隧道施工方案

隧道施工方案

一、悬臂式隧道掘进机简介

1、简介

悬臂式隧道掘进机是一种用于隧道掘进的专用设备，通过切割机构的上、下、左、右摆动及切割头旋转破岩，可实现城门洞形、半圆形、矩形、马蹄形等不同形状的断面成型，可广泛应用于铁路、公路、地铁、水利隧道及矿山巷道施工。

悬臂式隧道掘进机以其掘进高效、安全环保、运输方便等优点深受用户青睐。目前，在德国、日本等发达国家，悬臂式隧道掘进机已全面取代炮掘成为隧道掘进的主力军，在国内，悬臂式隧道掘进机的应用处于起步阶段，但市场反馈良好，应用范围亦逐步扩大，悬臂式隧道掘进机全面取代炮掘也将成为未来国内隧道掘进市场发展的必然趋势。

2、徐工悬臂式隧道掘进机

国内悬臂式隧道掘进机应用始于徐工EBZ200R掘进机，其在隧道的成功应用开创了国内悬臂式掘进机隧道施工的先河。

在国内，徐工首家研制隧道掘进机，并结合日本、德国等国家在隧道施工方面的前沿技术，形成了徐工XTR系列隧道专用掘进机，并起草制订了《悬臂式隧道掘进机》行业标准。

徐工XTR系列隧道专用掘进机主要机型有：水利隧道专用XTR4/230悬臂式隧道掘进机、XTR4/180悬臂式隧道掘进机,地铁隧道专用XTR6/260悬臂式隧道掘进机,大型公路、铁路水利隧道专用XTR260悬臂式隧道掘进机、XTR320悬臂式隧道掘进机、XTR7/260悬臂式隧道掘进机等。

徐工悬臂式隧道掘进机采用美国及日本切割头技术保证硬岩隧道掘进的施工效率，并有效降低截齿损耗，提高了施工经济性；关键轴承、密封、液压及电气元器件等均采用国际一线品牌的，有效保证机器运行的可靠性与稳定性；同时，在整机尺寸、硬岩切割、功率匹配、后续运料、隧洞除尘、水电配置及冷却等方面具有重大创新设计，同行相较，隧道施工优势显著。

3、隧道施工方式对比

传统隧道施工方式主要有爆破法和盾构法，悬臂隧道掘进机法与之比较如下：

4、工程应用：

徐工掘进机已在各类工程隧道中成功应用，并取得了显著效益，此工法正在逐步得到推广。施工案例见后附。

XTR260在吉林鹤大高速公路隧道 XTR6/260重庆地铁

二、工程地质分析及施工建议

1、地质分析该工程单线全长2076m，本隧道为单线电气化铁路隧道，开挖断面（宽×高）：8.52m×10.29m。

隧道围岩分为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级。Ⅱ级围岩段长895m，；Ⅲ级围岩段长580m；Ⅳ级围岩段长520m；Ⅴ级围岩段长166m，具体各段情况如下图：

文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.

2、施工建议

围岩稳定性较差，隧道断面较大，建议采用分层施工方法。

三、建议选型、配套设施及施工方案

1、机器选型

根据工程地质条件和开挖尺寸，推荐选用XTR6/260悬臂式隧道掘进机或者EBZ260掘进机进行施工。

XTR6/260一次截割最大高度为6.2米，EBZ260一次截割成型最大高度为5.1米，两种机型主要技术参数如下表。

表3.XTR6/260掘进机主要参数表

表4.EBZ260掘进机主要参Array

数表

2、配套设施

1) XTR6/260配套设施

2) EBZ260

配套设施

四、施工方案

鉴于隧洞断面较高，需采用分台阶开挖的方式施工。

（1）分台阶开挖，上层台阶边开挖边支护，一般为半米支护，上层台阶开挖一段距离后（根据设计要求确定，一般为30米），机器退后开挖下层台阶，边开挖边支护，循环进行，形成整个断面。

根据开挖隧道的断面尺寸，选择分层开挖，首先开挖断面上半部分，高5.0m，开挖成型后再开挖断面下半部分5m。施工顺序及仰拱制作如示意图1图2所示所示。

图1 XTR6/260掘进机施工顺序及仰拱制作施工示意图

图2.EBZ260掘进机施工顺序及仰拱制作施工示意图掘进机施工方法已渐趋成熟，施工进度快，如果采用正台阶方法施工，上断面高度不宜大于5.0m，上半断面和下半段面各用一台掘进机效率会提高，下半断面也可采用传统钻爆法、劈裂法或破碎锤方式代为施工仰拱。

图3.仰拱台阶施工示意图

（2）全断面开挖，在遇到较差隧道围岩时，隧道开挖后非常容易坍塌，可采取以下措施：

1、环形开挖，预留核心土；

2、超前锚杆，临时支护。

根据隧道地质报告，可先采用切槽的方式开挖，每次超前开挖1米，进行临时支护后再开挖槽内的岩石物料，该方案具有施工效率高的优点，施工示意图如图4。

图4.预留核心土施工示意图

先开挖部分1，人工支护，再开挖部分2，仰拱部分3后续开挖

3、塌方解决方案

选用掘进机施工对围岩扰动小，相对炮掘更安全。在围岩特别不稳定，极易塌方的工况下，可采用预留核心土、斜坡式开挖的施工方式防止掘进断面塌方，如图4所示。同时，

可在开挖前使用锚杆钻打入超前锚杆、注浆的防止塌方方案，如图5所示。

超前支护锚杆

斜坡式开挖，

预留核心土

图5.超前支护施工示意图

五、施工流程及保障措施

1、超前探测

为保持施工安全，在掘进机开挖前，需采取措施超前探测前方瓦斯和地下水情况。2、开挖出料

通过铲板及第一运输机直接将碎石物料传送掘进机后部，再由装载机或挖掘机将碎石物料装到渣土车运出洞外。如下示意图：

五、施工案例

辽宁大连公路隧道（EBZ320）北京至张家口高速公路拓宽工程(EBZ320)

鹤大高速公路隧道(EBZ320)

宁波宁海公路隧道

贵阳轨道交通地铁

西藏水利隧洞

重庆地铁隧道

蒙华铁路隧道(陕西段)