達(dá)萬(wàn)鐵路某隧道施工方案

達(dá)萬(wàn)鐵路某隧道施工方案一、工程概況某隧道位于四川省達(dá)州市境內(nèi)，單線隧道，里程為DK11+177-DK13+473，全長(zhǎng)3296米，是達(dá)萬(wàn)鐵路第二長(zhǎng)大隧道。該隧道穿越侏羅系中下統(tǒng)自流井組（J1-2Z）、侏羅系下統(tǒng)珍珠沖組（J1Z），圍巖為近于水平的中薄層及薄層泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾砂巖（泥質(zhì)膠結(jié)）、頁(yè)巖，節(jié)理、層理發(fā)育，裂隙發(fā)達(dá)，地下水較發(fā)育，地質(zhì)條件比較差。全隧Ⅱ類圍巖180m，Ⅲ類圍巖1340m,Ⅳ類圍巖1776m（開(kāi)挖后發(fā)現(xiàn)Ⅳ類圍巖應(yīng)為接近于Ⅲ類的弱Ⅳ類圍巖）。二、工程特點(diǎn)地質(zhì)條件較差：Ⅱ、Ⅲ類圍巖占全隧長(zhǎng)度的46.2%，Ⅳ類圍巖也是接近于Ⅲ類的弱Ⅳ類圍巖，圍巖為近于水平的中薄層及薄層泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾砂巖（泥質(zhì)膠結(jié)）、頁(yè)巖，節(jié)理、層理發(fā)育，裂隙發(fā)達(dá)，地下水較發(fā)育，拱部極易坍方。三、施工總體方案根據(jù)全處總體布署，南昆鐵路下來(lái)后有一批閑置的有軌運(yùn)輸設(shè)備，結(jié)合隧道長(zhǎng)度，決定采用有軌運(yùn)輸常規(guī)施工方案。開(kāi)挖：Ⅱ類圍巖采用正臺(tái)階開(kāi)挖，Ⅲ類圍巖設(shè)計(jì)為正臺(tái)階開(kāi)挖，實(shí)施過(guò)程中Ⅲ類圍巖、Ⅳ類圍巖我們都采用全斷面開(kāi)挖。運(yùn)輸作業(yè)：裝碴采用ZL-120D立爪裝碴機(jī)，配備SD8梭式礦車和CDXT-8電瓶車，洞內(nèi)運(yùn)輸繁忙，采用四軌雙線。由于洞外棄碴場(chǎng)地棄碴高度低（只有4-8m），為了保證及時(shí)棄碴，洞外設(shè)有四個(gè)棄碴碼頭。為了保障工期，必須以開(kāi)挖為龍頭，Ⅲ類圍巖開(kāi)挖應(yīng)達(dá)到116m/月，Ⅳ類圍巖開(kāi)挖進(jìn)度應(yīng)達(dá)到120m/月，根據(jù)進(jìn)度排出一個(gè)作業(yè)循環(huán)時(shí)間表（表-01）項(xiàng)目圍巖類別每月進(jìn)尺(m))每循環(huán)進(jìn)尺（mm）每月循環(huán)數(shù)每循環(huán)時(shí)間（分分鐘）開(kāi)挖時(shí)間（分鐘鐘）通風(fēng)、找頂時(shí)間間（分鐘）初噴砼時(shí)間（分分鐘）出碴時(shí)間（分鐘鐘）錨噴支護(hù)時(shí)間（分分鐘）Ⅲ類圍巖1162.5469303004060420110Ⅳ類圍巖1203401080390406054050四、主要施工技術(shù)及措施（一）、開(kāi)挖1、開(kāi)挖方法Ⅱ類圍巖采用正臺(tái)階開(kāi)挖，堅(jiān)持“短進(jìn)尺，弱爆破，強(qiáng)支護(hù)，勤量測(cè)，及時(shí)襯砌”的十六字方針。Ⅲ類圍巖、Ⅳ類圍巖都采用全斷面開(kāi)挖。在這里，將重點(diǎn)介紹Ⅲ類圍巖的全斷面開(kāi)挖方法。圍巖為近于水平的中薄層及薄層泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾砂巖（泥質(zhì)膠結(jié)）、頁(yè)巖，節(jié)理、層理發(fā)育，裂隙發(fā)達(dá)，地下水較發(fā)育，拱部極易坍方。因此，Ⅲ類圍巖的全斷面開(kāi)挖成了我們一個(gè)新的課題。通過(guò)實(shí)踐和不斷完善我們形成了一套行之有效的辦法：1.1、每循環(huán)進(jìn)盡控制在之間。1.2、做好初期支護(hù)工作。隧道開(kāi)挖后，如果不加支護(hù)，圍巖會(huì)經(jīng)過(guò)應(yīng)力集中——形成塑性區(qū)——發(fā)生坑道內(nèi)位移——塑性區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)大——圍巖松弛、坍塌，而開(kāi)挖后立即施作初期支護(hù)，與周邊圍巖一起形成支護(hù)結(jié)構(gòu)，給圍巖本身一個(gè)支護(hù)阻力，改善其受力情況，阻止圍巖的變形和位移，減緩巖體塑性區(qū)的發(fā)展擴(kuò)大，通過(guò)量測(cè)及時(shí)施作二次襯砌，從而達(dá)到全斷面開(kāi)挖的目的。1-2-1從Ⅳ類圍巖進(jìn)入Ⅲ類圍巖之前5-10m范圍內(nèi)，加強(qiáng)初期支護(hù)工作：該范圍內(nèi)按Ⅲ類圍巖的初期支護(hù)施工，保證噴砼厚度和質(zhì)量及錨桿的數(shù)量和質(zhì)量，以確保如果Ⅲ類圍巖有坍塌現(xiàn)象而不至影響已開(kāi)挖地段。1-2-2、做好超前錨桿的超前支護(hù)作用。超前錨桿長(zhǎng)3.5m，沿拱部離開(kāi)挖輪廓線外0.1m處打好，超前錨桿的仰角為15度左右（《鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法》中超前錨桿的仰角為5-10度，但在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)：由于巖層近于水平，超前錨桿的仰角太小，錨桿可能會(huì)順著層面走，從而使該層面形成一個(gè)薄弱面，開(kāi)挖后該面以下全部坍落），環(huán)向間距為0.3-0.5m，數(shù)量為20根。超前錨桿的作用一是起到簡(jiǎn)支梁的作用，二是將隧道周邊圍巖形成一個(gè)整體，使開(kāi)挖后能形成自然拱。具體打法見(jiàn)圖-01。圖-011-2-3、把徑向錨桿、超前錨桿、鋼筋網(wǎng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，與噴砼一起與周邊巖石共同形成一個(gè)柔性支護(hù)整體，有效地阻止圍巖形變。在施工過(guò)程中，把徑向錨桿的尾部0.08~0.1m長(zhǎng)的部分加工帶有絲扣，另加工一塊長(zhǎng)0.3m帶有絲扣孔眼的角鐵。施工時(shí)先把錨桿錨上（僅把帶有絲扣的部分露在外面），待錨固劑達(dá)到所需強(qiáng)度后，再把角鐵擰上去，這樣就可以把超前錨桿的尾部或鋼筋網(wǎng)牢牢地緊固到巖面上，把巖石、超前錨桿、徑向錨桿、鋼筋網(wǎng)形成了一個(gè)有機(jī)的整體。如圖-011-2-4、做好噴砼工作。圍巖剛剛開(kāi)挖出來(lái)時(shí)處于形變初期，噴砼一定要及時(shí)，在爆破找頂后要立即噴射砼及時(shí)封閉暴露巖石，并且要保證噴射砼的質(zhì)量，這是防止坍塌關(guān)鍵中的關(guān)鍵。因此，在未出碴前，利用虛碴高度，作好第一次噴砼工作：封閉剛暴露的巖石，復(fù)噴上一循環(huán)，封閉錨桿露頭與鋼筋網(wǎng)。在出碴完畢后，把鉆爆平臺(tái)抵達(dá)掌子面，利用鉆爆平臺(tái)再噴砼（邊墻也要按設(shè)計(jì)噴好），打好上一循環(huán)的徑向錨桿（錨桿長(zhǎng)3米，梅花形布置，數(shù)量為拱部10-11根/延米，邊墻為每邊6-8根/延米），并掛好鋼筋網(wǎng)（按圖01要求施工）。1.3、做好光面爆破工作，且盡量降低炸藥單耗。光面爆破的好壞是決定本方案能否順利實(shí)施的關(guān)鍵。采用工程類比法，結(jié)合隧道實(shí)際地質(zhì)情況，詳細(xì)制定了周邊眼的爆破參數(shù)：針對(duì)圍巖特性與工地上沒(méi)有小孔徑（φ25）藥卷的具體情況，我們把φ32的藥卷分兩段裝在同一個(gè)周邊眼里并用兩個(gè)同段雷管引爆（如圖-03），為了裝藥方便，在兩段炸藥之間加一根直徑為1-2.5cm木棒或竹棍（長(zhǎng)度一律做成一個(gè)規(guī)格以方便施工和保證裝藥長(zhǎng)度），竹棍長(zhǎng)1.2m，周邊眼單孔裝藥量詳見(jiàn)表-02。周邊眼抵抗線為0.6m，盡量降低炸藥單耗，減小對(duì)周邊圍巖的擾動(dòng)，也是保證圍巖穩(wěn)定的措施之一。由于是ZL-120D立爪裝碴，塊度不能太大，因此，盡量降低炸藥單耗的同時(shí)還得保證巖石的破碎度，這是困難的真正所在。經(jīng)過(guò)計(jì)算、工程類比，結(jié)合實(shí)際地質(zhì)情況，確定炸藥單耗為0.821Kg/m3。為保證巖石的破碎度，還必須滿足每立方米巖石的鉆孔率在1.6m/m3以上，施工中達(dá)到2.07m/m3。具體爆破參數(shù)見(jiàn)圖-02(單位以cm計(jì))、表-02(設(shè)計(jì)進(jìn)尺2.5m)炮眼名稱部位長(zhǎng)度（m）個(gè)數(shù)裝藥系數(shù)(Kgg/m)單孔裝藥量（KKg）小計(jì)裝藥量（KKg）炸藥單耗（Kgg/m3）單位體積鉆孔率率（m/m3）周邊眼拱部1~6位2.6110.08~0..150.33.30.8212.07拱部7~10位80.12~0..200.43.211~20位200.20~0..300.510輔助眼47~48位2.840.51.45.6其它2.6470.41.047掏心眼26~29位3.280.752.419.230~32位2.9560.72.112.661~622.0040.751.56.0底板眼21~25位2.690.71.816.2合計(jì)310.6117123.1注：實(shí)際操作中，派有專人跟蹤監(jiān)控爆破，根據(jù)具體情況在表中裝藥系數(shù)范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整周邊眼單孔裝藥量。1.4、做好初期支護(hù)的量測(cè)工作。做好圍巖變形量測(cè)工作，及時(shí)準(zhǔn)確掌握圍巖收斂情況，為防止坍塌、修改初期支護(hù)參數(shù)、及時(shí)施作模筑襯砌提供依據(jù)。102030Ⅲ-014050Ⅲ102030Ⅲ-014050Ⅲ-02天數(shù)（天）10203040502、開(kāi)挖的具體工序見(jiàn)下圖表加強(qiáng)進(jìn)入加強(qiáng)進(jìn)入Ⅲ類圍巖前5~10m的噴錨支護(hù)打好拱部超前錨桿做好全斷面開(kāi)挖的爆破工作通風(fēng)排煙、噴霧灑水，做好找頂工作出碴運(yùn)輸鉆爆平臺(tái)抵達(dá)掌子面后，做好復(fù)噴和打錨桿、掛網(wǎng)工作利用虛碴做好初噴砼工作噴砼的準(zhǔn)備工作出碴前準(zhǔn)備工作檢查效果，找出缺陷，制定對(duì)策做好開(kāi)挖前的一切準(zhǔn)備工作作好圍巖變形收斂量測(cè)工作作好模筑襯砌圖-05（二）、運(yùn)輸作業(yè)1、高峰期的運(yùn)輸機(jī)械配備（以單口計(jì)算，全隧的設(shè)備為計(jì)算的兩倍即可）：1.1、運(yùn)輸距離：洞外400m,洞內(nèi)1600m,有軌運(yùn)輸不可預(yù)測(cè)的因素比較多，因此實(shí)際運(yùn)輸距離為（400+1600）*1.2=2400m,往返一次為4.8Km。1.2、Ⅲ類圍巖每米開(kāi)挖為60m3，每循環(huán)進(jìn)尺為2.5m，則每循環(huán)開(kāi)挖為150m3，則松方為225m3。1.3、梭礦（型號(hào)）平均每次裝6.8m3(以往統(tǒng)計(jì)結(jié)果)，進(jìn)出平均速度為8Km/小時(shí)，每進(jìn)出一次需4.8/8=0.6小時(shí)，ZL-120D立爪裝碴機(jī)在洞內(nèi)各種因素影響下每裝一車需18分鐘即0.3小時(shí)，在棄碴碼頭卸碴時(shí)間為3分鐘，即梭礦每運(yùn)輸一趟需0.95小時(shí)。1.4、如果單車運(yùn)輸則需時(shí)間225/6.8*0.95=31.4小時(shí)，在6小時(shí)內(nèi)必須出完碴的情況下應(yīng)配備31.4/6=5.2臺(tái)梭礦。實(shí)際施工中，我們配備6臺(tái)，保證了出碴的順利實(shí)施。1.5、一臺(tái)電瓶車配一以臺(tái)梭礦，因此，電瓶車也是6臺(tái)。2、根據(jù)上述計(jì)算方法，單口不同距離配備的機(jī)械設(shè)備如下：開(kāi)挖挖長(zhǎng)度機(jī)械0~500m500~10000m1000~14400m1400~17700電瓶車（臺(tái)）3456梭礦（臺(tái)）34563、運(yùn)輸作業(yè)中，運(yùn)輸線路的好壞是運(yùn)輸成敗的關(guān)鍵。3-1、合理布置洞內(nèi)外線路下圖為合理的洞外線路3-2、做好仰拱或鋪底的超前工作，使其離掌子面不超過(guò)30m。3-3、做好養(yǎng)道和洞內(nèi)文明施工工作做好洞內(nèi)排水，做到除了水溝有水之外，其它地方基本沒(méi)有水；做好洞內(nèi)文明施工，保證軌道上和線路兩邊無(wú)雜物。（三）、其它主要機(jī)械設(shè)施1、通風(fēng)設(shè)備：進(jìn)出口各采用一臺(tái)55KW的通風(fēng)機(jī)，風(fēng)管采用直徑1.0m的軟管風(fēng)機(jī)固定在洞口一側(cè)20m處，高度為隧道襯砌拱腳上1.0m，風(fēng)管掛在拱腳上1.0m處，這樣做有利于襯砌施工。實(shí)踐證明，兩個(gè)口的通風(fēng)效果良好。2、13臺(tái)YT-28風(fēng)鉆同時(shí)作業(yè)，我們配備50m3的供風(fēng)能力。3、配備350KVA變壓器一臺(tái)，開(kāi)挖達(dá)到600m時(shí)，再加配160KVA移動(dòng)變壓器一臺(tái)。五、施工效果實(shí)踐證明，上述施工方案十分成功，某隧道進(jìn)口區(qū)段年10月~年11月連續(xù)十四個(gè)百米成洞，出口也取得連續(xù)八個(gè)百米成洞，保證了總工期的實(shí)現(xiàn)，贏得了建設(shè)單位—達(dá)萬(wàn)公司的高度贊揚(yáng)，被稱為達(dá)萬(wàn)鐵路施工單位中的領(lǐng)頭羊。如何在常規(guī)施工設(shè)備條件下形成快速施工，我們?cè)谶@方面作了一此探索，有了一些體會(huì)，概括如下：1、只要保證施工當(dāng)中每一道工序的施工質(zhì)量，Ⅲ類圍巖一次性全斷面開(kāi)挖是完全可行的，它既能減少臺(tái)階法開(kāi)挖中繁瑣的工序，使施