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铁路隧道施工方法工艺

一、开挖方法:

隧道施工工法根据工程地质和水文地质条件、开挖断面大小、埋深、工法转换的难易、机械设备配置及环境制约等因素综合考虑确定,施工工法主要有:

全断面法、台阶法、三台阶临时仰拱法、中隔壁(CD法、交叉中隔壁(CRD法及双侧壁导坑法。

1、全断面法:

全断面一次开挖成形。

全断面法开挖施工工艺框图(n、川级围岩)

隧道全断而施工方法示意罢

 

1,灯乂如卿甌及NULm#.韓邸:

 

hH圾虫宕*重

宁騎叉期丁址此

1、正辭眶悴斛柱附乱;

科用静扎甜.啊车西.

2、台阶法:

分上下台阶开挖。

台阶法开挖施工工艺框图(W级围岩)

隧道台阶法施工方法示意暨

 

1.水酣】匚H则朋斛开祖丄林棘亂n械歆轩爺

1.色滋対(黠岩絨醴当刊器會齡度m#K.购败r負丈护.强碱安録工;

x冑風牡密稣辯船嘗丸粘馥级牆帕,区碗艸,

3、三台阶临时仰拱法:

 

©50锁脚钢管=3

壁厚3.5!

线

©50|锁脚钢管l=3

壁厚-.5

喷8|厚空砼/

开挖界线

开挖界线

 

 

三台阶临时仰拱法施工工序断面图

示意

三台阶临时仰拱开挖施工工艺框图(W级围岩)

 

测量放线

El13-8隊道三台阶縊时仰拱法施工方法示惠图

蜩:

】,相尺寸粋均加米疋,

l.^EOF隧通猊耀片蠻圄若段掩L合

3.上令阶粘啪秫磐开腿議此粘髀嫩开盘人工手持册曙和人工啊;下含郴人工磁黠机駅锹好棒啊:

黑弭自揪车齢雌

4、中隔壁(CD法:

临时钢架

开挖界线

2)

线

开挖界线

2黴冏说l=3e

喷10,厚砼

2缎脱说Hl=3m

中隔壁(「-)法施工工序横断面

示意

 

CD法开挖施工工艺框图(W级围岩)

M%

0

O

J-K

期戈罗二坐克碍土

申星交灵HM)掘施工工序平左示惠

 

白暨交x(co)ii施工工序m示意

说明.

l本国尺寸单iM毫米记.

2柯适用于隧道浅塑v敷国岩(O>)段施匚度为皿

3.上台阶采用风错刑t当开挖困难时,呆碾敝开払人工手持凤磴;下台險采用人工刑t挖戦I配4必麺弱爆破,装豺L

5、交叉中隔壁(CRD法:

 

临时横撑

喷15r厚砼

喷15

临时横撑

隧道中线

 

 

交叉中隔壁(:

:

疋:

)法施工工序横断面

 

CR[开挖法施工工艺框图(V级围岩)

 

交叉白璧(CRD)工方法示意图

尹狡灵gm:

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U配含随.

 

6、双侧壁导坑法:

+22砂浆锚杆

接头

开挖界线

超前砂浆锚杆

超前砂浆锚杆

单元

线

单元

118横撑,C单元

118横撑,C单元

开挖界限

开挖界限

!

|

$

2

临时钢架

JJC

接头

(一)

r'—

P2

一+一

-定位系筋

锁脚钢管

+50m锁脚钢管L=3m

双侧壁导坑法施工工序横断面

 

双侧壁导坑法开挖工艺框图(V级围岩)

双啜幢导坑蛙施工方注示意图

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X

 

—衬砌类型施工方法

H级

山级

W级(深埋)

W级(浅埋)

W级

(偏压)

V级

(深埋)

全断面法

O

台阶法

O

•二

分部开挖法

三台阶临时仰拱法

O

中隔壁(CD法

O

交叉中隔壁(CRD法

O

O

双侧壁导坑法

注:

表中“•”为推荐使用,“O”为可使用,在施工中可根据实际情况选用。

为充分发挥围岩自承作用,容许围岩和初期支护有一定的变形,而将设计开挖断面作适当扩大的预留量,一般规定若下:

H级围岩35cm皿级围岩5~8cmW级围岩8~10cmV级围岩10~15cm。

二、支护:

支护包括超前支护、临时支护和初期支护。

1、超前支护包括:

超前锚杆支护、超前小导管支护、超前长管棚支护及超前预注浆加固围岩支护。

类型

主要作用

技术要求

使用条件

超前长管棚

管棚与钢架组合成预支护系统,以支撑和加固自稳能力极低的围岩,对防止软弱围岩的下沉、松弛和坍塌等有显著效果。

沿隧道拱部外缘设©89〜©108,长度不小于10m的热轧无缝钢管,管内注浆或管内增设钢筋笼,管外端支于钢架上。

V级围岩及其以下围岩地段,围岩自稳能力较差,或浅埋地段及地面有重要建筑物等。

超前小导管

可加固洞壁一定范围的围岩,也可与钢架组成小管棚系统支托围岩。

沿隧道拱部外缘设©42,长4.5m热轧无缝钢花管,管内注浆。

管外端可支于钢架上。

W、V级围岩地段

超前锚杆

拱部超前锚杆用于支托拱上部临空的围岩。

沿隧道拱部外缘设超前锚杆

W、V级围岩地段

超前预注浆

通过预注浆固结岩体,提高围岩承载力,并起到堵水效果。

通过©108~©91钻孔注浆,孔口设置孔口管,注浆加固开挖轮廓线外一定范围内岩体,并利用岩体作止浆岩盘,必要时掌子面设置混凝土止浆墙。

地下水发育的断层破碎带或可能岀现突水涌泥地段

大管棚施工工艺框图

 

钢管©108mm,厚6mm

—中至中80cm-

25#钢管©108mm,厚6mm

30#一中至中80cm

3!

41#C20砼导向墙

开挖轮廓线

Rl

20。

R1

 

内轨顶面

0.02

洞口段超前长管棚横断面布置图

0081

预留止浆段151515

T1

51

110“

钢管

10-16注浆孔

D0

O

□O

O

15、15

15

 

钢管展示图直径,壁厚以毫米

计及注明者外,其余均以厘米计。

固定环442钢管,壁厚3.5mm4022主筋

钢管连接接头示意图

洞口段超前长管棚设计图

 

I钢架中心线

导向墙工字钢架正面布置图

接头示意图

 

说明:

1、本图尺寸均以毫米计。

2、各单元由I18型钢、连接钢板焊接成型,单元间由螺栓连接,

钢架宜现场预制,钢架拱脚垫钢板,接头处焊缝应严格按照钢结构的有关要求进行,焊缝高度不小于6mm。

3、钢架各半径尺寸按中心线计算。

4、118钢架计算按V级加强加宽40cm,半径7760mm,单元长度

5.39m,单元重量129.9kg,每榀重444.07kg。

超前小导管施工工艺流程图

 

 

 

超前小导管布置图

不小于1钢花管。

42,壁厚,钢管长45

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匸匸零4卜0以空:

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钢架喷射混凝土

模筑混凝土

I-1剖面

 

©10…注浆孔

1

LL一

0H

T1■

-LL7\

rVI-

-—■—

©6加劲箍100

30

j

20

450

预留止浆段

15

15

15

钢管构造图

 

超前长管棚注浆采用水泥浆液,水灰比为1:

1(重量比),注浆

压力为0.5〜2.0MP&超前小导管注浆采用水泥浆液,水灰比为0.5

1.0(重量比),注浆压力为0.5〜1.0MP&

2、隧道的临时支护是利用喷射混凝土或型钢拱架用于临时性支护,主要用于分部开挖施工中。

3、隧道的初期支护:

衬砌形式

n

m

IV

V加

V偏

V

V加

V偏

二次衬砌

拱墙厚度(cm

35(砼)

40(砼)

45(钢筋砼)

50(钢筋砼)

55(钢筋砼)

底板/仰拱厚度(cn)

30(钢筋砼)

50(砼)

55(钢筋砼)

60(钢筋砼)

65(钢筋砼)

初期支护

C25贲射

混凝土

设置部位及设置厚

度(cn)

拱墙:

8

拱墙:

15

拱墙:

25仰拱:

10

拱墙:

25

仰拱:

25

拱墙:

25

仰拱:

25

拱墙:

28

仰拱:

28

拱墙:

28

仰拱:

28

拱墙:

28

仰拱:

28

钢筋网

钢筋规格(HPB235

/

©8

©8

©8

©8

©8

©8

©8

设置部位

/

拱部及局部拱墙

拱墙

拱墙

拱墙

拱墙

拱墙

拱墙

网格间距(cn)

/

25*25

20*20

20*20

20*20

20*20

20*20

20*20

锚杆

设置部位

局部

拱墙

拱墙

拱墙

拱墙

拱墙

「拱墙

拱墙

长度(m

2.5

3

3.5

3.5

3.5

4

4

4

间距(环

向m纵向m

1.5*1.2

1.2*1.0

1.0*1.0

1.0*1.0

1.0*1.0

1.0*0.8

1.0*0.8

1.0*0.8

钢架

规格

/

/

160格栅

I18型钢

I18型钢

180格栅

120a

型钢

I20a

型钢

设置部位

/

/

拱墙

拱墙仰拱

拱墙仰拱

拱墙仰拱

拱墙仰拱

拱墙仰拱

纵向间距(m

/

/

1

1

0.8

0.8

0.6~0.8

0.5

注:

1)、U级围岩底板下部设双层钢筋网(钢筋纵向采用©10,横向采用14,

间距20cm*20cn)

2)、初期支护拱墙喷射混凝土中掺改性聚脂纤维,掺量为1.2Kg/m3.

(1)、初期支护钢架:

1、按设计图放大样,放样时应根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割,刨边的加工余量,将主钢筋、型钢冷弯成形,要求尺寸准确,弧形圆顺。

2、格栅钢架按设计图配置加强筋与主筋焊接。

焊接时,沿钢架两边对称焊接,防止变形。

3、钢架应架设在稳固的基础上,若基础软弱,应在拱脚位置设置混凝土预制块。

4、安装拱架前,应先对架立面初喷4cm的混凝土,并打设定位筋以保证拱架安装位置准确。

5、拱架平面应垂直于隧道中线。

6、为增强钢架的整体稳定性,将钢架与定位系筋焊接在一起,

各种钢架应设纵向连接钢筋以增强钢架整体作用。

纵向连接筋按环向间距1.0m设置,八字形内侧设置。

7、采用分部开挖时,在不同分部间钢架接头处设置锁脚锚管或

锚杆,锚管采用©50热轧无缝钢管,锚杆采用22砂浆锚杆,长度

3m

8、钢架架立后应尽快施作喷射混凝土,并将钢架全部覆盖,使

钢架与混凝土共同受力,喷射混凝土应分层进行,每层厚度5〜6cm现从拱脚或墙脚向上喷射以防止上部喷射料虚掩拱脚(墙脚)而不密实,强度不够,造成拱脚(墙脚)失稳。

设置纵向连接钢筋、安设钢筋网

喷混凝土固定

V

结束

(2)、系统锚杆:

拱部系统锚杆采用带排气装置的中空注浆锚杆,边墙采用22

砂浆锚杆,锚杆用砂浆强度等级不低于M2Q所有锚杆应加设垫板,并保证注浆饱满。

垫板尺寸不小于为150mm*150mm*6m锚杆施工应在初喷混凝土后进行,以保证锚杆垫板有较平整的基面。

钻孔应

与围岩壁面或其所在部位岩层的主要结构面垂直。

 

砂浆锚杆施工工艺流程图

进行下道工序

中空注浆锚杆施工工艺流程图

(3)、钢筋网:

钢筋网应在岩面喷射一层混凝土后再铺挂,底层喷射混凝土的厚度不得小于4cm钢筋网搭接长度为1〜2格网格,采用焊接。

钢筋网的保护层厚度不得小于4cm

(4)、喷射混凝土:

1、喷射混凝土应采用湿喷工艺。

湿喷混凝土工艺流程图

头做标志。

3、喷射作业应分段分片依次进行,喷射顺序应自上而下,

分段长度不宜大于6m喷嘴宜与喷射面垂直,其间距宜为1.5

2.0m。

4、回弹料严禁使用。

5、喷射混凝土的平均厚度不得小于设计厚度,喷射混凝土的最小厚度不应小于设计厚度的2/3。

6、喷射混凝土终凝2h后,应进行湿润养护,养护时间不得小于14d。

气温低于+5C时不得喷水养护。

三、隧道防排水:

隧道的防排水设计采用“防、排、堵、截结合,因地制宜,

综合治理”的原则

隧道结构防排水施工工艺框图

检查净空及初期支护表面情况

1

害脍外露超长的钢筋、锚杆

整平凹凸不平的表面

安装环纵向透水盲管和盲沟

不合格

铺设防水板

原材料检

验和试验

衬砌台车定位

安装施工缝止水带

不合格

进入下一道工序

1、一般地段拱墙设EVA塑料防水板加土工布

初期支护①50塑料排水盲沟

.塑料防水板加土工布二次模筑衬砌

隧道左线

橡胶止水条

(纵向施工缝)

内轨顶面

流水槽宽4

①80塑料排水盲沟

间距8

v级围岩防水层布置示意图

2、施工缝的处理:

拱墙环向施工缝处设置缓膨型遇水膨胀橡胶止水条(地下水发育地段采用缓膨型遇水膨胀橡胶止水带)纵向施工缝处设置缓膨型遇水膨胀橡胶止水条,每侧一条。

1-1

卩]

H-!

隧道左线

内轨顶面

◎100弓冰管

—间距30.

线

;i

橡胶止水条

(环、纵向施工缝)

=■)!

初期支护

①50塑料排水盲沟

塑料防水板加土工布

二次模筑衬砌

环向缝橡胶止水条

二次模筑衬砌

/y./\①80塑料

排水盲沟

排水盲沟出口间距8

防排水系统断面布置示意图

(施工缝地段丿

环向施工缝防水

.,(地下水发育时)

示意

3、变形缝的处理:

变形缝处设置缓膨型遇水膨胀橡胶止水带,

拱墙变形缝处衬砌外缘与防水板结合部位以聚硫密封胶封堵,衬砌内

缘3cm范围内以聚硫密封胶封堵,以外2cm范围内设置U型镀锌钢板接水盒,其余空隙采用填缝料填塞密实。

为减少仰拱变形缝两侧沉降,仰拱部位二次衬砌内设©50双层抗剪钢筋,钢筋环向间距50cm仰拱变形缝空隙采用细缝料填塞密实。

防排水系统断面布置示意图

(变形缝地段)

4、排水系统设计:

(1)、隧道内排水采用侧沟和中心管沟的方式。

侧沟主要用于汇集地下水,并将地下水引入中心管沟,同时起到沉淀和兼顾部分排水的作用。

中心管沟主要用于排水,同时汇集道床底部积水,疏干地板下积水。

(2)、隧道中部纵向不大于30m设置一处检查井,隧道道床内的

积水通过隧道中部仰拱填充顶或底板顶通长设置的©80塑料排水盲

沟汇集后排入检查井。

n

排水管

0钢筋爬梯

13C0

25C

oQin

I二中心排水管

1ny-

.1ii■■.'I引水管

(间距30一)—

 

 

检查井平面图

铸铁盖板

内轨顶面

钢筋爬梯

、、、:

木18@300

"(间距30引水管

仰拱填充

内轨顶面

铸铁盖板

仰拱

IND

I-I剖面

 

 

中心和锂牛馬

(3)、二次衬砌拱墙背后环向设置©50塑料排水盲沟,每8m设置

一环。

纵向在洞内两侧泄水孔标高处设置©80塑料排水盲沟一道,每

8m—段,纵向盲沟与环向盲沟直接与隧道水沟连通。

排水盲沟安装示意图

(4)、土工布及防水板施工:

1、基面准备防水层铺设前,应先对隧道初期支护喷射混凝土表面进行处理,切除锚杆头和钢筋露头。

2、铺设》300g/m2土工布首先用简易作业台车将单幅无纺布固

定到预定位置,然后用专用热熔衬垫及射钉将无纺布固定在喷射混凝土上,专用热熔衬垫及射钉按梅花形布置,拱部间距0.5~0.7m,边

墙间距1.0〜1.2m。

无纺布铺设要松紧适度,使之能紧贴在喷射混凝土表面,不致因过紧被撕裂;过松影响防水板挂设。

无纺布幅间搭接

宽度大于15cm

3、铺设防水板先用简易作业台车将防水板固定到预定位置,然后用手动电热熔接器加热,使防水板焊接在固定无纺布的专用热熔衬垫上。

防水板铺设要松紧适度,使之能与无纺布充分接合并紧贴在喷射混凝土表面上。

防止过紧或过松,防水板受挤压破损或形成人为蓄

水点。

防水板间搭接缝应与变形缝、施工缝等防水薄弱环节错开

1m

以上。

4、防水板的铺设和二次衬砌混凝土的施工系交叉作业的施工距

离宜为5〜20m

5、防水板间自动热熔焊接用自动双缝热熔焊接机按照预定的温

度、速度焊接,单条焊缝的有效焊缝宽度不小于1cm焊接后两条缝间留一条空气道,用空气检测器检测焊接质量,标准是0.2MPa压力下5分钟之内不得小于0.16MPa防水板搭接宽度须大于15cm

5~~a©盖板顶面线—

OG©|[OOOOQOOO

拱脚线

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OOOO0OO0o

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盖板顶面线

防水板口土工布铺设平面展示图

(示意)

固定点土工布铺设示意图

固定点塑料防水板布铺设示意图

塑料防水板焊接示意图

四、底板、仰拱及仰拱填充:

H级围岩采用曲墙无仰拱衬砌断面形式,隧道底板设计厚度为

30cm皿〜v级围岩均采用曲墙有仰拱衬砌断面形式,仰拱填充应与仰拱分开施作。

底板、仰拱即仰拱填充混凝土应分段连续浇筑,一次成形,不留纵向施工缝。

底板及仰拱超挖部分应采用同级砼回填。

五、二次衬砌:

二次衬砌是复合式衬砌的内层结构,与外层的喷锚初期支护及围

岩共同组成完整的支护体系。

二次衬砌应在围岩及初期支护的变形基本稳定后施作,变形基本稳定应符合以下要求:

隧道周边变形速率有明显减缓趋势,拱脚水平相对净空变化速度小于0.2mm/d,拱顶相对下沉速度小于0.15mm/d。

二次衬砌采用模板台车全圆整体法施工,混凝土应对称、分层浇

筑,分层捣固。

二次衬砌混凝土抗渗等级不得低于P&

衬砌施工工艺框图

拆模、养生

六、监控量测:

1、监控量测的目的:

(1)、监控围岩变形和压力情况,验证支护衬砌的设计效果,保证围岩稳定及施工安全。

(2))提供判断围岩和支护系统基本稳定的依据,确定二衬与仰拱的施作时间。

(3)、通过对量测数据的分析处理,掌握地层稳定性变化规律,预

见事故和险情,作为调整和修正支护设计参数及施工方法的依据,提供围岩和支护衬砌最终稳定的信息。

监控量测工艺框图

2、监控量测项目:

水平相对净空变化量测、拱顶相对下沉量测、浅埋地段地表下沉

量测。

3、监控量测作业:

(1)、拱顶下沉及水平相对净空变化量测:

a、拱顶下沉及水平相对净空变化量测应在同一断面进行,并采用

相同的量测频率,如位移出现异常情况,应加大量测频率

b、测点布置图:

双侧壁导坑法测点布置示意图

c、净空变形量测断面的间距宜为10〜50m

d、量测频率:

变形速度(mm/d

量测断面距开挖工作面的距离(m

量测频率

>5

(0〜1)B

(1〜2)次/d

1〜5

(1〜2)B

1次/d

0.5〜1

(1〜2)B

1次/(2〜3d)

0.2〜0.5

(2〜5)B

1次/2d

<0.2

>5B

1次/周

注:

B表示隧道开挖宽度。

(2)、地表下沉量测:

横断面方向地表下沉量测的布点间隔应取2〜5n,在一个量测断

面内应设7〜11个测点

4、变形管理等级:

管理等级

管理位移

施工状态

I

U0

正常施工

n

Ur^3wUOW2Ur/3

加强支护

U0>2Un/3

采取特殊措施

注:

U0为实测变形值,Un允许变形值。

5、变形基本稳定应符合下列条件:

隧道周边变形速率有明显减

缓趋势,拱脚水平相对净空变化速度小于0.2mm/d,拱顶相对下沉速

度小于0.15mm/d。

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