隧道工程施工工艺

隧道工程施工工艺

• 简介：隧道工程施工工艺．主要内容包括:总体方案（施工原则；施工布置；总体方案）；隧道施工测量控制（地表平面控制;洞口联系测量；测量方法及措施；隧道贯通误差的调整）;洞口工程等．

一、总体方案

（一）施工原则

采用大型施工机械配套施工，开挖出渣机械配套作业线、初期支护砼机械配套作业线与二次衬砌砼施工作业线相配合一条龙作业.软弱围岩坚持“短进尺、弱（不)爆破、快封闭、强支护、紧衬砌”的原则，开挖后仰拱及时跟上封闭成环。施工中进行超前地质预报，采用先进的量测探测技术对围岩提前做出判断，拟定相应的施工方案。

（二）施工布置

隧道根据施工现场场面状况，采用单向掘进,隧道进口布置一个隧道专业机械化施工队。洞内施工开挖、出渣初期支护与二次衬砌模筑砼平行作业。隧道路面待贯通后从洞口反向施工。根据地形地貌及工期要求，本隧道不设施工支洞。

（三）总体方案

根据磐南隧道围岩情况、及断面设计,结合本承包人现有技术装备力量和多年的隧道施工经验,确定Ⅲ类围岩采用正台阶开挖法施工，Ⅳ类采用全断面开挖法施工。隧道出渣采用

侧翻装载机装车,自卸汽车运输。初期支护施作及时可靠，衬砌砼采用机械化作业，二次衬砌采用砼输送车、输送泵和全断面液压衬砌台车相配合的方案。施工过程中加强监测，及时处理分析数据，高速支护参数。开挖前做好超前地质预报、探测工作,根据围岩情况采取相应的施工方案。

二、隧道施工测量控制

为保证隧道贯通精度,拟定如下测量控制方案：

1、地表平面控制

（1）为保证洞口投点的相对精度，平面控制网根据设计提供的控制点和实地地形情况布设精密控制网，并保证洞口附近有二个或二个以上的精密控制网点。

（2)地表控制网经过多次复测，复测无误后方可引线进洞的测量工作。

2、洞口联系测量

为保证地面控制测量精度很好地传递到洞内,采用如下洞口控制测量方案：

（1）在洞口仰坡完成及洞口施工至设计标高后，在洞口埋设二个稳固的导线控制点。

（2）洞口附近在基础稳定处埋设2～4个水准点，与地表水准控制网级网观测及平差计算，以便于隧道进洞水准测量。

3、测量方法及措施

（1）地表平面控制测量选用全站仪施测，建立四等导线控制网，并把隧道中线和横向轴线纳入控制网内以保证放样精度。

（2）高程控制按四等网施测，用自动按平水准仪施测,精度至毫米。

（3)洞内控制测量与地表控制测量按同等精度建网，施工中线测量使用全站仪。

（4）具体要点：

A、项目部测量组负责地表平面控制测量、高程控制测量和洞内引线控制测量,提供正确的进洞方位和高程点.施工队对提供的测量成果和桩以复核无误后方可使用，并负责中线、高程测量。中线测量在隧道每掘进20米，衬砌每10米时各进行一次，隧道每延伸100时建导线网稞一次。

B、测量作业需按《测规》要求，原始记录齐全，测量资料整洁无误，各种计算工作必须两人独立进行，对照无误后方可进行下一步工作。

C、所使用仪器，钢卷尺按规定定期送检.

D、测量组需保管好各种测量桩，包桩时注明桩号，以防女士毁坏或用错桩。

4、隧道贯通误差的调整

（1)为保证隧道准确贯通，根据测量规则制定允许误差标准：横向允许误差±100mm,高程允许±50mm。

（2)隧道测量除在测量设计中对贯通误差限差进行设计外，还应在施工测量中认真仔细，加强复核，并经常与出口联测,确保隧道施工的贯通精度.

（3）当贯通误差较小时，可按原设计资料进行衬砌，并在未衬砌的100m地段内调整，消除贯通误差的影响，保证衬砌断面圆顺过渡。

三、洞口工程

隧道洞口各项工程应通盘考虑,妥善安排，尽快完成，为隧道洞身施工创造条件。在洞口开挖、隧道进洞之前，由于洞口地质条件相对较差，先进行仰坡加固处理及做好洞顶截水沟，再进行洞口开挖、明洞施工、洞门、挡墙、排水系统等洞门附属工程施工。在洞内施工前，先修建好洞门及洞口外墚墙，以确保洞口边仰坡的稳定。

（1）洞口仰坡加固处理

洞口边坡处于暂时平衡状态，为确保洞口仰坡的长期稳定和隧道洞口段的施工安全，并满足抗震要求，在隧道施工前，加强排水和植草防护.

在距坡顶5米自然坡设天沟一道，平台设截水沟，天沟、截水沟采用浆砌片石，平台用浆砌片石封闭加固.浆砌片石施工人工采用挤浆法进行砌筑。在施工范围的左右两侧由人工进行横向刷顺，坡面由人工植草防护。根据现场地形及仰坡平台位置处按设计要求进行防落石护栏的施工.

（2）洞口开挖

隧道施工便道修至洞口附近后,近洞口侧60M范围内及两洞口中间地带，用装载机辅

以挖掘机整平压实,修建供风、供水、供电设施，并用作材料存放场地和机械停放场地。

隧道洞口地质条件较差，因此施工时保证洞口边仰坡的稳定是洞口安全施工的基本原则.根据洞口的实际情况,先作好防排水，按设计图和实际地形，修筑洞顶截水沟,并与原有排水系统妥善连接，使之形成完整的排水系统，防止地表水流入施工场地范围内，保持路基洞口边坡稳定、安全。

洞口边、仰坡开挖施工时，按设计图放出中线和开挖边线，清除开挖面上的松渣以及其它杂物，自上而下采用挖掘机配合人工进行开挖，严禁上下垂直作业，自卸汽车运渣至弃渣场.为确保边坡的平顺和稳定，尽是避免超、欠挖和对边坡的过大扰动，如需爆破开挖，采用控制爆破，严格控制爆破参数.边仰坡开挖后，按设计要求及时进行防护。

隧道工程

隧道是修建在地下或水下并铺设铁路供机车动车辆通行的建筑物.根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类.为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道；为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道；为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道。这三类隧道中修建最多的是山岭隧道。 隧道的勘测、设计、贯通控制测量和施工等工作。

沿革 自英国于1826年起在蒸汽机车牵引的铁路上开始修建长770米的泰勒山单线隧道和长 2474米的维多利亚双线隧道以来，英、美、法等国相继修建了大量铁路隧道。19世纪共建成长度超过 5公里的铁路隧道11座，有3座超过10公里,其中最长的为瑞士的圣哥达铁路隧道，长 14998米.1892年通车的秘鲁加莱拉铁路隧道,海拔4782米,是现今世界最高的标准轨距铁路隧道.在19世纪60年代以前，修建的隧道都用人工凿孔和黑火

药爆破方法施工.1861年修建穿越阿尔卑斯山脉的仙尼斯峰铁路隧道时,首次应用风动凿岩机代替人工凿孔。1867年修建美国胡萨克铁路隧道时，开始采用硝化甘油炸药代替黑火药，使隧道施工技术及速度得到进一步发展.

在20世纪初期，欧洲和北美洲一些国家铁路形成铁路网，建成的5公里以上长隧道有 20座,其中最长的瑞士和意大利间的辛普朗铁路隧道长19.8公里.美国长约12.5公里的新喀斯喀特铁路隧道和加拿大长约 8.1公里的康诺特铁路隧道都采用中央导坑法施工。其施工平均年进度分别为4.1和4。5公里，是当时最高的施工进度。至1950年，世界铁路隧道最多的国家有意大利、日本、法国和美国。日本至20世纪70年代末共建成铁路隧道约3800座，总延长约1850公里，其中5公里以上的长隧道达60座,为世界上铁路长隧道最多的国家.1974年建成的新关门双线隧道,长18675米，为当时世界最长的海底铁路隧道。1981年建成的大清水双线隧道,长22228米,为世界最长的山岭铁路隧道。连接本州和北海道的青函海底隧道，长达53850米，为当今世界最长的海底铁路隧道.

20世纪60年代以来，隧道机械化施工水平有很大提高.全断面液压凿岩台车和其他大型施工机具相继用于隧道施工。喷锚技术的发展和新奥法的应用为隧道工程开辟了新的途径.掘进机的采用彻底改变了隧道开挖的钻爆方式。盾构构造不断完善,已成为松软、含水地层修建隧道最有效的工具。

中国于1887～1889年在台湾省台北至基隆窄轨铁路上修建的狮球岭隧道，是中国的第一座铁路隧道，长261米。此后，又在京汉、中东、正太等铁路修建了一些隧道。京张铁路关沟段修建的4座隧道，是用中国自己技术力量修建的第一批铁路隧道.其中最长的八达岭铁路隧道长为1091米，于1908年建成。中国在1950年以前，仅建成标准轨距铁路隧道238座,总延长89公里。自20世纪50年代以来，隧道修建数量大幅度增加，1950~1984年期间共建成标准轨距铁路隧道4247座，总延长2014。5公里，成为世界上铁路

隧道最多的国家之一。中国标准轨距铁路隧道修建数量如表1[ 中国标准轨距铁路隧道修建数量].此外，中国还建有窄轨距铁路隧道191座,总延长23公里。截至1984年，中国共建成5公里以上长隧道10座（表2［中国5公里以上的铁路隧道]）,最长者为京原铁路的驿马岭铁路隧道，长7032米。现正在施工的京广铁路衡韶段大瑶山双线隧道，长14。3公里.中国最高的铁路隧道是青藏铁路关角铁路隧道，长4010米，海拔3690米。(见彩图［大瑶山铁路隧道施工］)

中国铁路隧道约有半数以上分布在川、陕、云、贵4省。成昆、襄渝两条铁路干线隧道总延长分别为342及282公里，占线路总长的比率分别为31.6％和34。3％。

隧道勘测 为确定隧道位置、施工方法和支护、衬砌类型等技术方案,对隧道地处范围内的地形、地质状况,以及对地下水的分布和水量等水文情况要进行勘测。

在隧道勘测和开挖过程中,须了解围岩的类别。围岩是隧道开挖后对隧道稳定性有影响的周边岩体.围岩分类是依次表明周围岩石的综合强度。中国在1975年制定的铁路隧道工程技术规范中将围岩分为 6类。关于岩石分类70年代以前常用泰沙基及普氏等岩石分类方法。70年代以后在国际上应用较广并为国际岩石力学学会推荐的为巴顿等各种分级系统。此外，还有日本以弹性波速为主的分类法.围岩的类别的确定，为隧道工程设计合理和施工顺利提供了依据。

隧道设计 包括隧道选线、纵断面设计、横断面设计、辅助坑道设计等。

选线 根据线路标准、地形、地质等条件选定隧道位置和长度。选线应作多种方案的比较.长隧道要考虑辅助坑道和运营通风的设置。洞口位置的选择要依据地质情况。考虑边坡和仰坡的稳定，避免塌方。

纵断面设计 沿隧道中线的纵向坡度要服从线路设计的限制坡度。因隧道内湿度大,轮轨间粘着系数减小，列车空气阻力增大，因此在较长隧道内纵向坡度应加以折减。纵坡形状以单坡和人字坡居多,单坡有利于争取高程,人字坡便于施工排水和出碴。为利于排水，最小纵坡一般为2‰～3‰。

横断面设计 隧道横断面即衬砌内轮廓，是根据不侵入隧道建筑限界而制定的.中国隧道建筑限界分为蒸汽及内燃机车牵引区段、电力机车牵引区段两种,这两种又各分为单线断面和双线断面。衬砌内轮廓一般由单心圆或三心圆形成的拱部和直边墙或曲边墙所组成.在地质松软地带另加仰拱。单线隧道轨面以上内轮廓面积约为27～32平方米，双线约为58～67平方米。在曲线地段由于外轨超高车辆倾斜等因素，断面须适当加大。电气化铁路隧道因悬挂接触网等应提高内轮廓高度。中、美、苏三国所用轮廓尺寸为：单线隧道高度约为 6.6~7.0米、宽度约为4。9～5.6米；双线隧道高度约为7。2～8.0米，宽度约为8。8～10。6米。在双线铁路修建两座单线隧道时,其中线间距离须考虑地层压力分布的影响，石质隧道约为20~25米，土质隧道应适当加宽。

辅助坑道设计 辅助坑道有斜井、竖井、平行导坑及横洞四种.斜井是在中线附近的山上有利地点开凿的斜向正洞的坑道.斜井倾角一般在18°～27°之间，采用卷扬机提升。斜井断面一般为长方形,面积约为8～14平方米.竖井是由山顶中线附近垂直开挖的坑道,通向正洞。其平面位置可在铁路中线上或在中线的一侧（距中线约20米）。竖井断面多为圆形，内径约为4。5~6.0米.平行导坑是距隧道中线17～25米开挖的平行小坑道，以斜向通道与隧道连接，亦可作将来扩建为第二线的导洞。中国自1957年修建川黔铁路凉风垭铁路隧道采用平行导坑以来,在58座长3公里以上的隧道中约有80%修建了平行导坑。横洞是在傍山隧道靠河谷一侧地形有利之处开辟的小断面坑道。

此外，隧道设计还包括洞门设计，以及开挖方法和衬砌类型的选择等.

隧道贯通控制测量 隧道测量是为了保证测量的中线和高程在隧道贯通面处的偏差不超出规定的限值.

中线平面控制 长隧道以往多用三角网,短隧道多用导线法，借以控制中线的偏差。自50年代以来,中国在 1公里以上长度的隧道测量中采用导线法也能控制隧道的贯通误差。光电测距仪的出现和发展，解决了量距的困难。山岭隧道洞外及洞内都采用主副闭合导线法,即在主导线上测角并用光电测距仪量距，在副导线上只测角不量距。由主副导线所组成的多边形，只平差其角度，不平差其长度。这样主副导线法比三角网法简单实用，比单一导线法可靠。中国大瑶山双线隧道即采用主副闭合导线法作为中线平面控制。

在隧道进行中线测量以前，就要考虑将来隧道打通后的偏差数值。根据隧道的长度和平面形状，在地形图上先行布置测点的位置和预计的贯通点，并在平面图上量出必要的尺寸，再根据规范规定的极限误差试算出测角和量距的必要精度，然后进行测量。这个过程叫做测量设计或叫做隧道贯通误差的预计4公里以下的隧道中线贯通极限误差为±100毫米；4～8公里的隧道中线贯通极限误差为±150毫米。

高程控制 短隧道应用普通水平仪，长隧道应用精密水平仪即能保证需要达到的精度。高程贯通极限误差为±50毫米。

隧道开挖 开挖方法分为明挖法和暗挖法。明挖法多用于浅埋隧道或城市铁路隧道，而山岭铁路隧道多用暗挖法。按开挖断面大小、位置分，有分部开挖法和全断面开挖法。在石质岩层中采用钻爆法最为广泛,采用掘进机直接开挖也逐渐推广。在松软地质中采用盾构法开挖较多。

钻爆法 在隧道岩面上钻眼，并装填炸药爆破，用全断面开挖或分部开挖等将隧道开

挖成型的施工方法.

钻爆法开挖作业程序包括钻孔、装药、爆破、通风、支护、装碴、运输等工序。

①钻孔:要先设计炮孔方案,然后按设计的炮孔位置、方向和深度严格钻孔.单线隧道全断面开挖，采用钻孔台车配备中型凿岩机，钻孔深度约为2.5～4.0米.双线隧道全断面开挖采用大型凿岩台车配备重型凿岩机，钻孔深度可达5。0米。炮孔直径约为 4~5厘米。炮孔分为掏槽孔（开辟临空面)、掘进孔(保证进度）和周边孔（控制轮廓)。

②装药：在掘进孔、掏槽孔和周边孔内装填炸药。一般装填硝胺炸药，有时也用胶质炸药。装填炸药率约为炮眼长度的60％～80％，周边孔的装药量要少些。为缩短装药时间,可把硝胺炸药制成长的管状药卷,以便填入炮眼；也可利用特制的装药机械把细粒状药粉射入炮孔中。

③爆破:19世纪上半期以前用明火起爆。1867年美国胡萨克铁路隧道开始采用电力起爆。此后，电力起爆逐渐推广。在全断面掘进中，为了减低爆破对围岩的震动和破坏,并保证爆破的效果，多采用分时间阶段爆破的电雷管或毫秒雷管起爆。一般拱部采用光面爆破，边墙采用预裂爆破。近期发展的非电引爆的导爆索应用日益广泛。

④施工通风：排出或稀释爆破后产生的有害气体和由内燃机产生的氮氧化物及一氧化碳，同时排除烟尘,供给新鲜空气，借以保证隧道施工人员的安全和改善工作环境。通风可分主要系统和局部系统。主要系统可利用管道（直径一般为1～1。5米，也有更大的）或巷道（平行导坑等），配以大型或中型通风机；局部系统多用小型管道及小型通风机。巷道通风多采用吸出式，将污浊空气吸出洞外，新鲜空气由正洞流入.新鲜空气不易达到的工作面,须采用局部通风机补充压入。

⑤施工支护：隧道开挖必须及时支护，以减少围岩松动,防止塌方。施工支护分为构件支撑和喷锚支护。构件支撑一般有木料、金属、钢木混合构件等,现在使用钢支撑者逐渐加多.喷锚支护是20世纪50年代发展起来的一种支护方法，其特点是支护及时、稳固可靠，具有一定柔性，与围岩密贴，能给施工场地提供较大活动空间.中国在一些老黄土隧道中应用喷锚支护也获得成功.喷射混凝土工艺分为干喷和湿喷.现多采用干喷法，即将干拌混凝土内掺入一定数量的速凝剂，用压缩空气将混凝土由管内喷出。在喷口加水射到岩石面上，一次可喷3~5厘米厚度。在喷射混凝土中掺入一些钢纤维，或在岩面挂钢丝网可提高喷锚支护的强度.钢锚杆安设在岩层面上的钻孔内，其长度和间距视围岩性质而定，一般长度为2～5米，通常用树胶和水泥浆沿杆体全长锚固。在岩层较好地段仅喷混凝土即可得到足够的支护强度。在围岩坚硬稳定的地段也可不加支撑。在软弱围岩地段喷锚可以联合使用，锚杆应加长，以加强支护力。

⑥装碴与运输：在开挖作业中，装碴机可采用多种类型，如后翻式、装载式、扒斗式、蟹爪式和大铲斗内燃装载机等。运输机车有内燃牵引车、电瓶车等，运输车辆有大斗车、槽式列车、梭式矿车及大型自卸汽车等。运输线分有轨和无轨两种。

由钻孔直到出碴完毕称为一个开挖循环。根据中国的经验,在单线全断面开挖中24小时能作两个循环，每个循环能进3.5米深度，每日单口进度可达7米.然而在开挖中难免遇到断层或松软石质以及涌水等，不易保持每日的预计循环，所以每月单口实际进度多低于200米。中国成昆线蜜蜂箐单线隧道单口最高月进度曾达到 200米.日本大清水双线隧道单口最高月进度曾达到 160米.开挖循环作业的特点是一个工序接一个工序必须逐项按时完成,否则前一工序推迟就会影响下一工序,因而拖长全部时间。其中最主要的工序为钻孔及出碴，所用时间占全部作业时间比例较大。

钻爆法开挖采用的方法有全断面开挖法和分部开挖法.

①全断面开挖法:一次开挖成型的方法.一般采用带有凿岩机的台车钻孔，用毫秒爆破,喷锚支护。还要有大型装碴运输机械和通风设备。全断面开挖法又演变为半断面法.半断面法是弧形上半部领先，下半部隔一段距离施工。

②分部开挖法：先用小断面超前开挖导坑，然后，将导坑扩大到半断面或全断面的开挖方法。这种方法主要优点是可采用轻型机械施工，多开工作面，各工序间拉开一定的安全距离.缺点是工序多，有干扰，用人多.根据导坑在隧道断面的位置分为：上导坑法、中央导坑法、下导坑法以及由上下导坑互相配合的各种方法，另有把全断面纵向分为台阶进行开挖,而各层台阶距离较短的台阶法。

上导坑法适用于软弱岩层、衬砌顺序是先拱后墙，曾于1872～1881年为圣哥达隧道采用。中国短隧道一般用这种方法。中央导坑法是导坑开挖后向四周打辐射炮眼爆破出全断面或先扩大上半部。20世纪初美洲曾用这种方法,20年代美国新喀斯喀特隧道也用这种方法。下导坑法即下导坑领先的方法。其中包括：a。上下导坑法,利用领先的下导坑向上预打漏斗孔，便于开展上导坑等多工序平行作业。衬砌顺序多用先拱后墙,遇围岩较好时亦可改为先墙后拱.b。漏斗棚架法，适用于坚硬地层，以下导坑掘进领先，由下而上分层开挖,设棚架，先衬砌边墙后砌拱。1961～1966年在中国成昆线关村坝铁路隧道应用,1964年复工后取得平均单口月成洞152米的进度.c。蘑菇形法，同漏斗棚架法类似，也设棚架，但先衬砌拱部后砌边墙。1971～1973年在枝柳线彭莫山单线隧道应用,取得平均单口月成洞132米的进度。d。侧壁导坑法，两个下导坑领先，环形开挖，最后挖掉中心土体，衬砌顺序为先墙后拱，多用于围岩很差的双线隧道。也有采用上导坑领先及两个下导坑成品字形的。更多相关题目：

全断面开挖法和分部开挖法是钻爆法开挖常用的方法,但隧道施工很复杂，时常遇到各种困难情况，如大断层、流沙、膨胀地层、溶洞、大量涌水等，尚需采取相应措施。

盾构法 采用盾构作为施工机具的隧道施工方法。1825年在伦敦泰晤士河水下隧道首先试用盾构，并获得成功.此后，松软地质多采用盾构法开挖。盾构是一种圆形钢结构开挖机械，其前端为切口环,中间为支撑环，后端为盾尾。开挖时，切口环首先切入地层并能掩护工人安全地工作；支撑环是承受荷载的主要部分，其中安设多台推进盾构的千斤顶及其他机械；盾尾随着上述两部分前进，保护工人安装铸铁管片或钢筋混凝土管片.盾构法适用于松软地层,施工安全，对地层扰动少，控制围岩周边准确，极少超挖。日本丹那铁路隧道曾采用盾构法施工.

掘进机法 在整个隧道断面上，用连续掘进的联动机施工的方法。早在19世纪50年代初,美国胡萨克隧道就试用过掘进机,但未成功。直到20世纪50年代以后才逐渐发展起来。掘进机是一种用强力切割地层的圆形钢结构机械,有多种类型。普通型的掘进机的前端是一个金属圆盘，以强大的旋转和推进力驱动旋转，圆盘上装有数十把特制刀具，切割地层，圆盘周边装有若干铲斗将切割的碎石倾入皮带运输机，自后部运出。机身中部有数对可伸缩的支撑机构，当刀具切割地层时,它先外伸撑紧在周围岩壁上，以平衡强大的扭矩和推力。掘进机法的优点是对围岩扰动少,控制断面准确，无超挖,速度快，操作人员少。

隧道衬砌 隧道开挖后，为使围岩稳定，确保运营安全，需按一定轮廓尺寸建造一层具有足够强度的支护结构，这种隧道支护结构称为隧道衬砌。常用的衬砌种类有就地灌注混凝土类、预制块拼装、喷锚或单喷混凝土、复合式衬砌.复合式衬砌是在喷锚或单喷支护之后,再就地灌注一层混凝土，形成喷锚支护同混凝土衬砌结合的复合式衬砌结构。如遇有水地段可在两层支护间加挂一层塑料板或做其他防水层。

发展趋势 在隧道工程中，喷锚支护有可能取代构件支撑。喷锚支护的主要优点是支护及时，安全可靠,并能大量节约木材和钢材。欧洲一些国家在较弱地层的大断面爆破后,采用长锚杆结合喷混凝土做支护,已获得成功。中国亦曾在老黄土隧道开挖中使用喷锚支护.

自喷锚支护发展后,对较弱岩层也可进行全断面开挖，以全断面开挖取代分部开挖。

在岩石地层中采用全断面开挖及喷混凝土衬砌,其质量好坏首先取决于光面爆破.运用新奥法原理，考虑围岩自身承载能力，可在坑道爆破后尽早采用单喷或喷锚作初期支护,随即连续量测位移，判定围岩基本稳定时间，再进行二次支护，这样可以建成较经济的衬砌结构.

现代高度竞争的地下采矿与隧道工程要求成本集约，安全开凿与岩石加固等程序步骤。采矿的机器设备必须安全可靠,并紧密跟随工业持续提高的生产力与飞速发展的经济步伐。掘进机开挖法正在不断研究改进，并生产出各种新机械，其应用有广阔前景。液压凿岩机不断更新完善，使隧道开挖进度大大提高。光电测量仪器和激光导向设备的使用，使长隧道施工精确程度有所提高.目前，航空勘测、遥感技术、物探技术、岩层中应力应变的量测技术、电子计算机技术等的广泛应用,使隧道勘测设计技术水平也有很大提高。精确爆破技术，水平钻探技术和预灌浆技术的不断提高,有可能提高隧道开挖过程的安全性，并能保证隧道工程的质量。

隧道的防水技术分析

1 前言

公路隧道虽起步较晚,但发展速度较晚，特别在高等级公路建设中隧道所占比重较大。在已建成的公路隧道中,渗水、漏水情况是存在的，影响行车安全及洞内设施的正常运转，也给行人带来不便,引起人们普遍关注公路长隧道内通风、照明、通讯及消防等现代化设施齐全，它们对防潮、防锈、绝缘方面都有严格要求，以保证其设备正常运行和长久性能。车和人通过隧道都需要有一个干燥、清洁的通行环境，同时还要给人应有的良好景观。因

此，在公路隧道建设中,防水设计是十分重要的。本着取长补短的原则，本文对目前公路隧道防水技术的成功经验及存在问题进行分析、探讨,以期对隧道工程技术人员有所启发。

2 公路隧道防水技术规定及现状

2.1 公路隧道防水技术规定

对于公路隧道防水，《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004)Ell规定：隧道采用复合式衬砌时，在初期支护和二次衬砌之间应设置防水板及无纺布；隧道二次衬砌应满足抗渗要求,混凝土的抗渗等级，在有冻害地段及最冷月份平均气温低于一15℃的地区不低于S8，其余地区不低于S6；隧道二次衬砌的施工缝、沉降缝、伸缩缝应采取可靠的防水措施;围岩破碎、涌水易坍塌地段，宜向围岩内预注浆。

2。2 公路隧道防水技术现状

目前，我国公路隧道主要采用新奥法进行设计和施工。新奥法隧道防水主要有3种类型：一是从围岩结构和附着防水层着手,以防为主的水密型防水；二是从疏水、泄水着手以排为主的泄水型或引流自排型防水;三是防排结合的混合型防水.

由于新奥法的普遍应用,复合式衬砌成为当前公路隧道衬砌结构的主流,它要求隧道防水设计层层把关,多道设防。简而言之,也就是做好3道防线,即围岩注浆堵水、防水层防水、衬砌加止水带防水。围岩注浆堵水通常采用超前小导管预注浆，以减小地下水渗透，并加强初期支护，形成第1道封闭防线；然后，铺设部分封闭或全封闭的防水层,作为第2道防线；再施作具有一定抗裂、抗渗性能的混凝土衬砌，同时对各类接缝作专门处理,如在沉降缝处选用中埋式橡胶止水带,施工缝处选用遇水膨胀止水条等。

3 隧道渗水、漏水的主要原因

3。1 防排水材料质量差或选用不当

目前我国防水材料门类齐全,品种和产量多,但主要以低端产品为主。近十几年来，我国国民经济发展迅速，交通基础设施建设投资大幅增加，造成对防水材料的旺盛需求。

但是多数企业不走质量取胜之路，降低成本,以降低产品质量为代价，影响防水工程质量。为了效益,有些厂家是既无人才，又无技术和设备,大搞造假或以次充好.

3。2 施工中防排水的细部处理不好

早期隧道采用的矿山法施工,需分部开挖,边开挖边衬砌，施工接缝多，衬砌受力后开裂，很难达到公路隧道防水要求。早期隧道设计还依靠普通混凝土自身防水，但对连接缝未加处理或处理不当,致使衬砌施工缝等成为主要渗漏水处.有些隧道排水设施没有考虑防冻结、防围岩软化的作用，导致排水边沟冻结,衬砌结构沉降。仅在衬砌漏水后采用背后注浆、表面压挤添缝等措施。

3.3 隧道围岩不稳定，衬砌开裂破坏防水层

隧道衬砌渗漏易发生在施工的各种接缝处，这是由于衬砌混凝土在接缝处的防水止漏设计不完善,施工质量不过关引起的。有的则是由于衬砌混凝土收缩产生裂缝所致.

3。4 防水板材料柔性不足

灌筑衬砌时流体混凝土所产生的侧压力难以使防水板同初期支护处处紧贴。

4 防止隧道渗水、漏水的对策

4.1 隧道防水措施

(1)衬砌自防水

衬砌自防水是以衬砌结构本身的密实性实现防水功能的一种防水方法,造价低、工序简单、施工方便.

隧道防水施工质量的优劣是防水效果好坏的关键，加强衬砌混凝土的自身防水能力是增强隧道防水效果的有效措施。我们不应过分依赖防水层的作用而对衬砌混凝土的自防能力有所忽视。防水混凝土除用于防水外，更主要的是防渗(普通混凝土抗渗标号不大于S1）。隧道与地下工程多为混凝土结构，国内外通常把结构自防水作为防水的一种重要手段.所用防水混凝土的抗渗等级不得低于s6。同时还应周密处理衬砌各部位的接缝防水，尤其是现浇混凝土衬砌的施工缝和变形缝，以及预制混凝土衬砌管片的接缝与注浆孔，这对保证衬砌防水质量更为重要。值得注意的是,结构混凝土绝对不能以高强度混凝土代替防水混凝土，必须用防水混凝土。对于要求结构自防水的隧道与地下工程。防水设计必须对混凝土施工严格管理，切实按规范和制订出的详细工艺进行施工。 （2）防水板防水

设置防水板是保证隧道防水功能的重要措施。实际施工中若防水板破损严重，就不能很好发挥其作用。故在张挂防水板前,要将凸凹不平的围岩表面通过喷混凝土“填平补齐\".

(3)喷膜防水层

它是以丙稀酸盐为主要成分,加入氧化剂A和还原剂B制成,两种溶液在喷嘴内混合后,

用喷射方法在喷混凝土面上形成具有防水和隔离功能的薄膜。

(4)衬砌背后防水

对复合式衬砌，在初期支护与二次衬砌之间设置夹层防水层,防水材料常用合成树脂与合成橡胶、土工布聚合物制作的防水薄膜和防水板。常用的材质有2种:防水卷材主要有合成树脂类和合成橡胶类;防水涂料主要有改性沥青类和合成高分子类。

衬砌背后防水还可采用超前小导管注浆防水.目前常压浆材料有:水溶性聚氨脂、超细早强水泥。

(5）衬砌内面防水。衬砌内贴防水层主要方法有4种:

①喷浆防水层,在一定压力下用机械把水泥砂浆直接喷射到衬砌内表面成型,防水砂浆一般分2层喷射;② 喷射混凝土防水层;③ 砂浆抹面防水层,目前主要是采用特种水泥(双快、早强水泥)进行水泥浆抹面;④ 喷涂乳化沥青乳胶防水层，采用专用工具及压力设备进行喷射。

4.2 防止隧道漏水的对策

对衬砌应周密设置施工缝、伸缩缝、变形缝的构造和位置,采用的对策主要有：

（1）止水带,分为塑料止水带、橡胶止水带、复合止水带等；

(2)遇水膨胀橡胶,主要有制品型和腻子型2种；

（3)各种密封材料，主要是改性沥青密封材料和合成高分子密封材料。

4。3 隧道排水措施

(1)衬砌背后排水。在衬砌外面设置排水设施,应具有能够通畅地将衬砌背后涌水导入路基排水的功能,其材质要能承受混凝土灌注时的测压大约50kN/m，耐压强度7550kN/m以上的材料。还要考虑堵塞的可能,通水面积应比涌水量大3倍以上。所以,背后排水的材料最好选取带孔洞的树脂管。通常可通过盲沟、盲管(导水管）、暗沟来将水排出.

(2）衬砌内面排水。

(3)路基排水。是作为隧道排水末端的排水设施，分为横向排水和中央排水。其中,把背后排水集中的涌水导人中央排水沟的连接部,称为横向排水。同时把这些涌水排出洞外的排水叫做中央排水。

(4)路侧排水.

4。4 隧道堵水措施

可采用预注浆方法进行堵水,降低地下水渗透能力，减少隧道出水量。注浆止水方法主要有围岩内预压注浆、全断面预压注浆、裂隙注浆、喷射混凝土等。向衬砌背面压浆时应防止因压浆而堵塞衬砌背后的排水设施.施工堵水方法有气压控制地下水、冻结法堵水及预注浆堵水等方法。

5 结束语

隧道防水是一个系统工程,要做好防水必须多道设防、层层把关，充分利用各道防线的防水功能,确保每道防线的防水效果。 隧道防水涉及设计、材料、施工、管理等多方面，其中施工的质量是关键。要认真对待,严把质量关,不应盲目追求施工进度而忽视施工质量.

常见隧道火灾报警系统比较

隧道火灾报警系统简介

火灾报警系统主要是通过火灾探测器对物质燃烧过程中所产生的各种物理、化学变化进行检测，从而可以早期发现火情、减少火灾损失、保护人民生命财产安全。所以高速公路隧道火灾自动报警系统必须做到安全、可靠、先进,并具有高灵敏度和极低的误报率的特点。

公路隧道不同于一般的房屋建筑，它有以下几个显著特性影响火灾检测的准确性：

公路隧道中有大量的汽车通行,特别是车队通过时，其排放的废气可使隧道内局部地段在短期内形成热浪；

当柴油车通过隧道上坡方向时．其排放的油烟可能在隧道内形成局部地段浓烟积聚；

由于隧道的“烟囱”效应,使得隧道内自然风速往往较大，从而导致火灾报警点随风漂移，并延长报警时间。

因此，隧道火灾自动报警系统的选择,应充分考虑隧道的以上特性，采用成熟稳定的技术与产品,综合考虑系统的可靠性、经济性与稳定性。

目前常用的隧道火灾自动探测器按检测原理可分为以下两类：

线性感温探测器,其主要产品有：线性定温电缆、线性差定温电缆（热敏合金线）、分布式光纤探测器：另外还有空气管差温探测器，该产品由于技术落后，现已不使用.

点型感光探测器,其主要产品是双波长火焰探测器、三波长火焰探测器；

近年来在云南省公路隧道火灾报警系统工程中,主要选用的是火灾探测器包括线性差定温电缆(热敏合金线)、光纤和双波长火焰探测器三种，本文对这三种火灾报警系统进行了全方位比较,以供业内。

隧道火灾报警系统比较

线性差定温电缆（热敏合金线)

探测器一般采用热敏合金线制成，通过探测回路的阻抗变化，差温探测器能够适时检测到探测区域内的升温速率变化差定温探测器同时还能响应环境温度额定值，具有差温和定温双重报警功能.

线性差定温火灾监测报警系统能及时、准确地反映出隧道内火灾发生的地点，报警信号经火灾报警控制器传至消防管理计算机，并显示相应位置的报警信息，同时可经摄像机图像进行确认，由计算机系统制定出相应的控制交通的方案。

分布式光纤温度探测报警系统

分布式光纤温度探测报警系统是一种集传感器测量技术、光通讯技术、消防报警技术

为一体的综合性系统.首先,它是一种用于实时测量、监视空间温度场分布的传感器系统:其次，它又是一个特殊的光纤通讯系统，在系统中光纤既是传输媒体也是传感媒体，利用光纤的喇曼光谱效应，光纤所处空间各点温度场调制了光纤中传输的光载波，经调制后，将空间温度场的信息实时传送给主机并显示出来。此外,它又是一个消防报警系统，利用光纤的光时域的反射（Optical time domainreflection简称OTDR)技术，由光纤中光的传播速度和背向光回波的时间，对所测温度点定位，从而在火灾发生初期准确地探测到火灾发生地点并提供声、光报警信号。

双波长火焰探测器

探测器可捕捉火焰特有的燃烧变化频率,捕捉火灾特有的光谱分布特性,通过对一般照明用环境光的光谱和车辆火灾或汽油火灾时检测器的相对光谱比较，判断检测火灾。

三种火灾自动报警系统在云南公路隧道中的应用

自实施西部大开发以来，云南公路建设按照总体规划和长远目标，本着分段分期建设的原则，重点改造国道干线公路和路网建设，掀起了公路建设的高潮。据不完全统计,到目前为止,云南已建成通车、已贯通、正修建和处于设计阶段的隧道达245座，总长达269公里。在机电设施设计中,提出了按救援水平和车辆数量分区段配备与之相匹配的设备和分区段进行救援理论，增强了机电设施设置的目的性,方便了救援。

隧道火灾自动报警系统在云南公路隧道的使用具有以下特点：

1、云南省属高原山区，几乎每条高速公路都有隧道，隧道长度不一。虽然三种火灾自动报警系统是根据隧道长度和环境来选择最优的方案，但是对于一条高速公路管理而言,如

果一条高速公路有几种火灾自动报警系统，不利于以后的日常维护和管理，所以在云南省每条高速公路采用三种火灾自动报警系统中的一种。

2、就目前云南省高速公路隧道火灾自动报警系统建设情况来看，线性差定温电缆应用的比较多，占全省已建成通车隧道的90％左右：受工程造价的影响，双波长火焰探测器使用较少，全省仅两个隧道采用：分布式光纤温度探测器属于一个比较新的产品，近期几条高速公路的建设都采用分布式光纤温度探测器。

3、综合三种火灾自动报警系统优缺点，分布式光纤温度探测器将会是一个新的发展方向。

结论

以上三种火灾自动报警方案均可满足国家相关验收规范要求:

线性差定温电缆及分布式光纤温度探测器受隧道内自然风速影响大，在具体工程中，需对隧道自然环境作详细的气象调查；

长度1 5Km以内的高速公路隧道,线性差定温电缆性价比最高；长度在2 OKra左右的隧道,线性差定温电缆与分布式光纤温度探测报警系统投资基本持平：在长度超过2。5Km的隧道中，分布式光纤温度探测报警系统性价比优于线性差定温电缆; 对于大断面隧道、自然风速较高的隧道,建议选用双波长火焰探测器：为避免出现检测盲区,探头宜50米交错布置；

隧道火灾报警系统的响应时间对隧道的防灾、救援有着不可估量的影响。在火灾发生

60秒内（火灾初期）发现火灾．实施合理的防灾救灾管理预案,可以将火灾损失减到最小反之则会造成巨大的生命财产损失和重大社会影响。所以在报警系统的选择中，应将报警响应时间作为最主要的指标。配合火灾报警系统，设计中还应考虑与通风、照明、闭路电视、广播、交通信号等系统的联动控制，并制定防灾救灾预案,提高隧道防灾救灾能力。

隧道应急预案编制技术

公路隧道事故偶然性大,极易造成交通中断和人员伤亡.秦岭终南山特长公路隧道全长18。02公里，火灾一旦发生,救援难度很大,除隧道管理机构外，还需大量外部单位配合,因此有必要建立一套行之有效的隧道应急预案。

科学的预案,需要有科学的预案编制技术。然而目前国内已发布的应急预案编制指南较少，且主要针对危险品泄漏、环境污染方面,没有适用于公路隧道管理的应急预案编制指南.而国外的应急预案编制指南是根据本国的相关法律法规、以及各部门的职责分工而制定，又无法直接应用于我国。在秦岭终南山特长公路隧道应急预案的编制中，首先解决了两个难点,第一是预案编制技术的研究、确定，第二是具体的编制过程、方法。

预案编制技术

应急预案实际上是一个透明和标准化的反应程序，是快速响应和有效救援的基本保证，因此必须有完整的设计、行之有效的操作程序和持续改进的运行机制。

1．编制前的准备工作

◆风险评价：主要是将隧道内可能导致重大人身伤亡和财产损失，及产生严重社会影响

的重大事故灾害风险，列出清单，逐一评估。

◆资源分析：对应急救援活动涉及的相关资源进行了解、分析，以便制订出符合实际情况的应急预案。

2．预案的体系架构

按照系统论的思想，应急预案是一个开放、复杂和庞大的系统，预案的设计和组织实施应遵循体系要素构成和持续改进的指导思想。通过对国内外应急救援体系的研究、分析，特长公路隧道应急预案体系可以由以下5个部分构成。

（1）应急机构:明确分为场内与场外两类应急机构,前者的职责主要是整个应急救援活动的信息中枢、组织协调、资源调配和扩大应急救援活动的指挥，而后者则承担现场的灾害控制、人员救护和工程抢险等具体的救援任务。

(2）响应程序:是应急预案中核心的内容，是检验应急救援综合能力的集中体现。

(3)预案培训：其目标是检验其应急行动与预案的符合性、应急预案的有效性和缺陷性，以及对应急能力水平的评估.

（4)公众教育：目标是提高全体公众应急意识和能力.

（5）预案管理：建立应急预案的编写、审批、发放、更新等规则，并通过预案演练和评估对预案实现持续改进。

3．预案编制

通过对国内外隧道事故.以及其他行业应急预案要素的分析，归纳出隧道灾害事故应急预案包括以下1 2个核心要素。

（1)预案启动:确定预案的启动条件及启动程序。

（2)现场指挥与控制:以事故发生后确保公众安全为主要目标,按照应急预案的响应程序指挥、协调救援行动,合理使用应急资源，使事故迅速得到有效控制。

(3）预警与通知：是应急救援迅速启动的关键，接到报警后的初步分析，筛选掉不正确的信息，落实事故的地点，时间、类型、范围，初步分析事故趋势。

(4)警报系统与紧急通告：事故被确认后立即通报应急指挥中心，及时向公众和各救援单位发出应急警报，建立通讯程序.

(5）通讯：确保报警和通讯器材完好，并能正确使用报警和通讯器材,保持信息渠道24小时畅通。

(6）事态监测：监测和分析事故造成的危害性质和程度，以便提高或降低应急警报级别，并采取相应的对策评估。

(7)人员疏散与安置：应使所有公众熟悉报警系统、逃生线路、避难所和总体疏散程序,准确估计事故影响范围、人员影响区域以便组织疏散、撤离，积极搜寻、营救受伤及受困人员，建立现场危险品泄漏时人员的避难所。

（8）警戒与治安:为保障救援工作顺利开展,救援现场要有警戒区域设定，实施交通管制，保障救援队伍、物质供应、人员疏散的交通畅通.

(9）医疗与卫生服务：应急救援中的医疗与卫生服务，由专业和接受过急救和心脏恢复培训1的人员,事先组成医疗救援小组，在当地卫生部门的配合下，及时地提供应急需要的医疗设备和急救药品.

（10)应急人员安全:应急救援行动的原则应是优先确保公众和救援人员的安全,严禁冒险指挥,防止造成次生灾害。

(11）公共关系：在重大事故中应明确应急过程中的媒体及公众发言人,协调外部机构，及时与各部门和相关社会服务机构联系。

(12)善后复原：在应急救援完成后，应尽快组织善后复原工作。在研究确定以上1 2个核心要素的内容之后,需通过预案的推演，将这些要素串接成一个可执行的应急计划。编制过程及方法

编制过程及方法

1．应急救援对策确定

国外隧道火灾事故资料的分析表明,就特长隧道而言，一旦出现火灾，必须充分依靠自身的救援力量进行火灾扑救，重点是做好火灾发生后第I、II阶段的火灾扑救、人员车辆疏散工作。因此我们提出了“充分动员第一梯队、主要依靠第二梯队，全力以赴在第一、第二阶段完成救援工作”的应急救援策略。

◆充分动员第一梯队：必须通过多种形式．做好对司乘人员的宣传教育，提高广大司乘人员在隧道内的应变处置能力，在可能的情况下实施并完成第一阶段灭火.

◆主要依靠第二梯队：必须严格按照消防部队的训练大纲，并结合隧道特点，加强隧道消防队的日常训练，提高隧道消防队的快速反应能力和灭火救援能力.

◆全力以赴在第一、第二阶段完成救援工作：必须建立健全应急预案,做好培训演练工作,充分发挥各救援单位的整体力量,保证救援工作有条不紊地进行，尽量在事故初期完成事故处理.

2．预案要素分析

在预案的编制过程中，还需结合隧道特点。针对预案的1 2个核心要素进行分析，明确每个核心要素的具体内容，这是进行预案推演的基础。

3．预案推演

在研究确定1 2个核心要素的内容之后,针对隧道的火灾事故，通过预案的推演，将这些要素串接成一个可执行的应急计划，共分7个阶段，各救援步骤之间的时序流程如图1所示。

（1）火灾发生与报警

当隧道发生火灾时,有多种方式可以报警。司乘人员可以通过隧道内的紧急电话或火灾手动按钮报警，也可拨打1 10或11 9报警。隧道内的火灾监测设备通过温度的变化可以自动检测报警，也可以通过异常事件检测报警。另外，交警、路政在巡查中也可能报警.此阶段司乘人员可及时灭火，并进行自我救护，如果灭火失败,司乘人员立即进行逃生。

（2)火灾确认

接到报警后,监控中心立即将监测画面切换至相应的摄像机监测区段进行火灾验证并录像，当确认发生火灾时，立即启动相应的火灾设备预案，监控系统自动转入相应的火灾控制模式.

（3)通报派遣及人员疏散

监控中心立即电话通知领导以及交警、路政、隧道消防队、养护部门，地方消防部队，医院、环保部门、拖吊车公司等相关单位。同时,监控中心通过广播系统引导隧道人员逃生、应急.

（4)初期应对

接到报警后，交警到达现场后进行交通管制，并设置救援警戒线，同时疏散人员进入非火灾隧道，将现场状况回报监控中心；路政到达现场后协助交警进行人员疏散，并调配清障车及时清除救援路线上的故障车辆和散落物等，保证救援路线畅通.

隧道消防队到达现场后立即救援受困人员、进行灭火工作：养护部门到达现场后配合监控中心操作隧道设备。监控中心要时刻监控现场,与现场人员保持联系,同时与外部相关单位联系，并及时向有关领导通报事态的发展情况.同时根据救援情况实时调整救援方案或请求增援。

(5)事故处置及人员救助

◆事故处置：地方消防部队抵达现场后,隧道消防队应将指挥权转移给地方消防部队到场的最高领导，火场人员必须服从灭火指挥员的统一指挥.灭火指挥员负责指挥受困人员的

救援和灭火工作，掌握事故的实时信息，并回报给监控中心。环保部门到达洞口随时待命，提供技术支持。拖吊车单位到达现场后立即进入洞内清除救援障碍．保证车辆和人员的及时疏散.

◆受困者、伤员救助：医院接到报警后派遣救护车到达现场，在洞口紧急救护受伤人员，并及时送往医院。

(6）善后处理

灭火完成后，隧道消防队或者地方消防部队报告监控中心灭火完成；交警进行死伤及失踪人员调查;路政撤除路障；养护人员进行路面清理并勘查隧道受损情况，修复受损结构和烧坏的设备;医院报告伤员送医记录；环保部门进行环保评估。

(7)恢复交通

待到相关工作完成之后,监控中心重新开放隧道,并提供隧道开放信息,隧道设备恢复正常模式工作。