山岭公路隧道施工技术指南(发布

山岭公路隧道施工技术指南

二〇一七年十二月

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山岭公路隧道施工技术指南

前言

随着“十三五规划”和“一带一路”构想的实施，国家对基础设施投资重点的倾斜，隧道建设的发展获得了新的契机。一方面，由于我国地域辽阔，地形地貌、水文地质和气候条件多种多样，隧道施工技术的发展呈现出差异性和多样性的特点；另一方面，随着我国通车及兴建隧道里程数不断增加，以及长大隧道、特长隧道、大规模隧道群的不断涌现，促进了隧道施工技术的不断创新和发展。

目前，集团公司承建的山岭隧道越来越多，为了更好地指导隧道工程的施工，提高山岭隧道施工管理人员的技术水平，中建一局集团技术中心针对公路隧道施工技术进行总结和研究，整理完成了《山岭公路隧道施工技术指南》，供各子企业及项目参考。

本施工技术指南的编制依托于中建市政工程有限公司及项目无私提供的施工履约资料、科技成果总结，以及相关经验反馈。在此向隧道施工技术研究过程中提供支持和帮助的各子企业、项目部，以及参与或协助施工技术指南编制的单位及个人致以诚挚的感谢！并欢迎大家在施工实践过程中结合实际应用，对本施工技术指南提出改进和提升意见，以便于我们不断的更新和完善。

主编单位：中国建筑一局（集团）有限公司

中建市政工程有限公司

编 写 人：邓美龙、陈 玮、王敬翔、郭 恒 审 查 人：陈 蕾

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山岭公路隧道施工技术指南

目录

第一章 概述 .................................................................................................................................................... 1 第一节 隧道的定义和分类 ................................................................................................................................... 1 一、隧道的定义 ................................................................................................................................................. 1 二、隧道的分类 ................................................................................................................................................. 1 三、隧道的组成 ................................................................................................................................................. 1 四、隧道施工的特点 ......................................................................................................................................... 3 第二节 隧道围岩级别划分与判定 ....................................................................................................................... 4 一、隧道围岩分级 ............................................................................................................................................. 4 二、围岩分级的主要评判方法和影响因素 ...................................................................................................... 4 第三节 隧道施工方法及选择 ............................................................................................................................... 9 一、隧道施工方法 ............................................................................................................................................. 9 二、影响隧道施工方法选择的基本因素 ........................................................................................................ 12 第二章 隧道施工组织与管理 ........................................................................................................................ 14

一、隧道施工技术 ........................................................................................................................................... 14 二、隧道施工组织与管理应遵循的基本原则 ................................................................................................ 14 三、隧道施工组织与管理的特点 .................................................................................................................... 15 四、隧道施工组织与管理总流程 .................................................................................................................... 16 第三章 施工准备 ........................................................................................................................................... 18 第一节 施工现场调查及设计文件校核 ............................................................................................................. 18 一、施工现场调查 ........................................................................................................................................... 18 二、设计文件校核 ........................................................................................................................................... 20 第二节 施工组织设计文件编制与隧道施工安全风险评估 .............................................................................. 21 一、施工组织设计文件编制 ............................................................................................................................ 21 二、隧道施工安全风险评估 ............................................................................................................................ 22 第三节 临时工程和辅助生产设施 ..................................................................................................................... 22 一、临时道路 ................................................................................................................................................... 23 二、临时房屋（临时设施） ............................................................................................................................ 23 三、隧道弃渣场 ............................................................................................................................................... 24 四、自办料场 ................................................................................................................................................... 25 五、危险品库 ................................................................................................................................................... 25 六、临时供水 ................................................................................................................................................... 25 七、临时电力 ................................................................................................................................................... 26 八、临时通风 ................................................................................................................................................... 27 九、临时压缩空气供应.................................................................................................................................... 28 十、隧道内“三管、两路”布置 .................................................................................................................... 29 第四节 施工资源准备 ......................................................................................................................................... 30 一、施工人员 ................................................................................................................................................... 30 二、材料采备 ................................................................................................................................................... 30 三、设备进场 ................................................................................................................................................... 30 第四章 施工测量 ........................................................................................................................................... 32

一、隧道地表控制测量.................................................................................................................................... 32 二、隧道洞外、洞内联系测量 ........................................................................................................................ 32 三、隧道洞内控制测量.................................................................................................................................... 33 四、隧道洞内中线测量.................................................................................................................................... 34 五、隧道施工放样 ........................................................................................................................................... 34 六、隧道贯通误差测定及调整 ........................................................................................................................ 35 七、竣工测量 ................................................................................................................................................... 36

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第五章 洞口、明洞与浅埋段工程 ................................................................................................................. 37 第一节 洞口土石方开挖 ..................................................................................................................................... 37 一、隧道洞口工程的特点................................................................................................................................ 37 二、洞口开挖的主要工序................................................................................................................................ 37 三、施工要点 ................................................................................................................................................... 37 第二节 洞口坡面防护 ......................................................................................................................................... 38 一、喷锚加固 ................................................................................................................................................... 38 二、砌石护面 ................................................................................................................................................... 39 三、植草护坡 ................................................................................................................................................... 40 四、砌石挡土墙 ............................................................................................................................................... 41 第三节 洞门施工 ................................................................................................................................................. 41 一、洞门基本形式 ........................................................................................................................................... 41 二、施工要点 ................................................................................................................................................... 42 第四节 拱形明洞施工 ......................................................................................................................................... 42 一、拱形明洞的结构形式................................................................................................................................ 42 二、拱形明洞工作内容及施工方法 ................................................................................................................ 43 第五节 隧道浅埋段开挖施工 ............................................................................................................................. 43 一、隧道浅埋段和洞口段施工方法 ................................................................................................................ 44 二、隧道浅埋段初期支护施工要点 ................................................................................................................ 44 三、控制隧道地表沉降技术措施 .................................................................................................................... 44 第六章 超前地质预报 ................................................................................................................................... 45

一、隧道超前地质预报目的 ............................................................................................................................ 45 二、隧道工程地质预报的主要内容 ................................................................................................................ 45 三、超前地质预报的主要方法 ........................................................................................................................ 45 四、工作程序与工艺流程................................................................................................................................ 47 五、超前地质预报工作要点 ............................................................................................................................ 49 第七章 洞身开挖 ........................................................................................................................................... 50 第一节 施工方法、基本工序及适用条件 ......................................................................................................... 50 一、全断面法 ................................................................................................................................................... 50 二、台阶法 ....................................................................................................................................................... 51 三、分部开挖法 ............................................................................................................................................... 51 第二节 钻爆开挖 ................................................................................................................................................. 52 一、爆破基本概念 ........................................................................................................................................... 52 二、爆破材料 ................................................................................................................................................... 53 三、隧道内常用的爆破方法 ............................................................................................................................ 56 四、钻爆作业工艺流程.................................................................................................................................... 66 五、机械设备选型配套.................................................................................................................................... 66 六、施工要点 ................................................................................................................................................... 67 七、超欠挖控制 ............................................................................................................................................... 68 第八章 隧道支护 ........................................................................................................................................... 69

一、喷射混凝土 ............................................................................................................................................... 69 二、锚杆 ........................................................................................................................................................... 72 三、钢架 ........................................................................................................................................................... 73 四、钢筋网 ....................................................................................................................................................... 75 五、超前锚杆支护 ........................................................................................................................................... 75 六、超前小导管预注浆支护 ............................................................................................................................ 77 七、超前管棚支护 ........................................................................................................................................... 78 八、超前预注浆 ............................................................................................................................................... 80 九、地表砂浆锚杆 ........................................................................................................................................... 82 十、地表注浆 ................................................................................................................................................... 82

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第九章 仰拱与铺底 ....................................................................................................................................... 83

一、施工工序 ................................................................................................................................................... 83 二、施工要点 ................................................................................................................................................... 83 第十章 防水与排水 ....................................................................................................................................... 85 第一节 施工期间隧道防、排水 ......................................................................................................................... 85 一、施工条件 ................................................................................................................................................... 85 二、施工工序 ................................................................................................................................................... 85 三、施工要点 ................................................................................................................................................... 85 第二节 结构防、排水 ......................................................................................................................................... 87 一、施工条件 ................................................................................................................................................... 87 二、施工工序 ................................................................................................................................................... 87 三、防排水材料要求 ....................................................................................................................................... 88 四、结构防水施工要点.................................................................................................................................... 88 五、结构排水施工要点.................................................................................................................................... 93 第十一章 隧道二次衬砌 ................................................................................................................................ 95 第一节 隧道二次衬砌施工条件及施工工序 ..................................................................................................... 95 一、隧道二次衬砌施工条件 ............................................................................................................................ 95 二、隧道二次衬砌施工工序 ............................................................................................................................ 95 第二节 衬砌台车加工与安装 ............................................................................................................................. 96 一、一般要求 ................................................................................................................................................... 96 二、拼装调试 ................................................................................................................................................... 98 第三节 衬砌施工要点 ......................................................................................................................................... 98 一、施工缝的处置 ........................................................................................................................................... 98 二、二衬钢筋 ................................................................................................................................................... 99 三、边墙基础施工 ......................................................................................................................................... 100 四、预留洞室和预埋件.................................................................................................................................. 100 五、台车就位 ................................................................................................................................................. 100 六、安装挡头模板、止水带等 ...................................................................................................................... 100 七、混凝土配合比设计.................................................................................................................................. 101 八、混凝土施工 ............................................................................................................................................. 101 九、拆模 ......................................................................................................................................................... 103 十、养护 ......................................................................................................................................................... 103 第十二章 监控量测 ..................................................................................................................................... 104

一、监控量测的任务 ..................................................................................................................................... 104 二、施工程序与工艺流程.............................................................................................................................. 104 三、监控量测的内容 ..................................................................................................................................... 105 四、量测数据的处理与应用 .......................................................................................................................... 109

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第一章 概述

第一节 隧道的定义和分类

一、隧道的定义

隧道是修筑在岩体、土体或水底，两端有出入口的，供车辆、行人、水流及管线等通过的通道，供交通立体化、穿山越岭、地下通道、越江、过海、管道运输、电缆地下化、水利等工程使用。

二、隧道的分类

1、按照隧道所处的地质条件分类：分为软土隧道和岩石隧道。

图1-1 隧道实体照片

2、按照隧道的长度分类：分为短隧道（公路隧道规定：L≤500m）、中长隧道（公路隧道规定：500＜L≤1000m）、长隧道（公路隧道规定：1000＜L≤3000m）和特长隧道（公路隧道规定：L≥3000m）。

3、按照国际隧道协会（ITA）定义的隧道的横断面积的大小划分标准分类：分为极小断面隧道（2～3㎡）、小断面隧道（3～10㎡）、中等断面隧道（10～50㎡）、大断面隧道（50～100㎡）和特大断面隧道（大于100㎡）。

4、按照隧道所在的位置分类：分为山岭隧道（为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称山岭隧道）、水底隧道（穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称水下隧道）和城市隧道（修建在城市之中或城市边缘的隧道的称城市隧道）。目前所修建的公路隧道多处于山区，属于山岭隧道。

5、按照隧道埋置的深度分类：分为浅埋隧道（隧道开挖后，将承受其上面的全部上覆土所产生的土压力）和深埋隧道（隧道开挖后，承受其上面一定范围内的土所产生的土压力）。

6、按照隧道的用途分类：分为交通隧道（包括铁路隧道、公路隧道、水底隧道、地下铁道、航运隧道、人行地道等）、水工隧道（包括引水隧道、排水隧道、导流隧道或泄洪隧道、排沙隧道等）、市政隧道（包括给谁隧道、污水隧道、管路隧道、线路隧道、人防隧道等）和矿山隧道（包括矿山开采中的运输巷道、给水隧道、通风隧道等）。

三、隧道的组成

隧道由主体建筑、附属建筑及附属设施组成。

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1、隧道主体建筑

隧道的主体建筑是由洞身结构和洞门结构组成。

1）洞身结构主要包括初支结构和二衬结构，用以承受围岩压力，防止围岩风化、崩塌以及洞内防水防潮，并起到装饰洞体的作用。

（1）隧道开挖后，除围岩完全能够自稳而无需支护以外，在围岩稳定能力不足时，则需加以支护才能使其进入稳定状态,一般由钢筋格栅或型钢格栅加喷射混凝土组成的结构，称为初期支护。

（2）二次衬砌为现浇钢筋混凝土结构，由拱顶结构、拱墙结构及仰拱结构组成。墙顶以上的向上拱起的弧形构造称为拱部，主要支承洞室上面荷载；墙底以下的向下拱的弧形构造称为仰拱，主要承受地层以上的压力；边墙介于两者之间，主要抵抗水平的围岩压力；初支与二衬结构间设置防水层。详见图1-2所示。

图1-2 公路隧道结构组成图

2）洞门结构主要起稳定洞口边坡、仰坡、防止洞口坍方落方、美化洞口的作用。目前公路隧道洞门结构通常靠喷锚加固、浆砌石块或现浇混凝土支挡护面来实现洞门的作用。

2、隧道附属建筑

隧道的附属建筑包括竖斜井、平行导洞、横向联系洞以及各种洞室。附属建筑物通常

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要根据隧道通风、照明、防水排水、安全灭灾的需要有选择修建，其结构一般与洞身结构类型相同。

3、隧道附属设施

隧道附属设施包括通风系统、照明系统、排水系统、监控系统、交通信号、消防设施等。详见图1-3所示。

图1-3 公路隧道标准断面及附属设施图

四、隧道施工的特点

1、隐蔽性强，地层地质未知因素多。

2、作业空间有限，工作面狭窄，施工工序干扰大。 3、施工过程作业循环性强。

4、施工作业的综合性强，在同一工作环境下进行多工序作业（掘进、支护、衬砌、出渣等）。

5、施工过程的地质力学状态是变化的，围岩的物理力学性质也是变化的，所以施工也是动态的。

6、作业环境恶劣，施工噪声大，有粉尘和烟雾，潮湿，光线暗，给施工人员带来不利

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的工作环境。

7、作业风险性大。风险性是与隐蔽性和动态性相关的，在施工过程中，施工人员必须随时关注隧道施工的风险性。

第二节 隧道围岩级别划分与判定

隧道围岩分级主要是评定围岩性质和判断隧道围岩稳定性，作为选择隧道位置和支护类型的依据，并指导安全施工。

一、隧道围岩分级

隧道围岩分级可根据调查、勘探、试验等资料，以及岩石隧道的围岩定性特征、围岩基本质量指标（BQ）或修正的围岩质量指标[BQ]值、土体隧道中的土体类型、密实状态等定性特征进行分级。具体参照按表1-1进行分级。

表1-1 公路隧道围岩分级 围岩围岩或土体主要定性特征 级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 坚硬岩，岩体完整，巨整体状或巨厚层状结构 坚硬岩，岩体较完整，块状或厚层状结构 较坚硬岩，岩体完整，块状整体结构 坚硬岩，岩体较破碎，巨块（石）碎（石）状镶嵌结构 较坚硬岩或较软硬岩层，岩体较完整，块状体或中厚层结构 坚硬岩,岩体破碎,碎裂结构 较坚硬岩,岩体较破碎～破碎,镶嵌碎裂结构 较软岩或软硬岩互层,且以软岩为主,岩体较完整～较破碎,中薄层状结构 土体：1.压密或成岩作用的粘性土及砂性土 2.黄土(Q1、Q2) 3.一般钙质、铁质胶结的碎石土、卵石土、大块石土 较软岩，岩体破碎；软岩，岩体较破碎～破碎；极破碎各类岩体。碎、裂状、松散结构 一般第四系的半干硬至硬塑的黏性土及稍湿至潮湿的碎石土，卵石土、圆砾、角砾土及黄土（Q3、Q4）。非粘性土呈松散结构、黏性土及黄土呈松软结构 软塑状粘性土及潮湿、饱和粉细砂层、软土等 围岩基本质量指标（BQ）或修正的围岩基本质量指标[BQ] >550 550～451 450～351 Ⅳ 350～251 Ⅴ ≤250 Ⅵ 注：本表不适用于特殊条件的围岩分级，如膨胀性围岩、多年冻土等。

二、围岩分级的主要评判方法和影响因素 （一）围岩分级的主要评判方法

公路隧道围岩分级的综合评判方法采用两步分级，并按以下顺序进行：

1、根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征和定量的岩体基本质

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量指标（BQ），综合进行初步分级；

2、对围岩进行详细定级时，应在岩体基本质量分级基础上，考虑修正因素的影响修正岩体基本质量指标值，按修正后的岩体基本质量指标[BQ]，结合岩体的定性特征综合评判，确定围岩的详细分级。

（二）围岩分级主要影响因素 1、岩石坚硬程度

（1）岩石坚硬程度可按表1-2定性划分。

表1-2 岩石坚硬程度的定性划分 名称 坚硬岩 定性鉴定 代表性岩石 未风化～微风化的花岗岩、正长岩、闪长岩、锤击声清脆，有回弹，震手，难击辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英片岩、碎；浸水后，大多无吸水反应 硅质板岩、石英岩、硅质胶结的砾岩、石英砂岩、硅质石灰岩等 锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震1.弱风化的坚硬岩； 手，较难击碎；浸水后，有轻微吸2.未风化～微风化的熔结凝灰岩、大理岩、板水反应 岩、白云岩、石灰岩、钙质胶结的砂页岩等 1.强风化的坚硬岩； 锤击声不清脆，无回弹，较易击碎；2.弱风化的较坚硬岩； 浸水后，指甲可刻出印痕 3.未风化～微风化的凝灰岩、千枚岩、砂质泥岩、泥灰岩、泥质砂岩、粉砂岩、页岩等 1.强风化的坚硬岩； 锤击声哑，无回弹，有凹痕，易击2.弱风化～强风化的较坚硬岩； 碎；浸水后，手可掰开 3.弱风化的较软岩； 4.未风化的泥岩等 锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，1.全风化的各种岩石； 手可捏碎；浸水后，可捏成团 2.各种半成岩 硬 质 岩 较坚 硬岩 较软岩 软 质 岩 软岩 极软岩 （2）岩石坚硬程度定量指标用岩石单轴饱和抗压强度（Rc）表达。Rc一般采用实测值，若无实测值时，可采用实测的岩石点荷载强度指数Is（50）的换算值，即按式（1-1）计算：

Rc= Is（50）0.75 (1-1） （3）Rc与岩石坚硬程度定性划分的关系，可按表1-3确定。

表1-3 Rc与岩石坚硬程度定性划分的关系 Rc(MPa) 坚硬程度 ＞60 坚硬岩 60～30 较坚硬岩 30～15 较软岩 15～5 软岩 ＜5 极软岩 2、岩体完整程度

（1）岩石完整程度可按表1-4定性划分。

表1-4 岩体完整程度的定性划分 名称 结构面发育程度 主要结构面的主要结构面类型 相应结构类型 5

组数 完整 较完整 1～2 1～2 2～3 2～3 较破碎 ＞3 破碎 极破碎 ＞3 无序 平均间距（m） ＞1.0 ＞1.0 1.0～0.4 1.0～0.4 0.4～0.2 0.4～0.2 <0.2 结合程度 好或一般 差 好或一般 差 好 一般 差 一般或差 很差 节理、裂隙、层面 整体状或巨厚层结构 块状或厚层状结构 节理、裂隙、层面 块状结构 裂隙块状或中厚层结节理、裂隙、层面、构 小断层 镶嵌碎裂结构 中、薄层状结构 裂隙块状结构 各种类型结构面 碎裂状结构 散体状结构 注：平均间距指主要结构面（1～2组）间距的平均值。

（2）岩体完整程度的定量指标用岩体完整性系数(Kv)表达。Kv一般用弹性波探测值，若无探测值时，可用岩体体积节理数（Jv）按表1-5确定对应的Kv值。

表1-5 Jv与Kv对照表 Jv(条/m3) Kv <3 ＞0.75 3～10 0.75～0.55 10～20 0.55～0.35 20～35 0.35～0.15 ＞35 ＜0.15 （3）Kv与定性划分的岩体完整程度的对应关系，可按表1-6确定。

表1-6 Kv与定性划分的岩体完整程度的对应关系 Kv 完整程度 ＞0.75 完整 0.75～0.55 较完整 0.55～0.35 较破碎 0.35～0.15 破碎 ＜0.15 极破碎 （4）岩体完整程度的定量指标Kv、Jv的测试和计算方法

岩体完整性指标Kv，应针对不同的工程地质岩组或岩性段，选择有体表性的点、段，测试岩体弹性纵波速度，度应在同一岩体取样测定岩石纵波速度。按式（1-2）计算：

Kv=(Vpm/Vpr)2 （1-2） 式中：Vpm——岩体弹性纵波速度（km/s）

Vpr——岩石弹性纵波速度（km/s）

岩体体积节理数Jv（条/m3），应针对不同的工程地质岩组或岩性段，选择有代表性的露头或开挖壁面进行节理（结构面）统计。除成组节理外，对延伸长度大于1m的分散节理亦应予以统计。已为硅质、铁质、钙质充填再胶结的节理不予统计。

每一测点的统计面积不应小于2m×5m。岩体值Jv应根据节理统计结果按式（1-3）计算

Jv=S1+S2+……+Sn+Sk （1-3） 式中：Sn——第n组节理每米长测线上的条数；

Sk——每立方米岩体非成组节理条数（条/m3）。

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3、围岩基本质量指标（BQ）

（1）应根据分级因素的定量指标Rc值和Kv值，按式（1-4）计算： BQ=90+3Rc+250Kv （1-4） 使用式（1-4）时，应遵守下列限制条件：

①当Rc>90Kv+30时，应以Rc=90Kv+30和Kv代入计算BQ值。 ②当Kv>0.04Rc+0.4时，应以Kv=0.04Rc+0.4和Rc代入计算BQ值。

（2）围岩详细定级时，如遇下列情况之一，应对岩体基本质量指标（BQ）进行修正：

①有地下水；

②岩稳定性受软弱结构面影响，且由一组起控制作用； ③存在高初始应力。

（3）围岩基本质量指标修正值[BQ]，可按式（1-5）计算： [BQ]=BQ-100（K1+K2+K3） （1-5） 式中：[BQ]——围岩基本质量指标修正值； BQ——围岩基本质量指标； K1——地下水影响修正系数；

K2——主要软弱结构面产状影响修正系数； K3——初始应力状态影响修正系数。

K1、K2、K3值，可分别按表1-7、表1-8、表1-9确定。无表中所示情况时，修正系数取零。

表1-7 地下水影响修正系数K1 BQ 地下水出水状态 潮湿或点滴状出水 淋雨状或涌流状出水,水压<0.1MPa或单位出水量<10L/min•m 淋雨状或涌流状出水,水压>0.1MPa或单位出水量>10L/min•m >450 0 0.1 0.2 450～351 0.1 0.2～0.3 0.4～0.6 350～251 0.2～0.3 0.4～0.6 0.7～0.9 <250 0.4～0.6 0.7～0.9 1.0 表1-8 主要软弱结构面产状影响修正系数K2 结构面产状及其与洞轴线的组合关系 K2 结构面走向与洞轴线夹角<30°,结构面倾角30°～75° 0.4～0.6 结构面走向与洞轴线夹角>60°,结构面倾角>75° 0～0.2 其它组合 0.2～0.4 表1-9 初始应力状态影响系数K3 BQ >550 550～451 450～351 350～251 <250 7

初始应力状态 极高应力区 高应力区 1.0 0.5 1.0 0.5 1.0～1.5 0.5 1.0～1.5 0.5～1.0 1.0 0.5～1.0 围岩极高及高初始应力状态的评估，可按表1-10规定进行。

表1-10 极高和高初始应力围岩在开挖过程中出现的主要现象 应力情况 主要现象 Rc/σmax 1.硬质岩：开挖过程中时有岩爆发生，有岩块弹出，洞壁岩体发生剥离，新生裂缝多，成洞性差 2.软质岩：岩芯常有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体有剥离，<4 位移极为显著，甚至发生大位移，持续时间长，不易成洞 1.硬质岩：开挖过程中可能出现岩爆，洞壁岩体有剥离和掉块现象，新生裂缝较多，成洞性较差 2.软质岩：岩芯时有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体位移显著，持续时间较长，成洞性差 极高应力 高应力 4～7 注： σmax为垂直洞轴线方向的最大初始应力。

4、各级围岩的物理力学参数

各级围岩的物理力学参数宜通过室内或现场试验获取，无试验数据和初步分级时，可按表1-11选用；岩体结构面抗剪断峰值强度参数，可按表1-12选用。

表1-11 各级围岩的物理力学指标标准值 弹性抗力系数重度γ 围岩级别 κ （kN/m2） （MPa/m） Ⅰ 26～28 1800～2800 Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 25～27 23～25 20～23 17～20 15～17 1200～1800 500～1200 200～500 100～200 ＜100 变形模量内摩擦角泊松比μ E（GPa） （︒） ＞33 20～33 6～20 1.3～6 1～2 ＜1 ＜0.2 0.2～0.25 0.25～0.3 0.3～0.35 0.35～0.45 0.4～0.5 ＞60 50～60 39～50 27～39 20～27 ＜20 粘聚力с（MPa） ＞2.1 1.5～2.1 0.7～1.5 0.2～0.7 0.05～0.2 ＜0.2 计算摩擦角φс（︒） ＞78 70～78 60～70 50～60 40～50 30～40

表1-12 岩体结构面抗剪断峰值强度 序号 1 2 3 4 两侧岩体的坚硬程度及结构面的结合程度 坚硬岩,结合好 坚硬～较坚硬岩,结核一般； 较软岩,结合好 坚硬～较坚硬岩,结核差； 较软岩～软岩,结合一般 较坚硬～较软岩,结核差～结合很差； 内摩擦角φ（º） >37 37～29 29～19 19～13 粘聚力C（MPa） >0.22 0.22～0.12 0.12～0.08 0.08～0.05 8

序号 5 两侧岩体的坚硬程度及结构面的结合程度 软岩,结合差；软质岩的泥化面 较坚硬岩及全部软质岩,结合很差； 软质岩泥化层本身 内摩擦角φ（º） <13 粘聚力C（MPa） <0.05 5、各级围岩的自稳能力

宜根据围岩变形量测和理论计算分析来评定，也可按表1-13作出大致的评判。

表1-13 隧道各级围岩自稳能力判断 围岩级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 自稳能力 跨度20m,可长期稳定,偶有掉块,无塌方 跨度10m～20m,可基本稳定,局部可发生掉块或小塌方 跨度10m,可长期稳定,偶有掉块 跨度10m～20m,可稳定数日～1个月,可发生小～中塌方 跨度5m～20m,可稳定数月,可发生局部块体位移及小～中塌方 跨度5m,可基本稳定 跨度5m,一般无自稳能力,数日～数月内可发生松动变形位移、小塌方，进而发展为及中～大塌方 埋深小时，以拱部松动破坏为主，埋深大时，有明显塑性流动变形和挤压破坏； 跨度小于5m,可稳定数日～1个月 无自稳能力，跨度5m或更小时，可稳定数日 无自稳能力 Ⅳ Ⅴ Ⅵ 注：①小塌方：塌方高度<3m，或塌方体积<30m3。 ②中塌方：塌方高度3～6m，或塌方体积30～100m3。 ③大塌方：塌方高度>6m，或塌方体积>100m3。

第三节 隧道施工方法及选择

一、隧道施工方法

根据隧道穿越地层的不同情况和目前隧道施工技术的发展，隧道施工方法可按以下方式进行分类，见图1-4。

矿山法（钻爆法） 浅埋暗挖法 盖挖法 山岭隧道施工方法 明挖法 掘进机法 TBM法 传统矿山法 新奥法 沉管法 盾构法

图1-4 隧道施工方法分类

矿山法和浅埋暗挖法中按地质条件的复杂性，开发出一些常用的隧道开挖方法，有全

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断面法、台阶法、CD法、CRD法等。

1、矿山法

矿山法因最早应用于矿石开采而得名，因多数情况下都需要采用钻眼爆破进行开挖，故又称为钻爆法，见图1-5。矿山法包括传统矿山法和新奥法。

图1-5 矿山法（钻爆法）隧道

（1）传统矿山法；是采用钻爆法开挖和钢木构件支撑的施工方法。很少采用复合式衬砌，不强调喷锚支护，不进行施工量测等。较新奥法有更多变化方案。

（2）新奥法；是新奥地利隧道施工方法的简称，它是奥地利学者在长期从事隧道施工实践中，从岩石力学的观点出发而提出的一种合理的施工方法。新奥法是应用岩体力学理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则。

2、浅埋暗挖法：是参考新奥法的基本原理，开挖中采用多种辅助施工措施加固围岩，充分调动围岩的自承能力，开挖后即时支护，封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系，有效地抑制围岩过大变形的一种综合施工技术。浅埋暗挖法与新奥法相比，更强调地层的预支护和预加固。

3、盖挖法：是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工，主体结构可以顺作，也可逆作。

4、明挖法：是指挖开地面，由上向下开挖土石方至设计标高后，自基底由下向上顺作施工，完成隧道主体结构，最后回填基坑或恢复地面的施工方法。

5、掘进机法包括隧道掘进机(Tunnel Boring Machine，简写为T.B.M.)法和盾构掘进

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机法（简称盾构法）。前者应用于岩石地层，后者则主要应用于土质围岩，尤其适用于软土、流砂、淤泥等特殊地层。

（1）隧道掘进机法：是装置有破碎岩石的刀具，采用机械破碎岩石的方法开挖隧道，并将破碎的石碴传送出机外的一种开挖与出碴联合作业的掘进机械，能连续掘进，见图1-6。

图1-6 TBM掘进机法隧道

（2）盾构法(Shield)：是一种钢制的活动防护装置或活动支撑，是通过软弱含水层，特别是河底、海底，以及城市中心区修建隧道的一种机械。在它的掩护下，头部可以安全地开挖地层，一次掘进相当于装配式衬砌一环的宽度。尾部可以装配预制管片或砌块，迅速地拼装成隧道永久衬砌，并将衬砌与土层之间的空隙用水泥压浆填实，防止周围地层的继续变形和围岩压力的增长。见图1-7。

图1-7 盾构法隧道

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6、沉管法：将若干个预制段分别浮运到海面(河面)现场，并一个接一个地沉放安装在已疏浚好的基槽内，以此方法修建的水下隧道，见图1-8。

图1-8 沉管法隧道

二、影响隧道施工方法选择的基本因素

除了地质条件，施工方法必须符合快速、安全、质量及环境的要求，其中环境因素有时成为选择施工方法的决定性因素。选择施工方法时需考虑的基本因素大体上可归纳为：

1、施工条件：实践证实，施工条件是决定施工方法的最基本因素，它包括一个施工队伍所具备的施工能力、素质以及管理水平。

2、围岩条件：也就是地质条件，其中包括围岩级别、地下水及不良地质现象等。围岩级别是对围岩工程性质的综合判定，对施工方法的选择起着重要的甚至决定性的作用。从施工技术的发展趋势看，地质条件虽然是重要的，但基本施工方法的变化却不显著。例如全断面法和超短台阶法的结合以及全地质型掘进机及自由断面掘进机等的开发都说明了这一点。

3、隧道断面积：隧道尺寸和形状，对施工方法选择也有一定的影响。目前隧道断面有向大断面方向发展的趋势，如公路隧道已开始修建3车道甚至4车道的大断面，水电子工程中的大断面洞室，更是屡见不鲜。在这种情况下，施工方法必须适应其发展。在单线和双线的铁路隧道中，越来越多地采用了全断面法及台阶法；而在更大断面的隧道工程中，先采用各种方法修小断面的导坑，再扩大形成全断面的施工方法极为盛行。

4、埋深：隧道埋深与围岩的初始应力场及多种因素有关，通常将埋深分为浅埋和深埋两类，有时将浅埋又分为超浅埋和浅埋两类。在同样地质条件下，由于埋深的不同，施工方法也将有很大差异。

5、工期：作为设计条件之一的施工工期，在一定程度上会影响基本施工方法的选择。

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因为工期决定了在均衡生产的条件下，对开挖、运输等综合生产能力的基本要求，即对施工均衡速度、机械化水平和管理模式的要求。

6、环境条件：当隧道施工对周围环境产生如爆破振动、地表下沉、噪声、地下水条件的变化等不良影响时，环境条件也应成为选择隧道施工方法的重要因素之一，在城市条件下，甚至会成为选择施工方法的决定性因素。

在隧道施工中最重要的是选择合理的施工方法。在长期的工程实践中，矿山法特别是新奥法仍然是修建山岭隧道的主流方法，是其他方法无法代替的。

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第二章 隧道施工总体要求和流程

一、隧道施工技术总体要求

隧道施工技术，主要是研究解决隧道工程各种施工方法所需的技术方案和技术措施，特殊地质、不良地质地段的施工手段，包含施工过程中的爆破、衬砌、支护、通风、防尘、防瓦斯、防有害气体，以及照明、水、风和电的作业方式及操作技术标准和要求，围岩变化的测量监控方法等。施工技术是确保所选择的施工方法的实施，随机性强。

隧道施工技术的发展方向主要往“四化”方面发展。施工机械化：各道工序逐步实现机械化，以设备保工艺、以工艺保质量、以质量保安全；工序标准化：各道工序都建立标准，严格按标准作业；构件工厂化：管片、仰拱块、混凝土搅拌、预埋件、连接件等尽量工厂预制；施工信息化：采用物探、钻探等手段探明地质情况，采用监控量测技术，有效、及时掌握施工过程中地质变化，以保证隧道施工安全。

二、隧道施工组织与管理应遵循的基本原则

1、隧道的围岩是隧道主要承载单元，在隧道施工过程中应充分保护和维护围岩，避免破坏和损伤，使围岩尽量保留既有状态。这在施工技术上是最重要的基本原则。为此，在技术上可改进爆破技术，采用光面爆破新技术，加强围岩测量监控，保证围岩的稳定。

2、为了充分发挥围岩的结构作用，应容许围岩有可控制的变形。可从两个方面进行控制，一方面容许变形但达不到在围岩中形成的松弛量级，另一方面必须限制容许变形，使围岩不会过度松弛而丧失或大大降低承载能力，必须在施工过程及时做好临时支护或初期支护以及衬砌与开挖保持合理的距离等措施。在浅埋或地表下沉受到控制的条件下，及时地控制变形和松弛及其发展是非常重要的。

3、变形控制主要是通过支护阻力的效应达到。施工中合理确定支护结构类型、支护结构参与工作的时间、各种支护手段的相互配合、断面封闭时间、一次掘进长度等。

4、在隧道工程施工过程中，实地监控量测，及时提供信息指导施工。

5、在支护手段选择上，常采用喷混凝土+锚杆+金属网组合、喷混凝土+钢支撑或钢格栅组合及临时仰拱技术。

6、隧道施工过程中，要特别注意围岩力学状态不断变化的情况及过程。减少开挖暴露时间，从而减少因暴露时间过长而引起的围岩内的应力变化和围岩松弛。

7、在任何情况下都要保证隧道断面能在较短的时间内及时闭合，这是很重要的原则。在软弱围岩隧道施工中，必须改变“重视上部，忽视底部”的观点，应尽量采用能先修筑

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仰拱（或临时仰拱）或底板的施工顺序，使断面及早封闭。

8、在二次衬砌的隧道施工中，为保证二次衬砌的质量和整体性，不论在任何情况下，衬砌的施工顺序都应采用先墙后拱的顺序。

9、隧道施工过程中，必须适应设计+施工检验+地质预测+测量反馈+修正设计的一体化施工管理系统，才能不断地提高和完善隧道施工技术。

三、隧道施工组织与管理的特点

施工组织是保证工程按设计要求的质量、进度和成本，安全顺利地完成施工任务的关键施工策划，它贯穿于工程准备阶段、施工阶段和竣工验收阶段整个过程。

隧道施工环境恶劣、空间有限，做好综合作业和循环作业，减少施工干扰、投入和风险，确保安全，科学组织与管理势在必行。进行施工组织与管理的理念是：从隧道施工特点出发，运用现代化管理理论、方法和手段，组织和优化资源，进行科学管理。

1、建立正规循环作业

隧道施工过程，规定各工序作业时间。各工序在规定作业时间内完成各自作业，保证工序施工的不间断和连续性。

2、确定多种作业的形式和关系

开挖与衬砌是平行作业，风、水、电的供应和维修与开挖、衬砌是平行作业，开挖、通风除尘、出渣、运输是顺序作业。因此，明确多种作业的形式和关系，能在有限的空间科学地组织综合施工作业的重要体现。

3、根据隧道长短和工期要求，组织多班作业（两班制或三班制）。多班作业是隧道有限空间和工期限制所决定的，应尽量减少停工时间。

4、建立健全现场施工调度系统。空间狭窄、多种工种交叉，必然产生施工干扰。建立健全现场施工调度，统一指挥，协调、平衡施工过程中出现的矛盾，做到有序施工。

5、建立动态组织与管理系统

隧道施工是动态的。因此，应根据施工的动态变化相应的修改和完善施工组织和管理。在施工过程中出现问题，要根据问题性质及时调整施工组织。如资源的增减，任务的安排，都要及时调整，符合现场实际情况，那么相应的管理就要跟上去，动态的组织与管理系统，可保证隧道施工的动态变化，使得施工顺利进行。

6、建立健全各种责任制度

责任制包括管理制度和岗位责任制。管理制度是规范施工人员的施工行为和协调施工人员之间关系的准则，岗位责任制是规范个人参加施工行为的准则。管理制度和岗位责任制是统一的整体。根据隧道施工的特点，建立健全各种责任制度是很重要的。因此，建立

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和规范施工人员施工行为的制度，可明确责任，达到减少施工干扰和相互之间产生矛盾，保证施工进度、质量及施工安全，并降低成本。

7、加强施工过程中的分工协作

隧道工程施工是多工种作业的，工种之间不仅要明确的分工，还要有密切的协作。分工和协作，二者是密不可分的，只有二者紧密结合，才能形成新的生产力。只分工不协作，各自为事，那么，就会一事无成。如开挖工作包括，打眼—装药—爆破—通风排烟—出渣等五个工种组成。上道工序要为下道工序服务，也就是说，上道工序不合格下道工序不能进行，这也是一种管理制度，它协调了相邻两工序之间的衔接关系，保证开挖循环的正常进行。否则，各行其是不考虑五个工种相互联系的关系（即协作的关系），就不能按着规定开挖循环时间完成一个循环的工作量，会直接影响施工进展。建立健全各种责任制对隧道工程施工管理显得特别重要。

四、隧道施工组织与管理总流程 详见图2-1。

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施工准备 包括现场调查、设计文件校核、施工组织文件编制、临时工程和辅助生产设施以及施工人员、材料和设备的准备等 施工测量 地表控制测量、洞内洞外联系测量、洞内控制测量、洞内中线测量、施工放样、贯通测量、竣工测量 洞口、明洞与浅埋段工程 洞口土石方开挖；扣破面防护、洞口建筑、拱形明洞施工和浅埋段开挖施工 超前地质预报 洞身开挖 施工方法包括：全断面法、台阶法和分部开挖法等，及爆破作业施工等 隧道支护 喷射混凝土、锚杆、钢架、钢筋网、超前小导管支护、超前管棚、超前预注浆、地表砂浆锚杆、地表注浆施工 仰拱和铺底 防水与排水 隧道二次衬砌 主要包括：衬砌台车加工与安装；模板、止水带施工；混凝土施工；拆模和养生等 监控量测（贯穿全过程） 图2-1 隧道施工总流程

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第三章 施工准备

第一节 施工现场调查及设计文件校核

一、施工现场调查 （一）地质核查

1、核查隧道洞口及浅埋地段以及明洞穿过严重风化层、堆积层处，有无可能存在滑坡和偏压现象。

2、核查隧道通过沟谷处，应调査沟谷的发育、分布、冲刷和淤积情况，洞口的设置是否易受到洪水淹没、洪水冲刷以及边坡的影响。

3、在隧道穿过的泥石流地区，要了解其发生的条件和影响范围，査明其发展趋势,判断泥石流对洞口、坑道口的危害，并研究预防和整治措施。

4、查明隧道通过岩溶地区的溶洞分布、洞穴大小、有无水流，及与隧道的关系和造成隧道施工困难程度。

5、调査岩层走向及地下水出露情况、裂隙的特征及其与隧道临空面的组合关系，尤其是断层、褶皱、破碎带等对施工的影响。

6、通过黄土层的隧道，应鉴别土层属于老黄土还是新黄土，了解其层厚及其中夹杂层成分和竖向裂隙分布。

7、通过含盐地层的隧道，要了解含盐地层的分布、层位及层厚，对硫酸盐、碳酸盐含量大、膨胀压力大的含盐层，应查明地下水渗流情况及地下水中硫酸离子、游离碳酸的含量。

8、隧道通过地下水发育地区，核査其来源、类型及水压、水量、水质与地表水补排的关系；了解含水层、隔水层与地下水位分布组合对隧道施工的影响。

9、隧道通过含煤地层，査明有害气体瓦斯的浓度、涌出量及压力等，并预计出现煤层及瓦斯突出的可能部位。

（二）气象调查

1、当地冬季平均气温、最低气温开始和持续的时间，以及冻害情况。 2、当地降水季节的总降水量、最大降水量及其发生时间。

3、隧道洞口附近最大风力、风向、风速和持续时间，以及各季风情的变化规律。 4、雷击区的雷击范围和雷击日数及其发生时间。

5、洪水期的最高水位，山洪暴发对施工设施和房屋危害程度。 （三）供水调查

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1、水源水质是否符合卫生标准，水量能否满足施工及生活用水要求。

2、使用水库或池塘的蓄水，须查明其蓄水量能否满足农灌和隧道施工两者用水的最大需要，并取得有关方面的同意。

3、水源如位于洞顶附近，须分析水源与地下水的补排关系，并预计隧道开挖后水源向坑道下渗的流失量。

4、考虑供水方案，如蓄水池或抽水站的位置，集中供水或分散供水的措施。 （四）排水调查

1、隧道排水是否会污染下游水源及农田，必要时考虑污水处理站的设置。 2、隧道排出水是否会造成下游构造物、田地、坡体出现冲毁现象。

3、考虑洞内、洞外排水系统的布设及排水能力，在寒冷地区要注意水沟保温措施，以确保排水畅通。

4、生活区位于洞顶处，要考虑生活水排放过程中下渗对隧道出水量的影响。 （五）砂石集料调查

1、砂石集料的质量和产量采集和运输受洪水和冰雪季节的影响。

2、优先考查运距短、运输条件好、蕴藏量足、产量大、质量稳定的供应点并进行经济分析。

3、应选择覆盖层薄、石层厚的地点作为采石场，并办理有关手续。 （六）动力供应调查

1、商业电网的输电电压、供电量及供电时间等，了解电网供电地点及到洞口变压器的输电线路布置方案。

2、施工用电与运营用电负荷差别，研究两种用电兼顾的配电方案。 3、机械燃料供应地点、供油品种、供油数量等情况。 （七）运输条件调查

1、可用于隧道施工大宗材料运输的水运、铁路、公路等交通形式的运量、货物转运点及转运方式。

2、可利用的已有道路的等级、车流量、需要加固加宽的病害工点。

3、必须修筑的进场便道，其工程数量、修筑时间长短、受恶劣气候和洪水影响便道运输情况。

（八）弃渣调查

1、弃渣场的地势一般应为宽缓沟谷或开阔洼地，否则应从环境保护、农田补偿等因素考虑弃渣堆的支挡、排水、造田措施。

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2、弃渣场弃松渣容量，运输距离，并考虑运输、卸渣、平渣方式。 3、弃渣作为路基填料，弃渣的运输及卸渣应符合路基填方施工要求。 （九）地物调查

1、施工中受爆破振动、地表下陷等影响的工业建筑、民用居房、文物古迹等，了解它们的建筑结构、建筑材料、现今破损程度、倾斜角度等，并研究施工中应采取的避免或减少破坏的措施。

2、已建洞室、巷道及各种埋设的管道、线路的具体位置，及对隧道施工和受隧道施工的影响，并制订必要的防护、处理、拆迁措施。

3、隧道范围内的田地、果林、树林、自然公园、风景区、保护区等的动植物现状。研究隧道施工修筑可能引起地表和地下枯水、地盘沉陷而危及动植物的可能性，施工中地层注浆液对植物生长的影响，从而制订相应的预防措施。

（十）施工场地

1、洞口范围内是否有满足场地布置所需面积，如根据需要场地内应布置的材料和机具零件库、大宗砂石堆放场、大型机具停放保养场、构件加工堆放场、混凝土拌合站、动力站、办公生活区等。

2、洞口地势是否宜于布置，并满足防洪、防火、防爆、防泥石流、防滑塌等安全要求以及是否便于隧道施工。

3、依据场地条件，考虑是否可在施工过程中逐步完成场地布置，并尽量避免多次拆迁和减少场地内施工干扰。

（十一）其他调查

1、当地可用的季节性劳动力、运输能力、施工用具加工能力、施工机械修理能力。 2、当地可供居住的房屋数量、临时建筑用地及其拆迁补偿费用。 3、主副食品供应情况和供应点至工地的运输条件。 4、当地医疗条件与多发病、常见病、传染病情况。 5、当地政府颁发的条例条款，少数民族的宗教、风俗习惯。 二、设计文件校核

隧道开工前，施工技术负责人应组织人员根据施工现场调查情况校核设计文件，并充分了解以下要点：

1、隧道线路设计方案的选定经过。

2、隧道与所在区段的总平面、纵断面设计的关系。

3、设计的勘测资料，如地形、地貌、工程地质、水文地质的测绘、气象、钻探、测量

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资料，要求齐全，必要时进行勘查核对。了解对隧道有影响的水源的保护措施，以及隧道穿过复杂煤层、溶洞、断层、坍体等不良地质和流砂、流泥、涌水等不良地段是否将造成施工极端困难。

4、隧道进出口的设计位置是否恰当。洞门和洞身的衬砌类型、式样，以及辅助坑道的类型和位置是否适应现场实际条件。洞口仰坡的稳定程度是否能保证施工和运营安全。

5、设计的施工方法和有关技术措施，是否符合实际。 6、洞门与洞口地段其他各项工程的相互关系。 7、洞口排水系统和排水方式的安排是否妥善。

8、通过调查研究，根据隧道长度、断面、埋深和工期要求，结合劳力、施工技术水平与机械设备、能源、交通、物资等情况综合考虑，选择合理施工方案，编制实施性施工组织设计，其内容应简明扼要，主要有施工方法、施工场地布置、施工进度安排（包括施工准备工作）、工程数量、人员配备、材料（包括大堆材料）、机具设备、电力、运输和通信线路等需要量以及有关安全、质量、技术、节约等措施；若对以上各项有改善意见，及时提请变更设计。

第二节 施工组织设计文件编制与隧道施工安全风险评估

一、施工组织设计文件编制 （一）编制内容

实施性施工组织计划应以一座隧道或一个洞口为单位进行编制。

1、总说明应说明隧道概况、地质条件和采用的施工方法，各项编制依据、工期要求、施工中可能遇到的困难和采取的相应措施，及其他需要说明的问题。

2、洞口场地平面总布置图应包括施工用场地、生活用场地、弃渣场地及便道等的平面位置及面积。

3、施工进度计划用图和文字说明主要隧道施工环节及其他相关工程的实施时间安排，能反映隧道施工中主要工序的开始、结束时期，及其相互的衔接关系。

4、工程数量表应按划分的施工范围，计算出洞内、洞门、辅助坑道及其他工程等各项工程数量。

5、劳动组织计划根据进度安排和工程数量，就洞内外各项工程、临时工程等附属辅助作业，各时期所需劳动力进行的安排。

6、施工机具设备计划根据施工方法及进度安排，就所需机械设备的到场时间、型号、规格和数量等所作出的计划。

7、主要材料供应计划根据数量、施工进度和机械运转计划，按年度、季度或月度供应

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的主要材料数量,包括爆破器材、木料、水泥、钢材、各种燃料及油料等。

8、临时工程计划对生产、办公和生产房屋、便道、各种临时管线、大型辅助设施，分别算出工程数量、主要材料数量和施工天数。

9、洞口有关工程就洞外路基、挡墙、桥涵等与隧道施工相关的工程，计算出工程数量及主要材料、施工天数、机具设备台班数量。

10、施工技术措施针对施工过程中易发生的工程质量、施工安全、影响施工进度的问题所提出的具体措施；施工中推广的新技术、新工艺；保证质量、节省工料、降低成本、加快进度所要采取的技术措施和规章。

11、质量保证体系是要能反映出施工管理过程中管理机构的组成、人员素质情况。 （二）实施性施工组织设计的审批与动态管理

1、实施性施工组织设计应经监理工程师及相关部门按照程序批准后实施；在实施过程中应根据客观条件、生产资源配置情况及时调整施工组织设计，并报送监理工程师批准，实行动态管理。

2、根据公路水运工程安全生产监督管理办法（中华人民共和国交通运输部令2017 年第25号）规定，满足第二十四条范围的风险等级较高的分部分项工程应编制专项施工方案，并附安全验算结果，经施工单位技术负责人签字后报监理工程师批准执行，并由专职安全生产管理人员进行现场监督。必要时，施工单位应当组织专家对施工方案进行论证、审核，通过后方可执行。

二、隧道施工安全风险评估

对于长大隧道、地质或水文地质条件复杂、结构受力以及施工环境复杂的隧道，应根据交通运输部门相关要求开展隧道施工安全风险评估工作，并制定各项应急保障预案。

隧道施工安全风险评估依据《公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南》（中华人民共和国交通运输部 2011年5月发）进行，包括总体风险评估和专项风险评估两个层次。

总体风险评估从隧道的工程规模、建设条件、技术难度等因素考虑，静态评估隧道工程整体施工安全风险大小。

专项风险评估以具体施工作业活动为对象，从分析施工作业活动特点入手，辨识常见事故类型，列出风险源清单，通过风险分析与估测，确定重大风险源，并对重大危险源进行量化的动态评估。

第三节 临时工程和辅助生产设施

根据施工组织设计和施工现场规划确定的临时工程和设施，大部分应在正式工程开工

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前完成。首先要做到运输道路通，电力、通讯通，给水通，临建、工作场地齐备，又称通路、通电、通水，场地齐备。

一、临时道路

1、应结合地形地貌根据正式工程运量和工期确定技术标准。年均日通过的各种车辆折合成载重汽车在200辆以下的汽车便道，一般可选用四级公路标准，主要标准为：

（1）计算行车速度：平原微丘40km/h，山岭重丘20 km/h； （2）车道宽度3.5m； （3）路基宽度6.5m；

（4）极限曲线最小半径：平原微丘60m、山岭重丘15m； （5）停车视距：平原微丘40m，山岭重丘20m； （6）最大纵坡：平原微丘6%，山岭重丘9%；

（7）桥梁设计车辆荷载：一般为汽车10t，履带50t，同时应考虑重型机械设备的特殊要求；

（8）路面等级不宜过低，应硬化或使用砼预制拼装路面；

（9）在急弯、陡坡、桥头引道和6m以上的高路堤等地段，均应设置护栏、防护石墩或护墙，在积雪严重和过水路面、漫水桥上，应设置明显标杆；

（10）设置警告、禁令、指路标志。

2、如临时道路为路基宽度4.5m的单车道时，应根据地形在适当位置设会车道，其地点应能使司机看到相邻前后两车道驶来的车辆。会车道的路基宽度应不小于5.5m，有效长度不小于10m，最小曲线半径不宜小于30m。

3、临时道路设计，当连续纵坡均大于5%时，应在其间加不大于3%的缓和坡段； 4、临时便道选址时应考虑以下原则：

（1）便利工程运输。运输便道应尽可能靠近修建的隧道和大型供电，但又不占用隧道路基，尽量避免与主线路基交叉，以减少主线施工对行车的干扰。

（2）使道路修建工程简易，造价低，能迅速修成使用。充分利用有利地形，使线路顺直运程短；要避免地质不良地带和工程造价高的临时便道设计方案；尽量避免拆迁建筑物和穿过良田，稍占农田。

（3）适当考虑地方需要，使运输便道能与地方交通运输道路结合，尽量利用原有地方道路，使用结束后恢复良好。

二、临时房屋（临时设施）

隧道建筑中，要修建一批临时房屋，以解决施工期间职工居住、物质生活、办公和生

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产上的需要。施工所需要的临时房屋修建费用大，故必须注意尽可能减少临时房屋的数量，降低临时房屋造价。但也必须照顾到工人的生活福利和材料、设备、人员的安全，满足施工的需要。

一般可考虑下列各项措施：(1)组织均衡施工。使需要修建临时房屋的施工人数不要突增突减，这样可以减少临时房屋的修建数量，提高房屋的利用率；(2)充分利用当地的休闲公共房屋及民房作为施工临时房屋；(3)提前修建部分正式房屋。结合当地建筑材料供应情况及当地施工条件，可考虑将一部分作为通车需要的永久性房屋或建筑物提前修建，以满足一部分施工需要；(4)采用定型拼接式房屋或在分散的工地使用活动工棚与帐篷，以便多次倒用，降低临时房屋投资；(5)就地取材。采用当地廉价的材料修建，并力求运杂费为最少。

施工现场临时房屋包括办公生活房屋及生产房屋（搅拌站、钢筋加工厂等）。 1、临时房屋位置选择原则：

（1）办公、生活区与作业区应分开设置，并保持安全距离；

（2）办公、生活区的选址应符合安全性要求，严禁在高压线下方及其安全影响范围内设置临时房屋，严禁在有雨雪冲刷的灾害影响的区域布置临时房屋；

（3）严禁在坍方、滑坡、泥石流、危石、冰堆、水害和受爆破飞石可能袭击的区域设置临时房屋；

（4）临时房屋应选择在交通方便、距水源近、职工上下班方便、利于正式工程施工的位置；

（5）应避开河流冲积区域（雨季漫滩）或有被冲刷垮塌风险的岸边区域位置布设临时房屋；

（6）布设临时房屋不应占据正式工程和取土弃土位置。

2、临时房屋的规划建设应符合《中建一局集团营地建造图册》的有关要求。 三、隧道弃渣场

1、隧道弃渣应运至确定的弃渣场，隧道洞渣应优先考虑利用，不得随意乱弃。 2、隧道施工前，施工单位应和建设单位及当地政府配合调查，选择出渣运输方便、距离短的场所作为弃渣场，场地容量应可容纳隧道弃渣量。

3、弃渣场选址应进行水文和地质条件调查，不得占用其他工程场地和影响附近各种设施的安全；不得影响附近的农田水利设施，应不占或少占农田；不得堵塞河道、河谷，防止抬高水位和恶化水流条件；不得挤压桥梁墩台及其他建筑物。

4、弃渣场应按设计要求进行防护，当设计要求不能满足实际需要或设计无具体要求时，

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应对弃渣场的防护进行设计并报监理工程师批复，以确保边坡的稳定，防止发生水土流失、泥石流、滑坡等危害。

5、弃渣场应选择距离洞口近、附近无村庄、相对洞口落差大的地点，还需做好防止渣土流失和水保工作。

6、设置弃渣场时应考虑弃渣综合利用，例如安装破碎机将弃渣解小后用于路基填筑，筛选出块度合适的片石用于路基挡墙砌筑，安装破碎机将弃渣加工成级配碎石用于桥梁与隧道混凝土的集料等。

7、隧道弃渣场应在当地国土部门办理临时或永久占地手续，并按照有关规定完成弃渣场的环保评估手续。

四、自办料场

1、当隧道弃渣强度等物理力学和化学指标应符合规范要求、可作为结构用材料时，现场宜建碎石场以充分利用隧道弃渣。场地建设应满足料场建设要求，加工碎石设备应采用带除尘装置的反击破碎石机并有配套的联合重筛分设备，施工前应做好环保评估并施工前应做好环保评估并采取相应措施。

2、有条件的自采碎石场应专门配备锤式碎石机生产喷射混凝土碎石料。日产量在100m3

以上的碎石场宜配置自动或半自动水冲洗设备，以提高碎石质量。

3、施工单位应组织队伍从隧道弃渣中拣选块（片）石，经试验符合要求后可用于路基防护工程的施工。

五、危险品库

1、火工品库房的建设及管理应符合以下要求：

（1）双洞中隧道及长隧道、特长隧道宜设置专用火工品库房，短隧道可结合其他隧道及路基、桥涵施工集中设置；

（2）火工品仓库应由专业设计单位进行设计，严格按照图纸建造并安装合格的保管及监控设施（雷管柜、防盗门及摄像系统等）；

（3）应配备足够数量火工品仓库保管人员及安全人员，所有人员应持当地公安管理部门签发的有效证件上岗。

2、其他危险品，如氧气、乙炔、油料及剧毒、放射性物品等应单独建库存贮，库房建设及管理应符合安全规定。

六、临时供水

1、施工供水设施布置的要求：

（1）在实施和维修本工程期间，应确保施工和生活用水设施的安装和保养满足施工及

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生活需要，并保证按照施工用水和生活饮用水标准要求；

（2）按施工需要的供水压力（水压不小于0.3MPa）合理选址修建高位水池，安装上下水管路；寻找水源，并按施工需要的供水压力（水压不小于0.3MPa）合理选址修建高位水池，施工高位水池宜考虑利用隧道消防永久高位水池，高位水池施工过程中，应尽量减少对原始植被的破坏；

（3）对于修建高位水池困难的隧道，宜采用变频高压供水装置（冬季需实施保温措施）满足施工需要；

（4）管道前端至开挖面一般不超过30m。 2、临时供水一般可通过下列途径解决： （1）考虑提前修建一部分永久性的供水设备；

（2）修筑独立的与永久供水无关的临时供水设备。这种设备使用期限不长，在工程竣工时即废弃；因此，在满足积水要求的条件下，这种给水设备应力求简单；

（3）利用当地城镇的自来水和农田灌溉的扬水设备，以免自建供水系统，节约工程费用；

（4）在山区有自然水源时，可建高地水池，接入溪水、泉水供施工用，节省扬水设备。 3、临时供水规模，应根据水源、用水量、工程分布等情况确定，一般以一个工程段的用水布置。

七、临时电力

1、施工供电要考虑永临结合，对于短隧道应采用高压至洞口，再低压进洞；长隧道及特长隧道应考虑高、中压进洞，以满足施工需要。施工过程应保证用电的可靠性，应有备用发电系统以满足停电等应急情况下的施工用电。

2、隧道施工供电应采用三相五线供电系统；动力设备应采用三相380V；照明电压一般作业地段不宜大于36V，成洞段和不作业地段可采用220V，瓦斯地段不得超过110V，手提作业灯为12〜24V，选用的导线截面应使低压线路末端要点电压降不应大于10%，36V及24V线不得大于5%；高压分线部位应设明显危险警告标志；所有配电箱和开关应全部进行责任人和用途标识。

3、洞外变电站应设置防雷击和防风装置，且宜设在靠近负荷集中地点和设在电源来线一侧；当变电站电源线需跨越施工地区时，其最低点距人行道和运输线路的最小高度应满足：电压35KV时7.5m,电压6〜10KV时6.5m，电压400V时6m；变压器容量应按电气设备总用量确定，当单台电动设备容量超过变压器容量1/3时，宜适当增加启动附加容量。

4、洞内变电站应设置在干燥的紧急停车带或不使用的横通道内，变压器与周围及上下

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洞壁的最小距离，不得小于300mm，同时应按规定设置灯光、轮廓标等安全防护设施；洞内高压变电站之间的距离宜为1000m，由变电站分别向相反两方向供电，每一方供电距离宜采用500m；洞内高压变电站应采用井下高压配电装置或相同电压等级的油开关柜，不应使用跌落式熔断器，应有防尘措施。

5、成洞地段固定的电线路，应采用绝缘良好的胶皮线架设；施工地段的临时电线路应采用橡套电缆；瓦斯地段的输电线必须使用密封电缆，不得使用皮线；涌水隧道的电动排水设备应采用双回路输电，并有可靠的切换装置；动力干线上每一分支线，必须装设开关及保险装置；严禁在动力线路上加挂照明设施。

6、照明和动力线路安装在同一侧时，必须分层架设。电线悬挂高度应满足：110V以下电线离地面距离不应小于2m,400V时应大于2.5m, 6〜10kV时不应小于3.5m。供电线路架设一般要求高压在上、低压在下，干线在上、支线在下，动力线在上、照明线在下。

八、临时通风

隧道施工通风的目的是送进新鲜空气，冲淡、排出有害气体和降低粉尘浓度，以改善劳动条件，从而保证施工安全、洞内工作人员身体健康和提高施工生产效率。见图3-1。

图3-1 临时通风设备

施工通风方式的选择：施工通风方式应根据施工方法、设备条件、通风长度和工作面的多少来确定。一般常见的通风方式见表3-1。

表3-1 施工通风种类及适用条件 通风种类 自然通风 适用条件 300m以下，岩层不产生有害气体的短隧道及导坑凿通后的隧道 3000m以下隧道，并可配合巷道使用 优缺点 1.利用洞内外温差及气压差，以造成的自然风流循环，不需要机械通风设备； 2.受气候影响很大。 1.向工作面送入新鲜空气或者吸出污浊空气，使用比较普通和方便； 2.管道直径大，运输不方便； 3.管路达到一定长度后，必须增加一台风机串联补充动力消耗。 风管通风 27

通风种类 适用条件 优缺点 1.通风设备简单，随着坑道掘进只需将局扇向前移动，不必增加风机； 2.能供应比较大的风量，项各工作面送风，较风管通风容易； 3.空气随风道循环，供给的空气中混有污浊气体。 巷道通风 有平行导坑的长隧道 根据施工风量计算选择通风管的大小和通风机的容量和布置方式。目前隧道施工通风设备选用大容量、大马力，同时配置大直径的风管。例如，一米直径的出风口，配置一米直径的通风软管或硬管（铁皮加工）。由于通风设备马力大、风管直径大，通风的方式一般只采用吸出式，爆破完了，很快将烟尘吸出。比小马力通风机设备小直径及小风管（直径为60cm），采用不同的通风方式（吸出式和吸入式）混合使用的通风效果好得多。

九、临时压缩空气供应

在隧道建筑中需要使用风动工具。因此，压缩空气的供应，对于机械化施工起着重要的作用。压缩空气的供应系统只能在不大范围内分区负责，可采用单独的固定压缩空气装置或使用移动式空气压缩机。

空气压缩机的设置、压缩空气需要的计算以及对输风管道的要求如下：

1、空压机站的生产能力应能满足施工需要的风量，同时应使开挖面的风压不小于风动机具的要求（凿岩机为0.5MPa）。机组宜选用固定式空气压缩机组成，并装设自动停机装置系统，以提高机组使用率。如采用内燃空压机，则配备风量应比电动空压机增加20%。

2、压风站应在洞口旁边选址修建，防范不良地质，并宜靠近变电站，应有防水、降温、保温和防雷击设施；

3、压风站供风能力须满足隧道正常施工需要，供风管路布置应尽量避免压力损失，保证工作面使用风压不小于0.5MPa；

4、供风管道前端至开挖面距离不应大于20m。

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十、隧道内“三管、两路”布置

图3-2 隧道洞内管道和线路布置示意图

“三管，两路”的需要量与施工长度有关。详见表3-2。

表3-2 三管两线需要量

洞口负担的施工长度 1000~ 1500 1200~ 1650 1300~ 1800 1100~ 1600 1000~1500 2000~2500 有平导 有平导 2100~ 2600 2400~ 2900 500~ 600 5000~ 7000 30~38 1150~ 1730 2400~ 2800 2700~ 3100 3000~ 3700 600~ 800 7500~ 8500 40~50 1800~ 2300 3000~ 3600 说 明 顺 名称 序 高压 风管 高压 水管 通风管 钢轨 道岔 规格 单位 300~ 500~ 500 1000 m m m 450~ 650~ 650 1150 500~ 700~ 700 1250 400~ 600~ 600 1100 1 2 3 4 5 6 7 φ200mm φ100~ 150mm φ500~ 600mm 18~24 kg/m 6号 包括机器房至洞口150~200m 包括水池至洞口200~300m 包括洞外场地 包括洞外场地 动力线自洞外变压器起算 动力线自洞外变压器起算 1050双1700~ 2750~ ~ 米 2700 4000 1450 组 m m 10~15 - 14~18 16~22 400~ 700 700~ 1100 主电 线 缆 支 线 500~ 1000~ 1500~ 650 1200 1750 注：1.较长隧道距导坑工作面300~400m以外的成洞地段，可少设道岔，仅在适当地点设置会让线； 2.1000m以下的隧道可不用主电缆，1000m以上隧道距导坑工作面500m以外用电缆。

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第四节 施工资源准备

一、施工人员

1、应根据工程规模、工期和技术难度配备相应的管理、技术、测量、试验、环保、专职质量检查和安全管理人员。其中安全员配备应满足交通部规定的每5000万合同额配备1人，2亿元以上的不少于5名，且按专业配备。

2、隧道施工的钻爆、运输、支护、模筑衬砌等作业均应安排专业化队伍进行施工，施工前应根据施工进度计划、施工技术水平等制定详细的劳动力计划，及时组织进场，以满足施工需要。

3、从事隧道施工的各类特殊岗位人员均应持证上岗。施工单位应加强现场作业人员（包括劳务人员）安全、职业健康等教育培训和考核工作。应对管理人员和作业人员每年进行不少于两次、不低于40学时的安全生产教育培训，其教育培训情况记入个人工作档案。新进人员和作业人员进入新的施工现场或者转入新的岗位前，施工单位应对其进行安全生产培训考核。未经安全生产教育培训考核或者培训考核不合格人员，不得上岗作业。

4、施工单位应向作业人员提供必需的安全防护用具（如安全帽、安全带、口罩、耳塞等）和安全防护服装。

二、材料采备

1、隧道施工前应做好水泥、砂石料、钢筋（材）、外加剂、防水板、透水管等各项材料的招标订购工作，并根据施工进度计划，制定材料供应计划；特别是做好隧道前期施工支护所需材料的采备工作，如水泥、中（粗）砂、小碎石、速凝剂、钢纤维、钢筋等材料以及早强锚固药卷、钢拱架等成品、半成品等。

2、材料采购应严格按有关规定进行，选择供应能力强、质量合格、价格优惠的供应厂家。

3、二衬混凝土和喷射混凝土宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。用于隧道主体工程的碎石宜采用反击破设备生产的碎石。

4、材料进场前严格进行检查验收和取样送检，试验合格经监理工程师认可后方可进料；杜绝不合格材料进入现场。

三、设备进场

1、隧道进洞前，二次衬砌模板台车应进场。 2、隧道前期进场的机械设备主要有以下几种：

（1）土石方施工设备：包括挖掘机、推土机、压路机和自卸汽车等；

（2）隧道开挖及出渣运输设备：凿岩机、台车（架）、装载机、大吨位自卸汽车等；

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（3）隧道支护设备：喷射机、管棚钻机、注浆机等；

（4）混凝土施工设备：砼搅拌机、配料机、砼运输车、砼输送泵、振捣设备、衬砌台车（模板、拱架）等；

（5）钢筋（结构）加工设备：钢筋调直机、切断机、弯曲机、电焊机等；

（6）风、水、电供应设备：内燃空压机、电动空压机、水泵（变频高压供水装置）、变压器、发电机等；

（7）相应阶段配备的检测仪器和设备。

3、机械设备应本着性能优良、配套合理、工效高的原则配备，满足污染小、能耗低、效率高的要求，并根据施工进度计划安排，分阶段、分期组织上场，以满足施工需要。

4、压力容器及进场大型设备应经当地检测部门验收合格后方可投入使用。 5、应积极采用先进的隧道施工人员考勤定位和视频监控等系统。

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第四章 施工测量

隧道施工测量是隧道工程修建中不可缺少的一环，它的主要任务是保证隧道开挖按规定的精度正确贯通，使衬砌结构符合设计要求。施工时应重视控制点、基准点、水准点的交接和复核工作，通过三角网或精密导线网对各点进行校核，以确保隧道施工精度。

一、隧道地表控制测量

隧道开工前，应做好洞外控制点复测和确定隧道位置应增设的基准点。 1、隧道洞口必需的基准点数量

为了把隧道位置在现场标出，并由此确定其他构造物的精确位置，应设置洞口及辅助坑道口附近的基准点。洞外控制测量应每个洞口附近测设不少于三个平面控制点和两个水准点。除洞口附近基准点外，还必须设置隧道中心线，方向桩是中心线的基线，只要地形条件许可，应按尽可能长的间距设置中心桩。

2、洞口附近基准点精度

洞口和辅助的基准点应同时测量确定，它们的方位与坐标要按必要的精度决定，要以必要的精度明确它们间的相互关系，洞口附近的基准点是洞内测量的基准，据此进行的洞内测量结果在隧道贯通前是无法校核的，因此基准点必要精度应考虑隧道误差的容许值及洞内测量精度和洞外、洞内测量误差分配而确定。

3、设置基准点测量方法的选择

选择测量方法除考虑精度要求外，还应根据地形条件、隧道规模、施工方法等选用适当的测量方法：

（1）对于地形简单的短隧道采用中心线直接测量或导线测量； （2）对于地形陡峭而隧道又长的情况则用三角测量； （3）处于中间条件时，可混合采用上述各种测量方法；

（4）高程采用水准测量，即使利用国家水准点，也必须求出洞口的相对高程差。 二、隧道洞外、洞内联系测量 （一）进洞关系的计算和进洞测量

洞外控制测量完成以后，应把各洞口的线路中线控制桩和洞外控制网联系起来。由于控制网和线路中线两者的坐标系不一致，应首先把洞外控制点和中线控制桩的坐标纳入同一坐标系统内，故必须先进行坐标变换计算，得到控制点在变换后的新坐标。其坐标变换计算公式可以采用解析几何中的坐标转轴和移轴计算公式。一般在直线段以线路中线作为

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x轴；曲线上则以一条切线方向作为x轴。用线路中线点和控制点的坐标，反算两点的距离和方位角，从而确定进洞测量的数据。

（二）由洞外向洞内传递方向和坐标

为了加快施工进度，隧道施工中除了进出洞口之外，还会用斜井、横洞或竖井来增加施工开挖面。为此就要经由它们布设导线，把洞外导线的方向和坐标传递给洞内导线，构成一个洞内、外统一的控制系统，这种导线称为联系导线，联系导线属支导线性质，其测角误差和边长误差直接影响隧道的横向贯通精度，故使用中必须多次精密测定、反复校核，确保无误。

当由竖井进行联系测量时，可以采用垂准仪光学投点、陀螺经纬仪定向的方法，来传递坐标和方位。

（三）洞外向洞内传递高程

经由斜井或横洞向洞内传递高程时，一般均采用往返水准测量，当高差较差合限时取平均值的方法。由于斜井坡度较陡，视线很短，测站很多，加之照明条件差，故误差积累较大，每隔10站左右应在斜井边脚设一临时水准点，以便往返测量时校核。近年来用光电测距三角高程测量的方法来传递高程，已得到愈来愈广泛的应用，大大提高了工作效率，但应注意洞中温度的影响，以及应采用对向观测的方法。尤其是对于50m以上的深井测量，更显现出其优越性。

三、隧道洞内控制测量 （一）平面控制测量

为了给出隧道正确的掘进方向，并保证准确贯通，应进行洞内控制测量。由于隧道洞内场地狭窄，故洞内平面控制常采用中线或导线两种形式：

1、中线形式：中线形式是指洞内不设导线，用中线控制点直接进行施工放样。一般以定测精度测设出新点，测设中线点的距离和角度数据由理论坐标值反算，这种方法一般用于较短的隧道。若将上述测设的新点，再以高精度测角、量距，算出实际的新点精确点位，再和理论坐标相比较，若有差异，应将新点移到正确的中线位置上，这种方法可以用于曲线隧道500m、直线隧道1000m以上的较长隧道。

2、导线形式：导线形式是指洞内控制依靠导线进行，施工放样用的正式中线点由导线测设，中线点的精度能满足局部地段施工要求即可。导线控制的方法较中线形式灵活，点位易于选择，测量工作也较简单，而且具有多种检核方法；当组成导线闭合环时，角度经过平差，还可提高点位的横向精度。导线控制方法用于长隧道。洞内导线与洞外导线比较，具有以下特点：洞内导线是随着隧道的开挖逐渐向前延伸，故只能敷设支导线或狭长形导

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线环，而不可能将全部导线一次测完；导线的形状完全取决于坑道的形状；导线点的埋石顶面应比洞内地面低20～30cm，上面加设护盖、填平地面，以免施工中遭受破坏。

（二）洞内高程测量

洞内高程测量应采用水准测量或光电测距三角高程测量的方法。洞内高程应由洞外高程控制点向洞内测量传算，结合洞内施工特点，每隔200m至500m设立两个高程点以便检核；为便于施工使用，每隔100m应在拱部边墙上设立一个水准点。

采用水准测量时，应往返观测，视线长度不宜大于50m；采用光电测距三角高程测量时，应进行对向观测，注意洞内的除尘、通风排烟和水气的影响。限差要求与洞外高程测量的要求相同。洞内高程点作为施工高程的依据，必须定期复测。

当隧道贯通之后，求出相向两支水准的高程贯通误差，并在未衬砌地段进行调整。所有开挖、衬砌工程应以调整后的高程指导施工。

四、隧道洞内中线测量

隧道洞内施工，是以中线为依据来进行。当洞内敷设导线之后，导线点不一定恰好在线路中线上，更不可能恰好在隧道的结构中线上（即隧道轴线上）。而隧道衬砌后两个边墙间隔的中心即为隧道中心，在直线部分则与线路中线重合；曲线部分由于隧道衬砌断面的内外侧加宽不同，所以线路中心线就不是隧道中心线。

五、隧道施工放样

隧道是边开挖、边衬砌，为保证开挖方向正确、开挖断面尺寸符合设计要求，施工测量工作必须要紧紧跟上，同时要保证测量成果的正确性。

（一）导坑延伸测量

当导坑从最前面一个临时中线点继续向前掘进时，在直线上延伸不超过30m，曲线上不超过20m的范围内，可采用“串线法”延伸中线。用串线法延伸中线时，应在临时中线点前或后用仪器再设置两个中线点，其间距不小于5m。串线时可在这三个点上挂上垂球线，先检验三点是否在一直线上，如正确无误，可用肉眼瞄直，在工作面上给出中线位置，指导掘进方向。当串线延伸长度超过临时中线点的间距时（直线为30m、曲线为20m），则应设立一个新的临时中线点。

如果用激光导向仪，将其挂在中线洞顶部来指示开挖方向，可以定出100m以外的中线点，这种方法对于直线隧道和全断面开挖的定向，既快捷又准确。在曲线导坑中，常用弦线偏距法和切线支距法。

（二）上下导坑的联测

采用上、下导坑开挖时，每前进一段距离后，上部的临时中线点和下部的临时中线点

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应通过漏斗联测一次，用以改正上部的中线点或向上部导坑引点。联测时，一般用长线垂球、光学垂准器、经纬仪的光学对点器等，将下导坑的中线点引到上导坑的顶板上，移设三个点之后，应复核其准确性；测量一段距离之后及筑拱前，应再引至下导坑核对，并尽早与洞口外引入的中线闭合。

（三）隧道结构物的施工放样

隧道开挖断面测量在隧道施工中，为使开挖断面能较好的符合设计断面，在每次掘进前，应在开挖断面上标出设计断面尺寸线。分部开挖的隧道在拱部和马口开挖后，全断面开挖的隧道在开挖成形后，应采用断面自动测绘仪或断面支距法测绘断面，检查断面是否符合要求；并用来确定超挖和欠挖工程数量。

结构物的施工放样在施工放样之前，应对洞内的中线点和高程点加密。中线点加密的间隔视施工需要而定，一般为5～10m一点，加密中线点可以根据定测的精度测定。加密中线点的高程，均以五等水准精度测定。在衬砌之前，还应进行衬砌放样，包括立拱架测量、边墙及避车洞和仰拱的衬砌放样，洞门砌筑施工放样等一系列的测量工作。

六、隧道贯通误差测定及调整

为保证隧道施工在两个或多个开挖面的掘进中，施工中线在贯通面上的横向及高程能满足贯通精度要求，符合路面及纵断面技术条件，必须进行控制测量及贯通误差的测定和调整。

1、公路隧道施工贯通误差测定

（1）采用精密导线测量时，在贯通面附近定一临时点，由进测的两方向分别测量该点的坐 标，所得闭合差分别投影至贯通面及其垂直的方向上，得出实际的横向和纵向贯通误差，再置 镜于该临时点测求方位角贯通误差；

（2）釆用中线法测量时，应由测量的相向两方向分别向贯通面延伸，并取一临时点，量出两点的横向和纵向距离，得出该隧道的实际贯通误差；

（3）水准路线由两端向洞内进测，分别测至贯通面附近的同一水准点或中线点上，所测得的高程差值即为实际的高程贯通误差。

2、公路隧道施工贯通误差调整

（1）釆用折线法调整直线段隧道的中线；

（2）曲线段隧道，根据实际贯通误差，由曲线的两端向贯通面按比例调整中线； （3）采用精密导线测量延伸中线时，贯通误差用坐标增量平差来调整；

（4）进行高程贯通误差调整时，贯通点附近的水准点高程，采用由进口分别引测的高程平均值作为调整后高程。

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公路隧道贯通后，施工中线及高程的实际贯通误差，应在尚未衬砌的100m地段内（即调线地段)调整。该段的开挖及衬砌均应以调整后中线及高程进行施工放样。

七、竣工测量

公路隧道竣工后,应在直线段每50m、曲线地段每20m及需要加测断面处，测绘以路线中线为准的隧道实际净空，标出拱顶高程、起拱线宽度、行车道路面水平宽度。

公路隧道永久中线点，应在竣工测量后用混凝土包埋金属标志。直线上的永久：中线点，每200〜250m设置一个，曲线上应在缓和曲线的起终点各设一个；曲线中部，可根据通视条件适当增加。永久中线点设立后，应在隧道边墙上画出标志。

公路隧道洞内水准点每公里应埋设一个，短于lkm的公路隧道，应至少设一个点，并应在隧道边墙上画出标志。

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第五章 洞口、明洞与浅埋段工程

第一节 洞口土石方开挖

一、隧道洞口工程的特点

1、隧道洞口工程一般包括洞外土石方开挖、边仰坡护砌、截水沟修砌、明洞及洞门修筑等工程。洞口工程施工除要给洞内施工创造条件外，还要稳固因隧道施工可能引起坡面出现失稳现象。

2、洞口是洞身施工的前沿，是隧道穿过山体埋置最浅地段。该地段地质情况一般较差，同时破坏了天然植被山体，而水系走向不变，有可能山体水系顺洞口而下，也易出现塌方。

3、要求洞口工程施工速度快，保证质量尽早的在洞身开始施工前形成天然人工屏障，保证隧道洞身施工的安全。

二、洞口开挖的主要工序

1、施工放样：按设计要求定开挖边界、截水沟中心线和洞口位置的桩以及相应的检查桩，进行边、仰坡放线；

2、土石方开挖：按设计的横断面及边、仰坡坡度自上而下逐段开挖，清刷洞口边、仰坡及进洞开挖面；

3、水沟开挖：开挖边、仰坡外的截水沟、洞口两侧边沟以及洞口改沟。 三、施工要点

1、隧道洞口开挖前，应对洞口段地形地貌进行复测，认真调查地质情况，并提出隧道进洞专项施工方案，严禁大开大挖。

2、洞口土石方施工宜避开雨季，如确需在雨季施工时，应制定严密的施工方案和防护措施，同时应加强对山坡稳定情况的监测、检查。

3、积极推广“零开挖”进洞理念。隧道洞顶截水沟以内植被禁止砍伐破坏，分离式隧道中间山体和连拱隧道中导洞开挖时两侧山体应尽可能保护。

4、洞口边坡、仰坡土石方的开挖应减少对岩、土体的扰动，严禁采用大爆破；边坡和仰坡上可能滑塌的表土、灌木以及边坡和仰坡上的浮石、危石要清除或加固，坡面凹凸不平应予整修平顺。

5、应在进洞前按设计要求对地表及仰坡进行加固防护；松软地层开挖边、仰坡时，宜随挖随支护，随时监测、检查山坡稳定情况。当洞口可能出现地层滑坡、崩塌时，应及时采取预防和稳定措施稳定坡体、确保施工安全。可采取地表砂浆锚杆、地表注浆等辅助工

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程措施或路基施工中稳定边坡的措施。

6、偏压洞口施工应做好支挡、反压回填等工作后再开挖；开挖方法应结合偏压地形情况选定，不得因人为因素加剧偏压。

7、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。第一阶段挖至设计临时成洞面，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。

8、洞口边仰坡排水系统应在雨季之前完成。隧道排水应与洞外排水系统合理连接，不得侵蚀软化隧道和明洞基础，不得冲刷洞口前路基边坡及桥涵锥坡等设施。

9、洞口仰坡上方洞身范围内禁止修建施工用水池。

10、进洞前必须完成应开挖的土石方，废弃的土石方应堆放在指定的地点，边坡、仰坡上方不得堆置弃土石方。

第二节 洞口坡面防护

一、喷锚加固

1、根据不同的加固目的，可选下列方法： （1）喷射混凝土和锚杆、钢筋网相组合的方法； （2）单独使用锚杆或喷射混凝土的方法； （3）预应力锚索稳定坡体的方法。见图5-1。

图5-1 预应力锚索护坡

2、对于岩石坡面，采用喷射混凝土封闭表面，使用锚杆深层锚固稳定坡面，防止岩石表面风化。锚杆、钢筋网、喷射混凝土是喷锚加固坡面常釆用的组合构造。也可单独使用

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锚杆或喷射混凝土防止坡面落石，或岩块松动；采用预应力锚索稳定坡体防止坡面滑动；采用喷射混凝土封闭土体坡面，要起到避免雨水冲刷、浸湿软化的作用。施工时，注意以下几方面：

（1）锚喷加固应按坡面开挖顺序由上至下分层实施，一般为先锚后喷，或挂网后再喷； （2）喷射混凝土前，应清除松动的和已经风化的岩石与浮土，最好能将坡面平整； （3）对于有地表水流经的地段，或有地下水出露处，要先设置排水设施或埋设排水管等进行引排后，方可喷射混凝土；对于软弱岩体或土体的坡面，需事先埋入透水排水网管，避免喷射混凝土封闭后因水位升高、地下水压力增大而引起坡面失稳；

（4）坡面锚固系统锚杆，一般要求垂直坡面安置，但还应根据坡体的结构面组合，并对其方向作适当调整，尽量使锚杆能加固多的岩石层面；

（5）局部锚固锚杆的设置要根据岩块滑落或坠落趋势确定锚固方向，根据岩块尺寸和滑落力确定锚杆长度及根数；

（6）钢筋网铺设应与第一次喷射混凝土层密贴，并与锚杆连接牢靠，后续喷射混凝土层应覆盖钢筋网，不得裸露在外。

二、砌石护面

1、砌石护面：包括浆砌片、块石护面墙和干砌片、块石护面墙，也包括浆砌片石拱型、人字型骨架护面。见图5-2。

图5-2 隧道洞口砌石护面（右上部分）及砌石挡土墙

2、护面的主要作用：预防坡面受水侵蚀和风化。 3、施工要点：

（1）直接置于天然地基上砌体基础，要及时排除基坑内渗透水，以防基础在砂浆初凝

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前遭水浸害；

（2）护面墙顶部应用土夯实，以免遭受边坡水冲刷和渗入墙内引起破坏； （3）坡面如有地下水露头，应设泄水孔将地下水引出；

（4）砌体的基础层或底层，应选用较大的石块，砌体应分层砌筑，所有层次的砌筑都应使承重面和石块天然底面平行，且砌筑上层时不得振动下层；

（5）浆砌的块、片石都须洗净、饱水后使用，其座垫层也应干净、湿润，所有石块都应座在新拌的砂浆上，并在砂浆凝结前将石块就位固定；干砌的块、片石每层应大致水平，但不得用小石块塞垫找平；

（6）浆砌片的上下层石块应交错排列、竖缝不得重合；

（7）浆砌石块最好在砂浆凝结前将灰缝勾好，否则应在砂浆凝结前将灰缝刮深50mm，为以后勾缝作好准备，随后的勾缝应用净水浸湿砌缝，再填塞砂浆进行勾缝并注意养生；干砌面体所有前后的明缝均应用小石块填塞好，保证沿石块全长能有坚实的支承。

三、植草护坡

1、植草护坡是指用播撒种植草籽或移植草皮的方法，进行边、仰坡护面，防止水土流失。见图5-3。

图5-3 洞口植草护坡

2、适用条件：植草护坡可用于土质边仰坡护面、明洞回填和隧道弃方的坡面处理。应选择适应当地气候条件，具有耐旱力强、容易生长、蔓面大、根部发达、茎低矮、有葡萄茎、多年生长的草类植物。

3、施工要点：

（1）缺少表土或厚度小于100mm的表土层上，应铺撒表土使其厚度大于100〜150mm，

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并轻度夯压；

（2）播撒或培植前，必须将表土耙松，土块打碎、整平、清除石块杂草及有害物质.并对表土进行均匀施肥，每1000m2施肥量不得少于70kg；

（3）播撒草籽应在无风天气进行，每1000m2播撒的草籽不得少于9kg。草籽经与土粒、肥料搅拌后均匀播撒，其后将上耙过，用重物轻轻滚压.使土覆盖草籽，均匀浇水，保持潮湿，直到长成草坪。

（4）培植草皮应按图纸要求选用平铺、叠铺或方格等不同形式。铺时应由坡脚向上铺钉,用夹桩或竹桩固定在坡面上；

（5）草籽发芽六星期后，按每1000m2用量25kg均匀施肥，并进行全面浇水。在养护期间要进行除虫、除草、浇水、修剪等工作，并应防止牲畜哨咬、行人践踏。

四、砌石挡土墙

1、隧道洞口挡土墙是支承边仰坡土压力，防止土坡坍塌的构造物。见图5-2。 2、考虑到洞口亮度对比要求，挡土墙最好采用暗色石块砌筑。

3、浆砌片和浆砌块石挡土墙的质施工要点基本同于浆砌片(块)石护面墙，此外还应注重下列方面：

（1）挡土墙地基为软弱土层时，地基承载能力不能保证设计要求时，应对地基釆取相应的处理措施，或加宽挡墙基础等；

（2）挡土墙基槽开挖应符合图纸要求，并采取适当的支撑，以保证施工安全和结构物施工尺寸正确；

（3）开挖期间必须采取措施，避免沟槽内积水，以保持在干燥状态下施工； （4）沟槽基底应修凿平整或做成台阶，使承重面与重力线垂直，并将基面上松土、淤泥清除干净；

（5）对于易风化、易软化的岩层基底应缩短暴露时间，迅速用水泥沙浆封闭并及时施做基础。

第三节 洞门施工

一、洞门基本形式

洞门是隧道两端的外露部分，也是联系洞内衬砌与洞口外路堑的支挡结构，应保证洞口附近的边坡和仰坡的稳定。洞门也是标志隧道的建筑物，与隧道规模、使用特性以及周围建筑物、地形条件等要协调。我国公路隧道的洞门形式主要有：端墙式、翼墙式、台阶式、柱式、削竹 式、喇叭口式等。

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二、施工要点

1、尽早修建，尽可能在雨季前施工，洞口的排水、截水设施应与洞门配合施工； 2、洞门端墙处的衬砌与洞口内衬砲要用同一材料整体灌注，洞门端墙应与隧道衬砌连接良好；

3、翼墙式挡墙应与端墙同时砌筑，当墙身砌出地面后，基坑必须及时回填夯实； 4、洞口圬工基础要置于稳固地基上，地基强度不够时，应采取地基稳固措施； 5、洞门装修砌体要求表面平整、清洁，隧道名牌字样美观、醒目。

第四节 拱形明洞施工

一、拱形明洞的结构形式

1、路堑对称型明洞：适用于洞顶地面平缓、两侧路堑地质条件基本相同，边坡有落石、坍塌等不良现象，或洞顶覆盖较薄，难以用暗挖法修建隧道的情况。结构形式为对称型高拱。见图5-4 a）。

2、路堑偏压型明洞：使用于外侧地面开敞，稳定、填土坡面线能与地面相交，另一侧边坡或山坡有坍塌、落石或泥石流等不良现象处。这种非对称结构外侧常用刚性边墙以抵抗较大的偏压荷载。见图5-4 b）。

a)路堑对称型明洞 b)路堑偏压型明洞

图5-4 路堑明洞类型

3、半路堑偏压型。当洞顶地面倾斜，路堑边坡一侧较低，明洞边墙顶以下部分为挖方，有坍塌、落石、泥石流等不良地质现象时应采用此种形式明洞。由于荷载不对称结构也为非对称结构。见图5-5。

4、半路堑单压型。适合于外侧地形陡峻，无法填土，另一侧边坡或山坡有坍塌、落石、泥石流等不良地质现象的地段。这类非对称结构外侧刚性边墙上带有耳墙，以承受回填土侧压力。

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图5-5 半路堑明偏压型明洞

二、拱形明洞工作内容及施工方法

1、基本工作内容：开挖、临时防护、绑扎钢筋、模板就位、浇注混凝土、铺设防水层、施作隔水层、回填。

2、明洞施工方法的选择，应根据地形、地质条件、明洞类型等因素确定。常用的施工方法及工艺为：

（1）先墙后拱法：适用于埋置深度较浅，施工边坡开挖后能暂时稳定，或已成路堑时增建明洞地段。施工时从上而下分台阶开挖，先做好两侧边墙，再作拱圈，最后做防水层及洞顶回填。

（2）先拱后墙法：适用于岩层破碎、路基边坡较高、全部明挖可能引起坍塌，但拱脚岩层承载力较好，且能保证拱圈稳定的地段。施工程序为：起拱线以上部分采用拉槽开挖临时边、仰坡；当临时边、仰坡不够稳定时，采用喷锚网临时加固。先做好拱圈，然后开挖下部断面，再做边墙；如明涧较长，边坡不够稳定时，则以采用分段拉槽较为安全。

（3）墙拱交替法：适用于半路堑，原地面坡度陡竣，由于地形限制外侧不能先拱后墙，内侧不宜先墙后拱；或由于外侧地层松软、先做拱圈可能发生较大沉陷，内侧先做墙路堑边坡明挖过深可能引起坍塌。施工程序为：用拉槽法或挖井法开挖，将外侧边墙修筑至设计高程；开挖内侧起拱线以上部分土石，立即架立拱架灌筑拱圈；开挖内边墙马□，逐段将内边墙筑成，随后进行拱顶回填并做防水层。

第五节 隧道浅埋段开挖施工

国内外大量隧道工程施工实践表明，覆盖层浅的隧道，其围岩难以自成拱，地表易沉因此施工方法不能与覆盖层深的隧道区段相同，应采取适合浅埋段的施工方法。根据大量的施工资料调查，覆盖层小于毛洞洞跨的2倍的隧道或区段属于浅埋隧道，应采用浅埋段施工方法施工。浅埋段工程应包括洞口加强段。

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一、隧道浅埋段和洞口段施工方法 1、隧道浅埋段开挖施工特点

（1）在浅埋和洞口加强地段进行开挖施工和支护，应根据地质条件、地表沉陷对地面建筑物的影响，以及保障施工安全等因素选择，并应考虑施工效果和工程费用确定。

（2）隧道浅埋段和洞口加强段，通常位于软弱、破碎、自稳时间极短的围岩中，若施工方案和支护方式不妥当，则极易发生冒顶塌方或地表有害下沉，当地表有建筑物时会危及其安全。所以应采用先支护后开挖或分部开挖等措施，以防止开挖工作面失稳或地表有害下沉等。

2、隧道浅埋段施工方法和支护方法技术要求

（1）根据围岩及周围环境条件，可优先采用单侧壁导坑法、双侧壁导坑法或留核心土的开挖方法；围岩的完整性较好时，可采用多台阶法开挖，严禁采用全断面法开挖。

（2）开挖后应尽快施作锚杆、喷射混凝土、敷设钢筋网或钢支撑。当采用复合式衬砌时，应加强初期支护锚喷混凝土。V级以下围岩应尽快施作衬砌，防止围岩出现松动。

（3）锚喷支护后构件变撑，应尽量靠近开挖面，其距离应小于1.0倍洞跨； （4）视地质条件，可配合采用超前小导管注浆、超前锚杆支护加固等辅助施工措施，即浅埋段地质条件很差时，应釆用辅助施工方法。

二、隧道浅埋段初期支护施工要点

1、浅埋段和洞口加强段施工开挖后，应立即铺设小网孔的钢筋网，并喷射3+5cm厚的混凝土层。

2、安设锚杆及钢拱架，二次支护喷射混凝土应将钢拱架覆盖不小于3cm的保护层。 3、落底、安设锚杆及下部钢拱架，应同时进行挂网、喷射混凝土。 4、应进行仰拱封底，尽早形成封闭结构。 三、控制隧道地表沉降技术措施

1、宜釆用单壁掘进机或风镐开挖，减少对围岩的扰动；当采取爆破开挖时，应采用短进尺、弱爆破。

2、应加强对拱脚的处理，打设拱脚锚杆，提高拱脚处围岩的承载力。 3、应及时施作仰拱或临时仰拱。

4、若初期支护变形过大，又不宜加固时，可对洞周2〜3m围岩进行系统注浆固结。 5、地质条件差或有涌水时，宜采用地表预注浆结合洞内环形注浆固结。

6、加强对地表下沉、拱顶下沉的量测及反馈，以指导施工，量测频率宜为深埋段时的2倍。

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第六章 超前地质预报

一、隧道超前地质预报目的

1、进一步查清掌子面前方的工程地质与水文地质条件，指导工程施工的顺利进行。 2、降低地质灾害发生的几率和危害程度。 3、为动态设计和施工提供地质依据。 二、隧道工程地质预报的主要内容

1、对照勘测阶段的地质资料，预报地质条件的变化情况及对施工的影响程度。 2、可能出现塌方、滑动影响施工时，预报其部位、形式、规模、发展趋势，并提出处理措施。

3、隧道将要穿过不稳定岩层、较大断层时，需施工部门改变施工方法或作应急措施预报。

4、预报可能出现突然涌水地点、涌水量大小、地下水泥砂含量及对施工的影响。 5、软岩出现内鼓、片状掉块地段，应预报对施工的影响程度。 6、岩体突然开裂或原有裂隙逐渐加宽时，应预报其危害程度。

7、在位移量测中发现围岩变形速率加快时，应预报对围岩稳定性的影响程度。 8、浅埋隧道地面出现下沉或裂缝时，应预报对隧道稳定和施工的影响程度。 9、洞口可能出现滑坡、坠石，应及时作出预报。

10、预报由于施工不当，可能造成围岩失稳及其改进措施。 11、隧道附近或穿过含瓦斯地段的煤(岩)层中，预报瓦斯影响范围。 三、超前地质预报的主要方法

超前地质预报可采用地质调查法、超前钻探法（超前地质钻探、加深炮孔探测）和物探法（TSP地震波反射法、地质雷达、红外探水）等。各种方法应联合使用，互为补充，相互验证。

（一）地质调查法

1、地质调查法是根据隧道已有的勘察资料、地表补充地质调查资料和隧道内地质素描，通过地层层序对比、地层分界线及构造线地下和地表相关性分析、断层要素与隧道几何参数的相关性分析、临近隧道内不良地质体的前兆分析，利用常规地质理论、地质作图和趋势分析等，推测开挖工作面前方可能揭示地质情况的一种超前地质预报方法。

2、地质调查法包括隧道地表补充地质调查和隧道内地质素描，适用于各种地质条件下

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隧道。

3、隧道内地质素描随隧道开挖及时进行，对地层岩性变化点、构造发育部位、岩溶发育带附近等重点地段每1个开挖循环进行1次，其他一般地段不超过10m/次。

（二）超前地质钻探

1、超前地质钻探是利用钻机在隧道开挖工作面进行钻探获取地质信息的一种超前地质预报方法。

2、超前地质钻探适用于各种地质条件下隧道的超前地质预报，在富水软弱断层破碎带、富水岩溶发育区、煤层瓦斯发育区、重大物探异常区等地质条件复杂地段必须采用。

3、断层、节理密集带或其他破碎富水地层钻1〜3孔/循环，富水岩溶发育区钻3〜5孔/循环。连续预报时前后两循环钻孔应重叠5〜8 m。钻探主要采用冲击钻和回转取芯钻，二者应合理搭配使用，提高预报准确率和钻进速度，减少占用开挖工作面的时间。

（三）加深炮孔探测

1、加深炮孔探测是隧道开挖时利用风钻或凿岩台车等开挖钻孔设备在隧道开挖工作面钻取浅孔获得地质信息的一种方法。

2、加深炮孔探测适用于各种地质条件下隧道的超前地质预测，尤其适用于岩溶发育区。 3、钻孔深度一般为4〜8m（超前爆破孔3m以上），孔数根据开挖断面大小和地质复杂程度确定。

（四）TSP、TST或TGP地震波反射法

1、TSP、TST或TGP地震波反射法属于多波多分量高分辨率弹性波反射法，通常是采用TSP203（或TST202、TGP206）仪器超前地质预报系统在距隧道开挖工作面一定距离的两侧岩墙上预设震源产生多道地震波，地震波遇到岩石波阻抗差异界面产生不同地震信号反射，反射的地震信号被高灵敏度的地震检波器接收，通过专业软件处理，结合地质素描判断前方的工程地质和水文地质条件，获得不良地质体（软弱带、破碎带、断层、含水等）和位置及规模信息。

2、TSP、TST或TGP地震波反射法适用于划分地层界线、查找地质构造、探测不良地质体的厚度和范围。

3、在软弱破碎地层或岩溶发育区一般每次预报距离为100m左右，在岩体完整的硬质岩石地层每次可预报150m左右。连续预报时前后应重叠10m以上。探测过程应避免施工机械噪声干扰。

（五）地质雷达探测

1、地质雷达探测属于电磁波反射法，通常是采用38—75—150 MHz的变频天线地质雷

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达和配套软件，以无线电波检测地下介质分布和对不可见目标体或地下界面进行扫描，以确定其内部结构形态或位置。

2、地质雷达探测主要适用于隧道前方和周边的岩溶探测，也可用于断层破碎带、软弱夹层等不均匀地质体的探测。

3、在完整灰岩地段有效探测距离在30m以内，连续预报时前后两次重叠长度应不小于5m。为保证探测控制范围和精度一般要求掌子面应布置不少于2条横向水平测线，有条件宜布置垂向测线。

（六）红外探测

1、红外探测是根据红外辐射原理，结合地质调查法，采用红外探测仪及配套分析软件系统，在现场共布置一定数量的测线和测点，判断掘进断面前方和隧道外围是否存在隐蔽灾害源的测试技术。

2、红外探测适用于定性判断探测点前方有无水体及水体方位，不能定量给出水量大小等参数。

3、红外探测有效探测范围一般是掌子面前方或岩壁外围30m以内。连续预报时前后两次重叠长度应不小于5m。

四、工作程序与工艺流程

1、施工程序为：地质分析预测→探测→判断地质情况→确定预报手段→收集数据→分析、解译、对比数据→反馈设计→变更调整设计参数→根据变更设计施工。

2、工艺流程：综合超前地质预报系统流程详见图6-1。

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有不良形态 有不良形态 施工 施工 反馈设计 反馈设计 30m红外线、雷达补充物探 30m内红外线补充探水 判断前方无不良地质 50～80m超前钻孔 8～30m超前钻孔 判断前方有大断层破碎带 判断前方有小型断层破碎带 超前地质预报仪探测[TGP206] 超前地质预报 工程地质分析预测 隧道周壁雷达、红外线补探 隧道周壁雷达、红外线补探 无其他情况 根据设计施工 无其他情况 结束 图6-1 综合超前地质预报系统流程

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五、超前地质预报工作要点

1、超前地质预报是保证隧道施工安全的重要环节和重要技术手段。要将超前地质预报作为隧道施工的一道工序，纳入施工组织设计。根据隧道的长短和地质复杂情况有针对性的编写超前地质预报方案设计。

2、积极配合预报单位做好预报工作，并将预报工作纳入现场施工组织管理。要积极利用超前地质预报成果，当地质情况与设计不符时，应及时按变更设计程序提请进行变更设计，并不断完善隧道施工安全应急救援预案，做好隧道施工安全工作。

3、根据隧道开挖揭露的实际地质条件，结合隧道超前地质预报成果，及时并恰如其分地调整隧道围岩级别划分，据此作出变更设计和优化设计；根据不同的地质特性和预报目的，采取相应的预报方法并适时调整、提出相应的技术要求。

4、隧道超前地质预报应采用地质调查与勘探相结合、物探与钻探相结合、长距离与短距离相结合的综合预报方法，提高预报的科学性和准确性。

5、超前地质预报成果信息应传递顺畅，反馈及时。预报单位应及时编制预报成果报告、阶段性报告（月报、年报）和竣工总报告。报告内容应规范完整，并包含以下主要内容：

（1）地质情况及水文地质情况；

（2）对照图纸提供的地质资料，预报地质条件变化情况及对事故的影响程度； （3）预报可能出现的不良地质及其对施工的影响，以及处理措施；

（4）隧道施工中由于措施不当可能造成围岩失稳时，应及时采取的改进措施。 6、预报工作计划要与隧道施工进度相结合，并贯穿施工的全过程，做到全程无缝隙检测。当施工进度与地质预报发生矛盾时，施工应为超前地质预报让路，避免盲目施工，确保超前地质预报工作的实施，并起到指导施工的作用。

7、施工过程中应将实际开挖的地质情况与预报结果进行对比分析，及时总结经验教训，指导和改进地质预报工作。

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第七章 洞身开挖

第一节 施工方法、基本工序及适用条件

山岭公路隧道常用钻爆开挖施工方法，主要包括全断面开挖法、台阶法及分部开挖法，见图7-1。

图7-1钻爆法开挖断面施工方法示意图

一、全断面法

1、定义：指隧道断面采用一次开挖成型(主要是爆破或机械开挖)的施工方法。2、优点：（1）可以减少开挖对围岩的扰动次数，有利于围岩天然承载拱的形成；工序简单，便于组织大型机械化施工；施工速度快，防水处理简单。

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2） （

3、缺点：对地质条件要求严格，围岩必须有足够的自稳能力。另外，机械设备配套费用也较大。

4、基本程序：

凿岩、爆破、通风、出渣、初支、施做防排水系统、施做二衬。 5、适用条件：

地质稳定的地层（I～Ⅲ级），有大型的机械设备。当遇围岩变化时，应及时采取措施，或改变施工方法。注意局部块体失稳前的支护或处理

二、台阶法

1、定义：台阶开挖法施工就是将结构断面分成两个或几个部分，即分成上下两个工作面或几个工作面，分步开挖。根据台阶的长度，它有长台阶（台阶长50m以上）、短台阶（台阶长5～50m）和超短台阶（台阶长3～5m）三种方法。

2、优点：（1）该方法灵活多变，适用性强，是各种不同方法中的基本方法，适用于软弱围岩、第四纪沉积地层；当遇到地层变化(变好或变坏)，都能及时更改、变换成其他方法。（2）具有足够的作业空间和较快的施工速度。（3）台阶有利于开挖面的稳定性，尤其是上部开挖支护后，下部作业则较为安全。

3、缺点：上下部作业互相干扰，应注意下部作业时对上部稳定性的影响，还应注意台阶开挖会增加围岩被扰动的次数等。

4、基本程序：

上台阶凿岩、爆破、通风、出渣、初支；下台阶凿岩、爆破、通风、出渣、初支；施做防排水系统、施做二衬。

5、适用条件：

台阶法是新奥法中适用性最广的施工方法，随着台阶的调整，几乎可以用于所有地层，是山岭隧道施工的主导方法。

（1）长台阶法：适用于I～Ⅳ类围岩，不需要仰拱早期闭合的情形。视围岩状况可及早仰拱闭合，台阶的长短、分部断面的大小视围岩条件而定

（2）短台阶法：适用于Ⅳ、Ⅵ级破碎风化严重及膨胀性岩体，土、砂等围岩。变形、下沉显著时，应尽早闭合仰拱，并注意开挖面的稳定情况。

（3）超短台阶法：适用于在软弱地层中开挖的施工方法，一般在膨胀性围岩及土质地层中使用。

三、分部开挖法

1、定义：分部开挖法是将隧道断面分部开挖逐步成型，且一般将某部超前开挖，故也

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可称为导坑超前开挖法。包括单侧壁导坑超前台阶法、中隔墙法(CD、CRD工法)、双侧壁导坑超前中间台阶法(也称眼镜工法)和双隔墙中间预留核心土法等多种形式。

2、优点：分部开挖因减少了每个坑道的跨度（宽度），能显著增强坑道围岩的稳定性，且易于进行局部支护。导坑超前开挖，有利于提前探明地质情况，并予以及时处理。

3、缺点：因工作面较多，相互干扰大。由于多次开挖对围岩的扰动大，不利于围岩的稳定，应特别注意加强对爆破开挖的控制。工期慢、造价高。

4、基本程序：导坑开挖、支护、导坑扩大、下部或核心部开挖、支护、施做防排水系统、施做二衬。

5、适用条件：

（1）台阶分部开挖法（环形开挖留核心土法）：适用于Ⅳ、Ⅵ级围岩或一般土质围岩地段或易坍塌的软弱围岩地段。一般环形开挖进尺不应过长，以0.5～1m为宜。

（2）侧壁导坑法：分为单侧壁导坑法和双侧壁导坑法。适用于Ⅳ、Ⅵ级破碎风化很严重及含水量高的土、砂等围岩，也是在松散堆积体中施工的有效方法之一。对于膨胀性很大的围岩，应用该法较困难，因为难以采用可缩式支撑，而且难以掌握其膨胀变形。

（3）中隔壁法：适用于软弱地层。特别是对于控制地表沉陷有很好效果。

第二节 钻爆开挖

一、爆破基本概念

1、临空面，又叫自由面：是指暴露在大气中的开挖面。在假定的无限介质中爆破，抛掷和松动是无法实现的，而在有临空面存在的情况下，足够的炸药爆破能能量就会在临空面一侧实现爆破抛掷。

2、爆破漏斗：在有临空面的情况下，炸药爆破形成的一个圆锥形的爆破凹坑就叫爆破漏斗，见图7-2。爆破抛起的岩块，一部分落在漏斗坑之外形成一个爆破堆积体或飞石，另一部分回落到漏斗坑之内，掩盖了真正的爆破漏斗，形成可见的爆破坑，叫做可见爆破漏斗。爆破漏斗由以下几何要素组成:药包中心到自由面的最短距离，称为最小抵抗线W；最小抵抗线与自由面交点到爆破漏斗边沿的距离，叫爆破漏斗半径r：药包中心到爆破漏斗边沿的距离叫破裂半径R，以及漏斗深度p和压缩圈半径R1等。

3、爆破作用指数：爆破漏斗半径r与最小抵抗线W的比值n(n=r/W)称为爆破作用指

图7-2 爆破漏斗

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数，这是一个描述爆破漏斗大小、爆破性质、抛掷堆积情况等因素的重要相关系数。通常把你n=1的爆破称为标准拋掷爆破，其漏斗称为标准抛掷爆破漏斗；n>l的爆破称为加强拋掷爆破或扬弃爆破；0.75临空面数目的多少对爆破效果有很大影响，增加临空面是改善爆破状况、提高爆破效的重要途径。

二、爆破材料 （一）炸药 1、炸药的性能

炸药的性能取决于所含的化学成分。掌握炸药等爆破材料的性能，对正确使用、储存、运输炸药，确保安全和提高爆破效果，具有重要意义。炸药的主要性能如下：

（1）敏感度。炸药的敏感度简称感度，是指炸药在外界起爆能作用下发生爆炸反应的难易程度，也就是炸药爆炸对外能的需要程度。根据外能形式的不同，炸药敏感度主要有：a.热敏感度；b.火焰感度；c.机械感度；d.爆轰敏感。

（2）爆速。炸药爆炸时爆轰在炸药内部的传播速度称为爆速。不同成分的炸药有不同的爆速，但一般来说密度越大的炸药其爆速也就越高。同一种成分的炸药起爆速还受装填密实程度度、药量多少、含水量大小和包装材料等因素的影响。

（3）爆力(威力)。炸药爆炸时对周围介质做功的能力称为爆力。炸药的爆力越大，其破坏能力越强，破坏的范围及体积也越大。一般地，爆炸产生的气体物质越多，或爆温越高，则其爆力越大。炸药的爆力通常用铅柱扩孔试验法测定。

（4）猛度。炸药爆炸后对与之接触的固体介质的局部破坏能力称为猛度。这种拒不破坏表现为固体介质的粉碎性破坏程度和范围大小。一般地，炸药的爆速越高，则其猛度也越大。炸药的猛度通常用铅柱压缩法测定，以铅柱被爆炸压缩的数值表示。

（5）殉爆距离。一个药包(主动药包)爆炸后，能引起与它不相接触的邻近药包(被动药包)爆炸，这种现象称为被动药包的“殉爆”。发生殉爆的原因是主动药包爆炸产生冲击波和高速物流，使邻近药包在其作用下而爆炸。是否会发生殉爆，则主要取决于主动药包的药量和爆力、被动药包的爆轰感度、主动与被动药包之间的距离和介质性质。

（6）爆炸稳定性和临界直径、最佳密度、管道效应。爆炸稳定性是指炸药起爆后，能否连续、完全爆炸的能力。它主要受炸药的化学性质、爆轰感度以及装药密度、药包大小（药卷直径）、起爆能量等因素的影响。

（7）安定性。炸药的安定性是指其物理化学性质的安定性，主要表现为吸湿、结块、

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挥发、渗 油、老化、冻结和化学分解等。如硝铵炸药的安定性差，易分解，运输存放中应通风避光，不宜堆放过高。

2、隧道工程中常用的炸药

隧道爆破中使用的炸药，应该是爆炸威力大、使用安全、产生有毒气体少的炸药。目前工程用炸药一般以某种或几种单质炸药为主要成分，另加一些外加剂混合而成。

（1）铵梯炸药。铵梯炸药的主要成分是硝酸铵、木粉和梯恩梯，具有化学安定性好，爆炸后无固体残渣，产生有毒气体少，对震动、摩擦不敏感等特点，而且制造简单，原料来源丰富，价格便宜，使用安全，并可通过调整配料比例制成威力、性能各异的多种混和炸药，以满足多种爆破需要。目前在一般隧道中多使用在2号岩石硝铵炸药的基础上外加一定比例的食盐作为消焰剂而制成。铵梯炸药的缺点是抗水性能差，容易吸潮结块，结块后将会影响其爆炸性能，降低爆炸威力等。

（2）浆状(水胶)炸药。是近十年发展起来的一种新型安全炸药。这类炸药含水量较大、爆温较低，比较安全，发展前景良好。浆状炸药是由氧化剂水溶液、敏化剂和胶凝剂为基本成分组成的混合炸药。水胶炸药是在浆状炸药的基础上应用交联技术，使之形成塑性凝胶状态，进一步提高了炸药的化学稳定性和抗水性，炸药结构更均一，提高了传爆性能。这种炸药具有抗水性强、密度高、爆炸威力大、原料广、成本低和安全等优点，常用于有水爆破中。

（3）乳化炸药。通常是以硝酸铵，硝酸钠水溶液与碳质燃料通过乳化作用形成的乳脂状混合炸药，也称为乳胶炸药。其外观随制作工艺不同而呈白色、淡黄色、浅褐色或银灰色。乳化炸药具有爆炸性能好、抗水性能强、安全性能好、环境污染小、原料来源广、生产成本低、爆破效率比浆状及水胶炸药更高等优点，尤其适用于硬岩爆破。

我国通常将隧道爆破用的炸药制成药卷使用，标准药卷规格为外径Φ32mm，装药净重150g,长度为200mm。另外常用的药卷直径型号还有Φ22mm，Φ25mm，Φ35mm,Φ40mm等，长度为165〜500mm，可按爆破设计的装药结构和用药量来选择使用。

用于光面爆破的炸药，有爆速低、猛度小、密度小的要求，通常制成小直径药卷。 （二）起爆传爆材料(系统）

设置起爆传爆系统的目的是在装药以外的安全距离处通过发爆(点火、通电或激发枪)和传递，使安在药包或药卷中的雷管起爆，并引发药包或药卷爆炸，从而爆破岩石。

1、导火索和火雷管

（1）导火索，又称导火线：由药芯和索壳组成。外径5.2〜5.8mm，药芯为黑火药，药芯外面包裹棉、麻、纤维和防潮层，呈圆索状，正常燃烧速度为110〜130m/s，其作用是传

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递火焰给火雷管，使火雷管在火焰作用下爆炸，配合火花起爆法使用。外表多呈白色。导火索具有一定的防潮耐水性能，在水中浸泡2h后，其燃烧速度和燃烧性能基本不变。变通导火索不能在有瓦斯或有矿尘爆炸危险的场所使用。

（2）火雷管：用导火索喷出的火焰引爆的雷管，又叫普通雷管，是最简单的一种雷管。火雷成本低，使用比较简单灵活.不受杂散电流的影响，应用广泛，但受撞击、摩擦和火花等作用时能引起爆炸。火雷管全部是即发雷管。

2、电雷管

主耍由电发火装置和一个火雷管组成，它是用导电线传输电流使装在雷管中的电阻发热而引起雷管爆炸的。它品种较多，常用的有即发电雷管和迟发电雷管。迟发电雷管又称延期电雷管，有秒延期和毫秒(微差)延期之分。

即发电雷管是把点火用电桥丝埋入引爆药内，当通以足够的电流后，即可引起爆炸。 秒延期电雷管是在电引火装置与起爆药之间安装了延期药或安装一段精制的导火索，使通电点火后能延长一段以秒计的时间间隔，然后才爆炸。由于延期时间较长，精确度不高，多用于分段起爆。国产秒延期电雷管按延期时间的长短分为七段，段数越大，延期时间越长。

毫秒延期电雷管的延期元件是用特殊化学物质组成的缓燃剂，延期时间较为精确，可以实现爆破。国产毫秒延期电雷管共有五个系列，其中第二系列在工程中最常用。

电雷管起爆电源可用交、直流照明或动力电源，也可以用各种类型的专用电起爆器。在有杂散电流条件下，应采用抗杂散电流管。目前，电线、电雷管起爆系统在隧道工程中已经很少采用。

3、塑料导爆管与非电雷管

（1）塑料导爆管。塑料导爆管是用来传递微弱波给非电雷管，使之传爆材料之一。它是在聚乙烯塑料管(外径3.0mm，内径1.4mm)的内壁涂有一层高能炸药(主要成分是奥托金或黑索金，每米约16mg)，管壁上的高能炸药在冲击波作用下可以沿着管道方向连续稳定爆轰，从而将爆轰传播到非电雷管使之起爆。

（2）非电雷管。为配合非电导爆管起爆系统使用的非电雷管，亦有即发、秒延期和毫秒延期之分。它与电雷管的主要区别在于不用电点火装置，而是用一个与塑料导爆管相连接的塑料连接套，由塑料导爆管传递的爆轰波进行点火，由延期药实现延期的。其结构构造与毫秒电雷管相似，用途、效果与电雷管基本相同。

4、导爆索和继爆管

（1）导爆索，又称传爆索：结构上与导火索相似。索芯用高烈性炸药(黑索金或太安)

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制成。它经雷管起爆后，可以直接引爆炸药。传爆速度一般为6800〜7200m/s，外表涂成红色或红黄相间颜色。根据适用条件不同，导爆索主要分为普通导爆索和安全导爆索两种。

（2）继爆管，是一种专门与导爆索配合使用的，具有毫秒延期作用的起爆器材。它实质上是由不带点火装置的毫秒延期雷管与一根消爆管组成的。

三、隧道内常用的爆破方法

隧道内常用的爆破方法是传统的炮眼爆破。其主要内容包括掏槽爆破技术、炮眼参数确定及炮眼布置、装药起爆等。

（一）炮眼种类和作用

隧道开挖爆破的炮眼数目，多在几十至一百多范围内。炮眼类型则根据这些炮眼所在的位置、爆破作用、布置方式和有关参数的不同而大体上分为如下三种：

图7-3 炮眼种类及布置

1、掏槽眼。针对隧道开挖爆破只有一个临空面的特点，为提高爆破效果，宜先在开挖断面的适当位置(一般在中央偏下部)布置几个掏槽炮眼，如图7-3中的1号炮眼。爆破时让其最先起爆，为临近炮眼的爆破创造临空面。

2、辅助眼。位于掏槽炮眼与周边炮眼之间的炮眼称为辅助眼，如图7-3中的2号炮眼。其作用是扩大掏槽炮眼炸出的槽口，为周边炮眼的爆破创造临空面。

3、周边眼。沿隧道周边布置的炮眼为周边眼，如图7-3中的3、4、5号炮眼。其作用在于炸出一个合适的爆破轮廓。按其所在位置不同，又可分为帮眼(3号眼）、顶眼(4号眼)和底眼(5号眼）。

通常的隧道开挖爆破，就是将开挖断面上的不同种类炮眼分区布置和分区顺序起爆，逐步开挖扩大槽口，共同完成一个循环进尺的爆破掘进。

（二）掏槽眼的形式

掏槽爆破质量的好坏，直接影响整个隧道爆破的成败。根据施工方法、开挖断面大小、围岩状况和凿岩机具的不同，可将掏槽方式分为斜眼掏槽和直眼掏槽。

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1、斜眼掏槽

它的种类很多，如锥形掏槽、爬眼掏槽、各种楔形掏槽、单斜式掏槽等。隧道爆破中比较常用的是垂直楔形掏槽和锥形掏槽。

（1）垂直楔形掏槽。掏槽炮眼呈水平对称布置，爆破后将炸出楔形槽口。炮眼轴线与开挖面之间的夹角为α，上下两炮眼的间距a和同一平面上一对掏槽眼眼底的距离b是影响此种掏槽爆破效果的重要因素，这些参数随围岩类别的不同而不同，表7-1列出了一些经验值供参考。

表7-1 垂直楔形掏槽炮眼布置参数 围岩级别 I级 Ⅱ级 Ⅲ级 IV级以上 α(°) 55〜70 70〜75 75〜80 70〜80 斜度比 1：0.47〜1 : 0,37 1:0.37〜1 : 0.27 a（cm〉 30〜50 50〜60 b（cm） 20 25 30 30 6 6 4〜6 4 炮眼个数(个） 1 : 0.27〜1 :0.18 60〜70 0.18 1 : 0.27〜1 :1.18 70〜80 1S （2）锥形掏槽。这种炮眼呈角锥形布置。根据掏槽炮眼数目的不同分为三角锥、四角锥及五角锥等。四角掏槽常用于受岩层层理、节理、裂隙等影响较大的围岩及竖井的开挖爆破。

斜眼掏槽具有操作简单、精度要求比直眼掏槽低、能根据岩层实际情况改变掏槽角度和掏槽方式、掏槽眼数量少、炸出槽口大等优点。但是因斜度影响，炮眼最大深度受到开挖面宽度和高度限制，不便钻成深眼，也不便于多台钻机钻眼，钻眼方向不易准确。

2、直眼掏槽

所有掏槽炮眼均垂直于开挖面的掏槽形式，称为直眼掏槽。

直眼掏槽不受围岩软硬和开挖断面大小的限制。可以钻深眼，长短钻杆配合可实行多台凿岩机同时作业，爆破渣石集中，便于快速出渣，从而为加快掘进速度提供了有利条件，且不易打坏支撑排架及其他设备。但其炮眼个数较多，炸药单耗量也要加大。另外必须严格控制钻眼方向和相互距离，否则会影响掏槽效果。目前现场多采用大直径(>100mm)中空直眼掏槽，利用钻孔台车钻眼，大直径空眼的作用相当于为装药掏槽眼提供了临空面，可以取得良好的掏槽效果，为了保证掏槽炮眼爆炸后岩渣有足够的膨胀空间，一般要求空眼体积为掏槽槽口的10%〜20%为宜。常用的直眼掏槽形式有：

（1）柱状掏槽。它是充分利用大直径空眼作为临空孔和岩石破碎后的膨胀空间，使爆破后能形成柱状槽口的掏槽爆破。作为临空孔的空眼数目，视炮眼深度而定，一般当孔眼深度小于3.0m时取一个；孔眼深度为3.0〜3.5m时，采用双临空孔；孔眼深度为3.5〜

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5.15m采用三个孔，如图7-4所示。试验表明，第一个起爆装药孔离开临空孔的距离应不大于1.5倍临空孔直径D。

（2）螺旋形掏槽。中心眼为空眼，邻近空眼的装药眼与空眼之间距离逐渐加大，其连线呈螺旋形状，如图7-5所示。装药眼与空眼之间距离分别为a=(l.0〜1.5)D；b=(1. 2〜2. 5)D； c=(3.0〜4.0)D；d=(4.0〜5.0)D； D为空眼直径，一般不宜小于100mm，亦可用Φ60〜Φ70mm的钻头钻成8字形双孔。爆破按1、2、3、4顺序起爆。

图7-4 柱状掏槽 图7-5 螺旋形掏槽

（三）炸药品种的选择、用量及其分配

炸药品种的选择及用量计算应充分考虑岩石的抗爆破性、炸药的性能和价格，以获得较好的爆破效果和较低的费用。

1、炸药品种的选择。炸药的品种很多，应根据现场实际的岩石情况及各种炸药的能进行选用。但应注意的是较脆和韧性较强的岩体，应选用猛度较高、爆速较高的炸药。

2、炸药的用量。炮孔装药数量的多少，是影响爆破效果的重要因素，药量不足，会出现炸不开、块度偏大、炮眼利用率低、轮廓线不整齐等现象；药量过多则会破坏围岩的稳定，抛渣分散影响装运，而且很不安全。合理的炸药量应根据所使用炸药的性能、地质条件、开挖面情况及爆破的质量要求来确定，理论上按达到预定爆破效果的条件下，爆炸功与岩石阻抗相匹配的原则来计算确定。目前多采取先用体积法计算出一个循环的用药总量，然后按各种类型炮眼的爆破特性进行分配，再在爆破实验中加以检验和修正，直到取得良好的爆破效果为止。用体积法计算用药总量Q的公式为：

Q = kLS （7-1） 式中:Q—— 一个爆破循环的总药量(kg)；

k—— 爆破单位体积岩石的炸药平均消耗量，简称炸药的单耗量(kg/m3)； L—— 一个爆破循环的掘进进尺(m)；

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S—— 开挖断面的面积（m2）。

3、炸药单耗量k值的确定。k值主要受岩石的抗爆破性、断面进尺比S/L、临空数目、炮眼布置形式、掏槽效果等因素的影响。

一般而言，岩石的完整性系数f值越大，k值越大；断面进尺S/L越大，k值越小；临空面越多，k值越小；炮眼布置不当或掏槽效果不佳，k值会增大。隧道爆破中实际采用的k值通常在0.7〜2.5/m3之间。

4、炸药量的分配。总的炸药量应分配到各个炮孔中去。由于各种炮眼的作用及受到的岩 石夹制情况不同，装药数量亦不相同。通常按装药系数α进行分配，α参考表7-2取值。

表7-2 装药系数α值 围岩级别 炮眼名称 掏槽眼、底眼 辅助眼 周边眼 IV、V 0.5 0.4 0.4 III 0.55 0.45 0.45 II 0.6 0.5 0.55 I 0.65〜0.80 0.55〜0.70 0.60〜0.75 （四）炮眼深度L

炮眼深度是指炮眼底到开挖作业面的垂直距离。合理的炮眼深度，对提高掘进速度和炮 眼利用率都有较大影响。随着凿岩、装渣运输设备的改进，目前普遍存在加长炮眼深度以减少作业循环次数的趋势。

确定炮眼深度的方法有两种。一种是采用斜眼掏槽时，炮眼长度受开挖面大小的影响，炮眼深度不易过大，故最大炮眼深度L一般取断面宽度(或高度)B的0.5〜0.7倍。

另一种方法是利用每一掘进循环所要求的进尺数及实际的炮眼利用率来确定，即： L = l/η (7-2) 式中:l—— 每掘进循环计划进尺数，m；

η—— 炮眼利用率，一般要求不低于85%。

所确定的炮眼深度应与装渣运输能力相适应，使每个作业班能完成整个循环，而且使开挖每米隧道消耗的时间最少，炮眼利用率最高。目前较多采用的炮眼深度为1.2〜3.5m。

（五）炮眼直径D

炮眼直径大小对凿岩速度、炮眼数目、炸药单耗量、隧道壁的平整程度和石渣块度等均有影响。炮眼及药卷直径较大时，可以减少炮眼数目，使炸药相对集中。但炮眼直径过大，则凿岩速度显著下降；炸药相对集中，则石渣块度较大，洞壁平整度不好，且对围岩爆破扰动较严重。因此必须根据石质、凿岩能力、炸药性能等条件综合考虑，合理选择炮

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眼直径。

药卷直径φ的大小应与炮眼直径相匹配，以免发生管道效应，导致药卷拒爆。 工程爆破中，常用不耦合系数λ来控制药卷直径，不耦合系数λ= D/φ它反映了炮眼孔壁与药卷之间的空隙程度，一般应将λ值控制在1.1〜1.4之间，且要求药卷直径不小于该炸 药的临界直径。实际爆破设计时，对掏槽眼及辅助眼应采用较小的λ值，以提高炸药的爆破效率；对周边眼则可采用较大的λ值，以减小对围岩的破坏。

（六）炮眼数量N及比钻眼数n

1、炮眼数量:炮眼数量受地质条件、断面大小、炸药性能等因素影响。合适的炮眼数量，其有效容积应能容纳下每爆破循环所需要的炸药量。计算公式为：

𝑁=+

𝑞𝑄

𝑘𝑆𝛼𝛾

（7-3）

式中:q——单孔平均装药量，𝑞=𝛼𝛾𝐿；

α——装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值，随围岩类别不同而不同，一般取α=0.5〜0.8，具体取值见表6-3；

𝛾——每延米药卷的炸药重(kg/m)，2号岩石硝铵炸药每米重量见表7-3；

表7-3 2号岩石硝铵炸药每米重量 药卷直径(mm) 32 0.78 35 0.96 38 1.10 40 1.25 45 1.59 50 1.90 𝛾 (kg/m ) 2、比钻眼数。是指单位开挖断面的平均钻眼数，可按式(7-4)计算：

n=N/S (7-4)

它是评价在同等条件下钻眼工作量的一个指标。通常单位开挖断面的平均眼数为2〜6个。其中掏槽眼的n值较大，周边眼次之，辅助眼较小，即不同部位的炮眼布置密度不同。

（七）炮眼布置

1、在一般情况下，应按下述原则布置炮眼：

（1）将计算出的炮眼数目均勻或大致均勻地分布于开挖面上。

（2）掏槽眼一般应布置在开挖面中央偏下部位，其深度应比掘进眼深15〜20cm。为求炸出平整的开挖面，除掏槽和底部炮眼外的所有掘进眼眼底应落在同一个平面上。底部炮眼深度一般与掏槽眼相同或略小。

（3）掏槽眼槽口尺寸一般在1.0〜2.5m2之间，要与循环进尺、断面大小和掏槽方式相协调。

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（4）辅助眼应由内向外，逐层布置，逐层起爆，逐步接近开挖断面轮廓形状。 （5）周边炮眼应严格按照设计位置布置，断面拐角处应布置炮眼。为满足钻机钻眼需要和减少超欠挖，周边眼设计位置应考虑3%〜5%的外插斜率，并应使前后两排炮的衔接台阶高度(即锯齿形的齿高)最小为佳。此高度一般要求为l0cm左右，最大也不应大于15cm。一般的，对于松软岩层，眼底应落在设计轮廓线上；对于中硬岩及硬岩，眼底应落在设计轮廓线以外10〜15cm。底板眼的眼底一般都落在设计轮廓线以外。

（6）当炮眼深度超过2.5m时，靠近周边炮眼的内圈炮眼应与周边眼有相同的斜率倾角。

（7）当岩层层理明显时，炮眼方向应尽量垂直于层理面，如节理发育，则炮位置应避开节理，以防卡钻和影响爆破效果。

2、隧道开挖面的炮眼，遵守上述原则可以有以下几种布置方法：

（1）直线形布眼。将炮眼按垂直方向或水平方向，围绕掏槽开口直线形逐层排列，简称直线图式布眼，这种布眼图式，形式简单并且容易掌握，同排炮眼的最小抵抗线一致，间距一致，前排眼为后排眼创造临空面，爆破效果较好。

（2）多边形布眼。这种布眼形式是围绕着掏槽开口，由里向外将炮眼逐层布置成正方形、长方形或多边形等基本规则的图式。

（3）弧形布眼。顺着拱部弧形轮廓线，把炮眼布置成逐层的弧形图式。此外，还可将开挖面上部炮眼布置成弧形，下部炮眼布置成直线形，以构成混合形布眼图式。

（4）圆形布眼。当开挖断面为圆形时，可将炮眼围绕断面中心逐层布置成圆形图式。这种布眼图式，多用在圆形隧道、泄水洞以及圆柱形竖井的开挖中。

（八）装药结构和堵塞

装药结构是指继爆药卷和起爆药卷在炮眼中的布置形式。按起爆药卷在炮眼中的位置和其中雷管的聚能穴的方向可以分为正向装药和反向装药，按其连续性则可分为连续装药释和间隔装药。

1、正向装药。是将起爆药卷放在眼口第二个药卷位置上，雷管聚能穴朝向眼底，并用炮泥堵塞眼口。这种装药结构过去使用得较多。

2、反向装药。是将起爆药卷放在眼底第二个药卷位置上，雷管聚能穴朝向眼口。国内外实践证明，反向装药结构能提髙炮眼利用率；减少瞎炮率；减小石渣块度；增大抛掷能力和降低炸药消耗量。炮眼越深，反向装药的效果越好。

掏槽眼和辅助眼多采用大直径药卷孔底连续装药，周边眼可采用小直径药卷连续装药或大直径药卷间隔装药。

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（九）周边眼的控制爆破

周边眼的爆破结果，反映了整个洞室爆破的成洞效果。实践表明，采用一般方法进行爆破，不仅对围岩扰动大，而且难以爆破出理想的开挖轮廓，故目前多采用控制爆破技术进行爆破。隧道控制爆破主要指光面爆破和预裂爆破两种方式。

1、光面爆破

光面爆破是通过正确确定周边眼的各爆破参数，使爆破后的围岩断面轮廓整齐，最大限度地减轻爆破对围岩的震动和破坏，尽可能维持围岩原有完整性和稳定性的爆破技术。其主要标准为:开挖轮廓成型，无明显的爆破裂缝；围岩壁上均勻留下50%以上的半面炮眼痕迹；岩面平整，超挖和欠挖符合规定要求，无危石等。

光面爆破对围岩扰动小，又尽可能保存了围岩自身原有的承载能力，从而改善了衬砌的受力状况；又由于围岩壁面平整，减小了应力集中和局部落石现象，增加了施工安全度；减小了超挖和回填量，若与锚喷支护相结合，能节省大量混凝土数量，降低工程造价，加快施工进度；因光面爆破可减轻震动和保护岩体，所以它是在松软不均勻的地质岩体中较为有效的开挖爆破方法。

光面爆破的成功与否主要取决于爆破参数的确定。其主要参数包括：周边炮眼的间距，光面爆破层的厚度，周边炮眼密集系数和装药集中度等。影响光面爆破参数选择的因素很多，通常是采取简单的计算并结合工程类比加以确定，在初步确定后一般都要在现场爆破实践中加以修正改善。

（1）周边炮眼间距。在不耦合装药的前提下,光面爆破应满足炮孔内静压力合力必须小于爆破岩体的极限抗压强度，而大于岩体的极限抗拉强度的条件，如图7-6所示。

[σ1]EL≤F≤[σc]DL

即𝐸≤[σc]/[σ1] 𝐷=𝐾i𝐷 （7-5）

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式中:[σ1]——岩体的极限抗拉强度(MPa)；

[σc]——岩体的极限抗拉强度(MPa)； F——炮眼内炸药爆炸静压力合力（N): D ——炮眼直径(cm)； L——炮眼深度(cm)；

Ki——孔距系数Ki=[σc]/ [σ1]。 图7-6 周边炮眼布置

从式(7-5)中可以看出，周边炮眼间距与岩体的抗拉、抗压强度以及炮眼直径有关。一般取Ki=10〜16,当炮眼直径为34〜45mm时，E=350〜700mm。对于隧道强度跨度小、围岩坚硬以及节理裂隙发育岩石，值宜取偏小些，对于软质或完整性好的岩石宜取较大的值。此外，还应注意不同品种的炸药对E值也有影响。

（2）光面层厚度及炮眼密集系数。光面层就是周边炮眼爆破的那一部分岩层。其厚度就是周边炮眼的最小抵抗线W。

周边炮眼间距E与最小抵抗线W的比值k称为周边炮眼的密集系数，又称炮眼邻近系数。其大小对光面爆破效果有较大的影响。实践表明，光面爆破以k=0.8左右为宜。光面层厚度一般应取50〜90cm。

（3）装药量。周边炮眼的装药量，通常用线装药密度，即每米长炮眼的装药数量来表示。该 数量既能提供足够的破岩能量，又不会造成围岩过度破坏。通常应根据围岩条件、炸药品种、孔距和光面层厚度等因素综合考虑确定，一般控制在0.04〜0.4kg/m。

正确的技术措施，是获得良好光面爆破效果的重要保证。在光面爆破中，常釆用的技术措施有：

①使用低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好、爆炸威力大的炸药。

②采用不耦合装药结构。由于空气是可以压缩的，所以采用不耦合装药爆破时，通过空气间隙再作用到炮孔壁上的冲击波强度将大为减弱，空气间隙起到了缓冲的作用，故不耦合装药爆破又叫缓冲爆破。

③严格掌握与周边炮眼相邻的内圈炮眼的爆破效果，周边炮眼应同步起爆。据测定，各炮眼的起爆时差超过0.1s时，就等于各个炮眼单独爆破，不能形成贯通裂缝。因此要求周边眼必须采用同段雷管同时起爆，并尽可能减少同段雷管的延期时间差（雷管的制造误差)。

④严格控制装药集中度，必要时采用间隔装药结构。但为了克服眼底岩石的夹制作用，通常在炮眼底部需要加强装药。

光面爆破的分区起爆顺序为：掏槽眼—辅助眼—周边眼—底板眼。

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2、预裂爆破

预裂爆破实质上是光面爆破的一种，其爆破厚理与光面爆破相同，只是分区起爆顺序不同。它是由于首先起爆周边眼，在其他炮眼未爆破之前先沿着开挖轮廓线预爆破出一条用以反射地震应力波的裂缝而得名。预裂爆破的分区起爆顺序为：周边眼—掏槽眼—辅助眼—底板眼。

预裂爆破的周边眼间距E、预留内圈岩层厚度、装药量及装药集中度均较光面爆破要小；但相应增加了周边眼数量和钻眼工作量。

预裂爆破只要求先在周边眼之间炸出贯通裂缝，即预留光面层，因而单孔装药量可较少，炸药分布比较均匀，对围岩的破坏扰动更小。由于贯通裂缝的存在，使得主体爆破产生的应力波在向围岩传播时受到大量衰减，从而更有效地减少了对围岩的扰动，所以预裂爆破更适用于稳定性较差的软弱破碎岩层中。

3、光面爆破与预裂爆破的技术要求(见表7-4)。

表7-4 光面爆破与预裂爆破的技术要求 主 要 参 数 孔距及抵抗线 装药量 装药结构 起爆顺序 技术要求 根据围岩特点合理选择周边眼间距和最小抵抗线 严格控制周边眼的装药量，并使药量沿炮孔全长合理分布 周边眼宜采用小直径药卷和低爆速炸药，也可空气间隔装药 光面爆破:掏槽眼一辅助眼一周边眼一底板眼； 预裂爆破:周边眼一掏槽眼一辅助眼一底板眼》 周边眼宜同时起爆，同段的周边眼雷管起燦时差应尽可能小 周边眼间距E、最小抵抗线V、相对距E/V和装药集中度q等，应采用工程类比或根据爆破漏斗及成缝试验确定，也可参考有关规范 参数选择 （十）起爆方法

在工程爆破中，比较常用的起爆方法有火花起爆法、导爆索起爆法、电力起爆法和导爆管 系统起爆法。在目前的隧道开挖爆破中多采用导爆管系统起爆法。

导爆管起爆系统由导爆管、分流连接装置和终端雷管组成。导爆管起爆系统的传爆元件是导爆管本身，导爆管的接长和传爆的分流则可以使用专门的分流连接元件，也可以利用非电雷管的爆炸来实现。

导爆管起爆网路有串联、并联和混合联等多种联接方式。在隧道爆破中，针对隧道开挖断面较小，炮眼数量多而密集的特点，多采用以集束联接为主的混合联接方式，如图7-7,把若干根导爆管捆绑在一个非电雷管上，利用雷管爆炸的冲击波来实现分流传爆。根据

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导爆管传爆和导爆管雷管分流传爆的特性，在非电导爆管起爆系统中，可以实现孔外延期方式起爆。当雷管段数不足，即只有少数几段延期雷管可供使用时，为获得较长的延期时间，可以把段数相同或不相同的若干个雷管串联使用。必须注意的问题是，当先后起爆时差较大时，有时会破坏后续起爆网 路而造成拒爆，需要有相应的防范措施。

图7-7 导爆管起爆系统

（十一）起爆顺序及时差

1、除预裂爆破的周边眼是最先起爆外，在一个开挖断面上，起爆顺序是由内向外逐层起爆。这个起爆顺序可以用迟发雷管的不同延期时间(段别)来实现。内圈炮眼先起爆，外圈炮眼后起爆，这个顺序不能颠倒，否则爆破效果大受影响，甚至完全失败。为了保证内外圈炮眼的先后起爆顺序，实际使用中，常跳段选用毫秒雷管。

2、试验和研究表明，各层炮之间的起爆时差越小，则爆破效果越好。常采用的时差为40〜200ms.称为微差爆破。应当注意，在深孔爆破时，要将掏槽炮眼与辅助炮眼之间的时差加大，以保证掏槽炮在此时差内将石渣拋出槽口，防止槽口淤塞,为后续辅助炮眼的爆破提供有效的临空面。

3、同圈眼必须同时起爆，尤其是掏槽眼和周边眼，以保证同圈眼的共同作用效果。 4、延期吋间可以由孔内控制和孔外控制。孔内控制是将迟发雷管装入孔内的药卷中来实现爆破，这是常用的方法，但装药要求严格，一旦出现差错就影响爆破效果。孔外控制是将迟发雷管装在孔外，在孔内药卷装人即发雷管实现微差爆破，这便于装药后进行系统检蜜.但先 爆雷管可能会炸断其他管线，造成瞎炮。由于毫秒雷管段数较多和延期时间精度的提高，现多采用孔内控制微差爆破，而较少采用孔外控制。

（十二）瞎炮处理

由于操作不良、爆破器材质量差等原因，导致药包没有爆炸，这些没有引爆的药包稀为瞎炮。瞎炮危及安全,在发生瞎炮后，必须严格按照安全技术规程处理。一般处理方法是：

1、引爆。即在瞎炮旁不大于30cm处打一平行炮眼，装药引爆，使瞎炮殉爆。若无打平行炮眼的条件，或炮眼已裂碎、断裂，则可用裸露药包处理。

2、用雷管引爆的药包，产生瞎炮后，允许小心地用竹木器具掏出原填炮泥，直至发现

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药包，然后再装一个起爆药包重新诱爆。

3、如因炸药失效，可往炮眼灌入盐水，使炸药和火具等完全失效，然后再用竹木器具掏出炸药。

4、无堵塞的反向装药结构的炮眼，产生瞎炮可再装一个起爆药包诱爆。 四、钻爆作业工艺流程

钻爆作业应按照钻爆设计进行，工艺流程见图7-8。

爆破设计 测量放线 钻孔 装药计算 爆破材料准备 钻孔质量检查 装药与堵塞 清理钻孔 准备填堵材料 网络检查 设置警戒 连接起爆网络 起爆 通风 爆破效果检查 图7-8 钻爆作业工艺流程

调整爆破参数

五、机械设备选型配套

1、原则与要求：机械设备应本着“性能先进、配套合理、着重工效”的原则，按大断面（长）隧道机械化施工技术要求选型配套。一般要求：一是开挖能力大于施组要求能力；二是装碴能力大于开挖能力；三是运输能力大于装碴能力；四是设备配置的富余系数不宜过大（一般>1.2），以避免造成部分设备能力的浪费。

2、开挖或凿岩设备：一般隧道大断面开挖可采用多层钻孔平台配12〜18台风动凿岩机钻孔。对于长度大于5km或独头掘进超过2km的长大隧道应优先采用性能先进的多臂液压钻孔台车进行施工。

3、出渣运输设备：其选型配套应保证机械设备充分发挥其功能，并应使出渣能力、运

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输能力与开挖能力相适应，宜配备大功率、大容量、性能先进的装运机械设备，加快施工进度。独头掘进2km以内的隧道一般采用无轨运输出渣；独头掘进超过2km，应根据通风方案、辅助坑道来确定出渣方式。

4、通风设备：隧道掘进长度超过150m时，隧道施工必须配备通风设备，实施管道通风。

六、施工要点 1、测量放样布眼

（1）钻眼前应定出开挖断面中线、水平线，用红油漆准确绘出开挖断面轮廓线，并标出炮眼位置，经检查符合设计要求后方可钻眼。

（2）当开挖面凸凹较大时，应按实际情况调整炮眼深度，并相应调整装药量，除掏槽眼外的所有炮眼眼底宜在同一垂直面上。

2、钻眼

按照不同孔位，将钻工定点定位。钻工应熟悉炮眼布置图，能熟练的操作凿岩机械，特别是钻周边眼，一定要由有较丰富经验的老钻工司钻，有专人指挥，确保周边眼有准确的外插角，使两茬炮交界处台阶不大于15cm。同时，根据眼口位置岩石的凹凸程度调整炮眼深度，保证炮眼底在同一平面上。

3、装药

（1）根据不同炸药的性能，合理选择爆破炸药。对硬岩、长大隧道可选择爆速高、爆后炮烟少、有害气体含量低的水胶炸药。

（2）加强炮眼堵塞，提高爆破效果，周边眼的堵塞长度不宜小于400mm。宜配备专用炮泥机加工炮泥，提高炮孔堵塞质量。鼓励施工单位采用水压控制爆破法（ABM）等爆破效果较好的装药形式，减少炸药消耗量。

（3）装药前，要用高压风水将炮眼内泥浆、存水及石粉吹洗干净。

（4）装药需分片分组，按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”，要定人、定位、定段别，不得乱装药。

4、联结起爆网路施工应按《爆破安全规程》的有关规定执行。 5、引爆

非点炮人员撤至安全地点后才能引爆。爆破后必须经过通风排烟，且其相距时间不得少于15min，且洞内空气质量符合本技术指南第11.3条的规定，并经过各项检查和妥善处理后，其他工作人员才准进入工作面。

爆破后必须立即进行安全检查，如有瞎炮，必须由原爆破人员按《爆破安全规程》的

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有关规定进行处理，确认无误后才能出渣。

6、出渣运输线路或道路

出渣运输线路或道路应设专人进行维修和养护，使其处于平整、畅通状态。线路或道路两侧的废渣和余料应随时清除。出渣运输车辆必须处于完好状态，制动有效，严禁人料混载，不准超载、超宽、超高运输。运装大体积或超长料具时，应有专人指挥，专车运输，并设置显示界限的红灯。

七、超欠挖控制

1、避免遵从以前的“宁超勿欠”，树立“少欠少超”的现代观点。应允许适量的欠挖或对少量的欠挖通过机械处理，避免开挖轮廓线的无谓扩大，尽量减少超挖量。

2、影响隧道超欠挖的因素有测量放线、钻孔精度、爆破技术、围岩地质条件、现场管理等。

3、隧道超欠挖的主要控制措施：

（1）提高测量放线的精度。控制开挖轮廓线或周边眼线的精度控制，要通过正确的方法来保证中线和标高的准确，还得提高测量作业人员的操作水平和责任心。

（2）提高钻孔的精度。尽量减少外插角，减少孔深，通过钻孔位置少量位移来减少外插角，将周边孔位线定在外轮廓线内侧较小范围（偏移距离一般控制在1~3cm）。

（3）合理选择隧道开挖方式。导洞先行扩大开挖在减少超挖、改善开挖成形方面是比较有效的，但工序转换和干扰会增加，结合应用全断面和台阶法与导洞先行进行开挖。

（4）优化爆破参数，优选爆破器材。科学合理优化周边孔装药量、装药密度、孔位布置等爆破参数是减少超欠挖的重要因素，宜推广选用等差或注意配置毫秒雷管的段别。

（5）装药方法。宜推广采用小药包的连续装药或间隔装药。

（6）根据围岩地质条件，采取相应对策。紧跟开挖面对围岩情况进行观察和描述，对围岩的节理裂隙状态进行预测，据此调整爆破参数和施工方法或采取局部内移炮孔、局部空孔不装药、加密炮孔、局部调整起爆顺序等辅助措施。

（7）加强现场施工组织和管理。应建立一个完善、系统的质量保证体系，对作业全过程及相关因素实行严格科学的管理。

（8）隧道施工中应积极运用各种新技术、新材料、新设备，提高超欠挖控制水平。 （9）重视数据统计和技术总结，依据反馈信息，及时调整爆破参数。

（10）不能只考虑前期投资的大小而忽视工程最终成本，杜绝施工中只重视掘进速度，忽视开挖质量的思想。

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第八章 隧道支护

一、喷射混凝土 （一）一般要求

1、喷射混凝土不得采用干喷工艺，应采用湿（潮）喷工艺进行施工，鼓励采用混凝土喷射机组进行喷射混凝土施工。

2、喷射混凝土配合比应通过试验确定并满足设计强度和喷射工艺的要求。

3、隧道开挖后及时初喷，硬岩地段复喷作业距离掌子面不得大于60m，软岩地段初期支护应紧跟掌子面。在每一开挖面应始终最少有一台可正常操作的喷浆机组，在使用前应经检查并批准。还应配备备用设备，当出现故障时，能立即投入使用，保证施工的连续性和及时性。

（二）施工工艺

喷射混凝土施工工艺流程见图8-1。

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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 施工准备 断面检查 清洗岩面 强制式拌和机拌和 混凝土制备 混凝土运输 湿喷机 分次投料拌和 砼输送车运输 初喷 复喷 先墙后拱、分层、分区进行 S形运动、螺旋状喷射 首层着重填平、补齐 砼强度检验：压试件 质量检查 其他项目质量检查 结束 图8-1喷射混凝土施工工艺流程框图

（三）施工要点 1、准备工作：

（1）岩面有渗水出露时，应先引排处理。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。

（2）应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。混料设备应严格密封，以防外来物质侵入。在混合料中添加钢纤维时，宜采用钢纤维播料机。

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2、喷射混凝土原材料要求：

（1）水泥：宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。特殊情况下可采用特种水泥，采用特种水泥时应进行现场试验，指标应满足设计要求。

（2）粗集料：应采用连续级配、坚硬耐久的碎石，最大粒径不应大于13.2mm,其压碎值应≦16%，针片状颗粒含量≦25%，含泥量≦2.0%。

（3）细集料：要求采用连续级配、坚硬耐久、颗粒洁净、粒径小于4.75mm的河砂或机制砂，细度模数宜大于2.5，其含泥量≦5.0%。

（4）外加剂：应对混凝土的强度及围岩的黏结力基本无影响，对混凝土和钢材无腐蚀作用，易于保存，不污染环境，对人体无害。外加剂使用前必须进行相应性能试验。凡喷射混凝土拟用于堵塞漏水灌浆，或要求支撑加固尽快达到强度值，可掺加早强剂于混合料中。为使喷射混凝土在喷射后达到速凝，可掺加速凝剂于混合料中。

（5）速凝剂：应根据水泥品种、水灰比等，根据不同掺量的混凝土试验选择掺量，使用前应做好速凝效果试验，要求初凝不应大于5min，终凝不应大于lOmin。

（6）水：应符合工程用水的有关标准，不得使用污水、pH值小于4的酸性水和含硫酸盐含量超过水质量1%的水。在喷射混凝土的用水中，不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。

（7）外掺料：外掺料剂量应通过试验确定，加外掺料后的喷射混凝土性能必须满足设计要求。

3、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。

（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，初喷厚度宜为40〜60mm。复喷一次喷射厚度拱顶不得大于100mm、边墙不得大于150mm。首层喷砼时，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砼处理。

（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lh以上且初喷表面己蒙上粉尘时，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

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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喷射混凝土充填密实：喷射混凝土应由两侧拱脚向上对称喷射，并将钢架覆盏、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，喷射谣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。混凝土强度末达到6MPa前不得受冻

二、锚杆 （一）—般要求

（1）隧道锚杆施工质量执行工后检测。

（2）为保证拱部锚杆的施作质量，对拱部锚杆推荐采用专门锚杆机进行施作，锚杆机性能必须适合硬岩条件下的钻孔要求。侧墙及拱腰部位釆用气腿式凿岩机钻孔。

（3）所有锚杆都必须安装垫板，垫板应与喷射混凝土紧密接触。

（4）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。采用锚杆头专用防护套保护，避免刺破防水板。锚杆施作位置用红漆进行标识。

（5）全长黏结式锚杆安设后不得敲击，其端部3d内不得悬挂重物。 （二）施工工艺

中空注浆锚杆施工工序流程见图8-2，其他种类的锚杆施工工序流程基本相同，可参照执行。

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施工准备 中空注浆锚杆订购 锚杆钻孔定位 钻机就位 钻孔 高压风清孔 注浆材料试验、进场 浆液配合比设计 组装锚杆杆体 安装锚杆杆体 安装止浆塞 浆液拌制 浆液运输 长度检测管 锚杆检查 注浆 不 合 格 注浆站布置 注浆检查 合格 待复喷后安装垫板、螺母 图8-2中空注浆锚杆施工工艺流程框图

（三）施工要点

（1）钻孔深度不应小于锚杆杆体有效长度，但深度超长值不应大于100mm。 （2）钻孔宜保持直线，系统锚杆钻孔方向宜与开挖面垂直，当岩层层面或主要结构面明显时，应尽可能与其成较大交角，但与幵挖面的垂直偏差不应大于20°；局部锚杆应尽可能与岩层层面或主要结构面成大角度相交。

（3）锚杆深度要求：锚杆孔深允许偏差为±50mm；早强药包锚杆孔深应与杆体长度配合适当。

（4）锚杆材料应满足设计要求。

（5）安装垫板时，应确保垫板与锚杆轴线垂直，确保垫板与喷射混凝土层紧密接触。当锚杆孔的轴线与孔口面不垂直时，可采用以下两种方法进行调整：一是在螺帽下安装楔形垫块；二是在垫板后用砂浆或混凝土找平。锚杆砂浆凝固前不得加力。

三、钢架 （一）一般要求

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（1）钢架应分节段制作，每节段长度应根据设计尺寸及开挖方法确定，不宜大于4m。每片节段应编号，注明安装位置。型钢钢架宜采用冷弯法制作成型。钢架节段可采用工厂化加工制作方案，亦可在现场加工制作。现场加工的格栅钢架应按1：1胎模控制尺寸，所有钢筋节点必须采用焊接。

（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。当各部尺寸满足设计要求时，方可批量生产。

（二）钢架安装工艺

钢架安装施工工艺流程见图8-3。

测量放样 钢架加工质量验收 清除底脚浮渣 钢架组拼 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 图8-3钢架安装施工工艺流程框图

（三）施工要点

（1）钢架安装前应检查开挖断面轮廓、中线及高程。 （2）钢架安装应确保两侧拱脚必须放在牢固的基础上。

（3）安装前应将底脚处的虚渣及其他杂物彻底清除千净；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）钢架应分节段安装，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

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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、右允许偏差土50mm，钢架倾斜度应小于2°。

（6）钢架在初喷砼后安装，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。 四、钢筋网 （一）一般要求

（1）钢筋网材料应满足设计要求，钢筋网钢筋在使用前应调直、清除锈蚀和油渍。 （2）钢筋网铺设原则上应在施工现场进行铺设，如受开挖进尺影响，可采用模具进行加工钢筋网。

（二）施工要点

（1）应在初喷一层混凝土后再进行钢筋网的铺设。

（2）钢筋网宜随受喷面起伏铺设，与受喷面间隙宜控制在20〜30mm之间。 （3）钢筋网应与锚杆或其他固定装置连接牢固，在喷射混凝土时不得晃动。 （4）钢筋搭接长度不得小于30d （d为钢筋直径），并不得小于一个网格长边尺寸。 五、超前锚杆支护 （一）一般要求

（1）超前锚杆搭接长度应大于lm，锚杆插入孔内的长度不得小于设计长度。 （2）超前锚杆宜和钢架支撑配合使用，外插角宜为5°〜20°。锚杆长度宜为3〜5m,

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并应大于循环进尺的2倍。

（二）施工工艺

超前锚杆支护施工工艺流程见图8-4。

测绘出开挖轮廓线，标出孔位 靠掌子面正确安装固定钢架 凿岩机就位，定位开孔 钻孔至预定孔深，并随时调整方向 清孔，成孔检查 浆液或填塞锚固剂 顶入安装锚杆 将锚杆尾部和钢架焊连 质量检查合格，进入下道工序 图8-4超前锚杆支护施工工艺流程图

锚 杆 制 作

（三）施工要点

（1）测量开挖面中线、标高，画出开挖轮廓线，并点出锚杆孔位，孔位允许偏差为土20mm。

（2）钻孔台车或凿岩机就位，对正孔位钻孔，达到设计要求后，用吹管、掏勺将孔内碎渣和水排出。

（3）超前锚杆安装

注浆或填塞锚固药卷：将早强锚固剂药卷放在水中，泡至软而不散时取出，再人工持炮棍将药卷塞满至孔深1/3〜1/2处。注浆施工按本技术指南第6.3条执行。

安装锚杆：用人工持铁锤将锚杆打入，以锚杆达孔底且孔口有浆液流出为止。 （4）将锚杆的尾部和系统锚杆的环向钢筋或钢架焊连，以增强共同支护作用。 （5）将锚杆尾端与钢架焊接牢固，锚杆入孔长度符合要求。

（6）当超前锚杆和钢架配合使用时，宜先安装钢架，再穿过钢架腹部钻孔、安装锚杆，以利于钢架顺利安装。

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六、超前小导管预注浆支护 （一）一般要求

（1）超前小导管直径应按设计要求选用和加工，长度应满足设计要求，纵向搭接长度应不小于1.0m。

（2）对小导管注浆要有旁站记录，记录内容必须包含以下内容：施作里程范围、小导管根数、长度、最大单根注浆量、最小单根注浆量、总注浆量（注浆量以使用水泥袋数或公斤为单位）、注浆控制压力。同时对小导管、管棚的安装和注浆必须要有影像资料，严禁未注浆行为。

（二）施工工艺

超前小导管预注浆施工工艺流程见图8-5。

地质调查 浆液选择 配比试验 现场试验 效果检查 制定施工方案进入施工 施工准备 喷砼封闭掌子面 钻孔打小导管 安孔口止浆塞 注浆站布置 浆液配置 连接止浆管 注浆 开挖 图8-5 超前小导管预注浆施工工艺流程框图

注浆参数 设备准备 管材加工 材料准备 机具准备 注浆设计

（三）施工要点

（1）和钢架联合支护时，应从钢架腹部穿过，尾端与钢架焊接。

（2）钻孔、安装小导管后，管口用麻丝和锚固剂封堵钢管与孔壁间空隙，管口安装封头和孔口阀，并能承受规定的最大注浆压力和水压。

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（3）注浆前，应对开挖面及5m 范围内的坑道喷射厚为50～100mm混凝土或用模筑混凝土封闭，以防止注浆作业时，发生孔口跑浆现象。

（4）注浆压力应为0.5～1.0MPa，注浆按由下至上的顺序施工，浆液先稀后浓、注浆量先大后小。

（5）结束标准：以终压控制为主，注浆量较核。当注浆压力为0.7MPa～1.0MPa，持续15min即可终止。

（6）注浆后至开挖的时间间隔，应视浆液种类决定。当采用单液水泥浆时，开挖时间为注浆后8h，采用水泥—水玻璃浆液时为4h左右。开挖时应保留1.5～2.0m的止浆，防止下一次注浆时孔口跑浆。

七、超前管棚支护 （一）一般要求

（1）超前管棚长度和钢管外径应满足设计要求。纵向搭接长度应不小于3m。 （2）管棚钢管外径宜为Ф（70～180）mm，钢管中心间距宜为管径的2～3倍，外插角宜为1～5°，单根长度宜为4～6m。

（二）施工工艺

超前管棚施工工艺流程见图8-6。

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施工准备 钢管制作 管孔定位测量 管棚钻机就位 注浆材料进场、试验 浆液配合比设计 设置拌合站 浆液拌制 注浆运输 焊接套管跟进套环 测斜仪控制钢管偏斜度安装钻杆、套管 钻进成孔 退出钻杆 注浆 不 合 超注浆效果检查 合格进入下一道工序，完成有孔管施工 无孔管施工、注浆检测 钢管充填M30水泥砂浆 管棚验收 图8-6超前管棚施工工艺流程框图

（三）施工要点

（1）沿隧道开挖轮廓线纵向钻设管棚孔，其外插角以不侵入隧道开挖轮廓线越小越好。孔深不宜小于10m，孔径比管棚钢管直径大20～30mm，钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。

（2）接长管棚钢管时，接头应采用厚壁管箍，上满丝扣，丝扣长度不应小于150mm。接头应在隧道横断面上错开。钢花管上按设计要求钻孔。

（3）管棚定位：以套拱内预埋的孔口管定向、定位，严格控制其上抬量和角度。 （4）钻孔施工采用管棚钻机，利用套管跟进的方法钻进、长管安装一次完成。为保证长管棚施工质量，在拱脚部位，选2个孔作为试验孔，找出地层特点，并进行注浆和砂浆充填试验。

（5）安装钢管时，先打有孔钢花管，注浆后再打无孔钢管。每钻完一孔便顶进一根钢管。

（6）为确保注浆质量，在钢花管安装后，管口用麻丝和锚固剂封堵钢管与孔壁间空隙，

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钢管自身利用孔口安装的封头将密封圈压紧，压浆管口上安装三通接头。

（7）用双液注浆泵按先下后上，先单液浆、再双液浆，先稀后浓的原则注浆。注浆量由压力控制，初压0.5～1.0MPa，终压为2.0MPa。达到结束标准后，停止注浆。

（8）注浆后，扫排管内胶凝浆液，用水泥砂浆紧密充填，增强管棚的刚度和强度；对于非压浆孔，直接充填即可。

八、超前预注浆 （一）一般要求

（1）注浆段的长度应满足设计要求，宜为15～30m。 （2）注浆管的布置角度及深度应符合设计要求。 （3）注浆管应根据设计要求选用相应规格的钢管加工。

（4）注浆材料及浆液配合比运营根据地质条件、注浆目的、注浆工艺等因素确定。一般情况下注浆材料应选用水泥系浆材，不宜采用化学浆材，水泥一般选用普通硅酸盐水泥。采用水泥浆液时，水灰比可采用0.5：1～1：1。采用水泥-水玻璃浆液，应根据胶凝时间配制。一般水泥浆液的水灰比为0.5：1～1：1，水玻璃浓度为25～40波美度，水泥浆与水玻璃的体积比宜为1：1～1：0.3。

（5）注浆压力应根据岩性、施工条件等因素在现场试验确定。注浆过程中应根据浆液扩散情况、注浆量、注浆压力等参数调整注浆材料和配合比。

（6）注浆方式可选用前进式、后退式或全孔式，注浆顺序宜为先内圈孔、后外圈孔，先无水孔、后有水孔，从拱顶顺序向下进行。

前进式注浆：钻孔遇到较大涌水时，应暂停钻孔，待压浆后钻孔，重复钻孔、注浆。 后退式注浆：当钻孔中涌水量较小时，则钻孔可直接钻到设计深度，然后从孔底向 孔口分段注浆。

全孔式注浆：浆当钻孔直到孔底，然后一次注浆完毕。 （二）施工工艺

超前预注浆施工工艺流程见图8-7。

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地质调查 浆液选择 配比试验 注浆设计 现场试验 效果检查 制定施工方案进入施工 注浆参数 设备准备 管材加工 施工准备 喷砼封闭掌子面 跳孔钻孔 材料准备 机具准备 注浆站布置 浆液配置 安孔口管止浆塞 注浆 开挖 图8-7 超前预注浆施工工艺流程框图

循环施工直至完成

（二）施工要点

1、钻孔施工：8～15m 的浅孔可采用钻孔台车或重型风钻钻孔，当孔深超过15m 时，则应采用地质钻机钻孔。

2、注浆作业：注浆机具设备应性能良好，满足使用要求。

（1）注浆前应进行压水或压入稀浆试验，判断地层的吸浆和扩散情况，确定浆液种类、浓度和注浆压力，发现与设计不符时，应立即调整。

（2）在涌水量大、压力高的地段钻孔时，应先设置带闸阀的孔口管；当出现大量涌水时，拔出钻具、关闭孔口管上的闸阀，做好准备后进行注浆；当掌子面围岩破碎时，应先设置止浆墙和孔口管。孔口管埋入止浆墙深度应根据最大注浆压力而定；孔口管应为无缝钢管，直径不宜小于90mm。安装注浆管时，应在注浆管孔口处用胶泥和麻丝缠绕，使之与钻孔孔壁充分挤压塞紧，实现注浆管的止浆与固定。（3）分段注浆时，应设置止浆塞，止浆塞应能承受注浆终压的要求。

（4）注浆过程中应做好施工记录，施工记录应包括孔位、孔径、孔深、浆液配合比、注浆压力、注浆量、跑浆、串浆等情况的说明。发现问题应及时处理。

（5）浆液的浓度、胶凝时间应符合设计要求，不得任意变更。 3、注浆结束条件

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（1）单孔结束条件：注浆压力达到设计终压并稳定10min，且进浆速度小于开始进浆速度的1/4，或注浆量不小于设计注浆量的80%。

（2）全段结束条件：所有注浆孔均已符合单孔结束条件，无漏注情况。 4、注浆后必须对注浆效果进行检查，如未达到要求，应进行补孔注浆。 注浆效果的检查方法通常有三种：

（1）分析法：分析注浆过程，查看每个孔的注浆压力、注浆量是否达到设计要求；注浆过程中漏浆、跑浆是否严重，从而以浆液注入量估算注浆扩散半径，分析是否与设计相符。

（2）检查孔法：用地质钻机按设计孔位和角度钻检查孔提取岩芯进行鉴定，同时测定检查孔的吸水量（即钻机漏水量），单孔时应小于1L/（min·m）；全段应小于20L/（min·m）。

（3）物探无损检测法：用地质雷达、声波探测仪等物探仪器对注浆前后岩体声速、波速、振幅及衰减系数等进行无损探测来判断注浆效果。

九、地表砂浆锚杆

地表砂浆锚杆是对地层预加固的一种方法，它适用于浅埋、洞口地段和某些偏压地段。施工工艺及施工要点同超前锚杆支护要求。

施工时注意：

（1）锚杆宜垂直地表设置，根据地形及岩层层面具体情况也可倾斜设置。 （2）锚杆长度可根据隧道覆盖层厚度和实际施工能力确定。

（3）为使预加固有较好的效果，锚固砂浆在达到设计强度的70%以上时，才能进行下方隧道的开挖。

十、地表注浆

地表注浆是对于隧道埋深小于50m，围岩稳定性较差，开挖过程中可能引起塌方的不良地质地段，通过从地面向下钻孔注浆，对围岩、地层进行预先加固。

施工时还需注意：

（1）注浆钢管宜垂直地表面或坡面设置。

（2）考虑到加固带的厚度，钢管宜呈梅花形深浅不同错落布置。

（3）根据注浆设计、注浆工艺、地表特点及地质条件等进行各种材料、设备和浆液配合比的选择和调整。

（4）合理的进行注浆施工组织，制定严格的现场施工环境保护措施和预案，防止注浆施工破坏和污染环境。

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第九章 仰拱与铺底

一、施工工序

仰拱和铺底的施工工艺流程分别见图9-1、图9-2。

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 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 图9-1仰拱施工工艺流程框图

洞身开挖 清底 立模，浇筑铺底砼 安装横向盲沟 图9-2铺底施工工艺流程框图

二、施工要点 1、开挖

（1）仰拱土层开挖应以人工配合机械开挖为主。

（2）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。

（3）仰拱开挖当遇变形较大的膨胀性围岩时，底面与两隅应预先打入锚杆或采取其他加固措施后，再行开挖。

（4）软岩地段特别处于洞口部位或洞内断层破碎带的隧道仰拱开挖必须严格按审批方案进行施工，宜跳格进行开挖，须严防一次开挖范围大，造成隧道侧墙部位收敛变形过大，影响施工安全。

2、初期支护

（1）仰拱开挖完成后，应及时进行仰拱初期支护施工。先施作混凝土调平层，再打锚杆、安装仰拱钢架，施做仰拱初支混凝土，仰拱全幅开挖搭栈桥通行。

（2）初期支护混凝土强度、厚度、钢架加工安装质量等应符合设计及规范要求。 （3）当仰拱底无初期支护层时，宜先施作混凝土调平层，形成良好的作业面，以利于进行仰拱二衬钢筋安装、立模等作业。

（4）仰拱钢支撑的数量、间距、尺寸必须满足设计要求，与边墙拱架的钢支撑要进行焊接，确保焊接质量。

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3、二衬钢筋

（1）仰拱钢筋的制作及安装应符合设计及规范要求。仰拱两侧二衬边墙部位的预埋钢筋伸出长度应满足和二衬环向钢筋焊连要求，且将接头错开，使同一截面的钢筋接头数不大于50%。

（2）仰拱二衬钢筋的绑扎必须要保证双层钢筋的层距和每层钢筋的间距符合要求，层距的定位一般通过焊接定位钢筋来确定。

（3）仰拱二衬两侧边墙部位的预埋钢筋的弯曲弧度应与隧道断面设计的弧度相符，伸出长度应满足和二衬环向钢筋焊接的要求（搭接长度应符合规范要求），同时钢筋间距应均匀并满足设计要求

4、混凝土施工

（1）仰拱混凝土应超前拱墙混凝土施工，仰拱和铺底施工前应清除积水、杂物、虚渣等。

（2）仰拱、仰拱上的填充层及铺底混凝土施工应混凝土配比准确，必须使用模板、机械捣固密实。仰拱混凝土可采用泵送浇注，应使用拱架模板保证成型尺寸符合设计要求。仰拱和填充层一次立模施工时，应先按设计完成仰拱砼施工，适当间歇后，再改变砼配比，进行填充层砼施工。

仰拱超挖在允许范围内时，应采用与衬砌相同强度等级的混凝土进行浇注；超挖大于规定时，应按设计及规范要求进行回填，不得用洞渣随意回填，严禁片石侵入仰拱断面。

（3）仰拱填充采用片石混凝土时，片石应距模板50mm 以上，片石间距应大于粗集料的最大粒径，并应分层摆放，捣固密实。

（4）仰拱以上的混凝土或片石混凝土应在仰拱混凝土达到设计强度的70%后施工。 （5）仰拱和铺底混凝土强度达到设计强度100%后方可允许车辆通行。

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第十章 防水与排水

隧道防排水包括结构防排水和施工防排水。

第一节 施工期间隧道防、排水

一、施工条件

1、隧道施工前应根据工程地质、水文地质资料制定防排水方案。施工中应按现场施工方法、机具设备等情况，选择不妨碍施工的防排水措施。

2、洞内出现的地下水，经化验确认对衬砌结构有侵蚀性时，应按图纸要求针对不同侵蚀类型采取相应的抗侵蚀措施。设计无要求时，应及时上报变更处理。

3、要加强衬砌背后的防排水设施，强调结构自身防水，对可能的疑点进行封堵及引排。衬砌背后防排水设施施工应根据隧道的渗水部位和开挖情况适当选择排水设施位置，并配合衬砌进行施工；隧道侧沟、横向盲沟等排水设施亦应配合衬砌等进行施工。

二、施工工序

施工防排水施工工艺流程见图10-1。

隧道施工防、排水 洞口排水系统设置，地表防、排水 洞内反坡排水系统施工 洞内顺坡排水系统施工 大面积渗漏水、地下水及涌水处理 其他情况下施工防、排水处理措施 防涌（突）水（泥）安全措施

图10-1施工防水与排水施工工序框图

三、施工要点

1、隧道洞口及辅助坑洞（井）口应及时做好排水系统，完善防排水措施。

2、隧道进洞前应做好洞顶、洞口、辅助坑道口的地面排水系统，防止地表水的下渗和冲刷。对于覆盖层较薄和渗透性强的地层，地表水应及早处理。处理地表水时应注意以下事项：

（1）洞口附近和浅埋隧道洞顶不得积水；

（2）黄土陷穴和岩溶孔洞等特殊地质应按设计要求处理；

（3）洞顶上方如有沟谷通过且沟谷底部岩层裂缝较多，地表水渗漏对隧道施工有较大

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影响时，应及时用浆砌片石铺砌沟底，或用水泥砂浆勾缝、抹面；

（4）洞顶附近有井、泉、池沼、水田等时，应妥善处理，不宜将水源截断、堵死； （5）洞顶原有排水沟应予整治，确保水流通畅，必要时应进行铺砌；

（6）洞顶设有高压水池时，水池位置宜远离隧道轴线，水池应有防渗措施，对水池溢水应有疏导设施；

（7）隧道地表沟谷（槽）、坑洼、钻孔、探坑等，宜采用疏导、勾补、铺砌和填平等措施，废弃的坑洞、钻孔等应填实密闭，防止地表水下渗。

3、边坡、仰坡坡顶的截水沟应结合永久排水系统在洞口开挖前修建，其出水口应防止顺坡面漫流，洞顶截水沟应与路基边沟顺接组成排水系统，应防止水流冲刷弃渣危害农田和水利设施。

4、洞内顺坡排水。

（1）一般采用距边墙基脚1.5m处设临时排水沟的方法排水。

（2）特殊地质隧道一般采用预制管和浆砌片石排水沟排水，尽量阻止直接接触岩体。 （3）台阶法施工时，上下台阶设架槽（管）引流至下台阶排水沟，严禁漫流浸泡下台阶基坑。

5、洞内反坡排水。

（1）对于反坡排水的隧道，应至少每200m 设置一个集水坑，通过水泵逐级抽排到洞口。

（2）水泵和集水坑容积应按实际排水量确定，设在对施工干扰较小的地点。 （3）水泵排水能力不小于估算地下水量的1.5倍。 （4）做好停电时的应急排水准备工作。

（5）推荐使用分级集水箱自动泵排水方法。间隔100～50m设置一个集水箱，箱内放置一台自动排水泵，当集水箱水位达到上限时排水泵自动开启排水，集水箱水位排降到下限位置时排水泵自动断电停止排水，使用该排水方法可节省人工费与机械损耗费，同时能良好提高洞内文明生产水平。

6、隧道周围地层内水量较大时的处理措施

（1）洞内有大面积渗漏水和股水时，宜集中汇流引排。

（2）在地下水发育的易溶性岩层中施工，为防止水囊、暗河及高压涌水的突然出现，开挖工作面上应布设超前钻孔，并制订防止涌水的安全措施。

7、承压水的排放

当预计开挖工作面前方有承压水，而且排放不会影响围岩稳定，或进行注浆前排水降

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压，可采用超前钻孔或辅助坑道排水。超前钻孔及辅助坑道应保持10～20m的超前距离，最短亦应超前1～2 倍掘进循环长度。

8、地下水的处理：地下水不大时可引入临时排水沟内排出；地下水较丰富，无法排出，以及不允许排水的情况下，经技术、经济比选，可采用注浆堵水措施。根据隧道埋深，或采用地面预注浆，或开挖工作面预注浆。

9、其他情况下的施工防排水措施

（1）隧道施工有平行导坑或横洞时，应充分利用辅助导坑排水，降低正洞水位，使正洞水流通过辅助道坑引出洞外。必要时设置永久排水沟，使坑道封闭后能保持水流畅通。

（2）隧道通过不透水和透水性强的岩层交接面时，应根据设计文件和调查资料提供的情况，在可能进入滞水带前20～30m，用深孔钻机钻孔穿入透水层，以利预探和排水。

当涌水量很大，用钻孔不能满足排水需要时，应在衬砌完成地段或围岩坚硬稳定地段开挖迂回侧洞，排除滞水带内储水。泄水洞施工前，应参照设计文件提供的水文资料和涌水处理措施确定施工方法。

（3）松散破碎含水地层中，洞内工作面可采用人工降水法；浅埋隧道可采用地表深井降水法减小水压，降低地下水位。当含水量大且地段超长时，可采用超前预注浆堵水。

围岩注浆堵水应根据工程地质和水文地质条件，通过试验做出设计，再进行压浆。在施工过程中应修正各项注浆参数，改进工艺操作，提高堵水效果。

第二节 结构防、排水

一、施工条件

1、防水层应在初期支护基本稳定时施工。软岩地段衬砌和开挖距离近时，须做好防水板保护工作；硬岩地段应组织开挖、铺防水层、二衬平行作业，以加快施工进度。

2、停车带、洞室与正洞连接处的防排水工程应与正洞同时完成，其搭接处应平顺，不得有破损和折皱。

二、施工工序

结构防水及排水施工工艺流程见图10-2。

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拱脚纵、横向排水管安装 挂矮边墙防水板 砼路面施工 安装环向盲沟 仰拱及矮边墙施工 路面两侧纵向排水沟 浇筑铺底混凝土 初期支护 拱墙防水板铺挂 安装二衬止水带 二次衬砌模筑砼施工 图10-2结构防水与排水施工工序框图

安装路面横向盲沟

三、防排水材料要求

1、防排水材料应符合国家、行业标准，满足设计要求，并有出场合格证明，不得使用有毒、污染环境的材料。

2、防排水材料质量要求

（1）为确保隧道营运期间有良好的防水效果，所有在建高速公路隧道防水卷材不宜使用复合片，要求采用均质片＋无纺土工布的防水层结构形式或者直接采用点粘片。

（2）均质片、点粘片的母材厚度（不包含无纺土工布）不低于1.2mm；无纺土工布规格不低于300g/m2。

（3）防水板宜选用高分子材料，一般幅宽2～4m，耐刺穿性好、柔性好、耐久性好。 （4）由于隧道存在基面凹凸不平的特殊性，对隧道防水卷材的指标要求高于其它工程，各项目建设单位在选材时应优先选择物理性能指标高的防水卷材。应具有耐老化、耐细菌腐蚀、有足够强度及延伸率、易操作、易焊接且焊接时无毒气的特点。

（5）防水板、土工布、止水带、塑料排水盲沟、PVC 排水管等特殊材料应由项目建设单位统一现场抽检，执行“盲样”送检的制度。送检的检验项目应至少包括：规格尺寸、外观质量、常温拉伸强度、常温扯断伸长率、撕裂强度、低温弯折、不透水性能。

四、结构防水施工要点

山岭隧道复合衬砌中的防水层是隧道防排水技术的核心。防水层由防水板及其垫层组成，防水板的作用是将地层渗水拒于二次衬砌之外，以免水与二次衬砌接触并通过二次衬砌的薄弱环节渗人隧道。垫层的主要作用是保护防水板，使防水板免遭尖锐物的刺伤。

防水板多为合成高分子卷材，种类繁多，目前工程上使用较多的有PVC、EVA、HDPE、LDPE等。防水板铺设时有不同的工艺，其差别主要表现在防水板的固定上和板间的搭接方法上。防水卷材在厚度和宽度上有不同的规格，使用时有环向铺设和纵向铺设两种。为了

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保证接茬的密封质量，一般在两幅卷材接茬处都要搭接10cm。卷材接茬有冷粘法和热合法两种。冷粘法主要用于PVC等防水卷材的胶合。使用时将专用胶合剂用刷子涂刷于接缝边缘，待胶合剂稍干后将两幅卷材粘合在一起。其特点是施工方便，施工速度快。热合法主要用于EVA和LDPE等防水卷材的搭接。施工时将两幅卷材平行放好，压茬宽度为10cm，然后用专门的热合焊缝机将两幅卷材边缘压合于一起。值得一提的是，目前工程上使用的焊缝机多为双缝焊机。其特点是便于在施工期间进行质量检测。防水卷材往洞壁上的固定方法也有两种:一种是有钉铺设法，另一种是无钉铺设法。下面以复合式衬砌防水层的施工为例介绍防水层的施工过程。

（一）喷射混凝土基面处理

由于喷射混凝土基面粗糙、凹凸不平，以及锚杆头外露等对铺设防水层质量有很大影响。因此，防水层铺设前必须对喷射混凝土基面进行处理。处理要求及要点如下：

1、基面要求

（1）喷射混凝土平整度要求：D/L≤1/6（式中L-喷射混凝土相邻两凸点的间距；D-喷射混凝土相邻两凸点间的凹深），否则要进行基面处理。

（2）基面不得有钢筋、凸出的管件等尖锐突出物。否则要进行割除，并在割除部位用砂浆抹成圆曲面.以免防水层被扎破。

（3）隧道断面变化或转弯时的阴角应抹成圆弧。 （4）底板基面要求平整，无大的明显的凹凸起伏。 （5）喷射混凝土强度要求达到设计强度。

（6）防水层施工时基面不得有明水，如有明水应采取封堵或引排措施。 2、处理要点

（1）有突出钢筋、铁丝时，则应按图10-3 a)所示施工顺序进行处理。 （2）当有钢管突出时，则按图10-3 b)所示施工顺序进行处理。

（3）当金属锚杆端部外露较长时，则应从螺帽开始留5mm切断后，再用砂浆进行覆盖处理，按图10-3 c)要求施工。

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a)切断、铆平、砂浆抹平；b)切断、表面处理、砂浆抹平；c)切断、砂浆抹成弧形

图10-3 基面处理

（二）防水卷材施工 1、防水卷材热合铺设法

在初期支护施工完毕并达到要求的平整度后，就可以进行防水卷材的铺设。目前，公路隧道防水板的拼焊及铺挂多采用热合铺设法。先将PE泡沫塑料(或土工布)垫衬铺设在喷射混凝土基面上，然后用“热合”方法将EVA、LDPE或其他卷材粘贴在固定PE泡沫塑料(或土工布垫衬的圆垫片上，从而使EVA、LDPE或其他卷材无机械损伤。

2、施工工艺流程

防水卷材热合铺设法见图10-4。

防水板检查 施工段断面净空检查 拼装台架就位 喷射砼面检查及处理 焊缝检查 否 铺设防水卷材 安设纵、环向盲沟 防水板焊成大幅 返修 是 与既有衬砌段防水板焊接连接 重焊或修补 接头焊接质量检查 否 是 防水板检查签证 图10-4防水板施工工艺流程框图

3、施工要点

（1）防水板铺设应超前二次衬砌施工1～2个衬砌段，并应与开挖掌子面保持一定距离、在爆破的安全距离以外，其铺设应采用专用台架，铺设前进行精确放样，画出标准线后试铺，确定防水板每环的尺寸，并尽量减少接头。防水板应采用木螺钉或无钉铺设，并

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留有余量，表面应保证圆顺。

（2）防水板的挂前拼焊

①在洞外按拟铺挂面积的大小将2～3 幅幅面较窄的成卷防水板下料，然后将其平铺在地面上拼焊成便于运输、铺挂的大幅面防水板，减少洞内作业的焊缝数量，以提高焊接质量。防水板应减少接头。

②防水板拼接采用热合机双焊缝焊接，要求搭接宽度不小于100mm，控制好热合机的温度和速度，保证焊缝质量。焊缝应严密，单条焊缝的有效焊接宽度不应小于12.5mm。

焊接前待焊接头板面应擦净，并应应根据材质通过试验确定焊接温度和速度。焊接时应避免漏焊、虚焊、烤焦或焊穿。

③沿隧道纵向一次铺挂长度宜比本次二次衬砌施工长度多1.0m 左右，以使与下一循环的防水层相接；同时可使防水层接缝与衬砌混凝土接缝错开1.0m 左右，有利于防止混凝土施工缝渗漏水。

（3）铺挂防水板

①防水板宜采用专用台车铺设，专用台车应与模板台车的行走轨道为同一轨道，台车前端应设有检查初期支护内轮廓的钢架。

②为保证防水板铺挂质量，应先进行试铺定位。

③固定点间距的控制：尺量检查，固定点间距拱部0.5～0.7m，侧墙1.0～1.2m，在凹凸处应适当增加固定点，布置均匀。

④松弛率：防水板吊环间距需根据其铺挂松弛率要求来确定，环向松弛率经验值一般取10%，纵向松弛率一般取6%。根据初期支护表面平整程度适当调整，以保证灌筑混凝土时板面与喷混凝土面能密贴。

⑤防水板洞内铺挂宜由下至上、环状铺设，将预先焊接在防水板上的吊环用木螺钉固定在膨胀管上固定。

⑥防水板铺设应超前二衬施工1～2 个衬砌段，形成铺挂段→检验段→二衬施工段，流水作业。

（4）防水板的“铺后续接”是指前后两幅大幅面防水板之间的连接，应先用热合焊机焊接环向接缝。施工应将待焊的两块板面接头擦净、对齐，保证搭接长度，严格控制焊接温度、焊机行走速度，保持焊机与焊缝良好接触，做到行走平稳。热合焊机焊完，应加强检查，对个别漏焊处用电烙铁补焊；对丁字焊缝因焊接困难、易漏焊或焊缝强度不足，可采用焊胶打补丁的方法补强处理。

（5）焊缝检查：防水板的接头处不得有气泡、折皱及空隙，接头处应牢固，焊缝强度

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应不低于母材，通过抽样试验检测。

防水板的搭接缝焊缝质量采用“充气法”检查，当压力达到0.25MPa 时停止充气，保持压力15min 压力下降在10%以内，焊缝质量合格。

（6）成品防护：当衬砌紧跟开挖时，衬砌前端的防水板要采取保护措施，防止爆破飞石砸破防水板；开挖、挂防水板、衬砌三者平行作业时，铺设防水层地段距开挖面不应小于爆破安全距离，并在施工中做好防水板铺挂成形地段防水板的保护：绑扎钢筋时，钢筋头加装保护套；焊接钢筋时在焊接作业与防水板之间增挂防护板；防水层安装后严禁在其上凿眼打孔；振捣混凝土时，振捣棒不得接触防水板。

在浇筑二次衬砌混凝土前，应检查防水层铺设质量和焊接质量，如发现有破损情况，必须进行处理。

防水板需要修补时，修补防水层的补丁不得过小，补丁形状要剪成圆角，不应有长方形、三角形等的尖角。防水层修补后一般用真空检查法检查。

（7）铺设防水层安全保护和记录。

铺设防水层地段距开挖工作面不应小于爆破安全距离。二次衬砌时，不得损坏防水层。防水层应按隐蔽工程办理，二次衬砌前应检查质量，并认真填写质量检查记录。

（三）止水带的设置及施工要求

1、止水带的设置位置：隧道施工缝、沉降缝和伸缩缝。 （1）衬砌施工缝由于施工原因(衬砌分组)造成；

（2）沉降缝多设置在明洞、暗洞交接处或围岩类别发生变化地段； （2）伸缩缝是为了防止由于温度变化而造成的衬砌裂缝而设置的变形缝。 2、止水带的类型较多：

根据止水带在衬砌混凝土中安装的位置，分为外贴式、预埋式、内贴式三种；按止水带的材料分为，橡胶止水带、塑料止水带、沥青麻筋和膨胀止水条。

3、止水带和止水条施工

（1）二衬止水带按设计提供的型号购买和安装，一般采用中埋式橡胶止水带，现场分段安装固定在挡头板上，其接头根据现场情况，可采用热接或冷接方法。

（2）止水带施工时应注意：

①止水带的接头不得设在结构转角处，并尽可能不设接头。

②止水带埋设位置准确，其中间空心圆环应与变形缝的中心线重合；止水带定位时，应使其在界面部位保持平展，防止止水带翻滚、扭结，如发现有扭结不展现象应及时进行调正。在固定止水带和灌筑混凝土过程中应防止止水带偏移，以免单侧缩短，影响止水效

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果。可采用位钢筋认真定位。

③止水带先施工一侧混凝土时，其端头模板应支撑牢固，严防漏浆。

④隧道断面变化处或转角处的阴角应抹成半径不小于50mm 的圆弧，以便止水带施工。止水带在隧道断面变化处或转角处应做成弧形，橡胶止水带的转角半径不应小于200mm，钢片止水带不应小于300mm，且转角半径应随止水带的宽度增大而相应加大。

⑤不得在止水带上穿孔打洞固定止水带。在固定止水带和灌筑混凝土过程中应注意保护止水带不被钉子、钢筋和石子等刺破。如发现有刺破、割裂现象，必须及时修补。

⑥宜加强混凝土振捣控制，排除止水带底部气泡和空隙，使止水带和混凝土紧密结合，应注意防止振捣造成止水带偏位或破损。

⑦止水带的长度应根据施工需要事先向生产厂家定制，尽量避免接头。如确须接头，应连接牢固，宜设置在距铺底面不小于300mm 的边墙上。根据止水带材质和止水部位可采用不同的接头方法。橡胶止水带的接头形式应采用搭接或复合接；塑料止水带的接头形式应采用搭接或对接。止水带的搭接宽度不应小于100mm，冷粘或焊接的缝宽不应小于50mm。

（3）宜选用制品型遇水膨胀止水条。

①必须在上模二衬混凝土浇筑时预留止水条凹槽，嵌入深度不小于2cm；下模混凝土施工前将止水条在凹槽内安放后方可浇筑。

②确保止水条位置准确，固定牢固，在下模混凝土浇筑前禁止被水浸泡。 ③明洞位置不宜采用止水条。 五、结构排水施工要点 （一）隧道排水系统的分类

1、背面排水系统：是一套专门用以隧道排水的结构，由环向排水盲管、纵向排水管、横向排水管、中央排水管组成。

2、路面排水系统：主要为路面边沟。

3、路基排水系统：包括横向排水管和中央排水管。

下面主要介绍“环向排水管——纵向排水管——横向排水管——中央排水管”这一排水体系。

（二）环向排水盲管

环向排水盲管的作用是在岩面与初期支护喷射混凝土之间、初期支护喷射混凝土与防水板之间提供过水通道,并使之下渗汇集到纵向排水管。施工时注意：

1、施工中首先要按要求布设环向弹簧排水管，要保证基本间距，局部涌水量大时还应适当加大其密度。

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2、安装时弹簧排水管应尽量紧贴渗水岩壁，尽量减小地下水由围岩到弹簧排水管的阻力。

3、弹簧排水管布置时沿环向应尽量圆顺.尤其在拱顶部位不得起伏不平。

4、弹簧排水管安装时应先用钢卡等固定，再用喷射混凝土封闭。最后应检查弹簧排水管与下部纵向排水盲管的连接，确保弹簧排水管下部排水畅通。

（三）纵向排水管

纵向排水管是沿隧道纵向设置在衬砌底部外侧的透水盲管。目前常用的纵向排水管是直径为10cm的弹簧排水盲管或带孔软式透水管。纵向排水管的作用是将环向排水管和防水板垫层排下的水汇集并通过横向排水管排除。施工时注意：

1、纵向排水管应按一定的排水坡度安装，中间不得有凹陷、扭曲等，以防泥沙在这些位置淤积、堵塞排水管。

2、在安装前，用素混凝土整平安装基面。 （四）中央排水管

中央排水管是隧道最后的排水设施，它将衬砌背后的渗水汇集排出隧道，进入路基排水边沟。中央排水管采用带孔预制混凝土管段拼接而成，纵向间隔一定距离设置沉砂井和检査孔。其作用主要有:一是集中排放由上游管路流来的地下水；二是通过其上部的众多小孔（12mm左右)疏排路基中的各种积水。施工要点：

1、中心排水管（沟）直径符合设计要求。中心排水管（沟）基础的总体坡度、段落坡度、单管坡度应协调一致，并符合设计要求，不得高低起伏。

2、中心排水管（沟）设在仰拱下时，应和仰拱、铺底同步施工。

3、施工时先挖基槽，整平基础，然后再铺设管段，最后回填压实。其中最重要的一个环节是处理管段基础。在软岩或断层破碎带区段施工中，应将不良岩(土)体用强度较高的碎石替换，并用素混凝土找平基面，使基础既平整又密实，为管段顺利铺设创造条件。

4、施工中应特别 注意检查基础的坡度，不仅总体坡度应符合要求，而且局部的几个管段间也应符合要求，尽 避免高低起伏。管段铺设检査。管段铺设时，首先要保证将具有透水孔的一面朝上。管段逐个放稳后，再用水泥砂浆将段间接缝密封填实。待砂浆凝固后，应逐段进行通水试验，发现漏水，及时处理。之后用土工布覆盖管段透水孔，在横向盲管出口处注意与中央排水管的连接方式。回填时注意保护管段的稳定及其上部透水性。

5、中心排水管（沟）坡度应符合设计要求，管路埋设好后，应进行通水试验，发现积水、漏水应及时处理。

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第十一章 隧道二次衬砌

第一节 隧道二次衬砌施工条件及施工工序

一、隧道二次衬砌施工条件

1、二衬施工前须对初期支护断面采用激光断面仪进行断面检测，必须满足设计隧道的净空尺寸，对不符设计要求的区域进行处理，以保证衬砌混凝土的厚度。

2、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，在特殊条件下(如松散堆积体、浅埋地段等)修建隧道时，应及时施作隧道二次衬砌，确保隧道安全。

3、当地质条件发生不利变化时，还应注意检查基底承载力，确保台车基底满足台车承载力要求。

4、二衬混凝土在浇筑前，还应检査排水管铺设情况，如是否畅通，外壁面上的防水板是否严密，止水带预埋位置是否准确，预留长度是否合适等。

5、应检查二次衬砌台车的各项系统运行良好，模板尺寸满足净空尺寸。 二、隧道二次衬砌施工工序 二次衬砌施工工艺流程见图11-1。

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监控量测确定二次衬砌施作时机 布设轨道 台车就位 顶模升起 侧模张开 净空检测 模板调整到位 轨道标高测量控制轨距 输送管道安装 挡头板安装 台车加固 基仓清理 止水条安装 面板整修 涂脱模剂 预埋件安装 施工配合比 砼搅拌站 坍落度检查 砼浇筑 拆模 养护 砼入泵 砼运输 图11-1 二次衬砌施工工艺流程框图

第二节 衬砌台车加工与安装

一、一般要求

（1）二次衬砌施工(含加宽段)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）二衬台车宜在隧道进洞前进场，连拱隧道、小净距隧道一端每个洞口应配置二衬台车，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

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架应具有足够的强度、刚度、稳定性和抗上浮能力，能安全的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，台车构造参见图11-2。

图11-2 整体钢模衬砌模板台车构造示意图

（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、砼捣固等施工作业，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；三车道隧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。

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。

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（7）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。

（8）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 的台车长度应适当缩短。

（9）衬砌台车应在工厂制造现场拼装，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。

（10）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。

二、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宜不大于3mm，否则需进行整修。

（3）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。 （4）挡头模板应满足承受混凝土压力的刚度，厚度应适当加厚，安装稳固、严密。 （5）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。

（6）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。

第三节 衬砌施工要点

一、施工缝的处置 （一）水平施工缝

墙体水平施工缝不应设在剪力和弯矩最大处或铺底与边墙的交接处，宜设置在高出铺底面不小于300mm的墙体上。拱墙结合的水平施工缝，宜设置在拱墙接缝线以下150～300mm处。

水平施工缝在混凝土浇筑前，应将其表面清理干净。涂刷混凝土界面处理剂；或者，先刷不低于结构混凝土强度等级的净浆，再铺25～30mm 厚的1：1 水泥砂浆，及时浇筑混

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凝土。

（二）垂直施工缝

垂直施工缝设置宜与变形缝相结合。垂直施工缝施工时，应将其表面浮浆和杂物清除。刷不低于结构混凝土强度等级的净浆或涂混凝土界面处理剂。及时浇筑混凝土。端头模板应支撑牢固，严防漏浆。端头应埋设表面涂有脱模剂的楔形硬木条（或塑料条），形成预留浅槽，其槽应平直，槽宽比止水条宽1～2mm，槽深为止水条厚度的1/2～1/3，将遇水膨胀止水条牢固的安装在预留浅槽内。

（三）变形缝

变形缝应满足密封防水、适应变形、施工方便、检修容易等要求，变形缝的施工应注意：

1、沉降变形缝的最大允许沉降差值应符合设计规定，设计无规定时，不应大于30mm。当计算沉降差值大于30mm 时，应采取特殊措施。

2、沉降变形缝的宽度宜为20～30mm。伸缩变形缝的宽度宜小于此值。 3、变形缝处的混凝土结构厚度不应小于300mm。

4、缝底应设置与嵌缝材料无黏结力的背衬材料或遇水膨胀止水条。

5、变形缝嵌缝施工时，缝内两侧应平整、清洁、无渗水；缝内应设置与嵌缝材料无黏结力的背衬材料，嵌缝应密实。

6、变形缝的设置位置应使拱圈、边墙和仰拱在同一断面上贯通。 二、二衬钢筋

1、提倡“三个集中”的原则，钢筋集中加工、统一配送。

2、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： (1)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。

(2)用水准仪测量调平层上定位钢筋中心点标高，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。

(3)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(如附图25 施工示例)。

(4)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

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应绑扎。

3、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。 三、边墙基础施工

1、边墙基础顶面标高按台车侧模底部标高确定；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；二衬砼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。

2、如二衬与边墙基础同时浇筑，要求二衬台车下增加边墙基础模板。。

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。

4、注意按设计布设纵向透水盲管及其与沉砂井的连接管，预留环向软式透水盲管和防水板接头，以及设置预埋件和预留洞室等。

四、预留洞室和预埋件

1、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。

2、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。

4、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。

五、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。

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。为避免在浇注边墙砼时台车上浮，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。

六、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

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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、止水带等安装见本细则第九章防水与排水的相应内容。 七、混凝土配合比设计 1、性能要求

（1）各种原材料及外加剂满足规范要求，满足设计强度要求。

（2）流动性好、坍落度衰减慢、干缩性小、初凝时间相对较长、终凝时间相对较短，达到泵送混凝土施工条件，满足混凝土抗渗性、抗裂性质量要求。

（3）混凝土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。

（4）混凝土有早强性能，特别是拱肩部位，以利早拆模板，满足衬砌快速施工需要。 2、配合比设计要点

（1）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，提倡采用“双掺”技术：掺加外掺剂和外掺料。同时应设计微膨胀混凝土的配合比，以补偿混凝土收缩使拱顶与围岩之间产生的裂隙。

（2）根据混凝土浇筑部位不同选择适合的坍落度，边墙部砼坍落度宜小，拱部砼坍落度宜大。在保证砼可泵性的情况下，应尽量减小砼的坍落度，并提高砼的和易性、保水性，避免混凝土泌水。

（3）配合比设计与混凝土施工时应采取措施，以减少反弧部位混凝土减少气泡、麻面等质量通病的发生。

八、混凝土施工 （一）二衬砼灌注前检查

1、复查台车模板及中心高是否符合要求，仓内尺寸是否符合要求； 2、台车及挡头模安装定位是否牢靠；

3、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； 4、模板接缝是否填塞紧密； 5、脱模剂是否涂刷均匀；

6、基仓清理是否干净，施工缝是否处理；

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7、预埋件、预留洞室等位置是否符合要求； 8、输送泵接头是否密闭，机械运转是否正常； 9、输送管道布置是否合理，接头是否可靠。 （二）混凝土浇注工艺

采用泵送浇注工艺，机械振捣密实。

1、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%。

2、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。

3、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。

4、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。

5、砼由下至上分层、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，两侧砼灌注面高差宜控制在50cm以内，同时应合理控制砼浇注速度。

6、浇筑混凝土应尽可能直接入仓，砼输送管端部应设置软管以控制管口与浇筑面的垂距，砼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，以防砼离析。

7、施工过程中，输送泵应连续运转，泵送连续灌筑，应避免停歇造成“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。

8、当砼浇至作业窗下50cm，作业窗关闭前，应将窗口附近的砼浆液残渣及其它杂物清理干净，涂刷脱模剂，将其关紧，防止窗口部位砼表面出现凹凸不平的补丁甚至漏浆现象。

9、隧道衬砌起拱线以下的反弧部位是砼浇注作业的难点部位，应对砼性能、坍落度及捣固方法进行有效控制，以减少反弧段气泡，有效改善衬砌砼表面质量。

10、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℃。 11、混凝土应采用振动器振捣密实。振捣时，不得使模板、钢筋、防排水设施、预埋

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件等移位。

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

13、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满足设计要求，注浆压力应控制在0.1MPa以内。

14、混凝土浇筑完成后，应及时清理场地废弃混凝土及垃圾，保持施工现场整洁。 九、拆模

按施工规范采用最后一盘封顶砼试件达到的强度来控制。不承受外荷载的拱、墙砼强度应达到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。

十、养护

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。养护时间要求：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。

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第十二章 监控量测

一、监控量测的任务

1、确保安全。为此需要掌握围岩和支护状态，进行动态管理，根据量测信息预见事故和险情，以便及时采取措施，防患于未然。

2、指导施工。量测数据经过分析处理,预测和确认隧道围岩最终稳定时间，指导施工顺序和施作二次衬砌时间。

3、修正设计。根据隧道开挖后所获得的量测信息，进行综合分析，修正支护参数和检验施工预设计。

4、积累资料。已有工程的量测结果可以直接应用到后续同级围岩中或者间接地应用到其他类似工程中，作为设计和施工的参考资料。

二、施工程序与工艺流程

1、施工程序：埋设监控量测点→进行量测并记录数据→对数据进行分析→指导施工。 2、工艺流程：详见图12-1。

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地质超前探测预报 开 挖 开挖面岩性的判定 支护状态观察 初期支护 埋入观测元件 初读数 拱顶下沉和净空收敛按设计频率量测 数 据 整 理 和 回 归 分 析 变形曲线出现反常 围岩变形趋于稳定 采取措施 施作二次衬砌 图12-1 监控量测工艺流程图

三、监控量测的内容 （一）监控量测布点

1、Ⅲ级围岩开挖完后直接在围岩岩面打眼，埋设监控量测点； 2、Ⅳ级围岩无钢架地段，开挖后在围岩岩面打眼埋设监控量测点；

3、Ⅳ、Ⅴ级围岩有钢架地段，开挖完成后，在岩面预埋两根Φ16钢筋，将监控量测点的钢板焊接在钢筋上，然后喷射砼。预埋件详见图12-2。

图12-2 预埋件大样图

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（二）隧道现场监控量测项目

施工监控量测的项目应根据隧道工程地质条件、围岩级别、围岩应力分布情况、隧道跨度、埋深、工程性质、开挖方法、支护类型等因素确定。表12-1中的1～4项为必测项目；5〜12项为选测项目（是根据围岩性质、隧道埋置深度、开挖方式等条件自行确定的监控量测项目，作为必测项目的验证和补充）。

表12-1 隧道现场监控量测项目及频率

量测间隔时间 序号 项目名称 方法及工具 布置 1〜15d 1 2 洞内、外观察 周边位移 现场观测、地质罗盘等 各种类型收敛计 水平仪、水准尺、钢尺或测杆 开挖后及初期支护后进行 每5〜50m—个断面。每断面2〜3对测点 每5〜50m—个断面 毎5〜50m—个断面，每断面至少7个测点，每隧道至少两个断面；中线每5〜20m—个测点 每5〜100m—个断面，每面2〜11个测点 16d〜1个月 1〜3个月 大于3个月 毎次爆破后进行 1〜2次/天 1次/2天 1〜2次/周 1〜3次/月 3 拱顶下沉 1〜2次/天 1次/2天 1〜2次/周 1〜3次/月 4 地表下沉 水平仪、水准尺 开挖面距量测断面前后＜2b时，1〜2次/天： 开挖面距量测断面前后＜5b吋，1次/2天； 开挖面距量测断面前后＞5b时，1次/周 5 围岩体内位移(洞内设点） 围岩体内位移(地表设点） 围岩压力及两层支护间压力 钢支撑内力及外力 支护、衬砌内应力、表面应力及裂缝量测 围岩弹性波测试 爆破震动 渗水压力、水流量 洞内钻孔中安设单点、多点杆式或钢丝式位移计 1〜2次/天 1次/2天 1〜2次/周 1〜3次/月 6 7 8 9 10 11 12 每代表性地段—地面钻孔中安个断面，每断面3设各类位移计 〜5个钻孔 每代表性地段—各种类型压力 个断面，每断面宜盒 为15〜20个测点 支柱压力计或每10榀钢拱支撑其他测力计 一对测力计 各类混凝土内应变计、应力每代表性地段—计、测缝计及个断面，每面宜为表面应力解除11个测点 法 各种声波仪及在有代表性地段配套探头 设置 测振及配套传临近建(构)筑物 感器 渗压力，流量— 计 同地表下沉要求 1〜2次/天 1〜2次/天 1次/2天 1次/2天 1〜2次/周 1〜2次/周 1〜3次/月 1〜3次/月 1〜2次/天 1次/2天 1〜2次/周 1〜3次/月 — 随爆破进行 — — — — — — — 注：b为隧道开挖宽度。

（三）监控量测方法 1、洞内、外观察

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（1）洞内观察包括开挖工作面观察和已施工段观察：开挖工作面观察应在每次开挖后进行，内容包括围岩岩性、岩质、断层破碎带、节理裂隙发育程度和方向、有无松散坍塌、有无剥落掉块现象、有无渗漏水、工作面稳定状态、围岩变形等；观察后应及时绘制开挖工作面地质素描及数码成像图，填写工作面地质状态记录表及围岩级别判定卡。

（2）对已施工段观察每天至少一次，应记录初期支护状态，包括喷层是否产生裂缝、剥离和剪切破坏、钢架是否变形及二次衬砌效果等。

（3）洞外观察重点在洞口段和洞身浅埋段，记录地表沉陷、开裂、变形、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗漏情况等，同时还应对地面建（构）筑物进行观察。

（4）在观察过程中如发现地质条件恶化，初期支护发生异常现象，应及时通知施工负责人采取应急措施，并派专人进行不断观测。

2、拱顶下沉、周边位移及收敛量测

（1）根据围岩级别、隧道埋深、开挖方法等，量测断面间距和每断面测点数量按表12-2进行，原则上将拱顶下沉及周边收敛位移量测布置在同一断面。

表12-2 必测项目量测断面间距和每断面测点数量 围岩级别 Ⅴ Ⅳ Ⅲ 断面间距（m） 5～10 10～30 30～50 每断面测点数量 净空变化 1～2条基线 1条基线 1条基线 拱顶下沉 1～3点 1点 1点 （2）拱顶下沉量测测点布置在拱顶,使用仪器：精密水平仪，铟钢塔尺。

（3）净空量测以量测初期支护上各点的相对位移为目的，采用收敛仪通过水平或斜向收敛量测，量测隧道净空相对位移。净空量测在隧道最大跨处及以上3m处，左右两侧对称布置4个测点。净空变化、拱顶下沉量测在每次开挖12h内取得初读数，最迟不得大于24h，且在下一循环开挖前必须完成。拱顶下沉及水平收敛变形量测点布置图见图12-3。

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图12-3 拱顶下沉及水平收敛变形量测点布置图

3、浅埋地段地表沉降量测

洞口段开挖前，在洞顶浅埋地段纵向沿隧道走向埋设混凝土桩及水平基准点，其断面布置与洞内拱顶下沉、净空水平收敛断面布置一致，每个地表下沉量测断面上测点横向间距为2～5m。横向布点埋设砼桩（见图12-4），横断面点应充分结合实地地形。

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隧道开挖时及时根据量测数据绘制地表下沉位移－时间的关系曲线，绘制地表下沉位移值－距开挖面距离的关系曲线，地表沉降量测用精密水准仪观测。

图12-4 地表沉降横向测点布置示意图

注：H0为隧道埋置深度，B为隧道开挖宽度

四、量测数据的处理与应用

1、根据现场量测数据绘制水平相对净空变化,拱顶下沉时态曲线,拱项下沉时态曲线,净空水平收敛、拱顶下沉收敛、拱顶下沉与距开挖工作面的关系图等。

2、根据量测结果及《公路隧道施工技术细则》(JTG/T F60)的规定可根据表12-3中变形管理等级指导施工。

表12-3变形管理等级

管理等级 Ⅲ Ⅱ Ⅰ 管理位移 Uo﹤Un/3 Un/3≤Uo≤2Un/3 Uo﹥2Un/3 施工状态 可正常施工 应加强支护 考虑采取特殊措施 注：Uo—实测位移值；Un—允许位移值 3、根据位移变化速度判别

（1）净空变化速度持续大于5.0mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护。 （2）水平收敛（拱脚附近）速度小于0.2mm/d，拱顶下沉速度小于0.15mm/d，围岩基本达到稳定。

（3）在浅埋地段以及膨胀性和挤压性围岩等情况下，应采用监控量测分析判别。 4、根据位移时态曲线的形态来判别

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（1）当围岩位移速率不断下降时（d2u/dt2＜0），围岩趋于稳定状态； （2）当围岩位移速率保持不变时（d2u/dt2=0），围岩不稳定，应加强支护； （3）当围岩位移速率不断上升时（d2u/dt2＞0），围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。

5、围岩稳定性判别是一项很复杂的也是非常重要的工作，必须结合具体工程情况采用上述几种判别准则进行综合评判。

在取得监测数据后，及时由专业监测人员整理分析监测数据。结合围岩、支护受力及变形情况，进行分析判断，将实测值与允许值进行比较，及时绘制各种变形或应力～时间关系曲线，预测变形发展趋向及围岩和隧道结构的安全状况。

6、回归分析是量测数据数学处理的主要方法，通过对量测数据回归分析预测最终位移值和各阶段的位移速率。具体方法如下：

(1)将量测记录及时输入计算机系统，根据记录绘制纵横断面地表下沉曲线和洞内各测点的位移u-时间t的关系曲线，见图12-5。

u(mm )) 正常曲线 u(mm) 反常曲线 a t(d) b t(d) 图12-5 位移u-时间t的关系曲线图

(2)若位移-时间关系曲线如上图中b所示出现反常，表明围岩和支护已呈不稳定状态，加强支护，必要时暂停开挖并进行施工处理。

(3)当位移-时间关系曲线如上图中a所示趋于平缓时，进行数据处理或回归分析，从而推算最终位移值和掌握位移变化规律。

(4)各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定后，进行二次衬砌的施作。

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