底隧道施工工藝工法

河底隧道施工工藝工法QB/ZTYJGYGF-SD-0502-2011第五工程有限公司李海平1前言概況水下隧道的發(fā)展可以追溯到公元前2180?前2160年的古巴比倫，那時候古巴比倫就已經(jīng)修建了一條穿越幼發(fā)拉底河的人行隧道。近代水底隧道始建于英國，1807年英國在倫敦動工修建連接泰晤士河兩岸的人行隧道。我國是世界上隧道修建數(shù)量最多的國家，隧道修建總長度也是世界之最。進入二十一世紀以來，在中國水下隧道的建設(shè)領(lǐng)域呈現(xiàn)出了迅猛發(fā)展的態(tài)勢。隨著黃河、長江流域及沿海地區(qū)地下空間的開發(fā)，海底隧道的相繼修建，如南水北調(diào)穿黃工程、武漢長江隧道、瀏陽河隧道、廈門海底隧道等，這些重大工程的先后開工，表明我國隧道施工開始進入穿越大江大河和海洋的時代。在工程領(lǐng)域，地下工程安全風險高于其他工程是一個公認的事實，而在地下工程中，水下隧道施工的安全風險又被認為是極高的。一旦出現(xiàn)大面積涌水或冒頂，其后果將是災(zāi)難性的。水下隧道的修建方法呈現(xiàn)多樣性發(fā)展，以國內(nèi)目前正在施工的隧道為例，廣深港獅子洋隧道采用盾構(gòu)法施工，一般地鐵過江隧道采用盾構(gòu)法施工，廈門翔安海底隧道、青島膠州灣海底隧道均采用鉆爆法施工，廣州生物島的兩個市政隧道采用沉管法施工，一些城市在穿越一些小型河流或湖泊時則采用圍堰明挖法施工。本工法主要根據(jù)武廣鐵路客運專線瀏陽河隧道的施工經(jīng)驗編寫，介紹“掌子面預(yù)加固+銃鉆法+全包型防水”等方法綜合應(yīng)用的一種工法。工藝原理隧道施工關(guān)鍵技術(shù)是防突泥突水，選擇合理的開挖和支護形式。面對高風險隧道，未來隧道及地下工程施工技術(shù)發(fā)展的一個方向是：不斷完善隧道綜合支護技術(shù)，深入研究掌子面超前預(yù)加固，并利用水平旋噴技術(shù)對拱部進行預(yù)加固；施工開挖采用銃挖、盾構(gòu)等機械法施工。本工法適應(yīng)的工藝核心技術(shù)及管理方面的工作原理如下：管棚加打小導(dǎo)管預(yù)支護防坍塌。玻璃纖維錨桿加固掌子面，防止掌子面失穩(wěn)。以銃挖為主，弱爆破輔助施工，減少對圍巖擾動，盡量保護圍巖完整性。根據(jù)不同的圍巖選擇銃挖與弱爆破法組合，確定合理進尺。根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)，確定合理的工序間距。合理選配精良的機械設(shè)備配套，專業(yè)的操作人員。2工藝工法特點主要適用于巖石強度較低且節(jié)理裂隙發(fā)育的地層，特別適用于大斷面軟弱圍巖隧道及隧道變形控制要求嚴等特殊要求的地段。掌子面超前預(yù)加固，可以實現(xiàn)大斷面機械化施工?？商岣唛_挖進尺，加快施工進度，同時，將對圍巖的擾動降至最低，提高了隧道的開挖質(zhì)量；在開挖方法上選用銃挖設(shè)備配套機械開挖與弱爆破法相結(jié)合，與其它非爆破法開挖機械相比，如盾構(gòu)、掘進機，成本較低，經(jīng)濟性較好。采用全新的自粘式防水材料對隧道進行全封閉防水處理。先進性體現(xiàn)在能做到安全可控，開辟了新的施工方法。3適用范圍本工法適用的工程對象為大斷面、淺埋、軟弱圍巖的過水底隧道及地表有敏感建筑物的地下隧道施工。4主要引用標準《高速鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》（鐵建設(shè)【2010】241號）、《鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》（TZ204）、《鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收標準》（TB10417）、《鐵路工程測量規(guī)范》（TB10101）、《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF60）、《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》（JTGF80/1）。其他河底隧道施工方面的參考資料。5施工方法河底隧道施工，應(yīng)積極引進和推廣新技術(shù)、新材料、新裝備、新工藝，按無軌裝碴運輸?shù)哪Ｊ浇M織施工，嚴格遵循“先預(yù)報、管超前、預(yù)加固、短開挖、強支護、早封閉、勤量測”的施工原則，組織大型機械配套施工，以防坍塌、防涌水突泥為防范重點。施工中，可采用全封閉預(yù)加固、銃挖法、全封閉防排水等多種先進技術(shù)相組合的技術(shù)體系，實現(xiàn)圍巖軟弱、穿越河底、地表敏感建筑物等地段的安全快速施工。施工中，首先應(yīng)根據(jù)圍巖情況優(yōu)選施工方法，并合理確定的隧道開挖步長。大斷面的河底隧道開挖斷面，推薦采用三臺階或三臺階臨時仰拱法，當圍巖地質(zhì)條件差、掌子面出現(xiàn)較大滲水時，可及時調(diào)整臺階高度和長度。下面就“三臺階七步法”，進行隧道穿越河底段相關(guān)施工介紹。系統(tǒng)徑向錨桿①④③鎖腳鋼⑦⑥4855354長管棚間距400mm支護鋼架⑤⑧隧底填充仰拱一次襯砌初期支護隧道8.行隧道穿越河底段相關(guān)施工介紹。系統(tǒng)徑向錨桿①④③鎖腳鋼⑦⑥4855354長管棚間距400mm支護鋼架⑤⑧隧底填充仰拱一次襯砌初期支護隧道8.8<303系統(tǒng)徑向錨桿甘I616].6I3?5756-8-鋼架未示全邊墻墻腳線1 2：4?3圖1河底段“三臺階七步法”施工步序圖三臺階開挖施工示意圖施工順序：第一步：超前地質(zhì)預(yù)報。采用長、中、短距離的綜合超前地質(zhì)預(yù)報的方法，對隧道前方進行詳細的地質(zhì)探測。第二步：施作超前支護及掌子面預(yù)加固。施作①108mm超前長管棚：管棚鋼管長度18m，12m/環(huán)，兩環(huán)之間搭接長度6m。環(huán)向間距40cm，環(huán)向共45根。施作①42mm超前小導(dǎo)管：超前小導(dǎo)管配合鋼架使用，其縱向搭接長度市1.0m,環(huán)向間距40cm,環(huán)向共45根。施作①25mm玻璃纖維注漿錨桿：18m長①25中空玻璃纖維注漿錨桿，1.5mX1.5m梅花型布置，縱向間距12m一環(huán)，搭接6m。第三步：采用三臺階七步法進行開挖。①部上臺階開挖:每循環(huán)進尺0.8?1m?？刹捎脩冶劬蜻M機環(huán)形預(yù)切槽與弱爆破法相結(jié)合的方式進行開挖，或采用弱爆破法進行開挖，挖掘機出碴。中臺階中部②部拉槽開挖，待上臺階支護完成3?5m時進行。中臺階左側(cè)③部開挖，待②部開挖完成6m時進行。中臺階右側(cè)④部開挖，待③部左側(cè)部分的支護完成6m時進行。下臺階⑤、⑥、⑦部開挖，下臺階支護成型后進行，步序同中臺階施工。

仰拱施工必須緊跟，與下臺階開挖距離保持在10m左右。第四步：按照“先仰拱、后拱墻”的順序組織襯砌施工，仰拱采用簡易棧橋進行整體澆注，拱墻砼利用10.2m長的液壓模板臺車施工。砼由拌合站集中拌制，輸送車運輸，泵送入模。因考慮到河底段隧道施工安全可控，做以下強制性規(guī)定：（1）上臺階掌子面與仰拱工作面距離，控制在30m以內(nèi)；（2）仰拱及填充施工緊跟仰拱開挖，組織安排5m/1組;（3）下穿河底段、下穿地表敏感建筑物群時，應(yīng)在地表做好線路走向標識，并埋設(shè)多點位移計、土壓力盒，實時監(jiān)測地表沉降情況。6工藝流程及操作要點施工工藝流程資料分析，修正施工支護參數(shù)綜合超前地質(zhì)預(yù)報資料分析，修正施工支護參數(shù)上臺階超前支護及掌子面預(yù)加固上臺階開挖、支護（含鋼架）中臺階超前支護及掌子面預(yù)加固中臺階開挖、支護―?中臺階超前支護及掌子面預(yù)加固中臺階開挖、支護―?判定圍巖穩(wěn)定性，修正支護參數(shù)*監(jiān)控量測下臺階開挖、支護分段開挖仰拱、施作初期支護施作仰拱及仰拱填充圖2河底段施工工藝流程圖操作要點施工中的通風與排水1施工通風，可采用長管路壓入式通風，充分利用通風豎井、施工豎井、斜井等輔助通道，做好通風排煙工作。2施工排水根據(jù)各工作面設(shè)計的線路反、順坡情況分別采取機械管道式分段接力排水或自然排水的方式，并在輔助坑道（豎井、斜井等）、隧道標高最低點設(shè)置臨時集水泵房。綜合超前地質(zhì)預(yù)報1提前探知前方地質(zhì)情況是否與設(shè)計相符，可采取長、中、短距離多種地質(zhì)預(yù)報方法相結(jié)合、相互驗證的方法進行。長距離(TSP203—150m)f中距離(地質(zhì)鉆孔—50m)f短距離(地質(zhì)素描法、紅外線超前探水法、地質(zhì)雷達一5?30m)。2隧道預(yù)測預(yù)報程序。在地質(zhì)素描的基礎(chǔ)上，首先應(yīng)用探測距離較遠的TSP預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)、50m深孔地質(zhì)鉆探進行前方圍巖、地下水變化情況的長距離測試；第二，應(yīng)用紅外線探測儀對前方30m范圍內(nèi)進行短距離的地下水定性探測；第三，在不良地質(zhì)帶，每循環(huán)鉆孔時均實施5m的超前淺孔探測，通過增加孔數(shù)，放大外插角，以彌補深孔探測的盲區(qū)，提高超前預(yù)測預(yù)報的準確度。當經(jīng)采取以上預(yù)測預(yù)報措施確定出前方存在斷層構(gòu)造帶時，對不良地質(zhì)區(qū)域，通過增加地質(zhì)雷達探測探測，從而探測出斷層、風化槽、節(jié)理裂隙的發(fā)育規(guī)模、幾何型態(tài)和介質(zhì)填充構(gòu)造特點。3深鉆孔中距離超前地質(zhì)預(yù)報。探孔數(shù)量不少于4個，探孔分別位于拱頂、兩拱腰。超前深探孔一般要求：①水平探孔直徑不小于110mm，鉆深應(yīng)達到50m左右；②孔位傾斜率絕對誤差不應(yīng)大于2.8°,或孔深的5%。4綜合超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報必須作為一道工序，貫徹于隧道施工掘進全過程。掌子面預(yù)加固1施工準備(1)每循環(huán)超前預(yù)加固之前需對掌子面進行初噴8?10cm。初噴僅是在掌子面超前預(yù)加固時施作，每一開挖循環(huán)后不需初噴。(2)布置降排水系統(tǒng)：對拱部及掌子面滲水較大的地段，除通過超前預(yù)加固注漿堵水外，還需做好側(cè)溝疏排水系統(tǒng)。2超前支護：對于淺埋隧道，隧道極易發(fā)生拱頂坍塌。河底段及淺埋敏感建筑群區(qū)采用管棚超前支護，管棚參數(shù)為：18m長①108@40cm,外插角度為9°,搭接長度為6m,具體參數(shù)也可根據(jù)圍巖條件進行調(diào)整。3掌子面預(yù)加固(1)掌子面超前預(yù)加固應(yīng)與拱部超前支護形成一個整體，形成系統(tǒng)支護，以確保拱部及掌子面安全。掌子面玻璃纖維錨桿，斷面布置形式可參考圖3。①②內(nèi)軌頂面I隧道中線初期支護鋼架（僅為示意）一25mm玻璃纖維錨桿L=18m十1層1根2①②內(nèi)軌頂面I隧道中線初期支護鋼架（僅為示意）一25mm玻璃纖維錨桿L=18m十1層1根2層2根3層3根4層4根5層3根小50mm鎖腳鋼管L—3.5m壁厚3.5mm6層4根7層5根8層4根9層5根10層4根圖3掌子面臨時錨桿正面布置圖（2）玻璃纖維錨桿技術(shù)性能玻璃纖維增強塑料錨桿是近年發(fā)展起來的最新一代錨桿，俗稱玻璃鋼錨桿、玻璃纖維錨桿等。玻纖錨桿類型有兩種：①一種是玻璃纖維中空注漿錨桿，注漿時采用套管柱塞方式，注漿管內(nèi)可套入止?jié){塞進行定向定域注漿；②另一種為砂漿錨固型玻璃纖維錨桿（非中空、實心），注漿方式采用長壓注漿管孔底后退式注漿。非中空玻纖錨桿，具有施工速度快、易于操作等特點。針對河底隧道掌子面超前預(yù)加固，建議采用非中空玻纖錨桿注漿方式。（3）鉆孔、清孔鉆機，可選擇C6鉆機或改進型的潛孔鉆機。鉆機順序由高孔位向低孔位進行，并間隔錯開。用測斜儀適時檢查孔的傾角是否正確，以便及時進行糾正。在鉆孔過程中，若出現(xiàn)卡鉆、坍孔或鉆孔涌水量過大現(xiàn)象，應(yīng)及時退鉆，然后采用往孔內(nèi)壓注漿液的方法，待漿液凝固后，再行開鉆。深度達到要求后，應(yīng)邊退鉆邊清孔。鉆孔也可為超前地質(zhì)預(yù)報提供一定的依據(jù)，因此每一個孔在開鉆時，都必須有詳細記錄，包括開鉆時間、結(jié)束時間及遇到的問題等。（4）安裝錨桿（頂管）在鉆孔成型后，為防止坍孔，錨桿安裝工作宜及早進行；為保證安裝順利，鉆孔應(yīng)稍大，并可分2段安裝或頂進。孔口段安設(shè)①108mm的孔口管作為孔口注漿套管，伸出20?30cm,采用①110的鉆頭鉆孔，孔口段長1?1.5m。錨桿安裝到位后，錨桿與套管間隙用速凝水泥或其它堵塞嚴密，以防注漿冒出。（5）注漿及封口注漿順序：先注外圈，后注內(nèi)圈，同一圈由下而上間隔施作，先施工奇數(shù)編號注漿，然后施工偶數(shù)編號注漿孔同時作為檢查孔。采取反復(fù)注入稀漿與濃漿交替、壓力控制與注入量控制相結(jié)合的措施，注漿壓力從低到高逐漸增加。初始注漿壓力采用1.2倍靜水壓力，注漿時間根據(jù)注漿量的注入速率進行調(diào)整。每循環(huán)注漿完畢開挖施工后，預(yù)留2m左右作為下階段注漿止?jié){段?？卓诜舛路绞接校翰捎肅35防水混凝土封堵或采用注漿塞封堵。①注漿結(jié)束標準A、單孔注漿結(jié)束標準：單管達到設(shè)計注漿量或注漿壓力逐步升高至設(shè)計終壓（0.8MPa），并繼續(xù)注漿10min以上；注漿結(jié)束時的進漿量小于20L/min。B、全段結(jié)束標準：所有注漿孔均已符合單孔結(jié)束條件，無漏注現(xiàn)象；注漿后涌水量小于2m3/m.d；漿液有效注入范圍大于設(shè)計值。②注漿效果評定A、對注漿過程中的各種記錄資料綜合分析，注漿壓力和注漿量變化是否合理，是否達到設(shè)計要求；B、每循環(huán)注漿完成后，鉆設(shè)鉆孔檢查注漿效果，每循環(huán)設(shè)2?3孔，檢查孔鉆取巖芯，觀察漿液充填情況，并測量檢查孔內(nèi)涌水量，檢查孔平均出水量＜0.11L/min,任一孔出水量＜2.5L/min；否則應(yīng)調(diào)整施工設(shè)計參數(shù)，并進行補注漿。6開挖、切割錨桿在采用挖掘機清理掌子面或采用銃挖法開挖時，易將玻纖錨桿挖斷，故不需采用專門的玻纖錨桿切割工具。銃挖法開挖1施工準備隧道開挖銃挖法系采用可安裝在液壓挖掘機上的銃挖機，高效替代挖斗、破碎錘、液壓剪等通用設(shè)備，應(yīng)用于隧道掘進及輪廓修正。機械配套模式：多功能平臺+銃挖機（預(yù)留核心土則采用短臂挖掘機與銃挖頭裝配）+風鎬（修整輪廓）+裝載機+自卸汽車。ER1500-1S型裝配式銃挖機使用靈活，可適用于二臺階法、預(yù)留核心土環(huán)形開挖、三臺階法、全斷面開挖法等開挖。德國生產(chǎn)的艾卡特ER1500-1S型裝配式銃挖機由ER1500-1S型銃挖頭和日立ZAXIS330型挖掘機組裝而成；銃挖頭直徑：670mm；銃挖寬度：山；自重：1750kg；最大輸出功率：120kw,理論開挖量約為25?30m3/h,

主要適宜于圍巖強度在15MPa,巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育的地段。開挖過程中對地層擾動低，噪音小，開挖的安全性高，利于地表沉降控制，特別適合不宜爆破施工的地段。EBZ160S型懸臂式掘進機，由三一重工安裝生產(chǎn)，為整體式機型，其整機參數(shù)（長X寬X高）為：14.4mX2.9mX1.75m；截割硬度W80MPa；履帶式行走，爬坡能力土18°；總重45T。適用于大斷面隧道分多部或多臺階開挖，故主要適用于客運專線大斷面隧道三臺階法施工。EBZ160S型懸臂掘進機最大鑿巖硬度為80MPa,理論開挖量50?60m3/h,開挖過程中對地層擾動低，噪音小，開挖的安全性高，利于地表沉降控制，特別適合于巷道狹小或不宜爆破施工的地段。施工前，根據(jù)圍巖地質(zhì)情況，選取合理的機械設(shè)備型號，并進行合理的機械設(shè)備配套，并根據(jù)需要配備“二運”、“三運”設(shè)備；即配備懸臂掘進機的“第二次運輸”設(shè)備，有條件可配備“第三次運輸”設(shè)備，將洞碴直接輸送到運碴車上，減少裝載機裝運的過程，形成流水線作業(yè)，大大提高施工效率。在洞內(nèi)布設(shè)好掘進機所需的高壓電纜、輸水管線，同時將銃挖機械正面朝向掌子面，并擺放妥當。2掌子面排水掌子面排水的目的是防止因滲水量過大，銃挖的巖渣成泥狀而覆蓋銃挖頭，以致降低銃挖效率。采用臺階法施工時，掌子面基本具有自然排水的能力，僅在拱腳及邊墻等局部有水滲出。排水的方法主要有加強兩側(cè)排水溝的維護、打設(shè)超長炮眼。排水要求：掌子面無明水，盡量保持干燥。3開挖斷面設(shè)計隧道穿越河底及穿越地表敏感建筑物的軟弱圍巖段施工中，在水文地質(zhì)情況較差、較大滲水時，上臺階宜采用懸臂掘進機與弱爆破法相結(jié)合的“鉆、掘、銃”綜合方法，中、下臺階采用弱爆破法開挖，上臺階長度根據(jù)機械作業(yè)需要控制在20?25m,臺階高度控制在4.5m左右。14.8m靖井夠河底段三臺殿開挖橫斷面示意圖上臺階利用銃挖機械進行環(huán)向切槽（斷面設(shè)計如圖4）,切槽寬度為0.8m,深度控制在1?1.5m。切槽完成后及時架設(shè)鋼架，噴射砼，施作初期支護。核心士采用弱爆破法開挖，上臺階長度控制在20?25m,中臺階長度控制在10m。在水平地層區(qū)段，應(yīng)通過量測確定臨時

仰拱是否設(shè)置。14.8m靖井夠河底段三臺殿開挖橫斷面示意圖4按設(shè)計斷面銃挖按設(shè)計斷面銃挖掘進，先進行試掘，然后根據(jù)試掘效果調(diào)整斷面設(shè)計等銃挖速度、方向、開挖斷面尺寸等參數(shù)。主要措施有：（1）不斷調(diào)整銃挖頭速度，當銃挖頭旋轉(zhuǎn)速度降低時應(yīng)將銃挖頭游離掌子面，等速度回升后再抵近銃挖，銃挖頭抵近時應(yīng)盡量形成一定沖擊力；（2）掌握節(jié)理裂隙發(fā)育特征，順節(jié)理裂隙傾向銃挖，盡量提高刨挖作用；（3）采用預(yù)裂爆破輔助方法，增加巖石破碎程度，提高碎塊、塊狀巖碴的產(chǎn)量，從而提高銃挖工效。5噴霧除塵、出碴、場地清理銃挖的同時，采取流水線作業(yè)，一邊開挖，一邊出碴。為控制粉塵，需適當噴霧，既達到降低粉塵的目的又不引起巖碴泥化。懸臂掘進機噴霧裝置為自動裝置，裝配式銃挖機可以配備簡易的噴霧裝置。為確保除塵效果，噴霧時主要以噴灑泡沫為主。6輪廓修整及人工局部處理由于機械設(shè)備條件所限，無法實現(xiàn)開挖輪廓線范圍10?20cm厚度輪廓修整，僅能采用人工修整或其它機械設(shè)備修整。當然，在采用分部開挖時，可實現(xiàn)局部處理的平行作業(yè)。但在開挖進尺較大或條件允許時，可以將銃挖機在掌子面橫向擺設(shè)，正對隧道輪廓進行銃挖，這樣就不再需要人工修整隧道輪廓。監(jiān)控量測技術(shù)超前預(yù)加固的核心理念重視超前核心土的穩(wěn)定性，超前量測掌子面前方核心土體擠壓變形、預(yù)收斂變形。但國內(nèi)外的相關(guān)研究均未提供較好的超前核心土體的監(jiān)控量測方法，本工法首次系統(tǒng)提出超前核心土及掌子面變形的監(jiān)控量測方法。拱頂下沉測點掌子面位移測點上臺階050mm鎖腳鋼管L=3.5m多點位移計圍巖深部位移量測,5,4,3,2邊邊墻測線系統(tǒng)徑向錨桿.43.2.圖5超前預(yù)加固工法量測橫斷面圖9掌子面監(jiān)控量測測點拱頂下沉量測拱頂下沉測點掌子面位移測點上臺階050mm鎖腳鋼管L=3.5m多點位移計圍巖深部位移量測,5,4,3,2邊邊墻測線系統(tǒng)徑向錨桿.43.2.圖5超前預(yù)加固工法量測橫斷面圖9掌子面監(jiān)控量測測點拱頂下沉量測鋼架未示全初期支護鋼架下臺階 ^@3.5mm內(nèi)軌頂面下臺階拱部超前支護4多點位移計圍巖小卜深部位移量測--初支縱向位移測點一-3一一@25玻璃纖維錨桿L=18m二超前核心一巖土內(nèi)部二位移量測點圖6超前預(yù)加固工法量測縱斷面圖掌子面超前預(yù)加固工法監(jiān)測的主要內(nèi)容有（見圖5、6）：1掌子面擠壓變形量測每開挖循環(huán)完成后立即布置掌子面監(jiān)控量測點，按圖示網(wǎng)格布置，監(jiān)測采用全站儀進行無尺量測。監(jiān)測點采用自制測點，在掌子面擬布置測點處，將巖石表面處理平整，然后利用塑膠墊圈、射釘設(shè)置測點，射釘采用射釘槍射入，并在塑料墊圈上貼反射膜片，再在周圍刷上紅油漆以增加測點醒目程度。與洞身監(jiān)控量測點同時布置，必要時進行實時監(jiān)測，否則按一定間隔時間監(jiān)測。2超前核心土預(yù)收斂變形量測根據(jù)圍巖開挖變形反應(yīng)特征，在開挖面前方50m范圍內(nèi)圍巖便發(fā)生預(yù)收斂，故需超前掌子面50m進行預(yù)收斂量測，量測斷面間距視地質(zhì)情況采用5?10m,每個斷面布置3個測點，分別為隧道中心、兩側(cè)拱腰位置。在淺埋地段，除在地表布置沉降觀測點外，可在地表直接布置多點位移計進行超前核心土預(yù)收斂量測（見圖7）,從而代替在洞內(nèi)預(yù)收斂量測點的布置。在無法通過地面埋設(shè)監(jiān)測點進行預(yù)收斂量測的地段，可在洞內(nèi)掌子面鉆設(shè)超前鉆孔，通過定位裝置將應(yīng)力、應(yīng)變測試元件預(yù)埋于孔內(nèi)設(shè)計位置。應(yīng)力、應(yīng)變測試元器件分別采用土應(yīng)力計、應(yīng)變計（片），測試面沿徑向朝向圍巖直接測試圍巖應(yīng)力及應(yīng)變，分別布置于拱部、兩拱腰位置。應(yīng)力計、應(yīng)變計（片）可外貼于超前支護鋼管表面直接測量圍巖應(yīng)力應(yīng)變或通過測試超前支護的應(yīng)力應(yīng)變反算圍巖預(yù)收斂及圍壓情況。在開挖完成后，應(yīng)繼續(xù)進行量測。根據(jù)數(shù)值模擬情況分析，當掌子面擠壓變形達20mm左右時，掌子面塑性區(qū)域?qū)U大，不利于掌子面的穩(wěn)定；通過巖土泊松比（0.27）反算預(yù)收斂量測，可得預(yù)收斂量測的危險值74mm。根據(jù)圍巖變形管理等級，在（1/3?2/3）U0范圍內(nèi)則需預(yù)警，為此，確定掌子面及預(yù)收斂量測的預(yù)警值分別為：10mm、30mm。3洞身的常規(guī)量測，如洞周收斂變形，拱頂下沉、地表沉降觀測、多點位移計進行圍巖深部位移量測等。為確保監(jiān)測工作的連續(xù)性及獲取信息的準確性，拱頂下沉與隧道周邊收斂量測布置在同一斷面上，且與前期的預(yù)收斂量測布置在同一斷面，并盡量考慮擠壓變形斷面。收斂量測，宜采用全站儀進行無尺量測。104最終通過收集地表、掌子面、超前核心巖土、開挖洞身的監(jiān)控量測資料，分析圍巖狀態(tài)，預(yù)測圍巖變形破壞趨勢，針對不同情況及時采取合適的施工措施，并將信息反饋給設(shè)計，以實現(xiàn)動態(tài)信息化設(shè)計施工。全包型防水系統(tǒng)施工1初期支護防水全包型防水采用的是自粘型防水板，要求防水板施作之前，初期支護表面無明水。為此，需要做到以下幾點：（1）優(yōu)化鉆爆設(shè)計，合理控制開挖輪廓通過合理鉆爆設(shè)計，減少超挖或大的凹坑，減少對圍巖的擾動，避免產(chǎn)生貫通裂隙，從而最大限度地阻斷滲水通道，使初期支護同開挖斷面最大限度的密貼。（2）確保初期支護施作質(zhì)量，構(gòu)筑第一道防水屏障①開挖后應(yīng)及時支護，并封閉圍巖，防止因圍巖松弛變形而引起圍巖中張裂縫及細小裂隙的產(chǎn)生及發(fā)展，阻止?jié)B水通道的產(chǎn)生。對超挖的部分，采用與初期支護同等級的噴射混凝土回填密實，防止初期支護背后形成“水囊”。②采用濕噴工藝，合理控制濕噴參數(shù)。在噴射砼中增加聚酯纖維或鋼纖維，不僅提高噴射砼的強度，亦提高抗裂能力，噴射砼完成后，及時灑水養(yǎng)護，防止混凝土表面開裂，以提高防水能力。同時，保證鋼架與巖壁之間的空隙噴射到位，不留死角。③初支背后注漿堵水。根據(jù)圍巖富水情況及富含水地層特征，在開挖之前可進行帷幕注漿堵水；根據(jù)初期支護質(zhì)量及表面滲漏水情況，開挖支護之后可進行圍巖徑向注漿堵水，局部地段選用初期支護背后回填注漿堵水或化學注漿堵水，以進一步確保初期支護表面無明水。2自粘型防水板材料防水選用的防水板材料選用自粘型防水板，對于暗挖段宜采用單面自粘型防水板，無粘膠層的一面為迎水面，有膠的一面與二襯混凝土牢固粘接。圖8自粘型防水板的施工工藝流程（1）清理基層：防水板鋪設(shè)前，應(yīng)先切除錨桿頭和鋼筋露頭，并用細石混凝土抹平覆蓋，確保噴射混凝土表面平整、干凈、干燥，無尖銳棱角。11

(2)鋪設(shè)土工布：初期支護混凝土表面處理完畢后，在鋪設(shè)防水板之前，先鋪設(shè)一層土工布，用射釘固定。射釘間距在拱部為 1.0?1.2m,邊墻、仰拱為圖9明釘鋪設(shè)工藝1.2?1.5m,建議取消塑膠墊圈，使用中3cm金屬墊片或塑膠墊片代替。土工布間搭接寬度不小于10cm,并與防水板的搭接縫錯開至少在50cm以上。圖9明釘鋪設(shè)工藝(3)鋪設(shè)防水板：鋪掛防水板時，采用明釘鋪設(shè)工藝(見圖9)。防水板迎水面直接密貼在已鋪設(shè)土工布的初期支護表面，然后采用小塊雙面自粘型防水板將射釘部位修補覆蓋，以保證防水效果。(4)搭接縫處理：防水板環(huán)、縱向搭接縫應(yīng)采用“先焊接再粘接”的搭接方式，接縫處理及檢測是防水板鋪設(shè)的關(guān)鍵，下部(游)防水板壓住上部(游)防水板，兩層防水板間搭接寬度為15cm,搭接縫處理采用自動爬行式熱合焊機焊接，搭接完后，再鋪貼一層雙面自粘型防水板搭接條，搭接條寬25cm。在搭接條表層上再涂抹一層2?3mm厚M10水泥漿液，涂抹寬度應(yīng)超出搭接條寬度每邊各2?3cm。同時，仰拱環(huán)向搭接縫與拱墻環(huán)向搭接縫應(yīng)錯開1m以上。(5)揭防水板隔離膜：防水板隔離膜的主要作用是防止粘膠層受污染。應(yīng)掌握撕去保護膜的時機，減少粘膠層暴露時間。如沒有細石混凝土保護層，揭隔離膜工作應(yīng)在鋼筋綁焊之后，澆筑混凝土之前進行。(6)水泥砂漿保護層：僅在仰拱部位或局部暴露位置施作，厚度20?50mm,以防止焊接鋼筋時產(chǎn)生的高溫焊碴燒壞防水板及人工踩踏破壞防水板。(7)二襯施工防水板保護：防水板鋪設(shè)完畢，驗收合格后，才能進行二襯鋼筋、混凝土的施作。鋼筋施作時要使用墊塊壓頂防水板，使其與初支表面密貼，注意防止防水板被劃破、扯破、扎破；焊接鋼筋時在其周圍用石棉板進行遮擋，以免焊花、焊碴燒壞防水板。二次襯砌時，在正對砼輸送管口的防水板處設(shè)置保護層，振搗人員經(jīng)嚴格培訓(xùn)，杜絕振搗棒點觸防水板現(xiàn)象，避免損壞防水板。3主體結(jié)構(gòu)自防水(1)優(yōu)化襯砌混凝土施工配合比，提高其防水能力在選配配合比時，粗骨料應(yīng)采用連續(xù)級配，采用合適的砂率，改善混凝土的和易性，增加混凝土的密實性；同時，采取摻加防水劑、高效抗裂防水膨脹劑等手段，減少砼內(nèi)部的細微孔隙，提高其防水能力。防水混凝土結(jié)構(gòu)的襯砌厚度不應(yīng)小于1230cm。（2）優(yōu)化砼灌注工藝，提高砼密實度砼灌注時兩側(cè)應(yīng)分層對稱澆注。采用插入式振動器和模板臺車上固定的附著式振動器相結(jié)合，保證振固密實。保證連續(xù)灌注，消除施工縫，減少防水薄弱環(huán)節(jié)。拆模后及時噴霧養(yǎng)生，避免拆模過早砼表面風干或養(yǎng)護不及時出現(xiàn)的收縮裂紋現(xiàn)象。（3）襯砌背后回填注漿①縱向注漿管設(shè)于拱頂模筑襯砌外緣、防水板內(nèi)側(cè)，縱向注漿管孔徑①20，采用聚乙烯管（管壁開縫）。防水板鋪設(shè)完畢后，采用膠粘于防水板內(nèi)側(cè)，結(jié)合施工縫布置，注漿管每模筑襯砌一段，兩端分別與預(yù)設(shè)的①20鍍鋅鋼管注漿口連接。鍍鋅鋼管注漿口應(yīng)突出襯砌內(nèi)緣3?5cm,以便連接。②襯砌施工完畢達到設(shè)計強度后進行拱背壓漿。使初支、防水板及內(nèi)襯密貼，避免因防水板意外損壞滲水的可能，同時也為保證結(jié)構(gòu)安全，避免結(jié)構(gòu)開裂破損?；靥钭{材料為1：1水泥漿液，回填注漿壓力為0.05?0.1MPa。（4）二襯分區(qū)防水為防止各道防水措施失效后地下水滲入隧道，施工時在施工縫及變形縫處襯砌背后施作外貼式橡膠止水帶，并設(shè)置環(huán)向可維護式注漿管，以達到每10m進行防水分區(qū)。防水分區(qū)可以迅速查明滲水點，并減少地下水影響范圍。（5）防、排結(jié)合，因地制宜全包不排水方案設(shè)計對施工要求太高，施工中難以實現(xiàn)。在隧道地表埋深大于50m允許排水段落，應(yīng)采取半包式排水方案。初期支護按照承受土壓加水壓，二次模筑襯砌應(yīng)按不承受水壓，只考慮土壓進行計算。兩層之間增設(shè)系統(tǒng)盲管，將今后運營期間流出的水排至兩側(cè)水溝。為了減少今后水量，應(yīng)增加在初期支護背后和圍巖之間進行回填注水泥漿和超細水泥漿，壓力控制在不超過0.5MPa。在隧道全長范圍內(nèi)隧道中線位置設(shè)置中心排水溝，溝內(nèi)鉆設(shè)（或預(yù)埋）①100鋼花管（間距2?5m）作為降壓排水孔，深度自溝底直至仰拱底面，以不破壞仰拱防水板為宜。河底隧道縱斷面設(shè)計一般為V字形，在洞內(nèi)（或洞口）標高最低端設(shè)置廢水泵房，并做好排水量調(diào)查，科學合理配置泵房抽水、監(jiān)控、電力等設(shè)備。7主要機具設(shè)備河底段施工在超前預(yù)支護、開挖、初期支護過程中，采取“銃鉆法+預(yù)加固”核13

心技術(shù)配套施工，對所需設(shè)備、機具情況可參考下表配置（見表1）。表1施工配套機械（按照2個工區(qū)配置）序號設(shè)備名稱型號數(shù)量備注1懸臂掘進機EBZ160012銃挖機ZXIS330+ER150023挖掘機PC20024自卸汽車5T45自卸汽車15T86裝載機ZL-5027管棚鉆機C61管棚、玻纖錨桿、深孔預(yù)注漿鉆孔及地質(zhì)探孔8鉆機ZDY1900S1管棚、玻纖錨桿、深孔預(yù)注漿9地質(zhì)鉆機XY-1001地質(zhì)探孔時采用10風動鑿巖機YT-2830打設(shè)錨桿、小導(dǎo)管11注漿泵ZJB(BP)-30A4全斷面超前預(yù)注漿12漿液攪拌機JZ3504拌合漿液13超前預(yù)報儀TSP2031長距離超前預(yù)報14地質(zhì)雷達SIR-10B1短距離超前預(yù)報15紅外探水儀SY-3031探水8勞動力組織表2施工組織人力資源情況（按照2個工區(qū)配置）序號配合施工項目工種人數(shù)備注1工法綜合管理小組組長12副組長33組員4?64超前預(yù)支護及掌子面預(yù)加固法作業(yè)人員管棚鉆機操作25玻璃纖維錨桿鉆孔66注漿作業(yè)班組107機動配合人員38指揮人員19開挖（銃挖法）作業(yè)人員司機610電路工211現(xiàn)場指揮人員3149質(zhì)量控制易出現(xiàn)的質(zhì)量問題通常銃挖機施工時正對掌子面銃挖，由于機械設(shè)備條件所限，無法實現(xiàn)開挖輪廓線范圍10?20cm厚度輪廓修整。機械開挖過程中，銃挖速度不易控制，銃挖頭容易游離游離掌子面，對初期支護等結(jié)構(gòu)物造成破壞。在鉆孔過程中，出現(xiàn)卡鉆、坍孔現(xiàn)象，必須提前制定應(yīng)急措施。玻纖錨桿直徑小，長度大，抗彎抗剪強度低，極易彎曲，不易安裝；同時，玻纖錨桿扭矩傳遞能力差，鉆機頂進操作困難。保證措施根據(jù)銃挖工藝特點，結(jié)合隧道質(zhì)量檢驗標準，制定質(zhì)量控制要求：開挖循環(huán)進尺需滿足設(shè)計；斷面輪廓線雖然不能修整到位，但能銃挖到的地方，必須修整整齊，并要保證隧道中線及高程控制；否則，重新銃挖。隧道開挖質(zhì)量標準見表3。表3質(zhì)量標準及檢驗方法項目質(zhì)量標準和檢驗方法開挖進尺要求滿足設(shè)計開挖進尺要求。斷面允許偏差檢查部位允許超挖（mm）檢查頻率檢驗方法范圍點數(shù)拱部50（線性）100（最大）設(shè)計輪廓線5用尺測量邊墻50（線性）5用尺測量對拱部及掌子面滲水較大的地段，除通過超前預(yù)加固注漿堵水外，還需做好側(cè)溝疏排水系統(tǒng)。同時為方便后續(xù)施工或銃挖法，可在拱部及掌子面打設(shè)排水鉆孔。在鉆孔過程中，如果出現(xiàn)卡鉆、塌孔現(xiàn)象，可能是隧道地質(zhì)發(fā)生了變化，此時應(yīng)及時退鉆，然后采用往孔內(nèi)壓注漿液的方法，待漿液凝固后，再行開鉆；如果出現(xiàn)掉鉆頭、鉆桿斷裂的現(xiàn)象，可用打撈器取出。玻璃纖維錨桿施工過程中，為了防止注漿過程中發(fā)生串漿，每鉆完一個孔，隨即就安設(shè)該孔的錨桿并注漿，然后再進行下一孔的施工。巖層破碎容易造成塌孔或鉆孔涌水量過大時，管棚或玻璃纖維錨桿施工應(yīng)采取套管跟管鉆進，等錨桿安裝后，再抽拔套管。15

當探測到掌子面前方為富含水或存在水囊時，應(yīng)立即停止上臺階開挖，將三臺階轉(zhuǎn)化為全斷面，然后采用掌子面深孔注漿進行堵水，深孔注漿縱斷面見圖10。在整個掌子面上靠近開挖輪廓線環(huán)向注漿，共計2環(huán)90孔，注漿環(huán)距及孔間距均為1.0米，深孔注漿堵水之后，及時施作①108mm管棚及①42mm小導(dǎo)管超前支護，再進行掌子面開挖。圖10深孔注漿縱斷面圖圖10深孔注漿縱斷面圖仞期支護鋼架一（僅為示意）仞期支護鋼架一（僅為示意）防水時閘門頂部工作位置固定墻10安全措施主要安全風險分析河底隧道施工中，巖層破碎容易造成坍孔或鉆孔涌水量過大，需制定專項應(yīng)急預(yù)案。保證措施制定并建立完善的應(yīng)急預(yù)案體系，并按照1次/1月的頻率定期進行演練，做到應(yīng)急有序，措施可靠，確保人民生命財產(chǎn)安全。大量涌水涌泥時首先要考慮的是如何防止泥水線的后延。較有效的辦法是在各通道口及重要部位加設(shè)防水閘門（見圖11），一旦發(fā)生涌水突泥災(zāi)害，人員撤圖中尺寸單位：cm離后可將防水閘門關(guān)閉，以阻擋災(zāi)害的曼延。 圖11防水閘門橫斷面圖高壓風水管、高壓電纜從防水閘門上部跨過。防水閘門隨開挖工作面向前增設(shè)，從而將災(zāi)害的波及范圍降低到最小限度。防水閘門的主要目的是阻隔隧道涌水、突泥