铁路隧道大断面施工.ppt

1、大断面隧道施工技术,杨仲杰,中铁四局集团有限公司,2010年1月,目 录,中铁四局集团有限公司,洞门及明洞施工 全断面法施工 台阶法施工 “CD”和“CRD”法施工 双侧壁导洞法施工 半“CRD”和半双侧壁导洞法施工 主要施工机械,大断面隧道洞门及明洞施工,洞口段施工： 遵循“早进晚出”的施工原则。 洞顶边、仰坡周围的排水系统宜在雨季及边、仰坡开挖前完成。 洞口土石方应自上而下分层开挖，结合正洞开挖方法，预留进洞台阶，形成洞脸。 结合形成地形，尽快完成洞口边、仰坡坡面防护，确保洞口稳定。,大断面隧道洞门及明洞施工,当洞口位于软弱、松散地层时，应按“先加固、预支护、后开挖”的原则施工。 洞口浅埋

2、、软弱破碎段应采用大管棚、小导管 锚杆等超前支护措施,中铁四局集团有限公司,洞门施工原则：,大断面隧道洞门及明洞施工,早进晚出,中铁四局集团有限公司,洞门施工原则：,尽量保护自然环境,大断面隧道洞门及明洞施工,中铁四局集团有限公司,洞门施工原则：,做好洞口防护,大断面隧道洞门及明洞施工,中铁四局集团有限公司,明洞适用条件：,大断面隧道洞门及明洞施工,边坡较高 洞口有塌方、落石、泥石流、地层不稳定 超浅埋段、暗挖施工难度较大,大断面隧道洞门及明洞施工,明洞施工原则 明洞宜尽早施做，尽量避开冬、雨季。 当隧道采用爆破施工时，可在洞身掘进适当距离后施做明洞和洞门。 当隧道采用非爆破施工时，宜先施做明

3、洞和洞门再开挖隧道。 明洞一般采用明挖法施工。,大断面隧道洞门及明洞施工,当明洞位于陡峭山坡或破碎、松散地层时，应先施做明洞衬砌轮廓外的整幅或半幅套拱，必要时还要在外侧施做挡墙，在套拱护顶下暗挖明洞，并及时支护边墙，明洞暗作。,隧道施工方法及关键施工技术,隧道施工方法及关键施工技术,全断面法：,隧道施工方法及关键施工技术,全断面法：,光面爆破,人工台架钻孔,隧道施工方法及关键施工技术,全断面法： 四臂凿岩台车作业,隧道施工方法及关键施工技术,全断面法：,中铁四局集团有限公司,隧道施工方法及关键施工技术,台阶法：,中铁四局集团有限公司,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,台阶法：,

4、台阶法施工应注意台阶长度和高度的选择。选用长台阶还是短台阶，横向分二部还是三部应根据三个条件确定：一是初期支护形成闭合断面的时间要求，围岩稳定性愈差，闭合时间要求愈短；二是开挖面的自稳能力;三是上半断面施工时开挖、支护、出渣等机械设备所需的空间大小的要求。一般在机械开挖的土质隧道内采用短台阶，在钻爆法开挖的石质隧道内采用长台阶法。,隧道施工方法及关键施工技术,台阶法：长台阶法,中铁四局集团有限公司,隧道施工方法及关键施工技术,台阶法：长台阶法施工注意事项,中铁四局集团有限公司,长台阶法一般横向分为二部开挖，主要适用于级围岩。 当上部使用钢架时，可采用扩大拱脚和施做锁脚锚杆等措施，防止拱部下沉变

5、形。上下断面初期支护连接要平顺，螺栓连接要牢固。 要重视台阶面的保护，因上台阶底面没有封闭，不利于受力。特别是部分软岩隧道上台阶土体经水浸泡后软化，引起拱脚下沉，导致周边围岩松动。对上台阶必要时应采用喷射混凝土临时仰拱封闭，对洞内积水要做到系统抽排。,隧道施工方法及关键施工技术,台阶法：长台阶法施工注意事项,中铁四局集团有限公司,斜坡道做为上下台阶的连接通道，其设置的好坏对上、下半断面作业的干扰，对下台阶面的稳定，对洞室的安全都有至关重要的影响。洞内斜坡道一般按1:3的坡率设置。通常在不安装钢拱架的级围岩中，可以将斜坡道设置在隧道的一侧，这样左右侧交置的设置斜坡道或开挖下台阶可加快下台阶的施工

6、进度。对需安装钢拱架的级围岩，应用弃渣回填设置斜坡道，避免坡道处拱脚悬空。,隧道施工方法及关键施工技术,台阶法：长台阶法循环进尺,中铁四局集团有限公司,在级围岩中上台阶每循环进尺可为二榀拱架的长度。下台阶左右交置开挖，每轮开挖长度不大于上台阶进尺的二倍。仰拱一般在设置钢栈桥后开挖，为保证仰拱的流水节拍，长大隧道中通常都是多栈桥分段施工仰拱。采用长台阶法施工的大断面隧道开挖月进尺一般为80120m。,隧道施工方法及关键施工技术,台阶法：短台阶法,中铁四局集团有限公司,台阶法：短台阶法,短台阶法一般横向分为三部开挖，主要适用于级围岩，级围岩条件较好时也可使用。 施工中应遵循软弱围岩“管超前、严注浆

7、、短进尺、强支护、快封闭、勤量测、早衬砌”的施工原则，尽量缩短台阶长度，确保初期支护尽快闭合成环，仰拱和拱墙衬砌及时跟进，尽早形成稳定的支护体系。 采用短台阶施工法施工，要求做到仰拱紧跟，仰拱距离掌子面一般为3040m，三个台阶开挖及初期支护每天按2m考虑，则初期支护全环闭合约为15天，隧道开挖月进尺约50m。,隧道施工方法及关键施工技术,台阶法：短台阶法施工注意事项,中铁四局集团有限公司,采用短台阶施工，上、中、下三个台阶同步作业，相互干扰较大，施工中要做好工序衔接，工序安排要紧凑，开挖后要及时施做初期支护，减少围岩暴露时间； 要加强围岩变形量测工作，根据量测结果，及时调整支护参数和预留变形

8、量的大小。现场可通过增加锁脚锚杆、钢架拱脚增设纵向连接筋、扩大拱脚基础及拱墙脚增设混凝土垫块等措施控制拱顶下沉。必要时应增加临时仰拱。形成三台阶临时仰拱法施工,弧形导坑预留核心土法,中铁四局集团有限公司,弧形导坑预留核心土法,弧形导坑预留核心土开挖，是在二部台阶法开挖的基础上，为保证掌子面的稳定采用的一种开挖工法，一般适用于级围岩，预留核心土不仅是稳定掌子面的需要，也是洞内机械施工的作业平台，要重视核心土的稳定，预留核心土的宽度要尽量大（一般取2/3开挖宽度），以满足机械化施工的需要；,三台阶七步开挖法,中铁四局集团有限公司,三台阶七步是以弧形导坑预留核心土法为基本模式，分上、中、下三个台阶七

9、个开挖面，各部位开挖、支护沿隧道纵向错开，平行推进。,三台阶七步开挖法,中铁四局集团有限公司,三台阶七步开挖法,三台阶七步开挖法一般在级围岩条件较好时使用。 三台阶七步开挖法以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破，各分部初期支护应及时封闭。 拱部超前支护完成后，环向开挖上台阶弧形导坑，预留核心土长度35m，宽度为隧道开挖宽度的1/31/2，进尺根据支护钢架间距确定。 中、下台阶左、右侧开挖进尺根据初期支护钢架间距确定，最大不超过1.5m，开挖高度33.5m，左、右台阶错开23m。,三台阶七步开挖法,仰拱紧跟下台阶施做，仰拱到开挖面的距离不大于40m。仰拱循环开挖长度23m，开挖后及时施做仰拱初期支护

10、，完成二个隧底开挖、支护循环后，及时施做仰拱，仰拱分段浇注长度46m。 施工中通过监控量测掌握围岩和支护的变形情况，及时调整支护参数和预留变形量。 完善洞内排水系统，防止地下水浸泡拱脚。,中隔壁法（CD法）,中隔壁法(CD法）适用于一般级围岩大断面隧道。 中隔壁法(CD法）是将隧道分为左右二部分进行开挖，先在隧道一侧采用二部或三部分层开挖，施做初期支护和中隔墙临时支护，再分台阶开挖隧道另一侧，并进行相应的初期支护的施工方法。,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,采用中隔壁法的施工进度，一般月成洞2025m。,分部开挖法：中隔壁法（CD法）,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团

11、有限公司,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,中隔壁法左右侧的台阶高度根据地质情况、隧道断面大小和施工设备确定。分二或三个台阶开挖，台阶长度控制在35m。开挖后及时施做支护。 在一侧中隔壁完成后，方可开挖另一侧，二个侧洞纵向错开距离一般为1030m； 各部位开挖时，相邻部位的喷混凝土强度应达到设计强度的70以上。,分部开挖法：中隔壁法（CD法）,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,先行侧的中隔壁应设置为弧形。 中隔壁在浇注仰拱前逐段拆除。中隔壁一次拆除长度根据量测确定，一般不大于10m。临时支护拆除后及时施做仰拱和二次衬砌。 在半包防水设计时，可将中隔壁浇注在二衬仰

12、拱混凝土中，以减小中隔壁拆除对施工的影响；待铺设防水板时再拆除。,分部开挖法：中隔壁法（CD法）,交叉中隔壁（CRD法）,交叉中隔壁（CRD法）适用于级围岩浅埋、偏压地段。 交叉中隔壁（CRD法）是分部开挖、支护，分部闭合成小环，最后全断面闭合成大环。每开挖一步均及时施做初期支护、中隔壁及临时仰拱。,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,采用交叉中隔壁施工，一般月成洞1520m。,分部开挖法：交叉中隔壁法（CRD法）,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,分部开挖法：交叉中隔壁法（CRD法）,根据地质条件，隧道断面的分部

13、，应以初期支护受力均匀，便于发挥人力、机械效率为原则，一般水平分二部、上下分二至三层开挖。 临时支撑中隔壁根据情况可设置为直型或外鼓的弧形，临时仰拱一般设置为向下的弧形。 各部位开挖及支护应自上而下，开挖后及时施做初期支护、中隔壁、临时仰拱。,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,分部开挖法：交叉中隔壁法（CRD法）,注意事项： 同一层左右二部开挖工作面相距一般不大于15m，上下层开挖工作面一般34m，且待喷混凝土强度达到设计强度70后开挖相邻部位。 中隔壁及临时仰拱在仰拱浇注前分段拆除，拆除长度根据量测确定，一般不大于10m。在采用半包防水设计时，也可将中隔壁浇注在仰拱中。,隧道

14、施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,分部开挖法：交叉中隔壁法（CRD法）,分部开挖法：双侧壁导坑法,双侧壁导坑法适用于级围岩浅埋、偏压地段和对地表沉降有严格要求的地段。 双侧壁导坑法是先开挖隧道二侧导坑，及时施做导坑四周初期支护及临时支护，再根据地质条件、断面大小，对剩余部分采用二部或三部的开挖方法。,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,采用双侧壁导坑法施工进度，一般为月成洞1015m。,分部开挖法：双侧壁导坑法,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,分部开挖法：双侧壁导坑法,注意事项： 侧壁导坑形状宜近于椭

15、圆形断面，导坑断面宜为整个隧道断面宽度的1/3。为保证洞内机械施工的需要，导坑仰拱初支施工完后，基底应用碎石垫平。 侧壁导坑、中槽部位宜采用短台阶开挖，各部距离应根据隧道埋深、断面大小、结构类型等确定。各部开挖后应及时支护，封闭成环。,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,分部开挖法：双侧壁导坑法,注意事项： 二侧壁导坑超前中槽1015m，可独立同步开挖、支护，中槽部位采用台阶法，平行推进。 中槽开挖后，拱部钢架与二侧壁钢架连接是难点，在二侧壁导坑施工中，钢架的位置应准确定位，确保各部钢架连接后在同一个垂直面上。 临时支护根据监控量测情况分段拆除，一般一次拆除长度不大于10m。,隧

16、道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,分部开挖法：双侧壁导坑法,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,在上软下硬的地层中,可以采用半“CRD”法施工。,分部开挖法：半CRD法,土石分界线比较高时,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,分部开挖法：半“CRD”法,土石分界线比较低时,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,在上软下硬的地层中,也可以采用中间支撑法施工。,分部开挖法：中间支撑法,土石分界线比较高时,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,分部开挖法：半双侧壁法,土石分界线比较低时,主要隧道施工机械,中铁四局集团有限公司,管棚钻机,主要隧道施工机械,中铁四局集团有限公司,钻孔台