铁路隧道矿山法施工作业

5、中隔壁法（CD法）
• （1）概念 • 中隔壁法（CD法）是将隧道分为左右两大 部分进行开挖，先在隧道一侧采用二或三 台阶分层开挖，设立围岩初期支护和中隔 板临时支护，再分台阶开挖隧道另一侧， 并进行相应围岩初期支护的隧道开挖施工 方法。一般适用在地质条件为Ⅳ~Ⅴ级围岩， 也适用于浅埋地层隧道暗挖。 • （2）施工工序流程图
三、隧道开挖方法
• 1、全断面法 • （1）概念 • 全断面开挖法是按设计断面将隧道一次开 挖成型，再施做衬砌的隧道开挖方法，一 般适用在地质条件较好的Ⅰ～Ⅱ级围岩， 也可用在单线铁路隧道Ⅲ级围岩地带。 • （2）施工工序流程图
• （3）施工要点 • ①配备钻孔台车或多功能台架及高效率装运机 械设备，缩短循环作业时间，合理采用平行交 叉作业工序，提高施工进度。 • ②利用钻孔台车深孔钻爆增加循环进尺，控制 钻孔进度，改善光面爆破效果，减少超欠挖。 • ③及时对开挖轮廓围岩施做喷射混凝土封闭层。 • ④有条件时采用导洞超前的开挖方法，合理组 织施工保证隧道施工安全。 • ⑤仰拱、铺底超前二次衬砌且一次全幅浇筑， Ⅰ~Ⅱ级围岩离掌子面距离≤120m，Ⅲ级围岩 ≤90m。
2、预报方法 超前地质预报按预报长度可分为长距离预报、中长距离 预报和短距离预报，预报手段可采用单一方法预报和综 合预报。预报原理为：
序号
预报 原理 地质 分析法 钻探 方法
内
容
1 2
包括地质素描、地层分界线及构造线地下和 地表相关性分析、地质作图。 包括深孔水平钻探、5～8m加深炮孔探测及孔 内摄影。 包括地震波反射法、声波反射法、电磁波反 射法、红外探测法。 包括平行超前导坑法、正洞超前导坑法。
采用地质分析法、地震波反射法或声波反射法， 辅以红外探测、地质雷达，进行必要的超前水 平钻孔。当发现局部地段工程地质条件复杂时， 按A级要求实施。
以地质分析法为主。对重要的地质（层）界面、断层 或物探异常地段可采用地震波反射法或声波反射法 进行探测，必要时采用红外探测和超前水平钻孔。
2
3 4
C级预报
台阶法施工方式
8m ~ 5
台阶法图示
3、环形开挖预留核心土法
• （1）概念 • 环形开挖预留核心土法是先开挖上部导坑 断面呈弧形，再开挖下部两侧边墙及中部 核心土的隧道开挖方法。一般适用在单线 隧道Ⅳ～Ⅵ级围岩，也可用在双线隧道 Ⅲ～Ⅳ级围岩地带。 • （2）施工工序流程图
• （3）施工要点 • ①环形开挖每循环长度宜为0.5～1m，开挖后及时施 作喷锚支护、安装钢架支撑或格栅支撑。 • ②每两榀钢架之间采用钢筋连接，并设置锁脚锚杆， 全断面初期支护完成距拱部开挖面不超过30m。 • ③预留核心土面积大小个根据围岩自稳情况，便于施 工和满足开挖面的稳定。 • ④当围岩地质条件差，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。 • 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。 • ⑥全断面衬砌时间根据监控量测确定，距离掌子面不 超过70m。
正常
地质综合判析
5、施工要点
• （1）首先研究既有区域地质、工程地质资料，必要 时进行地表补充测绘，以达到对整个地区地质情况 有比较全面和深刻的认识，分析和把握存在的主要 工程地质问题、主要地质灾害隐患及其分布范围、 在隧道内揭示的大致里程等，从而制定预报预案。 • （2）根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度和工 程设计资料，针对不同地段的地质情况进行地质预 报重要性分级，不同级别的地段采取不同的预报手 段，以达到既预报准确又节省有限预报资源的目的。 • （3）根据不同的地质风险分级，针对不同类型的地 质问题，选择不同的方法和手段开展超前地质预报。
D级预报 采用地质分析法。
4、预报流程
研究既有资料 进行预报分级 制定预报方案 正常 地质分析法 TSP或HSP或陆地声纳 深孔水平钻探 异常 短距离预报 长距离预报 异常 中长距离预报 地质素描 红外探测 超前水平钻探 风钻、凿岩台 车超前探测 地质雷达 预报成果 技术建议 技术决策 施工方案 隧道施工 信息反馈 验证预报成果 提出修正意见
铁路隧道矿山法施工作业
要 点 手 册
一、超前地质预报
1、预报内容
序号 1 2 3 名称 内 容
地层岩 软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊岩土。 性
地质构 断层、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完 造 整性的构造发育情况。 不良地 溶洞、暗河、人为坑洞、放射性、有害气 质 体及高地应力等发育情况。
4
岩溶管道水、富水断层、富水褶皱轴及富 地下水 水地层等情况。
上台阶钻眼
下台阶钻眼
装药爆破
按 规 定 处 理 并 反 馈 信 息 反 馈
通 风 初喷后出碴
差 上台阶检查和爆破效果评价 下台阶检查和爆破效果评价
差
良好 上台阶初期支护
良好 下台阶初期支护
台 阶 法 开 挖 施 工 流 程 图
监控量测
下一循环施工
• （3）施工要点 • ①根据围岩条件合理确定台阶长度和台阶数量，台阶 长度一般应不超过1倍开挖洞径，台阶高度根据地质情 况、隧道断面大小和施工机械设备情况确定。 • ②上台阶施作钢架时，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； • ③下台阶在上台阶喷射混凝土达到设计强度70%以上 时开挖，当岩体不稳定时需缩短进尺，必要时上下台 阶分左、右两部错开开挖，并及时施做初期支护和仰 拱。 • ④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。 • ⑤下台阶施工时要保证钢架顺接平直，螺栓连接牢靠。 • ⑥仰拱、铺底超前二次衬砌且一次全幅浇筑，Ⅲ级围 岩≤90m，Ⅳ级围岩≤70m。 • （4）要点图片
TSP探测反射波能量图
层
面
断层
周 围 预 报 10m
接收器 爆炸点 TSP203主机
前方预报
TSP203超前地质预报原理图
二、超前支护
• 1、小导管 • （1）概念 • 超前小导管是在隧道开挖前，沿隧道开挖 轮廓线外按一定角度打入直径为38~70mm 的钢管，必要时利用钢管注浆或与钢架连 成一体进行超前支护围岩方式。 • （2）施工工序流程图
• 2、大管棚 • （1）概念 • 大管棚是在隧道开挖前，沿隧道开挖轮廓线 外利用钻机或夯管按一定角度打入直径 70~300mm的钢管，利用钢管注浆加固隧道 拱部，并将钢管内压注密实提高拱顶自稳能 力的超前地层加固方式。 • （2）施工工序流程图
• （3）操作要点 • ①准确标出洞中心线及拱顶标高，安设套拱和管棚 施钻的平台。 • ②管棚材料通常采用热扎无缝钢管￠108㎜，壁厚 不宜小于6㎜，节长3~6m。 • ③管环向间距以30~50㎝为宜，管棚倾角方向应与 线路中线平行，仰角小于1°，钢管施工径向误差 不应大于20㎝。 • ④控制钻机立轴方向，钻进中经常采用测斜仪量测 钢管钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求，及时 纠正。 • ⑤钢管接头宜采用丝扣连接，丝扣长15㎝，隧道纵 向同一截面内接头数不大于50%，相邻钢管的接头 至少错开1米。 • ⑥注浆初压控制在0.5~1.0MPa以内，终压控制在 2.0MPa以内。
• （3）施工要点 • ①隧道按左右部份分块实施开挖，每块小断面开挖高 度大致接近。 • ②每块小断面开挖长度2~3m，或不大于该分块断面 直径，及时设置临时仰拱封闭、步步成环，尽量缩短 成环时间。 • ③中隔墙设置为弧形临时支护，隧道左右开挖小断面 水平临时支护保持对接一致，螺栓连接牢固。 • ④及时进行底部左右小断面开挖封闭支护，并利用回 填注浆加固底板。 • ⑤根据监控量测信息，初期支护稳定后拆除中隔壁临 时支护，一次拆除长度不超过15m，并加强监控量测。 • ⑥临时支护拆除后及时施做隧道仰拱和二次衬砌。
①
④
②
ห้องสมุดไป่ตู้
⑤
③
2~ 4 2~ m 4 2~ 4 2~ 2~ 4m m m
4 2~ 4m
m
⑥
6、交叉中隔壁法（CRD法）
• （1）概念 • 交叉中隔壁法又称CRD工法，是将大断面隧道分 块分部开挖，先开挖隧道一侧的一或二部施作封 闭的初期支护和临时支撑，再开挖隧道另一侧的 一或二部分施作封闭的初期支护和临时支撑，最 后分别独立开挖隧道底部，形成隧道初期支护和 临时支撑封闭稳定的隧道开挖施工方法，一般适 用在Ⅴ~Ⅵ级围岩，也可用于浅埋隧道施工。 • （2）施工工序流程图
风钻钻孔
顶入φ42钢管
连接管路 制浆
检修
注浆检查
封闭岩面
管路泄漏
检查管路
掌子面泄漏
注浆
良好
小 导 管 施 工 流 程 图
标准判断
达到要求
否
补钻注浆孔
停止注浆
注下一孔
• （3）施工要点 • ①用红油漆标出小导管的孔位，小导管环向间距 20~40cm。 • ②采用风钻或凿岩台车成孔，钻孔方向垂直于开挖面， 仰角10~15°。 • ③钻至设计孔深后，用吹管将碎碴吹出清孔，防止孔位 坍塌。 • ④顶入加工好的注浆钢花管，在管尾后段30cm处，将 麻丝缠绕在管壁上成纺锥状。 • ⑤达到设计孔深后，将孔口用织物包裹，喷射混凝土封 闭掌子面，孔口露出喷射混凝土面15cm。 • ⑥采用变径接头、丝扣管连接球阀与注浆管路连接，注 浆压力控制在1.0MPa。
• （3）操作要点 • 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。 • ②两侧侧壁导坑超前中部10~20m，可独立同步开挖 初支，中部采用台阶法开发，保持平行作业。 • 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通过监控量测确定临时支护体系稳定后，拆除临时 支护，一次拆除长度不超过15m，拆除区间加强监控 量测。 • ⑤临时支护拆除完成后，及时施作仰拱并进行二次衬 砌。 • （4）施工图片
1
A级
2 3 4
B级 C级 D级
中、小型突水突泥地段，较大物探异常地段，断裂 带等。 水文地质条件较好的碳酸盐岩及碎屑岩地段、小型 断层破碎带，发生突水突泥的可能性较小。 非可溶岩地段，发生突水突泥的可能性极小。
（2） 不同地质风险地段的预报方式为：
序号 预报方式 内容
1
采用地质分析法、地震波反射法或声波反射法、 地质雷达、红外探测、超前水平钻探等手段进 A级预报 行综合预报。首先以地质分析法进行长距离预 报，然后采用中长距离地震波反射法或声波反 射法和一种或几种短距离物探方法相结合进行 预报，同时进行多孔超前钻探探查。 B级预报
掌子面开挖效果图
3 2~
m
3 2~
m
3 2~
m
环形开挖预留核心土法示意图
4、双侧壁导坑法
• （1）概念 • 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， 然后再开挖中部剩余土体的隧道开挖施工 方法，一般适用在单线隧道地质条件为 Ⅳ～Ⅴ级围岩，双线隧道Ⅴ～Ⅵ级围岩。 • （2）施工工序流程图
3
4
物探 方法
超前 导坑法
3、预报分级 （1） 根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度分级：
序号 级别
危害程度
存在重大地质灾害隐患的地段，如大型暗河系统，可溶 岩与非可溶岩接触带，软弱、破碎、富水、导水性良 好的地层和大型断层破碎带，特殊地质地段，重大物 探异常地段，可能产生大型、特大型突水突泥地段， 诱发重大环境地质灾害的地段，高地应力、瓦斯、天 然气、放射性问题严重的地段以及人为坑洞等。
• （3）施工要点 • ①左右部的台阶开挖高度根据地质情况及隧道断面大 小而定。 • ②左、右两侧洞体施工纵向拉开间距不大于15m。 • ③每台阶开挖长度不大于该分部断面直径，保持开挖 面平顺，并及时初期支护。 • 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中隔壁设置为弧形临时支护，隧道左右开挖面初期 支护连接平顺，保证钢架连接状态良好。 • ⑥根据监控量测信息，初期支护稳定后拆除中隔壁临 时支护，一次拆除长度不超过15m，并加强监控量测。 • ⑦临时支护拆除后及时施做隧道仰拱和二次衬砌。
2、台阶法
（1）概念 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，下 部再分一到两台阶，采用同时并进的隧道 开挖施工方法，一般用在Ⅲ级围岩，也可 用在单线铁路隧道Ⅲ级围岩地带。 （2）施工工序流程图
施工准备
超前地质预报
爆破设计
上、下台阶测量放线
按 规 定 处 理 并 反 馈 信 息 反 馈