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1、兰武铁路二线工程火烧沟隧道施工技术总结中铁十三局集团第五工程公司兰武铁路项目部2005 年 10 月2005 年度优秀科技论文（技术总结） 兰武铁路二线工程火烧沟隧道施工技术总结第 1 页 共 62 页兰武铁路二线工程火烧沟隧道施工技术总结内容提要：兰武铁路二线工程火烧沟隧道工程是我集团公司承揽的第一条超大断面特长隧道，工程地质复杂、工期紧张、施工条件恶劣，本文对火烧沟隧道的各项施工技术进行全面归纳、整理和总结，给类似工程施工提供了很好的参考依据。关 键 词： 特长隧道 不良地质 施工技术 总结1.工程概况及工程特点1.1 地理位置及工程规模火烧沟隧道位于古浪县黑松驿乡文家西庄附近，属于火烧叉
2、河河谷附近，河谷阶地发育，地形平坦开阔。火烧叉河为龙沟河的主要支流，常年流水，河床纵坡较大，两岸阶地发育，火烧叉河河谷村落密布，农业生产发达。火烧沟隧道洞身起伏较大，最大埋深560m，最小埋深 40m，隧道长度 3586m。为双线隧道，洞身位于回头曲线上，纵坡为10.9、11.1及 11.7的下坡。进口里程为 DK191+955、出口里程为 DK195+541，按集团公司要求施工任务划分，五公司隧道出口端施工长度为 1688m，至 DK193+853，实际施工里程至 DK193+789，隧道施工长度为 1752m。1.2 工程地质、水文地质特征1.2.1 工程地质区内出露地层主要为第四系全新统
3、坡积砂质黄土、上更新统冲、洪积砂质黄土、卵石土及白垩系砂岩夹泥岩，岩性分述如下：砂质黄土(Q 4dl3):分布于出口端斜坡表层，厚 8.015.0m。浅黄色，土质不均，表层含植物根系较多，粘性差，粉感强，含有碎石角砾较多，硬塑坚硬，级普通土， o=120kPa。具级自重湿陷性，湿陷土层厚 9m。砂质黄土(Q 3al3、Q 3pl3): 分布于进、出口端及洞顶斜坡表层，厚 12.016.0m。浅黄色，表层含植物根系，黏性差，粉感强，土质不均，含卵、砾石，硬塑坚硬，级普通土， o=150kPa。具级自重湿陷性，湿陷土层厚 10m。卵石土(Q 3al7)：厚 1.03.0m。浅灰色，成份以砂岩为主，
4、多呈浑圆状,粒径级配D：2040mm 约占 20%，4060mm 约占 30%， 60200mm 约占 25%，余为圆砾及砂土充填，潮湿，稍密，级硬土， o=650kPa。砂岩夹泥岩(K 1Ss+Ms): 浅棕红色褐红色，以砂岩为主，成岩较差，岩质较软，泥质2005 年度优秀科技论文（技术总结） 兰武铁路二线工程火烧沟隧道施工技术总结第 2 页 共 62 页胶结为主，砂岩含量约占 80%，泥岩含量约占 20%，层状结构，块状构造，层理较发育，受构造影响节理及裂隙发育，岩体较完整-较破碎，岩层产状 N7580W/60 S，表层全风化强风化，风化层厚 25m。弱风化-未风化岩层：级软石-级次坚石，
5、其中级次坚石，占 60%， o=800kPa；级软石，占 40%， o=500kPa；风化层：级软石， o=300kPa。泥岩以薄层-中厚层为主，夹于砂岩层中，泥岩层中砂粒含量较高，多呈砂泥质结构，本隧道通过段泥岩仅呈薄层状夹于砂岩层中，剖面上占 20%左右。1.2.2 地质构造对该隧道有影响的构造为黄羊川断层（F 8）：断层西起邻区双龙沟脑，向东经黄泥沟、十八里堡南进入黄羊川，然后延伸到大敖包梁，全长 86km。断层分东西两段，东段走向270280，倾向南，倾角 6070，西段走向约 80，倾向北，倾角 5080，断层前期为逆断层，后期表现为左旋逆走滑断层。其北侧下盘地层为奥陶系中统的变质砂
6、岩、片岩，南侧上盘地层为白垩系下统泥岩。该断层第四纪晚期以来，左旋走滑活动强烈，沿线切断了一系列山脊、水线，形成陡坎、沟槽、台地、断塞塘等，在 1927 年古浪 8 级大地震时，局部地段有破裂，东段全新世以来的水平滑移速率为 4.10.3 mm/a，探槽揭示有 7 次古地震事件，古地震复发周期为 3318942 年。断层破碎带宽 60260m，为碎裂结构的片岩及断层泥砾。与火烧沟隧道洞身段相关段为该断层的西段，断层距线路最近约200，断层倾向北，倾角约 80，断层破碎带宽约 50m，主要由灰白、灰褐及棕红色断层泥砾组成。该断层为全新世活动断层，受其影响隧道岩层产状变化大，陡倾，局部节理发育，对
7、工程有一定影响。1.2.3.水文地质区内地表水和地下水均不发育，隧道进、出口均位于走向近东西的火烧沟北岸岸坡上，火烧沟常年流水，雨季有洪流，但对隧道进、出口不构成影响，隧道洞身通过的火烧沟左侧支沟火烧叉沟及柴家沟，具季节性流水，水质良好，为当地老乡饮用之水。洞身部分地段可能受基岩裂隙水的影响。按大气入渗法估算全隧道涌水量为 499.22m3/d。1.2.4.特殊岩土隧道工程区分布的特殊岩土有：湿陷性黄土及膨胀岩。 湿陷性黄土：据试坑取土试验，做出的区域性湿陷性评价为 Q4dl3砂质黄土级自重湿陷性，湿陷土层厚 9m；Q 3al3、Q 3Pl3砂质黄土具级自重湿陷性，湿陷土层厚 10m。 膨胀岩
8、：根据土工试验报告，该隧道泥岩的自由膨胀率 Fs=34%60%，蒙脱石含量M=3.86%7.14%，综合分析判定该泥岩具膨胀性，考虑工程的安全性，建议设计按膨胀岩2005 年度优秀科技论文（技术总结） 兰武铁路二线工程火烧沟隧道施工技术总结第 3 页 共 62 页考虑。1.2.5.隧道工程地质条件评价及围岩分级施工段围岩级别及里程分布情况 表 1围岩级别 里程桩号 加宽值 W 长 度（m） 比例DK195+541DK195+478 80 63V DK194+478DK195+470 40 8 71 4.2%DK195+470DK195+389 40 81IV DK195+389DK195+13
9、0 0 259 340 20.1%DK195+130DK194+809 0 321DK194+809DK194+715 50 94IIIDK194+715DK194+290 100 425840 49.8%IV DK194+290DK193+853 100 437 437 25.9%1.3 出口端施工段衬砌支护设计情况(1)全隧道采用曲墙带仰拱衬砌，其中出口端 DK195+470+541 段 V 级围岩，考虑抗震设防采用钢筋混凝土模筑衬砌，锚喷施工支护，并配以 3 榀2m 型钢钢架加强，拱部采用小导管超前支护，预注浆加固地层， （42mm 14.0m，0.4m） ，以保证施工安全。(2)DK1
10、93+700DK194+300 DK195+130+470 段围岩，采用复合式衬砌，并且初期支护设 1 榀m 格栅钢架。(3)DK194+300DK195+130 段级围岩，采用复合式衬砌，初期支护采用锚喷、网支护。详见表 2。施工图支护参数表 表 2拱墙 22 锚杆 钢筋网 钢架衬砌类型围岩级别喷层cm 长度 m 间距 m 间距 cm 榀/m超前支护 衬砌 cm 20 3.5 0.8 25 3/2 I16 4240cm 60模筑 15 3.0 1.0 25 1/1 I16 4240cm 50 10 2.5 1.2 25 35复合 15 3 1 25 1/1 格栅 351.4 防排水设计情况(
11、1)全隧道洞内设双侧及中心水沟排水，其中出口端 400m 为双侧盖板保温水沟，与出口端洞外保温暗管连接。(2)全隧道拱、墙设防水板，环向设 50mm 透水盲沟并与两侧墙脚纵向 100mm 透水盲沟用三通连接，环向盲沟间距采用 10m，施工缝采用 YHB 型止水条。1.5 工程特点隧道工程系我集团公司承揽的第一条超大断面、特长隧道，可借鉴经验比较少，而且作2005 年度优秀科技论文（技术总结） 兰武铁路二线工程火烧沟隧道施工技术总结第 4 页 共 62 页为兰局管辖范围内的铁路二线工程里是最长的隧道，工期异常紧张，隧道净空按通行双线双层集装箱标准设计，开挖断面大，隧道围岩复杂多变，我们对施工完毕
12、的围岩状况统计如下：已调整的围岩长度为：1890m ，占隧道总长度的 52.7%。其中，级围岩调整为级围岩的长度为：1130m； 级围岩调为级围岩的长度为 600m；级围岩调整为级围岩的长度为：160m。其围岩变化范围和状况可见一斑。2.工程管理及主要施工方法2.1 工程管理模式该工程为铁道第一勘察设计院设计，兰州铁路局下属兰武二线工程建设管理中心对工程进行全面管理，工程监理甘肃陇辉建设监理事务所下属兰武二线监理总站对工程的进度、工期、安全、质量、投资以及设计变更等各方面进行现场管理，监理即对业主负责，又对承包商负责。承包商中铁十三局集团有限公司，现场设工程指挥部，二公司、五公司设项目部分别负
13、责火烧沟隧道进、出口的施工。五公司项目部施工队配置如表 3 如示。施工队伍配置情况表 表 3序号 施工队伍 任务划分或下属工 班 人数 合计 说明1 开挖工班 372 支护工班 253 喷砼工班 254 仰拱工班 125 防水板工班 86 衬砌工班 367 风水电保障工班 88施工十一队杂工班 101619 出碴工班 出碴 18 1810 混凝土工班 混凝土拌和 1111 钢加工工班 拱架加工 6 17水泥、钢材由项目部统一采购；砂石料等地材，由施工十一队自行采购、过磅计量。2.2 工程管理内容2.2.1 合同管理在集团公司与业主签定承包合同的基础上，集团公司同有限公司、有限公司同施工队（工班
14、）签定劳务分包合同，提取相应管理费用，并对工程质量、工期、安全及其它方面提出具体合同条款要求。火烧沟隧道出口工程承包的特点是近似劳务分包，施工过程中较难控制的项目，如砼施工配合比、出碴设备控制、钢料加工等由内部队伍（工班）进行承包，便于质量控制和施工管理，取得较大成绩，在管理模式和管理水平上提高了档次。2005 年度优秀科技论文（技术总结） 兰武铁路二线工程火烧沟隧道施工技术总结第 5 页 共 62 页2.2.2 工程质量和技术管理该工程质量管理在总体上实行监理制度，监理工程师采取旁站、抽检、转序签证等手段，对工程质量实施控制。施工单位内部通过建立健全质量自检体系，对质量实行逐级控制。（1）制
15、定创优规化开工前制定创优规化，确保创目标（省部级优质工程）和制定相应的质量保证措施。（2）成立工程质量管理组织：成立以总工程师为组长，以技术负责人为副组长，以各部长、质检工程师、各施工队长及技术室主任为组员的工程质量领导小组，使质量管理工作层层有人抓、有人管，切实做到全员管理。（3）制定工程质量管理和奖罚办法。（4）建立质量自检体系：建立由指挥部、项目部、队、工班四级质量自检体系，项目部设专职质检工程师一名，队由技术室主任兼任质检工程师，工班由工班长兼任质检员。采取工序质量控制办法，每道工序开工前由质检员填写工程检查证（工序交接卡）上报，逐级检查合格后，会同监理工程师签字同意后方可开工，以工序质量控制整体质量。（5）推行标准化作业开工前根据技术规范和设计要求，编制了喷锚支护、光面爆破、防水板施工、衬砌施工、围岩量测等重点工序的标准化作业指导书，对各工序施工制定了操作标准，使质量管理有的放矢。（6）实行技术交底制度各分项工程开工前，由技术部门对施工方法、工艺技
