铁路隧道工程洞身开挖施工方法及工艺

铁路隧道工程洞身开挖施工方法及工艺双线隧道洞身开挖施工方法及工艺本标段何家隧道、旗山隧道，为双线隧道Ⅱ～级。Ⅱ级围岩采用全断面法施工；Ⅲ级围岩采用台阶法施工；，Ⅳ级三台阶法施工；Ⅴ级围岩采三台阶临时仰拱法、四步CD法。全断面法全断面法采用光面爆破，非电毫秒雷管起爆，全断面一次成型。全断面开挖支护作业流程为：超前地质预报→台架（车）、机具就位→全断面测量画线布眼→钻炮眼→装药爆破→清危排险→出渣→打锚杆→喷混凝土→稳定安全检查及监控量测→下一循环。全断面光面爆破施工工艺详见图2-2.3-14。全断面法施工工序见图2-2.3-15。钻孔钻孔1－全断面开挖出渣Ⅱ－初期支护Ⅲ—铺底Ⅳ－拱墙衬砌水沟电缆槽施工围岩量测2-2.3-15全断面光面爆破施工工艺框图台阶法施工Ⅲ级围岩采用台阶法开挖。台阶法施工工艺流程见图2-2.3-16；施工工序见图2-2.3-17。施工准备施工准备超前地质预报爆破设计上、下台阶测量放线下台阶钻眼装药爆破通风初喷后出渣监控量测下一循环施工初期支护上台阶钻眼上台阶断面检查和爆破效果评价下台阶断面检查和爆破效果评价图2-2.3-16台阶法施工工艺流程图台阶长度一般不超过1倍洞直径，上台阶高度根据地质情况、隧道断面大小和施工机械设备情况确定，以2～2.5m为宜。上台阶，采控制围岩和初期支护变形。下台阶在上台阶喷射混凝土达到设计强度的70%以上时开挖。当岩体不稳定时，缩短进尺和台阶长度，必要时上下台阶分成左右两部份错开开挖，并及时施做初期支护和仰拱。为了保证开挖轮廓圆顺、准确，维护围岩自身承载能力，减少对围岩的扰动，拱部及边墙采用光面爆破。采用简易工作台架、YT28风钻钻孔。上断面采用反铲挖掘机或人工扒渣至下断面，下断面由装载机装渣，采用带废气净化装置的自卸汽车运渣。模板衬砌台衬砌车。图2-2.3-17台阶法施工工艺示意图三台阶法施工Ⅳ级围岩地段采用三台阶法开挖。台阶长度一般不超过1倍洞径，上台阶高度根据地质情况、隧道断面大小和施工机械设备情况确定，以2～2.5m为宜。Ⅳ级围岩地段全断面或拱墙设置I18型钢钢架或φ22格栅钢架。采用扩大拱角或施做锁脚锚管等措施，控制围岩和初期支护变形。中下台阶在上台阶喷射混凝土达到设计强度的70%以上时开挖。当岩体不稳定时，缩短进尺和台阶长度，中台阶、下台阶采用挖掘机开挖或控制爆破开挖，中下台阶左、右边墙开挖必须交错施工。严禁两侧同时对挖。上台阶采用简易工作台架、YT28风钻钻孔；下台阶断面采用液压凿岩台车/风枪钻孔。上台阶及中台阶采用反铲挖掘机或人工扒渣至下台阶，下台阶由装载机装渣，采用带废气净化装置的自卸汽车运渣。全断面液压衬砌钢模台车衬砌。三台阶临时仰拱法施工本标段隧道正洞洞身Ⅴ级浅埋、偏压以及断层破碎带地段采用三台阶临时仰拱法。洞口段采用φ108管棚超前支护，洞身段采用φ89管棚+φ50超前小导管超前支护或φ42超前小导管超前支护。上部导坑采用人工风镐开挖或弱爆破，中、下台阶采用挖掘机开挖或控制爆破开挖，减少对围岩的扰动；各部之间的间距3～5m。各部开挖后及时封闭掌子面，喷网锚钢架联合支护作业，施作临时仰拱。拱脚、中、下台阶墙角增设锁脚锚管，初期支护及时成环。采用风动凿岩机钻孔，非电毫秒雷管微差起爆，湿喷作业。各部实行平行作业。中下台阶左、右边墙开挖必须交错施工，严禁两侧同时对挖。三个台阶平行作业，仰拱施工实行短开挖、早支护、快封闭、勤量测，及时施做钢架支护，闭合成环。加强洞内施工抽排水，防止边墙失稳。三台阶临时仰拱法施工工艺流程见图2-2.3-18，施工工序见图2-2.3-19。超前支护超前支护上台阶面开挖施作初期支护施作临时仰拱中台阶开挖施作仰拱初期支护质量检查拆除临时仰拱施作仰拱填充防水层、二次衬砌施作水沟电缆槽监控量侧施作初期支护施作临时仰拱下台阶开挖边墙仰拱初期支护图2-2.3-18三台阶临时仰拱法施工工艺流程图图2-2.3-19三台阶临时仰拱法施工工艺四步CD法施工Ⅴ级围岩采用四部CD法，在开挖施工时，各分部位掌子面之间要错开一定距离，一般为5～8m，以减少小齐头开挖相互间的影响引起地表较大沉降。施工时拱部采取超前支护，采用弱爆破开挖，以减少对围岩的扰动；各部开挖后及时封闭掌子面，喷网锚型钢钢架联合支护作业，施作临时仰拱。拱脚、下台阶墙角增设锁脚锚杆，初期支护及时成环。采用风动凿岩机钻孔，非电毫秒雷管微差起爆，喷射机械手湿喷作业。2、4号洞室开挖后仰拱紧跟。四部CD法施工工艺见图2-2.3-20、施工工序见图2-2.3-21。施工准备施工准备超前地质预报上部超前支护2号洞室导坑周边初期支护、临时支护，并施作仰拱监控量测下一循环4号洞室导坑周边初期支护、临时支护，并施施作仰拱拆除临时支护施作仰拱、二衬2号洞室开挖4号洞室开挖1号洞室导坑周边初期支护、临时支护，并设临时仰拱3号洞室导坑周边初期支护、临时支护，并设临时仰拱1号洞室开挖3号洞室开挖图2-2.3-20四步CD法施工工艺流程图单线隧道开挖方法及工艺本标段共建单线隧道3座。为保证按期完成施工任务，必须针对不同的地质、围岩，制定不同的开挖方法，实现快速施工。Ⅲ级围岩采用全断面法开挖，光面爆破；Ⅳ、Ⅴ级围岩采用台阶法开挖，三台阶临时仰拱法。出渣采用机械出渣、无轨运输。施工时及时采用物探技术对围岩地质情况进行超前探测，坚持“光面爆破、喷锚紧跟、监控量测、及时反馈和修正”的原则。积极应用隧道施工的新技术、新工艺，机械设备配套施工，形成开挖、出渣、喷锚支护与混凝土衬砌相配合的流水作业。Ⅲ级围岩施工时，加强掏槽爆破，控制周边光爆，合理进尺，控制超挖，杜绝欠挖，Ⅳ、Ⅴ级围岩坚持“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、紧衬砌、快封闭”的原则。⑴Ⅲ级围岩全断面开挖Ⅲ级围岩均采用全断面掘进，采用凿岩台车钻孔，光面爆破，根据钻孔设备及技术条件、隧道围岩状况，Ⅲ级围岩每循环钻眼深度3.5m，进尺为3.2m。Ⅲ级围岩施工工艺流程：超前地质预报→测量放线→钻孔→装药起爆→通风排烟→清危排险→出渣→初喷→锚喷支护→进入下一循环。Ⅲ级围岩施工顺序步骤图图2-2.3-22⑵Ⅳ、Ⅴ级围岩台阶法开挖，三台阶临时仰拱法。Ⅳ、Ⅴ级围岩地段采用台阶法开挖、锚喷、钢架联合支护施工方法。其施工工艺流程为：超前地质预报→开挖上台阶→初期支护拱部→开挖下台阶→初期支护边墙→完成仰拱混凝土→衬砌。施工方法：Ⅳ、Ⅴ级围岩开挖采用台阶法开挖，三台阶临时仰拱法，四步CD法，Ⅳ、Ⅴ级围岩级围岩施工顺序步骤图2-2.3-23。步骤示意图说明第一步钻眼爆破，全断面开挖，Ⅲ级围岩每循环钻眼深度3.5m，进尺为3.2m。第二步施工初期支护：先在拱墙初喷3cm厚C25混凝土；再在拱墙按1.5×1.2m间距梅花形布置打眼安装Ф22砂浆锚杆，长2.0米；锚杆施作完成后，在局部位置挂钢筋网，网格间距25×25cm；最后复喷混凝土至设计厚度7cm。第三步（此图为有仰拱段）仰拱、结构防水及二次衬砌：初期支护完成后，可根据实际情况安排施工仰拱，仰拱完成后按要求施作结构防水设施，主要是铺设无纺布、EVA防水板、横纵软式透水盲管、安装施工缝止水条，待结构防水设施安装完成后，液压衬砌台车就位进行二衬混凝土浇筑，浇筑厚度30cm。第四步仰拱填充：在二衬及仰拱完成后，且对洞内其他工序施工影响不大的情况下，及时进行仰拱填充，仰拱填充混凝土强度较低时，在其上架设移动栈桥，以便洞内掌子面的出渣车通过。第五步水沟电缆槽：待洞内其他土建工程完成后，及时施作水沟电缆槽，采用隧道全长连续施作，以利控制其线型和几何尺寸。图2-2.3-22Ⅲ级围岩施工顺序步骤图步骤示意图说明第一步钻眼爆破，台阶法开挖。围岩条件较差时先施工超前支护。首先开挖1部土石方，及时施作初期支护至设计要求，上断面每循环钻眼深度1.8m，进尺为1.5m。第二步钻眼爆破，台阶法开挖。待1部进尺5-10m后，及时开挖2部土石方，并及时施作下部初期支护至设计要求。下断面开挖距上断面掌子面保持在5-10m。第三步仰拱、结构防水及二次衬砌：初期支护完成后，可根据实际情况安排施工仰拱，仰拱完成后按要求施作结构防水设施，主要是铺设无纺布、EVA防水板、横纵软式透水盲管、安装施工缝止水条，待结构防水设施安装完成后，Ⅳ级围岩段可直接移动液压衬砌台车就位进行二衬混凝土浇筑，Ⅴ级围岩段