地铁隧道工程施工工法.pdf

地 铁 隧 道 工 程地 铁 隧 道 工 程 施 工施 工 工 法工 法 6.6.1 1 隧道开挖隧道开挖、 外运弃土等工程的施工组织及方法外运弃土等工程的施工组织及方法、 程序说明及附程序说明及附 图图 6.6.1 1.1.1 概述概述 cqing 轨道 lomu 区间隧道，正线全长 452.9m，起讫里程 dk7+157 dk7+609.9，出碴支洞 94m。隧道工程地质特征比较简单，主要穿过砂岩和泥 岩地层， 以泥岩为主， 岩体裂隙不发育。 隧道进口段33m为上覆崩坡积地碎石 土，局部洞顶上覆人工填土，主要为类围岩，其余地段均为类围岩。根据 招标图纸和招标文书， 本隧道只设一个出碴支洞， 位于dk7+591处， 担负整个 区间隧道的全部出碴及材料运输任务。 6.6.1 1. .2 2 隧道开挖的基本原则隧道开挖的基本原则 隧道的开挖直接关系到隧道的施工安全、工程质量、工期进度，因此，隧 道开挖必须遵循“管超前管超前、严注浆严注浆、短开挖短开挖、强支护强支护、快封闭快封闭、勤量测勤量测” 的 施工原则，严格遵守“先排管先排管，后注浆后注浆，再开挖再开挖，注浆一段注浆一段，开挖一段开挖一段，支护支护 一段一段，封存闭一段封存闭一段”的施工方法。 管超前、 严注浆： 隧道在开挖施工以前， 严格按设计要求对类软弱围岩 进行108钢管棚超前支护， 使隧道围岩形成拱部封闭承载环， 减小开挖变形， 在开挖过程中和开挖后的一段时间内， 确保围岩的自稳能力， 有效地控制地表 沉降，若地基承载力小于0.5mpa，则要在隧道底部设小导管注浆加固地层。 短开挖、 强支护： 严格控制每次循环的进尺， 尤其对软弱岩层的大断面隧 道。 短进尺可以减少开挖对岩层的扰动， 同时也便于及时施作初期支护。 开挖 后的强支护是控制围岩变形的有效方法，每次开挖后，及时对岩体进行“锚锚、 网网、钢架钢架、喷喷”的联合支撑，加快对围岩的变形控制。 快封闭：每次开挖后，要立即对新鲜面进行喷砼封闭，防止岩面风化，而 降低自稳能力，同时，封闭砼也可形成一个承载壳体，起到支撑作用，另外要 及时采用制作好的格栅钢架进行支撑， 并及时喷砼， 尽早地形成网喷及格栅钢 架的联合支护体系，及早封闭仰拱支护，控制围岩变形。 勤量测： 监控测量是指导施工的重要手段， 加强对地表和洞内的监控量测， 对围岩变化、 地表沉降和结构承载力等情况进行动态的跟踪， 利用信息反馈来 指导施工，从而保证地面建筑物和地下管线网以及隧道施工的安全。 6.6.1 1. .3 3 施工工法的安排施工工法的安排 合适、 经济、 有效地选择控制地表沉降的工法及相应辅助工法是浅埋暗挖 法成功的关键， 使其地表沉降控制在设计范围内， 使沿线地面建筑物、 地下埋 设物做到不损坏断裂和渗漏， 不出现洞内坍塌及涌水流砂事故， 确保地面交通 等社会活动正常。lifr区间隧道地质构造虽然较好，但隧道结构断面较多， 应综合考虑施工进度、 安全、 经济等因素， 根据不同的围岩情况和不同的断面 结构、 大小和对地层扰动程度的控制要求， 选择不同的开挖方法和主要辅助工 法。根据本工程的特点及设计要求，拟选的主要工法为：k7+157+161 段采 用明挖法双线明洞进洞；k7+161+175 段采用大管棚超前支护，上半断面正 台阶、 下半断面分部开挖法， 类围岩双线大跨无中隔墙衬砌； k7+175+190 段采用大管棚超前支护， 上半断面正台阶、 下半断面分部开挖法， 类围岩双 线大跨有中隔墙衬砌；k7+190+238 段采用全断面开挖法，类围岩整体式 浇注双线有中隔墙衬砌；k7+238+295 段采用上半断面正台阶开挖、下半断 面分部开挖法， 类围岩双线有中隔墙衬砌； k7+295+394.4左线、 k7+295 +543.188右线段单线隧道采用全断面开挖，整体式浇注，类围岩双线衬砌； k7+394.4+543.188 左线待备线双线隧道采用全断面开挖，类围岩双线衬 砌；k7+543.188+609.9 道岔段采用上半断面双侧壁导坑法、下半断面正台 阶法开挖，类围岩双线衬砌。详见 lifr 区间隧道工法施工步骤见表 6.1-016.1-04。 6.6.1 1. .4 4 隧道开挖隧道开挖 本工程隧道地质构造情况较好, 主要穿过砂岩和泥岩地层， 局部有类崩 坡积地碎石土，大部分为类围岩，地下水不发育。 设计的目的 通过优化爆破方案， 选择最优的爆破设计参数采取微震控制爆破技术， 机 械开挖， 最大限度地降低对围岩的扰动以及对地表建筑物的影响， 确保地表建 筑物及公路行车的安全。 爆破开挖设计 掏槽眼的布置及参数 通过我局多年的隧道施工经验及多种资料的分析， 认为隧道爆破中产生爆 破震动最大的是掏槽爆破和底板爆破，主要因为掏槽爆破多采用斜眼楔形掏 槽，单孔药量多，同响炮孔个数多，如图6.1-02 所示，所以我们优化掏槽方 案，决定采用直眼螺旋式掏槽的爆破技术，见图 6.1-03。通过微差爆破，即 可降低单响药量，又利于改善掏槽效果，还能满足不同的进尺要求。 掘进眼的设计 掘进眼的主要作用是进一步扩大掏槽空腔，为辅助眼创造临空面，所以 其装药量要比掏槽眼小，比辅助眼大。 1 1 11 1 1 12 3 4 5 25cm 30cm 35cm 40cm 图6.1-01 楔形掏槽图 6.1-02 直眼螺旋式掏槽图 辅助眼的设计 一般取抵抗线 w 为 6070 cm，抬炮取小值，压炮取大值。炮眼间距 e 为抵抗线的1.2倍。 周边眼的设计 周边眼布置的合理与否，直接影响隧道爆破的质量。所以爆破设计上半 断面周边眼按光面爆破周边眼设计，下半断面周边眼按预裂爆破的周边眼设 计。 底板眼的设计 炮眼间距e=70 cm，抵抗线w=60 cm。 爆破器材的选择 拟采用 2 #岩石硝按炸药，周边眼采用专用“三低” （低密度、低爆速、低 威力）光爆小直径炸药，雷管采用非电毫秒导爆管雷管。 爆破振动安全控制 在施工中，应根据围岩性质、地表建筑物情况以及监测反馈信息，并依 据萨道夫斯基公式， 来确定每次爆破的最大单响药量， 同时将爆破振动速度限 制在招标文件中的允许范围内。 萨道夫斯基公式： v=k(q 1/3/r) 式中：q最大一响允许用药量kg v地震带安全控制标准cm/s，本工程取2 cm/s。 r爆源中心至振速控制点距离m，取20米。 k与爆破技术、地震波传播途径介质的性质有关的系数，本工程 取200 爆破振动衰减指数，取1.8。 把各数值代入上式，可得出一次最大容许单响药量为3.71kg。 在每次爆破时，都必须严格控制最大单响药量，不得超过容许安全药量， 并通过爆破振动测试仪反馈的数据，进行回归分析来修正爆破参数。 根据实测资料表明，在软岩中爆破，微差时间达到100ms，就可避免地震 波相互叠加增强。所以，爆破采用100ms间隔微差爆破。 因本工程隧道断面多变，开挖方式也不尽相同，但无论哪种开挖方式， 多大断面， 在需要爆破时， 都应按微震控制爆破技术进行钻爆设计， 并根据现 场实际效果进行参数调整， 以达到震动最小、 轮廓完整的爆破效果。 采用辅助 工法时， 为了保证临时中隔壁或临时仰拱的完整， 布眼时， 靠近该侧炮眼的距 离不小于50cm。 6.1.5 6.1.5 几个特殊地段的施工几个特殊地段的施工方法方法 两相邻小间距地段隧道的施工 由于本区间隧道在 k7+295+543.188 段为双洞平行，左右线间距为 8.81715.20m，两洞室间岩壁较薄，由于多次受开挖挠动，易跨蹋，给施工 带来一定的难度。 施工时应先施工左侧单线隧道， 右侧双线隧道在前行隧道完 成二次应力分配、变形稳定后，再进行施工。前行隧道在施工时，尽量减少对 中隔岩壁的扰动，后行施工的隧道，施工至该处时，对靠近中隔岩壁侧，尽量 采用采用预裂爆破的开挖方法进行开挖， 并加强对已衬砌隧道的监控量测和安 全监测。 大断面隧道的施工 本区间主要为双线隧道， 故大断面隧道的施工就成为本工程的重点、 难点。 大跨断面隧道的施工。 应针对不同的围岩， 采取不同的开挖方法。 对道岔段 类围岩的特大跨断面隧道， 采用稳妥的双侧壁导坑法开挖， 开挖时将大断面化 整为零， 成为多个小洞室来分别施工， 并及时施作初期支护封闭， 各开挖小断 面， 利用侧壁导坑的侧壁及临时仰拱等临时支护的支撑体系， 来增大支护结构 刚度，有效地和最大限度地减少开挖施工对隧道周边围岩的扰动和地表沉降。 对类围岩的双线大跨大断面隧道，则采用大管棚、上半断面正台阶法开挖， 并及时施作初期支护， 封闭各开挖部分。 施作初期支护时， 兼施作临时仰拱与 侧壁临时支撑组成联合支撑体系， 增大支护结构的刚度， 以控制施工开挖对隧 道周边围岩的扰动和地表沉降,台阶间隔为3米。 大断面隧道的施工，必须加强对隧道支护结构及周围岩土的变形受力监 控，以保证施工时的隧道及地表建筑物安全。 变截面的施工 由于出碴支洞位置的确定，本区间的变截面施工存在两种情况：即从 k7+609.9至k7+543.188和从k7+543.188至k7+394.4右线由大断面隧道变为 小断面；从 k7+295 至 k7+238 由小断面隧道变为大断面。断面变化的同时， 也存在施工工法的转换。 6 6.1.6 .1.6 隧道施工测量隧道施工测量 控制测量是本区间隧道施工的重要环节，据目前掌握的图纸和现场调查 情况，控制测量导线暂按以下方法布设，待施工时据实调整。 测量精度满足表6.1-06要求： 表6.1-06 地面控制测量 地下控制测量 总贯通中误差 横向贯通误差 25mm 35mm 50mm 纵向贯通误差 l/10000 竖向贯通误差 16mm 15mm 25mm l为隧道长度。 本表所列精度指标是各等级测量的设计依据，最终必须满足贯通中误差 的要求。 地面导线控制测量：地面平面控制测量采用精密导线网，布设附合导 线、闭合导线或结点网。测角中误差2.5 秒，最弱点的点位中误差 15mm，相邻点的相对点位中误差8mm，导线全长相对闭合误差1/40000。 地面高程控制测量:水准加密网布成环线网，整个作业区设三个控制 高程点，用s1水平仪测量，水平误差8 l mm。 地下导线测量:地下导线分两级布设，施工导线边长 3050m，基本 导线边长120m以上，测角中误差5秒，导线全长闭合差1/40000。开挖 至隧道全长 1/3 和 2/3 处、贯通前 50100m，分别对地下导线进行复测，确 认成果或采用新成果，保障贯通精度。 地下高程控制测量:地下水准点与导线点设在一起， 测量闭合差限 差满足8 l mm的精度。开挖至隧道1/3 和2/3处，贯通前50100m， 分别对地下水准进行复测，确认成果正确或采用新成果，保障高程贯通精度。 地下控制网平差和中线调整 隧道贯通后， 地下导线则由支导线经与另一端基线边联测变成了附合 导线， 支线水准也变成了附合水准， 当闭合差超过限值规定时， 进行平差计算。 按导线点平差后的坐标值调整线路中心点，改点后再进中行线的贯 通测量，高程亦要应用平差后的结果。 隧道贯通后导线平差的新成果将作为净空测量、调整中线、测设铺 轨基标及进行变形监测的起始数据。 施工控制测量成果的检查和检测 为了确保隧道正确贯通和满足设计的净空界限，必须有严格的检查 制度。 施工控制测量成果， 经自检和驻地监理审批， 向监理工程师提出检测申 请（申请与成果） ，由监理工程师复查。 检测均应按照规定的同等级精度作业要求进行，及时地提出成果报 告， 一般检测误差应小于2倍中误差， 可用原测成果， 若大于该值或发现粗差， 应由会同监理部采取专项检测来处理。 检测地上、地下导线的坐标互差分别为12mm、20mm，检测 地上、地下高程点的高准互差分别为3mm、5mm，检测地下导线起始 边（基线边）方位角的互差10秒；检测相邻高程点的高程互差3mm； 检测导线边的边长互差8mm；检测隧道中线点坐标的互差16mm；检测 经竖井悬吊钢尺传递的高程的互差3mm；对影响隧道横向贯通的检测误差 应严格控制。 6.6.1 1. .7 7 外运弃土外运弃土 采用挖斗装碴机装碴，用太脱拉t815 自卸车运碴，由于本区间隧道处于 繁华闹市区， 土方外运必须严格按照cqing市市区弃土外运有关规定办理， 弃 土车辆选用太脱拉t815 自卸车，由装载机装碴，用蓬布覆盖后，将弃土运至 自己选定的弃碴场。 按照cqing市有关文明施工的要求， 弃土车辆驶出施工场 地或弃土场必须经洗车台冲洗干净后才能上路， 并由专人负责检查督促， 实行 责任到人。本标段工程位于cqing市的主要交通干道和繁华闹区，车流量大， 交通十分繁忙。 这就会给工程出碴及商品砼等材料的运输造成一定的影响， 所 以在施工期间采取以下措施： 以减少扰民、合理安排施工场地为准则，进行施工组织布置。 结构砼浇筑尽量安排在夜间施工，减少工程施工对周围环境的影响。 规定进出施工现场的行车路线，禁止施工车辆在施工现场附近路面逆 行倒车。 加强宣传，做好周围居民群众的解释工作，取得他们的支持和谅解。 表表6.1-01 上半断面台阶法施工步骤及程序说明上半断面台阶法施工步骤及程序说明 序号 图示 施工步骤说明 1 1 一、上半断面开挖 1. 施作108大管棚注浆超前支护； 2. 开挖上半断面岩体。 、 2 1 2 2 二、上半断面施作初期支护 1. 架立格栅拱，并设置锚杆； 2. 挂网喷射c20砼； 3 1 22 3 4 4 5 5 6 7 三、下半断面开挖及支护 1. 开挖中槽； 2. 马口跳槽开挖； 3. 施作22锚杆； 4. 架立格栅拱,挂网喷射c20砼; 5. 仰拱开挖。 4 8 8 8 四、施作防水层 1. 初期支护基面清理； 2. 施作eva合成树脂防水卷材。 5 9 五、施作仰拱衬砌 1. 绑扎底板钢筋； 2. 浇筑仰拱混凝土。 6 六、施作边墙及拱部衬砌 1. 绑扎边墙及拱部外侧钢筋； 2. 衬砌台车就位并绑扎钢筋； 3. .浇筑边墙及拱部砼。 表表6.1-02 正台阶法施工步骤及程序说明正台阶法施工步骤及程序说明 序号 图示 施工步骤说明 1 一、上半断面开挖及施作初期支护 1. 开挖上台阶岩体，设置锚杆； 2. .挂网喷射c20砼。 2 二、下台阶开挖及支护 1. 开挖下台阶土体； 2. 施作22锚杆； 3. 挂网喷射c20砼。 3 三、施作防水层 1. 初期支护基面清理； 2. 施作eva合成树脂防水卷材。 4 四、施作边墙及拱部衬砌 1. 绑扎边墙及拱部外侧钢筋； 2. 衬砌台车就位并绑扎钢筋； 3 浇筑边墙及拱部砼。 表表6.1-03 全断面法施工步骤及程序说明全断面法施工步骤