明月山隧道施技术总结

1 垫邻高速公路垫邻高速公路 DL01DL01 合同段合同段 明月山隧道施工技术总结明月山隧道施工技术总结 中铁十二局集团有限公司中铁十二局集团有限公司 二二 0000 六年七月一日六年七月一日 2 明月山隧道施工技术总结明月山隧道施工技术总结 一 工程概况一 工程概况 1 设计概况 本工程为沪蓉国道主干线支线 GZ55 1 垫江至邻水高 速公路 DL1 合同段 是国道主干线上海至成都公路支线的重要组成部分 是开发川东 渝东北地区资源 振兴山区经济的需要 采用高速公路技 术标准建设 计算行车速度 80Km h 其中明月山隧道左线全长 6557m 右线全长 6555m 为分离式双车道单向高速公路隧道 是全线控制性工程 隧道主洞建筑限界净宽 10 25m 净高 5 0m 紧急停车带建筑限界净宽 13 0m 净高 5 0m 在左洞 K8 650 左侧 50m 处设有一通风竖井 井深 277 41m 本合同段内隧道总长 6543m 其中左洞长 3273 m 右洞长 3270 m 设有行人横洞 9 座共长 288m 行车横洞 4 座共长 147 8m 变配电洞 2 座共长 64m 明月山隧道设计概况 表 1 1 围岩类别与长 度 m 序号 隧道 名称 起迄里程 隧道长 度 m 坡度 地层岩性 类 类 类 1左 线 K7 700 K10 9 73 32732 25 泥岩 砂岩 页 岩和灰岩 97 1186 1990 2右 线 YK7 700 YK10 970 32702 25 泥岩 砂岩 页 岩和灰岩 88 1207 1975 2 工程特点 单口掘进距离长 地质构造复杂 围岩角度平缓且节 理发育 有破碎断层带 采空区 煤系地层等不良地质 二 主要施工方案及方法 明月山隧道按新奥法原理组织施工 软弱围岩地段施工坚持 管超 前 弱爆破 短进尺 强支护 早封闭 勤量测 紧衬砌 的原则 1 洞口工程 3 1 1 洞口边仰坡施工 明月山隧道所属区域雨量充沛 洞口施工前先在洞顶施作截水沟 将 顶部沟谷水全部引入两侧边沟 临时边仰坡采用挂网锚喷防护 以确保 边坡稳定 为及早进洞创造良好条件 1 2 洞口大管棚施工 我部施工的明月山隧道出口端洞口为残坡积松散土及强风化泥岩夹 砂岩 岩体较破碎且为近水平 无自稳能力 为尽量减少对山体的扰动 避免大挖大填 洞口施工采用大管棚施工工艺 在边仰坡开挖至拱顶位 置时 留出 3 5m 洞脸暂不开挖 用作核心土支挡功能 拉槽逐层开挖 洞脸两侧并进行锚喷支护 然后架立 3 榀 I18钢拱架 间距 80cm 施作 止浆墙 在拱部 150 范围施作 108 大管棚 通过注浆将拱部松散岩体 固化后再进行开挖 图 1 洞口大管棚施工图 4 图 2 已施作好的大管棚 2 洞身开挖及初期支护 洞身开挖根据围岩类别而定 不同的围岩类别采用不同的开挖方案 具体施工方法如下 2 1 类围岩采用三台阶七步平行流水作业法施工 左右线隧道洞口段 300 米的 类围岩 我部按三台阶七步平行流水 作业法施工 超前支护后在三个台阶上分七个开挖作业面 以前后七个 不同的位置相互错开同时开挖 然后分部同时采用锚 喷 网 钢支撑 等联合支护措施 及时形成整体支护 减小作业循环时间 逐步向纵深 推进的作业方法 用此工法 可使各工序平行流水作业 相互干扰较小 解决了软 图 3 三台阶七步平行流水开挖法 岩地段分部开挖工序繁杂 相互干扰大的问题 安全系数也较高很适合 于大断面隧道 大大加快了施工进度 2 2 类围岩段施工 在 类围岩段 我部根据围岩具体情况 采取了相应的开挖方法和 支护措施 在本隧道对 类超浅段 格栅段围岩 即有超前支护 采用 5 三台阶法施工 对 封 a 网 段围岩采用全断面法施工 但严格 控制循环进尺 每循环进尺为 2 0 3 0 米 在支护方式上我部及时同业 主 设计 监理沟通 根据围岩的破碎程度 采用超前支护 增加锚杆 个数或长度 增设粗钢筋网 增加喷砼厚度 增加钢支撑等多种局部加 强措施 开工一年多来 已安全掘进 2000 多米的 类围岩 4 类围岩全断面法施工 类围岩段我部开挖采用全断面法施工 开挖作业平台采用全断面 钢轮自制台车 YT 28 凿岩机钻眼 光面爆破采用塑料导爆管 导爆索等 非电起爆系统 毫秒微差有序起爆 出碴采用无轨运输 装载机装碴 红岩自卸汽车运碴 初期支护采用凿岩机钻孔施作锚杆 围岩局部破碎 段采用挂 18 钢筋网加强支护 针对水平岩层倾角平缓的特点 将系统 锚杆合理的向拱部 150 范围集中 在拱部迅速形成承载拱 砼喷射采用 PZ 5B 砼喷射机施工 为实现快速掘进 我部在开挖作业面布置 2 部自制作业台车 一部 主要用作钻眼掘进 施作锚杆 一部用作初喷 挂网 钢支撑 喷砼施 工 尽量进行开挖 支护平行作业 按照两个台架有序的施工方法 即 减少开挖后初期支护施作对开挖面的影响 又能保证初期支护高质量的 完成 根据施工监测情况 此种方法是安全稳妥的 可加快掘进速度有 利于快速施工 6 图 4 类围岩光面爆破成形图 3 仰拱 整平层 中央排水沟施工 明月山隧道在 类围岩 类围岩段设仰拱 类围岩无仰拱 路 面下设 16cm 整平层 隧道中部设置中央排水沟 为使初期支护及早闭合 成环 同时为排水提供通道和良好的车辆运行通道 掌子面开挖后及时 进行仰拱 整平层 中央排水沟施工 为不影响掌子面施工 仰拱 整 平层 中央排水沟施工时采用左右幅交错进行 每次施工长度控制在 30 米左右 采用定型钢模立模浇注 以便加快施工进度 清基和砼浇筑工 序调节在掌子面钻眼和喷砼期间 以减小对其它工序的干扰 仰拱距掌 子面距离以 100 米为宜 4 二衬砼施工 4 1 明月山隧道采用复合式衬砌型式 采用监控量测信息指导施工 开挖 支护后待围岩基本稳定 即 变形速率明显下降 拱脚水平收敛小于 0 2 d 拱顶下沉速率小于 0 5 d 时 开始进行二次砼衬砌 衬砌采 用整体式全液压钢模台车 一次衬砌长度 12 米 输运泵泵送入仓 砼运 输车运输 强制式搅拌机拌料 电脑自动计量的机械化一条龙作业 4 2 为确保二衬砼不渗不漏 本隧道在施工中采取如下措施 注重开挖及喷砼质量 采用光面爆破技术 使开挖轮廓成形良好 注 重喷砼质量 对局部地段因地质素出现凹凸不平 喷砼时尽量找平 使 喷砼面大面平整圆顺 对涌水部位 采用安装透水软管 橡塑排水板等措施 将水通过排 水管道排入中央排水沟 涌水量较大部位 我部已制定了注浆堵水方案 防水板的铺挂采用热风双焊缝无钉孔施工工艺 防水板搭接宽度不 小于 10cm 防水板铺挂安毕后 严格执行三检制度 确保防水板焊缝牢 固 无破损 在二衬砼加入 HEA 微膨胀剂 使防渗效果达到 S8 标准 同时在浇筑 过程中加强振捣 确保砼内实外光 在纵向环向施工缝安装带注浆管的遇水膨胀止水条 充分发挥缓膨 胀止水条止水机理和方便安装的优点 并预备注浆积极补偿的功能 同 7 时对砼所有的施工缝加强凿毛处理 5 通风井施工 井筒施工采用正掘方式 钻爆法施工 施工时采用 YT28 凿岩机钻眼 全断面光面爆破一次掘进 1 0 2 0m 根据围岩类别确定 竖井排矸采 用 0 6 m3长绳悬吊式抓岩机与 3m3吊桶配合使用 通过卷扬机提至地面井 架上的翻矸装置 倒入矸石仓 后由汽车运走 形成排矸机械化作业线 竖井衬砌与掘进平行作业 待井筒掘完成二个壁座后 在第一壁座开始 由下向上进行二次衬砌 工作人员在吊盘平台上进行钢筋的制安 模板 安装和混凝土的浇灌 井筒砼砌筑采用整体模板 模板高 4 5 米 砼施 工用料采用溜灰管 或底卸式吊桶 下放 一次浇灌段高为 4 3m 图 5 明月山隧道通风井施工图 8 图 6 井下观天 图 7 井下抓岩 装岩作业井下抓岩 装岩作业 三 不良地质段施工预案及方法三 不良地质段施工预案及方法 明月山隧道为特长公路隧道 本隧道主要有如下不良地质 煤窑采 空区 近水平的煤系地层含瓦斯 岩体较破碎 节理较发育 明月山隧 道在不良地段施工中采取了如下措施 1 1 煤窑采空区处理 煤窑采空区处理 9 在隧道穿越三叠系须家河组煤系地层段时采取物探 超前水平钻孔 等方法进行煤窑采空区探测 防止因采空区而引起塌方沉陷及漏水等工程 地质灾害 发现采空区后采用超前预钻孔释放采空区内富集的瓦斯气体 和地下水 明月山隧道所遇见的煤层采空区横穿隧道顶部 围岩破碎 并且拱部形成 1 米多高的空腔 我部采用三台阶七步开挖法 拱部辅以 超前小导 管注浆加管破碎围岩体 短进尺弱爆破 格栅拱架施工时加长锁脚和系 统锚杆 对拱部已经采空的空腔全部喷 C20 砼回填密实 并加强瓦斯等 害气体的检测 对采煤巷道出露隧道端采用 1 米厚 M7 5 浆砌片石封堵 二次衬砌时 仰拱设防水层全封闭 图 8 煤层采空区 2 2 煤层 瓦斯段施工煤层 瓦斯段施工 2 1 在瓦斯防治方面我们主要采取如下措施 2 1 1 在左右洞口各设一台 2 110KW 大功率轴流式通风机 采用 1800 高压阻燃通风管压入式通风 风管出风口距掌子面不超过 30m 在瓦斯段 10 设 37KW 射流风机 2 1 2 钻眼采用湿式作业 出渣前用水淋透渣堆和喷湿岩壁 以免灰尘太 多后产生火花 2 1 3 洞内机电设备均采用防爆型 并设自动报警和断电装置 供电设双 回路电源线路 供电系统要 三专 两闭锁 三专 即专用变压器 专用开关 专用供电线路 两闭锁 即瓦电闭锁 瓦斯浓度超过 1 5 时 停止供电 风电闭锁 通风停止则动力设备停止工作 通风机启动一段 时间后 其他动力设备才启动 2 1 4 洞口安设 2 台 200KW 发电机作为备用电源 外部电源发生故障 发 电机可在 10min 内启动供电 解决洞内通风 照明等用电 2 1 5 洞口设瓦斯浓度预告牌 并将瓦斯测定情况及时向各级主管部门汇 报 2 1 6 在开挖台车上设瓦斯报警器 瓦斯检测员每人配备手持式瓦斯监测 器和光干涉式甲烷测定器 2 1 7 设专人检测瓦斯 对工作面 围岩凹陷处 二衬台车拱部 各横 洞处作为重点检测部位 并作好详实记录 发现异常情况及时处理和报 告 开挖工作面风流中瓦斯含量达到 1 0 时 必须停止工作 撤出人员 切断电源 进行处理 2 2 煤层及不良地质段坍方预防措施 2 2 1 做好超前地质预报工作 尤其是施工开挖接近设计探明的富 水 富泥及断层破碎带和煤系地层时 要认真及时地分析和观察开挖工 作面岩性变化 遇有探孔突水 涌泥 渗水增大和整体性变差等现象 及时改变施工方案 2 2 2 加强围岩量测工作 通过对量测数据分析处理 按照时间 位移曲线规律 及时调整和加强初期支护 如围岩拱脚附近的水平收敛 率大于 0 2mm d 拱顶下沉量大于 0 1mm d 并继续增大时 说明围岩仍 在发生变形 处于不稳定的状态 有可能出现失稳坍方 2 2 3 严格控制爆破装药量 尽量减小对软弱破碎围岩的扰动 2 2 4 严格控制开挖工序和循环进尺 采用无爆开挖或微差控制爆破 技术 尽可能减少对围岩的扰动 2 2 5 明月山隧道多为近水平岩层 岩性为泥岩 砂岩 多数地段节 11 理较发育 层理较薄 稳定性较差 并且层间含煤线及炭屑 拱部极易 坍塌 为使锚杆较早发挥锚固效应 我部和业主 设计 监理及时沟通 将原设计的 25 中空注浆锚杆调整为 22 全长粘结性药卷锚杆 可更 好的在水平岩层中发挥锚杆的支护机理 及早承力 2 2 6 及时与业主 设计 监理沟通对围岩类别 稳定性合理定性 适时采用锚杆 钢筋网 钢架等加强支护措施 确保施工安全 2 2 7 施工期间 洞口常备一定数量的坍方抢险材料 如方木 型 钢钢架等 以备急用 3 3 施工通风 施工通风 由于本隧道在左线进洞 2323m 处设有一竖井 所以通风采用两套方案 2323m 前采用混合式通风 通风管布置详情见图 9 3 1 1800m 内通风方案 在两个主洞口各安装一台 2 110KW 轴流风机 风量 2912m3 min 风 压 5000Pa 通风管采用 1800mm 阻燃高强软风管进行压入式通风 在 瓦斯段安装 1 台 37KW 射流风机进行压出式通风 详见图 11 3 2 1800m 2360 m 段通风方案 1800m 2360 m 段采用混合式通风 洞口设 110KW 2 的轴流通风机向 洞内压风 洞内 1500m 和 750m 处各设一台射流风机向洞外压风 形成大 循环通风网络 详见图 12 3 3 2360m 后通风方案 2360m 后利用竖井通风 在竖井底口设两台 2 110KW 轴流风机向两 个掌子面压新鲜风 详见图 13 采用以上通风方式要确保洞内风速不小于 0 15m s 空气中瓦斯浓度 不超过 0 5 12 600 20 挂钩 隧 道 中 线 基底标高 排水沟 通风管 180 图 9 洞内通风管布置示意图 图 10 良好的洞内通风环境 瓦斯段 30KW射流风机30KW射流风机 30 50m 掌 子 面 2 110KW轴流风机 衬砌台车 1 5m风管 30m 30KW射流风机 K10 973 隧道洞口 图 11 1800m 以内通风系统布置示意图 13 K10 973 30m 1 8m风管 2 110KW轴流风机 掌 子 面 30 50m 37KW射流风机 K9 473 100m 37KW射流风机 图 12 1800 2360m 段通风系统布置示意图 30 50m 掌 子 面 衬砌台车 1 8m风管 2 110KW轴流风机 K8 650竖井 K10 973 隧道洞口 37KW射流风机37KW射流风机 封闭 图 13 2360m 后通风系统布置示意图 四 科学配置生产要素四 科学配置生产要素 1 项目部管理机构 本项目部的项目经理 总工 副经理均有从事 10 年以上的隧道施工 经验 技术 测量 试验等重要职能部门技术人员均是从高等院校毕业 从事隧道工作最低有 5 年的施工经验 责任心比较强等高素质的技术和 管理人材 健全的管理体制 根据本工程的特点 项目部从开工伊始就组建了 技术部 测量班 试验室 物资部 计划部 质量环保部 财务部 各 部门分工明确 各负其责 相互配合 优势互补 工 程 调 度 科 工 地 试 验 室 技 术 室 测 量 队 安 全 监 察 部 质 量 检 查 部 计 划 合 同 部 工 程 管 理 部 物 资 设 备 部 财 务 部 综 合 办 公 室 环 境 卫 生 部 中铁十二局集团有限公司 垫邻高速公路 DL1 合同段项目经理部 项目总工项目副经理 项目经理 项目副经理 14 图 14 项目管理机构图 2 施工队伍安排及任务划分表 施工队伍为我公司专业施工队伍 施工过多条长大隧道和地质较为 复杂的隧道 为满足明月山隧道施工需要我部组建了左 右线开挖队 分别负责左右线开挖和初期支护施工任务 左 右线衬砌队 分别负责 左 右线二衬 仰拱 排水沟 电缆沟等砼施工任务 汽车运输队负责 左右线洞碴运输任务 钢筋加工队负责左右线钢筋制作任务 砼拌合站 负责左右线砼拌合 运输 泵送入仓任务 施工队伍安排及任务划分表 表 1 1 序号施工队伍劳动力 人 施工任务划分 竖 井 施 工 队 左 线 开 挖 队 右 线 开 挖 队 右 线 衬 砌 队 钢 筋 加 工 队 竖 井 施 工 队 砼 拌 合 运 输 队 汽 车 运 输 队 左 线 衬 砌 队 15 1 左线开挖队 80 负责左线隧道开挖及初期支护 2 左线二衬队 80 负责左线隧道仰拱及二衬砼施工 3 右线开挖队 80 负责右线隧道开挖及初期支护 4 右线二衬队 80 负责右线隧道仰拱及二衬砼施工 5 竖井施工队 106 负责明月山隧道竖井施工 6 汽车运输队 48 负责隧道石碴装运 7 钢筋加工队 42 负责标段内的钢筋加工 8 砼拌合运输队 40 负责内标段的砼拌合运输 合 计 556 3 机械设备配置情况 因明月山隧道全长达 6557 米 属特长隧道 是垫邻高速公路的控制 性工程 项目部在设备配置时左右线单独考虑 并有一定富余 由项目 部统一管理 统一调配 为满足左右线开挖施工用风在洞口安装 12 台 20m3空气压缩机 左右线同时钻眼需 10 台空压机 机械设备配置根据 配套和实用的原则做到合理匹配 由于本隧道单口掘进距离长 左右线 同时施工 开挖断面大 一次出碴方量多 隧道出碴效率将直接制约工 程的进度 故设备配备时我们重点考虑了掘进与出碴运输设备 本着 装碴能力大于钻爆能力 运输能力大于装碴能力 的原则 根据单洞 出碴时需挖掘机 1 台 装载机 1 台 红岩车 6 台 项目部共配置挖掘机 3 台 装载机 3 台 红岩车 14 台 左右线砼施工共配备 12m 台车二部 16 7 5 m 台车二部 砼输送泵 2 台 8 0m3砼运输车 4 台 砼拌合站 2 座 隧道施工通风设备目前共配 2 110KW 轴流通风机 2 台 2 55KW 轴流通 风机 2 台 37KW 射流通风机 2 台 隧道从 2005 年 3 月 20 日开工到目前 14 个月的施工 左右线共掘进 3540 米 未出现一起因机械设备不足而影 响施工进度现象 实践证明本合同段机械设备的投入完全能满足工程施 工需要 本工程投入的主要机械设备见表 1 2 图 15 明月山隧道单洞机械设备配备图 隧道工程主要施工机械设备表 表 1 2 数量 台 备注 机械名称规格型号 额定功率 kW 或容量 m3 或吨位 t 厂牌及 出厂时间 挖掘机 EX220 1 0m3日本 20011 挖掘机 CAT320B 1 0m3美国 19992 装载机 WA470 3 0m3常林 20021 装载机 ZLC50D 3 0m3广西 20051 装载机 ZLC50C 3 0m3广西 20022 17 电动空压机 SA 5150W 20m3 min自贡 200112 自卸汽车红岩18t重庆 200116 运输汽车 CA141 5t长春 20024 混凝土拌合站 JZ500 PL800 50m3 h上海 20002 混凝土运输车 NNJ5260GJB 8 0m3辽宁 20004 混凝土输送泵 HBT60 60m3 h四川 20002 全液压钢模衬砌台车 12m 30KW自制 20042 全液压钢模衬砌台车 7 5m 30KW自制 20042 混凝土喷射机 PZ 7B 8 7KW焦作 20006 轴流式通风机2 110KW侯马 20042 轴流式通风机 DT54 12 5 55KW侯马 20022 射流式通风机37 KW侯马 20063 移动变压器 400KVA 上海 2002 4 发电机组 GF92 200200KW 太原 2002 2 五 目前施工情况 1 施工进度情况 施工进度情况 自 2005 年 4 月进洞以来 隧道左线掘进里程至 K8 923 掘进长度 2050m 隧道右线掘进里程至 YK9 020 掘进长度 1950m 累计完成 4000m 占总量 6543 延米的 61 13 隧道左线衬砌里 程至 K9 323 衬砌长度 1650m 隧道右线衬砌里程至 YK9 370 衬砌长度 1600m 累计完成 3250m 占总量 6543 延米的 49 67 竖井掘进及初期 支护完成 200m 占总长度 277 m 的 72 2 2 质量管理情况 2 1 建立健全质量管理体系 项目部成立质量管理领导小组 实行项 目经理和总工质量目标管理责任制 配齐专职质检工程师和质检员 并 制定相应的对策和质量岗位责任制 推行全面质量管理和目标责任管理 使创优规划真正落到实处 建立以总工为首的技术管理体系 实行技术 人员岗位承包责任制 逐级责任到人 项目部配备相应的专业工程师 18 负责工程的技术管理 技术保障和技术攻关 2 2 按照技术规范的要求对整个施工过程的质量进行监控 各工序施 工中严格执行了 三检 制度 即 班组自检 项目部技术员检查和监 理工程师检查 坚持上道工序检查不合格 严禁下道工序开工的原则 经监理工程师确认后方可进行下道工序施工 2 3 坚持控制质量的源头 严把原材料采购关 对原材料进场前实行 严格检验 进场后定期不定期抽检 不符合国家标准及技术规范的材料 决不使用 2 4 坚持各工序施工中技术员 实验员 测量工跟班作业 将质量隐 患及时消除在萌芽状态 项目部全体员工通过一年多的科学管理 精心施工 工程质量始终处 于授控状态 受到业主 设计 监理等社会各界的一致认可 3 安全管理情况 3 1 建立健全