8组严寒冻土地区隧道开挖施工方案解析

1、严寒冻土地区隧道开挖施工方案严寒冻土地区隧道开挖施工方案小组8成员：黄熠。宋秋池，丁文豪，陈庆。陈友宏，童响内容提要内容提要一、冻土地区地质描述1.地质特征 2.地质对施工的影响二、冻土地区隧道施工要点1.施工原则 2. 施工方法3.施工设备 4. 注意事项 三、冻土地区隧道施工图片展示 四、冻土地区隧道施工案例分析冻土地区地质描述冻土地区地质描述冻土地区地质描述地质特征多年冻土工程地质条件的主要控制因素有平均地温，含冰量，多年 冻土上限等，这些控制因素再加上冻结层上水等水文地质条件极其组 合关系，决定了多年冻土工程地质条件1.年平均地温 性的重要指标，一般用年平均地温表示，即年较差为零深度处

2、的地温。 2.含水量 饱冰冻土及含土冰层、少冰冻土、多冰冻土称低含量冻土，富冰冻土， 饱冰冻土及含土冰层称为高含冰量土。 3.多年冻土上限 年冻土进行统计分析。4.不良冻土现象 通地面调查圈定。因此，可以通过优化线路平面位置加以避绕或合理 设置工程类别通过。但工程修建和活动会不可避免地改变地表水，地 下水径流条件和其他环境条件，诱发产生新的不良冻土现象。冻土地质对施工的影响冻土地质对施工的影响 1.多年冻土隧道施工工艺高原多年冻土隧道工程可借鉴的经验很少， 其核心在于尽量减少气温升高对冻土的影响，避免冻土融化压缩下沉 和冻胀力造成施工灾害和运营隐患。 2.冻土的抗压强度很高，其极限抗压强度甚至

3、与混凝土相当，冻土融 化后的抗压强度急剧降低，所形成的热融沉陷和下一个寒季的冻胀作 用常常造成工程建筑物失稳而难以修复。 3.含水的松散岩体和土体，温度降到0 是冻结状态的主要标志，水结成冰时，体积增加约9%,使土体发生冻 是冻结状态的主要标志，水结成冰时，体积增加约9%,使土体发生冻 胀，土冻胀时不仅原位置的水冻结成冰，而且在渗透力的作用下，水 分将从未冻区向冻结锋面转移并在那里冻结成冰，使土的冻胀更加强 烈。 4.土在冻结过程中由于水变成冰体积增大，并引起水分迁移、析冰， 土骨架位移，因而改变土的结构，在融化固结，从而引起局部地面的 向下运动，即热融沉陷。冻土地区施工要点冻土地区施工要点施

4、工原则1.最大限度采用机械化施工2.不追求单台设备最先进，力求设备间合理匹配 3.采用有轨运输 4.施工机械要与施工方法配套, 5.单机选型要考虑质量可靠高效、经济合理，维修方便，组合配套时6.选型配套要与进度要求相适应7.既要考虑高原机械工效降低，又要考虑设备配备 的富余系数不宜过 冻土地区隧道施工方法冻土地区隧道施工方法1.隧道施工爆破技术 隧道爆破的方案总体是：IV级围岩采用全断面爆破开挖方案，V级围岩采用正台阶 爆破开挖方案，炮眼的布置原则是：选择合理的掏槽方式和掏槽位置；周边眼按光面 爆破参数布置；布置好周边眼和掏槽眼后，在其之间均匀布置掘进眼 2.喷射混凝土支护技术 湿喷混凝土作为

5、一种成熟的施工支护技术在普通的山岭隧道中得到广泛的运用。但在 高海拔高寒的多年冻土地区铁路隧道施工中，高原高寒条件会对喷射混凝土支护施工 工艺产生较大影响。 通过对施工工艺、配合比、喷射工艺系统合理温度，抗冻和早强等添加剂合理的掺和， 工艺规程及技术条件、强度、抗冻融、与岩面的粘结强度等一系列试验。验证了湿喷 混凝土支护在高原多年冻土隧道施工中的可行性。 3.模筑衬砌混凝土施工工艺 高原多年冻土隧道模筑衬砌混凝土的施工有其特殊性。一方面，由于隧道地处高原多 年冻土区，在自然条件恶劣，高寒条件下，衬砌施工首先要解决的就是拌制合格的低 温早强耐久混凝土拌合物。另一方面，施工时既要保证混凝土浇筑所带

6、入的热量较小， 以使水化热温升对围岩冻土结构产生的破坏最小，又要保证混凝土浇筑后能在规定时 间内达到抗冻临界强度和拆模强度 4.防水隔热层施工工艺 隧道全断面设防水隔热保温层，铺设于模筑支护与二次模筑钢筋混凝土衬砌之间，结 构形式采用“复合防水板+隔热保温层+复合防水板” 构形式采用“复合防水板+隔热保温层+复合防水板”。主要施工设备主要施工设备注意事项注意事项 1.水泥选用。为了保证混凝土获取足够的早期强度，同时使混凝土具有较好 的可泵性，应优先选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，强度等级 的可泵性，应优先选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，强度等级32.5MPa 2.混凝土外加剂。根据混凝土需具备

7、低温、早强、耐久、耐腐蚀的要求，选 2.混凝土外加剂。根据混凝土需具备低温、早强、耐久、耐腐蚀的要求， 3.混凝土拌制及运输。采用集中搅拌站拌制混凝土，搅拌站设在保温大棚内， 为保证混凝土入模温度在10 为保证混凝土入模温度在102范围内。考虑运输过程中和运至工地后 泵送施工中混凝土热量损失，通过热工计算，确定混凝土出机温度应保证在 1315范围内。 4.混凝土浇筑。由于高原缺氧，应尽可能采用机械化施工，衬砌混凝土采用 泵送及衬砌模板台车施工。 5.施工缝及伸缩缝。用钢丝刷及除锈工具将基层混凝土表面的突出部分浆皮 及松软部分除掉，清除基层混凝土表面的污物，在上一环钢筋混凝土衬砌立 模时，通过铁

8、丝或钢筋将橡胶止水带一半固定在正确的位置，再将衬砌端头 板安装牢固，防止漏浆，灌注混凝土6.防水及隔热保温层. 缝有足够的强度和可靠的防水性。在保温板一面和复合防水板的PVC膜面上 缝有足够的强度和可靠的防水性。在保温板一面和复合防水板的PVC膜面上 均匀涂抹树脂胶，待胶风干不粘时，将保温板平整地粘贴在复合防水板上， 保证拼装平顺，轻压保温板，使其粘接牢固。风火山隧道洞身支护衬砌风火山隧道洞身支护衬砌风火山隧道结 构为复合式衬砌， 采用5 采用5层先后施工 的隧道支护衬砌结 构形式；首次采用 “防水板+隔热层 防水板+ +防水保护层”的 防水保护层” 防水保温结构形式。复合式衬砌复合式衬砌风火

9、山隧道洞内光面爆破效果风火山隧道洞内光面爆破效果为减少爆破后 爆生气体高温对 围岩的影响，周 边眼采取在装药 之间放置装有 Nacl盐水炮泥进 Nacl盐水炮泥进 行封堵炮孔水玻璃注浆保证山体结构水玻璃注浆保证山体结构对融冻泥岩 地质，用水玻 璃进行双液注 浆，首先稳定 山体结构，待 水玻璃与水泥 浆凝固后，再 谨慎开挖。冻土地区施工案例冻土地区施工案例青藏铁路风火山多年冻土隧道长1338m是世界 青藏铁路风火山多年冻土隧道长1338m是世界 上海拔最高的冻土隧道。多年冻土上11.8m， 上海拔最高的冻土隧道。多年冻土上11.8m， 冻土层厚达100150m，洞身全部位于冻土之中， 冻土层厚达100150m，洞身全部位于冻土之中， 在施工过程中充分把握冻土的工程性质，采用注 浆管棚，注浆锚杆，洞内光面爆破等开挖技术并 综合运用粗颗粒土换填