底隧道施工工艺工法

报方法相结合、相互验证的方法进行。长距离（TSP203—150m）→中距离（地质钻孔—50m）→短距离（地质素描法、红外线超前探水法、地质雷达—5～30m ）。

2 隧道预测预报程序。在地质素描的基础上，首先应用探测距离较远的TSP预测预报系统、50m深孔地质钻探进行前方围岩、地下水变化情况的长距离测试；第二，应用红外线探测仪对前方30m范围内进行短距离的地下水定性探测；第三，在不良地质带，每循环钻孔时均实施5m的超前浅孔探测，通过增加孔数，放大外插角，以弥补深孔探测的盲区，提高超前预测预报的准确度。当经采取以上预测预报措施确定出前方存在断层构造带时，对不良地质区域，通过增加地质雷达探测探测，从而探测出断层、风化槽、节理裂隙的发育规模、几何型态和介质填充构造特点。

3 深钻孔中距离超前地质预报。探孔数量不少于4个，探孔分别位于拱顶、两拱腰。超前深探孔一般要求：①水平探孔直径不小于110mm，钻深应达到50m左右；②孔位倾斜率绝对误差不应大于2.8°，或孔深的5%。

4 综合超前地质预测预报必须作为一道工序，贯彻于隧道施工掘进全过程。 6.2.3 掌子面预加固 1 施工准备

（1）每循环超前预加固之前需对掌子面进行初喷8～10cm。初喷仅是在掌子面超前预加固时施作，每一开挖循环后不需初喷。

（2）布置降排水系统：对拱部及掌子面渗水较大的地段，除通过超前预加固注浆堵水外，还需做好侧沟疏排水系统。

2 超前支护：对于浅埋隧道，隧道极易发生拱顶坍塌。河底段及浅埋敏感建筑群区采用管棚超前支护，管棚参数为：18m长Ф108@40cm，外插角度为9°，搭接长度为6m，具体参数也可根据围岩条件进行调整。

3 掌子面预加固

（1）掌子面超前预加固应与拱部超前支护形成一个整体，形成系统支护，以确保拱部及掌子面安全。掌子面玻璃纤维锚杆，断面布置形式可参考图3。

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1层 1根2层 2根3层 3根4层 4根5层 3根①初期支护钢架(仅为示意)φ25mm玻璃纤维锚杆 L=18m隧道中线6层 4根7层 5根8层 4根9层 5根10层 4根φ50mm锁脚钢管 L=3.5m壁厚3.5mm②内轨顶面

图3 掌子面临时锚杆正面布置图

（2）玻璃纤维锚杆技术性能

玻璃纤维增强塑料锚杆是近年发展起来的最新一代锚杆，俗称玻璃钢锚杆、玻璃纤维锚杆等。玻纤锚杆类型有两种：①一种是玻璃纤维中空注浆锚杆，注浆时采用套管柱塞方式，注浆管内可套入止浆塞进行定向定域注浆；②另一种为砂浆锚固型玻璃纤维锚杆（非中空、实心），注浆方式采用长压注浆管孔底后退式注浆。非中空玻纤锚杆，具有施工速度快、易于操作等特点。针对河底隧道掌子面超前预加固，建议采用非中空玻纤锚杆注浆方式。

（3）钻孔、清孔

钻机，可选择C6钻机或改进型的潜孔钻机。钻机顺序由高孔位向低孔位进行，并间隔错开。用测斜仪适时检查孔的倾角是否正确，以便及时进行纠正。

在钻孔过程中，若出现卡钻、坍孔或钻孔涌水量过大现象，应及时退钻，然后采用往孔内压注浆液的方法，待浆液凝固后，再行开钻。

深度达到要求后，应边退钻边清孔。

钻孔也可为超前地质预报提供一定的依据，因此每一个孔在开钻时，都必须有详细记录，包括开钻时间、结束时间及遇到的问题等。

（4）安装锚杆（顶管）

在钻孔成型后，为防止坍孔，锚杆安装工作宜及早进行；为保证安装顺利，钻孔应稍大，并可分2段安装或顶进。孔口段安设Φ108mm的孔口管作为孔口注浆套管，伸出20～30cm，采用Φ110的钻头钻孔，孔口段长1～1.5m。锚杆安装到位后，锚杆与套管间隙用速凝水泥或其它堵塞严密，以防注浆冒出。

（5）注浆及封口

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注浆顺序：先注外圈，后注内圈，同一圈由下而上间隔施作，先施工奇数编号注浆，然后施工偶数编号注浆孔同时作为检查孔。

采取反复注入稀浆与浓浆交替、压力控制与注入量控制相结合的措施，注浆压力从低到高逐渐增加。初始注浆压力采用1.2倍静水压力，注浆时间根据注浆量的注入速率进行调整。每循环注浆完毕开挖施工后，预留2m左右作为下阶段注浆止浆段。

孔口封堵方式有：采用C35防水混凝土封堵或采用注浆塞封堵。 ① 注浆结束标准

A、单孔注浆结束标准：单管达到设计注浆量或注浆压力逐步升高至设计终压(0.8MPa)，并继续注浆10min以上；注浆结束时的进浆量小于20L/min。

B、全段结束标准：所有注浆孔均已符合单孔结束条件，无漏注现象；注浆后涌水量小于2m3/m.d；浆液有效注入范围大于设计值。

② 注浆效果评定

A、对注浆过程中的各种记录资料综合分析，注浆压力和注浆量变化是否合理，是否达到设计要求；

B、每循环注浆完成后，钻设钻孔检查注浆效果，每循环设2～3孔，检查孔钻取岩芯，观察浆液充填情况，并测量检查孔内涌水量，检查孔平均出水量<0.11L/min，任一孔出水量<2.5L/min；否则应调整施工设计参数，并进行补注浆。

6 开挖、切割锚杆

在采用挖掘机清理掌子面或采用铣挖法开挖时，易将玻纤锚杆挖断，故不需采用专门的玻纤锚杆切割工具。

6.2.4铣挖法开挖 1 施工准备

隧道开挖铣挖法系采用可安装在液压挖掘机上的铣挖机，高效替代挖斗、破碎锤、液压剪等通用设备，应用于隧道掘进及轮廓修正。机械配套模式：多功能平台＋铣挖机（预留核心土则采用短臂挖掘机与铣挖头装配）＋风镐（修整轮廓）＋装载机＋自卸汽车。

ER1500－1S型装配式铣挖机使用灵活，可适用于二台阶法、预留核心土环形开挖、三台阶法、全断面开挖法等开挖。德国生产的艾卡特ER1500－1S型装配式铣挖机由ER1500－1S型铣挖头和日立ZAXIS330型挖掘机组装而成；铣挖头直径：670mm；铣挖宽度：1m；自重：1750kg；最大输出功率：120kw，理论开挖量约为25～30m3/h，

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主要适宜于围岩强度在15MPa，岩石节理裂隙较发育的地段。开挖过程中对地层扰动低，噪音小，开挖的安全性高，利于地表沉降控制，特别适合不宜爆破施工的地段。

EBZ160S型悬臂式掘进机，由三一重工安装生产，为整体式机型，其整机参数（长×宽×高）为：14.4m×2.9m×1.75m；截割硬度≤80MPa；履带式行走，爬坡能力±18°；总重45T。适用于大断面隧道分多部或多台阶开挖，故主要适用于客运专线大断面隧道三台阶法施工。EBZ160S型悬臂掘进机最大凿岩硬度为80MPa，理论开挖量50～60m3/h，开挖过程中对地层扰动低，噪音小，开挖的安全性高，利于地表沉降控制，特别适合于巷道狭小或不宜爆破施工的地段。

施工前，根据围岩地质情况，选取合理的机械设备型号，并进行合理的机械设备配套，并根据需要配备“二运”、“三运”设备；即配备悬臂掘进机的“第二次运输”设备，有条件可配备“第三次运输”设备，将洞碴直接输送到运碴车上，减少装载机装运的过程，形成流水线作业，大大提高施工效率。在洞内布设好掘进机所需的高压电缆、输水管线，同时将铣挖机械正面朝向掌子面，并摆放妥当。

2 掌子面排水

掌子面排水的目的是防止因渗水量过大，铣挖的岩渣成泥状而覆盖铣挖头，以致降低铣挖效率。采用台阶法施工时，掌子面基本具有自然排水的能力，仅在拱脚及边墙等局部有水渗出。排水的方法主要有加强两侧排水沟的维护、打设超长炮眼。排水要求：掌子面无明水，尽量保持干燥。

3 开挖断面设计

隧道穿越河底及穿越地表敏感建筑物的软弱围岩段施工中，在水文地质情况较差、较大渗水时，上台阶宜采用悬臂掘进机与弱爆破法相结合的“钻、掘、铣”综合方法，中、下台阶采用弱爆破法开挖，上台阶长度根据机械作业需要控制在20～25m，台阶高度控制在4.5m左右。

上台阶利用铣挖机械进行环向切槽（断面设计如图4），切槽宽度为0.8m，深度控制在

预留核心土环形切槽0.8m1～1.5m。切槽完成后及时架设钢架，喷射砼，施作初期支护。核心土采用弱爆破法开挖，上台阶长度控制在20～25m，中台阶长度控制在10m。在水平地层区段，应通过量测确定临时

4.55m2.4m4.05m11m隧道中线14.8m竖井工区河底段三台阶法开挖横断面示意图图4 铣挖法开挖断面设计

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