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1、隧道施工,中铁二十局集团公司 姚念军 二OO五年十月,隧道施工技术,1.隧道作业 1.1 辅助工法,辅助施工措施较多，常用的有以下数种： (1)环形开挖留核心土 (2)喷射混凝土封闭开挖工作面 (3)超前锚杆或超前小导管支护 (4)超前小导管周边注浆加固地层 (5)设置上半断面临时仰拱 (6)深孔注浆加固地层 (7)长管棚超前支护或注浆加固地层,隧道施工技术,(8)用特殊地层的冻结法加固地层 (9)用水平旋喷法超前支护 (10)地面锚杆或高压旋喷加固地层 (11)降低洞内、洞外地下水位 (12)洞内超前水平降排水,隧道施工技术,其中注浆加固地层和超前小导管支护是最常用的辅助施工措施，但实施时应
2、注意： (1)注浆设计应以满足施工工序为主，以从开挖到施喷昆凝土的时差作为注浆设计原则，取消为了增加围岩承载力而进行注浆的设计原则围岩的固结强度和时间要满足施工工序的顺序要求，以便提高施工速度，降低工程造价 (2)长管棚超前支护，在穿越公路、铁路等相对较短的隧道施工中具有明显的防塌限沉作用，但在相对较长的隧道(如多循环管棚)和含水地层施工中，由于施作管棚形成的过水通道以及多次扰动地层等原因，对限制沉降所起的作用不大，反而增加沉降(已通过实测得到证实)，应多考虑小导管超前支护及其他辅助措施的综合应用，以提高施工速度，降低工程造价目前，公路隧道设计中洞口段长管棚应用太多，穿越结构的管棚直径过大(目
3、前来说大于300600mm是不合理的)，值得商讨,隧道施工技术,1.2、隧道开挖,隧道开挖应根据采用的施工方法、施工机械，选择开挖方式和步骤，确定合理循环进尺及施工速度，保持各工序相互协调，确保施工安全和工程质量满足施工进度要求。,隧道施工技术,开挖作业的规定,1、开挖断面尺寸应符合设计要求，开挖轮廓线宜采用有效的测量手段进行控制。 2、开挖作业必须保证安全。采用钻爆法开挖时宜减少对围岩的扰动，开挖面及未衬砌地段应随时检查，险情应及时处理。开挖工作面与衬砌之间的距离应在确保施工安全并力求减少施工干扰的原则下合理选定。,隧道施工技术,3、开挖不得危及衬砌、初期支护及施工设备的安全。 4、施工期间
4、应作好量测、地质核对和描述，并根据实际情况提出变更意见，修改开挖方法和参数。,隧道施工技术,隧道开挖断面,隧道开挖断面应以衬砌设计轮廓为基准，考虑预留变形量、测量贯通误差和施工误差等因素适当放大。 1、预留变形量可根据围岩级别、隧道宽度、埋置深度、施工方法和支护情况等条件，采用工程类比法确定。当无类比资料时，可按表1采用。 2、隧道的允许施工误差宜为5。,隧道施工技术,表1预留变形量(),隧道施工技术,隧道超欠挖的规定,隧道的允许超挖值应符合下表的规定。 隧道允许超挖值() 注：本表适用于炮眼深度不大于3.0m的隧道。炮眼深度大于3.0m时，可根据实际情况另行规定。,隧道施工技术,隧道超欠挖的
5、规定,隧道不应欠挖，当围岩完整、石质坚硬时，允许岩石个别突出部分（每1不大于0.1）侵入衬砌。对整体式衬砌，侵入值应小于衬砌厚度的1/3，并小于10；对喷锚衬砌不应大于5；拱脚和墙脚以上1m范围内严禁欠挖。,隧道施工技术,光面爆破参数,隧道施工技术,预裂爆破参数,隧道施工技术,爆破参数说明,1、表中所列参数适用于炮眼深度1.03.5m，炮眼直径4050，药卷直径2025； 2、当断面较小或围岩软弱、破碎或对曲线、折线开挖成行要求较高时，周边眼间距E应取较小值； 3、周边眼抵抗线W值在一般情况下均应大于周边眼间距E值。软岩在取较小E值时，W值应适当增大； 4、E/W：软岩取小值，硬岩及断面小时取
6、大值； 5、表列装药集中度q为2号岩石硝铵炸药，选用其它类型炸药时，应修正。,隧道施工技术,周边眼装药结构,常用的周边眼装药结构有小直径连续装药、间隔装药、导爆索装药和空气柱状装药（装药结构示意图见隧规附录C）。一般情况下宜选用小直径连续装药或间隔装药结构；当岩石很软时，可采用导爆索装药结构；当眼深不大于2m时，可采用空气柱状装药结构。,隧道施工技术,钻眼作业,钻眼作业应符合下列规定： 炮眼的深度和角度应符合要求。掏槽眼眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5；辅助眼眼口排距、行距误差均不得大于10；周边眼眼口位置误差不得大于5，眼底不得超出开挖断面轮廓线15。 当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调
7、整炮眼深度，使周边眼和辅助眼眼底在同一垂直面上。 钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查并做好记录，对不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后方可装药。 当采用凿岩台车开挖时，对钻眼的要求，可根据台车的构造性能结合实际情况另行规定。,隧道施工技术,1.3 装碴运输,隧道施工中的装碴运输应根据隧道的断面大小、施工方法、机械设备及施工进度等要求综合研究，制定可行方案。 双线隧道，独头坑道掘进长度在3000m以下时可采用无轨运输。单线隧道，长度在1000m以下时，宜采用无轨运输；长度大于1500m时，宜采用有轨运输。 施工中宜采用仰拱先行的方法，改善洞内环境，提高运输效率。,隧道施工技术,装喳设备,单线隧道采用
8、无轨运输时，宜采用轮式正铲侧卸装载机等小型装碴设备。当隧道开挖长度大于500m、采用立爪式轨行装岩机时，在距开挖工作面7080m范围内应铺设轨道，轨枕可采用120型槽钢代替，并应与钢轨焊接成整体。,隧道施工技术,ITC312 隧道挖掘机,隧道施工技术,1.4 隧道支护,隧道施工，必须配合开挖及时支护，保证施工安全。 隧道支护应采用喷锚支护，根据围岩特点、断面大小和使用条件等选择喷混凝土、锚杆、钢筋网和钢架等单一或组合的支护形式。 当开挖工作面不能自稳时，应根据具体地质条件进行超前支护和预加固处理。,隧道施工技术,RPJ喷射砼机器人,隧道施工技术,隧道围岩稳定性判别,净空变化速度小于0.2mm/
9、d时，围岩达到基本稳定。 在浅埋特别时特浅埋地段，以及膨胀性和挤密性围岩等情况下，应采用其他指标判别。 根据位移时态曲线的形态来判别： 当围岩位移速率不断下降时（d/dt0），围岩趋于稳定状态； 当围岩位移速率保持不变时（d/dt=0），围岩不稳定，应加强支护； 当围岩位移速率不断上升是（d/dt0），围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。,隧道施工技术,2.施工机械,隧道施工前应对所用机械设备选型，做到配套合理，充分发挥施工机械的综合效率，提高机械化施工水平。隧道施工机械配套，应根据隧道长度、断面大小、辅助坑道设置、地质条件、施工方法及其可能变化情况、工期要求，结合现有机械设备条件等
10、因素综合考虑，按有轨和无轨两种运输机械化配套模式，选择生产能力相匹配，工作状态相适应，能满足施工要求的机械设备，组成挖装运、衬砌、喷锚、辅助作业等4条基本作业线。对机械设备进行选型、配套时，应同时考虑操作者劳动强度和劳动条件的改善，减少作业场所环境的污染。,隧道施工技术,2.1 施工机械的选型,挖、装、运机械化作业线的选型应符合下列要求： 1 单线隧道采用全断面法施工时，挖、装、运机械应协调配套，宜使用大容量装碴机械、大容量矿车或自卸汽车及其配套的转载、卸载设备； 2 双线或多线隧道采用全断面开挖或分部开挖时，宜采用大型装运机械出碴，无轨运输机械设备配套； 3 断面较小的辅助坑道开挖时，宜采用
11、轻型钻孔机具、轨行式的装运机械设备配套。,隧道施工技术,a.有轨运输施工机械,1、当采用全断面法开挖时，钻孔可采用臂式液压凿岩台车，单线隧道可采用门架式凿岩台车；中长和短隧道也可采用多功能台架，支架式风钻钻孔。装碴宜采用李爪、蟹爪式装岩机，也可采用内燃装载机、挖掘机。电瓶车或内燃机车牵引梭式矿车出碴。,隧道施工技术,2、当采用正台阶法开挖时，上台阶钻孔可用支架式风钻，下台阶钻孔宜用二臂台车，中长、短隧道也可使用多功能台架，支架式风钻钻孔；装渣宜采用立爪、蟹爪式装岩机也可采用装载机。电瓶车牵引梭式矿车出碴。 3、仰拱开挖可采用带有浮放道岔的移动式仰拱作业平台，避免与洞内其他作业干扰。,隧道施工技
12、术,采用梭矿出碴,隧道施工技术,b.无轨运输施工机械,1 双线或多线隧道中采用“无轨”施工机械设备时。全断面或大断面开挖宜采用臂式液压凿岩台车钻钻孔。当采用上、下半断面等分部开挖时，宜选用二臂台车钻孔，也可以采用台架式风钻钻孔；装碴可用大斗容量的内燃装载机，清底及挖仰拱可用反铲挖掘机。运渣可采用内燃、大载质量、柴油带净化装置的自卸汽车。装运机械宜选用轮胎回转式装载机和双向行驶的翻斗车。 2 在开挖装运作业中，可用“无轨”的装载机和“有轨”的侧卸矿车组成混合式配套机械设备。,隧道施工技术,c.辅助坑道施工机械,1、平行导坑和横洞断面较小时，宜用支架式风钻钻孔，立爪式装岩机装渣，电瓶车牵引梭式矿车
13、出渣；断面较大（2030），或由平导、横洞进入正洞开挖工作面时，可选用二臂、三臂液压凿岩台车钻孔，立爪式装岩机装入梭式矿车或装载机装矿车，电瓶车或内燃机车牵引出碴。,隧道施工技术,2、斜井的钻孔应以支架式风钻为主，装渣宜用耙斗式装碴机，运碴宜用大容量侧卸式矿车或胶带输送机，也可用箕斗、串车。提升应以大型提升机为主。 3、竖井的钻孔应以风钻为主，装碴宜用抓岩机，运碴可用提升吊桶或罐笼。地面应安装三角架或井字型塔架，井筒应安装悬吊设备。,隧道施工技术,2.2.衬砌机械化作业线的选型要求,1 隧道衬砌作业时，中长隧道可采用平移式全断面衬砌模板台车；长隧道和特长隧道宜选用穿行式衬砌模板台车。短隧道可使
14、用万能杆件拼装台车和组合钢模板。,隧道施工技术,2 采用全断面衬砌模板台车作业时，应采用混凝土输送泵、洞外搅拌站，配备搅拌运输车等配套机械设备，使混凝土拌合、运输、灌筑全过程组成流水作业线，不间断施工。,隧道施工技术,3 混凝土拌合站的生产能力应能适应衬砌的需要，并必须采取自动计量。混凝土运输宜采用轨行式混凝土输送罐车、电瓶车或汽车轮胎式混凝土输送罐车。混凝土灌筑应采用输送泵，其输送能力，单线隧道宜选用30m/h，双线隧道宜选用60m/h。隧道仰拱灌筑宜采用仰拱作业平台，实现仰拱超前，减少与洞内其他工序的干扰。,隧道施工技术,采用作业台架铺设防水板,隧道施工技术,隧道衬砌台车,隧道施工技术,2
15、.3.喷锚机械化作业线选型要求,1 喷射混凝土应选用粉尘小的或湿喷机，生产能力不宜小于5m/h。喷射混凝土机械宜选用集装料、配料和喷射于一体的喷射三联机及与其配套使用的喷射混凝土机械手。 2 骨料的拌合宜选用强制式混凝土搅拌机。 3 运送湿喷料可采用混凝土输送罐车，干料的输送可采用轨行侧卸式矿车或翻斗车。 4 锚杆钻孔可采用锚杆钻机、台车或风钻。,隧道施工技术,2.4.辅助作业线机械选型要求,1 空压机宜选用供风量为20m/min的电动空压机，当隧道工作面多，需要供风量大，可增选40m/min电动空压机搭配使用，当需要供风量较小时，宜选用10m/min电动空压机洞外供风方式，减少洞内风力损耗。
16、,隧道施工技术,2 中长及以上隧道主通风机应视需要风量选用大功率、大直径、低噪声的轴流式通风机、子午线通风机、离心式通风机等，并配大直径通风管，或选用射流式通风机；局部通风机或短隧道的主通风机宜选用1030kW轴流式通风机。,隧道施工技术,3 隧道内排水宜选用低扬程抽水机，其机型、流量应根据水质及排水量大小选定，排水宜分段进行。局部抽水宜选用潜水泵。,隧道施工技术,洞内管线布置,隧道施工技术,引大入秦长隧道硬质通风管技术运用,隧道施工技术,快速掘进机械化作业线,隧道施工技术,3. 隧道施工作业环境卫生及安全标准,1 空气中氧气含量，按体积计不得小于20%。 2 粉尘容许浓度，每立方米空气中含有10%以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg。 3 瓦斯隧道装药爆破时，爆破地点20m内，风流中瓦斯浓度必须小于1.0%；总回风道风流中瓦斯浓度应小于0.75%；开挖断面瓦斯浓度大于1.5%时，所有人员必须撤至安全地点。,隧道施工技术,4
