隧道开挖专项施工方案.doc

1 53 渝黔铁路土建十标隧道工程渝黔铁路土建十标隧道工程 隧道开挖专项施工方案隧道开挖专项施工方案 1 1 编制依据与原则 编制依据与原则 1 1 相关标准 规范和施工图 1 相关的施工图及参图设计 2 已批复的实施性施工组织设计 3 重庆至贵阳铁路扩能改造工程站前工程 YQZQ 10 标段投标 文件 4 铁路隧道工程施工技术指南 5 铁路隧道超前地质预报技术指南 6 铁路隧道工程施工安全技术规程 TB10304 2009 7 铁建设 2010 120 号 8 建技 2010 13 号 9 公司拥有的施工工艺 施工方法成果 机械设备 管理水 平 技术装备及多年积累的类似工程施工经验 1 2 编制原则 1 严格遵守招标文件明确的设计规范 施工规范和质量评定 验收标准 2 技术先进性 科学合理性 经济适用性 安全可靠性 实 事求是相结合 3 对现场坚持全员 全方位 全过程严密监控 动态控制 科学管理的原则 2 53 2 2 工程概况 工程概况 2 1 工程地质条件 YQZQ 10 我部起讫里程 D1K239 355 98 D1K290 554 27 位于 遵义市苟江至贵阳市息烽县区间 正线长度 51 198 公里 其中包括 26 座隧道 隧道全长 17545m 属于云贵高原黔中东缘 区内海拔 800 1000m 属于属于喀斯特地貌区 多岩溶 覆盖层为第四系坡残 积岩 Q4dl el 红粘土 下伏三叠系中统松子坎组 T2s 白云岩 地震动峰值加速度小于 0 05g 地震动反应谱特征周期为 0 35s 2 2 水文地质条件 隧址区地表水不发育 主要以季节性水流为主 受大气影响 隧址区地下水类型主要为第四系松散土层孔隙水 基岩裂隙水 岩 溶水 隧道洞身以垂直发育的溶洞 溶缝 溶隙或垂直发育的岩溶 管道为主 地下水主要为岩溶水 岩溶水较发育 可能在暴雨季节 发生涌水 突泥 3 3 主要施工方案 主要施工方案 隧道开挖前 首先完成洞口截水沟 洞口土方及边仰坡防护施 工 洞口土方采用挖掘机配合装载机自上而下分层施工 大型自卸 汽车运输 并及时做好坡面防护 开挖一段防护一段 洞口明洞采 用明挖法施工 开挖至明暗分界线后施做暗洞超前大管棚 随后立 即做好明洞衬砌 随后进入暗洞施工 待明洞混凝土达到设计规定 的强度后及时进行明洞洞顶回填 暗洞开挖根据围岩情况 级地 段采用 CRD 法 双侧壁导坑法 三台阶七步施工法或大拱脚台阶法 3 53 施工 级围岩采用大拱脚台阶法或台阶法加临时仰拱法施工 级围岩采用台阶法施工 石质隧道采用钻爆法开挖 出碴采用装载机配合大型或中型自 卸汽车无轨运输 施工通风采用管道压入式通风 在施工过程中应不断总结经验 优化工艺 加强超前地质预测 预报 加强围岩监控量测管理 根据量测结果 及时调整预留变形 量及支护参数 适时施作二次衬砌 确保隧道安全 开挖方法的改 变 要严格按程序申请设计变更 3 1 CRD 法 适用于 V 级围岩偏压地段 断层破碎带地段 岩层接触带及 其 他破碎地带 3 1 1CRD 法施工工艺流程 CRD 法施工工艺流程见图 3 1 3 1 2CRD 法施工工序说明 CRD法施工工序见图3 2 1 利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁 42 小导管及导 坑侧壁 22 水平锚杆超前支护 机械开挖 部 人工配合整修 必要时喷 5cm 厚混凝土封闭掌子面 施作 部导坑周边的初期 支护和临时支护 即初喷 4cm 厚混凝土 铺设钢筋网 架立型钢钢 架和 I18 临时钢架 并设锁脚锚杆 安设 I18 横撑 安装径向锚 杆后复喷混凝土至设计厚度 4 53 2 在滞后于 部一段距离后 机械开挖 部 喷混凝土封闭 掌子面 导坑周边部分初喷 4cm 厚混凝土 铺设钢筋网 接长型钢 钢架和 I18 临时钢架 安装锁脚锚杆 安设 I18 横撑 钻设径向锚 杆后复喷混凝土至设计厚度 3 在滞后于 部一段距离后 机械开挖 部 隧底周边部分 初喷4cm厚砼 接长I18临时钢架 复喷混凝土至设计厚度 安装钢 架之仰拱单元 4 开挖 部并施做周边的初期支护和临时支护 步骤及工序 同 1 5 开挖 部并施做周边的初期支护和临时支护 步骤及工序 同 2 6 开挖 部并施做周边的初期支护和临时支护 步骤及工序 同 3 并使型钢钢架封闭成环 7 根据监控量测结果分析 待初期支护收敛后 拆除I18临 时钢架及上部临时横撑 利用仰拱栈桥灌筑部边墙基础与仰拱 混凝土 8 灌筑仰拱填充部至设计高度 9 利用衬砌模板台车一次性灌注部衬砌 拱墙衬砌一次施 作 5 53 图3 1 CRD法施工工艺流程 左侧上部开挖 出碴 拆除底部临时横撑 底部开挖 出碴 接长临时钢架 基底加固 仰拱初期支护 拆除临时钢架 仰拱衬砌 仰拱填充施工 下一工序 围岩监控量测 围岩监控量测 测量放线 左侧拱部超前支护 左侧上部 上部中隔壁 初期支护 横支撑施工 同时进行左侧下部开挖 出碴 右侧拱部超前支护 右侧上部开挖 出碴 超前地质预报 围岩监控量测 右侧下部初期支护 必要 时架设底部横撑 右侧上部 上部中隔壁 初期支护 横支撑施工 同时进行右侧下部开挖 出碴 左侧下部初期支护 必要 时架设底部横撑 6 53 18临时钢架 水平锚杆 L 3 5m 22砂浆锚杆 L 2 5m 约750 约600约450 隧 道 中 线 18横撑 18横撑 必要时 钢架 系统径向锚杆 50小导管 L 5 0m 中壁交叉 CRD 法施工工序横断面示意图中壁 CRD 法施工工序纵断面示意图 约300300 型钢钢架 纵向间距1m 图中未示临时钢架 22纵向连接钢筋 环向间距1 0m 初期支护 仰 拱 隧底填充 拱部 50超前小导管 L 5 0m 环向间距40cm 系统径向锚杆 喷混凝土 二次衬砌 封闭掌子面 中壁交叉 CRD 法施工工序平面示意图 拱墙二次衬砌 隧底填充 初期支护喷混凝土边墙基座 初期支护之喷混凝土 隧底填充 拱墙二次衬砌 约300 临时支护喷混凝土 约300 边墙基座 说明 本图尺寸除钢筋尺寸以mm计外 余均以cm计 必要时喷5cm厚混凝土 图4 CRD法施工工序图 封闭掌子面 必要时喷混凝土 18横撑 必要时 必要时喷5cm厚混 凝土封闭掌子面 必要时喷5cm厚混 凝土封闭掌子面 仰拱 图 3 2 CRD 法施工工序说明 7 53 3 2 双侧壁导坑法 先开挖隧道两侧的导坑 并进行初期支护 再分部开挖剩余部 分的方法 该方法主要应用于 级围岩全风化层 土层或地表对沉 降有要求的地段 3 2 1 双侧壁导坑法施工工艺 施工工艺流程见图 3 3 3 2 2 双侧壁导坑法施工工序 施工工序见图3 4 1 利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁 42小导管及导 坑侧壁 22水平锚杆超前支护 机械开挖 部 人工配合整修 必喷8cm厚混凝土封闭掌子面 施作 部导坑周边的初期支护和 临时支护 即初喷4cm厚混凝土 铺设钢筋网 架立型钢钢架和I18 临时钢架 并设锁脚锚杆和定位锚杆 安设I18横撑 安装径向锚 杆后复喷混凝土至设计厚度 2 在滞后于 部一段距离后 机械开挖 部 人工配合整修 喷8cm厚混凝土封闭掌子面 导坑周边部分初喷4cm厚混凝土 铺设钢筋网 接长型钢钢架和I18临时钢架并安装侧导坑的仰拱单 元使侧壁导坑钢架封闭成环 设锁脚锚杆和定位锚杆 安设I18横撑 钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度 3 在滞后于 部一段距离后 开挖 部 并施作导坑周边的 初期支护和临时支护 步骤及工序同 1 4 在滞后于 部一段距离后 机械开挖 部 并施作导坑周 8 53 边的初期支护 步骤及工序同 2 5 利用上一循环架立的钢架施作 42小导管超前支护 机 开挖 部 喷8cm厚混凝土封闭掌子面 导坑周边初喷4cm厚混 凝土 架立拱部型钢钢架 钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度 6 在滞后于 部一段距离后 开挖 部 7 在滞后于 部一段距离后 开挖 部 8 在滞后于 部一段距离后 开挖 部 隧底周边部分初 喷4cm厚混凝土 接长 18临时钢架 安设最后一个单元仰拱钢 架 使整个衬砌钢架封闭成环 复喷混凝土至设计厚度 9 根据监控量测结果分析 待初期支护收敛后 拆除I18临 时钢架及临时横撑 利用仰拱栈桥灌筑部边墙基础与仰拱混凝 土 10 灌筑仰拱填充部至设计高度 11 利用衬砌模板台车一次性灌注部衬砌 拱墙衬砌一次 施作 9 53 图3 3 架立周边钢架 必要时设底部横撑 施作锚喷支护 依次开挖 部 喷砼封闭掌子面 施作锚喷支护 闭合成环 开挖 部 接长临时钢架 拆除下部横撑 拆除临时钢架 5 6m 浇筑仰拱 浇筑填充混凝土 浇筑二次衬砌 施作防水层 监控量测 开挖 部 进尺同钢架间距 双侧壁导坑施工工艺流程图双侧壁导坑施工工艺流程图 清理掌子面 测量放线 开挖 部 进尺同钢架间距开挖 部 进尺同钢架间距 喷砼封闭岩面喷砼封闭岩面 施作洞身锚杆施作洞身锚杆 架立钢架 临时钢架及横撑 架立钢架 临时钢架及横撑 锚喷支护 闭合成环 施作超前支护 注浆 监 控 量 测 监 控 量 测 锚喷支护 闭合成环 开挖 部 进尺同钢架间距 超前地质预报 10 53 双侧壁导坑法施工工序横断面 系统径向锚杆 25a钢架 必要时设 18横撑 18横撑 22水平锚杆 18临时钢架 22水平锚杆 约360 约360 约550约550 约450约450 拱墙二次衬砌 隧底填充初期支护之喷混凝土 边墙基座 临时支护喷砼 临时支护喷混凝土约300 300 初期支护之喷混凝土边墙基座 拱墙二次衬砌 300300 说明 本图尺寸除钢筋尺寸以mm计外 余均以cm计 双侧壁导坑法施工工序纵断面示意图 此段未示初期支护 之钢架及临时支护 二次衬砌 喷混凝土 约300 喷5cm厚混凝 土封闭掌子面 喷混凝土封 闭掌子面 喷砼封闭 掌子面 系统纵向锚杆 必要时喷混凝 土封闭掌子面 图中未示临时钢架 钢架 纵向间距0 6m 约300 60 约300 必要时喷5cm厚C20 混凝土封闭掌子面 导坑拱部超前支护 环向间距40cm 靠隧道中线侧 22水平锚杆 1 2 3 4 8 7 6 5 拱部 50超前小导 管 L 5 0m 环 向间距40cm 双侧壁导坑法施工工序平面示意图 隧 道 中 线 喷砼封闭掌子面 初期支护 仰 拱 隧底填充 50小导管 L 5m 喷砼封闭 掌子面 喷砼封闭掌 子面 喷砼封闭掌 子面 约300 仰拱 图6 双侧壁导坑法施工工序图 图 3 4 双侧壁导坑法施工工序说明 11 53 3 3 三台阶七步作业法 先开挖上部导坑成环形 并进行初期支护 再分部开挖剩余部 分的施工方法 主要应用于V级围岩围岩浅埋地段 3 3 1 三台阶七步作业法施工工艺流程 图图3 53 5 三台阶七步施工法施工工艺流程图三台阶七步施工法施工工艺流程图 测量放线 拱部超前支护 上部环行开挖 出碴 核心土及中部开挖 出碴 中部初期支护 下部开挖 出碴 下部初期支护 底部开挖 超前地质预报 仰拱填充施工 下一工序 上部初期支护 底部初期支护 仰拱 围岩监控量测 围岩监控量测 围岩监控量测 围岩监控量测 上 中 下 部 进 行 四 个 循 环 围岩 稳定 性评 判 修正 施工 方案 确定 二次 衬砌 施作 时 间 12 53 3 3 2 三台阶七步施工法施工工序说明 施工工序见图3 6三台阶七步法施工工序纵断面图三台阶七步法施工工序纵断面图 1 利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部超前支护 开挖 部 施作 部周边的初期支护 初喷混凝土 铺钢筋网 架立钢架 设锁脚锚杆 钻设径向锚杆 复喷混凝土至设计厚度 2 左右侧中台阶开挖 在滞后于 一段距离后 开挖 部 左右台阶错开2 3m 施作 部初期支护 初喷混凝土 铺钢筋网 架立钢架 设锁脚锚杆 钻设径向锚杆 复喷混凝土至 设计厚度 3 在滞后于 一段距离后 开挖 部 左右台阶错 开2 3m 施作 部初期支护 初喷混凝土 铺钢筋网 架立 钢架 设锁脚锚杆 钻设径向锚杆 复喷混凝土至设计厚度 4 开挖 1 2 3部 各台阶分别开挖预留核心土 开挖进尺于各循环进尺相一致 5 隧底开挖 部 及时施作 仰拱初期支护 喷射混凝土 安装仰拱钢架 复喷混凝土至设计厚度 使初期支护及时封闭成环 6 灌注仰拱及边墙基础 待仰拱混凝土初凝后 灌注仰拱填 充混凝土 7 利用衬砌台车一次性灌注二次衬砌混凝土 13 53 14 53 15 53 3 4 大拱脚台阶法 主要适用于IV级围岩偏压 包括构造偏压 V及围岩深埋存在 构造偏压地段及V及围岩浅埋地段 详见大拱角台阶法纵断图大拱角台阶法纵断图 3 4 1 施工工序 1 利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部超前支护 开挖 部 施作 部周边的初期支护和临时支护 初喷4cm厚混凝土 铺钢 筋网 架立大拱脚钢架和I18临时横撑 设锁脚锚杆 钻设径向锚杆 部复喷混凝土至设计厚度 2 在滞后于 一段距离后 开挖 部 台阶周边部分初喷 4cm厚砼 铺设钢筋网 接长钢架 并设锁脚锚杆 钻设径向锚杆后 复喷混凝土至设计厚度 3 在滞后于 一段距离后 开挖 部 施作 部初期支护 即初喷4cm厚混凝土 铺钢筋网 架立大拱脚钢架和I18临时横撑 设锁脚锚杆 钻设径向锚杆 复喷混凝土至设计厚度 在滞后 部 一段距离后 开挖 部 施作隧底喷砼 4 根据监控量测分析 待初期支护收敛后 拆除I18临时支 撑 灌注仰拱于边墙基础 5 灌注仰拱填充混凝土至设计高度 6 利用衬砌模板台车一次性灌注二次衬砌 16 53 17 53 3 5 台阶法加临时仰拱 适用于IV及围岩浅埋段 V级围岩深埋段 详见台阶法施工纵断台阶法施工纵断 图图 3 5 1 施工工序 1 利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部超前支护 开挖 部 施作 部周边的初期支护和临时支护 初喷4cm厚混凝土 铺钢 筋网 架立大拱脚钢架和I18临时横撑 设锁脚锚杆 钻设径向锚杆 部复喷混凝土至设计厚度 2 在滞后于 一段距离后 开挖 部 铺设钢筋网 接长钢 架并设锁脚锚杆及定位锚杆 钻设定位锚杆后复喷混凝土至设计厚 度 在滞后于 一段距离后 开挖 部 台阶周边部分初喷4cm厚砼 铺设钢筋网 接长钢架 并设锁脚锚杆 钻设径向锚杆后复喷混凝 土至设计厚度 3 在滞后于 一段距离后 开挖 部 施作隧底喷砼 4 根据监控量测分析 待初期支护收敛后 拆除I18临时支 撑 灌注仰拱于边墙基础 5 灌注仰拱填充混凝土至设计高度 6 利用衬砌模板台车一次性灌注二次衬砌 18 53 3 6 台阶法 19 53 先开挖上半断面 待开挖至一定长度后同时开挖下半断面 上下 半断面同时并进的施工方法 适用于II III级围岩施工 3 6 1 台阶法施工工艺图 详见下图台阶法施工工艺流程图台阶法施工工艺流程图 测量放线 拱部超前支护 上导坑开挖 出碴 下导坑开挖 出碴 下部初期支护 超前地质预报 上部初期支护围岩监控量测 围岩监控量测 围岩监控量测 围岩 稳定 性评 判 修正 施工 方案 确定 二次 衬砌 施作 时 间 仰拱填充施工 下一工序 仰拱 20 53 3 6 2 台阶法施工工序 21 53 1 开挖 部后及时进行上台阶喷 锚 网系统支护 架设钢 架并复喷砼至设计厚度 形成较稳定的承载拱 2 在滞后 部 3 6m 后开挖 部 并进行下导初期支护 3 及时施作仰拱砼 填充混凝土 及早封闭成环 4 根据围岩量测结果 适时施作二次衬砌 3 6 3 台阶法布距要求 1 上台阶每循环开挖支护进尺 级围岩不应大于 1 榀钢 架间距 级围岩不得大于 2 榀钢架间距 2 边墙每循环开挖支护不得大于 2 榀 3 仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆 每循环开挖进尺不得 大于 3m 4 隧道开挖后初期支护应及时施作并封闭成环 级围岩封闭位置距离掌子面不得大于 35m 4 4 超前地质预报 超前地质预报 4 1 一般规定 4 1 1 铁路隧道施工应进行超前地质预报 并作为工序纳入施 工组织管理 给予必要的施作时间 4 1 2 综合超前地质预报流程见图 4 1 2 22 53 开 始 制定预报方案 水平超前钻孔法 陆地声纳法 瑞利波法 红外地下水探测法 地震波法 地震波负视速度法 HSP水平声波剖面法 地质调查法 超前钻孔法 地质雷达法 低频法探水 远程50 200m 中程15 60m近程0 20m 判释 不良地质 构造的位 置及影响 范围 按原施工组 织设计进行 施工 进 一 步 采 用 有 无 修正 完善施工方 案及抢险措施 准 备物资 设备 分 段 采 用 按不同探 测方法相互验证 判 断断层破碎 岩溶 采空 区 含水构造等的规 模及位置 有 准确测定断 层破碎带 岩溶 采空 区 含水 构造的位置 有 实施施工方案 验证中程预报的准确度 信 息 反 馈 验证远程预报的准确度 图 4 1 2 综合超前地质预报流程图 4 1 3 具体超前地质预报方法及对应里程参见隧道设计图设计 说明部分 4 1 4 超前地质预报应包括 但不限于 以下内容 1 地层岩性 重点为对软弱夹层 破碎地层 煤层及特殊岩土 等 2 地质构造 重点为对断层 节理密集带 褶皱轴等影响岩体 完整性的构造发育情况 23 53 3 不良地质 特别是溶洞 暗河 人为坑洞 放射性 有害气 体 高地应力等发育情况 4 地下水 特别是对岩溶管道水 富水断层 富水褶皱轴及富 水地层 4 1 5 超前地质预报应符合 铁路隧道超前地质预报技术指南 相关规定 4 2 地质预报的分级管理与方案设计 超前地质预报应实行分级管理 根据地质灾害对隧道施工安全 的危害程度 对工程进行地质灾害分级 采取不同地质预报方案 根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度 地质灾害分为以下 四级 其影响因素见表 4 2 2 A 级 存在重大地质灾害隐患的地段 如大型暗河系统 可溶 岩与非可溶岩接触带 软弱 破碎 富水 导水性良好的地层和大 型断层破碎带 特殊地质地段 重大物探异常地段 可能产生大型 特大型突水突泥地段 诱发重大环境地质灾害的地段 高地应力 瓦斯 天然气问题严重的地段以及人为坑洞等 B 级 存在中 小型突水突泥隐患的地段 物探有较大异常的 地段 断裂带等 C 级 水文地质条件较好的碳酸盐岩及碎屑岩地段 小型断层 破碎带 发生突水突泥的可能性较小 D 级 非可溶岩地段 发生突水突泥的可能性极小 24 53 表 4 2 2 综合超前地质预报工作分级影响因素 ABCD 施工地质 分级严重较严重一般轻微 岩溶 发育 程度 极强 厚层块状灰岩 大型溶洞 暗河 岩 溶密度每平方公里 15 个 最大泉流量 50L s 钻孔岩溶 率 10 强烈 中厚层灰岩 夹白云岩 地表溶 洞落水洞密集 地 下以管道水为主 岩溶密度每平方公 里 5 15 个 最大 泉流量 10 50L s 钻孔 岩溶率 5 10 中等 中薄层 灰岩 地表出现 溶洞 岩溶密度每 平方公里 1 5 个 最大泉流量 5 10L s 钻孔岩 溶率 2 5 微弱 不纯灰岩与 碎屑岩互层 地表地下以 溶隙为主 最大泉流量 5L s 钻 孔岩溶率 2 涌水 涌泥 程度 特大 日出水 10 万 吨以上 大型突水 日出水 1 10 万吨 突泥 高水压 中小型突水 日出 水 1000 1 万吨 突泥 小型涌水 日 出水 100 1000 吨 涌泥 日出水 小于 100 吨 涌突水可能 性极小 断层 稳定 程度 大型断层破碎带 自 稳能力差 富水 可 能引起大型失稳坍塌 中型断层带 软弱 中 弱富水 可能 引起中型坍塌 中小型断层 弱富水 可能引起 小型坍塌 中小型 断层 无水 掉块 地应 力 影响 程度 高应力 严重岩爆 拉森斯判据 0 083 即岩石点 荷载强度与围岩最大 切向应力的比值 大变形 高应力 中等岩爆 拉森斯判据 0 083 0 15 中 弱变形 弱岩爆 拉森 斯判据 0 15 0 20 轻 微变形 无岩爆 拉森斯判 据 0 20 无变形 地 质 复 杂 程 度 含 物 探 异 常 瓦斯 影响 程度 瓦斯突出 煤的破坏 类型为 强烈破坏 煤 粉碎煤 全粉煤 类 瓦 斯放散初速度 10 煤的坚固系数 0 5 瓦斯压力 0 74MPa 高瓦斯 全工区的 瓦斯涌出量 0 5m3 min 低瓦斯 全工 区的瓦斯涌出量 0 5m3 min 无 地质因素 对隧道施 工影响程 度 危及施工安全 可能 造成重大安全事故 存在安全隐患 可能存在安全问题 局部可能存 在安全问题 诱发环境 问题的程 度 可能造成重大环境灾 害 施工 防治不当 可能诱发一般环境 问题 特殊情况下可能出 现一般环境问题 无 4 2 1 地质复杂隧道的预测预报应坚持隧道洞内探测与洞外地 25 53 质勘探相结合 地质方法与物探方法相结合 辅助导坑与主洞探测 相结合 开展多层次 多手段的综合超前地质预报 并贯穿于施工 全过程 不同地质灾害的预报方式可采用 A 级预报 采用地质分析法 地震波反射法 声波反射法 地 质雷达 红外探测 超前水平钻探等手段进行综合预报 B 级预报 采用地质分析法 地震波反射法或声波反射法 辅 以红外探测 地质雷达 进行必要的超前水平钻孔 当发现局部地 段工程地质条件复杂时 按 A 级要求实施 C 级预报 以地质分析法为主 对重要的地质 层 界面 断 层或物探异常地段可采用地震波反射法或声波反射法进行探测 必 要时采用红外探测和超前水平钻孔 D 级预报 采用地质分析法 4 2 2 复杂隧道超前地质预报应编制实施细则 内容包括超前 地质预报实施方案 分段预报内容 方法及技术要点 并编制气象 重要泉点 暗河流量 地下水位等观测计划和观测技术要求 4 3 地质调查法 4 3 1 地质调查法包括隧道地表补充地质调查和洞内地质素描 等 地质调查法应根据隧道已有勘察资料 地表补充地质调查资料 洞内开挖工作面地质素描 通过地层层序对比 地层分界线及构造 线地下和地表相关性分析 断层要素与隧道几何参数的相关性分析 临近隧道内不良地质体的前兆分析等 利用地质理论 地质作图和 趋势分析等工具 推测开挖工作面前方可能揭示的地质情况 26 53 4 3 2 隧道地表补充地质调查应在实施洞内地质超前预报前进行 并在实施洞内地质超前预报过程中根据需要随时补充 隧道地表补 充地质调查应包括下列主要内容 1 对已有地质勘察成果的熟悉 核查和确认 2 地层 岩性在隧道地表的出露及接触关系 特别是对标志层 的熟悉和确认 3 断层 褶皱 节理密集带等地质构造在隧道地表的出露位置 规模 性质及其产状变化情况 4 地表岩溶发育位置 规模及分布规律 5 煤层 石膏 膨胀岩 含石油天然气 含放射性物质等特殊 地层在地表的出露位置 宽度及其产状变化情况 6 人为坑洞位置 走向 高程等 分析其与隧道的空间关系 7 根据隧道地表补充地质调查结果 结合设计文件 资料和图 纸 核实和修正超前地质预报的重点区段 4 3 3 地质素描随隧道开挖及时进行 地层岩性变化处 构造 发育部位 岩溶发育带附近等复杂 重点地段每开挖循环应进行一 次 一般地段每 10 20m 进行一次 隧道内地质素描主要内容有 1 工程地质有以下内容 1 地层岩性 地层时代 岩性 层间结合程度 风化程度等 2 地质构造 褶皱 断层 节理裂隙特征 岩层产状 断层的 位置 产状 性质 破碎带的宽度 物质成分 含水情况以及与隧 道的关系 节理裂隙的组数 产状 间距 充填物 延伸长度 张 27 53 开度及节理面特征 力学性质 分析组合特征 判断岩体完整程度 3 岩溶 岩溶规模 形态 位置 所属地层和构造部位 充填 物成分 状态 以及岩溶展布的空间关系 4 特殊地层 煤层 沥青层 含膏盐层 膨胀岩和含黄铁矿层 等 5 人为坑洞 隧道影响范围内的各种坑道和洞穴的分布位置及 其与隧道的空间关系 6 地应力 包括高地应力显示性标志及其发生部位 如岩爆 软弱夹层挤出 探孔饼状岩芯等现象 7 塌方 塌方部位 形态 规模及其随时间的变化特征 并分 析产生塌方的地质原因及其对继续掘进的影响 8 有害气体及放射性危害源存在情况 2 水文地质有以下内容 1 地下水分布 出露形态 围岩的透水性 水量 水压 水温 颜色 泥砂含量 以及地下水活动对围岩稳定的影响 必要时进行 长期观测 地下水的出露形态分为 渗水 滴水 滴水成线 股水 涌水 暗河 2 水质分析 地下水对结构材料的腐蚀性 3 出水点和地层岩性 地质构造 岩溶 暗河等的相关关系 4 进行地表相关气象 水文观测 判断洞内涌水与地表径流 降雨的关系 28 53 5 必要时应建立涌突水点地质档案 3 围岩稳定性特征及支护情况 记录不同工程地质 水文地质 条件下隧道围岩稳定性 支护方式以及初期支护后的变形情况 发 生围岩失稳或变形较大的地段 应详细分析 描述围岩失稳或变形 发生的原因 过程 结果等 4 隧道施工围岩分级按附录 H 5 影像 对隧道内重要的和具代表性的地质现象应进行摄影或 录像 4 4 钻探法 4 4 1 在富水软弱断层破碎带 岩溶发育区 煤层瓦斯发育区 重大物探异常区等复杂地质地段应采用超前水平钻探预报前方地质 情况 4 4 2 超前水平钻孔每循环钻探长度一般为 30 50m 必要时 也可钻 100m 以上 连续预报时前后两循环钻孔应重叠 5 8m 4 4 4 超前钻探钻进过程中 应安设孔口止水装置 或采用防 突钻机 防止高压水突出 确保工作人员和机械设备的安全 并使 地下水处于可控状态 孔口管应锚固可靠 可采用环氧树脂 锚固 剂 亦可采用 HSC 浆液或性能相近的 TGRM 浆液锚固 锚固长度宜为 1 5 2 0m 孔口管外端应露出开挖工作面 0 2 0 3m 用以安装高 压止水球阀 4 4 5 对于断层 节理密集带或其它破碎富水地层 断面内每 循环可钻 1 孔 29 53 4 4 6 在岩溶发育区 断面每循环应钻 3 5 个孔 需要揭示溶 洞厚度时数量应适当增加 并采用地质雷达等物探手段对溶洞规模 发育特征进行精细探测 4 4 7 在富含瓦斯的煤系地层或富含石油天然气的沥青质灰岩 中 可采用长短结合的钻孔方式将岩体中的有害气体逐渐释放出来 4 4 8 对于岩溶发育区及裂隙富水区 除采用水平深孔超前探 测外 还应结合爆破钻孔作业 加深部分钻孔 其深度应较爆破孔 深 2 4m 4 5 物理勘探法 4 5 1 物理勘探法具有抑制干扰 能区分有用信号和干扰信号 的特点 其主要适用于以下范围 1 对开挖工作面前方和周围较大范围内的地质构造 洞穴 隐 伏含水体等的探测 2 被探测对象与周围介质之间有明显的物理性质差异 3 被探测对象具有一定的规模 且地球物理异常有足够的强度 4 5 2 地球物理勘探有多种方法 应根据探测对象的埋深 规 模及其与周围介质的物性差异 选用有效的方法 4 5 3 TSP 地震波法适用于极软岩至极硬岩的任何地质情况 对断层 软硬岩接触面等面状结构反射信号较为明显 每次预报距 离一般为 100 150m 需连续预报时 前后两次应重叠 10m 以上 30 53 4 5 4 地质雷达法适宜于岩溶 采空区探测 也可用来探测断 层破碎带 软弱夹层等不均匀地质体 在完整灰岩地段有效探测长 度在 25m 以内 连续预报时前后两次重叠长度在 5m 左右 4 5 5 地震波负视速度法预报面状地质体效果较好 也可以预 报具有一定规模的溶洞 洞穴等 连续预报时前后两次应重叠 10m 以上 4 5 6 HSP 水平声波剖面法适用于隧道各种地质条件的探测 有效探测距离为 50m 100m 连续预报时前后两次应重叠 10m 以上 4 5 7 陆地声纳法适合于探查直径大于 0 5m 的溶洞 溶管等不 良地质体 连续预报时前后两次应重叠 10m 以上 4 5 8 红外探测法适用于探测前方是否有水及水体存在方位 每次预报有效探测距离约为 30m 连续预报后两次重叠长度应大于 5m 5 5 监控量测 监控量测 5 1 一般规定 5 1 1 监控量测工作必须紧接开挖 支护作业 应按设计要求 进行布点和监测 并根据现场施工情况及时调整量测项目和内容 量测数据应及时分析处理 并将结果反馈到施工过程中 5 1 2 监控量测应纳入施工工序 并贯穿施工的全过程 为施 工管理及时提供以下信息 1 围岩稳定性 支护结构承载能力和安全信息 31 53 2 二次衬砌合理的施作时间 3 为施工中调整围岩级别 完善设计方案及参数 优化施工方 案及施工工艺提供依据 铁路隧道的围岩分级判定可按附录 H 5 1 3 监控量测的管理必须科学合理 施工中应按监测计划实 施 工程竣工后将监测资料整理归档并纳入竣工文件中 5 1 4 施工现场应成立专门的监控量测小组 责任落实到人 并建立相应的质量保证体系 确保监控量测工作的有效实施 监测 资料完整清晰 5 1 5 现场监控量测工作应包括现场情况的初始调查 编制实 施性监控量测计划 测点布设及取得初始监测值 现场监测 提交 监测结果 报送周 月 报和编写总结报告 5 1 6 根据监测精度要求 应减小系统误差 控制偶然误差 避免人为错误 应经常采用相关方法对误差进行检验分析 5 1 7 监控量测组负责测点的埋设 日常测量 数据处理和仪 器保养维修及送检等工作 并及时将监控量测信息反馈于施工和设 计 5 2 监控量测项目 隧道监控量测的项目应根据工程特点 规模和设计要求综合选 定 量测项目可分为必测项目和选测项目两大类 见表 5 2 1 和表 5 2 2 必测项目在采用喷锚构筑法施工时必须进行 选测项目应 根据工程规模 地质条件 隧道埋深 开挖方法及其他要求进行选 择 32 53 表表 5 25 2 1 1 监控量测必测项目监控量测必测项目 序号监测项目常用量测仪器备注 1洞内 外观察现场观察 数码相机 罗盘仪 2拱顶下沉水准仪 钢挂尺或全站仪 3净空变化收敛计 全站仪 4地表沉降水准仪 铟钢尺或全站仪隧道浅埋段 表表 5 25 2 2 2 监控量测选测项目监控量测选测项目 序号监测项目常用量测仪器 1围岩压力压力盒 2钢架内力钢筋计 应变计 3喷混凝土内力混凝土应变计 4二次衬砌内力混凝土应变计 钢筋计 5初期支护与二次衬砌间接触压力压力盒 6锚杆轴力钢筋计 7隧底隆起水准仪 铟钢尺或全站仪 8围岩内部位移多点位移计 9爆破振动振动传感器 记录仪 10孔隙水压力水压计 11水量三角堰 流量计 12纵向位移多点位移计 全站仪 5 3 监控量测要求 5 3 1 全隧施工期间应开展监控量测 隧道监控量测应纳入现场 施工组织 并对支护体系的稳定性进行判别 监控量测必须设置专 职人员并经培训后上岗 对周边建筑物建筑物可能产生严重影响的 隧道 应进行第三方监测 5 3 2 分部开挖法施工的隧道 每个分部施工中应根据工程特点 在表 5 2 1 表 5 2 2 中所列项目选择必测项目 5 3 3 浅埋隧道地表沉降测点应在隧道开挖前布设 地表沉降测 点和隧道内测点应布置在同一里程断面 一般条件下地表沉降测点 纵向间距应按表 13 2 5 要求布置 表 5 3 3 地表沉降测点纵向间距 埋深与开挖宽度纵向测点间距 m 33 53 2B H0 2 5B 20 50 B H0 2B 10 20 H0 B 5 10 注 H0 隧道埋深 B 隧道最大开挖宽度 5 3 4 地表沉降测点横向间距为 2 5m 在隧道中线附近测点应 适当加密 隧道中线两侧量测范围应不小于 H0 B 地表有控制性 建 构 筑物时 量测范围应适当加宽 测点布置见图 5 3 4 B H0 45 量测范围 2 5m 不动点 图 5 3 4 地表沉降横向测点布置示意图 5 3 5 拱顶下沉测点和净空变化测点应布置在同一断面上 监测 断面及测点按表 5 3 5 要求布置 拱顶下沉测点原则上设置在拱顶轴 线附近 当隧道跨度较大时 应在拱顶部位设置三个测点 表 5 3 5 必测项目监测断面间距 围岩级别断面间距 m V30 IV10 III5 5 3 6 净空变化量测测线数 参照表 5 3 6 布置 表 13 2 8 净空变化量测测线数 地段 开挖方法 一般地段特殊地段 全断面法一条水平测线 台阶法每台阶一条水平每台阶一条水平测线 两条斜 34 53 测线测线 分部开挖法 每分部一条水平 测线 上部每分部一条水平测线 两 条斜测线 其余分部一条水平测线 5 3 7 选测项目应根据设计和施工的特殊要求确定 监测断面应 视需要而定 优先在施工初始阶段布置 5 3 8 不同断面的测点应布置在相同部位 测点应尽量对称布置 以便数据的相互验证 5 3 9 必测项目的监测频率应根据测点的距开挖面的距离及位移 速度分别按表 5 3 9 1 和表 5 3 9 2 确定 表 5 3 9 1 按距开挖面距离确定的监测频率 监测断面距开挖面距离 m 监测频率 0 1 B2 次 d 1 2 B1 次 d 2 5 B1 次 2 3d 5B1 次 7d 注 B 隧道最大开挖宽度 出现异常情况或不良地质时 应增大监测频率 由位移速度决定的监测频率和由距开挖面的距离决定的监测频率之中 原则上采用较高的频率值 表 5 3 9 2 按位移速度确定的监测频率 位移速度 mm d 监测频率 5 2 次 d 1 51 次 d 0 5 11 次 2 3d 0 51 次 7d 5 3 10 监控量测控制基准应包括隧道内位移 地表沉降 爆破 振动等控制基准 1 地表沉降控制基准根据地层稳定性 周围建 构 筑物的安 全要求分别确定 取最小值 2 爆破振动控制基准根据支护结构 边坡稳定性 周围建 构 35 53 筑物的安全性确定 5 3 11 当拱顶下沉 水平收敛速率达 5mm d 或位移累计达 100mm d 时 停止掘进 及时分析原因 采取针对性处理措施 5 4 监控量测方法 5 4 1 现场监测应根据设计文件的要求进行测点埋设 日常量测 和数据处理 及时反馈信息 并根据地质条件的变化和施工异常情 况 及时调整监控量测计划 5 4 2 现场测点读数应读三次 取其平均值 并详细记录 5 4 3 施工过程中应进行洞内 外观察 洞内观察可分开挖工作 面观察和已施工地段观察两部分 其内容如下 1 开挖工作面观察应在每次开挖后进行 及时绘制开挖工作面 地质素描图 数码成像 填写开挖工作面地质状况记录表和施工阶 段围岩级别判定卡 并与勘查资料进行对比 对已施工地段进行观 察 记录喷混凝土 锚杆和钢架等的工作状态 2 洞外观察重点应在洞口段和洞身浅埋段 记录地表开裂 地 表塌陷 边坡及仰坡稳定状态 地表水渗漏情况等 5 4 4 隧道净空收敛量测可采用收敛计 测点采用焊接或钻孔预 埋 5 4 5 拱顶下沉量测可采用精密水准仪和钢挂尺或全站仪进行 在隧道拱顶轴线附近通过焊接或钻孔预埋测点 测点应与隧道外监 测基点进行联测 5 4 6 地表沉降监测可采用精密水准仪 铟钢水准尺进行 基点 36 53 应设置在地表沉降影响范围之外 测点采用地表钻孔埋设 测点四 周用水泥砂浆固定 当采用常规水准测量手段出现困难时 可采用 全站仪量测 5 4 7 围岩内变形量测可采用多点位移计 多点位移计应钻孔埋 设 通过配套的设备读数 6 6 爆破设计 爆破设计 6 1 爆破总方案 本工程隧道长度较短 拟从进口单向掘进 隧道从进口方向进 洞 独头掘进 避免与隧道出口施工产生干扰 掘进时 类围 岩采用全断面法 IV 类围岩采用上下台阶法 V 类围岩采用台阶法 加临时支撑 在隧道开挖作业时 必须采取有效的控制爆破 以确 保施工安全 采用 YT24 型气腿式凿岩机钻孔 采用楔形掏槽的爆 破作业方式掘进 并控制循环进尺过长 避免产生的爆破有害效应 超过安全规程规定 本工程设计 类围岩循环进尺 3m IV 类 围岩循环进尺 2m 以内 V 类围岩循环进尺 1 5m 以内 如遇地层较 差时 爆破技术人员应及时根据现场情况修改爆破进尺及爆破参数 6 2 隧道施工方法与措施 隧道开挖采用钻爆法 其工艺流程见附图 以新奥法理论指导 施工 见钻爆法施工工艺流程框图 光面爆破 爆破器材采用 2 岩 石硝铵炸药 有水地段用乳化炸药 周边眼采用 25 光爆小药卷 装岩运输采用 ZL 50 装载机配合 25t 自卸式汽车运输 直接运至业 37 53 主指定的弃碴场 光面爆破参数 A 不耦合系数 合理的不耦合系数应使炮孔压 力低于岩壁动抗压强度 而高于动抗拉强度 通常 不耦合系数采 用 1 5 2 5 选用 1 7 B 光面炮眼间距 E 一般取炮眼直径的 8 15 倍 在节理裂隙比较发育的岩石中 应取小值 在整体性好的岩石 中 可取大值 选用 60cm C 最小抵抗线 W 光面层厚度或周边 眼到邻近辅助眼间的距离 是光面眼起爆时的最小抵抗线 一般它 应大于或等于光面炮眼间距 选用 80cm 炮眼布置图及爆破参数表 附后 光面爆破宜采用细药卷 起爆时注意以下事项 1 周边孔应该同时起爆才能保证光面爆破效果 2 起爆顺序为先掏槽孔 再辅助孔 辅助孔起爆后再起爆周边 孔 底孔 3 周边孔的底孔应该装一个粗药卷 以克服岩体挟制作用 4 为了减少超挖和降低工程造价 开挖过程中 加强断面量测 并及时处理个别欠挖部位 修整开挖断面 获得良好的经济效果 38 53 39 53 6 3 隧道开挖参数设计 6 3 1 施工方法及顺序 施工中严格按照设计要求 遵循新奥法施工原理 软弱地质洞 身开挖应坚持 短进尺 弱爆破 强支护 早衬砌的原则 加强施 工临时监控量测 确保施工安全 施工中如遇实际围岩类别与设计 资料不符及时与监理 设计部门联系调整施工方案 确保开挖安全 顺利进行 隧道中停车段 配电室等待隧道开挖成型后 再进行扩 挖 6 3 2 施工方法及顺序 1 掏槽孔 Q1 L r 式中 炮孔装药系数 取 0 9 L 孔深 LIII 3 2m LIV 2 2m LV 1 1m r 每米长度炸药量 r 0 78kg m 经计算 QIII 2 24kg 取 2 2kg QIV V 1 54kg 取 1 5kg 40 53 QV 1 19kg 取 1 1kg 2 辅助孔 QIII L r 0 8 3 1 0 78 1 93kg 取 QIII 1 9kg QIV V L r 0 8 2 1 0 78 1 31kg 取 QIV V 1 3kg QIV V L r 0 7 1 6 0 78 0 87kg 取 QIV V 0 9kg 3 光爆孔 通常为辅助孔的 1 3 1 4 取 QIII 0 6 QIV V 0 4kg QV 0 3kg 装 药 结 构 图 6 3 3 隧道开挖炮孔布置图 41 53 级围岩段开挖炮孔布置图级围岩段开挖炮孔布置图 42 53 级围岩爆破设计图 说明 1 本设计参数适用于 III级围岩全断面开挖 采用凿岩台车打眼 非电毫秒雷管光面爆破施工 周边眼采用小直径药卷间隔装 药 导爆索引爆 2 施工中应根据围岩变化情况不断调整修改爆破参数 3 图中尺寸均以厘米计 21 11 9 7 51 15 51 15 7 辅助眼 辅助眼 辅助眼 合计 内圈眼 周边眼 底板眼 辅助眼 辅助眼 扩槽眼 掏槽眼 眼别 引爆雷管 连接雷管 17 15 19 13 0 96 单孔装药量 kg 1 920 61993 215 1 92 1 92 1 92 15 41 29 15 13 17 4 4 4 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 0 6913 0 61311 169130 2 36 1 6 1 92 2 45 2 45 0 675 0 3 0 5 0 6 0 6 0 7 0 7 装药集中度 kg m 13 1 雷管数 个 眼数 个 4 4 4 11 23 37 193 5 3 2 3 5 3 5 眼深 m 17 19 1 21 9 7 5 1 段别 36 48 9 8 28 8 24 96 259 8 35 4 39 36 46 4 21 12 7 68 9 8 单段总装药 量 kg III级围岩全断面开挖钻爆参数 级围岩段开挖炮孔布置图级围岩段开挖炮孔布置图 43 53 1571 7 10 眼深 m 2 2 2 26 4 4 眼数 个 4 雷管数 个 4 6 装药集中度 kg m 0 7 0 7 0 6 单孔装药量 kg 1 54 1 4 1 2 单段总装药 量 kg 6 16 5 6 7 2 眼别 掏槽眼 扩槽眼 辅助眼 1 5 7 段别 IV级围岩正台阶法开挖上半断面钻爆参数 说明 1 本图为示意 图中尺寸以厘米计 本设计适用于IV级围岩正台阶法开挖光面爆破施工 2 周边眼采用D 25mm细药卷和导爆索间隔装药 表中周边眼药量含导爆索 3 本设计为初步设计 施工中应根据围岩变化情况不断调整修改爆破参数 8 10 9 11 11 2345 6 7 8 10 9 12345 6 7 217170 51 017内圈眼9 21313 1 7 0 6751 3517 55 75 71 眼深 m 2 2 2 2 2 2 216 6 8 9 7 5 3 眼数 个 雷管数 个 1 13 装药集中度 kg m 0 6 0 55 0 55 0 675 单孔装药量 kg 1 2 1 1 1 35 单段总装药 量 kg 3 6 5 5 7 7 9 9 8 8 6 0 21 6 85 9 260 51 06 0 280 30 64 8 7583 3 5 7 9 8 6 6 16 8 0 55 0 55 0 5 1 1 1 1 1 1 1 0 94 212120 51 012 底板眼 连接雷管 引爆雷管 11 1 合计 眼别 第一排眼 第二排眼 第四排眼 第三排眼 底板眼 连接雷管 第七排眼 第五排眼 引爆雷管 1 2 3 4 11 10 7 5 合计 周边眼 第六排眼6 9 1 内圈眼 段别 IV级围岩正台阶法开挖下半断面钻爆参数 周边眼10225250 30 615 2660 61 27 2辅助眼8 5511 级围岩爆破设计图 57 9 10 10 级围岩段开挖炮孔布置图级围岩段开挖炮孔布置图 44 53 眼别 掏槽眼 扩槽眼 辅助眼 辅助眼 连接雷管 周边眼 引爆雷管 段别 1 5 7 13 1 9 11 合计 眼别 第一排眼 第二排眼 第四排眼 第三排眼 第五排眼 段别 1 2 3 4 5 第六排眼6 9 345 6 7 15 辅助眼 底板眼 1 1 5 5 7 9 10 75 V级围岩超台阶分部开挖下半断面钻爆参数 说明 1 本图为示意 图中尺寸以厘米计 本设计适用于V级围岩台阶开挖保留核心土法开挖光面爆破施工 2 周边眼采用D 25mm细药卷和导爆索间隔装药 表中周边眼药量含导爆索 3 本设计为初步设计 施工中应根据围岩变化情况不断调整修改爆破参数 12120 56 61 10 55 16 1 8 0 6750 7411 84 49 185 16 95 1 1 86 140 30 334 62141 1 9 内圈眼 底板眼 连接雷管 引爆雷管 11 合计 1 10周边眼 11 13 12345 6 7 80 55 70 11 100100100 V级围岩台阶分部开挖上半断面钻爆参数 V级围岩爆破设计图 60 眼深 m 1 2 1 1 25 5 8 19 38 38 眼数 个 雷管数 个 1 12 装药集中度 kg m 0 4 0 4 0 4 0 4 0 4 0 3 单孔装药量 kg 0 48 0 44 0 44 0 33 单段总