第三部分 隧道及隧道监理隧 道二、超前地质预报1、超前地质预报的目的隧道施工阶段超前地质预测预报是一项系统性工作， 已纳入施工工序。 隧道施工期进行超前地质预测预报主要目的为：（ 1）保证隧道施工安全，减少由于揭露发育不规律管道岩溶产生的大量突泥、涌水而带来的损失；（ 2）为动态设计、施工提供必要的地质参数，如：地下水压力、水量、管道岩溶的大小、 方位及含煤地层的瓦斯参数、 断层及泥化夹层的分布、 岩体性状等；（ 3） 做好地质超前预报可以节省大量资金。 通过超前预报， 掌握前方地质、地下水状况， 有针对性地采取施工防范措施， 可以有效减少事故的发生， 节约投资。2、超前地质预报的内容超前地质预报主要预报开挖面前方岩性变化和不良地质体的范围、 规模、 性质，以及突水、突泥、坍塌、岩爆、有害气体等灾害地质的发生概率，提出施工预防措施；预报断层的位置、宽度、产状、性质、破碎带物质状态、充水情况、稳定程度等，提出施工对策。总的来讲，隧道超前地质预测预报主要针对以下方面内容开展：（ 1）断层及其影响带和节理密集带的位置、规模和性质；（ 2）软弱夹层（含煤层）的位置、规模极其性质；（ 3）岩溶发育位置、性质及其规模；（ 4）不同岩类间接触面位置；（ 5）采空区、废弃巷道分布及其与隧道的空间关系；（ 6）工程地质灾害可能发生的位置和规模判断；（ 7）隧道围岩级别变化及分界位置确定；（ 8）不同风化程度岩体的分界；（ 9）不良地质体的地质灾害发生可能性及程度（ 10）隧道涌水位置、水压及水量判断。3、超前地质预报方法根据地表和已经开挖隧道地段的地质调查和探测方法取得的资料以及地质推断法预测开挖面前的一定范围内围岩的工程地质和水文地质条件， 可采用地质调查法、地质素描、物探、超前导坑、钻探等。物探法测试主要有 TSP、地质雷达和红外探测法。地质素描、 物探、 超前钻探方法是软弱围岩超前预报的主要手段； 在破碎带和断层地段，加强超前长、短钻孔，及时探明隧道前方地质情况，特别是地下水的发育情况，严禁在未探明情况下盲目开挖。4、根据超前地质预报采取的措施（ 1）超前加固根据超前地质预报结果， 在断层破碎带和软弱地层， 特别是富含水时， 必须对围岩进行超前加固，改良地层，确保施工安全。超前加固必须配备专业队伍、专业设备， 进行专项设计， 保证加固效果。 目前， 常用的围岩加固方法是注浆法。注浆法主要分全断面注浆和局部注浆两种。 在富水断层地带， 常采取全断面注浆。注浆纵向加固长度应根据钻机能力和地层特点确定，一般为 20 30m。特殊地层条件下，应及时调整纵向注浆加固长度，否则既影响进度，又影响质量。注浆环向加固厚度一般为 3 5m，局部可增加到 5 8m。全断面注浆照片（ 2）超前支护常用的超前支护方式有超前大管棚和超前小导管两种。超前大管棚： 超前大管棚一般是在对沉降有严格要求时使用， 适宜于浅埋洞口、堆积体、砂土质地层、断层破碎带地层，以及下穿公路、铁路、地面建筑物时采用。大管棚一般采用 70mm 159mm的钢管，纵向长度 10 100m根，据工程需要设置。超前小导管： 超前小导管是在对施工安全要求较高的条件下使用。 在破碎围岩、堆积体、砂土质地层、断层破碎带中普遍采用。当地层卡钻严重时，可采用自进式锚杆。小导管一般采用 32mm 60mm的钢管，纵向长度 2.5 6m根据工程需要设置。 小导管布设后根据地层稳定情况， 如需要可进行注浆， 加固周边地层。洞内大管棚照片 洞内超前小导管施工照片5、超前地质预报监理控制要点（ 1）按照设计给定的超前地质预报设计说明书的里程进行超前地质预报，必要时可对设计给定里程范围外的地段进行超前地质预报，确保施工安全；（ 2）按照设计给定的超前地质预报方法进行超前地质预报，可采用多种预报方法对预报结果进行验证；（ 3）超前地质预报的搭接长度应满足规范和设计要求；（ 4）超前地质预报应该反馈至设计院，根据超前地质预报结果修改设计，做到动态设计、动态施工（ 5）超前地质预报时施工单位、监理单位一定要有人员在施工现场。三、隧道开挖1、隧道施工原理介绍新奥法就是施工过程中充分发挥围岩本身具有的自承能力，即洞室开挖后，利用围岩的自稳能力及时进行以喷锚为主的初期支护， 使之与围岩密贴， 减小围岩松动范围，提高自承能力，使支护与围岩联合受力共同作用。2、隧道常用开挖工法（ 1）开挖工法的选择原则常用的开挖工法有台阶法、环形导坑（预留核心土）法、 CD法、 CRD法、双侧壁导坑法等。1) 开挖工法应根据地质情况和地层加固情况确定。根据地质情况和量测成果及时调整工法；2） 开挖工法选择时，原则上在确保安全条件下，应从简单到复杂，尽量减少开挖步骤；3) 现场施工应严格执行设计工法，不得擅自更改。（ 2）各种工法适用条件（ 1）台阶法：台阶法施工一般适用于 III 级围岩， IV、 V 级围岩在采取必须的超前支护措施稳定开挖工作面后也可选用台阶法。 单线隧道及围岩地质条件较好的双线隧道可采用二台阶法施工； 隧道断面较高、 单层台阶断面尺寸较大时可采用三台阶法；（ 2）环形导坑 ( 预留核心土 ) 法：当地质条件较差时，为增加掌子面自稳能力， 可采用预留核心土法施工； 该方法利用核心土稳定掌子面， 然后开挖两侧边墙、中部核心土，最后开挖仰拱。该工法步骤多，工艺要求高；（ 3）中隔壁法（ CD 法） ：该工法适合于浅埋地段或穿越建（构）筑物时采用，以减少沉降，防止坍方。该工法是将隧道分为左右两部分进行开挖，先在一侧采用台阶法分层开挖及支护，再开挖隧道另一侧。每台阶纵向长度 3 5m。初期支护仰拱紧跟下台阶，封闭成环；（ 4）交叉中隔壁法 (CRD 法 ) ：该工法在特殊条件下采用。该工法是将大断面隧道上、下、左、右分块开挖，并施作初期支护和临时横撑（临时仰拱） ，每台阶纵向长度 3 5m，步步封闭成环；（ 5）双侧壁导坑法：该工法在特大断面等特殊条件下采用。该工法先开挖隧道两侧导坑， 再进行中部开挖支护。 工法特点： 控制沉降变形好， 但连接点多，受力复杂，对工艺要求高。CRD法各种工法适用条件开挖方法 适用围岩级别及说明 备 注全断面法1 单线隧道、级围岩；2 双线隧道、级围岩；3 地下水状态：干燥或潮湿。循环进尺宜控制在 3 4.0m。台阶法1 单线级、级围岩；2 双线级围岩；3 地下水状态：干燥或潮湿。台阶长度应有利于施工操作和机械设备效率的发挥， 同时应利于支护尽早封闭成环。环形开挖预留核心土法1 单线、级围岩；2 双线、级围岩；3 地下水状态：有渗水或股水。施工中应尽量减少开挖分部， 采用大断面分部双侧壁导坑法1 单线、级围岩；2 双线隧道、级围岩；3 地下水状态：有渗水或股水。中洞法 双联拱隧道中隔壁法（ CD法）单、双线隧道、级围岩、浅埋隧道、三线隧道。交叉中隔壁法（ CRD法）双线、三线隧道、级围岩、浅埋隧道。3、隧道开挖施工程序石质隧道开挖应按照 “先支护、 后开挖、 短进尺、 弱爆破、 快封闭、 勤量测”的原则组织施工。（ 1）完成洞口截水沟、洞口土方及边仰坡防护施工；（ 2） 洞口明洞采用明挖法施工， 开挖至明暗分界线后， 先施做护拱混凝土，然后施做暗洞超前大管棚，随后立即做好明洞衬砌，随后进入暗洞施工；（ 3）待明洞混凝土达到设计规定的强度后及时进行明洞洞顶回填；（ 4）暗洞开挖根据围岩情况及设计要求确定施工方法；4、隧道开挖监理控制要点（ 1）火工品的管理：监理单位定期组织对火工品存放点进行检查，督促施工单位做好火工品入库、出库、退库，账、物应相符无误；（ 2）开挖工法的选择：监理单位督促施工单位根据设计给定的工法进行开挖施工， 当开挖揭示的围岩地质条件与设计给定的地质条件不一致时， 施工、 监理、 设计、 咨询和建设单位应对现场地质条件进行确认， 由设计对工法进行变更。施工单位按变更后的工法开展施工；（ 3）开挖进尺控制：隧道掌子面、仰拱每循环开挖进行不得超过验标的要求，当围岩条件较差时，可缩短每循环开挖进尺，以确保现场施工安全为原则；（ 4）超欠挖 ( 非常重要 ) ：隧道超欠挖的控制质量直接决定着隧道施工安全和施工效益。 超挖较大不仅容易造成初期支护背后空洞， 还增加了出渣量和喷射混凝土的施工时间， 间接的增加了工序施工时间和原材料使用量。 根据不同的围岩条件可适当调整周边眼、 辅助眼的间距以及装药数量， 现场监理人员根据开挖效果可及时组织现场人员对爆破参数进行调整，做到不欠挖，少超挖。（ 5） 安全步距： 现场监理人员应掌握监理工点的掌子面、 仰拱及二衬里程，每日核对仰拱、二衬至掌子面的安全步距，安全步距不得超标；（ 6） 仰拱及边墙基础的开挖施工： 仰拱及边墙基础开挖深度必须满足要求，不得超挖，若有超挖时必须用同级混凝土回填密实；（ 7）中线、高程及贯通测量 ( 测量专监定期复核 ) ：监理单位测量专监应定期组织施工单位测量人员对基准点、 隧道中线、 高程进行复测， 施工误差应满足测量规范的要求。四、监控量测工程开工前施工单位应将监控量测计划报监理工程师审批 , 监控量测计划应包括量测项目及方法、量测仪器的选择、测点布置、量测频率、数据处理及量测作业人员的组织等内容。1、监控量测的目的对量测数据及时整理分析， 为施工提供有关围岩稳定性、 支护可靠性、 二衬合理施作时间、 围岩级别及支护参数调整、 施工方法改变的信息和依据， 确保施工和结构安全。2、监控量测项目（ 1） 必测项目： 洞内外观察、 拱顶下沉、 拱脚下沉、 净空变化、 地表沉降 ( 浅埋隧道 ) （ 2）选测项目：围岩压力、钢架内力、喷射混凝土内力、二衬衬砌内力、初期支护与二衬接触压力、锚杆轴力、隧道隆起、围岩内部位移、爆破振动、孔隙水压力、渗漏水量3、点位埋设要求（ 1）地表沉降点和洞内沉降点应布置在同一断面里程， 拱顶下沉和边墙收敛点应埋设在同一里程；（ 2）级围岩洞内沉降和收敛观测断面间距不大于 10m，级围岩不大于5m，根据设计要求确定；（ 3）洞内观测点应在隧道开挖后 12h 内布设，并及时读取数据，最迟不得大于 24h；（ 4) ）上部收敛线应布置在起拱线处位置，下部收敛线离上部收敛线 3m左右。4、监控量测监理控制要点（ 1）审批监控量测细则：重点审查人员资质、仪器精度、点位埋设方法、时间、观测频次以及应急处理等内容 ；（ 2）检查沉降观测标的埋设时机是否满足验标要求；（ 3）现场检查观测标埋设是否正确，主要包括不同量测断面间距、拱顶下沉和边墙收敛点是否在同一里程断面上、 拱顶下沉及边墙收敛点的埋设是否存在弄虚作假的现象、反光片是否脱落等内容；（ 4）现场检查是否按观测频次要求开展观测工作；（ 5）督促施工单位每日对量测成果进行分析整理，变形速率和累计变形值是否达到警戒值；（ 6）监理单位和施工单位均应建立监控量测应急机制，当变形速率和变形值达到警戒值时应按照应急处理方案的上报程序进行上报， 并对洞内采取相应的处理措施。五、初期支护隧道开挖后短时间或变形量小时， 初期支护与地层共同承受形变压力。 支护不及时或支护后变形量过大， 岩体松动后荷载加大， 由初期支护完全被动地承受松动压力。因此，必须保证初期支护的强度和刚度，及时支护，控制变形。客运专线隧道初期支护方式常采用钢拱架 ( 格栅 ) 喷射混凝土的支护方式。1、系统锚杆施工要点拱部系统锚杆采用中空注浆锚杆，边墙采用普通砂浆锚杆。锚杆长度、间、排距根据不同级别围岩及设计要求确定。（ 1）成孔要求1) 锚杆梅花型布置，孔位偏差为 15cm，钻孔保持直线；2) 孔深度大于锚杆长度 10cm，锚杆加工误差不大于 1cm；3) 成孔后，用高压风、水冲将锚杆孔清洗干净，孔径大于杆体直径 15mm；4) 锚杆插入长度不得小于设计长度的 95%；（ 2）砂浆锚杆安装控制1) 砂浆现场拌制，随伴随