黄土隧道土石界面施工关键技术鉴定材料

黄土隧道土石界面施工
关键技术鉴定材料
中铁三局集团有限公司桥隧公司项目部
2011年10月
目录
一.背景 (2)
（一）工程概况 (2)
（二）课题的提出 (2)
（三）国内外现状 (3)
（四）拟解决的主要问题 (3)
二、工作情况 (3)
（一）主要研究过程及方法 (3)
（二）主要研究成果 (3)
三、关键技术及创新点 (4)
（一）关键技术 (4)
（二）创新点 (4)
四、经济社会效益、环保节能等分析 (4)
五、目前存在的问题及下一步改进思路 (5)
一、背景
（一）工程概况
中铁三局桥隧公司承建的新建西平铁路1标段丁家山隧道设计为单线黄土隧道，起讫里程DK49+905～DK55+679，全长5774m，最大埋深约为100m。

隧道中部设一斜井，斜井里程DK52+800，斜井长度371m。

丁家山隧道共分4个作业面：丁家山隧道进口作业面、丁家山隧道斜井西安端作业面、丁家山隧道斜井平凉端作业面、丁家山隧道出口作业面。

丁家山隧道实际开挖面揭示：DK50+435～DK50+739（304m），DK50+800～DK51+740（940m）、DK53+267～DK54+290（1023m）掌子面连续为土石分界地层（隧道开挖净空内上半断面为黏质黄土，下半断面为灰岩）。

本里程段内隧道无地下水，上部黄土含水率在15%左右，下部灰岩风化严重，风化厚度在1～1.5m左右，节理较发育，土石分界面在隧道开挖净空内呈波浪起伏状。

本工法以新建西平铁路丁家山隧道为例，特提出黄土隧道弱爆破法施工，在保证施工安全、质量的前提下以解决施工进度的难题，并取得了显著的效果。

（二）课题的提出
为保证安全施工，施工工法采用局部钻爆法。

因受土石界面干扰，由于工序转换无准备，地质情况不尽了解，窝工较为严重。

施工进度较慢、施工难度较大。

为了预防在黄土中开挖隧道的大变形和坍塌问题，采用台阶分布开挖法（又称环形开挖留核心土法），结合喷射砼及时封闭开挖面，用超前小导管支护、钢拱支撑、挂网、打锚杆等来加强土体强度及限制围岩应力重新分布，实施短开挖，快循环来减少对土体的扰动，是目前黄土隧道施工的较完整的方法。

当黄
土隧道断面净空出现不同风化程度的灰岩地质时，原有的施工工法保证不了施工进度。

（三）国内外现状
目前国内隧道只限于全断面土质或者石质围岩，在隧道净空范围内出现土石交界的情况应属首例，而在国际范围内也比较罕见。

因此，目前的施工方法在这种特殊围岩地段相对不太成熟。

（四）拟解决的主要问题
1、解决土石分界不规则，更好的剥离上层土体的问题。

2、解决因围岩地质条件复杂，钻爆成孔困难的问题。

3 、解决围岩节理发育，较破碎，上台阶局部为水平岩层，无法形成光爆，导致超挖量较大的问题
二、工作情况
（一）主要研究过程及方法
1、查阅有关隧道设计、施工方面的书籍。

2、查阅同类型隧道施工的科技文献。

3、项目部技术人员在每一个工序开工前进行讨论和研究选择可行的施工方案，并给各个施工班组下发作业指导书，以防止操作上的错误或不当给施工造成损失。

4、隧道爆破完成后及时检查光爆层情况，调整装药量以达到合理的爆破断面。

（二）主要研究成果
本施工方法主要针对的是隧道掌子面呈现土石分层分布的施工方法，在上
部施工时与黄土隧道施工方法一致，采用以机械施工为主，人工辅助施工的方法，而下部灰岩部分则是通过爆破法拆除主体部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除，形成一个平整的开挖面，是通过正确选择爆破参数和合理的施工方法，达到爆后壁面平整规则、轮廓线符合设计要求的一种控制爆破技术。

它与传统的爆破法相比，最显著的优点是能有效地控制周边眼炸药的爆破作用，从而减少对围岩的扰动，保持围岩的稳定，确保施工安全，同时，又能减少超、欠挖，提高工程质量和进度。

三、关键技术及创新点
（一）关键技术
1、上部黄土部分任然采用传统的人工配合机械的方法进行开挖；
2、下部灰岩部分则采用弱爆破的方法进行爆破开挖；
3、通过合理的爆破参数达到最优的爆破效果；
（二）创新点
通过对土石界面上层土体的剥离，而后通过合理的爆破参数，对下部灰岩部分进行弱爆破处理，既有效的保证了施工进度要求，又能避免因普通的爆破方式对上层土体引起的扰动。

四、经济、社会效益分析
1 经济效益：在使用传统的施工工艺进行此类围岩的施工，月施工进度只有30~40米，极大的影响到施工进度。

而此工法的提出无论是在施工进度，还是施工质量、安全方面都取得了根本性的改善，施工月进度已突破100米，直接经济效益可达500万元
2 社会效益：随着中国铁路事业的深入发展与建设，铁路隧道的施工显得
尤为重要，从工期上来讲，一个合理工法的提出将会对整个铁路工程项目的建设起着决定性的作用。

本工法的提出无论是在安全、质量、工期等方面都将为同类特殊地质条件下隧道的施工积累了一定的经验。

五、目前存在的问题及下一步改进思路
由于土石界面围岩特殊性，开挖轮廓面不平顺。

土石界面地段在安装拱架时，一旦出现局部欠挖只能采用风镐等机具处理,若采用补炮处理，将可能引起开挖面坍塌。

所以不断的积累经验，以选取合理的爆破参数使爆破后取得最优的断面减少超欠挖的处理。