108 铁道标准设计 RA ILWA Y
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D ES IGN
2 0 1 0 ( 增刊 1 ) 收稿日期 : 2010 2 04 2 08; 收稿日期 : 2010 2 04 2 12 作者简介 : 夏润禾 ( 1981 —) , 男 , 工程师 , 2004 年毕业于西安理工大学 土工工程专业。
( 1 ) 本工法与传统的施工方法相比 , 多个作业面 可以平行作业 , 初期支护工序操作便捷 , 施工空间大 , 有利于机械化快速施工 。
( 2 ) 本工法适应性高 , 如出现围岩结构复杂多变 、 2
工法特点 5 1 1
工艺流程 施工工艺流程见图 1 。
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操作要点 采用大拱脚台阶法开挖 , 应遵循“先预报 、管超 前、严注浆、弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测 ” 的施工原则 , 尽量缩短台阶长度 , 在工序变化处及时在 钢架末端设锁脚锚杆 , 以确保钢架基础稳定。同时初 期支护尽快封闭成环 , 仰拱和衬砌及时跟进 , 及时形成 稳定的支护体系。
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施工工序说明 大拱脚台阶法开挖分步工艺见图 2 。
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施工工艺流程及操作要点 大断面隧道大拱脚台阶法是指在隧道开挖过程中 将作业面分为 6 个开挖面。以前后 6 个不同的位置相互错开同时开挖 , 然后分部同时支护形成支护整体 , 缩短作业循环时间 , 逐步向纵深推进的作业方法 。本工法基本原理结合了弧形导坑预留核心土法和三部台阶法的优点 , 满足了新奥法施工原理对围岩加强控制的要求 , 减少分部开挖次数 , 加快了初期支护早封闭的时间 , 特别该是拱部先期成环 , 侧墙初期支护能够尽早落底 , 有利于控制变形 , 避免了临时支护结构体系的转换 , 减少了施工过程中不安全因素。
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工艺原理 这些年 , 国家加大了交通基础设施建设 , 特别是高 速铁路建设进入了前所未有的施工高峰期 , 高速铁路桥隧占全线的施工比重大 , 列车速度一般设计为 200 km / h, 250 km / h 以上 ( 预留提速条件 ) 。为了克服高 速列车在隧道内运行所引起的空气动力学问题 , 新建 的高速铁路隧道基本采用双线铁路隧道通过 , 线路中 特大长隧道 、特大断面的隧道在山岭地区相继出现 , 这 些隧道轨面以上的净空面积为 100 m2 以上 , 开挖断面 积都在 150 m2
以上 。特别是对于 Ⅴ级 、Ⅳ级围岩来 说 , 特大断面铁路隧道的施工难度大 , 而以往所建的单 线铁路和普通铁路隧道基本上是采用传统的矿山法修 建的。因此 , 针对特大断面隧道穿越 Ⅴ级 、Ⅳ级围岩的 施工 , 探索一种快速、安全、经济 、有效的施工方法 , 以 满足特大断面隧道建设的技术标准 , 这对于建设者来 说是一个新课题 , 新挑战。贵广铁路项目隧线比重大 , 大断面双线隧道应用大拱脚三台阶施工工法成功穿越 Ⅴ级或 Ⅳ级软弱围岩 , 取得了较好的经济效益和社会 效益 , 并在实践中逐步完善形成了本工法 。
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概述 ( 1 ) 本工法适用于 Ⅴ级或 Ⅳ级软弱围岩大断面隧 道 , 也适用于浅埋或深埋的地质情况较好的大断面 隧道。
( 2 ) 对于存在低瓦斯风险的隧道 , 也可应用本工 法施工 , 断面空间大有助于通风换气。
文章编号 : 1004 2 2954 ( 2010) S1 2 0108 2 06 3
适用范围 文献标识码 : B 中图分类号 : U455 1 4 软硬围岩变化或其他条件发生变化时可以较为迅速的 转换为其他工法进行施工。
( 3 ) 本工法没有临时支护 , 避免了因拆除临时支 护而造成的安全隐患 , 有效的规避了一定风险。
( 4 ) 本工法设备购置费用 、临时材料使用较低 , 一 次性投入较少 , 节约了施工成本。
( 5 ) 本工法工效快 , 加快了施工进度 , 有效地节约 了施工工期 。
摘
要 : 针对铁路客运专线大断面山岭隧道 , 穿越围岩破碎 、节 理发育 、围岩完整性较差的复杂地质 , 在总结传统三台阶施工 工法的经验基础上 , 贵广铁路隧道开挖采用大拱脚台阶法施工 工法施工 , 在总结施工实践的成功经验基础上形成了本工法 。
主要阐述大拱脚台阶法工序流程 、施工工艺、操作方法 、施工质 量控制的技术要求 , 成功应用在隧道施工中保证了工程质量和 安全 , 提高了施工效率 , 降低了成本 、节约了资源 , 为今后类似 隧道工程施工提供借鉴经验 。
关键词 : 客运专线 ;
隧道 ;
大拱脚 ;
施工 ;
工法 软弱围岩地质大断面铁路隧道大拱脚台阶法施工工法
夏润禾 ,
许前顺 ( 中交第二公路工程局有限公司 ,
西安 710065 )
图 1
施工工艺流程 45 °打设锁脚锚杆 , 锁脚锚杆与钢架牢固焊接 , 钻设系 统径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。开挖循环进尺 应根据初期支护钢架间距确定 , 一般 0 1 6 m 左右。
第 2 步 : 左侧部中台阶开挖 : 再滞后部约 3 ～ 5 m 后 , 开挖左侧部中台阶。开挖进尺根据初期支护钢架间距确定 , 开挖高度一般为 3 1 5 ～ 4 m , 开挖后及时施 作部初期支护 , 即进行初喷 4 cm 厚混凝土 , 挂钢筋网 , 接长钢架 , 并设锁脚锚杆系统支护 , 钻设系统径向锚杆 后复喷混凝土至设计厚度。
第 3 步 : 右侧部中台阶开挖 , 再滞后部约 2 ～ 3 m后 , 与左侧部中台阶开挖支护方式一样 , 施作右侧部中 台阶。
第 4 、 5 步 : 开挖上台阶 ④部 、中台阶 ⑤部 , 在滞后 部约 3 ～ 4 m 后 , 依次开挖上台阶 ④部、中台阶 ⑤部 , 开 挖进尺与各台阶循环进尺相一致 。
第 6 步 : 开挖隧底 ⑥部 , 在滞后 ⑤部约 4 ～ 5 m 后 , 开挖隧底剩余部分 ⑥部 , 开挖后初喷 4 cm 厚混凝土 , 安设仰拱钢架并与左右侧落地钢架焊接牢固 , 复喷混 凝土至设计厚度。为了不影响车辆进出 , 采用栈桥过 渡方案 , 及时施作仰拱及仰拱回填 , 仰拱分段长度一般 为 4 ～ 6 m 。
初期支护施工工艺流程见图 3 。
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2 0 1 0 ( 增刊 1 ) 10 °～ 12 ° , 可根据实 超前小导管的钻孔外插角为 图 3
初期支护施工工艺流程 5 1 2 1 2
超前小导管施作 超前小导管采用 < 42 mm 、壁厚 3 1 5 mm 的热轧无缝钢管 , 长 3 1 5 m , 环向间距 30 ～ 50 cm , 其纵向搭接长度不小于 1 m 。
际情况作调整 。钻孔方向应顺直。钻孔直径不小于 45 mm 。
超前小导管安装于隧道拱部圆弧 120 °范围内 , 共 38 根 , 环向间距为 40 cm 。其纵向搭接长度不小于1 m 。
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台阶开挖 开挖轮廓形状和断面尺寸应按照设计要求进行开挖轮廓线的放样 , 根据围岩情况预留一定的变形量 , 以 防止围岩的实际变形量超过预留变形量 , 造成初期支 护侵入二次衬砌。
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初喷混凝土封闭岩面 开挖后立即进行初喷混凝土封闭岩面 , 用高压风自上而下吹净岩面 , 并埋设控制混凝土厚度的控制标志 , 如工作面滴水或淋水时 , 采用钻孔埋设盲管做好引 大拱脚台阶法开挖分步工艺 图 2 第 1 步 : 利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部 < 42 mm 超前小导管 , 开挖上部弧形导坑部 : 在拱部超前支护后进行 , 环向开挖上部弧形导坑 , 预留核心土 , 核心土长度为 3 ～ 5 m , 宽度为隧道开挖宽度的 1 /3 ～ 1 /2 。开挖后应及时施作上部初期支护 , 即进行初喷 4 cm 厚混凝土 , 挂钢筋网 , 架设钢架 , 施作大拱脚系统支 护 , 并在钢架拱脚底部紧贴钢架两侧边沿按下倾角
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排水 , 也可采用干喷形式快速封闭渗水岩面。喷射作 业从拱脚或墙脚自下而上进行 , 作业时避免上部喷射 回弹料虚埋拱 ( 墙 ) 脚。喷嘴与受喷岩面垂直 , 喷嘴与 受喷岩面之间的距离保持在 1 1 0 ～ 2 1 0 m 。
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系统锚杆和钢筋网施作 初喷之后立即进行施作径向锚杆 , 锚杆必须设垫 板。系统锚杆设置情况 : 拱部采用带排气装置的 < 25 mm 中空注浆锚杆 , 边墙采用 < 22 mm 砂浆锚杆 , L
= 4 1 0 m , 间距 ( 环 1 1 2 m × 1 1 0 m ) ; 钢筋网采用 < 8 mm 的 H PB 235 钢制作 , 网格尺寸采用 20 cm × 20 cm , 搭接长 度为 1 ～ 2 个网格 , 网片之间采用焊接方式连接 。钢筋 网应与锚 杆连接 牢固 , 且钢 筋保护 层厚 度 不 小 于 4 cm 。
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钢架安装施作 初期支护采用 I20 钢架 , 纵向间距为 0 1 6 m / 榀 ( 中 至中 ) ,相邻钢架采用 < 22 mm 钢筋连接 , 间距 1 m , 斜 向内侧布置 , 并焊于钢架内翼缘处 ; 安装前应清除底脚 下的虚砟及杂物 , 钢架底脚应置于牢固的基础上。
为保证钢架位置安设准确 , 钢架架设前均需预先 打设定位系筋。系筋一端与钢架焊接在一起 , 另一端 锚入围岩并用砂浆锚固。拼装钢架时 , 各节段的钢架 间的连接板螺栓连接并密贴 , 严禁采用焊接。隧道上 部弧形导坑开挖时 , 在大拱脚连接板处预留安装大拱 脚钢架的支撑凹槽。施作大拱脚系统支护 , 并在钢架 拱脚底部紧贴钢架两侧边沿按下倾角 45 °打设锁脚锚 杆 , 锚杆长度为 4 m , 每环为 8 根 , 锁脚锚杆与钢架牢 固焊接 , 增加拱脚支撑力。
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第二次喷射初支混凝土施作 按照设计厚度利用原有部件如锚杆外露长度等 , 也可在钢拱架上焊接短钢筋 , 标出刻度 , 作为设计厚度 标记。
喷射混凝土厚度每层不宜超过 5 ～ 6 cm , 过大会 削弱混凝土颗粒间的凝聚力 , 使喷层因自重过大而大 片脱落 , 或使拱顶处喷层与围岩面形成空隙 ; 过小 , 则 粗骨料容易弹回。分次喷至设计厚度 , 两层喷射的时 间间隔为 15 ～ 20 m in 。
为提高工效和保证质量 , 喷射作业应分片进行 。
为防止回弹物附着在未喷岩面上影响喷层与岩面间的 粘结力 , 按照从下往上施喷 , 呈“ S ”形运动 ; 喷前先找 平受喷面的凹处 , 再将喷头成螺旋形缓慢均匀移动 , 保 证混凝土表面平顺 , 无空鼓 、裂缝 、疏松 , 平整度应符合 规范要求 。
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仰拱施作 隧道底部开挖采用全幅分段施工 , 上面铺设仰拱 栈桥 , 仰拱栈桥长 16 ～ 18 m , 单幅宽 1 1 2 m , 每幅由 4 根 I36 型钢和防滑钢板焊成 , 栈桥放在隧道中部。隧
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关键技术控制要点 ( 1 ) 大拱脚台阶法施工应做好工序衔接 , 工序安排应紧凑 , 严格控制开挖长度 , 合理确定循环进尺 , 开挖后立即初喷 4 cm 厚的混凝土 , 以减少围岩暴露时间 , 避免因长时间暴露引起围岩失稳。
( 2 ) 隧道垂直方向的变形控制主要依靠两侧拱脚 , 拱脚的稳定程度很关键。在上部增加大拱脚钢架是为了增大拱脚的承载能力 , 同时在钢架拱脚底部紧贴钢架两侧边向拱脚的斜下方打设锁脚锚杆 , 锁脚锚杆与钢架牢固焊接确保钢架基础稳定 , 防止拱部下沉 变形。
( 3 ) 大拱脚台阶法施工应严格按设计要求控制好超前锚杆支护外插角 , 保证隧道开挖在超前支护的保护下安全施工。
( 4 ) 根据围岩情况如需爆破时 , 必须坚持弱爆破 , 减少对围岩的扰动 。同时做好监控量测 , 确保围岩稳 定和施工安全。
( 5 ) 钢架应严格按设计及规范要求加工制作和架设 , 上下断面初期支护钢架连接应平顺 , 螺栓连接牢固 , 拱脚落地应架设在坚实基面上 , 严禁拱脚悬空或采 用虚砟回填 。
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监控量测 隧道施工中监控量测的重要目的就是对初期支护实施动态管理 , 通过了解围岩的受力变形状态 , 判断隧道围岩和初期支护是否稳定和安全 , 及时进行信息反 馈及预测预报 , 为施工二衬提供合理施作时间和为优 图 4
仰拱施工工艺流程 底每循环开挖长度控制在 2 ～ 3 榀钢拱架间距 。为保 证施工安全 , 仰拱初期支护和混凝土浇筑应及时施作 , 支护尽早闭合成环 , 整体受力 , 确保支护结构稳定。仰拱每循环浇筑长度与拱墙每循环衬砌长度相同 , 具体尺寸与模板台车长度一致 , 施工时应保证仰拱与拱墙施工缝在同一断面 。仰拱混凝土应分段全幅浇筑 , 一次成型 , 不留纵向施工缝 , 仰拱施工缝和变形缝设置止水带。仰拱填充混凝土应在仰拱混凝土初凝后浇筑 , 浇筑前清除仰拱表面的杂物和积水 , 连续浇筑 , 一次成型 , 不留纵向施工缝。本工程仰拱采用 C35 钢筋混凝土 , 仰拱填充采用 C20 混凝土。
仰拱施工工艺流程见图 4 。
开挖支护 每个作业面组成初期支护综合班 , 负责开挖修整 , 超前锚杆、系统锚杆、钢筋网片、拱架、锁脚锚杆等施作 4 4 2 2 2 6 风枪工 风镐工 电焊工 挖掘机司机 装载机司机 自卸运输车司机 容 作
业 内 所需人数 作业岗位 作业项目 表 2
单作业面施工作业劳动力组织 注 : H 0 为隧道深度 ; b 为隧道最大开挖宽度。
非接触观测法 非接触观测法 浅埋隧道 ( H 0 ≤ 2 b) 0 1 1 1 1 1 2 3 4 现场观察 , 地质罗盘 采用收敛计、隧道激光断面仪、全站仪进行量测 水准量测 , 全站仪 水准量测的方法 , 全站仪 洞内、外观察 二次衬砌衬砌前净空变化 ( 拱墙、拱脚 ) 初期支护拱顶下沉 地表下沉 注 备 测量精度 /mm 测量方法和仪表 监测项目 序号 表 1
监控量测必测项目 5 1 5 有害气体监控与预防措施 因隧道地层中炭质页岩含炭较高 , 为确保人员 、财 产及施工安全 , 所以必须将有害气体、瓦斯危险性预测放在第一位。在隧道开挖掌子面进行全断面超前探测 , 超前探孔孔径一般为 89 mm , 单孔长度为 30 m , 搭接长度不小于 5 m , 掌子面布置 6 个孔 , 并在超前探孔处采用光干涉式甲烷测定器 , 检测是否有有害气体涌 出。加强通风和喷雾洒水 , 降低粉尘浓度 , 安排专职的经过瓦斯监测安全技术培训的人员对隧道进行巡回检查 , 特别是拱顶、开挖凹凸处等瓦斯易积聚部位的监测 , 并建立健全安全监测制度 , 制定应急预案 , 组织施工人员进行演练 , 以确保施工安全。
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劳动力组织 ( 表 2 ) 化支护参数提供依据 , 指导现场施工。量测项目根据 工程实际情况 , 分为必测项目和选测项目。必测项目 见表 1 , 选测项目按照《铁路隧道监控量测技术规程 》 的规定选取 。监控量测采用五点法 , 每个断面设置 2 条净空变化基线 , 1 个拱顶下沉测点 , 监测断面间距为 5 ～ 10 m , 所有初读数据须在开挖后 12 h 内测读 , 量测 频次严格按照规范和验标的要求执行 , 根据量测结果 及时调整预留变形量 , 确保了初支不侵入二次衬砌范 围。根据现场监控数据分析 , 对于炭质页岩、泥灰质岩 为主的隧道 , 建议施工开挖时隧道拱部预留变形量 25 ～ 30 cm , 边墙预留变形量 10 ～ 15 cm , 底部预留变形量 5 ～ 8 cm 。
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本工法执行工程质量技术标准 ( 1 ) 严格遵守执行现行的隧道技术规范及验收 标准。
( 2 ) 洞身开挖应严格控制欠挖 , 并预留变形量 。
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质量控制 本工法中采用的主要施工机具设备见表 3 。
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材料与设备 拱脚和墙脚以上 1 m 内断面严格欠挖。
( 3 ) 超前小导管 、锚杆 、钢架安装施工质量控制见表 4 。
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质量保证措施 ( 1 ) 锚杆施作要求按照设计及《锚杆喷射混凝土支护技术规范 》 ( GB 50086 ) 、《铁路隧道喷锚构筑法技术规范 》 ( TB 10108 ) 的有关规定执行。支护使用的钢筋、锚杆、钢架等原材料严格坚持“先检验 , 后使用 ”的 原则 ; 拱部设系统锚杆采用 < 25 mm 中空锚杆 , 边墙设 73 人员配备合计 / 人 管理及 技术 全面协调现场施工管理 负责现场质量检验监督管理 负责现场技术指导和技术交底 负责现场试验工作 负责测量放样和围岩监控量测 1 2 2 1 5 现场指挥员 现场质检员 现场技术员 试验员 测量组 主要负责隧道施工现场电力供送管理 负责隧道初期支护喷射混凝土及仰拱混凝土施作 临时辅 助班组 为隧道初期支护提供钢材加工、制作、安装 8 10 2 2 3 5 2 制作钢架 , 钢筋网 安装钢架、钢筋网 喷射混凝土工 喷射机司机 喷射机上料 搅拌站 电工 10 施作隧底初期支护及仰拱混凝土浇筑及填充 仰拱施工综合班 仰拱施作 挖机开挖 , 将各个作业面的土方转运集中 , 协助装载机出砟 给自卸运输车装砟 根据运距及车辆可作调整
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安全措施 1 1 1 1 加工钢筋 加工钢筋 加工钢架 加工钢构件 加工钢架及其他钢 构件 , 拱架安装 喷射混凝土 拌和砂浆和混凝土 钢筋调直机 / 台 钢筋切断机 / 台 冷弯机 / 台 初期 台式钻床 / 台 支护 装载机 自卸运输汽车 注浆机 / 台 污水抽水机 / 台 出砟 1 1 4 1 4 DH220 ZL50 20 T 4 m 3
/ h 80 m 3
/ h 15 YT 2 28 风动凿岩机 / 台 开挖 挖掘机 / 台 高压供风 开挖修边 超 前 支 护、系 统 锚 杆、局部爆破钻眼 开挖、装砟 装砟 出砟 注浆 排水 4 10 空压机 / 台 风镐 /台 20 m 3
/m in 途 用 数量 设备型号 设备名称 作业 项目 主要施工机具设备 表 3 密实。
( 4 ) 钢筋网搭接长度应为 1 ～ 2 个网孔 , 允许偏差 为 ± 5 cm 。
( 5 ) 喷射混凝土平均厚度不小于设计厚度 , 最小 厚度不小于设计厚度的 2 /3 , 表面平整度的允许偏差 为 100 mm 。表面应平整、密实 , 无裂缝、脱落 、漏喷 、露 筋 , 空鼓和渗漏水 , 锚杆头和钢筋无外露。
( 6 ) 在喷射侧壁下部时 , 需将上半断面喷射时的 回弹物清理干净 , 防止将回弹物卷入下部喷层中形成 “蜂窝 ” , 从而降低支护强度。
( 7 ) 严格围岩监控量测制度 , 加强施工时开挖沉 降、变形的观测和评估 , 坚持用“量测数据指导施工 ” 的原则。
± 15 cm; < 22 mm 砂浆锚杆 ; 锚杆钻孔孔位允许偏差为 杆孔的深度应大于锚杆设计长度 10 cm 。
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不小于 3 cm , 允许偏差 - 5 mm 钢架 现 场 尺 量 ; 每 榀检查 ± 100 mm ± 50 mm ± 50 mm ± 2 ° 不小于 4 cm , 允许偏差 - 5 mm 间距 横向 高程 垂直度 保护层 表面覆盖 层厚度 超前 小导管 仪 器 测 量 , 尺 量 ;
每环抽查 3 根 2 ° ± 50 mm + 50 , 0 mm 方向角 孔口距 孔深 插入长度 锚杆 现 场 尺 量 ; 全 部检查 符合设计要求 深度大于锚杆长度 10 cm ± 15 cm 不小于设计长度的 95 % , 且位 于孔中心 孔径 孔深 孔距 检验方法及数量 允许偏差 目 项 表 4
施工质量控制 1 SD F (B ) 2 No9 1 6 施工通风 通风 通风机 / 台 量测 收敛仪 / 台 铟钢尺 / 个 钢卷尺 / 个 技术 施工测量、监控量测 施工测量、监控量测 监控量测 施工测量 施工量测 1 1 1 1 6 徕卡 TSP400 全站仪 / 台 精密水准仪 /台 3 1 TK500 JS500 混凝土湿喷机 / 台 混凝土拌和站 /座 6 BX1 2 500 电焊机 / 台 ( 1 ) 各种爆破 、特种设备操作人员、专职安全员、 特种作业人员必须经过专业培训并取得相应监管部门 颁发的合格证书持证上岗。
( 2 ) 严格遵守国家有关安全生产的法律法规和 《铁路工程施工安全技术规程 》 ( TB 10401 1 1 — 2003 ) 有 关规定 , 认真贯彻执行建设单位的有关文件中的安全 管理要求 。
( 3 ) 加强全员安全意识教育 , 为隧道支护操作人 员配备个人防护用品 。
( 4 ) 对作业人员进行专项安全技术交底 , 编制隧 道施工应急预案 , 建立快速反应机制并进行应急演练。
( 5 ) 加强特殊地质条件下 , 隧道施工风险的评估 和管理 , 落实有针对性的预防措施。
( 6 ) 建立安全生产责任制 , 细化考核办法 , 加强日 常检查力度 , 奖惩兑现 , 全面排查安全隐患和整改 治理。
( 7 ) 根据设计地质资料 , 在施工前结合超前地质 预报做好瓦斯等有害气体探测。
( 8 ) 隧道爆破作业和火工品的管理 , 必须遵守现 行的国家标准《爆破安全规程 》的有关规定。对于存 在瓦斯风险的隧道 , 在施工中各工序作业应符合《铁 路瓦斯隧道技术规范 》 ( TB 10120 ) 有关规定。瓦斯工 区 ( 地层含有瓦斯的隧道施工区段 ) 应采用煤矿许用 安全炸药 , 并使用矿用电雷管起爆。
( 9 ) 施工现场的临时用电管理 , 严格按照《施工现 场临时用电安全技术规范 》的规定执行。
( 10 ) 隧道内搭设的工作台 , 必须坚固可靠 , 放置 稳妥 , 并设安全防护杆和梯子 。
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2 0 1 0 ( 增刊 1 ) ( 1 ) 严格按照国家《环境保护法 》和《水土保持 9
环保措施 ( 2 ) 喷射混凝土用的水泥 、细骨料、粗骨料、外加 剂等原材质量控制按照《客运专线铁路隧道工程施工 质量验收暂行标准 》中要求的检验批次和标准要求 执行。
( 3 ) 钢架各单元采用垫板螺栓连接 , 钢架节点焊 接长度大于 4 cm , 且对称焊接 。加工好的成品钢架先 进行预拼装 , 允许偏差为 ± 3 cm , 平面翘曲小于 2 cm 。
钢架外缘每隔 2 m 用钢楔或混凝土块与初喷层顶紧 , 钢架与初喷混凝土表层的间隙采用喷射混凝土喷填
法 》和地方政府有关规定 , 贯彻执行“预防为主、建设 与保护并重 ”原则 , 落实环保“三同时 ” , 采取各种工程 防护措施 , 减少工程建设对沿线生态环境的破坏和 污染。
( 2 ) 建立专职环保自控组织机构 , 健全环境保护 制度和自控体系 , 加强生态环境保护的广泛宣传 , 使全 体参建员工充分认识对环境保护的重要性和必要性 , 加强环保意识。
( 3 ) 隧道洞口、搅拌站设过滤沉淀池 , 对含有悬浮 物的施工污水 , 必须采取过滤、沉淀等处理措施 , 做到 达标排放 。施工含油废水经隔油池处理后排放 , 防止 油污染地表和周围水环境。
( 4 ) 隧道弃渣 ( 土 ) 场的挡护工程和排水工程严格 按照施工图和施工组织设计中的措施和方案执行 ; 弃 渣 ( 土 ) 场必须严格执行先挡后弃 、先修排水设施后弃 的原则 , 并对附近水源进行先保护或改移河道后再进 行弃渣 ( 土 ) 。
( 5 ) 施工人员驻地附近的施工场地、施工道路进 行硬化或采取洒水等措施 , 控制扬尘 ; 对易于引起粉尘 的细料或松散料运输或堆放必须遮盖或适当洒水湿 润 ; 对易产生粉尘的施工场地 , 如混凝土搅拌站 ( 场 ) 、 钢筋加工场 、隧道洞口便道必须进行实时打扫和洒水 。
( 6 ) 在施工隧道边仰坡、弃渣场前将熟土剥离存 放和土地复垦工作结合起来 , 特别是特殊地质山区更 要珍惜熟土 , 对存放熟土区设置明显标识牌进行保护 , 不得随意堆放 ; 随着工程的进展情况 , 对已完成弃渣任 务的逐步实施覆盖恢复植被。
( 7 ) 施工便道尽量利用已有的乡村道路或其他道 路 , 减少新建施工便道对土地的占用 , 对能复垦的施工 便道进行翻松、平整 , 利用主体工程表土或周边客土进 行复垦。
( 8 ) 机械车辆经过施工生活驻地或居民区时应减 速慢行 , 尽量减少噪声污染 。合理安排施工作业时间 , 尽量降低夜间车辆出入频率 , 夜间施工对机械设备产 生的超分贝噪声利用消音设备减噪 。
( 9 ) 尽量避免或减少施工过程中的光污染 。夜间 室外照明灯加设灯罩 , 透光方向集中在施工范围。
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由中交第二公路工程局有限公司承建的新建贵阳 至广州铁路工程 GGTJ 2 5 标段 , 位于广西境内三都 —五通间 , 线 路 全 长 62 1 637
km , 其 中 隧 道 28 座 , 总 长 47 1 723 km , 占线路总长的 76 1 2 % 。沿线地质变化多 , 施工环境差 , 技术标准高 , 环保工作难度大。这些隧道共同的特点多为 Ⅴ级或 Ⅳ级围岩 , 围岩破碎 , 不稳定 , 易坍塌 , 进洞施工方法基本上全部采用大拱脚台阶法组织进行施工 。笔者以高培三号隧道为工程实例 , 介 1 0
节能措施 1 2
应用实例 1 1 1 1
技术效益 运用本工法施工大断面铁路隧道 , 施工作业分区 进行 , 开挖支护安全、工效高。
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经济效益 ( 1 ) 多个作业面可以平行作业 , 施工空间大 , 有利 于机械化快速施工 , 形成明显的开挖能力、工期效益。
( 2 ) 工序转化快 , 加快了施工进度 , 减少了施工投 入 , 节约了成本 。
( 3 ) 减少和降低了临时支护材料的使用 , 材料消 耗少 , 节约了资源 , 施工投资减少 , 经济效益显著。
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社会效益 ( 1 ) 随着国民经济和社会的发展 , 利用本工法可 以尽量减少劳动力的投入 , 提高机械化施工水平 , 是落 实科学发展观的基本要求。
( 2 ) 本工法没有临时支护 , 避免了因拆除临时支 护而造成的安全隐患 , 有效的规避了一定风险 , 尽力创 造出安全的施工环境 , 因此该方法具有广阔的应用 前景。
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节能效益 应用本工法分区施工可以减少作业区域的机具数 量 , 相邻作业区充分利用共有的机具资源 , 同时施工质 量易控制 , 安全风险低。
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技术经济效益分析 不采用居民生活自来水 , 严禁无措施浇水养护混凝土。
对施工现场生活用水实施定额计量管理。
( 3 ) 节能措施 , 优先使用国家 、行业推荐的节能、 高效、环保的施工设备和照明设施。施工现场分别设 定生产、生活、办公的用电控制指标 , 采用声控、光控等 节能照明灯具。
( 4 ) 节地与施工用地保护措施 , 根据施工规模及 现场条件等因素合理确定临时设施 , 平面布置合理 、紧 凑 , 在满足环境 、职业健康与安全及文明施工要求的前 提下尽可能减少废弃地和死角。
( 5 ) 红线外临时占地应尽量使用荒地、废地 , 少占 用农田和耕地 , 大力降低临时用地规模 。
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2 0 1 0 ( 增刊 1 ) ( 1 ) 节材措施 , 根据隧道围岩情况 , 在保证工程安 全与质量的前提下 , 进行施工方案的节材优化 。临时 工程材料统一采购 , 能重复利用的进行循环使用 , 减少 材料浪费 。合理安排材料的采购 、进场时间和批次 , 减 少库存或二次搬运 , 清底使用 。
( 2 ) 节水措施 , 根据工程所在地的水资源状况 , 现 场搅拌站用水、隧道施工用水应采取有效的节水措施 ,
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施工中平层围岩坍塌掉块情况 包西铁路大保当至张桥段 , 北起神延铁路的大保 当车站 , 南至西延线的张桥车站 , 线路纵贯陕西省北部和关中地区。该段线路全长 561 1 6 km , 共有隧道 94 座 , 总延长约 152 km , 全部分布在鱼河峁至庆兴村之间的陕北黄土高原梁峁沟壑区。其中绥德至延安段增建二线 , 速度目标值 160 km / h, 共有单线隧道 29 座 , 总延长约 50 km; 延安至张桥段 , 速度目标值 200 km / h, 为新建双线隧道 , 共计 65 座 , 总延长约 102 km 。
隧道穿越地层岩性主要为近水平状沉积的碎屑岩 1
概述 图 1
出露水平岩层及基岩裂隙水 隧道穿越的水平岩层围岩划分主要为 Ⅲ级和 Ⅳ 级 , 其中 Ⅲ级围岩约占单线隧道总长的 48 % , Ⅳ级围岩约占单线隧道总长的 18 % ; Ⅲ级围岩约占双线隧道总长的 65 % , Ⅳ级围岩约占双线隧道总长的 17 % , Ⅲ 级围岩所占比例较大 。
文章编号 : 1004 2 2954 ( 2010) S1 2 0114 2 04 文献标识码 : A 中图分类号 : U452 1 2;
U455 类的砂岩和黏土岩类的页岩、泥岩 , 其中又以砂岩夹页 岩、页岩夹砂岩和砂岩夹泥岩为主。线路穿越中朝准地台的陕甘宁台坳和汾渭地堑二个二级构造单元 , 地下水类型主要为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水。出露水平岩层及基岩裂隙水如图 1 所示 。
摘
要 : 文章结合包西铁路隧道近似水平岩层实际施工过程中 坍塌 、掉块的现象 , 分析该种地层的工程特性 、坍塌掉块的机理 特征及原因 , 并通过对不同地层岩性或同种地层岩性不同层厚 的多种组合分析 , 同时综合考虑岩层倾角 、软硬程度 、含水量 、 节理发育程度 、拱顶覆盖的岩层厚度以及是否受断层的影响等 因素 , 提出了针对 Ⅲ级围岩水平岩层隧道结构的支护参数和建 议的施工方法 , 可为今后类似地质条件下的隧道修建提供 借鉴 。
关键词 : 铁路隧道 ;
水平岩层 ;
坍塌掉块 ;
支护参数 浅析平岩层隧道的设计与施工
陈海军 ( 中铁第一勘察设计院集团有限公司 ,
西安 710043) ·隧道 / 地下工程 ·
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2 0 1 0 ( 增刊 1 ) [ 7 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 4 ] [ 3 ] [ 2 ] 中国中铁二院工程集团有限责任公司 . 新建贵阳至广州铁路贵阳 至贺州段施工设计参考图 [ Z ]. 成都 : 2010. 陈立保 . 三台阶法在客运专线山岭隧道软弱围岩中的推广应用 [ J ]. 铁道工程学报 , 2008 ( 12 ) : 72 2 74. 项志敏 , 等 . 武广客运专线大断面隧道软岩地段快速施工技术 [ J ]. 铁道标准设计 , 2007 ( S1 ) : 61 2 63. 经规标准 ( 2007 ) 119 号 , 铁路大断面隧道三台阶起步开挖法施工 作业指南 [ S ]. TZ214 — 2005 , 客运专线铁路隧道工程施工技术指南 [ S ]. 铁建设 [ 2005 ] 160 号 , 客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行 标准 [ S ]. 铁建设 [ 2008 ] 105 号 , 铁路隧道超前地质预报技术指南 [ S ]. [ 1 ] 良好的经济 、社会和环保效益 。
参考文献 : 绍大拱脚台阶法在隧道施工的成功应用。
高培三号隧道穿越剥蚀中低山地貌 , 绝对高程 190 ～ 300 m , 主要地层为上覆 0 ～ 3 m 第四季全新统坡 残积层粉质黏土、碎石土 , 下伏基岩为寒武系清溪组下 段砂质页岩夹炭质页岩 , 薄 ～中厚层状 , 砂质结构 , 泥 质胶结 , 部分弱硅质胶结 , 节理发育 。地质特性属于华 夏构造体系和新华夏构造体系联合影响带 , 构造线与 线路大角度相交 , 多为碎屑岩区。根据设计文件资料 , 由于炭质页岩含炭较高 , 存在聚集少量的有害气体及 瓦斯的施工风险。该隧道开挖成功应用大拱脚台阶法 顺利的通过了 Ⅴ级软弱围岩 , 整个施工过程安全可控 。
该隧道开挖进度快、质量易控制 , 成为全标段第一个顺 利贯通的隧道 , 受到了监理和业主单位的好评 , 取得了 收稿日期 : 2010 2 03 2 12 作者简介 : 陈海军 ( 1978 —) , 男 , 工程师 , 2001 年毕业于中南大学交通 土建专业 , 工学学士。
自 2007 年 11 月开工以来 , 所有的石质隧道均遇 到水平岩层坍塌掉块问题 , 尤其以 Ⅲ级围岩地段为重。
从施工反馈的信息看 , 由于单线隧道跨度较小 , 断 面小 , 爆破振动易控制 , 且大部所处地区降雨频率及雨 量较小 , 地下水的地表补给少 , 拱部掉块坍塌问题不是 很普遍 , 局限于个别隧道 ; 而双线隧道跨度大 , 断面也 大 , 爆破振动不易控制 , 所处的地理位置降雨频率及雨 量均较大 , 地下水的地表补给充分 , 拱部坍塌掉块的几