铁路客运专线隧道施工技术

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1、 铁路客运专线 隧道施工技术中铁二十局集团公司科技部 郭朋超2010年5月1、1客运专线隧道的特点与难点 1、2 支护结构设计与基底处理 要求 1、3 客专隧道工程的耐久性要求主要内容1、概述 2、隧道开挖施工技术2.1开挖方法全断面法；下导洞超前法；台阶法； 环形开挖留核心土法；双侧壁导坑法；中 隔壁法（CD）法；交叉中隔壁法(CRD)法3、隧道二衬施工技术2.2光面爆破 2.3微震爆破4、工程实例3.1工艺流程3.2仰拱施工技术3.3拱墙二次衬砌底部清理； 仰拱与填充混凝土浇筑； 仰拱栈桥技术1、1客运专线隧道的特点与难点 1、概述 隧道断面大：内净空 面积达100m2，需要开挖面 积约1

2、60m2（有仰拱）。 工程可靠性和耐久性 要求高：设计使用年限要 求100年，主体结构要求 “零缺陷”。 防排水要求高：防水 等级要求达到一级。2008年6月16日，武广铁路客运专线（时速350km/h)大瑶山一号隧道贯通 1、2 支护结 构设计 与基底 处理 1、概述 1、2 支护结构设计与基底处理 强化了支护结构类型：客运专线隧道跨度大，对应的浅埋段覆土 厚度也增大，同时从环保要求出发，隧道洞口位置较以往外延较多，致 使浅埋段长度较长，因此有必要专门设计浅埋段支护结构。 突出“加强基底”和注重“刚度变化”： 针对以往隧道底部易发病害和高速列车运行要求，加强了基底设 计，、级围岩均采用有仰拱

3、结构，且仰拱厚度比拱墙衬砌大； 级围岩可溶岩地段设计有仰拱结构，非可溶岩地段无仰拱。 围岩级别不连续变化时，如断层部位为级围岩，其前后则为 级围岩，级围岩有仰拱结构，可用于这些突变部位，以利于基底的刚 度变化。 二次衬砌部分采用钢筋混凝土结构：、级围岩和级围岩偏 压段二衬均采用钢筋混凝土结构，主要是考虑列车长期振动作用以及围 岩蠕变对二次衬砌受力影响，同时可减少大跨混凝土结构的收缩裂缝。 1、概述 1、3 隧道工程的耐久性 从传统的以“强度”为 主导向以“性能”为主导的 设计方法转变，但要消除“ 免维修或不能维修”的误解 ，建立起“把劣化构件或构 件的性能恢复到设计意图的 使用水准以上的补修、

4、补强 ”的概念。 1、概述 1、3 隧道工程的耐久性 隧道工程的耐久性设计施工与地面结构有明显的不同。首先是设计寿命计算方法不同，地面结构一般以混凝土炭化深度 达到钢筋处的时间作为使用年限，而隧道结构则不同，其极限状态 由围岩、初期支护和二次衬砌共同确定，一定的混凝土炭化深度并 不意味着隧道结构达到设计使用年限（结构仍可能维持稳定）；其次隧道结构大量采用素混凝土，耐久性判别与钢筋混凝土也有 所不同；第三除对模筑混凝土本身应提出耐久性指标要求外，对喷射混凝 土、锚杆、防排水材料等也均应达到相应的耐久性要求。1、概述 1、3 隧道工程的耐久性 正确选择混凝土原材料及配合比，严格控制水胶比和 水泥用

5、量。(水泥用量不大于 kg)采用合理的结构及构造措施、严格控制裂缝宽度，其中 在结构设计方面采取的措施有：隧道均采用单心圆断面，有利于结构受力；内净空预留工务工程技术作业空间，可以用于进一步采 取耐久性加强措施；适当提高衬砌结构混凝土强度等级，隧道初期支护采用 C25喷混凝土，二次衬砌采用C30素混凝土或C35钢筋混凝土。1、概述 其他材料耐久性要求：对 锚杆的保护层厚度、注浆饱满 度、防水材料等的耐久性均提 出相应要求。 施工有关要求：围岩本身 是整个承载体系的一部分，施 工中应注意“爱护围岩”。结构检测及维护：在设计 使用年限内，应定期对隧道结 构及材料的使用状态、环境条 件的变化进行检测

6、及监测，并 进行综合评估。1、3 隧道工程的耐久性 1、概述 2、隧道开挖施工技术2.1开挖方法2.1.1全断面法客运专线铁路隧道工程全断面开 挖方法的适用范围是：1、单线隧道、级围岩 ；2、双线隧道、级围岩；3、地下水状态：干燥或潮湿。循环进尺控制在34m。（1）适用范围2、隧道开挖施工技术2.1开挖方法全断面开挖重点控制爆破质量，尤其是掏槽与光面爆破质量，直 接影响着隧道开挖质量和施工进度。凿孔宜采用凿岩台车。掏槽眼可采用直眼掏槽或斜眼掏槽。周边眼应沿隧道开挖轮廓线布置，保证开挖断面符合设计要求 。底板和仰拱底面采用预留光爆层爆破，双线隧道、级围岩 段的中心水沟应与隧底光爆层同时爆破成形。

7、辅助炮眼交错均匀布置在周边眼与掏槽眼之间，力求爆破出的 石块块度适合装碴的需要。周边眼与辅助炮眼的眼底应在同一垂直面上，掏槽炮眼应加深 1020cm。全断面开挖一次起爆药量大，在进行钻爆设计时，应充分考虑 爆破震动的影响，合理控制装药量，防止对围岩造成大的破坏。（2）技术方案2.1.1全断面法2、隧道开挖施工技术2.1开挖方法（3）钻爆设计石太客专双线隧道级围 岩全断面开挖钻爆设计图 2.1.1全断面法2、隧道开挖施工技术2.1开挖方法（3）钻爆设计表1：双线隧道级围岩装药参数表 序 号炮眼分类炮眼数 (个)雷管 段数 (段)炮眼 长度 (cm)炮眼装药量备注 每孔药卷 数(卷)单孔装药量 (

8、kg)合计药量 (Kg)1掏槽眼61400182.716.21 .级围岩断面开挖 面积119.33m2；炮眼利用 系数85%； 2每循环进尺3.2m； 3总装药量366kg； 4单位耗药量 0.958kg/ m3。2扩槽眼43380162.49.63扩槽眼45370152.259.04扩槽眼47360142.18.45扩槽眼38350142.16.36掘进眼99350131.9517.557掘进眼1310350131.9525.358掘进眼1711350131.9533.159掘进眼1912350131.9537.0510掘进眼2313350131.9544.8511内圈眼3314350131

9、.9564.3512二台眼1714350131.9533.1513周边眼4715+735030.4521.1514底板眼1916350142.139.92.1.1全断面法2、隧道开挖施工技术2.1开挖方法级围岩全断面开挖循环时间为9.512h，每循环进尺33.3m， 每天22.5个循环。月有效工时25天，月进尺150200m。 2.1.1全断面法（4）开挖进度指标2、隧道开挖施工技术2.1开挖方法（5）技术措施1.开挖方式采用钻眼爆破法，爆破时严格控制炮眼深 度及装药量。2.及时喷混凝土封闭围岩，按设计要求施做拱部系统 锚杆。3.施工中，按有关规范要求，进行监控量测，及时反 馈结果，分析洞身结

10、构的稳定，为支护参数的调整，灌筑 二次衬砌的时机提供依据。2.1.1全断面法2、隧道开挖施工技术2.1开挖方法下导洞超前法的适用范围是：1、单线隧道、级围岩；2、双线隧道、级围岩。3、地下水状态：有渗水或股水。2.1.2下导洞超前法（1）适用范围2、隧道开挖施工技术2.1开挖方法客运专线的跨度较以往单、双线隧道跨度大，洞室的稳定性相对较低， 因而增加了下导洞适度超前全断面的开挖方法。下导洞一般超前全断面510m，其循环进尺为23m。其优点在于：（1）下导洞能起到超前地质预报作用，便于采取应急措施，防患于未然 。（2）当地下水较丰富时，利用超前下导洞降低地下水水位效果好，对于 大断面隧道尤其适用

11、。（3）隧道下导洞进行作业，没有二次倒运，便于大型机械出碴、运料。 扩挖时爆破临空面大，对围岩扰动也相对较小，各种消耗也较节省。2.1.2下导洞超前法（2）技术特点2、隧道开挖施工技术2.1开挖方法客运专线铁路隧道工程台阶法开挖方法的适用范围是：1、单线隧道、级围岩；2、双线隧道级围岩。3、地下水状态：干燥或潮湿。台阶长度应有利于施工操作和机械设备效率的发挥，同时应有 利于支护尽早封闭成环。2.1.3台阶法（1）适用范围2、隧道开挖施工技术2.1开挖方法采用台阶法开挖，台阶长 度以维护围岩的稳定和方便 施工为原则，不对台阶长短 作硬性规定。采用超前支护等施工辅助 措施时，利用上一循环架立 的钢

12、架，在其上进行施作， 然后再行开挖；严格控制炮 眼深度及装药量。（2）技术方案2.1.3台阶法2、隧道开挖施工技术2.1开挖方法（3）钻爆设计石太客专双线隧道级围岩台阶法开挖钻爆设计图 2.1.3台阶法以石太客运专线双线隧道为例2、隧道开挖 施工技术2.1开挖方法（3）钻爆设计2.1.3台阶法序 号炮眼 分类炮眼 数 (个)雷管 段数 (段)炮眼 长度 (cm)炮眼装药量 备注每孔药 卷数(卷 )单孔装 药量 (kg)合计药 量(Kg)一上台阶1级围 岩断面开挖面 积134.35m2 ； 2每循环 进尺2.5m； 3炮眼利 用系数85%；1掏槽眼61316142.112.6 2扩槽眼43312

13、131.957.8 3扩槽眼45308131.957.8 4扩槽眼47304131.957.8 5扩槽眼58300131.9515.6 6掘进眼559-12300121.893.6 7内圈眼3113300121.855.88周边眼441430030.4519.89底板眼1515300131.9529.25二下台阶1掘进眼651-5300121.8117 2周边眼12630030.455.4 3底板眼207300131.9539石太铁路客专 双线隧道级 围岩台阶法开 挖装药参数表2、隧道开挖施工技术 2.1开挖方法级围岩台阶法开挖循环时间为12h，每循环进尺2.5m，日进尺 5m。考虑月有效施工

14、时间25天及工序干扰，月进尺约120m。 2.1.3台阶法（4）开挖进度指标2、隧道开挖施工技术2.1开挖方法（5）技术措施按要求设置锁脚锚杆（管），确保开挖下台阶或仰拱时 施工安全。各台阶依次开挖，台阶开挖后做到仰拱紧跟。施工中按规范要求进行监控量测、反馈、分析，及时调 整支护参数，适时灌筑二次衬砌。2.1.3台阶法2、隧道开挖施工技术2.1开挖方法1、单线隧道、级围岩； 2、双线隧道、级围岩； 3、地下水状态：有渗水或股水。2.1.4环形开挖留核心土法（1）适用范围工法特点：1、能适应不同跨度和多种断面形式，与CD（CRD）、双侧 壁等开挖工法相比没有需拆除的临时支护，节省投资。2、在地质

15、结构复杂多变、软硬围岩相间的隧道施工中，便 于灵活及时地调整施工工法，进度稳定，工期保障性强。3、无需增加特殊设备，投入少，工艺可操作性强，易推广 。2、隧道开挖施工技术2.1开挖方法1、开挖前视围岩情况对拱部进行超前支护。2、上台阶开挖时预留核心土,起到稳定掌子面和方便拱部支 护的作用。3、上部弧形导坑开挖进尺控制在0.51.0m之间，开挖后及 时架立格栅（型钢）钢架，施作喷混凝土等拱部其它初期支护。4、下台阶侧壁采用人工跳槽开挖。5、预留核心土和下台阶中槽采用反铲挖掘机开挖，人工配合 修整周边，开挖时注重初期支护和仰拱紧跟，必要时在预留核心 土后拱脚处设置临时仰拱，使初期支护成环。（2）技

16、术方案2.1.4环形开挖留核心土法2、隧道开挖施工技术2.1开挖方法（3）开挖顺序（方法）2.1.4环形开挖留核心土法2、隧道开挖施工技术2.1开挖方法（4）技术措施2.1.4环形开挖留核心土法1.隧道施工坚持“先预报、管超前、短进尺、弱爆破、强支撑 、勤量测、早封闭成环”的原则，开挖方式均采用弱爆破或人工 开挖,采用爆破时,严格控制炮眼深度及装药量。2.核心土面积不小于整个断面的50%，必要时在核心土后设 置临时仰拱。3.注重按设计要求在每个开挖工序连接处设置锁脚锚杆。4.按要求设置钢架间纵向连接钢筋，并确保钢架置于稳定的基 础之上。5.严格监控量测，及时反馈结果，根据量测结果分析洞身结构 的稳定，为支护参数的调整，灌筑二次衬砌的时机提供依据。2、隧道开挖施工技术2.1开挖方法（5）开挖进度指标与环形开挖留核心土法局限性2.1.4环形开挖留核心土法1、开挖（1）部时核心土高度不易把握，留 置太高时核心土边坡易失稳