隧道施工技术控制要点
隧道施工技术控制要点
第一章地质对隧道施工的影响
1.1、工程地质对施工组织的影响
对工程地质的认识，是制订技术方案和施工方案的基础，疏忽对工程地质的认识有如盲人走路，非要碰着路障才知道转弯，易发生质量安全事故，也不能提前进行各方面的准备延误施工进度，甚至贻误战机造成不可估量的损失。
隧道围岩不同的工程地质呈现不同的工程特性，不同的工程特性直接决定施工技术方案。比如不含水或含少量水的全风化花岗岩开挖稳定的时间较长，可以采取普通的三台阶开挖法，但一旦富含水甚至富含承压水围岩则易崩解，开挖稳定时间短，需要进行超前固结才可以开挖；全风化花岗岩、流纹岩虽然强度低，但围岩紧密，注浆效果差，不认识充分其工程特性，采取的技术措施就会效果差。
其它具有鲜明特点的隧道，如偏压隧道、软岩隧道、黄土隧道、岩爆隧道、岩溶隧道、瓦斯隧道、寒区隧道、膨胀岩隧道等在施工组织时需充分掌握其工程特性，在施工技术措施和施工组织上需要提前策划，认真落实，保证施工质量和施工安全。
1.2、构造地质对施工组织的影响
断层面产状、沉积岩的面理、穿过岩性接触带时有可能会两次等地质构造现象对施工有一定的影响。
如岩性接触带附近可能会有蚀变体，蚀变体结构松散且无粘结性，易发生坍塌，且无法坍塌成拱，注浆设备需进行整修，注浆固结
后才能开挖，钢架支护易发生下沉变形，常规锚管支护无法提供足够的抗拔力，需采取加强措施。
对构造地质的认识也可以促进隧道施工的认识，保证施工质量和施工安全。
1.3、水文地质对施工组织的影响
地下水对隧道施工影响较大，如南方岩性接触带、破碎带、节理密集带都是可能的存水区、水底隧道，西南地区的岩溶隧道，膨胀性隧道都可能由于地下水的原因造成施工困难，有时处理不当还会造成损失。
对施工图的地下水量的描述、钻孔压水试验成果进行认真解读，如判断地下水对施工影响较大，还要对地表进行勘察，排查地表是否有水库、水塘、河流等，也可以根据平面图进行粗略判释，如隧道附近地表沟谷底比隧道底高则可能开挖时有较大的涌水量。
综合上述判释，如地下水丰富，一是要考虑地下水对围岩的软化作用，二是要考虑反坡排水的双电源设计、集水坑设计、管路设计、抽水设备能力设计，三是要提前策划，在开挖至富水区前完成抽水能力的施工。
抽水设备能力宜按最大涌水量设计；扬程既要考虑抽水坡度高差，也要考虑管道损失；每台抽水设备单位时间的抽水量宜按最大涌水量的50%、25%、25%、25%、25%设计，此种配置原则可以有效防止设备损坏带来的淹洞损失。
第二章洞口工程施工顺序的安排和施工时机对洞口安全的影响
洞口施工风险主要有地表水下渗开挖土方直到饱和导致土方抗滑移能力减弱、边仰坡坡脚开挖造成滑坍、对口开挖造成掉拱等，洞口工程的施工顺序和施工时机在很大程度上影响洞口的施工安全。
2.1、开挖施作截水沟
可以防止或减轻地表水的侵害，由于土层饱水后抗剪力会骤降，易造成发生滑塌，所以在松散堆积体（坡积层）内施工，截水沟必须优先安排施工。
2.2、仰坡施工
分层开挖分层支护，防止地表水侵害。
2.3、洞口锚固桩和超前支护（管棚）施工
如设计有锚固桩，先施工锚固桩，再施工导向墙，导向墙拱脚可以预埋钢筋与锚固桩进行固接，管棚跳孔注浆防止串浆难以形成承力拱，如已串浆可洗孔后再注。
2.4、开挖、初期支护及二衬时机的把握
一般洞口工程埋深浅且多为土质围岩，开挖后难以在拱顶形成承载拱，不良地质地段及浅埋地段不适宜用“新奥法”思想组织施工。
“新意法”强调开挖后的“时空效应”，提出了纵向水平位移的概念，纵向水平位移控制不严，可能会造成掌子面坍塌和洞口整体向外位移，新意法的理论较为适合洞口工程的施工。
控制掌子面纵向水平位移即掌子面坍塌的有效办法是预留核心土，核心土的长度一般为0.5～1D(开挖宽度)，高度和宽度一般满足施工人员架设钢架支扩为宜。
控制整个洞口工程（或山体）的纵向水平位移的办法一般有四：一是早进晚出，防止大量破坏山体坡脚产生滑移；若设计有较长的明洞宜边开挖一段立即施作一段明洞，不能待暗洞施工后才开始施工明洞；二是施作锚固桩，也可以有效控制山体的水平位移；三是预留核心土，核心土的长度一般为0.5～1D(开挖宽度)，高度和宽度一般满足施工人员架设钢架支扩为宜；四是暗洞初支及早封闭成环和拱墙二衬及时施作，也可以控制山体的水平位移。
基于上述理论，对洞口段的上中下台阶及仰拱开挖支护和拱墙二衬施工时机认识如下：1、上台阶长度开挖支护达到6～10m；2、即开始中台阶单侧开挖；3、待中台阶前进三个工作循环后，开始另一侧中台阶开挖，保证中台阶两侧开挖错开两个施工循环，严禁对口开挖，防止掉拱；4、下台阶亦按上述原则组织施工。如为土质围岩预留1m厚采用人工开挖，严禁机械开挖；5、等上中下台阶开挖形成正常的工作面，立即进行仰拱开挖，开挖进尺不超过3m，邀请设计院和监理共同见证进行地基承载力试验，试验合格后初期支护立即进行封闭成型；6、仰拱和仰拱填充也尽快施工；7、仰拱和仰拱填充施工长度达到12m开始施工防水板和二衬钢筋；8、小边墙和仰拱填充施工长度达到24m开始施工拱墙混凝土；9、包括开挖台车、防水板台车、二衬台车需按上述节奏进场和拼装，洞口拼装场地也要及时准备。
第三章开挖施工技术控制要点
3.1 循环进尺
I、II级围岩开挖循环进尺不宜大于3.5m；III级围岩开挖循环进尺不宜大于3.0m；IV级软弱围岩上台阶循环进尺不宜超过2榀钢架设计间距；V、VI级围岩上台阶循环进尺不宜超过1榀钢架设计间距；IV、V级围岩下台阶循环进尺不宜超过2榀钢架设计间距；初期支护设计钢架未封闭成环的隧道，仰拱一次开挖长度不宜大于3m。
循环进尺控制是保证围岩稳定的重要措施，除非实际围岩情况比设计好才可以调大，否则会造成围岩坍塌，开挖技术交底要明确。3.2 控制爆破技术控制要点
周边眼的间距：合理设计开挖台架高度，台阶高度宜与普通人高相似，防止因人高造成布眼差距；全站仪对开挖轮廓较精确的画弧；本茬炮画弧时记录下茬炮的定人定眼情况，下茬炮画弧时测量眼间距并考核。
周边眼的错台：公司工程〔2014〕46号关于印发《隧道开挖质量管理实施细则》的通知有要求；本茬炮画弧测量上茬炮错台值，根据上茬炮画弧定人定眼情况进行考核。
周边眼的顺直：周边眼是否顺直（是否有剪刀眼）关系到相邻周边眼在掌子面前方的间距是否满足要求，不顺直会造成眼底相邻三个眼可能存在超挖和欠挖；记录顺直情况根据上茬炮画弧定人定眼情况进行考核。
周边眼装药集中度和抵抗线：合适的装药集中度和抵抗线决定是否能把光爆层爆破下来。
内圈眼的间距：内圈眼的间距不宜过大，否则会造成装药量过大，造成光爆层裂缝，影响光爆效果。
掌子面的平齐：掌子面不平齐会掏槽眼眼底间距不准确，过小会发生殉爆，过大会影响爆破效果，都会降低掏槽能力。
仰拱的超挖：据工作经验统计一个作业面一个月由于仰拱超挖控制不到位，浪费成本大约十万元。仰拱开挖一定要画弧，严禁打老爷钻（工人为了舒服，把钻机抬高，使得钻杆斜插造成超挖）；挖机开挖时小心开挖仰供两侧围岩，防止挖机超挖；仰拱开挖人员相对固定，与挖机司机共同考核，可以有效控制仰拱超挖。
硬岩复式楔形掏槽的起爆顺序：一级掏槽眼反向起爆、二级掏槽眼正向起爆，可以减少石碴的块度。
第四章初期支护施工技术控制要点
4.1超前小导管施工技术控制要点
（1）、作用机理
超前小导管的作用机理是利用与小导管后部支撑的钢架和小导管前部未开挖部分围岩形成的两个支撑点，使小导管在隧道纵向形成
承载拱，在隧道环向形成土拱效应，防止破碎围岩坍塌，保证开挖后的施工安全。
要发挥其作用可根据作用机理分析，一是两个支撑点：小导管后部必须与钢架或格栅联接牢固，小导管在开挖后必须有一部分仍埋在围岩内且不能被拔出，其实际施作长度可根据循环进尺进行合理调整。二是纵向承载拱效应，小导管与其上方围岩共同形成较好的承载拱；注浆效果保证小导管与上方围岩形成有一定承载能力的复合体；有时现场往往不注浆，就会造成小导管失效；有时围岩自稳性能也还可以并不会坍塌，只是小导管下方围岩被小导管穿透像邮票孔一样轻易坍落，且小导管角度施作角度较大造成超挖量大，所以在IV、V 级围岩不按技术规程随意加大循环进尺在成本控制上是不可取的；注浆效果和施作角度是纵向承载拱的主要技术控制要点。三是环向土拱效应，相邻两个小导管也有类似于抗滑桩的土拱效应，特别是不注浆的小导管基本是靠土拱效应保证两个小导管之间不掉块，所以小导管的环向间距既要尊重设计要求也要根据掉块现象适当调整，不能完全拘泥于设计要求。
管棚的作用与小导管有类似效果，由于其刚度和长度与小导管有明显的要大要长，其发挥的作用也有所增强：一是刚度大，能在浅埋区围岩不能形成承载拱的地方主要由管棚提供承载力；二是长度达到20～100m，能有效控制掌子面围岩前方的先行位移，地表沉降也小，保证山体的稳定和地表建筑物的安全；三是由于管棚的环向间距较大、围岩的裂隙具有不均匀性注浆效果也难完全固结围岩，也会同时
设计小导管和核心土（主要是防止掌子面围岩前方先行位移）。（2）控制要点
注浆：《高速铁路隧道施工技术规程》Q/CR9604-2015要求注浆压力应使浆液充满钢管及其周围的空隙，其意图一是提高钢管的刚度，二是期望小导管与围岩联系紧密，形成有机的复合体，三是没有指望浆液扩散固结围岩。
角度：10°～15°；
环向间距：符合设计要求，但不拘泥于设计要求，若设计的环向间距在爆破后仍发生掉块，可以加密。
长度：按设计长度施作，应大于2倍循环进尺，宜为3.5m~5m，搭接长度不应小于1.0m。
联接：与钢架或格栅的联接长度要够，爆破后埋入围岩的长度要够。
（3）检查办法
开挖后检查①小导管之间是否有掉块，②小导管有没有被拔出，
③有没有注浆。
4.2 钢架（格栅）支撑施工技术控制要点
（1）、作用效果
钢架（格栅）支撑利用与锁脚锚管（杆）、纵向连接筋、钢筋网、喷射混凝土形成初期支护体系（锁脚锚管与钢架形成承载拱，纵向连接筋把承载拱连成承载面，钢筋网片和喷射混凝土加强承载面整体性和刚度进一步提高承载能力），其作用效果主要有：防止局部岩块崩
落、降低围岩内不连续面和软弱层的影响、提高围岩的承载力、对喷射混凝土有补强效果、向围岩（脚部）传递荷载效果、超前支护支点。
钢架受力时间要早，一是钢架外缘每隔2m应用混凝土预制块与初喷混凝土楔紧；二是喷射混凝土3h强度应达到1.5MPa，24h强度应达到10MPa，混凝土强度增长快，就能较早的与钢架一起受力。
钢架通过锁脚锚杆传力至围岩，锁脚锚管的抗拔能力及与钢架的连接是钢架能否形成承载拱的前提条件。
（2）控制要点
钢架尺寸：型钢或钢筋、连接钢板的尺寸满足设计要求，成型后线型满足要求。
钢架安装竖直、不侵限：施工测量画出法线。
单榀钢架的节段连接：上满四个螺栓。
钢架的纵向间距：满足设计要求。
钢架与围岩的密贴：采用混凝土楔块。
（3）检查办法
钢架尺寸：加工中心自检并试拼装。
钢架安装竖直、不侵限：值班人员对照技术交底和法线进行检查。
单榀钢架的节段连接：值班人员检查。
钢架的纵向间距：采用尺量。
钢架与围岩的密贴：采用混凝土楔块。
4.3 锁脚锚管施工技术控制要点
（1）控制要点
A、长度、角度满足设计要求
B、与钢架连接满足设计要求
C、注浆满足设计要求
（2）工艺工法
锁脚锚管角度控制器
2016年局公布的专利有一种装置，既能控制锁脚锚管的角度，又能保证锁脚锚管与型刚的连接效果。
4.4 喷射混凝土施工技术控制要点
（1）控制要点
A、厚度满足设计要求：各级检查均采用钻孔，II、III级围岩要求也越来越严。
B、强度满足设计要求：各级检查均采用现场取芯检查，现场采用CIFA湿喷，C30喷砼出现一次强度不足，C25目前没有发现强度不足。
C、平整度满足设计要求：下台阶造近仰拱部分由于曲线半径小开挖质量较难控制，II、III级围岩开挖的平整度不好易造成喷射面不
平整，超挖居多，欠挖也时有出现，超挖部分由于防水板松驰度有限，防水板不能很好的密贴初支面，会形成二衬背后空洞，欠挖部分初支侵入二衬。特别是小边墙顶上1.5m以下范围是二衬检测线，如处理不好易造成检测线范围内出现二衬背后空洞或二衬厚度不足。
D、型钢背后、网片后防止出现空洞
（2）检查办法
A、厚度、空洞：对于IV、V级围岩可采用钻孔方式检查，特别是型钢背后应靠近型钢钻眼易发现空洞。
B、强度：试件检测。
C、平整度：直尺检查。
第五章二次衬砌施工技术控制要点
5.1 钢筋施工技术控制要点
（1）控制要点
A、纵向间距满足要求。
B、层距满足要求。
C、保护层厚度满足要求。
D、连接质量满足要求。
F、仰拱钢筋与拱墙钢筋接头错开满足设计要求。
（2）工装、工艺
钢筋排距定位角钢与钢筋层距、保护层厚度定位调节螺杆
适当延长调节螺杆长度，加大调节能力
仰拱外露钢筋、拱墙钢筋排距的定位角钢、层距定位和内层钢筋保护层的调节螺杆的使用，保证钢筋间距、排距、内层钢筋保护层满足要求。
仰拱埋入钢筋采用预埋钢筋控制层距，卡具控制排距。
钢筋预弯
钢筋加工的弧度不满足要求，现场则需要采用卡具硬弯钢筋定位，卡具的安装非常困难，采用预弯机预弯，在地上画弧检查钢筋预弯效果是保证卡具顺利使用的前提。
（3）检查办法
钢筋排距定位角钢
钢筋层距定位调节螺杆
调节螺栓长度，控制内
层钢筋保护层厚度
一是根据技术交底尺量卡具位置是否正确；二是检查卡具数量是否满足要求：一般仰拱外露钢筋卡具需要两层，第一层距仰拱顶面不宜超过20cm，第二层卡具以能保证内层钢筋保护层厚度为宜；拱墙钢筋视情况而定。
5.2 仰拱混凝土施工技术控制要点
（1）控制要点
A、虚碴清理干净，积水及时排除，厚度、强度、密实度满足要求：有的项目采用取芯检查，若有虚碴要求采用注浆处理，若厚度、强度、密实度不满足要求则返工处理。
B、要求一次性浇筑：不允许分次浇筑，分次浇筑会增加人为施工缝不利于防水。
C、仰拱混凝土顶面和侧面凿毛：仰拱混凝土顶面与拱墙混凝土底面连接，多次检查在连接处取芯，有单位出现无法取出完整的芯样，在连接处直接断开，给予不良行为处罚；仰拱侧面与侧沟相接，也需凿毛。
（2）工装、工艺
A、仰拱台车的应用
仰拱台车纵断面全景
仰拱台车端面照片
注：此仰拱端头模板为第一代，只考虑了仰拱环向止水带的固定，效果较好，但未解决仰拱与填充面施工缝的一致。
a、控制腹模定位
①点控制曲模顶面水平偏距和高程，在初支面上标记并交底。
②点控制曲模中部顶面高程，在初支面上标记并交底。
③点控制腹模底端顶面高程，在初支面上标记并交底。
b、腹模混凝土入仓采用滑槽。
c、腹模设有捣固窗兼用观察窗。
d、腹模环向长度设计：从仰拱中心顶部做1:6坡度线与仰拱顶面
线相交为腹模最底端，设计的仰拱顶面线为最高端（1:6的坡度混凝土捣固后仍能保持1:6的坡度）；若混凝土坍落度过大，浇完无腹板部分可以适当等待一段时间（但不宜超过混凝土初凝时间），再浇筑腹模部分的混凝土。
e、由于受到混凝土浮力，腹模会出现上浮，可以在台车桁架后部用千斤顶加载，经测量上浮值可以控制在2cm范围内。由于锚拉施作困难不宜在台车桁架前部采用锚拉方式，。
B、仰拱顶面混凝土凿毛机的应用
仰拱顶面混凝土风动凿毛机
a、凿毛时机
根据混凝土技术规程，达到强度后立即凿毛，否则凿毛效果不好。
b、凿毛后清理浮碴，露出粗骨料。
c、特别是靠近已施工拱墙段，由于存在少量漏浆，需要加强凿毛，这是各级领导的检查重点。
C、仰拱侧面混凝土凿毛
采用电动冲击锤即可。主要是凿毛时机以技术规程的强度要求执行，太晚混凝度强度高凿毛困难，太早损坏混凝土结构强度。
5.3 仰拱填充混凝土施工技术控制要点
（1）控制要点
A、填充混凝土施工缝与仰拱混凝土施工缝要一致，否则隧道下沉时会造成填充混凝土裂缝，地下水丰富时填充面会出现返水。
B、积水排除是保证混凝土强度的基本要求，填充混凝土的厚度、密实度也需保证。
C、填充面如有预留一部分，且有中心水沟，填充面的平整度及适宜的排水坡（排向中心水沟）也是控制的要点，有利于运输车辆的提速和排水，文明施工和运输速度可以得到较好的提升。
（2）工装、工艺
仰拱上半部分的端模与填充部分的端模可以加工成一体，能保证仰拱与填充面的施工缝一致。
仰拱上半部分模板
及填充模板
止水带卡具
仰拱下半部分模板
仰拱及填充部分端模现场使用图片
5.4 拱墙混凝土施工技术控制要点
（1）控制要点
A、仰拱混凝土施工缝、填充混凝土施工缝、拱墙混凝土施工缝、侧沟施工缝，四条缝必须对齐。如果不对齐，仰拱有不均匀下沉，会形成填充混凝土裂缝、二衬裂缝、侧沟裂缝。
B、混凝土逐窗分层入仓，防止只从一个窗入仓（粗细骨料分离，入料口粗骨料堆集，远离区细骨料堆集，形成“人”字形混凝土外观，混凝土骨料分布不均，影响混凝土强度）。各级领导检查易在“人”字坡处取芯，通常会出问题。
C、混凝土插入式捣固和平板式振动器振捣要到位
插入式捣固一定仔细，做到捣固到位，表面泛浆，混凝土表面无显著下沉无冒泡现象。
平板式振动器采用单个配电箱进行电气控制，以便能较好的控制平板式振动器的振动时间和顺序：混凝土浇筑完毕且插入式振捣后，启
动平板式振动器，振动顺序从已浇筑二衬端开始向另一端进行，每个振动器的振动时间为25S，与相邻的振动器搭接5S，依次进行。平板式振动器对提浆保证混凝土表面光洁有一定的作用，振动时间25S是为了保证不过振，时间搭接和振动顺序是为了保证在拱顶部分气泡从端模排出，减少气泡。
D、混凝土拱顶混凝土的饱满。第三方检测、上级单位对二衬背后空洞检查很严，处分很重、罚款金额较大。
E、混凝土的养护要到位。
F、混凝土强度达到一定条件后，下环二衬模板台车才允许就位：据统计某项目由于二衬施工速度快，二衬台车就位顶坏上环二衬形成月牙形破损是A类第一大问题。
（2）工装、工艺
A、二衬滑槽逐窗入模分层浇筑
与二衬台车同时设计、同时安装滑槽；二衬台车作业平台采用薄钢板满铺，提高了作业平台防高空坠落能力；作业平台划分功能区：材料堆放区、带模注浆区等，作业平台干净整洁，文明施工效果较好；
滑槽设计核心技术是：地泵把混凝土泵入主料斗，通过固定的主滑槽、三通分流槽、分流串筒、分流槽混凝土送入一级工作窗口，每个窗口有对应的伸缩滑槽，混凝土入仓时伸缩滑槽伸长至窗内，混凝土浇完时伸缩滑槽后退；一级工作窗口混凝土浇完后，插板插入二级工作窗口下的串筒，拔开二级工作窗口的插板开始浇筑二级工作窗口的混凝土，以此类推直至拱顶混凝土浇筑。
B、二衬拱顶带模注浆技术
拱顶带模注浆工艺照片
为防止地泵冲压拱顶混凝土可能导致二衬台车压坍变形，对拱顶易形成空洞的部分，采用流动性更好的材料进行填充，二衬拱顶带模注浆技术可以满足要求，二衬拱顶带模注浆技术是指在二衬拱墙混凝土浇筑完毕后，在混凝土未初凝前，利用RPC注浆管注浆灌满拱顶空洞。
注浆时机：拱顶混凝土浇筑完毕后立即组织开始，尽可能在拱顶混凝土初凝前完成。
注浆压力：在RPC管底部安装压力表，压力不超过1MPa。
注浆结束标准：所有注浆管都出浆或注浆压力1MPa。
注浆顺序：从已浇筑二衬端主注浆孔开始注浆，依次注浆。
注浆材料：专用注浆材料，强度与二衬混凝土强度一致，可根据《拱顶带模注浆暂行技术要求》。
注浆管：RPC管。
注浆管理：注浆成本肯定比混凝土成本大，混凝土冲顶要尽可能在保证二衬台车安全的前提下多浇筑，注浆效果要明显尽可能减少二衬背后空洞，管理办法要明确管理责任、检查责任和考核办法。
C、混凝土养生的两大条件，一是温度合适，二是温度合适，两者缺一不可。
高强喷雾机