客运专线秦东隧道施工

郑西铁路客运专线秦东隧道

施工2023年5月15日1主要内容

一、工程概况二、设计情况三、工程特征分析四、施工方案五、进度安排六、针对性措施2023年5月15日2

一、工程概况

新建铁路郑州至西安客运专线重点隧道工程第三合同段，位于陕西省潼关县境内，标段全长8.3km。本合同段重点工程项目为秦东隧道，双线黄土隧道，主要工程项目数量如下表。2023年5月15日3名称数量备注秦东隧道正洞7684Ⅳ级围岩7300mⅤ级围岩384m1#斜井1001m坡度10%、辅助坑道2#斜井1084m坡度8%、辅助坑道3#斜井336m坡度10%、永久结构路基工程312m潼洛川大桥304m

隧道及斜井通过区多为砂质黄土，局部为粉质黏土层。不良地质为错落、溜坍，主要分布于远望沟两侧坡面。特殊岩土主要为湿陷性黄土，通过取样化验分析，隧道进口风积砂质黄土为Ⅲ级自重湿陷性黄土，出口风积砂质黄土为Ⅳ级自重湿陷性黄土。工程用电由渭南市供电局架设专线，地下水资源丰富，水质较好，施工用水可采用打井方案取地下水。

2023年5月15日4二、设计情况

秦东隧道除进口段1546.18m位于R-10000m的曲线地段外，其余洞身位于直线上。洞身进口段纵坡为+3‰，出口段纵坡为+5‰、+6.5‰。进出口分别设计有93m及14m明洞，两端均采用斜切式洞门。明洞段基底采用水泥土挤密桩对底部的新黄土全部进行处理，桩长深至老黄土地层2.0m，桩顶采用灰土换填，换填厚度仰拱底部厚约1m，边墙底部约1.9m。

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进口端K333+405～K333+462段和出口端K340+996～936段暗挖段仰拱底部采用φ30cm树根桩进行处理，间距1.2×1.2m，梅花型布置，桩顶采用灰土换填，换填厚度50cm，暗洞边墙底部间距0.6×0.6m，梅花型布置，树根桩桩底均深至老黄土地层约2m。2023年5月15日62023年5月15日7

正洞Ⅳ级围岩开挖断面155.08m3，最大开挖宽度14.82m,最大开挖高度12.80m，采用喷锚网、50cm钢筋混凝土复合式衬砌结构。

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正洞Ⅴ级围岩开挖断面163.81m3，最大开挖宽度15.20m,最大开挖高度13.18m，采用喷锚网、60cm钢筋混凝土衬砌结构。

2023年5月15日9斜井设计2023年5月15日10

秦东隧道设3座斜井辅助正洞施工，斜井各项参数如下：

项目长度（m）与正洞交点里程与正洞平面夹角坡度（%）备注1#斜井1001DK335+45685°102#斜井1084DK337+19890°83#斜井336DK339+03065°10按永久结构设计

斜井均为曲墙式衬砌，井底交叉口25m、错车道地段和Ⅴ级围岩地段采用钢筋混凝土衬砌，仰拱超前，Ⅳ级围岩单车道地段为喷锚衬砌，铺底厚30cm。

该隧道划分为进口、出口、1#、2#、3#斜井五个工区平行组织施工。各工区人员、设备、管理、独立组织完善。

2023年5月15日11秦东隧道工区划分工区项目进口工区1#斜井工区2#斜井工区3#斜井工区出口工区合计里程DK333+312～DK334+865DK334+865～DK336+520DK336+520～DK338+169DK338+169～DK339+905DK339+905～DK340+996施工任务（m）1553165516491736109176842023年5月15日12三、工程特征分析2023年5月15日131、工程特点

（1）施工标准高、质量要求严。本客运专线要求基础工程满足350km/h设计时速目标的要求；采用无碴轨道系统，工后沉降量控制在15mm范围内；基础工程100年使用寿命的要求；因而对隧道开挖、支护、基底处理、二衬砌等每一道工序的施工工艺质量都提出了很高的要求。

2023年5月15日14（2）围岩自稳能力差、开挖断面大、防排水要求高。本隧道为黄土隧道，围岩自稳时间短，特别是隧道进、出口段均为浅埋，加之开挖断面大，达160m2左右，且郑州端洞口暗挖段为偏压段，该段施工不当易坍塌；同时黄土受水的影响较大，施工中须重视含水量对黄土稳定性的影响，重视对施工用水的控制2023年5月15日15

（3）隧道长度长，各工序相互干扰大，对管理人员的组织协调能力要求高。本隧道全长7684m，分进、出口和三个斜井共五个工区组织施工，且斜井工区内同时向两端施工，适应本隧道开挖的CRD法和弧形导坑法各工序间相互干扰大，组织协调要求高。（4）环境保护要求高。施工中须采取有效环保措施，做好对周围环境的环保工作，避免隧道弃碴流失对周围的农田、水源、植被等造成的影响。2023年5月15日162．工程重点

(1)预防坍塌。隧道进、出口处埋深浅，断面大，围岩自稳性差，开挖不当容易引起坍塌，隧道进、出口浅埋暗挖段的安全施工是本工程的一个施工重点。(2)地基处理。隧道进、出口位于新黄土段，地基处理质量要求高，进、出口新黄土段地基处理质量控制是本工程的另一个施工重点。(3)远望沟处理。隧道轴线与远望沟斜交，在沟心处浅埋，需要在洞身施工前处理洞顶部分，处理效果影响隧道洞身的施工。2023年5月15日17四、施工方案2023年5月15日181、确定隧道开挖方法并绘制工序展开图；2、确定隧道采用的支护类型；3、确定隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩合理的进尺；4、确定隧道采用了哪些机械设备2023年5月15日19

隧道施工遵循“短开挖、早封闭、严治水、快支护、紧衬砌”的原则稳步推进，采用大型机械按无轨运输非爆破方式施工组织施工。2023年5月15日201.开挖

正洞洞口浅埋段在拱部120°范围内设φ108mm超前管棚预支护下采用CRD法开挖，循环进尺为0.6m，尽量采用人工开挖。管棚参数：管棚采用热扎无缝钢管制作，壁厚6mm，每根长L-20m，环向间距50cm，外插角3～5°，钢管内充填M20水泥砂浆。洞身Ⅴ级围岩段在拱部120°范围内设φ42mm超前小导管注浆预支护下采用CRD法施工，钢管采用外φ42mm，壁厚3.5mm的无缝钢管，钢管长度L-4.5m，环向间距40cm，外插角5°～10°，纵向搭接长度不小于1.5m，小导管内填充M20水泥砂浆。每循环开挖进尺不超过0.8m，开挖后立即施作型钢刚架、挂网、喷锚等初期支护。2023年5月15日212023年5月15日22

洞身Ⅳ级围岩段采用正台阶弧形导坑预留核心土法施工，其中仰拱以上部分采用三台阶预留核心土法开挖，每台阶高度为3.5m～4m，长度3～5m，每循环开挖进尺不超过1.2m。开挖采用风镐配合挖掘机进行，上台阶翻碴采用长臂挖掘机进行翻碴，翻至下部后采用3m3以上侧翻式装载机配合挖掘机装碴，15t自卸汽车运碴。斜井上台阶采用长臂挖掘机翻碴，下部采用R130LC-5型挖掘机装碴，12t自卸汽车运输。斜井工区内正洞开挖运碴采用15t自卸汽车。

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具体详见正洞Ⅴ、Ⅳ级围岩开挖方案示意图。正洞洞身开挖支护主要分项工程的施工程序为：上部开挖及支护→下部开挖及支护→基底检测(不合格时处理)→仰拱施工→仰拱填充→墙拱衬砌→水沟、电缆槽施工。正洞开挖出碴作业：挖掘机+风镐+多功能作业平台+3m3以上侧翻式装载机+15t自卸汽车。斜井开挖出碴作业：挖掘机+风镐+多功能作业平台+挖掘机+12t自卸汽车。2023年5月15日242023年5月15日252．锚杆施工

开挖断面成型后，由技术人员按设计对锚杆位置进行定位标记，钻孔采用煤矿螺旋钻，钻孔完毕后，进行清孔，拱部采用锚固剂人工安装，墙部人工配合压浆机注浆安装锚杆。锚杆端头安装垫板应与基面密贴。

锚杆的插入长度应与设计长度相符，安装后，不得随意敲击。并按《标准》逐根验收。2023年5月15日263.钢拱架安装

断面成型后，按设计由现场技术人员标注钢架安装位置进行人工安装，应在脚板下铺垫板以防止拱架下沉。并及时打注锁脚锚管，检查拱架与开挖断面的密贴情况，并将孔隙用砼垫块予以填塞。仰拱开挖时，应及时将仰拱拱架与拱墙快速成环，予以封闭。2023年5月15日274．喷射混凝土

喷射砼前检查开挖断面净空尺寸，满足设计要求后，即可进行喷射砼作业，采用湿喷工艺，选用TK-961湿喷机施工。聚丙烯微纤维的掺量按照设计要求1.2kg/m3进行。湿喷机的工作风压控制在0.3～0.5Mpa范围内。严格控制好喷嘴与受喷面的距离和角度。喷嘴与受喷面垂直，有钢筋时角度适当放偏30°左右，喷嘴与受喷面距离控制在1.0～1.2m范围内。喷射顺序自下而上，料束呈旋转轨迹运动，一圈压半圈，纵向按“S”形运动。针对黄土地段喷射混凝土脱落现象。喷射前用高压风清除表面松土和拱墙处的浮土，采用分层喷射，先喷2cm厚砂浆，再进行第一层喷射混凝土，厚度不大于10cm，后一层喷射应在前一层初凝后进行。2023年5月15日28

埋设钢筋头做为控制喷射混凝土厚度的标志，分层喷射混凝土达到设计要求。洞外喷射砼采用自动计量设备拌合、6m3砼罐车运输，现场检查混凝土的初凝时间、终凝时间和坍落度损失情况，及时调整，确保喷射混凝土的施工质量。2023年5月15日295.防水板挂设

隧道一般地段拱墙铺设EVA防水板，防水板厚度1.5mm，土工布重量≥400g/m2，二次衬砌采用防水混凝土，其抗渗等级不小于P8。防水板采用人工多功能平台作业。铺设防水板前先铺设短纤土工无纺布；用水泥钉和防水板相匹配套的圆垫片将无纺布固定在基面上，按梅花形布置，固定间距拱顶为40cm，拱腰为60cm，边墙为70～80cm。无纺布之间采用搭接法进行连接，搭接宽度不小于10cm，搭接缝部位采用满焊进行焊接，无纺布铺设时应基面密贴，不得拉的过紧或起大包。铺设防水板时，宜采用沿环向铺设的方法并排铺设两幅防水板，根据防水板幅面大小，将防水板托起贴着喷混凝土表面由拱顶向两侧墙部铺设，松紧适度。保证防水板铺设质量。防水板之间采用双焊缝进行热熔焊接，焊接完毕后采用冲气法进行检测。

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中埋式止水带采用橡胶止水带，宽度30～35cm，采用热熔对接法连接、专用钢筋夹固定。背贴式止水带两端不透水焊接在防水板表面，焊接宽度不小于4cm，采用搭接法或对接法连接，手工焊接，防水板背后环向设置φ50mm透水盲沟，盲沟间距8～15m两侧墙脚纵向设置φ80mm透水盲沟，底端设φ50mm泄水孔连接到隧道侧沟，泄水孔间距按12m一处布设。环向施工缝处设置中埋式止水带防止地下水的渗入，纵向施工缝表面涂界面剂并设置中埋式止水带；变形缝防水采用中埋式止水带、背贴式止水带。2023年5月15日316.衬砌钢筋施工

采用洞外集中加工下料，洞内人工利用多功能作业平台焊接安装。为了确保钢筋混凝土保护层厚度不应小于50mm，在起拱线下钢筋和开挖面之间采用强制性支撑系统，限制钢筋变形。从而保证衬砌钢筋不在自重作用下下沉，造成保护层不满足要求。钢筋下料长度应进行优化设计，以保证同一截面焊接接头数量不超过50%，接头间距不小于35d。钢筋的规格、数量符合设计要求。钢筋接头采用双面焊缝搭接焊时，焊缝不小于5d；当采用单面焊缝搭接焊时，焊缝不小于10d。2023年5月15日327.衬砌混凝土施工

正洞洞身二次衬砌按照“仰拱超前、墙拱整体施工”的次序，仰拱浇筑时利用移动式栈桥维持洞内交通运输的畅通；仰拱混凝土在基底检测合格后才能施工，分段整体施工，每次施做长度一次为3m。墙、拱衬砌采用液压模板台车（12.2m）整体浇筑。二次衬砌耐久性砼采用自动计量的拌和站、搅拌输送车(8m3)运输、混凝土输送泵(HBT60)泵送入模的机械化流水作业线，以保证二次衬砌混凝土的质量。二衬混凝土强度达到8MPa以上方可脱模。辅助洞室砼衬砌采用特制模板台架、人工立钢模、泵送砼施工。

2023年5月15日33(1)混凝土的生产水泥除满足国家和铁道部行业标准外，还应符合招标文件要求。砂细度模数宜在2.6～3.2之间的河砂。不同细度模数的砂子的4.75mm、0.6mm和0.15mm筛的累计筛余量分别为0～5%、40～70%和≥95%。石子的最大公称粒径不宜超过25mm，且不应超过钢筋保护层厚度的2/3。水采用饮用水或无侵蚀性的洁净水。外掺料要求:为减少水化热的产生，施工时在砼中掺入部分粉煤灰，粉煤灰宜采用Ⅰ级标准，借以提高砼的和易性。各种外掺料进场后需抽样进行试验，并经业主及监理工程师的批准，确保其各项性能指标符合结构质量要求。2023年5月15日34(2)混凝土的搅拌混凝土搅拌采用强制式搅拌机搅拌，搅拌次序为先将砂、石、水泥加入拌和站进行拌和0.5～1.0min，再加水搅拌1.5～2.5min。外加剂最后加入。搅拌前外加剂先用拌和水进行稀释均匀，搅拌时间延长至3min。砼搅拌不仅仅使材料均匀的混合，还起到一定的塑化和提高和易性作用，对防水砼的性能影响较大，砼搅拌达到色泽一致后方可出料。(3)混凝土的运输采用8m3砼运输罐车运送砼。在运输过程中砼罐不得停止转动，确保入模砼的质量。2023年5月15日35(4)混凝土浇筑及振捣仰拱及铺底砼采用移动式栈桥配合仰拱模板整体浇筑，其混凝土均在洞口拌和站拌合，砼罐车运到现场，泵送入模，插入式振捣器捣固。浇注混凝土从仰拱中心向两侧对称进行。为防止仰拱上浮，在仰拱两侧设定位锚杆固定。仰拱每3m分成一段，利用栈桥纵梁维持洞内交通运输的畅通，栈桥强度及刚度必须满足行车荷载的要求。仰拱填充在仰拱施工完成后进行，禁止仰拱与填充混合施工。拱墙二衬砼的入模采用HBT60输送泵。模板台车就位并安设挡头板后即可进行砼的灌注。灌注砼之前，钢模板台车外表面需涂抹脱模剂，以减少脱模时的表面粘力。灌注砼时，先从台车模板最下排工作窗口对称进行灌注砼，灌注砼至砼快要平齐工作窗口时，关闭工作窗，然后从第二排工作窗口进行灌注砼，依次类推，最后于拱顶输料管处关闭阀门封顶。

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砼的振捣采用插入式捣固棒振捣。振捣时，按“快插慢拔”操作。砼分层灌注时，其层厚不超过振动棒长的1.25倍，并插入下层不小于5cm，振捣时间为10～30s。捣固棒应等距离的插入，均匀的捣实全部砼，插入点间距应小于振捣半径的1倍。前后两次捣固棒的作用范围应相互重叠，避免漏捣和过捣。振捣时严禁触及钢筋和模板2023年5月15日378.地基加固处理

（1）水泥灰土挤密桩施工用冲击碾压进行地表处理后，再采用二八灰土(水泥土)挤密桩、桩顶铺设灰土垫层进行地基加固处理。桩径0.5m，桩长10-15m采用沉管成孔，人工分层回填灰土（水泥土），机械分层夯实。水泥土挤密桩采用振动沉管法施工，打桩机械采用DZ75KS，振动沉拔桩锤。其打桩顺序采取梅花形的插打法，施工推进按先打第一排的各桩，接着向前推进隔一排打第三排的各桩，然后再退回打第二排各桩，依此类推。施工工艺流程：施工准备→布置桩位→桩机就位→开机→沉管造孔→填料→挤密成桩→关机就位。2023年5月15日38

（1）施工准备

①施工场地平整，桩机运行场地进行预压处理。

②设置桩轴线控制桩及水准基点桩，放线定桩位，并经换手复核无误。

③进行土方、成孔、夯填和挤密效果试验，确定有关施工技术参数，并对试桩进行测试承载力和挤密效果等。

（2）施工设备

①成孔设备：4t柴油打桩机，桩管直径500mm，长10-15m。

②夯实设备：提升式夯实机。

③回填设备：铁锹、量斗、铁筛、手推车等。2023年5月15日39（3）施工工艺①成孔工艺：采用锤击打桩机将与桩孔同直径钢管打入土中拔管成孔，桩管顶设桩帽，下端作成60°角度锥形活动桩尖，施工前在桩架或钢管上标出控制深度标记，以便施工中进行钢管深度观测。成孔顺序为先外排后里排，同排内间隔1-2孔进行，以免因挤压造成相邻孔缩孔或坍孔。成孔后清底夯实、夯平，夯实次数不小于8击，成孔后进行孔中心位移、垂直度、孔径、孔深检查，合格后进行下道工序施工或用盖板盖住孔口防止杂物落入。②灰土（水泥土）拌制与运输：土料选用取土场黄土，石灰选用Ⅲ级以上新鲜块灰，使用前1～2天浇水充分消解并过筛，颗粒直径小于5mm，不含未熟化生石灰块，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥。灰土（水泥土）配合比按设计要求采用厂拌，采用运输车覆盖运输。2023年5月15日40

④注意事项：灰土（水泥土）桩尽可能打一孔填一孔，打孔时采用间隔打法。孔径、回填质量等符合设计图纸和施工规范的要求，杜绝漏打和漏填。灰土要计量拌匀，干湿适度，严格控制虚铺厚度。机械夯实时落锤高度及锤击次数等严格按要求施工，以免出现夹层、松散等情况，确保桩身质量。

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（2)树根桩施工树根桩成孔采用GW-40液压地质钻机（性能参数:成孔直径300-400mm、成孔深度30-100m、功率350HP）进行成孔，钻孔时采用干钻，高压风出土及清孔。其施工工艺流程为：施工准备→布置桩位→桩机就位→成孔→吊放钢筋笼和注浆管→填灌碎石→注浆。考虑施工空间限制，钢筋笼分两段焊接采用汽吊入孔，并安放直径50mm的注浆管，之后填入5-20mm冲洗干净的碎石，然后注入M20水泥砂浆，直至翻至孔口。其打桩顺序采取梅花形的插打法，施工推进按先打第一排的各桩，接着向前推进隔一排打第三排的各桩，然后再退回打第二排各桩，依此类推。

2023年5月15日429.监控量测

黄土隧道自稳能力差。监控量测项目主要有围岩和支护状态观察、水平净空变化量测、拱顶下沉、地表下沉、隧底上鼓、锚杆轴力、土体压力及两层支护间压力、钢支撑内力及外力、支护、衬砌应力应变及裂隙量测；主要方法及工具有：观察法、地质罗盘、水平收敛计、水平仪、水准尺、水准仪、钢尺、电测锚杆测力计、拉拔器、压力盒、应变计、应力计等。量测断面布置、量测频率按照监控量测计划书执行，成立专门量测小组。及时对现场量测数据进行处理、分析，绘制时态曲线和空间关系曲线，及时反馈并用于指导施工。2023年5月15日432023年5月15日44五、进度安排1.施工进度指标

正洞开挖指标：Ⅴ级围岩洞身段在超前小导管支护下开挖；每循环进尺0.8米,循环时间960分钟，每日1.5个循环；日进尺1.2m,月进尺36m；斜井正洞主攻按照90％考虑，月进尺32m；副攻按照60%考虑，月进尺22m。Ⅳ级围岩开挖每循环进尺1.20米,循环时间800分钟，每日1.8个循环；日进尺2.2m,月进尺65m；斜井正洞主攻按照90％考虑，月进尺58m；副攻按照60%考虑，月进尺39m。正洞成洞进度指标：Ⅳ级围岩62m/月、Ⅴ级围岩33m/月。斜井担负的正洞成洞进度指标：Ⅳ级围岩主攻方向56m/月、Ⅳ级围岩副攻方向37m/月、Ⅴ级围岩20m/月。斜井自身的成洞进度指标：Ⅳ级围岩120m/月、Ⅴ级围岩90m/月。2023年5月15日45秦东隧道各工序施工指标表

正洞斜井项目名称围岩级别指标（m／月）项目名称围岩级别指标m／月）进、出口工区开挖、支护（大管棚/小导管）Ⅴ27/36斜井开挖、支护Ⅴ90Ⅳ65Ⅳ120进、出口工区衬砌(含仰拱、填充）Ⅴ27/361#、2#斜井铺底Ⅴ90Ⅳ65Ⅳ120斜井担负正洞开挖、支护（主攻/副攻）Ⅴ33/223#斜井衬砌（含仰拱、填充）Ⅴ90Ⅳ58/39Ⅳ120斜井担负正洞衬砌主（主攻/副攻）(含仰拱、填充）Ⅴ33/22水沟、电缆槽

450Ⅳ58/392023年5月15日462.主要分项工程工期安排

开挖及支护：2008年1月25日前；基底处理、仰拱及仰拱填充、拱墙二衬：2008年2月5日前；水沟、电缆槽：2007年6月15日～2008年2月25日；竣工自检及场地清理：2008年2月26日～2008年3月15日。2023年5月15日47六.针对性措施2023年5月15日481、洞口浅埋段及正洞下穿远望沟段防坍塌措施

（1）浅埋段加固：浅埋段覆盖层加固主要采用超前大管棚注浆预支护。施工时采用洞内管棚注浆和小导管注浆相