级围岩≤90m，Ⅳ级围岩≤50m，Ⅴ级以上围岩≤40m。沪昆线设计规定：Ⅳ级围岩不超过40m，Ⅴ级围岩不超过30 m。

三是二次衬砌要及时施作，距掌子面Ⅰ、Ⅱ级围岩不得大于200m，Ⅲ级围岩（具备衬砌条件）不得大于120m，Ⅳ级围岩不得大于90m，Ⅴ、Ⅵ级围岩不得大于70m。（二次衬砌施作条件：拱角部位7d的平均收敛小于0.2mm和拱顶下沉小于0.15mm/d。或累计变形达到极限的80%。“深埋隧道的一般情况下二次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定后施作”，而“浅埋隧道应及早施作二次支护”）。

（3）拱架支腿安装时，拱墙的开挖断面宜小不宜大，拱架的榀数宜少不宜多，一般以两榀为宜，支腿安装宜快不宜慢；

Ⅴ级以上围岩拱下两侧边墙错开开挖，边墙拱架支腿错开安装，以保护拱架整体受力性能。

（4）钻孔作业、喷锚作业、挂防水板作业、衬砌台车作业的台架应牢固可靠，满铺底板，不得留有孔洞（设孔洞须有盖），临边部位应设置0.8-1.2m的护栏。

（5）喷锚作业防护：

一是定期检查电源线路和设备的电器部件，确保用电安全。

二是施工中要经常检查输料管、接头的磨损情况，当有磨损、击穿或松脱等现象时要及时处理。

三是施工中检修机械或设备故障时，必须在断电、停风条件下进行。检修完毕向机械设备送电送风前必须事先通知有关人员。

四是当采用加大风压处理堵管故障时，要先关机将输料管顺直，紧按喷嘴，喷

嘴前方不准站人，疏通管路的工作风压不得超过0.5MPa。

五是非施工人员不得进入正进行喷射的作业区，喷嘴前严禁站人。

（6）贯通段防护：

当两相对工作面接近贯通时，两端施工应加强联系，互通情况，统一指挥。当一端爆破时，另一端人员要撤至安全地带。当两个开挖工作面的距离剩下15-20m时，应从一端开挖贯通，不得两端同时作业。

（三）隧道施工排水

顺坡排水时掌子面积水利用污水泵抽至已施工完毕的隧道两侧水沟排出洞外；反坡排水时采用洞内每200～250m设置固定泵站与工作面移动泵站相结合的方式，每个泵站配备两套抽水设施，一套工作一套备用，排水管采用Φ100钢管，利用泵站采用机械接力抽排至洞外，排到洞外的污水必须经污水处理站（沉淀池）处理达标后排放。

仰拱开挖前，要求做好掌子面附近的排水系统，达到穿皮鞋能走到掌子面。（四）超前地质预测预报

隧道施工应通过超前地质预测预报，预知开挖面前方不良地质体的位置、规模和性质，及时发现异常情况，以避免突发性地质灾害的发生，为优化、完善变更设计，制定科学、合理的施工方法提供地质信息依据。

（1）预报的内容

①地层岩性：特别是对软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊岩土的预测预报。

②地质构造：特别是对断层、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完整性的构造发育情况的预测预报。

③不良地质：特别是溶洞、暗河、人为坑洞、放射性、有害气体及高地应力等发育情况的预测预报。

④地下水：特别是对岩溶管道水、富水断层、富水褶皱轴及富水地层等的预测预报。

（2）预报的目的（或需提供的信息）

①通过对围岩级别及其稳定性的预报：预知开挖面前方的围岩类别与设计是否吻合，并判断其稳定性，随时提供修改设计、调整支护类型、及开挖后确定二次衬砌时间的建议等

②通过对断层及其破碎带的预报：预知断层的位置、宽度、产状、性质、充填物的状态，是否为充水断层，并判断其稳定程度，提出施工对策。

③通过对不良地质及灾害地质预报：预知开挖面前方一定范围内有无突水突泥、岩爆及有害气体等，并查明其范围、规模、性质，提出施工措施或建议。

④通过对水文地质的预报：预知洞内突涌水量的大小及其变化规律，并评价其对环境地质、水文地质的影响。

（3）预报的要求

以上从超前地质预测预报的内容和目的可以看出，通过这种手段，可以预知开挖面前方的危险有害因素和安全风险的大小、风险的大小、风险的出现时间和持续时间，做到心中有数，及时采取施工对策和安全技术措施。因此，要求施工单位根据工程设计情况，满足预报的手段和频次（信评要求缺一种手段扣20分，频次不足每次扣5分），采取不同的预测预报方法（TSP法、地质雷达法、物探法等），把超前地质预测预报工作纳入到隧道开挖的全过程监控，把安全风险降到最低限度。

（4）预报分级

①根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度，分为以下四级：

A级：存在重大地质灾害隐患的地段，如大型暗河系统，可溶岩与非可溶岩接触带，软弱、破碎、富水、导水性良好的地层和大型断层破碎带，特殊地质地段，重大物探异常地段，可能产生大型、特大型突水突泥地段，诱发重大环境地质灾害的地段，高地应力、瓦斯、天然气、放射性问题严重的地段以及人为坑洞等。

B级：中、小型突水突泥地段，较大物探异常地段，断裂带等。

C级：水文地质条件较好的碳酸盐岩及碎屑岩地段、小型断层破碎带，发生突水突泥的可能性较小。

D级：非可溶岩地段，发生突水突泥的可能性极小。

②不同地质风险地段的预报方式为：

A级预报：采用地质分析法、地震波反射法或声波反射法、地质雷达、红外探测、超前水平钻探等手段进行综合预报。首先以地质分析法进行长距离预报，然后采用中长距离地震波反射法或声波反射法和一种或几种短距离物探方法相结合进行预报，同时进行多孔超前钻探探查。

B级预报：采用地质分析法、地震波反射法或声波反射法，辅以红外探测、地质雷达，进行必要的超前水平钻孔。当发现局部地段工程地质条件复杂时，按A级要求实施。

C级预报：以地质分析法为主。对重要的地质（层）界面、断层或物探异常地段可采用地震波反射法或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。

D级预报：采用地质分析法。

（5）预报要点

①研究区域地质、工程地质资料，必要时进行地表补充测绘和勘探，对整个地

区地质情况做到比较全面和深刻的认识，分析主要工程地质问题、主要地质灾害隐患及其分布范围、在隧道内揭示的大致里程，制定预报方案。

②根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度和工程设计资料，对不同地段地质预报分级，不同类型和级别的地段采取不同的预报手段。

③隧道施工钱制定好不良地质地段应急预案，采用浅孔钻探发现地质突变或含水时，立即采取处理措施。

④及时配备先进仪器，结合有丰富经验的地质、施工人员进行综合分析论证。

（五）围岩监控量测

监控量测要区别于施工测量，施工测量主要是隧道的中心点、轮廓线、标高、断面等项内容。而监控测量是在隧道施工过程中，使用专用仪器和工具对围岩和支护结构受力、位移变形、净空收敛、拱顶下沉、地表沉降以及它们之间的关系进行观测，并对其稳定性、安全性进行评价，据此对施工方法、结构支护参数进行调整的工作。此项工作对工程技术、质量管理、特别是安全监控都具有重要作用。因此，量测断面布置和量测频次要符合设计要求。（信评：每少一断面扣20分，频次不足，每次扣5分）。

（1）监控量测工作必须接续开挖、支护作业及未衬砌的危险段，应按设计要求进行布点和监测，并根据现场施工情况及时调整量测项目和内容，量测数据应及时回归分析整理，将结果反馈到施工过程中。

（2）监控量测要作为施工组织设计一个重要组成部分，纳入施工工序。并贯穿施工全过程，为施工管理及时提供以下信息：一是围岩稳定性、支护结构承载能力和安全信息；二是二次衬砌合理的施作时间；三是为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。

（3）监控量测的项目应根据工程特点、规模大小、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其他特殊要求和设计要求综合选定，必测项目必须量测，其他项目可选测。

（4）必测项目为日常施工管理中所必须量测的项目，主要是位移测试项目；净空收敛量测一般只进行水平收敛基线的量测；拱顶下沉可根据量测断面大小及开挖方法，布置1-3个测点；地表沉降量测可以反映隧道开挖对地表土体的影响，在浅埋地段应将地表沉降量测作为必测项目。

（5）围岩和支护结构变形是围岩稳定性和支护结构承载能力及安全性的最直观反映，围岩的坍塌和支护系统的破坏都是变形发展的一定程度的必然结果。因此，选用测试项目时，应将位移量测作为首选量测项目。

（6）围岩监控量测最核心的环节是量测后的数据整理和数据回归分析。将结果用于指导施工和安全质量管理。坚决反对量测工作中的表面文章、流于形式、走过场和虚假

现象，把量测工作落到实处。