凍土地區(qū)隧道開(kāi)挖施工方案

1、凍土地區(qū)隧道開(kāi)挖施工方案第1頁(yè)，共16頁(yè)。內(nèi)容提要一、凍土地區(qū)地質(zhì)描述1. 地質(zhì)特征2. 地質(zhì)對(duì)施工的影響二、凍土地區(qū)隧道施工要點(diǎn)1. 施工原則2. 施工方法3. 施工設(shè)備4. 注意事項(xiàng)三、凍土地區(qū)隧道施工圖片展示四、凍土地區(qū)隧道施工案例分析第2頁(yè)，共16頁(yè)。凍土地區(qū)地質(zhì)描述地質(zhì)特征 多年凍土工程地質(zhì)條件的主要控制因素有平均地溫，含冰量，多年凍土上限等，這些控制因素再加上凍結(jié)層上水等水文地質(zhì)條件極其組合關(guān)系，決定了多年凍土工程地質(zhì)條件1.年平均地溫 多年凍土土體溫度（簡(jiǎn)稱(chēng)地溫）是反映多年凍土熱穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，一般用年平均地溫表示，即年較差為零深度處的地溫。2.含水量 根據(jù)總含水率，多年凍土分

2、為冰凍土，多冰凍土，富冰凍土，飽冰凍土及含土冰層、少冰凍土、多冰凍土稱(chēng)低含量?jī)鐾粒槐鶅鐾?，飽冰凍土及含土冰層稱(chēng)為高含冰量土。3.多年凍土上限 根據(jù)地溫觀測(cè)綜合勘探，融化速度計(jì)算等方法可對(duì)多年凍土進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。4.不良凍土現(xiàn)象 線路通過(guò)地區(qū)的各類(lèi)不良凍土現(xiàn)象危害較大，但較易通地面調(diào)查圈定。因此，可以通過(guò)優(yōu)化線路平面位置加以避繞或合理設(shè)置工程類(lèi)別通過(guò)。但工程修建和活動(dòng)會(huì)不可避免地改變地表水，地下水徑流條件和其他環(huán)境條件，誘發(fā)產(chǎn)生新的不良凍土現(xiàn)象。第3頁(yè)，共16頁(yè)。凍土地質(zhì)對(duì)施工的影響1.多年凍土隧道施工工藝高原多年凍土隧道工程可借鑒的經(jīng)驗(yàn)很少，其核心在于盡量減少氣溫升高對(duì)凍土的影響，避免凍土融化

3、壓縮下沉和凍脹力造成施工災(zāi)害和運(yùn)營(yíng)隱患。2.凍土的抗壓強(qiáng)度很高，其極限抗壓強(qiáng)度甚至與混凝土相當(dāng)，凍土融化后的抗壓強(qiáng)度急劇降低，所形成的熱融沉陷和下一個(gè)寒季的凍脹作用常常造成工程建筑物失穩(wěn)而難以修復(fù)。3.含水的松散巖體和土體，溫度降到0時(shí)，伴隨有冰體的產(chǎn)生，這是凍結(jié)狀態(tài)的主要標(biāo)志，水結(jié)成冰時(shí)，體積增加約9%,使土體發(fā)生凍脹，土凍脹時(shí)不僅原位置的水凍結(jié)成冰，而且在滲透力的作用下，水分將從未凍區(qū)向凍結(jié)鋒面轉(zhuǎn)移并在那里凍結(jié)成冰，使土的凍脹更加強(qiáng)烈。4.土在凍結(jié)過(guò)程中由于水變成冰體積增大，并引起水分遷移、析冰，土骨架位移，因而改變土的結(jié)構(gòu)，在融化固結(jié)，從而引起局部地面的向下運(yùn)動(dòng)，即熱融沉陷。第4頁(yè)，共1

4、6頁(yè)。凍土地區(qū)施工要點(diǎn)施工原則1.最大限度采用機(jī)械化施工2.不追求單臺(tái)設(shè)備最先進(jìn)，力求設(shè)備間合理匹配3.采用有軌運(yùn)輸4.施工機(jī)械要與施工方法配套,動(dòng)力先型以電力為主5.單機(jī)選型要考慮質(zhì)量可靠高效、經(jīng)濟(jì)合理，維修方便，組合配套時(shí)要考慮各設(shè)備間生產(chǎn)能力要匹配6.選型配套要與進(jìn)度要求相適應(yīng)7.既要考慮高原機(jī)械工效降低，又要考慮設(shè)備配備的富余系數(shù)不宜過(guò)大第5頁(yè)，共16頁(yè)。凍土地區(qū)隧道施工方法1.隧道施工爆破技術(shù) 隧道爆破的方案總體是：IV級(jí)圍巖采用全斷面爆破開(kāi)挖方案，V級(jí)圍巖采用正臺(tái)階爆破開(kāi)挖方案，炮眼的布置原則是：選擇合理的掏槽方式和掏槽位置；周邊眼按光面爆破參數(shù)布置；布置好周邊眼和掏槽眼后，在其之

5、間均勻布置掘進(jìn)眼2.噴射混凝土支護(hù)技術(shù) 濕噴混凝土作為一種成熟的施工支護(hù)技術(shù)在普通的山嶺隧道中得到廣泛的運(yùn)用。但在高海拔高寒的多年凍土地區(qū)鐵路隧道施工中，高原高寒條件會(huì)對(duì)噴射混凝土支護(hù)施工工藝產(chǎn)生較大影響。 通過(guò)對(duì)施工工藝、配合比、噴射工藝系統(tǒng)合理溫度，抗凍和早強(qiáng)等添加劑合理的摻和，工藝規(guī)程及技術(shù)條件、強(qiáng)度、抗凍融、與巖面的粘結(jié)強(qiáng)度等一系列試驗(yàn)。驗(yàn)證了濕噴混凝土支護(hù)在高原多年凍土隧道施工中的可行性。3.模筑襯砌混凝土施工工藝 高原多年凍土隧道模筑襯砌混凝土的施工有其特殊性。一方面，由于隧道地處高原多年凍土區(qū)，在自然條件惡劣，高寒條件下，襯砌施工首先要解決的就是拌制合格的低溫早強(qiáng)耐久混凝土拌合物

6、。另一方面，施工時(shí)既要保證混凝土澆筑所帶入的熱量較小，以使水化熱溫升對(duì)圍巖凍土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的破壞最小，又要保證混凝土澆筑后能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度和拆模強(qiáng)度4.防水隔熱層施工工藝 隧道全斷面設(shè)防水隔熱保溫層，鋪設(shè)于模筑支護(hù)與二次模筑鋼筋混凝土襯砌之間，結(jié)構(gòu)形式采用“復(fù)合防水板+隔熱保溫層+復(fù)合防水板”。第6頁(yè)，共16頁(yè)。序號(hào)機(jī)械名稱(chēng)規(guī)格型號(hào)數(shù)量1裝載機(jī)常林ZL-50C2臺(tái)2自卸汽車(chē)5T EQ-1407輛3挖掘機(jī)PC-2001臺(tái)4空壓機(jī)20m3/min5臺(tái)5發(fā)電機(jī)125KW1臺(tái)6鉆巖機(jī)YT-2040臺(tái)7噴砼機(jī)康達(dá)CPS-20003臺(tái)8通風(fēng)機(jī)天津55KW2臺(tái)9攪拌機(jī)JDX-5002臺(tái)10砼輸送泵

7、三一1臺(tái)主要施工設(shè)備第7頁(yè)，共16頁(yè)。11高揚(yáng)程水泵13KW.1臺(tái).12交流弧焊機(jī)BX-300f-21臺(tái)13電焊機(jī)3臺(tái)14切割機(jī)1臺(tái)15鋼筋彎曲模具1套16砼運(yùn)輸車(chē)自制3m32臺(tái)17潛孔鉆1002臺(tái)18注槳機(jī)BW-250/502臺(tái)19鉆爆臺(tái)車(chē)自制2臺(tái)第8頁(yè)，共16頁(yè)。注意事項(xiàng)1.水泥選用。為了保證混凝土獲取足夠的早期強(qiáng)度，同時(shí)使混凝土具有較好的可泵性，應(yīng)優(yōu)先選用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)32.5MPa2.混凝土外加劑。根據(jù)混凝土需具備低溫、早強(qiáng)、耐久、耐腐蝕的要求，選用DZ系列低溫早強(qiáng)耐久耐腐蝕外加劑。3.混凝土拌制及運(yùn)輸。采用集中攪拌站拌制混凝土，攪拌站設(shè)在保溫大棚內(nèi)，為保證混凝土

8、入模溫度在102范圍內(nèi)?？紤]運(yùn)輸過(guò)程中和運(yùn)至工地后泵送施工中混凝土熱量損失，通過(guò)熱工計(jì)算，確定混凝土出機(jī)溫度應(yīng)保證在1315范圍內(nèi)。4.混凝土澆筑。由于高原缺氧，應(yīng)盡可能采用機(jī)械化施工，襯砌混凝土采用泵送及襯砌模板臺(tái)車(chē)施工。5.施工縫及伸縮縫。用鋼絲刷及除銹工具將基層混凝土表面的突出部分漿皮及松軟部分除掉，清除基層混凝土表面的污物，在上一環(huán)鋼筋混凝土襯砌立模時(shí)，通過(guò)鐵絲或鋼筋將橡膠止水帶一半固定在正確的位置，再將襯砌端頭板安裝牢固，防止漏漿，灌注混凝土6.防水及隔熱保溫層.復(fù)合防水板的接縫是防水層最薄弱的部分，必須保證接縫有足夠的強(qiáng)度和可靠的防水性。在保溫板一面和復(fù)合防水板的PVC膜面上均勻涂

9、抹樹(shù)脂膠，待膠風(fēng)干不粘時(shí)，將保溫板平整地粘貼在復(fù)合防水板上，保證拼裝平順，輕壓保溫板，使其粘接牢固。第9頁(yè)，共16頁(yè)。風(fēng)火山隧道洞身支護(hù)襯砌 風(fēng)火山隧道結(jié)構(gòu)為復(fù)合式襯砌，采用5層先后施工的隧道支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)形式；首次采用“防水板+隔熱層+防水保護(hù)層”的防水保溫結(jié)構(gòu)形式。第10頁(yè)，共16頁(yè)。復(fù)合式襯砌第11頁(yè)，共16頁(yè)。風(fēng)火山隧道洞內(nèi)光面爆破效果 為減少爆破后爆生氣體高溫對(duì)圍巖的影響，周邊眼采取在裝藥之間放置裝有Nacl鹽水炮泥進(jìn)行封堵炮孔。第12頁(yè)，共16頁(yè)。水玻璃注漿保證山體結(jié)構(gòu) 對(duì)融凍泥巖地質(zhì)，用水玻璃進(jìn)行雙液注漿，首先穩(wěn)定山體結(jié)構(gòu)，待水玻璃與水泥漿凝固后，再謹(jǐn)慎開(kāi)挖。第13頁(yè)，共16頁(yè)。凍

10、土地區(qū)施工案例 青藏鐵路風(fēng)火山多年凍土隧道長(zhǎng)1338m是世界上海拔最高的凍土隧道。多年凍土上11.8m，凍土層厚達(dá)100150m，洞身全部位于凍土之中，在施工過(guò)程中充分把握凍土的工程性質(zhì)，采用注漿管棚，注漿錨桿，洞內(nèi)光面爆破等開(kāi)挖技術(shù)并綜合運(yùn)用粗顆粒土換填明洞覆蓋層，全長(zhǎng)、全斷面設(shè)置多重保溫層，以及保溫、控溫、供氧、噴射混凝土、信息監(jiān)控等多項(xiàng)技術(shù)，盡量縮小凍土融化圈，使凍土隧道重建新的熱量平衡系統(tǒng)，滿(mǎn)足了安全、優(yōu)質(zhì)、高效的建設(shè)要求。第14頁(yè)，共16頁(yè)。凍土地區(qū)施工案例 在風(fēng)火山打隧道，關(guān)鍵要解決圍巖熱融。為避免出現(xiàn)塌方，鐵路建設(shè)者還創(chuàng)造性的采用獨(dú)創(chuàng)手法。 在富冰凍土地段，采用大管棚加小管棚的雙

11、層超前超強(qiáng)支護(hù)法，利用中空錨桿和加溫后的水泥漿錨注，使圍巖上層形成一種相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境。同時(shí)，實(shí)行“弱爆破，快支護(hù)、快初襯”，使富冰凍土區(qū)段得以安全通過(guò)。 對(duì)裂隙冰地質(zhì)，采用“先搶格柵架，快焊鋼筋網(wǎng)，邊焊邊噴護(hù)”的方法，取得了良好效果。 對(duì)融凍泥巖地質(zhì)，采取“用水玻璃進(jìn)行雙液注漿，首先穩(wěn)定山體結(jié)構(gòu)，待水玻璃即 泡花堿與水泥漿凝固后，再進(jìn)行謹(jǐn)慎開(kāi)挖”，從而制止融凍泥巖的塌落，保證了施工的正常進(jìn)行。第15頁(yè)，共16頁(yè)。凍土地區(qū)施工案例1、高原多年凍土隧道施工制氧、供氧技術(shù)。研制建成的風(fēng)火山隧道制氧站，氧氣產(chǎn)量大于20m3/h，氧氣濃度達(dá)到92%以上；提出了隧道掌子面彌散式供氧和隧道氧吧車(chē)供氧的新方法

12、。 2、研制了SDTK100型高原隧道專(zhuān)用空調(diào)機(jī)組使隧道內(nèi)的溫度控制在5之間，保證了掌子面的凍土熱擾穩(wěn)定及混凝土施工質(zhì)量。 3、首次研究了高原多年富冰凍土、凍巖條件下隧道濕噴混凝土施工技術(shù)及工藝，研制了低溫早強(qiáng)抗凍復(fù)合型速凝劑，使噴砼在負(fù)溫下迅速凝結(jié)硬化，達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度。 4、研究總結(jié)了多年富冰凍土淺埋段開(kāi)挖、支護(hù)成洞施工技術(shù)。 5、首次采用“防水板+隔熱層+防水保護(hù)層”的防水、保溫結(jié)構(gòu)形式，沿隧道全長(zhǎng)全斷面鋪設(shè)，形成隧道二次襯砌完全和地層隔離；保溫復(fù)合結(jié)構(gòu)的“無(wú)釘法鋪設(shè)”施工新工藝，確保風(fēng)火山隧道不滲、不漏。 6、研究低溫耐久性混凝土施工技術(shù)，成功解決了低（負(fù)）溫條件下混凝土硬化初期不被凍壞，且強(qiáng)度持續(xù)增長(zhǎng)的難題；取得了一整套在嚴(yán)酷條件下混凝土的施工方法及養(yǎng)護(hù)工藝。 7、首次研究了高原多年凍土隧道施工機(jī)械設(shè)備的選型、合理配套技術(shù)及維修保養(yǎng)方法，為風(fēng)火山隧道的順