自考论文。建工0902-喻浩

长沙理工大学继续教育学院2012届毕业（论文）题目：《长株潭鸦婆塘段隧道施工中的支护技术》助学学校：湖南高速铁道职业技术学院考籍号：911010200462姓名：喻浩指导教师：刘晓文　2012年3月第1章绪论1.1问题的提出随着我国铁路建设的快速发展，更多的隧道正在建设和准备建设中。在隧道施工中，支护是至关重要的一道工序，支护是否合格是判定工程质量优劣的一条重要标准。无论底基层、基层和面层都需要很好的支护，以达到一定的受破坏强度，提高隧道的承载能力，并防止塌陷，水分渗透，裂缝等。随着交通运输量的迅速扩大，铁路建设的进一步发展，施工部门对隧道支护工作提出了越来越高的要求。而现在，铁路建设的质量问题也越来越引起人们的重视。几次高铁的重大事故，更是把工程的质量建设推到了舆论的风口浪尖。隧道达不到设计的使用寿命，出现早期破坏的事情时有发生，而支护程度不够是造成路面早期破坏的主要原因之一。隧道施工中的支护工作往往在施工支出中占了很大的比例，而支护程度更是衡量隧道安全稳定与否的重要之一。所以隧道支护工作的重要性显而易见。1.4课题的研究意义我国铁路建设已经取得了举世瞩目的成就，进入十一五期间，隧道修建的速度有了突飞猛进的增长。未来十年我过要修建的铁路隧道，已经超过了现有建成隧道长度的总和。在此期间，隧道建设规模与隧道建设理论不完善之间的矛盾日益突出，以经验设计为主的隧道设计面临巨大挑战。论文对支护围岩作用关系，隧道结构形态进行了系统深入研究。1.5隧道支护技术的概述在洞室施工中，支护工作量占有很大比重，其工作进度直接影响着地下工程的施工速度，施工质量直接决定着地下工程的稳定。因此，洞室支护是继洞室开挖之后地下建筑施工中的另一项主导工程。按照现代岩石力学观点，传统的岩石工程支护可分为两大类，即岩石支护和岩石加固技术。岩石支护是以人工结构物承受围岩变形压力、岩体不连续面切割的岩块或破碎带岩石自重荷载的岩层控制方法。它可以采用支撑方式，也可以采用吊挂方式。例如，常见的混凝土衬砌、各种金属支架、金属与木支柱等都属于前者；而无预应力的锚杆、锚索以及无预张拉的锚杆桁架、锚杆钢带等，当它们是以悬吊破碎岩石重量为主要目的时，则是后者的应用实例。由于支护系统要等岩石变形甚至支护构件与岩石接触后才起支护作用，所以也称之为被动支护。岩石加固是通过人工手段调动和利用岩石自支撑的岩层控制方法，最常用的办法是安装预应力锚杆和锚索，由于在安装的同时对岩体施加了作用力，又称这种加固方式为主动支护。在岩体发生显著变形和风化之前，在地下工程围岩表面喷射一层水泥砂浆，喷层会在短期内达到很高强度，使地下工程边界附近的高应力直接传递给喷层，因此，也可以认为是一种岩体加固方法。与此相近的方法是通过钻孔等对岩体高压注浆，以阻止地下水渗流并增加岩体的强度。锚喷支护方法是将岩体作为结构材料，通过调动和增加岩体自身强度实现岩体自身支撑，是一种符合现代岩石力学理论的岩层控制方法。为了区别于依靠人工材料和构件支撑岩块重量的传统支护方法，国际岩石力学界常称之为岩石加固技术。在不与前述“岩石支护”混淆的情况下，有时也将岩石支护和岩石加固统称为岩石工程支护，简称“支护”。锚喷支护是锚杆与喷射混凝土联合支护的简称，锚杆与喷射混凝土都可以独立使用。洞室混凝土衬砌一般作为永久性支护，在NATM法中属二次支护，并与初期锚喷支护构成复合式支护。因衬砌的成形和表面光滑度优于锚喷支护，故衬砌的作用既有支护功能，又有装饰功能，这是衬砌工艺得到广泛应用的重要原因。但由于混凝土衬砌的厚度远超过喷射混凝土厚度，故其支护柔性不及喷射混凝土，在设计中初期支护一般不使用衬砌。目前，隧道支护形式主要有锚喷衬砌、整体式衬砌和复合式衬砌三种。锚喷衬砌一般由锚杆、喷射混凝土、钢筋网等组成；整体式衬砌由临时支撑(施工支护)和永久衬砌组成；复合式衬砌由初期支护和二次衬砌组成。临时支撑（施工支护）和初期支护一般由锚杆、钢筋网，钢支撑、喷射混凝土等组成。永久衬砌和二次衬砌一般为模注混凝土。当隧道开挖施工过程中，如围岩不能自稳时，常采用预加固工法。第2章工程概况与主要技术1.5长株潭鸦婆塘段隧道1工程概况某隧道为铁路双线隧道，净宽12.2m，净高8.68m，全长2424m，本隧道主要为Ⅱ围岩，各级围岩分布情况为：Ⅱ级围岩1770m，Ⅲ级围岩进口段40m、出口段170m，Ⅳ级围岩进口段30m、出口段230m，Ⅴ级围岩进口段124m、出口段60m。采用复合式衬砌。2初期支护隧道出口段Ⅴ级围岩地段采用ø42超前小导管注浆超前支护，初期支护采用120b型钢架加强，间距0.6m。进口段Ⅴ级围岩地段设置一环30m长，ø89大管棚进行注浆超前支护，其他Ⅴ级围岩段采用ø42超前小导管注浆Ⅴ超前支护，初期支护采用120b型钢架加强，间距0.6m。（1）喷射混凝土采用湿喷技术，混凝土集中拌和，输送车运输。本隧道设计为C25素混凝土、C25纤维混凝土。采用湿喷机喷混凝土。在作业时，微纤维混凝土在洞外由混凝土拌和站拌和，混凝土搅拌运输车向洞内送料，空压机供风。（2）锚杆施工初期支护设计用的锚杆为ø22砂浆锚杆。砂浆锚杆钻孔采用风枪钻孔，锚杆预先在洞外按设计要求加工制作，施工时锚杆钻孔位置及孔深必须精确，按设计要求钻凿锚杆孔眼，达到标准后，用高压风清除孔内岩屑，用注浆泵注浆，然后将加工好的杆体插入孔内，并将锚杆与钢筋网连为整体。（3）钢筋网安设挂钢筋网在系统锚杆施作后安设，钢筋类型及网格间距按设计要求施作。钢筋网根据支护岩面的实际起伏形状铺设，并在初喷混凝土后进行，钢筋网与锚杆连接，焊接在一起。施作前，初喷3-5cm厚混凝土，形成钢筋保护层。钢筋网制作前对钢筋进行校直、除锈及油污等，确保施工质量。（4）钢架施工型钢钢架在洞外按设计加工成型，洞内安装在初喷混凝土之后进行，与定位系筋、锚杆连接。钢架间设纵向连接筋，钢架间用喷射混凝土填平。钢架拱角安放在牢固的基础上，架立时垂直于隧道中线，当钢架和围岩之间的间隙过大时要喷射混凝土填补。3二次衬砌（1）二次衬砌施工混凝土采用电脑控制的集中拌合站加工；混凝土输送车运输；12m电动液压整体衬砌台车立模；混凝土输送泵泵送入模。本隧道每个洞口二次衬砌个配备12m长全断面液压衬砌台车一台。根据量测数据分析结果确定二次衬砌施工时间，并合理安排各工序平行作业。衬砌台车定位经测量技术人员校准，并经质检工程师和监理工程师检验合格后方可进行模筑混凝土。（2）仰拱及隧底填充由于隧道位移地质条件较差，施工中，仰拱先行，及早封闭，以利于衬砌结构的整体受力。仰拱浇注采用仰拱大样板，由仰拱中心向两侧对称施工，整体浇注。仰拱浇注施工与掘进工作平行进行，采用仰拱栈桥进行混凝土浇注或出碴施工，以便对不到龄期的仰拱进行保护，施工工艺说明：清底。人工配合挖掘机清除底部虚碴，清底干净后抽出积水。断面检查。测量仰拱断面，检查是否欠挖，并进行处理。仰拱栈桥的支承和平台架设。用洞内的挖掘机吊、装、拼移动式工作平台。然后在工作平台上铺设钢板，以利行车。立模及浇注混凝土。架立侧向及端头，浇注混凝土。养护。混凝土浇注完成后，进行养护。隧道仰拱填充与仰拱所用混凝土不是同一强度等级，待仰拱混凝土强度达到设计强度等级的85%以后，一次浇筑填充混凝土到设计高程。4隧道围岩监控量测4.1监测断面和测点布置原则4.1.1地表下沉地表下沉量测主要针对隧道洞口段和浅埋段，具体的测点布置情况可根据现场的地形条件进行适当调整。4.1.2周边水平位移量测（1）测点埋设。喷锚支护施作后，用电钻或钢钎打ø40、深200mm的孔，先用1:1水泥砂浆灌满后再插入测点固定杆，尽量使同一基线两测点的固定方向在同一直线上，等砂浆凝固后，即可进行量测工作。（2）量测方法。采用SWJ-Ⅳ隧道收敛计监测。4.1.3拱顶下沉量测拱顶位移量测的测点在开挖后用风钻打眼埋设好固定杆，并在外露杆头设挂钩。测点的大小要适中，如过小，测量时不易找到；如过大，爆破时易被打坏。支护结构施工时要注意保护测点，一旦发现测点被掩埋，要尽快重新设置，以保证数据不中断。采用书评仪、水准尺、挂钩式钢尺配合测量拱顶下沉，精度可达1-2mm。量测时用一把2-4m长的挂钩式钢尺挂上即可。4.1.4工作要求（1）Ⅴ级围岩段每10m一个断面，每个断面5个测点。（2）其他围岩段每30m一个断面，每个断面5个测点。（3）拱顶沉降点和收敛观测点应在同一断面上，待初期开挖完成后河初期支护之前，进行全断面测点埋设，水平基线布置两条：起拱线上2m处布置一条，起拱线下1m处布置一条。（4）各测点一个安设在距开挖面1m范围内，初期施作2h即埋设测点，并在工作面开挖后12h内和下次开挖之前进行第一组量测数据采集。4.2量测数据的应用和围岩稳定性判断4.2.1量测数据的应用现场量测数据中存在偶然误差，具有一定的离散性，故量测数据的时间散点图上下波动，难以找出规律。为了检验量测结果的可靠性，了解围岩应力状态、变形规律和稳定性程度，故应对量测数据进行回归分析，绘出位移——时间曲线，配合地质、施工各方面的信息，再与由经验和理论所建立的标准进行比较，对于设计所确定的几个形式、支护方式、支护衬砌参数、预留变形量、施工方法和施工工艺及各工序的施作时间等进行检验，如与原设计指标基本相符，则继续施工，若差别过大，应立即修改支护参数，改变施工方法，调整作业时间，以求安全可靠，经济合理。4.2.2围岩稳定性的判断（1）位移值隧道施工时，围岩和支护实测位移值若超过某一临界值，则表示围岩不稳定，需加强支护衬砌。由于影响围岩变形的因素很多，工程实践中可参照表1选用。表1隧道水平允许相对位移值（%）围岩类别埋深（m）<5050-300301-500Ⅳ0.1-0.30.2-0.50.4-1.2Ⅳ0.15-0.50.4-1.20.8-2.0Ⅱ0.2-0.30.6-1.61.0-3.0（2）位移速度开挖通过量测断面位移最大，以后逐渐降低，一般情况下，初期位移速度约为总位移的1/10—1/4，位移速度作为判断围岩稳定的标志。当位移速度大于20mm/d时，就需要特殊支护，否则可能使位移失稳。为发挥围岩自承作用，二次衬砌一般在围岩变形基本稳定后施作，通常规定隧道水平收敛速度小于0.1—0.2mm/d，即称围岩基本稳定，对于膨胀围岩，规定净空位移速度达到1mm/d后，才能施作二次衬砌。第3章隧道支护技术的要点1.1隧道锚杆支护1锚杆支护参数确定方法锚杆是用金属或其他具有高抗拉性能材料制作的一种杆状构件。经使用某些机械装置或黏结介质，通过一定的施工操作，将其安设在地下工程围岩或其他工程体中，形成承受荷载、阻止变形的围岩拱结构或其他复合结构物的锚杆支护。锚杆的作用在岩石力学有关文献中已有详细论述，通常认为，锚杆具有悬吊作用、减跨作用、组合作用、加固作用、改善围岩周边应力状态作用等。锚杆支护参数的选择，主要是确定锚杆支护的间距、长度及直径。由于地下工程地质条件的复杂性，以及科学水平所限，目前在选择锚杆支护合理的参数问题上，往往是根据理论公式进行估算或用工程类比法来确定的。通常意义上的理论方法包括解析法和数值法，它们在锚喷支护设计中已取得了一批有用成果，并逐渐成为锚喷加固设计的重要组成部分。这两种方法应该密切结合，互为补充，并在工程中推广使用监控设计和反分析设计，通过实践不断修正。1.1锚杆支护间距的确定在一般情况下，锚杆支护都布置成正方形，即锚杆的间距等于锚杆排距。根据锚杆悬吊作用理论，计算锚杆间距公式如下：maG2固QkGkmQa固拉24dkGkmda拉887.0式中：k——安全系数；γ——岩体容重；a——锚杆间距；m——锚固岩层厚度；d——锚杆直径；G——锚固的岩石重量；Q固——锚杆的锚固力；σ拉——杆体材料的设计抗拉强度。二、锚杆长度确定假设锚杆安设在顶板岩层中，被锚固的岩层厚度不大，且在它上面有坚固岩层时，则锚杆的长度只要使其锚固部分固定在坚硬岩层内，大于或等于0.2~0.3m即可。按单体锚杆悬吊作用理论计算锚杆长度为：12lmll（1）l2的确定①按经验取l2＞0.2~0.3m；②根据杆体材料设计抗拉强度等于锚固端部的黏结力，求l2的计算公式如下：黏拉224dld黏拉42dl式中：d——锚杆直径；——杆体设计抗拉强度；拉——锚杆与砂浆的黏结强度，圆钢取2.5MPa，螺纹钢取黏5.0MPa。（2）m的确定①如果能调查清楚易碎直接顶时，则m须大于等于易碎直接顶厚度。②按冒落拱的高度1.3~1.5倍为基础，锚固岩层厚度的计算公式如下：kbm式中：k——安全系数，取1.3~1.5；b——自然冒落高度，；fBb2B——巷道掘进跨度；f——岩石坚固性系数。0pRRm③取m为洞室围岩破碎带厚度。对圆形洞室：式中：Rp——破碎带半径；R0——洞室半径。2不同类型锚杆施工要点隧道工程开挖后，应尽快安设锚杆，一般宜先喷射混凝土，再钻孔安设锚杆。锚杆的孔位、孔径、孔深及布置形式应符合设计要求，锚杆杆体露出岩面长度，不应大于喷层的厚度，应确保隧道工程辅助稳定措施中的锚杆施工质量符合设计要求。不同类型的锚杆其施工要点也不相同，最常见锚杆基本分类方法是按锚杆与被支护结构（岩体）的锚固方式划分为五种类型。1.2隧道钢架支护1作业准备2.1内业准备⑴应在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读和审核设计图纸，熟悉规范和技术标准。⑵制定安全环保措施、应急等，对班组作业人员进行岗前安全培训及技术交底。⑶钢拱架大样尺寸交底时，应考虑隧道开挖断面预留沉降量引起的断面尺寸变化。2.2外业准备⑴钢架加工场地的布置及地面硬化。加工场内分区明显、合理（原材料堆放区、加工区、成品区、半成品区、废料堆放区）。⑵原材料取样送检，合格后方可使用。⑶在加工区内进行钢架分节段大样放样，制作钢架模型并固定。⑷场地内各种标识醒目、齐全，机具设备调试性能良好。2技术要求隧道钢架支护分为型钢钢架和格栅钢架两种，IVb支护类型使用的型钢钢架，主要由I18和Φ22螺纹钢焊接而成。Va、Vb支护类型使用的型钢钢架，主要由I20工字钢和Φ22螺纹钢焊接而成。IIIb、IIIc、IVa支护类型使用的格栅钢架，主要由Φ22、Φ14螺纹钢和φ16、φ10圆钢焊接而成。隧道各部开挖完成初喷砼后，分单元及时安装钢架，采用与定位锚杆、径向系统锚杆以及双侧锁脚锚管固定，纵向采用Φ22钢筋连接，钢架之间铺挂钢筋网，然后复喷混凝土到设计厚度。3施工程序与工艺流程钢架施工工艺见“钢架施工工艺流程图”钢架施工工艺流程图4施工作业要求施工准备开挖面超欠挖处理初喷混凝土测定钢架位置清除拱脚底浮渣铺设钢筋网、架立钢架安装纵向钢筋连接筋安装质量检验锚杆固定、打锁脚锚杆喷混凝土结束原材料检验钢构件加工钢架试拼、检验运入洞内拼装校正处理校正处理不合格合格合格不合格5.1钢架加工5.1.1型钢钢架加工⑴加工场地用砼硬化，精确抹平。按设计放出加工大样。⑵钢架弯制,结合隧道开挖方法采用型钢弯制机按设计分节进行弯制。弯制完成后，先在加工场地上进行试拼。各节钢架拼装要求如下：①尺寸准确，弧形圆顺，要求沿隧道周边轮廓误差不大于3cm。②型钢钢架平放时，平面翘曲小于2cm。5.1.2格栅钢架加工⑴格栅钢架在现场设计的工装台上加工。工作台为δ=20mm的钢板制成，其上根据不同断面的钢架主筋轮廓放样成钢筋弯曲模型。钢架的焊接在胎模内焊接，控制变形。⑵按设计加工好各单元格栅钢架后，组织试拼，检查钢架尺寸及轮廓是否合格。格栅钢架拼装后的要求如下：①加工允许误差：沿隧道周边轮廓误差不大于3cm。②平面翘曲应小于2cm，接头连接要求同类之间可以互换。⑶格栅钢架各单元必须明确标准类型和单元号，并分单元堆放于地面干燥的防雨蓬内。5.2钢架安装5.2.1钢架安装钢架安装在掌子面开挖初喷完成后立即进行。根据测设的位置，各节钢架在掌子面以螺栓连接，连接板应密贴，两单元连接板间垫橡胶垫。为保证各节钢架在全环封闭之前置于稳固的地基上，安装前应清除各节钢架底脚下的虚碴及杂物。同时每侧安设2根锁脚锚管将其锁定，底部开挖完成后，底部初期支护及时跟进，将钢架全环封闭。为保证钢架位置安设准确，隧道开挖时在钢架的各连接处预留连接板凹槽。初喷砼时，在凹槽处打入木楔，为架设钢架留出连接板（和槽钢）位置。钢架按设计位置安设，在安设过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙应每隔2m用砼预制块楔紧，钢架背后用喷砼填充密实。钢架纵向连接采用Φ22螺纹钢筋，环向间距1.0m。钢架落底接长在单边交错进行，每次单边接长钢架1～2排。在围岩地层较好时可同时落底接长和仰拱相连并及时喷射砼。接长钢架和上部钢架通过垫板用螺栓牢固准确连接。架立钢架后应尽快进行喷砼作业，以使钢架与喷砼共同受力。喷射砼分层进行，先从拱脚或墙角处由下向上喷射，防止上层喷射料虚掩拱脚（墙角）不密实，造成强度不够，拱脚（墙角）失稳。5.2.2隧道软弱地质防止钢架下沉的措施拱部开挖安装型钢拱架后，由于软弱隧道围岩的自稳性较差以及各部开挖拉开了一定距离，钢架短时间内不能全断面闭合，有可能会出现拱顶钢架下沉，导致围岩失稳或侵入衬砌界限，因此在施工过程中需加强对钢架安装以后的监控量测，必要时采取有效措施进行加固，以防止拱顶钢架下沉。具体措施如下：①加强对钢架的锁脚固定措施，由于采用分部开挖方法，拱部钢架安装后，钢架暂时不能全断面封闭成环，同时软弱地质隧道拱部钢架无法座落在坚实的基岩上，因此，拱部钢架必须采取锁脚措施，采用锁肢锚杆将钢架两底脚牢固锁定，以防止钢架下沉或两底脚回收。②及时喷射混凝土进行覆盖钢架安装完成后，及时进行喷射混凝土，喷射时分层、分段进行，钢架应全部被喷射混凝土覆盖，保护层厚度不得小于10cm。③防止施工过程中的碰撞和损坏机械开挖时，为防止挖掘机等大型机械对已支护好钢架进行碰撞和冲击，造成钢架损坏，因此，开挖时，要委派专人对开挖作业进行指挥，严格限制机械作业界限，以防止碰撞钢架。5.3施工要点⑴钢架应按设计位置安设,钢架之间必须用钢筋纵向连接，并要保证焊接质量。拱架安设过程中当钢架与围岩之间有较大的空隙时，沿钢架外缘每隔2m应用混凝土预制块楔紧。⑵钢拱架的拱脚采用锁脚锚管加强支承。⑶钢架应尽可能多地与锚杆露头及钢筋网焊接，以增强其联合支护的效应。⑷喷射混凝土时，要将钢架与岩面之间的间隙喷射饱和达到密实。⑸喷射混凝土应分层分段喷射完成，初喷混凝土应尽早进行“早喷锚”，复喷混凝土应在量测指导下进行，即“勤量测”的基本原则，以保证喷射混凝土的复喷适时有效。⑹型钢钢架应采用冷弯成型，钢架加工的焊接不得有假焊，焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。⑺每榀钢架加工完成后应放在水泥地面上试拼，周边拼装允许误差为±3cm，平面翘曲应小于2cm。⑻钢架应在初喷混凝土后及时架设,各节钢架间以螺栓连接，连接板必须密贴。⑼钢架安装前应清除底脚下的虚碴及杂物,钢架底脚应置于牢固的基础上。5劳动力组织每班组配备焊工4人，钢筋工2人，普工8人，施工人员要保持相对稳定，可根据现场情况及时调整。6材料要求钢架所使用的钢筋原材料进场检验必须按批抽取试件做力学性能（屈服强度、抗拉强度和伸长率）、工艺性能（冷弯）试验，其质量必须符合现行国家标准《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（GB13013）和《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499）等的规定和设计要求。制作钢架所用型钢进场检验必须按批抽取试件作力学性能（屈服强度、抗拉强度和伸长率）、工艺性能（冷弯）试验，其质量必须符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB700）、《热扎普通工字钢》（YB（T）56）等的规定和设计要求。7设备机具配置每班组配备型钢弯制机1台、气焊2把、电焊机4台。8质量控制及检验9.1质量验收参照规范①《铁路隧道设计规范》（TB10003-2005）②《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）③《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417-2003）9.2分项验收标准9.2.1主控项目①钢架所使用的钢筋及型钢原材必须符合第7条相关要求。检验数量：以同牌号、同炉罐号、同规格、同交货状态的型钢，每60t为一批，不足60t应按一计。每批抽检一次。检验方法：检查每批质量证明文件并进行相关性能试验。②制作钢架的钢材品种和规格必须符合设计要求。检验数量：全部检查。检验方法：观察，钢尺检查。③格栅钢架钢筋的弯制和末端的弯钩及型钢钢架的弯制应符合设计要求。钢架的结构尺寸应符合设计要求。检验数量：全部检查。检验方法：观察、尺量。④钢架安装的位置、连接接头、纵向拉杆应符合设计要求，钢架安装不得侵入二次衬砌断面，底部不得有虚碴，相邻钢架及各节钢架间的连接应符合设计要求。检验数量：每榀检查。检验方法：观察、测量。⑤沿钢架外缘每隔2m应用钢楔或混凝土预制块与初喷层顶紧，钢架与初喷层间的间隙应采用喷射混凝土喷填密实。检验数量：全部检查。检验方法：观察。9.2.2一般项目①钢筋、型钢等原材料应平直、无损伤，表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀。检验数量：全部检查。检验方法：观察。②钢架的落底接长和钢架间的连接应符合设计要求。钢架立柱埋入底板深度应符合设计要求，并不得置于浮渣上。检验数量：全部检查。检验方法：观察③钢架安装允许偏差应符合下列规定：钢架安装允许偏差序号项目允许偏差1间距±100mm2横向±50mm3高程±50mm4垂直度±2o5保护层和表面覆盖层厚度-5mm检验数量：每榀钢架检查一次。检验方法：测量、尺量。9安全及环保要求⑴施工期间，应对支护的工作状态进行定期和不定期检查。在不良地质地段，应由专人每班检查。当发现支护变形或损坏时，应立即修整加固，当险情危急时，应将人员撤出危险区。⑵构件支撑的立柱不得置于虚碴和活动石块上。在软弱围岩地段，立柱底面应加设垫板或垫梁。⑶钢架的安装作业时，作业人员之间应协调动作，在本排钢架未安装完毕，并与相邻的钢架和锚杆连接稳妥之前，不得擅自取消临时支撑。1.3隧道支护的一些要求与规定7.1一般规定7.1.1施工支护应配合开挖及时施作，确保施工安全。7.1.2选择支护方式时，应优先采用锚杆、喷射混凝土或锚喷联合作为临时支护。在软弱围岩中采用锚喷支护时，应根据地质条件结合辅助施工方法综合考虑。7.1.3对不同类别的围岩，应采用不同结构型式的施工支护。7.1.3.1Ⅵ类围岩可不支护，Ⅴ类围岩支护时，宜采用局部喷混凝土或局部锚杆。为防止岩爆和局部落石，可局部加栓钢筋网。7.1.3.2Ⅳ～Ⅲ类围岩可采用锚杆、锚杆挂网、喷混凝土或锚喷联合支护。Ⅲ类围岩必要时可加设钢架。7.1.3.3Ⅱ～Ⅰ类围岩宜采用锚喷挂网的联合支护形式，并可结合辅助施工方法进行施工支护。7.1.3.4当地质条件差，围岩不稳定时，可采用构件支撑。7.1.4施作锚杆、喷射混凝土和构件支撑时，应作好记录。7.2锚杆施工7.2.1采用系统锚杆作为衬砌结构的一部分时，应符合设计要求和《公路隧道设计规范(JTJ026—89)》第7章有关规定。7.2.2锚杆安设作业应在初喷混凝土后及时进行。7.2.3锚杆施工和准备工作如下：(1)检查锚杆材料、类型、规格、质量以及性能是否与设计相符；(2)根据锚杆类型、规格及围岩情况选择钻孔机具；(3)采用砂浆锚杆时，应按设计要求截取杆体，并整直、除锈和除油；(4)采用楔缝式锚杆时，应检查杆体长度，楔缝、楔块、螺母与螺栓的尺寸和配合情况。7.2.4钻孔前应根据设计要求定出孔位，作出标记，孔位允许偏差为±15mm。7.2.5钻孔应符合以下要求：7.2.5.1钻孔应圆而直，钻孔方向宜尽量与岩层主要结构面垂直；7.2.5.2水泥砂浆锚杆孔径应大于杆体直径15mm；其它型式锚杆孔径应符合设计要求。7.2.5.3钻孔深度应满足下列要求：(1)水泥砂浆锚杆孔深允许偏差为±50mm；(2)楔缝式锚杆孔深不应小于杆体有效长度，且不应大于杆体有效长度30mm。(3)树指锚杆和早强药包锚杆孔深应与杆体长度配合恰当。7.2.6普通水泥砂浆锚杆的施工要求如下：7.2.6.1砂浆配合比(质量比)：水泥∶砂∶水宜为1∶1～1.5∶(0.45～0.5)，砂的粒径不宜大于3mm。7.2.6.2砂浆应拌和均匀，随拌随用，一次拌和的砂浆应在初凝前用完。7.2.6.3灌浆作业应遵守以下规定：(1)注浆开始或中途暂停超过30min时，应用水润滑灌浆罐及其管路。(2)注浆孔口压力不得大于0.4MPa。(3)注浆管应插至距孔底5～10cm处，随水泥砂浆的注入缓慢匀速拔出，随即迅速将杆体插入，锚杆杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。若孔口无砂流出，应将杆体拔出重新注浆。7.2.6.4锚杆安设后不得随意敲击，其端部3天内不得悬挂重物。7.2.7早强水泥砂浆锚杆的施工要求如下：(1)早强水泥砂浆锚杆施工应遵守本节7.2.6条规定；(2)早强水泥砂浆锚杆采用硫铝酸盐早强水泥交掺早强剂；(3)注浆作业开始或中途停止超过30min时，应测定砂浆坍落度，其值小于10mm时，不得注入罐内使用。7.2.8楔缝锚杆(包括胀壳式锚杆)的施工要求如下(1)楔缝式锚杆安装前，应将杆体与部件(楔子、胀壳、托钣)组装好；锚杆插入钻孔时楔子不得偏斜或脱落，锚头必须楔冯，保证锚固可靠；安设杆体后应立即上好托钣，拧紧螺帽。锚杆施加预张拉力时，其拧紧力矩不应小于100N·M。(2)打紧楔块时不得损坏丝扣。(3)楔缝锚杆一昼夜后应再次紧固，以后还要定期检查，如发现有松驰情况，应再行紧固。(4)楔缝式锚杆只能作为临时支护，如作为永久支护应补注水泥浆或水泥砂浆。7.2.9树脂锚杆的放工要求如下：(1)安装前应检查树脂卷质量，变质者不得使用。(2)安装时用杆体将树脂卷送入孔底，用搅拌器搅拌树脂时应缓缓推进杆体，搅拌时间一般为30s。搅拌完毕后将孔口处杆件临时固定，15min后可安装托钣。7.2.10早强药包锚杆的施工应遵守本节7.2.2条、7.2.3条、7.2.5条规定。将药包推入孔内要配备专门工具，中途药包不得破裂。锚杆杆体插入时应注意旋转，使药包充分搅拌。7.2.11在有水地段，采用普通水泥砂浆锚杆时，如遇孔内流水，应在附近另行钻孔后再安设锚杆，亦可采用速凝早强药包锚杆或采用锚管锚杆向围岩压浆止水。7.2.12锚杆钻孔可采用一般凿岩机械当在土层中钻孔时，宜采用干式排渣的回旋式钻机。注浆可采用风动牛角泵，也可使用挤压式注浆泵。7.2.13锚杆宜采用II级钢筋制作。灌浆锚杆且采用螺纹钢筋，杆体直径以16～22mm为宜。楔缝锚杆的杆体直径以16～25mm为宜。7.3喷射混凝土7.3.1应根据对喷射混凝土的质量要求和作业条件的要求，以及现场的维修养护能力等选定喷射方式，同时尚应考虑对粉尘和回弹量的限制程度。7.3.2喷射混凝土、砂浆材料应符合下列要求：(1)水泥应优先采用普通硅酸盐水泥，也可采用矿渣硅酸盐水泥；在软弱围岩中宜选用早强水泥。水泥标号不得低于425号，使用前应做强度复醒试验。(2)速凝剂必须采用质量合格的产品。应注意保管，不使其变质。使用前应做速凝效果试验，要求初凝不超过5min，终凝不超过10min。应根据水泥品种、水灰比等，通过试验确定速凝剂的最佳掺量，并应在使用时准备计量器具。(3)砂喷射混凝土应采用硬质洁净的中砂或粗砂，细度模数宜大于2.5，含水率一般为5%～7%，使用前应一律过筛。(4)石料采用坚硬耐久的碎石或卵石，粒径不宜大于15mm，钢纤维喷射混凝土的碎石粒不应大于10mm，且级配良好。当使用碱性速凝剂时，石料不得含活性二氧化硅。(5)水水质应符合工程用水的有关标准，水中不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。(6)采用钢纤维喷射混凝土时，其钢纤维可用普通碳素钢，其抗拉强度不得低于308MPa，且不得有油渍及明显的锈蚀，钢纤维直径宜为0.3～0.5mm，长度宜为20～25mm，且不得大于25mm。钢纤维含量宜为混合料质量的3%～6%。钢纤维喷射混凝土强度等级不应低于C20.7.3.3喷射混凝土配合比应通过试验选定，满足设计强度和喷射工艺的要求。也可参照下列数据选择：灰骨比1：4～1：5骨料含砂率45%～60%水灰比0.4～0.5应增大混凝土与岩石的粘结力和减少回弹，初喷时，水泥：砂：石应取1：2：(1.5～2)。软弱围岩条件下可考虑提高喷射混凝土强度等级。7.3.4混合料应拌和均匀，随拌随用，并采用强制搅拌机在短时间内完成，严禁受潮。7.3.5喷射混凝土的配合比及拌和均匀性每班检查不得少于两次。喷射混凝土材料计量，一般应以质量计算，其允许误差为；水泥与速凝剂各为2%；砂与石料各为5%。7.3.6喷射混凝土作业应符合下列要求：(1)在喷高压混凝土之前，应用水或高压风管将岩壁面的份尘和物冲洗干净。(2)喷射中发现松动石块或遮挡喷射混凝土的物体时，应及时清除。(3)喷射作业应分段、分片由下而上顺序进行，每段长度不宜超过6m。(4)一次喷射厚度应根据设计厚度和喷射部位确定，初喷厚度不得小于4～6cm。(5)喷射作业应以适当厚度分层进行，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行。若终凝后间隔1h以上且初喷表面已蒙上粉尘时，受喷面应用高压气体、水清洗干净。岩面有较大凹洼时，应结合初喷予以找平。(6)回弹率应予控制，拱部不超过40%，边墙不超过30%，挂钢筋网后，回弹率限制可放宽5%。应尽量采用经过验证的新技术，减少回弹率，回弹物不得重新用作喷射混凝土材料。(7)喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护，养护时间一般不少于7d。7.3.7喷射混凝土作业需紧跟开挖面时，下次爆破距喷混凝土作业完成时间的间隔，不得小于4h。7.3.8冬季施工时，喷射作业区的气温不应低于5℃。在结冰的层面上不得喷射混凝土。混凝土强度未达到6MPa前，不得受冻。混合料应提前运进洞内。7.3.9采用钢筋网喷射混凝土时，可在岩面喷射一层混凝土后再进行钢筋网的铺设，并在锚杆安设后进行。钢筋网的铺设应符合下列要求：(1)钢筋使用前应清除锈蚀；(2)钢筋网应随受喷面的起伏铺设，与受喷面的间隙一般不大于3cm；(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。7.3.10采用钢架喷射混凝土时，钢架的型式、制作和架设应符合下列要求：(1)钢架支撑可选用H型钢、工字钢、U型钢、钢轨、钢管或钢筋格栅等制作。钢架如工尺寸等应符合设计要求。(2)钢架支撑必须具有必要的强度和刚度，刚架的设计强度，应保证能单独承受2～4m高的松动岩柱重量其形状应与开挖断面相适应。(3)支撑接应由螺栓连接牢靠，当作为衬砌骨架时，接头应焊接。(4)格栅钢架的主筋材料应用Ⅱ级钢筋或Ⅰ级钢筋，直径不小于22mm，联系钢筋可根据具体情况选用。(5)钢管钢架应在钢管上设置注浆孔，架设后应注满水泥砂浆。(6)钢架应按设计位置架设，钢架之间必须用纵向钢筋联接，拱脚必须放在牢固的基础上。钢架与围岩应尽量靠近，但应留2～3cm间隙作混凝土保护层。当钢架和围岩之间隙过大时应设垫块。如钢架支撑作为衬砌混凝土骨架时，应用预制混凝土资助板或填块固定牢靠。(7)钢架应垂直于隧道中线，上下、左右允许偏差±cm，钢架倾斜度不得大于2。。拱脚标高不足时，不得用土、石回填，而应设置钢板进行调整必要时可用混凝土加固基底，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，应向围岩方向加大拱脚接触面积。(8)当钢架喷射混凝土作为永久性支护结构时，钢架与围岩之间的间隙必须用喷射混凝土充填密实，间隙过大时，可用钢楔或混凝土楔块项紧，其点数单侧不得少于8个。喷射混凝土应由两侧拱脚向上对称喷射，并将钢架覆盖。7.3.11有水地段喷射混凝土时应采取以下措施：(1)当涌水点不多时，用开缝摩擦锚杆进行导水处理后再喷射；当涌水范围大时，设树枝状排水导管后再喷射；当涌水严重时，可设置泄水孔，边排水边喷射。(2)改变配合经，增加水水泥用量先喷干混合料，待其与涌水融合后，再逐渐加水喷射。喷射时由远而近，逐渐向涌水点逼近，然后在涌水点安设导管，将水引出，再在导管附近喷射。7.3.12砂层地段喷射混凝土时应采取以下措施：(1)紧巾砂层铺挂细钢筋网，并用φ22mm环向钢筋压紧；(2)在正式喷射前应适当减小喷射机的工作气压，先喷射一层加大速凝剂掺量的水泥帮派浆，再喷射混凝土。7.3.13喷射混凝土施工配套机具应符合以下要求：(1)机具密封性能良好；(2)输送连续、均匀、允许输送的最大骨料粒径为25mm；(3)输送距离(干混合料)应满足使用要求；(4)输料管应个有良好的耐磨性能；(5)生产能力(干混合料)为3～5m3/h；(6)混合料的拌和应休用强制式搅拌机；(7)供水设施应保证喷头处的水压为0.15～0.2MPa。7.3.14喷射机使用过程中应遵守下列规定：(1)对喷射机应随时保养维修，使之经常处于不漏气、不堵塞的良好工作状态。(2)喷射机的工作气压应控制在0.1～0.15MPa。可根据喷出料束情况适当调节气压。喷头处的水压应大于气压(干时节时水压应比气压高0.05～0.1MPa左右)。(3)喷头与受喷面宜垂直，距离应与工作气压相适应，以0.6～1.2m为宜。有钢筋网时，喷射距离可小于0.6m，喷射角度可稍偏一些，喷射混凝土应覆盖钢筋网2cm以上。(4)严格控制水灰比，喷到岩面上的混凝土应湿润光泽，粘塑性好，无干斑或滑移流淌现象。(5)控制喷层厚度，使其均匀，操作时喷头应不停且缓慢地作横向环形移动，循序渐进。(6)作业完成后，喷射机和输料管内的积料必须及时清除干净。(7)突然断水或断料时，喷头应迅速移离喷射面，严禁用高压气体、水冲击尚未终凝的混凝土。(8)喷射作业人员必须穿戴安全防护用品。7.4锚喷支护的质量要求7.4.1喷射混凝土抗压强度检查应按下列要求进行：7.4.1.1隧道(2车道隧道)每10延米，至少在拱脚部和边墙各取一组试样，材料或配合比变更时另取一组，每组至少取三个试块进行抗压试验。7.4.1.2满足以下条件者为合格，否则为不合格。(1)同批(指同一配合比)试块的抗压强度平均值，不低于设计强度或C20。(2)任意一组试块抗压强度平均值，不得低于设计强度的80%。(3)同批试块为3～5组时，低于设计强度的试块组数不得多于1组；试块为6～16组时，不得多于2组；17组以上，不得多于总组数的15%。7.4.1.3检查不合格时，应查明原因并采取措施，可用加厚喷层或增设锚杆的办法予以补强。7.4.2喷层与围岩粘结情况的检查，可用锤敲击，如有空响应凿除喷层，洗净重喷。必要时应进行粘结力测试。7.4.3喷层厚度检查可分喷射过程和支护完成后两个阶段进行，喷射时可插入长度比设计厚度长5cm的铁丝，纵、横向1～2m设一根，作施工控制用。支护完成后每10延米至少检查一个断面，再从拱顶中线起每隔2m凿孔检查一个点。每个断面拱、墙分别统计，全部检查孔处喷层厚度应有60%以上不小于设计厚度，平均厚度不得小于设计厚度，最小厚度不小于设计厚度1/2。7.4.4当发现喷混凝土表面有裂缝、脱落、露筋、渗透漏水等情况时，应予修补，凿除喷层重喷或进行整治。7.4.5锚杆安设后每300根至少选择3根作为1组进行抗拨力试验，围岩条件或原材料变更时另作1组。同组锚杆28天的抗拨力平均值应满足设计要求；每根锚杆的抗拨力最低值不得小于设计值的90%。7.4.6锚喷支护施工时，一般应做以下几项施工记录：(1)锚喷支护施工记录(见附录C)；(2)喷射混凝土强度、厚度、外观尺寸，锚杆锚固力或抗拨力等项检查和试验应制定相应报告表，准确记录(锚喷支护有关的试验和测定方法见附录D)；(3)按设计要求进行的监控量测记录；(4)在地质条件复杂地段应提供地质素描资料；(5)隐蔽工程报告表。7.5构件支护7.5.1构件支护适用于分部开挖、导坑开挖。7.5.2构件支护应根据围岩条件、隧道开挖断面的尺寸、埋深、开挖方式、开挖方法、构件支护的施作时间等进设计。7.5.3构件支护可使用型钢、木、钢木混合及钢筋混凝土预制构件等材料。7.5.4构件支护的结构应符合下列要求：7.5.4.1支护结构型式及其接头，应简单牢固，方便装拆；构件应多次周转使用，并尽可能定型化。7.5.4.2构件支护相互之间应用纵撑连接牢固，构成整体。7.5.4.3当构件支护施工区段很短或可能发生纵向荷载时。应设置纵向斜撑，以防支护倾倒。7.5.5钢架支护的结构型式及架设可按本章7.3.10条办理。7.5.6木支护主要用于临时性应急支护，使用时应符合下列要求：(1)木支护的梁、柱等主要圆木杆件，细头直径应不小于20cm(跨度大于4m时应不小于25cm)，其其连接杆细头直径可采用12～15cm；木板厚度不宜小于5cm。(2)支护应采用质地坚固、有弹性、无节疤之木料。脆硬的木料不宜使用，腐配及的木材严禁使用。7.6构件支护的架设7.6.1构件支护的架设应符合下列要求：7.6.1.1应根据中线、水平、坑道断面和预留沉落量等将构件支护架设在中线方向的垂直面上，并力求整齐。同时，支护之间应纵向连接牢固，构成整体。7.6.1.2支护与围岩间用板、楔块或背柴顶紧，并填塞密实。7.6.1.3应根据地质条件采取不致使支护产生下沉的措施。支护柱脚下虚渣必须清除，地层松软时应加设垫板或垫托梁，必要时可用混凝土加固地基。7.6.1.4导坑支护可用半框架式。松软地层具有底压力时应增设底梁，在洞口的导坑支护排架，应伸出洞外3～5m以上，并设纵护予以加固。7.6.1.5构件支护构架的架设间距，宜取80～120cm，松软破碎地段可适当加密。7.6.1.6在开挖漏斗时，应对该处下导坑支护进行临时加固，松软地层中的漏斗孔采用框架支护，并将框架外四周空隙填塞紧密。7.6.1.7拱部扩大采用扇形构架支护时，应配合开挖分部架设，并随挖随护。如采用纵梁，应考虑施作衬砌时便于拆除，不得灌筑于衬砌之中。7.6.2抑拱开挖前，应架设横撑顶紧两侧墙脚，防上边墙内挤。横护间距可采用1.0～1.2m，横撑应待仰拱混凝土达到设计强度70%时才能拆除。7.6.3采用先拱后墙法施工时，应符合下列要求：7.6.3.1在洞口地段和松软地层开挖中层或落底前，必须用卡口梁加木楔顶紧拱脚，其间距一般为120cm，或在拱脚设锚杆，防止拱脚内移。7.6.3.2在松软破碎的围岩中挖马口，应设置斜撑、立柱等支顶拱脚，马口岩壁临空面均应撑稳。当岩层层理向隧道内倾斜时，应采取措施防止岩层顺层滑坍。7.6.4构件支护的加强及抽换应满足下列要求：7.6.4.1支护应有专人经常进行检查，特别是每次放炮后。如发现杆件有破裂、倾斜、弯扭、变形以及接头松脱、填塞漏空等异常时，应立即用安全而可靠的方法进行加固处理。7.6.4.2支护变形非常明显必须抽换时，应从末端起逐排抽换。并应本着“先顶后拆”的原则进行，防上围岩松动坍塌。7.6.4.3如施工中短期停止工作时，应将各部支护架设至开挖面。7.6.4.4开挖中层或落底前需拆除下导坑支护时，应由里向外倒退拆除。7.6.5各部分支护的架设、修复和拆除，应由专人及时进行检查和验收。第4章我国虽然已是隧道大国，但还不是隧道科技强国，在隧道及地下工程建设领域还存在一些亟待解决的问题：1)在我国具有国际影响的独创的隧道及地下工程理论还没有形成，很多理论都是引进的，如新奥法理论、浅埋暗挖理论等。虽然我们对这些理论运用得很好，也丰富和发展了这些理论，但不是我国独创的。2)我国已处于隧道及地下工程的大发展时期，如何按照科学发展观的要求，解决好可持续发展的问题，建设节能型、环保型的隧道及地下工程，以确保我国隧道及地下工程的良性、健康、有序的发展。3）有些关键技术还没有很好地解决，例如：隧道及地下工程的渗漏水，衬砌混凝土的裂纹、裂缝等问题。4）总体装备水平低、配套机械的国产化能力低、施工效率低、施工现场环境差。目前隧道及地下工程仍以钻爆为主，掘进机的使用受到多方面的限制。大型隧道掘进机设备的关键技术还主要依靠进口。5）隧道及地下工程的风险管理属于起步阶段。该领域属于高风险的行业，如何借鉴过去隧道地下空间的规划、设计、施工过程中的经验，在隧道和地下空间规划、设计、施工过程中树立起风险管理的意识，即对隧道地下空间规划、设计、施工不同阶段可能出现的事故风险进行预测、评估，认识风险、规避风险、防范风险，减少事故损失，并提高工程质量和水平。工程项目的风险管理所增加的投资远小于工程风险带来的后果损失，这是风险管理事业受到工程界重视而发展的原因。受建设部委托，中国土木工程学会近期完成的《地铁及地下工程建设风险管理指南》，对加强地下工程中的风险管理，有效控制工程风险，降低经济损失、人员伤亡和环境损害，实现工程建设的安全可靠，将起到积极的作用。参考文献1、中华人民共和国交通部颁发的现行<<公路工程技术标准>>、<<公路隧道施工技术规范>>和<<公路工程质量检验评定标准>>等规范、规程及手册。2、山西省交通规划勘察设计院提供的俩阶段施工设计及其他相关的设计图纸3、业主承包人下发的<<投标文件>>4、TB10417—2003铁路隧道工程施工质量验收标准5、铁道第三勘察设计院《双线隧道防排水参考图》