八字岭隧道进口施工技术.doc

八字岭隧道进口施工技术摘 要：以新建宜万铁路八字岭隧道为例，结合现场施工，详细介绍了铁路隧道施工方法、施工组织、设备配备、不良地质段施工方法、超前地质预报及长大隧道通风，对长大隧道施工有一定的借鉴作用。关键词：铁路隧道 施工技术 超前地质预报 施工通风1 工程概况：宜万铁路为新建双线级铁路，设计时速160km/h，八字岭隧道位于宜万铁路第13标段，地属宜昌市长阳县境内的榔坪镇和恩施州巴东县境内的野三关镇，八字岭隧道线全长5867m（DKI03253DK109120），线全长6014m（DKI03066DK109080），线位于线右侧30m(其中,线进口DKI03066DKI06860共3794m由线泄水洞及平导扩挖而成)，隧道净高7.91m，净宽6.56m，为开行双层集装箱列车电气化铁路隧道，八字岭隧道、线均为宜万铁路重点工程。隧道主要穿越大路坡向斜、尖山岭背斜、穿心坪向斜。隧道穿越的断裂主要有厦庄断裂、大石包断裂、八字岭断裂等八个断裂，隧道最大埋深695m。八字岭隧道是宜万线全线地质条件最复杂、施工难度最高隧道之一，根据地质预测，八字岭隧道存在大规模高压涌（突）水、高压应力引起的大变形和岩爆、煤层瓦斯及其他有害气体等不良工程地质现象。隧道进口工区主要承担八字岭隧道线进口 3497m，平导3670m及线3794m施工任务（由平导及洞口泄水洞扩挖而成）；平导施工及横通道施工线正洞采用有轨运输，线进口工作面前期采用无轨运输，施工至DK105+180距离洞口1927m时，由无轨运输转换成有轨运输，线正洞扩挖采用有轨运输。2 主要施工方法（1）主洞开挖支护施工：隧道、级围岩采用全断面开挖，、级围岩采用长台阶法开挖，、级围岩采用锚、网、喷支护，级围岩采用局部设置格栅钢架进行加强，级围岩采用设置格栅钢架、型钢拱架及超前小导管进行加强。隧道采用自制开挖台架开挖，采用光面爆破、非电微差起爆技术，周边眼采用间隔装药、竹片绑扎，其余眼采用集中装药，均采用炮泥堵塞，断面量测采用激光断面仪在开挖台架后及时进行测量。人员机具配备：开挖班两班，掘进1618台钻，每班20人共40人。支护班2个班共12人，配GSP-B湿式混凝土湿喷机2台;支护：、级围岩支护在掌子面后20m紧跟，开挖与支护同时作业，、级围岩根据围岩情况在开挖12循环后及时进行支护。工序时间安排:挖掘机清理掌子面15分钟、测量放线40分钟，钻眼、装药、爆破3.5小时，通风0.5小时、出碴4.5小时，超前水平钻每循环施工30m，每次1012小时，施工TSP203超前地质预报每次0.51小时。出碴：采用柳工ZLC50C装载机装碴，12t/14t电瓶车牵引20m3梭矿出碴,共配备电瓶车和梭矿各6台。施工进度：开挖正常每循环约10.5小时，日施工2个循环，日进尺5.5m，月施工进度大于120m。（2）仰拱及衬砌施工：仰拱施工：仰拱采用轨束梁便桥、下设支墩施工，每循环施工35m，施工时间为5天，正常月施工6循环210m。施工步骤：轨道靠一侧布置 仰拱半幅开挖 施工支墩 架设轨束梁 拨道 另一个半幅开挖 砼施工 进入下一个循环。衬砌施工：衬砌设计为复合式衬砌，边墙拱部设置EVA防水板，防水板采用无钉铺设工艺，双轮自动爬焊机焊接，衬砌施工采用全液压大模板衬砌台车施工，I线正洞共配备12m、9m衬砌各一台，HBT60A输送泵2台，衬砌台车后面设置岔线，岔线随衬砌台车前移在台车后紧跟。施工每循环衬砌2.53天，正常月施工衬砌200m。 砼运输设备配备：共配备电瓶车4台、轨行式砼运输车4台。（3）平导有轨施工八字岭隧道平导设计断面1115m2，为单道有轨运输断面，是隧道进口施工主要工作面，通过平导的超前，主要起到揭示地质超前地质预报及为线主洞开辟工作面的作用，施工采用钻爆法开挖，直眼掏槽，光面爆破，WZ160轨行式挖斗装碴机装碴，电瓶车牵引S14梭式矿车运输。人员机具配备：开挖班两班，掘进5台钻，每班7人共14人。支护班1个班共6人，配湿喷机1台（含备用一台）;支护：、 级围岩支护在掌子面后20m紧跟，开挖与支护同时作业，级围岩根据围岩情况在开挖13循环后及时进行支护。工序时间安排:塔架子、放线测量20分钟，打钻、装药、爆破3小时，出碴1小时40分钟，超前水平钻每循环施工30m，每次1012小时，施工TSP203超前地质预报每次0.51小时。 现场主要设备配备：WZ160挖斗装碴机2台（含备用1台），电瓶车6台（18t电瓶车2台，14t电瓶车4台），S14梭式矿车6台，移动空压机（23.5m3/min 英格索兰）2台随掌子面在洞内移动。施工进度：平导正常每天施工开挖45循环，每循环开挖2m，日进尺810m，月开挖超200m，2005年12月，平导月施工305m，创平导月施工最高记录。（4）横通道施工线正洞：通过平导超前，为线正洞增加施工工作面，加快正洞施工进度，进口主要通过了2#、3#、6#、8#横通道施工正洞开挖、支护，仰拱、衬砌待主洞与横通道贯通后通过主洞施工；开挖：施工采用全断面开挖，光面爆破；人员机具配备：开挖班1个半班，掘进1618台钻，每班20人共30人。支护班1个班共6人，配GSP-B湿式混凝土湿喷机2台;支护：、级围岩支护在掌子面后20m紧跟，开挖与支护同时作业，、级围 岩根据围岩情况在开挖12循环后及时进行支护。工序时间安排:清理危石、找顶30分钟、测量放线40分钟，钻眼、装药、爆破3.5小时，通风50分钟、出碴712小时，超前水平钻每循环施工30m，每次1012小时，施工TSP203超前地质预报每次0.51小时。出碴：LDWZ160履带式挖斗装碴机配合ZLC40B装载机装碴，电瓶车牵引梭式矿车运输,共配备电瓶车和梭矿各6台（与平导共用），平导与横通道施工正洞出碴相干扰时，以平导为主。施工进度：开挖正常每循环约16小时，日施工1.5个循环，日进尺3.7m，月施工进度大于90m。3 施工重点、难点：（1）超前地质预报：八字岭隧道不良地质条件主要有岩溶和岩溶水、断层破碎带、瓦斯、高地应力等，由于八字岭隧道地质复杂，在隧道施工中出现各种灾害都可能存在，为了在施工前探明掌子面前方的复杂地质情况，必须进行超前地质预报工作，指导现场施工。地质预报方式：根据地质预报分级，经理部主要采取的地质预报方式有：陆地声纳预报、TSP203超前预报、30m超前水平钻探、5m超长炮孔预报，异常地段采用地质雷达（1530m）探测。陆地声纳预报：他是通过在隧道掌子面上设一测量剖面，剖面上每30cm左右设一测点，用锤击方式激发弹性波，它向掌子面前方传播，遇到断层、大节理、岩层分界面、岩脉、涌水层、溶洞等产生反射，在激震点旁设检波器接收被测物体的反射波。然后通过接收仪器将各测点的时间曲线拼接成时间剖面图象，根据图象解释出这些不良地质体，并计算出它们的空间位置；TSP203超前预报：TSP203地质超前预报系统是利用波的反射原理进行地质预报。测试时，通过爆破产生地震波，地震波在隧洞周围的岩体内传播，当遇到一地震界面时，如断层、破碎带、溶洞，大的节理面等，一部分地震波就被反射回来，反射波经过一段时间后到达传感器被记录仪接收，然后经专门的分析软件进行处理，就得到清晰的反射波图像。通过对反射波特征的分析，如发射与反射之间的时间差、相位差、反射信号强弱、纵波与横波的比率等就可以确定隧道前方及周围区域地质构造的位置和特性。地质雷达（1530m）：地质雷达方法是采用用1个天线发射高频电磁波，和1个天线接收来自前方介质界面的反射波，通过对接收到的反射波进行分析就可推断前方地质情况。30m超前水平钻探：施工超前水平钻孔大于30m，13孔，每次搭接5m，采用重庆北斗钻机或MKD-5钻机，每循环占用时间1012小时；5m超长炮孔：5m超长炮孔在每循环开挖时施做，每循环施做58孔；截止至今，隧道进口TSP203共预报27次，陆地声纳共预报17次，地质雷达预报12次，瞬变电磁预报1次，隧底探测700m，超前水平钻3048m。确保了隧道施工的安全。（2）不良地质段施工方法：断层处理：隧道进口主要穿越3个断层，分别为厦庄断裂、大石包断裂、八字岭断裂，施工中，针对断层破碎带及影响带地段围岩松软破碎、含水、自稳能力差等特点，拱部采用42小导管预注浆支护，施工采用长台阶法，按“短进尺、弱爆破、强支护”原则，上台开挖每循环进尺1.21.5m，开挖完后及时进行格栅支护，下台采用单侧修边，拱架及时下底的方法进行施工，运输采用无轨运输。岩溶地段施工：八字岭隧道地表岩溶强烈发育，漏斗、落水洞、岩溶洼地密布，地下暗河发育，隧道下穿牛鼻子暗河和凉水井暗河，为防止出现突水突泥等重大灾害事故发生，隧道进口制定了详细的防突水突泥预案，且每月进行演练，隧道洞内安装声光报警系统及应急照明灯，一个掌子面出现险情，拉响警报，各工作面人员均进行撤离，同时在掌子面附近设置救生圈及逃生爬梯，施工中，主要是加强超前地质预报工作，尤其每循环超长炮孔的施工，专人负责检查，安质部每天负责抽查。平导分别在PDK104+702出现涌水及PDK106+025出现涌泥，利用超前水平钻及超长炮孔，在对溶洞进行探明的情况下，采用超前小导管注浆与格栅支护进行穿越；主洞PDK104+702溶洞呈竖直发育，位于隧道中心，与平导PDK104+702相通，因平导溶洞已将水排泄，主洞溶洞水位在内轨面以下，溶洞直接揭示后，边墙、拱部采用型钢格栅、喷射钢纤维支护，现隧底溶洞正在清理，处理方案待溶洞清理完后确定。煤层瓦斯地段施工：隧道进口共设计DK104+780+820、DK105+145+200两段为煤系地层，瓦斯等级分别为二级、三级，施工中，主要采取的措施是设专人使用瓦斯检测仪进行检测、严禁火种进洞及加强通风，施工中未发现异常，安全顺利通过了煤系地层段的施工。（3）隧道施工通风：隧道施工通风前期采用压入式通风，后期采用巷道式通风。见图1第一阶段：平导和正洞均采用压入式通风，平导采用1#轴流风机（55KW2）向洞内供风，风筒直径1m，当平导2#横通道拐入正洞施工时，在2#横通道靠平导处设置3#轴流风机（37KW2）吸收平导内空气向横通道内掌子面供风,风筒直径0.8m；正洞采用2#轴流风机（110KW2）向洞内供风, 风筒直径1.5m；第二阶段：通风采用巷道式通风，新鲜空气由平导进入，平导风机及正洞风机均设置在平导PDK103+800处分别向洞内供风，当平导3#横通道拐入正洞施工时，由3#轴流风机为其供风，PDK103+900处设置25KW射流风机，防止污浊空气回流，平导及横通道污浊空气通过2#横进入正洞后排出；第三阶段：通风采用巷道式通风，新鲜空气由平导进入，平导风机设置在平导PDK105+000处向掌子面供风，正洞通风机设置在3#横通道吸收平导内新鲜空气向掌子面供风，当平导6#横通道拐入正洞施工时，由3#轴流风机为其供风，PDK105+050处设置25KW射流风机，防止污浊空气回流，平导及横通道污浊空气通过5#横进入正洞后排出；第四阶段：通风采用巷道式通风与混合式通风相结合，线扩挖采用压入式通风，同时在PDK103+900处设置风门，防止污浊空气吸入洞内，洞内新鲜空气由线正洞通过2#横通道进入平导，平导风