高速铁路隧道施工技术

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,高速铁路施工技术,刘周礼,中 交 一 航 局 第 三 工 程 有 限 公 司 京 福 项 目 部,目 录,一、前言,三、隧道暗洞施工技术,四、隧道附属施工技术,五、隧道主要设备投入情况,八、个人体会,二、洞口工程施工,六、隧道施工功效,七、隧道质量通病,一、前 言,1,、隧道分类,3,、隧道的主要施工方法,4,、新奥法的施工原理,5,、隧道工程分部分项划分,2,、高铁隧道的特点,一、前 言,1,、隧道分类,高铁隧道的长度等级划分：,长度在,500m,及以下为短隧道。,长度在,500m,以上及,3000m,以下为中长隧道。,长度在,3000m,以上及,10000m,为长隧道,长度在,10000m,以上为特长隧道。,京福工程共有长隧道道1座蘑菇山隧道、中长隧道3座陈山坞隧道、棋盘上隧道、楼村隧道、短隧道5座。,一、前 言,2,、高铁隧道的特点,高铁隧道不同于一般的铁路隧道，高速铁路隧道具有横断面较大开挖断面152m2，衬砌断面100m2，隧道受力和衬砌混凝土的地质环境复杂，且列车运行速度较高的特点，这些特点对隧道施工的质量、衬砌的平安性、耐久性、抗冻性和抗渗性提出了更高的要求。,一、前 言,3,、隧道施工的主要方法,高速铁路隧道根本都属于山岭隧道，常规的方法为矿山法钻爆法中间的新奥法施工。,一、前 言,4,、新奥法的施工原理,新奥法是新奥地利隧道施工方法的简称，它是奥地利学者在长期从事隧道施工实践中，从岩石力学的观点出发而提出的一种合理的施工方法。新奥法是应用岩体力学理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成局部，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原那么。新奥法施工方法包括：全断面法、台阶法、环形开挖留核心土法、中隔墙法简称CD法和交叉中隔墙法简称CRD法、双侧壁导坑法。,一、前 言,4,、新奥法的施工原理,新奥法的根本原理创立了信息化量测设计和施工的新理念，采用先柔后刚复合式衬砌新型支护结构体系，初期支护按全部承担根本荷载设计，二次模筑衬砌作为平安储藏；初期支护和二次衬砌共同承担特殊荷载。,新奥法施工时，采用多种辅助施工工法，超前支护，改善加固围岩，调动局部围岩的自承能力；初期支护和围岩为暗洞隧道的主要受力结构，保护围岩是暗挖施工的关键技术。,在施工过程中应用监控量测、信息反响和优化设计，实现不坍方、少沉降、平安生产和施工。施工中应坚持十八字方针：管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测。,一、前 言,5,、隧道分部分项划分,高铁隧道分部分项划分,序号,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,分部工程,加固处理,洞口及缓冲结构工程,洞身开挖,支护,衬砌,辅助坑道及附属洞室,明洞工程,防水和排水,附属设施,备注,分项工程,地表注浆,开挖,超前地质预报,监控量测,模板,开挖,明洞开挖,洞口防排水,运营通风土建工程,井点降水,模板,洞身开挖,喷射混凝土,钢筋,喷射混凝土,模板,洞内排水沟,救援通道与救援站,桩基处理,钢筋,隧底开挖,锚杆,混凝土,锚杆,钢筋,检查井,紧急出口,洞内预注浆,混凝土,弃渣场防护,钢筋网,回填注浆,钢架网,混凝土,结构下纵向保温排水盲管,电缆槽,洞口防护,钢架,综合接地,钢架网,回填,施工缝防水,洞内附属构筑物,管棚,沉降观测与评估,管棚,变形缝防水,超前小导管,超前小导管,涂料防水层防水,初期支护结构,模板,钢筋,混凝土,坑道口及其封闭,二、洞口工程施工,1,、隧道边仰坡施工,3,、洞口管棚施工,2,、截水天沟施工,4,、洞口注浆加固,5,、洞门施工,二、洞口工程施工,1,、边仰坡施工,边仰坡开挖采用挖掘机直接进行开挖，采用自上而下分段分台阶的开挖顺序进行,开挖,，边开挖边打设锚杆、挂网喷射混凝土防护，喷射混凝土厚度为,10cm,。,二、洞口工程施工,2,、截水天沟施工,为了防止山体地表水流入到隧道中，在隧道所在山体顶部设置,1,道截水天沟，截水天沟在隧道洞口征地红线范围内设置。,二、洞口工程施工,3,、洞口管棚施工,为了确保隧道进洞的平安，一般在洞口段设置洞口管棚超前支护； 洞口长管棚采用108热扎无缝钢管，每环47根，环向间距40cm，洞口长管棚长度3080m，外插角13；注浆为水泥浆液，钻孔施工采用管棚机施工，施工过程运用测斜仪量测钻进的偏斜度，保证钻孔方向准确，管棚安装时管节接头应错开，不得在同一截面，注浆压力到达设计终压后应继续注浆10min方可结束注浆。,二、洞口工程施工,4,、洞口加固,陈山坞隧道进口地表为堆积体内，为了确保进洞平安设计要求对隧道进口地表采用袖阀管注浆进行加固处理。,二、洞口工程施工,5,、洞门施工,洞门钢筋及模板照片,洞门钢筋及模板照片,二、洞口工程施工,5,、洞门施工,洞门混凝土施工,施工完洞门照片,三、隧道暗洞施工,3,、隧道开挖施工,5,、隧道防排水施工,4,、隧道支护施工,6,、隧道衬砌施工,1,、隧道超前地质预报,2,、隧道超前支护,三、隧道暗洞施工,1,、隧道超前地质预报,方法名称,适用范围,电,法,直流电法,超前探测隧道掌子面和侧帮的含水构造,高密度电阻法,探测岩溶、洞穴、地质界线,电,磁,法,甚低法,（,1,）探测隐伏断层、破碎带；（,2),探测岩体接触带；（,3,）含水构造及地下暗河等,地质雷达,（,1,）探测隐伏断层、破碎带；（,2),探测地下岩溶、洞穴；（,3,）探测地层划分,地震波法和声波法,折射波法,（,1,）划分隧道围岩级别；（,2,）测定岩体的纵波速度,反射波法,（,1,）探测隐伏断层、破碎带；（,2),探测地下洞穴；（,3,）探测地层划分；（,4,）测定含水层分布,隧道地震法（,TSP),（,1,）划分地层界线；（,2),查找地质构造；（,3,）探测不良地质体的厚度和范围,瑞雷波法,（,1,）探测隐伏断层、破碎带；（,2),探测地下岩溶、洞穴,红外线地下水探测,（,1,）探测局部地温异常现象；（,2,）判断地下脉状流、脉状含水带、隐伏含水体等所在的位置,三、隧道暗洞施工,一洞口长管棚超前支护,2,、隧道超前支护,二单层超前小导管支护,三双层超前小导管支护,四超前预注浆小导管支护,1,、,开挖方法：根据地质条件、断面结构、衬砌与支护设计、机械配备、工期以及经济效益等综合确定。,三、隧道暗洞施工,一开挖方法选择,开挖方法,适用围岩级别及说明,备注,全断面法,1,、单线隧道,. ,级围岩；,2,、双线隧道,. ,级围岩,台阶法,1,、单线隧道,、,级围岩；,2,、双线隧道,级围岩,环形开挖预留,核心土法,1.,单线,、,、,级围岩 ；,2.,双线,、,级围岩；,3.,地下水状态：有少量渗水；,三台阶临时仰拱法,1.,单线,级围岩；,2.,双线,、,级围岩；,3,、隧道开挖施工,1,、,开挖方法：根据地质条件、断面结构、衬砌与支护设计、机械配备、工期以及经济效益等综合确定。,开挖方法,适用围岩级别及说明,备注,双侧壁导坑法,1.,单线,、,、,级围岩；,2.,双线,、,级围岩；,3.,地下水状态：有少量渗水；,4. ,级围岩埋深较浅或偏压地段。,CD,法,级围岩深埋单、双线隧道，,级浅埋或偏压隧道、三线隧道,CRD,法,双线、三线隧道,级围岩，,级围岩浅埋或偏压隧道,中洞法,双连拱隧道,三、隧道暗洞施工,3,、隧道开挖施工,一开挖方法选择,三、隧道暗洞施工,3,、隧道开挖施工,二开挖方法之全断面法开挖,三、隧道暗洞施工,3,、隧道开挖施工,二开挖方法之两台阶法开挖,三、隧道暗洞施工,3,、隧道开挖施工,二开挖方法之三台阶临时仰拱,三、隧道暗洞施工,3,、隧道开挖施工,二开挖方法之四部CD法,三、隧道暗洞施工,3,、隧道开挖施工,二开挖方法之六部CD法,三、隧道暗洞施工,3,、隧道开挖施工,二开挖方法之CRD法,二开挖方法之三台阶七部法,钻爆设计：应根据地质条件、开挖断面、开挖方法、循环进尺、钻眼机具和爆破材料等进行爆破设计。内容应包括：炮眼掏槽眼、辅助眼、周边眼的布置、深度、斜角和数目、爆破器材、装药量和装药结构，起爆方法和爆破顺序，钻眼机具和钻眼要求等。,三、隧道暗洞施工,3,、隧道开挖施工,三钻爆设计,钢架及格栅钢架根据设计要求进行分节加工，各节之间通过高强螺栓进行连接，钢架加工时需根据围岩的级别进行预留沉降量：一般, -,级围岩预留,5,8cm,、,级围岩预留,8,10cm,、,级围岩预留,10,15cm,。,三、隧道暗洞施工,4,、隧道支护施工,一钢架及格栅钢架加工,钢架及格栅钢架采用人工配合机械的方法进行安装，钢架安装完毕后立即打设锁脚锚杆；然后铺设钢筋网片，同时焊接钢架之间的连接钢筋。,三、隧道暗洞施工,4,、隧道支护施工,二钢架及格栅钢架安装,喷砼应采用湿喷工艺，喷射作业应分段分片依次进行，喷射顺序自下而上，喷嘴宜与喷射面垂直，其间距宜为,1.5,2.0,米,;,一次喷射厚度可根据喷射部位和设计厚度确定,且拱部不得超过,10cm,边墙不得超过,15 cm,分层喷射时,后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行,;,喷射作业紧跟开挖作业面时,下一循环爆破应在喷混凝土终凝后,3h,进行,三、隧道暗洞施工,4,、隧道支护施工,三喷射混凝土施工,三、隧道暗洞施工,5,、隧道防排水施工,防排水体系：防水板、止水带、砼自防水、排水盲管等。,防水板台车根据隧道净空尺寸及工作面长度而设置，一般防水板台车纵向长度设置,6m,，高度方向一般设置,5,层，每层的高度约,2m,。防水板台车可设置轮胎自行式或者采用装载机拖推式。,一防排水系统及防水板台车,三、隧道暗洞施工,5,、隧道防排水施工,防水板铺设前，先割除混凝土衬砌外表外露的锚杆头，钢筋尖头等硬物，凸凹不平处需先喷平，使混凝土外表平顺，局部漏水处需先进行处理；防水板，特别是在凸凹较大的基面上，要预留足够的松散系数，使其留有余地，并在断面变化处增加悬挂点，保证缓冲面与混凝土外表密贴。同时做好防水板与泄水孔的密闭性连接。铺设防水板地段距开挖工作面不小于爆破平安距离；衬砌混凝土灌注前检查防水板质量，填写检查证。灌注衬砌混凝土时，不损坏塑料防水板。防水板是易燃物品，因此工作区内禁止烟火，并设消防设施和高压水管备用。,防水板采用无钉铺设方法，一次铺设长度根据混凝土循环灌筑长度确定，铺设前先行试铺，再加以调整。防水板采用无钉孔铺设，即先用80塑料垫圈和射钉将无纺布固定于基面上垫圈间距：拱0.5m0.8m，边墙1.0m，呈梅花型布置，再将防水板用专用粘合剂粘合在垫圈上；防水板接缝采用热合机自动焊缝形成或专用胶粘结，即将两层防水板的边缘搭接不小于10cm，通过热熔加压或专用胶粘合，两侧接缝宽不小于2.5cm；防水板搭接用热合机进行焊接或专用胶粘结，接缝为双面缝，中间留出空隙以便充气检查。,二防水板铺设,三、隧道暗洞施工,5,、隧道防排水施工,二防水板铺设,三、隧道暗洞施工,5,、隧道防排水施工,三排水盲管施工,隧道初期支护与防水板间设软式透水纵向及环向排水盲管，环向盲管设置间距为每纵向,10m,设置一道，纵向排水盲管沿线两侧拱墙位置设置排水盲管，每一板二衬设置两个泄水口，纵向排水盲管的坡度与隧道纵向坡度相同；环向排水盲管伸入到纵向排水盲管中。,三、隧道暗洞施工,5,、隧道防排水施工,四施工缝、变形缝防水,环向及纵向施工缝均设中埋式止水带，止水带接头搭接采用热熔焊接，搭接长度不小于,30cm,。,环向变形缝采用钢边式式止水带，止水带两侧设置,50,型抗剪钢棒。,环向止水带安装,纵向止水带安装,三、隧道暗洞施工,四施工缝、变形缝防水,三、隧道暗洞施工,6,、隧道衬砌施工,一隧道仰拱钢筋施工,隧道仰拱初期支护施工完成后即可进行仰拱钢筋绑扎施工，根据现场要求设置仰拱钢筋支立钢筋。,三、隧道暗洞施工,6,、隧道衬砌施工,二隧道仰拱模板及混凝土施工,仰拱曲型模板,仰拱混凝土,三、隧道暗洞施工,6,、隧道衬砌施工,二隧道二衬钢筋,二衬钢筋,二衬钢筋,三、隧道暗洞施工,6,、隧道衬砌施工,二隧道二衬台车,二衬台车拼装,二衬台车结构,三、隧道暗洞施工,6,、隧道衬砌施工,三隧道二衬混凝土施工,二衬混凝土施工,采用移动摸板台车，拱墙整体浇注，泵送混凝土入模，台车模板纵向及环向每隔,2.4m,左右设置一个长宽均约,30cm,的观测及振捣窗口，混凝土采取附着式振捣器振捣，辅以插入式振捣器辅助振捣。,三、隧道暗洞施工,6,、隧道衬砌施工,四隧道贯穿及二衬完工照片,隧道贯穿照片,隧道完工照片,四、隧道附属施工,2,、隧道综合洞室施工,1,、隧道电缆槽施工,四、隧道附属施工,1,、隧道电缆槽施工,隧道电缆槽模板照片,隧道电缆槽完工照片,四、隧道附属施工,2,、隧道综合洞室施工,隧道综合洞室模板照片,隧道洞室照片,五、隧道设备及人员投入情况,1,、单个工作面设备投入情况表,序号,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,设备名称,挖掘机,侧翻式装载机,风动凿岩机,湿喷机,空压机,管棚钻机,液压移动式衬砌台车,自卸汽车,风机,大型冷弯机,注浆机,电焊机,混凝土输送泵,混凝土运输车,防水板爬焊机,型号,PC220-8,ZL50,YT-28,/,20m,3,/min,YGL-100A,/,20t,2,75,/,DZ100,/,HBT80,6m,3,230,/2900W,数量,1,2,30,4,4,1,1,5,1,1,2,5,1,3,4,备注,六、隧道设备及人员投入情况,2,、单个工作面人员投入情况表,序号,1,2,3,4,5,6,7,8,9,人员工种,队长,带班,测量,技术员,开挖班,支护班,二衬班,钢筋加工班,司机,数量,1,2,2,2,20,30,15,8,14,备注,五、隧道施工成效,围岩,级别,Vc,Vc,Va- Vb,c,a-,b,c,a-,b,开挖,工法,6步CD法,4步,CD法,三台阶临时仰拱法,三台阶法,台阶法,全断面法,施工效率,(m/月),15,30,60,75,100,120,150,隧道施工进度与隧道围岩情况、施工工法、机械设备、施工人员熟练程度等因素相关，根据京福铁路工程部多条隧道施工经验总结，在机械设备正常、施工人员熟练的情况下各个围岩级别及施工工法的成效如下：,五、隧道个人体会,1、浅埋、大断面、不良地质条件的隧道施工应坚决执行“管超前、短进尺、弱爆破、强锚喷、快封闭、勤量测、早成环的施工原那么。,2、超前管棚支护及超前注浆加固地层时隧道能否平安开挖的关键。,3、选择精良的管棚、注浆、喷锚机械设备是提高支护体系质量，实现有序、快速施工的保证。,4、超前及锚喷支护施作质量的提高，可以选择高效的开挖方法，减少开挖步骤，减少工序间的相互干扰，提高了施工进度。,5、地质预报工作是确定合理、有效支护技术参数的重要依据。,6、隧道施工的通风排烟问题也是困扰隧道施工的难题。降低洞内烟尘，一是要选择排烟量小的施工机械，二是要选这大功率的通风机和大直径的通风管，三是制定合理的通风排烟方案。,完毕，谢谢！,