铁路工程黄土隧道施工方法及施工工艺标准[全面]

1、中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 I 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 铁路工程黄土隧道施工方法及施工工艺标准铁路工程黄土隧道施工方法及施工工艺标准 目目 录录 1.工程概况2 1.1 工程概况.2 1.1.1 工程项目概况.2 1.1.2 工程地质、水文条件.2 1.1.3 编制依据.2 1.2 主要工程数量.2 1.3 工程特点、施工难点、重点.2 1.3.1 工程特点.2 1.3.2 施工难点、重点.2 2.黄土隧道专项施工方案 概况2 2.1 黄土隧道专项施工方案 总体概况.2 2.2 施工方案 的 安全性能 .2 3.专项施工工艺及主要施工方法2 3.1 主

2、要施工方法及施工工艺标准.2 3.1.1 施工测量.2 3.1.2 洞口工程.2 3.1.3 洞身开挖 .2 3.1.4 超前支护施工.2 3.1.5 初期支护施工.2 3.1.6 仰拱及铺底施工.2 3.1.7 防水板施工.2 3.1.8 隧道防排水系统施工.2 3.1.9 二次衬砌施工.2 3.2 重点部位及特殊的 施工技术保证措施.2 3.2.1 洞口浅埋段、土质围岩地段施工.2 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 II 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 4.方案 所需的 特殊机械、材料、劳力计划2 4.1 劳动力组织计划.2 4.1.1 项目总需求劳力计划.2

3、4.1.2 主要工装及检测设备.2 5.施工进度 计划及工期保证措施2 5.1 工期目标.2 5.2 施工进度 计划.2 5.3 进度 保证措施.2 6.质量保证措施2 7.施工安全保证措施2 8.特殊条件、环境下的 施工措施2 9.施工环保、水土保持和文物保护技术措施2 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 III 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 1 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 1.工程概况工程概况 1.11.1 工程概况工程概况 1.1.1 工程项目概况 新建隧道 5199.66 延长米/5 座,占管

4、段长度 的 40.9%,前岭隧道长 1807 米,是管段内控 制性工程; 1.1.2 工程地质、水文条件 1.1.2.1 工程地质条件 1)地层岩 地表为厚度 不等的 Q13 的 黄土质土,硬塑,局部可见成层分布的 姜石.本段下伏为 E 泥质粉砂岩及含砾砂岩,其下为 Z 细晶白云岩,细晶中晶结构,薄中厚层,夹有燧石条 带,产状较为稳定. 2)地质构造 测区位于华北地台南缘,具有典型的 地台双层结构：结晶基底和盖层.基底岩浆活动 频繁,变质变形强烈复杂.由于盖层厚度 差异较大 ,该段隧道仍有穿过基底地层及其构造 带的 可能. 3)地震动参数 地震动峰值加速度 为 0.10g,地震动反应谱周期 0

5、.45s. 4)不良地质及特殊岩土 黄土遇水易湿陷,该段表层饱和砂质黄土,可能会液化. 1.1.2.2 工程水文条件 1).地表水 本工区范围属黄河流域洛河水系,洛河为黄河一级支流,发源于陕西省洛南县,呈西东流 向,经洛南、卢氏、洛宁、宜阳、偃师等在偃师槐庙村与伊河相会,形成伊洛河,后经巩义 市神堤村汇入黄河,总流域面积 18881 千米 2,干流长 446.9 千米,河道平均比降 3.65%.洛 河卢氏县境内长 113 千米,控制流域面积 2425 千米 2,主河床平均比降 2.30%,本工区跨越 的 主要河流有洛河、范里河、文峪河等. 区域内河谷的 特点是落差大 ,水流急,弯曲度 大 ,峡

6、谷河段长,支流多,水量分布不均, 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 2 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 且随季节性变化很大 .经调查,旱季沟谷多水流小 甚至断流,洪水季节水量大 ,甚至出现 山洪,据当地老百姓讲,洪水期豫西大 峡谷水面将高于地面 2 米以上. 2).地下水 地下水类型主要为第四系孔隙水及基岩裂隙水,按其赋存空间及区内地层岩性及构造 可分为：可溶岩岩溶水、基岩裂隙水(含风化裂隙水和构造裂隙水)等类型,各地下水类 型的 主要特征详述如下： (1)岩溶水 分布于隧道可溶岩段,赋存于裂隙、溶隙及溶洞中,由于地层主要为白云石大 理岩, 岩溶裂隙及溶洞弱发育,岩

7、溶裂隙连通性稍差,岩溶水整体水量不大 . (2)风化裂隙水 主要赋存于强风化的 基岩裂隙中,岩体受风化影响而破碎,透水性较强,含水较均一, 水量总体较小 ,一般风化裂隙水在地表 030 米深较发育,出口附近花岗岩埋深较浅段 地层内的 裂隙水对隧道工程影响较大 . (3)构造裂隙水 赋存于构造破碎带之中,主要分布于沿线的 断层带附近及深部地区,随着深度 的 增 加,裂隙的 张开程度 及连通性逐步减弱,其含水性随之逐步降低,其含水性具有随深度 的 增加而减弱的 特点.深部主要为沿着部分张开构造裂隙或断层带脉状裂隙水. 1.1.3 编制依据 (1)铁路隧道工程施工质量验收标准TB 10417-200

8、3; (2)铁路隧道工程施工技术指南TZ 204-2008; (3)铁路黄土隧道技术规范Q/CR9511-2004; (4)铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南(TZ231-2007); (5) 新建铁路蒙西至华中地区铁路煤运通道三门峡至荆门段施工图. 1.21.2 主要工程数量主要工程数量 本工区隧道 5199.66 延长米/5 座,占管段长度 的 40.9%,前岭隧道施工长 1807 米,是管 段内控制性工程,各隧道起止里程、长度 见下表. 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 3 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 隧道工程统计表隧道工程统计表 各围岩级别长度 (米) 序

9、 号 名称起点里程讫点里程 长度 (米) 级级小 计 喷射砼 (万米 ) 衬 砌砼 (万米 ) 1 范里隧道 DK737+455DK738+12266766706670.751.89 2 中岭隧道 DK744+472DK744+95047847804780.581.12 3 前岭隧道 DK745+147 .97 DK746+9551807.03 1807.03018072.254.37 4 赵家庄隧 道 DK747+703 .51 DK748+455751.49752.4907520.931.73 5 文峪隧道 DK748+669 .86 DK750+1661496.14 1156.14340

10、1496.141.673.49 合计： 5199.664853405199.666.1812.6 1.31.3 工程特点、施工难点、重点工程特点、施工难点、重点 1.3.1 工程特点 (1)隧道总长 5199.66 米,其中级围岩 4859.66 米,级围岩 340 米,、 级围岩占 100%,多为黄土及砂岩地质,施工难度 大 ,安全风险高. (2)前岭隧道工期紧,不良地质有易发生坍方、冒顶、掌子面失稳、地表裂缝、掉块等. 位于管段中段,为控制工期的 关键. (3)根据工程地质条件调查和施工图描述,沿线 5 座隧道穿越黄土地质,其中范里隧道、 中岭隧道、前岭隧道穿越黄土地质较多,赵家庄隧道进、

11、出口及文峪隧道出口表层局部为 薄层黏质黄土 1.3.2 施工难点、重点 范里隧道、中岭隧道及前岭隧道进口洞身为黄土及砂岩地质,施工难度 大 ,安全风险 高,不良地质有易发生坍方、冒顶、掌子面失稳、地表裂缝、掉块等.前岭隧道位于管段 中段,工期紧,为控制工期的 关键. 2.黄土隧道专项施工方案黄土隧道专项施工方案 概况概况 2.12.1 黄土隧道专项施工方案黄土隧道专项施工方案 总体概况总体概况 隧道进出口段需优先施工预加固桩,待预加固桩达到设计强度 后,可进行洞口段开挖, 加强洞身及地表监控量测,以保证安全. 黄土隧道开挖应采用机械开挖或人工开挖,开挖时应尽量保护围岩,避免扰动或破坏围 中铁五

12、局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 4 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 岩完整性和稳定性.管段内隧道 V 级围岩黄土地层及软质岩段采用三台阶大 拱脚法,不良 地质地段采用中隔壁法,洞门浅埋偏压段采用交叉中隔壁法,出碴采用无轨运输方式运输, 即采用装载机配合自卸汽车装运施工. 隧道初期支护按新奥法组织施工.开挖后,以锚杆湿喷混凝土,钢筋网等为初期支护,并 辅以钢架、超前大 管棚(中管棚)、注浆小 导管等支护措施,对于软弱围岩地段,施工中采 用“短进尺、强支护、及时密贴、实回填、严止水、勤量测”等施工技术措施,并根据现 场监控量测结果及时修正设计参数、调整施工方案 和指导隧道施

13、工,确保隧道施工安全、 按期生产. 全隧均采用复合式衬砌,采用模板衬砌台车进行衬砌施工,每环衬砌长度 12 米,仰拱与 填充超前拱墙衬砌施工,超前长度 保持在 2 个衬砌循环长度 以上,混凝土在 5 号、6 号 拌合站集中拌制,砼输送车运输,输送泵送混凝土入模,振捣浇筑,衬砌施作的 合理时间根 据施工监测数据确定.洞内铺设重型轨道无砟道床. 2.22.2 施工方案施工方案 的的 安全性能安全性能 为了 预防在黄土中开挖隧道的 大 变形和坍塌问题,采用三台阶大 拱脚法,结合喷射 砼及时封闭开挖面,用超前小 导管支护、钢拱支撑、挂网、打锚杆等来加强土体强度 及 限制围岩应力重新分布,实施短开挖,快

14、循环来减少对土体的 扰动,是目前黄土隧道施工的 较完整的 方法. 3.专项施工工艺及主要施工方法专项施工工艺及主要施工方法 3.13.1 主要施工方法及施工工艺标准主要施工方法及施工工艺标准 3.1.1 施工测量 隧道正式施工前,根据贯通精度 要求进行隧道洞外洞内平面控制测量设计. (1)洞外平面和高程控制测量 洞外平面控制测量,集团公司测量队采用 GPS 测量复核设计院交桩,公司测量队会同项 目经理部测量组利用 GPS 控制点和实地地形情况进行布设精密控制网,并保证每个进洞 口附近测设不少于 3 个稳固的 导线点,复核无误后方可进行引线进洞的 测量工作. 洞外高程控制测量采用全站仪光电三角高

15、程测量方法或用精密水准仪测量,将各进洞 口水准基点联测,并在每个洞口设置 2 个水淮点. (2)洞内平面和高程控制测量 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 5 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 洞内平面控制测量采取布设主、副导线的 双导线形式,按三等导线布设,主副导线每 隔一定距离形成闭合环,以利于检查测量精度 ,测量仪器采用莱卡 402 全站仪. 洞内高程控制测量可在导线测量的 同时,用 S1 精密水准仪在洞内进行高程传递. (3)洞内施工测量 根据洞内导线测量成果,采用 J2 经纬仪与 S3 水准仪进行,中线测量以线路中线为准,水 平测量以内轨顶面为准,应注意区分隧

16、道中线与线路中线的 关系,施工中能够随时提供线 路中线与水平,以指导洞内断面开挖和衬砌施工.因隧道基本处于曲线上,因此洞内中线点 每 10 米一个,使用的 测量桩点必须稳固. 隧道中线和高程在使用中定期进行复测检查,检查中线点时,其点位横向较差不得大 于 5 米米,检查高程点时,往返测高程闭合差要符合水准测量的 规定.全部衬砌完成时进行 竣工测量,检查隧道限界,形成记录和正式资料. (4)测量工作要求 隧道洞外、洞内控制测量工作由公司和工区测量队完成,日常施工放样测量由工程队 技术室负责,并妥善保存测量资料.隧道进洞测量由项目部测量队完成,每开挖进尺 50 米, 由工区测量队进行一次复核测量.

17、 测量工作坚持复核制,各项计算,均应由两人独立进行,相互核对.测量记录要正规化,所 有测量必须有正式记录本,不准乱涂乱写,每次测量均应有主测人员签字.测量仪器经纬仪、 水准仪、标尺、光电测距仪、全站仪都应按规定周期进行检定和校正. (5)监控量测 隧道施工中把地表下沉量测、周边位移及拱顶下沉,量测项目贯穿全过程施工. 1)测点布置图及量测断面 A、洞内净空变化测点和拱顶下沉测点量测仪器、测试精度 、量测断面、间距测点 数量按表 2 进行,其测点布置如图 1 所示;地表沉降测点横向间距为 25 米.在隧道中线 附近测点应适当加密,隧道中线两侧量测范围不应小 于 H0+B,地表有控制性建(构)筑物

18、时,量 测范围应适当加宽.其测点布置如图 2 所示. B、净空变化测点和拱顶下沉测点应布置在同一断面上,测点布置时应避开钢架和脱 空回填处,将测点布置在两榀钢架之间.净空变化、拱顶下沉和地表下沉,量测项目的 测 点埋设必须设置在同一断面上. 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 6 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 量测仪器、测试精度 、断面间距、测点数量 水平净空变化拱顶下沉 围岩级别 断面间 距(米) 每断面测点 数量 量测仪器 测试 精度 每断面 测点数 量 量测仪器 测试 精度 30 1条水平测 线 1个测点 10 每台阶1条 水平测线 1个测点 5 每台阶1条

19、水平测线 收敛计 0.1米 米 1-3个测 点 水准仪、 收敛尺,钢 尺或全站 仪 0.51 米米 注：洞口及浅埋地段断面间距取小 值;台阶法施工特殊地段要求布设两条斜测线; 地表下沉量测测点纵向间距 隧道埋深与开挖宽度 纵向测点间距(米) 2.5BH02B 2050 BH02B 1020 H0B510 注：隧道埋深小 于 2B,属于浅埋地段.B隧道开挖宽度 . 拱顶下沉量测和净空变化量测的 测线布置示例 (a)(b) 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 7 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 地表沉降横向测点布置示意图 2)量测方法 A、时间要求.净空变化和拱顶下沉量测

20、布点应在开挖后至初喷前进行,若围岩出现变 化异常应尽早布设;初始读数在每次开挖后 12 小 时内取得,最晚不得迟于 24 小 时.监控 量测的 频率应根据测点距开挖面的 距离及位移速度 按表 3 确定.由位移速度 决定的 监控量测频率和由距开挖面的 距离决定的 监控量测频率之中,原则上采用较高的 频率 值.当出现异常情况或不良地质时,应增大 监控量测频率.在塑性流变岩体中,位移长期(开 挖后两个月以上)不能变化时,量测要继续到每月为 1 米米为止. 量测频率表 位移速度 (米米/d)量测断面距开挖工作面的 距离量测频率 5(01)B2次/d 15(12)B1次/d 0.51(25)B1次/23

21、d 0.20.5(25)B1次/3d 0.25B1次/7d 注：B 表示隧道开挖宽度 3 对于隧道浅埋段地表下沉和洞内监控量测要开始三天时,每天两次,后面位移速度 基 2.5 米 H0 基准点 45 B 量测范围 2.5 米5 米5 米 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 8 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 本稳定后,一天一次,并对量测数据进行分析,得出结论.量测时间持续到隧道二衬施工完成 后为止. B、洞内观察的 内容有开挖工作面观察和初支完成区段观察两方面,工作方法是通过 人工肉眼观察,对围岩的 变化、稳定及初支的 工作状态做一定的 初步判定,其目的 地 了 解和

22、记录掘进过程中掌子面围岩的 变化情况和初支的 稳定变化情况. 开挖面观察应在每次开挖放炮后进行一次,当地质情况无变化时,可每天进行一次,观察 后应绘制开挖面地质素描图、数码成像,填写开挖工作面地质状况记录表,并与勘察资料 进行对比.在观察中,发现地质条件恶化,应立即通知施工人员采取应急措施. 已施工地段观察,应记录喷射混凝土、锚杆、钢架变形和二次衬砌等工作状态.洞外观 察重点应在洞口段和洞身浅埋段,记录地表开裂、地表变形、边坡及仰坡稳定状态、地表 水渗漏情况等,同时还应对地面建(构)筑物进行观察. 3)水平净空收敛 A、根据围岩条件确定量测间距在隧道边墙上设置一对测点,并按规定量测频率进行 量

23、测.主要原理：每次测出两点间净长,求出两次量测的 增量(或减量),即为此处净空变化 值.读数时读三次,然后取其平均值,并按附表记录. B、测点埋设应稳固、安全(施工机械难以碰撞到),及时(开挖完成初喷后即进行),量测 点应凹入初支喷砼面,测点元件由钢筋加工而成,采用冲击电锤或风钻钻孔,埋入钢筋采用 直径不小 于 20 米米的 螺纹钢,前端外露钢筋与埋入钢筋焊接,直径不小 于 6 米米,加工 成 180弯钩或三角形钩.测点用快凝水泥或锚固剂与围岩锚固稳定,埋入围岩深度 不小 于 20 厘米,若围岩破碎松软,应适当增加测点埋入深度 .外露端头应低于喷层表面,点位埋 设好后,用纸壳或切割矿泉水瓶包裹

24、测点元件端部,复喷完毕后在测点处形成凹地. C、量测方法 检查预埋测点有无损坏、松动,并将测点灰尘擦净. 把净空收敛仪的 尺头及尺架挂钩分别固定在预埋测点孔内,选择合适的 尺孔,将 尺孔销插入,用尺卡将尺与联尺架固定. 调整调节螺母,记下钢尺在联尺架端时的 基线长度 与数显读数.为提高量测精度 , 每条基线应重复测三次取平均值.当三次读数极差大 于 0.05 米米时,应重新测试.每次开 挖后 12h 内取得初读数. 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 9 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 测试过程中,若数显读数已超过 25 米米,则应将钢尺收拢(换尺孔)重新测试,两组

25、平均值相减,即为两尺孔的 实际间距,以消除钢尺重孔距离不精确造成的 测量误差. 一条基线测完后,应及时逆时针转动调节螺母,摘下收敛仪,打开尺卡收拢钢尺,为 下一次使用作好准备. 4)拱顶下沉量测 A、采用精密水准仪和铟钢挂尺进行.主要原理：通过测点不同时刻相对标高,求出两 次量测的 差值,即为该点的 下沉值.读数时应该读三次,取平均值,并按附表记录.按规 定量测频率进行量测. B、在拱顶设置测点,点位埋设应稳固、安全(施工机械难以碰撞到),及时(开挖完成 初喷后即进行),量测点应凹入初支喷砼面,断面设置间距,拱顶下沉测点的 布设与水平 收敛基线应在同一断面上.预埋测点由钢筋加工而成,钢筋直径不

26、小 于 6 米米,前端加工 成 180弯钩或三角形钩.测点用快凝水泥或锚固剂固定在拱顶选定位置,埋入围岩深度 不小 于 20 厘米,若围岩破碎松软,应适当增加测点埋入深度 . C、量测方法：设置水准基点(水准基点选择在围岩稳定地段设置).量测时采用水准 仪、塔尺及钢卷尺,测出该点相对标高即可.每次开挖后 12h 内取得初读数.同一测点每 次量测必须采用同一基点. 5)地表沉降量测 A、采用精密水准仪、铟钢尺进行,主要原理：通过测点不同时刻标高,求出两次量测 的 差值,即为该点的 下沉值.其量测精度 为1 米米.当隧道埋深小 于 3 倍洞径时进行 量测,小 于 2 倍洞径时必须进行量测. B、基

27、准点应设置在地表沉降影响范围之外.测点采用地表钻孔埋设,测点四周采用水 泥砂浆固定.布点原则和量测频率按规定执行.当地表有建筑物时,应在建筑物周围增设 地表下沉观测点. C、量测方法：与拱顶下沉量测方法相似,采用精准水准仪和铟钢尺测出各沉降点标 高即可.在工程开挖前对每一个测点读取初始值.首次观测时,对测点进行三次观测(三次 差值小 于1 米米),取平均值作为初始值.量测过程中读数时各项限差宜严格控制,每个 测点读数误差不宜大 于 0.3 米米. 6)量测注意事项 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 10 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 A、监控量测布点应在喷砼前预埋

28、,测点布置时应避开钢架和脱空回填处,并保证布点 打入围岩,严禁将测点布在钢架上.及时进行测点的 布设,并做好保护,可采用桩点沿初支 边墙向内凹陷,防止破坏.如果测点被破坏,应在被破坏测点附近补埋,重新进行数据采集; 如果测点出现松动,则应及时加固,当天的 量测数据无效,待测点加固后重新读取初读数. B、测点布设以后,在测点位置用红色油漆做醒目标识.监控量测桩点上严禁悬挂重物. C、拱顶下沉和地表下沉量测基点应与洞内、外水准基点建立联系. D、各监控量测小 组须保证量测数据的 真实性、准确性和及时性,如实的 反应实际 变化情况,不得弄虚作假. E、现场监控量测与施工易发生干扰,必须紧密配合.施工

29、现场应及时提供工作面,创造 条件保证监控量测工作的 正常进行;监控量测工作也要尽量减少对施工工序的 影响.监 控量测元件的 埋设计划应列入工程施工进度 控制计划中. F、量测仪器设备在使用前和使用过程中必须进行定期的 检查、校对和率定.收敛仪 使用时调节螺母逆时针转动最大 范围不得露出螺纹.在收敛仪使用一段时间后应进行对 零校正,检查数显读数是否为零,若存在偏差,必须进行对零.收敛仪量测完成后,用棉纱擦除 灰尘并定期对钢尺擦涂机油,以防生锈. 7)收敛数据的 测取 洞内水平收敛、拱顶下沉量测的 初始读数应在本次开挖后 12h 内读取,最迟不得大 于 24h,且在下一循环开挖(爆破)前必须完成,

30、各项量测作业一般应持续到变形基本稳定后 23 周结束.正常掘进期间,量测的 频率原则上按下表规定的 频率进行量测. 量测频率(按位移速度 ) 位移速度 ( 米米/d)量测频率 52 次/d 151 次/d 0511 次/23d 0.20.51 次/3d 0.21 次/7d 量测频率(按距开挖面距离) 量测断面距开挖面距离(米)量测频率 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 11 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 (01)b,7 米2 次/d (12)b,714 米1 次/d (25),1435 米1 次/23d 5b,35 米1 次/7d 8)量测数据处理、信息反馈和相应

31、对策 量测数据的 处理方法主要是绘制收敛(累计收敛)值与时间(或量测次数)的 关系曲线. 依据曲线所反映的 数值判定隧道的 稳定状况.量测数据应在每次量测后立即进行绘制处 理,同时分析各量测项目之间变形对应情况 A、数据处理与回归分析 每次量测后及时进行数据整理.及时将各项量测情况填入记录中,根据量测结果将各点 各次读数绘成散点图,再根据散点图绘制水平收敛、拱顶下沉、地表下沉等初步的 时态 曲线,绘制位移与开挖面距离之间关系曲线. 根据初步时态曲线的 特征先选用某一曲线函数(如指数函数、对数函数、双曲函数 等)进行回归;将选定的 函数进行变换取代,使其变为线性函数形式,然后用一元线性回归 的

32、公式和方法求得该变换后的 线性函数的 关系 a 和 b,再将该系数代入取代公式,得到 原选定的 曲线函数的 系数,即最后求得的 回归曲线.如果选用的 该曲线函数的 剩余标 准离差不理想,则改用另一种曲线函数,再按上述步骤再行回归分析,从而对初步的 时态曲 线作滤波拟合处理,最后得到理想的 时间-位移曲线 u = f(t),然后计算该函数在时刻 t 的 一阶导数 du/dt 值,即为该时刻的 位移速率. 根据初步时态曲线特征进行回归分析.回归后的 时间位移曲线,预测可能出现的 最大 位移值和变化速度 ,以推算可以进行二次衬砌的 时间. B、围岩稳定性判断 、 根据位移-时间曲线形态和岩体的 流变

33、特性得知岩体破坏前的 变形曲线可以 分成三个区段： 、 基本稳定区,主要标志是变形速率不断下降,即变形加速度 小 于 0,即 d2u/dt 20 (下图区). 、根据回归后的 时间位移曲线,预测可能出现的 最大 水平收敛值 和最大 拱顶下沉量,并与控制值相比较. 、 根据回归分析,当变形达到某一时段后,变形速度 量呈下降趋势,即位移加速度 小 于 0 时,曲线如上图 b 和图 c 形状,说明围岩是稳定的 ,以推算围岩位移基本稳定时间, 即可以进行二次衬砌的 时间. 、 根据回归分析,当变形速度 呈不变趋势,即位移加速度 等于 0 时,说明围岩进入 异常蠕变,处于不稳定状态中,须发出警告,加强支

34、护系统. 、根据回归分析,当变形达到某一时段后,变形速度 呈增加趋势,即位移加速度 大 于 0 时,曲线如上图 aIII 区,说明围岩趋于坍塌危险状态.此时应采取如下措施： (a) 立即停止开挖加强支护岩层暴露面. (b) 通知指挥机构,现场监理,工地负责人,分析研究围岩及支护失稳原因,采取相应对策. 围岩位移极限值的 精确确定是非常困难的 ,围岩稳定性综合判断是很复杂的 也是很 重要的 ,根据有关规范、以往的 量测经验及查阅关宝树先生的 隧道施工要点集一 书,综合考虑后选定量测管理基准值为： 拱顶下沉管理基准值：级围岩 15 米米;级围岩 40 米米;级围岩 45 米米. 水平收敛管理基准值

35、：、级围岩均为 25 米米. C 控制围岩失稳的 对策 、对未支护的 围岩调整支护参数,如增设超前支护,增设钢架或加密钢架,加密系统 tt II I I II t uu 位移位移时间曲线时间曲线 a）岩体的变形曲线 （b）全断面开挖 （c）分部开 挖 u 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 13 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 锚杆增设钢筋网,加大 喷层厚度 等. 、改变施工方法,如增设临时仰拱等. 、对已作初期支护地段采取加密锚杆,挂网及复喷砼. 、与设计单位取得联系,提前作二次衬砌,二次衬砌改为钢筋砼.仰拱紧跟或仰拱超前. 、二次衬砌施作时间的 控制标准 (a)隧

36、道周边点的 径向位移速度 Vu Vu0.1 米米/d(跨度 小 于 10 米时) Vu0.2 米米/d(跨度 大 于 10 米时) (b)支护接触应力变化速度 VpVp5kpa/月 (c)变形量已达最大 变形量的 80%以上 D 变形管理系数 、允许最大 水平相对收敛值(%)和最大 拱顶下沉值(厘米)表 允许最大 水平相对收敛值(%) 允许最大 拱顶下沉值(厘米) 、变形管理系数 变形管理系数表 管理等级管理位移施工状态 III0(n/3)可正常施工 (n/3)0(2n/3)应加强支护 I0(2n/3)应采取特殊措施 埋深(米)围岩 级别5050300300500 0.10.30.20.50.

37、41.2 0.150.50.41.20.82.0 0.20.80.61.61.03.0 覆盖层厚度 (米)硬 岩塑性地层 10151225 500 以上612240 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 14 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 注：0实测变形值;n允许变形值 3.1.2 洞口工程 洞口及浅埋偏压段是施工安全控制的 重点部位、环节,应加强施工过程控制,施工 期间应先检查边、仰坡周围山体的 稳定情况,先清除松散体及不稳定土体,对地表裂缝应 提前处理;开挖后易失稳时,应采用先加固后开挖的 施工方法,严格控制洞口及浅埋、偏压 段施工开挖,施工开挖应不影响隧道地层及

38、边、仰坡稳定,并应避免大 开大 挖.施工过程 中应适当增加监控量测频率,加强对边、仰坡及浅埋段地表裂缝及变形监测.洞口段施工 应避开雨季,做好边仰坡绿化和植被养护,防止坍塌.隧道进出口设计有抗滑桩时优先施工 抗滑桩,抗滑桩施工方案 按照人工挖孔桩工艺施工,待预加固桩达到设计强度 后方可进 行洞口段开挖.洞口开挖前应在边仰坡开挖边缘 10 米外设置天沟,天沟在分界断面处应与 路基水沟顺接.施工按照图纸要求设置截水沟、土石方开挖、边仰坡加固、进洞施工、洞 口段衬砌的 顺序进行. 开刷土石方前,将洞口位置桩位放出,挖掘机开挖洞口土石方,土石方一起开挖到位,不 进行二次修边开挖,施工过程中加强对边、仰

39、坡的 观测,避免对洞门仰坡及边坡的 扰动. 洞口土石方开挖完后,立即进行洞口边仰坡喷锚防护,采用 22 带肋钢筋锚杆,8 钢筋网 片,喷射混凝土厚度 10 厘米.黄土地质进洞按贴壁进洞施工方法组织进洞,以下为切式洞 门贴壁进洞施工工序. ：截水天沟施工后,对洞门进行刷坡,然后施工洞口矮边墙、导向墙及边坡防护,将导 向墙与洞口防护连接成整体,在此防护的 基础上开挖后进洞.当坡面满足洞门设置条件时 可不刷坡,顺坡面掏槽设置导向墙. -1：开挖部台阶,开挖后设置 20 厘米厚网喷混凝土防护,采用单层 8 钢筋网(间 距 2020 厘米),22 砂浆锚杆(间距 1.51.5 米),一般地段长 5 米.

40、 -2：开挖部台阶,开挖后设置 20 厘米厚网喷混凝土防护,采用单层 8 钢筋网(间 距 2020 厘米),22 砂浆锚杆(间距 1.51.5 米),一般地段长 5 米. -3：开挖部台阶,开挖后设置 20 厘米厚网喷混凝土防护,采用单层 8 钢筋网(间 距 2020 厘米),22 砂浆锚杆(间距 1.51.5 米),一般地段长 5 米. -1：布置洞门段环向排水板,共三道,包括：洞门段与洞身交界处一道,洞门暗埋段沿 地面线距明暗边线 50 厘米斜向设置一道,外露部分中部竖向左右各一道. 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 15 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 -2：

41、布置纵向 HFPE107/96 双壁打孔波纹管(外包土工布),左右各一道,在暗洞排水管 位置,排水管出洞方向为下坡. -3：与土体接触部位铺设土工布、防水板,外露不小 于 0.3 米;从洞内反向出洞时将 暗洞土工布和防水板延伸到洞外,防水板衔接避开施工缝. -1：模板台车就位后安装外模板,灌筑混凝土. -2：拆除外模,在外露部位刷涂一层厚 1.5 米米厚的 水泥基渗透结晶型防水材料并 采用 30 米米的 米 10 水泥砂浆保护层. -3：剪去外露部分土工布和防水板,采用米 10 水泥砂浆灌筑洞口接触面以及洞口周 边裂缝,然后在洞口与土体接触线处涂刷水泥基渗透结晶型防水材料 2 遍封口. ：洞口

42、段绿化施工. ：进行洞内开挖施工. 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 16 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 3.1.3 洞身开挖 根据本线设计文件地质说明,本线隧道按新奥法原理组织施工,V 级围岩黄土地层 及软质岩段采用三台阶大 拱脚法,不良地质地段采用中隔壁法,洞门浅埋偏压段采用 交叉中隔壁法,V 级围岩深埋黄土地质段采用三台阶七步开挖法.隧道施工过程中开展 超前地质预测预报工作,以获取开挖面前方的 准确地质信息.隧道开挖采用光面爆破,严 格控制超欠挖,初期支护喷射混凝土采用湿喷工艺. (1)本线隧道黄土地质段都为 V 级围岩,采用三台阶大 拱脚法施工,具体施工工

43、 序为： 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 17 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 I-利用上一循环架立的 钢架施作隧道超前支护 1-开挖上台阶(含大 拱脚); II-施作上台阶初期支护(含大 拱脚); III-施作临时仰拱 2-开挖中台阶(含大 拱脚); IV-施作中台阶两侧初期支护(含大 拱脚),围岩为软质岩段时,中台阶也需 施作临时仰拱; 3-下台阶开挖; V-施作下台阶两侧初期支护; 4-开挖仰拱; VI-施作仰拱初期支护;VII-施做仰拱;VIII-仰拱填充;IX-根据量测结果分 析,待初期支护收敛后,利用衬砌模板台车一次性灌筑 IX 部二次衬砌(拱墙 衬砌

44、一次施作),施工工序横断面及纵断面见下图. 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 18 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 (2)当隧道围岩为 V 级围岩不良地质段(包括：浅埋偏压、地层稳定性差、软弱围岩地 下水发育、对沉降有严格控制要求等地段)时,采用中隔壁法施工,具体施工工序为： 1)I-利用上一循环架立的 钢架施作隧道超前支护; 1-左侧上部开挖;II-左侧上部初期支护; 2-左侧中部开挖;III-左侧中部初期支护; 3-左侧下部开挖;IV-左侧下部初期支护; 4-右侧上部开挖;V-右侧上部初期支护; 5-右侧中部开挖;VI-右侧中部初期支护; 6-右侧下部开挖;VI

45、I-右侧下部初期支护; 7-拆除中隔壁;VII-施作仰拱;IX-仰拱填充; 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 19 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 X-根据量测结果,待初期支护收敛后利用衬砌模板台车一次性灌筑 VIII 部二次衬 砌(拱墙衬砌一次施作),施工工序横断面及纵断面见下图. 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 20 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 (3)当隧道洞门段为浅埋偏压地段是,采用交叉中隔壁法施工,具体施工工序为： 1、(1)利用上一循环架立的 钢架施作隧道洞身、侧壁导坑纵向超前支护. (2)开挖部,同时,每循环进尺一次,掌

46、子面喷 8 厘米厚混凝土封闭(仅对 V 级 围岩) (3)施作部导坑周边的 初期支护和临时支护,既初喷 4 厘米厚混凝土,架立钢 架(包括导坑的 临时钢架),并设置锁脚锚杆. (4)钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度 . 2、(1)开挖部,同时,每循环进尺一次,掌子面喷 8 厘米厚混凝土封闭(仅对 V 级 围岩) (2)施作部导坑周边的 初期支护和临时支护,既初喷 4 厘米厚混凝土,架立钢 架(包括导坑的 临时钢架),并设置锁脚锚杆. (3)钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度 . 3、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. 4、在滞后于部一段距离后,开挖部并施作导坑周边的

47、初期支护和临时支护,步 骤及工序同. 5、开挖部.施作周边的 初期支护和临时支护,步骤及工序同. 6、开挖部.施作周边的 初期支护和临时支护,步骤及工序同. 7、逐段拆除靠近二次衬砌 68 米仰拱范围内中隔壁底部钢架单元,灌筑该段 VII 部 仰拱. 8、灌筑该段内 VIII 部隧底填充.并接长中隔壁临时钢架,使钢架底支撑于仰拱填充 顶面. 9、(1)根据监控量测结果分析,待初期支护收敛后,逐段拆除多余的 临时钢架. 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 21 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 (2)利用衬砌模板台车一次性灌筑 IX 部二次衬砌(拱墙衬砌一次施作),施工工

48、序 横断面及纵断面见下图. 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 22 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 (4)当围岩为 V 级围岩深埋黄土质地段,采用三台阶七步法施工,具体施工工序如下： 1、(1)利用上一循环架立的 钢架施作隧道超前支护. (2)弱爆破分部开挖部,同时,每进尺 1.22.0 米,V 级围岩地段掌子面喷 8 厘米厚混 凝土封闭. (3)分部施作部导坑周边的 初期支护,即初喷 4 厘米厚混凝土,架立钢架. (4)施作锁脚钢管. (5)钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度 . 2、(1)在滞后于部一段距离后,弱爆破左右交错开挖、部. (2)每进尺 1.22.0

49、 米,V 级围岩地段掌子面喷 8 厘米厚混凝土封闭. (3)导坑周边部分初喷 4 厘米厚混凝土,施作钢架,并设锁脚钢管. (4)钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度 . 3、(1)在滞后于部一段距离后,弱爆破左右交错开挖、部. (2)导坑周边部分初喷 4 厘米厚混凝土,施作钢架. (3)钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度 . 4、分台阶开挖部. 5、(1)开挖部. (2)隧底周边部分喷 4 厘米厚混凝土,施作钢架. (3)复喷混凝土至设计厚度 . 6、灌筑部仰拱及隧底填充(仰拱及隧底填充应分次施作). 7、根据监控量测结果,待初期支护收敛后,利用衬砌模板台车一次性浇筑部衬砌 (拱墙衬砌一次施作)

50、.施工工序横断面图、透视图、纵断面图、平面图见下图： 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 23 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 (1)三台阶七步开挖法施工工序横断面图(见下图) (2)三台阶七步开挖法施工工序透视示意图(见下图) 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 24 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 (3)三台阶七步开挖法施工工序纵断面示意图(见下图) (4)三台阶七步开挖法施工工序平面示意图(见下图) 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 25 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 3.1.4 超前支护施工 根据围岩地质

51、情况分别采取长管棚、中管棚、超前小 导管超前支护,超前管棚采用管 棚钻机施做,施做前应先做好护拱或导向墙.超前注浆小 导管采用风钻钻孔,由注浆泵注浆. (1)大 管棚施工 1)大 管棚施工工艺见下页图“大 管棚施工工艺图”. (2)施工方法 隧道进出口段采用大 管棚超前支护,大 管棚采用地质钻机成孔,注浆泵注浆,外插角为 13. 施工准备：开挖至管棚施作空间位置时,预留钻机作业平台,安设导向架及导向管,施作 导向墙(套拱),搭设作业平台架并固定牢固. 成孔：采用水平地质钻机,从导向管内钻孔. 安设：由机械顶进,钢管节段间用丝扣连接;顶进前先进行管节加工采用不同长度 规 格,相邻交替错接安装.管

52、棚顶到位后,钢管与导向管间隙用米 40 砂浆堵塞严密,堵塞时设 置进浆孔和排气孔. 注浆：注浆压力为 0.52.0 米 pa,当排气孔流出浆液后,关闭排气孔,继续注浆,达到设 计注浆量或注浆压力时停止注浆,施工过程中,为了 防止注浆过程中发生串浆,每钻完一个 孔,随即就安设该孔的 钢管并注浆,然后再进行下一孔的 施工. 施工准备 搭设钻机平台 拌制浆液 钻机安装调试 套管跟进钻孔 退出钻杆、钻头 接长钻杆及套管 钢管外露端封堵焊接注浆嘴 压注水泥浆 设备进场 管棚钢管加工 结 束 架立拱架、预埋导向管 浇筑导向墙（架） 洞外试机 经纬仪、水平仪校正钻杆方向 钻孔方向角度控制 逐节安装钢管 取出

53、套管 下 一 根 管 棚 施 工 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 26 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 大 管棚施工工艺图 (2)超前小 导管支护施工 1)超前小 导管施工工艺见下图. 孔位检查 测量导管孔位 钻孔 注浆设备就位调试 注浆配置 注浆参数试验 注浆设计 安设导管 喷射混凝土封闭注浆面 效果检查 导管注浆 导管预制加工 是 否 否 是 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 27 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 超前小 导管施工工艺图 2)施工方法 采用风钻钻孔,用锤击或钻机将小 导管顶入,注浆泵注浆. 3)施工技术措施 小 导管

54、的 纵向搭接长度 不小 于设计,外插角满足规范要求,与线路中线方向大 致 平行.孔位钻设偏差不超过 10 厘米,孔眼长大 于小 导管长,钢管顶入长度 不小 于管长的 90,用高压风将管内砂石吹出. 3.1.5 初期支护施工 支护类型主要有：砂浆锚杆、中空注浆锚杆、钢筋网、喷射混凝土、钢支撑、格栅 钢架等. (1)砂浆锚杆 钻孔使用简易开挖台车,YT-28 凿岩机钻眼;锚杆预先在洞外按设计要求加工制作,施工 时锚杆钻孔位置及孔深必须精确,锚杆要除去油污、铁锈和杂质.按设计要求钻凿锚杆孔 眼,达到标准后,用高压风清除孔内岩屑,用注浆泵注浆,然后将加工好的 杆体打入孔内,并 将锚杆与钢筋网联为整体.

55、 “砂浆锚杆施工工艺流程”见下页图. 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 28 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 砂浆锚杆施工工艺流程图 施工工艺说明： 1)钻孔：采用 YT-28 风钻. 孔位偏差不大 于 10 米米,孔深偏差不大 于 50 米米,采用“先注浆后安装锚杆”的 程序施工,钻头直径大 于锚杆直径 15 米米. 2)安装：系统锚杆在围岩开挖和初喷混凝土后打设,钻孔时确保孔口岩面平整,使岩面 与钻孔方向垂直,局部随机锚杆的 孔轴方向与可能滑动面的 倾向方向相反,其与滑动面 的 交角大 于 45,间距 1.01.5 米,梅花形布置.锚杆注浆后,在砂浆凝固前,不敲击、碰 撞和拉拔. 3)质量检查：注浆密实度 试验：选取与现场锚杆直径和长度 、锚孔孔径和倾斜度 相同的 锚杆和塑料管,采用与现场注浆相同的 材料和配比拌制的 砂浆,并按现场施工相 同的 注浆工艺进行注浆,养护 7 天后检查其密实度 . 中铁五局蒙华铁路工程 15 标二工区 黄土隧道专项施工方案 29 蒙华铁路工程 15 标项目经理部 4)拉拔力试验：每 300 根锚杆中抽查 3 根进行拉拔试验.砂浆锚杆