隧道工程课题研究论文(五篇)：软弱围岩隧道工程进洞施工技术应用、公路隧道工程断层破碎带技术实践…

隧道工程课题研究论文（五篇）

内容提要：

1、软弱围岩隧道工程进洞施工技术应用 2、公路隧道工程断层破碎带技术实践 3、市政隧道超欠挖原因及控制措施 4、市政隧道二衬拱顶脱空预防措施 5、高速铁路隧道工程机制砂应用 全文总字数：20430 字

篇一：软弱围岩隧道工程进洞施工技术应用

软弱围岩隧道工程进洞施工技术应用

摘要：隧道施工环境复杂，遇破碎状、风化较严重的围岩地质条件时，将明显加大施工难度，不利于施工进程的正常推进，甚至诱发安全事故。其中，洞口段的围岩地质条件普遍较差，更不利于正常成洞，需要精准匹配施工技术，通过技术的驱动作用高效开展各项工作。鉴于此，文章以大断面软弱围岩隧道工程实例为依托，重点对综合进洞施工技术展开探讨，包括洞口降水、边仰坡开挖、超前大管棚支护、双侧壁导坑法进洞等内容，阐述施工技术要点，最终取得了良好的施工效果，以供相关项目参考。

关键词：隧道工程；大断面；软弱围岩；综合进洞；施工技术 1工程概况

某大断面双线隧道全长2424m，洞身高11.56m、洞身宽14.32m，进、出口均为斜切式洞门。隧道进口114m，洞身30m内的埋深5～13m不等。现场施工状况表明，在完成25m的大管棚施工准备进洞时，现场环境出现异常，洞口边仰坡有变形开裂问题，最大达8cm，因现场施工环境的变化，常规的进洞方案缺乏可行性，经多方商讨后，决定采用洞口降水、边仰坡开挖、超前大管棚支护、双侧壁导坑法等多项与现场环境相适宜的技术手段，以此保证隧道进洞的安全性。

2洞口降水

根据隧道进口段的地质勘察结果可知，下伏基岩为全风化花岗岩富水层，该范围内的地下水含量较高，为实现安全施工的目标，首当其冲的工作在于有效减小地下水的干扰。对此，沿洞口两侧各设一排降水井，每排4眼、间距6m，设备选用的是2.5kW潜水泵，每井一台。

3边仰坡开挖

隧道进口段分布较多的软弱围岩，同时边坡土层性质较差，以软塑状为主，单次开挖量偏大时易诱发滑塌事故。对此，遵循的是分层开挖的原则，层高控制在1～2m。逐层依次施工，每完成一层开挖作业后，随即采取锚网喷防护措施，选用φ8mm钢筋网、间距25cm×25cm；拌制混凝土并及时用于喷射，厚度控制在8cm；并设置φ42mm

小导管，每根长度取4.5m，于管壁上钻进φ8mm出浆孔；灌注施工所用材料为水泥水玻璃浆液，注浆压力1.5MPa[1-3]。

4超前大管棚支护 4.1基本参数

（1）钢管选用的是热轧无缝钢管，壁厚为8mm。（2）钢管接头采用的是丝扣连接的方法，螺纹段长度至少达15cm，相邻接头错开至少1.0m，同一截面的接头数需在50%以内。（3）钢管上钻注浆孔，相邻两孔间距取15～20cm，但钢管的尾部以及镂空部2.0m处不予以钻孔。（4）管棚管距控制过程中，环向间距取40cm，钢管总量共41根，外插角1～3°。

4.2管棚的套拱参数

在大管棚超前支护施工中，固定端为重点内容，该部分为3榀I18混凝土套拱导向墙。导拱内设长为2m的140mm×5mm导向钢管，总量为41根。

4.3管棚的施工工艺流程

搭设平台→测量放样→制安I18钢架→固定I40导向管→浇筑套拱混凝土→钻孔→制安φ127mm管棚钢管→注浆→止浆封孔。

4.4管棚的施工

以I18钢架为基础材料，搭建管棚施作平台，为后续施工创设良好的基础条件，以便高效完成钻孔、钢拱架安装等相关工作。为充分发挥出管棚的平台作用，在搭建时需加强质量控制，保证其具有足够的稳定性。

4.5测量放样

（1）钢拱架的测量放样。重点内容为纵向中轴线的位置、拱架脚的高程、拱架的纵向间距。（2）导向管的测量放样。首要工作在于确定导向管的平面位置，利用坡度板完成对导向管的倾角设定工作，期间辅以水准尺检验，确保无误。对于导向管的外插角，较适宜的是前后差距法，根据施工要求，以1～3°为宜。关于超前大管棚的布置情况如图1所示。（3）I18钢拱架的制安。共包含3个节段，在各自的端部焊接钢板，利用螺栓等相关零部件稳定拼接，以构成完整的拱架结构。对于曲线单元节段的制作及安装工作，其对作业精度提出更高的要求，宜利用型钢弯曲机加工。为保证钢拱架的稳定性，要求其所在位置的基岩面具有平整、稳定的特点。（4）导向管施工。根据施工要求，选用的是长为2m的140mm×5mm钢管，利用φ22mm钢筋将其稳定固定在拱架处。（5）立模浇筑。以模注泵为主要施工设备，由该装置组织套拱的混凝土浇筑作业。立模的关键作业内容为内模、外模及端头模，但在模板安装期间易产生扰动性影响，可能会出现导向管堵塞现象。对此，需要加强对导向管孔口处的防护，以免在立模过程中出现杂物落入管内的情况。（6）管棚钻孔。以液压钻

为主要施工设备，适配φ15cm的钻头，首先以低压、低速的状态钻进1.0m，随后视实际情况合理调整。钻孔期间加强质量检验，根据实际情况判断，若存在问题则及时处理。详细记录各项数据，作为后续质量分析的关键依据。钻孔过程中各类残渣易堆积在孔内，不利于后续的正常施工，因此钻孔后需随即用高压气体清理孔内杂物，直至孔内沉渣被控制在许可范围内为止。大管棚注浆施工中，所用材料以水泥砂浆为宜，按0.8～1的水灰比拌制，按自下而上的顺序依次注浆，全过程中根据实际情况适当调整注浆压力，初期以0.8～1MPa为宜，终压可提升至2MPa，并做到一次注浆成型。为保证注浆施工质量，要求压浆管可有效伸入孔底，以保证压浆的饱满性。随着水泥浆液的逐步凝固，待其达到设计强度的70%后，可以组织洞身拱部的开挖作业[4]。

5双侧壁导坑法进洞

隧道进洞施工采用的是双侧壁导坑法，整个断面的施工分为10个部分。按照先①②部、后③④部、再⑤⑥部、最后⑦⑧⑨⑩部的顺序依次开挖。纵向台阶长3～4m，左右侧壁导坑错开5～7m。加强各道工序的衔接，初期支护紧跟开挖，尽可能做到尽早封闭成环。关于具体的施工示意图如图2所示。施工工艺流程如下：（1）组织①部的开挖作业，在导坑周边设置支护装置，即初喷4cm厚的混凝土，将钢架架设到位，设置锁脚锚杆，按设计图纸要求安装I18横撑。待完成径向锚杆的钻进作业后，复喷混凝土，直至其达到特定的厚度为主。

此后，再组织②部的开挖作业，喷射8cm厚混凝土，用于完全封闭掌子面，导坑周边喷4cm厚的混凝土。根据钢架的实际情况采取接长措施，架设I18临时钢架，将锁脚锚杆安装至指定位置，再设置I18横撑。在完成径向锚杆的钻孔作业后，复喷混凝土，以保证其能够满足设计厚度要求[5]。（2）组织③部的开挖作业，将导坑周边的支护装置设置到位；再开挖④部，依然设置支护结构，具体方法同上，此处不再赘述。（3）以弱爆破的方式开挖⑤部，在隧底周边喷4cm厚的混凝土；适当接长钢筋，完成混凝土的复喷作业，直至其满足厚度要求为止。滞后于④部一段距离，依然以弱爆破的方式开挖⑥部，在隧底初喷混凝土，此阶段厚度按4cm控制，再进一步复喷，直至满足设计厚度要求为止。（4）充分利用前一循环架立的钢架，于该处开展小导管超前支护作业，再开挖⑦部，喷混凝土以达到封闭掌子面的效果（厚度按8cm控制）。导坑周边初喷混凝土的厚度为4cm，架立拱部钢架，完成锚杆的钻孔作业后，进一步复喷混凝土，直至其满足厚度要求为止；此后，开挖④部，喷射混凝土以封闭掌子面，厚度依然按8cm控制。（5）经前述施工后，开挖⑨部，喷射8cm厚的混凝土，用于封闭掌子面，发挥出防护的作用；最后，再对⑩部进行开挖，先初喷4cm的混凝土，按规范将钢架安装到位，此后再复喷混凝土，直至其可以满足设计厚度要求为止。

5.1支护施工

支护采用到锚杆、网喷、钢拱架。在应用RD25N中空锚杆注浆的方法后有效加固围岩。锚杆长度4.5m，按照1.0m的间距有序布设，为保证锚杆的稳定性，将拱墙处的锚杆尾端焊接至钢拱架上，安排径向注浆，通过浆液的应用改善围岩的状态。钢拱架以I20a工字钢为原材料制作而得，间距50cm，环向按100cm的间距设置φ20mm钢筋，钢拱架底部铺设枕木垫块，增强钢拱架的稳定性，避免下沉。此外，对钢拱架做加强处理，即在其两侧设置两排锁脚锚杆（φ22mm锚杆、长5m）。喷射施工材料选用的是C25混凝土，厚度按25cm予以控制，采用湿喷法分层施工。首先喷射钢拱架背后，再转向钢拱架中间的区域。

5.2仰拱施工

开挖后及时施作仰拱，采用弱爆破的施工方法，以挖掘机为主要的作业工具，辅以人工作业，实现精细化的修整。经过开挖后，若形态、稳定性均满足要求则及时施作锚杆，再立模、浇注仰拱混凝土。

5.3衬砌施工

软弱隧道围岩的稳定性不足、变形量较大，对衬砌施工的时间提出较高的要求，必须具有“适中性”。若时间偏早，围岩应力释放较小，易导致设置成型的衬砌结构受损；若时间偏迟，此时围岩已经发生较长时间的变形，幅度较大，容易导致结构失稳。结合实际情况来看，需在围岩变形减缓后及时施工衬砌，对应于位移-时间曲线上，

则指的是围岩变形速率从快转至平缓的拐点所对应的时间，但具体还需结合监测信息做进一步的分析。在选定合适的时间后，采用封闭整体式台车施工。

6结束语

综上所述，隧道洞口段的施工难度较大，具有埋深浅、地质条件差等局限性，而隧道施工的破坏性较强，在外部因素的作用下，易诱发隧道坍塌、边仰坡失稳等问题，且在软弱围岩地质条件中体现得更为明显。而在本文所论述的工程中，在合理应用综合进洞施工技术后，能够有效保证施工的安全性，在相对良好的环境下完成隧道的建设工作，所采取的施工技术具有可行性，可作为类似工程的参考。

参考文献

[1]陈拥军.郑万高铁苏家岩隧道软弱围岩加固及大断面开挖技术研究[J].国防交通工程与技术，2020（02）：39-43+29.

[2]纪鸿朋,王国靖,徐帅军.隧道软弱围岩大断面开挖支护施工工艺研究[J].公路交通科技（应用技术版），2020（07）：44-49.

[3]宋伟,杨东波,张晗,等.软弱围岩条件下特大断面隧道施工工法比选分析[J].市政技术，2019（01）：97-100.

[4]孙赞，田伟.超前管棚支护在软弱围岩隧道施工中的应用[J].工程建设与设计，2020（02）：63-.

[5]李小刚.大断面软弱围岩隧道综合进洞施工技术[J].山西建筑，2009（08）：334-336.

本文字数：4683

篇二：公路隧道工程断层破碎带技术实践

公路隧道工程断层破碎带技术实践

摘要:以某公路隧道工程项目实例为研究背景，分析对隧道穿越断层破碎带技术在该工程项目中的应用过程进行解析，首先探讨断层破碎带给隧道工程施工造成的影响因素，而后在分析穿越断层破碎带施工原则的同时，深入性的分析了该技术的应用过程以及施工质量控制要点，目的在于提高隧道工程的施工质量以及安全性。

关键词:公路工程;隧道施工;穿越断层;破碎带技术 1工程概况

某高速公路施工项目的1号隧道上设置有上下线，上行隧道长度为6102m，下行隧道长度为6144m。b标下行线的出口部分施工的路段长度为3285m，于2005年进行单口掘进作业，业主考虑到工期的要求，要保证在2011年1月全部竣工，所以整体施工工期是很短的，要求施工效率非常高。这个区域内分布着比较多的断层，断层内有两条较大的断层存在，宽度超出了50m的尺寸。断层情况分布也非常的不乐观，岩石破碎的问题比较严重，稳定性严重不足。内部岩石

饱和抗压强度经过测定为30MPa。因为两条断层都是比较大的，对于施工会产生很大的影响，所以要合理处理断层的问题。

2公路隧道断层破碎带施工技术 2．1施工方案的选择

断层处理环节，可以选择多种处理方式进行，但是每个断层的状态有着很大的差异，要结合具体情况选择合适的应对措施。首先，分析断层的性质;其次，对于施工范围内的机械设备应用情况做出全面的分析，也要了解当前施工人员是否能够满足现场断层处理的需要。隧道项目内分布着比较多的断层，经过综合分析，采用全断面开挖光面爆破的方法，支护施工应用的是钢拱架与挂网联合支护方法。使用C66G侧翻装载机装碴，各种材料的运输为自卸汽车。

2．2开挖

断层破碎带进行开挖作业环节，要按照设计方案和施工技术进行，保证各个环节有效的控制，可以消除安全隐患和问题。在工程实施环节，监控测量要随时进行，根据断层标准开挖作业，达到工程安全性的要求。在项目实施环节，开挖作业方式根据3层开挖作业方法实施，平台也分成3层，钻孔按照3部分同时开展实施，在该环节中，应用的是气脚式YT－28凿岩机做好钻眼作业施工。平台建立要满足车辆运输的要求，台车通过装载机牵引运行。该隧道项目内的断层破

碎区域内，设定为Ⅱ类围岩的形式，开挖作业阶段，要同时进行，总施工面积为104m2，根据要布设了146个炮眼。

2．3初期支护

开挖作业施工阶段，保证锚杆安装到规定的位置上才能开展作业。要保证支架钢拱架安装施工，然后就是喷射足量的混凝土材料，达到围岩稳定性的要求。在初期支护中，应该形成良好的支护能力，同时要做好施工管理和控制。断层内部围岩的发育有着一定的破碎性，所以在具体的开挖作业阶段，可以利用喷射混凝土的方法利用锚杆金属开挖的方式，开挖作业后立即展开掌子面清渣处理，然后就是做好断面的封闭施工，使用4．0mＲD25N锚杆。混凝土进行喷射作业施工完成之后，锚杆安装施工作业阶段要同时开展钢拱架的安装施工，此时要应用20号工字钢作为主要的施工材料，每榀间隔距离设定为75cm，同时还要在断面的部位上铺设钢筋网。钢拱架在加工制作时，通常是应用加工机械开展进行，两个滚轮要并排布置，保证安装施工的间隔距离为1．5m左右，滚轮对面需要设置100t的千斤顶，保证滑铁可以实现前后自由滑动运行，拱架的加工半径根据现场施工的情况做出必要的调整。滑铁前半部分设定为被动滚轮部件，确保加工阶段工字钢可以沿着滚轮逐步的滑动向前运行。在加工作业环节，3个操作人员同时进行，此时可以保证每日有约6～10榀钢拱架制作完成。在现场进行混凝土喷射施工中，可以选择应用槽喷法的方式进

行，洞外集中喷射作业，自卸汽车运输施工材料。这种作业方法的效率较高，可以达到施工速度的要求。

2．4超前支护

超前支护结构的主要制作材料就是无缝钢管，一般设定的长度尺寸应该是5m，在导管的前部位置上进行钻孔作业，孔径为10mm、钻孔的间隔距离设定为15cm，尾部应该预留30cm的距离不能设置注浆孔，这就是止浆段。导管的环向间隔距离设定在40cm，水平间隔距离为1m，注浆作业保持0．5～1．0MPa的压力。

2．5装碴及运输

装渣作业环节选择应用60t的装载机开展进行，还要设置一台PC200～5挖掘机协同工作，可以保证掌子面清理施工顺利的进行，利用自卸车把爆破之后的材料运输出去。

3施工注意事项

(1)工序安排。断层内各个部分的施工工序要合理组织安排进行，主要是根据锚喷构筑的方式开展实施，工序衔接紧密，施工顺利的进行，根据具体的施工原则实施。保证围岩达到全部稳定性的标准，保证现场施工的安全性合格，不会造成严重的安全事故问题。(2)初期支护要求。该方面工作在进行中，围岩应该做好封闭性处理，避免验收发生风化的问题。围岩结构的成型要保持柔性的要求，所以在施工

中应该保证这一方面符合要求。支护体系在安装施工环节，周边围岩的承载性能要达到技术标准，尽量的提升承载力，从而可以让支护作业有序的组织开展进行，提高现场的结构强度和标准。(3)大变形的处理。出现大变形问题时需要立刻停止掌子面，且及时做好支护出来。同时还需全面检测该区域工况，做好监测数据的收集整理。封闭处理完成之后，采用注浆加固的方式对变形问题处理，保证强度、安全性系数提升。(4)辅助工法。施工时若存在断层变化过大时，岩层破损度就会扩大化，且受到地下水的影响，在挖掘中难民会出现塌方相关问题，给工程的安全性操作的影响非常大。所以在施工之处，需要对相关工作面支护，必要时进行堵水处理，以提升项目的安全性。

4结语

总之，在公路隧道项目开展阶段，超前地质预报的实施对工程的质量、安全是非常重要的。通过超前预报能够切实的反映出工程地质的真实情况，对制定穿越断层破碎带技术方案确定有积极作用，能够避免各种安全因素给工程开展造成的影响。故而在隧道穿越断层破碎带技术应用环节，需要在做好超前预报的基础上，对技术优化，并且做好施工过程的质量、安全控制，方能提升隧道工程项目的进度和整体效果。

参考文献:

［1］王臣生．隧道穿越断层破碎带开挖支护的施工技术［J］．湖北理工学院学报．2018，(4)．41－43，59．

［2］康志鹏．特长隧道开挖及其支护施工技术分析［J］．建材与装饰．2017，(38)．245－246．

［3］张海刚．某隧道横穿断层破碎带围岩稳定性评价［J］．山西建筑．2017，(22)．172－173．

本文字数：3087

篇三：市政隧道超欠挖原因及控制措施

市政隧道超欠挖原因及控制措施

摘要：采用人工钻爆法进行隧道开挖施工，超欠挖是施工中不可避免的现象，也是施工质量和施工成本管理上的难点问题，以泉州南安芯谷市政项目扬子山隧道为背景，通过分析隧道超欠挖产生的原因，提出了减小或降低隧道超欠挖程度的措施，用以强化隧道管理，提高工程实体质量、加快作业进度、降低施工成本、提高经济效益。

关键词：隧道；超欠挖；原因分析；控制措施 1工程概况

泉州南安芯谷市政项目扬子山隧道设计等级为城市主干路，设计速度50km/h，隧道布设形式为分离式双向6车道+人行和非机动车道。

隧道内轮廓宽度为15.87m，Ⅴ级围岩浅埋段开挖跨度达18m以上，属于超大断面隧道施工。隧道左线起止里程为X1K0+292～X1K0+870，长度为578m，V级围岩长度140m，Ⅲ级围岩长度438m；隧道右线起止里程为K4+369～K4+925，长度为556m，其中V级围岩长度136m，Ⅲ级围岩长度420m。隧道进、出口以中风化花岗质混合岩为主，浅埋段采用双侧壁导坑法组织开挖；洞身段围岩主要为中风化花岗质混合岩，岩体较完整，自稳能力较好，采用上下台阶法组织施工[1]。

2影响隧道超欠挖的因素 2.1测量放线影响分析

测量是验证和控制超挖的基础，往往在实际施工中由于测量精度不高或操作不规范等原因导致超欠挖现象严重，甚至发生测量事故。测量放样影响超欠挖的因素具体表现在以下几点：①控制点制作精度不高，或较长时间未进行复测，实际由于环境变化等原因已出现较大偏差；②所用测量仪器自身精度较低，或仪器未按要求及时校核，实际精度不能满足使用要求；③未在开挖轮廓线上按周边眼的设计孔位放样或打点密度不够而产生钻孔孔位误差；④现场测量人员责任心不强或经验不足，未能根据具体围岩情况进行动态调整，导致连续超挖或连续欠挖，甚至一循环超挖，一循环欠挖的现象交替出现。

2.2钻眼精度影响分析

采用钻爆法掘进施工的隧道，钻眼精度是影响超欠挖的关键技术环节。超欠挖值H的大小与炮孔外插角ɑ、钻孔深度L和开孔位置高差值E之间的关系如式（1）所示：H=E+L×tan(ɑ)（1）拱部超欠挖值计算还需考虑隧道纵坡i%(纵坡与水平夹角为θ）的影响，计算公式如式（2）所示：H=E+L×[tan（ɑ）±tan（θ）]（2）当钻孔开口位置在设计轮廓线（按设计预留变形量）上时，E取零，在设计线以上取正值，否则为负值。钻孔开口位置示意图见图1。根据图1、式（1）、式（2）可知：外插角ɑ越大，钻孔深度L越长，超欠挖值H则越大；深度L根据循环进尺需求取值，外插角ɑ则与作业平台、钻孔工具及司钻工的操作水平等有一定影响关系。（1）人工钻爆法施工一般使用自制台架作为作业平台，施工时平台高低会直接影响拱部周边眼外插角ɑ大小，当平台位置过低或过高超过司钻工容易操作范围时，会导致钻机及钻杆产生上扬或下垂的角度，往往造成超挖或欠挖。（2）人工钻爆法施工所用YT28气动凿岩机的配套钻杆为锰钢材质，强度高、韧性好，但钻杆过长时受重力影响会在钻杆中部出现明显下弯现象，整个钻杆呈现出向下的弧线状。现场施工时，钻工为了方便直接使用长度3m以上的钻杆进行钻孔,钻杆端头会在开口位置形成较小的上扬角度，影响外插角ɑ的大小。（3）有经验的司钻工会综合考虑纵坡、作业平台高度及钻具性能等因素对外插角ɑ的影响，以便较准确地操作钻机、控制角度；相反，经验不足的司钻工进行周边眼钻孔施工，会有较大的超欠挖控制风险。

2.3爆破技术影响分析

爆破产生超欠挖的主要原因为爆破设计不当或未按既定方案施工：（1）设计不当主要体现在周边眼间距、装药量和装药结构几个方面，表现为孔距与最小抵抗线不匹配，单位炸药消耗量取值不合理，周边孔不耦合装药系数或大或小(合理的不耦合系数应使爆炸后作用在孔壁上的压力低于岩石的动抗压强度，而高于其动抗拉强度[2]。（2）未按既定方案施工主要为现场管理问题，周边眼布控间距不符合设计要求、装药结构不合理等引发炮孔壁超爆破坏或局部未爆出的现象，从而导致超欠挖；另外，作业人员担心达不到爆破效果而往往私自增加周边孔的装药量致使超挖，甚至出现局部坍塌的情况。

2.4地质条件影响分析

地质条件是客观条件，是确定爆破参数的基础依据，也是影响超欠挖的最主要因素。扬子山隧道施工从出口端进洞向进口方向掘进，施工至右洞K4+900～K4+886和K4+873～K4+862段，左洞

X1K0+815-791段时，岩层出现倾角约20°泥砂夹层，并随着施工向前掘进及埋深不断增大，此岩层产状由拱脚位置逐渐向拱顶方向上升。（1）此岩层产状在拱腰以下部位时，对超欠挖影响不是很大，爆破时会沿倾角方向出现挂口，造成局部小面积的超挖。（2）此岩层产状移动至拱顶时，其影响效果就不容轻视，爆破之后，泥质砂岩夹层在失去支撑的情况下，出现较大较明显的掉块现象，超挖主要由上方的泥质砂岩的厚度和位置控制。（3）软弱围岩或不良地质地段较大的炮孔间距、较大的循环进尺和较大的单孔装药量易造成超挖，

甚至引发垮塌。（4）节理较发育围岩地段，爆破作业后由于围岩应力的释放，会造成岩石节理张开。随着围岩原始稳定性的破坏，石块脱落岩层，在敲帮问顶时形成一定范围的坍塌或剥落，从而造成超挖[3]。

3超欠挖控制措施 3.1加强量测，精确布控

施工中，应尽可能选用高精仪器，并在规定期限内进行校核；洞外控制点须定期复测，确保基准点的精度要求；每循环开始均须进行放样，布控点位依照周边孔眼设计间距沿轮廓线依次测设；每循环开挖后及时进行断面扫描，为下循环开挖放线提供数据参考。

3.2强化管理，提高钻眼精度

上岗前应加强对司钻人员的教育培训，使其熟悉钻爆设计的相关设计参数，安排有经验的钻工进行周边孔操作，实行定人、定钻、定眼的方法并结合奖惩制度进行现场管控；操作平台及开挖台阶的高度应充分考虑司钻人员的身高情况，保证其在合理的高度范围内进行钻机操作；周边眼钻孔时，单孔深度超过3m时，应先采用长度≤2m的钻杆进行初钻，初钻完成后再换更长的钻杆钻至设计孔深。

3.3优化爆破设计，改善光爆效果

爆破设计时，仅依据经验或机械地照搬参数是难以有效控制超欠挖和提高爆破效果的。一般需要结合隧道实际的地质水文情况，采用工程类比法或现场试爆数值进行设计。实际施工中更需结合现场具体情况进行适当的动态调整，上一循环的光面爆破效果评价和分析，应为下一循环操作提供参考。隧道Ⅲ级围岩如图2所示，采用上下台阶法开挖。左洞上台阶开挖至桩号X1K0+710～X1K0+706.4时出现中风化煌斑岩，围岩节理裂隙发育，产生较大超挖现象。现场查勘后针对实际地质情况进行爆破参数调整，在X1K0+706.4～X1K0+704段掘进中超欠挖得到有效控制。开挖后使用断面仪对以上两个段落进行检测如表1所示。断面仪设置每0.5m一个测点（每个断面测45个点），通过断面展示软件计算出超挖量，再计算出该断面径向平均超挖值，X1K0+710～X1K0+706.4段计算超挖平均值18.1cm，X1K0+706.4～X1K0+704段计算超挖平均值5.7cm；经现场根据实际地质条件进行爆破参数动态调整后，每延米可以节省（0.181-0.057）×23=2.85m3的喷射混凝土。3.4重视地质条件，精准施策地质水文条件较差时，首先考虑辅助施工措施，采用超前锚杆或超前注浆小导管等对前方围岩进行预加固处理，防止开挖后掉块、坍塌；同时，控制单次爆破药量和循环进尺，减小对围岩的扰动；遇到拱部水平层或软弱围岩时，应适当缩小周边眼间距，减少单孔药量，采用空气间隔的方法进行全部或部分孔眼装药，并使用导爆索进行传爆；遇水施工且水量不大时，可在掌子面较低位置钻取排水孔眼，使用乳化炸药进行爆破。

4结语

钻爆法施工想要消除超欠挖是不可能的，只有通过加强管理、因地施策、不断提高作业精度等途径来尽可能控制或降低超欠挖的程度，以达到成本控制和提高经济效益的目的。

参考文献

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[2]陈文刚.有关隧道工程施工超挖的预防与控制的分析[J].城市建筑，2013（2）：112.

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本文字数：32

篇四：市政隧道二衬拱顶脱空预防措施

市政隧道二衬拱顶脱空预防措施

摘要：隧道二衬拱顶脱空造成衬砌受力形式变化，极大影响隧道质量和安全运营，是隧道工程中的常见质量隐患之一，如何有效控制二衬拱顶脱空成为控制隧道施工质量的关键。结合扬子山隧道二衬施工，分析了隧道拱顶脱空产生的原因，采用过程控制、扫描及相关监

测手段，有效预防隧道二衬拱顶脱空问题的产生，取得了良好的施工效果。

关键词：市政隧道；拱顶；扫描；监测；技术

隧道复合式衬砌结构基本遵循新奥法设计理念，达到衬砌结构、初支体系及围岩共同承载[1]。但施工过程中，二衬拱顶出现不同程度的空洞现象，这种现象往往非人为原因，主要由施工工艺本身及施工过程中预判程度不足造成的。若衬砌背后出现脱空现象，将削弱其支护强度，改变衬砌结构受力形式，造成应力集中，使衬砌局部受力加大，对工程造成极大的安全隐患。为克服隧道二衬拱顶脱空问题，在隧道工程发展过程中，开展了许多相关的设计施工措施，但隧道二衬拱顶脱空现象仍无法从根本上杜绝。因此，通过提升切实可行的工程对策，预防隧道二衬拱顶脱空现象的发生，对提高隧道工程施工质量具有重要意义。

1项目概况

某工程项目扬子山隧道建设标准为城市主干路，设计速度50km/h，为左右分离式隧道，双洞暗洞全长1050m。隧道衬砌类型为复合式衬砌，初期支护采用“钢锚喷”支护体系，二衬为钢筋混凝土结构，利用专用衬砌台车组织施工，台车长度10m。不同高度范围内设置共计28个500mm×500mm工作窗，拱顶均布设置3个Φ125mm混凝土浇注孔。

2成因分析

该项目二衬从出口向进口段浇筑，纵坡为人字坡。为避免拱顶下沉发生侵线，初支施工时，根据经验均会不同程度地预留沉降量。但沉降量具体能达到多少，往往很难预估，必然造成净空混凝土量无法精确计算。防水板施工时，因初支平整度存在差异，防水板松弛度的不同往往为拱顶出现脱空留下施工隐患；大断面隧道，因拱顶部位的横向坡度趋于平缓，混凝土流动性大打折扣，工人对混凝土灌注结束时机把握度大大降低，二衬拱顶脱空现象就会高频率的出现，成为隧道施工过程中难以避免的质量通病，后患无穷。

3防制措施

二衬拱顶脱空的出现是多方面原因综合造成的，施工时必须把控每个环节。通过初支平整度及防水板铺设控制、二衬混凝土方量精确计算、二衬混凝土浇筑措施及隧道拱顶防脱空预警技术等方面的研究，尽可能预防隧道二衬拱顶脱空现象的发生[2]。

3.1初支平整度及防水板铺设控制

喷射混凝土前，对钢架安装精确度进行控制，便于以钢架为基准面进行喷射施工。喷射作业好坏与喷浆手操作水平高低有很大关系，必须安排很有经验且有责任心的人担任。喷浆作业时，必须保证风压稳定，且喷浆头与受喷面保持适当距离，控制在1.0～1.5m，喷浆头角度尽量接近90°；喷浆按照分段分片、自下而上的方式进行。喷

浆要覆盖拱架，多余料及时刮平避免鼓包，凹陷处以两侧为基准补平。对于拱脚部位要着重处理，避免凝固导致大面积鼓包现象发生。防水板铺设时，根据初支平整度情况灵活调整松弛度，宁松勿紧[3]。合理控制热熔垫片固定点的间距并呈梅花形排列，防止在浇筑过程受下部混凝土“拉拽”的影响，使拱部的防水板紧绷脱离初支基面,形成空洞，造成拱顶脱空，如图1所示。

3.2二衬混凝土方量精确计算

出现二衬拱顶脱空的最直接原因是施工混凝土方量未达到设计方量。实际设计方量因在设计断面的基础上进行放大，加上施工误差，传统测量二衬混凝土方量因初支平整度的误差按照0.5m、1.0m、2.0m的间距断面核算，很难从根本上精确计算。这种混凝土方量控制在施工中对预防二衬拱顶脱空的作用就会大打折扣。为精确计算二衬设计混凝土方量，通过引入三维激光扫测技术，以降低隧道二衬拱顶出现脱空的概率。应用三维激光扫描仪，可以扫测出初支断面和二衬台车衬板断面，通过专用软件，将两个断面进行相减，可以准确算出二衬混凝土用量，指导现场二衬施工，有效避免因误判造成二衬拱顶浇筑不饱满的情况。该项目使用徕卡ScanStationP30/P40新一代超高速三维激光扫描仪。首先在二衬衬砌施工前，通过三维激光扫描仪扫测拟施工段左洞X1K0+465～X1K0+475的初支断面和相邻段已浇筑完成的二衬衬砌端头内弧，形成初支断面和二衬(已浇筑)端头扫测图。扫测点的密度可按需设置，该项目扫测点密度为3mm×3mm。然后在二

衬模板安装验收合格后，扫测二衬模板端头，形成二衬衬板内侧扫测面。数据扫描完成后，导入徕卡Modelspace软件进行预处理，形成三维扫测图，如图2所示。最后再将处理后的初支断面扫测图与二衬衬板扫测图导入徕卡监测系统专用软件，进行断面对比，生成超挖量，即该断面计算混凝土浇筑量。通过软件对比初支和二衬断面，可准确确定该段二衬浇筑混凝土需用量为159.36m3，按照50cm间距生成断面对比成果图（如图3所示）。而按照传统通过量测二衬端头厚度计算所需浇筑混凝土用量的方法，算得该段二衬浇筑混凝土用量为158.6m3，两者相差0.76m3。可见，通过三维激光扫测，更能全面体现二衬浇筑空间状态，可避免因误判造成混凝土浇筑不饱满。经三维激光专用软件准确算得拟浇筑混凝土用量后，通知商混站按照所需量进行混凝土拌制，现场浇筑混凝土时，严格按照计算量控制混凝土入模量，提高混凝土的饱满度，有效降低二衬拱顶脱空隐患。

3.3二衬混凝土浇筑控制措施

（1）改进台车行走方式。二衬拱顶防脱空的前提是模板台车加固牢固，不出现下沉。传统台车大部分采用方木支垫轨道式行走方式，这种台车行走方式易出现方木腐烂加固不到位，造成二衬混凝土在浇筑过程中及过程后台车下沉，造成拱部出现空洞，而在下沉幅度很小的情况下不易察觉，整改隐患发生概率极大。基于此，改进隧道台车在常规方木支垫轨道式行走方式，通过液压自行走方式对台车定位加固，达到刚性支撑的目的,且实现全自动行走，提高施工效率。（2）

适当的混凝土坍落度。二衬拱部横向坡度较小，特别是该项目拱顶范围约4.8m，相比边墙部位混凝土垂直灌注的方式，拱顶混凝土横坡平缓，加上二衬环向、纵向及箍筋的布置，也一定程度上阻碍了混凝土的流动，容易因混凝土流动扩散不足而造成局部脱空隐患。因此，当进行二衬拱部混凝土浇筑时，在保证混凝土强度的前提下，应适当提高混凝土坍落度，提高流动性，以刮于混凝土扩散至拱部每个部分，降低产生二衬拱顶脱空的概率。（3）灌注与振捣控制。二衬拱部混凝土浇筑时，需严格控制灌注顺序和振捣工艺，以利于混凝土排气和充分振捣密实。封顶灌注利用拱顶3个Φ125mm泵送孔，在堵头模板拱顶部位预留空隙作为排气兼观测孔，若观测孔浆液溢流由稀变浓，及时进行模板封堵，待稳压灌注1min后，结束灌注。

3.4防脱空预警技术

防脱空预警技术利用液位继电器工作原理，并辅助配置声光报警装置，对二衬拱顶混凝土灌注状态进行预警。使用时，当衬砌混凝土浇筑至拱顶最高点时，因混凝土为带水导电材料，最高点电极和与台车型钢（导电）立柱相连的电极接通，液位继电器工作，控制继电器线圈使声光报警器报警[2]，从而提醒作业人员判定混凝土浇筑结束时机。防脱空装置主要由地极探头、导线、配电箱组成。安装时，从隧道洞内二级配电箱接线至预警装置配电箱，接通电源。用导线从预警装置配电箱公共端引出接到台车立柱上，再从台车探头端子接出导线作为探头端，导线的另一头剥离绝缘皮约5cm作为电极点分别固定

到拱顶相应的位置，安装电极时切忌和钢筋接触。探头端导线用钢筋顶在拱顶防水板面上，并采取加固措施防止浇筑混凝土时发生位移，以免造成防脱空装置误报警。台车防脱空监控器安装完成并经性能检查后，可以进行二衬混凝土入模浇筑。浇筑过程注意观察混凝土入模数量，当快填充至拱顶时，通过防脱空装置的配电箱报警开关判断拱顶混凝土浇筑情况。当某一个注满提示灯变亮时，表示该点混凝土已浇筑到位；注满提示灯全部亮时，表示该断面混凝土已浇筑到位；未满提示灯一直亮时，提示需继续浇筑混凝土。防脱空预警装置安装便捷，操作简单，且能较准确探测二衬台车在拱顶是否浇筑满混凝土，判定拱顶混凝土浇筑状态，有效预防衬砌背后脱空问题。

4应用效果

该项目施工过程中，严格执行上述防脱空预防措施，经业主委托第三方检测单位对已施工完成的衬砌进行雷达扫测，检测密实度状况，隧道二衬扫测成果汇总表见表1。结果显示，衬砌背后没有出现脱空，衬砌质量良好，实现了对隧道脱空情况的有效控制。

5结语

面对隧道衬砌拱顶脱空这一施工普遍的难点，从初支平整度及防水板铺设、二衬混凝土量精确计算、二衬混凝土浇筑、防脱空预警技术等4个方面提出针对性的技术防治措施，并通过现场实践，有效地防制隧道拱顶脱空问题，提高了施工质量，保障隧道后期安全营运。

从中得出4点结论，以期在其他类似隧道的二衬防脱空方面有所借鉴。（1）控制初支喷射混凝土的平整度的，为防水板的铺设提供良好的基面，并在铺设防水板时适当控制松紧度，梅花形热熔垫片固定，防止混凝土浇筑过程发生滑动，可以有效防止二衬拱顶脱空的产生。（2）三维激光扫描技术实现对断面的立体测量，可以准确计算二衬混凝土填充量，避免传统方法计算造成的误差，有效指导控制现场混凝土入模量，提高二衬混凝土浇筑饱满度。（3）用自动行走液压台车代替枕木支垫轨道行走台车，提高台车整体刚度，防止混凝土浇筑后发生下沉，造成拱顶脱空；同时由于拱部混凝土不易流动，可适当提高混凝土坍落度，从低往高灌注混凝土，减缓泵送速度，配合附着式振动器充分振捣密实，降低二衬拱顶脱空的产生。（4）采用防脱空预警技术将二衬拱顶浇筑混凝土“看不见的”问题化解成“看的见”的控制手段，以利于二衬拱顶混凝土浇筑控制，防止拱顶脱空问题的产生。各种监控措施很大程度上降低了二衬拱顶脱空发生的概率，但施工过程中，因工人操作水平及责任心问题，脱空问题时有发生，可通过拱顶回填注浆及钻孔注浆进行处理，但无形中增加了成本及处理难度。因此，预防脱空才是解决问题的主最好方法，在施工过程中，对各工序工艺及质量把控中将显得尤为重要。

参考文献

[1]袁仲辉，周光书.浅析高铁隧道的拱顶脱空防治技术[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2020（2）:160-161.

[2]李良平，熊卫士，刘彬，等.二衬台车防脱空监控器预防拱顶脱空技术研究[J].重庆建筑，2020（1）:61-63.

[3]谭文.隧道衬砌防脱空预警监控新技术研究与应用[J].现在隧道技术，2020（3）:199-203.

本文字数：4788

篇五：高速铁路隧道工程机制砂应用

高速铁路隧道工程机制砂应用

摘要：文章依托昌景黄高速铁路项目自建干法加工机制砂生产线，是国内首个环保化、自动化、智能化程度最高的大型机制砂加工场。通过隧道工程机制砂应用实践，主要对机制砂的进场检验、配合比设计、拌和物性能、力学与长期性能进行分析，为机制砂在铁路高性能混凝土方面的推广应用提供参考经验。

关键词：高速铁路；隧道洞渣；机制砂；配合比；质量控制 我国多数地区建筑工程大量应用天然砂，而天然砂是一种地方性资源，短期内不可再生，也不利于长距离运输。随着我国基础设施建设的日益发展，不少地区天然砂资源逐步短缺，甚至出现无砂可用的状况，混凝土用砂供需矛盾尤为突出。近年来机制砂在铁路工程方面逐步推广应用，本文介绍铁路项目自建干法生产线自加工机制砂在高速铁路隧道混凝土工程的应用实践，主要对隧道工程机制砂的进场检

验、配合比设计、拌和物性能，力学与长期性能进行分析，为机制砂在铁路高性能混凝土方面的推广应用提供参考经验。

1工程应用背景

昌景黄铁路安徽段位于赣东北和皖南地区，西起江西省南昌市，途经江西省上饶市、景德镇市，东至安徽省黄山市，全长2.807km，设计速度350km/h。本项目高速铁路隧道洞渣机制砂加工场位于安徽省休宁县龙源村境内，利用弃渣场征地建设，是国内首个环保化、自动化、智能化程度最高的大型机制砂加工场，占地约3hm2（45亩），设计加工能力300t/h，主要承担东山隧道进口、东山隧道横洞和云头山隧道进口等隧道弃渣的综合利用，设计加工总量约120万吨。昌景黄铁路本着以质量为本、扎实稳妥的原则，同意在C40以下非预应力及无砟轨道道床板以外的部位使用。

2机制砂进场质量控制 2.1机制砂成品质量参数

本项目母岩材质以深成的火成岩和变质岩为主，具体为花岗岩为主，绿泥绢云千枚状板岩为辅，主要技术指标，母岩抗压强度：128~150MPa；碱活性：潜在碱硅酸盐反应骨料，快速砂浆棒法结果：0.04~0.14%。成品机制砂指标满足《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB10424-2018），细度模数为2.8-3.2，颗粒级配为Ⅱ区，其他指标见表1。

2.2质量控制措施

机制砂进场检验分常规检验和型式检验。常规检验，机制砂进场经物资部门报验，连续进场时间在6h以内累计不超过600t可组成一批次。首先经工地试验室按照进场检验流程对机制砂进行初验，加快机制砂进入待检环节，减少24h检测退场率。初验主要包括目测、颗粒级配、石粉含量、亚甲蓝，一般在2h内完成。初验合格后方可卸料，料仓标记为待检标识。工地试验室同步开始进行进场检验的其他参数，如泥块含量、压碎值、有机物含量、轻物质含量、云母含量检验，检验合格后转换为合格标识。型式检验，工地试验室每半年抽检委托第三方检测单位对机制砂原材料及成品进行型式检验，根据日常进场检验参数的波动，并参考机制砂场型式检验的波动情况，必要时加大型式检验频率，确保机制砂质量符合标准要求。为做好机制砂配合比的应用，进场检验除应符合规范要求外，还应保持进场质量稳定，机制砂的质量波动对混凝土拌和物及实体质量影响较大。机制砂细度模数应控制在±0.2，石粉含量应控制在±1.5%，亚甲蓝值应尽可能降低，并在±0.2范围内。

3混凝土配合比设计分析

本项目通过对C40以下机制砂混凝土配合比进行试验分析，包括C25喷射混凝土、C35二衬、C20填充混凝土，具体见表2。依据铁路相关标准要求机制砂混凝土配合比设计应考虑机制砂的石粉含量、颗粒级配等因素对混凝土性能的影响，其中参数中的砂率宜比河砂混凝

土提高2%～4%。通过上述隧道工程C25喷射、C35二衬、C20填充配合比综合分析，机制砂混凝土配合比在相同胶凝材料的情况下，为达到预期相似的拌和物性能，配合比设计参数有以下差异特点：单方用水量，机制砂比河砂偏高；砂率，机制砂比河砂略高；水胶比，机制砂比河砂高；除此之外，实际机制砂应用外加剂有所不同，河砂应用减水剂固含量18%，减水率26%～29%；机制砂固含量22%，减水率33%～35%。喷射混凝土C25使用机制砂，混凝土拌和物性能黏聚性、保水性更好，抗离析、泌水能力强；同等工艺下，喷射混凝土回弹率低。据本项目实际统计分析，河砂喷射混凝土实际消耗量（超挖与回弹损耗等总和）与设计比为170%，回弹率34%；使用机制砂使用机制砂为150%，回弹率14%。隧道二衬混凝土C35及填充混凝土C20，混凝土拌和物一般相较河砂混凝土存在黏聚性、保水性好，抗离析能力强，在配合比设计时可以考虑石粉含量作为胶凝材料的补充。注意亚甲蓝值及石粉含量的波动会导致单位用水量的波动，实际使用过程中更多为坍落度损失的变化相较河砂更大。分析原因主要有：一是机制砂相比河砂细度模数偏大、颗粒形貌较粗糙，为提供相同的比表面积，达到相同的流动性目标下，砂率应适当提高。二是机制砂本身吸水率较河砂大，一般河砂在0.8%～1.0%,本项目机制砂实测吸水率在1.8%～2.0%；母岩洁净程度、颗粒形貌、石粉含量及亚甲蓝值的影响较大，相同胶凝材料及拌和物性能情况下，单方用水量、水胶比、外加剂均略有增大。其中水胶比的增大未考虑石粉作为矿物掺合料的作用，根据TB10424-2018中石灰石粉的指标要求，如石灰石粉甲蓝值小于

1.0，且其他指标满足要求时可比照矿物掺合料进行掺入。根据混凝土配合比及现场实体试验段试验数据看：机制砂与河砂混凝土7d与28d龄期抗压强度无明显差异；隧道二衬及仰拱填充为高性能混凝土，56d回弹强度与取芯强度要略低于河砂，考虑石粉作为矿物掺合料的影响，前期混凝土强度增长缓慢；90d混凝土强度与电通量机制砂与河砂大致相同。

4机制砂及混凝土生产质量控制

机制砂加工场要重点关注母岩性质变化，母岩岩性变化直接影响吸水、石粉、粒形粒貌等变化，机制砂细度模数、石粉含量、亚甲蓝值（泥粉含量）参数对单方用水量的影响较大，会直接影响拌和物性能的稳定。干法生产机制砂通常在制备、运输、配料过程存在离析现象，为防止离析，应使含水量稳定在规定范围内，可根据不同的母岩以及不同的生产工艺确定最佳防离析含水量。机制砂生产的混凝土包裹性、黏聚性要强于河砂，但受石粉含量及亚甲蓝值的影响，夏季施工混凝土坍落度损失较河砂大，选择合适的减水剂，适当地增大混凝土的初机坍落度有利于现场施工。加强对出机混凝土的管理，试验人员对生产过程进行监控，随时关注混凝土质量。根据现场情况、机制砂质量波动情况、其他原材料变化、气候变化等因素，及时合理地调整配合比措施。

5总结及前景展望

机制砂作为混凝土工程材料应用成为必然趋势，铁路、公路工程项目应用也将会越来越广泛，机制砂及混凝土配合比设计有以下特点和改进建议：①机制砂的使用应保持材料稳定，保持制砂工艺、级配与细度模数、石粉含量及亚甲蓝值对混凝土的应用至关重要，其中控制亚甲蓝值是是机制砂混凝土能否利用的最关键因素；②机制砂的粒形粒貌、吸水率、石粉含量对混凝土单方用水量影响较大；③在混凝土配合比设计时合理砂率，适当提高单方用水量，选择合理减水剂是用好机制砂混凝土应用的重要措施；④当亚甲蓝值低于1.0时，石粉含量应考虑作为矿物掺合料的积极作用，符合高性能混凝土以及绿色环保的发展方向。

参考文献

[1]GB/T14684-2011,建设用砂[S].

[2]TB10424-2018,铁路混凝土工程施工质量验收标准[S]. [3]JGJ/T241-2011,人工砂混凝土应用技术规程[S]. [4]Q/CR9570-2020,铁路机制砂场建设技术规程[S]. [5]赵有明,韩自力,李化建,等.我国铁路工程机制砂混凝土应用现状及存在问题[J].中国铁路,2019(08):1-7.

[6]董超,冯晨,杨进波,等.机制砂质量指标及对混凝土性能的影响分析[J].混凝土与水泥制品,2019(11):21-24.

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