大断面快速掘进施工质量控制.ppt

祁连山隧道全长祁连山隧道全长9.49Km9.49Km，位于甘青两省交界处。进口，位于甘青两省交界处。进口位于青海省门源县硫磺沟，出口位于甘肃省民乐县小平羌位于青海省门源县硫磺沟，出口位于甘肃省民乐县小平羌沟，地处海拔沟，地处海拔35004300m35004300m祁连山中高山区；洞身地表起伏祁连山中高山区；洞身地表起伏较大，最大埋深达较大，最大埋深达823m823m；由进口到出口为；由进口到出口为2020单面下坡，单面下坡，隧址位于祁连山冷龙岭断层皱褶带，工程地质及水文地质隧址位于祁连山冷龙岭断层皱褶带，工程地质及水文地质条件复杂；正洞最大涌水量为条件复杂；正洞最大涌水量为10.510.5万万m3/dm3/d，1#1#斜井最大涌斜井最大涌水量为水量为5000m3/d5000m3/d，2#2#斜井正常涌水量最大涌水量为斜井正常涌水量最大涌水量为6 6万万m3/dm3/d，施工采用施工采用“正洞正洞+2+2座斜井座斜井+局部平导局部平导”方案，正洞为铁路双方案，正洞为铁路双线断面，斜井采用双车道（线断面，斜井采用双车道（7 76m6m），平导采用单车道），平导采用单车道（5 56m6m）。）。施工区域位于欧亚大陆腹地，为典型的大陆性季风气施工区域位于欧亚大陆腹地，为典型的大陆性季风气候，年平均气温候，年平均气温-2.9-2.9，极端最高气温，极端最高气温31.731.7，极端最低，极端最低气温气温-29.6-29.6，最大冻结深度，最大冻结深度2.32.3米。米。目前，随着国家铁路建设步伐的加快，客运专目前，随着国家铁路建设步伐的加快，客运专线双线、多线大断面隧道数量增多，许多大断面隧线双线、多线大断面隧道数量增多，许多大断面隧道需穿越复杂地质山区。对于软弱围岩大断面采取道需穿越复杂地质山区。对于软弱围岩大断面采取何种施工工法是施工中必须优先考虑的因素之一，何种施工工法是施工中必须优先考虑的因素之一，其出发点是尽可能借助施工方法将工程化大为小，其出发点是尽可能借助施工方法将工程化大为小，从而尽快沿开挖轮廓形成封闭或半封闭的承载结构。从而尽快沿开挖轮廓形成封闭或半封闭的承载结构。选择在选择在级围岩开挖中比较常用的双侧壁导坑法、级围岩开挖中比较常用的双侧壁导坑法、CDCD法、三台阶临时仰拱法三种工法，进行实践比较，法、三台阶临时仰拱法三种工法，进行实践比较，反复论证，综合分析各施工方法的优缺点，得出较反复论证，综合分析各施工方法的优缺点，得出较适合不良地质条件下大断面隧道快速掘进施工的工适合不良地质条件下大断面隧道快速掘进施工的工法。法。双侧壁导坑法施工工序断面图双侧壁导坑法施工工序断面图 双侧壁导坑开挖 施工左侧中导坑超前支护结构，开挖部，初期支护（临时支撑）；开挖左侧下导坑部，及时施工左侧支护结构成环；施工右侧中导坑超前支护结构，开挖部，初期支护（临时支撑）；开挖右侧下导坑部，施工右侧支护结构成环；施工左侧上导坑超前支护结构，开挖部，初期支护；施工右侧上导坑超支护结构，开挖部，初期支护；中导坑开挖部并设置临时钢架；中导坑下部开挖部，初期支护封闭；拆除临时支护；灌注X部仰拱及隧底填充；灌注XI部二次衬砌；监控量测；下一循环施工。围岩开挖应尽量采用挖掘机和人工配合无爆破施工，局部需爆破施工时，宜弱爆破施工，以尽量减少对地层的扰动；开挖应严格按规范做好监控量测工作，随时掌握围岩及支护的变形情况，以便及时修正支护参数，改变施工方法；同时，应有较准确的超前地质预报；开挖时的排水工作要认真做好，在保证排水畅通的同时，重点要对两侧临时排水沟铺砌抹面，防止钢支撑基底软化；侧壁导坑开挖后，应及时施工初期支护并尽早形成封闭环；侧壁导坑形状应近于椭圆形断面，导坑跨度宜为整个隧道跨度的三分之一；左右导坑施工时，前后拉开距离不宜小于15m；导坑与中间土体同时施工时，导坑应超前3050m。1 1（8）（13）139（4）（10）5711（2）（14）（4）（10）（14）（13）（6）（12）13957111197531（12）（10）（8）（13）（14）（14）（6）（4）（14）（14）（2）1197（6）（4）（2）5317531（4）（10）（10）（10）（8）（9）（6）（6）3751（2）（2）（7）（6）5543154133（5）31（2）（4）11（3）（2）1中隔壁法（中隔壁法（CD法）施工工序横断面及纵断面示意图法）施工工序横断面及纵断面示意图 先行导坑上部开挖；先行导坑上部初期支护；先行导坑中部开挖；先行导坑中部初期支护；先行导坑下部开挖；先行导坑下部初期支护；后行导坑上部开挖；后行导坑上部初期支护；后行导坑中部开挖；后行导坑中部初期支护；后行导坑下部开挖；后行导坑下部开挖；仰拱超前浇筑；全断面二次衬砌。中隔壁法(CD法)施工上部导坑的开挖循环进尺控制为1榀钢架间距(0.75-0.8m)，下部导坑的开挖进尺可依据地质情况适当加大；初期支护完成后方可进行下一分部开挖，地质较差时，每个台阶底部均应按设计要求设临时钢架或临时仰拱；各部开挖时，周边轮廓应尽量圆顺；应在先开挖侧喷射混凝土强度达到设计要求后再进行另一侧开挖；左右两侧导坑开挖工作面的纵向间距不宜小于15m；当开挖形成全断面时，应及时完成全断面初期支护闭合；导坑开挖孔径及台阶高度可根据施工机具、人员等安排进行适当调整。应配备适合导坑开挖的小型机械设备，提高导坑开挖效率；中隔壁的拆除应滞后于仰拱，并应于围岩变形稳定后才能进行，一次拆除长度应根据量测数据慎重确定，拆除后应立即施作二次衬砌。隧道中线内轨顶面封底混凝土123封底混凝土三台阶临时仰拱法工序横断面示意图 321二次衬砌喷混凝土锚杆拱部超前支护钢架未全示边墙墙脚线仰拱填充仰 拱初期支护6-8m2-3m10-20m10-20m三台阶临时仰拱法工序纵断面示意图拱墙一次衬砌拱墙填充边墙填充初期支护之喷混凝土32168m23m1020m三台阶临时仰拱法工序平面示意图利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护；弱爆破开挖部；施作部导坑周边的初期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立工字钢架；导坑底部喷8cm厚混凝土，施作部临时仰拱；钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。在滞后于部一段距离后，弱爆破开挖部；导坑周边部分初喷4cm厚混凝土，架立工字钢架；施导坑底部8cm厚混凝土，施作部临时仰拱；钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。在滞后于部一段距离后，弱爆破开挖部；隧底周边部分喷混凝土至设计厚度。浇筑部边墙基础与仰拱及隧底填充（仰拱及隧底填充分次施作）。根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，利用衬砌台车一次性浇筑部衬砌（拱墙衬砌一次施作）隧道施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、勤量测”的原则；导坑开挖长度及台阶高度可根据施工机具、人员等安排进行适当调整；钢架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固；复合式衬砌段在施工时，须进行监控量测，根据监控量测的结果进行分析，确定二次衬砌的时机及调整支护参数。机械设备名称机械设备名称规格型号规格型号额定功率额定功率或容量或容量单位单位数量数量备注备注挖掘机挖掘机XL2200XL22000.4m0.4m3 3台台1 1PC200-8PC200-80.5m0.5m3 3台台1 1侧卸式装载机侧卸式装载机ZLC50CZLC50C2.0m2.0m3 3台台2 2电动空压机电动空压机4L-22/84L-22/822m22m3 3/min/min台台4 4多功能钻机多功能钻机RPD-150CRPD-150C台台1 1发电机发电机500GF/500GF/沃尔沃尔沃沃40Kw40Kw台台1 1管棚钻机管棚钻机GL6000GL6000台台1 1自卸汽车自卸汽车斯太尔王斯太尔王15T15T台台3 3单桥自卸车单桥自卸车嘉龙嘉龙5T5T台台1 1混凝土泵混凝土泵HBT8018132HBT8018132SCSC台台1 1喷浆机喷浆机CSS3CSS3台台1 1架立钢架、钢架立钢架、钢筋及防水板台筋及防水板台车车自制自制台台1 1班组班组计划计划数量数量工作内容工作内容开挖开挖班班2828开挖、锚杆、钢架、钢筋网、开挖、锚杆、钢架、钢筋网、小导管、注浆小导管、注浆喷浆喷浆班班1212喷射混凝土喷射混凝土运输运输班班5 5出碴出碴综合综合班班3 3电修及文明施工电修及文明施工二衬二衬班班1414施作二衬及仰拱施作二衬及仰拱机械设备名称机械设备名称规格型号规格型号额定功率额定功率或容量或容量单位单位数量数量备注备注挖掘机挖掘机XL2200XL22000.4m0.4m3 3台台1 1PC200-8PC200-80.5m0.5m3 3台台1 1侧卸式装载机侧卸式装载机ZLC50CZLC50C2.0m2.0m3 3台台2 2电动空压机电动空压机4L-22/84L-22/822m22m3 3/min/min台台4 4多功能钻机多功能钻机RPD-150CRPD-150C台台1 1发电机发电机500GF/500GF/沃尔沃尔沃沃40Kw40Kw台台1 1管棚钻机管棚钻机GL6000GL6000台台1 1自卸汽车自卸汽车斯太尔王斯太尔王15T15T台台3 3单桥自卸车单桥自卸车嘉龙嘉龙5T5T台台1 1混凝土泵混凝土泵HBT8018132HBT8018132SCSC台台1 1喷浆机喷浆机CSS3CSS3台台1 1架立钢架、钢架立钢架、钢筋及防水板台筋及防水板台车车自制自制台台1 1二衬台车二衬台车12m12m台台1 1仰拱栈桥仰拱栈桥自制自制12m12m组组2 2班组班组计划计划数量数量工作内容工作内容开挖开挖班班2323开挖、锚杆、钢架、钢筋网、开挖、锚杆、钢架、钢筋网、小导管、注浆小导管、注浆喷浆喷浆班班1212喷射混凝土喷射混凝土运输运输班班5 5出碴出碴综合综合班班3 3电修及文明施工电修及文明施工二衬二衬班班1414施作二衬及仰拱施作二衬及仰拱机械设备名称机械设备名称规格型号规格型号额定功率额定功率或容量或容量单位单位数量数量备注备注挖掘机挖掘机CLG225CCLG225C0.6m0.6m3 3台台1 1PC200-8PC200-80.5m0.5m3 3台台1 1侧卸式装载机侧卸式装载机ZLC50CZLC50C2.0m2.0m3 3台台2 2电动空压机电动空压机4L-22/84L-22/822 m22 m3 3/min/min台台4 4多功能钻机多功能钻机RPD-150CRPD-150C台台1 1发电机发电机500GF/500GF/沃尔沃尔沃沃40 Kw40 Kw台台1 1管棚钻机管棚钻机GL6000GL6000台台1 1自卸汽车自卸汽车斯太尔王斯太尔王15T15T台台3 3单桥自卸车单桥自卸车嘉龙嘉龙5T5T台台1 1混凝土泵混凝土泵HBT8018132HBT8018132SCSC台台1 1喷浆机喷浆机CSS3CSS3台台1 1架立钢架、钢架立钢架、钢筋及防水板台筋及防水板台车车自制自制台台1 1二衬台车二衬台车12m12m台台1 1仰拱栈桥仰拱栈桥自制自制12m12m组组2 2班组班组计划计划数量数量工作内容工作内容开挖开挖班班2525开挖、锚杆、钢架、钢筋网、开挖、锚杆、钢架、钢筋网、小导管、注浆小导管、注浆喷浆喷浆班班1212喷射混凝土喷射混凝土运输运输班班5 5出碴出碴综合综合班班3 3电修及文明施工电修及文明施工二衬二衬班班1414施作二衬及仰拱施作二衬及仰拱 现场实践情况表明，双侧壁导坑法在不良地质条件现场实践情况表明，双侧壁导坑法在不良地质条件下大断面大跨度隧道施工中，虽然开挖断面分块多，扰下大断面大跨度隧道施工中，虽然开挖断面分块多，扰动大，初次支护全断面闭合的时间长，但每个分块都是动大，初次支护全断面闭合的时间长，但每个分块都是在开挖后立即各自闭合的，所以在施工中间变形几乎不在开挖后立即各自闭合的，所以在施工中间变形几乎不发展，安全性高，但其施工工序复杂，施工进度慢，但发展，安全性高，但其施工工序复杂，施工进度慢，但导坑多，施工干扰大，开挖和初期支护的进度受开挖方导坑多，施工干扰大，开挖和初期支护的进度受开挖方法人