[PPT]黃土隧道施工技術(shù)總結(jié)

1、黃土隧道施工技術(shù)總結(jié)2010年度科技論文發(fā)布會(huì)匯報(bào)xxxx局集團(tuán)x公司xx通道x分部發(fā)表人:xxx摘要： 針對山西中南部鐵路通道xxxx-x標(biāo)隧道地質(zhì)結(jié)構(gòu)，隧道建設(shè)中切坡引起邊坡及隧道的變形，其穩(wěn)定性受到不同程度的影響，分析對比四種開挖法的主要技術(shù)特點(diǎn)，確定采用三臺階七步開挖法進(jìn)行施工。分析施工重點(diǎn)，提出監(jiān)控量測、超前支護(hù)、及時(shí)封閉仰拱、及時(shí)封閉二次襯砌永久支護(hù)、加設(shè)鎖腳錨桿、預(yù)防塌方等安全保證措施以及質(zhì)量保證措施。關(guān)鍵詞：黃土隧道； 三臺階七步開挖法； 注意事項(xiàng)； 保證措施； 中南通道工程概述 晉中南鐵路通道是我國“十一五”鐵路建設(shè)重點(diǎn)工程，是連接我國東西部的重要煤炭資源運(yùn)輸通道，是我國也是

2、世界上第一條按萬噸重載鐵路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的鐵路，設(shè)計(jì)時(shí)速120km/h，是國家中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃的重要組成部分。山西中南部鐵路通道xxxx-5標(biāo)段一分部負(fù)責(zé)施工段起止里程為DK198+350DK210+546.8，全長12.197km。共有7隧（沙塘2#隧道、麻家莊隧道、東衛(wèi)隧道、高家坡1號隧道、高家坡2號隧道、郭家村隧道、二郎坡隧道），其中超過1km長隧道3座。隧道位于呂梁山黃土峁梁區(qū)，地形起伏大，沖溝發(fā)育。隧道進(jìn)出口端均為老黃土，山頂上覆蓋厚層黃土，下伏三疊系下統(tǒng)和尚溝組砂巖夾泥巖。1、進(jìn)洞施工前的必要條件 進(jìn)洞之前的坡面處理要必須做好，不管是否處于滑坡體，原地質(zhì)條件如何。重點(diǎn)注意洞頂?shù)拇髩K土疙瘩

3、，有時(shí)候考慮不周到，而其對洞身的偏壓非常嚴(yán)重，所以要提前做好卸載。洞口段一定要盡早的初期支護(hù)成環(huán)，甚至更早施工仰拱，掌子面不得冒進(jìn)太快。二襯臺車盡快準(zhǔn)備，有條件早施工的最好。做好洞頂、洞門及洞口的防排水系統(tǒng)工程，并妥善處理好陷穴、裂縫，以免地面積水浸蝕洞體周圍，造成土體坍塌。2、施工方案的確定 黃土隧道工程地質(zhì)條件較差，施工斷面大，確立施工方案必須遵循以下原則：重地質(zhì)、管超前、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、早成環(huán)。CD法、CRD法和雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的各部開挖及支護(hù)自上而下，步步成環(huán)，及時(shí)封閉，各分部封閉成環(huán)時(shí)間短，但分布較多，施工速度慢，不利于機(jī)械化作業(yè)，后續(xù)的開挖和拆除支護(hù)對前面施工形成的力學(xué)平衡體系

4、產(chǎn)生影響，圍巖應(yīng)力狀態(tài)多次改變，可能會(huì)出現(xiàn)較大的變形量。其施工面多，作業(yè)干擾大，拆除臨時(shí)支撐安全性差。 三臺階七步開挖法在隧道開挖過程中分上、中、下臺階和仰拱4部分，前后左右7個(gè)不同的開挖面相互錯(cuò)開并同時(shí)開挖、同時(shí)支護(hù)，形成支護(hù)整體，縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間，逐步向縱深挖掘。其實(shí)質(zhì)是臺階開挖法的一種，拱部采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土，利用核心土施壓掌子面，中部和下部也是先開挖兩側(cè)，保持中部土體不動(dòng)，保證掌子面穩(wěn)定。 三臺階七步開挖法主要技術(shù)特點(diǎn)如下。 施工空間大，大型施工機(jī)械可在多個(gè)作業(yè)面平行施工，工效高。部分軟巖地段可采用挖掘機(jī)直接開挖下半部斷面，減少對圍巖擾動(dòng)。在地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變、軟硬圍巖相間的隧道中，

5、施工方法調(diào)整靈活，進(jìn)度穩(wěn)定，工期保障性強(qiáng)。適應(yīng)不同跨度和多種斷面形式，不需拆除臨時(shí)施工支護(hù)，節(jié)省投資。 混凝土仰拱超前施作，便于初期支護(hù)及時(shí)閉合，改變洞內(nèi)作業(yè)、運(yùn)輸環(huán)境。全斷面一次施作防水層和灌筑混凝土襯砌，確?；炷烈r砌施工質(zhì)量。 無需增加特殊設(shè)備，投入少，操作性強(qiáng)，易推廣。 通過對施工方法的分析比選，確定采用三臺階七步開挖法開挖。3、施工控制重點(diǎn) 三臺階七步開挖法為平行流水作業(yè)，采用分步平行開挖和施作拱墻初期支護(hù)，仰拱超前施作及時(shí)閉合，構(gòu)成穩(wěn)固的初期支護(hù)體系，保護(hù)圍巖的天然承載力，有效抑制圍巖變形，并通過量測監(jiān)控系統(tǒng)信息反饋，指導(dǎo)施工和及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)與混凝土襯砌時(shí)間。淺埋和含水量較大地段

6、設(shè)置超前小導(dǎo)管。根據(jù)開挖情況減小環(huán)向設(shè)置間距，直到消除拱部開挖掉塊現(xiàn)象為止。深埋和地質(zhì)情況較好地段開挖時(shí)無掉塊現(xiàn)象可不設(shè)置。 開挖時(shí)嚴(yán)格控制欠超挖。機(jī)械開挖時(shí)應(yīng)預(yù)留30 cm由人工開挖，減少對圍巖的擾動(dòng)，并保證巖面圓順，及時(shí)初噴4cm厚混凝士以封閉暴露圍巖，增強(qiáng)巖體整體性，為初期支護(hù)后續(xù)工作爭取安全時(shí)間。嚴(yán)格控制鋼架加工質(zhì)量，減少安裝拼接時(shí)間，保證安裝質(zhì)量。鋼架間應(yīng)連接牢固，必要時(shí)可加焊鋼筋。設(shè)置鎖腳錨管是保證初期支護(hù)安全的重要措施。試驗(yàn)和量測表明，拱腳和墻腳初期支護(hù)受到較大豎向與側(cè)向壓力，鎖腳錨管可保證工字鋼受到側(cè)向力時(shí)不向洞內(nèi)位移，同時(shí)起到抑制拱架整體下沉作用，保證初期支護(hù)結(jié)構(gòu)在施工過程中

7、受力穩(wěn)定。根據(jù)實(shí)際變形情況，每分節(jié)處錨管可由設(shè)計(jì)的2根增為4根，同時(shí)應(yīng)確保鎖腳錨管與鋼架的焊接質(zhì)量。 擴(kuò)大拱墻腳是減少拱頂下沉的有效措施。擴(kuò)大拱墻腳增大承壓面積，有利于施工過程中豎向壓力的傳遞，也有利于該節(jié)點(diǎn)橫向受力的穩(wěn)定。在拱墻腳下墊設(shè)槽鋼或混凝土墊塊，以增大地基承載力，減小初期支護(hù)閉合前的整體下沉。加密初期支護(hù)鋼架的縱向連接鋼管，提高鋼架間整體受力能力，可將設(shè)計(jì)環(huán)向間距縮小。噴錨時(shí)鋼架背面應(yīng)與圍巖噴實(shí)密貼，不密貼時(shí)可采用同級混凝土墊塊填塞或注漿，保證初期支護(hù) 鋼架背面無空洞，使鋼架與圍巖形成聯(lián)合支護(hù)體共同受力。仰拱及時(shí)施作是確保初期支護(hù)安全的根本措施。仰拱及填充混凝土要及時(shí)澆筑，與掌子面間

8、的距離不得大于規(guī)定的安全距離，一般控制在35 m以內(nèi)。盡早封閉成環(huán)，有利于形成完整的初期受力體系。及時(shí)跟進(jìn)二次襯砌施工，有利于盡早形成完整的隧道受力結(jié)構(gòu)，一般控制在距掌子面70 m內(nèi)，特殊地段單獨(dú)考慮。 適當(dāng)預(yù)留開挖變形量。在施工工藝及措施優(yōu)化基礎(chǔ)上，通過監(jiān)控量測及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。 合理控制步長。上臺階步長控制在35 m，中臺階34m；上臺階每次開挖1榀鋼架距離，中、下臺階可根據(jù)地質(zhì)情況一次開挖12榀鋼架距離，仰拱開挖每次控制在35m。4、鋼架安裝須注意事項(xiàng)為保證鋼架設(shè)置穩(wěn)固，鋼架基腳部位地基應(yīng)堅(jiān)實(shí)，開挖時(shí)應(yīng)預(yù)留1020cm左右，架立鋼架時(shí)挖槽就位。 鋼架平面應(yīng)垂直隧道中線，傾斜度不應(yīng)大于2度，鋼

9、架任何部位偏離鉛垂面不能大于5 cm。 為增強(qiáng)鋼架整體穩(wěn)定性，應(yīng)將鋼架與縱向連接筋、錨桿、定位筋和鎖腳錨桿焊接牢固。 鋼架連接頭應(yīng)連接牢固，拱腳部位易發(fā)生塑性剪切破壞，因此接頭除采用螺栓連接外，四周還要焊接，確保其剛度和強(qiáng)度。 鋼架和初噴層間存在較大間隙時(shí)，設(shè)置騎馬或楔形墊塊頂緊圍巖，鋼架與圍巖間距不應(yīng)大于5 cm。 5、質(zhì)量保證措施嚴(yán)格控制管棚的外插角度，管棚與鋼架間的焊接加固質(zhì)量。嚴(yán)格噴射砼工藝，按配合比拌制砼料，特別要嚴(yán)格控制外加劑摻量。新舊砼面要清洗至露出砼的本色，沒有泥土或雜物。應(yīng)分層噴射，以保證噴射砼的質(zhì)量。保證立拱質(zhì)量。注意螺栓松緊程度和連接筋的焊接質(zhì)量。確保鋼筋網(wǎng)與圍巖緊密相貼

10、，鋼筋網(wǎng)必須連接牢固，以免噴射砼時(shí)會(huì)振動(dòng)鋼筋網(wǎng)，從而降低噴射砼質(zhì)量。保證核心土的大小和長度清除拱腳積水與淤泥，通過打拱腳錨桿或擴(kuò)大拱腳并認(rèn)真加固拱腳，加強(qiáng)縱向聯(lián)結(jié)等，使初期支護(hù)與圍巖形成完整體系。盡量單側(cè)落底或雙側(cè)交錯(cuò)落底，避免上半斷面兩側(cè)拱腳同時(shí)懸空；控制落底長度，視圍巖情況采用1-3m，不大于6m。減少上、下臺階施工的相互干擾，并及時(shí)封閉成環(huán)。找出每道工序的合理施工時(shí)間，各工序嚴(yán)格按標(biāo)定時(shí)間進(jìn)行控制，從而縮短循環(huán)作業(yè)時(shí)間，減少開挖面土體的暴露時(shí)間。及時(shí)監(jiān)控量測圍巖，觀察拱頂，拱腳的收劍情況，據(jù)此調(diào)整初期支護(hù)參數(shù)。6、安全保證措施在含有地下水的黃土層施工時(shí)，洞內(nèi)外排水溝應(yīng)進(jìn)行鋪砌，必要時(shí)應(yīng)配

11、合井點(diǎn)降水等將地下水位降至隧道襯砌底部以下，以保施工順利進(jìn)行。在干燥無水的黃土層中施工，應(yīng)管理好施工用水，不使廢水漫流。如發(fā)現(xiàn)工作面有失穩(wěn)現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)用噴砼封閉，加設(shè)錨桿、架立鋼支撐等加強(qiáng)支護(hù)。施工時(shí)要特別注意拱腳與墻腳處斷面，如超挖過大，應(yīng)用漿砌片石回填，如發(fā)現(xiàn)該處土體承載力不夠，應(yīng)立即加設(shè)錨桿或采取其它措施進(jìn)行加固。在開挖與灌筑仰拱前，為防止邊墻向內(nèi)位移，宜加設(shè)橫梁頂緊。噴射機(jī)所用的壓力，一般以不超過0.2Mpa為宜。鉆錨桿孔時(shí)，宜采用干鉆，錨桿采用藥包式或早強(qiáng)砂漿式錨桿。施工中如發(fā)現(xiàn)不安全因素時(shí)，應(yīng)暫停開挖，加強(qiáng)臨時(shí)支護(hù)，以便取適應(yīng)性的工序安排。7、需納入工序管理的項(xiàng)目 為了有效的控制成

12、本，促進(jìn)生產(chǎn)，除了抓工序銜接管理外，還應(yīng)將監(jiān)控量測和預(yù)防坍方納入工序管理。拱部沉降和拱腳收斂的控制 黃土隧道與石質(zhì)隧道的最大不同點(diǎn)就是拱部沉降和拱腳收斂較大，針對這種情況我們采取了以下措施。1.監(jiān)控量測 在隧道施工過程中，從第一組襯砌開始，一個(gè)斷面內(nèi)在拱頂和2個(gè)拱腳處埋設(shè)3個(gè)觀測點(diǎn)，用收斂計(jì)和水平儀分別觀測拱腳水平收斂值和拱頂下沉值。隨著隧道施工的前進(jìn)，每隔10m作一個(gè)觀測斷面，最前端的一個(gè)斷面緊跟掌子面。前7d每天觀測1次，以后1個(gè)月內(nèi)3d觀測1次，之后每月觀測1次。 2.及時(shí)封閉仰拱 依據(jù)量測數(shù)據(jù)，在一次混凝土初期支護(hù)完成后，隧道拱頂下沉較大時(shí)，為避免繼續(xù)變形，應(yīng)及時(shí)封閉仰拱混凝土。及時(shí)封

13、閉二次襯砌永久支護(hù) 3. 由于拱頂向下和兩側(cè)拱腰處向內(nèi)擠的壓力很大。根據(jù)量測，一次混凝土初期支護(hù)完成后，為避免繼續(xù)變形，應(yīng)及時(shí)封閉仰拱，并施作永久支護(hù)二次襯砌。4.加設(shè)鎖腳錨桿 在拱腳處每側(cè)加設(shè)2根鎖腳錨桿，錨桿為42鋼管，垂直于拱腳外側(cè)面打入土中。預(yù)防塌方 在開挖過程中，應(yīng)遵循短開挖、強(qiáng)支護(hù)的原則，隨時(shí)觀察土質(zhì)情況，發(fā)現(xiàn)土質(zhì)疏松、節(jié)理發(fā)育，應(yīng)及時(shí)調(diào)整施工方案。1.超前支護(hù) 為保證開挖工作面穩(wěn)定，防止開挖時(shí)出現(xiàn)坍塌，針對黃土隧道的特點(diǎn)，采取在拱部打設(shè)超前小導(dǎo)管的超前支護(hù)措施。其尾端與鋼架焊為一體，每排小導(dǎo)管搭接長度不小于1.5m。2.圍巖變差需采取相應(yīng)措施 圍巖變?nèi)鹾?，?yīng)調(diào)整循環(huán)進(jìn)尺，同時(shí)加密管棚鋼管數(shù)量，及時(shí)跟進(jìn)一次襯砌，縮短開挖與襯砌之間時(shí)間間隔。并加強(qiáng)監(jiān)控量測，取得一手資料并分析數(shù)據(jù)，確定相應(yīng)的支護(hù)參數(shù)。如發(fā)生塌方，必須用同強(qiáng)度等級的混凝土填塞密實(shí)。預(yù)防塌方 在開挖過程中，應(yīng)遵循短開挖、強(qiáng)支護(hù)的原則，隨時(shí)觀察土質(zhì)情況，發(fā)現(xiàn)土質(zhì)疏松、節(jié)理發(fā)育，應(yīng)及時(shí)調(diào)整施工方案。1.超前支護(hù) 為保證開挖工作面穩(wěn)定，防止開挖時(shí)出現(xiàn)坍塌，針對黃土隧道的特點(diǎn)，采取在拱部打設(shè)超前小導(dǎo)管的超前支護(hù)措施。其尾端與鋼架焊為一體，每排小導(dǎo)管搭接長度不小于1.5m。2.圍巖變差需采取相應(yīng)措施 圍巖變?nèi)鹾?，?yīng)調(diào)整循環(huán)進(jìn)尺，同時(shí)加密管棚鋼管數(shù)量，及時(shí)跟進(jìn)一次襯