永寿梁隧道施工组织设计

新建西安至平凉铁路新建西安至平凉铁路 永寿梁隧道施工组织设计永寿梁隧道施工组织设计 讨论讨论稿 稿 西安铁路局西平线工程指挥部 二 八年十二月 目 录 一 编制依据一 编制依据 3 二 工程概况二 工程概况 3 三 地质概况三 地质概况 4 1 不良地 不良地质质及特殊岩土及特殊岩土 5 2 地 地质质条件及条件及围围岩分岩分级级 6 四 施工组织四 施工组织 7 1 施工工期 施工工期 7 2 施工方案 施工方案 8 3 施工方法 施工方法 9 4 施工通 施工通风风 12 5 施工排水 施工排水 13 6 施工 施工场场地布置地布置 14 7 施工供 施工供电电 供水及施工便道 供水及施工便道 15 8 无 无碴碴道床施工道床施工 16 五 监控量测五 监控量测 19 1 量 量测测目的目的 19 2 监监控控项项目及量目及量测测点的布置点的布置 20 3 量 量测频测频率 量率 量测间测间距 距 变变形管理等形管理等级级 21 4 选测项选测项目量目量测测 22 5 量 量测测数据数据处处理理 22 六 施工地质综合测试与超前预报六 施工地质综合测试与超前预报 22 1 工作目 工作目标标 23 2 主要工作内容 主要工作内容 23 3 主要方法 主要方法 24 七 重点注意事项七 重点注意事项 26 1 隧道 隧道进进出口黄土段出口黄土段 26 2 拱部通 拱部通过圆砾过圆砾土段土段 27 3 通 通过过土石分界及不整合接触土石分界及不整合接触带带 28 4 膨 膨胀胀岩 土 岩 土 29 5 近水平岩 近水平岩层层段段 30 6 突涌水 突涌水 31 7 黄土陷穴 黄土陷穴 32 8 瓦斯 瓦斯 32 八 附图表八 附图表 32 永寿梁隧道永寿梁隧道施工组织设计施工组织设计 一 编制依据 一 国家有关方针政策 以及国家和铁道部有关标准 规范和验 收标准 二 国家发展和改革委员会发改交运 2006 768 号 国家发展改 革委关于新建西安至平凉铁路项目建议书批复 2006 年 4 月 30 日 三 国家发展和改革委员会发改交运 2008 1754 号 国家发展改 革委关于新建西安至平凉铁路可行性研究报告的批复 2008 年 7 月 8 日 四 铁道部铁鉴函 2008 1152 号 关于新建西安至平凉铁路初步 设计的批复 2008 年 10 月 22 日 五 铁道部 关于加强铁路隧道工程安全工作的若干意见 铁建 设 2007 102 号文件 六 铁道部 关于进一步加强铁路隧道安全工作的通知 铁建设 2007 1007 号文件 七 新建西安至平凉铁路工程招标文件 招标编号 JS2008 085 及承发包合同 八 中铁第一勘察设计院 新建铁路西安至平凉线初步设计文件 及施工图 二 工程概况 永寿梁隧道位于陕西省永寿县 彬县境内 地处渭北黄土南缘 泾 河 渭 河 分水岭东端 隧道进口 西安端 位于永寿县永坪乡双庙 村东侧蔡家山沟左岸 出口位于彬县太峪镇太峪河谷右岸陡坡沟沟口 处 永寿梁隧道设计为两座相对平行的单线隧道 I II 线线间距为 35m I 隧道起讫里程 DK95 607 DK112 765 长 17158m II 隧道起 讫里程 DyK95 591 DyK112 750 长 17152 14m 短链 6 86m I 隧道进口端 135 81m 位于 R 1200m 的曲线上 出口端 361 21m 位于 R 1200m 的曲线上 II 隧道进口端 352 29m 位于 R 2000m 的曲 线上 出口端 340 14m 位于 R 1600m 的曲线上 永寿梁隧道设 4 座无轨运输斜井辅助 I II 线隧道施工 出口采 用 1 座横洞辅助施工 1 号斜井2 号斜井3 号斜井4 号斜井横洞 斜井位置 干板沟上游 支沟内 I 线隧道左侧 干板沟内 I 线隧 道左侧 干板沟内 I 线隧道左侧 马莲沟内 I 线隧道左侧 I 线隧道左 侧 与 I 线相 交里程 DK101 470DK103 950DK106 100DK109 700 DK112 40 0 长度 m 1371 971023 85837 98909 10146 平交角度40 40 40 70 29 25 42 综合坡度9 82 10 33 10 45 10 28 0 6 井口高程1175 561112 101070 231004 99923 53 三 地质概况 永寿梁隧道穿越永寿县 彬县间泾河和渭河分水岭所处的黄土沟 梁低中山区 为沟谷深切的宽梁地形 岭脊基本呈东西向 垭口西高 东低 由西向东逐渐趋缓 支脉渐增 分水岭南坡缓 北坡陡 除北侧 太峪河宽谷较宽外 区内其它沟谷均强烈下切 如 蔡家山沟 干板沟 冰凌沟 陡坡沟多呈坡陡谷深的黄土 V 型沟 沟谷呈树枝状 沟深相 对高差 100 200m 永寿梁以北及蒿店梁以东的地表水汇入泾河 永寿梁以南与蒿店 梁以西的地表水汇入渭河 较大冲沟沟底常有小股水流 永寿梁多为黄土覆盖 仅岭顶及沟底局部出露基岩 分水岭顶 靠线路附近 标高 1390m 岭两侧黄土塬顶标高约为 1240m 及 1160m 1 不良地 不良地质质及特殊岩土及特殊岩土 1 不良地质 本区范围属于黄土沟梁区 有滑坡 错落数十处 主要为黄土冲 沟滑坡 错落 这与地层分布 岩层产状 沟谷切割及地下水有密切 关系 线路以隧道形式通过 且进 出口均已绕避 所以 滑坡 错落 对隧道工程影响不大 但在埋深较浅的崔家沟 干板沟 冰凌沟等沟 两侧坡面 多为陡坡浅层高角度小型滑坡 错落及溜坍 坍塌 坡面凌 乱 滑体 错落及溜坍 坍塌堆积物主要为黏质黄土 堆积物前缘堆积 于沟底 无明显的规律 因此隧道通过以上沟谷地段 应加强支护和 防排水措施 防止错落及滑坡产生后 沟谷被挤压 堵塞 地表水排泄 不畅 下渗 2 特殊岩土 湿陷性黄土 本区大部分地区覆盖有厚层黄土 第四系上更新统 马兰黄土 风积成因为主 孔隙发育 壁立性强 具湿陷性 第四系中 更新统离石黄土 风积成因为主 顶部局部具湿陷性 黄土具 级自 重湿陷性 湿陷土层厚度约 15m 对工程有影响的主要是隧道进口段 出口段及各斜井进口段 膨胀岩 土 第四系中 下更新统黏质黄土中夹有灰黄色 棕红 色古土壤 呈层状 厚度 0 2 1 m 从岩芯外观看具有膨胀岩土的基 本特征 在隧道进出口有分布 自由膨胀率一般在 50 60 具有弱 中等膨胀性 洞身通过侏罗系砂岩夹泥岩 泥岩棕红色 紫红色 多具 弱膨胀性 2 地 地质质条件及条件及围围岩分岩分级级 1 工程地质 隧道所经低中山黄土沟梁区 洞身穿越地层主要为第四系上更新 统 中更新统黏质黄土 下更新统粉质黏土和细圆砾土 白垩系砾岩 夹砂岩 侏罗系砂岩夹泥岩 三叠系砂岩夹页岩 隧道通过区以褶皱 构造为主 与拜家河向斜 太峪背斜大角度相交 隧道一般埋深 100 300m 最大埋深约 320m 进出口已绕避不 良地质 局部沟谷埋深在 100 150m 该隧道富水条件为贫水区 中 等富水区 局部可能有涌水现象 综上所述 该隧道工程地质条件较好 2 围岩分级 1 隧道工程 根据洞身通过地层岩性 工程地质 水文地质和不良地质情况 洞身通过地层交界面的按差一级的岩层考虑 其中 级围岩段落长 3128m 占全隧道总长的 18 2 级围岩段落全长 7740m 占全隧道 总长的 45 1 级围岩段落长 6290m 占全隧道总长的 36 7 2 斜井工程 1 号斜井 斜井进口位于干板沟支沟上游支沟内 与线路呈 40 相交于 DK101 470 长 1371 97m 其中 级围岩段落长 1181 7m 级围岩 段落长 190 27m 2 号斜井 斜井进口位于干板沟内 与线路呈 40 相交于 DK103 950 长 1023 85m 其中 级围岩段落长 794 38m 级围岩段落长 229 48m 3 号斜井 斜井进口位于干板沟内 与线路呈 40 相交于 DK106 100 长 837 98m 其中 级围岩段落长 658 75m 级围岩段落长 179 23m 4 号斜井地质条件 斜井进口位于太峪河右岸马莲沟内 与线路呈 40 相交于 DK109 700 长 909 1m 其中 级围岩段落长 160 36 m 级围岩段 落长 180 4m 级围岩段落长 568 34m 四 施工组织 1 施工工期 施工工期 永寿梁隧道为全线的控制工程 为保证特长隧道工期能够满足全 线工期要求 按照两座单线隧道 4 座斜井方案 工期 38 个月 含整体 道床 不含铺轨 2012 年 2 月 20 日竣工 永寿梁隧道主要永寿梁隧道主要项项目目节节点工期表点工期表 表表 4 1 序号 工程项目开工日期结束日期工期 月 1正洞 含衬砌 沟槽 2008 12 202011 9 2033 0 21 斜井2008 12 202009 10 89 5 32 斜井2008 12 202009 7 267 2 43 斜井2008 12 202009 7 16 5 54 斜井2008 12 202009 7 156 9 6横 洞2008 12 202009 1 281 2 7辅助坑道封口2011 12 12011 12 150 5 隧道开挖及初期支隧道开挖及初期支护护施工月施工月进进度指度指标标一一览览表表 表表 4 3 项目名称作业内容 级围岩 月 m 级围岩 月 m 级围岩 月 m 进出口 横洞 正洞施工开挖及初期支护18012080 无轨运输斜井正洞施工开挖及初期支护16210872 斜井 横洞 井身施工 无轨斜井或横洞 开挖初支 210150120 整体道床按 1400m 月考虑 隧道二次衬砌考虑工序衔接 其它等因素的影 响 计划进度指标采用 180m 月 在工期紧张的情况下通过增加适当模板台车数 量来加快施工进度 保证正洞在开挖结束 2 个月内完成衬砌 含仰拱 填充及沟 槽 2 施工方案 施工方案 1 采用钻爆法施工 全隧采用无轨运输 大型机械化方案配套 作业 2 隧道出口紧邻银武高速公路 没有进洞条件 只有通过进口 四座斜井及出口横洞作为施工工作面 实现 长隧短打 确保工期 3 斜井及横洞进入正洞后 横洞先出口方向施工 待出口贯通 后 调头向进口四号斜井方向施工 二 四号斜井先向出口方向开挖 100m 做为存放设备 集水泵站等 后向进口开挖 直至与一号斜井 三号斜井贯通 一 三号斜井进口方向为主攻方向 直至与进口 二号 斜井贯通 出口方向副攻施工 开挖到分界里程即停止 隧道右线滞 后左线 10 天开始开挖 作业顺序同左线 施工中仰拱紧跟 衬砌 沟 槽与开挖 初支实现平行作业 其中进口工点施工区间为 DK95 607 DK99 335 3728m 一号斜井工点施工区间为 DK99 335 DK101 910 2575m 二号斜井工点施工区间为 DK101 910 DK104 050 2140m 三号斜井工点施工区间为 DK104 050 DK107 150 3100m 四号斜井工点施工区间为 DK107 150 DK109 800 2650m 横洞工点施工区间为 DK109 800 DK112 765 2965m 3 施工方法 施工方法 1 斜 井 级围岩及 级围岩偏好地段采用全断面开挖 喷锚支护 级 围岩偏弱地段采用正台阶法开挖 喷锚网联合支护 局部拱部设 42 小导管超前支护 拱墙设 I16 型钢钢架加强 级围岩地段采用短台 阶法开挖 拱部设 42 小导管超前 喷 锚 网型钢钢架联合支护 模 筑衬砌 各级围岩地段均采用多台手持风钻钻孔 微差毫秒雷管光面 爆破技术开挖 2 正 洞 正洞 级围岩地段采用正台阶法或全断面法开挖 喷锚网初期支 护 级围岩采用正台阶或短台阶开挖 喷锚网 钢架联合支护 必要时设超前支护 黄土隧道可采用短台阶或拱部弧形导坑留核心土 法施工 喷混凝土采用机械手喷射作业 采用移动式工作平台挂设防 水板 隧道衬砌采用整体移动式大块组合钢模衬砌台车 泵送混凝土 灌筑二次衬砌 混凝土全部采用自动计量拌合站生产 输送罐车运输 3 超前支护 洞口段采用 108 大管棚注水泥浆液 级围岩采取 42 小导管 支护 圆砾土段注水泥浆液 级围岩位于岩层分界面 风化交界面 以及浅埋破碎段采取 42 超前小导管预支护 4 二次衬砌 先施工仰拱混凝土 后施工拱墙混凝土 且拱墙一次灌筑 采用 15m 全断面整体液压台车进行 混凝土采用搅拌站集中拌合 混凝土 运输车运输 泵送入模 附着式配合插入式振捣 防水采用防水板加 土工布 施工缝一道中埋式橡胶止水带及可维护注浆管 变形缝采用 中埋式止水带 沥青木丝板 聚硫密封胶及可维护注浆管 5 斜井 横洞与正洞相交的施工方法 斜井 横洞与正洞连接段斜井采用锚喷支护整体式衬砌 二次衬 砌要紧跟开挖进行施工 斜井 横洞开挖到与正线交叉口时 先暂停开挖 施工斜井 横洞 加强段支护及衬砌 根据斜井 横洞与正洞交点附近的地质情况 采 用两种施工方案 详见表 5 2 表表 4 4 斜井 横洞与正洞相交方案斜井 横洞与正洞相交方案 序号方案说明 1 1 在其加强段支护完成后 以斜井 横洞断面进入正洞 2 采用分步台阶法向单侧开挖 在短 距离范围内形成正洞断面 3 利用多功能台架进行反挖 将此段 正洞开挖形成 4 此法适应于交叉口围岩整体性较好 段 2 1 斜井 横洞在加强段衬砌完成后 按 50cm 进尺调整断面大小 采取横 挖法施工 逐榀架设拱架 支护成型 2 根据支护变形情况 及时加强正洞 初期支护参数 并适当加大预留变形 量 3 在更换多功能台架后 进行正洞开 挖 4 此法适应交叉口围岩整体性较差段 6 工期紧张线路和关键线路掌子面采用凿岩台车钻眼 其他工 作面采用自制多功能台架配合人工钻眼 光面爆破 黄土地段人工配 合机械开挖 采用挖装机 装载机 自卸汽车等机械进行装碴运输 喷 混凝土采用湿喷工艺 7 仰拱与填充超前衬砌工作面 采用栈桥整幅分次分段施工 8 混凝土采用自动计量拌合站拌合 混凝土运输车运输 泵送 入模 15m 整体钢模板台车衬砌 9 大直径软式通风管配合大功率通风机采用独头压入式通风 斜井和正洞交叉位置及斜井口附近增加射流风机加快风流循环速度 10 斜井井底设水仓 水泵房及配电房抽排地下水及施工用水 表表 4 5 永寿梁隧道永寿梁隧道预预支支护设计护设计及及辅辅助施工措施表助施工措施表 序 号 起讫里程 长度 m 围岩预支护形式施工方法备注 1 DK95 607 DK95 80 0 193 108 大管棚 42 小导管 环形开挖预留 核心土法 洞口 30m 水泥浆液 2 DK95 800 DK95 9 50 150 42 小导管台阶法局部地段 3 DK95 950 DK97 97 0 2020 台阶法 全断面法 4 DK97 970 DK98 50 0 530 42 小导管 台阶法 环形开挖预 留核心土法 局部地段 5 DK98 500 DK99 50 0 1000 台阶法 环形开挖预 留核心土法 6 DK99 500 DK101 8 50 2350 42 小导管 台阶法 环形开挖预 留核心土法 局部地段 7 DK101 850 DK102 350 500 台阶法 环形开挖预 留核心土法 8 DK102 350 DK105 350 3000 42 小导管 台阶法 环形开挖预 留核心土法 局部地段 9 DK105 350 DK105 850 500 42 小导管 台阶法 环形开挖预 留核心土法 局部地段 10 DK105 850 DK106 850 1000 42 小导管 台阶法 环形开挖预 留核心土法 局部地段 11 DK106 850 DK111 120 4270 台阶法 全断面法 12 DK111 120 DK111 830 710 42 小导管 台阶法 环形开挖预 留核心土法 局部地段 42 小导管 台阶法 环形开挖预 留核心土法 圆砾土段水 泥注浆 13 DK111 830 DK112 765 935 108 大管棚环形开挖预留核心土出口 30m 序 号 起讫里程 长度 m 围岩预支护形式施工方法备注 法 水泥浆液 14合计17158 4 施工通 施工通风风 按施工方案 各工区施工通风段落相对较短 最大通风长度约 3 5km 工作面多 相对独立 需风点 供风点分散 故指导性施工通 风设计 各工区考虑采用独头式压入式通风 施工段落相对较长区段 施工后期有条件时 可采用巷道式通风 1 隧道内施工通风控制条件 空气中氧气含量 按体积计不得低于 20 粉尘容许浓度 每立方米空气中含有 10 以上游离二氧化硅 的粉尘为 2mg 含有 10 以下游离二氧化硅的水泥粉尘为 6mg 二氧 化硅含量在 10 以下 不含有毒物质的矿物性和动植物性的粉尘为 10mg 2 有害气体浓度 一氧化碳 不大于 30mg m3 当施工人员进入开挖面检查时 浓度可为 100mg m3 但必须在 30min 内降至 30mg m3 二氧化碳 按体积计不超过 0 5 氮氧化物换算成二氧化氮 NO2 为 5mg m3 以下 隧道内气温不得超过 28 隧道施工时 供给每人的新鲜空气量 不应低于 3m3 min 采 用内燃机械作业时 供风量不宜小于 3m3 min 1kw 隧道开挖时全断面风速不应小于 0 15m s 坑道内不应小于 0 25m s 5 施工排水 施工排水 1 施工排水 进口段正洞为反坡排水段 各辅助坑道承担正洞主攻方向 西安 段 均为顺坡排水 承担正洞平凉方向 为反坡排水 但施工段落相 对较短 各斜井为反坡排水 进口端排水 正洞掌子面积水采用移动潜水泵抽至设在洞内一侧 的泵站 由工作泵将水仓积水经管路抽排至下一级泵站 如此接力抽 排至洞外 沉淀过滤后排放 斜井工区 在自掘的过程中不设水仓 工作面的积水由移动潜水 泵抽排至临时水仓内 由临时水仓抽排至洞外 斜井施工正洞时 斜 井井底 井身设水仓及泵站 正洞渗水和斜井自身渗水以及施工用水 均由斜井排出洞外 斜井担负正洞反坡施工段较短 采用移动潜水泵 将水抽至斜井底 再通过斜井泵站抽至洞外 水量较大时 在正洞中 设置水仓 2 突然涌水 洞内在施工断层向斜及浅埋沟谷地段时 有突然涌 水的可能 施工中 一方面采用地质超前预报技术探明前方水文地质 情况 提前疏排或注浆止水 另一方面 要做好应急准备 一旦发生涌 水 要尽快安装抽水设施 迅速排出 确保安全 6 施工 施工场场地布置地布置 1 布置及规划原则 合理安排 节约用地 各种临时工程与设施符合环保要求 2 施工总平面布置 施工现场规划原则 节省投资 节约用地 节省劳力 因地制宜 就地取材 方便施工 合理规划布置施工现场 创造良好的施工条件 及环境 3 洞口场地平面布置 隧道洞口场地平面规划主要内容 施工便道 生活生产房屋 拌 合站 材料库 火工品房 备料场 停车场 污水隔油沉淀池 垃圾池 绿化等 隧道进口位于蔡家山沟岸 蔡家山水库现已基本干枯 冬季无水 雨季有积水 沿 312 国道到达中咀后 可对既有便道拓宽 作为进口 施工便道 洞口蔡家山沟床较开阔 利用弃碴填方整平作为施工场地 隧道出口场地 位于彬县太峪镇太峪河谷右岸陡坡沟沟口 银武 高速公路从此通过 施工便道引入困难 在距隧道出口 365m 设 1 座 横洞 隧道出口段施工主要由横洞承担 施工场地布置在横洞附近 生活场地布置在太峪河左岸 各斜井施工场地布置在斜井口附近 由于黄土冲沟两岸错落 滑 坡等不良地质发育 施工便道 场地布置时 均应避开不良地质范围 7 施工供 施工供电电 供水及施工便道 供水及施工便道 1 施工供电 永寿梁隧道施工用电点共计 8 处 施工用电总容量约为 8000kVA 计算负荷约为 4400kW 根据永寿梁隧道周边地区的电源情况 结合本段线路的施工用电 负荷量及永久工程的供电方案 兼顾太峪隧道和相公塬等长隧道的施 工用电 本着充分利用永久工程以减少重复建设的原则 同时考虑到 西平线供配电系统的完整性 采用在蒿店至米家沟间进行施工临时用 电和永久工程相结合 具体方案如下 工程开工时 先期建设彬县西 35 10kV 变电所的 35kV 部分 其 35kV 电源由大佛寺 110kV 变电站接引 馈出一回 35kV 电力线路向 永寿方向的施工用电负荷供电 馈出另一回向长庆桥方向的施工用电 负荷供电的 35kV 电力线路纳入西平线本体工程中实施 施工用电 结束后 补充 35 10kV 变电部分和 10kV 配电部分 同时永寿方向的 35kV 电力线路作为永久工程向该区段的桥隧守护 永寿梁特长隧道 通风等用电负荷供电 施工用电从贯通的 35kV 线路上 T 接至隧道进出口和斜井口 2 施工供水 永寿梁隧道进出口工程用水和生活用水比较方便 施工用水可从 就近取用地表水 斜井施工用水可结合采用自打简易水井 3 施工便道 施工运输便道的标准是主干道为双车道 泥结碎石路面宽 5 5m 引入线为单车道 泥结碎石路面宽 3 5m 根据永寿梁隧道工程具体位 置及沿线道路情况 考虑在隧道进口从 312 国道永坪变电所引入 沿 既有的乡间道路至蔡家山水库坝顶需整修 3 7 公里 从蔡家山水库坝 顶至永寿梁隧道进口施工场地需拟修施工便道 0 5 公里 1 号斜井汽 车运输便道从岭脊永宁公路 沿既有公路施工便道引入沟底 至斜井 井口 拟修 1 2 公里便道 2 号 3 号斜井汽车运输便道从六十里梁顶 向斜井口需拟修 6 0 公里 六十里梁至公路间需整修 4 号斜井汽车 运输便道从 312 国道沿马莲沟底至 4 号斜井口 拟修施工便道 1 8 公 里 永寿梁隧道出口由于银 川 武 汉 高速公路从附近穿过 铁路隧 道出洞后上跨银 川 武 汉 高速 施工便道需从银 川 武 汉 高速 S4K103 066 处 1 13m 板涵下穿引入 交通条件主要受高速公路影响 8 无 无碴碴道床施工道床施工 永寿梁隧道设计为弹性支承块式无碴道床 在隧道贯通后根据沉 降观测值确定无碴道床的施工时间 整体道床弹性支承块提前预制 永寿梁隧道计划于 2011 年 9 月份全线贯通 10 月份具备整体道 床施工条件 根据隧道整体施工情况 整体道床施工分为三个区段 出口段以 出口横洞为砼运输通道 由 DK107 110 位置向出口方向退着施工 施工至横洞位置后从出口方向向横洞位置施工 汇交与横洞底 计划 工期 2011 年 10 月 1 日 2011 年 2 月 1 日 中间段以三号斜井为砼运输通道 先由 DK107 110 位置施工至 三号斜井底部 再由 DK101 470 位置向三号斜井方向施工汇交与三 号斜井底部 计划工期 2011 年 10 月 1 2011 年 2 月 1 日 进口段由 DK101 470 里程向进口方向施工至 DK95 610 里程 计划工期 2011 年 10 月 1 2011 年 2 月 1 日 1 施工方案 洞内现场配备 180 榀组合式轨道排架 6 25m 轨排 每次施工 62 5 m 道床经 24 小时养生后可拆除轨道排架 循环使用 具体操作如下 洞外存放材料 汔车运输进洞 轨道排架 龙门吊 扣件等料具运至洞内使用 支承块在洞口指 定场地上规范堆码 道床钢筋可预先在洞外加工成形 运至洞内绑扎 各种材料由汽车运输至洞内 人工组装轨排 龙门吊吊装 用龙门吊吊起轨道排架运至铺设地点 粗调定位 多榀轨排联结 成轨道后进行精调 排架精度达到要求时 拧紧支腿螺栓 锁定左右 轨向锁定器 砼洞外拌合 砼罐车运输 泵送入模 利用既有的拌合系统集中拌合 砼罐车运输 砼输送泵泵送入模 插入式高频振捣器振捣密实 2 施工方法 弹性支承块预制 支承垫块制造成型采用活壳式钢模 钢模由冲压成型 整条支承 块砼预制生产流水线关键工序为 混凝土入模振动成型和温控养护 将上述两道工序紧密结合 保证了成品砼支承垫块的质量和保证了运 营期间的顺利更换 支承垫块制造顺序为 模具准备就位 安装预埋铁座 混凝土拌制 运输 混凝土入模 振动成型 底面摸平 温控蒸汽养护 脱模 保湿养身 安装橡胶 套靴及块下垫板 成品包装 整体道床施工 施工顺序如下 基标测设 底板凿毛 绑扎钢筋 安装伸缩缝 轨排粗定位 轨排精调加固 灌筑混凝土 混凝土养护 拆除轨排及模板 混凝 土养护 工艺流程见图图 4 6 图 4 6 整体道床施工工艺框图 五 监控量测 1 量 量测测目目的的 围岩监控量测是隧道在施工过程中 对围岩支护体系的稳定性状 铺设龙门吊行走轨 道轨 龙门吊就位 准备轨排 制作伸缩缝板 砼机具准备 砼配制 运输 测设基标 混凝土顶面凿毛 清理 绑扎钢筋 吊装轨排就位 粗调轨排 伸缩缝及模板安装 轨排精确调整定位 道床板混凝土浇筑 进入下循环 测量检查已施工道床 轨排 模板拆除 清洗 模板准备 抹面 养生 态进行监测 为初期支护和二次衬砌设计参数的调整提供依据 是确 保安全及结构安全 指导施工顺序 便利施工管理的重要手段 采用 喷锚构筑法设计与施工的隧道 监控量测是施工过程中必不可少的施 工程序 永寿梁隧道按照 铁路隧道监控量测技术规程 的要求 以量测资 料为基础及时修正初期支护参数 确保二次衬砌施作时机 实施动态 设计 施工 2 监监控控项项目及量目及量测测点的布置点的布置 1 量测项目 洞内外观察 水平相对净空变化值量测和拱顶下沉量测为必测项 目 浅埋段进行地表下沉量测 根据施工需要 必要时增设地表下沉量 测 隧底上鼓及围岩内部变形量测项目 2 洞内外观察 开挖面地质描述包括围岩岩性 岩质 断层破碎带 节理裂隙发 育程度和方向 有无松散坍塌 剥落掉块现象 有无渗漏水等 初期支护状态包括喷层是否产生裂缝 剥离和剪切破坏 格栅支 架是否压屈进行观察分析 洞外观察包括地表地质分析 断层面分析 及水文分析等项目 以上情况进行详细描述 记录 并予以评估 作为支护参数选择 的参考与量测等级选择的依据 3 拱顶下沉和水平净空变化值量测 原则上将拱顶下沉及水平净空变化值量测布置在同一断面 断面 间距为 级为 30m 级 20m 级为 10m 拱顶下沉量测测点布置 在拱顶 水平净空变化值量测以量测初期支护上各点的绝对位移为目 的 通过水平及斜向收敛量测 验证周边位移结果 4 隧底上鼓及围岩内部变形 隧底上鼓及围岩内部变形量测同拱顶下沉量测布置在同一断面 5 地表下沉 地表下沉量测在浅埋地段进行 量测断面布置与洞内一致 每个 量测断面上测点间距为 2 5m 3 量 量测频测频率 量率 量测间测间距 距 变变形管理等形管理等级级 隧道拱顶下沉及净空水平收敛量测频率见表 5 1 地表下沉量测 断面间距见表 5 2 变形管理等级见表 5 3 表表 5 1 拱拱顶顶下沉及下沉及净净空水平收空水平收敛敛量量测测率表率表 序号变形速度 MM D 量测断面距开挖面距离 M 量测频率 1 5 0 1 B1 2 次 天 21 5 1 2 B1 次 天 30 5 1 1 2 B1 次 2 天 40 2 0 5 2 5 B1 次 2 天 5 0 2 5B1 次 周 说明B 表示隧道开挖宽度 表表 5 2 地表下沉量地表下沉量测测断面断面间间距表距表 序号埋置深度 H量测断面间距 M 1H 2B20 50 2B H 2B10 20 3B H 2B5 10 注地表无建筑物时取表中上限值 B 表示隧道开挖宽度 表表 5 3 变变形管理等形管理等级级表表 序号管理等级管理位移施工状态 1 u0 un 3可正常施工 2 un 3 u0 2 un 3应加强支护 3 u0 2 un 3考虑采取特殊措施 注u0 实测位移 un 最大位移 4 选测项选测项目量目量测测 监控量测选测项目及方法见表 5 4 表表 5 4 监监控量控量测选测项测选测项目及方法表目及方法表 量测频率序 号 项目 名称 监控手段 及工具 测点布置 1 15d16 30d1 3 月 3 月 1 地表下 沉 水准仪 水 准尺 洞口段及浅埋段 每 50 米左右一个 断面 开挖面距量测断面前后 2B 时 1 2 次 天 开挖 面距量测断面前后 5B 时 1 次 2 天 开挖面距 量测断面前后 5B 时 1 次 周 2 隧底上 鼓及围 岩内部 变形 多点位移计 每个代表性地段 1 3 个量测断面 每个断面不少于 10 个测点 1 2 次 天1 次 2 天1 2 次 周1 3 次 月 5 量 量测测数据数据处处理理 及时对现场量测数据绘制位移及位移速度随时间的变化曲线和 位移及位移速度与开挖工作面距离的关系曲线 当位移 时间曲线趋 于平缓时 进行数据处理或回归分析 以推算最终位移和掌握位移变 化规律 当位移 时间曲线出现反弯点时 则表明围岩和支护已呈不稳定 状态 此时密切监视围岩动态 并加强支护 必要时暂停开挖 量测元件埋设情况和资料纳入竣工文件 以备运营中查考或继续 观测 六 施工地质综合测试与超前预报 永寿梁隧道围岩岩性以层状 软硬不均的砂岩 页岩 泥岩等沉 积岩为主 进出口段通过第四系粉质黏土 细圆砾土 部分段落位于 土石分界面附近 存在围岩失稳 突水突泥 膨胀岩等地质问题 地质 条件复杂 勘测阶段的地质调绘和有限的地质勘探很难准确查明洞身 工程地质和水文地质条件 因此 有必要根据不同的施工方案进行针 对性强的综合地质测试和地质超前预报工作 直观地查明隧道洞身部 位各类围岩的物性参数 岩石物理力学性质 岩体组合形式 水文地 质条件及不良地质特征 进一步核实和合理调整围岩级别和分段涌水 量 以有效 正确地指导隧道施工 确保施工安全和工程质量 1 工作目 工作目标标 1 通过地质综合测试 预报 修改 补充和完善隧道施工图设计 为隧道进行信息化动态施工管理提供可靠的地质资料 2 根据地质超前预报 及时调整隧道围岩级别 修正施工措施 和施工方案 根据辅助坑道地质条件的变化 预测施工可能出现的地 质灾害 及时提出工程措施建议 避免重大事故的发生 保证隧道施 工的顺利进行 3 通过地质综合测试和隧道施工地质资料的整理分析 可以为 铁路运营期间的维修及病害治理提供详实的基础资料 2 主要工作内容 主要工作内容 1 对隧道及辅助坑道通过的地层岩性进行详细的地质编录 核 对包括地层岩性 地质构造在内的主要地质界线 对断层 褶皱 层理 及节理 裂隙等主要结构面进行量测与统计分析 分段 分地层岩性 取代表性岩样进行室内 必要时现场 试验 测定其物理力学性质指标 及侏罗系泥岩的膨胀性 对侏罗系煤系地层中煤层的瓦斯含量进行监 测 并拟取代表性煤样进行现场和室内分析 2 通过对隧道及斜井内不同时代 不同岩性 不同富水性围岩 中出水点 段及涌水量的动态观测 分析 修正设计文件中隧道的富 水性分区和涌水量的大小 涌水的补给来源 涌水产生的条件 影响 范围 涌水形式等 在取代表性水样进行试验 分析后 判断其循环 生成年代及其水质和对圬工的侵蚀性 3 对地质条件复杂及可能产生地质灾害的重点地段 破碎带 不 同时代地层及岩性接触带 节理密集带 富水带等 采用全过程工程 地质测绘 编录与物探 取样 岩 土 水样 试验 水平超前钻探等相 结合的综合预报方法 预测掌子面前方施工地质条件及可能产生的地 质灾害 适时向施工单位及有关部门发出通知和超前预报 4 根据上述地质测试与超前预报工作 及时调整 修正隧道围 岩地质参数 有针对性的提出工程措施意见 确保施工安全 工程质 量和进行投资控制 5 对可能影响施工安全的一些危险性段落和可能发生地质灾害 的部位 如突泥 突水 含煤地层中瓦斯等 应进行必要的监测与预报 3 主要方法 主要方法 永寿梁隧道的施工地质测试与超前预报工作 主要采用 工程地 质与水文地质测绘 编录方法 取 岩 土 水 样试验与综合测试方法 综合物探 地震折射波法 电阻率法 地质雷达法及 TSP 探测法等 方 法 水平超前钻探 及其它风枪钻或锚杆水平钻等无芯探测 方法等四 种综合工作方法 4 超前地质预报的重点及工作量 1 地质编录及瓦斯含量监测 对隧道正洞进行地质编录 左线 17158m 右线 17152 14m 斜井 四座 4163 94m 横洞一座 146m 同时进行瓦斯含量监测 2 物探超前地质预报 重点对隧道洞身通过的 DK98 000 DK107 000 段围岩较软弱 的段落及进口 DK95 605 DK96 000 DK110 150 隧道出口 DK112 765 段通过地层分界线 由于地质条件复杂 进行物探超前地 质预报约 20 次 并安排超前水平钻探 500m 20 孔 右线隧道和左线 隧道的预测预报共同考虑 综合分析利用预报成果资料 进行物探超 前地质预报约 10 次 对于 1 2 3 号斜井 总长 3233 8m 安排进行物探超前地质预报 约 15 次 并安排超前水平钻探 200m 9 孔 3 以上的工作量和预报的位置仅仅是根据目前的勘察资料确定 的 由于隧道地质条件的复杂性 在施工中要根据施工揭示的地质情 况和出现的地质问题 对超前地质预报的密度和位置做适当的调整 以保证隧道施工的安全 永寿梁隧道重点超前地永寿梁隧道重点超前地质预报质预报段落段落 序号位置与里程 物探超前地 质预报 超前水平钻探 1 DK95 605 DK96 000 地层分界线 1 次 2 DK98 000 DK107 000 围岩以侏罗系为主 软弱 17 次 右线 8 次 500m 20 孔 3DK110 150 DK112 765 2 次 右线 2 次 41 2 3 号斜井 每斜井 5 次 共 15 次 200m 9 孔 总计 45 次700m 29 孔 七 重点注意事项 1 隧道 隧道进进出口黄土段出口黄土段 隧道进 出口段位于新 老黄土地层中 黄土具有大孔隙 新黄土 垂直节理发育以及强度低 湿陷性等特点 黄土隧道施工具有以下 特点 黄土的垂直节理发育 易沿垂直节理面坍塌掉块 黄土隧道的塌 方预兆不明显 具有突然性 含水量对黄土的工程性质影响很大 对老黄土隧道而言 当含水 量超过 20 时 易发生塑性变形 黄土隧道施工中易产生拱顶下沉量较大 地表开裂等现象 针对以上黄土隧道特点 为确保进洞及黄土隧道的施工安全 需 制定针对性措施 1 在黄土质砂粘土及新黄土浅埋地层 如洞口段 沟谷段 偏压 段 应采用短台阶弧形导坑法开挖 随挖随支 衬砌紧跟 设超前支护 2 黄土隧道施工时应及时发现一些隐患 如地表对线路有影响 的陷穴 陷坑应及时回填 对地形偏压 人工回填土层等应谨慎施工 洞内施工时应加强施工支护或进行超前支护 3 加强施工用水管理 保持洞内排水畅通 如山顶水池应远离 线路 以防成为坍塌的诱因 洞内用水管理有序 排水应畅通 严防软 化地基出现坍塌 4 及时施做仰拱和封闭钢架 钢架地基应平整压实 设混凝土 垫块 并加设横撑 防止钢架内移失稳造成塌方 5 黄土隧道锚喷施工支护的施工工序 应按开挖 初喷 布设 锚杆 挂网或架立钢架 复喷的步骤进行 在第一次开挖完成后 隧道 断面位移速度最大 应及时施做初期支护 约束围岩早期变形 防止 隧道产生坍塌 6 黄土隧道在上半断面施工支护完成并进行下部开挖时 拱脚 位置应预先采取加固措施 打锁脚锚杆或注浆锚管 防止由于下部开 挖拱脚失稳拱架下沉引起坍塌 对锁脚锚管给予高度的重视 7 黄土隧道的施工 必须注意仰拱超前 施工全过程进行监控 量测 并对量测数据及时整理分析并反馈到施工中 以确保施工安全 衬砌应紧跟 衬砌与上台阶掌子面距离控制在 30m 左右 8 埋深较大及含水量较大的黄土隧道 不能脱模过早 并要定 期检查衬砌拱架和模板台车的刚度 以防止因其变形造成衬砌开裂 2 拱部通 拱部通过圆砾过圆砾土段土段 隧道出口段冰凌沟北侧地段拱部位于圆砾层 上覆 细 中砂层 局部夹薄层细 粗圆砾 略具胶结 密实 潮湿 圆砾土 Q1al6 为杂砂土充填 半胶结状 密实 潮湿 饱和 级硬土 本段隧道拱部位于半胶结砂层及圆砾层中 拱部地层受施工及地 下水影响 易出现坍塌 存在施工风险且影响施工进度 需具备针对 性措施 1 拱部采用超前小导管注浆措施 小导管采用 42 钢管 长 3 5m 浆液采用水泥浆液 2 采取短台阶预留核心土开挖 仰拱及时跟进 初期支护尽早 封闭成环 仰拱距掌子面 20 30m 二衬距掌子面 30 40m 3 对位于上土下岩段落地质情况的隧道下部岩石开挖应采用人 工挖掘 如必须爆破时应优先采用松动爆破等弱爆破方式 4 加强监控量测 并依据量测数据分析判定支护稳定情况 以 便调整支护参数 3 通 通过过土石分界及不整合接触土石分界及不整合接触带带 隧道洞身通过土石分界 三叠系砂岩夹页岩与侏罗系砂层夹泥岩 接触带地段 侏罗系砂岩夹泥岩与白垩系砾岩夹砂岩接触带地段 在 接触带范围内 围岩具节理发育 软硬相间 岩体破碎 裂隙水发育 完整性较差的特点 施工中易出现围岩失稳 塌方 应考虑针对性处 理措施 在土石分界 两种不同岩层接触带范围 由于围岩软弱破碎 易 产生坍塌 本段范围内 应以预防围岩坍塌 突水突泥 安全通过为原 则 1 加强土石分界及岩层不整合接触带范围的初期支护措施 根 据围岩破碎程度分别选用超前小导管 超前锚杆结合注水泥浆措施 达到加固围岩的目的 2 不整合接触带施工中 应预防突水的可能 提前打设探孔查 明 3 土石分界及不整合接触带范围隧道拱部系统锚杆采用中空注 浆锚杆 以防止拱部坍塌 边墙采用砂浆锚杆 4 按照 管超前 严注浆 短开挖 弱爆破 强支护 快封闭 勤 测量 速反馈 的施工原则 5 采取短台阶预留核心土开挖 仰拱及时跟进 初期支护尽早 封闭成环 仰拱距掌子面 20 30m 二次衬砌距掌子面 30 40m 6 加强监控量测 并依据量