论已胶结卵石土地段隧道快速施工.docx
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论已胶结卵石土地段隧道快速施工
卵石土地段隧道快速施工工法
*1•前言
山岭隧道的修建由于其地质条件复杂，隧道经常穿过不同地质情况的岩体，针对不同的围岩情况，合理制定一套切实可行的施工工法，可以有效地保证施工的安全，控制施工质量，遇到类似围岩情况，可以推动隧道的施工。
中铁隧道集团有限公司施工的山西中南部铁路通道隰县隧道1#斜井施工正洞为单洞双线隧道，隧道围岩主要以卵石土为主。
针对大断面的通过卵石土地层，如何保证安全地快速施工，在施工技术及施工组织方面相当困难。
针对卵石土隧道快速施工的难点，组织开展技术攻关，现场采用了多套施工方案进行比选。
经过分析，最终确定较优的施工方案。
单□开挖支护月进度指标达90米。
施工期间隧道的安全质虽得到了有效的控制，对类似工程有很好的借鉴作用。
2.工法特点
2.1利用合理的施工组织及施工方案，大幅度提高双线铁路隧道断面安全、快速、高效通过特殊地质的施工能力。
2.2通过快速施工，可以及时地封闭开挖作业面，减少围岩曝露时间，使岩体在较短时间内即可稳定。
2.3在不增加支护参数及特种设备的情况下，加快了掘进速度，提高了机械设备的效率，减少了成本投入。
3.适用范围
卵石土段双线铁路隧道及类似公路隧道工程施工。
4.工艺原理
采用三台阶法（上台阶预留核心土）对拱墙进行开挖支护施工，仰拱紧跟的施工方法。
充分利用双线铁路隧道的断面尺寸及台阶法的优势，在施工工序不减少的情况下，多安排平行工序施工，在同一时间段内完成多个工序的施作，从而减少作业面的单工序施工，有效地缩短循环时间。
拱部遇到较厚的卵石土时，通过加快开挖面的支护封闭速度、缩短施工进尺、施作双层超前小导管加密承托拱部卵石土的支护密度、初支背后注浆加固等措施，防止卵石土大面积剥落、坍塌，并且进行全过程的监控虽测，监视土体及结构的稳定，需要时调整支护参数，确保主体结构能安全通过。
5•施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程（见图5.1-1）
图5.1-1施工工艺流程
5.2操作要点
5.2.1施工准备
掌子面喷射混凝土未完前，部分准备工作应先开展。
用于下循环的支护钢架及材料等装运至作业面待用，领工员级织施工人员检修设备及工具。
作业面喷混凝土结束后，撤离掌子面的所有机具
及各种管路。
5.2.2堀破施工
1、喷射混凝土结束后，负责爆破的人员开始检查已打好的炮孔成孔状况，对不满足要求的炮孔进行清孔或从新补打。
待机具、管路和无关人员全部撤离，开始装药并实施爆破。
2、采用光面爆破技术施工，掏槽采用楔形掏槽，控制拱部周边眼间距，视围岩的变化作适当调整。
根据隧道的岩质情况，光面爆破参数按表5.2.1进行选择。
表5.2.1光面爆破参数表
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
周边眼装药集中
度q（kg/m）
软岩
35〜50
45〜60
0.5〜0.8
0.07〜0.12
3、施工中通过检查爆破效果，以及地质变化情况，适当的调整爆破参数，以达到安全、经济和最佳的爆破效果。
4、周边围岩较软时，周边眼可不装药，只装掏槽眼和辅助眼，以减少对周边围岩的扰动，局部欠挖采取人工打风镐进行处理。
5.2.3出硫作业
隧道出磴作业采用挖掘机扒磕，装载机装运至自卸汽车上拉出洞外。
5.2.4支护施工
支护的施作要与扒磴作业紧密的衔接，上台阶扒完磴即刻展开钢架的架立、锚杆施作等支护施工，与中下台阶的扒适作业平行施工。
以此类推，中台阶扒完适也同时开始支护施工，使各台阶的工序都能衔接上。
施工中要控制好各工序的节点时间，隧道洞確出完，掌子面至少有一个台阶的钢架、锚杆等支护施工完，可以开始喷混凝土施工，而且其它台阶的钢支撑等工序要及时完成，保证喷混凝土作业的连续性，施工中的控制要点有如下几点：
1、严格控制隧道线路精度，特别是高程，斜井坡度较徒，前后视高差大，尽量采用精度较高的仪器向正洞引测高程控制点。
2、控制开挖进尺，每循环开挖一福钢架，严格一次开挖多棍进尺，上台阶预留核心土，台阶长度控制在4~6米间。
3、当拱部遇到卵石土或卵石土较厚时，适当缩短开挖进尺，减少卵石土的临空面积，防止大面积塌落。
4、台阶底板为卵石土时，可以适度调整台阶高度，尽虽使底板落在较稳定的岩层上，有利于初支的稳定。
5、严格控制钢支撑的定位精度，使钢架的中线、拱部标高、左右侧拱脚标高、钢架左右侧里程同步、垂直度等满足要求，钢架的安装允许误差见表5.2.2o
表5.2.2钢架安装允许误差表
检查项目
中线
高程
垂直度
左、右侧钢架里程同步
允许误差
2cm
±5cm
±2°
±10cm
6、钢架的定位锚杆要焊接牢固，纵向连接筋、钢筋网与钢架要紧密连接，钢架间的联接螺杆要上齐拧紧，当个别螺杆不能对接时，要采用螺纹钢帮焊。
5.2.5洞内排水施工
斜井进入隧道正洞后往进口方向为下坡施工，反坡排水，往出□方向为上坡施工顺坡排水。
主要采取的方案是：
在正洞处选一个距斜井井底不远的洞室，设置一个过滤式集水井及泵房，在正洞两侧各开挖一条排水沟，将正洞及斜井渗水引到集水井内，通过水泵抽到洞外进行排放。
5.2.6快速施工
开挖掘进循环作业一般情况下是喷混凝土结束后进行钻眼爆破，为单工序作业，影响循环时间；掌子面支护与出磴作业不能平行施工。
根据双线铁路隧道台阶法施工的特点，可采用以下组织技术措施缩短循环时间，加快施工进度。
1、多工序平行施工
双线铁路隧道断面大，台阶法施工时台阶间施工相互干扰少，可多工序平行作业，减少单工序施工。
由上至下顺序进行，上台阶洞适清理后即可安排支护施作，中、下台阶可继续出适。
同一台阶可同时开展钢支撑安装、锚杆施作、下循环开挖司钻等工序。
2、纵向连接筋采用套管安装
钢架在制作过程中，在连接筋的安装位置预先安装一套管，连接筋加工成“U”字型，钢架拼接好后，将连接筋装入套管即可将两棉钢架连接牢固。
套管连接较焊接方便快捷，可靠性高，套管连接如下图5.2.6-1所示。
巾22纵向连接筋
D~~'Q钢拱架
连接套管
图5.2.6-1钢架套管连接图
3、提高出磴效率
合理安排出確时机及出适设备的搭配，能有效地提高出磴效率。
挖掘机开始扒上台阶洞适时，装载机及运输车跟进，在不影响挖掘机扒磴及安全的前提下，装运部分洞磴出隧道（如图5.2.6-2b待中台阶洞适扒完后，采用两台装载机同时装适，运输车居中，装载机分列左、右侧。
图5.2.6-2作业面出磴设备布置图
527信息化施工
由于隧道的围岩状况极差，因此掌子面前方围岩信息的收集及支护稳定性的分析相当重要。
它是确保隧道安全、快速施工重要环节，同时也是制定切实可行的施工方案的依据。
为施工提供的信息主要有以下两项：
1、采用TSP203超前地质预报、超前钻探、地质素描等技术措施，预报掌子面前方围岩状况。
准确的围岩状况预报可以为下一步的施工提前做好准备，也是安全施工的重要保障。
2、监控量测数据的分析反馈，是确保作业面施工安全的重要依据。
及时地测量支护稳定情况,
并反馈指导施工。
主要监测内容见表5.2.3o
表5.2.3主要监测项目表
序号
监测项目
监测仪器
监测频率
监测目的
1
拱顶下沉
全站仪
初期:
1~2次/天，后期:
1〜2次/3天
掌握隧道施工过
程中的支护结构
位移情况及规律
2
结构收敛
数显收敛计
3
地表下沉
精密水准仪
钢钢尺
初期:
1〜2次/天,后期:
1〜2次/3天
了解隧道的施工对周边环境的影响程度
5.3劳动力组织
合理组织开挖支护施工的劳动力是快速施工的关键，采用本工法施工时，单个工作面需要配备
的劳动力见表5.3o
表5.3劳动力组织情况表
序号
工种或班组
需要人数
备注
1
管理人员
4
2
技术人员
5
3
开挖班
46
两个班
4
喷混凝土班
36
两个班
5
运输班
10
6
排水人员
3
7
电工
3
合计
107
6.材料与设备
本工法无需特别说明的材料，针对单个作业面采用的主要机具设备见表6。
表6主要机具设备表
序号
设备名称
设备型号
单位
数屋
用途
1
挖掘机
PC220
台
1
出适
2
装载机
ZLC-50C
台
2
出适
3
自卸汽车
EQ3208G
台
6
出适
4
电动空压机
P950E
台
3
驱动设备
5
混凝土喷射机
台
3
喷射混凝土
6
风钻
YT28
台
12
开挖
7
风镐
把
3
开挖
8
抽水泵
55KW
台
1
排水
9
抽水泵
SG50-30
台
2
排水
10
测量仪器
套
1
钢架定位
7.质■控制
7.1隧道支护质量控制标准
隧道施工质量控制执行《铁路隧道工程施工质量验收标准》，施工误差按表7.1执行。
表7.1隧道施工允许误差表
序号
项目
允许误差
检杳频率
检验方法
1
中线
2cm
每棍钢架
用尺虽
2
高程
±5cm
水平仪测
3
垂直度
±2°
吊锤球、尺屋
4
钢架间距
±10cm
用尺虽
7.2质■保证措施
1、严格按照技术交底施工，遵守施工规范，掌握施工技术标准、质虽检查及验收标准。
不符合要求时返工并追究负责人的责任。
2、控制好台阶间连接处施工质虽，控制超挖虽，杜绝欠挖现象。
3、严格执行现场值班制度，及时解决施工中发生的问题。
4、锚喷支护做到喷浆料随拌随用，存放时间不超过规定，厚度较大时分层喷射，严格掌握水压、风压和喷射距离，做到厚度符合设计和安全要求，表面平顺。
5、钢架施工时做到加工正确，架立间距、倾斜度和垂直度符合要求。
钢架的拱脚必须落在稳定的基础。
接头板密贴，连接螺栓上齐拧紧，连接牢固。
6、确保结构尺寸要符合设计要求，由值班人员、测虽工程师及质检工程师负责。
8•安全措施
8.1施工前对全部员工进行施工安全教育，针对工种进行安全技术交底。
并且根据国家有关规定、条例，结合施工单位实际情况和工程的特点，组成专职安全员和班组兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络，并制定应对各种情况的应急预案。
8.2爆破物品的管理和使用，符合《爆破安全规程》的有关规定和要求。
爆破用品在使用前根据规定要求，严格进行质量检验。
每炮使用的引线长度根据燃烧速度决定。
燃烧速度分批分卷进行试验，引线与雷管的连接，根据当时所需数虽在加工房或指定地点进行。
连接时必须使用雷管钳，严禁用牙咬。
8.3爆破必须有专人指挥，事先设立警戒范围，规定警戒时间、信号标志，并派出警戒人员；起爆前要进行检查，必须待施工人员、车辆全部撤入安全地点后才能起爆，警报解除后方可放行。
8.4具体爆破安全要求，执行开挖技术交底内爆破安全要求，严格按照爆破方案进行施工。
8.5进行扒磴及出磴时，由领工员或工班长负责指挥调度，机械作业时，禁止人员靠近。
机械设备严禁碰撞已施工的支护。
8.6作业面内必须有足够的照明设施，保证有良好的视线，照明用电采用安全电压。
8.7运输车进洞前作业前，必须对车辆进行检查及保养，保证车况良好。
洞内装满洞磴后，经装载机鸣笛后才可起动。
8.8非专业人员不得私自接电，必须由专业电工接电；施工现场的配电箱或开关箱至少设置两极漏电保护器；所有的用电设备，除作保护接零外，必
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