隧道施工先進技術

1、PAGE PAGE 19隧道施工管理一隧道施工控制概述隨著國家基礎設施的飛躍發(fā)展，隧道越建越多，為保證國家和人民財產(chǎn)，國家對隧道質(zhì)量及使用壽命越來越重視，要求也越來越高。然而由于施工方面的質(zhì)量原因，致使部分隧道不同程度地存在質(zhì)量問題，尤其是以滲漏和開裂最為嚴重。以鐵路為例，據(jù)不完全鐵路隧道技術狀態(tài)統(tǒng)計顯示，鐵路隧道7600余座計5848公里，其發(fā)生病害影響運營的達2885座，占隧道總數(shù)的38%左右；公路隧道滲漏和開裂也不容忽視?？梢娝淼蕾|(zhì)量控制與病害預防達到多么迫切和重要的地步。有些隧道病害由于及時采取措施進行治理，病害程度得到了有效控制，有的由于未采取整治措施或處置不當，致使病害越來越嚴重，

2、甚至危及行車安全、中斷行車，給國家和人民造成重大經(jīng)濟損失。由此可見，提高隧道施工的精細化、信息化、機械化、科學化管理勢在必行。二隧道施工存在的問題1.在施工中沒有牢固樹立“保護圍巖、加固圍巖”的觀點和理念，初期支護不到位，不能有效地保護圍巖的自身承載能力，不能有效地控制圍巖的變形、松動和坍塌；2“重外表、輕內(nèi)實”，結(jié)構(gòu)存在隱患，如：襯砌背后充填不密實，甚至留有空洞；襯砌厚度不足，有的嚴重不足；基底處理不徹底，運營不久翻漿冒泥現(xiàn)象等；3地下水處理始終是薄弱環(huán)節(jié)，堵水不徹底，排水不暢通，防水不堅強，滲水、漏水現(xiàn)象時有發(fā)生，比較普遍；4施工階段工程質(zhì)量的檢測體制不完善，缺乏有效的檢測方法和手段；5質(zhì)

3、量管理思路和管理意識達不到隧道施工要求的高度。究其隧道施工中存在的問題，主要問題還是我們的管理者質(zhì)量意識淡薄，導致施工過程中埋下較大的質(zhì)量隱患，在運營過程中出現(xiàn)水害、襯砌掉塊與空洞、襯砌裂損、襯砌腐蝕、隧道凍脹等不同程度的隧道病害。這些病害的處理不僅給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失和信譽損失。三隧道先進的工藝工法及細節(jié)就如何提高隧道施工的精細化、信息化、機械化、科學化管理四個方面，結(jié)合西成鐵路一標段32公里隧道施工采取的工藝工法及施工細節(jié)管理做以下方面的闡述。第一章.隧道施工的“精細化”探索1、水溝電纜槽整體模架隧道采用了整體移動模架施工，節(jié)約了大量的勞動力及立模板的時間，而且結(jié)構(gòu)尺寸及線形得到了很好

4、的保證。 水溝電纜槽移動模架設計2、仰拱整體模架我們隧道采用了仰拱整體模架施工方案，解決了仰拱及填充一次性澆筑的難題，克服了質(zhì)量通病。3、止水帶固定（1）隧道縱向止水帶經(jīng)過長時間的摸索和探討，隧道縱向止水帶采用夾具安裝定位，確保止水帶位置、預留長度均能滿足相應的標準。 （2）隧道仰拱止水帶固定（3）隧道襯砌止水帶固定4、爆破技術的改進，采用水壓爆破的先進性在隧道施工中光面爆破對混凝土成本控制特別重要，而且對隧道圍巖受力起到很好的保護作用，大家都深知其重要性。我們西成鐵路非常重視光面爆破，采用隧道水壓爆破技術。 常規(guī)爆破放炮后 水壓爆破放炮后5、輔助坑道交叉口施工輔助坑道作為正洞的輔助措施，主要

5、是考慮施工進度和防災救援而設置。具體的施工方法、施工方案不再多述，結(jié)合我們西成1標9座輔助坑道采取的重點加固措施需要引起重視的幾個方面：（1）輔助坑道的重要性在我們隧道施工中，往往形成一種意識，輔助坑道是一種臨時施工措施，施工完畢后封閉廢棄處理。其實在我個人認為是極其錯誤的，為什么這樣？大家想想，輔助坑道作為我們正洞施工的運輸命脈，一旦輔助坑道出現(xiàn)問題，承擔正洞施工的任務將完全癱瘓，因此輔助坑道的支護措施比正洞都要強，按照正常來講，我們的輔助坑道沒有襯砌措施，且至少使用二年以上，如果措施不到位不過關，出現(xiàn)問題將全盤癱瘓，和隧道關門沒有什么區(qū)別，而相對隧道正洞來講，即使支護措施差一點，按照現(xiàn)在隧

6、道施工步長的要求，也僅僅是暴漏30天左右進行了二襯的封閉，進行了補救，因此輔助坑道的支護措施不容忽視。（2）輔助坑道洞口的加固措施輔助坑道洞口基本處于圍巖較差地段，且大都是土層，設計坑道斷面基本都是直墻式，受力效果差，鎖腳錨管不起作用，在這樣的條件下，洞口開挖支護施工措施尤為重要。合理的解決辦法就是在鋼架支護的底部增加橫向支撐，使支護鋼架封閉成環(huán)，澆注混凝土路面形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)?？拥蓝纯谒剑?）坑道進正洞交叉口施工方案一斜井施工至與正洞交界后，以圓曲線形式轉(zhuǎn)體進入正洞。輔助坑道進入正洞平面關系施工方案二采用小導坑進入正洞洞身開挖,然后再逐步擴挖至正洞標準斷面。第二章、隧道施工的“信息化”管理隧

7、道的風險管理，通過實行信息化，使風險信息、超標數(shù)據(jù)等傳遞迅速，監(jiān)控、預警更先進、科學，便于主要領導及時決策。1、瓦斯隧道監(jiān)控信息化我們在低瓦斯隧道工點采用了隧道瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)和手持式瓦斯檢測儀雙保險，隧道瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)在隧道內(nèi)掌子面、二襯臺車、及其它特殊位置分別安裝監(jiān)控探頭，分別連接甲烷傳感器、一氧化碳傳感器、風速傳感器及溫度傳感器，在隧道洞口安全監(jiān)控值班室內(nèi)安裝1臺監(jiān)控計算機、1臺數(shù)據(jù)傳輸接口及1套聲光報警器，通過電纜將洞內(nèi)監(jiān)控分站與監(jiān)控計算機相連。監(jiān)控計算機實時讀取監(jiān)控分站中的各傳感器數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲在計算機中，通過數(shù)據(jù)分析，判斷隧道內(nèi)的瓦斯?jié)舛仁欠癯鰳藴?，并及時給予安全提示及報警。 2、

8、監(jiān)控量測預警信息化為了及時了解掌握隧道施工過程中圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)，確保施工安全，我們所有隧道實現(xiàn)了信息化施工管理。結(jié)合工程特點編制隧道監(jiān)控量測實施方案，在2013年6月8日組織召開專家評審會。我們監(jiān)控量測采用全站儀+非接觸式觀測標，結(jié)合機載軟件和數(shù)據(jù)處理軟件，對隧道凈空變形有效、快速的監(jiān)測。出現(xiàn)變形超標后將以短信平臺實時發(fā)送到管理人員的手機上，以第一時間掌握圍巖變形情況，便于及時采取應對措施。 3、進洞人員識別系統(tǒng)信息化在隧道工程安全施工建設過程中，施工人員安全管理始終是各施工單位領導們關注的問題。從隧道施工實踐經(jīng)驗來看，控制施工人員在隧道中的出入，及時動態(tài)掌握井下人員的進出情況，準確掌握在隧道

9、內(nèi)施工的人員總數(shù)和具體人員，準確掌握隧道內(nèi)危險區(qū)域的人員總數(shù)及具體人員，據(jù)此可以推斷生產(chǎn)是否有序，人員是否到位，監(jiān)測檢驗人員工作是否正常等等，是保證人員施工安全的其中一個關鍵環(huán)節(jié)。我標段內(nèi)的小安隧道、趙家?guī)r隧道等均安裝了隧道進洞人員識別系統(tǒng)。隧道進洞人員識別系統(tǒng)通過RFID（射頻識別技術）自動記錄隧道進洞人員全部信息并能夠自動采集、統(tǒng)計人員出入數(shù)據(jù)。 4、拌合站超標預警信息化我們所有拌合站均設置了混凝土拌合站生產(chǎn)過程動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，指揮部及各級部門通過監(jiān)控平臺即可實時查看攪拌站生產(chǎn)情況，當混凝土原材料超過配合比規(guī)定值后，將以短信平臺發(fā)送到手機上，提醒超標信息，便于及時采取應對措施，極大的促使了混

10、凝土的規(guī)范化生產(chǎn)；能夠做到防患于未然，真正達到全面質(zhì)量管理的要求，有效杜絕偷工減料，確保工程質(zhì)量。第三章、隧道施工的“機械化”配套隧道施工越來越依賴高效的機械設備，解決準備期的機械優(yōu)化配套可以大大提升隧道的施工效率、施工成本、施工安全等。1隧道高壓供風移動空壓機進洞。2.通風設備選型與應用隧道通風問題是多年來困擾施工的一大難題，以小安隧道為例，最大的獨頭通風距離達到4553m，又是低瓦斯隧道，是小安隧道工程的技術難點，機械作業(yè)，爆破灰塵，無軌運輸，瓦斯隧道，要想達到快速施工，須從通風方案，通風設備，通風管理三方面著手。3.隧道高壓電進洞隧道高壓電也是保證施工進度的重要措施，根據(jù)電力的需求量，配

11、置不同型號的變壓器進入隧道。同時還考慮了輔助坑道雙向掘進的預備量。高壓進洞和空壓機進洞4.單車道輔助坑道出渣設備選型與工作效率分析由于小安隧道、趙家?guī)r隧道屬于長大隧道，屬于控制工期工程，經(jīng)過方案對比，在趙家?guī)r隧道2號橫洞、小安隧道1號橫洞、小安隧道平導單車道輔助坑道采用扒渣機施工。 扒渣機5.隧道濕噴機械手的應用與工作效率分析6.隧道群襯砌臺車的優(yōu)化配置及調(diào)配襯砌臺車的配置主要原則是長度不超過1000m的隧道臺車長度為9m，且小隧道根據(jù)工期要求合并使用；長大隧道臺車定制長度為12m。提前使用完成的臺車調(diào)配到長大隧道的副攻方向（由于副攻方向掘進的長度短，不控制工期），以小安隧道為例：大坪隧道19

12、0m，臺車使用完成后調(diào)配到小安隧道斜井西安方向。 在我們施工過程中，臺車定做往往忽視的一個小問題，那就是臺車頂部灌注孔封口問題，一定要采用凸式封口，襯砌完成后打磨平整。如果采用凹式封口，出現(xiàn)的凹槽需要修補平整，高速鐵路開通后由于空氣動力波和行車震動將修補的凹槽震落，對行車造成危險。第四章、隧道施工的“科學化”組織與管理1、超前地質(zhì)預報判釋越來越科學、先進根據(jù)國家四部委下發(fā)的隧道施工九條規(guī)定、股份公司的六項措施以及原鐵道部120號文的相關要求，超前地質(zhì)預報對隧道施工安全管理的客觀要求不斷提高，在提升超前地質(zhì)預報的準確性方面也在強迫我們施工單位必須要采用“科學”的預報程序和管理。超前地質(zhì)預報的意義

13、大家都知道，實施超前地質(zhì)預報，可以預防各類突發(fā)性地質(zhì)災害，降低地質(zhì)事故的發(fā)生機率，有效規(guī)避風險，保證隧道施工人員及設備安全，實現(xiàn)鐵路工程保證質(zhì)量、安全、工期、環(huán)境和投資控制等的目標。超前地質(zhì)預報的實施思路超前地質(zhì)預報總的思路是：地質(zhì)調(diào)查+物探+鉆探=綜合判釋。物探是長期預報和短期預報相結(jié)合，采用TSP303超前地質(zhì)預報系統(tǒng)進行長距離宏觀監(jiān)控，紅外探水和地質(zhì)雷達進一步強化、補充和驗證；鉆探是C6鉆機超前水平鉆探和加深炮孔雙管齊下；最后根據(jù)地質(zhì)調(diào)查、物探和鉆探結(jié)論進行綜合判釋，經(jīng)過綜合分析，擬定相應對策以指導施工，多管齊下，相互驗證，力爭把發(fā)生地質(zhì)災害的機率降至最低。超前地質(zhì)預報的實施步驟通過開展

14、地質(zhì)調(diào)查，明確不良地質(zhì)的類型、規(guī)模和數(shù)量；通過對實施超前地質(zhì)預報影響因素的分析，進一步制定合理的措施；制定超前地質(zhì)預報方案及措施，經(jīng)過專家評估，以加強預報方案的科學性；經(jīng)過落實預報的規(guī)劃實施，提高預報的準確性，進而保證隧道施工安全。超前地質(zhì)預報的實施掌子面地質(zhì)素描及調(diào)查記錄通過對開挖掌子面的圍巖調(diào)查分析，繪制隧道地質(zhì)素描和地質(zhì)柱狀圖，將隧道所揭露的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、地下水出露點位置及出水狀態(tài)、出水量、煤層、溶洞等準確記錄下來并繪制成成果圖，根據(jù)隧道地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，結(jié)合設計文件、資料和圖紙，核實和修正超前地質(zhì)預報重點區(qū)段。超前長鉆探在超前鉆探方面，我們采用了先進的C6多功能鉆機進行超

15、前鉆探，根據(jù)鉆機在鉆進過程中的速度變化、是否有卡鉆現(xiàn)象、被高壓風吹出的巖粉成分、沖洗液顏色的變化以及沖洗液所含雜質(zhì)成分等,可判定前方是否存在不良地質(zhì)體以及不良地質(zhì)體性質(zhì)、發(fā)育的深度和規(guī)模，更換鉆頭可以進行巖芯取樣、直觀分析。加深炮孔探測法加深炮孔就是在每循環(huán)爆破開挖作業(yè)中，在斷面拱頂、左右拱腰、左右邊墻處選取5個點進行炮孔加深，一般較爆破孔深2米。由于加深炮孔均布于開挖輪廓面，可以及時準確的分析掌子面前方近距離圍巖的差異，對預防突水、瓦斯事故極為有利。物探TSP303預報數(shù)據(jù)采集這些是中鐵二院進行TSP303超前地質(zhì)預報，也是目前國內(nèi)隧道超前地質(zhì)預報的主要手段，可以長距離進行探測?，F(xiàn)場進行紅外

16、探測預報數(shù)據(jù)采集針對設計中提到的富水段落及在施工中出現(xiàn)含水較高時我們及時進行了開挖面前方的紅外探水，以防止突水突泥。綜合預報判釋所謂的綜合預報就是集中地質(zhì)調(diào)查、鉆探、物探的成果進行綜合分析，得出綜合的預報成果。采用2種或2種以上方法進行綜合預報，可以為隧道施工安全提供更準確的判斷。因為每一種單一的預報方式都存在其局限性，而采取綜合預報技術，達到相互驗證、相互補充的目的。綜合預報技術規(guī)避了單一預報方式可能遺漏的不良地質(zhì)，提高預報的準確性，減少地質(zhì)事故的發(fā)生。 2、預防突水突泥的“科學化”手段 根據(jù)目前的檢測手段，超前地質(zhì)預報是預防突水突泥的主要措施，我們西成鐵路小安隧道處于灰?guī)r地段，突泥突水風險

17、極高，因此施工中C6鉆機長鉆探和紅外探水是我們預防的主要手段。 3、隧道進洞方案的“科學化”調(diào)整進洞的方案優(yōu)化，根據(jù)科學進洞和施工成本的要求，進洞前的現(xiàn)場調(diào)查極為重要：與其它構(gòu)造物干擾、臨近道路、地形狀況、滑坡堆積體等幾個角度綜合分析，進洞方案的科學化選擇的必要性。小安隧道斜井全長1450m，斜井縱坡10.5%，我們根據(jù)現(xiàn)場踏勘、測量，將隧道延長40m，坡度可優(yōu)化到6.5%，因此我們積極協(xié)調(diào)四方進行現(xiàn)場查看，通過變更將斜井縱坡進行了優(yōu)化，降低了施工難度和安全風險。中子鋪隧道設置一座140m的斜井，縱坡為2.5%，通過測量及原地形踏勘，將斜井延長8m可以由斜井優(yōu)化為橫洞，橫洞縱坡為1%，優(yōu)化后對

18、運輸、排水、施工效率都有很好的改善。斜井優(yōu)化為橫洞對比小安隧道進口洞口位處陡坡，坡度7080，洞口前方為一自然沖溝，溝底與內(nèi)軌頂標高高差約35m，沖溝頂寬30m，洞口周圍為茂密松林。原設計直接由正線進洞，洞口位處陡坡，與洞口前方深溝高差大，直接進洞需修建便橋和作業(yè)平臺，由于邊坡陡峭和高差較大，便橋及平臺高度最高處達35米高，搭設困難且安全隱患大；直接由正線進洞需修建較長施工便道，在較陡山坡修建便道將占用大量山坡林地，破壞大量地表植被，破壞環(huán)境，易造成水土流失及邊坡滑塌；隧道施工時不能同時進行五里村大橋（T構(gòu)）施工，2#橋臺與洞口施工兩個結(jié)構(gòu)物互相干擾，影響工期。通過現(xiàn)場調(diào)查，決定調(diào)整為橫洞進洞方式，在線路左側(cè)增加橫洞作為進洞工作面，變更后增設橫洞長64米。小安隧道進口原地形地貌連蒙村隧道進口距離寶成鐵路只有5m，施工場地、既有線施工風險受到嚴重的制約，且無施工道路進