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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流浅埋黄土双线铁路隧道工法secret.精品文档.浅埋黄土双线铁路隧道工法 为解决浅埋、双线黄土隧道的施工技术，大秦铁路的军都山隧道曾进行多项专题研究，其成果获铁道部1989年科技进步二等奖。本工法是研究成果的一部分的具体在施工中应用。一、工法机理及适用范围 本工法采用非爆破的大断面开挖、复合式衬砌。拱部在开挖前采用超前管栅（必要时注浆）加固地层，以减少尚未形成初期支护前的地层压力；用钢架、钢筋网喷混凝土和锚杆形成联合初期支护体系，为围岩提供主动抗力、抑制围岩有害变形，使围岩充分发挥自承能力，是主要的受力结构；第二次衬砌仅承受部分地层压力；在整
2、个施工过程中通过对围岩的量测、监挖来指导设计和施工。 本工法适用于开挖洞径在12m以内，拱顶复土厚大于0.3倍洞径的黄土、粘土、砂、砾石等四系地层的双线铁路隧道及相应的地下工程。有进下水时应另行采以有效的排、降水措施。二、工法特点 （一）采取非爆破的大断面开挖、喷锚支护，不仅节约了木料，同时也为使用大型机械创造了条件，提高了施工进度，使用劳力少。 （二）拱部开挖前采用超前管栅、自上而下的分层开挖和用量测结果指导施工，能有效地控制塌方，施工较安全。 （三）全断面开挖完成后，拱墙模筑混凝土一次完成。 （四）本工法适应性强，可使用大型机械，也可以使用小型机械，可使用有轨运输，也可以使用无轨运输。三、
3、施工工艺 （一）施工顺序 断面分为上、中、下三导台阶，自上而下地开挖。施工顺序如图1所示。上、中层台阶开挖时可并行操作。上台阶挖下的土经水平运输后从上而下地倒在中台阶上，连同中台阶挖下的土在中台阶上装车运出洞外。下台阶的开挖和上、中台阶开挖采用交替作业。即在开挖下台阶时停止上、中台阶开挖，待下台阶开挖至一定长度后才停止开挖，作临时顺坡段L2再开挖上、中台阶。 下台阶和仰拱开挖并行操作。 （二）施工机械 可根据施工进度要求和现有设备选定。军都山隧道使用的机械如下表，供作参考。 主要施工机械施工项目机械名称规格、型号主要性能挖、装、运上台阶装载机CAT953（美国）内燃、履带式、斗容1.4M3挖、
4、装中、下台阶，仰拱装载机CAT-966D(美国)内燃、轮胎式、斗容2.8M3反铲挖掘机WY60（国产）内燃、履带式、斗容0.6M3运输无轨自卸汽车1212T（意大利）载重15t有轨电瓶车XK8（国产）8t倾斜式矿车隧道工程车车容 6M3管棚、锚杆凿孔风动凿岩机YT28（国产）注 浆注浆机牛角泵（自制）风压喷射混凝土喷浆机转子型（国产） （三）开挖劳力组织 劳力组织根据采用的机械设备而定。采用上述机械时，开挖及装运全部由机械完成，其余施工人员负责配合机械施工、机械挖土后人工修整和初期支护。劳力组织采用综合作业。 上、中台阶开挖每小班所须劳力：装载机2台司机4人、洞外拌喷料6人、上台阶15人、中台
5、阶6人共31人。下台阶、仰拱开挖时停止上、中台阶开挖，所需劳力基本同上：装载机、反铲挖掘机司机各2人，开挖中台阶的6人转为开挖下台阶，开挖下台阶的15人负责仰拱的开挖、初期支护、二次衬砌和充填，洞外拌喷料6人不变。运输人员根据运输工具和运距远近而定。仰拱二次衬砌及充填所需混凝土的拌和、运输由拱墙二次衬砌人员负责。 （四）工艺要点及注意事项 在施工时除应符合国家和铁道部现行的有关标准、规范及工艺要求外，工艺要点及应注意事项如下： 、开挖（）每次开挖长度应经量测结果决定，一般情况不得大于以下长度：上台阶为一榀钢架间距；中、下台阶为两榀钢架间距；仰拱为6m。（）上台阶采用环形开挖留核心的开挖方法，核
6、心长1.52.0m，核心的大小以工人在环形上操作方便为度。 （）开挖断面应较设计外扩以下尺寸：考虑施工误差衬砌内轮廓线外扩(一般为5cm)；予留围岩变形量(一般为812cm，可根据量测结果进行调整)。 （）每层台阶每闪开挖前均应进行测量放线，上一层台阶的初期支护未完成（如未打锚杆）不能进行下一层台阶的开挖。 （）中、下台阶均分左、右侧开挖，开挖完一侧后再挖另一侧，开挖面应前后错开78m。 （）上台阶长度一般为2025m。中台阶长L在无轨运输时为3090m，在有轨运输时为减少拆铺轨道的麻烦，可尽量加长其长度，如量测允许可将黄土段的中台全部挖完后再开挖下台阶。为避免顺坡的麻烦，也可采用图2的施工顺
7、序。 （）中、下台阶间的临时顺坡长L2根据运输设备的性能选定。 （）仰拱开挖亦分左、右侧进行。仰拱开挖和下台阶开挖面距离L3为3090m，如量测允许可适当加大。 （）机械开挖时，防止机械扰动钢架和碰伤初期支护。0.3m （）机械开挖时，防止机械扰动钢架上碰伤初期支护。 （）在开挖时如发现向下掉块或流砂，应立即用木板封口支挡，空隙用砂袋填塞，初期支护完成后在该部位进行壁后注浆。 、超前栅 （）材料及规格 采用公称直径为32mm的普通钢管(外径42.25mm)制作，长2.53.5m，一端壁成尖形，另一端，端部的外管壁上焊一圈直径8mm的钢筋加强。如果要注浆，每隔一榀上还要钻上小孔。 （）布置 一般
8、布置在拱顶3/5长的拱弧范围内，间距2040m，外插角57度，每隔一榀钢架设一次管栅。 如在拱部出现砂、砾石层，则应在其范围内布管，此时外插角为2030度，并应在钢管内注浆。 如在拱脚或中层墙脚有砂、砾石层，则应在其拱、墙脚布置一排注浆管，管长为2.5m，纵向间距0.4m，向下倾角45度。 （）施工 管栅给钢架的腰部向前穿出，当钢架用工字钢制作时，在其腰部应按管栅间距用电焊落孔。 安装时先用吹风电钻（由煤电钻改制）或手封风动凿岩机引孔，然后用风动凿岩机（此时应摘去回转爪）将钢管击顶入土中。 若钢管和管壁间有空隙，应采用注浆填满。 （）注浆 将浆液装放特制的牛角泵内（比安装砂浆锚杆的牛角泵大），
9、用风压注浆，风压一般小于0.6MPa。 、钢架 （）制作应符合设计，尺寸正确，质量符合标准（要重点检查焊缝尺寸及质量），每批部品必须抽样试拼。 （）架设钢架前应仔细检查工挖断面，要保证钢架和围岩间至少有23cm的保护层。 （）钢架架设误差不得超过以下允许值：在拱墙脚以上1m内钢架安装误差不得有负值。其它部位，个别突出部分(每平方米内不大于0.1m2)侵入衬砌断面不大于5cm；钢架的正误差不得大于10cm，并满足钢架的保护层厚；间距误差不得大于间距的10%；垂直度允许意味着 20.。 （）两段钢架间的连接必须符合设计要求，上齐并拧紧螺栓。 （）按设计要求，安装两榀钢架间的连接拉杆，拉杆和钢架连接
10、若设计为焊接，则应保证焊缝长度的焊接质量。 、钢筋网 按钢架间距预制并点焊成网，安装时两片钢筋网之间在横向要搭拉一个钢筋间距。 、喷混凝土 （）管栅安装后在喷混凝土前完成，以免安装管栅时扰动已喷好的混凝土。管栅的注浆则在嚅混凝土后进行。 （）先检查钢架设尺寸无误后方可喷混凝土。 （）在喷混凝土以前应用高压风将钢架、钢筋和受喷面上的粉尘和杂物评理干净。拱、墙脚和隧底的浮碴、积水必须清理干净。 （）喷混凝土应保证设计厚度，超挖部分全部用喷混凝土回填，严禁在超挖部分回填片石。 （）钢架和钢筋必须全部被喷混凝土包住，四周至少2cm的保护层。钢架和围岩间的空隙要用喷混凝土充填密实。 （）喷混凝土顺序由下
11、而上，拱部喷混凝土应先喷完左、右侧拱腰以下部分再喷拱顶。 （）粘附在拱、墙脚的回弹物必须及时清理干净。 （）为便于钢架上、下两片的连接，钢架的拱、墙脚连接板在喷混凝土时可临时用纸袋包缠，以防喷上混凝土。 、二次衬砌 （）初期支护变形稳定后方可进行第二次衬砌，否则应对第二欠衬砌采取加强措施。 （）宜先作仰拱及充填，且作拱、墙第二次衬砌。此时应保证其横向工作缝均在同一横断面上，以免仰拱及充填部分的混凝土收缩时拉裂拱墙混凝土，否则应待仰拱及充填部分的混凝土收缩至一定程度后方可在上作拱、墙第二次衬砌。四、监控量测 本工法量测工作是施工管理中不可缺少的环节。它不仅监视围岩在开挖过程中的动态，确保施工安全
12、。而且调整初期支护参数，确定二次衬砌和仰拱施作时间等提供信息依据。 （一）量测项目： 、隧道初期支护拱脚、曲边墙、大跨处水平收敛量测； 、拱顶下沉量测； 、地表下沉量测； 、洞内状态观察。 （二）量测断面间距(m)： 、隧道水平收敛和拱顶下沉量测间距1020m； 、轩表下沉量测沿隧道纵向间距2030m。 （三）量测频率： 、隧道水平收敛和拱顶下沉量测频率。 开挖后115天，量测频率1次/天。 开挖后1630天，量测频率1/2天。 开挖后13个月，量测频率1次/周。 开挖后3个月以后，量测频率2次/月。 当下半断面开挖总指挥量测断面时，量测频率应适当增加，以便掌握位移（下沉）的变化情况。 当日变
13、形值增大时，或变形突破，位移速度加速时，应增加量测频率。 、地表下沉量测频率。 在地表下沉量测区间内(距开挖面前方为2倍洞径开始进行，到开挖面后方25倍洞径处止)，量测频率1次/2天； 、进行洞内状态观察时，对每个开挖面都要进行观察，一般每天观察一次。 （四）围岩变形控制标准： 、当隧道水平位移速度为0.10.2mm /天。拱顶下沉速度为0.1mm /天以下时，一般可认为围岩已基本稳定，模筑混凝土衬砌待围岩达到基本稳定后浇筑。 、隧道水平位移日收敛值控制在2mm，累计最大收敛值控制在30mm以下，拱顶下沉控制在每日4mm，累计最大值70mm以下；地表下沉控制在每日3mm，累计最大值控制在50m
14、m以下。 （五）加固措施： 当变形量超过上述控制值时，又无收敛趋势或初期支护发生明显变形时，则需对超标准段除加强监视外并及时采取加固措施。 、一般情况增加喷砼厚度。 、当变形段较长时，每隔8m作一网喷钢筋混凝土加固圈，每圈长2m，如果变形仍得不到控制，则在8m的未加固段中，再设加固圈。 、按上条办法加固变形仍不能控制，则应分段加设临时仰拱。 、当围岩仍达不到稳定，初期支护难以控制围岩变形发展，可考虑提前施工作模注混凝土或钢筋混凝土衬砌。 （五）修改初期支护参数 当初期支护支围岩位移很小，而且很快达到稳定时，可在下一段同类围岩初期支护结构适当减弱。五、效益分析 （一）施工安全，速度比常规施工快；
15、 （二） 节省投资。在军都山隧道：和明挖路堑相比，每延米可节省424元；与明洞相比，每延米可节省3947元； （三）运营安全可靠，无病害； （四）扩大了在浅埋软弱地层中用暗挖法修建大断面隧道施工技术领域，为铁路隧道，城市地铁的修建开创了新路。六、施工实例 军都山隧道在进口端625m长的黄土段为冲积，洪积的黄土质沙粘土，部分地段夹有碎石、角砾石和细沙层。有地下水。拱顶覆土厚3.623m。地表有民房和通行25t的汽车公路。 隧道设计采用复合式衬砌、蛋形横断面。开挖断面120.26平方米，开挖断面的高、宽分别为11.2m，11.46m。 初期支护参数为： 、喷混凝土厚25cm； 、直径6mm钢筋网、
16、间距1515cm； 、拱墙用直径223000mm锚杆，间距1.0m，按梅花形布置，起拱2m以上范围不设； 、钢支撑用16号工字钢和用直径22mm钢筋制作的格栅支撑。钢支撑由分段组成，拱部34段，每侧边墙两段，仰拱两段。每段用螺栓连接（仰拱中间用钢筋搭焊）。钢支撑间的连接杆用直径22mm园钢，间距1m。 第二次衬砌的模注混凝土厚50cm、 在两次支护之间设有1mm厚的聚氯乙烯软塑料板以作防水层。 在隧道开挖时采有了前述的主要机械。 由于有地下水，机械碾压形成的泥浆使施工无法进行。开始在洞内挖井降水、井深1.5m，左右交叉设置，间距10m，效果不佳。后来对地下水较大地段采彡地表深井降水，共钻28口
17、井，最大时的抽水量共43m3/h，取得了较好的效果。降水井的布置是：在每横断面上左右中布置一口井，井位距隧道中心各9m；井位纵向间距20m；井深由隧底下1016m。终孔直径130mm，采用的是100JD24型深井泵。 黄土段的施工由进口端和1号斜井两端同时进行，进口端采用无轨运输，斜井端采用的是有轨运输。基本上使用的是图1、图2的方法按本工法的要求施工。 后来，为了减少施工干扰和中、下台阶间作顺坡段的麻烦，而且量测结果又允许，剩下的下台阶和仰拱的开挖是在整个黄土段的上、中台阶挖完后才进行的。此时下台阶和仰拱的开挖由斜井工区来完成，用反铲挖掘机挖土，CAT-966D装载机装车，斜井出碴。由于进口端负责仰拱和拱、墙模注混凝土的灌注，这样仰拱施工就不致影响出碴运输，仰拱可以一次开挖。 在施工中达到予期的目的： 全段拱顶最大下沉值为76.8mm，拱脚最双收敛值为42.8mm，初期支护变形很小，仅不别处曾发生裂缝； 除开始由于经验不足曾发生一次塌方外，以后杜绝了塌方； 单工作面开挖折合全断面：在正常情况下月进30m；平均月进21.7m； 单工作面、单工序开挖最高进尺：上层台阶开挖122m；中层台阶开挖84m；下层台阶开挖96m。 编写：xx