隧道开挖支护培训教材课件.ppt

1、铁路隧道开挖、支护培训铁路隧道开挖、支护培训 中铁二十一局集团第三工程有限公司 2017年6月 至 精、至 诚；更 优、更 新。目目 录录 一、隧道开挖方法选择 二、隧道开挖辅助措施 三、隧道开挖机械配套 四、隧道开挖作业工序 五、隧道钢架安装工序 六、隧道锚杆安装工序 七、隧道网片安装工序 八、隧道喷浆作业工序 九、“三检制”介绍 一、隧道开挖方法选择一、隧道开挖方法选择 1.1隧道开挖方法 隧道钻爆法开挖方法是多样的，在当前的施工实践中，从施工造价及施工速度考虑，施工方法的选择顺序为：全断面法 台阶法 台阶法含临时仰拱法 中隔壁法（CD法)交叉中壁法（CRD法）双侧壁导坑法（眼睛法）；从施

2、工安全角度考虑，其选择顺序应反过来。如何正确选择，应根据地质条件、断面大小、结构形式、机械配备等因素综合考虑，但必须符合安全、快速、质量和环保的要求，达到规避风险、加快进度和节约投资的目的。（1）全断面法 全断面开挖法是按设计断面将隧道一次开挖成型，一、隧道开挖方法选择一、隧道开挖方法选择 再施做初支和二次衬砌的隧道开挖方法，一般适用于级围岩，也可用在单线铁路隧道级围岩地段。全断面法可采用大型机械作业，施工进度快，一般在150180m/月。全断面施工成型效果图 一、隧道开挖方法选择一、隧道开挖方法选择（2）台阶法 台阶开挖法是将隧道设计断面分两次或三次开挖，台阶间控制一定距离，采用同时并进的隧

3、道开挖施工方法，一般用在级围岩，也可用在单线铁路隧道级围岩地段。台阶法开挖示意12两台阶施工成型效果图 两台阶开挖示意图 一、隧道开挖方法选择 （3）临时仰拱法 适用条件：软岩段，一般用于级围岩，采用台阶法开挖基本可行，但为了更好的控制围岩变形时采用。优点：施工安全度较高、控制地层变形较好；缺点：施工进度较台阶法慢、但较“CD”工法快、三台阶开挖示意图 三台阶施工成型效果图 一、隧道开挖方法选择一、隧道开挖方法选择 临时工程量大和造价较台阶法大，但较“CD”工法小。施工控制要点：施工控制要点：刚支撑连接、锁脚锚杆（管）、仰拱的及时封闭，上下台阶的高度和纵向长度。临时仰拱法施工照片 断面大小 级

4、 级 级特殊 级 超大断面150m2 CD工法 CRD工法 双侧壁导坑法 双侧壁导坑法 大断面100150m2 正台阶 CD工法 CRD工法 双侧壁导坑法 普通断面50100m2 正台阶 正台阶 CD工法 CD工法 小断面50m2 正台阶 正台阶 正台阶 CD工法 根据围岩、断面等情况适宜施工方法见表 1：一、隧道开挖方法选择一、隧道开挖方法选择 断面大小 级 级 级特殊 注明 超大断面150m2 12d且1.2m 1d且0.6m 1d且0.5m d 为 初期支护钢支撑间距 大断面100150m2 12d且且1.5m 12d且0.8m 1d且0.6m 普通断面50100m2 12d且2.0m

5、12d且1.5m 1d且1.0m 小断面50m2 23d且3.0m 12d且2.0m 1d且1.0m 正台阶法上断面一次开挖长度（见表 2）一、隧道开挖方法选择一、隧道开挖方法选择（1）注浆加固 常用的注浆方式主要有全断面帷幕注浆、周边半封闭帷幕注浆、径向注浆、小导管注浆、局部注浆等，施工时应根据注浆目的和工程地质条件等因素综合选择。二、隧道施工辅助措施二、隧道施工辅助措施 帷幕注浆施工照片1 帷幕注浆施工照片2 二、隧道施工辅助措施 径向注浆施工照片1（2）超前小导管 超前小导管是在隧道开挖前，沿隧道拱部开挖轮廓线按一定外插角度安设直径3260mm、长度2.56m的钢管，与钢架连成一体、联合

6、使用，必要时利用 径向注浆施工照片2 小导管注浆对围岩超前加固的支护方式。施工要点：施工要点：超前小导管沿隧道拱部周边布设，环向间距不宜大于40cm，外插角控制在1015。两环小导管间搭接不宜小于1m。根据地质情况可选择单液浆、双液浆。二、隧道施工辅助措施二、隧道施工辅助措施 径向注浆施工照片 孔口止浆阀照片 （3）长管棚 长管棚是在隧道开挖前，沿隧道开挖轮廓线外纵向近水平方向设置直径大于70mm、长度大于10m的钢管，并将钢管内采用水泥砂浆充填密实，必要时通过长管棚注浆预加固隧道前方拱部土体，以减少开挖时土体沉降、坍塌的超前支护方式。长管棚适用于浅埋、地表沉降控制严格的地段，如堆积体、砂土质

7、地层、断层破碎带及下穿公路、铁路、地表建筑物等。二、隧道施工辅助措施二、隧道施工辅助措施 二、隧道施工辅助措施二、隧道施工辅助措施 洞内大管棚施工 洞内大管棚施工完照片 洞口大管棚施工 洞口大管棚施工完照片 开挖作业线设备选型：人工开挖一般采用多功能开挖台架+手持钻机+电动空压机的组合形式，手持钻机一般选用YT28型气腿式凿岩机，依据单双隧道断面钻孔工程量，双线隧道钻孔作业时间控制在240min/循环，需配置25台YT28型气腿式凿岩机，采用 20m3/min 的电动空压机，则需要5台，采用27m3/min电空压机刚采用4台。在隧道人工开挖施工的过程中，应根据现场施工特性，合理选用开挖设备型号

8、、规格及配用量，以实现最大经济效益为目的来进行人工开挖设备配套。三、隧道开挖施工设备配套 三、隧道开挖施工设备配套三、隧道开挖施工设备配套 YT-28风动式凿岩机 螺杆空压机 运输车 装砟设备 喷锚支护作业线设备选型：喷锚支护作业线设备选型：目前，隧道施工砼喷射设备有砼湿喷机械手和普通湿喷机两种。湿喷机械手与普通湿喷机相比，拥有机动灵活自由、作业时间短、工作效率高、喷射量大、回弹小、作业劳动强度低、安全的优点。在喷射量大，工作面较多的隧道喷锚作业中通常采用砼湿喷机械手作业，但砼湿喷机械手单机价格高，配件需要进口。长大隧道施工喷射砼设备一般采用湿喷机械手。三、隧道施工设备配套 混凝土运输车 湿喷

9、机械手 三、隧道施工开挖设备配套三、隧道施工开挖设备配套 拱架安装设备选型：拱架安装设备选型：目前，国内隧道支护结构钢拱架安装一般采用人工安装，通过隧道施工机械化配套技术与装备研究科研研究，自主研发了拱架安装机，并已在贵广铁路得到试验应用，达到预期效果。三、隧道施工开挖设备配套三、隧道施工开挖设备配套 拱架前移就位 拱架定位 仰拱作业线设备选型：仰拱栈桥作为隧道掌子面设备通过仰拱施工段的桥梁，必须保证掌子面施工的设备正常通过仰拱栈桥；保证足够的仰拱空间，以便进行仰拱开挖、仰拱砼浇注。目前，隧道施工通常采用简易式仰拱栈桥和自行式仰拱栈桥。三、隧道施工开挖设备配套?24米自行式仰拱栈桥 简易式仰拱

10、栈桥 三、隧道施工开挖设备配套三、隧道施工开挖设备配套?（一）工序：超前地质预报测量放线布孔钻孔清孔、验孔装药及爆破找顶出碴初期支护进行下一循环。?（二）工序说明：?炮泥加工工艺 ：炮泥采用黏土、砂、水按照0.75:0.09:0.16 的重量比例，人工拌匀后装入炮泥机的进料仓，开动电钮开始生产。炮泥按照 20cm30cm的长度切割。炮泥加工效果图，见图 5.1。成品炮泥效果图，见图5.2。四、隧道开挖作业工序四、隧道开挖作业工序 四、隧道开挖作业工序四、隧道开挖作业工序 图5.1 炮泥加工 图5.2 成品炮泥 水袋加工工艺：水袋加工工艺：先打开主开关，机器运转两次，使计量泵内吸满水，将空气排出

11、后，然后关闭主开关。人工用塑料袋套在出水管口上，按启动开关，完成自动灌注和封口。水袋加工效果图，见图5.3。成品水袋效果图，见图5.4。四、隧道开挖作业工序四、隧道开挖作业工序 图5.3水袋加工效果图 成品水袋效果图，见图5.4 测量放线：测量放线：现场测量应对开挖掌子面用仪器进行准确放样，并用红油漆画出掌子面轮廓线。四、隧道开挖作业工序四、隧道开挖作业工序 布孔：工班长根据轮廓线进行布孔，炮眼布置按照图5.5进行，并在施工过程中优化、调整。钻孔：采用YT-28气腿式风钻湿式钻眼，钻孔采用42mm长4m钻钎。炮眼位置先捣平防止打滑或炮眼移位，开眼时先低速运转，待钻进一定深度后再全速钻进。不能在

12、残眼处、裂缝处钻孔，开孔时如确实有困难，可以适当调整，调整范围不超过 5倍的炮孔直径。清孔、验孔：用带有阀门专用吹管插入孔内，利用高压风将杂物吹出，检查有无堵孔、塌孔、串 四、隧道开挖作业工序四、隧道开挖作业工序 孔，检验不合格的应重钻，检验合格方可装药。装药：装药：装药由持证爆破员操作，每2人一组，按照钻爆设计图自上而下进行装药。先在眼底装入水袋，然后连续装药，孔口段装入水袋后用炮泥堵塞密实。装药示意图，见图5.6。光面爆破参数，见表5.1。图5.6 水压爆破装药示意图 四、隧道开挖作业工序 连续装药结构示意（掏槽眼、辅助眼）间隔装药结构示意（周边眼）四、隧道开挖作业工序 参数 岩石种类 周

13、边眼间距 E(cm)周边眼最小抵抗线 V(cm)相对距 E/V 周边眼药集中度 q(kg/m)极硬岩 5570 6080 0.71.0 0.300.35 硬 岩 4565 6080 0.71.0 0.200.30 表5.1 光面爆破参数 网路连接：网路连接：网络连接按交底将规定数目导爆管捆成束，由工作面向爆点逐段进行连接。起爆网路采用复式联结网路，每一束导爆管在自由端15cm以上处安装2个引爆雷管，各束导爆管在自由端10cm以上处安装2个引爆导爆管，各联结均采用黑胶布包扎，以保证起爆的可靠性和准确性。四、隧道开挖作业工序 起爆：起爆前进行警戒，所有人员撤离至距离掌子面不小于300m且不受有害气

14、体、振动及飞石伤害的安全地点。起爆员由爆破员担任，两人负责实施，一人操作，一人监督。排炮：爆破后通风15min，由原装药爆破员进入作业现场查看，检查有无盲炮，有无残存的爆破器材，发现盲炮，必须当班处理。四、隧道开挖作业工序 找顶：找顶：利用挖机对爆破完毕的岩壁进行找顶，将松散的岩块全部抖落，确保后序作业的施工安全。找顶时应先两边、后中间，若发现非撬挖所能排除的险情时，就果断采取措施进行处理，必要时要采用风镐凿除，找顶人员必须是有经验的、熟练的找顶人员，找顶时必须有专人监护。出碴：出碴采用无轨运输方式，先用挖掘机趴碴，然后装载机配合自卸汽车装运出洞。掌子面出碴挖机装碴时不能超出斗车顶面 50cm

15、。机动车不得超载，车辆运行时，必须鸣笛或按喇叭，并注意瞭望。?（三）作业标准：?（1）超欠挖允许值：当围岩完整、石质坚硬时，岩石个别突出部位（每 1 不大于0.1）侵入衬砌必须小于5cm。四、隧道开挖作业工序四、隧道开挖作业工序?（三）作业标准：?（四）注意事项：（四）注意事项：?洞内爆破后必须经过 15分钟通风排烟后，检查人员方可进入工作面，确认无危险后其他工作人员才可进入工作面。四、隧道开挖作业工序四、隧道开挖作业工序 1 孔位偏差 掏槽眼的眼口间距和深度允许偏差为5cm 周边眼的间距允许偏差为5cm 外插角必须符合钻爆设计要求，孔底不得超出开挖断面轮廓线15cm 2 炮眼保存率 硬岩不得

16、小于80%，中硬岩不得小于60%，并在开挖轮廓面上均匀分布 3 洞渣块径要求 爆破出的洞渣最大块径不应大于100cm，挖装机装渣时不大于80cm?开挖人员到达工作地点时，首先检查开挖工作面是否处于安全状态，然后进行找顶。?开挖爆破时装药与钻孔不得平行作业。?钻眼时扶钎人员不准戴手套。?使用电雷管时，装药前电灯及电线路应撤离开挖工作面，装药时应用投光灯、矿灯照明，开挖工作面不得有杂散电流。?装药时应使用木质炮棍装药，严禁火种；无关人员与机具等应撤至安全地点，作业人员禁止穿戴化纤衣物；四、隧道开挖作业工序四、隧道开挖作业工序?爆破时，爆破工应随身携带带有绝缘装置的手电筒；?开挖两工作面接近贯通时，

17、两端应加强联系与统一指挥，尤其是爆破前，严防对方人员误入危险区。?坚决落实爆破物品登记制度，爆破物品及各类爆破器材领用实行专人负责制。未使用完的爆破物品退库处理，施工人员不得私自收藏爆破物品。四、隧道开挖作业工序四、隧道开挖作业工序?（一）工序：（一）工序：?测量组测放中线点、水平线安装拱架校正验收进行下一循环。?安装拱架：作业班组按照测量组现场放样点进行初装，构件支撑的立柱不得置于虚碴和活动石块上。?校正定位：测量组对拱架安装精度进行复核，复核无误后作业班组进行拱架纵向连接、挂网、施作定位锚杆，V级围岩拱墙脚采用槽钢纵向贯通连接（具体验收标准如附图）。五、隧道钢架安装工序五、隧道钢架安装工序

18、 五、隧道钢架安装工序五、隧道钢架安装工序 格栅拱架纵向连接筋示意图?连接板连接板：钢架各单元间以连接板螺栓连接紧密，当不紧密时应采用钢筋进行帮条焊。?连接筋：钢架纵向之间通过22螺纹钢进行连接，环向间距1.0m。?锁脚锚管：锁脚锚管采用42热轧无缝钢管，方向为隧道法线方向，与水平交角为 3045向下倾斜；初期支护后及时对锁脚锚管进行注浆。五、隧道钢架安装工序五、隧道钢架安装工序 五、隧道钢架安装工序五、隧道钢架安装工序 锁脚锚管连接示意图 钢架连接标准?（二）作业标准：（二）作业标准：?连接筋纵向之间采用焊接，采用单面焊，焊缝长度不小于22cm，焊缝高度不小于9mm。?钢架安装允许偏差：间距

19、 100 mm、横向偏差50 mm、高程50 mm、垂直度2。?锁脚锚管与钢架之间通过“L”形连接筋进行连接，采用双面焊，焊缝长度不小于 11cm,焊缝高度不小于9mm。五、隧道钢架安装工序五、隧道钢架安装工序?（三）注意事项：（三）注意事项：?钢架应在初喷混凝土后及时安装。?施工期间，应对支护的工作状态进行定期和不定期检查。?在软弱围岩地段，立柱底面应加设垫板或垫梁。?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。五、隧道钢架安装工序五、隧道钢架安装工序?（一）施工方法：（一）施工方法：?钻孔：钻孔采用风动式 YT-2

20、8型凿岩机进行钻孔，锚杆孔与岩面保持垂直。?清孔：采用吹筒进行清孔。?注浆：注浆时应按照试验室的配料通知单进行配制，砂浆应拌制均匀，随拌随用，注浆时注浆管应伸至孔底 510cm，随砂浆的注入缓慢均匀拔出，杆体插入后若孔口无砂浆溢出应进行补注浆。注浆压力不得大于0.4MPa。六、隧道锚杆安装工序六、隧道锚杆安装工序?锚杆安装：顶入锚杆。?垫板及紧固螺栓安装：安装垫板和紧固螺帽应在砂浆体的强度达到 10MPa后进行安装；中空组合锚杆应先进行安装后进行注浆，安装时排气孔必须伸至孔底。锚杆安装后不得随意敲击。?验收：检查锚杆是否与岩面或者初喷面密贴，如果不密贴应继续进行紧固。?（二）作业标准：?锚杆钻

21、孔深度应大于锚杆设计长度 10cm。六、隧道锚杆安装工序六、隧道锚杆安装工序?锚杆孔距允许偏差为150mm；?锚杆插入长度不得小于设计长度的 95%，且位于孔中心位置。?锚杆采用的砂浆强度等级、配合比应符合试验室配料单要求。?锚杆孔内灌注砂浆应饱满密实。?锚杆孔应保持直线，一般情况下应保持与隧道法线方向垂直。当隧道内岩层结构面出露明显时，锚杆孔宜与岩层主要结构面垂直，锚杆垫板应与基面密切。六、隧道锚杆安装工序六、隧道锚杆安装工序?锚杆用钢筋应平直、无损伤表面无裂纹、油污、颗粒状或片状老锈 六、隧道锚杆安装工序六、隧道锚杆安装工序 锚杆施作方向示意图?（三）注意事项：（三）注意事项：?进入施工现

22、场必须佩带安全帽等防护用品方可进入施工现场，自觉遵守劳动纪律，严格执行操作规程，不得违章指挥和违章作业，不违反劳动纪律。?钻眼时扶钎人员不准戴手套。?使用气腿钻眼时，要注意站立姿势和位置，绝不能靠身体加压，更不能站立在凿岩机前方功钎杆下，以防断钎伤人。六、隧道锚杆安装工序六、隧道锚杆安装工序?凿岩中发现不正常声音，排粉出水不正常时，应停机检查，找出原因并消除后，才能继续钻进。六、隧道锚杆安装工序六、隧道锚杆安装工序?（一）施工方法：?安装：钢筋网应随受喷面的起伏铺设，与受喷面保持一定的距离。钢筋网安装过程中应进行环、纵向搭接，网片之间采用绑扎，搭接长度为个网格。?立拱段：网片与锚杆、钢架等其他

23、固定装置连接牢固。?光爆段：网片与锚杆等其他固定装置连接牢固，网片不能稳定时应补打锚钉（锚钉采用 七、隧道网片安装工序七、隧道网片安装工序 12螺纹钢，钢筋长度25cm,嵌入岩层不低于10cm，间距0.5m0.5m梅花型布设）。?(2)安装验收：验收网格环、纵向搭接是否为网格；网片与锚杆和其他固定装置是否连接牢固；环、纵向是否预留搭接网格。?（二）作业标准：?(1)网片与锚杆或钢架连接牢固。?(2)钢筋网搭接长度应为个网孔，允许偏差为50mm。七、隧道网片安装工序七、隧道网片安装工序?网片之间必须搭接平顺，与围岩之间不得留有石块或者杂物。七、隧道网片安装工序七、隧道网片安装工序 网片环向搭接示

24、意图?（三）注意事项：（三）注意事项：?施工人员应经培训合格后上岗。焊工应持有特种工人作业证。?焊工必须穿戴防护衣具。施工时焊工应站在木垫或其它绝缘垫上。?焊机必须接地，对于焊接导线及焊钳接导线处，都应有可靠的绝缘接地。?大量焊接时，焊接变压器不得超负荷，变压器升温不得超过60。七、隧道网片安装工序七、隧道网片安装工序?（一）施工方法：（一）施工方法：?喷射混凝土前，为减少首层粗骨料的回弹量，必要时先喷一薄层水泥砂浆，待终凝后再喷射混凝土。?喷射混凝土作业应采用分段、分片、分层依次进行。先喷钢架与壁面间混凝土，再喷两钢架之间混凝土。可按照先墙后拱，自下而上的喷射顺序施喷。岩面凹凸不平时，应先喷

25、凹处后找平，喷射时喷嘴料束应呈螺旋轨迹路线缓慢均匀 八、隧道喷浆作业工序八、隧道喷浆作业工序?的移动，一圈压半圈，喷射的螺旋圈直径约为30cm。?喷射混凝土分段施工时，每次喷混凝土完毕应预留斜面，斜面宽度为200300mm，再次喷射混凝土时，斜面上应用高压水冲洗润湿后再行喷射混凝土。?分层喷射时，后一层喷射和前一层混凝土应间隔至少1520min，若终凝1h后再进行喷射时，应先用风水清洗喷层表面。一般情况边墙一次喷 八、隧道喷浆作业工序八、隧道喷浆作业工序?混凝土厚度控制在710cm，拱部控制在56cm，并保持喷层厚度均匀。?喷嘴与受喷面间距宜为0.61.8m为宜，喷嘴与岩面的角度，一般应垂直于

26、岩面，以使获得最大压实和最小回弹。?喷射混凝土终凝2小时后，应进行养护。?（二）作业标准：?喷射混凝土表面应平顺，无裂缝及掉渣现象，锚杆头和钢筋无外露。八、隧道喷浆作业工序八、隧道喷浆作业工序?混凝土应密实，不得有空洞。?（三）注意事项：（三）注意事项：?湿喷机械手开机前要对机械的状态进行检查，禁止机械手带病作业。?严格按照操作规程操作湿喷机械手，喷射过程中专人指挥，移动湿喷机械手时，必须首先关闭喷射机，喷嘴前方严禁站人。?喷射混凝土施工时，洞内照明充足、通风良好。八、隧道喷浆作业工序八、隧道喷浆作业工序?仰拱初期支护底面必须干净，不得有积水和淤泥。?施工完成后做到“工完、料尽、场地清”。?混凝土运输车、湿喷机械手清洗的废水必须经三级沉淀后排放，严禁随意排放。八、隧道喷浆作业工序八、隧道喷浆作业工序?定义：所谓三检制，就是实行操作者的 自检、工人之间的互检和专职检验人员的专检相结合的一种检验制度。这种三结合的检验制度是我国企业长期检验工作的经验总结，是行之有效的。?自检：自检就是生产者对自己所生产的产品，按照图纸、工艺或技术标准自行进行检验，并作出是否合格的判断。?互检：互检就是生产工人相互之间进行检验。?专检：专检就是由专业检验人员进行的检验。九、九、“三检制三检制”介绍介绍