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1、铁路隧道开挖、支护培训,中铁二十一局集团第三工程有限公司 2017年6月,至 精、 至 诚； 更 优、 更 新。,目 录,一、隧道开挖方法选择 二、隧道开挖辅助措施 三、隧道开挖机械配套 四、隧道开挖作业工序 五、隧道钢架安装工序 六、隧道锚杆安装工序 七、隧道网片安装工序 八、隧道喷浆作业工序 九、“三检制”介绍,一、隧道开挖方法选择,1.1隧道开挖方法 隧道钻爆法开挖方法是多样的，在当前的施工实践中，从施工造价及施工速度考虑，施工方法的选择顺序为： 全断面法 台阶法 台阶法含临时仰拱法 中隔壁法（CD法) 交叉中壁法（CRD法） 双侧壁导坑法（眼睛法）；从施工安全角度考虑，其选择顺序应反过
2、来。如何正确选择，应根据地质条件、断面大小、结构形式、机械配备等因素综合考虑，但必须符合安全、快速、质量和环保的要求，达到规避风险、加快进度和节约投资的目的。 （1）全断面法 全断面开挖法是按设计断面将隧道一次开挖成型，,一、隧道开挖方法选择,再施做初支和二次衬砌的隧道开挖方法，一般适用于级围岩，也可用在单线铁路隧道级围岩地段。 全断面法可采用大型机械作业，施工进度快，一般在150180m/月。,全断面施工成型效果图,一、隧道开挖方法选择,（2）台阶法 台阶开挖法是将隧道设计断面分两次或三次开挖，台阶间控制一定距离，采用同时并进的隧道开挖施工方法，一般用在级围岩，也可用在单线铁路隧道级围岩地段
3、。,两台阶施工成型效果图,两台阶开挖示意图,一、隧道开挖方法选择,（3）临时仰拱法 适用条件：软岩段，一般用于级围岩，采用台阶法开挖基本可行，但为了更好的控制围岩变形时采用。 优点：施工安全度较高、控制地层变形较好； 缺点：施工进度较台阶法慢、但较“CD”工法快、,三台阶开挖示意图,三台阶施工成型效果图,一、隧道开挖方法选择,临时工程量大和造价较台阶法大，但较“CD”工法小。 施工控制要点：刚支撑连接、锁脚锚杆（管）、仰拱的及时封闭，上下台阶的高度和纵向长度。,临时仰拱法施工照片,根据围岩、断面等情况适宜施工方法见表1：,一、隧道开挖方法选择,正台阶法上断面一次开挖长度（见表2）,一、隧道开挖
4、方法选择,（1）注浆加固 常用的注浆方式主要有全断面帷幕注浆、周边半封闭帷幕注浆、径向注浆、小导管注浆、局部注浆等，施工时应根据注浆目的和工程地质条件等因素综合选择。,二、隧道施工辅助措施,帷幕注浆施工照片1,帷幕注浆施工照片2,二、隧道施工辅助措施,径向注浆施工照片1,（2）超前小导管 超前小导管是在隧道开挖前，沿隧道拱部开挖轮廓线按一定外插角度安设直径3260mm、长度2.56m的钢管，与钢架连成一体、联合使用，必要时利用,径向注浆施工照片2,小导管注浆对围岩超前加固的支护方式。 施工要点： 超前小导管沿隧道拱部周边布设，环向间距不宜大于40cm，外插角控制在1015。两环小导管间搭接不宜
5、小于1m。 根据地质情况可选择单液浆、双液浆。,二、隧道施工辅助措施,径向注浆施工照片,孔口止浆阀照片,（3）长管棚 长管棚是在隧道开挖前，沿隧道开挖轮廓线外纵向近水平方向设置直径大于70mm、长度大于10m的钢管，并将钢管内采用水泥砂浆充填密实，必要时通过长管棚注浆预加固隧道前方拱部土体，以减少开挖时土体沉降、坍塌的超前支护方式。 长管棚适用于浅埋、地表沉降控制严格的地段，如堆积体、砂土质地层、断层破碎带及下穿公路、铁路、地表建筑物等。,二、隧道施工辅助措施,二、隧道施工辅助措施,洞内大管棚施工,洞内大管棚施工完照片,洞口大管棚施工,洞口大管棚施工完照片,开挖作业线设备选型： 人工开挖一般采
6、用多功能开挖台架+手持钻机+电动空压机的组合形式，手持钻机一般选用YT28型气腿式凿岩机，依据单双隧道断面钻孔工程量，双线隧道钻孔作业时间控制在240min/循环，需配置25台YT28型气腿式凿岩机，采用20m3/min的电动空压机，则需要5台，采用27m3/min电空压机刚采用4台。在隧道人工开挖施工的过程中，应根据现场施工特性，合理选用开挖设备型号、规格及配用量，以实现最大经济效益为目的来进行人工开挖设备配套。,三、隧道开挖施工设备配套,三、隧道开挖施工设备配套,YT-28风动式凿岩机,螺杆空压机,运输车,装砟设备,喷锚支护作业线设备选型： 目前，隧道施工砼喷射设备有砼湿喷机械手和普通湿喷
7、机两种。湿喷机械手与普通湿喷机相比，拥有机动灵活自由、作业时间短、工作效率高、喷射量大、回弹小、作业劳动强度低、安全的优点。在喷射量大，工作面较多的隧道喷锚作业中通常采用砼湿喷机械手作业，但砼湿喷机械手单机价格高，配件需要进口。长大隧道施工喷射砼设备一般采用湿喷机械手。,三、隧道施工设备配套,混凝土运输车,湿喷机械手,三、隧道施工开挖设备配套,拱架安装设备选型： 目前，国内隧道支护结构钢拱架安装一般采用人工安装，通过隧道施工机械化配套技术与装备研究科研研究，自主研发了拱架安装机，并已在贵广铁路得到试验应用，达到预期效果。,三、隧道施工开挖设备配套,拱架前移就位,拱架定位,仰拱作业线设备选型：
8、仰拱栈桥作为隧道掌子面设备通过仰拱施工段的桥梁，必须保证掌子面施工的设备正常通过仰拱栈桥；保证足够的仰拱空间，以便进行仰拱开挖、仰拱砼浇注。目前，隧道施工通常采用简易式仰拱栈桥和自行式仰拱栈桥。,三、隧道施工开挖设备配套,24米自行式仰拱栈桥,简易式仰拱栈桥,三、隧道施工开挖设备配套,（一）工序：超前地质预报测量放线布孔钻孔清孔、验孔装药及爆破找顶出碴初期支护进行下一循环。 （二） 工序说明： 炮泥加工工艺 ：炮泥采用黏土、砂、水按照0.75:0.09:0.16的重量比例，人工拌匀后装入炮泥机的进料仓，开动电钮开始生产。炮泥按照20cm30cm的长度切割。炮泥加工效果图，见图5.1。成品炮泥效
9、果图，见图5.2。,四、隧道开挖作业工序,四、隧道开挖作业工序,图5.1 炮泥加工,图5.2 成品炮泥,水袋加工工艺：先打开主开关，机器运转两次，使计量泵内吸满水，将空气排出后，然后关闭主开关。人工用塑料袋套在出水管口上，按启动开关，完成自动灌注和封口。水袋加工效果图，见图5.3。成品水袋效果图，见图5.4。,四、隧道开挖作业工序,图5.3水袋加工效果图,成品水袋效果图，见图5.4,测量放线：现场测量应对开挖掌子面用仪器进行准确放样，并用红油漆画出掌子面轮廓线。,四、隧道开挖作业工序,布孔：工班长根据轮廓线进行布孔，炮眼布置按照图5.5进行，并在施工过程中优化、调整。 钻孔：采用YT-28气腿
10、式风钻湿式钻眼，钻孔采用42mm长4m钻钎。炮眼位置先捣平防止打滑或炮眼移位，开眼时先低速运转，待钻进一定深度后再全速钻进。不能在残眼处、裂缝处钻孔，开孔时如确实有困难，可以适当调整，调整范围不超过5倍的炮孔直径。 清孔、验孔：用带有阀门专用吹管插入孔内，利用高压风将杂物吹出，检查有无堵孔、塌孔、串,四、隧道开挖作业工序,孔，检验不合格的应重钻，检验合格方可装药。 装药：装药由持证爆破员操作，每2人一组，按照钻爆设计图自上而下进行装药。先在眼底装入水袋，然后连续装药，孔口段装入水袋后用炮泥堵塞密实。装药示意图，见图5.6。光面爆破参数，见表5.1。,图5.6 水压爆破装药示意图,四、隧道开挖作
11、业工序,连续装药结构示意（掏槽眼、辅助眼）,间隔装药结构示意（周边眼）,四、隧道开挖作业工序,表5.1 光面爆破参数,网路连接：网络连接按交底将规定数目导爆管捆成束，由工作面向爆点逐段进行连接。起爆网路采用复式联结网路，每一束导爆管在自由端15cm以上处安装2个引爆雷管，各束导爆管在自由端10cm以上处安装2个引爆导爆管，各联结均采用黑胶布包扎，以保证起爆的可靠性和准确性。,四、隧道开挖作业工序,起爆：起爆前进行警戒，所有人员撤离至距离掌子面不小于300m且不受有害气体、振动及飞石伤害的安全地点。起爆员由爆破员担任，两人负责实施，一人操作，一人监督。 排炮：爆破后通风15min，由原装药爆破员
12、进入作业现场查看，检查有无盲炮，有无残存的爆破器材，发现盲炮，必须当班处理。,四、隧道开挖作业工序,找顶：利用挖机对爆破完毕的岩壁进行找顶，将松散的岩块全部抖落，确保后序作业的施工安全。找顶时应先两边、后中间，若发现非撬挖所能排除的险情时，就果断采取措施进行处理，必要时要采用风镐凿除，找顶人员必须是有经验的、熟练的找顶人员，找顶时必须有专人监护。 出碴：出碴采用无轨运输方式，先用挖掘机趴碴，然后装载机配合自卸汽车装运出洞。掌子面出碴挖机装碴时不能超出斗车顶面50cm。机动车不得超载，车辆运行时，必须鸣笛或按喇叭，并注意瞭望。,（三）作业标准： （1）超欠挖允许值：当围岩完整、石质坚硬时，岩石个
13、别突出部位（每1 不大于0.1）侵入衬砌必须小于5cm。,四、隧道开挖作业工序,（三）作业标准： （四）注意事项： 洞内爆破后必须经过15分钟通风排烟后，检查人员方可进入工作面，确认无危险后其他工作人员才可进入工作面。,四、隧道开挖作业工序,开挖人员到达工作地点时，首先检查开挖工作面是否处于安全状态，然后进行找顶。 开挖爆破时装药与钻孔不得平行作业。 钻眼时扶钎人员不准戴手套。 使用电雷管时，装药前电灯及电线路应撤离开挖工作面，装药时应用投光灯、矿灯照明，开挖工作面不得有杂散电流。 装药时应使用木质炮棍装药，严禁火种；无关人员与机具等应撤至安全地点，作业人员禁止穿戴化纤衣物；,四、隧道开挖作业
14、工序,爆破时，爆破工应随身携带带有绝缘装置的手电筒； 开挖两工作面接近贯通时，两端应加强联系与统一指挥，尤其是爆破前，严防对方人员误入危险区。 坚决落实爆破物品登记制度，爆破物品及各类爆破器材领用实行专人负责制。未使用完的爆破物品退库处理，施工人员不得私自收藏爆破物品。,四、隧道开挖作业工序,（一）工序： 测量组测放中线点、水平线安装拱架校正验收进行下一循环。 安装拱架：作业班组按照测量组现场放样点进行初装，构件支撑的立柱不得置于虚碴和活动石块上。 校正定位：测量组对拱架安装精度进行复核，复核无误后作业班组进行拱架纵向连接、挂网、施作定位锚杆，V级围岩拱墙脚采用槽钢纵向贯通连接（具体验收标准如
15、附图）。,五、隧道钢架安装工序,五、隧道钢架安装工序,格栅拱架纵向连接筋示意图,连接板：钢架各单元间以连接板螺栓连接紧密，当不紧密时应采用钢筋进行帮条焊。 连接筋：钢架纵向之间通过22螺纹钢进行连接，环向间距1.0m。 锁脚锚管：锁脚锚管采用42热轧无缝钢管，方向为隧道法线方向，与水平交角为3045向下倾斜；初期支护后及时对锁脚锚管进行注浆。,五、隧道钢架安装工序,五、隧道钢架安装工序,锁脚锚管连接示意图,钢架连接标准,（二）作业标准： 连接筋纵向之间采用焊接，采用单面焊，焊缝长度不小于22cm，焊缝高度不小于9mm。 钢架安装允许偏差：间距 100 mm、横向偏差50 mm、高程50 mm、
16、垂直度2。 锁脚锚管与钢架之间通过“L”形连接筋进行连接，采用双面焊，焊缝长度不小于11cm,焊缝高度不小于9mm。,五、隧道钢架安装工序,（三）注意事项： 钢架应在初喷混凝土后及时安装。 施工期间，应对支护的工作状态进行定期和不定期检查。 在软弱围岩地段，立柱底面应加设垫板或垫梁。 钢架的安装作业时，作业人员之间应协调动作，在本排钢架未安装完毕，并与相邻的钢架和锚杆连接稳妥之前，不得擅自取消临时支撑。,五、隧道钢架安装工序,（一）施工方法： 钻孔：钻孔采用风动式YT-28型凿岩机进行钻孔，锚杆孔与岩面保持垂直。 清孔：采用吹筒进行清孔。 注浆：注浆时应按照试验室的配料通知单进行配制，砂浆应拌制均匀，随拌随用，注浆时注浆管应伸至孔底510cm，随砂浆的注入缓慢均匀拔出，杆体插入后若孔口无砂浆溢出应进行补注浆。注浆压力不得大于0.4MPa。,六、隧道锚杆安装工序,锚杆安装：顶入锚杆。 垫板及紧固螺栓安装：安装垫板和紧固螺帽应在砂浆体的强度达到10MPa后进行安装；中
