高地应力软岩隧道机械化快速施工工法

高地应力软岩隧道机械化快速施工工法xxx局x公司1．前言软弱围岩的施工是控制隧道施工工期的关键，如何在软弱围岩中实现快速施工，是隧道施工管理和施工技术的关键和重要内容。在乌鞘岭隧道F7断层正洞及迂回导坑的施工中，我们通过合理的机械配备和工序控制、分部开挖、步调一致、整体推进，严格按内控标准进行施工，有效地控制住了流变地质下开挖后初期支护的大变形，实现了高地应力软弱围岩地质条件的隧道快速施工。2．工法特点1）、工序循环时间短、保证开挖后初期支护能及时封闭，减少围岩因开挖后的自由变形过大,有效控制了施工中的不安全因素。2）、工序间距离短：分部开挖上部与下部、下部与仰拱、仰拱与衬砌间的距离较短。3）、大型机械化进行工序作业，工序施工速度快；工序按立体、交叉、平行作业、循环时间短。采用此工法最高可实现软弱围岩月成洞80m。4)、量测指导施工，支护、二衬变形稳定快。3．适用范围本工法适用于特长隧道围岩地质软弱、岩体破碎、围岩应力比高、开挖后围岩在高地应力作用下发生挤压性流变，初支变形较大，施工采用整体式推进,对地应力采取“部分释放、部分对抗”原则进行施工的隧道，同时也适用于特长隧道一般性软岩及破碎围岩段采用上下台阶法施工的隧道。4．工艺原理针对流变性软岩的变形机理、对隧道围岩应力采取小量释放，大量强支的原则，施工中采用无轨运输大型机械化进行施工，通过合理组织和安排，多工序同时作业，循环时间极大缩短，使初期支护及二次衬砌快速封闭、控制工序循环过程中围岩暴露时间，减小围岩应力松弛及松动范围扩展，使围岩与初期支护整体受力，减小开挖后围岩的变形及二次衬砌后围岩接触应力，为隧道施工及运营安全提供保障，同时也完成了软弱围岩的快速施工。5．工艺流程及操作要点5.1工艺流程图本工法包括以下三个工艺流程：5.1.1软弱围岩上、下部开挖法快速施工工艺流程图如下：装药连线爆破装药连线爆破挖掘机上部翻碴上部拱架、网片现场就位型钢、网片准备下部右侧（或左侧）出碴下部左侧（或右侧）出碴上部拱架、网片安装下部右侧(或左侧)型钢、钢片安装上部超前导管或超前管棚（注浆）下部钻眼及锚杆施作上部钻掘进眼及锚杆施作下部左侧(或右侧)型钢、钢片安装上部装药连线上部喷混凝土下部喷混凝土仰拱开挖人工清底仰拱型钢安设混凝土灌注两循环一循环城注：或1烈)痕、仓图中加粗部分释为关键工序和歇关键线路，影滥响隧道施工循蜡环时间因2说)鸦、施工中应根烂据围岩及超前壮支护情况合理弟调整循环进尺消，一般情况下志由于围岩软弱灌，建议循选泄择兽1.5m~2粱.5夏m麦间为宜。仰拱词施工长度大致先为掌子面两循齿环进尺长度，然以保证其施工欧的整体推进。披软弱围岩上、声下部开糖挖建法快速施工工饺艺流程图爆写机械配置流程外图害：设计及超前地质预报设计及超前地质预报施工方案及施工组织超前支护工序钻爆工序时间出碴工序时间支护工序时间工序循环时间定钻眼机械定钻爆机械定翻碴机械定喷浆机械定超前支护劳动力定钻眼人数定装碴机械定支护人数定运输机械仰拱施工循环时间定挖装机械衬砌工序时间定台车长度定混凝土输送车定输送泵能力是否满足结束设备能否满足调整工序时间否是是否成注：本流程主宝要根据工序时轧间确定隧道施其工的机械设备滑的型号、功率封、尺寸、作业违环境要求及设宽备数量等姿，最后形成开乒挖、支护、运妨输、衬砌四条株成龙配套、均爱衡稳定、机械型化程度较高的殊施工作业流水吐线育。肚机械配置流程右图真究监控量测流程戚图如下透：量测误差量测误差是是分析、研究地质勘测资料制定监控量测计划施工监控量测开挖工作面状态评价监控量测数据处理异常数据判断采取措施结束束否否监控量测流程图初期支护变形量测衬砌净空量测仰拱上鼓量测临时加固稳定性量测施工是否完成断支护稳定性判断稳定异常量测分析报表阶段性量测分析装5.垫2汗操作要点：晕制循环进尺叉控制善施工前应进行根科学严密的施字组设计，确定鹅合理的循环进福尺、支护参数仔、工序时间；描日进度、日循唯环数、循环进述尺之间互为倒锐数，日进度由个工期决定、日习循环数与进尺辩间呈甘反比柴关系，如何确骆定一个合理的策循环进尺是影虑响快速施工的侵关键顿；主就一般软弱围如岩而言，循环竿进尺应按如下元公式确定：译L=A-B-香0.5喉L镰-油循环进耗尺礼痛A来-构超前支护导管勺长度，式血中贷0.5贺m赛为导管施工时艳外露长度。供B碧-滑开挖后导管插敞留围岩长度，砖考虑进尺的不貌均衡性，应虫取盗1.5登m揉，保证进尺超闲出理0.5高m戏后尚贵有热1.0恩m思的留插。店词加强超前地质铅预测预报称了解施工的围弄岩地质情况，陕地质情况的好近坏直接影响施政工所采用的支例护参数、进尺抬长短、工序时旅间急；砌超前预报可采升用地质雷达须，喷TSP20载3泄及超前地质钻止等方法进行。俱鹊确定合理的进爹尺与循环时间记关系蛛根据工期及地坟质情况确定合核理的日循环数见和循环进尺后请，由循环进尺眼确定合理的工帜序时间，在地疫质条件所允许再的情况下，工插序时间与循环贡进尺呈反比关柴系，但由救于地质条件及掉施工技术的限巾制，循环进尺阳不可能无限大垫，同时工序时终间也不可能无翠限短，这就要猎求根据实际情疼况确定一个合秃理的平衡点，请既能保证软岩替下开挖的安全虹同时又能通过座现有施工水平涨实现开挖后的每快速支护，争绕取最快的施工暂进度然；球惯确定最佳的机淘械配置榆工序时间确定伴后，根据工序磨时间合理新的栋选择机械设备挺是隧道快速施刘工的政保证蹄，选择的机械醋配备应能满足韵工序时间要求什及洞内施工的害条件忆；炊如喷射混凝土低工序，每环喷馒混凝土工程数姑量钳为个14m燃3渣,俭工序时间要求畜为萝2朋小时，则求配瑞备混凝土喷射盛机的能力应为骆每小时雾8邪m驴3隔以上呆喷量的湿喷机起。窃梅抓工序安排及齿用时，缩短循妈环时间视根据围岩地质锁情况和洞内作校业情况，合理弯地进行工序布系置和安排是软看弱围岩快速施傲工的关键，在使上部与下部、称下部与仰拱；挽开挖与支护，户支护与出碴等曾工序间根据作纪业空间合理地售安排平行作业普或交叉作业，渐可极大的缩短弊施工循环时间亭，提高施工能日力和施工进度羡；音吉以量测指导施粮工，确保施工汤安全夸加强监控量测催，以量测结果芹指导施工，通市过量测了解开签挖后初期支护摘变形情况，及悦时调朝整支护参数及燕工序间距，确豆保开挖后初期袖支护变形不致景过大造成变形敲破坏或失稳油。坏榴加强交通运输借由于施工隧道转较长，出碴、辫进料机动车辆卸较多，施工中帅应加强交通运兄输组织和管理普，洞内应在关唤键地点设置交贫通信号标志和劣交通指挥人员深，必要时应设名交通指示灯。国6言．主要设备、神机具和材料6.1材料壤隧道施工常用蔽工程材料竭。比6.策2怨机具设备呆机械设备的配顾置根据隧道施谊工长度、施工径方案等不同而昏有所不同，设住备的配备根据犁现场施工情况钥按照机械配备雀流程进行配置遭。就一般无轨状运输施工软岩献，以下主要机劈械配备可作为为参考。商无轨运输施工寇软弱围岩主要政机械设备表融机械类别盯机械名称另型号剪数量胀附注哥支护机械膨风动凿岩机盯YT-28查40缎管棚钻机拥1碰备用钳地质钻机席GXY-15伞0炊1同锚杆钻机夫MGY-60美B妹3搁混凝土喷浆机芦AL-500摇1烧双液注浆泵兴CGD70病2旷挖装机械扯履带式挖掘机鞭PC-200葱1匹巷道式挖掘机竞ITC312榆1库德国产饺动力通风机械蕉内燃发电机旦400KW较2阁变压器唯800KW帆1谱电动空压机裙L-22/8牢4使轴流通风机其55KW×2防根据隧道长度羽选配壁装运机械责自卸汽车闪CWB520膝,15t升6拜混凝土运输车肿VOLVO6淋m气3挂3院混凝土机械悼混凝土搅拌站雨1000L琴1呜混凝土输送泵球HBT60A储2域衬砌台车下6m/12m择1涨给排水机械探抽水机亏100m险拘扬程驴2状洞内排水用焰深井潜水泵言200Q50耕-221/1朋3蓬1帮大流量抽水机杜IS100-今65-250预2膜防突水突泥设筝备侄钢材加工机械唤及电气焊设备步交流弧焊机绞BX1-25援0剖5仇直流弧焊机牧ZX6-31斯5肿5菌等离子切割机冒LGK8-1自00F菊1拦气焊设备歇3窃钢筋切断机初GQ40蹦1泽钢筋弯曲机脱GW40C-主1扰1形磁力钻床腔J3C-JL国-32份17．劳动组织吵无轨运输施工冰软弱围岩的劳偷动力组织可以隔下表所列劳动恭力安排做为参酿考械序号奉工序名称社每循环人数浊劳动力安排逝备注概1腹超前支护旧8脑16失2扫钻爆开挖、锚签杆施工掉16独32芹3腾型钢加设及挂撒网至10壳20仗4格喷射混凝土派5绝10待5熔出碴运输教8炊16童6轮混凝土衬品砌粘(定含防水板及衬互砌钢伤筋跪)威18左36搬7对辅助生产人员迟8株16秘8梅管理人员逼13悔合计肌1598．质量要求葛8.1扛施工采次用兰支护应严格按徒照设计及规范腾进行，对超前环管棚、注浆等杀严把工序质量炸，防止开挖后准的塌、掉、溜加现象发生，保伙证安全和减少射超欠挖。醉8.2撞钻眼深度懂、晒角度芽及贩位置严格按爆虑破设计施工，芝控制好循环进控尺，宁欠勿超训。抓好光面爆闲破控制。得8.3蜂支护拱架设要奉标准、连接可遵靠，锁脚锚杆竭施工要到位、旧拱架间距误差庄不得超过规范闭要求。必要时蔑应对拱脚进行互支垫。怜8.4盏喷射混凝土应随密实饱满，不侮得使支护拱架蕉骨架外露。射神工艺应采用湿靠喷工艺，以打提铺高喷砼强度和皮改善作业环境还。听8.草5材出碴运输应抓胸好组织管理，临减少装碴间隙读，提高出碴扩速度。唉8.伤6赤砌应严格按设浮计和规范进行递施工，严格控橡制欠挖，减少具超挖。攀8.7爪订初期支护是软吴弱围岩施工质碗量的关键，施夺工中应加强初黄期支护的施工策质量；做好二达次衬砌、做到瞧内透实外光。9．安全措施务9.1亩加强监控量测街，以量测指导疾施工，确保施双工安全锯；隔9.2退施工中严格按梨隧道施工相关吹安全操作规程碧进行施工，严恰禁野蛮施工造径成安全事故坏；旅9.3煌掌子面开挖后格应先对掌子面丙情况进行观察鼻后，确保安全靠后才能进行下袋道工序的施工咳；说9.4细洞内设专职的功安全员，随时接了解洞内施工等安全情况，必绘要时设置安全奋警戒砖；费9.5陷搞好工序质量洋，以工序质量秤保证施工质量周，以叔施工高质量保证孟施工氧安全锦。遵9.5栗严格控制工序角间距，败防止初支变形检过大造成安全息隐慌患挺。缠1视0寿．效益分析鞭10.1蕉通过对无轨运当输机械的优化怜配置和洞内施残工何工序良的鸭优化歼管理，提升软匆弱围岩隧道施树工的能力，加擦快了施工进度现；以10.2尘通过监控量测施指导施工，保钉证施工安全，屈同时对围岩变讨形进行了解，丛合理确定预留俩变形量，减小慕隧道施工超欠沈挖，节约施工剖成本太；澡1超1丰．应用实例字乌鞘岭骨隧道全长仗20050葱m晨，为涨左右腰线唱分离焰电气化铁路隧透道，挤是亚洲第一长乳山岭铁路隧道矿，最大埋颤深炸100瞎0姥米以上，线路坦纵坡为绍1响1捞‰然，涨全隧穿梯越瓶F五4很、妻F槽5短、妈F渣6扫、驾F豆7皇四个构造大断搭层，从宏观地竖质上来看，整所个隧道一半以办上逐处汪于四个断层影挡响带内，可艺将很F4~F窜7偏间地质情况视畜为一个较大的料地质在构造的旗断层促影响带添，断层内主要树以千枚岩、板轿岩、砂岩及泥陕岩为主，石质螺极为破碎，自搬稳能力差吵。史其第中咱1蹲0删号斜井施工效的樱F扭7刊断层，洞身穿疼越断层长名达四83钩7集，石质挤压严壮重，围岩处于嫩流变状态，开份挖吹后围岩部自稳陡能力极差廉；讯地应力较高，坟支护变形极大善。撕施工中我们根申据设计合理确窝定施工工序，椒通过对开挖、斩支护、出碴运秒输、二次衬砌歇的机械进行科通学合理的配备搏，形成以墨小导管为主阵的超前支护及豆开挖作业线、派以按AL50菠0谁湿喷机组为主忆的支护作业线痕,粪以赖ITC31冒2北挖装机己、述CWB52姜0锐自卸汽车叨（即15t窄）跃为主的运输作寿业线，冷以醉12己m赴（椭圆形断面颜）努和万6蝶m痰（圆形断面）侵液压台车烦、伙HBT60律A竹混凝土输送泵辅、悼VOLVO困6m屋3陈混凝土输送车估为主的二次衬鸟砌作业线，形周成一整套配置危科学、能力均谦衡、性能稳定肺的隧道施工机凶械化生产作业团线，雁通过对工序的附合理优化和组肤织，加强施工货中的监控量测抵，以量测指导己施工，研取得虎软弱围岩下的熔快速施工，提闲升了软弱围岩检的施工能力和呈水平薄。纽实现了湿软弱围岩抢流变状态下施水工的正洞（开拢挖面砖积双98m峡2驴）奶月掘尝进娘10鞠3斜米和成调洞逢8微6灵米，迂回导灰坑形(状开挖面拣积雄54m民2恰)摩成洞途13素8离米的软弱围岩广施工水平，为禁保证乌鞘岭隧偷道建设的总工块期起到了关键沟作用。智附一、乌鞘岭导隧梅道划1层0问号斜芒井诊F撇7柜断层施工工序向内控标准驳序号粱内控项目歇内控标准椅备注顶1百上台阶施工长扒度挨5~8廊米延2赏下部与成型仰寇拱间距玉≯威1腾5致米羽3计锚杆滞后开挖竖距离羽<肤8临米华4暖一次仰拱开挖趁长度蜡<扎6水米逃5寒下部开挖面与薪二衬砌距离凭≯堪3粥0惹米泉6题仰拱施工时间闲≯摩2富4乎小时稀附榨二、乌鞘岭隧予道爹1尼0悠号斜井上下台倚阶法施工工序秆时间网络图誉工序时万间患工序宇名称但1应小时窜2却小时泽3亲小时猛4报小时厨5宅小时粗6必小时墙7让小时仍8弟小时芬9技小时