高速铁路隧道施工技术

高速铁路隧道施工技术

主讲老师：张俊儒主要内容：高速铁路隧道特点大断面隧道施工技术---钻爆法大断面隧道施工技术---机械开挖法防排水施工工艺仰拱施工工艺施工机械化配套·高速铁路隧道的最大特点就是开挖断面积大，因而施工难度大为增加……

结合京沪、武广高速铁路隧道认识！一、高速铁路隧道特点一、高速铁路隧道特点一、高速铁路隧道特点一、高速铁路隧道特点II级开挖面积为127.56m2，III级开挖面积为143.55m2，IV级开挖面积为150.00m2，V级开挖面积为158.05m2。一、高速铁路隧道特点隧道断面划分和开挖断面积（日本）划分开挖断面积(m2)说明标准断面大断面超大断面70~80100~120>140双车道有人行道的双车道车道与路面宽相同的三道一、高速铁路隧道特点何谓大断面？大断面隧道的分类：日本公路隧道断面划分的基准（2003年）通常断面大断面小断面净空宽度（m）8.5～12.512.5～14.03.0～5.0净空形状上部断面为单心园上半断面为三心园上半断面为单心园，侧壁为直墙净空纵横比约0.6以上约0.57以上约0.8以上净空断面积（m2）约40～80约80～100约8～16一、高速铁路隧道特点

国际隧协的断面划分划分净空断面积(m2)超小断面小断面中等断面大断面超大断面<3.03.0~10.010.0~50.050.0~100.0>100.0一、高速铁路隧道特点不论是哪种标准，我国高速铁路隧道都属于大断面或超大断面，因此要选择合适的施工方法！大断面隧道的施工要根据断面形状、隧道长度、工期、地质、周围环境等条件综合确定。要主要以下几点：地形、地质的特殊性，如洞口段、浅埋段、易变形地段的地质状况等；是否有限制条件，如对地表沉降的限制、地基承载力不足等；必要时与辅助工法配合；要尽量采用能避免围岩松弛的施工方法，如在泥岩或黄土中采用机械开挖；一、高速铁路隧道特点大断面隧道的施工要根据断面形状、隧道长度、工期、地质、周围环境等条件综合确定。要主要以下几点：应尽量使支护及早封闭，避免多次扰动围岩，控制初期初期支护位移、变形；施工组织的统一协调，在同一隧道中尽量减少工法的频繁转换；尽量采用机械化施工，提高作业效率，加快施工进度。一、高速铁路隧道特点从目前的施工技术水平看，适合大断面隧道的开挖方法主要有以下几类：一、高速铁路隧道特点二、大断面隧道施工技术---钻爆法1全断面法按照隧道设计轮廓线一次开挖成形的施工方法叫全断面法。该工法的特点是有较大的作业空间，有利于大型机械化配套作业，施工速度快，且工序少、干扰小，便于施工组织和管理。在高速铁路隧道中，全断面法主要用于I~II级围岩的单线隧道，在IV~V级围岩采用全断面法施工时，必须辅以辅助工法，如正面喷射混凝土，打设正面锚杆等。在双线铁路隧道中，由于开挖面积达120m2以上，受施工机械作业能力的限制，难以采用全断面法。二、大断面隧道施工技术---钻爆法1全断面法全断面开挖法的操作工序比较简单，主要有钻孔、爆破、出碴、支护、防水层铺设、衬砌和底板混凝土施工等。该方法的施工组织要求底板混凝土作业尽量超前，这是确保施工安全、质量和文明施工的重要做法。2台阶法台阶法是为了控制围岩变形而采用的纵向分部开挖法。它将结构断面分成两步或多步开挖，具有上下两个工作面或多台阶时有多个工作面开挖。其优点是灵活多变、适用性强。主要有以下几类：·导坑超前扩挖台阶法·多层台阶法·短台阶和超短台阶法·中隔墙台阶法·临时仰拱封闭台阶法二、大断面隧道施工技术---钻爆法二、大断面隧道施工技术---钻爆法导坑超前扩挖台阶法在开挖主洞之前，先用钻爆法快速掘进一个超前导坑，进行地质调查、排水以及围岩改良等作业，而后再次用钻爆法进行扩挖的一种施工方法。二、大断面隧道施工技术---钻爆法多层台阶法台阶长度一般不超过1.5倍洞径，通常用在单层台阶上半断面掘进的导坑尺寸较大、开挖面难以自稳的情况。由于在低强度的围岩中，整个开挖断面要分为三部开挖，故开挖造成的应力重分布的次数较多，而且台阶多，断面闭合的时间也加长。二、大断面隧道施工技术---钻爆法短台阶法短台阶法的长度约在15m，由于上、下断面的开挖面较接近，两个开挖面作业有干扰，而且存在上半断面出碴打乱开挖循环平衡的问题。上半断面的出碴可用斜坡道、皮带输送机、装载转运机等组合起来使用。二、三大断三面隧三道施三工技三术--三-钻爆三法超短三台阶三法超短三台阶三法的三长度三约在5~三8m，适三用于三膨胀三岩、三土质三围岩三需及三早封三闭的三断面三。超三短台三阶法三施工三时的三上、三下半三断面三的开三挖面三是同三时掘三进的三，出三碴也三是同三时进三行的三。二、三大断三面隧三道施三工技三术--三-钻爆三法中隔三墙台三阶法当开三挖面三地层三自稳三能力三较差三，上三台阶三开挖三后拱三脚支三承在三未开三挖岩三体上三的自三稳时三间较三短且三开挖三断面三跨度三较大三时，三可采三用中三隔墙三台阶三法，三通过三中隔三墙的三分载三作用三，可三减轻三两侧三拱脚三的压三力，三降低三地表三沉降三值，三以确三保施三工安三全。二、三大断三面隧三道施三工技三术--三-钻爆三法临时三仰拱三封闭三台阶三法临时三仰拱三封闭三台阶三法是三以控三制地三表和三洞内三下沉三为目三的，三在整三个断三面闭三合的三过程三中对三分部三开挖三断面三用临三时仰三拱闭三合的三方法三。中三国台三湾高三速铁三路某三隧道三就是三采用三此法三施工三的。二、三大断三面隧三道施三工技三术--三-钻爆三法3双侧三壁导三坑法双侧三壁导三坑法三主要三适用三于围三岩较三差、三开挖三断面三很大三的大三断面三隧道三。该三法工三序较三复杂三，导三坑的三支护三拆除三困难三，为三了稳三定开三挖工三作面三，经三常和三超前三支护三等辅三助工三法配三合使三用。一般三采用三人工三、机三械混三合开三挖，三人工三、机三械混三合出三碴。二、三大断三面隧三道施三工技三术--三-钻爆三法3双侧三壁导三坑法右图三为双三侧壁三导坑三法开三挖顺三序示三意图三，导三坑内三也分三为上三、下三两个三台阶三施工三，台三阶高三度的三确定三最好三以能三满足三小型三机械三施工三为原三则，三以提三高导三坑的三作业三效率三。二、三大断三面隧三道施三工技三术--三-钻爆三法3双侧三壁导三坑法右侧三导坑三安装三格栅三钢架中间三断面三上台三阶开三挖双侧三壁导三坑法三施工三的关三键在三于各三工序三的施三工质三量，三特别三是支三承钢三架的三连接三一定三要紧三密。二、三大断三面隧三道施三工技三术--三-钻爆三法4中壁三法中壁三法分三为中三隔壁三法（CD法）三和交三叉中三隔壁三法（CR三D法）三。CD法是三先开三挖隧三道的三一侧三，并三施作三中隔三壁墙三，然三后再三分部三开挖三隧道三另一三侧的三施工三方法三；CR三D法是三先开三挖隧三道一三侧的三一或三二部三分，三施作三部分三中隔三壁墙三，再三开挖三隧道三另一三侧的三一或三二部三分，三然后三再开三挖最三先施三工一三侧的三最后三部分三，并三延长三中隔三壁墙三，最三后开三挖剩三余部三分的三方法三。CD法CR三D法二、三大断三面隧三道施三工技三术--三-钻爆三法4中壁三法CD法施三工顺三序二、三大断三面隧三道施三工技三术--三-钻爆三法4中壁三法CR三D法施三工顺三序三、三大断三面隧三道施三工技三术--三-机械三开挖三法隧道三掘进三机（tu三nn三el三b三or三in三g三ma三ch三in三e，简三称TB三M）是三指岩三石隧三道全三断面三掘进三机，三是一三种集三掘进三、出三碴、三支护三和通三风防三尘等三多功三能为三一体三的大三型高三效隧三道施三工机三械。三具有三以下三优点三：作业三连续三，施三工效三率高三；开挖三轮廓三圆顺三、超三挖量三小，三可减三小支三护工三作量三；对围三岩扰三动小三，避三免因三爆破三振动三可能三引起三的围三岩松三动坍三塌，三施工三安全三性好三；使用三劳动三力少三，劳三动强三度低三，作三业环三境好三，有三利于三维护三作业三人员三的健三康。1掘进三机（TB三M）法三、三大断三面隧三道施三工技三术--三-机械三开挖三法1掘进三机（TB三M）法TB三M分为三开敞三式TB三M和护三盾式TB三M。开敞三式TB三M用于三围岩三较好三、强三度较三高的三岩石三，没三有较三大的三破碎三带、三断层三和地三下水三的地三质状三况，三一般三随开三挖在三刀盘三后部三施作三临时三支护三，然三后再三根据三需要三施作三二衬三混凝三土衬三砌。图为三秦岭三特长三隧道三施工三用的TB三88三0E型开三敞式TB三M。三、三大断三面隧三道施三工技三术--三-机械三开挖三法1掘进三机（TB三M）法护盾三式TB三M分为三单护三盾TB三M和双三护盾TB三M。单护三盾TB三M适用三于仅三仅能三自稳三、不三塌落三的软三弱围三岩，三衬砌三采用三预制三混凝三土管三片施三工。三单护三盾TB三M具有三全圆三的护三盾，三以防三止开三挖后三洞室三的掉三快、三落石三和局三部坍三塌，三避免三塌落三的岩三石砸三坏刀三具或三铲斗三。单三护盾TB三M掘进三时护三盾随三刀盘三一起三前进三，在三护盾三的保三护下三完成三隧道三掘进三、出三碴和三衬砌三作业三。由三于围三岩较三软，三不能三承受三巨大三的水三平支三撑力三，单三护盾TB三M刀盘三推进三时需三由已三完成三的衬三砌提三供顶三推力三，故TB三M的推三进和三衬砌三不能三同时三进行三。三、三大断三面隧三道施三工技三术--三-机械三开挖三法1掘进三机（TB三M）法双护三盾TB三M适用三于混三合地三层施三工，三即可三用于三软岩三，也三可用三于硬三岩。三双护三盾TB三M同样三具有三全圆三护盾三，使三其在三采用三必要三措施三的情三况下三，能三安全三穿越三软土三、沙三土地三层，三甚至三于断三层破三碎带三。因其三双护三盾构三造，三在较三坚硬三的围三岩中三掘进三时，三前护三盾与三刀盘三一起三向前三推进三，后三护盾三用两三边的三支撑三靴撑三紧在三岩石三上，三为刀三盘提三供顶三推力三。这三样因三掘进三所需三要的三顶推三力不三由已三完成三的衬三砌环三提供三，使三掘进三与管三片安三装可三同时三进行三，尽三快了三施工三进度三。三、三大断三面隧三道施三工技三术--三-机械三开挖三法2盾构三法盾构三实质三上就三是软三土掘三进机三。不三过它三既可三能是三机械三开挖三，也三可能三是人三工开三挖。三它既三是一三种施三工机三具，三又是三一个三强有三力的三临时三支撑三结构三。在三盾壳三的保三护下三，既三可进三行开三挖，三又能三进行三衬砌三。采三用盾三构施三工，三具有三不影三响地三面交三通、三没有三振动三、对三地面三邻近三建筑三物危三害较三小等三优点三。盾构三按掘三削面三的开三敞程三度可三分为三敞开三式盾三构、三封闭三式盾三构；三按掘三削地三层的三种类三可分三为硬三岩盾三构、三软岩三盾构三和复三合式三盾构三；按三盾构三机横三截面三的大三小可三分为三小型三盾构三、中三型盾三构和三大型三盾构三。三、三大断三面隧三道施三工技三术--三-机械三开挖三法2盾构三法敞开三式盾三构三、三大断三面隧三道施三工技三术--三-机械三开挖三法2盾构三法封闭三式盾三构三、三大断三面隧三道施三工技三术--三-机械三开挖三法2盾构三法复合三式盾三构三、三大断三面隧三道施三工技三术--三-机械三开挖三法2盾构三法大型三盾构三、三大断三面隧三道施三工技三术--三-机械三开挖三法3单臂三掘进三机法又称三为自三由断三面掘三进机三，与三全断三面掘三进机三最大三的不三同就三是可三以开三挖任三意断三面形三状的三隧道三，在三软岩三和小三断面三隧道三中得三到广三泛应三用。该机三配置三有自三动开三挖控三制装三置、三臂旋三转装三置、三自动三测量三装置三等。三开挖三中自三动测三量装三置隧三道提三供姿三态情三报，三改变三掘进三机的三姿态三进行三开挖三作业三。4铣挖三法铣挖三法是三通过三采用三一种三叫铣三挖机三的设三备，三安装三在任三何类三型的三液压三挖掘三机上三，高三效替三代挖三斗、三破碎三锤、三液压三钳等三通用三配置三，应三用于三隧道三掘进三机轮三廓修三整、三渠道三沟槽三铣掘三、建三筑物三拆除三、沥三青混三凝土三路面三铣刨三等多三个领三域，三适用三于多三种地三层。三图为三安装三在挖三掘机三上的三铣挖三头。三、三大断三面隧三道施三工技三术--三-机械三开挖三法四、三防排三水施三工工三艺1、隧三道防三水施三工流三程2、防三水板三铺设三工艺对初三期支三护的三渗漏三水情三况进三行检三查，三并采三取有三效措三施进三行处三理。三初期三支护三表面三平整三，无三空鼓三、裂三缝、三松酥三，并三用喷三混凝三土（三或砂三浆）三对基三面进三行找三平处三理。四、三防排三水施三工工三艺防水三板铺三设多三采用三无钉三（暗三钉）三铺设三法。三无钉三铺设三法是三先在三喷混三凝土三基面三上用三明钉三铺设三法固三定缓三冲层三，然三后将三防水三板热三焊或三粘合三在缓三冲层三垫圈三上，三使防三水板三无穿三透钉三孔。四、三防排三水施三工工三艺防水三板需三环向三铺设三，先三拱后三墙，三下部三防水三板应三压住三上部三防水三板。三相邻三两幅三接缝三错开三，结三构转三角处三错开三不小三于规三定值三。两幅三防水三板的三搭接三宽度三不应三小于10三0m三m（《客运三专线三铁路三隧道三工程三施工三质量三验收三暂行三标准》中规三定是三：防三水板三的搭三接宽三度不三应小三于15三cm，允三许偏三差为-1三0m三m）。防水三板之三间的三搭接三缝应三采用三双焊三缝、三调温三、调三速热三楔式三功能三的自三动爬三行式三热合三机热三熔焊三接，三细部三处理三或修三补采三用手三持焊三枪，三单条三焊缝三的有三效焊三接宽三度不三应小三于10三mm，两三条焊三缝间三留不三小于1.三5c三m宽的三空腔三作充三气检三查用三。焊三缝处三不允三许有三漏焊三、假三焊，三凡烤三焦、三焊穿三处必三须用三同种三材料三片焊三贴覆三盖。四、三防排三水施三工工三艺3、注三浆粘三贴防三水板三无损三整体三铺挂三技术隧道三开挖三净空三的不三平整三，不三可避三免会三存在三如图三所示三的情三况。三在这三种情三况下三将会三产生三两种三工程三缺陷三结果三：一三种是三二衬三混凝三土浇三注时三，防三水板三没有三发生三破坏三，造三成混三凝土三背后三存在三空洞三；另三一种三是防三水板三破坏三，造三成隧三道防三水系三统的三破坏三。注浆三粘贴三防水三板无三损整三体铺三挂技三术可三以从三根本三上消三除这三种情三况。三此法三的根三本思三路是三：与三常规三的防三水板三紧贴三初期三支护三不同三，让三防水三板紧三贴二三次衬三砌外三侧。四、三防排三水施三工工三艺防水三板铺三挂台三车图施工三步骤三示意三图四、三防排三水施三工工三艺铺设三防水三板组三合式三台车防水三板铺三设方三向示三意图四、三防排三水施三工工三艺3、关三键技三术注浆三粘贴三防水三板无三损整三体铺三挂技三术是三真正三意义三上的三机械三化防三水板三铺挂三技术三，但三要达三到理三想效三果，三必须三解决三以下三关键三技术三：（1）防三水板三铺挂三台车三的制三作防水三板铺三挂台三车要三能保三证对三防水三板进三行有三效支三撑，三保证三压注三浆液三时防三水板三不悬三垂，三同时三要保三证浆三液不三渗漏三。（2）注三浆技三术注浆三所用三浆液三要保三证合三理的三黏稠三度和三凝结三时间三，使三浆液三不太三稀也三不太三稠。三太稀三容易三渗漏三和凝三结后三收缩三形成三空隙三，太三稠则三不容三易保三证充三满空三隙和三流动三困难三。四、三防排三水施三工工三艺为保三证隧三道衬三砌工三程质三量，三高速三铁路三隧道三施工三中要三求仰三拱必三须分三段一三次性三整体三施作三。因三此，三为使三开挖三仰拱三底及三浇筑三混凝三土时三出碴三、进三料等三运输三工序三能平三行作三业，三需要三采用三仰拱三栈桥三施工三。五、三仰拱三施工三工艺栈桥三纵移三施工三工序第一三步：三栈桥三安装三就绪三，允三许各三种车三辆通三过，三准备三桥下三仰拱三作业三。第二三步：三桥下三仰拱三作业三，各三种车三辆正三常通三过，三桥上三桥下三互不三干扰三。五、三仰拱三施工三工艺第三三步：三仰拱三施工三结束三，坡三桥在三液压三油缸三作用三下升三起，三离开三地面三，同三时行三走轮三下降三，行三走轮三接地三后油三缸继三续伸三长，三行走三轮逐三渐将三整个三栈桥三撑起三。第四三步：三启动三行走三电机三，行三走轮三旋转三，带三动栈三桥向三前移三动。第五三步：三栈桥三行走三到位三后，三行走三轮支三撑油三缸收三缩，三等栈三桥完三全由三栈桥三桥墩三支撑三时停三止，三此时三放下三坡桥三，完三成栈三桥准三备工三作。五、三仰拱三施工三工艺栈桥三横移三施工三工序第一三步：三拔下三行走三轮定三位销三，水三平旋三转行三走轮三车架90三°。坡三桥升三起，三离开三地面三，同三时行三走轮三下降三触地三，将三整个三栈桥三撑起三。第二三步：三启动三行走三电机三，行三走轮三旋转三，带三动栈三桥横三向移三动，三移动三到位三后，三行走三轮收三起，三栈桥三桥墩三支撑三，放三下坡三桥，三完成三栈桥三准备三工作三。五、三仰拱三施工三工艺1、施三工机三械化三配套三原则施工三机械三要与三施工三方法三配套三；动力三选型三以电——液为三主；单机三选型三要考三虑质三量可三靠高三效、三经济三合理三、维三修方三便、三机械三设备三生产三能力三匹配三；引进三设备三要考三虑国三产化三的可三行性三，主三机零三配件三和易三损件三能及三时供三应。六、三施工三机械三化配三套2、机三械选三型配三套应三考虑三的技三术经三济指三标生产三性——指各三单机三组合三配套三后形三成的三生产三作业三线所三具备三的综三合性三能和三生产三能力三；可靠三性——指各三单机三在运三转过三程中三稳定三地保三持其三良好三的技三术性三能、三可靠三地在三规定三时间三和作三业条三件下三完成三工期三所要三求的三额定三功率三的能三力；安全三性——一是三指机三械本三身的三安全三运转三功能三；二三是指三机械三转动三时对三操作三人员三和周三围施三工人三员的三安全三保障三；六、三施工三机械三化配三套2、机三械选三型配三套应三考虑三的技三术经三济指三标耐久三性——指配三套机三组中三的各三单机三应经三久耐三用，三技术三寿命三应相三互匹三配；维修三性——便于三检查三维修三和保三养，三利于三配件三采购三和储三备；经济三性——应优三先选三用经三济合三理的三节能三型设三备；适应三性——指配三套设三备能三适应三多种三地质三条件三下不三同的三施工三方法三，能三满足三辅助三工法三的施三工需三要。六、三施工三机械三化配三套3、施三工机三械化三作业三线高速三铁路三大断三面隧三道的三施工三组织三一般三按照三开挖三运输三、喷三锚支三护、三防水三衬砌三三条三主要三作业三线进三行机三械配三套，三同时三搞好三注浆三加固三、仰三拱填三充、三通风三防尘三三条三辅助三作业三线的三机械三化施三工组三织。六、三施工三机械三化配三套3、施三工机三械化三作业三线开挖三运输三作业三线：三一般三采用三液压三钻孔三台车三、多三功能三钻孔三台架三、挖三掘机三、破三碎机三、皮三带输三送机三、装三载机三、自三卸汽三车等三。作三业流三程及三施工三装备三如图三。六、三施工三机械三化配三套3、施三工机三械化三作业三线开挖三运输三作业三线：三一般三采用三液压三钻孔三台车三、多三功能三钻孔三台架三、挖三掘机三、破三碎机三、皮三带输三送机三、装三载机三、自三卸汽三车等三。作三业流三程及三施工三装备三如图三。六、三施工三机械三化配三套钻孔三台车挖掘三机3、施三工机三械化三作业三线开挖三运输三作业三线：三一般三采用三液压三钻孔三台车三、多三功能三钻孔三台架三、挖三掘机三、破三碎机三、皮三带输三送机三、装三载机三、自三卸汽三车等三。作三业流三程及三施工三装备三如图三。六、三施工三机械三化配三套挖装三机破碎三机3、施三工机三械化三作业三线开挖三运输三作业三线：三一般三采用三液压三钻孔三台车三、多三功能三钻孔三台架三、挖三掘机三、破三碎机三、皮三带输三送机三、装三