達萬鐵路某隧道施工方案

達萬鐵路某隧道施工方案一、工程概況某隧道位于四川省達州市境內(nèi)，單線隧道，里程為DK11+177-DK13+473，全長3296米，是達萬鐵路第二長大隧道。該隧道穿越侏羅系中下統(tǒng)自流井組（J1-2Z）、侏羅系下統(tǒng)珍珠沖組（J1Z），圍巖為近于水平的中薄層及薄層泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾砂巖（泥質(zhì)膠結(jié)）、頁巖，節(jié)理、層理發(fā)育，裂隙發(fā)達，地下水較發(fā)育，地質(zhì)條件比較差。全隧Ⅱ類圍巖180m，Ⅲ類圍巖1340m,Ⅳ類圍巖1776m（開挖后發(fā)現(xiàn)Ⅳ類圍巖應(yīng)為接近于Ⅲ類的弱Ⅳ類圍巖）。二、工程特點地質(zhì)條件較差：Ⅱ、Ⅲ類圍巖占全隧長度的46.2%，Ⅳ類圍巖也是接近于Ⅲ類的弱Ⅳ類圍巖，圍巖為近于水平的中薄層及薄層泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾砂巖（泥質(zhì)膠結(jié)）、頁巖，節(jié)理、層理發(fā)育，裂隙發(fā)達，地下水較發(fā)育，拱部極易坍方。三、施工總體方案根據(jù)全處總體布署，南昆鐵路下來后有一批閑置的有軌運輸設(shè)備，結(jié)合隧道長度，決定采用有軌運輸常規(guī)施工方案。開挖：Ⅱ類圍巖采用正臺階開挖，Ⅲ類圍巖設(shè)計為正臺階開挖，實施過程中Ⅲ類圍巖、Ⅳ類圍巖我們都采用全斷面開挖。運輸作業(yè)：裝碴采用ZL-120D立爪裝碴機，配備SD8梭式礦車和CDXT-8電瓶車，洞內(nèi)運輸繁忙，采用四軌雙線。由于洞外棄碴場地棄碴高度低（只有4-8m），為了保證及時棄碴，洞外設(shè)有四個棄碴碼頭。為了保障工期，必須以開挖為龍頭，Ⅲ類圍巖開挖應(yīng)達到116m/月，Ⅳ類圍巖開挖進度應(yīng)達到120m/月，根據(jù)進度排出一個作業(yè)循環(huán)時間表（表-01）項目圍巖類別每月進尺(m))每循環(huán)進尺（mm）每月循環(huán)數(shù)每循環(huán)時間（分分鐘）開挖時間（分鐘鐘）通風、找頂時間間（分鐘）初噴砼時間（分分鐘）出碴時間（分鐘鐘）錨噴支護時間（分分鐘）Ⅲ類圍巖1162.5469303004060420110Ⅳ類圍巖1203401080390406054050四、主要施工技術(shù)及措施（一）、開挖1、開挖方法Ⅱ類圍巖采用正臺階開挖，堅持“短進尺，弱爆破，強支護，勤量測，及時襯砌”的十六字方針。Ⅲ類圍巖、Ⅳ類圍巖都采用全斷面開挖。在這里，將重點介紹Ⅲ類圍巖的全斷面開挖方法。圍巖為近于水平的中薄層及薄層泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾砂巖（泥質(zhì)膠結(jié)）、頁巖，節(jié)理、層理發(fā)育，裂隙發(fā)達，地下水較發(fā)育，拱部極易坍方。因此，Ⅲ類圍巖的全斷面開挖成了我們一個新的課題。通過實踐和不斷完善我們形成了一套行之有效的辦法：1.1、每循環(huán)進盡控制在之間。1.2、做好初期支護工作。隧道開挖后，如果不加支護，圍巖會經(jīng)過應(yīng)力集中——形成塑性區(qū)——發(fā)生坑道內(nèi)位移——塑性區(qū)進一步擴大——圍巖松弛、坍塌，而開挖后立即施作初期支護，與周邊圍巖一起形成支護結(jié)構(gòu)，給圍巖本身一個支護阻力，改善其受力情況，阻止圍巖的變形和位移，減緩巖體塑性區(qū)的發(fā)展擴大，通過量測及時施作二次襯砌，從而達到全斷面開挖的目的。1-2-1從Ⅳ類圍巖進入Ⅲ類圍巖之前5-10m范圍內(nèi)，加強初期支護工作：該范圍內(nèi)按Ⅲ類圍巖的初期支護施工，保證噴砼厚度和質(zhì)量及錨桿的數(shù)量和質(zhì)量，以確保如果Ⅲ類圍巖有坍塌現(xiàn)象而不至影響已開挖地段。1-2-2、做好超前錨桿的超前支護作用。超前錨桿長3.5m，沿拱部離開挖輪廓線外0.1m處打好，超前錨桿的仰角為15度左右（《鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法》中超前錨桿的仰角為5-10度，但在實踐中發(fā)現(xiàn)：由于巖層近于水平，超前錨桿的仰角太小，錨桿可能會順著層面走，從而使該層面形成一個薄弱面，開挖后該面以下全部坍落），環(huán)向間距為0.3-0.5m，數(shù)量為20根。超前錨桿的作用一是起到簡支梁的作用，二是將隧道周邊圍巖形成一個整體，使開挖后能形成自然拱。具體打法見圖-01。圖-011-2-3、把徑向錨桿、超前錨桿、鋼筋網(wǎng)有機地結(jié)合起來，與噴砼一起與周邊巖石共同形成一個柔性支護整體，有效地阻止圍巖形變。在施工過程中，把徑向錨桿的尾部0.08~0.1m長的部分加工帶有絲扣，另加工一塊長0.3m帶有絲扣孔眼的角鐵。施工時先把錨桿錨上（僅把帶有絲扣的部分露在外面），待錨固劑達到所需強度后，再把角鐵擰上去，這樣就可以把超前錨桿的尾部或鋼筋網(wǎng)牢牢地緊固到巖面上，把巖石、超前錨桿、徑向錨桿、鋼筋網(wǎng)形成了一個有機的整體。如圖-011-2-4、做好噴砼工作。圍巖剛剛開挖出來時處于形變初期，噴砼一定要及時，在爆破找頂后要立即噴射砼及時封閉暴露巖石，并且要保證噴射砼的質(zhì)量，這是防止坍塌關(guān)鍵中的關(guān)鍵。因此，在未出碴前，利用虛碴高度，作好第一次噴砼工作：封閉剛暴露的巖石，復噴上一循環(huán)，封閉錨桿露頭與鋼筋網(wǎng)。在出碴完畢后，把鉆爆平臺抵達掌子面，利用鉆爆平臺再噴砼（邊墻也要按設(shè)計噴好），打好上一循環(huán)的徑向錨桿（錨桿長3米，梅花形布置，數(shù)量為拱部10-11根/延米，邊墻為每邊6-8根/延米），并掛好鋼筋網(wǎng)（按圖01要求施工）。1.3、做好光面爆破工作，且盡量降低炸藥單耗。光面爆破的好壞是決定本方案能否順利實施的關(guān)鍵。采用工程類比法，結(jié)合隧道實際地質(zhì)情況，詳細制定了周邊眼的爆破參數(shù)：針對圍巖特性與工地上沒有小孔徑（φ25）藥卷的具體情況，我們把φ32的藥卷分兩段裝在同一個周邊眼里并用兩個同段雷管引爆（如圖-03），為了裝藥方便，在兩段炸藥之間加一根直徑為1-2.5cm木棒或竹棍（長度一律做成一個規(guī)格以方便施工和保證裝藥長度），竹棍長1.2m，周邊眼單孔裝藥量詳見表-02。周邊眼抵抗線為0.6m，盡量降低炸藥單耗，減小對周邊圍巖的擾動，也是保證圍巖穩(wěn)定的措施之一。由于是ZL-120D立爪裝碴，塊度不能太大，因此，盡量降低炸藥單耗的同時還得保證巖石的破碎度，這是困難的真正所在。經(jīng)過計算、工程類比，結(jié)合實際地質(zhì)情況，確定炸藥單耗為0.821Kg/m3。為保證巖石的破碎度，還必須滿足每立方米巖石的鉆孔率在1.6m/m3以上，施工中達到2.07m/m3。具體爆破參數(shù)見圖-02(單位以cm計)、表-02(設(shè)計進尺2.5m)炮眼名稱部位長度（m）個數(shù)裝藥系數(shù)(Kgg/m)單孔裝藥量（KKg）小計裝藥量（KKg）炸藥單耗（Kgg/m3）單位體積鉆孔率率（m/m3）周邊眼拱部1~6位2.6110.08~0..150.33.30.8212.07拱部7~10位80.12~0..200.43.211~20位200.20~0..300.510輔助眼47~48位2.840.51.45.6其它2.6470.41.047掏心眼26~29位3.280.752.419.230~32位2.9560.72.112.661~622.0040.751.56.0底板眼21~25位2.690.71.816.2合計310.6117123.1注：實際操作中，派有專人跟蹤監(jiān)控爆破，根據(jù)具體情況在表中裝藥系數(shù)范圍內(nèi)適當調(diào)整周邊眼單孔裝藥量。1.4、做好初期支護的量測工作。做好圍巖變形量測工作，及時準確掌握圍巖收斂情況，為防止坍塌、修改初期支護參數(shù)、及時施作模筑襯砌提供依據(jù)。102030Ⅲ-014050Ⅲ102030Ⅲ-014050Ⅲ-02天數(shù)（天）10203040502、開挖的具體工序見下圖表加強進入加強進入Ⅲ類圍巖前5~10m的噴錨支護打好拱部超前錨桿做好全斷面開挖的爆破工作通風排煙、噴霧灑水，做好找頂工作出碴運輸鉆爆平臺抵達掌子面后，做好復噴和打錨桿、掛網(wǎng)工作利用虛碴做好初噴砼工作噴砼的準備工作出碴前準備工作檢查效果，找出缺陷，制定對策做好開挖前的一切準備工作作好圍巖變形收斂量測工作作好模筑襯砌圖-05（二）、運輸作業(yè)1、高峰期的運輸機械配備（以單口計算，全隧的設(shè)備為計算的兩倍即可）：1.1、運輸距離：洞外400m,洞內(nèi)1600m,有軌運輸不可預測的因素比較多，因此實際運輸距離為（400+1600）*1.2=2400m,往返一次為4.8Km。1.2、Ⅲ類圍巖每米開挖為60m3，每循環(huán)進尺為2.5m，則每循環(huán)開挖為150m3，則松方為225m3。1.3、梭礦（型號）平均每次裝6.8m3(以往統(tǒng)計結(jié)果)，進出平均速度為8Km/小時，每進出一次需4.8/8=0.6小時，ZL-120D立爪裝碴機在洞內(nèi)各種因素影響下每裝一車需18分鐘即0.3小時，在棄碴碼頭卸碴時間為3分鐘，即梭礦每運輸一趟需0.95小時。1.4、如果單車運輸則需時間225/6.8*0.95=31.4小時，在6小時內(nèi)必須出完碴的情況下應(yīng)配備31.4/6=5.2臺梭礦。實際施工中，我們配備6臺，保證了出碴的順利實施。1.5、一臺電瓶車配一以臺梭礦，因此，電瓶車也是6臺。2、根據(jù)上述計算方法，單口不同距離配備的機械設(shè)備如下：開挖挖長度機械0~500m500~10000m1000~14400m1400~17700電瓶車（臺）3456梭礦（臺）34563、運輸作業(yè)中，運輸線路的好壞是運輸成敗的關(guān)鍵。3-1、合理布置洞內(nèi)外線路下圖為合理的洞外線路3-2、做好仰拱或鋪底的超前工作，使其離掌子面不超過30m。3-3、做好養(yǎng)道和洞內(nèi)文明施工工作做好洞內(nèi)排水，做到除了水溝有水之外，其它地方基本沒有水；做好洞內(nèi)文明施工，保證軌道上和線路兩邊無雜物。（三）、其它主要機械設(shè)施1、通風設(shè)備：進出口各采用一臺55KW的通風機，風管采用直徑1.0m的軟管風機固定在洞口一側(cè)20m處，高度為隧道襯砌拱腳上1.0m，風管掛在拱腳上1.0m處，這樣做有利于襯砌施工。實踐證明，兩個口的通風效果良好。2、13臺YT-28風鉆同時作業(yè)，我們配備50m3的供風能力。3、配備350KVA變壓器一臺，開挖達到600m時，再加配160KVA移動變壓器一臺。五、施工效果實踐證明，上述施工方案十分成功，某隧道進口區(qū)段年10月~年11月連續(xù)十四個百米成洞，出口也取得連續(xù)八個百米成洞，保證了總工期的實現(xiàn)，贏得了建設(shè)單位—達萬公司的高度贊揚，被稱為達萬鐵路施工單位中的領(lǐng)頭羊。如何在常規(guī)施工設(shè)備條件下形成快速施工，我們在這方面作了一此探索，有了一些體會，概括如下：1、只要保證施工當中每一道工序的施工質(zhì)量，Ⅲ類圍巖一次性全斷面開挖是完全可行的，它既能減少臺階法開挖中繁瑣的工序，使施