铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南

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表2.1.2铁路隧道各类施工(开挖)方法一般地质适用条件
开挖方法
适用围岩级别及说明
备注
全断面法
1单线隧道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩
2双线隧道Ⅰ、Ⅱ级围岩
台阶法
1单线Ⅲ级、Ⅳ级围岩;
2双线Ⅲ级围岩。
台阶长度应有利于施工操作和机械设备效率的发挥,同时应利于支护尽早封闭成环
环形开挖预留核心土法
1单线Ⅳ、Ⅴ级围岩;
2双线Ⅲ、Ⅳ级围岩;
1.0.8隧道工程施工必须遵守国家、铁道部规定的安全规程,制定切实可行的安全措施,实施风险管理,确保施工安全。
1.0.9隧道施工应大力推广应用新技术、新工艺、新材料、新设备,节约能源,降低材料消耗。
1.0.10隧道施工应遵守国家有关劳动保护法规,积极改善施工作业条件,加强通风、防尘、照明,防火、防有害气体、防辐射,确保作业人员的身体健康。
1.0.11隧道施工应做到施工过程程序化、管理过程规范化、施工工艺标准化,实现文明施工。
2 施 工 方 法
2.1 一般规定
2.1.1铁路隧道应按照新奥法原理组织施工,同时应根据隧道通过地层的水文地质情况,考虑围岩变化时施工方法变更的适应性,避免因施工方法或技术措施不当造成施工延误。
2.1.2根据地质条件、断面开挖宽度的不同,铁路隧道施工可采用全断面法、台阶法、环形开挖预留核心土法、中隔壁法(CD法),交叉中隔壁法(CRD法)、双侧壁导坑法等方法,各施工方法的适用条件可参照表2.1.2。
以往铁路隧道施工的经验教训表明,铁路隧道病害出现的原因不仅是对地质认识不完全到位,也存在施工中标准落实不严、措施不力的现象。客运专线施工中实施了“客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准”(铁建设[2005]160号),但如何落实、执行好这些标准,是迫切需要解决的问题。正鉴于此,我们对钻爆法隧道施工的工序组织及操作要点进行了总结,编制了本工序标准及其操作要点,供参建单位和有关人员参考,以期能对实现快速、优质、高效地建设好客运专线铁路有所帮助。
双侧壁导坑法开挖横断面示意图
图2.7.1双侧壁导坑法施工流程图
2.7.2采用双侧壁导坑法施工时应符合下列规定:
1侧壁导坑形状应近似椭圆形,导坑断面宽度宜为整个断面的1/3;
2侧壁导坑、中央部上部、中央部下部错开一定距离平行作业;
3导坑开挖后应及时进行初期支护及临时支护,并尽早封闭成环;
4侧壁导坑采用短台阶法开挖,左右侧壁导坑施工可同步进行;
5当全断面初期支护封闭成环后,量测显示支护体系稳定,变形很小时,方可拆除临时支护,但应及时施作仰拱并进行二次衬砌;
6临时支护拆除时应加强量测,一次拆除长度一般不宜超过15m。
3 洞口段施工
3.1 一般规定
3.1.1隧道洞口地段一般地质条件差,且地表水汇集,施工难度较大,施工时要结合洞外场地和相邻工程的情况、全面考虑、妥善安排及早施工,为隧道洞身施工创造条件。
本工序指南主编单位:中铁隧道集团有限公司
本工序指南主要起草人:卢建伟熊朝东杨世武王小平
陈文张良冰齐传生
目录
1 总 则
1.0.1为使新建铁路隧道施工符合安全环保、工艺先进、质量优良、进度均衡、节能降耗的要求而制定本指南。
1.0.2本指南适用于新建标准轨距客运专线和客货共线铁路,采用以钻爆法施工为主的隧道工程。
2.1.4隧道施工地质条件变化时,应及时变更设计,调整施工方法,做好工序衔接,并采用相应的辅助施工措施,以保证施工安全。
2.1.5仰拱和填充应超前拱墙衬砌施工,并适度紧跟开挖工作面。
2.2 全断面法
2.2.1全断面开挖法是按设计断面将隧道一次开挖成型,再施作做衬砌的施工方法。其施工流程可参照图2.2.1。
1.0.3隧道施工应本着“安全、有序、优质、高效”的指导思想,按照“保护围岩、内实外美、重视环境、动态施工”的原则组织施工。
1.0.4隧道工程必须按照建设单位批准的设计文件施工,编制施工组织设计。在施工中应把超前地质预报纳入施工工序,建立以地质预测预报为先导、以量测为依据的信息化施工管理体系,实施动态管理。
6中隔壁宜设置为弧形,并应向左侧偏斜1/2个刚拱架宽度;
7在灌注二次衬砌前,应逐段拆除中隔壁临时支护,拆除时应加强量测,一次拆除长度一般不宜超过15m。
2.6 交叉中隔壁法(CRD法)
2.6.1交叉中隔壁法(CRD法)仍是将隧道分侧分层进行开挖,分部封闭成环。每开挖一部均及时施作锚喷支护、安设钢架、施作中隔壁、安装底部临时仰拱。一侧超前的上、中部,待初期支护完成且喷射混凝土达到设计强度70%以上时再开挖隧道的另一侧的上、中部,然后开挖一侧的下部,最后开挖另一侧的下部,左右交替开挖。
2.3 台阶法
2.3.1台阶开挖法是将隧道设计断面分两次或三次开挖,其中上台阶超前一定距离后,上下台阶同时并进的施工方法。其施工流程可参照图2.3.1流程图
2.3.2隧道采用台阶法施工时应符合下列规定:
1根据围岩条件,合理确定台阶长度,一般应不超过1倍洞径,以确保开挖、支护质量及施工安全;
图3.2.1洞口段施工流程图
3.3 洞口开挖
3.3.1洞口段开挖方法的确定取决于工程地质、水文地质和地形条件、隧道自身构造特点、施工机具设备情况、洞外相邻建筑的影响等诸多因素。施工中应根据实际,综合选定洞口段开挖进洞方案。
3.1.2隧道洞口应按照“早进晚出”的原则优化方案。
3.1.3洞门在施工前按设计要求并结合地形条件作好截、排水沟和施工场地、便道的规划,应尽量减少对原坡面的破坏和对周围环境的影响,开挖后的坡面应达到稳定、平整、美观的要求。
3.1.4洞口工程施工前,应进行工艺设计,对施工的各工序进行必要的力学分析,以确定隧道洞口边仰坡土石方开挖及防护、防排水工程,隧道门及洞口段衬砌、背后回填的施工方法、施工顺序。
3.1.5隧道洞口和洞口段施工时要制定完善的进洞方案,洞门端墙处的土石方,应视地层稳定程度、施工季节和隧道施工方法等选择合理的施工方法。
3.1.6边、仰坡地质条件不良时,开挖前根据设计需要采取预加固措施,如采
用抗滑桩、钢管桩、地表注浆等方法对洞口地表进行加固处理。
3.1.7浅埋段和洞口加强段的开挖施工,根据设计还可能采用地面锚杆、管棚、超前小导管、注浆等辅助措施。
4每一分部的临时仰拱应及时设置,步步成环,并尽量缩短成环时间;
5中隔壁宜设置为弧形,并应向左侧偏斜1/2个钢拱架宽度;
6中隔壁和中间临时仰拱在灌注二次衬砌前,应逐段拆除,拆除时应加强量测,一次拆除长度一般不宜超过15m。
2.7 双侧壁导坑法
2.7.1双侧壁导坑法是采用先开挖隧道两侧导坑,及时施作导坑四周初期支护及临时支护,必要时施做边墙衬砌,然后再根据地质条件、断面大小,对剩余部分采用二台阶或三台阶开挖的方法。其施工流程可参照图2.7.1。
5施工中应解决好上下台阶的施工干扰问题,下部施工应减少对上部围岩、支护的扰动;
6上台阶开挖超前一个循环后,上下台阶可同时开挖。
2.4 环形开挖预留核心土法
2.4.1环形开挖预留核心土法是在上部断面以弧形导坑领先,其次开挖下半部两侧,再开挖中部核心土的方法,其施工流程可参照图2.4.1。
图2.4.1环形开挖留核心土法施工流程图
铁路隧道施工安全现场会资料
铁路隧道钻爆法
施工工序及作业指南
二○○七年二月
前言
目前,我国客运专线铁路建设已全面启动,据不完全统计已开工的石太、武广、郑西、武合、合宁、甬台温、温福、福厦、广深港、广珠等10条客运专线共设计有隧道514座,隧道总长704公里,隧道穿越区地质条件极为复杂,这在我国铁路隧道修建史上是空前的,由于客运专线隧道大多采用双线单洞,开挖断面大,再加上客运专线对隧道工程的质量、安全工作状态及使用寿命等要求也越来越高,都需要施工单位认真对待。
图2.2.1全新面法开挖施工流程图
2.2.2隧道采用全断面法施工时应符合下列规定:
1施工时应配备钻孔台车或台架及高效率装运机械设备,以尽量缩短循环时间,各道工序应尽可能平行交叉作业,提高施工进度;
2使用钻孔台车宜采用深孔钻爆,以提高开挖进尺;
3初期支护应严格按照设计及时施做。
2.2.3为控制超欠挖,提高爆破效果,有条件时可采用导洞超前的方法进行全断面开挖。
3.1.8洞口工程施工前,应由专业工程师向施工员、技术人员进行技术交底,并确认人员、设备、材料、料具、作业环境满足本工序正常作业的要求。
3.1.9洞口施工宜避开降雨期和融雪期。在严寒地区施工,应按冬期施工的有关规定办理。
3.2 工序流程
3.2.1隧道洞口段工程一般包括隧道洞口边、仰坡的土石方开挖、防护、端墙、翼墙等洞门圬工;洞口排水系统;洞口检查设备安装、洞口加强段及洞门工程,施工流程可参照图3.2.1。
5上部弧形,左、右侧墙部,中部核心土开挖各错开3~5m进行平行作业。
2.5 中隔壁法(CD法)
2.5.1中隔壁法(CD法)是将隧道分为左右两大部分进行开挖,先在隧道一侧采用台阶法自上而下分层开挖,待该侧初期支护完成,且喷射混凝土达到设计强度70%以上时再分层开挖隧道的另一侧,其分部次数及支护形式与先开挖的一侧相同。其施工流程可参照图2.5.1。
2台阶高度应根据地质情况、隧道断面大小和施工机械设备情况确定,其中上台阶高度以2~2.5m为宜;
3上台阶施作钢架时,应采用扩大拱脚或施作锁脚锚杆等措施,控制围岩和初期支护变形;
4下台阶应在上台阶喷射混凝土达到设计强度70%以上时开挖。当岩体不稳定时,应采用缩短进尺,必要时上下台阶可分左、右两部错开开挖,并及时施做初期支护和仰拱;
其施工流程可参照图2.6.1。
交叉中职隔壁法开挖横断面示意图
图2.6.1交叉中隔壁法施工流程图
2.6.2采用交叉中隔壁法施工时应符合下列规定:
1各部开挖时,周边轮廓应尽量圆顺,减小应力集中;
2每一部的开挖高度应根据地质情况及隧道断面大小而定;
3同一层左、右侧两部纵向间距不宜大于15m,同侧上下部纵向间距不宜大于8m;
本工序指南共分10章,主要内容包括:总则、施工方法、洞口段施工、洞身开挖、超前支护、初期支护、二次衬砌及仰拱、防排水、超前地质预测预报、监控量测等。另有7个附录。
在执行本工序指南过程中,希望各单位结合工程实践,认真总结经验,积累材料。如发现需要修改和补充之处,请及时将意见和有关资料寄交中铁隧道集团有限公司(地址:洛阳市陵园东路3号;邮编:471009;电话:0379-62632747;电子信箱:gcb@),并抄送铁道部经济规划研究院(北京市海淀区羊坊店路甲8号,邮政编码:100038),以供今后修订时参考,以便及时修改完善。
1.0.5隧道施工应选择合理的施工方法和初期支护参数,控制变形,防止塌方,保证隧道施工安全、经济、合理。
1.0.6在施工过程中,应随时收集整理原始数据、资料,做好有关的施工记录,应根据工程特点编写单项和全面的施工技术总结,隧道竣工应及时提交竣工文件。
1.0.7隧道工程每道工序完成后,均应按验收标准的要求检测施工质量,并作好记录。
中隔壁法开挖横断面示意图
图2.5.1中隔壁法施工流程图
2.5.2采用中隔壁法施工时应符合下列规定:
1各部开挖时,周边轮廓应尽量圆顺,减小应力集中;
2各部的底部高程应与钢架接头处一致;
3每一部的开挖高度应根据地质情况及隧道断面大小而定;
4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;
5左、右两侧洞体施工时,纵向间距应拉开不大于15m的距离;
为方便采用机械化作业,提高开挖进度,施工中应尽量减少开挖分部,采用大断面分部。
中隔壁法
(CD法)
1单、双线隧道Ⅴ级围岩;
2浅埋隧道、三线隧道。
交叉中隔壁法
(CRD法)
1双线、三线隧道Ⅴ、Ⅵ级围岩
2浅埋隧道。
双侧壁导坑法
1单线Ⅴ、Ⅵ级围岩;
2双线隧道Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩
2.1.3特殊岩土和不良地质地段选择隧道施工方法时,应以安全及工程质量为前提,综合考虑隧道工程地质及水文地质条件、断面、尺寸、隧道埋深、施工机械设备、工期要求、经济和技术可行性等因素而确定。
2.4.2采用环形开挖预留核心土法施工时应符合下列规定:
1环形开挖每循环长度宜为0.5~1m;
2开挖后应及时施作喷锚支护、安装钢架支撑或格栅支撑,每两榀钢架之间应采用钢筋连接,并应加锁脚锚杆,全断面初期支护完成距拱部开挖面不宜超过30m;
3预留核心土面积的大小应满足开挖面稳定的要求;
4当地质条件差,围岩自稳时间较短时,开挖前应在拱部设计开挖轮廓线以外,进行超前支护;
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