749-郑西客专隧道施工关键工艺和技术

一、概述二、郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术三、结论郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术一、概述郑西客运专线合计新建隧道38座，总长约为77Km，占线路总长15.9%，隧道穿过黄土段落较长，总长约52Km。沿线隧道设计和施工具有以下特点和难点：1、隧道所处黄土地层性状复杂：沿线隧道所处黄土地层其黄土成因及类型、含水量、湿陷等级等各异，相关工程力学指标和工程特性差异较大；2、隧道开挖断面大：郑西线隧道开挖断面大幅度增加至164m2左右，为特大断面黄土隧道，国内外尚无类似的工程实例；3、数座隧道下穿高速公路和铁路，隧道施工应有效控制地面沉降、确保有关交通运营设施安全；4、全部隧道内铺设无碴轨道，要求隧道内线路有高度的平顺性，位于湿陷性黄土等软弱地层中的隧道基底应采用有效加固措施，严格控制工后沉降。郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术特点一、按100年使用年限设计隧道建成后，在预定的使用与维护条件下，隧道所有性能（安全性、适用性）均能满足100年的使用年限。实例1：已建成100年的滨洲线兴安岭隧道实例2：已使用40年的日本新干线隧道，目前状态完好郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术特点二、衬砌结构比传统形式更加合理单心圆拱，更适于围岩侧压力大的特点，墙脚圆顺连接，避免了应力集中，改善了结构受力。郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术特点三、强化隧道底部结构仰拱加厚或钢筋混凝土底版，以减小隧道底部运营病害。郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术特点四、强调初期支护的刚度采用型钢支护根据黄土的力学性质对地下水变化敏感的特性，对同一级围岩按含水量的大小分为3个亚类，支护亦相应变化。郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术特点五、细分围岩序号黄土含水量（%）特征支护参数1≤17天然含水量围岩稳定性好，按普通黄土隧道设计217～26土质变软，施工时仰拱可能积水围岩较稳定，仰拱开挖后喷砼封闭326～32水从钻孔中流出，若用手掌接触开挖面，手掌沾水。围岩稳定性差，按有水黄土设计支护郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术特点六、强化防排水措施4项措施保证隧道不渗不漏增加混凝土的密实度增设隧道中心排水沟“三缝”同时采用止水带、界面剂和嵌缝膏三道防水工艺隧道外纵环向盲沟系统郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术特点七、新型长大断面隧道开挖及支护技术设计采用了以双侧壁导坑法为代表的新型隧道开挖技术郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术特点八、新型隧道洞门；德国高速铁路隧道（缓解空气动力学效应）郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术特点八、新型隧道洞门；斜切式洞门二、郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术：

1、客专隧道洞口开挖及支护技术

2、长大断面隧道开挖及支护技术

3、耐久性混凝土衬砌施工

郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术1、客专隧道洞口开挖及支护技术（1）国内外洞口工程对比几点差异：国外隧道十分重视进洞前的准备工程，表现在：1）洞口开挖面的防护2）自然环境的保护3）施工场地工程实例郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术1、客专隧道洞口开挖及支护技术（2）国内外洞口工程对比郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术1、客专隧道洞口开挖及支护技术（2）国内外洞口工程对比郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术1、客专隧道洞口开挖及支护技术（2）国内外洞口工程对比郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术1、客专隧道洞口开挖及支护技术（2）国内外洞口工程对比几点差异：国外隧道十分重视进洞前的准备工程，表现在：1）洞口开挖面的防护2）自然环境的保护3）施工场地工程实例郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术1、客专隧道洞口开挖及支护技术（2）洞口开挖及支护关键技术洞口工程是隧道进洞、工期和安全的必要保证，承包商应给予必要的重视，做到：开挖前，做好洞口防排水系统洞口拉槽后，要做够坡面的防护、山体的稳定工程先超前支护、后开挖注意环境保护与文明施工常用方法之一：双侧壁导坑法（洞口）郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术2、长大断面隧道开挖及支护技术（1）大断面隧道施工技术——常用工法常用方法之一：双侧壁导坑法（洞内）郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术2、长大断面隧道开挖及支护技术（1）大断面隧道施工技术——常用工法常用方法之一：双侧壁导坑法（德国大型机械配套作业）郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术2、长大断面隧道开挖及支护技术（1）大断面隧道施工技术——常用工法常用方法之二：CRD郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术2、长大断面隧道开挖及支护技术（1）大断面隧道施工技术——常用工法常用方法之三：CD法郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术2、长大断面隧道开挖及支护技术（1）大断面隧道施工技术——常用工法郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术2、长大断面隧道开挖及支护技术（1）大断面隧道施工技术——常用工法常用方法之四：台阶法郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术2、长大断面隧道开挖及支护技术（1）大断面隧道施工技术——常用工法常用方法之四：台阶法常用工法的比较：

双侧壁CRDCD短台阶法造价高高较高低工期长长较长短施工难度复杂复杂较复杂简单适用条件V级、浅埋、偏压V级、浅埋、偏压IV级II、III级

郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术2、长大断面隧道开挖及支护技术（1）大断面隧道施工技术——常用工法小结：双侧壁、CRD、CD法以竖向分割开挖断面为前提，其分割方向与围岩重力场的方向一致，能有效地抑制支护大变形，是土和软岩地层的首选方法。郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术2、长大断面隧道开挖及支护技术（1）大断面隧道施工技术——常用工法

小结：台阶法以方便施工为前提，抑制支护变形的能力差，适应于荷载较小的硬岩地层，在软岩地层中使用施工风险较大。大断面隧道工程实践和教训：经验教训1：采用开挖方法不当，造成：大变形、大坍方经验教训2：二次衬砌滞后时间过长，造成：大变形、大坍方经验教训3：洞口边、仰坡防护措施不到位，造成洞口反复坍方郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术2、长大断面隧道开挖及支护技术（1）大断面隧道施工技术——经验教训郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术2、长大断面隧道开挖及支护技术（1）大断面隧道施工技术--经验教训之一工程实例一：设计CD法，施工台阶法（1）大断面隧道工程实践和教训：采用开挖方法不当，造成：大变形、大坍方郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术2、长大断面隧道开挖及支护技术（1）大断面隧道施工技术--经验教训之一工程实例二：设计CD法，施工台阶法（发生支护大变形）大断面隧道工程实践和教训：采用开挖方法不当，造成：大变形、大坍方郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术2、长大断面隧道开挖及支护技术（1）大断面隧道施工技术--经验教训工程实例二：设计CD法，施工台阶法（发生支护大变形、加固）大断面隧道工程实践和教训：采用开挖方法不当，造成：大变形、大坍方郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术2、长大断面隧道开挖及支护技术（1）大断面隧道施工技术--经验教训工程实例二：设计CD法，施工台阶法（发生支护大变形、继续加固）大断面隧道工程实践和教训：采用开挖方法不当，造成：大变形、大坍方郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术2、长大断面隧道开挖及支护技术（1）大断面隧道施工技术--经验教训工程实例二：设计CD法，施工台阶法（发生支护大变形、加固失效）大断面隧道工程实践和教训：采用开挖方法不当，造成：大变形、大坍方郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术2、长大断面隧道开挖及支护技术（1）大断面隧道施工技术--经验教训工程实例二：设计CD法，施工台阶法（发生坍方、冒顶事故）大断面隧道工程实践和教训：采用开挖方法不当，造成：大变形、大坍方郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术2、长大断面隧道开挖及支护技术（1）大断面隧道施工技术--经验教训大断面隧道工程实践和教训：采用开挖方法不当，造成：大变形、大坍方工程实例二：设计CD法，施工台阶法（坍方段被迫改明挖施工）郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术2、长大断面隧道开挖及支护技术（1）大断面隧道施工技术--经验教训工程实例三：设计CRD法，施工台阶法（发生支护大变形、加固后继续变形、拆换第3次）大断面隧道工程实践和教训：采用开挖方法不当，造成：大变形、大坍方郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术2、长大断面隧道开挖及支护技术（1）大断面隧道施工技术--经验教训工程实例四：从山顶俯视坍方后形成的坍槽大断面隧道工程实践和教训：二衬滞后时间过长，造成大坍方郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术2、长大断面隧道开挖及支护技术（1）大断面隧道施工技术--经验教训大断面隧道工程实践和教训：二衬滞后时间过长，造成大坍方工程实例四：坍方后破坏的管棚支护郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术2、长大断面隧道开挖及支护技术（1）大断面隧道施工技术--经验教训大断面隧道工程实践和教训：二衬滞后时间过长，造成大坍方工程实例四：

洞内坍体和破坏的支护郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术工程实例综述2、长大断面隧道开挖及支护技术（1）普通围岩（土）大断面隧道施工技术--经验教训1500合计6003实例四4008实例三2004实例二实例一费用（万元）工期延误图片5300郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术盲目采用台阶法、初期支护长时间暴露，必导致支护大变形、坍方，其后果是相当严重的。

小结客专大跨慎用台阶法！软岩衬砌要紧跟！2、长大断面隧道开挖及支护技术（2）黄土大断面隧道施工关键工艺和技术郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术弧形导坑法体现当今公路黄土隧道修建水平的工法基本原则：“先治水、短进尺、快支护、早封闭、仰拱紧跟”。2、长大断面隧道开挖及支护技术（2）黄土大断面隧道施工关键工艺和技术郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术弧形导坑法体现当今公路黄土隧道修建水平的工法2、长大断面隧道开挖及支护技术（2）黄土大断面隧道施工关键工艺和技术郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术关键工艺和技术：1）、人工配合机械开挖；2）、上弧导超前，留核心土，2步台阶落底；3）、初期支护采用型钢钢架；4）、预留变形量应根据黄土含水量确定；5）、隧道支护措施应考虑黄土含水量的影响；6）、应重视黄土垂直节理；7）、重视地表冲沟，陷穴对隧道工程的影响。关键工艺和技术：1）、人工配合机械开挖；2）、上弧导超前，留核心土，2步台阶落底；3）、初期支护采用型钢钢架；4）、预留变形量应根据黄土含水量确定；5）、隧道支护措施应考虑黄土含水量的影响；6）、应重视黄土垂直节理；7）、重视地表冲沟，陷穴对隧道工程的影响。关键工艺和技术：1）、人工配合机械开挖；2）、上弧导超前，留核心土，2步台阶落底；3）、初期支护采用型钢钢架；4）、预留变形量应根据黄土含水量确定；5）、隧道支护措施应考虑黄土含水量的影响；6）、应重视黄土垂直节理；7）、重视地表冲沟，陷穴对隧道工程的影响。关键工艺和技术：1）、人工配合机械开挖；2）、上弧导超前，留核心土，2步台阶落底；3）、初期支护采用型钢钢架；4）、预留变形量应根据黄土含水量确定；5）、隧道支护措施应考虑黄土含水量的影响；6）、应重视黄土垂直节理；7）、重视地表冲沟，陷穴对隧道工程的影响。2、长大断面隧道开挖及支护技术（2）黄土大断面隧道施工关键工艺和技术郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术实践表明：

弧形导坑法在近20年公路黄土大断面隧道修建中的应用是成功的。其施工关键工艺和技术对客专隧道具有重要的参考价值。我们面临的新问题是：客专黄土隧道开挖断面（163m2

）远远大于公路隧道（105m2

），是公路断面的1.5倍，弧形导坑法仍然适用吗？2、长大断面隧道开挖及支护技术（2）黄土大断面隧道施工关键工艺和技术郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术

隧道开挖次序图

设计推荐方法：双侧壁导坑法2、长大断面隧道开挖及支护技术（2）黄土大断面隧道施工关键工艺和技术郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术

隧道开挖次序图

设计推荐方法：双侧壁导坑法2、长大断面隧道开挖及支护技术（2）黄土大断面隧道施工关键工艺和技术郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术1)、开挖步骤：

6步开挖

隧道开挖次序图

设计推荐方法：CRD、CR法理论计算和分析（以CRD法为例）2、长大断面隧道开挖及支护技术（2）黄土大断面隧道施工关键工艺和技术郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术

隧道开挖次序图

CRD工法三维模型

侧壁导坑法是在黄土地层中修建大断面客专隧道最安全、最稳妥的方法，承包商在施工时应注意结合围岩特点研究该工法的关键工艺，吸收公路黄土大断面隧道施工经验，研究机械设备配套，研究多工作面的协调作业以及快速掘进技术。小结2、长大断面隧道开挖及支护技术（3）大型机械、设备快速施工技术—典型机械、设备配置表郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术

隧道开挖次序图

CRD工法三维模型

2、长大断面隧道开挖及支护技术（3）大型机械、设备快速施工技术—防水板安装

工艺郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术

隧道开挖次序图

CRD工法三维模型

第一步第二步2、长大断面隧道开挖及支护技术（3）大型机械、设备快速施工技术—防水板安装

工艺郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术

隧道开挖次序图

CRD工法三维模型

已完成的防水板已完成的防水板2、长大断面隧道开挖及支护技术（3）大型机械、设备快速施工技术—防水板安装

设备郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术

隧道开挖次序图

CRD工法三维模型

防水板安装设备示例2、长大断面隧道开挖及支护技术（3）大型机械、设备快速施工技术—衬砌钢筋安装设备郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术

隧道开挖次序图

CRD工法三维模型

钢筋安装设备示例2、长大断面隧道开挖及支护技术（3）大型机械、设备快速施工技术—衬砌钢筋安装设备（推荐设备）郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术

隧道开挖次序图

CRD工法三维模型

2、长大断面隧道开挖及支护技术（3）大型机械、设备快速施工技术—衬砌混凝土浇筑台车郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术

隧道开挖次序图

CRD工法三维模型

模板台车示例2、长大断面隧道开挖及支护技术（3）大型机械、设备快速施工技术—仰拱衬砌混凝土浇筑（推荐设备）郑西客专重点隧道施工关键工艺和技术

隧道开挖次序图