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贵广铁路隧道开挖作业指导书
2014-08-25 | 阅:  转:  |  分享 
  
目录

1、目的…………………………………………………………………………………1

2、编制依据……………………………………………………………………………1

3、适用范围……………………………………………………………………………1

4、隧道开挖施工

4.1方案设计…………………………………………………………………………1

4.2中隔壁法(CD法)………………………………………………………………2

4.3交叉中隔壁法(CRD法)………………………………………………………5

4.4双侧壁导坑法……………………………………………………………………8

4.5弧形导坑预留核心土法………………………………………………………11

4.6正台阶法………………………………………………………………………17

4.7全断面开挖法…………………………………………………………………19

5CD、CRD等施工方法的相互转换…………………………………………………19

6综合超前地质预测预报)3、《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB?10417-20034、《铁路隧道工程施工》()5、《新建铁路施工图设计文件》指导书适用于时速200km/h以客货共线铁路隧道开挖施工作业;本线隧道按新奥法原理组织施工,并根据不同围岩级别及周边环境工法。①部一段距离后,挖掘机开挖②部,人工整修表面。⑵导坑周边部分初喷4cm厚混凝土。⑶接长型钢钢架和I18临时钢架,并设锁脚锚杆(管)。⑷钻设径向锚杆并铺设钢筋网片,复喷混凝土至设计厚度。

㈢、在滞后于②部一段距离后,挖掘机开挖③部,人工整修表面,施作导坑周边初期支护,步骤及工序同①。









































































㈣、在滞后于③部一段距离后,挖掘机开挖④部,人工整修表面,施作导坑周边初期支护,步骤及工序同②。

㈤、⑴在滞后于④部一段距离后,挖掘机开挖⑤部。⑵接长I18临时钢架至隧底,底部垫槽钢。

㈥、⑴根据监控量测结果分析,待初期支护收敛后,拆除I18临时钢架。⑵利用仰拱栈桥灌筑部边墙基础与仰拱。

㈦、利用仰拱栈桥灌筑仰拱填充部至设计高度。























































㈧、利用衬砌模板台车一次性灌注部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。

4.2.3CD法施工控制要点

⑴上导坑①、③部的开挖循环进尺控制为1榀钢架间距(0.75~0.8m),

下导坑②、④部的开挖可依据地质情况适当加大。

⑵导坑开挖孔径及台阶高度可根据施工机具、人员等安排进行适当调整。

⑶钢架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固。

4.3交叉中隔壁法(CRD法)

CRD法是在软弱围岩大跨度隧道中,先开挖隧道一侧的一或二部分,施作部分中隔壁和横隔板,再开挖隧道另一侧的一或二部分,完成横隔板施工的施工方法,主要应用于Ⅳ级围岩深埋软质岩、浅埋、偏压地段以及Ⅴ级围岩深埋地段的施工。

4.3.1CRD法施工工艺流程

CRD法施工工艺流程见图3。

4.3.2CRD法施工工序说明

CRD法施工工序见图4。

㈠、⑴利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁Ф50小导管及导坑侧壁Ф22水平锚杆超前支护。⑵机械开挖①部,人工配合整修。⑶必要时喷5cm厚混凝土封闭掌子面。⑷施作①部导坑周边的初期支护和临时支护,即初

喷4cm厚混凝土,架立型钢钢架和I18临时钢架,并设锁脚锚杆(管),安设I18横撑。⑸安装径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

㈡、在滞后于①部一段距离后,机械开挖②部,人工配合整修,必要时喷5cm厚混凝土封闭掌子面,导坑周边部分初喷4cm厚混凝土,接长型

钢钢架和I18临时钢架,安装锁脚锚杆(管),安设I18横撑,钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

㈢、在滞后于②部一段距离后,机械开挖③部,人工配合整修,并施作导坑周边的初期支护,步骤及工序同①。

㈣、在滞后于③部一段距离后,机械开挖④部,人工配合整修,并施作导坑周边的初期支护,步骤及工序同②。

㈤、⑴在滞后于④部一段距离后,机械开挖⑤部,人工配合整修。⑵隧底周边部分初喷4cm厚混凝土。⑶接长Ⅰ18临时钢架,复喷混凝土至设计厚度。⑷拆除下部横撑,安设型钢钢架仰拱单元,使之封闭成环。













































































































㈥、⑴根据监控量测结果分析,待初期支护收敛后,拆除I18临时钢架及上部临时横撑。⑵利用仰拱栈桥灌筑部边墙基础与仰拱混凝土。

㈦、灌筑仰拱填充部至设计高度。

㈧、利用衬砌模板台车一次性灌注部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。

4.3.3CRD法施工控制要点

⑴为确保施工安全,上导坑①、③部的开挖循环进尺控制为1榀钢架间距(0.6~0.75m),下部②、④部的开挖可依据地质情况适当加大,⑤部仰拱一次开挖长度依据监控量测结果、地质情况综合确定,一般不宜大于6m。

⑵中间支护系统的拆除

中间支护系统的拆除时间应考虑其对后续工序的影响,通过围岩监控量测进行确定。当围岩变形达到设计允许的范围之内,并在严格考证拆除的安全性之后,方可拆除。同时要注意后续作业的及时跟进。

如围岩稳定条件满足设计要求,临时支撑可在仰拱混凝土浇筑前一次性拆除,一次拆除长度依据仰拱浇筑长度确定(一般为4~6m)。

中隔壁混凝土拆除时,要防止对初期支护系统形成大的振动和扰动。可采用风镐由上至下逐榀拆除钢支撑之间的喷射混凝土,以及临时支护与初期支护连接部位附着在钢架上的喷射混凝土,临时钢构件采用气焊烧断。

4.4双侧壁导坑法

先开挖隧道两侧的导坑,并进行初期支护,再分部开挖剩余部分的方法。该方法主要应用于Ⅴ级围岩浅埋、偏压及洞口地段。

4.4.1双侧壁导坑法施工工艺

施工工艺流程见图5。

4.4.2双侧壁导坑法施工工序

施工工序见图6。

㈠、⑴利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁Ф50小导管及导坑侧壁Ф22水平锚杆超前支护。⑵机械开挖①部,人工配合整修。⑶必要时喷5cm

厚混凝土封闭掌子面。⑷施作①部导坑周边的初期支护和临时支护,即初

















































































































喷4cm厚混凝土,架立型钢钢架和I18临时钢架,并设锁脚锚杆(管),安设I18横撑。⑸安装径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

㈡、⑴在滞后于①部一段距离后,机械开挖②部,人工配合整修。⑵必要时喷5cm厚混凝土封闭掌子面。⑶导坑周边部分初喷4cm厚混凝土。⑷接长型钢钢架和I18临时钢架,安装锁脚锚杆(管),根据实际地质情况,必要时安设I18横撑。⑸钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

㈢、在滞后于②部一段距离后,机械开挖③部,人工配合整修,并施作导坑周边的初期支护,步骤及工序同①。

㈣、在滞后于③部一段距离后,机械开挖④部,人工配合整修,并施作导坑周边的初期支护,步骤及工序同②。

㈤、⑴利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁Ф50小导管超前支护。⑵机械开挖⑤部,人工配合整修。⑶喷5cm厚混凝土封闭掌子面。⑷导坑周边初喷4cm厚混凝土,架立拱部型钢钢架,安装径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

㈥、⑴在滞后于⑤部一段距离后,机械开挖⑥部,人工配合整修。⑵喷5cm厚混凝土封闭掌子面。

㈦、⑴在滞后于⑥部一段距离后,机械开挖⑦部,人工配合整修。⑵喷5cm厚混凝土封闭掌子面。

㈧、⑴在滞后于⑦部一段距离后,机械开挖⑧部,人工配合整修。⑵隧底周边部分初喷4cm厚混凝土。⑶接长Ⅰ18临时钢架,复喷混凝土至设计厚度。⑷拆除下部横撑,安设型钢钢架仰拱单元,使之封闭成环。

㈨、⑴根据监控量测结果分析,待初期支护收敛后,拆除I18临时钢架及上部临时横撑。⑵利用仰拱栈桥灌筑部边墙基础与仰拱混凝土。

㈩、灌筑仰拱填充部至设计高度。

(十一)、利用衬砌模板台车一次性灌注部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。

4.5弧形导坑预留核心土法

先开挖上部导坑成环形,并进行初期支护,再分部开挖剩余部分的施工方法。主要应用于Ⅳ级围岩、岩质较好地段的施工。

4.5.1岩石隧道弧形导坑预留核心土法

工艺流程见图7,施工工序见图8。











































图7岩石隧道弧形导坑预留核心土施工工艺流程图





































































岩石隧道弧形导坑预留核心土施工工序说明:

弧形导坑预留核心土法,将开挖断面分为上、中、下及底部四个部分逐级掘进施工。上部宜超前中部3~5m,中部超前下部3~5m,下部超前底部10m左右。为方便机械作业,上部开挖高度控制在4.5m左右,中部台阶高度也控制在4.5m左右,下部台阶控制在3.5m左右。

⑴开挖前拱部施作φ42或φ50超前小导管对拟开挖岩体进行注浆预加固,待浆液达到一定强度后,采用小型挖掘机开挖,预留一定厚度由人工持风镐修边到位。

⑵每一台阶开挖完成后,及时喷射4cm厚微纤维混凝土对围岩进行封闭,设立型钢钢架及锁脚锚杆,施作系统锚杆,最后铺设钢筋网,分层复喷微纤维混凝土到设计厚度,必要时各台阶设临时仰拱加强支护,完成一个开挖循环。

4.5.2黄土隧道弧形导坑预留核心土法

工艺流程见图9,施工工序见图10。

弧形导坑预留核心土施工工序说明:

㈠、⑴利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁Ф50小导管。⑵机械开挖①部,人工配合整修。⑶施作①部初期支护和临时支护,即初喷4cm厚混凝土,架立钢架和Ⅰ18临时竖撑。⑷钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

㈡、⑴机械开挖②部,人工配合整修。⑵初喷4cm厚混凝土。⑶接长型钢钢架,并设锁脚锚杆。⑶钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

㈢、⑴在滞后于②部一段距离后,机械开挖③部,人工配合整修。⑵初喷4cm厚混凝土。⑶接长型钢钢架,钢架基础垫设槽钢并设锁脚锚杆。⑷钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

㈣、开挖④部,并施作导坑周边的初期支护,步骤及工序同②。

㈤、⑴在滞后于④部一段距离后,机械开挖⑤部,人工配合整修。步骤及工序同③。

㈥、⑴根据监控量测结果分析,待初期支护收敛后,逐步拆除I18临时竖撑。⑵开挖⑥部。

㈦、在滞后于⑥部一段距离后,机械开挖⑦部,人工配合整修。

㈧、开挖隧底剩余部分⑧部。

㈨、利用仰拱栈桥灌筑部边墙基础与仰拱及Ⅹ隧底填充混凝土(仰拱与填充应分次施作。

㈩、利用衬砌模板台车一次性灌注部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。

















































































































4.6正台阶法

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。主要应用于正洞Ⅱ、Ⅲ级围岩及横洞Ⅳ、Ⅴ级围岩的施工。

施工工艺流程见图11,施工工序见图12。























































































台阶法施工工序说明:

第1部:开挖①部后及时进行上台阶喷、锚、网系统支护,架设钢架并复喷砼至设计厚度,形成较稳定的承载拱。

第2部:在滞后①部3~6m后开挖②部,并进行下导初期支护。

第3、4部:及时施作仰拱砼、填充混凝土,及早封闭成环。

第5部:根据围岩量测结果,适时施作二次衬砌。

4.7全断面开挖法

采用全断面一次开挖成形的施工方法。主要应用于客运专线双线隧道Ⅰ、Ⅱ级围岩和斜井Ⅱ、Ⅲ级围岩的施工。循环进尺宜控制在3~4.0m。

5CD、CRD等施工方法的相互转换

隧道开挖方法的合理转换,是隧道开挖作业安全的一个重要因素,在接近开挖方法变换里程时,应提前计划,确定合理的临时支撑参数。转换时应不减弱设计支撑参数。

CD法与CRD法转换:CD法一般应用于黄土隧道Ⅳ级围岩地段,CRD法一般应用于黄土隧道Ⅴ级围岩地段,采用CRD法施工的开挖断面较CD法施工断面大,CRD法施工时设置临时横撑。由CD法转入CRD法施工时,中部增设临时横撑,同时CRD法临时竖撑应较CD法对应竖撑长些,以使临时钢架拱脚置于同一水平面上,便于拱脚的稳定。由CRD法转入CD法施工时,取消临时横撑,根据围岩量测结果尽早拆除CRD法施工时所设横撑,以免影响CD法施工进度。

CRD法与双侧壁导坑施工转换:CRD法转为双侧壁导坑施工时,应提前调整CRD法临时横撑安装高度,使其与双侧壁导坑上部横撑位于同一高度上,从而利于后续双侧壁导坑上部的开挖作业。由双侧壁导坑转为CRD法施工时,待施工至设计里程后,继续向前按双侧壁导坑施工,同时将中部竖向临时支撑逐渐靠拢,直到过渡至CRD法。根据监控量测结果,尽早拆除双侧壁导坑施工的竖横向支撑,以免影响开挖进度。

6综合超前地质预测预报本隧道地质情况复杂,存在等不良地质,需结合施工地质工作予以查明。为此,针对本线大断面隧道与辅助坑道设置的具体情况,开展综合超前地质预测预报综合超前地质预测预报工程监理特点,采用地貌、地质调查与地质推理相结合的方法,进行定性预测。具体采取的措施有:对开挖全过程进行综合预测、预报,方法有地质素描法(常规地质法)、超前探孔近距离预报、超前导洞预报、LDS-1A陆地声纳仪预报、地质雷达中短期预报、TSP长期预测预报、红外线探水及前兆法预报等。

施工中应该将几种预报手段综合运用,取长补短,相互补充和印证。综合监测结果,时提出对不良地质的处理措施,以降低施工风险,确保工程质量和运营安全。监理工程师论坛http://bbs.job2299.com/

地质雷达主要应用于探测隐伏断层、破碎带,探测地下岩溶、洞穴,探测地层划分。

7爆破施工

石质隧道的爆破作业,应采用光面爆破或预裂爆破。爆破作业应根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、循环进尺和爆炸材料进行钻爆设计。钻爆设计应根据爆破效果不断优化爆破参数。

钻爆设计的内容包括炮眼(掏槽眼、辅助眼、周边眼)的布置、深度、斜率和数目,爆破器材、装药量和装药结构,起爆方法和爆破顺序,钻眼机具和钻眼要求等。钻爆设计土应包括炮眼布置图、周边眼装药结构图、钻爆参数表、主要经济指标和必要的说明。

爆破参数应通过试验确定。当无试验条件时,可参照表1、表2选用。

表1光面爆破参数

岩石类别 周边眼间距

E(cm) 周边眼抵抗线

W(cm) 相对距离

E/W 装药集中度q

(kg/m) 极硬岩 50~60 55~75 0.8~0.85 0.25~0.30 硬岩 40~50 50~60 0.8~0.85 0.15~0.25 软质岩 35~45 45~60 0.75~0.8 0.07~0.12 表2预裂爆破参数

岩石类别 周边眼间距

E(cm) 至内排崩落眼间距

(cm) 装药集中度q

(kg/m) 极硬岩 40~50 40 0.3~0.4 硬岩 40~50 40 0.2~0.25 软质岩 35~40 35 0.07~0.12 注:1.表中所列参数适用于炮眼深度1.0~4.0m,炮眼直径40~50mm,药卷直径20~25mm。

2当断面较小或围岩软弱、破碎或对曲线、折线开挖成形要求较高时,周边眼间距E应取较小值。

3周边眼抵抗线W值在一般情况下均应大于周边眼间距E值。软岩在取较小E值时,W值应适当增大。

4E/W:软岩取小值,硬岩及断面小时取大值。

5表列装药集中度q为2号岩石硝铵炸药,选用其它类型炸药时,应修正。

周边眼应沿隧道开挖轮廓线布置,保证开挖断面符合设计要求,硬岩开眼位置在轮廓线上,软岩可向内偏5~10cm。底板和仰拱底面采用预留光爆层爆破,Ⅱ级围岩段的中心水沟应与隧底光爆层同时爆破成形。辅助眼交错均匀布置在周边眼和掏槽眼之间,力求爆破出的石块块度适合装碴需要。周边炮眼与辅助炮眼的眼底应在同一垂直面上,掏槽炮眼加深10~20cm。当开挖面凹凸较大时,应按实际情况调整炮眼深度,使周边眼和辅助眼眼底在同一垂直面上。

炸药可选用岩石硝铵炸药和乳化炸药。

8劳力、机械设备的配置

人员、机械设备应结合隧道开挖方法、工期要求进行合理配置。配套的生产能力应为均衡施工能力的1.2~1.5倍。

隧道单口施工,根据开挖方法配置1台大型挖掘机或2台小型挖掘机平行作业,另备1台装载机进行装碴施工,大型自卸汽车不宜少于4辆,20m3/min空压机一般不应少于3台(黄土隧道不宜少于2台)。

根据客运专线大断面的特点,每工班开挖作业人员不宜少于20人。

9质量要求

9.1验收规范

《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》铁建设[2005]160号

9.2分项验收标准

9.2.1主控项目

●隧道开挖断面的中线高程必须符合设计要求。

检验数量:每一开挖循环检查一次

检验方法:采用仪器测量。

隧道开挖应严格控制欠挖。拱脚和墙脚以上1m内断面严禁欠挖。

检验数量:每一开挖循环检查一次。

检验方法:采用自动断面仪测量周边轮廓断面,绘断面图与设计断面核对

●洞身开挖中,应在每一次开挖后及时观察、描述开挖面地层的层理、节理、裂隙结构状况、岩体的软硬程度、出水量大小等,核对设计地质情况,判断围岩稳定性。

检验数量:每一开挖循环检查一次。

检验方法:观察和描述

●光面爆破或预裂爆破钻眼前,应根据钻爆设计图准确标出炮眼位置,钻孔时应按钻爆设计要求严格控制炮眼的间距、深度和角度。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,外插角应符合钻爆设计要求,眼底不应超出开挖轮廓线15cm。

检验数量:施工单位每一开挖循环检查全部掏槽眼和10个周边眼;监理单位按施工单位检查数量的20%见证检查。

检查方法:测量。

●隧底开挖轮廓和底部高程应符合设计要求。隧底范围石质坚硬时,岩石个别突出部分(每1m2不大于0.1m2)侵入衬砌应小于5cm。

检验数量:每一开挖循环检查一次。

检验方法:用,绘断面图与设计断面核对

●隧底开挖后应及时核对隧底地质情况。当需要进行加固处理时,应符合设计要求。

检验数量:每检查一次。

检验方法:检验数量:每一开挖循环检查一次。

检验数量:每一开挖循环检查一次。

检验方法:A.空气中氧气含量,按体积计不得小于20%;

B.粉尘永许浓度,每立方空气中含有10%以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg,每立方空气中含有10%以下的游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg;

C.有害气体最高允许浓度:

a一氧化碳的最高允许浓度为30mg/m3,在特殊情况下,施工人员必须进入工作面时,浓度可为100mg/m3,但工作时间不得大于30min;

b二氧化碳按体积计不得大于0.5%;

c氮氧化物(换算成NO2)为5mg/m3以下;

C隧道内气温不得高于28℃;

D隧道内噪声不得大于90Db。

⑷施工独头掘进长度超过150m时,应采取机械通风,确保洞内每人供应3m3/min的新鲜空气。

⑷便道及施工现场要注意撒水防尘,减少对周围环境的破坏。

⑸隧道施工作业地段必须保证足够的照明。不安全因素较大的地段应加大照度。在主要交通道路、洞内抽水机站应设置安全照明,漏电地段照明应采用防水灯头和灯罩。



























-22-



















































































































































































































































































































































































































































































图11台阶法施工工艺流程





下一工序



围岩监控量测



仰拱填充施工



仰拱



围岩监控量测



下部初期支护



下导坑开挖、出碴



上部初期支护



围岩监控量测



围岩稳定性评判、

修正施工方案,确定二次衬砌施作时间



上导坑开挖、出碴



拱部超前支护



测量放线



超前地质预报







围岩监控量测



围岩监控量测



围岩监控量测



下一工序



围岩监控量测



仰拱



上部初期支护、架立临时钢架



仰拱填充施工





超前地质预报



下部初期支护



仰拱开挖



拆除临时竖撑、中部开挖、支护





下导两侧开挖、支护



上部环行开挖、出碴



拱部超前支护



测量放线



围岩稳定性评判、修正施工方案,确定竖撑拆除及二次衬砌施作时间



图9黄土隧道弧形导坑预留核心土施工工艺流程









围岩稳定性评判、

修正施工方案,确定二次衬砌施作时间



上中下部进行四个循环



围岩监控量测





































































































































































































围岩监控量测



围岩监控量测



围岩监控量测



仰拱



底部初期支护

























上部初期支护





下一工序



仰拱填充施工



超前地质预报



底部开挖



下部初期支护



下部开挖、出碴



中部初期支护



核心土及中部开挖、出碴



上部环行开挖、出碴



拱部超前支护



测量放线







超前地质预报



开挖④部,进尺同钢架间距



锚喷支护,闭合成环



监控量测















监控量测



施作超前支护、注浆























锚喷支护,闭合成环





架立钢架、临时钢架及横撑



架立钢架、临时钢架及横撑











































































































































































































































































































































































































































































































































































































































施作洞身锚杆

























施作洞身锚杆





喷砼封闭岩面



喷砼封闭岩面



开挖③部,进尺同钢架间距





开挖①部,进尺同钢架间距



清理掌子面,测量放线





图5双侧壁导坑施工工艺流程图



开挖②部,进尺同钢架间距



监控量测



施作防水层





浇筑二次衬砌



浇筑填充混凝土







拆除临时钢架(5~6m),浇筑仰拱



开挖⑧部,接长临时钢架,拆除下部横撑



喷砼封闭掌子面,施作锚喷支护,闭合成环



依次开挖⑤⑥⑦部



施作锚喷支护



架立周边钢架,必要时设底部横撑







左侧下部初期支护,必要时架设底部横撑



右侧上部、上部中隔壁初期支护、横支撑施工

同时进行右侧下部开挖、出碴





右侧下部初期支护,必要时架设底部横撑





围岩监控量测



超前地质预报



右侧上部开挖、出碴



右侧拱部超前支护



左侧上部、上部中隔壁初期支护、横支撑施工

同时进行左侧下部开挖、出碴





左侧拱部超前支护



测量放线



围岩监控量测



围岩监控量测



下一工序



仰拱填充施工



拆除临时钢架、仰拱衬砌





















仰拱初期支护



基底加固



拆除底部临时横撑,底部开挖、出碴,接长临时钢架



图3CRD法施工工艺流程图





左侧上部开挖、出碴







围岩监控量测



下一工序



仰拱填充施工



拆除临时钢架、仰拱衬砌



仰拱初期支护



底部开挖、出碴,接长临时钢架



右侧下部初期支护



左侧下部初期支护



右侧上部、上部中隔壁初期支护、同时进行右侧下部开挖、出碴



围岩监控量测



围岩监控量测



超前地质预报



右侧上部开挖、出碴



右侧拱部超前支护



左侧上部、上部中隔壁初期支护、同时进行左侧下部开挖、出碴



左侧上部开挖、出碴



左侧拱部超前支护



测量放线



图1CD法施工工艺流程图



基底加固







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