青藏铁路风火山隧道施工方案.docx

1、青藏铁路风火山隧道施工方案青藏铁路风火山隧道施工方案一、工程概况青藏铁路格拉段北起青海省格尔木市，线路基本沿青藏公路南行，途径纳赤台、昆仑山口、五道梁、沱沱河、翻越唐古拉山进入西藏自治区内后，经安多、那曲、当雄、羊八井至西藏自治区首府拉萨市，全长1141km，新线建筑长度1110km。风火山隧道位于格拉段，起讫里程为DIK1159+000DIKK1160+334，长1334km，该隧道位于青藏高原腹地，昆仑山与唐古拉山之间，线路行走于风火山低高山，自然坡度平缓，一般为1015，山顶海拔高4995m，属高原丘陵地貌、自然条件恶劣。隧道进口位于山凹地带，坡度较缓；出口处为山梁地带、坡度较陡。本段位

2、于低温多年冻土，冻土层厚80-100m。本段出露地层主要为第四系全新统坡、残积地层及第三系砂岩与泥岩互层。隧道进口段分布含土冰层（CK1154+740+900），长160m，厚度0.71.2m，上限为1.451.8m；隧道出口段DIK1159+880CK1160+100长220m，为含土冰层，厚度约1.7m，上限为1.451.8m。隧道通过地质主要为泥岩、砂岩、层状结构，风化严重。气候属高原冰雪气候，气候干燥、气温、气压低、春秋季节短暂、冻结期长。二、施工组织安排1、组织管理机构：局指挥部下设风火山隧道施工队，隧道施工队下辖两个分队，分别担负本隧道进口段(605m)、出口段(580m)施工，局

3、指挥部由一名副指挥长主管本隧道施工。2、劳动力配备风火山隧道队配备施工人员、管理人员358人，其中一分队、二分队各安排159人，队部管理人员40人。3、机械设备配备：详见表一。4、测试仪器配备：详见表二。5、主要材料计划：详见表三。6、进出口场地平面布置图见图一、图二。三、施工进度计划1、总工期本隧道计划2001年9月1日开工， 2003年12月20日完工。2、主要项目工期（1）2001年6月20日至8月31日为施工准备阶段，安排时间73天。（2）2001年9月1日至12月31日为试验阶段，安排时间为122天。（3）2002年3月1日至2003年7月31日为全面展开阶段，安排施工时间为517天

4、 。隧道开挖支护从2001年10月1日开始，2003年6月18日完成，安排时间为477天。隧道衬砌从2001年11月21日开始，2003年6月21日完成，安排时间为458天。风火山隧道主要工程数量表 表一工 程 部 位 及 材 料单位数量备 注1洞口工程开挖级硬土m31576含明洞开挖量2级软石50093端墙C25混凝土2184顶帽C25混凝土4 5挡墙C25混凝土1896边坡防护C20混凝土1477换填砂卵石3338隔热层保温材料129路基面换填砂石3910路基面铺砌C15混凝土预制块4612洞外保温水沟50管m7413回填m3355614保温材料15基础加深C25混凝土616检查梯M15水

5、泥砂浆砌片石121722钢筋Kg17318洞外衬砌配筋保温水沟及检查井洞口至检查井沟身C25混凝土m3519盖板C25钢筋混凝土Kg3206钢筋16021保温材料m3622检查井沟身 C20混凝土1223盖板C25钢筋混凝土18624浸油木盖板1091258钢筋Kg16266钢筋627扶手22钢筋5428角托钢L55555mm（L60605mm）9229端墙式出水口填弃碴或保温材料m33530C20混凝土2431砕碎石1油毛毡124 续表一序号工 程 部 位 及 材 料单位数 量备 注32明洞工程衬砌C30钢筋混凝土m399133衬砌钢筋18钢筋Kg306633410钢筋5664356钢筋36

6、3736仰拱C30钢筋混凝土m313837仰拱回填C25混凝土18638回填卵砾石土109139防水层粘土40940防水板m2136141隔热层保温材料m33742洞身工程开挖级围岩m3509043级围岩3831444级围岩6125345模筑级围岩C30钢筋混凝土149946C30钢筋混凝土981947级围岩C30钢纤维混凝土93548级围岩C30钢筋混凝土1615749仰拱C30钢筋混凝土269450随底填充C25混凝土441651铺底C25混凝土 kg5852衬砌配筋18钢筋65426953 10钢筋134011548钢筋5356055支护C25模筑混凝土m31096756R25中空锚杆套

7、15000钻头、垫板止浆塞等待15000套m3813057超早强水泥基kg84480058注浆体积m376859超前小导管预注浆42超前小导管根9360m37740kg1243016012钢筋936061GRM水泥基54054062注浆体积m3491.463格栅钢架榀数榀1183精确制64主筋22kg34255165联接钢筋22943186612钢筋18181867垫板=15mm8301368螺栓M2060、AM20套2911269防排水复合防水板m23225470PE防水板2751471保温材料m3218172盲沟m597773150mmPVC盲沟74水沟及电缆槽C25混凝土m334675C

8、25钢筋混凝土18-76 6钢筋kg1066477保温材料m338478弃碴弃碴场万m2114279占地亩2780挡墙m3538081运距km2机械设备配备表 表二 序号设备名称型 号单位数量产地状况进场计划1液压凿岩台车B00merH177台2瑞典自有2001.82电动扒碴机LZ-120台2南昌自有2001.83轮式装载机966D台1瑞典自有2001.74梭式矿车SD14台8江西自有2001.85电瓶车XK12-7.9/192中6湘潭自有2001.86支护作业台架10m台2新制2001.87砼湿喷机TK916台4成都新购2001.88砼搅拌站H2S25套2陕西新购2001.99砼保温输送车J

9、C-6辆6上海新购2001.810双层保温模板台车10m台2自制2001.911砼输送泵HBT60台2三一重工新购2001.912工业蒸气锅炉5T台2西安新购2001.713发电机组GH250套4洛阳新购2001.714内燃空压机750HH21/12台4美国新购2001.715高压供水系统套2自制2001.716通风机255kw台2天津新购2001.1017运输车辆(载重车)CQ3260台6重庆新购2001.718运输车辆(生活车)EQ1092台3二汽新购2001.719装载机ZL50C台2柳工新购2001.920电焊机XB-500F台2陕西新购2001.921弯筋机GW40台2陕西新购200

10、1.922切筋机GQ40台2陕西新购2001.923卷扬机JDK-3台2陕西自有2001.924切割机300台4陕西新购2001.925供水车CA141台2一汽自有2001.726汽车起重机QY16B台1徐工自有2001.727履带式装载机963E台1瑞典自有2001.728钢筋调直机GJ14-40台 2 陕西自有2001.929灰浆拌合机HB-300台2西安自有2001.930注浆机KBY=50/70台4河北自有2001.931仰拱作业平台10m套2自制2001.1032喷涂机ZUP-5台4新购2001.933推土机小松D275A-2台1日本新购2001.734挖掘机PC220-6台2日本新

11、购2001.735热风机HG125NC台4日本新购2001.1036凿岩钻机YT28台25天水自有2001.737平板车5t台6自制2001.1038充电机CKKF-250-290套4湖南新购2001.739多向钻机75型台2河北新购2001.840露天钻机ROCD-11台1新购2001.741平板拖车40T台2西德自有2001.742迈式注浆泵台2新购2001.8测试仪器配备表 表三名 称规格、型号单位数量从何地调 入一、试验仪器水泥胶砂搅拌机JJ-5台1咸阳水泥胶砂震实台ZS-15台1咸阳水泥净浆搅拌机NJ-160台1咸阳沸煮箱FZ-31A台1咸阳水泥标准稠度及凝结时间测定仪套2咸阳水泥细

12、度负压筛析仪SF-150台1咸阳水泥抗折试验机DKZ-5000台1西安水泥标准养护箱HBY-40台1西安抗压夹具40mm40mm台1咸阳混凝土拌合机HJS-30台1咸阳混凝土振动台2HD6-80台1咸阳砼贯入阻力测定仪H6-80台1咸阳砼拌合场含气温测定仪HC-7C台1咸阳混凝土抗渗仪HS-4台1咸阳砂浆抗渗仪SJS-6台1咸阳砂浆搅拌机UJZ-15台1咸阳低温试验箱D4型-40台1咸阳养护室全自动温湿设备BYS-11台1咸阳回弹仪（带碳化深度）ZC-3个5咸阳坍落度筒100200300个10咸阳砼试模150150150组40咸阳砼切片、磨平机HQMP台1咸阳超声波检测仪SC-4台1咸阳压力试

13、验机NYC-2000套1咸阳 续表二名 称规格、型号单位数量从何地调 入新标准石子筛200/300套3咸阳压碎值仪台1咸阳针、片状仪套1咸阳电热干燥箱455555台2咸阳砂浆稠度仪SC145台1咸阳容量筒1-30套1咸阳电动摇筛机2BSX-92A台1咸阳温度计-30-20支1咸阳融土热扩散系数测定仪（热扩散系数）台1咸阳冻土热扩散系数测定仪（热扩散系数）台1咸阳现场融化压缩试验仪台2咸阳冻胀量试验仪台2咸阳热敏电阻温度计2003型台10咸阳振强温度计4700型台2咸阳磅称100kg台1咸阳架盘天平2000g台1咸阳案称GT-10台3咸阳万能材料试验机WE-600台1咸阳现场试验流动车台1咸阳核

14、子密度温度仪MC-3台2咸阳冻土钻芯取样机200型台1咸阳冻土冷藏瓶个20咸阳道碴筛300 1-63mm套4咸阳道碴磨耗机ZBSX-92A台1咸阳 续表二名 称规格、型号单位数量从何地调 入K30板WKX-3套3咸阳拉拔仪10T台2咸阳水平测斜仪6000/60万台4咸阳土压力盒JXY-2A型个50咸阳位移计12-100mm个50咸阳砼温度测试系统Therms-200台5咸阳收敛计KJ-5台2咸阳组合气象站EP-S台2咸阳二、测量仪器设备名称型号单位数量产地状况全站仪C2100台2日本水准仪C32台2日本（4）2003年7月21日至2003年7月31日为上碴阶段，工期10天。（5）2003年8月

15、1日至2003年11月15日为铺轨及整道养护阶段。（6）2003年11月16日至2003年12月20日为整道养护阶段，安排时间为35天。3、施工进度网络图：详见图三。4、施工进度横道图：详见图四。四、施工方案根据风火山隧道实际工程地质情况，结合我局多年隧道施工经验和现有机械设备、施工人员状况，拟采用以下施工方案：1、明洞段开挖及支护（1） 遵循“快开挖、快防护、快防护”的“三快”原则；（2） 采取“分段、分层开挖，分层防护，暖季白天用轨行式钢桁架结构覆盖棉帐篷遮阳措施，避免冻土融化。（3）以挖掘机、推土机开挖为主，钻爆松动开挖为辅，自卸汽车装运弃碴；（4）开挖边坡采用喷PU聚氨脂防热层防护。2

16、、洞口浅埋段开挖支护（1）采用1001000钢管大管棚超前支护，503000钢管小导管注浆加固围岩。（2）用正台阶法开挖，上断面人工开挖，下断面机械开挖。3、洞身开挖及支护（1）隧道洞身开挖采用超短台阶施工，钻爆法开挖。上下断面开挖、支护平行作业，上半断面用YT28风枪打眼，下半断面用H177二臂液压钻孔台车打眼。装填KBW抗冻防水炸药，非电毫秒雷管起爆。（2）锚、挂钢筋网、架立格栅钢架和模筑混凝土等联合支护。（3）采用喷、锚、挂钢筋网、架立格栅钢架联合支护。4、出碴运输用LZ-120电动扒碴装载机装碴，XK12-7.9/192电瓶车牵引SD14梭式矿车轨道运输弃碴，洞外轮胎式装载机装车、自卸

17、汽车运输二次倒运弃碴。5、模注衬砌（1）采用低温混凝土施工工艺。在混凝土拌制前，采用蒸汽锅炉、热风机对砂石料及施工用水进行加热处理；（2）采用H2S25自动计量搅拌站拌制混凝土，JC-6轨行式混凝土保温输送车运送混凝土，HBT60混凝土输送泵泵送混凝土入模，双层保温衬模板台车灌注、养护拱墙混凝土。在施工中，仰拱紧跟，尽早形成受力气闭合圈，减少病害生产。6、防水隔热层施工采用绑扎悬挂工艺施作软式透水管、防水板，采用喷涂机喷射PU聚氨脂防热层。7、施工通风、供氧保温（1）采用255KW轴流通风机100日本进口软式通风管压入式通风；（2）冬季施工采用密闭门保温；密闭门处设28KW轴流风机压尘辐助通风

18、；（3）采用便携式氧气瓶对洞内施工人员供氧，并设洞外氧吧。8、施工用电采用两台250KVA的柴油发电机组并机运行供电，实际输出容量约在375-440KVA范围内，供电分布详见图五。五、隧道主要施工难题及解决方法风火山隧道属国内拟建海拔最高，全部位于多年冻土地层，环境条件最为恶劣的隧道，隧道设计、施工、运营均存在难以解决的技术难题。从施工方面来讲，由于高原、高寒影响，与一般隧道施工相比存在许多难以解决的施工技术难题，主要技术难题及解决方法如下：1明洞段暖季施工及防护风火山隧道进出口端分布有含土冰层、饱水冻土和富冰冻土。暖季施工太阳辐射强、雨水多、气温较高，开挖极易引起边坡冻土热融滑坍，基层地下冰

19、融化，因此施工中必须围绕“减少热源、防止热融、保持冻结”的原则组织施工，具体解决方法如下：（1）开挖前做好测量放线工作，开挖断面严格控制在设计和防护范围内。（2）明洞段开挖：以“分层、分段开挖、边开挖、边防护”原则和开挖一段、成型一段、防护一段的原则组织施工。分层开挖厚度根据实际情况确定在1.01.50m范围。分段开挖长度根据施工段长度实际情况确定在15-25m范围。冻土表层开挖采用大功率机械开挖，基岩采用爆破开挖，边坡与基床采用微振光面爆破严格控制超、欠挖。尽可能减少对冻土扰动，保持基床、边坡和堑顶山体稳定，爆破面平顺，底板平整。明洞段开挖防护：边坡采用喷锚网支护、喷PU隔热层、草袋装粗颗粒

20、土覆盖，开挖段设置遮阳篷遮阳，遮阳篷形式采用桁架式、棉帐篷简易结构。（3）设置临时排水槽及时将地表水、融水排出路堑。2明洞衬砌保温明洞衬砌在洞外露天施工，外界气温低，对砼的施工及砼强度增长极为不利，易导致砼冻胀裂纹、强度低、拆模时间长等不良后果，明洞衬砌保温工作极为重要。具体解决方法：（1）明洞衬砌施工时，在明洞外采用脚手架、棉帐篷搭设保温棚，保温棚在进出口处设棉毡帘幕，减少热对流。保温棚内设电热吹风养护机，保持棚内养护温度。（2）砼衬砌台车模板采用双层保温模板，外模采用5cm厚的木板。砼施工完成后，对双层保温模板充蒸汽加热，外模外盘绕PVC软花管通蒸气养生，管外覆盖保温帆布，保证砼凝结温度。

21、3冻土隧道的开挖洞口浅埋段开挖易发生热融滑坍，洞身开挖人为活动使环境温度升高、冻土融化、强度降低，导致坍方。因此隧道开挖应坚持“重地质、短进尺、弱爆破、强支护、快衬砌”的原则进行施工，具体措施如下：（1）隧道洞口浅埋段，采用大管棚超前支护，正台阶开挖，人工开挖预留核心土，挖掘机开挖核心土及下断面。（2）隧道洞身段，正台阶法开挖，采用微震爆破技术，炮眼深度不大于1.2m。（3）爆破器材选择KBW抗冻防水乳化炸药，抗冻型非电毫秒导爆管起爆。爆破炸药除掏槽眼外均选择低爆能炸药，同段雷管间隔时间在100ms以上，严格控制同段雷管的最大装药量；周边眼用导爆索起爆外，其余炮眼用耐寒型导爆起爆。周边眼要用空

22、气柱间隔装药正向起爆，余眼采用连续装药反向起爆，最大限度减弱爆破对围岩的振动效应。（4）炮泥采用水炮泥：炸药爆炸后将产生巨大的热能，从而将打破冻土原有的热平衡关系，采用水泡泥，炸药爆炸后水变成水雾降低了爆炸产生的热量；水雾在降落过程中带走了空气中的尘埃，起到降温、降尘作用。4冻土隧道开挖钻孔防冻冻土温度低，湿式钻孔、孔内水易冻结产生卡钻、回冻堵孔现象，影响成孔效果。避免此类现象发生的具体措施与施工方法如下：（1）凿岩用水的预热加温10-15。（2）凿岩用水加防冻剂，以防冻结。（3）成孔后及时吹孔、装药。5通风、供氧风火山隧道海拔高、空气稀薄、含氧量少，施工人员易疲劳，工作效率低，因此必须采用有

23、效的通风供氧措施：（1）用大功率通风机通风，保证洞内风速 m/s。（2）缩短施工人员洞内作业时间，施行4h换班制。（3）采用便携式氧气瓶供氧，并设洞内氧吧。6施工机械选型根据高原气压低、空气稀薄、含氧少，内燃机效率低，空气污染严重的实际情况，为确保人员安全，创造良好施工环境，洞内全部采用电动、风动施工机械。7锚杆施工风火山隧道位于多年冻土区，地温为-2 -3，开挖完成后进行支护施工时，因气温及地温较低，对砂浆锚杆及模喷砼强度带来较多不利影响，甚至使结构冻结破坏，为保证锚杆施工质量，施工中采取以下措施：（1采用中空注浆锚杆或膨胀性锚固药包锚杆。（2）采用压注超早强水泥基的措施,以堵水并改善围岩冻

24、融圈。8低温、负温砼施工在低温环境下，砼中水化反应速度很慢，使砼的强度提高较慢，从而影响了施工进度，在施工中研究低温早强砼施工技术就尤为重要。（1）混凝土配合比及外加剂的选用降低混凝土的水灰比，采用干硬性混凝土；添加低温早强剂、或减水剂。（2）原材料加温在拌合场内建预热棚，棚内设搅拌站，在棚内利用蒸汽及热风机对砂石料加热，其具体方法是：进气采用100mm钢管作主管，主管上安装蒸汽调节阀，以调节砂石料加热温度，用42mm钢管作为加热支管，支管连结主管上，支管管壁钻有5mm蒸汽孔，蒸汽孔呈梅花型排列，间距1015cm，砂石料均匀堆放在加热支管下并覆盖塑料彩条布保温；水直接用锅炉加热抽入水箱。（3）混凝土的搅拌和运输混凝土搅拌时，先将加热的骨料和水搅拌均匀，然后加水泥搅拌，以减少热量损失。运