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1、客运专线隧道施工技术,铁道部工程管理中心 肖广智 (47897,13401007900) 2010.8,主要内容,一、前言 二、客运专线隧道钻爆法施工技 术要点 三、客运专线隧道施工常见质量问题 四、隧道施工典型事故案例及分析,一、前言 隧道施工技术要求和发展方向,施工机械化。各道工序逐步实现机械化，以设备保工艺、以工艺保质量、以质量保安全（部已重视，颁布了机械配套指南） 工序标准化。各道工序都建立标准，严格按标准作业(部已重视，颁布了施工工序作业指南）。 构件工厂化。管片、仰拱块、混凝土搅拌、钢拱架、预埋件、连接件等尽量厂制。,关键工序专业化。对安全、质量起控制作用的关键工序和工艺施工专业化
2、施工。 管理信息化。根据监控量测、超前探测等信息反馈进行动态管理。 “均衡生产”原则 （合理投入、配齐生产要素、安全施工、施工组织、技术方案等）,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,1.超前地质预报 受目前勘察手段、时间以及判释水平等因素限制，在勘察设计阶段尚不能完全准确地探明隧道所穿越的地层及洞身周边的地质情况，因此施工中进行超前地质预测预报是确保施工安全必不可少的手段。 铁建设2007 88号文：隧道施工应进行超前地质预报，超前地质预报应纳入正常施工工序。,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,1.超前地质预报 （1）预报内容 地层岩性、地质构造、不良地质、地下水 （2）预报方法 地质分析法、钻探法
3、、物探法和超前导坑法 TZ231-2007铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南：根据需要采取15孔超前水平钻探（局部7孔），其终孔位置一般要超出开挖轮廓线35m，长度宜在3050m之间；两次循环的超前水平钻搭接长度不小于5m。,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,1.超前地质预报 （3）预报分级 根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度，分为以下三级。 A级：地质条件复杂，存在储水构造、导水断层、岩溶、有害气体、膨胀岩土等地质问题，施工中易发生突泥突水、瓦斯、大变形等地质灾害，风险程度高。 B级：地质条件较复杂，涌泥涌水、瓦斯、坍方等地质灾害风险程度较高的地段。 C级：地层岩性单一、地质构造不发育，发生地
4、质灾害可能性不大。,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,1.超前地质预报 不同地质风险地段的预报方式为： A级风险地段采用地质素描、两种以上物探方法、超前水平钻探、超前炮眼等； B级风险地段采用地质素描结合物探方法； C级风险地段一般采用地质素描法。,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,1.超前地质预报 （4）预报要点: 研究区域地质、工程地质资料，对整个地区地质情况做到比较全面和深刻的认识，分析主要地质灾害隐患及其在隧道内揭示的大致里程，制定预报预案。 配备先进仪器设备和丰富经验的地质技术人员，提高判释准确度。,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,1.超前地质预报,地质雷达现场探测图,地质超前预报,超前
5、水平钻探,水平钻机,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,2.超前支护 超前支护是针对软弱不良地层而采取的辅助工法，施工前根据围岩条件、施工方法、机械配套及工程所处环境等情况，选择简单方法或同时采用几种综合辅助施工方法来加固地层，确保不塌方、少沉陷。,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,2.超前支护 （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、铁路隧道钻爆法施工技术要点,2.超前支护 （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
6、2.56m的钢管，与钢架连成一体、联合使用，必要时利用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小于1m。 根据地质情况可选择单液浆、双液浆，注浆压力控制在0.8MPa以内。,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,2.超前支护,小导管示意图及施工,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,2.超前支护 （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
7、、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、铁路隧道钻爆法施工技术要点,2.超前支护 （3）长管棚 施工要点： 管棚环向间距3050，超浅埋地段或特殊地层也可采用密排方式，沿隧道周边轮廓线布设，外倾角13，连续使用大管棚，纵搭接长度一般不应小于3m。 需要注浆加固地层时，注浆材料、注浆压力视地质情况而确定，钢管内根据需要可灌注水泥砂浆，必要时在管棚内放置钢筋笼，提高钢管的抗弯能力。 洞内施作长管棚时一般情况下设置扩大洞室作为工作室，其断面、长度应满足钻机作业要求。也可采用特殊工艺或根据钻机选型情况，不设
8、置扩大洞室。,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,2.超前支护,右上：洞口大管棚施工,上：洞内大管棚施工,右：洞口施工完的大管棚,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,2.超前支护,几种超前支护方式,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,3.隧道开挖方法 隧道开挖方法主要有全断面法、台阶法、中隔壁法（CD法） 、交叉中隔壁法（CRD法） 、双侧壁导坑法（眼镜工法）。 要根据地质条件、断面大小、结构形式、机械配备等因素合理选择开挖方法。 主要介绍以下几种方法：,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,3.隧道开挖方法 （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，再施做初支和二次衬砌的隧道开挖方法，一般适
9、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。,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,3.隧道开挖方法 （1）全断面法 施工要点： 尽量采用深孔爆破，加大循环进尺，开挖、支护工序合理采取平行作业，提高施工进度 。 及时施作初期支护，围岩条件变化时，及时调整施工方法。 控制周边眼角度，提高光面爆破效果，减少对围岩的扰动，减少超欠挖，保证隧道施工安全。,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,3.隧道开挖方法 （1）全断面法,台车钻眼施工,光面爆破效果,小导洞超前施工,自制台架施工,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,3.隧道开挖方法 （2）台阶法
10、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。,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,3.隧道开挖方法 （2）台阶法 施工要点： 根据围岩条件合理确定台阶长度和台阶数量，台阶长度一般不宜超过1倍开挖洞径，台阶高度根据地质情况、断面大小和施工机械设备情况确定。 上台阶施作钢拱架，必要时采用扩大拱脚、锁脚锚杆（管）等措施，控制围岩和初期支护变形；下台阶施工时应保证初期支护钢架整体顺接平直，螺栓连接牢固，钢拱架必须落在实处，严禁悬空或落在虚碴上。 下部施工时应采取措施，减少对上部围岩、支护的扰动。,二、铁路隧
11、道钻爆法施工技术要点,3.隧道开挖方法 （3）环形开挖预留核心土法 环形开挖预留核心土法是先开挖上部导坑弧形断面，留核心土平台，再开挖下部两侧边墙、中部核心土的隧道开挖方法。一般适用在单线隧道级围岩，也可用在双线隧道级围岩地段。,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,3.隧道开挖方法 （3）环形开挖预留核心土法,环形开挖预留核心土法立体图,环形开挖预留核心土施工照片,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,3.隧道开挖方法 （3）环形开挖预留核心土法,a 第一次支护；b钢拱架；c 拱脚注浆锁脚锚管；d墙脚注浆锁脚锚管；e一次支护；f 塑料薄板隔离层；g模筑混凝土 环形开挖预留核心图法施工流程图,二、铁路隧道
12、钻爆法施工技术要点,3.隧道开挖方法 （3）环形开挖预留核心土法 施工要点： 环形开挖每循环长度控制在0.51m，开挖后及时施作喷锚支护、安装钢架支撑。 钢架接头连接应顺接密贴、牢靠，拱脚、墙脚设置锁脚锚杆（管）。 弧形导坑、核心土、两侧边墙纵向拉开间距35m平行施工。 仰拱初期支护应紧跟下台阶及时施做，全断面封闭成环距掌子面不宜超过2倍洞径。,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,黄土隧道弧形导坑 开挖施工照片,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,3.隧道开挖方法 （4）中隔壁法（CD法） 中隔壁法（CD法）是将隧道分为左右两大部分进行开挖，先在隧道一侧采用二或三台阶分层开挖，施作初期支护和中隔墙临时
13、支护，再分台阶开挖隧道另一侧，并进行相应的初期支护的施工方法。一般适用于地质条件为级围岩，也适用于浅埋地层隧道暗挖。,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,3.隧道开挖方法 （4）中隔壁法（CD法）,上：中隔壁法施工示意图,右：中隔壁法施工开挖,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,3.隧道开挖方法 （4）中隔壁法（CD法）,中隔壁法开挖方式,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,3.隧道开挖方法 （4）中隔壁法（CD法）,施工要点： 左右部的台阶开挖高度根据地质情况及隧道断面大小而定。左、右两侧洞体施工纵向拉开间距不大于15m。 台阶开挖长度35m，及时施作初期支护和中隔壁临时支护。各工作面每循环进尺为1榀拱
14、架的距离。 后一侧开挖形成全断面时，应及时完成全断面初期支护闭合。 根据监控量测信息，初期支护稳定后拆除中隔壁临时支护，一次拆除长度不超过15m，并加强拆除中的监控量测。 临时支护拆除后及时施做隧道仰拱和二次衬砌。,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,3.隧道开挖方法 （5）交叉中隔壁法（CRD法） 交叉中隔壁法（CRD法），是将大断面隧道分为左右两部施工，先自上而下开挖隧道一侧的上部并施作初期支护和临时支撑，再开挖隧道另一侧的上部，并施作初期支护和临时支撑，最后分别开挖隧道左右两块底部，隧道初期支护和临时支撑步步封闭成环、形成网状稳定支护结构的隧道开挖方法，是在特殊条件下采用的一种工法。一般适用
15、于级围岩，也可用于浅埋隧道施工。,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,3.隧道开挖方法 （5）交叉中隔壁法（CRD法）,上： CRD法施工示意图,右上：CRD法下部开挖,右下：CRD法施工照片,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,3.隧道开挖方法 （5）交叉中隔壁法（CRD法）,大跨度断面CRD施工工序示意图,施工要点： 隧道按左右部分块实施开挖，每块小断面开挖高度根据地质条件和施工设备而定。 每块小断面开挖长度35m，及时设置初支和临时仰拱封闭、步步成环，尽量缩短成环时间，及时施作锁脚锚杆（管）。必要时进行掌子面临时支护。左右部纵向拉开距离不宜大于15m。 根据监控量测信息，初期支护稳定后拆除临时支
16、护，一次拆除长度不超过15m，并加强拆除中的监控量测。 临时支护拆除后及时施做隧道仰拱和二次衬砌。,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,3.隧道开挖方法 （6）双侧壁导坑法 双侧壁导坑法也称眼镜工法，采用先开挖隧道两侧导坑，及时施作导坑周边初期支护及临时支护，然后再开挖中部剩余土体的隧道开挖施工方法，一般适用在级围岩，也可用于浅埋隧道施工。此方法成本较高、进度较慢。为了稳定工作面，经常和超前预注浆等辅助施工措施配合使用。,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,3.隧道开挖方法 （6）双侧壁导坑法,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,3.隧道开挖方法 （6）双侧壁导坑法,双侧壁导坑分部开挖示意图,二、铁路隧道钻爆法施工技术要点,3.隧道开挖方法 （6）双侧壁导坑法,双侧壁导坑法施工照片,施工要点： 侧壁导坑形状应近似椭圆形，导坑断面宽度一般为整个断面的1/3。 两侧侧壁导坑超前中部1020m，可独立同步开挖支护，中部采用台阶法开挖，保持平行作业。 导坑开挖后
