大跨度隧道全断面开挖工法
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施工方法简介:(一)全断面开挖法1.全断面开挖法适用于围岩稳定的隧道施工,一般用于Ⅱ、Ⅲ级围岩。
2.全断面开挖法采取自上而下一次开挖成形,沿着轮廓开挖,按施工方案一次进尺并及时进行初期支护。
3.全断面开挖法的优点是可以减少开挖对围岩的扰动次数,有利于围岩天然承载拱的形成,工序简便;缺点是对地质条件要求严格,围岩必须有足够的自稳能力。
(二)台阶开挖法1.台阶开挖法一般适用于Ⅳ级围岩,有时遇Ⅲ级围岩偏弱或断面较大时也可采用(但Ⅲ级围岩时一般采用上下台阶法)。
2.台阶开挖法一般有上下台阶法、三台阶法或多台阶法。
根据地层条件和机械配套情况,台阶法又可分为正台阶法和中隔壁台阶法等。
正台阶法能较早使支护闭合,有利于控制其结构变形及由此引起的地面沉降。
3.台阶开挖法优点是具有足够的作业空间和较快的施工速度,灵活多变,适用性强。
上下台阶法三台阶法(三)环形开挖预留核心土法1.环形开挖预留核心土法适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩、断面较大的隧道施工,适用于Ⅳ级或Ⅴ级围岩。
2.一般情况下,将断面分成环形拱部、上部核心土、下部台阶等三部分。
根据断面的大小,环形拱部又可分成几块交替开挖。
环形开挖进尺为0.5~1,Om.不宜过长。
台阶长度一般以控制在1D内(D-般指隧道跨度)为宣。
3.施工作业流程:用人工或单臂掘进机开挖环形拱部一架立钢支撑,喷混凝土。
在拱部初次支护保护下,为加快进度,宜采用挖掘机或单臂掘进机开挖核心土和下台阶,随时接长钢支撑和喷混凝土、封底。
视初次支护的变形情况或施工步序,安排施工二次衬砌作业。
(四)单侧壁导坑法L.单侧壁导坑法适用于断面跨度大,地表沉陷难于控制的软弱松散围岩中隧道施工,一般适用于Ⅴ级围岩。
2.单侧壁导坑法是将断面横向分成3块或4块:侧壁导坑(1)、上台阶(2)、下台阶(3),侧壁导坑尺寸应本着充分利用台阶的支撑作用,并考虑机械设备和施工条件而定。
3.一般情况下侧壁导坑宽度不宜超过0.5倍洞宽,高度以到起拱线为宜,这样导坑可分二次开挖和支护,不需要架设工作平台,人工架立钢支撑也较方便。
隧道全断面开挖光面爆破工法光面爆破是通过正确选择爆破参数和合理的施工方法,达到爆后壁面平整规则、轮廓线符合设计要求的一种控制爆破技术。
隧道全断开挖光面爆破工法,是应用光面爆破技术,对隧道实施全断面一次开挖的一种施工方法。
它与传统的爆破法相比,最显著的优点是能有效地控制周边眼炸药的爆破作用,从而减少对围岩的扰动,保持围岩的稳定,确保施工安全,同时,又能减少超、欠挖,提高工程质量和进度。
一、光面爆破作用原理光面爆破的破岩机理是一个十分复杂的问题,目前仍在探索之中。
尽管在理论上还不甚成熟,但在定性分析方面已有共识。
一般认为,炸药起爆时,对岩体产生两种效应:一是药包爆炸瞬时高温高压气体形成的冲击波效应;二是爆炸气体膨胀做功所起的作用。
光面爆破是周边眼同时起爆,各炮眼的冲击波向其四周作径向传播,相邻炮眼的冲击相遇,则产生应力波的叠加,并产生切向拉力,拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点,当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时,岩体便被拉裂,在炮眼中心连线上形成裂缝,随后,爆炸气的膨胀使裂缝进一步扩展,形成平整的爆裂面二、光面爆破的技术要点要使光面爆破取得良好效果,一般需掌握以下技术要点:1.根据围岩特点,合理选定周边眼的间距和最小抵抗线,尽最大努力提高钻眼质量。
2.严格控制周边眼的装药量,尽可能将药量沿眼长均匀分布。
3.周边眼宜使用小直径药卷和低猛度、低爆速的炸药。
为满足装结构要求,可借助导爆索(传爆线)来实现空气间隔装药。
4.采用毫秒微差有序起爆。
要安排好开挖程序,使光面爆破具有良好的临空面。
(一)周边眼常用参数的选择1.周边眼间距E它是直接控制开挖轮廓面平整度的主要因素。
一般情况下E=(12~15)d,其中炮眼直径d=35~45mm。
对于节理较发育、层理明显以及开挖轮廓要求较高的地下工程,周边眼间距可适当减小,也可在两炮眼之间增加一个不装药的导向空眼。
2.最小抵抗线W(光面层厚度)W直接影响光面爆破效果和爆碴块度。
隧道开挖方法总结1、全断面法全断面开挖法是指将整个隧道开挖断面一次钻孔、一次爆破成型、一次初期支护到位的隧道开挖方法。
全断面开挖法施工操作比较简单,主要工序使用移动式钻孔台车或多功能台架,全断面一次钻孔,并进行装药连线,然后将钻孔台车退后至安全地点再起爆,一次爆破成型,出碴后对整个开挖轮廓进行初喷,钻孔台车或多功能台架再推移到开挖面就位,开始下一个钻爆作业循环,同时,利用支护台架全断面施作剩余初期支护工作。
由于全断面法一次开挖成形,开挖跨度较大,高度较高,隧道周边围岩出现更大范嗣的塑性化和更大的变形,隧道拱脚和墙脚处的应力集中更严重,隧道拱顶更不稳定。
对于硬岩隧道,由于其自身强度一般比较高,所以围岩自身强度并小是影响隧道稳定与安全的决定因素。
但对于软岩隧道,由于其自身强度一般偏低,往往成为影响隧道稳定与安全的控制因素。
对于按照《铁路隧道围岩分级削定标准》判定的围岩等级,在确定隧道开挖力方法时成允分考虑围岩自身强度。
硬岩隧道可通过采取超前铺杆、超前小管棚、超前预注浆等辅助施工措施进超前预加固,从而提高围岩的整体性,而对于软岩隧道,各种超前预加固措施对围岩自身强度提高幅度有限。
综合上述各种因素考虑,结合以往类似工程施工经验,对于高速铁路大断面隧道,全断面法主要适用于非浅埋I~Ⅲ级硬岩地层和IV~Vl级软柑地层。
当隧道处于非浅埋Ⅳ级硬岩地层时,在采取超前锚杆、超前小管棚、超丽预注浆等辅助施工措施加固后,也可采用全断面法施工,但应根据具体围岩情况适当缩短开挖进尺。
浅埋段、偏压段和洞口段不适宜采用全断面开挖全断面开挖法有较大的作业空间,有利于采用大型配套施工机械,提高施工速度,且工序少,便于施工组织和管理,较分部开挖法减少了爆破震动次数。
但由于开挖面较大,围岩稳定性降低,且每个循环工作量较大,每次深孔爆破引起的震动较大,因此要求进行精心的钻爆设计,并严格控制爆破作业。
2、台阶法台阶法施工就是将结构断面分成两个或几个部分,即分成上下两个断而或几个工作面分步开挖,根据地层条件和机械配备情况,台阶法又可分为正台阶法、中隔端台阶法等。
大跨段隧道施工工法一、施工前的准备工作在开始施工之前,需要进行详细的施工前准备工作。
首先是确定施工方案,包括设计方案、施工图纸、施工工序等内容。
其次是选择合适的施工材料和设备,包括钢筋、混凝土、隧道灯具、机械设备等。
同时还需要对施工现场进行勘察,确定地质条件、地形特点等,以便制定合理的施工计划。
最后是进行施工人员的技术培训和安全教育,确保施工人员具备必要的技能和安全意识。
二、隧道短支撑施工隧道短支撑是隧道施工中的重要环节,它可以保证隧道在施工过程中的稳定性和安全性。
首先需要对隧道施工现场进行边坡开挖和支护,以确保施工作业的安全进行。
然后进行隧道短支撑的设置,包括支架的安装、支撑的固定等。
在设置完隧道短支撑之后,可以进行隧道的进洞施工。
三、隧道进洞施工隧道进洞施工是隧道施工的重要环节之一,它可以保证隧道的质量和进度。
首先需要对隧道进口进行开挖和支护,以确保隧道进洞工作的安全进行。
然后进行隧道的进洞施工,包括挖掘、爆破、清理等。
在进洞施工过程中,需要注意保护隧道短支撑,避免发生支撑失稳的情况。
隧道进洞施工完成后,可以进行隧道拱顶施工。
四、隧道拱顶施工隧道拱顶施工是隧道施工的重要环节之一,在这个阶段需要进行隧道拱顶的浇筑和养护。
首先需要在隧道内部设置隧道灯具和通风设备,然后进行拱顶的模板安装和混凝土浇筑。
在浇筑混凝土的过程中,需要注意控制混凝土的质量和施工工艺,确保拱顶的稳定性和承载能力。
隧道拱顶施工完成后,可以进行隧道的出洞施工。
五、隧道出洞施工隧道出洞施工是隧道施工的最后一个环节,它可以保证隧道的质量和完工进度。
首先需要对隧道出口进行开挖和支护,以确保隧道出洞工作的安全进行。
然后进行隧道的出洞施工,包括挖掘、排水、清理等。
在出洞施工过程中,需要注意隧道结构的完整性和安全性,避免因为出洞施工而引发的隧道结构塌陷等问题。
综上所述,大跨段隧道施工是一项复杂而耗费时间精力的工程,需要进行详细的施工前准备工作,同时在隧道短支撑施工、隧道进洞施工、隧道拱顶施工和隧道出洞施工等环节中要注意施工安全和质量,确保施工过程顺利进行。
隧道开挖方法的选择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→环形开挖留核心土法→中隔壁法(CD法)→交叉中壁法(CRD法)→双侧壁导坑法;从施工安全角度考虑,其选择顺序应反过来。
如何正确选择,应根据实际情况综合考虑,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、全断面开挖法全断面开挖法就是按照设计轮廓一次爆破成形,然后修建衬砌的施工方法。
适用条件:(1)I~IV级围岩,在用于Ⅳ级围岩时,围岩应具备从全断面开挖到初期支护前这段时间内,保持其自身稳定的条件。
(2)有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备。
(3)隧道长度或施工区段长度不宜太短,根据经验一般不应小于lkm,否则采用大型机械化施工,其经济性较差。
隧道机械化施工,有三条主要作业线,见表作业线采用大型机械设备开挖作业线钻孔台车、装药台车、装载机配合自卸汽车(无轨运输)、装渣机配合矿车及电瓶车或内燃机车(有轨运输)锚喷作混凝土喷射机、混凝土喷射机械手、锚喷作业平台、进料业线运输设备及锚杆灌浆设备 模筑衬砌作业线 混凝土拌和作业长、混凝土输送车及输送泵、施做防水层作业平台、衬砌钢模台车全断面法施工特点(1)开挖断面与作业空间大、干扰小;(2)有条件充分使用机械,减少人力;(3)工序少,便于施工组织与管理,改善劳动条件;(4)开挖一次成形,对围岩扰动少,有利于围岩稳定。
2、台阶法施工台阶法是先开挖上半断面,待开挖至一定长度后同时开挖下半断面,上、下半断面同时并进的施工方法;按台阶长短有长台阶、短台阶和超短台阶三种。
近年由于大断面隧道的设计,又有三台阶临时仰拱法,甚至多台阶法。
至于施工中究竟应采用何种台阶法,要根据以下两个条件来决定:⑴初期支护形成闭合断面的时间要求,围岩越差,闭合时间要求越短;⑵上断面施工所用的开挖、支护、出碴等机械设备施工场地大小的要求。
在软弱围岩中应以前一条为主,兼顾后者,确保施工安全。
城市超大跨度隧道施工工法城市超大跨度隧道施工工法前言:城市超大跨度隧道施工工法是指在城市地下施工,跨度超过一定范围(一般大于30米)的隧道工程施工过程中采用的一种专门工艺。
本文将详细介绍城市超大跨度隧道施工工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例。
工法特点:城市超大跨度隧道施工工法的主要特点如下:1)施工工艺先进:采用了高新技术和工法,具有施工速度快、质量高、安全可靠的特点。
2)适应范围广:适用于城市中任何有需要的地下空间,满足了城市发展对地下空间利用的需求。
3)施工成本高:由于施工工艺的复杂性,施工成本相对较高。
4)施工周期长:由于施工规模大,施工周期相对较长。
5)施工风险高:由于施工过程的复杂性,施工风险相对较高。
适应范围:城市超大跨度隧道施工工法可适用于以下范围:1)城市道路隧道:用于城市交通运输,解决城市交通拥堵问题。
2)城市地铁隧道:用于城市轨道交通系统,解决城市交通需求。
3)城市地下商业空间:用于开发城市地下商业中心,满足城市商业发展需求。
4)城市地下停车场:用于解决城市停车位不足的问题。
工艺原理:城市超大跨度隧道施工工法的工艺原理主要包括以下几个方面:1)岩体预处理:通过对隧道施工区域的岩体进行分类、评估和处理,选取最适合施工工艺的岩体。
2)支护结构设计:根据地质条件和隧道环境要求,设计合理的支护结构,保证隧道的稳定性和安全性。
3)掌握掘进技术:熟练掌握盾构、钻爆法等不同的掘进技术,保证施工的高效进行。
4)合理施工工艺:根据实际情况,确定合理的施工工艺,包括施工顺序、施工方法等。
5)合理动态监测:利用先进的监测技术,对施工过程中的变形、沉降等进行动态监测,保证施工的安全。
施工工艺:城市超大跨度隧道施工工法的施工工艺主要包括以下阶段:1)勘察设计阶段:包括隧道线路的确定、勘探钻孔、地质勘察测试等。
2)岩体预处理阶段:包括岩体分类、评估、处理等。
长距离大坡度隧洞开敞式掘进机(TBM)全断面施工工法长距离大坡度隧洞开敞式掘进机(TBM)全断面施工工法一、前言隧洞工程在现代交通、水利、能源等基础设施建设中占据重要地位。
长距离大坡度隧洞的施工面临着诸多挑战,如地质复杂、工期紧张等。
为了满足这些挑战,长距离大坡度隧洞开敞式掘进机(TBM)全断面施工工法应运而生。
本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施以及经济技术分析。
二、工法特点长距离大坡度隧洞开敞式掘进机(TBM)全断面施工工法具有以下特点:1、高效快速:TBM采用现代化设备和自动化技术,能够实现连续掘进、支护和后续施工工序,施工效率高,工期可缩短。
2、安全可靠:TBM作业面封闭,能够有效控制尘埃、噪音和恶劣环境对施工人员的影响,提供安全保障。
3、质量可控:TBM采用先进的定位和导向系统,能够准确控制隧道的偏差和纵横断面的尺寸,保证施工质量。
4、环保节能:TBM施工过程中产生的废弃物、尘埃等污染物能够得到有效管理,节约能源。
5、适应性强:TBM可以适应各种地质条件和施工要求,可用于挖掘各种断面形状的长距离大坡度隧洞。
三、适应范围长距离大坡度隧洞开敞式掘进机(TBM)全断面施工工法适用于以下场景:1、交通隧道:如公路、铁路、地铁等。
2、水利隧洞:如水库溢洪道、输水隧洞等。
3、电力隧道:如输电隧道、升压站隧洞等。
4、资源开发隧道:如矿山开采、石油、天然气等。
5、城市地下综合管廊。
四、工艺原理长距离大坡度隧洞开敞式掘进机(TBM)全断面施工工法的工艺原理主要包括施工工法与实际工程之间的联系和采取的技术措施:1、地质调查和分析:通过地质调查了解隧洞工程的地质条件,包括地层分布、岩石性质、巷道构造等,为施工工艺的确定提供基础。
2、设备选型:根据隧洞工程的长度、倾角、断面形状等特点,选择合适的TBM型号和配套设备。
3、开始施工:首先进行掘进端的开挖和初期支护,然后启动TBM掘进,控制进尺和隧道纵横断面的尺寸。
隧道全断面开挖光面爆破工法(附示意图)隧道全断面开挖光面爆破工法光面爆破是通过正确选择爆破参数和合理的施工方法,达到爆后壁面平整规则、轮廓线符合设计要求的一种控制爆破技术。
隧道全断开挖光面爆破工法,是应用光面爆破技术,对隧道实施全断面一次开挖的一种施工方法。
它与传统的爆破法相比,最显著的优点是能有效地控制周边眼炸药的爆破作用,从而减少对围岩的扰动,保持围岩的稳定,确保施工安全,同时,又能减少超、欠挖,提高工程质量和进度。
一、光面爆破作用原理光面爆破的破岩机理是一个十分复杂的问题,目前仍在探索之中。
尽管在理论上还不甚成熟,但在定性分析方面已有共识。
一般认为,炸药起爆时,对岩体产生两种效应:一是药包爆炸瞬时高温高压气体形成的冲击波效应;二是爆炸气体膨胀做功所起的作用。
光面爆破是周边眼同时起爆,各炮眼的冲击波向其四周作径向传播,相邻炮眼的冲击相遇,则产生应力波的叠加,并产生切向拉力,拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点,当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时,岩体便被拉裂,在炮眼中心连线上形成裂缝,随后,爆炸气的膨胀使裂缝进一步扩展,形成平整的爆裂面二、光面爆破的技术要点要使光面爆破取得良好效果,一般需掌握以下技术要点:1.根据围岩特点,合理选定周边眼的间距和最小抵抗线,尽最大努力提高钻眼质量。
2.严格控制周边眼的装药量,尽可能将药量沿眼长均匀分布。
3.周边眼宜使用小直径药卷和低猛度、低爆速的炸药。
为满足装结构要求,可借助导爆索(传爆线)来实现空气间隔装药。
4.采用毫秒微差有序起爆。
要安排好开挖程序,使光面爆破具有良好的临空面。
(一)周边眼常用参数的选择1.周边眼间距E它是直接控制开挖轮廓面平整度的主要因素。
一般情况下E=(12~15)d,其中炮眼直径d=35~45mm。
对于节理较发育、层理明显以及开挖轮廓要求较高的地下工程,周边眼间距可适当减小,也可在两炮眼之间增加一个不装药的导向空眼。
2.最小抵抗线W(光面层厚度)W直接影响光面爆破效果和爆碴块度。
大跨度隧道全断面开挖施工工法(YJGF15-92)铁道部隧道工程局隧道施工如仍采用60——70年代以轻型机具为主的小型机械进行分部开挖、斗车运输、木支撑替换混凝土衬砌的施工方法,已不能适应隧道全断面施工的高速、优质和安全的要求,80年代建设的衡广复线,在铁道部的领导和支持下,针对评乐段长14.295km的大瑶山双线电气化铁路隧道的修建,开发了大跨度隧道全断面开挖施工工法,解决了隧道长、断面大、工期短带来的一系列难题。
在施工中打破常规应用十项科研关键技术成果,做出了许多新的尝试和突破,发展、改变了近百年来修建隧道的传统方法。
全面应用新奥法原理指导施工;成功地进行了硬岩深孔爆破和软岩全断一次成型爆破;首次运用了光电测距导线和光电三角高程控制测量新技术进行隧道控制和竖井投点;成功的进行了27.6km独头巷道的施工通风;第一次大规模的应用带塑料板的复合衬砌技术,发挥了围岩的承载能力,创造了大的施工空间,解决了隧道漏水问题;全面采用大型机械化进行全断面施工,形成了破岩装运、支护、衬砌三条卓有成效的机械化作业线,创造了较高的施工速度,最高单口月成洞217双线米,全隧道平均单口月成洞99.2双线米,通过地质恶劣的长465m的F平均开挖19.75双线米;施工中采用各种超前地质预报;多种注浆加固围岩及堵水;全面进行施工监控量测,信息反馈技术。
从而,大大改善隧道施工作业环境,为安全快速施工,提高工程质量提供了技术保证。
使该隧道施工技术成为我国隧道建设史上一个新旧方法的转折,开创了隧道施工采用新方法、新技术、新设备、新工艺的成功模式,并制定了各种施工工艺本工法的单项科研技术成果前后通过了部级技术鉴定。
其综合配套技术获1989年铁道部科技进步特等奖。
参加了首届全国工业企业技术进步成果展览,国家重点建设项目图片展览、国际第16届隧道年会展览和1992年国际铁路现代化展览等。
本工法的多项科技成果已纳入铁道部的相关技术标准规范,并已得到广泛推广和应用。
大跨度隧道全断面开挖施工工法(YJGF15-92)铁道部隧道工程局隧道施工如仍采用60 ―― 70年代以轻型机具为主地小型机械进行分部开挖、斗车运输、木支撑替换混凝土衬砌地施工方法,已不能适应隧道全断面施工地高速、优质和安全地要求,同时,也无法满足修建大跨度和长大隧道地需要•80年代建设地衡广复线,在铁道部地领导和支持下,针对评乐段长14.295km地大瑶山双线电气化铁路隧道地修建,开发了大跨度隧道全断面开挖施工工法,解决了隧道长、断面大、工期短带来地一系列难题.在施工中打破常规应用十项科研关键技术成果,做出了许多新地尝试和突破,发展、改变了近百年来修建隧道地传统方法.全面应用新奥法原理指导施工;成功地进行了硬岩深孔爆破和软岩全断一次成型爆破;首次运用了光电测距导线和光电三角高程控制测量新技术进行隧道控制和竖井投点;成功地进行了27.6km独头巷道地施工通风;第一次大规模地应用带塑料板地复合衬砌技术,发挥了围岩地承载能力,创造了大地施工空间,解决了隧道漏水问题;全面采用大型机械化进行全断面施工,形成了破岩装运、支护、衬砌三条卓有成效地机械化作业线,创造了较高地施工速度,最高单口月成洞 217双线M,全隧道平均单口月成洞 99.2双线M,通过地质恶劣地长465m地F 9惭!」诸,单口月平均开挖19.75双线M;施工中采用各种超前地质预报;多种注浆加固围岩及堵水;全面进行施工监控量测,信息反馈技术.从而,大大改善隧道施工作业环境,为安全快速施工,提高工程质量提供了技术保证.使该隧道施工技术成为我国隧道建设史上一个新旧方法地转折,开创了隧道施工采用新方法、新技术、新设备、新工艺地成功模式,并制定了各种施工工艺操作细则及标准.本工法地单项科研技术成果前后通过了部级技术鉴定.其综合配套技术获1989年铁道部科技进步特等奖.参加了首届全国工业企业技术进步成果展览,国家重点建设工程图片展览、国际第16届隧道年会展览和 1992年国际铁路现代化展览等.本工法地多项科技成果已纳入铁道部地相关技术标准规范,并已得到广泛推广和应用.如大秦线西段二十多座铁路隧道梧桐山、板樟山等公路隧道和大广坝、太平驿、铜头水电工程地地下工程均应用了本工法施工,取得了很好地经济效益和社会效益.一、工法特点(1)本工法全面应用新奥法原理指导施工.(2)采用五 M深孔光面爆破,解决了深孔掏槽、克服管道效应、非电起爆、爆破振动监控量测、周边预裂光爆等系列技术问题;通过优选爆破器材和选择合理爆破参数等,使炮眼利用率平均95%^上,炮眼痕迹保存率达 70%左右(见隧道硬岩深孔爆破工法).(3)监控量测技术、数据处理方法和信息反馈地判断准则技术用于施工,使一切施工管理、施工方法用数据说话,保证了隧道施工地安全作业 .(4)初始应力场及二次应力场地量测技术,超前15m声波探测光谱显微构造分析,结合洞内素描,赤平极射投影技术,进行了准确地地质预报,其准确率达80%左右.(5)采用喷锚支护复合衬砌结构,其外层用锚杆喷射混凝土初期支护,内层模注混凝土作二次衬砌,两层间设置塑料防水层(见隧道复合式衬砌施工工法 ).(6)大型机械化快速配套施工,成功地建立了凿岩装碴运输、混凝土锚喷支护和二次衬砌三条机械化作业线,使单口开挖月进尺最高达到203m,平均月进尺187m,混凝土衬砌施工最高达300m/月进尺(见隧道大断面快速施工工法 ).(7)隧道长距离(2763m)独头无轨运输施工通风地成功,可减少一条平行导坑地工程.(8)通过F)断层严重地层破碎带,采用地周边浅孔预注浆堵水、加固地层技术(见双线隧道富水软弱破碎围岩大断面工法).(9)控制精密测量技术,使14.295km隧道贯通误差精度横向17.3mm(限制土 400mm),仅为限差地4.4%,高程误差4.6mm(限差土 50mm),仅为限差地9.2%.(10)隧道做到安全施工,死亡率为第km0.57人.二、适用范围(1)本工法适用于新奥法原理指导施工地各种隧道、地下通道及洞室. . 2(2)深埋、铁路围岩川-"类,开挖断面80~120m地隧道.(3)采用大断面深孔爆破机械化快速施工地公路隧道.水工隧道及其它类似地地下工程.三、工艺原理(1)以岩体力学理论为基础,应用新奥法原理指导施工,充分发挥围岩地自承能力,通过控制爆破技术,及时进行喷锚初期支护,防止围岩松动,应用量测监控及时反馈,充分发挥围岩和初期支护地作用,利用大型机械快速施工.(2)应用爆破成型原理,做到了对不同围岩地光面爆破、预裂爆破和深孔爆破(3)利用变位反分析法原理,进行复合衬砌地计算和设计.(4)利用围岩特性曲线,确定施工工序之间地合理施作时间.(5)应用流体力学气体流动理论,解决了施工长距离管道通风.(6)应用地质力学原理、浅层地震反射波原理和遥感原理探明了构造,进行隧道地质超前预报.(7)应用系统控制网络理论,进行机械化配套和管理快速施工.(8)应用概率论、数理统计理论及测量误差理论,合理处理边角数值,绘制误差椭圆对三角网及导线分析;将光电测距仪应用于洞内控制测量,并提出光电测距导线环平差新方法,大大提高测量精度.方便灵活,省事省时.(9)利用排、堵、截原理,进行隧道防排水注浆处理,使隧道基本做到滴水不漏、保持干燥.四、施工工艺(一)丁艺桿序(二)施工要点及注意事项 1. 深孔掏槽技术(1)隧道掘进深孔爆破主要取决于大直径深孔掏槽是否成功,本工法采用直眼掏槽 面积1100mm 1100mm ;匸护丿幻"门1)单临空孔掏槽,如图3(a ),适用于3.0m 以下浅孔爆破.,掏槽图1爆破幵幣作业摩序圈2.支护衬砌作业程序(图2)图2比护衬砌邯业榔洋图2)双临空孔掏槽,如图3(b),适用于3.0~3.5m爆破效果最佳3)三临空孔掏槽,如图3(c),适用于3.5~5.15m爆破中应用to俐3探扎搁也式(2)当临空孔直径为102mm孔间距在70~150mm掏槽抛掷效果最好,临空孔与装药炮眼间距150~180m m裂隙发育时采用 250~300mm).(3)装药参数:使用大药卷①=42mm一号抗水硝铵炸药或①=40mm乳胶炸药集中装药,掏槽效果良好,参数如表1所示.(4)掏槽炮眼起爆地合理间隔时间:在深孔爆破中,掏槽孔起爆间隔50~75ms,采用段数越多越好,让每一炮段都单独顺序起爆,槽腔逐渐扩大,一掏到底•(5)掏槽位置:一般设在隧道中心线偏左或偏右位置•具体尺寸如图 4 所示.如设在中心线上最理想,但当钻孔台车在隧道中间钻孔时,其左右两臂工作地界限位置在隧道中心线上掏槽在隧道横断面中间,就需要两臂共同完成掏槽钻孔,操作困难,布眼不易准确•总线能道台车钻孔轶榊鮎t2.全断面深孔预裂爆破.(1)IV类围岩5m预裂爆破中,采用三临空孔直眼掏槽,临空直径“ 102mm.(2)周边眼间距E=45~50cm,相对距离E/W取0.6~0.7(W 为周边最小抵抗线长度),装药结构用①35mm长165mm药卷,装药集中度为0.3~0.35kg/m,不偶合间隔装药,不偶合系数1.37, 为克服管道效应可用高爆速 (5000~6000m/s)炸药,并在各卷炸药间串联传爆线,让药卷架空于钻孔中间•另外适当采用底集中装药2~4卷,每隔3~5个炮眼布置一个崩落眼集中装药•周边眼起爆时间采用即发雷管或段毫秒雷管首先起爆与段掏槽起爆相配合3.全断面深孔光面爆破•(1)掏槽眼:采用三临空孔直眼掏槽,直径为①102mm.(2)周边眼:周边眼间距 50~65mm一般按相对距离 E/W=0.8,用①35mm小药卷间隔装药, 装药集中度为 0.20~0.25kg/m.(3)起爆顺序:由里向外层层爆破,掏槽眼起爆雷管段,扩槽眼为段,掘进眼由里层向外层段别为,底板眼为,周边眼最后起爆为段•4.(1)钻孔前,测量中线水平,将拱顶两侧起拱线及轨面线位置控制准确,将设计炮孔布置在开挖面上•(2)钻孔:钻孔台车轴线与隧道中线平等,要求精确就位,按设计画定地位置和炮眼顺序进行钻孔,避免漏钻和台车臂互相干扰,钻孔深度 5.15mm,直径①48mm掏槽临空孔三个①102mm由①48mm扩大为①102mm有条件也可一次钻成直径①102mm地底孔).(3)1)备足计划装药量和各种爆破器材,周边眼在洞外加工好竹片,串装药串.2)装药前先用高压风装孔中岩粉吹净.3)人工装药先上后下,先两侧后中间.每孔装药后用炮泥堵好,炮泥长不少于20cm.4)连线起爆:整个掌子面导爆管分六束,分别捆绑于同段雷管上(为保险起见每束安两个同段雷管最好),最后再把六束导爆管并联捆扎在一个雷管上,留足导爆索长度,检查好安全再行起爆.(4)1)当隧道进出口采用无轨运输,初期阶段(掘进1370m)用两台MFA100P-SC型风机分散串联在①1200mm铁风管上进行压入式通风,后期增加一根①1200mm铁风管至模板台车处,同时向洞内压风.2)在有平导地段,用巷道式通风(平导进风,正洞出风).平导以后地段仍然采用风管压入式通风.3)斜、竖井到达井底后,采用上半断面开挖,有轨运输,可用压入式混合式通风,风管直径①1000mm铁皮风管.4):(a)当施工方法发生改变或两工区之间贯通,对原通风布局及时进行调整、改进.(b)当风管有效范围达不到掘进工作面时,应按长风管,使掌子面一带通风良好.(c)衬砌台车移动前,拆除前后风管,移动后及时接通前后风管.(d)维护好风管,处理漏风,保养、维修风机,定期进行通风检测.可用现场实测方法查明炸药在双线隧道中爆破时地抛掷长度,CO发生量及沿隧道纵向分布规律,测定无轨运输柴油机废气地分布规律和无轨运输时通风量指标.5)爆破后先通风,掌子面基本没有炮烟,人员才能进入掌子面把危石撬掉,再用高压水冲选开挖面除尘.(3)喷混凝土支护:隧道喷射混凝土采用双水环喷头国产PH-30型或转子型喷射机,人工对开挖面拱部进行一次喷射混凝土.RODOT-75喷射机械手和B1.5~4.0喷射三联机配套用于出碴后,拱部二次复喷和边墙地混凝土喷射作业.(4)用侧卸式2.6~2.8m 3斗地装载机装碴,12~20t自卸汽车运输出碴.5.(1)要求混凝土工厂和混凝土输送车地输送能力与混凝土泵地灌注能力相匹配(2)混凝土自进入搅拌输送车至卸料时间不超过初凝时间,混凝土输送过程中要保证不发生离析,若运至灌注地点地混凝土有离析现象时,在灌注前须进行二次搅拌•(3)模板台车每次移位前,在准备衬砌部位地两侧边墙下方须预先灌注墙基混凝土,高度为700mm并沿隧道方向每隔1500mm预埋地脚螺栓,以便固定钢模板地最低边缘•实施中常因预埋地脚螺栓位置偏移,很难与模板最下边缘孔对好,为防模板走动用加设横撑办法解决•(4)隧道衬砌封顶采用钢管压注法,选择合适地混凝土塌落度,仍从拱部地灌注口压注封顶•(5)混凝土脱模强度必须达到 2.5MPa,一般情况下需养扩17小时以上方准拆模.4.量测工程地确定和布置(1)监测工程见表2.(2)量测布点见表3.(3)量测频率见表4.(4)1)根据实测位移值或预测最终位移来判别,见表5.2)根据位移变化速率判别:当净空变化速率大于10mm天时,需加强支护系统,当净空变化速率小于0.2mm/天时,则认为基本稳定.3)根据位移-时间曲线地形态判断:当围岩变化速率下降时,围岩趋于稳定•若变化速率保持不变时,应加强支护系统.当变形速率不断上升时,表示已进入危险状态,必须立即加强支护系统.5.控制测量(1)光电测距精密导线网取代传统地三角网作为洞内外地平面控制(2)沿导线点采用光电测距三角高程方法控制隧道高程(3)在竖井联系测量中,利用光学投点,光电测距仪导入高程和运用GAK-I型陀螺经纬仪测量井上下联系边地空间投影,几何平面角传递坐标方位.(4)用数理统计处理观测数据.五、施工机械(一)!隧道大断面快速施工建立了开挖装运、锚喷支护、混凝土衬砌三条机械化作业线、设备配备如表 6.三条机械化作业线地形成对加快工程进度、节省劳力、提高工程质量发挥了重要作用.(二)!1.(1)对工程队实行了机械专业配属制,按照开挖、装运、喷锚、支护和混凝土衬砌地施工,组建了相应地专业分队,把安装调试、使用、维修、改造地子系统内部各环节尽可能地协调起来,专业队除使用机械外,还要负责机械维护保养和配件,材料消耗考核,形成专业队管理为主地管、用、养、修体制•(2)配属制同经租制相结合,局处两级统一掌握大型通用设备,以租赁方式为生产服务•(3)变单纯地行政手段管理为横向经济责任制地互相制约与联系,使开挖、衬砌专业生产组织形式地施工进度和经济效益同核算单位地责、权、利相统一(4)在工程队实行“百含”地同时,在机械管理上及时采取工程队对专业分队实行五定(定人员、定设备、定消耗、定质量、定产量 ),专业队对工程队实行五包(生产、质量、消耗、安全、设备完好)包定指标,层层分解,落实到单机和个人•(5)在机械维修上,实行任务到人,机组包干•职责明确、奖罚兑理,保修质量同完成任务和分配严格挂钩•2.为专业化施工服务地技术组织保证,是加强基层力量搞好机械设备管理地基础•3.施工机械管理地主要组织措施.(1)以三定四包(定机、定人,定岗位,包保管、包使用、包维修保养、包完成任务)为主要内容地岗位责任制.(2)开展横向经济承包责任制.(3)强制保修和单机经济责任制六、劳动组织(一厂(1)测量划线(包括监控测量)6人(2)钻孔(包括锚杆施工)16 *(3)装药爆破18 .k(4)通风找顶洒水2(5)喷射混凝土 24人(6)出碴15上(7)清理、安装风水电、养路等29 \合计109人(二);(1)塑料防水层铺设2人(2)混凝土工厂12 \(3)输送泵6人(4)混凝土输送18扎(5)其它15 .人(6)脱模定位7人合计70 、七、质量控制和安全要求本工法除应遵循现行国家和部颁有关隧道施工、安全、质量、验收规范外,还应按照我局制定地大瑶山隧道施工操作细则、质量标准和安全检查规程施工•为了搞好质量控制和安•仝要求还应诳行:1.(1)根据不同围岩情况,选择合理地钻爆参数,选配最佳爆破器材,完善爆破工艺,提高爆破质量.(2)提高画线、打眼精度,特别是周边眼地精度,直接影响超挖值,必须按设计轮廓进行•(3)保证周边眼间隔装药质量,装药前应将药卷用竹片加工成药串•钻孔装药量要严格控制,雷管不能混装,注意炮孔口炮泥堵塞质量•(4)在解决好控制超挖技术时,必须有一套严格地施工管理制度来保证技术地实施2•喷射混凝土地质.(1)喷射混凝土施工应达到地半点就•嗖为:R=0.85R+1.65S n式中R喷射混凝土标号;S n ------ 占训(2)喷射厚度检查:一般用钻孔、锤钉等办法检查(3)检查喷层是否平顺,有无漏喷、离鼓、有无裂缝,尺寸断面是否正确等•3.应用监控量测进行信息化施工,及时判断不同围岩地稳定情况,进行施工决策,确保安全.八、效益分析以(1)施工中采用本工法大大加快了修建速度,经对比测算,比传统方法修建提前二年半,可提前增加运输收入•(2)钻爆采用光面爆破技术,较普通爆破每立方 M岩石节约2.9元左右.(3)大瑶山隧道施工爆破技术地成功应用,使我国隧道地施工技术达到了国际先进水平,为我国修建隧道,特别是长大隧道开创了一条新路.(4)本工法施工爆破技术,安全可靠,在14.295km地大瑶山隧道施工过程中,钻爆施工无一伤亡.(5)采用全断面机械化施工和传统地分部开挖木支撑法在同类地层中进行对比,能提高施工进度25%~35咗右.用复合式衬砌每延 M用钢量有所增加,但可节省木材55%~65咗右,每延M成洞工天减少25%~35咗右.(6)根据新奥法地原理,在总结大瑶山隧道施工经验地基础上,在i—n类软弱地层施工中运用本工法,亦取得了圆满成功•(7)本工法地施工原理,支护结构参数、施工方法、施工工艺、施工设备地选型配套,已形成一种模式,根据这个模式编写了《新奥法指南》,这本《指南》已在类似地下工程、铁路、公路隧道中全面推广和应用,已取得了显著地经济效益和社会效益九、工程实例大瑶山隧道全长14.295km,在修建过程中,全面应用了本工法•使科研关键技术成果,直接转化为生产力.施工中采用大断面硬岩深孔爆破、光面爆破和预裂爆破,使开挖进尺大幅度提高;运用光电测距导线和光电三角高程控制进行隧道控制和竖井投点,使隧道施工测量达到了很高地贯通精度,其误差为:中线横向17.3mm,为限差地4.4%, 4.6mm,为限差地9.2%;施工通风技术地应用,使隧道地独头巷掘进长度达到 2.76km,而勿需设置单独地通风巷道;应用带塑料板地复合衬砌结构技术,发挥了围岩地承载能力;采用大型机械化全断面、半断面施工,形成了破岩装运、支护、衬砌三条机械化作业线,创造了较高地施工进度最高单口成洞 217双线M,全隧道均单口月成洞99.2双线M;施工中采用各种超前地质预报;多种注浆加固围岩及堵水;全面进行施工监控量测,信息反馈技术;使施工中未发生较大地塌方,创造了较高地安全生产纪录,取得了高标准地工程质量,工序合格率100%,优良率84.3%.大瑶山隧道从1981年11月开工到1987年5月贯通,1988年竣工通车,历时6年半,比传统施工方法提前两年半建成,在我国隧道史上是一个新旧地转折点,也是地下工程修建技术一次大地飞跃.大瑶山隧道地施工模式,如合理选择支护结构参数和型式,适用不同地质条件地施工方法、施工工艺和施工设备地选型配套等,已形成一套工法.这套工法已在类似地下工程如大广坝、太平驿、铜头等水电工程,铁路如大秦线西段二十多座隧道,军都山等数十座隧道,公路如梧桐山、板樟山等多座隧道中全面推广应用执笔:朱弋(返回上一级)。
大跨度黄土隧道施工工法工法编号:GZSJGF07-04-07一、前言目前,铁路单线黄土隧道施工已有工法,而公路大跨度黄土隧道在国内外还没有工法。
该工法通过黄延线山神庙隧道的施工,取得了满意的效果。
其工艺合理,经济高效,安全可靠,该工法适用性较强,可推广应用。
二、工法特点1、黄土隧道开挖通过科学的试验、监测、勘探收集数据,对黄土隧道围岩的应力-应变特征及其稳定性进行分析,作到动态施工。
2、正常地段采用台阶法、环行开挖预留核心土,以挖掘机开挖为主,人工配合。
3、应急停车带宽度为15.76米,传统的单侧壁导坑法,工序多且繁杂,本工法予以修正,方案可行。
三、适用范围本工法适用于Ⅰ~Ⅱ类黄土为主的双线铁路隧道工程和大跨度公路隧道工程。
四、工艺原理1、正常地段采用台阶开挖法,即环行开挖预留核心土,人工配合挖掘机开挖,应急停车带变传统的单侧壁导坑法为分部开挖法。
2、以岩体力学理论为基础,充分利用黄土自稳能力强的特性,以监控量测为依据,采用新奥法原理组织施工。
五、施工工艺(一)、开挖施工步骤开挖施工步骤见图一、图二。
图一:Ⅰ、Ⅱ类围岩施工方法示意图①、超前支护;②、上部弧形导坑开挖、初期支护;③、核心土及中槽开挖;④、下部左右两侧交错开挖落底,边墙初期支护,回填至中槽底面;⑤、仰拱及边墙基础开挖,模筑混凝土,仰拱回填;⑥、全断面模筑二次混凝土衬砌。
隧道中线③④⑤①②④⑥①、超前支护;②、左侧及拱部弧形导坑开挖、初期支护;③、核心土及中槽开挖;④、右侧拱腰开挖、初期支护;⑤、下部左右两侧交错开挖落底、初期支护,回填至中槽底面;⑥、仰拱及边墙基础开挖,模筑混凝土,仰拱回填;⑦、全断面模筑二次混凝土衬砌。
图二:应急停车带施工方法示意图(二)、施工工艺流程(参见图三)Array图三施工工艺流程图(三)、施工重点及注意事项1、施工准备作好施工场地的“三通一平”工作,隧道洞门因处于林区,植被茂密,本着“早进晚出”的原则,尽量少破坏植被,减少刷方工程量和护坡工作量。
隧道施工的六种方法隧道施工的六种方法隧道的结构包括主体建筑物和附属设备两部分。
主体建筑物由洞身和洞门组成,附属设备包括避车洞、消防设施、应急通讯和防排水设施,长的隧道还有专门的通风和照明设备。
下面是店铺收集整理的隧道施工的六种方法,供大家参考借鉴,希望可以帮助到有需要的朋友。
1、全断面开挖法全断面开挖法就是按照设计轮廓一次爆破成形,然后修建衬砌的施工方法。
适用条件:(1)I~IV级围岩,在用于Ⅳ级围岩时,围岩应具备从全断面开挖到初期支护前这段时间内,保持其自身稳定的条件。
(2)有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备。
(3)隧道长度或施工区段长度不宜太短,根据经验一般不应小于lkm,否则采用大型机械化施工,其经济性较差。
全断面开挖法隧道机械化施工,有三条主要作业线:开挖作业线:钻孔台车、装药台车、装载机配合自卸汽车(无轨运输)、装渣机配合矿车及电瓶车或内燃机车(有轨运输)。
锚喷作业线:混凝土喷射机、混凝土喷射机械手、锚喷作业平台、进料运输设备及锚杆灌浆设备。
模筑衬砌作业线:混凝土拌和机具、混凝土输送车及输送泵、防水层作业平台、衬砌钢模台车。
全断面法施工特点:(1)开挖断面与作业空间大、干扰小;(2)有条件充分使用机械,减少人力;(3)工序少,便于施工组织与管理,改善劳动条件;(4)开挖一次成形,对围岩扰动少,有利于围岩稳定。
2、台阶法施工台阶法是先开挖上半断面,待开挖至一定长度后同时开挖下半断面,上、下半断面同时并进的施工方法;按台阶长短有长台阶、短台阶和超短台阶三种。
近年由于大断面隧道的设计,又有三台阶临时仰拱法,甚至多台阶法。
台阶法施工至于施工中究竟应采用何种台阶法,要根据以下两个条件来决定:(1)初期支护形成闭合断面的时间要求,围岩越差,闭合时间要求越短。
(2)上断面施工所用的开挖、支护、出碴等机械设备施工场地大小的`要求。
在软弱围岩中应以前一条为主,兼顾后者,确保施工安全。
在围岩条件较好时,主要是考虑如何更好的发挥机械效率,保证施工的经济性,故只要考虑后一条件。
城市超大跨度隧道施工工法城市超大跨度隧道施工工法前言城市超大跨度隧道施工工法是一种用于设计和施工城市中超大跨度隧道的工艺。
该工法旨在解决城市交通拥堵问题,提高交通效率。
本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例。
工法特点城市超大跨度隧道施工工法具有以下特点:1.跨度大:该工法适用于跨度较大的隧道,能够实现400米以上的超大跨度,大幅度减少了施工的数量和工期。
2. 高效快捷:采用机械化施工,加速了工期,提高了施工效率。
3. 节约成本:工法的机械化施工能够减少劳动力成本,节约施工材料,降低了施工成本。
4. 环保可持续:采用节能环保的施工设备和材料,减少了对环境的影响,符合可持续发展的要求。
适应范围城市超大跨度隧道施工工法适用于以下场景:1. 城市交通繁忙地区,需要解决交通拥堵问题。
2. 跨越河流、山脉、高速公路等地理障碍的地区。
3. 市区地下空间有限,需要利用地下空间扩展交通网络。
工艺原理城市超大跨度隧道施工工法的工艺原理主要包括以下几点:1. 针对实际工程的需求,通过数学模型进行隧道结构设计,确定主梁、支撑系统等构件的尺寸和材料。
2. 基于结构设计,制定施工方案和工艺流程,确定施工方法和施工顺序。
3. 应用先进的施工技术,如预应力混凝土技术、无损检测技术等,确保施工质量和效率。
4. 采用机械化施工设备,如隧道掘进机、支架安装机等,提高施工效率,减少人力成本。
施工工艺城市超大跨度隧道施工工艺主要包括以下几个阶段:1. 土方开挖:采用隧道掘进机进行土方开挖,保证隧道的准确线形和纵断面形状。
2. 支护结构施工:在开挖完成后,进行支护结构的施工,包括主梁、支撑系统等的安装。
3. 隧道内部设备安装:在支护结构完成后,进行隧道内部设备的安装,如照明系统、通风系统等。
4. 表面整治:对隧道口进行整治,包括道路修复、环境绿化等。
5. 检测验收:进行隧道的质量检测和验收,确保施工质量达到设计要求。
大跨度隧道全断面开挖施工工法(YJGF15-92)铁道部隧道工程局隧道施工如仍采用60——70年代以轻型机具为主的小型机械进行分部开挖、斗车运输、木支撑替换混凝土衬砌的施工方法,已不能适应隧道全断面施工的高速、优质和安全的要求,80年代建设的衡广复线,在铁道部的领导和支持下,针对评乐段长14.295km的大瑶山双线电气化铁路隧道的修建,开发了大跨度隧道全断面开挖施工工法,解决了隧道长、断面大、工期短带来的一系列难题。
在施工中打破常规应用十项科研关键技术成果,做出了许多新的尝试和突破,发展、改变了近百年来修建隧道的传统方法。
全面应用新奥法原理指导施工;成功地进行了硬岩深孔爆破和软岩全断一次成型爆破;首次运用了光电测距导线和光电三角高程控制测量新技术进行隧道控制和竖井投点;成功的进行了27.6km独头巷道的施工通风;第一次大规模的应用带塑料板的复合衬砌技术,发挥了围岩的承载能力,创造了大的施工空间,解决了隧道漏水问题;全面采用大型机械化进行全断面施工,形成了破岩装运、支护、衬砌三条卓有成效的机械化作业线,创造了较高的施工速度,最高单口月成洞217双线米,全隧道平均单口月成洞99.2双线米,通过地质恶劣的长465m的F平均开挖19.75双线米;施工中采用各种超前地质预报;多种注浆加固围岩及堵水;全面进行施工监控量测,信息反馈技术。
从而,大大改善隧道施工作业环境,为安全快速施工,提高工程质量提供了技术保证。
使该隧道施工技术成为我国隧道建设史上一个新旧方法的转折,开创了隧道施工采用新方法、新技术、新设备、新工艺的成功模式,并制定了各种施工工艺本工法的单项科研技术成果前后通过了部级技术鉴定。
其综合配套技术获1989年铁道部科技进步特等奖。
参加了首届全国工业企业技术进步成果展览,国家重点建设项目图片展览、国际第16届隧道年会展览和1992年国际铁路现代化展览等。
本工法的多项科技成果已纳入铁道部的相关技术标准规范,并已得到广泛推广和应用。
大跨度隧道全断面开挖施工工法(YJGF15-92)铁道部隧道工程局隧道施工如仍采用60——70年代以轻型机具为主的小型机械进行分部开挖、斗车运输、木支撑替换混凝土衬砌的施工方法,已不能适应隧道全断面施工的高速、优质和安全的要求,80年代建设的衡广复线,在铁道部的领导和支持下,针对评乐段长14.295km的大瑶山双线电气化铁路隧道的修建,开发了大跨度隧道全断面开挖施工工法,解决了隧道长、断面大、工期短带来的一系列难题。
在施工中打破常规应用十项科研关键技术成果,做出了许多新的尝试和突破,发展、改变了近百年来修建隧道的传统方法。
全面应用新奥法原理指导施工;成功地进行了硬岩深孔爆破和软岩全断一次成型爆破;首次运用了光电测距导线和光电三角高程控制测量新技术进行隧道控制和竖井投点;成功的进行了27.6km独头巷道的施工通风;第一次大规模的应用带塑料板的复合衬砌技术,发挥了围岩的承载能力,创造了大的施工空间,解决了隧道漏水问题;全面采用大型机械化进行全断面施工,形成了破岩装运、支护、衬砌三条卓有成效的机械化作业线,创造了较高的施工速度,最高单口月成洞217双线米,全隧道平均单口月成洞99.2双线米,通过地质恶劣的长465m的F平均开挖19.75双线米;施工中采用各种超前地质预报;多种注浆加固围岩及堵水;全面进行施工监控量测,信息反馈技术。
从而,大大改善隧道施工作业环境,为安全快速施工,提高工程质量提供了技术保证。
使该隧道施工技术成为我国隧道建设史上一个新旧方法的转折,开创了隧道施工采用新方法、新技术、新设备、新工艺的成功模式,并制定了各种施工工艺本工法的单项科研技术成果前后通过了部级技术鉴定。
其综合配套技术获1989年铁道部科技进步特等奖。
参加了首届全国工业企业技术进步成果展览,国家重点建设项目图片展览、国际第16届隧道年会展览和1992年国际铁路现代化展览等。
本工法的多项科技成果已纳入铁道部的相关技术标准规范,并已得到广泛推广和应用。
3.隧道洞身开挖施工工艺3.1全断面开挖方法按设计将整个开挖断面采用一次性开挖成形(主要是爆破或机械开挖)、初期支护一次到位,再施作衬砌的施工方法叫全断面开挖法。
3.1.1 适用范围全断面法主要适用于Ⅰ~Ⅲ级围岩;当断面在50m2以下,隧道又处于Ⅳ级围岩地层时,为了减少对地层的扰动次数,在进行局部注浆等辅助施工加固地层后,也可采用全断面法施工,但在第四纪地层中时,断面面积一般在20m2以下,施工中仍需特别注意。
山岭隧道及小断面城市地下电力、热力、电信等管道多用此法。
图3.1.1 隧道全断面开挖图(1)优点①可以减少开挖对围岩的扰动次数,有利于围岩天然承载拱的形成;②全断面开挖法有较大的作业空间,有利于采用大型配套机械化作业,提高施工速度,防水处理简单,且工序少,便于施工组织和管理。
(2)缺点①对地质条件要求严格,围岩必须有足够的自稳能力;②由于开挖面较大,围岩相对稳定性降低,且每循环工作量相对较大;③当采用钻爆法开挖时,每次深孔爆破震动较大,因此要求进行精心的钻爆设计和严格的控制爆破作业。
3.1.2 施工工艺流程图3.1.2:全断面施工工艺流程图3.1.3 施工工艺(1)施工准备①施工供风施工供风应按照工程特点、工区划分、工区承担施工长度及同时作业面个数,根据每个工区洞内用风量的大小,独立设置供风系统。
同时在计算各供风参数时,应考虑供风过程中风量、风压的损失,计算配置空压机型号和数量。
根据计算采用管径适合的钢管,钢管节间法兰盘接头采用石棉衬垫,保证接头严密,不漏风,管路前端至工作面保持30m的距离,钢管与分风器采用φ50mm的高压软管连接,分风器与凿岩机采用φ25mm的软管进行连接,保证工作面风动凿岩机风压在0.5MPa以上。
②施工供水施工用水尽量在工程位置附近选择水源,以缩短供水线路,并取水样进行水质鉴定,使用符合标准的工程用水,从水源处利用供水主管接至各施工工区,主管钢管接头之间采用法兰盘进行连接,进入工作面以后,采用φ50mm的高压胶管接至各分水器,并保证工作面凿岩机需用水压。
大跨度隧道全断面开挖施工工法(YJGF15-92)铁道部隧道工程局隧道施工如仍采用60 ―― 70年代以轻型机具为主地小型机械进行分部开挖、斗车运输、木支撑替换混凝土衬砌地施工方法,已不能适应隧道全断面施工地高速、优质和安全地要求,同时,也无法满足修建大跨度和长大隧道地需要•80年代建设地衡广复线,在铁道部地领导和支持下,针对评乐段长14.295km地大瑶山双线电气化铁路隧道地修建,开发了大跨度隧道全断面开挖施工工法,解决了隧道长、断面大、工期短带来地一系列难题.在施工中打破常规应用十项科研关键技术成果,做出了许多新地尝试和突破,发展、改变了近百年来修建隧道地传统方法.全面应用新奥法原理指导施工;成功地进行了硬岩深孔爆破和软岩全断一次成型爆破;首次运用了光电测距导线和光电三角高程控制测量新技术进行隧道控制和竖井投点;成功地进行了27.6km独头巷道地施工通风;第一次大规模地应用带塑料板地复合衬砌技术,发挥了围岩地承载能力,创造了大地施工空间,解决了隧道漏水问题;全面采用大型机械化进行全断面施工,形成了破岩装运、支护、衬砌三条卓有成效地机械化作业线,创造了较高地施工速度,最高单口月成洞 217双线M,全隧道平均单口月成洞 99.2双线M,通过地质恶劣地长465m地F 9惭!」诸,单口月平均开挖19.75双线M;施工中采用各种超前地质预报;多种注浆加固围岩及堵水;全面进行施工监控量测,信息反馈技术.从而,大大改善隧道施工作业环境,为安全快速施工,提高工程质量提供了技术保证.使该隧道施工技术成为我国隧道建设史上一个新旧方法地转折,开创了隧道施工采用新方法、新技术、新设备、新工艺地成功模式,并制定了各种施工工艺操作细则及标准.本工法地单项科研技术成果前后通过了部级技术鉴定.其综合配套技术获1989年铁道部科技进步特等奖.参加了首届全国工业企业技术进步成果展览,国家重点建设工程图片展览、国际第16届隧道年会展览和 1992年国际铁路现代化展览等.本工法地多项科技成果已纳入铁道部地相关技术标准规范,并已得到广泛推广和应用.如大秦线西段二十多座铁路隧道梧桐山、板樟山等公路隧道和大广坝、太平驿、铜头水电工程地地下工程均应用了本工法施工,取得了很好地经济效益和社会效益.一、工法特点(1)本工法全面应用新奥法原理指导施工.(2)采用五 M深孔光面爆破,解决了深孔掏槽、克服管道效应、非电起爆、爆破振动监控量测、周边预裂光爆等系列技术问题;通过优选爆破器材和选择合理爆破参数等,使炮眼利用率平均95%^上,炮眼痕迹保存率达 70%左右(见隧道硬岩深孔爆破工法).(3)监控量测技术、数据处理方法和信息反馈地判断准则技术用于施工,使一切施工管理、施工方法用数据说话,保证了隧道施工地安全作业 .(4)初始应力场及二次应力场地量测技术,超前15m声波探测光谱显微构造分析,结合洞内素描,赤平极射投影技术,进行了准确地地质预报,其准确率达80%左右.(5)采用喷锚支护复合衬砌结构,其外层用锚杆喷射混凝土初期支护,内层模注混凝土作二次衬砌,两层间设置塑料防水层(见隧道复合式衬砌施工工法 ).(6)大型机械化快速配套施工,成功地建立了凿岩装碴运输、混凝土锚喷支护和二次衬砌三条机械化作业线,使单口开挖月进尺最高达到203m,平均月进尺187m,混凝土衬砌施工最高达300m/月进尺(见隧道大断面快速施工工法 ).(7)隧道长距离(2763m)独头无轨运输施工通风地成功,可减少一条平行导坑地工程.(8)通过F)断层严重地层破碎带,采用地周边浅孔预注浆堵水、加固地层技术(见双线隧道富水软弱破碎围岩大断面工法).(9)控制精密测量技术,使14.295km隧道贯通误差精度横向17.3mm(限制土 400mm),仅为限差地4.4%,高程误差4.6mm(限差土 50mm),仅为限差地9.2%.(10)隧道做到安全施工,死亡率为第km0.57人.二、适用范围(1)本工法适用于新奥法原理指导施工地各种隧道、地下通道及洞室. . 2(2)深埋、铁路围岩川-"类,开挖断面80~120m地隧道.(3)采用大断面深孔爆破机械化快速施工地公路隧道.水工隧道及其它类似地地下工程.三、工艺原理(1)以岩体力学理论为基础,应用新奥法原理指导施工,充分发挥围岩地自承能力,通过控制爆破技术,及时进行喷锚初期支护,防止围岩松动,应用量测监控及时反馈,充分发挥围岩和初期支护地作用,利用大型机械快速施工.(2)应用爆破成型原理,做到了对不同围岩地光面爆破、预裂爆破和深孔爆破(3)利用变位反分析法原理,进行复合衬砌地计算和设计.(4)利用围岩特性曲线,确定施工工序之间地合理施作时间.(5)应用流体力学气体流动理论,解决了施工长距离管道通风.(6)应用地质力学原理、浅层地震反射波原理和遥感原理探明了构造,进行隧道地质超前预报.(7)应用系统控制网络理论,进行机械化配套和管理快速施工.(8)应用概率论、数理统计理论及测量误差理论,合理处理边角数值,绘制误差椭圆对三角网及导线分析;将光电测距仪应用于洞内控制测量,并提出光电测距导线环平差新方法,大大提高测量精度.方便灵活,省事省时.(9)利用排、堵、截原理,进行隧道防排水注浆处理,使隧道基本做到滴水不漏、保持干燥.四、施工工艺(一)丁艺桿序(二)施工要点及注意事项 1. 深孔掏槽技术(1)隧道掘进深孔爆破主要取决于大直径深孔掏槽是否成功,本工法采用直眼掏槽 面积1100mm 1100mm ;匸护丿幻"门1)单临空孔掏槽,如图3(a ),适用于3.0m 以下浅孔爆破.,掏槽图1爆破幵幣作业摩序圈2.支护衬砌作业程序(图2)图2比护衬砌邯业榔洋图2)双临空孔掏槽,如图3(b),适用于3.0~3.5m爆破效果最佳3)三临空孔掏槽,如图3(c),适用于3.5~5.15m爆破中应用to俐3探扎搁也式(2)当临空孔直径为102mm孔间距在70~150mm掏槽抛掷效果最好,临空孔与装药炮眼间距150~180m m裂隙发育时采用 250~300mm).(3)装药参数:使用大药卷①=42mm一号抗水硝铵炸药或①=40mm乳胶炸药集中装药,掏槽效果良好,参数如表1所示.(4)掏槽炮眼起爆地合理间隔时间:在深孔爆破中,掏槽孔起爆间隔50~75ms,采用段数越多越好,让每一炮段都单独顺序起爆,槽腔逐渐扩大,一掏到底•(5)掏槽位置:一般设在隧道中心线偏左或偏右位置•具体尺寸如图 4 所示.如设在中心线上最理想,但当钻孔台车在隧道中间钻孔时,其左右两臂工作地界限位置在隧道中心线上掏槽在隧道横断面中间,就需要两臂共同完成掏槽钻孔,操作困难,布眼不易准确•总线能道台车钻孔轶榊鮎t2.全断面深孔预裂爆破.(1)IV类围岩5m预裂爆破中,采用三临空孔直眼掏槽,临空直径“ 102mm.(2)周边眼间距E=45~50cm,相对距离E/W取0.6~0.7(W 为周边最小抵抗线长度),装药结构用①35mm长165mm药卷,装药集中度为0.3~0.35kg/m,不偶合间隔装药,不偶合系数1.37, 为克服管道效应可用高爆速 (5000~6000m/s)炸药,并在各卷炸药间串联传爆线,让药卷架空于钻孔中间•另外适当采用底集中装药2~4卷,每隔3~5个炮眼布置一个崩落眼集中装药•周边眼起爆时间采用即发雷管或段毫秒雷管首先起爆与段掏槽起爆相配合3.全断面深孔光面爆破•(1)掏槽眼:采用三临空孔直眼掏槽,直径为①102mm.(2)周边眼:周边眼间距 50~65mm一般按相对距离 E/W=0.8,用①35mm小药卷间隔装药, 装药集中度为 0.20~0.25kg/m.(3)起爆顺序:由里向外层层爆破,掏槽眼起爆雷管段,扩槽眼为段,掘进眼由里层向外层段别为,底板眼为,周边眼最后起爆为段•4.(1)钻孔前,测量中线水平,将拱顶两侧起拱线及轨面线位置控制准确,将设计炮孔布置在开挖面上•(2)钻孔:钻孔台车轴线与隧道中线平等,要求精确就位,按设计画定地位置和炮眼顺序进行钻孔,避免漏钻和台车臂互相干扰,钻孔深度 5.15mm,直径①48mm掏槽临空孔三个①102mm由①48mm扩大为①102mm有条件也可一次钻成直径①102mm地底孔).(3)1)备足计划装药量和各种爆破器材,周边眼在洞外加工好竹片,串装药串.2)装药前先用高压风装孔中岩粉吹净.3)人工装药先上后下,先两侧后中间.每孔装药后用炮泥堵好,炮泥长不少于20cm.4)连线起爆:整个掌子面导爆管分六束,分别捆绑于同段雷管上(为保险起见每束安两个同段雷管最好),最后再把六束导爆管并联捆扎在一个雷管上,留足导爆索长度,检查好安全再行起爆.(4)1)当隧道进出口采用无轨运输,初期阶段(掘进1370m)用两台MFA100P-SC型风机分散串联在①1200mm铁风管上进行压入式通风,后期增加一根①1200mm铁风管至模板台车处,同时向洞内压风.2)在有平导地段,用巷道式通风(平导进风,正洞出风).平导以后地段仍然采用风管压入式通风.3)斜、竖井到达井底后,采用上半断面开挖,有轨运输,可用压入式混合式通风,风管直径①1000mm铁皮风管.4):(a)当施工方法发生改变或两工区之间贯通,对原通风布局及时进行调整、改进.(b)当风管有效范围达不到掘进工作面时,应按长风管,使掌子面一带通风良好.(c)衬砌台车移动前,拆除前后风管,移动后及时接通前后风管.(d)维护好风管,处理漏风,保养、维修风机,定期进行通风检测.可用现场实测方法查明炸药在双线隧道中爆破时地抛掷长度,CO发生量及沿隧道纵向分布规律,测定无轨运输柴油机废气地分布规律和无轨运输时通风量指标.5)爆破后先通风,掌子面基本没有炮烟,人员才能进入掌子面把危石撬掉,再用高压水冲选开挖面除尘.(3)喷混凝土支护:隧道喷射混凝土采用双水环喷头国产PH-30型或转子型喷射机,人工对开挖面拱部进行一次喷射混凝土.RODOT-75喷射机械手和B1.5~4.0喷射三联机配套用于出碴后,拱部二次复喷和边墙地混凝土喷射作业.(4)用侧卸式2.6~2.8m 3斗地装载机装碴,12~20t自卸汽车运输出碴.5.(1)要求混凝土工厂和混凝土输送车地输送能力与混凝土泵地灌注能力相匹配(2)混凝土自进入搅拌输送车至卸料时间不超过初凝时间,混凝土输送过程中要保证不发生离析,若运至灌注地点地混凝土有离析现象时,在灌注前须进行二次搅拌•(3)模板台车每次移位前,在准备衬砌部位地两侧边墙下方须预先灌注墙基混凝土,高度为700mm并沿隧道方向每隔1500mm预埋地脚螺栓,以便固定钢模板地最低边缘•实施中常因预埋地脚螺栓位置偏移,很难与模板最下边缘孔对好,为防模板走动用加设横撑办法解决•(4)隧道衬砌封顶采用钢管压注法,选择合适地混凝土塌落度,仍从拱部地灌注口压注封顶•(5)混凝土脱模强度必须达到 2.5MPa,一般情况下需养扩17小时以上方准拆模.4.量测工程地确定和布置(1)监测工程见表2.(2)量测布点见表3.(3)量测频率见表4.(4)1)根据实测位移值或预测最终位移来判别,见表5.2)根据位移变化速率判别:当净空变化速率大于10mm天时,需加强支护系统,当净空变化速率小于0.2mm/天时,则认为基本稳定.3)根据位移-时间曲线地形态判断:当围岩变化速率下降时,围岩趋于稳定•若变化速率保持不变时,应加强支护系统.当变形速率不断上升时,表示已进入危险状态,必须立即加强支护系统.5.控制测量(1)光电测距精密导线网取代传统地三角网作为洞内外地平面控制(2)沿导线点采用光电测距三角高程方法控制隧道高程(3)在竖井联系测量中,利用光学投点,光电测距仪导入高程和运用GAK-I型陀螺经纬仪测量井上下联系边地空间投影,几何平面角传递坐标方位.(4)用数理统计处理观测数据.五、施工机械(一)!隧道大断面快速施工建立了开挖装运、锚喷支护、混凝土衬砌三条机械化作业线、设备配备如表 6.三条机械化作业线地形成对加快工程进度、节省劳力、提高工程质量发挥了重要作用.(二)!1.(1)对工程队实行了机械专业配属制,按照开挖、装运、喷锚、支护和混凝土衬砌地施工,组建了相应地专业分队,把安装调试、使用、维修、改造地子系统内部各环节尽可能地协调起来,专业队除使用机械外,还要负责机械维护保养和配件,材料消耗考核,形成专业队管理为主地管、用、养、修体制•(2)配属制同经租制相结合,局处两级统一掌握大型通用设备,以租赁方式为生产服务•(3)变单纯地行政手段管理为横向经济责任制地互相制约与联系,使开挖、衬砌专业生产组织形式地施工进度和经济效益同核算单位地责、权、利相统一(4)在工程队实行“百含”地同时,在机械管理上及时采取工程队对专业分队实行五定(定人员、定设备、定消耗、定质量、定产量 ),专业队对工程队实行五包(生产、质量、消耗、安全、设备完好)包定指标,层层分解,落实到单机和个人•(5)在机械维修上,实行任务到人,机组包干•职责明确、奖罚兑理,保修质量同完成任务和分配严格挂钩•2.为专业化施工服务地技术组织保证,是加强基层力量搞好机械设备管理地基础•3.施工机械管理地主要组织措施.(1)以三定四包(定机、定人,定岗位,包保管、包使用、包维修保养、包完成任务)为主要内容地岗位责任制.(2)开展横向经济承包责任制.(3)强制保修和单机经济责任制六、劳动组织(一厂(1)测量划线(包括监控测量)6人(2)钻孔(包括锚杆施工)16 *(3)装药爆破18 .k(4)通风找顶洒水2(5)喷射混凝土 24人(6)出碴15上(7)清理、安装风水电、养路等29 \合计109人(二);(1)塑料防水层铺设2人(2)混凝土工厂12 \(3)输送泵6人(4)混凝土输送18扎(5)其它15 .人(6)脱模定位7人合计70 、七、质量控制和安全要求本工法除应遵循现行国家和部颁有关隧道施工、安全、质量、验收规范外,还应按照我局制定地大瑶山隧道施工操作细则、质量标准和安全检查规程施工•为了搞好质量控制和安•仝要求还应诳行:1.(1)根据不同围岩情况,选择合理地钻爆参数,选配最佳爆破器材,完善爆破工艺,提高爆破质量.(2)提高画线、打眼精度,特别是周边眼地精度,直接影响超挖值,必须按设计轮廓进行•(3)保证周边眼间隔装药质量,装药前应将药卷用竹片加工成药串•钻孔装药量要严格控制,雷管不能混装,注意炮孔口炮泥堵塞质量•(4)在解决好控制超挖技术时,必须有一套严格地施工管理制度来保证技术地实施2•喷射混凝土地质.(1)喷射混凝土施工应达到地半点就•嗖为:R=0.85R+1.65S n式中R喷射混凝土标号;S n ------ 占训(2)喷射厚度检查:一般用钻孔、锤钉等办法检查(3)检查喷层是否平顺,有无漏喷、离鼓、有无裂缝,尺寸断面是否正确等•3.应用监控量测进行信息化施工,及时判断不同围岩地稳定情况,进行施工决策,确保安全.八、效益分析以(1)施工中采用本工法大大加快了修建速度,经对比测算,比传统方法修建提前二年半,可提前增加运输收入•(2)钻爆采用光面爆破技术,较普通爆破每立方 M岩石节约2.9元左右.(3)大瑶山隧道施工爆破技术地成功应用,使我国隧道地施工技术达到了国际先进水平,为我国修建隧道,特别是长大隧道开创了一条新路.(4)本工法施工爆破技术,安全可靠,在14.295km地大瑶山隧道施工过程中,钻爆施工无一伤亡.(5)采用全断面机械化施工和传统地分部开挖木支撑法在同类地层中进行对比,能提高施工进度25%~35咗右.用复合式衬砌每延 M用钢量有所增加,但可节省木材55%~65咗右,每延M成洞工天减少25%~35咗右.(6)根据新奥法地原理,在总结大瑶山隧道施工经验地基础上,在i—n类软弱地层施工中运用本工法,亦取得了圆满成功•(7)本工法地施工原理,支护结构参数、施工方法、施工工艺、施工设备地选型配套,已形成一种模式,根据这个模式编写了《新奥法指南》,这本《指南》已在类似地下工程、铁路、公路隧道中全面推广和应用,已取得了显著地经济效益和社会效益九、工程实例大瑶山隧道全长14.295km,在修建过程中,全面应用了本工法•使科研关键技术成果,直接转化为生产力.施工中采用大断面硬岩深孔爆破、光面爆破和预裂爆破,使开挖进尺大幅度提高;运用光电测距导线和光电三角高程控制进行隧道控制和竖井投点,使隧道施工测量达到了很高地贯通精度,其误差为:中线横向17.3mm,为限差地4.4%, 4.6mm,为限差地9.2%;施工通风技术地应用,使隧道地独头巷掘进长度达到 2.76km,而勿需设置单独地通风巷道;应用带塑料板地复合衬砌结构技术,发挥了围岩地承载能力;采用大型机械化全断面、半断面施工,形成了破岩装运、支护、衬砌三条机械化作业线,创造了较高地施工进度最高单口成洞 217双线M,全隧道均单口月成洞99.2双线M;施工中采用各种超前地质预报;多种注浆加固围岩及堵水;全面进行施工监控量测,信息反馈技术;使施工中未发生较大地塌方,创造了较高地安全生产纪录,取得了高标准地工程质量,工序合格率100%,优良率84.3%.大瑶山隧道从1981年11月开工到1987年5月贯通,1988年竣工通车,历时6年半,比传统施工方法提前两年半建成,在我国隧道史上是一个新旧地转折点,也是地下工程修建技术一次大地飞跃.大瑶山隧道地施工模式,如合理选择支护结构参数和型式,适用不同地质条件地施工方法、施工工艺和施工设备地选型配套等,已形成一套工法.这套工法已在类似地下工程如大广坝、太平驿、铜头等水电工程,铁路如大秦线西段二十多座隧道,军都山等数十座隧道,公路如梧桐山、板樟山等多座隧道中全面推广应用执笔:朱弋(返回上一级)。