《铁路工程隧道施工工艺及技术研究成果报告防腐技术多图.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铁路工程隧道施工工艺及技术研究成果报告防腐技术多图.doc（43页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、一、课题来源达成铁路客货两用双线是我国实际意义上的第一条时速为200km/h250km/h电气化铁路。在隧道设计和施工方面特别是在穿越浅埋软弱地层方面无现成的技术标准可遵循，为确保隧道施工的安全，并为大跨度双线隧道在浅埋软弱围岩地段的施工提供技术指导，中铁八局集团有限公司于2006年5月正式批准立项，确定由中铁八局达成铁路新建双线段指挥部为项目主持单位，并邀请西南交通大学为项目参加单位，依托达成铁路改建工程ZQSG1标段内家乡沟隧道和宝石岩隧道，以达成铁路时速200km/h客货两用线路综合施工技术及其标准研究为研究课题，同时结合本标段线路中隧道、路基、混凝土防腐技术等现场施工的实际需要，确立了
2、相应的各子项目进行现场试验和研究工作。二、国内外概况高速铁路的建设在我国“十一五计划”期间将得到快速发展，目前国内已经有京津线、遂渝线、郑西线、温福线等多条设计时速为200km/h250km/h的高速铁路线路正在进行建设当中。而对于高速铁路线路中山岭大跨度双线隧道的设计技术标准以及施工工艺的研究仍处于探索阶段，许多施工及安全技术的应用都借鉴公路和城市地下铁道浅埋车站的设计与施工技术。近年来，随着我国交通运输建设事业的高速发展以及隧道与地下工程施工技术水平的不断提高，国内在大跨度隧道的修建中虽然积累了一些经验，但还未建立起科学安全的施工技术体系，许多技术难题诸如浅埋软弱地层围岩变形控制标准、隧道
3、快速施工技术等尚须进行深入的研究。目前，我国高速公路山岭地区单洞双车道大跨度隧道在浅埋软弱地层中通常采用新奥法进行设计与施工，并借鉴国内城市地下铁道车站浅埋暗挖法的成功经验进行施工管理。通过工程实践和探索取得了适合山岭地区高速公路浅埋段大跨度隧道设计与施工的相关技术成果和管理标准。高速公路山岭地区线路单洞双车道大跨度隧道与高速铁路的单洞双线隧道相比，其结构设计既有相同之处也有不同的特点。两者的主要区别在于开挖断面的大小和衬砌支护结构的不同。由于高速铁路山岭地区大跨度双线隧道开挖断面积达到140m2170m2，因此无论在隧道结构设计上还是在隧道施工管理上都有其自身的特点。特别是在浅埋且软弱的破碎
4、围岩地段，为确保隧道施工期间的安全以及隧道建成并投入运营后的长期耐久性，在进行结构设计时首先要掌握隧道围岩压力的大小与分布特点，同时还必须结合施工期间的围岩变形特点确定合理的施工方法。由于隧道穿越地层地质条件的复杂多样，以及围岩力学参数的差异性和离散性，不同的地层产生的隧道围岩作用和变形特点均不相同。结合达成铁路新建双线段家乡沟隧道和宝石岩隧道穿越粉质黏土、侏罗系蓬莱组水平层状砂质泥岩的地质条件，通过对隧道施工工艺和围岩变形特点进行监测与研究，可以总结出一套适合我国高速铁路山岭地区大跨度双线隧道在浅埋软弱围岩地层中的隧道安全、快速施工技术和围岩变形控制标准，其不仅对本标段隧道工程的建设提供科学
5、依据，确保隧道施工的安全和建设质量，而且也为今后类似地质条件下高速铁路大跨度双线隧道的设计和施工提供重要的技术借鉴和理论依据。三、隧道施工工艺及要点达成线家乡沟隧道和宝石岩隧道采用复合式衬砌，初期支护采用C20喷射混凝土、8钢筋网、22砂浆锚杆联合支护，局部地段设置I18号工字钢加强支护。在级围岩地段初期支护采用喷锚支护，二次衬砌为C25耐腐蚀混凝土支护。级围岩地段初期支护为喷锚支护，采用拱墙格栅钢架和拱部25水平砂浆锚杆加强支护，钢架纵向间距1.0m，二次衬砌采用C25耐腐蚀混凝土支护。级围岩地段初期支护为喷锚支护，采用I18工字钢架和拱部25水平砂浆锚杆加强支护，钢架纵向间距0.8m，二次
6、衬砌采用C25耐腐蚀钢筋混凝土支护。家乡沟隧道和宝石岩隧道在级、级和级围岩地段的衬砌结构设计参数分别如图1、图2和图3所示。图1 大跨度双线隧道级围岩衬砌断面图2 大跨度双线隧道级围岩衬砌断面图3 大跨度双线隧道级围岩衬砌断面1、台阶法分部施工方法图4双线隧道台阶法施工作业程序图根据大跨度双线隧道衬砌结构的特点，施工掘进采用正台阶法进行。隧道台阶法的施工步骤如图1所示。仰拱超前，二次衬砌采用液压衬砌模板台车进行浇筑，每一台车浇筑的长度为9m。在隧道初期支护与二次模筑混凝土衬砌的边墙、拱部设置复合防水板。防水板后每间隔10m埋设50mm透水软管。在二次衬砌拱顶预留间距为3m5m的注浆孔，待二次衬
7、砌浇筑并达到设计强度后进行充填注浆。隧道采用单口掘进方式进行施工，施工开挖面的空气质量采用在洞口设置55kW压入式轴流式风机进行通风，爆破后采用挖掘机装渣，自卸汽车运输出渣。利用多功能钻孔台架人工手持风钻钻眼，台阶长度5-8m。采用装载机装碴、自卸汽车运出洞外。钻眼深度3.4m，进尺3m，掌子面作业循环时间11.5小时，月进尺130m。 作业循环时间见表1 “双线隧道级围岩台阶法开挖作业循环时间表”。表1台阶法开挖作业循环时间表（循环进尺3.0m）序号工序名称时间（h）123456789101112备注1超前地质探测超前钻孔采用ZYG-150型液压钻机（最大钻深可达150m）一次超前钻深30m
8、左右，每月4次。由于超前钻孔对开挖作业有一定影响，每月按影响5个作业循环计。2测量放线0.51、支护与出碴平行作业，不另占作业循环时间。2、每个作业循环留0.5h作机动时间，每天2个循环，每月按30天计，可完成60个循环，减去超前钻孔等地质探测影响的5个循环，实际完成55个循环，考虑长期有效率82%，实际月进尺553.00.85=140.25m。3台车就位0.54钻眼4.05装药连线起爆1.56通风0.57清除危石0.58初期支护3.59出碴4.010合计11.52、爆破根据围岩走向、层厚、石质等地质情况进行爆破设计。爆破全面采用水压环保型爆破新技术，即在孔底及孔口分别装上水袋，中间装药，孔口
9、堵塞机制炮泥的装药结构形式，达到降低炸药消耗量，降低粉尘，增加开挖进尺的目的。炮眼布置：炮眼布置详见图5“双线隧道级围岩台阶法开挖钻爆设计图”。实施前先试爆，并根据地质情况及时修正其钻爆参数。掏槽方式：上台阶开挖采用复式楔形掏槽。爆破器材：爆破器材一般地段选用2#岩石硝铵炸药，遇水采用乳胶炸药，塑料导爆管毫秒雷管微差起爆。钻孔：钻眼前，放出开挖断面中线和断面轮廓线，并根据爆破设计标出炮眼位置，经检查符合设计要求后方可钻眼。采用液压钻孔台车和钻孔台架钻孔。钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查，并做好记录，对不符合要求的炮眼重钻，经检查合格后装药爆破。装药及爆破：周边眼采用25mm的小直径药卷间隔装药方
10、式，其余炮眼采用32mm的药卷连续装药，并采用机制炮泥堵塞，孔外网路采用复式网路联接，一次起爆。爆破后由专职安全员对危石清理后，进行下一道工序。在施工中要根据光面爆破设计结合现场地质变化情况进行爆破试验，不断修正爆破参数，以达到最优爆破效果。确保硬岩炮眼残留率达到80以上；中硬岩炮眼残留率达到60以上。施工过程中采用激光断面仪对开挖轮廓线进行跟踪检测，并根据检测结果修正钻爆设计。3、初期支护（1）超前支护a、42小导管隧道级围岩采用42注浆小导管对岩体进行预加固。超前小导管选用42mm的无缝钢管，长度3.0m，环向间距40cm，纵向间距1.6m。小导管的前端做成尖锥状，管壁每隔15cm交错钻眼
11、，眼孔直径8mm，最后一排眼孔至管口端的距离为1.5m。采用YT28手风钻钻孔，钻孔孔直径45，沿开挖轮廓线向外以510的外插角钻孔，完成后以紧靠开挖面的格栅钢架为支点将小导管打入孔内。打入钢管后注浆，形成管栅支护环。注浆施工：水泥浆水灰比为0.51.0之间调节，液浆由稀到浓逐级变换，即先注稀浆，然后逐级变浓至1.0为止。发生串浆现象， 即液浆从其它孔中流出时，采用多台泵同时注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆。水泥浆压力突然升高，即可能发生了堵管时，应停机检查。b、25水平砂浆锚杆其施工方法同系统支护的系统砂浆锚杆。（2）系统支护a、25中空锚杆采用凿岩机按设计位置、深度、角度钻孔，后用高压风清孔。人工
12、安装锚杆，用水泥砂浆封端。采用注浆泵注浆。注浆压力一般为地下水静水压的23倍，同时考虑岩层的裂隙阻力，根据现场情况试验后确定。瞬间最高压力值不应超过0.5MPa。b、22砂浆锚杆钻孔采用风动凿岩机施工，注浆采用单管注浆法。注浆设备采用专用高压注浆泵。砂浆锚杆全部采用端部垫板拧紧。锚杆孔开孔前做好量测工作，按设计要求布孔并做好标记，开孔偏差不大于10cm；锚杆孔的孔轴方向满足施工图纸的要求，图纸未规定时垂直于开挖面，局部加固锚杆的孔轴方向与可能滑动面的倾向相反，交角大于45。孔深度必须达到施工图纸的规定，孔深偏差值不大于50mm。用高压风冲洗、清扫锚杆孔，确保孔内不留石粉，不得用水冲洗钻孔。砂浆
13、采用高浓度砂浆，配合比通过现场原位实验确定，并坚持随拌随用的原则，对超过初凝时间的砂浆做报废处理。砂浆的干缩率必须在允许的范围内。c、挂网按设计要求加工钢筋网，钢筋网采用8 钢筋网（网格大小见工程概况的复合式衬砌参数表），洞外分块预制，洞内铺挂，随开挖面起伏铺设，同定位锚杆固定牢固。钢筋网与受喷面的间隙以3cm 左右为宜。d、网喷微纤维混凝土喷射混凝土采用TK-961型湿喷机及其配套湿喷技术，砼中掺入ZYPF改性聚丙烯微纤维，掺量为每方喷砼0.9kg，改善其力学性能，地下水对有砼有酸性侵蚀地段，采用掺加RMA耐腐蚀剂技术措施。原材料选择水泥采用普通硅酸盐水泥；砂选用天然中粗砂，细度模数大于2.
14、5，含水率5%7%，使用前一律用5mm筛网过筛；碎石采用坚硬耐久碎石（或卵石），粒径515mm，微纤维喷射混凝土的碎石粒径不大于10mm，且级配良好，含泥量小于1%，针片状含量小于10%。拌和用水水质经检验符合工程用水标准，不含对砼有腐蚀作用、影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。混凝土在洞外自动计量拌和站按配比集中生产。喷射前，认真检查隧道断面尺寸，对欠挖部分及破损岩石进行清理和处理，用高压风水冲洗受喷面，喷射作业前，对机械设备、风、水管路，输料管路和电缆线路等进行全面检查及试运转。成品砼采用砼搅拌运输车输，湿喷机作业。湿喷机工作时要求系统风压不小于0.5Mpa，风量不小于10m3/min，工作
15、风压一般控制在0.40.5Mpa。喷射作业分段、分片由下而上顺序进行，每段长度不宜超过6m。一次喷射厚度根据设计厚度和喷射部位确定，初喷厚度不小于46cm。钢筋网喷混凝土喷射时，减小喷头与受喷面的距离，并调节喷射角度，以保证钢筋与壁面之间混凝土的密实性。钢架喷射混凝土钢架与壁面之间的间隙应用混凝土充填密实，先喷钢架与壁面之间的混凝土，后喷钢架之间的混凝土。喷射混凝土由两侧拱脚向上对称喷射，并将钢架覆盖。当岩面普遍渗水时，可先喷砂浆，并加大速凝剂掺量（可适当加大到水泥用量的68%），在保证初喷后，按原配比施工。当局部出水量较大时采用埋管、凿槽、树枝状排水盲沟等措施，将水引导疏出后，再喷砼。喷砼后
16、标志钢筋无钢筋头外露即可；表面平整度以目测平顺为宜，否则需补喷。喷射混凝土终凝2h后，进行喷水养护，养护时间不少于7d。开挖时，下次爆破距喷射混凝土完成时间间隔，不得小于4h。工艺流程：湿喷射混凝土工艺流程图见下图水搅拌机水泥砂水速凝剂空气压缩机喷射机石子钢钎维工作风压控制在0.40.5Mpa需注意的问题：有水地段喷射混凝土的技术措施：当水点不多时，可设导管引排水后再喷射混凝土；当涌水量范围较大时，可设树枝状导管后再喷混凝土；当涌水严重时可设置泄水孔，边排水边喷混凝土。改变配合比，调整水泥用量，喷混凝土由远而近逐渐向涌水点逼近，然后在涌水安设导管，将水引出，再向导管附近喷混凝土。当岩面普遍渗水
17、时，可先喷砂浆，并加大速凝剂掺量，保证初喷后，再按原配比施工。当局部出水量较大时采用埋管、凿槽、树枝状排水盲沟措施，将水引导疏出再喷混凝土。当喷射混凝土局部凹凸不平尺寸大于下述要求时应进行处理即： 墙D/L=1/6拱D/L=1/8式中：L喷射混凝土相邻两凸面间的距离D喷射混凝土两凸面凹进的深度e、格栅钢架及工字钢架制作：隧道支护型钢钢架有I18b型号及格栅钢架，因初期支护需用量较大，采用厂制加工制作，型钢采用弯弯机冷弯。格栅钢架现场拼装加工。根据不同断面需要，精确放样下料，分节焊制而成，连接钢筋采用22。栓孔用钻床定位加工，螺栓、螺母采用标准件，焊接及加工误差应符合有关规范。加工成型后的格栅和
18、型钢进行详细标识，分类堆放，做好防锈蚀工作后待用。安装：根据不同断面，选用不同形式的钢架。机械运至安装现场，人工作业平台配合装载机安装。洞内安装在初喷砼之后进行，与定位系筋、锚杆联接。钢架间设纵向连接筋，钢架间以喷砼填平。钢架拱脚安放在牢固的基础上，架立时垂直隧道中线，钢架与围岩靠近，留23cm间隙作混凝土保护层。当钢架和围岩之间间隙过大时设置垫块，用喷混凝土填。上台阶钢拱架拱脚处，以加设锚杆固定，拱脚与锚杆焊接牢固。安装时应注意钢架的垂直度，防止出现左右前后倾倾斜现象。安装时，新安装的钢架应与超前焊接，使之成为整体。注意事项：安装前分批按设计图检查验收加工质量，不合格禁用。清除干净底脚处浮碴
19、，超挖处加设钢（混凝土）垫块，其中间段接头板用砂子埋住，以防混凝土堵塞接头板螺栓孔。按设计焊连定位筋及纵向连接筋，段间连接安设垫片拧紧螺栓，确保安装质量。严格控制中线及标高。拱架与岩面间安设鞍形混凝土垫块，确保岩面与拱架密贴。确保初喷质量，钢架在初喷5cm后架立。拱脚必须支立在基岩上不准悬空，若悬空必须用方木或混凝土块、片石塞紧。拱架安装后必须保证垂直度，不能发生扭曲变形。4、结构防水施工隧道衬砌喷射混凝土与模筑混凝土之间拱、墙设置复合防水板。板后设置环向50mm透水盲管，环向盲管按间距10m一道，环向盲管的设置在施工中可根据隧道出水情况作相应调整，集中出水点应予设置，并在两侧边墙底下各设一根
20、100 mm的纵向透水盲管。全隧环向施工缝(含纵向施工缝)设止水带，环向施工缝按间距10m一道。（1）防水板施工施工方法及施工注意事项：采用专门的防水板施工台架铺设防水板。纵向每幅间采用自动爬行热合机焊接。喷射混凝土基面平顺，没有明显的凹凸和尖物。基面上没有钢筋、突出的管件等尖锐突出物。如出现则先进行割除，并在割除部位用水泥砂浆抹成圆曲面，以免扎破防水板。喷射混凝土达到设计强度后才能铺设防水板，要求喷射混凝土坚固，无松动块体。混凝土基面不得有明水，允许有少量渗水，如有明水采用引排或抹面封堵等措施。防水板铺设：根据画线的位置和防水板上的挂绳位置，用电锤打眼孔。安木楔：将木楔打入孔眼中，木楔不外留
21、。防水板上的吊绳捆绑在木契上，吊绳与木楔栓紧，再用橡皮锤将外露木楔打入混凝土内，木楔与基面平，不外露。防水板铺设时不能拉得太紧，要求铺设平顺，不出现褶皱。防水板之间的搭接，两层膜搭接100mm，用自动爬行热合机焊接成双焊缝，要求焊缝平直、整齐、轮廓清晰，符合设计要求。为防止浇筑混凝土时出现拱顶防水板逐渐收急甚至拉裂现象，防水板铺设时，要保持一定的松驰度，一般控制在68%为宜。（2）透水盲管透水盲管安装在喷射混凝土前进行。安装透水盲管前，调查开挖岩面的渗漏水情况，测绘出渗漏水点平面展示图，同监理工程师一道确定透水管的布设方案。沿主要渗漏水节理裂隙布置透水管，将拱顶边墙部位的围岩裂隙水导入两侧边墙
22、底部位的透水管中；节理裂隙不明显的渗漏水较严重的部位，透水管加密，并系统布设。测量班测出布置透水管的准确位置，标注清楚。透水管的固定。利用形扣环固定透水管，将扣环扣住透水管，使之紧贴岩面，扣环本身用膨胀螺栓固定。形扣环可采用3cm宽1mm厚白铁皮或6圆钢制作。两扣环之间间距由现场确定，拱部进行加密处理，边墙可以稍大一些，以两扣环之间透水管不外鼓、不下垂，在混凝土喷射力的作用下不移位为度。喷射混凝土注意事项：喷射混凝土前再一次检查透水管的固定质量，如有扣环脱落或透水管外鼓下垂时，及时补救处理。先沿透水管两侧堆喷M20水泥砂浆，用砂浆包裹透水管以保护透水管，严格控制风压，防止透水管损坏或脱落；然后
23、再进行正常喷射混凝土施工。（3）止水带材料要求：橡胶止水带，其硬度(邵尔A)为605，拉伸强度不小于15MPa，拉断伸长率不小于380%，压缩永久变形(23168h)不大于20%。橡胶止水带安装示意图5、二次衬砌施工（1）仰拱及填充根据实际施工情况采用仰拱先行，一次浇注完成，严禁分左右幅二次浇注，距开挖工作面相距50100m。及时施做仰拱，起到早闭合、防塌方的作用，并能够营造良好的施工环境。为保证整体工期要求，减少仰拱、填充对施工进度的影响，降低施工干扰，仰拱集中施工一段落，暂停掘进。采取一端掘进，另一端施作仰拱。铺底时先清理干净基底，不允许有杂物和浮碴，并且注意及时排水。采用挖掘机挖装，人工
24、配合，自卸车运输底碴。清理干净后支立模板，抽干净仰拱内积水，经监理工程师验收合格后浇注混凝土。尽量减少仰拱和填充混凝土接缝，出现施工缝按要求施工。利用输送车运输混凝土，溜槽法入模。（2）拱墙衬砌施工隧道边、拱模筑采用模板衬砌台车施工，混凝土在洞外拌和站集中拌和，搅拌运输车运送混凝土，混凝土输送泵泵送入模。采用附着式振捣器和插入式振捣器联合振捣。隧道衬砌根据新奥法原理在初期支护完成后适时进行。二次模注衬砌时间在围岩量测净空变化速率小于0.2mm/d，变形量已达到预计总量的80%以上,且变形速率有明显减缓趋势时进行。施工前首先对开挖断面和防排水系统进行自检,检验合格后报监理工程师检验,经检验合格后
25、移动台车就位。衬砌台车定位：采用STZ型激光准直仪导向。严格控制轨道中心距，允许误差1cm；轨面标高比隧道路面中心高15cm，允许误差1cm；台车就位后，先调顶模中心标高，然后由顶模支撑梁上横向丝杆调整台车中线符合要求。最后由侧向丝杠电动调节边模张开度，调整到位后放下翻转模和底脚斜撑丝杠加固。然后支立挡头板，挡头板顶端要与岩面密贴，保证混凝土不外漏。混凝土的拌制：采用自动计量拌合站，集中生产混凝土。严格控制原材料的质量，按照配合比拌合混凝土，混凝土坍落度控制在1216cm，并掺加缓凝减水剂，以确保混凝土质量。注意运输过程中的坍落度损失。砼采用掺加RMA耐腐蚀剂的耐腐蚀砼，耐腐蚀砼抗渗等级不小于
26、P8，耐蚀系数不小于0.9，耐腐蚀剂掺量为水泥用量的1.5%。混凝土的运输：混凝土运输采用搅拌式混凝土输送车运输，在前进时，匀速转动，避免混凝土离析。用输送泵泵送入模。混凝土的浇筑：混凝土采用水平分层、对称浇筑, 控制灌注混凝土的速度和单侧灌注高度，单侧一次连续浇筑高度不超过1m。输送软管管口至浇筑面垂直距离混凝土的自落高度不得超过2m，控制在1.5m以内，以防混凝土离析。混凝土浇筑必须连续，相邻两层浇筑时间间隔控制在2h之内。捣固选用的振捣器，其频率、振幅、振动速度等参数视混凝土的塌落度及骨料粒径而定；灌注施工采用整环灌注，当混凝土灌至墙拱交界处时，间歇约1小时，以便于边墙混凝土沉实。拱圈封
27、顶时，随拱圈灌注及时捣实。为了加快更换泵管速度，节约时间，加工一个三通接头，在两侧各安装一个启闭阀，更换时只要更换部分管道即可。当混凝土浇至作业窗下50cm时，刮净窗口附近的凝浆，涂刷脱模剂，窗口与面板接缝处粘贴海棉止浆条，以避免漏浆。采用附着式振捣器和插入式振捣器联合振捣，标准为混凝土表面不再下沉，无气泡表面开始泛浆为止。既防漏振，致使混凝土不密实，又防过振，混凝土表面出现砂纹。特别是确保内模反弧部分捣固充分，避免出现气孔现象。振捣时，振捣器不得接触防水层及模板，且每次移动距离不大于振捣器作用半径的一半。封顶采用顶模中心封顶器接输送管，按从里向外的顺序逐渐封顶。控制灌注混凝土速度，观察顶模变
28、形情况，当挡头板上观察孔有浆溢出，即封顶完成。拆模：严格控制拆模时间，严禁混凝土强度未达到规范要求前拆模；拆模时要谨慎、缓慢，严防碰撞，以免混凝土缺棱掉角现象发生；拆模后加强混凝土的养护。（3）衬砌拱顶充填注浆为了防止衬砌背后出现空洞或不密实，在全隧道衬砌拱顶预留注浆孔（间距35m），在衬砌达到设计强度后进行衬砌拱顶充填注浆。施工中采用在衬砌混凝土内预埋注浆钢管。充填压浆每10m进行一次。注浆前先做注水试验，主要检查注浆管路是否牢固可靠、注浆系统仪表是否正常及衬砌实体溢水位置。灌浆材料根据设计选用。预埋钢管位置要固定准确，通过点焊的方法固定。同时，为防止钢管堵塞，在钢管头要进行包裹，在进行注浆
29、前打开封端。（4）地下水及地表水对砼侵蚀性的处理措施由于本标段范围内的地下水及地表水对砼具弱-中等硫酸型酸性侵蚀，因此，须采取措施对该段的衬砌砼进行抗侵蚀性处理。水质检验：对超前探测的地下水水质进行取样检验，检测地下水的水质成分，找出对砼有侵蚀性的各种成分，并按环境水的测定项目及测定方法表对其含量按现行GB8538.45进行水化定量分析。地下水对混凝土侵蚀性判定及防护：地下水对混凝土的侵蚀，根据侵蚀性离子的含量及相应的环境条件特征，按“环境水对混凝土侵蚀类型及侵蚀程度的判定表”的规定判定侵蚀类型和侵蚀程度，并据此采取针对性的防护措施。根据判定的侵蚀类型、侵蚀程度采取下列防护措施：选用适宜的水泥
30、品种及掺合料，保证最小水泥用量，控制最大水灰比，并满足混凝土的抗渗等级要求。表2环境水对混凝土侵蚀类型及侵蚀程度的判定表序号侵蚀类型环境条件特征判定项目侵蚀程度地质条件水质PH值弱侵蚀中等侵蚀强侵蚀1硫酸盐侵蚀石膏地层7.08.0SO2-4（mg/L）5001000100120002000含盐地层7.59.0100020002001400040002硫酸型酸性侵蚀煤系地层、黑色岩层、有色金属矿田、矿脉1.56.5PH值6.56.16.05.04.5SO2-4（mg/L）25025110001000对硫酸型酸性侵蚀：选用普通硅酸盐水泥，其最大水胶比分别不应大于0.50（弱侵蚀）、0.45（中等侵
31、蚀）和0.40（强侵蚀）；最小水泥用量分别不应低于330kg/m3（弱侵蚀）、360kg/m3（中等侵蚀）和390kg/m3（强侵蚀）；抗渗等级应分别达到P6（弱侵蚀）、P8（中等侵蚀）和P10（强侵蚀）。本隧道设计混凝土中等侵蚀，抗渗等级为P8，满足抗弱及中等侵蚀性混凝土的要求。拌制混凝土所用的材料必须符合下列规定：根据隧道设计混凝土强度，粗骨料的技术要求应符合规范的相应规定，其坚固性指标不得大于8%；最大粒径不得大于40mm；不得使用特细砂配制混凝土；骨料不得受当地腐蚀介质污染；使用的外加剂及掺合料应具有抗腐蚀性能。宜使用三乙醇胺为主要成分的外加剂。对pH值4.5的酸性侵蚀，可使用铁盐类密
32、实剂；减水剂和加气剂宜用钙盐系列的有机盐类，如木质素磺酸钙等。当混凝土坍落度有明显变异时，及时分析，并调整施工配合比。耐腐蚀混凝土的质量，应符合规范要求并必须符合抗渗要求。临时防护措施应延续到砼到达设计强度75%以上为准，并不得少于21d。当拌合用水和养护用水不符合规定要求时，应另取合格水源。施工过程中须经常对地下水水质进行取样化验，发现有较大出入时，上报设计单位，以便及时采取处理措施。抗侵蚀性砼的配制：根据以上判定，由局指中心试验室根据设计要求选定合适的材料和配合比，并根据需要选用合适的外加剂，以满足抗侵蚀性砼的要求，并报送监理单位、设计单位及甲方审批。审批通过后方可作为现场拌制砼的依据。砼
33、在拌制过程中加强控制，确保质量。6、超前地质预测预报采用综合地质预测预报方法，探明存在的主要地质灾害。主要预报方式有：地质调查法、超前地质钻探、TSP202地质超前预报系统和地质雷达探测。7、控制测量A、洞外控制测量在施工时首先对设计院提供的GPS点进行复测，平面、高程控制网经复测确认设计院提供的定测成果满足规范进度要求。再根据设计院提供的GPS点布设洞外控制网。B、洞内控制测量在施工中建立洞内导线，以必要的精度控制隧道横向误差。按照与洞外控制测量统一的坐标系统，建立洞内控制系统。拟采用二种导线：施工导线：随着开挖面向前推进，用以进行放样来指导开挖、衬砌的导线，边长为2550m。基本导线：掘进
34、100300m时，为了检查隧道方向是否与设计相符，选择一部分施工导线敷设50100m精度较高的基本导线。布网时沿隧道中线布设和沿隧道一侧布置近似在同一里程各组点。测角时利用全圆观测法观测相邻导线点组各个方向的方向值及相邻各条边边长。由于交叉导线网网形复杂，计算量较大，采用平差软件严密平差，计算导线点平面坐标，对最弱点进行精度评定，人工计算加以校核。控制点的高程用精密水准测定，并通过洞内外联测平差。为了控制角度误差积累，每隔一条长边要对一条尽可能长的导线连接边进行精密陀螺经纬仪校核。隧道贯通后及时与相临标段进行进行联测，复核测量成果。根据上述的隧道施工方法，对宝石岩隧道进行掘进施工管理。在此大跨
35、度双线隧道施工过程中，从隧道掘进进洞至隧道贯通，均未发生坍塌和塌方事故，保证了隧道施工的安全。四、结构变形及受力量测监控测量的意义在于通过对隧道采用台阶法施工期间的围岩大变形与支护结构工作状况进行现场监测，分析隧道开挖期间围岩收敛变形，采用回归分析中相关模型预测隧道围岩的收敛变形，及时反馈监测获得的施工信息，为隧道安全施工和支护参数的调整提供理论依据和技术指导。具体量测项目如表3所示：表3 大跨度双线隧道现场监控量测项目编号 量测项目 量测方法 量测目的1 开挖面地质状态 人工观察 观察围岩岩性、层理产状、节理状况等2 围岩收敛位移量测 精密水准仪或收敛计 观察坑道围岩位移与时间、施工方法的变
36、化规律3 锚杆轴力量测 钢筋计、频率接收仪 测量锚杆受力状态及确定各部位锚杆的有效长度4 围岩压力量测 压力盒、频率接收仪 测量围岩压力以及衬砌所受的作用5 衬砌内力量测 混凝土应变计 测量衬砌结构的受力状况及其随时间的变化状况隧道开挖面地质状况采用人工观察的方式进行，主要了解每次爆破后围岩的产状和岩性，重点观察岩层发生的地质构造变动和岩性差异，并以此为调整支护措施提供最为直接的围岩地质信息。围岩变形、锚杆轴力、围岩压力以及衬砌内力的量测项目，采用在围岩内部安装传感器并配置测试仪表来加以测量。 1、 围岩位移量测通过在开挖后的坑道内壁面设置锚固点，并采用隧道收敛计测定坑道围岩壁面发生的收敛变形
37、。隧道围岩收敛量测方式及测线的布置如图6所示。各个测点尽可能设置在同一个量测断面，且该量测断面的设置应与开挖面的距离不宜超过2m。监控量测项目的测试应在开挖面爆破后至下次爆破前的24小时内进行。结合家乡沟隧道隧道采用长台阶法钻爆开挖的实际，量测断面可在上导坑围岩爆破及完成出渣后及时设置，而下台阶的测点待开挖掘进至此里程处时进行安装和设置。量测断面的锚固点采用现场加工的锚固头进行埋设。拱顶部位测点C的锚头挂钩具体如图6(b)所示。锚头在喷射混凝土之前埋设于测点位置处。而测点A、B处或C、D处锚固点的收敛计挂钩按照如图6(c)所示的方式进行加工与制作。每个量测断面共设置6个锚固点，即图6中的测点A
38、、点B、点C、点D、点E和点F。通过测定隧道开挖过程中测线AE、BD、CF相对位移随开挖掘进时间和开挖进尺的变化，可以确定出各个测线发生的收敛值，也就是围岩典型部位发生的相对位移大小。由于家乡沟隧道采用了上下台阶的钻爆法施工，上台阶超前下台阶的距离大约有30m40m，因此在上台阶掘进期间只能先安装上台阶的测线，即点B、点C和点D三个测点。当下台阶掘进至上台阶已经安装测试元件的断面里程时，再安装下半断面的测点，即点A和点E。围岩的相对位移采用下式计算： (2.1)式中 测线的初始观测值，mm；第i次观测值，mm；第i次量测时测线的相对位移值，mm；钢尺的温度修正值，其按照下式计算 (2.2)式中
39、 钢尺的线膨胀系数，；测线的基线长度值，mm；分别为初始测量和第i次测量时的洞内量测断面处的空气温度，。 （a）测点布置 (b) 拱部挂钩 (c) 收敛计挂钩图6 隧道围岩收敛位移量测2、锚杆轴力量测为确定锚杆设置的合理性，采用专用的量测锚杆进行锚杆轴力的量测。将带有丝扣的锚杆钢筋计旋紧而形成锚杆测力计，每根锚杆安装了3个钢筋计，并且在每个量测断面布置5个测点。通过测定锚杆的应变来确定锚杆所受轴力的状态，以判断锚杆布置的合理性和作用效果。锚杆轴力量测的现场布置方式如图7所示，各孔内的传感器数据采用频率读数仪进行采集。图7 锚杆轴力量测布置图锚杆杆体与孔壁围岩之间的摩擦力采用锚固剂进行传递。为确
40、保锚杆起到挤压加固、悬吊围岩和形成组合岩梁的作用效果，在安装过程中，将锚固剂随着杆体的推入而逐渐送入孔内，并尽可能将孔内锚杆杆体与岩壁面之间产生的空隙堵塞密实，确保锚固剂与围岩和锚杆杆体之间的摩擦力顺利传递。在上台阶掘进期间先安装测点B、测点C和测点D三部位的量测锚杆，待下台阶掘进到该断面时再安装下断面点A和点E处的量测锚杆。电测锚杆轴力的计算采用下式 (2.3)式中 第i次监测的锚杆轴力，kN；第j测试钢弦式轴力计的标定常数，kN/Hz2；第i次量测时锚杆计的自振频率，Hz；锚杆计埋设后的初始自振频率，Hz，锚杆计标定曲线的截距，通常取过原点的值，则kN。3、围岩压力量测围岩压力通常使指由于
41、隧道围岩开挖影响范围内岩体内部应力调整和变形而作用于隧道衬砌上的压力。围岩压力的测定可在围岩与初期支护之间、初期支护与二次衬砌之间埋设压力盒的方式进行量测。在本次家乡沟隧道的现场量测当中，主要对初期支护与二次衬砌之间的接触压力进行了测定。因此此处的围岩压力仅仅是指围岩通过初期支护而作用于隧道二次衬砌上的压力。为便于压力盒的安装，待开挖面初喷混凝土强度到达设计要求后，将压力盒埋置在初期支护与二次衬砌之间。每个量测断面布置5个压力量测点，如图8所示，即点A、点B、点C、点D和点E，以确定围岩作用在支护体系上的压力，并判断围岩压力的分布特点。围岩压力量测采用钢弦式双膜压力盒进行测定，其受围岩作用而承
42、受的压力值由频率读数仪进行采集。通过频率读数仪测定频率后，利用下式计算围岩的接触压力 (2.4)式中 第i次监测的围岩接触压力，MPa；第j只钢弦式压力盒的标定常数，MPa/Hz2；第i次量测时压力盒的自振频率，Hz；压力盒埋设后的初始自振频率，Hz；压力盒标定曲线的截距，通常取MPa。图8 围岩接触压力量测图4、衬砌内应力的量测在隧道二次衬砌浇筑的过程中，将钢筋应变计埋置到混凝土衬砌内部，以测定混凝土支护结构承受围岩压力作用后的应力分布特性以及衬砌结构的合理性。二次衬砌内应力的量测布置如图9所示。图9 衬砌应力量测混凝土应变计在围岩压力作用下的信息采用频率读数仪进行采集。二次衬砌内部应变的大
43、小与其所受到的围岩作用有关。围岩作用于二次衬砌的载荷越大，则其内部混凝土的应变值也越大。应变值的大小可以说明二次衬砌所受到的围岩压力作用。由此可以确定隧道二次衬砌是否承担围岩作用。采用混凝土应变计测定的应变由下列公式计算： (2.5)式中 第i次量测的应变计应变值，；第j只钢弦式应变计的标定常数，/Hz2；第i次量测时应变计的自振频率，Hz；应变计埋设后的初始自振频率，Hz；应变计标定曲线的截距，通常取。五、量测成果1、家乡沟隧道量测成果家乡沟隧道全长为696m，穿越的围岩有级、级和级，其中级围岩的长度为476m，围岩的长度为150m，而级围岩的长度为70m。级围岩和级围岩分别占隧道全长的21
44、.55和68.39。为使现场监控量测的结果能反映特定围岩的变形特性，并使监测具有一定的代表性，同时考虑到现场监控量测的项目和测试费用，家乡沟隧道的现场监测主要是针对了级围岩和级围岩进行。在级围岩地段共设置了3个监测断面，而在围岩地段设置了2个监测断面。家乡沟隧道在级围岩和级围岩地段设置的监测断面及其里程如表4所示。表4 家乡沟隧道监测断面围岩级别监测断面及其里程级断面1 DK227+997断面2 DK227+949断面3 DK227+928级断面1 DK228+129断面2 DK228+098(1) 级围岩家乡沟隧道级围岩共监测了2个量测断面。在里程为DK228+129处设置监测断面的现场量测
45、结果分别如图10至图17所示。其量测得到的结果主要有隧道初期支护作用下拱顶下沉、两侧坑道壁面的收敛变形以及围岩的接触压力和混凝土衬砌的应变与时间的变化关系。图10 级围岩DK228+129监测断面拱顶下沉与BD测线收敛曲线根据图10可以看出，在级围岩的里程DK228+129处，隧道开挖后拱顶的下沉量在初期支护作用下的前5日内变化较为剧烈，从第5日起以后变化比较平缓，当监测时间达到30日后其数值仍然不断变化，但基本上是趋于稳定状态。由于40日后下导坑钻爆掘进达到此里程处，致使隧道拱顶的下沉又有所增加，下导坑开挖引起的拱顶下沉增量最大值为0.4cm，占最大下沉值的7.69。当下导坑掘进并通过DK228+129监测断面后，拱顶下沉量逐渐趋于稳定。因此二次衬砌可以在下导坑开挖后的40日以后浇筑。经过监测，隧道在初期支护作用下，其拱顶累计的最大下沉量为5.2cm。由图10可见，隧道上导坑拱腰两侧围岩的水平收敛位移最大值为1.7cm，其水平相对位移为0.123%。这个水
