客運專線隧道的設計與施工

1、客運專線隧道的設計與施工 一、我國客運專線隧道的概況 二、客運專線隧道的特點 三、客運專線隧道的設計 四、客運專線的施工 五、客運專線隧道施工機械配套 六、典型工程實例主要內(nèi)容一、我國客運專線隧道的概況根據(jù)國務院批準的中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃： 到2020年全國鐵路營業(yè)里程達到10萬公里，其中客運專線營業(yè)里程12000公里。 包括： 新建客運專線10000公里； 新建城際客運系統(tǒng)2000公里。第一節(jié) 客運專線設計施工概況四縱四橫客運專線 四縱： 北京-沈陽-哈爾濱 （含京秦沈快速客運通道700km; 天津-秦皇島，哈爾濱-大連1160km) 北京-上海 1300km 北京-廣州-深圳 2230km 杭

2、州-寧波-深圳 1600km 四縱四橫客運專線 四橫： 青島-石家莊-太原 770km 徐州-鄭州-蘭州 1400km 南京-武漢-重慶-成都 1900km 杭州-南昌-長沙 880km城際系統(tǒng)：京津、寧滬杭、廣深、廣珠等 城際客運系統(tǒng)2000km 截至目前國家已批復的客運專線項目武廣客專:已批復可研967km,投資690億（不含兩端樞紐）鄭西客專：已批復可研454km,投資342億溫福：已批復可研312km,投資174.8億。福廈：已批復項目建議書276km，投資約135億。石太客專：已批復可研205km,投資128.5億。合寧、合武：已批復可研166+357km,投資40+168億京津：已

3、批復可研115km,投資112億廣珠：已批項目建議書131km，約182億。以上投資約2000億元，計劃2020年前,投資20000億元據(jù)不完全統(tǒng)計，我國客運專線隧道的修建數(shù)量將超過1000km。 武廣客運專線 165km 甬溫福廈 280km 京滬高速 15km 石太客專 76km 鄭州西安客專 74km 武漢合肥 80km 武漢成都 300km 客運專線隧道的數(shù)量客運專線隧道的分類序號 類別標準 線 別1200km/h客運專線城際客運系統(tǒng)2200km/h近期客貨共線 膠濟、遂渝、徐鄭3250km/h近期客貨共線石太4250km/h近期雙箱運輸甬溫福廈、合武、合寧5350km/h客運專線京滬

4、、武廣、鄭西二、客運專線隧道的特點空氣動力學效應可靠性和結構耐久性要求高更加重視對環(huán)境的影響防災救援要求高空氣動力學效應隧道微氣壓波的發(fā)生高速列車在隧道內(nèi)運行引起的問題 1. 由于瞬變壓力造成旅客及乘務人員耳膜不適，舒適度降低，并對鐵路員工和車輛產(chǎn)生危害； 2. 高速列車進入隧道時，會在隧道出口產(chǎn)生微氣壓波，發(fā)出轟鳴聲，使附近房屋門窗嗄啦嗄啦作響，引起擾民問題； 3. 行車阻力增大，使運營能耗增大，并要求機車動力增大； 高速列車在隧道內(nèi)運行引起的問題 4. 形成空氣動力學噪聲（與車速的68次方成正比）； 5. 列車風加劇，影響隧道維修養(yǎng)護人員的正常作業(yè)； 6. 列車克服阻力所作的功轉化為熱量，

5、在洞內(nèi)積聚引起溫度升高等。 因此，在高速鐵路設計時，應從車輛及隧道兩方面采取措施，以減緩空氣動力學效應。 空氣動力學效應 空氣動力學效應的因素： 車輛的因素 隧道的因素 列車速度 隧道橫斷面積 列車橫斷面積 隧道長度 列車長度 隧道道床類型 列車頭部形狀 洞口結構六、堵塞比的概念 從各國的實踐看，隧道橫斷面的決定主要是采用堵塞比，即采用列車橫斷面面積與隧道橫斷面面積的比值來決定。這里的隧道橫斷面積，通常指軌道面以上的斷面積。 下表列出了一些國家高速鐵路隧道采用的參數(shù)。一些國家高速鐵路隧道的基本參數(shù) 國 家法 國德 國意 大 利日 本西班牙列車最高速度 （km/h）270250250300220

6、240300列車橫斷面（m）1010.39.712.612.610隧道端面積（m）718253.87660.563.875堵塞比0.130.150.130.180.130.210.220.200.210.13線間距（m）4.24.74.05.04.24.34.54.7可靠性和耐久性可靠性：結構在規(guī)定的時間內(nèi)，在正常規(guī)定的條件下，完成預定功能的能力，包括安全性、適用性和耐久性。當以概率來度量時，成為結構的可靠度。耐久性：在使用過程中經(jīng)受（抵抗）各種破壞因素的作用（破壞力）而能保持其使用功能的能力。耐久性設計：通過控制內(nèi)因即砼材料、鋼筋性質和周圍狀態(tài)、砼施工使用過程、砼受力狀態(tài)，以滿足接觸環(huán)境作用

7、下耐久性的要求。如50年或100年等環(huán)境的影響環(huán)境包括： 生態(tài)環(huán)境、自然環(huán)境和周邊人文環(huán)境噪聲的影響-減振降噪： 輪軌噪聲、機械噪聲、弓網(wǎng)噪聲和空氣動力學噪聲。防災救援問題影響列車安全運行的因素： 突發(fā)性的：火災、撞車、列車脫軌經(jīng)常性的：隧道病害三、客運專線隧道的技術要求建筑限界和隧道內(nèi)凈空面積洞門型式及緩沖結構 襯砌支護類型和支護參數(shù) 防水和排水措施 環(huán)境保護防災救援方案隧道有效內(nèi)凈空面積隧道凈空面積的影響因素： 隧道建筑限界 線間距 應預留的空間：安全空間、救援通道、工程技術作業(yè)空間、內(nèi)部配件空間等 考慮空氣動力學影響所需的空間建筑限界和隧道內(nèi)凈空面積客運專線隧道限界各國高速鐵路隧道內(nèi)凈空

8、面積表 國 家 線 別運營速度(km/h)斷面積(m2) 日 本 新干線2403006164 法 國 大西洋線 30071北方線、東南延伸線 300100地中海線350100 德 國漢諾威維爾茨堡曼海姆斯圖加特漢諾威柏林25082科隆法蘭克福30092 西班牙馬德里塞維利亞27075 韓 國漢城釜山350107中國臺灣臺北高雄35090我國客運專線隧道內(nèi)凈空面積序號 類別標準單線雙線1200km/h客專近期客貨共線52.86m285.8m22200km/h客專近期雙箱運輸 56.67m292.94m2 3250km/h近期客貨共線58m290.16m2 4250km/h近期雙箱運輸58m295

9、.06m2 5350km/h客運專線70m2100m2雙線隧道和兩個單線隧道的比較比較項目雙線隧道兩個單線空氣動力學影響相對小相對大逃生疏散滿足要求方便工程施工難度較大相對容易環(huán)境影響相對小相對大投資比較小大30%40%洞門型式及緩沖結構設計原則：早進晚出、確保安全、因地制宜、保護環(huán)境、簡約實用緩沖結構：雙線隧道原則不設緩沖結構，當洞口位于城市或有密集建筑物時，可采取防噪音措施或結合洞門型式適當設置緩沖結構。3、緩沖結構是否設置？隧 道緩沖結構開口井洞口緩沖結構示意圖斷面90m2可不設置，雙線隧道可不設置，兩個單線應于設置。雙線隧道復合式襯砌支護參數(shù)表圍巖級別初期支護二次襯砌預留變形量（cm）

10、噴射砼厚度（cm）錨桿噴聚丙烯纖維砼/素噴砼格柵鋼架/型鋼拱墻（cm）仰拱/底板（cm）位置長度（m）間距（m）位置纖維摻量（kg/m3）鋼筋網(wǎng)8直徑（mm）每榀間距（m）810拱部2.51.51拱部/邊墻0.91.235403540/35*31018拱墻3.01.21拱墻/仰拱0.91.2拱局部25254040/51823拱墻3.51.01拱墻/仰拱0.91.2拱墻2525格柵22/1.0（拱墻）4545*/8加2325拱墻3.51.01拱墻/仰拱0.91.2拱墻2525/I181.0（全環(huán)）45*50*/8102528拱墻4.00.81拱墻/仰拱0.91.2拱墻2020/I201.0（全環(huán)

11、）50*50*/1012加2830拱墻4.06.010.8拱墻/仰拱0.91.2拱墻2020/HW1750.8（全環(huán)）5055*50*55*/1015混凝土耐久性設計混凝土的耐久性的指標： 主要有抗?jié)B、抗凍、抗侵蝕、抗碳化、 抗磨蝕、抗鋼筋銹蝕及防止堿骨料反應等 幾項指標。混凝土耐久性設計混凝土的耐久性破壞原因：外部因素： 物理作用-嚴寒侵蝕、凍溶循環(huán)、火災、對收縮敏感骨料 化學作用-海水、氯離子、硫酸鹽、堿-骨料反應等 物理化學作用-鋼筋腐蝕開裂、電解作用混凝土耐久性設計混凝土的耐久性破壞原因：內(nèi)部因素： 混凝土材料-包括組成材料的性質、組成比例 鋼筋性質和周圍狀態(tài)-鋼筋表面狀況、保護層性質

12、和狀態(tài) 混凝土施工使用過程-澆搗、養(yǎng)護、維護 混凝土受力狀態(tài)-受力大小、性質和歷史混凝土結構的破壞機理及控制措施：凍溶作用-摻加引氣劑、降低水灰比、加硅粉或粉煤灰有害鹽對混凝土的侵蝕 硫酸鹽- 設法提高混凝土的密實度，改善混凝土的孔隙結構， 鎂鹽- 以使混凝土介質不易滲入混凝土內(nèi)部；或采用外部 氯鹽- 保護措施以隔離腐蝕介質不與混凝土相接觸碳化作用-摻入粉煤灰或選擇優(yōu)質水泥及提高養(yǎng)護措施鋼筋銹蝕-增加密實性、選用礦渣硅酸鹽水泥、加大保護層厚度等堿骨料反應-選用非活性骨料、摻非活性材料、選含堿量低的水泥混凝土的磨蝕-砼的坍落度盡可能小、選用耐磨蝕的骨料混凝土耐久性設計耐久性設計的思路和方法建議等

13、級環(huán)境作用設計階段 設計層次內(nèi) 容一嚴重環(huán)境初步設計階段 材料設計混凝土材料組成、強度等級、水膠比、膠凝材用量、原材料選擇、礦物摻和料、引氣劑等二腐蝕環(huán)境技術設計耐久性指標和計算分析設計抗凍等級、擴散系數(shù)、滲透系數(shù)、使用年限預 測三一般環(huán)境施工設計施工質量的控制、構造措施與裂縫控制、維修與檢測保護層厚度、鋼筋防護措施，坍塌落度、澆搗養(yǎng)護，裂縫寬度、位置，驗收手段和要求，維護觀測、檢測手段和要求防排水設計系統(tǒng)設計的理念：“防、排、截、堵結合，因地制宜，綜合治理”的原則。特殊要求時采取“以堵為主，限量排放”的原則。防：襯砌結構的自防水，防止地下水滲入排：排水設施要通暢截：防止地表水滲入、防止巖溶水

14、涌入堵：封堵較大的地下水、圍巖裂隙水和襯砌局部漏水防排水設計防水標準:地下工程一級防水標準 1 襯砌不滲水,安裝設備的孔眼不滲水； 2 道床排水暢通，不浸水； 3 在有凍害地段的隧道，襯砌背后不積 水、排水溝不凍結。主要防水措施 工程部位 防 水 措 施主體結構混凝土自防水、防水板截排水系統(tǒng)排水盲溝、泄水洞、地表截水系統(tǒng)施工縫變形縫中埋式止水帶、遇水膨脹橡膠止水條、外貼式止水帶、可維護注漿管、可卸式排水槽堵水系統(tǒng)圍巖注漿、防水板背后注漿、局部漏水混凝土自防水普通混凝土：強度等級不小于C25，抗?jié)B等級不小于P6；當為鋼筋混凝土時強度等級不小于C30，抗?jié)B等級不小于P8。防水混凝土：抗?jié)B等級不小于

15、P8，根據(jù)地下水壓力情況，可適當提高。施工配合比應通過現(xiàn)場試驗確定，抗?jié)B等級要比設計提高一級（0.2MPa)。塑料防水板塑料防水板可選用EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、ECB（乙烯-共聚物瀝青）、HDPE（高密度聚乙烯）、LDPE（低密度聚乙烯）或其他性能相近的材料。塑料防水板應符合下列規(guī)定： 幅寬24m; 厚度1.22mm； 耐穿刺性好； 物理力學性能符合要求 耐久性、耐水性、耐腐蝕性、耐久性好。幾種常用塑料防水板的性能 品種項目ECBEVALLDPELDPEHDPEP型PVC優(yōu)等品拉伸強度 （MPa)15.52020162015斷裂延伸率 （%）560600600500600250熱處理變

16、化率 （%）2.522222低溫彎折性35無裂紋20無裂紋抗?jié)B透性0.2MPa 24h無滲水不透水常用施工縫防水示意圖止水條外貼止水帶中埋止水帶1 先澆混凝土 3 后澆混凝土（1） （2） （3）改進施工縫防水示意圖止水條外貼止水帶中埋止水帶1 先澆混凝土 3 后澆混凝土 4 可維護止水管444（1） （2） （3）中埋式止水帶與外貼防水層復合使用的變形縫外貼式止水帶L300 外貼防水卷材L400 外涂防水層 L4001混凝土結構；2中埋式止水帶；3填縫材料 4外貼防水層中埋式止水帶與遇水膨脹橡膠條、嵌縫材料復合使用的變形縫 1混凝土結構；2填縫材料；3嵌縫材料； 4背襯材料；5遇水膨脹橡膠條

17、；6中埋式止水帶邊墻變形縫防水示意圖拱部變形縫防水示意圖引排水和堵水局部注漿堵水環(huán)境保護隧道工程環(huán)境保護的具體措施：1 早進晚出，減少邊仰坡的開挖，減少對植被的破壞2 基巖裂隙水以堵為主，減少地下水流失3 棄碴的利用與處理，減少水土流失4 洞口適當設置減震、減噪聲的措施降低噪聲洞內(nèi)邊強及洞外擋墻采取吸音措施降低噪聲洞內(nèi)道床采取吸音措施列車在隧道內(nèi)的幾種情況： 正常通行、洞內(nèi)停車、災害事故 逃生 疏散 救援防災救援方案防災救援方案客運專線隧道內(nèi)防災救援方案的原則： 可能的情況下列車應開出洞外，洞內(nèi)采取 “以引導旅客疏散為主”的設計原則。具體措施： 洞內(nèi)設置救援通道疏散、救援 長隧道可利用輔助坑道

18、設置緊急出口 考慮 特長隧道設置專用緊急出口 防災 大于20km的隧道設置定點疏散點 通風四、客運專線長大隧道的設計施工原則1、設計、施工中必須建立綜合超前預報系統(tǒng)作為工序并列入預算之中。2、設計必須采取動態(tài)信息化設計和信息化施工，以及信息化動態(tài)管理。3、從環(huán)境保護出發(fā)，尤其在巖溶地區(qū)隧道防排水設計原則，必須將以排為主改為以堵為主，限排為輔。4、取消洞門或設計簡易洞門 洞門應設在早進晚出地段，按不受力洞門設計，擋墻式洞門，必造成大的刷坡而破壞洞頂環(huán)境，在橋隧相聯(lián)處，陡壁處可不設洞門，洞口易選在鼻梁上，洞口處取消深路塹。幾種洞門型式 5、5km以上隧道設置平行導坑是確保安全、質量、進度的重要措施

19、，也是今后運營隧道所必須。6、長隧道的開挖方法 (1)全斷面鉆爆法。 (2)導洞超前后部擴大鉆爆法，導洞可超前5-6m爭取臨孔面，為后部擴大加快速度，節(jié)約炸藥，減少超欠挖、減少振速提供條件，導洞超前也可利用平導投入正洞只打導坑而不增設工作面，反而更快，為推薦方法。 (4)軟弱地層段，采用正臺階開挖加超前支護進行。（5）有軌運輸、無軌裝碴。（6）長隧施工通風方法 采用壓入式和射流正洞式通風，可實現(xiàn)左、右洞調(diào)節(jié)，通風效果很好。一、隧道施工方法第二節(jié) 隧道施工 傳統(tǒng)礦山法隧道施工方法山嶺隧道施工方法淺埋及軟土隧道施工方法水底隧道施工方法礦山法（鉆爆法）掘進機法新奧法地下連續(xù)墻法蓋挖法明挖法淺埋暗挖法

20、盾構法沉埋法盾構法隧道施工方法可按以下方式分類：(二)山嶺隧道的常規(guī)施工方法 山嶺隧道的常規(guī)施工方法又稱為礦山法。將采用鉆爆開挖加鋼木構件支撐的施工方法稱為“傳統(tǒng)的礦山法”；而將采用鉆爆開挖加錨噴支護的施工方法稱之為“新奧法”。 1、礦山法 是以木或鋼構件作為臨時支撐，待隧道開挖成形后，逐步將臨時支撐撤換下來，而代之以整體式襯砌作為永久性支護的施工方法。 2、新奧法 新奧法即奧地利隧道施工新方法(New Austrian Tunnelling methodNATM)，是以噴射混凝土錨桿作為主要支護手段，通過監(jiān)測控制圍巖的變形，便于充分發(fā)揮圍巖的自承能力的施工方法。 由于錨噴支護技術的應用和發(fā)展

21、，導致隧道及地下洞室工程理論步入到現(xiàn)代理論的新領域，也使隧道及地下洞室工程的設計和施工更符合地下工程實際，即設計理論施工方法結構(體系)工作狀態(tài)(結果)的一致。 (一)新奧法施工程序 施工準備確定施工方案開挖初期支護量測監(jiān)控是否符合管理基準？防水隔離層二次支護竣工是修改施工方案改變開挖方法和順序修正支護參數(shù)否二、新奧法的基本概念 (二)新奧法施工的基本原則 少擾動開挖時要盡量減少對圍巖的擾動次數(shù)、擾動強度、擾動范圍和擾動持續(xù)時間。 早支護開挖后及時施作初期錨噴支護，使圍巖的變形進入受控制狀態(tài)。 勤量測指以直觀、可靠的量測方法和量測數(shù)據(jù)來準確評價圍巖(或圍巖加支護)的穩(wěn)定狀態(tài)，或判斷其動態(tài)發(fā)展趨

22、勢，以便及時調(diào)整支護形式、開挖方法 緊封閉一方面指采取噴射混凝土等防護措施，避免圍巖因長時間暴露而致強度和穩(wěn)定性的衰減。另一方面指要適時對圍巖施作封閉形支護。 三、開挖方法 隧道開挖的基本原則是：在保證圍巖穩(wěn)定或減少對圍巖的擾動的前提條件下，選擇恰當?shù)拈_挖方法和掘進方式，并應盡量提高掘進速度。 在選擇開挖方法時，應對隧道斷面大小及形狀、圍巖的工程地質條件、支護條件、工期要求、工區(qū)長度、機械配備能力、經(jīng)濟性等相關因素進行綜合分析，采用恰當?shù)拈_挖方法。 按開挖隧道的橫斷面分部情形來分，開挖方法可分為全斷面開挖法、臺階開挖法、分部開挖法等。 (一)全斷面開挖法 全斷面開挖法就是按照設計輪廓一次爆破成

23、形，然后修建襯砌的施工方法。 適用條件 (1)IIV級圍巖，在用于級圍巖時，圍巖應具備從全斷面開挖到初期支護前這段時間內(nèi)，保持其自身穩(wěn)定的條件。 (2)有鉆孔臺車或自制作業(yè)臺架及高效率裝運機械設備。 (3)隧道長度或施工區(qū)段長度不宜太短，根據(jù)經(jīng)驗一般不應小于lkm，否則采用大型機械化施工，其經(jīng)濟性較差。 隧道機械化施工，有三條主要作業(yè)線，見表作業(yè)線 采用的大型機械設備開挖作業(yè)線 鉆孔臺車、裝藥臺車、裝載機配合自卸汽車（無軌運輸時）、裝渣機配合礦車及電瓶車或內(nèi)燃機車（有軌運輸時）噴錨作業(yè)線 混凝土噴射機、混凝土噴射機械手、噴錨作業(yè)平臺進料運輸設備及錨桿灌漿設備模筑襯砌作業(yè)線 混凝土拌和作業(yè)廠、混

24、凝土輸送車及輸送泵、施作防水層作業(yè)平臺、襯砌鋼模臺車全斷面法施工特點(1)開挖斷面與作業(yè)空間大、干擾?。?2)有條件充分使用機械，減少人力；(3)工序少，便于施工組織與管理，改善勞動條件；(4)開挖一次成形，對圍巖擾動少，有利于圍巖穩(wěn)定。 (二)臺階法 根據(jù)臺階長度不同，劃分為長臺階法、短臺階法和微臺階法三種。 施工中采用哪一種臺階法，要根據(jù)兩個條件來決定，第一是對初期支護形成閉合斷面的時間要求，圍巖越差，要求閉合時間越短，第二是對上部斷面施工所采用的開挖、支護、出渣等機械設備需要施工場地大小的要求。 1、長臺階法 長臺階法開挖斷面小，有利于維持開挖面的穩(wěn)定，適用范圍較全斷面法廣，一般適用于地

25、質條件較差的、V級圍巖 長臺階法125L12L2、短臺階法 12L12(11.5)L短臺階法 短臺階法適用于地質條件差的、V級圍巖，臺階長度定為1015m，即12倍開挖寬度，主要是考慮拉開工作面，減少干擾，因此臺階長度不宜過短。 短臺階法可縮短支護閉合時間，改善初期支護的受力條件，有利于控制圍巖變形。缺點是上部出渣對下部斷面施工干擾較大，不能全部平行作業(yè)。 1235m微臺階法12L3、微臺階法 適用于，級圍巖，一般為35m的臺階長度。 微臺階法上下斷面相距較近，機械設備集中，作業(yè)時相互干擾大，生產(chǎn)效率低，施工速度慢。 (三)分部開挖法 分部開挖法包括環(huán)形開挖預留核心土法、雙側壁導坑法、中洞法、

26、中隔壁法等。 1、環(huán)形開挖留核心土法 環(huán)形開挖留核心土法常用于級圍巖單線和V級圍巖雙線隧道掘進。 施工要求：環(huán)形開挖進尺一般為0.52.0m；開挖后應及時施作噴錨支護、安設鋼架支撐，每兩榀鋼架之間采用連續(xù)鋼筋連接，并加鎖腳錨桿；當圍巖地質條件差，自穩(wěn)時間較短時，開挖前在拱部設計開挖輪廓線以外，進行超前支護特點：開挖工作面穩(wěn)定性好施工干擾大、工效低2、側壁導坑法 根據(jù)側壁導坑開挖的個數(shù)，分為單側壁導坑法及雙側壁導坑法。單側壁導坑法 單側壁導坑法一般將斷面分成三塊：側壁導坑、上臺階、下臺階。 側壁導坑寬度不宜超過0.5倍洞跨，高度以到起拱線為宜。導坑與臺階的距離沒有硬性規(guī)定，一般以施工互不干擾為原

27、則。 由于單側壁導坑法每步開挖的寬度較小，而且封閉型的導坑初期支護承載能力大，所以它適用于斷面跨度大，地表沉陷難于控制的軟弱松散圍巖中。雙側壁導坑法 適用于V級圍巖雙線或多線隧道掘進。具有控制地表沉陷好，施工安全等優(yōu)點，但進度慢，成本高。 施工要求：側壁導坑高度以到起拱線為宜；側壁導坑形狀應近于橢圓形斷面，導坑斷面為整個斷面的1/3；側壁導坑領先長度一般為3050m，以開挖一側導坑所引起的圍巖應力重分布不影響另一側導坑為原則；導坑開挖后應及時進行初期支護，并盡早封閉成環(huán)。3、中洞法 中洞法適用于雙連拱隧道。采用先施作隧道中墻混凝土，后開挖兩側的施工方法 。 施工要求：中洞法開挖高度應大于中墻高

28、度1m，開挖寬度應大于5m；中洞開挖長度根據(jù)隧道長度、寬度以及地質情況綜合考慮，一般為5080m；中洞開挖后應及時施作初期支護，再分段灌筑中墻混凝土，在中墻混凝土達到設計強度后方可拆模，并進行臨時橫向支撐。 4、中隔壁法(CD) 適用于V級圍巖的淺埋雙線隧道。中隔墻開挖時，應沿一側自上而下分為二或三部進行，每開挖一步均應及時施作錨噴支護、安設鋼架、施作中隔壁，底部應設臨時仰拱，中隔壁墻依次分步聯(lián)結而成，之后再開挖中隔墻的另一側，其分步次數(shù)及支護形式與先開挖的一側相同。 施工要求：各部開挖時，周邊輪廓盡量圓順，減小應力集中；各部的底部高程應與鋼架接頭處一致；每一部的開挖高度約為3.5m；后一側開

29、挖應全斷面及時封閉；左右兩側縱向間距一般為3050m；中隔壁設置為弧形或圓弧形。 5、交叉中隔壁法(CRD) 交叉中隔壁法適用于V級圍巖淺埋的雙線或多線隧道。采用自上而下分為二至三步開挖中隔墻的一側，并及時支護，待完成12部后，即開始另一側l2部開挖及支護，形成左右兩側開挖及支護相互交叉的情形。 主要施工方法及適用范圍四、隧道施工輔助方法(一)超前錨桿1、構造組成 超前錨桿是沿開挖輪廓線，以稍大的外插角，向開挖面前方安裝錨桿，形成對前方圍巖的預錨固，在提前形成的圍巖錨固圈的保護下進行開挖等作業(yè)。 超前錨桿2、性能特點及適用條件 特點：柔性較大，整體剛度較小。 適用條件：應力不太大，地下水較少的

30、軟弱圍巖的隧道工程中，如土砂質地層、弱膨脹性地層、流變性較小的地層、裂隙發(fā)育的巖體、斷層破碎帶等、淺埋無顯著偏壓隧道。(二)管棚1、構造組成 管棚是利用鋼拱架沿開挖輪廓線以較小的外插角、向開挖面前方打入鋼管或鋼插板構成的棚架來形成對開挖面前方圍巖的預支護a)棚管的環(huán)向布置b)管棚鋼管縱向錯接c)鋼管端部橫向聯(lián)接2、性能特點及適用條件 特點：整體剛度較大，對圍巖變形的限制能力較強，且能提前承受早期圍巖壓力。 適用條件：主要適用于圍巖壓力來得快來得大、對圍巖變形及地表下沉有較嚴格要求的軟弱破碎圍巖隧道工程中。 (三)超前小導管注漿1、構造組成b)注漿半徑及孔距選擇a40cmrrb(取30cm)鉆孔

31、15oa)超前小導管布置小導管鋼支撐0.2m3.56.0mc)小導管全圖管箍(6鋼筋加焊)出漿孔1.5m不鉆孔0.2m2535mm有縫鋼管2、性能特點及適用條件 特點：漿液被壓注到巖體裂隙中并硬化后，不僅將巖塊或顆粒膠結為整體起到了加固作用，而且填塞了裂隙，阻隔了地下水向坑道滲流的通道，起到了堵水作用。 適用于一般軟弱破碎圍巖，也適用于地下水豐富的軟弱破碎圍巖。 (四)超前深孔圍幕注漿正洞平行導坑(c)平導超前注漿正注漿區(qū)域已注漿區(qū)域(a)洞內(nèi)超前注漿(b)地表超前注漿(五)水平旋噴預支護 使用旋噴注漿機，沿著隧道掌子面周邊的設計位置旋噴注漿形成旋噴柱體，通過固結體的相互咬合形成預支護拱棚。

32、一般每根旋噴體，首先通過水平鉆機成孔，鉆到設計位置以后，隨著鉆桿的退出，用水泥漿或水泥一水玻璃雙漿液旋噴注入鉆成的孔腔，通過高壓射流切割腔壁土體，被切割下的土體與漿液攪拌混合、固結形成直徑600mm左右的固結體，同時周圍地層受到壓縮和固結，其土體的物理力學性能得到定程度的改善。(六)機械預切槽法用預切槽鋸沿隧道外輪廓切條寬1530cm、長約5m的切槽。在切槽內(nèi)立即填充高強度噴射混凝土，形成長35m的整體連續(xù)拱，兩次連續(xù)拱的搭接長度為0.52.0m，視圍巖的不同而定。在安全穩(wěn)定的作業(yè)環(huán)境下，用挖掘機或臂式掘進機開挖前作業(yè)面。必要時，作業(yè)面裝以玻璃纖維錨桿，以穩(wěn)定作業(yè)面。隨后在作業(yè)面上噴混凝土。緊

33、隨其后，安裝隧道防水層，進行二次襯砌。 客運專線隧道常用輔助工法六、裝渣與運輸 (一)裝渣 裝渣就是把開挖下來的石渣裝入運輸車輛。 1、渣量計算 出渣量應為開挖后的虛渣體積，可按下式計算： 式中，Z單循環(huán)爆破后石渣量； R巖體松脹系數(shù)，見下表； 超挖系數(shù)，視爆破質量而定，一般可取1.151.25； L設計循環(huán)進尺； S開挖斷面面積。巖體級別土石名稱砂礫粘性土砂夾卵石硬粘土石質石質石質石質松脹系數(shù)1.151.251.301.351.61.71.81.852、裝渣方式 裝渣的方式可采用人力裝渣或機械裝渣。 人力裝渣：勞動強度大、速度慢，在短隧道缺乏機械或斷面小無法使用機械裝渣時才考慮采用。 機械裝

34、渣：速度快、可縮短作業(yè)時間，目前隧道施工中經(jīng)常采用，但仍需配少數(shù)人工輔助。 3、裝渣機械 隧道用的裝渣機又稱裝巖機，要求外形尺寸小，堅固耐用，操作方便和生產(chǎn)效率高。 裝渣機械的類型很多，按其扒渣機構型式可分為：鏟斗式、蟹爪式、立爪式、挖斗式。 裝渣機的走行方式有軌道走行和輪胎走行兩種。 軌道走行式裝渣機：須鋪設走行軌道，因此其工作范圍受到限制。 輪胎走行式裝渣機：移動靈活，工作范圍不受限制。但在有水土質圍巖的隧道中，有可能出現(xiàn)打滑和下陷。 14231-行走部分；2-鏟斗；3-操縱箱；4-回轉部分12321451-蟹爪；2-受料機；3-機身；4-鏈板輸送機；5-帶式輸送機12345611-立爪；

35、2-鏈板輸送機；3-機體；4-立爪(左右位置)；5-機架；6-立爪(前方位置)(二)運輸 隧道施工的洞內(nèi)運輸(出渣和進料)分為有軌運輸和無軌運輸。 1、有軌運輸 優(yōu)點：基本上不排除有害氣體，對空氣污染較輕，設備構造簡單，容易制作；占用空間小而且固定等。 缺點：軌道鋪設較復雜，維修工作量大；調(diào)車作業(yè)復雜；開挖面延伸軌道影響正常裝渣作業(yè)等。 出渣車輛 有軌運輸較普遍采用的出渣車輛有斗車、梭式礦車和槽式車等。 斗車是應用最為廣泛的出渣工具。斷面形狀多為V形和U形，容積一般為0.51.1m3。小型斗車具有輕便、靈活、周轉方便等特點，但單個斗車調(diào)車需占用較多的作業(yè)時間。 梭式礦車由前后車體組成車廂，底部

36、安裝刮板式運輸機，其外形如梭而得名?？梢詥诬囘\輸，也可組成列車運輸；可以在棧橋上單軌道卸渣，也可以在雙軌線路上向側面卸渣。 槽式列車是由一個接渣車、若干個僅有兩側側板而沒有前后擋板的斗車單元和一個卸渣車串連組成的長槽形列車，在其底板處安裝有貫通整個列車的風動鏈板式輸送帶。牽引機車與道路 常用的牽引機車分電動和內(nèi)燃兩類。 蓄電池電機車俗稱電平車。它具有體積小，占用空間小，不排放有害氣體，不需要架設供電線路，使用較安全等特點，但也存在需要有專門的充電設備，充電工作比較麻煩，牽引力有限等不足。 在長大隧道施工中有時采用接觸式或接觸蓄電池混合供電式電動機車牽引，即在成洞地段采用接觸式供電，非成洞地段用

37、蓄電池供電。這種方式可以延長蓄電池使用時間，但接觸供電線路的架設和維修工作量大，且容易發(fā)生觸電事故。 內(nèi)燃機車具有較大的牽引動力，配合大型斗車可以加快出渣速度。但在機車運行中排除有害氣體，需要安裝廢氣凈化裝置或配備強大的通風設施，故隧道施工中一般不采用。 隧道內(nèi)用于機車牽引的道路，宜采用38kg/m或38kg/m以上的鋼軌，軌距一般為600或750mm。洞內(nèi)軌道縱坡相同，洞外可不同，但最大不超過2。最小曲線半徑，在洞內(nèi)不小于7倍機車車輛軸距，洞外一般不小于10倍軸距。曲線軌道應有適當?shù)募訉捄屯廛壋咧怠?調(diào)車設備和軌道延伸 常用的調(diào)車設備有簡易道岔、平移調(diào)車器、水平移車器和浮放道岔等。 簡易道

38、岔由一根能活動的長度為2.54.0m的尖軌和一個岔心組成，具有構造簡單、鋪設容易、使用方便等特點，但因無附帶曲線，機車車輛容易掉道，故一般只適用于人推斗車而不能通過牽引機車。 平移調(diào)車器由底架、車輪和車架三個主要部分組成，種類很多。具有輕便、調(diào)車快、易拆移等優(yōu)點。適用于雙道(或單道設旁洞錯車道)調(diào)車。 水平移車器由導輪軌、導輪、導鏈或氣動水平移車裝置。它是一種從上方將斗車提起離開鋼軌，再水平橫移至另一股道上的調(diào)車裝置。移車速度快，但也易出故障。 浮放道岔是浮放在運輸軌道上的調(diào)車設備，可用機車或裝渣機牽引移位。它可以浮放在靠近開挖面的軌道上，供裝渣時調(diào)車用，也可以浮放在區(qū)間軌道上，作調(diào)車渡線使用

39、。根據(jù)不同的調(diào)車作業(yè)需要，尚可分為浮放渡線、浮放調(diào)車盤、菱形浮放道岔等。 雙車道可使軌道隨掘進延伸，一次鋪成。進出隧道的列車各行一股道，具有互不影響、車輛周轉快的特點，是提高隧道運輸效率的主要方法之一。為滿足調(diào)車需要，每隔100200m設一渡線，每隔23個渡線鋪設一反向渡線，如圖。 1520m100200m進洞列車出洞列車 在距導坑開挖面1520m處設置菱形浮放道岔，空車斗和裝滿石渣的斗車分別停在兩股道上，用單機車或雙機車進行調(diào)車作業(yè)。 當隧道施工采用平行導坑方案時，則平行導坑為施工出渣、進料運輸提供了有利條件。通常采取在平行導坑中設單車道加錯車道，正洞為單車道加局部雙車道，兩者共同構成了一個

40、完整的雙股道運輸體系，如圖所示。利用平行導坑組成的運輸系統(tǒng)具有運輸能力大、相互干擾少等特點，適用于施工速度要求快的隧道。 運輸通道平導50604060120180120180(單位：m)正洞2、無軌運輸 無軌運輸主要是指汽車運輸。 無軌運輸不需要鋪設復雜的運輸軌道，具有運輸速度快、管理工作簡單、配套設備少等特點。 但由于內(nèi)燃機排放大量廢氣，對洞內(nèi)空氣污染較為嚴重，尤其長期在長大隧道中使用，需要有強大的通風設施。 鋼纖維噴射混凝土是在噴射混凝土中加入鋼纖維，彌補噴射混凝土的脆性破壞缺陷，改善噴射混凝土的物理力學性能。 3、鋼纖維噴射工藝 鋼纖維的生產(chǎn)方法通常有鋼絲切斷法、薄鋼板切斷法、銑削法、熔

41、抽法及軋制法。作為混凝土增強材料，鋼纖維在投入攪拌機后，其形狀、尺寸要能均勻地分散到混凝土中，同時噴射混凝土要容易輸送、噴射。若鋼纖維過長、過細，攪拌過程中鋼纖維集結，并在噴射過程中宜堵塞管道。反之，若鋼纖維過短、過粗，運輸、攪拌過程中宜與混凝土分離下沉，不能均勻分布與混凝土中，起不到有效增強作用。通常在噴射鋼纖維混凝土中，鋼纖維的直徑(或等效直徑)為0.30.6mm，長度為2040mm，長徑比為4060，鋼纖維的體積摻量為12。為增大鋼纖維與混凝土的粘結力，通常改變鋼纖維的表面特征，其幾何形狀、端面形狀形式多樣。 鋼纖維噴射混凝土的配合比一般為水泥:砂:石1:1.6:1.6，水泥標號不低于5

42、25號，砂子采用中砂，石子采用篩洗卵石，最大粒徑10mm，鋼纖維摻量一般為噴射混凝土重量的1.0%2.0%；鋼纖維的長度一般不超過30mm，l/d4580之間規(guī)格尺寸為直徑長度0.3mm20mm或0.4mm20mm或0.4mm25mm。 施工要點(1)噴射鋼纖維混凝土，應選用經(jīng)過實用檢驗的噴射機械。主要問題是防止鋼纖維結團堵管。目前已有些鋼纖維產(chǎn)品采用水溶性粘結劑將鋼纖維粘結成片狀，在攪拌過程中可以方便地分離成單一纖維，較好地解決了結團問題。(2)鋼纖維和基料必須拌和均勻，避免結成噴射機拔料盤堵塞或堵管。方法是先將水泥、砂、石拌和均勻，然后摻入鋼纖維和速凝劑，再拌和均勻，裝入運輸車。(3)鋼纖

43、維噴射混凝土操作同普通噴射混凝土，但輸料管的磨耗大，一般要高于普通噴射混凝土30%40%，尤其是拐彎處。可每班將膠管翻轉12次，以延長膠管壽命。 (4)風壓要比普通噴射混凝土高0.020.05 MPa；當輸送距離不大于40m時，風壓一般可為0.05 0.18 MPa。聚丙烯纖維根據(jù)其形狀和構造不同，可分為單絲纖維和網(wǎng)狀纖維。單絲纖維有較高的長徑比，常以長絲短切加工而成，但在混凝土中分散性較差。聚丙烯纖維網(wǎng)狀纖維通過特殊工藝制造而成，其外觀呈多根纖維單絲相互交融的網(wǎng)狀結構，網(wǎng)狀纖維用于配制混凝土時，混凝土拌合物的攪拌可產(chǎn)生原材料自身的揉搓與摩擦作用，破壞單絲問的橫向聯(lián)系，形成纖維單絲或網(wǎng)狀結構的

44、充分張開，從而比單絲纖維更易在混凝土中分散。 4、聚丙稀纖維噴射混凝土 施工工藝配比根據(jù)纖維摻量與混凝土性能關系及價格比，較為合理的聚丙烯纖維網(wǎng)體積摻量應為0.1%0.2%之間。 機械設備 濕式噴射機攪拌機：采用自落式或雙軸臥式強制式攪拌機 施工工藝投料、攪拌工藝 先投入石子、水泥、纖維、砂子攪拌30s至60s，再加入減水劑和水攪拌6090s，并在出料口測量纖維網(wǎng)混凝土拌合物的坍落度，觀察纖維分散和分布情況，做好紀錄。隨機抽取5L左右的混凝土拌合物，用水洗法測得聚丙烯纖維網(wǎng)的分散和分布。施工工藝噴射工藝 (1)開機前檢查準備工作是否充分，風壓系統(tǒng)是否穩(wěn)定，電源供應是否有保障，人員是否到位。(2)施噴前，先空載運轉，檢查管路是否暢通，濕式噴射機是否處于正常狀態(tài)，進料口防超徑鋼質柵網(wǎng)是否安設妥當。噴射前， 用高壓風將受噴面上的粉塵吹除并清除已松動圍巖，用噴射機在工作面上灑適量水，保持一定濕度，提高巖面粘附力。量測受噴圍巖的基本尺寸，要求隧洞外輪廓較光順。(3)遵循先進料后濕式噴射的原則，并使受料口處混凝土拌合物始終高于攪拌翅。(4)對噴嘴進行改善，用硬質聚乙烯管(10001200mm)替代原鋼質噴嘴，以增強噴嘴對拌合物的聚焦能力并減輕噴射手的負重，提高操作的靈活性。噴射工藝 (5)分兩層噴射，