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1、1,铁路变断面大跨段站线隧道 施工技术交流,2,1、工程概况 2、大跨段隧道洞身开挖施工 3、大跨段隧道初期支护施作 4、大跨段隧道监控量测实施 5、大跨段隧道衬砌施工方案 6、施工心得,汇 报 内 容,3,1 工程概况,1.1 项目简介襄渝线安康至梁家坝段XYNS-03标由大桥局与隧道局联合中标，标段全长42.37km。工程内容包括桥梁、隧道、站场、路基、轨道等，以桥、隧工程为主，其中桥梁11座、隧道共13座，桥隧相连。隧道局承建本标段内三座长大隧道，其余工程内容均由大桥局组织施工。建设单位：西安铁路局；设计单位：中铁二院；监理单位：铁科院（北京）工程咨询有限公司 ；工 期 ：2005年7月
2、31日开工，合同工期43个月。,4,新建襄渝线与既有高滩车站连接，在车站安康端和重庆端各设置一条联络线。安康端联络线伸入高滩隧道内，在出口端YD1K393+423+514形成91m大跨段隧道，隧道内净宽从6.8m分四级变化为13.4m，隧道最大开挖宽度达17.04m；重庆端联络线从新建线正线左侧引入新龙湾隧道内，在洞内YD1K395+225+335形成110m大跨段隧道，隧道内净宽从13.0m分三级变化为6.8m。,1.2 变断面大跨段站线隧道概况,5,6,7,两隧均按新奥法施工，复合式衬砌，采用光面爆破和湿喷技术，锚网喷初期支护（预留变形量713cm），仰拱超前，拱墙一次衬砌成型。 1.3
3、工程地质与水文两隧处于中低山区，沟谷陡崖地貌，海拔高程300400m，相对高差70m左右。高滩隧道大跨段隧道埋深16m38m；新龙湾隧道大跨段隧道埋深115m125m。施工区域内工程地质条件差，不良地质主要为滑坡。两隧大跨段上覆人工填土、粉质粘土、角砾土、碎石土、块石土等，下伏基岩为泥灰岩、泥质灰岩夹页岩，岩层全风化弱风化，节理裂隙发育，岩体破碎。区域内地表水稍发育，主要为沟水，水量较小，动态变化较大。地下水为覆盖层孔隙水及基岩裂隙水，水量较小。,8,针对这两座隧道大跨段均处于浅埋、偏压、软弱破碎围岩的不良地质条 件下，且具有多种衬砌断面的实际情况，需解决以下几个方面的重点、难点问题：大跨段隧
4、道洞身开挖施工方案；洞身初期支护施工的工艺措施；隧道监控量测实施方案；变断面大跨段隧道衬砌施工方案。,1.4 工程特点和重、难点,9,二、大跨段隧道洞身开挖施工,2.1 围岩地质评判方法的选择考虑了以下三种评判方法：a、根据开挖暴露出来的掌子面状况进行观察的结果；b、根据洞身监控量测的数据分析；c、根据超前地质预测预报的结果，如利用TSP203地质探测仪、地质雷达、超前水平钻孔等。（以上方法的优缺点对比情况见下页。）通过对以上方法的综合对比，施工阶段主要采取了以掌子面观察为主、量测为辅的方法。,10,11,2.2 大跨段隧道开挖施工方法,山岭隧道一般采用钻爆法开挖。根据两座隧道大跨段的地质条件
5、、隧道埋深、断面大小、现场设备等情况，在选择大断面隧道施工方法时，考虑了中隔壁法、分部开挖法、双侧壁导坑法等三种方法，对较小的断面则考虑采用台阶法或全断面法。“隧道大跨段拟采用的施工方法适用性比较表”见下页。基于两隧大跨段地质状况、方便开挖断面转换及确保施工安全等方面，通过对上述施工方法的研究及适用性分析比较，确定两隧大跨段均采用分部开挖法并结合应用台阶法的施工方案，即“三台阶+分部开挖法”。,12,13,“三台阶+分部开挖法”的施工步骤如下： 弱爆破开挖部，施作部导坑周边的初期支护和临时支护； 在滞后于部一段距离后，左右跳槽，弱爆破开挖部，预留部核心土，施作部导坑周边的初期支护和临时支护；
6、与部保持一定距离，开挖部后方部分； 在滞后于部一段距离后，左右跳槽，弱爆破开挖部，预留部核心土，施作部导坑周边的初期支护和临时支护； 与部保持一定距离，开挖部后方部分； 在滞后于部一段距离后，弱爆破开挖部隧底。 安装仰拱钢筋，浇筑部仰拱混凝土。 灌注部仰拱填充混凝土至设计高度。 安装两侧小边墙的钢筋，灌注部小边墙的混凝土。 安装边墙和拱部钢筋后，衬砌台车就位，灌注部衬砌混凝土（拱墙衬砌一次浇筑成型）。,14,15,16,施工中采取的控制措施：始终坚持“管超前、严注浆、弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则，控制围岩收敛和拱顶下沉量在预计范围内，并尽快施作仰拱和二衬，确保安全快速通过大跨
7、段。每部开挖断面尺寸及台阶高度根据施工机具、人员等安排进行适当调整，尽量减少施工干扰。 施工阶段视岩土层实际状况，必要时对核心土或台阶坡面采用临时锚喷支护。围岩地质条件变差时，及时变更调整支护参数，采取超前预加固或小导管周边注浆加固等措施，抑制围岩变形。,17,2.3 钻爆施工 2.3.1 钻爆施工技术参数的确定在施工前和施工阶段，有针对性地进行隧道内不同地质地段的钻爆设计，并通过试爆检验光爆效果，适时调整优化钻爆参数。（1）工艺流程：依据掌子面的地质情况，确定围岩级别选定爆破方案依据爆破设计布眼钻眼、清孔装药人员设备退场起爆通风排烟、检查爆破效果修正爆破设计进入下一工序。（2）钻爆设计参数A
8、、炮眼数量（不含空眼数量）：Nqs/a式中：q单位用药量（kg/m3），一般取q=1.22.4Kg/m3，硬岩取大值，软岩取小值； s开挖断面积（m2）；a炸药装填系数，即装药长度与炮眼全长的比值；每米药卷的炸药质量（kg/m）。周边眼间距3045cm，周边眼抵抗距W=6080cm。,18,B、装药结构：拱部部开挖时，周边眼采用小直径（25）药卷空气间隔装药，掏槽眼和辅助眼采用标准药卷（32）连续装药；其它各部的周边眼采用空气间隔装药，其余炮眼采用集中装药。眼内的起爆雷管采用116段塑料导管非电毫秒雷管，为提高掏槽效果，避免穿段现象，掏槽眼隔段使用，引爆雷管为8号工业纸壳火雷管。眼口堵塞长度不
9、小于20cm。C、起爆网络：采用导爆管非电毫秒雷管微差起爆，掏槽眼采用孔内复式网络，其余孔采用单式网络。,2.3.2大跨隧道光面爆破施工技术措施两隧道围岩均属软质岩或非匀质软岩，钻孔成孔困难，装药常常达不到爆破设计要求，爆破后也很难在洞壁上留下半孔，围岩沿开挖轮廓往往成片状剥落，拱部易掉块造成超挖量大。施工阶段，为了减少部断面掏槽爆破对拱部围岩的影响，将部断面掏槽区尽量放在底部，并相应地减少主掏槽眼之间的间距，同时对部断面周边炮孔采用密孔布置、隔孔装药的技术措施，以减轻爆破振动对围岩的扰动。具体措施还有：,19,（1）拱部周边密空孔布置。由于围岩岩质较软，易于钻孔，光爆设计时沿设计轮廓线布置一
10、排密集的空孔，隔孔装药。相邻孔距取孔径的812倍，即孔距为3540cm。 （2）周边保护层厚度的选取。根据围岩软硬变化以及爆破效果观察，取保护层厚度为6575cm。厚度过大，则保护层不易剥落，光爆效果不好；厚度过小，则起不到对设计轮廓的保护作用。 （3）炮眼深度及循环进尺。由于围岩强度较低，为了便于爆破后及时支护，设计循环进尺为1.5m，钻凿眼深度为1.6m（掏槽眼）和1.5m（辅助眼、周边眼）。 （4）周边眼线装药密度。线装药密度影响光面爆破的效果，线装药密度过大时，会破坏炮孔的孔壁；线装药密度过小时，则可能形不成炮孔之间的裂缝且爆破大块率较高。由于在软岩中实施爆破，岩石抗压强度较低，炮孔壁
11、很容易被压坏。因此，线装药密度应适当减少，经试爆，取0.100.12Kg/m较为合适。,20,3 大跨段隧道初期支护施作,3.1 初期支护设计参数适用性研究及变更调整 大断面隧道掘进施工阶段，要确保初期支护的效果，主要需解决三个方面的工作：根据围岩地质状况，确定必需的支护措施及参数，并结合监控量测的结果适时调整加强；控制好初期支护各项工序的施作工艺及质量，提高其共同承受围岩变形的能力；施作支护措施要及时，并抓好工序衔接，使隧道断面支护尽快得以封闭，减少围岩暴露时间。 施工阶段通过对大跨段隧道掌子面观察和量测结果进行分析研究，必要时，及时申请变更调整围岩级别、支护参数和预留变形量，防止围岩的实际
12、变形量超过预留变形量造成初期支护侵入二衬净空，也可避免发生支护开裂变形甚至局部塌方的情况发生。,21,隧道在开挖后，若遇到围岩自稳时间小于完成初支所需时间的地段时，需提前根据围岩地质条件、开挖方式等情况，选择一种或几种有效可行的支护加强措施，如：喷射混凝土封闭掌子面；格栅钢架或型钢钢架加强支护；超前锚杆或超前小导管支护；设置临时横撑或临时仰拱；小导管周边注浆加固等。施工阶段采取的其它加强措施，如： 高滩隧道出口进洞开挖前，在仰坡中部边缘设置三排75mm钢管桩（36根），钢管桩至少要伸入至W2地层以下2m，间距1.0m，梅花形布置。注浆材料采用水泥砂浆（水灰比1:1、砂灰比2:1），注浆压力为1
13、1.5MPa。这样，有效的保证了仰坡稳定及洞口段施工的安全。 对于拱墙围岩的松驰变形、支护开裂问题，采用设置临时钢支撑，并对变形部位及时进行小导管径向注浆加固，是施工阶段采用最多最有效的一种方法。,22,3.2 初期支护施工工艺措施隧道初期支护位于二次衬砌外轮廓线外周，分为系统支护和加强支护。前者指洞身锚、网、喷等支护措施，、级围岩采用拱墙均采用22砂浆锚杆；级地段拱部采用25中空注浆锚杆、边墙采用22砂浆锚杆；钢筋网采用8250250mm；喷射混凝土为C20。后者指在围岩级别较低时（级）采用的格栅钢架或型钢钢架、超前22砂浆锚杆或42超前小导管等支护措施。,23,隧道初期支护工艺措施控制要点
14、：,1、拱部超前小导管施作的重点是保证其注浆加固拱部围岩的效果，确保浆液充满钢管、管周及其附近的岩层裂隙。2、锚杆施作的重点是保证其锚固力，确保锚杆孔内灌注砂浆饱满密实。施工中主要从锚杆自身质量、灌浆、插杆锚固三个方面的措施来保证，并通过锚杆的抗拔力试验来验证锚固效果。3、钢架施作的重点是控制其制作及安装质量。钢架安装须保证其竖直度、钢架单元之间的连结可靠、拱脚和底脚接头锁定、钢架拱背及底脚抄实、钢架之间纵向连接可靠等。4、对喷射混凝土的控制重点是保证喷混凝土层的厚度、密实度、大面平整度、混凝土强度等。,24,洞身初期支护施工实况,新龙湾隧道初期支护,高滩隧道初期支护,25,4 大跨段隧道监控
15、量测工作,施工阶段通过监控量测，不但可以及时掌握围岩和支护结构在施工过程中应力、应变的动态变化情况，借以判断支护的稳定程度，确保施工安全，而且可为调整初期支护设计参数、确定二次衬砌和仰拱的施作时间，提供反馈信息，同时作为变更设计的依据。4.1 确定监控量测项目根据两座隧道大跨段的设计情况和现场所具备的技术条件，选定监控量测项目为：洞内外观察；水平相对净空变化值；拱顶下沉；浅埋隧道地表下沉。,26,4.2 量测断面的间距和量测频率净空变化量测断面的间距根据围岩级别、隧道断面尺寸、埋置深度及工程重要性等因素确定，一般宜为1050m，因大跨段不同衬砌断面的里程段落较短，断面较大，故决定每一衬砌断面中
16、不少于2个量测断面，即间距为1020m。拱顶下沉量测与净空收敛量测设在同一断面内进行，并用相同的量测频率。量测频率根据变形速度和距工作面距离按下表中较高频率执行：,注：B表示隧道开挖宽度。,27,地表下沉量测的测点与净空水平收敛及拱顶下沉量测的测点布置在同一个横断面内。进行横断面方向地表下沉量测时，测点间距取25m，在一个量测断面内设711个测点。 地表下沉的量测频率和拱顶下沉及净空水平收敛的量测频率相同。地表下沉量测在开挖工作面前方H+h（隧道埋置深度+隧道高度）处开始，直至衬砌结构封闭，下沉基本停止时为止。地表下沉量测断面间距见下表：,28,4.3 监控量测工艺流程：,29,4.4 测点设
17、置 采用分部开挖法施工时，在拱腰和边墙部位各设一条水平测线。净空水平收敛量测采用JSS30A型数显收敛计（球铰弹簧式），测量精度0.06mm。 拱顶下沉量测的位置在每个断面布13点。当地质条件复杂，下沉量大或偏压明显时，同时量测拱腰下沉及基底隆起量。 测点的安装一般保证在开挖后12h（最迟不超过24h）内和在下一循环开挖前测到初次读数。 4.5 量测数据的处理 现场量测数据后，做好隧道净空收敛、拱顶下沉观测记录，对每一量测断面绘制水平相对净空变化、拱顶下沉时态曲线。对初期支护时态曲线进行回归分析，选择与实测数据拟合性好的函数进行回归，预测可能出现的最大位移。 根据量测结果按规范和设计要求对隧道稳定性进行综合判别。 根据铁路隧道喷锚构筑法技术规范规定的变形管理等级决定是否可正常施工、应加强支护或应采取特殊措施。,
