《隧道施工技术质量管理.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《隧道施工技术质量管理.ppt（108页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、隧道施工技术质量管理,长安大学公路学院 隧道与岩土工程系 李宁军,一、隧道施工关键步骤,施工测量开挖掘进支护衬砌（一）施工测量 1、分地表控制测量和洞内控制测量地表控制测量主要复核设计单位交付的洞外中线方向和长度以及水准基点高程等；洞内控制测量则将校核过的洞口投点，引伸入洞。现场施工人员主要负责洞内控制测量和施工测量。,在大量的地下工程实践中，人们普遍认识到，隧道及地下洞室工程，其核心问题，都归结在开挖和支护两个关键工序上。即如何开挖，才能更有利于洞室的稳定和便于支护；若需支护时，又如何支护才能更有效地保证洞室稳定和便于开挖。50年代提出的现代支护理论，或称为“岩承理论”。其核心内容是：围岩稳
2、定显然是岩体自身有承载自稳能力；不稳定围岩丧失稳定是有一个过程的，如果在这个过程中提供必要的帮助或限制，则围岩仍然能够进入稳定状态。,2、隧道洞内控制测量精度要求 长度不小于1000m的直线隧道和500m的曲线隧道，采用中线法测量时应根据各测量部位贯通中误差的分配值按下表进行检核。,3、隧道控制测量的一般规定洞外控制测量应在每个洞口附近测设不少于三个平面控制点和两个水准点，作为洞内测量的起测依据；洞口投点应便于施工中线放样测量；各级导线测量的测角精度和测角回数，符合规定；方向观测法各项限差，符合规定；使用光电测距仪时，距离及竖直角应往返观测各两测回，距离每测回读数三次，其各项限差符合规定。,4
3、、洞内导线布设的一般要求洞内导线的视线应离建筑物、支撑及其它设备一定距离，一般不小于0.2m，故常沿中线布设，或沿中线的一侧布设。每一期测量的洞内导线，应构成角度闭合条件，以供检核和评定测角精度.单导线的导线角宜按左、右角分组观测。导线边长应根据洞内导线测量设计要求布置。衬砌地段通视良好时，宜采用设计边长二倍以上的长边导线。当导坑用中线法延伸的长度大于二倍导线设计边长时，一般可考虑进行一次(即一期)导线引伸测量(常称“引线”)。一个导线环的测角站不宜多于6站，测站较多时，应组成毗连的两个或多个环。,洞内导线点采用混凝土包铁芯桩(不可用铁板、短钢轨代替铁芯)。桩顶面较导坑底面约低0.10.2m，
4、上面加木板覆盖。在桩位两侧坑道壁上须将点名、里程标注清楚，以利保护和使用。5洞内施工中线测量方法 隧道施工中的线路中线测量包括直线和曲线两种，根据施工步骤又可分为临时中线和正式中线。坑道中线的延伸方法见下表。,6、洞内施工水准测量的要求施工水准测量主要用来掌握开挖和衬砌的高程。当隧道短于5km时，施工水准测量还要保证隧道高程贯通精度；大于5km的隧道需按测量设计进行洞内水准控制测量，施工水准测量则在控制水准测量的基础上施测。一般要求有：洞内水准点间距一般在200m至500m之间。当衬砌工作面较多时，需事先将水准点加密，大约每100m一点，使其在任何部位置镜时能直接后视水准点传递高程。,洞内水准
5、测量的起算高程，必须采用洞外水准测量结果的高程或洞外水准施工复核测量后的高程。短于5km的隧道，按五等水准测量,即每公里水准测量高差中数中误差不大于7.5mm。建立施工水准点的观测方法仍是路线水准往返观测。水准点用道钉或螺栓埋设在大小避车洞底部或边墙下部。结合施工的特点和需要，应在拱部、边墙施工地段至少每100m设一个临时水准点；临时水准点仅用于坑道掘进，不能作为衬砌工程依据，各中线点的高程则由水准基点引测；,加密临时水准点可往返观测，也可用双转点法次观测，但必须闭合在已知水准点上。根据设计纵断面图，按里程算出隧道底部、路面水平、起拱线、扩大腰线、内拱顶水平等各部位每10m的标高，供施测时查用
6、。在起拱线上lm处沿前进方向伸延，用红漆划线标示，作为立拱架掌握起拱线的高程；在边墙两侧标出路面水平，作为铺底(或仰拱)水沟、电缆槽、大小避车洞等施工之用。,（二）施工掘进1选择隧道开挖方式 隧道的开挖方式指将岩块脱离母岩所耗能量种类和方式，有爆破、机械和人工开挖等。在对开挖方式选择时，要充分考虑到地层条件、隧道的规模、隧址的区域条件，要从施工性、经济性方面进行考虑，选择安全的方式。必须考虑到地质条件、可能出现的涌水、可供选择的开挖方法、隧道埋置深度、对无邻近建筑物有无影响、对周围居民的振动和噪音问题等。要尽量注意使地层不产生有害松弛,爆破开挖，由于存在较严重的振动和噪音问题，多用于埋深较大、
7、离开城镇的岩石隧道，该开挖方式具有费用低、施工效率高的特点，须采用尽可能减少围岩松弛和超挖的爆破方法。机械开挖，比爆破开挖的振动和噪音小的多，适用于环境保护要求高、地表沉降限制严的区间开挖。要以施工长度、断面形状、机械进出通道、岩石强度、涌水等各种条件为基础，充分研究机械开挖的施工性和经济性。人力开挖，因有施工效率差的缺点，所以限于不能使用机械开挖或爆破开挖的场所，多用于地层稳定性差、必须小断面分部开挖的未固结地层。,2选择开挖方法 开挖方法关系到施工的安全性和经济性，须充分考虑隧道断面的大小与形状、地层等条件，选用能最大限度地利用围岩本来具有的承载能力、不使围岩出现有害松弛、开挖断面尽可能大
8、的开挖方法。另外，选用的开挖方法应能容易适应所预料到的地质变化、涌水等现象，不需中途大幅度改变开挖方法。具有代表性的开挖方法如下：,全断面施工法。对于断面小、围岩稳定的隧道，因掌子面集中，容易进行施工管理；断面大且围岩稳定的隧道，开挖和支护均可用大型机械，施工效率高。开挖过程中如遇不良地质，可采用辅助施工法就能很好掘进，当掌子面不自稳，可改用浅台阶的全断面施工法，浅台阶长度为26m。不过，对围岩条件变化的适应性差，在施工过程中要改变施工方式很困难。,上半断面超前施工方法。是一种上下分割开挖断面，上半断面超前的施工方法。超前长度3050m的称为短台阶法，而把超前长度为50100m以上的称作长台阶
9、法。短台阶法适用于地质条件较差的场所，与长台阶法相比能较早的形成隧道断面闭合、可减小隧道变形。长台阶法的上下断面施工干扰较短台阶法小，适用于地质条件较好的场所。这种施工方法，需要特别注意上下半断面联络斜坡道的设置，对于施工的机械、材料的输送须充分考虑细节问题。在掌子面的稳定性差的地层中进行大断面开挖的场合，可并用多段浅台阶施工法和环形开挖法。,导坑超前施工方法。按导坑的设置位置，可分为侧壁导坑法、下导坑法、上导坑法、中央导坑法。让导坑超前，可掌握地层状况，有先行对涌水进行处理的优点等，是一种安全的施工方法。其中侧导坑超前法是在断面比较大、围岩支持力不够的情形下，以及在覆盖层薄的的区段极力要限制
10、地表下沉的情况下使用的。隔墙分割施工法(CD施工法)。是将隧道断面分为左右两大半进行开挖的方法，在土砂、软岩掌子面自稳性很差的地层，在大的偏平断面的隧道和浅埋土的地方必须抑制地表下沉的场合等而采用。这种施工方法，在后进的断面开挖时要慎重地进行顶部支撑的接合，要确认荷载从隔墙移到外侧的支撑上去之后，方可依次拆除隔墙。,3隧道开挖时需进行观察为了即早发现和避免冒顶、涌水、瓦斯等灾害的出现，需要每天对开挖地点及其周边的围岩变化和支护变形进行观察，并将其结果进行记录。通常需进行的调查有：掌子面的岩性变化、结构面组合及其稳定状态等。掌子面的含水状态或涌水量、涌水压力、涌水的污浊度。洞内的氧气浓度、二氧化
11、碳浓度、可燃性气体浓度、有害气体浓度的测量。,已施工区间的围岩及支护的动态表现，特别要关注裂隙、裂缝、错位、挤入等现象的出现和发展。隧道开挖影响范围内地表面、地上的建造物及洞口的状况，包括地表开裂、沉降、滑动，以及由此引起的地表结构物的破损。隧道附近河流的流量、泉眼的出水量和水井的水位等变化。爆破后及地震后洞外浮石和洞内裂隙、漏水等的状况。如对围岩动态的观察结果表明采用的施工法不能确保施工安全，或者判断出明显地会给周围环境造成恶劣影响，必须即时采取措施防止灾害的发生，并变更施工方法。,4编制爆破计划的注意事项编制隧道开挖爆破计划时应注意以下事项：充分考虑围岩条件、隧道断面的尺寸及形状、开挖方法
12、等，使爆破对围岩扰动尽量小，且能炸出超挖量少的平滑开挖面，一般尽量采用光面爆破。必须设计成在爆破时不让飞散的岩石等对已施工部分和洞内临时设施造成损坏。仔细研究炮眼长度和直径、掏槽方式、炮眼布置、炸药种类及使用量、雷管的种类、爆破顺序等爆破参数与爆破效果之间的关系，必要时要进行试验爆破，在综合判断的基础上制定爆破计划。特别是爆破进尺，应在研究岩质、裂缝状况、风化程度等围岩条件及掌子面自立性的基础上确定。爆破要素与爆破结果之间的关系见表所示.,注 此表显示的是比较密切的关系。,要考虑爆破造成的振动和噪音给地面及地下构造物、民宅、其他设施造成恶劣的影响。另外，对于民宅除爆破振动外，还有爆破声和低频空
13、气振动问题。熟知有关爆破作业和火药类管理的规定，编制详细的正确爆破作业规程。5爆破钻孔应注意事项 钻孔前，要对掌子面进行检查、清除危石、确认残留炸药回收干净，以防止钻眼时发生掌子面落石、钻入残留炸药而引爆等事故。禁止无关人员进入清除危石及钻孔作业的地方 须十分注意炮眼的位置和方向是否与爆破计划符合、炮眼的布置是否适应地层条件、炮眼深度是否不一致等情况。,不准许在前一轮残眼中继续钻眼，以防止万一发生引爆事故。钻孔作业中，要充分注意异常的钻孔速度、钻孔排水的颜色和水量、凿出的岩屑，因在大多数场合中都能据此查知到一定程度的异常涌水、瓦斯喷出、地质变化等。选择钻眼机械时，有必要考虑岩质、隧道断面的尺寸
14、和形状、隧道长度、开挖方法、掏槽方式、爆破进尺、装碴及运输方法、锚杆施工方法、工期等条件。此外，钻钎的直径、长度、材料性质及钻头种类、规格、材料性质等组合应与钻孔机械、岩质、钻眼长度及直径相适应。,6爆破装药应注意事项装药前应检查钻孔有无塌孔、孔深是否一致，还要检查掌子面有无浮石。特别是在有涌水的掌子面，更容易产生浮石及孔壁粗糙，故应引起作业人员的高度重视。在使用电雷管时，应采用规定的仪器和报警器确认场地的杂散电流、漏电等强度都在安全范围内，还必须禁止穿化纤等衣物以防发生静电放电。在有杂散电流的场合和有可能发生雷击时，必须中断装药作业，或采用非电起爆方式。,在搬运电雷管时，不能将其脚线露出；电
15、雷管的脚线除联线时，应经常处于短路状态；铺设爆破母线时，要远离电灯线、动力线及其它有漏电危险的带电线路；在连接电雷管脚线前必须进行检查母线，不应出现断线、漏接线、错误接线等现象，不要让母线接触地上轨道、管子或有漏电可能的地方；母线连接后，要在安全地点进行导通试验，在全体人员都避到安全场地之前，不要把母线连结在起爆器或电源开关上。装药作业时，不要在掌子面进行钻孔及其它作业。因在掌子面进行钻孔等作业，会误钻通装了药的孔，或因掌子面的落石和机械类的冲击，造成爆炸的危险性。,装药前，要进行清孔，孔内不能留有小石子。选择与掌子面条件相适应的炸药，如有涌水的掌子面必须用防水炸药、地温高的掌子面必须用耐热炸
16、药、有可燃瓦斯涌出的掌子面必须用消焰、防爆炸药。间隔药包及填塞料应使用规定的材料，使用规定的捣棒，按正确顺序谨慎进行，防止发生误爆或不爆观象。装药工作完后，剩余的炸药要点清其数量，立即将剩余的强力炸药交回加工房，将剩余的黄色炸药交炸药库,以防丢失。,7爆破作业应注意事项 进行爆破时，要让预先规定的爆破危险区域内的人员退避，配置看管员负责禁止人员进入爆破区域内，在接通知后方可进行点火爆破。在隧道两端掌子面在接近快贯通时，不仅要注意两端掌子的相互密切联系，而且在爆破时还必须通知对方退避及对退避安全加以确认。使用电雷管时，要作到对连接网路无异常的确认检查。爆破母线应使用完全绝缘的专用线，与起爆器连接
17、的两个线头在非点火场合应使其短路。起爆器的开关，除进行点火时的其余时间，都应将开关上锁或者将起爆器钥匙取出拿走。起爆器与母线的连结应在马上就要点火前进行。,有可燃性气体涌出的掌子面，规定气体浓度若不是在爆炸下限值30(甲烷气体场合约为1.5的浓度)以下就要停止进行爆破作业，但实际上当甲烷气体在0.5左右的浓度时，多数场合都中止了爆破作业。爆破时应防止抛出的岩块等损伤已施工部分及洞内临时设置物。爆破后的掌子面，必须由指定的检查人员对掌子面周围进行充分的检查，清除掉全部危石，对不爆孔和残留炸药采取相应处理措施。检查作业过程中，禁止其它人员进入掌子面，只有当检查者确认安全之后，方可进行后续作业。,处
18、理瞎炮时，必须采用下述的任何一种方法：距瞎炮孔0.6m以上打平行炮眼，进行装药爆破，回收未爆炸药；用橡胶管等向瞎炮孔内注水，将炮泥或炸药类冲出，回收未爆炸药；用水或压缩空气将瞎炮孔内炮泥冲出，或者一点一点地慢慢地把靠近雷管的大部分填塞物掏出后，重新加工装有雷管的药包进行再爆。爆破后，应在放炮后过5分钟(电力起爆)或15分钟(导火线起爆)才能接近掌子面，以防止意外事故发生。爆破效果与计划不符时，则要研究分析其原因，并在随后的爆破计划中加以反映。,8凿岩爆破主要控制参数 单位炸药消耗量，即爆破每立方米的岩石用药量，其取值应通过现场试验资料或国家规定的指标确定，表中所列数据可作参考。,炮眼数目，是指
19、在一定的开挖面积上钻炮眼的个数。它直接影响凿岩工作量，过多或过少都会降低爆破效果和掘进速度。炮眼数目可参考表中数据确定。,炮眼深度，指要选择的最优炮眼深度，应为掘进每米坑道耗时最少的炮眼深度。按导坑断面宽度决定炮眼深度的计算式：L=(0.50.7)B式中:B坑道断面宽度(m)；光面爆破参数,见表。,注：炮眼深度1035m，炮眼直径4050mm。,炮眼利用率，是指坑道掘进进尺与炮眼钻孔深度的比值，它综合反映采用的单位耗药量、炮眼深度、填装系数等爆破参数是否恰当，是反映爆破效果的重要标志。一般为0.80.9即认为基本达到要求。,10尽量减少爆破超挖量在考虑了支护、变形余裕量的开挖断面设计轮廓线的外
20、侧总不免会有超挖。超挖量随岩质、裂缝状况、开挖方式等而异，超挖过多，不仅因出碴量和衬砌量增多而提高工程造价，而且由于局部挖掉围岩会产生应力集中问题，因此有必要尽量减少超挖量。主要有以下措施供参考：全断面开挖的隧道，可考虑采用上半断面(拱部)光面爆破、下半断面(边墙)预裂爆破的综合爆破方案。分部开挖时，可采用预留光面层光面爆破方案。,通过试爆确定光面爆破设参数：周边眼的间距(E)、最小抵抗线(W)、相对距离(EW)、装药集中度。周边炮眼施工应按下列要求进行：开眼位置应在断面轮廓上，允许沿轮廓线调整的范围不得大于5cm；周边眼方向应以35的斜率外插，并应根据不同的炮眼深度，适当调整斜率，保证眼底不
21、超出开挖断面轮廓线10cm；当开挖面不齐时，应按实际情况调整炮眼深度和装药量，要力求所有炮眼眼底在同一垂直面上；内圈炮眼至周边炮眼的排距误差应不大于lOcm；炮眼深度超过2.5m时，内圈眼与周边眼应用相同的斜率钻眼；周边眼装药要按小直径药卷连续装药、或间隔装药、或导爆索装药、或空气柱装药等结构形式；周边眼均应堵塞炮泥，堵塞长度一般不宜小于20cm；周边眼以一次同时起爆为宜，起爆的孔数应根据地质条件确定；当软岩隧道必须对爆破震动加以控制时，周边眼可分组起爆。,11防止剥落、冒顶在钻孔、装药、爆破、出碴、支撑、喷混凝土、岩石锚杆等各作业阶段，必须采取防止剥落、冒顶的措施。基本措施有：完备掌子面作业
22、管理体制。指定掌子面的专职检查者，对掌子面浮石、裂隙及漏水的状态等，在爆破后、地震后、每天必须进行检查，并作好记录；配置掌子面作业的监视员，经常留意围岩、支护的动态和各作业人员的行动，对不安全的状况和行动及时提出警告。作业指挥者(工长)，对掌子面的围岩状态及浮石、刮凿状况，在出碴、支护、喷混凝土、钻孔、装药等作业前必须进行确认。掌子面作业由于是重复作业，管理活动容易公式化，需开展教育活动随时唤起全体作业人员防止检查、确认公式化的意识。,实施掌子面的彻底刮凿。爆破后或出碴后使用液压破碎机，将掌子面的拱顶部、边墙部、正面全部细致地进行刮凿；在装药前使用钻孔台车或吊篮实施仔细的检查和刮凿；在有涌水的
23、场合，裂隙多的场合，以及开挖面长时间闲置着的场合等，都必须及时对浮石实施检查与刮凿；对于刮凿后仍然有剥落危险的场合或长时间空出掌子面的场合，必须采取掌子面喷混凝土等措施。采取防止剥落的措施。在地质状况差、崩坍性显著、不能充分刮凿的场合，要采用正面喷射混凝土、周边锚杆、掌子面注浆等对策，防止崩落。作业员要戴安全帽、穿安全长靴、携带保护器等器具；在钻孔台车的吊篮安装上防护顶罩，以防万一有落石，可对作业人员起到保护作用。,采取禁止入内的措施。在实施刮凿前或者是在刮凿中，即便是在掌子面的作业员也要禁止进入隔离线等以内，更要采取禁止除刮凿作业人员以外的人入内的措施。作业环境等的整备。经常性的整理和整顿掌
24、子面作业场地，以便维持安全的作业场所。如：加强通风，保持视野；加强照明，保持充足的照明度；作好排水处理，防止隧底积水。,71掌子面稳定的对策 隧道开挖的先决条件是在开挖后到支护结束，掌子面要自稳和围岩要稳定。否则要对掌子面采取稳定对策，通常根据稳固目的，可分为掌子面和拱顶的稳定对策、上半部围岩的支承力对策、涌水对策，见表。,注：使用较好的施工方法；因场合不同而采用的施工法。,（三）石渣处理1石碴处理作业石碴处理可分为装碴、运碴、弃碴三部分，而基本作业是运碴。2装渣作业注意事项要观察爆破后所出现的新掌子面的围岩状况、裂隙和涌水状况是否有变化，若有崩坍危险，在出碴之前，必须采取应急处理措施。在装碴
25、作业中要注意刚爆后残留在掌子面上和埋在爆碴之中的拒爆残药，即使在弃碴场地也需要进行对拒爆残药的检查。在掌子面附近，每次爆破作业均要拆去电线和照明，使装碴作业照明常常不足，故要求装碴机自身照明设备完善，必须保持亮度。,装碴作业是在狭窄的隧道断面内作业，必须挂牌严禁与装碴作业无关的人员进入，并配置监视员。当不得已因其他作业而进入掌子面时，必须彻底暂时中断装碴作业。装碴作业时，注意不要损坏钢支撑、喷混凝土、锚杆等支护和高压风管、通风管，电线等临时设备等；向运碴车辆中装碴时，必须避免偏载、超载、运输途中掉碴等。在掌子面使用的装碴机，要备有坚固的顶板。作业人员必须佩戴防尘罩等保护器具，根据需要采取洒水等
26、使粉尘降低的措施。,3洞内运输方式的择选 洞内运输方式一般采用轮胎式及轨道式两种。轮胎式使用自卸卡车、搅拌卡车等车辆，可以不必倒装而完成洞内与洞外的运输，因而比轨道式所需洞内、外临时设备要简单，适用于大断面、少涌水的隧道。但因车辆排出废气而须用大型通风设备。轨道式是在洞内铺设轨道，将斗车、台车、搅拌车等连成列车，用机车牵引的运输方式。此种方式不受隧道规模、地质条件等的制约，但却受隧道纵坡的限制，当坡度达20以上时，车辆滑走的危险性增高，必须采取可靠的防滑行措施。洞内运输方式需考虑围岩条件、现场条件、隧道断面尺寸、隧道长度、坡度、开挖方法和开挖方式等条件而选择最合适的运输方式。表给出轮胎式与轨道
27、式的比较。,4洞内轮胎运输作业安全管理 具体要点如下：洞内的速度限制虽可根据隧道的延长、洞内运输路况而制定，但一般设定为20kmh以下居多。在装碴场、弃土场、崖边、倾斜地等运输机械有倾倒或掉下的危险时，必须安排引导员。视线不好的场所、与公路的交叉部等，为确保安全采用信号和转弯反光镜等防止事故的措施。在隧道内使用的运输车辆，倒退运行时，原则上要按照导向员的联络信号进行。装载要遵守车辆限制规定，不要发生超载、货物跨塌、掉货等。,在安全通道、作业地点、限速区间和暂时停车地点、避车地点、转车盘设置和转向场所等危险场所，要设置能使司机明确识别的标识或标灯。对用于运输车辆的各种状况，要求司机或检查负责人在
28、开始作业前进行检查。对检查结果确认有异常时，要马上修理或采取其他必要的措施。,二、隧道施工出现的问题,（一）隧道洞口施工1、连拱隧道右侧高边坡、左侧岩体缺失。设计右线隧道长，左线隧道短。,2、连拱隧道左侧高边坡、右侧岩体缺失。设计左线隧道长，右线隧道短。右侧无基础。,3、单洞隧道右侧开挖成弧形，左侧岩体缺失。设计暗洞在钢拱架以外，应改为半明洞。,4、单洞隧道右侧滑坡,4、连拱隧道左侧高坡,5、连拱隧道右侧滑坡，偏压使中墙底裂缝，左洞支护开裂,6、洞口用临时钢拱支撑,7、洞口顶的地形，人站处为拱顶，手指方向为隧道轴向,（二）隧道防排水施工1、隧道防水板固定失效。,2、防水板前铺挂面凸凹情况,3、
29、支护面凸凹不平情况,4、防水板固定点虚焊,5、边墙处防水板焊接漏缝,6、防水板固定点焊漏,7、防水板背后铁件顶在防水板,8、半管排水后喷射混凝土被冲蚀,9、半管排水未达预期效果,10、连拱隧道中墙顶纵向排水管未经防水板包裹,11、明洞与暗洞连接处防水板撕裂情况,1、边墙超欠挖,（三）隧道支护施工,2、边墙开挖,3、拱腰处锚杆朝下，喷射混凝土成团,4、拱顶处锚杆水平安装，喷射混凝土成团,5、拱顶喷射混凝土遭机械损坏,6、喷射混凝土空洞,（四）隧道衬砌施工,1、水平施工接缝表面,2、衬砌台车正在修理,3、初期支护一侧侵入二衬界线,4、洞口预留空洞歪斜,5、半幅仰拱施工缝未做接缝处理,6、长距离开挖半幅仰拱,三、隧道施工较好,谢谢！,
