公路工程隧道施工课件.ppt

1、公路隧道施工公路隧道施工 目目 录录第一篇 概论第二篇 公路隧道构造 第一节、隧道建筑限界及其内部轮廓 第二节、隧道建筑材料及洞身衬砌类型第二篇 山岭公路隧道施工 第一节 基本方法第二节 隧道矿山法施工基本原则及方法第三节 山岭隧道开挖第四节 防水隔离层及二次衬砌施工第四篇 不良和特殊地质地段隧道施工 第一节 不良和特殊地质地段隧道施工注意事项 公路是国民经济的重要命脉，由于其特有的灵活性和优越性，发挥着其他运输方式不可替代的作用。公路建设又是国家最主要的基础产业之一，它的迅速发展，对于促进国民经济的发展，拉动其他相关产业发展具有非常重要的意义。公路隧道是公路工程结构的重要组成部分。一、公路隧

2、道的作用一、公路隧道的作用 我国地域辽阔，多山岭重丘，山区公路建设任务十分繁重。过去修筑低等级公路，大都采用盘山绕行或高填深挖的做法，很少考虑修建隧道。尤其是在山峦耸立，地形起伏多变、峡谷深涧、线形蜿蜒曲折的地区，路线常以沿山坡依地形盘山绕行，但往往更为合理的方案应是修建隧道穿行。因为修建隧道可以缩短公路里程，改善线形和交通运输条件，从而提高车速，并能保护国土环境等。由于受资金限制及其他因素影响，我国在80年代以前的公路建设中很少修建隧道。随着我国改革开放不断深化，国民经济蓬勃发展，公路客货运输量大幅度增长，公路特别是干线公路通行能力不足的矛盾日益突出。因此修建高等级公路和扩大干线公路的通行能

3、力，已成为今后一个时期公路建设的重中之重。第一篇第一篇 概论概论 在山岭重丘地区修建高等级公路，为缩短公路里程，改善线形及环境保护，昔日那种“逢山尽量绕着走”的做法，将被公路隧道代替。隧道既能保证最佳道路线形便利行车，又可有效防止山地陡坡的滚石、泥石流等自然灾害，提高了行车的安全性和可靠性，同时又能和当地环境相协调及保全自然景观。近几年我国在高等级公路建设中，已建成千米以上的长大隧道40余座，还有一些长大隧道正在建设中。为了保持国民经济的持续、快捷、健康发展，为了扩大内需、加快基础设施建设，为了实施西部大开发战略，我国加大了对公路建设的投入，迎来了公路建设的又一个春天。因此，今后隧道修建将会愈

4、来愈多，隧道将充分发挥它在公路交通中的重要作用。隧道类别隧道类别山岭公路隧道山岭公路隧道浅埋及软土隧道浅埋及软土隧道水底隧道水底隧道施施工工方方法法1、传统矿山法2、新奥法3、掘进机法1、明挖法与浅埋暗挖法2、地下连续墙法3、盖挖法4、盾构或半盾构法1、预制管段沉埋法2、盾构法二、公路隧道施工方法二、公路隧道施工方法 隧道施工方法是指：隧道开挖、支护与测量方法、施工技术和施工管理的总称。根据隧道穿越地层的不同地质条件和社会生产工业化的发展，公路隧道施工方法分为以下几类：隧道施工方法分类表 隧道施工方法的选择隧道施工方法的选择 主要依据工程地质和水文地质条件，并结合隧道断面尺寸、长度、衬砌类型、

5、隧道的使用功能和施工技术水平等因素综合考虑研究确定。隧道施工技术隧道施工技术 主要研究解决各种隧道施工方法所需的技术方案和措施，隧道穿越特殊地质和不良地质地段时的施工手段，隧道施工过程中的通风、防尘、防有害气体及照明，风水电作业的方式和围岩变化的测量监控方法等。隧道施工管理隧道施工管理 主要解决施工组织设计（含施工方案选择、施工场地布置、施工技术措施、施工进度控制、材料供应、劳力和机具安排等）和施工中的技术管理、计划管理、质量管理、经济管理、安全管理等。本文将介绍公路隧道构造、公路隧道施工方法，重点是矿山法隧道技术方面的专业知识及技能。由于隧道工程遇到的地质条件复杂性及多变性，加之地质勘探的局

6、限性，因而在隧道施工过程中经常会遇到地质突变情况，意外塌方或涌水等问题，使原制定的施工方案、技术措施和进度计划等也必须随之变更。因此，在隧道施工中应详细制定出灵活多变实用的隧道施工方案，以适应客观条件的变法，及时正确处理隧道施工中所遇到的千变万法的各种实际问题。三、公路隧道发展与展望三、公路隧道发展与展望 在新世纪里，随着世界科学技术和经济的发展，交通运输、水利、水电、采掘、城市地下交通及空间利用等，对隧道工程在数量、质量和难度上提出了更高的要求。大规模的地下工程、公（铁）路隧道的修建，大大促进了隧道施工技术的进步。总结工程实践经验，随着岩石力学研究的迅速发展，导致了现代支护理论的建立，在此基

7、础上产生了先进的新奥法、挪威法及浅埋暗挖法新奥法、挪威法及浅埋暗挖法等施工方法；用现代技术装备的掘进机掘进机和盾构盾构能够适应从坚硬岩层到软土含水地层的各种掘进条件，其可靠性、有效性、耐久性、机动性及掘进高速度，使其在隧道施工中得到广泛应用；冲击钻头冲击钻头的改进及全液压钻全液压钻孔台车孔台车和液压衬砌台车液压衬砌台车的出现、大能力装渣机装渣机、运渣设备的开发，新型爆破器材新型爆破器材的研制及爆破技术的完善、围岩受力条件改善和支护的进步等，极大地改善了隧道施工环境和提高了掘进速度，使钻孔爆破法掘进技术得到更新；同时，水底沉埋隧道施工技术的发展为穿越江河、海湾提供了新的有效手段。新中国成立以前，

8、我国已建隧道工程规模较小，施工技术和管理水平落后。新中国成立后，随着各项社会主义建设事业的发展，铁路修建了大量隧道工程，施工技术有了很大提高，但公路隧道修建较少。在改革开方20余年来，随着公路建设的发展，特别是高等级公路的加速发展，我国公路隧道在数量与规模上有了很大发展，施工技术有了很大提高。目前，隧道工程矿山法施工中，已较普遍采用了新奥法；岩石隧道施工中采用钻爆法掘进钻爆法掘进，并开始采用先进高效的掘进机施工掘进机施工；城市道路浅埋隧道明挖浅埋隧道明挖或盖挖法施工盖挖法施工中开始使用地下连续墙地下连续墙，暗挖施工时采用的盾构法和浅埋暗挖法浅埋暗挖法，都已具有了较高的技术水平。我国也是沉埋修建

9、水底隧道沉埋修建水底隧道座数较多的国家之一，据统计，目前我国已建成铁路隧道数量已超过4000km，居世界第一位。20世纪后半期隧道修建技术与现代化管理方法的发展，为今后修建长大公路隧道及克服各种复杂困难条件的能力奠定了坚实的基础。我国是幅员广大，山多且地质复杂的发展中国家，城市化交通处于起步阶段，大规模的公路交通事业方兴未艾，隧道事业必将有更大的发展。公路隧道是公路工程的重要组成部分。修建隧道的目的是为了在地下占据一定的空间，以保证车辆安全运行。第二篇 公路隧道构造b）围边墙a）拱圈岩 隧道的主体建筑物由洞身衬砌和洞门建筑两部分组成，如图所示。隧道洞身隧道洞门 在洞门容易坍塌地段，则应接长洞身

10、（即早进洞或晚出洞），或加筑明洞洞口，如图所示。公路隧道的附属建筑物，包括：人行道（或避车洞）和防、排水设施，长、特长隧道还有通风道、通风机房、供电、照明、信号、消防、通讯、救援及其他测量、监控等附属设施。明洞图2-2 明洞地面第一节第一节 隧道建筑限界及其内部轮廓隧道建筑限界及其内部轮廓一、一、隧道建筑限界隧道建筑限界 为了保证车辆安全地在隧道内运行，隧道必须有一规定限界的空间，这个空间称为隧道净空。公路隧道建筑限界净空尺寸主要是指净宽和净高。公路隧道建筑限界一般规定如图所示。公路按其长度分为四类，如表2-1所示。各级公路隧道建筑限界基本宽度规定，如表2-2所示。隧道按长度分类表 表2-1

11、注：隧道长度系指进出口洞门端墙墙面之间的距离。即两端洞门墙面与 路面的交线同路线中线交点 间的距离。隧 道 分 类 短 隧 道 中 隧 道 长 隧 道 特长隧道 隧道长度 L（m）L250 1000L250 3000L1000 L3000 图2-3 公路隧道建筑限界4.0R2.5SJLCWE HLS0.25CE 二、隧道内部轮廓二、隧道内部轮廓 隧道衬砌的内部轮廓，应尽力符合衬砌结构的受力状态，即尽力适应衬砌结构应力分布情况。在良好的地质条件下，衬砌结构承受荷载较小时可采用直边墙（称直墙式），如图a）；在地质较差的条件下，衬砌结构承受荷载较大时，一般多采用曲边墙（称曲墙式），如图b）；当隧道底

12、部可能会引起基础沉陷时，可以采用带仰拱的封闭形式，如图c）所示。a）b）c）仰拱第二节第二节 隧道建筑材料及洞身衬砌类型隧道建筑材料及洞身衬砌类型 一、隧道建筑材料一、隧道建筑材料 隧道衬砌的作用是为了承受围岩压力、地下水压力，阻止围岩向隧道内变形和防止隧道围岩的风化，有时还要承受化学物质的侵蚀，地处高寒地区的隧道往往还要承受到冻害的影响等。因此，隧道衬砌结构的建筑材料应具有足够的强度、耐久性、抗渗性、耐腐蚀性和抗风化及抗冻性等。此外，还要满足经济、就地取材、易于机械化施工等要求。根据以上要求，隧道建筑常采用以下几种材料:混凝土、喷射混凝土、锚杆与喷锚支护、钢筋混凝土、石料、装配式材料。二、公

13、路隧道洞身衬砌结构类型二、公路隧道洞身衬砌结构类型 公路隧道衬砌，根据洞身围岩类别的不同可以采用下述各种类型。1、防护衬（亦称饰面衬砌）防护衬的作用是防止坑道围岩的风化，适用于类围岩。一般在围岩表面喷射不大于5cm的混凝土层。在围岩极不容易风化及无局部掉缺的情况，亦可不加防护。2、锚喷衬砌 如下图所示，锚喷衬砌适用于 类 及 类 围 岩。喷 混 凝 土 厚615cm，必要时可增设钢筋网。岩石隧道掘进机，是开挖岩石隧道的一种机械化切削机械，其开挖断面通常为圆弧形，开挖以后可采用喷射混凝土、锚喷衬砌或拼装预制构件衬砌等型式。c）a）喷射混凝土衬砌；b）锚喷衬砌图2-6 喷射衬砌与锚喷衬砌a）b）喷

14、射混凝土衬砌喷射混凝土衬砌 锚喷衬砌锚喷衬砌3、大拱脚薄边墙衬砌 如下图所示，使用于、类围岩。边墙可用喷混凝土做成，亦可用混凝土整体灌浇。采用此类衬砌可使拱角稳固地直接支承在两侧围岩上，以改善拱圈的受力条件，减少边墙的开挖及衬砌圬工数量，降低工程造价。图2-7 厚拱墙薄边墙图2-8 直墙式衬砌厚拱墙薄边墙厚拱墙薄边墙图2-8 直墙式衬砌图2-7 厚拱墙薄边墙 4、直墙式衬砌 如右图所示，一般设计成等截面的直墙式衬砌，通常用于岩石地层垂直围岩压力为主要计算荷载、水平围岩压力很小的情况。一般适用于、类围岩。若在一个隧道全长范围内仅局部地段为类以下围岩，则此类衬砌也可用于类围岩，以使全隧道衬砌内部轮

15、廓一致，便于施工等。实际上，同一座隧道内的地质条件常常是复杂、多变的，往往也会突变！对此应有清醒的认识，施工中应做好地质预报工作，以便及时采取有效的应变措施，或变更衬砌结构设计和施工方法等。如果围岩完整性较好，在类围岩中，边墙可采用连拱或柱，称为连拱，柱式边墙。直墙式衬砌直墙式衬砌 5、曲墙式衬砌 适用于、类围岩。一般在、类围岩中，围岩水平压力甚大，或除了围岩垂直压力外，常有底压力，因此，可把边墙做成曲线形状。当地质条件较差时，为防止衬砌沉陷，抵御底鼓压力，使衬砌形成封闭结构，在隧道底面设置仰拱，称为带仰拱的封闭式曲墙衬砌，如图a）所示。当基础条件比较好，可采用无仰拱的曲墙式衬砌，图b）所示。

16、图2-10 无仰拱的曲墙衬砌图2-9 封闭式曲墙衬砌图2-10 无仰拱的曲墙衬砌图2-9 封闭式曲墙衬砌a a）封闭式曲墙衬砌封闭式曲墙衬砌b b）无仰拱的曲墙衬砌无仰拱的曲墙衬砌 6、喷射混凝土衬砌、喷锚衬砌及复合式衬砌 为了使喷射混凝土衬砌结构的受力状态臻于理想化，要求采用光面爆破开挖，使洞室周边平顺光滑，成型较准确，减少超挖或欠挖。然后，通过监控量测设计，确定在适当的时间喷混凝土，即为喷混凝土砌。根据实际情况，需要安装锚杆，再喷混凝土，即为喷锚衬砌。喷射混凝土层内装锚杆1530750 如果以喷混凝土、锚杆或钢拱架、钢筋网中的一种或几种组合作用，当初次支护只是对围岩进行加固，维护围岩稳定，

17、防止有害松动。待初次支护的变形基本稳定后，进行现浇混凝土作为二次支护，即为复合衬砌。为衬砌的防水性能可靠，保持渗漏无水，采用塑料板作复合式衬砌中间防水层是比较适宜的，如图所示。组合式衬砌复合式衬砌 7、钢花拱或钢筋混凝土衬砌 当隧道通过坍方、断层地段，或在类围岩中，由于作用荷载很大，采用曲墙式混凝土衬砌，因其截面太厚，施工困难，即费料费工，故此宜采用带有劲性钢骨的、厚度较小的钢花拱衬砌（如右图）或钢筋混凝土衬砌。浆砌 片块石浆砌片石回填土石1:30.031:1.5回填土0.101:0.5防水层粘土层 8、结构不对称的偏压、衬砌当地面坡度陡于1:0.25时，线路中线外侧外山体覆盖较薄，或由于地质

18、构造引起偏压，使衬砌结构承受显著不对称的围岩压力，适宜采用不对称的衬砌结构，即偏压衬砌适用于类围岩，根据其受力要求，一般设计为对称的曲墙带仰拱的衬砌结构型式。也有设计为不对称的偏压衬砌（如左图）所示。钢筋骨架钢筋骨架不对称偏压、衬砌不对称偏压、衬砌 第一节第一节 基本方法基本方法 山岭公路隧道施工方法一般有矿山法(又称钻爆法)和掘进法；矿山法又分为传统矿山法和新奥法。隧道施工既有一般土建工程施工特点，又有地下工程施工特点。浅埋隧道一般采用明挖法，深埋隧道一般采用暗挖法。一、隧道设计与施工两大理论一、隧道设计与施工两大理论 隧道设计与施工不外乎两大理论：一种理论是20世纪20年代提出的传统“松弛

19、荷载理论”，其核心内容是：稳定的岩体有自稳能力，对隧道不产生荷载；不稳定的岩体则可能产生坍塌，需要用支护结构予以支撑岩体荷载。这样，作用在支护结构上的荷载就是围岩在一定范围内由于松弛并可能塌落的岩（土）体的重力。施工方法掘进法矿山法（钻爆法）传统矿山法新奥法第三篇第三篇 山岭公路隧道施工山岭公路隧道施工 另一种理论是20世纪50年代提出的现代支护理论，或称“岩承理论”。其核心内容是：隧道围岩稳定显然是岩体自身有承载自稳能力；不稳定围岩丧失稳定是具有一个过程的，如在这个过程中提供必要的支护或限制，则围岩仍然能够保持稳定状态。二、山岭隧道施工方法二、山岭隧道施工方法 山岭隧道常规施工方法又称矿山法

20、（钻爆法）1、传统矿山法：在隧道施工中，习惯上将采用钻爆法开挖加钢木结构支撑的施工方法称为“传统矿山法”。2、新奥法：它是以既有隧道工程经验和岩体力学理论为基础将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段，通过监测控制围岩变形，便于充分发挥围岩的自承能力的施工方法。第二节第二节 隧道矿山法施工基本原则及方法隧道矿山法施工基本原则及方法（一）、基本原则：少扰动、早支撑、慎撤换、快衬砌。少扰动、早支撑、慎撤换、快衬砌。（二）、基本方法：隧道矿山法施工方法如下表所列。开挖方法名称图 例开挖顺序说明全断面法1、全断面开挖2、锚喷支护3、灌注衬砌台阶法1、上半部开挖2、拱部锚喷支护3、拱部衬砌4、下半部

21、中央部开挖5、边墙部开挖6、边墙锚喷支护及衬砌3126455132开挖方法名称图 例开挖顺序说明台阶分部法1、上弧形开挖2、拱部锚喷支护3、拱部衬砌4、中核开挖5、下部开挖6、边墙锚喷支护及衬砌7、灌筑仰拱上下导坑法 1、下导坑开挖2、上弧形导坑开挖3、拱部锚喷支护4、拱部衬砌5、设漏斗，随着推进开挖中核6、下半部中部开挖7、边墙开挖8、边墙锚喷支护衬砌 31754622467156873开挖方法名称图 例开挖顺序说明上导坑法 1、上导坑开挖2、上半部其他部位开挖3、拱部锚喷支护4、拱部衬砌5、下半部中部开挖6、边墙开挖7、边墙锚喷支护及衬砌 单壁侧导坑法（中壁墙法）1、先行导坑上部开挖2、先

22、行导坑下部开挖 3、先行导坑锚喷支护钢架支撑等，设置中壁墙临时支撑（含锚喷钢架）4、后行洞上部开挖5、后行洞下部开挖6、后行洞锚喷支护钢架支撑7、灌筑仰拱混凝土8、拆除中壁墙9、灌筑全周衬砌 56623124793652711开挖方法名称图 例开挖顺序说明双侧壁导坑法 1、先行导坑上部开挖2、先行导坑下部开挖 3、先行导坑锚喷支护钢架支 撑等，设置临时壁墙支撑4、后行导坑上部开挖5、后行导坑下部开挖 6、后行导坑锚喷支护钢架支撑 等，设置临时壁墙支撑7、中央部拱顶开挖8、中央部拱顶锚喷支护钢架支撑等9、10、中央部其余部开挖11、灌筑仰拱混凝土12、拆除临时壁墙13、灌筑全周衬砌 131181

23、239410576注：图中省略了锚杆；图中所列方法为基本开挖方法，根据具体情况可作适当变换。第三节第三节 山岭隧道开挖山岭隧道开挖一、基本要求与掘进方法一、基本要求与掘进方法 隧道开挖可分为两类：一类是只有一个工作面的导坑开挖；另一类是有多个工作面的扩大开挖。隧道开挖作业（指钻爆开挖）包括：钻眼、装药、爆破等几项工作内容。（一）、隧道开挖基本要求（一）、隧道开挖基本要求（1）必须先探明隧道工程地质和水文地质情况，才可进行隧道开挖；（2）断面不宜欠挖。开挖轮廓要预留支撑沉落量和变形量，以防止出现净空不够的情况；（3）采用先拱后墙程序施工时，下部开挖的厚度及用药量应严格控制，并采取防护措施避免损伤

24、拱圈；（4）隧道洞身开挖，必须清除浮石。除完整坚硬岩层外、均应作好支撑，不良地质地段应结合地形开挖侧向安全洞；（5）合理确定开挖步骤和循环尺寸，保持各开挖工序相互衔接，均衡施工；（6）开挖断面尺寸应符合设计要求。开挖作业中，不得损坏支护、衬砌和设备，并应保护好测量用的测点；（7）岩石隧道的爆破，应采用光面爆破或预裂爆破技术，施工中应提高钻眼效率和爆破效果，降低工料消耗。爆破后，对开挖面和未衬砌地段应进行检查，对可能出现的险情，应采取措施及时处理。对有瓦斯溢出的隧道，应根据工点的地质情况，瓦斯溢出程度和设备条件，制定适宜的施工方案；（8）隧道双向开挖接近贯通时，两端施工应加强联系，统一指挥，并采

25、取浅眼低药量，控制爆破。当两开挖面间的距离剩下5m时，应改为单向开挖，直到贯通为止；（9）上行线与下行线双洞开挖时，应根据两洞轴线间距、洞口里程距离，地质条件及其它自然条件，选择适宜的施工方法，确定好两洞开挖的时间差，并采取措施防止后行洞开挖对先行洞周壁产生不良的影响。（二）山岭隧道施工掘进方式（二）山岭隧道施工掘进方式 山岭隧道施工的掘进方式是指对坑道设计断面内岩、土体的破碎及挖除方式方法。目前，常用的掘进方式方法有三种：钻眼爆破掘进、单臂掘进机掘进和人工开挖掘进。一般山岭隧道最常用的是钻眼爆破并配合人工掘进。钻爆掘进较为经济和常采用，但对围岩扰动大，尤其对破碎软弱围岩的稳定性不利；机械掘进

26、对围岩扰动小，速度较快，但机械和设备投资较大；人工掘进对围岩扰动最小，但掘进速度慢，工人劳动强度太大。实际工程，掘进方式的选择，应充分考虑被挖掘岩体的坚固性及围岩的稳定性，选择经济快速，又不会严重影响围岩稳定性的掘进方式。由于洞内地质情况千变万化，所以三种基本掘进方式要配合采用，要机动灵活的采用。目前，在山岭隧道工程施工中，尤其是石质岩体时多数采用钻爆掘进。因此，必须做好钻爆设计，掌握采用先进的爆破技术。二、隧道开挖钻爆设计和钻眼机具二、隧道开挖钻爆设计和钻眼机具 （一）钻爆设计 钻爆设计应根据隧道工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环尺寸、钻眼机具、爆破材料和出渣能力等因素综合考虑。1、

27、钻爆设计内容钻爆设计内容有：炮眼（掏槽眼、辅助眼、周边眼）的布置、数目、深度和角度、装药量和装药结构、起爆方法和爆破顺序等。2、钻爆设计图钻爆设计图包括：炮眼布置图，周边眼装药结构图、钻爆参数表、主要技术经济指标及必要的钻爆设计说明书等。钻爆作业必须按照钻爆设计进行钻眼、装药、接线和引爆。（二）钻眼机具（二）钻眼机具在山岭隧道施工中，钻爆掘进中常使用的凿岩机有：风动凿岩机和液压凿岩机，还有电动凿岩机和内燃凿岩机，但比较少采用。其工作原理都是利用镶嵌在钻头体前端的凿刃反复冲击并转动破碎岩石而成孔。凿岩机有的可以通过调节冲击功率和转动速度大小，以适应不同硬度的石质，达到最佳的成孔效果。凿岩台车安装

28、在一个专门的移动设备上，实现多机同时作业，称为凿岩台车。凿岩台车按其走行方式可分为轨道走行、轮胎走行式及履带走形式；按其结构形式可分为实腹式和门架式两种。工程中应用较多的为实腹结构轮胎走行的全液压凿岩台车，如图3-1所示。图图3-1 3-1 凿岩台车（实腹、轮式）凿岩台车（实腹、轮式）三、爆破材料三、爆破材料隧道工程中使用的爆破材料有炸药、雷管、导爆索、继爆管及起爆材料等。（一）隧道常用炸药有：铵锑炸药、奖状炸药、乳化炸药、硝化甘油炸药。（二）起爆材料常用的有：导火索与火雷管、电雷管、塑料导爆管与非电毫秒雷管。有关资料统计表明以上三种起爆系统费用比例为，导爆管系统:电系统:导爆索系统=1:1.

29、2:30，故隧道施工一般采用导爆管系统。四、出渣运输 首先出渣是隧道施工的基本作业之一。出渣作业能力的强弱在很大程度上影响隧道施工速度，因为出渣作业在整个作业循环中所占时间约40%60%。出渣作业包括：装渣、运渣与卸渣三个环节。（一）装渣 隧道施工常用的几种装渣机有：翻斗式装渣机、蟹爪式装渣机、立爪式装渣机、挖斗式装渣机、铲斗后卸式装渣机和铰接式轮胎装渣机。（二）运输隧道施工的洞内运输（出渣和进料）方式分为有轨式和无轨式，应根据隧道长度、开挖方法、机具设备、运量大小等选用运输方式。有轨运输是铺设小型钢轨轨道，用轨道式运输车出渣和进料。有轨运输大多采用电瓶车或内然机车牵引，有少量为人力推运，采用

30、斗车或梭式矿车运石渣，是一种适应性较强的及较为经济的运输方式。第四节第四节 防水隔离层及二次衬砌施工防水隔离层及二次衬砌施工隧道在开挖时或在喷射混凝土施工后，有渗漏水出现，以及在隧道开挖时或喷射混凝土施工后虽未发生渗漏水现象，但隧道工程中，地下水的存在是必然的，根据围岩的状况，将来仍有可能出现渗漏水地段，都必须设置相应衬砌防水工程。尤其对于隧道洞口段，为保证充分安全，不管有无渗漏水发生都要设置防水工程。衬砌防水工程可采用浇注抗渗混凝土与铺设防水层相结合的办法进行处治。抗渗混凝土是混凝土中掺加BR型等增强防水剂，可提高防水抗渗效果。防水层一般采用外帖式防水层。对复合式衬砌，设置夹层防水层；防水材

31、料常用合成树脂与土工布聚合物制作的防水薄膜和防水板；防水板分橡胶防水板、塑料防水板。隧道施工多采用塑料防水板，所以本节主要介绍塑料板防水层及二次衬砌施工。一、防水隔离层铺设一、防水隔离层铺设 1、塑料防水层铺设前准备工作 （1）测量隧道开挖断面，对欠挖部位应加以凿除，对喷射混凝土表面凹凸显著部位应分层喷射找平；外露的锚杆头及钢筋网应头齐根切除，并用水泥砂浆抹平。喷射混凝土表面凹凸显著部位，是指矢高与弦长之比超过1/6的部位应修凿、喷补、使混凝土表面平顺。应检查塑料板有无断裂、变形、穿孔等缺陷，保证材料符合设计、质量要求。（3）应检查施工机械设备、工具是否完好无缺，并检查施工组织设计是否科学、合

32、理等。2、塑料板防水层铺设主要技术要求（1）塑料板防水层施作，应在初期支护变形基本稳定和在二次衬砌灌筑前进行。开挖和衬砌作业不得损坏已铺设的防水层。因此，防水层铺设施作点距爆破面应大于150m，距灌筑二次衬砌处应大于20m；当发现层面有损坏时应及时修补；当喷层表面漏水时应及时引排。（2）防水层可在拱部和边墙按环状铺设，并视材质采取相应结合方法。塑料板宜用爆接，搭接宽度为10cm，两侧焊缝宽应不小于2.5cm（橡胶防水板粘接时，其搭接宽度为10cm，粘缝宽不小于5cm）。（3）防水层接头处应擦干净，塑料防水板应用与材质相同的焊条焊接，两块塑料板之间接缝宜采用热契焊接法，其最佳焊接温度和速度应根据

33、材质试验确定。聚氯乙烯PVC板和聚氯乙烯PE板焊接温度和速度，可参考表3-2所列。防水层接头处不得有气泡、折皱及空隙；接头处牢固，强度应不小于同一种材料（橡胶防水板应用粘合剂连接、涂刷胶浆应均匀，用量应充足才能确保粘合牢固）。P PV VC C 板板、P PE E 板板最最佳佳焊焊接接温温度度和和速速度度 表 3-2 材质 项目 PVC 板 PE 板 焊接温度（C）130180 230265 焊接速度（m/min）0.5 0.130.2 （4）防水层用垫圈和绳口吊挂在固定点上，其固定点的间距：拱部应为：0.5m0.7m，侧墙为1.01.2m，在凹凸处应适当增加固定点；固定点之间防水层不得绷紧，

34、以保证灌筑混凝土时面板与混凝土能密贴。（5）采用无纺布做滤层时，防水板与无纺布应密切叠合，整体铺挂。（6）防水层纵横向一次铺设长度应根据开挖方法和设计断面确定。铺设前宜先行试铺，并加以调整。防水层的连接部分，在下一阶段施工前应保护好，不得弄脏和损破。（7）防水层属隐蔽工程，灌筑混凝土前应检查防水层质量，做好接头记录和质量检查记录。3、塑料板防水层施工程序（见图3-2）4、塑料板应满足以下材质要求（1）塑料板的抗拉强度大于15Mpa，伸长率大于200%；（2）塑料板面无变色，波纹（厚薄不均）、斑点、撕裂、刀痕、小孔等缺陷；（3）塑料板可采用厚1.52.0mm,宽1.01.24m浅色的聚氯乙烯软板

35、。5、塑料板防水层类型（1）全封闭式（见图3-3所示）内轨顶面模注混凝土隧道中线防水混凝土避车洞线路中线内轨顶面a）线路中线聚乙烯板喷混凝土避车洞防水混凝土线路中线1mm厚聚乙烯板锚杆隧道中线线路中线b）模注混凝土图3-3 全封闭式拱墙部衬砌塑料板防水层a）拱墙部衬砌在第一层喷混凝土后设置防水层；b）模筑混凝土 在拱部、墙部衬砌及避车洞衬均设置塑料板防水层，隧底为防水混凝土；（2）半封闭式（见图3-4所示）。内轨顶面 防水混凝土线路中线防水混凝土聚乙烯板线路中线避车洞隧道中线模注混凝土306、铺设塑料应具备的条件（1）喷射混凝土的开挖面轮廓，严格控制超挖、欠挖必须凿除，有不平处应加喷射混凝土或

36、用砂浆抹平、做到喷层表面基本圆顺，个别锚杆或钢筋头应切断，并用砂浆覆盖；（2）隧道开挖中因坍方掉边造成的坑洼或岩溶洞穴，必须回填处理，并待稳定后再行铺设塑料防水层。7、塑料板防水层搭接方法（1）环向搭接即每卷塑料板材沿衬砌横断面环向进行设置。（2）纵向搭接 板材沿隧道纵断面方向排列。纵向搭接要求成鱼鳞状、以利于排水，见图3-5所示，止水带安装，见3-6图。图7-25 止水带安装位置止水带聚乙烯板图7-24 聚乙烯板纵向搭接1/2设计衬砌厚度模板喷混凝土待灌混凝土空间钢筋卡挡头板8、塑料板防水层质量检查方法塑料板防水层施工，必须建立健全的质量检验机制，并认真而负责填写隐蔽工程核查验收证。塑料板防

37、水层可按隧道工程的防水等级，采用不同的质量检查方法（见表3-2所列）。3-5 聚乙烯板纵向搭接3-6 止水带安装位置塑料板防水层质量检查方法塑料板防水层质量检查方法 表 3-2 检查方法 检 查 内 容 使 用 范 围 直 观 检 查 用手托起塑料板，看其是否与喷射混凝土层密贴 看塑料板是否有被划破、扯破、扎破等破损现象 看焊缝宽度是否符合要求，有无漏焊、假焊、烤焦等现象 外露的锚固点（钉子）是否有塑料片覆盖 一 般 防 水 要求的工程 焊 缝 检 查 项同上 每铺设 2030 延长米，剪开焊缝 23 处，每处 0.5m。看其是否有假焊、漏焊现象 有 较 高 防 水要求的工程 漏 水 检 查

38、项同上 焊缝采用双焊缝，进行压水（气）试验，看其有无漏水（气）现象 有 特 殊 防 水要求的工程 质量检查中发现的问题，除应详细记录外，应立即进行修补，不合格者坚决返工，工程质量，责任重于泰山。9、塑料板防水层保护措施（1）在二次衬砌前，严禁在铺设塑料板防水层的地段进行爆破作业；（2）模筑混凝土时，严禁模板、堵头等损坏塑料板防水层。10、喷涂防水层施工技术要求（1）喷涂防水层前应对基面进行冲洗、堵漏处理，使基面无浮碴，灰尘及渗漏水；（2）喷涂防水层应分层施工，每层厚度约0.5mm，表面晾干后再喷下一层，总厚度不应小于2mm；（3）喷涂防水层施作后，应在其表面喷10mm20mm水泥砂浆保护层。二

39、、二次衬砌混凝土施工要点二、二次衬砌混凝土施工要点在公路隧道及地下工程中常用的支护衬砌形式主要有：整式衬砌、复合式衬砌及衬砌。整体式衬砌即为永久性的隧道模筑混凝土衬砌（常用于传统的矿山法施工）；复合式衬砌是由初期支护和二次支护所组成，初期支护是帮助围岩达成施工期间的初步稳定，二次支护则是提供安全储备或承受后期围岩压力。初期支护主要承载结构设计与施工；二次支护在类以及以上围岩时按安全储备设计；在类围岩时，则按承受后期围岩压力结构设计与施工，并均应满足构造；锚喷衬砌的设计基本上同复合式衬砌中的初期支护的设计，只是应增加一定的安全储备量（主要适用于类围岩及以上围岩条件）。整体式衬砌和锚喷衬砌施工，已

40、分别在第五章第三节及本章第七节作了介绍，在此着重介绍复合式衬砌中的二次支护施工。由于地质条件复杂多变，尤其是在稳定性很差的类围岩中，单靠工程类比法进行设计去施工，不能保证衬砌结构的可靠性和合理性。按照现代支护理论和新奥法施工原则，作为安全储备的二次支护是在围岩或围岩加初期支护稳定后及时施作的，此时隧道已成型，因此二次支护多采用顺作法，即由下向上，先墙后拱顺序连续灌溉。在隧道纵向需要分段支护，分段长度为9m12m。二次衬砌多采用模筑混凝土作为层衬砌结构。由于时间因素影响很多，二次衬砌和仰拱的施作，直接关系到衬砌结构的安全。过早施作会使二次衬砌承受较大的围岩压力，拖后施作会不利于初期支护的稳定。因

41、此，在施工中通过监控、量测（监控量测内容将在本书后面第九章介绍），掌握围岩与支护结构的变化规律，及时调整支护与衬砌设计参数，并确定二次衬砌和仰拱的施作时间，使衬砌结构安全可靠。（一）二次衬砌混凝土施工主要技术要求（一）二次衬砌混凝土施工主要技术要求二次衬砌混凝土施工除应遵守公路隧道施工技术（JTJ042-94）有关规定外，尚应符合下列要求：（1）混凝土混合料必须同时输入搅拌机；（2）采用混凝土拌和楼、搅拌车及泵车送混凝土时，要求搅拌在输送混凝土时不得停拌，自进入拌和机至卸出的时间，不得超过混凝土初凝时间的一半；（3）初期支护基本稳定后，应及时修筑二次衬砌，当混凝土强度达到2.5Mpa时即可脱模

42、。（二）二次衬砌施作时间确定（二）二次衬砌施作时间确定二次衬砌的施作时间，根据国家标准锚杆喷射混凝土支护技术规定（GBJ8685）规定，应在围岩和锚喷支护变形基本稳定后进行。主要条件是：（1）位移速率有明显减缓的趋势；（2）拱脚附近水平收敛小于每天0.2mm；（3）已产生的位移占总位移量的80%以上。其位移与位移速率是以采用机械式收敛计实测数据为依据的。水平位移与拱顶下沉速度，以安全考虑，是指至少7d的平均值，总位移值可由回归分析计算求得。自稳性很差的围岩，可能在较长的时间达不到上述基本稳定的条件，喷混凝土将会出现大量明显裂缝，而支护能力难以加强，此时则应及早施作仰拱，以改变围岩变形条件。若围

43、岩仍不能稳定，应提前施作二次衬砌，以提供支护抗力，避免初期支护坍垮。如二次衬砌仅作为保护防水层的不承重结构，其厚度小、自重轻，无论单、双车道隧道，当混凝土强度达到2.5Mpa时，即可拆模。（三）泵送混凝土施工技术要求（三）泵送混凝土施工技术要求1、泵送混凝土坍落度（1）振动时通常为8cm12cm；（2）不振捣时通常为15cm21cm。2、最小水泥用量管径分别为100mm、125mm和150mm时，其最小水泥用量分别为280kg/m3、290kg/m3及300kg/m3。3、石子粒径管径分别为100mm、125mm和150mm时，其石子粒径分别为小于或等于20mm、25mm和40mm。4、泵送物

44、含气量应为5%左右为宜（四）普通防水混凝土施工技术要求（四）普通防水混凝土施工技术要求 （1）采用的水泥标号不应低于325号；（2）水量用量不得少于280kg/m3（无外掺料）；（3）水灰比不应大于0.6 （4）细骨料宜用中砂，其砂率应高于扑混凝土5%8%；（5）混凝土粒径0.16mm以下的砂，应占骨料总重量的5%左右。（五）泵送防水混凝土施工技术要求（五）泵送防水混凝土施工技术要求 泵送防水混凝土施工，除应按前述泵送混凝土施工技术要求进行 外，尚应满足下列要求：（1）采用的水泥标号不应低于325号；（2）水泥用量为360kg/m3（无外掺料）；（3）骨灰比宜采用5:1，灰砂比不应小于1:2.

45、8（冬季施工时，应 适当降低水灰比）；（1）砂率应高于普通防水混凝土5%左右；（2）每m3混凝土中，粒径0.325mm以下的砂不得少于400kg；（3）加剂宜选用减水缓凝型，其掺量应冬夏有别，冬季施工时应掺用加气剂。（六）防水混凝土施工缝处理方法（六）防水混凝土施工缝处理方法1、防水混凝土施工缝概念及处理防水混凝土施工缝，是衬砌防水混凝土间隙灌注时造成的。对其施工缝的处理，浇筑第二层防水混凝土前，一般用钢丝刷将底层混凝土刷毛，或在第二层混凝土浇筑后4h12h内，用高压水将混凝土表面冲洗干净。再浇灌时，应先刷水泥浆两遍，再铺设1cm厚砂浆（用原混凝土的配合比，除去粗集料），过半小时以后即可继续浇

46、筑第二层防水混凝土。隧道工程二次衬砌背面的防水混凝土施工缝与伸缩缝、沉降缝一样，对隧道漏水有重要影响，所以均必需注意处理。防水混凝土的施工缝须作防排水处理，一般可采用塑料止水带或橡胶止水带，基本无水地段可采用企口式或台阶式施工缝。2、止水带的品种和选用止水带品种较多，有651型塑料止水带，86-1型、86-2型中埋式橡胶止水带，以及设置在第二次衬砌外面的背面带排水槽的橡胶止水带等，可经技术经济比较后选用。如设置止水带后仍有渗漏水时，则需进行堵漏或设置排水暗槽进行处理。防水混凝土的掺抗标号，有较高防水要求的工程不宜低于B6，有特殊防水要求的工程不宜低于B12。3、橡胶止水带技术性能指标要求 硬度

47、6065邵氏度；抗拉强度17.6519.61Mpa；伸长率450%以上；老化系数0.85以上；耐寒性-45。钢筋卡止水带模板已凝固的混凝土挡头板拆除前位置下一环（2）将制成的钢筋卡，由待灌混凝土侧向穿入，内侧卡紧止水带之半，另一半止水带平靠在挡头板上（见图3-6所示）；（3）待混凝土凝固后拆除挡头板，将止水带靠钢筋拉直、拉平，然后弯钢筋卡套上止水带（见下图所示）。（七）止水带施工安设工艺（七）止水带施工安设工艺 止水带的安设工艺，应视现场施工机具而定。当采用模板台车与泵送混凝土时，宜采用如下的止水带安设工艺：（1）沿设计衬砌轴线，每隔不大于0.5m钻一直径为12mm的钢筋孔；下环止水带定位下环

48、止水带定位（八）初期支护与二次衬砌间空隙处理（八）初期支护与二次衬砌间空隙处理初期支护内轮廓与二次衬砌外轮廓间应紧密结合。由于超挖、坍塌等和原因造成两者之间可能有空隙时，可采用以下几种办法处理，以增强初期支护与二次衬砌之间的粘结。1、用同级混凝土回填密实当空隙不超过允许超挖量时，或由于初期支护施工后洞体净空收敛未达到设计预留变形量时，应根据实际轮廓选择增大加宽值，或以同级混凝土回填密实。2、采用贫混凝土回填当超挖较大，用上述方法不能满足初期支护与二次衬砌间密贴的要初期支护钢丝网或背板钢支架喷射混凝土钢筋网锚杆求时，拱脚及墙基以上1m范围内采用同级混凝土回填密实，其余部分可根据空隙大小分别选用同

49、级混凝土、浆砌片石或贫混凝土回填。3、采用背板，钢支架，钢支撑等 当为较大空隙或坍塌处，应加强初期支护，使其充分稳定后方可进行二次衬砌。此时，较大的空隙或坍塌处所不宜采用一般填料，以避免二次衬砌的局部承载过大，而应增设锚杆钢筋网喷混凝土等措施（如图3-8所示），以加强初期支护与二次衬砌间的支撑接触。（九）防止和减少二次衬砌开裂主要措施（九）防止和减少二次衬砌开裂主要措施（1）混凝土加减水剂、膨胀剂或用膨胀水泥由于混凝土收缩和水泥水化发热，使混凝土灌注后温度上升，经3d5d后温度下降等原因，使衬砌受拉超过混凝土极限强度后而出现裂缝。在混凝土中加减水剂、膨胀剂，可以减少单位水泥和水的用量，因膨胀混

50、凝土压密实，从而减少混凝土的收缩应变等。（2）初期支护与二次衬砌间，设置隔离层或低标号砂浆后，减少对二次衬砌的约束。设置防水隔离层，可以使衬砌支护与二次衬砌之间不传递切向力，因此对防止二次衬砌开裂有很大作用。但在辅设防水隔离层之前，应用喷射混凝土或水泥沙浆将初期支护表面大致整平，以改善二次衬砌的条件。但是防水隔离造价较贵，应作经济技术比较。（3）改进混凝土的灌筑工艺和提高其施工技术水平，并加强混凝土震捣和养护，精心施工，以提高混凝土衬砌的施工质量。（4）可在易开裂部位加设少量钢筋，使混凝土裂缝分散而裂缝宽度不超过允许值。（5）在改进混凝土施工工艺同时，可放慢灌注速度，并在两侧边墙对称分层灌注混