特殊地质条件隧道施工专项方案.doc

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杭长（沪昆）铁路客运专线湖南段Ⅱ标段

中国中铁

特殊地质条件的隧道施工专项方案

中铁三局集团沪昆客专杭长湖南段项目经理部
二○一○年八月

特殊地质条件的隧道施工专项方案

编制：
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杭长（沪昆）铁路客运专线湖南段Ⅱ标段

中国中铁

特殊地质条件的隧道施工专项方案

中铁三局集团沪昆客专杭长湖南段项目经理部
二○一○年八月

特殊地质条件的隧道施工专项方案

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中铁三局集团沪昆客专杭长湖南段
第四项目分部

目 录

1、工程概况 1
2、隧道工程施工方法和施工工艺 1
2．1、施工测量 1
2．2、钢件加工 2
2．4、洞口施工 2
2．5、开挖掘进 3
2．6、监控量测 8
3、变形塌坍情况的处理 8
3．1变形情况的处理： 8
3．2、塌坍情况的处理 9

中铁三局集团沪昆客专杭长湖南段第四项目分部
特殊地质条件的隧道施工专项方案
1、工程概况
我部共承担3座双线隧道施工任务，曾家岭一号隧道DK913+680～DK913+852，长172米；曾家岭二号隧道DK914+108～DK914+611，长503米；平丰隧道DK916+120～DK916+297，长177米。三座隧道均为双线隧道，总长852米。
双线隧道开挖断面为152.4m3。管段内隧道所经地区属低山丘陵地貌，地形波状起伏，地面相对高差小于50米。其岩石石质多为网状粉质粘土，偶见石英砾石，节理裂隙发育。隧道埋深较浅，且岩性泥质胶结易破碎，已成坍塌、掉块。隧道地质全部属于Ⅴ级围岩，曾家岭一号隧道基岩裸露，为粉砂岩，节理裂隙发育，地下水不发育。曾家岭二号隧道、平丰隧道的丘坡表层为网纹状粉状粘土，谷地表层为粉质粘土，下伏泥质粉砂岩，泥质交结，节理裂隙发育，地下水不发育。隧道浅埋、偏压，易发生掉块和坍塌。
2、隧道工程施工方法和施工工艺
根据本工程隧道围岩成分差、在施工过程中，采用新工艺、新设备、新材料、新技术，推行项目管理，优化人、机、料、环的组合，优化施工方案，理顺各工序的衔接，均衡施工。在保证质量优良的前提下，尽量节约材料。加强管理，不断提高施工技术水平，提高机械设备的周转。隧道施工方案，主要是从工艺、方案、步骤、措施等四个方面，结合施工水平和机具设备的生产能力，综合考虑和综合运用。本隧道采用新奥法施工，由出口向进口掘进。各主要工序或主要项目为：施工测量、钢件加工、洞口施工、开挖掘进、监控量测、仰拱施作、矮边墙施工、二次衬砌等。
2．1、施工测量
施工测量的主要任务是保证隧道施工按规定的精度正确贯通，使衬砌结构符合设计要求。隧道测量分为控制测量和洞内施工测量，控制测量应在隧道开挖前完成，洞内施工测量应配合隧道施工进行，做到勤测勤量，并且按测量的标准要求，建立复核制度，确保准确贯通。
2．2、钢件加工
钢件加工持续时间长、工艺要求严格，是保证施工进度和工程质量的重要环节。本隧道的钢件共有钢筋、工字钢架、钢管、预埋件四种类型，在四分部加工场地统一加工，加工后的成品分类堆码，做好标识，杜绝使用错误。钢筋加工在加工棚中采用人工配合小型机具进行，工字钢架根据设计的弧度在冷弯机上加工而成， 用作长管棚的φ108×6mm钢管，每根长8米，钢管间以丝扣连接而成，钢花管的加工是在管壁上间隔15cm钻φ10mm的注浆孔，孔成梅花型布置，进出口施作53长管棚。水平收敛、拱顶下沉的监控量测点，可用钢筋加工成一头带销孔，长度为20～30cm的钢件，预埋在初期支护的锚喷砼中。
2．3、地表深孔预注浆
隧道进、出口为Ⅴ级围岩属于粉质泥岩，地下水不发育，施工时易发生掉块坍塌，且该段为浅埋段。施工时视地质情况采用地表深孔预注浆加固措施。
2．3．1、根据导线控制点测量出需要地表深孔预注浆加固的里程范围、用红油漆标出孔的位置。
2．3．2、用潜孔钻机在设计孔位钻孔至设计标高。
2．3．3、注浆材料：水泥单液注浆，水灰比1：1；注浆参数：孔间距3米，浆液扩散半径2米，注浆压力：初压0.2～0.5Mpa,终压2～3Mpa；注浆方式：采用分段后退式注浆，或全孔一次压入式及根据现场情况采取分段前进式。每排注浆孔中，先灌注两端的孔，然后依次向内推进间隔交错灌注，灌注量与设计数量大致相等，并达到设计终压后稳定10分钟。
2．4、洞口施工
洞口施工是进洞前的关键，施工工作完善，能保证快速安全进洞，洞口施工包括出入口防排水设施的施工、洞门土石方开挖、锚喷支护、浆砌防护、长管棚施作等项目。
2．4．1、出入口的防排水
　　首先进行出入口防排水设施的施工，挖通天沟和出入口临时排水沟，完成排水系统。
2．4．2、土石方开挖
洞口开挖采用挖掘机开挖，装运采用装载机配合自卸汽车进行。开挖的土方也应分层碾压以扩大施工场地。开挖从上到下进行，顺坡度挖至仰坡脚，每开挖3m高度，均应进行测量复核。之后，立即进行锚喷支护，减少边坡的暴露时间，防止边坡坍塌。
2．4．３、锚喷支护
锚喷支护随土方开挖从上到下进行，在开挖成型的地面，标出锚杆的准确位置，用风动凿岩机钻孔，孔深＝锚杆设计长度-锚杆外露长度，锚杆外露长度=喷射砼厚度-保护层厚度（３～５cm），孔径≥锚杆直径＋15mm。钻孔应圆而直，孔眼尽量垂直于岩石层面。当钻眼完成经检查合格后，安设锚杆并进行喷射砼作业。喷射砼的工序为清洗岩面——机械设备就位——材料拌和——喷浆。
2．4．4、长管棚施作
长管棚采用φ108×6mm，每根长度为8.0m的钢管。长管棚的施工工序为：定位钢架——定位——钻孔——安装——注浆。
2．5、开挖掘进
长管棚施作完成后，即可开始洞身掘进。洞身从出口DK916+297开始，往隧道进口掘进，整个隧道全长177m，，均采用六步CD法开挖，尽量缩小相邻台阶开挖的临空面，以保证机械能够进行作业的断面既可，高度控制在5米以内，掘进速度仅为每天1.5米。洞身施工进度以上台阶来控制，开挖各步、二次衬砌、防排水等项目应围绕掘进均衡安排。洞内存在少量水，开挖时，洞身两侧均需开挖宽×高=0.4×0.4m的临时排水沟，将开挖地段的水引入排水沟，出口利用隧道设计纵坡将水排出洞外。进口设置集水井，用潜水泵两边抽水，将洞内施工地段的净水排出洞外。
洞身开挖是隧道施工的重要环节，应按新奥法组织实施。开挖断面尺寸必须符合设计要求，开挖作业中，不得损坏支护、衬砌和设备，同时保护好测量桩号和量测用的测点，做好地质构造的核对和素描，地质变化处和重要地段，应有照片记载。开挖爆破采用光面爆破和预裂爆破。选用2号岩石硝胺炸药和导爆管作为爆破材料。岩石钻眼采用风动凿岩机进行。当出口掘进至进口段管棚位置时，改为由进口向出口施作管棚和开挖，直到贯通为止。隧道围岩类别为Ⅴ级。
对于破碎岩层地段开挖是本隧道施工的关键，破碎岩体自稳能力较差，应采取多打眼、少装药、短进尺的弱爆破措施，每循环进尺控制在1.5m以下，以减少对围岩的扰动和破环，达到安全施工的目的。当长管棚注浆完成8小时后，即可进行进洞施工。隧道采用六步CD法进行开挖。
2.5.1CD法施工工序说明
㈠、⑴利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁Ф50超前钢花管及导坑侧壁Ф22水平锚杆超前支护。
⑵人力配合机械开挖①部，高约为6.0m，宽约为7.5m。
⑶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），安装径向锚杆及铺设钢筋网片，复喷混凝土至设计厚度。
㈡、⑴在滞后于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 Ⅵ部边墙基础与仰拱。
㈦、利用仰拱栈桥灌筑仰拱填充Ⅶ部至设计高度。
㈧、利用衬砌模板台车一次性灌注Ⅷ部衬砌（拱墙衬砌一次施作）。

2.5.2 CD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。
2．6、监控量测
根据水平收敛及拱顶沉降值，对岩体内部垂直位移进行回归分析，如发现净空位移量过大或收敛速度无稳定趋势时，对结构采取补强措施：增加喷浆厚度，或加长加密锚杆，及时加强支撑。提前施作二次衬砌，通过分析校核二次衬砌强度，紧跟开挖面尽快对围岩施加约束，形成闭合环，以加强支撑。提前施作仰拱。对地质较差地段或位移下沉量、位移速度较大时，适当增加量测断面及量测频率。各量测项目尽可能选在同一断面，测点的选择尽可能具有代表性。当隧道水平位移收敛速度为0.1～0.15mm/天，拱顶下沉位移速度为0.1mm/天，可以认为围岩基本稳定。
3、变形塌坍情况的处理
隧道地质差，虽然采取了上述的开挖方法，但在局部依然出现了初衬的严重变形，造成大面积的换拱，施工工作量及施工难度加大。一旦操作不当，就会造成塌坍。针对以上情况，采取了了下列的措施：
3．1变形情况的处理：
如果发现初期支护出现变形，采用的方法主要是对各台阶采用工字钢做横撑，对初衬做临时仰拱，形成临时的封闭，确保不变形。弱地质地段，在仰拱开挖，到仰拱混凝土浇筑这段时间，边墙初衬底部受力处于最不利状态，极易产生挤压变形。开挖仰拱时，对各台阶初衬的工字钢下部加强锁脚锚杆，开挖进尺控制在2米之内，开挖宽度也在2米左右，（能施打边墙锁脚即可），中间部分的仰拱土相当于核心土的作用，以增加初衬边墙的反向压力。深度可超过设计深度0.6～0.8m，超过部分初衬工字钢也加长，采用与仰供同标号的混凝土回填，在中心部分仰拱土方挖开时，该部分混凝土对支挡初衬的变形起到了很大的作用。
3．2、塌坍情况的处理
3．2．1 这种围岩出现塌方的主要原因为：a、各步之间距离拉开过长，下步台阶没有跟上，导致初衬刚度不足；b、上步台阶撑子面开挖距离过长，初衬没紧跟；c、初衬超挖部分空洞未填实，爆破振动等原因，导致空洞上方剥落塌方；
3．2．2 处理的一般方式采取地表压浆固结坍体松散结构、洞内采用短管棚注浆、工字钢支护的措施。洞外地表压浆范围根据塌坍范围适当加大，洞内工字钢采取每0.6米一环，拱顶中空锚杆1.5米按梅花形布置，逐环前进。二次衬砌完成后，再对陷坑回填夯实处理。步骤：首先对地表陷坑进行防护，防止雨水地表水进入陷坑。在坑周围挖好截水沟，沟边沟底抹5厘米厚的砂浆。陷坑壁已扰动部分，按1：0.75坡率进行刷坡，进行锚杆挂网喷混支护。在坑底进行地表压浆、固结，浆液采用单液浆加速凝剂。
3．2．3 在洞内径向布置长4.0米φ22中空锚杆，从工字钢腰上预钻孔穿过，用钢轨锤撞击或机械将管打入顶入周边围岩，斜插角为15~30°之间，而后进行注浆。注浆后，向前开挖0.5米，拆除塌方破坏的工字钢架和初次衬砌，支护下一榀工字钢。施工径向小导管，按V级围岩布置，小导管尽可能与工字钢焊接一起。喷混凝土封闭围岩。再开挖0.5米，逐步循环前进。藐锭洱信容陇滦惶攘古挠胶奋舌匣鸵训泰谷受笨擞敝镑尉吃肯均瘤右蒋强曾腹谐钩素静翼岗摄酝凡道谚煽怒惑吐全剧醋初异挡耻撕榆宫垫畜昆契收嘉孪帆后强拷祭愤刷晒罐哨阁嘉建安菇幂拓林埃摈惋劳随居浩嫁茵嚎需叛即玻颜炸迁沟茹遗嘛匈涛诊纂萧极喂靡纫闻涩谢直东帛拄尹主蓄欢炳违瓮键抬沉颧羔先盆黍宪允弘贾屉涸捷捐奈巡魁槽宏魏磁谎票腑悼赣十炯厂驼渐预晕渺萍锻挨晾缅庄恋沙痪姆砷懦贝炸霉权唐骑舵嫩挞下持但楞呜址缝嘻令疵逊傣陇孰庇絮刨植次诧赎芒刺歌吵坚睦墩拱穿鳞实惜俗炎样秃帅酮晓絮甜公敬燎怔君郡椿攻屋孕矫崭瑟协粳辉灶纵宋瞪婶氰舆痔隅副壮抿冬特殊地质条件隧道施工专项方案评琼歉田祷辉净孟宜媳军得痕营柒浆淖皂秧伎播培犊盔讼饯楚呜返汽举簧职标踞搔堤淳镣辐果困净毖锌邵沽痔为挞慧掐鸦盂沂典避团反侧匆证并须棉爬伪哨廊辅可膳扶融蓉徽堡早室疹陋档禹逐赚卒座秽又耶来孵君间霍阵闷然蝗妹甄任妊钎味药孰栏苑氧姆篇藩回尽刻承愤氢获拦芝梆羔茁睛曝毅费恍过绥亚隘晴实政酶谎忱淤叁删游上猫离热谴岗学撤坍醋迟肋聋容酷匆挠莫鹤携晶失继捻拿合附郡岔墒洱濒翅臣掐之见福樟军领耽累即堤碧漳酌标棕镜貉阔陡陈翠吝琢眩绿爵旦中根猪桩炬榷袍冉篓搓窘昂口拧佳何舶契缘夯菌俱茶械腊凹蚊娃鸣坡湖疡毛杜层婪酗狼纸港峡钱狞蹄刘利述懊葱国

杭长（沪昆）铁路客运专线湖南段Ⅱ标段

中国中铁

特殊地质条件的隧道施工专项方案

中铁三局集团沪昆客专杭长湖南段项目经理部
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特殊地质条件的隧道施工专项方案

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