山区隧道施工方法

目 录

1.

隧道施工基本原则 ............................................... 1

2.隧道施工准备 ........................................................ 1 2.1核对设计文件 ....................................................... 1 2.2施工调查 ........................................................... 1 2.3 编制施工组织设计 ................................................... 1 3.进出洞施工 ......................................................... 1 3.1 隧道边坡防护 ....................................................... 1 3.2 导向墙及长管棚施工 ................................................. 2 4. 隧道开挖 .......................................................... 7 4.1 全断面开挖法 ....................................................... 8 4.2台阶法 ............................................................. 8 4.3台阶分部法 ......................................................... 9 4.4单侧壁导坑法 ...................................................... 10 4.5双侧壁导坑法 ...................................................... 10 4.6十字中隔壁法 ...................................................... 11 5. 初期支护 ......................................................... 12 5.1 超前大管棚 ........................................................ 12 5.2 超前小导管 ........................................................ 14 5.3 超前锚杆 .......................................................... 15 5.4 系统锚杆 .......................................................... 16 5.6 钢筋网 ............................................................ 17 5.7 钢拱架 ............................................................ 17 5.8 喷射混凝土 ........................................................ 18 6. 仰拱及二衬施工 .................................................... 20 6.1 仰拱（铺底）施工 .................................................. 20 6.2 防排水施工 ........................................................ 21 6.3衬砌施工 .......................................................... 24

1

山区隧道施工方法

7.常见隧道特殊地质处理 ............................................... 32 7.1 隧道岩溶处理措施 .................................................. 32 7.2 隧道断层带一般处理措施 ............................................ 34 7.3 滑坡地段处理 ...................................................... 34 7.4 隧道塌方处理 ...................................................... 36 8.隧道质量保证措施 .................................................. 38 8.1 一般规定 .......................................................... 38 8.2 冬季混凝土施工 .................................................... 38 8.3 雨季施工措施 ...................................................... 39 9.隧道安全 .......................................................... 40 9.1 安全生产组织措施 .................................................. 40 9.2 安全生产技术措施 .................................................. 40 10.超前地质预报及监控量测 ............................................ 42 10.1 主要采用的超前地质预报方法 ....................................... 42 10.2 超前地质预报的内容及技术要求 ..................................... 43 10.3 围岩监控量测 ..................................................... 46

2

山区隧道施工方法

山区隧道施工方法

1. 隧道施工基本原则

目前的隧道施工大多数采用的任然是钻爆法施工，钻爆法施工中又以新奥法为主，新奥法的核心思想是充分发挥围岩的自承能力，采用光面爆破（预裂爆破）尽量的保持围岩的完整性，适时支护,支护具有薄、柔、与围岩密贴等特点。对于浅埋暗挖法坚持十八字方针“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”，进出洞采用“早进洞，晚出洞”的原则尽量减少对山体的扰动。

2.隧道施工准备

2.1核对设计文件

核对设计文件是最重要的工作之一，在核对设计文件时，重点是熟悉和核对隧道设计的勘察资料，了解隧道主要的围岩、水文情况，特殊地质情况，了解隧道施工中的重难点，了解隧道的各种围岩的支护参数，熟悉隧道的平面、纵断面图，交接测量控制点、基准点和水准点等。

2.2施工调查

对隧道的进出洞口地形、水文情况进行调查，有条件时对隧道沿线地表进行调查，初步核对隧道的围岩和水文情况；对当地的气候进行调查，主要是了解当地的水文情况，然后是供水、供电、材料等的调查。

2.3 编制施工组织设计

在核对设计文件及做完施工调查后，进行施工组织设计的编制工作，进行施工场地布置设计，工期编制，施工方案确定，施工重难点确定，施工质量、安全、环保控制等。

3.进出洞施工

隧道进洞应尽量减少隧道口的开挖量，隧道洞口施工一般步骤是测量放线→边仰坡坡顶截水沟及洞口排水沟施作→洞口土石方开挖及边仰坡防护的施工→导向墙施工→长管棚钻孔及注浆→预留核心土开挖进洞。隧道出洞时宜在隧道开挖到距离出口30m以上时停止掘进，按照进洞的方式从出口端掘进到洞内完成贯通。

3.1 隧道边坡防护

在洞口开挖过程中，工作面控制在2%左右的单面坡，坡脚设置临时排水沟，以利于排除工作面上的积水，保持工作面干燥，提高开挖效果，同时避免洞口基岩被水侵泡，降低基底的承载力。

洞口边坡及仰坡采用明挖法施工，自上而下分阶段、分层进行开挖。第一阶段挖至设计成临时洞面，并视围岩情况，结合暗洞开挖方法，预留进洞台阶；第二阶段开挖其余部分，形成永久边仰坡。不得掏底开挖或上下重叠开挖。洞口有邻近建（构）筑物时，应采取微震控制爆破。

洞口开挖坚持边开挖，边防护的原则，二次开挖完成后，及时按照设计进行边仰坡坡面防护，以防破坏坡面稳定性和整体性。

1

山区隧道施工方法

为确保顺利进入暗洞施工，成洞面开挖完成后，严格按设计要求及时进行成洞面防护。

3.2 导向墙及长管棚施工

边坡施工完成后，进行导向墙及长管棚的施工。 3.2.1 长管棚施工工艺见图1。

施工准备 测量定位 安装钢架 固定套管 立模浇注导向墙 钢花管制作 安装套管跟进套环 焊接环形套管钻管孔复测 管孔定位测量 管棚钻机就位 安装钻杆、套管等 安装 注浆材料进场、试验 浆液配合比设计 设置拌合站 浆液拌制 浆液运输 测斜仪控制钢管偏斜度 钻进成孔 钻进 退出钻杆 安装注浆阀、注浆 不合格注浆效果检查 合格 进入下一道工序 注浆检测 钢管充填注浆 管棚验收 图1 洞口长管棚施工工艺流程图

2

山区隧道施工方法

3.2.2 测量放线

首先复核线路中线、水平，根椐线路中心线控制桩及高程控制点在仰坡面标识出隧道中心线及外拱顶标高，并根据暗洞开挖轮廓线在仰坡面画出外拱弧，做为导向墙立模的依据，根据导向墙的里程控制好导向墙内外模的高度，放线时注意考虑预留相应的沉降量。

3.2.3 施作导向墙、安设导向管

（1）工字钢安装：为保证管棚施工刚度，于导向墙内设3榀工字钢架，钢架必须保证其弧度、尺寸及间距均符合设计要求，每节钢架两端均焊连接板，工字钢各单元通过连接板焊接并用螺栓连接牢靠，连接板应密贴，加工后进行试拼检查,每榀钢架每端共需6套螺栓、螺母。钢架安装时应严格按照设计中线及水平位置架设，安装尺寸允许偏差：横向和高程为0～+5cm，垂直度±2°。在灌注混凝土时钢架应全部被混凝土覆盖，钢架保护层厚度不得小于40mm。钢架在加工完毕以后应在水泥地上试拼，钢架周边拼装允许偏差为±3cm，平面翘曲应小于2cm。3榀钢架间纵向采用φ25钢筋按环向1米间距布置，并与钢架焊接牢固，钢架的底脚设在稳固的基岩上，拱脚高度低于上部开挖底线以下15～20cm。拱脚开挖超深时，加设钢板或混凝土垫块。安装工字钢时，应保证工字钢底部至内模顶面的距离达到25cm(即工字钢底部的混凝土保护层厚度)。

（2）导向管埋设：

工字钢架架设完成后，进行导向管的埋设，导向管采用直径为127mm的无缝钢管，其壁厚为4mm，导向管的长度是2.0米，环向间距根据管棚间距而定。

为了防止导向管在灌注混凝土时发生位移，导向管按照设计要求焊接在工字钢架上，并用φ25钢筋固定，焊接图示见图1。导向管中心线位置允许偏差10mm，尺寸允许偏差+10mm。

安装导向管时，应严格控制导向管的环向间距及纵向位置。为满足设计要求，可先在工字钢架顶面标定出导向管的位置，并按间距、方向角要求布置导向管，导向管纵向与线路方向需一致，外插角角度为1°，以免管棚钻机钻孔侵入洞身开挖

3

山区隧道施工方法

断面。为避免混凝土浇注时砂浆进入并堵塞导向管，安装导向管时需与端模抵紧并采取措施使其牢牢固定在端模上。

（3）模板安装：导向墙钢模板之间通过螺栓连接，模板拼装示意图如下图所示。为确保导向墙内模圆顺，导向墙端头模板采用5厘米厚木板安装，木板间连接采用加背撑方式进行加固，木模板与钢模板之间采用扒钉或钢钉连接牢固。在安装模板前应检查模板尺寸除顶面高程允许偏差±10mm，导向墙边缘位置允许偏差＋10mm；模板平整度不得大于5mm，模板表面错台允许偏差2mm。模板安装需牢固可靠，模板与混凝土接触面需涂刷脱模剂。

钢架架立、模板安装及各种预埋件埋设完成后应及时报技术室及质检工程

师复核自检，自检后报监理工程师检查，检查合格后方可进行下道工序施工。

（4）混凝土浇注：混凝土浇注前，需再次对模板、导向管进行检查，并作必要的较正。模板的中线、水平及尺寸必须符合设计要求，预埋件的位置必须正确，模板安装及支架必须牢固紧密，导向墙采用泵送混凝土浇注，施工过程中，需严格控制原材料的质量、加强混凝土的拌合、运输、浇注、养护等各个环节质量控制。混凝土统一由拌合站集中供应，混凝土灌车运输，人工配合机械浇注并捣固密实，浇注顺序为自拱脚两侧对称浇注，直至拱顶。

（5）混凝土拆模及养护

混凝土浇注完毕后，需及时进行养护，养护龄期不得少于7天。混凝土强度达到设计强度的70%后可拆除非承重模板（外模）及端模板，强度达到设计强度的100%后可拆除内模及支架。

3.2.4 封闭开挖面

开挖面采用湿喷混凝土方式封闭，形成止浆墙，防止浆液回流影响注浆效果。喷射砼的强度为C20。

3.2.5 钻孔

(1)钻孔采用管棚钻机进行，钻机平台的高度根据钻机的可范围以及钻孔顺序进行确定，由于钻机钻孔顺序按高孔位向低孔位进行，平台位置相应自上而下进行逐步降低，以满足钻孔需要。

(2)为了便于安装钢管，钻头直径采用115mm。岩质较好的可以一次成孔。钻进时产生坍孔、卡钻时，需补注浆后再钻进。

(3)钻机开钻时，应低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。

(4)钻进过程中经常测定其位置，并根据钻机钻进的状态判断成孔质量，及时处

4

山区隧道施工方法

理钻进过程中出现的事故。

(5)钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。

(6)认真作好钻进过程的原始记录，及时对孔口岩屑进行地质判断、描述，作为洞身开挖时的地质预测预报参考资料，从而指导洞身开挖。

(7)工艺要求

①钻机就位时用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线和导向轴线相吻合。

②需要搭设钻机平台时，应满足承受机具、材料、人员荷载要求，连接牢固、稳定，防止施钻时产生不均匀的下沉、摆动、位移等影响钻孔的质量。

③钻孔时经常测量孔的斜度，发现误差超限应及时纠正，至终孔仍然超限者应封孔，原位重钻。

④在钻孔时，若出现卡钻、塌孔时应注浆后再钻。钻孔时，应认真填好钻孔记录，除记录钻孔深度、方向角外，还应根据钻孔出屑或取芯情况记录不同孔时的围岩情况，达到超前探测围岩的目的。孔钻完之后应进行清孔。

3.2.6 管棚的加工

(1)成孔后要立即清孔并下管，以免因坍孔造成孔内堵塞而无法顺利安装。 (2)长管棚为直径为108mm、壁厚为6mm的无缝钢管。管棚管壁上钻孔，并呈梅花形布置其纵向、横向间距为15cm，尾部为不钻孔的止浆段450cm。钢花管在同一截面的接头数不得超过管数的50%。

(3)管棚在安装前用高压风对孔内进行扫孔、清孔，清除孔内浮渣，确保孔径（孔径不得小于115cm）、孔深符合要求，防止堵孔。

3.2.7 管棚安装

管棚采用顶进安装，奇数孔按照3m→6m→3m→6m顺序安装，偶数孔按照6m→3m→6m→ 3m顺序按照，钢管逐节接长，钢管丝扣连接，丝扣长15cm。

3.2.8 注浆

(1)管棚安装完成后进行注浆，浆液采用水灰比为1：1的水泥浆液，水玻璃东都35波美度，水玻璃模数2.4；注浆顺序原则上由低孔位向高孔位进行。首先对钢花管进行压浆现场试验，根据实际情况调整注浆参数，取得管棚注浆施工经验。

(2)工艺要求

①注浆前应采用喷混凝土、喷混凝土加注浆或加其它的方式对开挖工作面进行封闭，形成止浆墙，防止浆液回流影响注浆效果。

②注浆的顺序原则上由低向高依次进行，有水时从无水孔向有水孔进行，一般采用逐孔注浆。

③注浆压力根据岩层性质、地下水情况和注浆材料的不同而定，注浆初始压力取0.5～1.0Mpa，注浆终压2.0Mpa。

④注浆方式：将注浆阀焊接在钢管上，在管棚口直接注浆，焊接时注意焊接质量，不得出现漏焊现象。

⑤以单孔设计注浆量和注浆压力作为注浆结束标准，其中应以单孔注浆量控制为主，注浆压力控制为辅，注浆至φ108*6mm钢管与导向管之间的空隙连续流出水泥浆为止；注浆时要注意对地表以及四周进行观察，如压力一直不上升，应采取间隙注浆方法，以控制注浆范围，浆液扩散半径不小于0.5m。

⑥注浆时，应对注浆管进行编号（注浆编号应和埋设导向管的编号一致），每个注浆孔的注浆量、注浆时间、注浆压力作出记录，以保证注浆质量，注浆记录包括：注浆孔号、注浆机型号、注浆日期、注浆起止时间、压力、水泥品种和标号、浆液

5

山区隧道施工方法

容重和注浆量。

⑦灌浆的质量直接影响管棚的支护刚度，因此必须设法保证、检验灌浆的饱满、密实。

⑧注浆孔封堵方式：注浆完成后，关闭注浆阀，拔掉注浆管进行下一循环注浆施工。注浆完成后采用M30水泥砂浆紧密充填，增强管棚刚度和强度。

3.2.9 注浆异常现象处理

(1)发生串浆现象，即液浆从其他孔中流出时，采用多台泵同时注浆或堵塞串浆隔孔注浆；

(2)水泥浆压力突然升高，可能发生了堵管，停机检查；

(3)注浆迸浆量很大，压力长时间不升高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间，才能避免产生注浆不饱满。

3.2.10 注浆时应注意事项

(1)水泥浆液水灰比为1：1（重量比），注浆压力：0.5～2.0MPa。

注浆前进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，取得管棚注浆施工经验。注浆结束后用水泥砂浆充填钢管，以增强管棚强度。

单根钢花管的注浆量按Q=πR2Lη估算,式中R为浆液扩散半径，取R=0.6L0; L0为注浆钢花管的间距；L为钢花管长；η为围岩孔隙率。

注浆按钢管施钻顺序从下而上叠加进行，压力逐渐由小加大。

配制浆液时，要注意加料顺序和速度，防止浆液结块。浆液随配随用，用多少配多少，以免造成浪费。配制好的浆液，需经过滤后方可进入泵体，以防杂物堵塞管路或泵体。

(2)注浆施工：采用2台BW-250/50型注浆泵注浆。清孔后，按由下孔至上孔的顺序施工，浆液先稀后浓、注浆量先大后小程序注浆，如遇串孔或跑浆则隔孔灌压。

(3)注浆压力控制：注浆压力按分级升压法控制，由注浆泵油压控制调节。具体调法是：启动注浆泵，正常运转后关闭泵口阀门，泵停止运转后，旋转压力调解旋钮，将油压调在要求的油压刻度值上。随着注浆阻力的增大，泵压随之增高，当达到调定值时，自动停泵。为防止由于压注速度过大，造成上压过快返浆、漏浆等异常现象，影响注浆质量。

(4)结束标准：采用终压和注浆量双控制。一般以单管设计注浆量为标准，当注浆压力达到设计终压不小于20min，进浆量仍达不到设计标准时，也可结束注浆。

(5)清洗注浆系统：达到结束标准后，停止注浆，随即卸下注浆混合器及注浆系统，并用清水清洗干净。以保证下次注浆顺利进行。施工中要加强劳动保护，防止浆液沾染人体。

(6)效果检查：开挖检查浆液渗透及固结状况；据压力浆量曲线分析判断；没达到设计要求时，须补注处理。

3.2.11 剩余导向墙部分浇筑

(1)在预留核心土上搭设支架，支撑已施工套拱，以保证套拱安全。 (2)采用挖掘机挖除导向墙下部强风化岩石至设计标高，安装剩余部分2节直角钢架。开挖断面图见下图：

6

山区隧道施工方法

(3)立模浇筑套拱混凝土，混凝土强度达到设计要求时拆除模板。 (4)拆除支架，挖除核心土部分，进行隧道洞身施工。 长管棚辅助进洞施工适用于进出口为石质较差的Ⅳ、Ⅴ围岩及存在偏压的洞口，对于围岩条件较好的Ⅱ、Ⅲ级围岩可以采用在拱部施作超前小导管或超前锚杆的方式辅助进洞。

对于洞口存在很大偏压及半明半暗的隧道，可以采用在偏压一侧施作挡墙来辅助进洞。

4. 隧道开挖

隧道开挖方式根据围岩的不同可采取全断面法、台阶法、台阶分部法、单侧壁导坑法（CD法）、双侧壁导坑法（DCD法）、中隔壁法（CRD法）等。 开挖方法 全断面法 台阶法 台阶分部法 单侧壁导坑法 双侧壁导坑法 使用围岩级别及说明 Ⅰ、Ⅱ级及Ⅲ级较好围岩地段 Ⅲ级较差、Ⅳ级围岩及Ⅴ级较差地段 适用于土质洞口地段及易塌方围岩地段 适用于地下水丰富的Ⅴ级围岩地段，当为方便采用机械化作业，提高开挖开挖后围岩稳定性差或变形较大时采用 进度，施工中应尽量减少开挖分部， 采用大断面分部 适用于Ⅴ级围岩，隧道跨度大，地表沉陷要求严格，围岩条件特别差 7

备注 台阶长度应有利于施工操作和机械设备效率的发挥，同时应利于支护尽早封闭成环

山区隧道施工方法

适用于大跨度或特大跨度隧道施工，尤其是软弱围岩和受力不均的隧道施工 大跨度隧道围岩特别差时使用 中隔壁法（CD法） 十字中隔壁法（CRD法） 4.1 全断面开挖法

全断面开挖法适用于Ⅰ～Ⅲ级围岩隧道施工，用多功能台架配合人工钻孔，光面爆破。用人工钻锚杆孔，人工安装锚杆并进行锚固或注浆，采用湿喷机进行喷混凝土。根据量测要求布设量测点，并及时进行分析反馈指导施工。见“全断面开挖施工工艺及流程图”。

全断面开挖施工工艺流程图

4.2台阶法

台阶长度5～8m,周边采用光面爆破减少对围岩的震动以控制成形。上台阶风钻钻孔，挖掘机扒碴到下断面，下台阶利用风钻钻孔。下断面出碴利用装载机装碴，自卸汽车运碴至指定的弃碴场地。为确保施工安全量测及时进行。台阶法施工工序见“台阶法开挖施工工艺及流程图”。

8

山区隧道施工方法

台阶法施工工艺流程图

4.3台阶分部法

台阶分部法又称为环形开挖预留核心土法，隧道洞口土质或易坍塌的软弱围岩地段采用台阶分部法开挖。由于上部预留有的核心土支挡着开挖面，能迅速及时的施作拱部初期支护，开挖面稳定性好。其施工方法是将断面分为环形拱部、上部核心土、下部台阶三部分，开挖时环形开挖进尺为0.5-1m左右为宜，不宜过长，上部核心土和下台阶的距离，宜为1倍隧道跨径。施工工艺详见“台阶分部法施工工艺图”：

台阶分部法施工工艺图

施工注意事项：

9

山区隧道施工方法

1） 采用台阶分部法施工时，虽然核心土增强了开挖面的稳定，但是开挖中围岩要经受多次的扰动，而且断面分块多，支护结构形成全断面封闭的时间较长，有可能使围岩变形增大，应结合辅助施工措施对开挖面及其前方的岩体进行预支护或预加固。

2） 小炮开挖或人工开挖，严格控制装药量。

3 ）工序变化处之钢架（临时钢架）设锁脚锚杆，以确保钢架基础稳定。 4 ）导坑开挖孔径及台阶高度可根据施工机具、人员安排进行适当调整。 5 ）核心土与下台阶开挖应在上台阶支护完成且喷射混凝土强度达到70%后进行。

4.4单侧壁导坑法

单侧壁导坑法又称中隔壁法或CD法，适用于地下水丰富的Ⅴ级围岩地段，当开挖后围岩稳定性差或变形较大时。该工法将断面分成两大块，其中每一块均采用上下台阶开法开挖。单侧壁导坑的宽度宜为0.5倍洞宽，临时中隔壁可设置成弧形或直线，其强度应根据地质条件决定，在开挖时导坑左侧采用上下短台阶法开挖，台阶长度宜控制在5～10m。施工工艺详见“单侧壁导坑法施工工艺图”：

单侧壁导坑法施工工艺图

4.5双侧壁导坑法

双侧壁导坑法又称眼镜工法（DCD法），使用于隧道跨度相对较大、地表沉陷要求严格、围岩条件差、单侧壁导坑法难以控制围岩变形地段。该工法将断面分成4块：左右侧壁导坑、上部核心土、下台阶。侧壁导坑的宽度根据机械设备和施工条件确定，尺寸不宜超过断面最大跨度的1/3，左右侧导坑错开的距离，应按开挖一侧导坑。施工工艺详见“双侧壁导坑法施工工艺图”：

10

山区隧道施工方法

双侧壁导坑法施工工艺图

4.6十字中隔壁法

十字中隔壁法又称CRD工法，适用于大跨度或特大跨度隧道断面，特别是软弱维也纳施工和受力不均的隧道。该将隧道整个断面分割成若干个开挖单元，具有台阶法和侧壁导坑法的优点，同时又具有施工速度快、工序转换灵活的特点。施工中各导坑的开挖距离应小于1倍洞径，各导坑应及时封闭成环。施工工艺详见“中隔壁法施工工艺图”：

中隔壁法施工工艺图

11

山区隧道施工方法

5. 初期支护

一般隧道Ⅳ～Ⅴ级围岩由工字钢（或格栅钢架），系统锚杆，钢筋网及喷射混凝土组成，并辅以不同型式的超前支护，而对于普通Ⅲ级围岩则由系统锚杆，钢筋网及喷射混凝土组成。对于Ⅵ 级或Ⅴ级洞口段围岩软弱、压力较大的段落则根据实际情况设置临时仰拱以控制围岩变形。

隧道复合式衬砌支护设计参数表 衬砌 类型 锚 杆 Φ42×3.5mm钢花管L=3.5m （纵）75×120（环） Φ42×3.5mm钢花管L=3.5m （纵）100×120（环） Φ42×3.5mm钢花管L=3.5～6.0m（纵）75×120（环） Φ22药卷锚杆L=3.0m （纵）100×120（环） Φ22药卷锚杆L=2.5m （纵）120×120（环） 初期支护 钢筋网 φ8钢筋网 20×20cm φ8钢筋网 20×20cm φ8钢筋网 20×20cm φ8钢筋网 25×25cm φ8钢筋网 25×25cm 喷射砼 C20喷射砼 厚26cm C20喷射砼 厚24cm C20喷砼 厚24cm C20喷射砼 厚22cm C20喷射砼 厚10cm 钢拱架 20a工字钢 间距75cm 18工字钢 间距100cm 18工字钢 间距75cm 格栅钢架 间距100cm 二次 衬砌 50cm 钢砼 45cm 钢砼 45cm 钢砼 40cm 素砼 35cm 素砼 辅助施工 φ42导管 φ42导管 φ42 导管 φ22锚杆 S5a Ⅴ级 围岩 SX5a Ⅳ级围 岩 Ⅲ级围 岩 S5b S4 S3 — 5.1 超前大管棚

在隧道明暗交接处（明洞2m范围内）设护拱。待开挖到护拱基础后，视基底地质情况采取不同的护拱基础方案。若基础地质为好的岩层，照设计施工即可；若基础地质为土层，则需视情况采取不同的基础加固方案(如打小导管注浆对基底及侧坡加固等)。

在大管棚施工前，按设计架立3榀I18工字钢支撑并与超前管棚的导向管（间距40cm）相焊接，每榀工字钢之间环向间距为75cm ，采用ø25纵向连接筋连接，间距1m，使其成为一个稳固的框架。框架固定后即可吊模施作护拱砼，分层对称的灌注C25砼。护拱厚60cm，内、外模可采用木模板。护拱部位开挖方案根据现场地质条件确定，采用预留核心土开挖方案。做到钢拱架底脚坚实、孔口管位置准确、护拱混凝土成型美观。护拱施工见施工工艺流程图。

（1）施工工艺流程图

12

山区隧道施工方法

隧道洞口超前长管棚施工工艺流程图地质调查 浆液选择现场试验配比试验注浆设计效果检查注浆参数设备准备管材加工制定施工方案施工准备材料准备边仰坡开挖预留核心土导向墙钢拱架架立导向墙立模钻机就位钻孔Φ127导向管安装导向墙混凝土浇筑安装Φ108长管棚机具准备导向墙施工安孔口止浆塞连接止浆管注浆站布置浆液配制注 浆效果检查不合格补充注浆开 挖合格 （2）工艺要点

施钻前搭设钻孔平台，并检查其安全稳定性，在施钻进程中及时记录和收集岩性及钻孔参数。管棚钢管采用节长3m、6m, Φ108×6热轧无缝钢管,以长15cm的丝扣连接,其洞口打设夹角相对隧道纵坡1°,要求偏离设计位置的施工误差不得大于20cm,沿隧道纵向同一横断面的接头数不大于50%,相邻接头应至少错开1m以上.钢管上按梅花形钻Φ8-10mm的小孔。

注浆参数：水泥浆水灰比为1：1；水玻璃浓度为：35波美度，模数2.4，注浆压力为初压0.5～1.0MPa，终压2.0MPa。

注浆结束后及时清除管内浆液，并用M30水泥砂浆紧密充填，增强钢管的刚度和强度。

13

山区隧道施工方法

注浆孔10加劲箍钢管钢花管构造25固定筋L=90cm127孔口套管焊接

开钻前应根据设计图纸将管棚孔定出，并做出标记，钻孔采用大管棚机进行钻孔，开孔时钻速不宜太高，钻深约30～50cm后转入正常钻速。钻到设计深度后，将钢管打入管棚眼中。进行注浆。钻孔顺序由高孔位向低孔位，直到设计要求完成隧道周边注浆管棚数量。当出现卡钻、塌孔时应注浆后再钻。钻孔外插角度的控制：用简易垂球量角器测量管棚仰角，随时调整钻孔外角度直到符合设计要求。

大样I18型钢5.2 超前小导管

施工工艺见“超前小导管施工工艺流程图” 地质调查 现场试验 效果检查 制定施工方案进入施工 注浆站布置 浆液配制 浆液选择 配比试验 注浆参数 设备准备 管材加工 施工准备 材料准备 机具准备 喷混凝土封闭掌子面 注浆设计 钻孔打小导管 安孔口止浆塞 连接止浆管 注 浆 开 挖 超前小导管施工工艺流程图

14

山区隧道施工方法

采用现场加工小导管，喷射混凝土封闭岩面，凿岩机钻孔并将小导管打入岩层，注浆泵压注水泥浆。

小导管采用外径φ42mm钢花管，管壁四周按40cm间距梅花形、钻设φ8mm压浆孔，钻孔角度、深度、密度及浆液配比符合设计要求，注浆压力符合规范要求。

超前小导管施工时，钢管与隧道纵轴线以100～300外倾角打入拱部围岩，钢管环向间距40cm，每打完一排导管后，依次完成开挖拱部及第一次喷射混凝土、架设钢拱架、初期支护。导管纵向间距根据围岩级别和衬砌形式作相应调整，但应保持不小于1m的搭接长度，超前小导管尾部要求焊接于钢支撑上，连接成整体。

超前小导管采用水泥单浆液，注浆参数如下：水泥浆液水灰比1：1；注浆压力：0.5—1.0MPa。超前小导管可以从型钢钢拱架腹部穿过。

注浆异常的处理：发生串浆时，在有多台注浆机的条件下，同时注浆，当注浆机较少时将串浆孔及时堵塞，轮到该管注浆时，再拔下堵塞物，用铁丝或细钢筋将管内杂物清除并用高压风或水冲洗，然后再注浆。

水泥浆进浆量很大，压力长时间不升高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间。

5.3 超前锚杆

超前锚杆施工工艺见“超前锚杆施工工艺流程”

钢架加工 施工准备 锚杆孔位放样 钻孔设备就位 钻孔外插角确定 钻孔 清孔 成孔检查 填塞锚固剂 安装锚杆 架立钢架 钢架与锚杆连接 超前锚杆施工工艺流程图

15

锚杆制作 山区隧道施工方法

施工时，锚杆按设计的环向间距5°～30°外插角插入拱部围岩。超前锚杆长5.0m,环向间距40cm，搭接长度不少于1.0m。

超前锚杆以紧靠开挖面的钢拱架为支点，通过锚固剂将锚杆与围岩固结，并与钢拱架连接形成柔性支护环。

5.4 系统锚杆

（1）Φ22砂浆（药卷）锚杆施工

锚杆采用一般气腿式凿岩机钻孔,所有锚杆都必须安装垫板，垫板应与喷射混凝土紧密接触,锚杆施工宜在初喷后及时进行。Ⅳ、Ⅴ级围岩系统锚杆尾端应预留足够长度，确保锚杆垫板能够在复喷完成后安装，以便于锚杆质量检测。锚杆施作位置用红漆进行标识。

普通砂浆锚杆采用HRB335螺纹钢筋现场制作，长度根据围岩状况及设计确定。砂浆拌合均匀，随拌随用，注浆时注浆管要插至距孔底5～10cm处，开始注浆后，徐徐均匀地将注浆管抽出，并始终保持注浆管口埋在砂浆内，以免砂浆出现空洞，随即迅速将杆体插入，锚杆杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%，实际粘结长度亦不应短于设计长度的95％，若孔口无砂浆流出，应将杆体拔出重新注浆；灌浆工作连继不中断，保证锚杆、砂浆、围岩间的粘结力。砂浆强度不低于M20，药包采用专用锚固剂药包，锚杆抗拔力不低于50KN。

锚杆施工工艺流程见：“锚杆施工工艺流程图”。 施工准备

初喷混凝土面上标注孔位 原材料检验 钻孔 锚杆加工 锚固剂 砂浆 锚杆 锚杆 清孔 砂浆配比

孔中压入砂浆 浸湿锚固剂

插入锚杆体 孔中塞入锚固剂

顶入锚杆体 、 待强 固定锚杆体 、 待强

安装垫板 不合格 质量检查

合格 补强处理

结束

锚杆施工工艺流程图

16

山区隧道施工方法

5.6 钢筋网

钢筋网使用前清污除锈，现场预点焊成网片，在围岩表面喷射一层砼后挂设，随受喷面起伏铺设，钢筋网与锚杆联结牢固，喷射砼时不产生晃动。网片铺设时应紧贴支护面，并保持30mm～50mm的保护层。

网片加工与铺设应符合下列要求：钢筋网所采用钢筋型号和网格尺寸必须符合设计要求；钢筋网铺设前必须进行除锈；钢筋网片应与锚杆、钢纤钉、钢拱架牢固焊接，网片搭接长度不得少于20cm。

5.7 钢拱架

5.7.1 钢架加工要点

1）钢架分节段制作，每节段长度根据设计尺寸及开挖方法确定，不大于4m。每片节段应编号，注明安装位置。型钢钢架采用冷弯法制作成型。钢架节段必须采用工厂化加工制作方案。

2）拱架接头钢板厚度及螺栓规格必须符合设计要求；接头钢板螺栓孔必须采用机械钻孔，孔口采用砂轮机清除毛刺和钢渣，要求每榀之间可以互换，严禁采用气割冲孔。

3）钢架加工尺寸应符合设计要求，其形状应与开挖断面相适应。

4）不同规格的首榀钢架加工完成后，应放在平地上试拼，周边拼装允许偏差为±30mm，平面翘曲应小于20mm。

5）连接方式：工字钢通过A3连接钢板和4个M20螺栓进行连接。

5.7.2 钢架安装施工工艺

钢架安装施工工艺流程见图。 钢架加工质量验收 钢架组拼

测量放样 清除底脚浮渣 安装钢架 和系统锚杆焊连定位 加设鞍形垫块 打锁脚锚杆 焊纵向连接筋 隐蔽工程检查验收 钢架安装施工工艺流程框图

5.7.3钢架安装施工要点

1）钢架安装前应检查开挖断面轮廓、中线及高程，有欠挖需及时处理。

2）钢架安装应确保两侧拱脚必须放在牢固的基础上。安装前应将底脚处的虚渣及其他杂物彻底清除干净；脚底超挖、拱脚标高不足时，应用喷射混凝土填充；拱脚高度应低于上半断面底线15～20cm，当拱脚处围岩承载力不够时，应向围岩方向加设钢垫板、垫梁或浇注强度不低于C20的混凝土以加大拱脚接触面积。

3）钢架分节段安装，节段与节段之间应按设计要求连接。连接钢板平面应与钢

17

山区隧道施工方法

架轴线垂直。

4）相邻两榀钢架之间必须用纵向钢筋连接，连接钢筋直径不应小于18mm，连接钢筋间距不应大于1.0m。

5）钢架立起后，根据中线、水平将其校正到正确位置，然后用定位筋固定，并用纵向连接筋将其和相邻钢架连接牢靠。钢架安装时应垂直于隧道中线，竖向不倾斜、平面不错位，不扭曲。上、下、左、右允许偏差±50mm，钢架倾斜度应小于2°。

6）钢架在初喷混凝土后安装，应尽可能与围岩或初喷面密贴，有间隙时应采用混凝土垫块楔紧，严禁采用片石回填。

7）钢架应严格按设计架设，间距必须符合设计要求，拱架安装位置采用红油漆进行标注，并编写号码。

8）下导坑开挖时，预留洞室的位置也要按设计要求进行支护，只有在施工二衬时方可拆除，以确保安全。

9）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。

10）钢架应经常检查，如发现破裂、倾斜、弯扭、变形以及接头松脱填塞漏空等异状，必须立即加固。

11）钢架的抽换、拆除，应本着“先顶后拆”的原则进行，防止围岩松动坍塌。

5.8 喷射混凝土

隧道采用湿式喷射工艺，选用符合国家标准的普通硅酸盐水泥；细骨料选用细度模数大于2.5的硬质洁净中粗砂，含水率控制在5%～7%；粗骨料选用粒径5～10mm的连续级配碎石或卵石，喷射混凝土骨料级配要求见表5-11；化验合格的拌和用水；外加剂的选用须经监理工程师批准，其初凝时间不大于5min，终凝时间不大于10min。干喷工艺见“湿式喷射混凝土工艺流程图”：

18

山区隧道施工方法

配备设备及劳力组织方法砼制备运输方案、喷射方法方案报批喷砼试验配合比报批材料试验报告材料、机具、劳力准备风、水、电准备断 面 检 查清 洗 岩 面施工准备强制式拌合机拌和混凝土制备分次投料拌和混凝土运输湿喷机先墙后拱、分层分区进行初 喷S形运动、螺旋状喷射复 喷首层着重填平、补齐砼运输车运输砼强度检查：压试件质量检查其他项目质量检查结 束

湿式喷射混凝土工艺流程图

施工要点：

1）喷射混凝土作业前应做好下列准备工作

（1）岩面有渗水漏出时，先引排处理。当局部出水量较大时，可采用埋管、凿槽、树枝状排水盲沟等措施，将水引导疏出后再喷射混凝土。混凝土中可根据试验结果增添外加剂以确保喷射混凝土质量。

（2）埋设标志或利用锚杆外露长度以控制喷射混凝土的厚度，以确保最小厚度满足设计要求。

（3）检查材料、机具、劳力的准备情况，检查风、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。

（4）选用符合施工要求的水泥、砂等原材料，原材料按要求送检后方可使用。 2）喷射作业

（1）隧道开挖后应立即对岩面喷射混凝土，以防岩体发生松弛。

（2）喷射作业应分段、分片依次进行，喷射顺序自下而上进行，每次作业区段纵向长度不宜超过6m。

19

山区隧道施工方法

（3）喷射混凝土作业需紧跟开挖面时，下次爆破距喷射混凝土作业完成时间的间隔不小于4h。

（4）喷射混凝土混合料应随拌随喷，回弹物不得重新用作喷射混凝土材料。 （5）一次喷射厚度应根据设计厚度和喷射部位确定，初喷厚度不小于40～60mm。复喷一次喷射厚度拱顶不得大于100mm、边墙不得大于150mm。首层喷混凝土时，要着重填平补齐，将小的凹坑喷圆顺。岩面有严重坑洼处采用锚杆吊模模喷混凝土处理。

（6）喷射作业应以适当厚度分层进行，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行。若终凝后间隔1h以上且初喷表面已蒙上粉尘时，受喷面应用高压风水清洗干净。

（7）喷射混凝土作业时喷嘴应垂直岩面；喷嘴距岩面距离以0.6m～1.2m为宜，喷射料束与受喷面垂线成5°～15°夹角时最佳；喷射时，应使喷射料束螺旋形运动；喷射机工作压力应控制在0.1～0.15MPa。

（8）钢架与壁面之间的间隙应用混凝土充填密实；喷射混凝土应由两侧拱脚向上对称喷射，并将钢架覆盖、保证将其背面喷射填满，粘结良好。拱脚基础喷射混凝土要密实，严禁悬空。

（9）喷混凝土终凝2h后，应喷水养护，养护时间不少于7d；隧道内环境温度低于5℃时，不得喷水养护。

（10）冬季施工时，喷射混凝土作业区的温度不应低于5℃，混合料进入喷射机的温度不应低于5℃，在结冰的岩面上不得进行喷射混凝土作业。混凝土强度未达到6MPa前不得受冻。

6. 仰拱及二衬施工

隧道施工中仰拱及二衬须紧跟掌子面进行，仰拱施作距掌子面距离Ⅳ级围岩小于50m，Ⅴ级及以上围岩小于35 m，二衬施作距掌子面距离Ⅲ级围岩小于120 m，Ⅳ级围岩小于80m，Ⅴ级及以上围岩小于50 m，对浅埋、破碎及软弱（强风化）围岩等特殊复杂地段，二衬须紧跟掘进工作面，施工时特别注意掌子面掘进对二衬的影响。

6.1 仰拱（铺底）施工

有仰拱的地段采用仰拱先行的施工方法，以起到早闭合，防塌方的作用，并能够营造良好的施工环境。为保证工期要求，减少仰拱及填充对施工进度的影响，降低施工干扰，开挖和浇筑混凝土时利用仰拱栈桥保证运碴车辆和其他车辆的通行。仰拱宜全宽一次浇筑，仰拱混凝土与填充混凝土分开浇筑。

6.1.1 仰拱与铺底施工工艺流程

仰拱和铺底的施工工艺流程分别见下图。

拱墙部位开挖 仰拱部位开挖 安装仰拱 钢架，砼垫 层找平，进 行仰拱初 支施工

20

安装拱脚排水管，立模，绑扎仰拱二衬钢筋，浇筑仰拱砼 立模，进行仰拱上填充层施工 仰拱施工工艺流程框图

山区隧道施工方法

立模，浇筑铺底砼 洞身开挖 清 底 安装横向盲沟 铺底施工工艺流程框图

6.1.2 仰拱施工主要方法：

①仰拱采用爆破法开挖，开挖时隧道底两隅与侧墙联接处应平顺开挖，避免引起应力集中。边墙钢架底部杂物应清干净，保证与仰拱钢架连接良好。

②施作仰拱砼时必须将基底清理干净，并且注意及时排水。

③测量放样后，根据放样情况支立仰拱模板，排干积水，绑扎钢筋，经监理工程师验收合格后浇注混凝土。砼在拌和站拌制，砼泵送入模，振捣器振捣密实。

④仰拱和填充层一次立模施工时，应先按设计完成仰拱混凝土施工，适当间歇后，再改变混凝土配比，进行填充层混凝土施工。

6.1.3 仰拱施工注意事项：

① 仰拱开挖不允许欠挖，超挖部分采用同级混凝土回填。

②施作仰拱混凝土时将基底清理干净，并且注意及时排水。支立模板，排干积水，经监理工程师验收合格后浇筑混凝土，仰拱整体浇筑，一次成型。

② 仰拱的钢筋绑扎和浇筑采用大样板，以保证钢筋保护层的厚度，确保不露筋。 ④填充混凝土在仰拱砼终凝后进行浇筑，一次浇筑到位。

6.2 防排水施工

6.2.1 防水措施 （1） 洞身防水

在隧道初期支护和二次衬砌之间铺设350g/m2无纺土工布+1.5mm厚HDPE防水板。二次衬砌采用防水砼，砼浇注时加入防水剂，二衬砼防水等级达到S8；沉降缝处采用中埋式橡胶止水带防水，施工缝处采用带注浆管遇水膨胀止水条。

（2） 防水层铺设

在隧道初期支护和二次衬砌之间铺设350g/m2无纺土工布+1.5mm厚HDPE防水板，防水板除仰拱外，均满铺。

①施工准备及基面处理

彻底清除各种异物，如：石子、沙粒等，做到现场平整干净，基面应平整，不能出现酥松、起砂、无大的明显的凹凸起伏，铲除各类尖锐突出物体，如：钢筋头、铁丝、凸出在作业面上的各种尖锐物体，并且清除地面积水。

根据图纸高程尺寸，定好基准线，准确无误地按线下料。 施工设备如焊接机、检漏器、热风、电闸箱等，在工作前要做好检查和调整。确保设备正常运行，达到焊接要求，保证工程质量。

③ 防水板材的焊接

板材采用双缝热熔自动焊接机焊接。依据板材的厚度和自然环境的温差调整好焊接机的速度和焊接温度进行焊接。焊接完后的卷材表面留有空气道, 用以检测焊接质量。焊接按规范要求搭接不小于10cm，焊接不得小于2cm，对于防水板有破损的，需将防水布进行补焊好，保证其防水性。焊接具体见“防水板焊接示意图”。

21

山区隧道施工方法

防水板焊接示意图

检查方法：用5号注射针与压力表相接，用打气筒进行充气,在0.2MPa压力作用下5分钟不小于0.16MPa。否则应补焊至合格为止。

④ 防水板材的铺设、固定

根据实际情况下料，按基准线铺设防水板；用防水板材专用塑料垫和钢钉把缓冲层固定在基面上,应用暗钉圈焊接固定塑料防水板,最终形成无钉孔铺设的防水层。打孔成梅花型布置，间距1.1m为宜如，“防水板固定示意图”。

防水板固定示意图

围岩喷混凝土土工布防水板热融衬垫垫片水泥钉在清理好的基面上铺设固定土工布垫层。在喷射砼隧道拱顶部标出隧道纵向的中心线，再使裁剪好土工布垫层中心线与喷射砼上的标志相重合，从拱顶部开始向两侧下垂铺设，用射钉固定垫片将土工布固定在喷射砼面上。水泥钉长度不得小于50mm。

铺设固定防水板。先在隧道拱顶部的土工布上标出隧道纵向的中心线，再使防水卷材的横向中心线与这一标志相重合，将拱顶部的防水卷材与热融衬垫片焊接，再像土工布垫层一样从拱顶开始向两侧下垂铺设，边铺边与热融衬垫焊接。

铺设时特别注意与土工布密贴，并不得拉得太紧，一定要留出余量，环向一般留8～10%余量，纵向留4～6%余量，以保证防水板铺挂时留有一定的空间，保证衬砌时能紧贴岩面，做到松紧适当。

将防水板专用融热器对准热融衬垫所在位置进行热合，一般5秒钟即可。两者粘结剥离强度不得小于防水板的抗拉强度。

6.2.2 隧道排水

隧道排水采用纵、横及环向排水管结合的排水体系。

（1）环向排水管采用Φ5cmHDPE单壁打孔波纹管，全隧道除明洞地段不设置外其余地段均设置。Ⅴ级围岩富水地段设置间距加密至5m，其安设在防水层和二次衬砌之间，排水管与预埋在边墙脚内的Φ11cmHDPE纵向双壁打孔波纹管用三通连接。

22

山区隧道施工方法

（2）在岩壁和喷砼表面渗漏水较集中处铺设Ω型弹簧排水管，其中Ⅴ级围岩地段设置间距为5m，Ⅳ级围岩地段设置间距为10m，Ⅲ级围岩地段设置间距为20m。施工中可根据实际滴漏水情况作适当调整。

（3）裂隙股水通过Φ5cmHDPE单壁波纹管直接引入边墙脚内处纵向Φ11cmHDPE双壁打孔波纹管。

（4）横向排水管为Φ11cmHDPE双壁波纹管，将纵向排水管与路基侧向盲沟连通。纵、横向排水管采用三通连接。

（5）横向排水盲管采用Φ5cmHDPE单壁打孔波纹管，设置在无仰拱段。 （6）施工时HDPE波纹管须打孔时，应采用机械打孔,环向排水管打孔范围270°，纵向排水管打孔范围为180°，透水孔应均匀分布，同时应外裹无纺土工布，保证纵、横向排水管不被压碎和堵塞，以确保排水系统畅通。

防排水示意图如下：

隧道排水平面布置图

隧道防排水示意图

23

山区隧道施工方法

6.2.2 止水带安设

止水带安设采用安设钢筋卡工艺施工。沿衬砌模筑砼端面中轴线每隔不大于0.5m钻一直径为φ12mm的钢筋孔；将制成的钢筋卡，由待灌砼侧向另侧穿入，内侧卡紧止水带之半，另一半止水带平靠在挡头板上；待砼凝固后拆除挡头板，将止水带靠钢筋拉直、拉平，然后弯钢筋卡套上止水带。止水带接头处搭接长度不少于10cm。

6.2.3 止水条安设

止水条施工时，在先灌注的模筑砼端面上预留凹槽，将止水条在凹槽内用水泥钉固定牢固后再灌注新砼。

止水条连接方式采用先将需对接的两根止水条端部的注浆管部分切削去3～5cm，然后将配置的小三通直接端头分别插入连接的两根止水条的注浆孔内，小三通上横向端头则伸入备用注浆管内，需保证止水条贴合紧密，注浆连接件固定粘结。

6.3衬砌施工

洞身采用整体式液压钢模衬砌台车进行混凝土衬砌，混凝土输送泵泵送入模，振捣器振捣。

24

山区隧道施工方法

6.3.1 施工工艺

二次衬砌施工工艺见“衬砌施工工艺流程图”

根据监控量测确定施作二次衬砌时间 不合格 进行欠挖处理 检测衬砌断面 前方铺设防水层 施作衬砌钢筋（如有） 轨道高程 布设轨道 测量控制 轨 距 台车移位 模板中心高及净空检测 中砂 碎石 水泥 水 外加 剂 台车就位 含水量测定 面板整修 预埋件 止水条(带)安装 施工配合比 涂脱模剂 拌 和 楼 挡头板安装 输送管道安装 台车加固 基仓清理 坍落度检查 取样三组 砼搅拌 混凝土浇注 拱部至少一组 压拱部试件 拆 模 输送泵 养 护 衬砌施工工艺流程图

25

山区隧道施工方法

6.3.2 衬砌模板台车

⑴ 一般要求

① 二次衬砌施工应采用全液压自动行走的整体衬砌台车，衬砌台车应结构尺寸准确，各种伸缩构件、液压系统、电气控制系统运行良好，合理设置各支承机构；应满足自动行走要求，并有闭锁装置，保证定位准确。

② 二衬台车必须在隧道进洞前进场，连拱隧道、小净距隧道一端必须要有两部二衬台车，以确保左右线开挖、二衬的合理步距，确保结构安全。对加宽段处在Ⅳ、Ⅴ级围岩段落的，应专门配备加宽段整体衬砌台车，以确保加宽段二衬及时施作。

③ 台车整体模板板块由面板、支撑骨架、铰接接头、作业窗等组成，当衬砌断面较大，所承受荷载较大时，支撑骨架应制成桁架结构，并尽量减少板块接缝数量。模板及支架应具有足够的强度、刚度、稳定性和抗上浮能力，能安全承受所浇筑混凝土的重力、侧压力以及在施工中可能产生的各项荷载。模板不凹凸、支架不偏移、不扭曲，满足多次重复使用不变形。台车设计应便于整体移动、准确就位，台车主要构造参见下图。

开挖轮廓线拱架及模板工作平台风管作业窗台车门架 自卸车外型尺寸2500二次衬砌模板台车正立面示意图（单位:mm）10000(2000X5)钢模板3435上下人梯2400P43钢轨二次衬砌模板台车侧立面示意图（单位：mm）

④台车模板支撑桁架门下净空应满足隧道衬砌前方施工所需大型设备通行要求；桁架各层平台的高度要满足砼施工要求，利于工人进行安管、混凝土捣固等施工作

26

山区隧道施工方法

业，必须要有上下行的爬梯

⑤ 为保证衬砌净空，模板外径应考虑变形量适当扩大，作为预留沉降量。 ⑥ 两车道二衬台车面板钢板厚应不小于10mm；三车道二衬台车面板钢板厚应不小于12mm；四车道的二衬台车必须经过计算，邀请有关专家研究审查后定制。为减少二衬模板间痕迹，外弧模板每块钢板宽度推荐采用2m，但不应小于1.5m，板间接缝按齿口搭接或焊接打磨。

⑦ 为确保二衬台车具有一定的刚度和强度，推荐两车道台车每延米重量应不低于6.8t，三车道台车每延米重量应不低于8.5t。

⑧ 应在3m、5.3m、拱顶处设置作业窗，作业窗口间距纵向不宜大于3m，横向不宜大于2.5m，窗口尺寸50cm×50cm，且应整齐划一；作业窗周边应加强，防止周边变形，窗门应平整、严密、不漏浆。

⑨ 二衬台车的长度应根据隧道的平面曲线半径、纵坡合理选择，长度一般为10～12m，对曲线半径小于1200m的台车长度不应大于9m。

⑩ 衬砌台车应工厂制造、现场拼装，现场拼装时应检查其中线、断面和净空尺寸等；衬砌前对模板表面进行彻底打磨，清除锈斑，涂油防锈；对模板板块拼缝进行焊联并将焊缝打磨平整，抑制使用过程中模板翘曲变形而影响砼表面质量，避免板块间拼缝处错台。

⑪ 对已使用过的二衬台车。对各种伸缩构件、液压系统、电气控制系统运行状况进行严格的调试，确保使用状态良好，否则应予更换。必须更换新的外弧模板，并经专业模板厂家整修合格。

⑵ 拼装调试

① 二衬台车现场拼装完成后，必须在轨道上往返走行3～5次后，再次紧固螺栓，并对部分连接部位加强焊接以提高其整体性。

② 检查台车模板尺寸要求准确，其两端的结构尺寸相对偏差不宜大于3mm，否则需进行整修。衬砌前对钢模板表面采用抛光机进行彻底打磨，清除锈斑，涂油防锈。

③ 挡头模板应具备承受混泥土压力的强度和刚度，厚度应适当加厚，安装稳固、严密。

④ 施工过程中出现二衬错台，应暂停二衬施工，全面查找原因，重点查找台车就位加固措施是否有效、混凝土输送管是否固定、挡头模板或两边模板是否变形等，要及时整修加固，经监理工程师同意后方可继续二衬施工。

⑤ 每施作衬砌500～600m，台车应全面校验一次，校验可在隧道加宽带进行。

内 容 衬砌台车长度 模板外观尺寸 两端的结构尺寸相对偏差 梁体模板厚度 每块模板宽度 每延米台车重量 行走机构 台车架、液压、支撑系统 工作窗口

衬砌台车有关要求 要 求 一般为10～12m；小于1200m半径隧道，二衬台车不大于9m。 满足设计要求 不大于3mm 两车道不小于10mm，三车道不小于12mm。 不小于1.5m，推荐为2m。 两车道不小于6.8吨，三车道不小于8.5吨。 行动自如、制动良好。带有液压推杆制动器。 足够的刚度和强度；液压缸采用液压锁锁定，同时采用支承丝杠进行机械锁定。 布局合理，封闭平整 27

山区隧道施工方法

6.3.3 施工要点 ⑴ 二次衬砌钢筋

① 应严格执行“三个集中”的原则，钢筋集中加工、统一配送。 ② 钢筋安装应满足：

A、横向钢筋与纵向钢筋的每个节点均必须进行绑扎或焊接。

B、钢筋焊接搭接长度应满足设计及规范要求，受力主筋的搭接应采用焊接，焊接搭接长度及焊缝应满足规范要求。

C、相邻主筋搭接位置应错开，错开距离不应小于1000mm。 D、同一受力钢筋的两个搭接距离不应小于1500mm。

E、箍筋连接点纵横向筋的交叉连接处，必须进行绑扎或焊接。 F、钢筋其他的连接方式应符合相关规范的规定。

G、安装钢筋时，钢筋长度、间距、位置、保护层厚度应满足设计要求。 ③ 钢筋制作必须按设计轮廓进行大样定位。

④ 为确保二衬钢筋定位准确、钢筋保护层厚度符合要求，需采取以下措施： A、先由测量人员用坐标放样在调平层及拱顶防水层上定出自制台车范围内前后两根钢筋的中心点，确定好法线方向，确保定位钢筋的垂直度及与仰拱预留钢筋连接的准确度。钢筋绑扎的垂直度采用三点吊垂球的方法确定。

B、用水准仪测量调平层上定位钢筋中心点高程，推算出该里程处圆心与调平层上中心点的高差，采用自制三角架定出圆心位置。

C、圆心确定后，采用尺量的方法检验定位钢筋的尺寸是否满足设计要求，对不满足要求位置重新进行调整，全部符合要求后固定钢筋。钢筋固定采用自制台车上由钢管焊接的可调整的支撑杆控制。

D、定位钢筋固定好后，根据设计钢筋间距在支撑杆上用粉笔标出环向主筋布设位置，在定位钢筋上标出纵向分布筋安装位置，然后开始绑扎此段范围内钢筋。各钢筋交叉处均应绑扎。

E、钢筋保护层应全部采用高强砂浆垫块来控制，不得使用塑料垫块。

F、要求主筋纵向间距、分布筋环向间距、内外层横向间距、保护层厚度符合设计要求。

⑵ 矮边墙施工

① 推荐二衬与矮边墙同时浇筑，提高二衬整体质量。整体浇筑时，要求二衬台车下增加矮边墙模板。

② 矮边墙顶面高程按台车侧模底部高程确定；施工时按规范预埋连接钢筋或榫石，并对与二衬混凝土接触面进行凿毛，在围岩变化处设置好沉降缝；二衬混凝土浇注前用水将其表面湿润，清除杂物。边墙模板应采用一次成型的弧形钢模。

③ 对设计有二衬钢筋的段落，预埋的接地扁铁应与钢筋焊接；无衬砌钢筋的也应尽量与锚杆头进行焊接，以确保接地电阻满足设计要求。

⑶ 预留洞室和预埋件

预留洞室模板及预埋件在钢筋砼衬砌地段，宜固定在钢筋骨架上；在无筋衬砌地段采取在衬砌台车模板上钻孔，用螺栓固定。

预留洞室模板宜采用钢模，承托上部混凝土重量时应加强支撑、确保混凝土成型质量合格。

⑷ 台车就位

① 台车模板就位前应仔细检查防水板、排水盲管、衬砌钢筋、预埋件等隐蔽工程并做好记录；台车就位后应检查其中线、高程及断面尺寸等并做好记录。

28

山区隧道施工方法

② 台车模板定位采用五点定位法，即：以衬砌圆心为原点建立平面坐标系，通过控制顶模中心点、顶模与侧模的铰接点、侧模的底脚点来精确控制台车就位。曲线隧道应考虑内外弧长差引起的左右侧搭接长度的变化，以使弧线圆顺，减少接缝错台。

③ 台车模板应与混凝土有适当的搭接（≥10cm，曲线地段指内侧），撑开就位后检查台车各节点连接是否牢固，有无错动移位情况，模板是否翘曲或扭动，位置是否准确，保证衬砌净空。为避免在浇注边墙混凝土时台车上浮，还须在台车顶部加设木撑或千斤顶。同时检查工作窗状况是否良好。

④ 衬砌台车必须由经培训过的台车驾驶员专人操作，对控制面板、油路、顶缸等重点部件要加强管理维修。

⑤ 风、水、电、管路通过衬砌台车时，应按规范办理，并布置整齐；照明应满足混凝土捣固等操作需要；管线台车施工区域内的临时改移，要加强洞内外的联系，班组间密切配合，提高操作人员安全教育，设专人巡查，严防触电及管路伤人事故。

⑥ 台车作业地段进行吊装作业时，应有专人监护，统一指挥，并设标志，禁止通行。

⑸ 安装挡头模板、止水带等

① 台车端部的挡头模板应按衬砌断面制作以保证设计衬砌厚度，并可适当调整以适应其不规则性，其单片宽度不宜小于300mm，厚度不小于30mm。

② 挡头模板结构应能保证衬砌环接缝榫接，以保证接头处质量，增强其止水功能。

③ 挡头板应定位准确、安装牢固，其与岩壁间隙应嵌堵紧密。 ④ 挡头板顶部应留有观察小窗口，以观察封顶混凝土情况。 ⑤ 止水带等安装见本篇第6章防水与排水的相应内容。 ⑹ 配合比设计 ① 性能要求

A、各种原材料及外加剂满足规范要求，满足设计强度要求。

B、流动性好、坍落度衰减慢、初凝时间相对较长、终凝时间相对较短，以满足泵送混凝土施工要求，减少裂纹出现。

C、干缩性小，满足抗渗性要求。

D、水化热低且水化热高峰值发生在混凝土达到一定强度之后，以承受由于水化热产生的温度应力。

E、混凝土有早强性能，特别是拱肩部位，以利于模板早拆，满足衬砌快速施工需要。

② 配合比设计要点

A、配合比根据原材料质量及设计砼所要求的强度、耐久性、抗渗指标、施工和易性、凝固时间、运输灌注和环境温度条件通过试配确定，推荐采用“双掺”技术。

B、混凝土坍落度一般控制在13～18cm，根据混凝土灌注部位不同，墙部混凝土坍落度宜小，拱部混凝土坍落度宜大。在保证混凝土可泵性的情况下，宜尽量减小混凝土的坍落度，并提高混凝土的和易性、保水性，避免混凝土泌水。

C、配合比设计时应采取措施以使反弧部位混凝土减少气泡、麻面等质量通病的发生。

⑺ 混凝土施工

① 二衬混凝土灌注前应重点检查以下几点：

A、复查台车模板及中心高程是否符合要求，仓内尺寸是否符合要求。

29

山区隧道施工方法

B、台车及挡头模板安装定位是否牢靠。

C、衬砌钢筋、防水板、排水盲管、止水带等安装是否符合设计及规范要求。 D、模板接缝是否填塞紧密。 E、脱模剂是否涂刷均匀。

F、基仓清理是否干净，施工缝是否处理。 G、预埋件、预留洞室等位置是否符合要求。 H、输送泵接头是否密闭，机械运转是否正常。 I、输送管道布置是否合理，接头是否可靠。

② 混凝土浇注采用泵送浇注工艺，机械振捣密实。

A、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。

拌制混凝土拌合物时，水泥质量偏差不得超过±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%。

B、混凝土浇筑前，必须将基底石渣、污物、和基坑内积水排除干净，严禁向有积水的基坑内倾倒混凝土干拌合物。

C、泵送混凝土前应采用按设计配合比拌制的水泥浆或按骨料减半配制的混凝土润滑管道。

D、混凝土应采用混凝土搅拌运输车运输，确保在运送过程中不产生离析、撤落、及混入杂物。

E、混凝土由下至上分层、左右交替、从两侧向拱顶对称灌注。

每层灌筑高度、次序、方向应根据搅拌能力、运输距离、灌筑速度、洞内气温和振捣等因素确定。为防止浇注时两侧侧压力偏差过大造成台车移位，两侧混凝土灌注面高差宜控制在50cm以内，同时应合理控制混凝土浇注速度。

F、浇筑混凝土应尽可能直接入仓，混凝土输送管端部应设接软管控制管口与浇筑面的垂距，混凝土不得直冲防水板板面流至浇筑位置，垂距应控制在1.2m以内，以防混凝土离析。

G、施工过程中，输送泵应连续运转，泵送连续灌筑，宜避免停歇造成“冷缝”。 如因故中断，其中断时间应小于前层混凝土的初凝时间或能重塑时间；当超过允许时间时，应按施工缝处理：应在初凝以前将接缝处的混凝土振实，并使缝面具有合理、均匀稳定的坡度。凡是未振实又超过该水泥初凝时间的混凝土，应予清除。

H、当混凝土浇至作业窗下50cm，作业窗关闭前，应将窗口附近的混凝土浆液残渣及其它杂物清理干净，涂刷脱模剂，将其关紧，防止窗口部位混凝土表面出现凹凸不平的补丁甚至漏浆现象。

I、隧道衬砌起拱线以下的反弧部位是混凝土浇注作业的难点部位，应对混凝土性能、坍落度及捣固方法进行有效控制，以减少反弧段气泡，有效改善衬砌混凝土表面质量。

J、混凝土的入模温度，在冬季施工时不应低于5℃，夏季施工时不应高于32℃。 K、混凝土应采用振动器振捣密实，并应采取确实可靠的措施确保混凝土密实。振捣时，不得使模板、钢筋、防、排水设施、预埋件等移位。

L、封顶采用顶模中心封顶器接输送管，逐渐压注混凝土封顶。当挡头板上观察孔有浆溢出，即标志封顶完成。

M、拱部混凝土衬砌浇筑时，应在拱顶预留注浆孔，注浆孔间距应不大于3m，且每模板台车范围内的预留孔应不少于4个。

拱顶注浆填充，宜在衬砌混凝土强度达到100%后进行，注入砂浆的强度等级应

30

山区隧道施工方法

满足设计要求，注浆压力应控制在0.1MPa以内。

N、每次混凝土浇筑完成后，应及时清理场地的废弃混凝土及垃圾，保持施工现场整洁。

⑻ 拆模

按施工规范采用最后一盘封顶混凝土试件达到的强度来控制。不承受外荷载的拱、墙混凝土强度应达到5MPa或在拆模时混凝土表面和棱角不被损坏并能承受自重时拆模；当衬砌施作时间提前，拱、墙承受有围岩压力及封顶、和封口的混凝土强度应满足设计要求，一般应在混凝土强度达到设计强度70％以上。

⑼ 养生

应配备养护喷管，在拆模前冲洗模板外表面，拆模后用高压水喷淋混凝土表面，以降低水化热。在寒冷地区，应做好衬砌的防寒保温工作。

养生时间要求：洞口100m养护期不少于14d，洞身养护不少于7d，对已贯通的隧道二衬养护期不少于14d。

⑽ 缺陷处理

拆模后，若发现缺陷，不得擅自修补，经监理工程师批准后方可处理。

① 气泡：采用白水泥和普通水泥按衬砌表面颜色对比试验确定的比例掺拌后，局部填补抹平。

② 环接缝处理：采用弧度尺画线，切割机切缝，缝深约2cm，不整齐处进行局部修凿或经砂轮机打磨后，用高标号水泥砂浆修饰，用钢镘刀抹平，使施工缝圆顺整齐。

③ 对于表面颜色不一致的采用砂纸反复擦拭数次。

④ 预留洞室周边还应先行清理干净，然后喷水湿润，采用高标号、与二衬颜色相统一的砂浆，抹平压光。

⑾人行横洞

A、应按图纸所示位置与正洞同时进行开挖与衬砌。

B、交叉段衬砌结构构造，应制订专门的施工方法和程序。

C、对人行横洞等特殊洞室，宜采用移动式模架和拼装模板施工。 a.边墙基础应与边墙一次浇筑完成，分次浇筑时应处理好接缝。

b.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。

c.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。

d.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。 e.在拱架外缘应采用径向支撑与围岩顶紧，以防混凝土浇筑时拱架变形、移位。 f.拱架、支架应于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。

D、交叉段衬砌混凝土应连续浇筑，不得中断。交叉段的钢筋应相互连接良好，绑扎牢固使之成为整体。

31

山区隧道施工方法

7.常见隧道特殊地质处理

7.1 隧道岩溶处理措施

（1）隧道开挖面外（拱腰以上、基础及路面下）的溶洞发育深度小于2.0m的地段，以及在边墙处发育的溶洞，采用回填方式处理。处理方式为：

a、溶洞在拱腰以上发育，采用泵送C15混凝土回填，为避免回填混凝土对复合衬砌局部产生过大压力，根据溶洞大小，要求在其四周施作约1.2×1.2m间距的锚杆，锚杆深入围岩不小于1.0m。回填施工完后再施作喷射混凝土和钢筋网初期支护等，并在集中出水点处设置11cmHDPE透水管。

b、溶洞在边墙处发育，采用C15混凝土回填，厚度不小于1.5m。每隔2m设置一处11cmHDPE透水管与侧水沟相连。

c、溶洞在基础及路面下发育时，采用C15混凝土回填，如有充填物，必须挖除，每隔2m设置一处11cmHDPE透水管。

（2）拱腰以上隧道开挖面外溶洞发育深度大于2.0m，溶洞宽度小于隧道开挖面的处理方式为：

a、溶洞内无填充物有水，采用泵送C25混凝土浇筑，最薄厚度不小于80cm，要求两侧嵌入岩石内不小于50cm，并施作约1.2×1.2m间距的锚杆，锚杆深入围岩不小于1.5m，处理完后再施作初期支护。对岩溶水通过30cmHDPE双壁波纹管进行引排至边墙角，然后利用40cm钢混管排至侧向盲沟。

b、溶洞内无填充物无水时，采用泵送C25混凝土浇筑，最薄厚度不小于80cm，要求两侧嵌入岩石内不小于50cm，并施作约1.2×1.2m间距的锚杆，锚杆深入围岩不小于1.5m，处理完后再施作初期支护。施工时预埋11cmHDPE波纹管，间距2m一处。

（3）拱腰以上隧道开挖面外溶洞发育深度大于2.0m，溶洞宽度小于隧道开挖面但有填充物以及基底溶洞发育深度大于5m，岩溶宽度小于隧道开挖面的处理方式为：

a、位于拱腰，溶洞内有填充物，先水平施作φ42×3.5mm超前小导管，间距30×30cm，开挖采用预裂爆破，施作18工字钢，间距50cm，施作锁脚锚杆，钢筋网片。

b、基底大溶洞采用钢筋混凝土桥通过，应保证板两端梁设于稳固基础上。 （4）基底及路面下大溶洞处理方式：

a、溶洞在某一方向宽度较窄时，采用钢筋混凝土梁跨越，梁宽50—100cm。 b、溶洞发育较宽时，采用设扩大基础或桩基，并设钢筋混凝土梁跨越的方式通过。

32

山区隧道施工方法

33

山区隧道施工方法

7.2 隧道断层带一般处理措施

受断层影响，岩体挤压变形严重，岩体很破碎，完整性差，开挖易塌方。为确保隧道施工安全，在断层带采用预留核心土法开挖或单侧壁导坑法开挖，开挖进尺控制在1榀钢架距离，开挖后及时施作初期支护，减少围岩暴露在空气中的时间。该段加强监控量测，如变形严重应及时采取措施进行处理。

其具体施工措施有：加强钢支撑钢架尺寸，采用20以上工字钢，缩短工字钢之间的间距（如50cm），增加超前支护及增加注浆量，需要时施作双排超前小导管或洞内小管棚，增加超前支护可以确保掌子面的工作安全，增加注浆量可以增加掌子面前方及掌子面附近周边围岩的力学性质；采取增设临时仰拱，加设临时钢支撑，对于渗水严重的进行注浆封闭，以固结周围岩体加强围岩整体受力；断层带仰拱也应设置有钢架，钢架与初期支护钢架连接牢固，拱墙及仰拱的衬砌采用钢筋混凝土，以提高衬砌的整体受力状况。

7.3 滑坡地段处理

在隧道穿越缓坡体时，应首先查明滑坡的成因、性质、类型及构造等的基础上，采用中和防治措施。常用的滑坡防治措施有：

（1） 排水措施

滑坡防治首先是考虑排水，包括地表排水和地下排水。

34

山区隧道施工方法

滑坡地表排水措施 名称 适用条件 布置原则 截水沟应设在滑坡可能发展的边界5m以外，根据需要可以设置数条，分段拦截地表水，向一侧或两侧的自然沟系安内排出。在坡度陡于1:1的山坡上，可采用陡坡排水槽来拦截山坡上方的坡面径流。沟槽断面以满足宣泄坡面径流为准，如土质渗水性强，应采用黏质土、石灰三合土或浆砌片石铺砌防渗层。 结合地形条件，充分利用自然沟系，作为排水渠道，汇集并引排坡面径流于滑坡体外排出。排水沟的布置宜避免横切滑体，主沟宜与滑动方向一致，支沟与主沟斜交30°～45°。如土质松软，可就地夯成沟形，上铺黏质土或石灰三合土加固。 目的在于排除山坡上层滞水和疏干边坡土体含水。埋入地下部分起集水渗沟功能，露出地面部分为排水明沟。 如山坡上土质疏松，坡面水易于阻滞下渗，应对坡面整平夯实，填塞裂缝，防止坡面径流汇集下渗。 绿化工程是配合地表排水的措施，对渗水严重的黏质土滑坡和浅层滑坡，效果显著。在滑坡面种植灌木及阔叶果林，可疏干滑坡水分，根系起加固坡面土层的作用。铺种草皮可滞缓坡面径流，防止冲刷，减少下渗，避免坡面泥土淤塞沟槽。 环形截水沟 滑体外 树枝状排水系统 滑体内 明沟与渗沟相配合的引水工程 平整夯实自然山坡坡面 滑体内的泉水或湿地 滑体内 绿化工程（植树、铺种草皮） 滑体内 （2） 减载与反压措施 减载适用于推动式滑坡或由错落转化的滑坡，并且滑床上陡下缓，滑坡后缘及两侧的地层稳定，不至于因刷方而引起滑坡向后及两侧发展。减载后的坡面，应整平夯实，平台应设置较大的横坡，并做好减载范围的防排水工程。

反压是利用滑体上部的减载弃方或滑体附近公路工程开挖的土石方，填于滑体前缘（抗滑地段），以增强其稳定性。

（3） 支挡措施

支挡方式有抗滑挡墙、抗滑桩、预应力锚索（锚杆）、钢管桩以及锚索桩、格构锚固等，以对滑坡进行治理，便于控制滑坡体的下滑。对隧道洞口段可结合地形、地质条件采用抗滑明洞（棚洞）进行防治。各种支挡措施的特点及适用性如下：

抗滑挡墙 ① 抗滑挡墙

在滑坡下部修筑抗滑挡墙是整治滑坡常用的有效措施之一。挡墙可采用圬工结构或钢筋混凝土结构。

② 抗滑桩

抗滑桩是一种能承受较大滑坡推力的抗滑建筑物。抗滑桩适用于非流塑性土体或岩体的滑坡地层，不适用于流塑性土体地层。

③ 预应力锚索

预应力锚索适用于土质、岩质地层的边坡及地基加固，其锚固段宜置于岩层内，

35

山区隧道施工方法

以确保锚索工程安全可靠。锚固段若置于土层中，则需进行拉拔试验，根据试验数据进行设计。

滑坡治理中，锚索宜与其他支挡结构组合使用，形成锚索桩、锚索墙、锚索桩板墙、锚索地梁及框格梁等支挡结构。

④ 钢管桩

钢管桩宜采用外径76～140mm的热轧无缝钢管加工。可在钢管中设置钢筋笼或在滑面附近段的钢管上设置注浆孔对滑面进行注浆加固，增加其抗剪能力。钢管桩的钻孔深度不宜超过40m，且其锚入滑面或潜在滑面下的深度不宜小于5m。

（4） 土体加固措施

对于洞口浅埋段的中小型滑坡，当滑坡土体适宜注浆时，可采用地表注浆、洞内注浆等方式对地层进行注浆加固，提高滑坡体的物理力学指标，适当改善滑面的抗剪能力。采用注浆法对滑坡进行防治时，钻孔深度不宜超过15m。注浆钢花管宜采用外径38～50mm的热轧无缝钢管制作。

7.4 隧道塌方处理

隧道塌方有洞口塌方、掌子面塌方、坍塌处蔓延性塌方、掌子面后方塌方和洞室交叉部位塌方。

产生塌方的原因通常主要是地质条件差，并且往往是实际地质条件比设计资料提供的地质条件差很多，在围岩发生变化后，施工方法未作出及时的条件，二衬未及时紧跟，此外，还有的是由于岩层的层面坡度结合性差，岩石岩层面发生塌方，平行于隧道的薄层岩层及向开挖面后方倾斜的岩层都比较容易发生塌方，特别是在岩性变化处更容易发生塌方事故。

7.4.1 预防塌方的措施

（1）在围岩破碎、地质条件不良的地段中掘进时，应采取“先排水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤量测”的施工方针。

（2）加强塌方的预测。在施工阶段应及时进行塌方预测（例如采用TSP探明前方地质条件，采用地质素描来对掌子面岩性进行判断），及时发现塌方的可能性及其征兆，并根据不同的情况采用不同的施工方法，以及控制塌方的措施。

（3）加强初期支护，控制塌方。当开挖出工作面后，及时完成初期支护，初期支护采用钢支撑结合锚杆进行支护。

（4）对于Ⅲ级围岩，掌子面后方由于初期支护强度不足在拱部岩层较为破碎的情况下容易发生岩爆及局部塌方，可采取拱部全部挂网来防止岩爆发生，局部塌方预防措施有对于拱部以上大块体的围岩或有滑动面的应加长锚杆，增加锚杆数量，利用锚杆、钢筋网及及时喷射混凝土来加固岩体，必要时增加钢支撑，加强该地段的监控量测。

7.4.2 隧道塌方的一般处理措施

在发生塌方后，首先应撤离现场的人员及机械设备，加强对塌方段的观测，首先确保人员及机械设备安全。

在塌方对机械人员不构成威胁后，再根据情况对塌方体进行处理，以掌子面塌方为例对塌方处理的一般步骤和方法来进行介绍：

（1）塌方后，应首先加固未塌方地段，对塌方范围前后原有的支护进行加固，防止塌方继续扩大。

（2）如塌腔较小，可以直接喷射或灌注混凝土回填塌腔，然后施作超前支护（超前锚杆、小导管）后架立钢拱架支护通过。回填方量较大时，对塌方进行喷锚封闭

36

山区隧道施工方法

后，超前支护结合钢架通过该段后，然后通过预先预埋在初期支护中的钢管对初期支护背后进行灌注2m厚左右的混凝土形成混凝土护拱，以保证塌方体的初期支护安全，这样也能顺利通过该段。

对于塌方高度不大时，还可采取从地表对塌腔体进行注浆固结，直接进入塌腔体对塌腔周围搭设锚杆，铺设钢筋网，然后回填混凝土或回填土，再按照正常支护穿越该段。

（3）对于较大方量的塌方甚至于塌通天的塌方，塌方后塌方到隧道内的土体不得清理，防止塌腔中的土体继续下滑，扩大塌腔范围。根据需要对掌子面后方初期支护后岩体采取设立临时钢架、对周围围岩进行补注浆等措施来加固。

在修整操作平台后，在隧道掌子面的拱部根据塌方长度的需要搭设超前锚杆或超前小管棚，然后注浆固结岩体，超前支护与掌子面后方钢架应连接牢固，在条件允许的情况下首先设立在掌子面后方设立两榀临时钢架，以临时钢架作为支撑来进行超前支护的作业。超前支护必须深入到掌子面前方的岩体中，升入长度宜大于2m。以形成有效的护拱。

采用预留核心土法或单侧壁导坑法进行开挖支护，每次开挖1榀钢架间距，开挖一榀支护一榀，增加周边围岩注浆，加固岩体，且超前支护紧跟，加强监控量测。

对于地表塌空地区根据情况在通过该段前后需要采用防排水的措施，防止地表水进入塌腔体内，在处理完塌方段后，需对地表塌腔体采用土方进行回填，在靠近地表处采用粘土封闭，然后采用M7.5浆砌片石封顶，封顶后地表比原地表约高，以保证地表水无法渗入塌腔体内。

37

山区隧道施工方法

8.隧道质量保证措施

8.1 一般规定

1、本着“早预报、勤量测、管超前、弱爆破、短进尺、强支护、快封闭、紧衬砌”的施工原则进行隧道施工。

2、加强技术力量投入，实行层层技术交底工作，让一线施工人员掌握施工要领，不盲目施工。

3、把光面爆破、防水、二衬等容易发生质量问题的工序项目，做为施工的质量控制点，加强质检力度。

4、精心组织施工资源，合理安排施工计划，严格遵守设计和规范要求，不盲目赶工，造成安全事故。

5、加强试验检测力量，严把原材关，保证不合格材料不用在工程上。

8.2 冬季混凝土施工

（1）施工准备

提前进行冬季施工砂浆、混凝土配合比设计，并提交外加剂种类、数量等冬季施工材料需求计划。完成搅拌棚、暖棚搭设，供热锅炉、管道的安装调试工作。

根据以往经验及热工计算，拟定原材料加热及成品保温措施。 （2）施工方案

搭设混凝土搅拌棚，混凝土搅拌在暖棚内进行。对原材料进行加热：水泥及外加剂提前运进暖棚，预热；优先加热拌和水，其次依次是砂、碎石。混凝土搅拌运输车安装保温套，并通过合理的运输组织、调度尽量缩短运输时间。优先采用蓄热养生。

（3）冬季施工的质量保证措施及施工注意事项

低、负温条件下混凝土施工，严格执行混凝土冬季施工的有关规定，加强过程控制，对保证混凝土质量有着至关重要、不容忽视的作用。低、负温条件下混凝土施工重点注意以下事项：

硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥；外加剂技术指标符合相应的质量标准，并有产品合格证。同时补做试验，确认合格后使用。新品种外加剂，做掺外加剂混凝土和空白混凝土强度对比试验及其它有关外加剂性能的对比试验。冬期搅拌混凝土和砂浆使用的外加剂配置与掺加设专人负责，认真做好记录。

骨料中不含冰雪和冻块。骨料中夹杂的冰雪团块会消耗大量热能，降低混凝土的初始温度，甚至浇筑时留在混凝土中，影响混凝土质量。

水的加热温度不超过80℃，骨料的加热温度不超过40℃，水泥和外加剂不加热，提前运入暖棚中预热。当水的加热温度超过60℃时，改变投料顺序，即先投入骨料和热水，拌匀后再投入水泥和外加剂。

骨料的加热采用蒸汽加热的方式。以保证骨料的和易性，提高强度，增强耐久性指标。

加强施工过程中原材料、混凝土拌合物及成型混凝土的测温工作，并做好记录。原材料、混凝土拌合物测温每工班至少两次，成型混凝土在混凝土达到临界强度前每隔2小时测一次，以后每隔4小时测一次温度，直至养护结束。测温人员保持与供热、保温人员联系，如发现供热故障或保温措施不当使温度急剧变化或降温过快

38

山区隧道施工方法

等情况，立即向总工程师报告，及时采取处理措施。

在混凝土浇筑期间，试验室随时注意观察了解气温变化情况，并根据测温记录，进行热工计算，采用成熟理论推算混凝土强度，及时调整施工方案。

（4）钢筋工程

从事钢筋焊接施工的焊工持有上岗证。钢筋加工、焊接在钢筋加工车间进行，车间作好防风、防雪、保温措施。雪天不在现场进行施焊，必须焊接时，采取有效遮蔽措施。焊后未冷却的接头避免碰到冰雪。

（5）机械设备、设施保温措施

所有施工机械在入冬前进行保养，按要求更换冬季机油。每日工作前对所用机械进行预热，并做详细检查，确认无问题后正式作业。施工机械、车辆采用低标号柴油，每日施工完毕后排空水箱余水，防止冻结，对有特别要求的机械开进车库保温。在冰雪天气作业的车辆安装防滑链。

水源及消火栓提前做好保温工作，防止受冻。

8.3 雨季施工措施

（1）雨季施工方案

雨季施工主要以预防为主，采取防雨措施及加强排水手段。为使工程顺利进行，不耽误工期，及时收集气象信息，搞好雨季施工及生产防护。

（2）雨季施工管理措施

加强组织领导，有针对性的进行抗洪防汛安全教育，提高广大职工的抗洪防汛意识和警觉性。

在雨季、汛期到来之前，开展抗洪防汛大检查，重点检查抗洪防汛方案是否可行，职工住房环境、设备停放地点、材料储存场所等是否安全可靠，排水、防水设施是否齐备等。并认真执行雨前、雨后两检查制度。

积极与当地气象局联系，及时收集气象信息，并向各施工队发布信息。

指挥部成立防汛抗洪领导小组，在雨季、汛期，各施工队在项目经理部的统一领导下，组成应急突击队，明确责任，落实到人。

坚持值班制度，遇有险情及时组织力量抢修，并及时与当地取得联系。 汛期加强与其它相邻单位的联系，互相配合，相互支持。 （3）雨季施工技术措施 施工场地及混凝土拌和站，根据地形合理布置场地排水系统，以保证水流畅通，不积水。并防止四周水倒流进入场地内。钢筋加工存放场搭设防雨棚，以免钢筋被雨淋而生锈。

主要运输便道路基碾压坚实，路面铺砂石，并作好路拱。路两旁设排水沟，保证雨季交通畅通。

防汛器材、防雨材料、防护用品、抽排水设备充足，配备发电机确保供电。 机电设备的电闸箱采取防雨、防潮等措施，并安装好接地保护装置。 对大型机械设备进行全面检查，使其符合规程要求。

怕雨淋的材料要采取防雨措施，放入棚内或屋内，垫高码放并通风良好。 对现场临时设施，如工人宿舍、办公室、食堂、仓库等进行全面检查，对危险建筑物应进行全面翻修加固或拆除。

对雨季停工工程进行检查并作好维护，对基坑等基础工程在雨季加以遮盖或封闭，防止雨水灌入。

隧道洞口顶部做好天沟，并与地面排水系统相接。

39

山区隧道施工方法

9.隧道安全

9.1 安全生产组织措施

由安全生产领导小组负责组织开展定期和不定期的安全大检查。

（1）定期检查：项目经理部每月组织一次安全大检查，安全监察部每半月组织一次安全检查，施工队每旬进行一次大检查。

（2）非定期检查：按照施工准备工作安全检查，季节性的安全检查，节假日前后安全检查，专业性安全检查和专职安监人员安全检查等进行。对检查出的违反安全操作规程及安全隐患和问题，严格按照“三定”（定人、定措施、定时间）的原则进行处理。

9.2 安全生产技术措施

（1）施工现场及临时工程安全保证措施

①施工现场以有利于生产、方便职工生活为原则，符合防洪防汛、防火、防雷等安全要求，具备安全生产、文明施工的条件。

②现场运输道路平整、畅通、排水设施良好；特殊、危险地段设醒目的标志，夜间设有照明设施。

③施工便道与其它机动车道的平交道，经有关部门批准，设置路标及防护措施，派专人负责指挥。

④施工便道在穿越现场区域的高压线等电力通讯地段设置交通标志，大型施工机械及特种车辆通过时设有专人负责指挥。

⑤工地施工用水和饮用水在施工前对水质进行化验鉴定，饮用水要经过净化，达到现行卫生部的标准。

⑥工地内架设的电力及照明线路，其悬吊高度及距工作地点的水平距离按当地电力部门的规定执行。

（2）隧道施工安全保障措施

①洞内装碴作业的人员、车辆听从调度的统一指挥。洞内倒车与转向，必须开灯，鸣笛并派专人指挥。

②定期对各部位支护情况进行检查。在不良地段，每班指定专人检查，当发现支护变形或损坏时，立即修整加固。

③隧道内严禁明火作业。施工区域设置有效且足够的消防器材，放在易取的位置并且设立明显标志。各种器材做到定期检查、补充和更换，不得挪用。

④作业地段必须保证足够的照明。各种电气设备和输电线路有专人进行检查、维修、调整等工作。所有的动力线和设置都保持在最佳的绝缘和安全状态。

⑤在靠近掌子面的通风管采用Φ800的钢管，长度为100m，钢管在隧道内塌方时作为被困人员的逃生通道，逃生通道处设置明显的标识，并在掌子面附近准备食物、紧急医用药物及相关设备。

另外，施工单位要与气象部门密切联系，掌握气象资料，当风力超过规定时，停止高空作业，以保证安全。

对于隧道施工中的一些重大危险源可采取的紧急预案措施有如下几个方面：

40

山区隧道施工方法

重大危险源紧急预案措施

序 号 重大 紧急预案措施 危险源 建立健全超前地质预报体系，采用的方法主要有TSP203地震法、超前地质钻探法、地质雷达法、红外线等及时了解岩溶发育状况及岩溶水，利用超前探测钻孔进行验证，为顺利通过不良地质处理提供科学依据。 岩溶的处理。清除溶洞内松散充填物，采用锚喷、网及钢筋束对溶洞壁进行封闭加固。在隧道开挖范围外部分，采用浆砌片石、片石砼、砼回填。穿越暗河或有水的溶洞地段采用暗管、涵洞或小桥宣泄水流或开凿泄水洞排出。狭长而较深的无水溶洞加深边墙基础，浆砌片石回填。隧道底部遇有较大溶洞并有水流，在边墙部位或隧道以下筑共跨通过。当隧道中部及底部有深狭的溶洞，加强两边墙基础，设置桥台架梁通过。隧道穿越停止发育的溶洞，采用砼、浆砌片石回填封闭。隧道拱部有空溶洞，采用锚杆、挂网喷锚支护，衬砌后浆砌片石或砼护拱。 根据设计文件的地质资料， TSP203超前探测的地质情况和红外线探水的情况，经过科学严谨的分析，采用不同的超前钻孔探水形式。在一般地段采用12～15m的超前探水，在抗水压段、地下水特别发育、隧道附近有暗河或有管道水等特殊地段，采用超前特长探水，应用水平钻机探测前方50～60m的地下水情况。 进行超前特长探水时，掌子面前方2～3个的钻孔应大于正常的探孔孔径。该段探孔的周围进行注浆固结，以防探水时，突遇压力较大的岩融水或泥突出，造成工程事故、设备的损害或人员的伤害。 根据钻孔探水的地质情况，岩性、水量、水压情况，确定采用注浆的方式、范围、浆液的种类。选用可行的开挖施工方法。 引排水。查明溶洞或暗河水源流向及其与隧道位置关系，用涵洞、暗管、暗沟、泄水洞、开凿引水槽、铺砌排水沟等。 当溶洞或暗河有水流时，且水流流量较大时，宜排不宜堵，在查明水源流向及其与隧道位置关系后，用涵洞、暗管、暗沟、泄水洞、铺砌排水沟等。 当水流位置在隧道上部或高于隧道时，在适当距离外，开凿引水槽，将水位将至隧道底部或以下位置，再引排。 各级泵站排水能力充分配备，按设计最大排水量的100%储备排水能力。排水能力按递增配备，递增率为20%。转换高压风、水管为排水管，进行排水，提高排水能力。 堵水。溶洞或暗河的流水量不大，有其它出口或有分支，采用注浆堵水。 超前探孔中单孔流量大于2.5L/s，且根据岩溶发育的具体位置，预留5～8m围岩段，进行局部超前小导管注浆堵水。 掌子面总流量大于10L/s的岩溶或超前60%以上的探孔均流出水的围岩段，预留8～12m围岩段，进行超前管棚注浆堵水。 岩溶涌水地段采取全程超前帷幕注浆，堵截岩溶水出头。 1 岩溶 2 突水 突泥 3 根据设计地质情况和地质预报情况，进行超前探孔探测气体，采用15m以下的短探孔或50m以上的中长探孔，探明前方地层中氮气与二氧化碳的含量、压力与放高压氮散速度。 气与二气体排放。当地层中的氮气与二氧化碳的含量、压力不大时，在施工中采用放炮氧化碳 震动释放气体。当含量与压力均较大时，采用打释放孔释放气体，防止高压氮气与二氧化碳气体从地层中突出。 加强通风。氮气与二氧化碳气体含量较高，放散速度较快时，要加强洞内的通风，41

山区隧道施工方法

增加风机的台数，增大风机的风量，加快向洞外的排出速度。 采用分部开挖、台阶法开挖等施工方法。 开挖前先施工超前锚杆或超前管棚，地质情况较差、围岩破碎时应先进行超前注浆或地表注浆。 采用控制爆破，掌握控爆的临界振动速度。当地表的建筑物为土窑、土石房、毛石房时，临界振动速度不大于1.0m/s。当地表的建筑物为一般砖房、非抗震性大浅埋隧型砌块建筑物时，临界振动速度为2.0～3.0m/s。当地表的建筑物为钢筋混凝土框道开挖 架结构的建筑物时，临界振动速度不大于5.0m/s。 加强隧道开挖后的施工支护，视隧道围岩情况，采用系统锚杆、挂钢筋网然后喷混凝土。或采用钢格栅支护。围岩类别较差时，施做10～15cm 厚的混凝土支护。 加强施工监测。施工中对地表沉降量、围岩收敛变形量、施工支护应力等进行不间断量测。同时密切注意地表建筑物的变化情况，对爆破作业的震动进行监测。 编制临时用电方案，确定变压器容量、导线截面和电器开关类型等。 采用“三相五线制”线路及两级保护系统，或将动力线路与照明线路分设。 施工用电力线路与建筑物的距离要符合最小安全距离的规定。 电 变配电场所及自备发电机要按规范要求做好安全防护及接地、防雷防护。 机电设备安装漏电保护器，或接零保护。实行“一机一闸一漏保”。 施工用电的安装、维修或拆除等由专业电工完成。 距盲炮炮口间距不小于30cm处，另打平行炮眼重新装药爆破。 用木制或竹制工具，将盲炮炮眼的大部分填塞物掏出，用聚能药包起爆。 盲炮处若起爆网路未受破坏，导爆索或导爆管正常，仍能起爆者，可联线起爆。 理 所用炸药为非抗水类炸药，向孔内灌水，使炸药失效。 当电力起爆发生盲炮时，须立即切断电源，将爆破网路短路。 4 5 6 10.超前地质预报及监控量测

在特长及长大隧道施工中，超前地质预报是解决不良地质地段施工的重要手段，是实现隧道施工信息化管理的基础，为施工安全、隧道结构安全提供科学依据，为科学合理的制定施工方案、地质病害防治方案以及特殊地质地层采取有效的施工技术措施提供依据，及时准确地预报工作面前方的工程地质、水文地质情况，避免安全事故，是确保实现隧道快速施工的前提条件。

10.1 主要采用的超前地质预报方法

隧道可采用的预报方式有直接预报（地质编录、超前导坑和水平钻探法）、物探法预报（TSP203超前地质预报、地质雷达探测、红外探测）和地质物探综合分析预报的方法进行超前地质预报。

对地质较简单的地段，以洞内地质编录为主，根据对洞内地层岩性、地质构造、岩体节理裂隙的发育情况、地下水的发育情况等，分析围岩的稳定情况，并据此预报掌子面前方围岩的工程地质条件、水文地质条件；对地质条件比较复杂的地段，如地层分界线、不整合接触带、次级断层、富水段等，在洞内地质编录的基础上，采用物探超前地质预报等方法；对地质条件特别复杂的地段，如区域性断裂带、岩溶发育段、突涌水段等，在洞内地质编录的基础上，先进行物探超前地质预报，必要时采用超前水平钻探进行超前地质预报。

42

山区隧道施工方法

10.2 超前地质预报的内容及技术要求

10.2.1 直接预报 （1）地质编录

由专业地质人员对辅助坑道及隧道的工程地质、水文地质特征进行详细的编录，根据掌子面的地质特征，并结合勘察设计地质资料，对掌子面前方的地质情况进行预测，并提出工程措施意见。具体内容如下：

作好辅助坑道洞内地层、岩性的划分和描述；核对包括地层岩性、断层构造等在内的主要地质界线在隧道洞身的实际位置；进一步确定各断裂带及其主、次断层（包括影响带）的位置、产状，断层带的物质组成、宽度、富水程度及工程性质。

对洞壁岩体主要结构面（断层、层理及节理、裂隙等）进行定性及定量统计量测，查明主要结构面的产状、性质、延伸长度、张开宽度、粗糙程度、蚀变情况、密度、地下水及充填情况等，并分析优势结构面对围岩稳定性的影响。

对岩体受构造影响程度、节理发育程度、岩体完整程度、富水程度及围岩稳定状态等进行详细编录，据此对围岩级别及其他地质参数进行修正，并提出有针对性的支护、衬砌或超前加固措施意见。

对重点地段，如断裂带、节理密集带、岩性接触带、高地应力区、高岩温区岩性变化频繁或软硬相间及掌子面地质情况与地面调查出入较大等重点地段进行核对和详细的调查与分析评价。

（2）水平钻探

对规模较大的区域性断裂带等地段，在隧道内安放水平钻机接杆进行钻孔，根据钻孔资料来推断隧道前方的地质情况。水平钻机主要布置在开挖面及其附近，既可在导洞内布置钻孔，也可在主洞工作面上进行钻探。

地质钻孔布置见下图。

为防止遇高压水时突水失控，开孔采用φ80钻头，孔内放入3.0m长的φ80钢管做为孔口管，孔口管伸出掌子面50cm，孔壁间用环氧环脂加水泥浆锚固，孔口管伸出部分安封闭装置，并与注浆泵联接，以便遇高压水时及时封堵并注浆。

30m8m20m12m15m

地质钻孔布置示意图

钻孔时作业平台平稳、牢固，钻机施工时不晃动。

施钻过程中，由地质工程师详细记录钻速、水质、水量变化情况，并对岩芯进行统一编录、收集，综合判断预报前方水文、地质情况。

10.2.2 物探方法预报 （1）TSP超前地质预报

我们将采用安伯格测量技术公司研制的TSP203 测量系统，在长期从事地质预报专家的指导下进行本工程的地质预报工作。TSP203地质超前预报系统能够进行隧道施工中长期预报，该系统是建立在对反射地震波信号的接收和处理基础上，能较准确预报隧道施工前方200m范围内地质条件和岩石特性的变化，对保证隧道施工

43

山区隧道施工方法

顺利进行具有直接的指导意义。其工作原理、量测方法、适用方法及预报工作操作注意事项如下所述。

a.工作原理

地震(声)波由特定点上的小规模爆破产生，并由秒年电子传感器接受。当地震波遇到岩石强度变化大(如物理特性和岩石类型的变化、断层带、破裂区的出现)的界面时，在绕射点处部分射波的能量被反射回来。反射信号的传播时间与到达边界的距离成正比，因此能作为直接的度量方法。其原理见图。

周边预报 10m 地层变化 断层带 记录仪 超前预报 接收器 TSP203测量原理图

b.量测方法

TSP203超前地震预报系统洞内爆炸的接收器孔和爆破孔不是在掌子面上，而是在掌子面附近的边墙上，一般情况下，它是一个接收器孔和24个爆破孔组成。接收器距掌子面约55m，最后一个爆破孔距掌子面约0.5m。

爆破孔间距1.5m，孔深1.5m，孔径111～45mm，孔口距隧底约1.0m，向掌子面方向倾斜约10°，向下倾斜10～20°；接收器与第一个爆破孔间距20m，接收器孔深2.4m，孔径32～45mm，孔口距隧底1.0m，向洞口方向倾斜约10°，向下倾斜10～20°。

为使接收器能与周围岩体很好地耦合以保证采集信号的质量，采集信号前至少12h时应将一个保护接收器的接收器套管插入孔内，并用含两种特殊成分的不收缩水泥砂浆使其与周围岩体很好地粘结在一起。每个爆破孔装药量10～40g，根据围岩软硬和完整破碎程度以及距接收器位置的远近而不同。若地震情况特别复杂，有时需要在隧道另一边墙上也布置一个接收器和24个爆破孔，通过左右边墙所测资料的对比分析，得出较为准确的判断结果。

为了节省量测时间，TSP量测的所有准备工作(钻孔，粘接金属传感器的套管)都在常规的隧道掘进作业中进行，量测准备工作包括传感器系统的插入，爆破孔的装药以及功能性测试，约需1h，地震信号记录包括每次爆破的引爆记录，约需45min，整个量测循环，包括仪器的清理，共需2h。

数据处理的图象反映了开挖面前方或开挖面周围的地层界面情况，因此可用来确定界面的位置。这种方法使用为标准PC机而专门开发的TSP203设备，并按系统的步骤操作。

首先，选定适当的调查区域，然后，进行波场处理以区分直达波场和反射波场。

44

山区隧道施工方法

该平面，即绕2射叠加平面(DFS)，使由与隧道轴线相平行的爆破点的中心线和通过相关调查区域的对角线确定的。

对于纵波(压缩波)和横波S(剪切波)(其速度为有价值的量测参数)，通常都能进行单独的人机对话数据分析。S波的数据处理能帮助提高含水断层带(断裂带)和岩体构造走向的识辨率。在其它相应的预报区域中，重复进行这种数据分析过程。

所有对空间区域数据分析的最终结果为工程师的综合图，该综合图为开挖隧道的区段垂直和水平剖面图及其坐标系统。该图显示了预测的前面重要反射界面的进出点及其相应岩石强度变化，通过计算纵波和横波速度可以确定重要的岩石力学参数，如扬氏模量的泊松数。这些参数有助于隧道工程师考虑施工措施，而且是连续进行TSP断面量测的一个有价值的岩石力学监测方法。

TSP203软件在现场可以进行快速、准确的数据分析。最为典型的是在2h后就可以查看数据分析情况，综合数据分析报告可在4h后生成。TSP超前预报的误差量随着量测范围的扩大而增加。通过增加爆破点和炸药量以拉大TSP的探测范围。

c.适用范围

TSP203设备特别适用于高分辩率的隧道折射地震(微地震)勘探，以及断裂和岩石强度降低地带的监测。其探测费用相当低，因此可以在常规方法的掘进中进行连续监测。

d.预报工作操作注意事项

首先为保证预报长度、预报精度，提高预报质量，在一切可能的情况下尽量减少环境噪音，爆破接收信号时隧道内应停止一切施工作业。确定好采样间隔和采样数目。

另外，安放接收器保持与周围岩体很好地耦合，以保证采集信号的质量，用早强膨胀水泥砂浆，使接收器与岩体粘贴好。

其次要优化作业程序，科学组织施工，采取不停工采集数据，为隧道掘进赢得时间。同时对于爆破炸药作震源对预报结果所带来的影响要引起重视。

（2）地质雷达 地质雷达法（SIR-10）超前预报技术，采用SIR-10型地质雷达，系统性能（TSP）为100dB，用100MHz天线，电导率为0.001mS/m时，探测距离方可达到20m以外。探测深度是衰减系数、天线频率和介电常数的函数。即便是同一岩性，由于空隙度或裂隙大小不同，含水量不同，从而使衰减系数变宽，相应探测深度也会明显不同。

天线耦合问题也是影响预报效果的一个关键因素，匹配好坏影响天线发射功率的变化。

SIR-10型雷达系统的天线在开挖工作面上工作时，由于凹凸不平，测量时天线要移动，不能保证与开挖工作面的距离不变，因而必须研究弥补这种耦合问题造成影响的有效途径。

对探测不远的目标，天线与开挖面最近接触距离＞1/2波长，而对于较远目标的探测可采用点测法、定点转角探测法及复测法，以克服耦合不良造成的信息忽大忽小以及形成假信号的问题。

雷达探测时，一些因素会给他带来一定的干扰。干扰因素有：隧道壁、出碴车、人走动等，它们来自侧立、背向，且干扰严重。其次人抬天线造成感应干扰、晃动造成方向干扰。100Hz天线带有屏蔽，能防止一定干扰，但不能完全清除干扰。为解决干扰问题，采用专用支架移动天线，避免人的感应和天线晃动所带来的干扰。

相对介质常数为9m时，横向分辨率：采用80Hz天线时，在深度为20m时为1.8m左右，采用100Hz天线时为2.2m左右。

45

山区隧道施工方法

（3） 红外探测

HY-303型探水仪是根据探测红外场强的变化来预测掌子面前方是否有含水体存在。

红外探水的特点一是测速快，基本不占用施工时间；二是资料分析快，测量完毕即可得出初步结论，室内成果整理及报告编写也可在2小时内完成；三是判断前方有水无水的准确率较高。

10.2.3 地质物探综合分析预报

要推动隧道超前预报水平，提高预报准确度，就必须将地质调查方法与多种物探方法有机结合起来，对地质物探资料进行系统处理和综合分析，称之为地质物探综合分析法。

地质物探综合分析法的工作内容主要为：将隧道围岩描述、围岩监测、水文地质监测、施工地质测绘、围岩类别判别等常规地质预报和超前地质勘探、超前仪器现场量测、不良地质体长距离预报等相结合，进行相应的地质、测试资料分析和成果整理等工作，做出超前地质预报。

10.3 围岩监控量测

10.3.1量测项目 根据规范的规定，对隧道确定必测项目和选测项目。必测项目包括洞内外观察、净空水平收敛量测和拱顶下沉量测，必要时在隧道底增设隧底上鼓量测项目；选测项目包括地表下沉量测、围岩内部变形量测、围岩压力量测、支护及衬砌应力量测、锚杆内力量测和钢架内力及所承受的荷载量测等。选测项目根据图纸要求和施工时的具体情况以及设计单位和工程师的指示选定。量测项目见下表。

隧道必测项目及要求表

项目名称 洞内外观察 必 测 项 目 方法及工具 布 置 测 试 时 间 观察和描述，全长度开挖后及初期支护后每次爆破后及初期支护后，每地质罗盘 进行 天至少1次 根据不同围岩地段50m布设各种类型收敛净空水平收敛 一对测点，浅埋地段2～5m计或测杆 初读数在开挖后12h内读取，每个断面设7～11点。 最迟不超过24h，而且在下一根据不同围岩地段5～50m布循环前获取。 水平仪、水准拱顶下沉 设一个测点，浅埋地段2～5m尺或测杆 每个断面设7～11点。 10.3.2 测点密度与量测频率 洞内观察分为开挖工作面观察和初期支护状况观察两部分，开挖工作面观察在每次开挖后进行一次，当地质情况基本无变化时，每天进行一次。观察后绘制开挖工作面略图（地质素描），填写工作面状态记录表及围岩级别判定卡。对初期支护观察每天至少进行一次，观察内容包括检查喷射混凝土有无裂损，锚杆有无松动，钢架支护工作状态等。

洞外观察包括洞口地表情况、地表沉陷、边仰坡稳定、地表水渗透等观察。 周边位移量测包括水平净空变化量测、拱顶下沉量及必要时增设隧底上鼓量测。量测断面间距和测点数量见下表。

46

山区隧道施工方法

周边位移量测断面间距和测点数量表 每断面测点数量 围岩级别 Ⅲ Ⅳ Ⅴ 断面间距 水平净空变化 30～50 10～30 5～10 1条测线 1条测线 1～2条测线 拱顶下沉 1个测点 1个测点 1～3个测点 在避免爆破作业破坏测点的前提下，尽可能靠近工作面埋设，一般为0.5～2m，并在下一次爆破循环前获得初始读数。初读数在开挖后12h内读取，最迟不超过24h，而且在下一循环开挖前，完成初期变形值的读数。

水平净空变化量测和拱顶下沉量测采用相同的量测频率，量测频率见下表。

量测频率表

位移速度（mm/d） ≥5 1～5 0.5～1 0.2～0.5 ＜0.2 量测断面距开挖工作面的距离（m） ＜1B （1～2）B （2～5）B ＞5B 注：B表示隧道开挖宽度。 量测频率 2次/d 1次/d 1次/2～3d 1次/3d 1次/7d 对特殊地段、特殊部位及不良地质地段，在原布点密度的基础上，增加布点密度，同时增加测量频率。

10.3.3 选测项目量测

监控量测选测项目及方法见下表。

监控量测选测项目及方法表 序号 项目 名称 监控手段 及工具 测点布置 量测频率 1～15d 16～30d 1～3月 ＞3月 1 电测锚杆、锚每10m一个断面，每锚杆 杆测力计、锚个断面至少3根锚内力 杆拉拔计 杆 2 开挖面距量测断面前后＜2B时，1～2次/天；地表 水准仪、水准洞口段及浅埋段每开挖面距量测断面前后＜5B时，1次/2天；开下沉 尺 50m左右一个断面 挖面距量测断面前后＞5B时，1次/周。 每个代表性地段1～围岩内3个量测断面，每个1～2次/多点位移计 1～2次/天 1次/2天 部变形 断面不少于10个测周 点 3 1～3次/月 47

山区隧道施工方法 项目 序号 名称 监控手段 及工具 量测频率 1～15d 16～30d 1～3月 ＞3月 测点布置 4 围岩 压力 压力盒 每个代表性地段1～3个量测断面，每个1～2次/1～2次/天 1次/2天 断面不少于20个测周 点 1～3次/月 5 支柱压力计每个代表性地段1～钢支撑或其他测力3个量测断面，每个1-2次/天 1次/2天 1-2次/周 1-3次/月 内力 计 断面1～3对测点 6 每个代表性地段1～支护、 各种混凝土3个量测断面，每个1～2次/衬砌 内应力计或1～2次/天 1次/2天 断面不少于20个测周 内应力 应变计 点 1～3次/月 10.3.4 量测数据处理 及时对现场量测数据绘制位移及位移速度随时间的变化曲线和位移及位移速度与开挖工作面距离的关系曲线。

48