隧道施工技术方法解析.docx

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1、河底隧道施工工艺工法QB/ZTYJGYGF-SD-0502-2023第五工程有限企业李海平1序言1.1概况水下隧道B发展可以追溯到公元前2180前2160年代!古巴比伦，那时候古巴比伦就已经修建了一条穿越幼发拉底河的人行隧道。近代水底隧道始建于英国，1823年英国在伦敦动工修建连接泰晤士河两岸的人行隧道。我国是世界上隧道修建数量最多的国家，隧道修建总长度也是世界之最。进入二十一世纪以来，在中国水下隧道的建设领域展现出了迅猛发展B态势。伴随黄河、长江流域及沿海地区地下空间H开发，海底隧道的相继修建，如南水北调穿黄工程、武汉长江隧道、浏阳河隧道、厦门海底隧道等，这些重大工程0先后动工，表明我国隧道

2、施工开始进入穿越大江大河和海洋的时代。在工程领域，地下工程安全风险高于其他工程是一种公认的事实，而在地下工程中，水下隧道施工的安全风险又被认为是极高的。一旦出现大面积涌水或冒顶，其后果将是劫难性的。水下隧道B修建措施展现多样性发展，以国内目前正在施工0隧道为例，广深港狮子洋隧道采用盾构法施工，一般地铁过江隧道采用盾构法施工，厦门翔安海底隧道、青岛胶州湾海底隧道均采用钻爆法施工，广州生物岛B两个市政隧道采用沉管法施工，某些都市在穿越某些小型河流或湖泊时则采用围堰明挖法施工。本工法重要根据武广铁路客运专线浏阳河隧道的施工经验编写，简介“掌子面预加固+铳钻法+全包型防水”等措施综合应用的一种工法。1

3、.2工艺原理隧道施工关键技术是防突泥突水，选择合理的开挖和支护形式。面对高风险隧道，未来隧道及地下工程施工技术发展的一种方向是：不停完善隧道综合支护技术，深入研究掌子面超前预加固，并运用水平旋喷技术对拱部进行预加固；施工开挖采用铳挖、盾构等机械法施工。本工法适应的工艺关键技术及管理方面的工作原理如下：管棚加打小导管预支护防坍塌。玻璃纤维锚杆加固掌子面，防止掌子面失稳。以铳挖为主，弱爆破辅助施工，减少对围岩扰动，尽量保护围岩完整性。根据不一样B围岩选择铳挖与弱爆破法组合，确定合理进尺。根据监控量测数据，确定合理B工序间距。合理选配精良的机械设备配套，专业的操作人员。2工艺工法特点2.1重要合用于

4、岩石强度较低且节理裂隙发育的地层，尤其合用于大断面软弱围岩隧道及隧道变形控制规定严等特殊规定B地段。2.2掌子面超前预加固，可以实现大断面机械化施工。2.3可提高开挖进尺，加紧施工进度，同步，将对围岩0扰动降至最低，提高了隧道的开挖质量；2.4在开挖措施上选用铳挖设备配套机械开挖与弱爆破法相结合，与其他非爆破法开挖机械相比，如盾构、掘进机，成本较低，经济性很好。2.5采用全新的自粘式防水材料对隧道进行全封闭防水处理。2.6先进性体目前能做到安全可控，开辟了新的施工措施。3合用范围本工法合用的工程对象为大断面、浅埋、软弱围岩B过水底隧道及地表有敏感建筑物B地下隧道施工。4重要引用原则4. I高速

5、铁路隧道工程施工技术指南（铁建设2023241号）、铁路隧道工程施工技术指南（TZ204）、铁路隧道工程施工质量验收原则（TBlO417）、铁路工程测量规范（TBlolO1）、公路隧道施工技术规范（JTGF60）、公路工程质量检查评估原则（JTGF80l）c5. 2其他河底隧道施工方面的参照资料。5施工措施河底隧道施工，应积极引进和推广新技术、新材料、新装备、新工艺，按无轨装硝运送的模式组织施工，严格遵照“先预报、管超前、预加固、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”的施工原则，组织大型机械配套施工，以防坍塌、防涌水突泥为防备重点。施工中，可采用全封闭预加固、铳挖法、全封闭防排水等多种先进技术相组合

6、B技术体系，实现围岩软弱、穿越河底、地表敏感建筑物等地段B安全迅速施工。施工中，首先应根据围岩状况优选施工措施，并合理确定的隧道开挖步长。大断面的河底隧道开挖断面,推荐采用三台阶或三台阶临时仰拱法，当围岩地质条件差、掌子面出现较大渗水时，可及时调整台阶高度和长度。下面就“三台阶七步法”，进行隧道穿越河底段有关施工简介。:工甲 &_L6/晶统径向铺杆图1河底段“三台阶七步法”施工步序图施工次序：5.1第一步：超前地质预报。采用长、中、短距离的综合超前地质预报aJ措施，对隧道前方进行详细的地质探测。5.2第二步：施作超前支护及掌子面预加固。施作6108mm超前长管棚:管棚钢管长度18m,12m环，

7、两环之间搭接长度6m。环向间距40cm,环向共45根。施作642mm超前小导管:超前小导管配合钢架使用，其纵向搭接长度41.0m,环向间距40Cllb环向共45根。施作325mm玻璃纤维注浆锚杆：18m长中25中空玻璃纤维注浆锚杆，1.5m1.5m梅花型布置，纵向间距12m一环，搭接6m。5. 3第三步：采用三台阶七步法进行开挖。部上台阶开挖:每循环进尺0.81m。可采用悬臂掘进机环形预切槽与弱爆破法相结合的方式进行开挖，或采用弱爆破法进行开挖，挖掘机出磴。中台阶中部部拉槽开挖，待上台阶支护完毕35m时进行。5. 3.3中台阶左侧部开挖，待部开挖完毕6m时进行。5. 3.4中台阶右侧部开挖，待

8、部左侧部分的支护完毕6m时进行。5. 3.5下台阶、部开挖，下台阶支护成型后进行，步序同中台阶施工。6. 3.6仰拱施工必须紧跟，与下台阶开挖距离保持在Iom左右。5.4第四步：按照“先仰拱、后拱墙”的次序组织衬砌施工，仰拱采用简易栈桥进行整体浇注，拱墙碎运用102m长的液压模板台车施工。砂由拌合站集中拌制，输送车运送，泵送入模。因考虑到河底段隧道施工安全可控，做如下强制性规定：（1）上台阶掌子面与仰拱工作面距离，控制在30m以内；（2）仰拱及填充施工紧跟仰拱开挖，组织安排5ml组;（3）下穿河底段、下穿地表敏感建筑物群时，应在地表做好线路走向标识，并埋设多点位移计、土压力盒，实时监测地表沉降

9、状况。6工艺流程及操作要点1 .1施工工艺流程图2河底段施工工艺流程图6 .2操作要点施工中B通风与排水1施工通风，可采用长管路压入式通风，充足运用通风竖井、施工竖井、斜井等辅助通道，做好通风排烟工作。2施工排水根据各工作面设计的线路反、顺坡状况分别采用机械管道式分段接力排水或自然排水0方式，并在辅助坑道（竖井、斜井等）、隧道标高最低点设置临时集水泵房。综合超前地质预报1提前探知前方地质状况与否与设计相符，可采用长、中、短距离多种地质预报措施相结合、互相验证的措施进行。长距离（TSP20315Om）一中距离（地质钻孔-50m）一短距离（地质素描法、红外线超前探水法、地质雷达一530m）。2隧道

10、预测预报程序。在地质素描B基础上，首先应用探测距离较远0TSP预测预报系统、50m深孔地质钻探进行前方围岩、地下水变化状况的长距离测试；第二，应用红外线探测仪对前方30m范围内进行短距离的地下水定性探测；第三，在不良地质带，每循环钻孔时均实行5m的超前浅孔探测，通过增长孔数，放大外插角，以弥补深孔探测的盲区，提高超前预测预报的精确度。当经采用以上预测预报措施确定出前方存在断层构造带时，对不良地质区域，通过增长地质雷达探测探测，从而探测出断层、风化槽、节理裂隙B发育规模、几何型态和介质填充构造特点。3深钻孔中距离超前地质预报。探孔数量不少于4个，探孔分别位于拱顶、两拱腰。超前深探孔一般规定：水平

11、探孔直径不不不小于IlOnInb钻深应到达50m左右；孔位倾斜率绝对误差不应不小于2.8,或孔深的5机4综合超前地质预测预报必须作为一道工序，贯彻于隧道施工掘进全过程。掌子面预加固1施工准备(1)每循环超前预加固之前需对掌子面进行初喷810cm0初喷仅是在掌子面超前预加固时施作，每一开挖循环后不需初喷。(2)布置降排水系统：对拱部及掌子面渗水较大的地段，除通过超前预加固注浆堵水外，还需做好侧沟疏排水系统。2超前支护：对于浅埋隧道，隧道极易发生拱顶坍塌。河底段及浅埋敏感建筑群区采用管棚超前支护，管棚参数为：18m长中10840cm,外插角度为9,搭接长度为6m,详细参数也可根据围岩条件进行调整。

12、3掌子面预加固(1)掌子面超前预加固应与拱部超前支护形成一种整体，形成系统支护，以保证拱部及掌子面安全。掌子面玻璃纤维锚杆，断面布置形式可参照图3。图3学子面临时锚杆正面布置图(2)玻璃纤维锚杆技术性能玻璃纤维增强塑料锚杆是近年发展起来09最新一代锚杆，俗称玻璃钢锚杆、玻璃纤维锚杆等。玻纤锚杆类型有两种：一种是玻璃纤维中空注浆锚杆，注浆时采用套管柱塞方式，注浆管内可套入止浆塞进行定向定域注浆；另一种为砂浆锚固型玻璃纤维锚杆（非中空、实心），注浆方式采用长压注浆管孔底后退式注浆。非中空玻纤锚杆，具有施工速度快、易于操作等特点。针对河底隧道掌子面超前预加固，提议采用非中空玻纤锚杆注浆方式。（3）钻

13、孔、清孔钻机，可选择C6钻机或改善型B潜孔钻机。钻机次序由高孔位向低孔位进行，并间隔错开。用测斜仪适时检查孔的倾角与否对的，以便及时进行纠正。在钻孔过程中，若出现卡钻、坍孔或钻孔涌水量过大现象，应及时退钻，然后采用往孔内压注浆液的措施，待浆液凝固后，再行开钻。深度到达规定后，应边退钻边清孔。钻孔也可为超前地质预报提供一定B根据，因此每一种孔在开钻时，都必须有详细记录，包括开钻时间、结束时间及碰到的问题等。（4）安装锚杆（顶管）在钻孔成型后，为防止坍孔，锚杆安装工作宜及早进行；为保证安装顺利，钻孔应稍大，并可分2段安装或顶进。孔口段安设108mmB孔口管作为孔口注浆套管，伸出2030cm,采用1

14、1O0钻头钻孔，孔口段长l1.5m锚杆安装到位后，锚杆与套管间隙用速凝水泥或其他堵塞严密，以防注浆冒出。（5）注浆及封口注浆次序：先注外圈，后注内圈，同一圈由下而上间隔施作，先施工奇数编号注浆，然后施工偶数编号注浆孔同步作为检查孔。采用反复注入稀浆与浓浆交替、压力控制与注入量控制相结合B措施，注浆压力从低到高逐渐增长。初始注浆压力采用1.2倍静水压力，注浆时间根据注浆量的注入速率进行调整。每循环注浆完毕开挖施工后，预留2m左右作为下阶段注浆止浆段。孔口封堵方式有：采用C35防水混凝土封堵或采用注浆塞封堵。注浆结束原则A、单孔注浆结束原则：单管到达设计注浆量或注浆压力逐渐升高至设计终压(O.8M

15、Pa),并继续注浆IOmin以上；注浆结束时B进浆量不不小于20Lmin)B、全段结束原则：所有注浆孔均已符合单孔结束条件，无漏注现象；注浆后涌水量不不小于2m7m.d；浆液有效注入范围不小于设计值。注浆效果评估A、对注浆过程中的多种记录资料综合分析，注浆压力和注浆量变化与否合理，与否到达设计规定；B、每循环注浆完毕后，钻设钻孔检查注浆效果，每循环设23孔，检查孔钻取岩芯，观测浆液充填状况，并测量检查孔内涌水量，检查孔平均出水量0.llL/min,任一孔出水量2.5Lmim否则应调整施工设计参数，并进行补注浆。6开挖、切割锚杆在采用挖掘机清理掌子面或采用铳挖法开挖时，易将玻纤锚杆挖断，故不需采用专门B玻纤锚杆切割工具。铳挖法开挖1施工准备隧道开挖铳挖法系采用可安装在液压挖掘机上的铳挖机，高效替代挖斗、破碎锤、液压剪等通用设备，应用于隧道掘进及轮廓修正。机械配套模式：多功能平台十铳挖机（预留关键土则采用短臂挖掘机与铳挖头装配）+风镐（修整轮廓）+装载机+自卸汽车。ER1500IS型装配式铳挖机使用灵活，可合用于二台阶法、预留关键土环形开挖、三台阶法、全断面开挖法等开挖。德国生产B艾卡特ER1500