隧道三台阶七步开挖法与机械配套施工技术（94页）

1、 软岩隧道快速施工技术专题交流会宝兰客专软岩隧道三台阶七步开挖法及机械配套快速施工技术 二零一四年九月兰州一工程概况一一三台阶法施工工艺二一工序时间、人员设备配备和施工进度三一隧道施工步距控制四 目录一新工艺新设备五 （一）工程简况 BLTJ-14标标段全长15.897km，位于甘肃省兰州市近郊，属兰州市管辖。起讫里程DK1012+435.5DK1028+332。标段包括隧道2座、斜井5座、横洞2座、桥梁1座、无砟轨道31.8km。工程总平面及地理位置详见图2-1。正线隧道：共有2座，均为单洞双线隧道，总长15817.4 m，其中特长隧道1座为古城岭隧道，长度为10364.6m，长隧道1座为兰

2、山隧道，长度为5452.8m。重点工程为古城岭隧道，控制工期工程为兰山隧道。 一、工程概况大坪沟中桥(99m)(2*40m)T钢构宝兰客专BLTJ-14标在线路中的平面位置古城岭隧道 古城岭隧道位于兰州市榆中县定远镇，全长(DK1012+435.4DK1022+800) 10364.6m。隧道洞身主要为第三系泥岩、砂岩、砾岩、砂岩夹泥岩、砾岩夹砂岩、砾岩夹泥岩。地质复杂，隧道、级围岩长度分别为6630m、3368.6m、400m。隧道设置辅助坑道4个斜井及一个横通。 兰山隧道 兰山隧道位于兰州市南侧皋兰山腹地，起止里程DK1022+880+DK1028+332,全长5452.827m，为双线隧

3、道，最大埋深470m，为第四系上更新统风积砂质黄土，洞身主要为冲积砂质黄土及第三系泥岩夹砂岩及砾岩，局部为碎石类土。、级围岩长度分别为3368m、2084m，隧道设置辅助坑道1个横通及一个斜井。一、工程概况（二）工程地质及水文地质1、地形地貌 标段地处陇西黄土高原西北部，地面高程1704m1897m，沿线地形起伏较大，位于黄土高原梁峁、沟壑纵横区。2、地层岩性 标段黄土梁峁区顶部及山坡上为第四系上更新统风积砂质黄土覆盖，沟谷中分布有第四系全新统冲积黄土、洪积圆砾土和上更新统冲、洪积砂质黄土及粗圆砾土，沟心多为第四系碎石类土层，局部第三系底层出露，洞身主要为冲积砂质黄土及第三系泥岩夹砂岩及砾岩，

4、局部为碎石类土。3、地质构造 标段为陇西系内旋褶带，构造相对简单。晚第三纪以来，区内新构造运动较为活跃，表现为河谷阶地上升显著，现代河流侵蚀、下切明显，河谷两岸阶地发育，构成颇为典型的河谷阶地地貌，新构造运动在区内表现为差异性整体抬升运动，山地断块强烈隆升，盆地相对下沉，形成现今的地貌形态和格局。标段范围内无断裂构造发育。 一、工程概况（二）工程地质及水文地质4、水文地质 标段线路经过的地区地表水主要为沟谷内季节性流水及灌溉用水，枯水期几乎断流，水量不大。地表水对混凝土存在氯盐、硫酸盐侵蚀性。未见地下水发育。5、不良地质体及特殊岩土地段 标段不良地质主要为黄土陷穴，主要分布于陡坎处，特殊岩土主

5、要为湿陷性黄土、松软土及膨胀土，湿陷土层2030m，砂（黏）质黄土属松软土，层厚515m。 一、工程概况（三）复合式衬砌支护及辅助措施衬砌类型预留变形量（cm）初期支护二次衬砌C25喷砼钢筋网锚杆型钢钢架拱墙（cm）仰拱地板（cm）厚度（cm）厚度（cm设置部位网格间距钢筋规格设置部位间距（m）长度（m）设置部位钢架类型（mm）间距（m）c型810拱墙25拱墙20206.5拱墙1.21.23.5拱墙I18型钢1.045 *55 *仰拱15e型1015拱墙30拱墙20208拱墙1.21.23.0全环I22a型钢0.850*60 *仰拱30-FJ1015拱墙30拱墙20208拱墙1.21.04.0

6、全环I22a型钢0.650*60 *仰拱30H-FJ1520拱墙35拱墙20208拱墙1.21.03.5全环I25a型钢0.660*70 *仰拱35a型1015拱墙28拱墙20208拱墙1.21.04.0全环I20a型钢0.850*60 *仰拱28b型1015拱墙28拱墙20208拱墙1.21.04.0全环I20b型钢0.650*60 *仰拱28e型1520拱墙35拱墙20208拱墙1.21.03.5全环I25a型钢0.660*70 *仰拱35-型1015拱墙35拱墙20208拱墙1.01.04.0全环I25a型钢0.565*75 *仰拱35注：1、表中带*号者为钢筋混凝土； 2、拱部系统锚杆

7、采用25普通中空锚杆，边墙采用22砂浆锚杆，所以锚杆均需设置垫板。二、三台阶法施工工艺（一） 概述 标段隧道洞身主要为黄土、第三系泥岩、砾岩、砾岩夹砂岩、砾岩夹泥岩。开挖断面净空138.1-151.6，轨面上净空92。按照设计和施组，隧道开挖方法级岩石地段采用三台阶法；级黄土地段采用三台阶七步法；级围岩采用三台阶并设临时横撑；级新黄土特浅地段采用三台阶法施工，并设临时仰拱。 从截至目前实际施工情况看，三台阶七步开挖法可以适用于新老黄土、第三系泥岩、砾岩、砾岩夹砂岩、砾岩夹泥岩等围岩状况，既具有较好的适应性、又施工简便，可以提高隧道施工进度。通过加强隧道围岩监控量测，出现变形过大时及时采取措施加

8、强支护，安全也是有保障的。以下重点介绍隧道三台阶七步开挖法。二、三台阶法施工工艺（一） 概述三台阶七步开挖法是指在隧道开挖过程中分上、中、下台阶和仰拱4部分，以前后左右7个不同的开挖面相互错开同时开挖，然后分部同时支护，最后形成支护整体，缩短作业循环时间，逐步向纵深推进的作业方法。其实质为台阶法的一种，拱部采用环形开挖预留核心土，利用核心土施压掌子面，中下部开挖也是先开挖两侧保持中部土体不动，其核心是保证掌子面稳定。参见下图： 二、三台阶法施工工艺三台阶七步开挖法施工立体效果图二、三台阶法施工工艺（二） 三台阶七步开挖法工艺流程三台阶七步开挖法施工工艺流程 二、三台阶法施工工艺上部弧形导坑开挖

9、，施作初期支护施作初支仰拱使初期支护闭合成环左右错位开挖中台阶，施作初期支护左右错位开挖下台阶，施作初期支护拱部超前支护测量放样围岩监控量测施作钢筋混凝土仰拱施作仰拱填充围岩稳定性评判、修正施工方案，确定二衬施作时间三台阶七步开挖法施工工艺流程图（二） 三台阶七步开挖法工艺流程二、三台阶法施工工艺三台阶七步开挖法施工步骤拱部超前小导管预注浆支护第1步，上部弧形导坑开挖：在拱部超前支护后进行，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度2-3米，核心土距拱顶2.0m，核心土两侧距开挖面约2m。开挖循环进尺不超过2榀拱架间距。上台阶开挖高度3.5-4.0m，开挖后及时进行喷、锚、网系统支护，架设钢

10、架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30打设锁脚锚杆，拱脚锚杆和钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。第2、3步，左右侧中台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过2榀拱架间距，开挖高度一般为33.5m，左右侧台阶错开23m，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30打设锁脚锚杆，拱脚锚杆和钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。第4、5步，左右侧下台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过2榀拱架间距，开挖高度一般为33.5m，左右侧台阶错开23m，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架拱脚以

11、上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30打设锁脚锚杆，拱脚锚杆和钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。第6步，分别开挖上中下台阶预留核心土。第7步，隧底开挖：每循环开挖进尺长度不超过3m。开挖后及时施作仰拱初期支护，完成两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度6m。二、三台阶法施工工艺二、三台阶法施工工艺上台阶立拱架，中下台阶出碴（挖机位于中台阶）挖机拢碴，装载机出碴掌子面喷浆，同时仰拱初支立拱二、三台阶法施工工艺（三） 仰供施工工艺 仰供施工采用18m仰供栈桥（两端各搭接3m，可施做2组（每组6m）仰供混凝土），人工配合挖机开挖，20m自卸汽车出碴。 仰供施工按照“开挖支护一次3

12、m，衬砌一次6m；下组仰供开挖支护与上组仰供填充养生同步，栈桥移动一次6m”组织施工。具体施做工艺如下： 在18m仰供栈桥保护下，仰供一次开挖长度不大于3m，立即施做仰供支护封闭成环；再开挖3m仰供，立即施做仰供支护封闭成环。形成6m仰供初支后，进行仰供钢筋绑扎、立模板，仰供及填充混凝土浇筑和养生。在填充混凝土养生的同时（在不移动仰供栈桥情况下）可以进行下一次组仰供的开挖支护施工（分2次施做，每次3m，共6m），待上一组填充混凝土强度达到行车条件即可将栈桥移至该组仰供端头。进入下一循环。 二、三台阶法施工工艺仰供开挖施工中（三） 仰供施工工艺 仰供施工采用18m仰供栈桥（两端各搭接3m，可施做

13、2组（每组6m）仰供混凝土），人工配合挖机开挖，20m自卸汽车出碴。 仰供施工按照“开挖支护一次3m，衬砌一次6m；下组仰供开挖支护与上组仰供填充养生同步，栈桥移动一次6m”组织施工。二、三台阶法施工工艺（四） 三台阶七步开挖法施工控制要点 1、三台阶七步开挖法施工必须做好工序衔接。工序安排应紧凑，尽量减少围岩暴露时间，避免因长时间暴露引起围岩失稳。 2、严格控制各个台阶的循环进尺，上台阶每循环开挖支护进尺级不得大于1榀钢架间距，级不得大于2榀钢架间距；、级围岩边墙每循环开挖支护进尺不得大于2榀钢架。三台阶法施工中、上台阶长度应控制在10米以内。同一台阶两侧开挖必须错开至少23米，杜绝同一台阶

14、的同一断面上出现同时开挖。 3、开挖坚持以机械开挖为主、人工配合风镐开挖为辅，坚持“宁欠不超”原则，施工中应预留30cm人工开挖，减少对围岩的扰动，并保证岩面圆顺，杜绝使用大型机械设备一次开挖到位。挖机开挖应由专人指挥，防止挖机碰触钢架，造成拱架变形甚至发生事故。 二、三台阶法施工工艺（四） 三台阶七步开挖法施工控制要点 4、浅埋段和含水量较大地段设置超前小导管，根据开挖情况可减小环向设置间距直到消除拱部开挖掉块现象为止。深埋和地质情况较好地段开挖无掉块现象可不设。 5、必须高度重视初支的施工质量，应该意识到“初支质量是作业人员安全的保证”。二、三台阶法施工工艺（四） 三台阶七步开挖法施工控制

15、要点6、锁脚锚管是保证初期支护安全的重要措施，保证了工字钢在受到侧向力时不发生向洞内的位移变形，同时可以起到抑制拱架整体下沉的作用，从而保证初支结构在施工过程中受力稳定。根据实际变形情况，我们在每分节处增设2-4根锚管，即由原设计的2根增为4-6根，同时保证锁脚锚管与钢架的焊接质量。为保证锁脚锚管和拱架间的有效连接，兰山出口还采取了设置锁脚穿孔钢板的形式。二、三台阶法施工工艺（四） 三台阶七步开挖法施工控制要点 7 、为增强钢架的整体稳定性，应将钢架与纵向连接筋、结构锚杆、定位系筋和锁脚锚杆焊接牢固。纵向连接筋是将各榀拱架连接为一体形成整体受力结构的保证。要重视拱架纵向连接筋的焊接质量，保证焊

16、接长度。必要时加密纵向连接筋。 8、扩大拱墙脚是减少拱顶下沉量的有效措施，扩大拱墙脚增大承压面积，既有利于施工过程中竖向压力的传递，也有利于该节点横向受力的稳定。在施工中，我们采取在拱墙脚下垫设混凝土垫块，以增大地基承载力，减小初期支护闭合前的整体下沉量。二、三台阶法施工工艺（四） 三台阶七步开挖法施工控制要点 9、仰拱紧跟是确保初期支护安全的根本措施，仰拱及填充混凝土要及时浇筑，与掌子面间的距离不大于规定的安全距离，一般距离控制在30m以内，尽早封闭成环，以利于形成完整的初期受力体系。及时跟进二衬的施工，以利于尽早形成完整的隧道受力结构，一般距离控制在距掌子面70m以内，特殊地段单独考虑。仰

17、供紧跟二、三台阶法施工工艺（五） 三台阶七步开挖法技术特点 与三台阶七步开挖法相比，采用CD法、CRD法或双侧壁导坑法开挖，各部开挖及支护自上而下，步步成环，及时封闭，各分部封闭成环时间短。但是这3种开挖法分部较多，施工速度慢，不利于机械化作业；后步开挖和拆除支护会对前面已经形成的力学平衡体系产生影响，围岩应力状态多次改变，有可能引起较大的变形量；而且施工面多，作业干扰大；拆除临时支撑时，安全性差。 三台阶临时横撑法及三台阶临时仰供法可理解为三台阶七步开挖法的变种。它们为控制拱脚收敛，取消了核心土，增设了临时横撑或临时仰供。其施工工艺相对三台阶七步开挖法增加了临时横撑或临时仰供的装、拆，其施工

18、控制要点及原则与三台阶七步开挖法基本相同。由于临时横撑或临时仰供的存在，不利于挖机、铣挖机等机械的机械化作业，因为施工高效率明显不如三台阶七步开挖法。二、三台阶法施工工艺（五） 三台阶七步开挖法技术特点三台阶七步开挖法具有下列特点： （1）施工空间大，方便机械化施工，可以多作业面平行作业。部分软岩或土质地段可以采用挖掘机直接开挖，工效较高。 （2）在地质条件发生变化时，便于灵活、及时地转换施工工序，调整施工方法。 （3）适应不同跨度和多种断面形式，初期支护工序操作便捷。 （4）在台阶法开挖的基础上，预留核心土，左右错开开挖，利于开挖工作面稳定。 （5）当围岩变形较大或突变时，在保证安全和满足净

19、空要求的前提下，可尽快调整闭合时间。 三台阶七步开挖法规避了侧壁导坑法、中隔壁法及交叉中隔壁法等需要拆除临时支护及受力转换造成不安全的因素，及时调整闭合时间，方便机械施工，利于施工工序转换。二、三台阶法施工工艺（六） 三台阶七步开挖法的施工原则和适用条件1、三台阶七步开挖法原则： 采用三台阶七步开挖法施工应尽量缩短台阶长度，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。2、三台阶七步开挖法的适用条件： 三台阶七步开挖法适用于开挖断面为100180 平方米，具备一定自稳条件的、V级围岩地段隧道的施工。主要表现包括：黄土、强风化岩层（强风化泥岩、强风化泥质粉砂岩等）。不

20、适用于围岩地质为流塑状态、洞口浅埋偏压段（但经过反压处理或施做超前大管棚后可采用）。三、工序时间、人员设备配备和施工进度（一）工序时间、人员设备配备各个工序时间、人员和设备配备详见：兰山隧道出口级围岩开挖初支施工时间统计（含设备、人员）；兰山隧道出口级围岩仰拱填充施工时间统计（含设备、人员）；兰山隧道出口级围岩衬砌施工时间统计（含设备、人员）；古城岭进口级围岩开挖初支施工时间统计（含设备、人员）；古城岭进口级围岩仰拱填充施工时间统计（含设备、人员）；古城岭进口级围岩衬砌施工时间统计（含设备、人员）；三、工序时间、人员设备配备和施工进度（二）施工进度 业主指导性施组级围岩的月进度指标为70m/月

21、，级围岩的月进度指标为40m/月。 实际施工中，我项目级围岩的月进度指标为80-110m/月，级围岩的月进度指标为70-100m/月。我项目3月份以来各口月实际进度见下表：三、工序时间、人员设备配备和施工进度（二）施工进度各月进度3月完成4月完成5月完成6月完成7月完成8月完成平均月完成截止8月20日开累备注进口96.4112116.8127.8121135.6118.3 852.81#斜井宝鸡方向62.690.2105.4120.875.8 3794月22日开始施工1#斜井兰州方向1275.489.6111.3127.2103.9 403.54月15日挑顶完成开始施工2#斜井向宝鸡端15.6

22、64.377122126.3130.889.3 536.0 3月7日挑顶完成开始施工2#斜井向兰州端23.150.937.971.181.687.658.7 352.2 3月7日挑顶完成开始施工明挖向宝鸡端55.348.220.931.1 247.5 5月18日开始暂停该工点施工明挖向兰州端44.363.817.743.972.682.854.2 411.1 5月因更换施工队伍，影响施工进度3#斜井宝鸡方向8.129.618.8 37.7 5月11日至5月19日施工期间停工9天3#斜井兰州方向14.540.261.579.649.0 195.8 5月10日挑顶完成开始施工4#斜井宝鸡方向25.

23、430.952.8106.67949.1 296.33月25日挑顶完成开始施工4#斜井兰州方向46.450.328.895.582.850.6 305.43月25日挑顶完成开始施工古城岭隧道出口6.82716.9 33.88月3日开始正常施工进口横洞宝鸡方向19.938.84626.2 104.74月7日开始施工至6月8日出洞进口横洞兰州方向20.66663.795.59267.6 337.84月7日开始施工2#斜井169146169134.2117113141.4 1307.2出口 62.48186.410296.611490.4 576.6四、隧道施工步距控制关于步距控制的经验有以下几点：

24、 1、从思想上，有没有意识到步距是进度和安全的保证；愿不愿意下决心去执行步距要求。如果一味的存在侥幸心理，认为因步距坍塌是偶然事件，认为自己是分母，把文件要求当成进度、安全的负担，而不是当成进度和安全的保证，那就做不到所要求的安全步距。 2、从项目管理上，对存在步距超标的工点坚决执行“停工（暂停掌子面开挖）整改”的调度指令并通报批评，促使工区重视施工步距。 3、从施工组织及我项目施工经验上看，保证施工步距是可以实现的。三台阶长度（实际是中、上台阶长度）按10m控制，仰供开挖至下台阶长度按15-21m控制（达到21m时必须进行仰供开挖），14m宽开挖断面出碴是没有问题的。只要保证仰供施工的人员机

25、具配置，就可以保证仰供步距，从而确保施工步距。 4、仰供与拱墙、与下台阶的步长控制是保证施工步距的关键，步距达不到要求，往往是仰供步距超标，衬砌无法跟进。因而要重视仰供施工的组织，必须配备足够的仰供施工专门人员（不少于7人）、配备专门用于仰供开挖的挖机、配备可保证12m工作长度的仰供栈桥（栈桥长度需达18m），保证仰供与掌子面的长度在步距范围。四、隧道施工步距控制关于步距控制的经验有以下几点： 5、严格遵循“仰供开挖支护一次3m，仰供衬砌一次6m”的施工组织原则，保证开挖安全、保证初支安全。 6、需要注意的是:120号文件是适用于软岩的，在黄土、砾岩、粗圆砾土等采用机械开挖的岩层是适用的；但在

26、三工区泥岩中采用爆破开挖时，步距显得过短，难以保证施工安全，炮损严重：爆破飞石对仰供混凝土、拱墙钢筋、防水板损害较大。可见要注意步距要求的适用性，对非软弱及不良地质地段，120号文是不适用的。 总之，我们要注意步距要求的适用性，在软弱围岩中从思想上、项目管理上、施工组织上保证施工步距，重视仰供的施工组织，是能够达到步距要求。五、新工艺、新设备 在围岩监控量测方面，采用中铁西南科学研究院的隧道施工监测信息管理平台(TGMIS)。该平台包括网络平台、客户端、手机客户端三部分。网络平台，程序部署于甘青公司服务器，即浏览器与服务器之间的通讯。 （一）围岩监控量测五、新工艺、新设备 通过现场全站仪进行收

27、敛、沉降数据采集，全站仪安装蓝牙数据传输装置，将现场量测数据通过蓝牙上传手机，再通过手机移动网络将数据发送到甘青公司服务器,保证了数据的真实性、及时性。项目各级管理人员及指挥部、甘青公司可以在任何可以打开浏览器的地方打开网页即可查看监控量测数据、图线、预警、测点统计等信息（参见TGMIS软件使用流程图）。当量测数据超标，平台将发出预警（分黄色预警、红色预警），提醒管理人员采取措施，从而确保施工安全。 客户端分手机客户端和网络操作平台。五、新工艺、新设备 1、手机客户端 手机客户端需要安装到手机上，手机客户端可以查看数据、预警信息、预警处理情况。在火车、汽车上，任何可以打电话的地方都可以打开程序

28、浏览数据及预警信息，并可以收到预警短信，这使得隧道相关人员可以第一时间了解隧道围岩变形情况。（一）围岩监控量测五、新工艺、新设备 （一）围岩监控量测五、新工艺、新设备 （一）围岩监控量测 2、网络平台 我们可以在任何打开浏览器的地方打开网页即可查看监控量测数据、曲线图、预警、测点统计等信息。各项信息可以及时而又清晰地反馈出来。五、新工艺、新设备 （一）围岩监控量测3、客户端（PC） 客户端主要功能是设置断面、设置测点、把断面、测点信息上传到服务器，待测量数据上传到服务器后即可下载数据进行数据分析、报表输出打印等操作。 数据分析（回归分析）步骤简单明了 该平台可以自动生成日报、周报、月报、这不仅

29、节省人力而且保证了数据的准确性。五、新工艺、新设备 （一）围岩监控量测 我项目开工后即采用该平台，当量测数据超标，平台发出预警，提醒管理人员采取措施，从而确保了施工安全。 开工以来我标段共发生预警信息55次，其中红色预警11次，黄色预警44次，这些预警发生后，现场人员及时采取措施消除了预警，确保了施工安全。五、新工艺、新设备 （二）拌合站计量超标控制 在拌合站计量系统“精确化、信息化”的要求下，如何从工艺上、从机械改进上提高混凝土拌合站的计量精度，达到初级超差率控制在5%以内、中级超差率控制在3%以内、高级级超差率控制在1%以内是亟待解决的问题。 以我项目一工区1#搅拌站为例，1#搅拌站自20

30、13年10月份建成通过验收投入使用以来，混凝土生产过程中各项原材料计量超标问题始终存在，特别是进入冬季施工后，超标率一路攀升，最多时周误差超标率达到了23.7%，为此曾多次受到上级领导的严厉批评。（二）拌合站计量超标控制超标原因1、原材料控制不到位5、气管内气压不足2、配料机下料口口径过大7、控制系统功能不全面8、设备维护保养不及时3、粉料输送螺旋过大4、仓门关闭不及时6、外加剂计量不精细（二）拌合站计量超标控制 改进措施确保计量准确控制原材质量缩小送料口径 加装小螺旋 更换电磁阀做好气水分离 增设精计量更换控制系统加强维护保养控制原材质量加强原材料控制，含水率过高或者有板结现象的河砂严禁使用

31、措施一缩小送料口径在配料机下料口进行改造，在下料口内加装一可移动钢板，板上焊一调整螺栓伸出仓外，在外侧可以通过对螺栓调整改变配料机下料口口径，从而达到调整下料量，增加计量精确度。措施二配料机下料口口径缩小调节配料机下料口缩小调节螺栓加装小螺旋在粉料的螺旋输送机下料口处，焊接一个170小螺旋，当机器开始配料时，大小螺旋同时工作，当粉料上到剩余20kg时，大螺旋停止工作，仅通过小螺旋把输送管中的粉料输送到计量秤中，增加粉料计量精度。措施三加装小螺旋输送机加装的小螺旋更换电磁阀 将出料口电磁阀（气动换向阀）德力西4V210-08更换为4V310-10，使得出料口门阀开闭速度提快，减少配料误差。措施四

32、做好气水分离在空压机出气管上加装了两个气水分离器，过滤供气管路中的水分，确保气管管路畅通，气压充足，保证系统运行速度正常。措施五增加气水分离器加装的气水分离器增加精计量1、改装原来的外加剂管道，由原有的大管道改装成较小的管道，并在管道两侧加装两个阀门，可随时调整外加剂流量，使外加剂保持适度流量。措施六改装外加剂管道大管道改小导管增加精计量2、改变原来管道的布局，原来管道出口为“U”型焊接，当外加剂泵停止工作后， 管道中残留的外加剂极易回流到计量秤中，造成计量超标。改装后的管道为“V”型。如此，当外加剂泵停止工作后，管道中残留的外加剂不再流到计量秤中，极大的减少了外加剂的计量超标。措施六增加精计

33、量3、由于外加剂用量少，增加了一个精计量装置。当外加剂配料时，前边约4kg的外加剂会通过水平方向的管道流入计量秤中，后面不足1kg的外加剂会流到新增罐体中，在罐体中通过一个电磁阀控制垂直流入计量秤中。如此，外加剂的计量误差可控制在极小的范围内。措施六增加的外加剂精计量装置控制外加剂用量的电磁阀新增外加剂存储罐体更换控制系统 1、控制系统更换为山东济南欣盟操作系统，这套系统增加了点动配料和主副门切换功能。即当骨料按各自配比要求两个门同时上料到一定程度后，副门提前关闭，只剩主门配料，主门可将剩余骨料少量分次配完。措施七新控制系统点动配料及主副门切换功能下料口主门下料口副门点动配料主副门切换更换控制

34、系统2、新控制系统还增加了扣秤功能，即在骨料多投入计量秤的情况下，按配合比要求将多余的骨料扣下留在计量秤中，计入下一盘骨料中。新控制系统增加以上几种功能，极大地提高了配料的准确性。措施七新控制系统扣秤功能扣秤功能加强维护保养加强对配料机开关门气缸的润滑，对气缸润滑油脂每天检查，适时补充，保证气缸润滑充分，确保整个料斗门开闭快速，避免由于气缸开关影响计量。 。措施八保养（润滑气缸）养护用润滑油瓶配料机开关门气缸注：2014年一季度1#拌合站1号机组超差对比。效果检查通过采取以上措施，使初级超差率迅速下降到5%以下。由于控制改进成效显著，3月25日，甘青公司组织宝兰线全线参建单位来我部1#拌合站观

35、摩学习，并对我部1#拌合站下发绿牌一张。五、新工艺、新设备 （三）仰供弧形模板的使用 根据高速铁路隧道工程质量验收标准要求:隧道仰拱与填充必须分次浇筑；仰供与边墙必须一次浇筑成形；仰拱与边墙必须采用与设计断面相符的弧形模板。 而使用仰供弧形模板便可解决上述问题。五、新工艺、新设备 （三）仰供弧形模板的使用 仰供填充端模板 仰供端模板(中间夹中埋式止水带)五、新工艺、新设备 （三）仰供弧形模板的使用仰供顶面弧模仰供填充端模板五、新工艺、新设备 （三）仰供弧形模板的使用边墙中埋式止水带用专用调直夹具调直 仰供中埋式水带顺直居中五、新工艺、新设备 （三）仰供弧形模板的使用传统工艺（采用木模、竹胶板等

36、）的优点是安装工效较高，缺点是拆模后止水带经常出现位置不居中、埋深不均，止水带被压到没有埋入混凝土中等问题，严重影响中埋式止水带的防水作用，给隧道留下较大的安全隐患，且木模周转使用次数少，成本较高。仰拱弧模优点： 1、仰拱弧模的使用提高了中埋式止水带安装质量及施工精度，有效消除质量隐患，技术经济效益明显。2、消除了隧道中埋式止水带施工中的质量通病，提高了隧道施工技术水平，为同类工程施工积累了宝贵经验。3、钢模可多次循环使用，成本较低，大大减少了木材的使用量，环保节能效益明显。五、新工艺、新设备 （四）新设备的应用1）铣挖机工作原理铣挖机为带耙齿的液压旋转装置，可安装在液压挖掘机上（根据实际验证

37、：铣挖头与挖斗拆装转换时间约60-80min），高效替代挖斗、破碎锤、松土器等，以铣刨作为工作方式的一种挖机属具，其利用机械液压传动，带动钻头转动，对岩石进行切割，破碎，完成隧道掌子面的掘进。1、铣挖机铣挖机（德国艾卡特ER1200型）铣挖头采用艾卡特ER1200，铣挖头直径为650mm，铣挖头宽度为850mm，功率120千瓦。此型号铣挖头配套挖机重量为20-40吨，挖掘机功率为90-190千瓦。五、新工艺、新设备 （四）新设备的应用 2）铣挖机开挖的特点及适用的地层条件对于在中、低硬度的围岩如老黄土、胶结较差砂砾、风化岩、凝灰岩等，铣挖效率较高，铣挖机特别适合不宜爆破施工的地段。另外铣挖法具

38、有低振动、低噪音，开挖扰动小，能较好控制超欠挖等优点。本项目采用的铣挖机型号为德国艾卡特ER1200系列（进口价格约70万），挖掘机为小松220挖机，符合铣挖机功率及重量要求。德国艾卡特铣挖机主要参数见下表。1、铣挖机五、新工艺、新设备 （四）新设备的应用1、铣挖机艾卡特铣挖机主要参数表型号单位ER100ER250ER600ER1200ER1500ER2000ER3000ER5000铣挖头直径毫米307 400 575 650 670 680 805 910 铣挖宽度毫米542 620 780 850 1000 1200 1330 1600 铣挖速度转/分90 90 80 75 75 70 5

39、7 40 最大工作压力巴350 350 350 350 350 350 350 350 输出扭矩牛顿.米2590 3500 10400 19500 19500 27800 39000 695000 切削力牛顿16873 17500 36100 60000 58209 81765 96894 152747 公斤220 450 900 1550 1750 2200 3300 5500 最大输入功率千瓦30 45 65 120 120 160 200 240 适用挖掘机重量吨355151020204025453050457070110推荐挖掘机功率千瓦135020706090901901101901

40、30230150300230350五、新工艺、新设备 （四）新设备的应用3）铣挖机开挖（1）铣挖机开挖的一般要求：A、铣挖机应用于隧道开挖在多数情况下，铣挖机只用于隧道轮廓的开挖，但是在中低硬度的岩层及冻土层等适合的地层中，铣挖机可以直接用于隧道的掘进，尤其在开挖过程中对地层扰动低、安全性高，碎岩层及老黄土中，开挖量达3060m/h.B、铣挖机特别适合不宜爆破施工的地段；铣挖机操作简单，可控性高，开挖轮廓线清晰准确，可轻松解决隧道内欠挖修整问题。C、开挖：现场掘进一般采用上下台阶法。由于需要在台阶上存放所有的设备，上台阶长度需达到58m。分步开挖支护：开挖后使用钢筋网、钢架进行初期支护。在软岩

41、中，每次开挖的进尺取决于掌子面岩层的情况以及该隧道设计单位的预先设计，一般为 50100cm。D、在使用铣挖机开挖后，挖掘机退出掌子面，停靠在隧道的侧壁，然后装载机开始出碴，出碴结束后马上进行下台阶初支和喷射混凝土工作，然后进行下一个循环的掘进施工。1、铣挖机五、新工艺、新设备 （四）新设备的应用（2）在古城岭隧道4#斜井泥岩中的开挖经验：古城岭隧道4#斜井洞口段砂质黄土含水率较高，可达到16%以上，采用人工配合机械开挖；进入泥岩段之后，采用挖掘机开挖每米的开挖的时间达到6小时以上，开挖效率降低，工区开始试验采用其它机械开挖方法。试验主要有以下四个阶段：第一阶段：围岩含水率约1216%，地基承

42、载力约为180220Kpa，选用松土器进行开挖，每米的施工时间可以控制在45小时。1、铣挖机五、新工艺、新设备 （四）新设备的应用 第二阶段：随着埋深增加，围岩含水率降低至12%，地基承载力达到220Kpa以上，围岩进一步变硬，单独采用松土器开挖每米的开挖的时间达到5小时以上，工作效率降低。工区开始试验艾卡特1500型铣挖机和松土器配合开挖，上台阶全部采用铣挖机开挖，时间约为1.5小时,下台阶首先采用松土器或者破碎锤开挖中间部位，然后再使用铣挖机修整两侧轮廓，开挖时间约为1.5小时，总的开挖施工时间可以控制在3小时/米。上台阶开挖完成后即可进行初支施工，与下台阶开挖施工互不干扰。1、铣挖机铣挖

43、机开挖上台阶五、新工艺、新设备 （四）新设备的应用 第三阶段：围岩含水率为1012%，围岩地基承载力达到260300Kpa以上时，采用破碎锤和铣挖机配合施工，仍能达到第二阶段的施工效率。为减少设备投入，可以使用一台挖机，配置快速转换接头，在铣挖机和破碎锤之间快速转换。 第四阶段：围岩含水率小于10%，地基承载力大于300Kpa后，工区也对爆破配合铣挖机开挖的方案进行试验，先爆破中间位置围岩，再采用铣挖机修整轮廓，与破碎锤配合铣挖机开挖相比较，综合施工效率降低，工区开始采用爆破法开挖。1、铣挖机挖掘机铣挖机松土器五、新工艺、新设备 （四）新设备的应用 通过四个阶段施工方法的试验比对，得出在泥岩条

44、件下机械开挖的三点施工经验：（1）围岩含水率约1216%，地基承载力约为180220Kpa时，选用松土器进行开挖，也可以采用铣挖机施工。（2）围岩含水率为10%12%，地基承载力在220Kpa260Kpa之间时可采用铣挖机配合松土器开挖。（3）围岩含水率为10%12%，地基承载力在280Kpa300Kpa之间时可采用铣挖机配合破碎锤开挖。1、铣挖机铣挖机在泥岩众的开挖效果五、新工艺、新设备 （四）新设备的应用（3）在兰山隧道2#斜井细圆砾土、砾岩中的开挖经验： 兰山隧道2#斜井围岩开始为黏质、砂质黄土，采用人工配合挖机开挖；进入细圆砾土、砾岩、泥岩段落之后，单纯采用挖掘机开挖每米的开挖时间达到

45、78.5小时，工区开始试验采用其它机械开挖方法。最终各里程的设备选型见下表：1、铣挖机铣挖机在泥岩中的开挖效果五、新工艺、新设备 （四）新设备的应用1、铣挖机兰山2#斜井各里程设备选型表序号阶段里程围岩级别长度围岩机械设备效率1K13+20-K09+14级406黏质、砂质黄土挖机2第一阶段K09+14-K08+89级25细圆砾土、砂砾破碎锤、挖机4-53第二阶段K08+89-K03+92、级497砾岩、泥岩铣挖头、挖机34第三阶段K03+92-K02+80级112泥岩铣挖头、松土器1.55第四阶段K02+80-K00+80级200砾岩、砂岩、细砂层铣挖头、挖机16K00+80-K0+00级80

46、砾岩、砂岩铣挖头、挖机1注：长度单位：米； 开挖效率单位：小时/米五、新工艺、新设备 （四）新设备的应用4）铣挖机适用开挖的岩层根据我项目铣挖机在古城岭隧道4#斜井、兰山2#斜井的开挖经验表明：铣挖机适用中、低硬度的围岩如老黄土、细圆砾土、胶结较差砂砾、砾岩、泥岩、细砂层，铣挖效率较高，大部分地段在施工中需与松土器、挖机配合使用。1、铣挖机五、新工艺、新设备 （四）新设备的应用5）铣挖机开挖相比挖机开挖、爆破开挖的优势1、铣挖机1、铣挖机操作简单，铣挖头可与挖掘机挖斗轻松转换。2、在铣挖机适宜开挖的围岩中，相对采用单纯的挖机开挖或爆破开挖，开挖率高。3、相对爆破开挖产生有毒气体及粉尘少，利于职

47、业健康；4、相对爆破开挖，可减少对围岩的扰动，有利于控制隧道沉降及收敛，可提高隧道施工的安全系数；5、由机械完成开挖及开挖轮廓线修正，减少施工中劳动力投入（斜井机械开挖2人；爆破开挖10人）；6、铣挖机操作简单，可控性高，采用铣挖头修整开挖轮廓线，开挖轮廓成形效果好，对超欠挖的控制效果明显。7、采用铣挖机开挖相对爆破开挖不需空压机、不需布置风水管线。8、以上几点都可节约成本，经济性好。五、新工艺、新设备 （四）新设备的应用6）需要解决的问题（1）不同型号铣挖机和功率的铣挖机适用的地层条件;（2）如何实现铣挖头与挖掘机挖斗的快速转换。现在铣挖头与挖掘机挖斗的接头转换需要70-90min，间隔时间

48、较长，需要配备一台挖机、一台铣挖机，增大了设备投入，若能改进接头连接，提高拆装时间，铣挖头与挖斗共用一台挖机，则更方便、更经济。1、铣挖机五、新工艺、新设备 （四）新设备的应用原理： 数控焊网机是采用同步数控技术，焊接时间与分控焊接均由PLC数字编程系统组成，输入面板为按键，使机器更加智能化，合理化。全自动焊网机具有一次压紧，分控焊接，使焊点牢固均匀。焊接采用新型高效焊接变压器，调档可分为八个级别，扩大了焊接丝径的范围，易于操作，灵活性高，是人工点焊机的几倍的产量。2、数控焊网机BS-220型数控焊网机可焊接直径2.5mm12mm的盘条，最大焊接网片尺寸2米6米。五、新工艺、新设备 （四）新设

49、备的应用 数控焊网机优点： 可以在同一张网上出现纬与纬之间不同尺寸的孔，径丝孔距可调，纬丝的孔距输入电脑就能达到所得到的孔距，在焊网中如想让焊接的孔距得到变化，只要把所输入的数据变动，就能达到所需要的孔距，也就是说，焊几个大孔，再焊几个小孔，随意可变等。 数控焊网机性能特点： 所焊的网片平整，对角线误差很小，数控焊网机是机电一体化最先进的焊网设备，最大的优点是径丝可调，纬丝的孔径输入电脑就能达到您所达到的孔距，在焊网中如想让焊接的孔距得到变化，把孔距输入电脑就能达到所要的孔距，孔距随意可调。2、数控焊网机五、新工艺、新设备 1、数控焊网机钢筋网片加工比较设备名称规格钢筋8mm 耗时/h质量工日

50、电耗网片机焊接80kva6根7根,钢筋间距200mm200mm 1.4m1.5m=2.1/张102.85张/h2.1/张216/h优1月生产12000张，耗电1000度电焊机BX1-500 4根6根,钢筋间距200mm200mm 1m1.4m=1.4/张53.33张/h1.4/张74.66/h合格1未统计电焊机BX1-500 4根10根,钢筋间距 200mm 200mm 2.1m1m=2.136张/h2.1/张75.6/h合格1未统计说明1、6根7根，42个焊点，1.41.5册2.1,现场测每张用时35秒。2、4根10根，40个焊接点,2.1m1册2.1m,每次27张，焊时45分钟（25分钟，

51、辅助时间20分钟）。 经我项目使用的实践，数控焊网机当操作工人熟练的掌握操作技巧后，每台班可以生产400张左右的网片，也就是平均每小时可以生产50张网片（含钢筋拉直、切割、数控焊网机焊接），相比较人工焊网，效率提高了30%,并且焊网机的用电率也低，通过统计发现焊网机的每月用电量还不足1000度，此用电量远远低于电焊机的用电量。（四）新设备的应用五、新工艺、新设备 2、数控焊网机（四）新设备的应用摆放钢筋网径向钢筋摆放钢筋网纬向钢筋五、新工艺、新设备 （四）新设备的应用原理： 二氧化碳气体保护焊是焊接方法中的一种,是以CO2作为保护气体依靠，焊丝与焊件之间产生电弧溶化金属的气体保护焊方法，简称“CO2”焊。3、CO2 气体保护焊二氧化碳气体保护焊焊接机五、新工艺、新设备 （四）新设备的应用