山岭隧道施工新技术及成功实例应用分析.pdf

“ “ “ “ 第十四篇 山岭隧道施工新技术与 成功实例分析 第一章矿山法 第一节矿山法修筑道路隧道的基本施工方法 一、 漏斗棚架法 该施工方法也称为下导坑先墙后拱法或称六部开挖法。 （一） 施工顺序 施工顺序如图 “ 所示。图中开挖用阿拉伯数字表示， 衬砌 （或其它支护结 构） 用罗马数字表示。如图 图 “ 第一章矿山法 部为开挖下导坑。导坑开挖是隧道分部开挖施工中的先导， 为了核实地质和水文 地质、 加快施工进度、 更好地组织出渣、 进料、 排烟、 排水等， 导坑开挖要超前于其它部分 的开挖。位于断面下部的导坑称为下导坑， 下导坑一般宜超前 “ 以上。在爆炸安全距 离 “ 89质量 （12） ’ 凿岩孔径 （**）3“ 。因此， 隧道开 挖过程中围岩稳定、 初期支护、 二次衬砌的安全性倍受关注， 开挖顺序和及时支护的施工 方案是成败的关键。 （一） 地质概况和支护结构 莲花山的地貌为剥蚀低山， 地形起伏较大， 相对高差达 “ 余米。山坡陡峻， 基岩直 接裸露。此山的南坡和北坡分别是五和采石场和测山采石场。该隧道线路选择从两采 石场工作面穿山而过， 隧道埋深超过 。 工程区内的地层岩性自上而下主要为 第四系坡积层， 低液限粘土， 褐黄色， 硬塑 11 第十四篇山岭隧道施工新技术与成功实例分析 状， 层厚 “ ； 燕山期花岗岩全风化带， 灰黄色， 呈土或土夹砂状， 层厚 “ ；“花 岗岩弱风化带， 灰白色， 成分主要为石英、 斜长石、 黑云母及少量角闪石， 粗粒结构， 块状 构造， 层厚 8 2;-03 本构模型模拟节理的剪切滑移等力学特性。根据方案二的施工顺序模拟洞室不同的开挖 阶段， 同时还对围岩不同的开挖阶段作了多种支护方案， 并且还作了多种支护方案的围岩 响应分析。岩石节理也可按给定变导异参数随机生成， 以资优化支护方案指导施工。 图 8 8 分析了没有喷锚支护情况下， 平行开挖左右洞室围岩的变形情况。由图 ’ 第一章矿山法 “ “可见， 全断面开挖左右洞后， 如不及时支护， 拱顶某些局部不稳定的岩块会危及 安全和稳定。由图 “ “ “56 简称 “） 又分开敞式和护盾式两类。护盾型又分单护盾和双护盾。目前使用的 主要是全断面掘进机， 悬臂式尚处在发展的初期阶段。 一般而言， 开敞式掘进机要适合于硬岩隧道的开挖。开敞式和护盾式掘进机的区别 在于开敞式掘进机在开挖中依靠撑于岩壁上的水平支撑提供设备推力和扭矩的支撑反 力， 开挖后的围岩暴露于机械四周。而护盾掘进机则可在掘进中利用尾部已安装的衬砌 , 第二章掘进机法 管片作为推进的支撑， 围岩由于有护盾防护， 在护盾长度的范围内， 不暴露。因此护盾掘 进机更适用于软岩。 单护盾掘进机适用于软岩地层以及自稳时间相对较短的地质条件较差的地层 （图 “ 。 例如在瑞士巴塞尔市的 装载机“0* 装载机401 3 0 装载机4’/ 3 0 自卸汽车4*- A 1 60BCB 自卸汽车奔驰1 160 通风机8DE2 3 F 3 * 3 -***“ 二、 秦岭终南山特长公路隧道 随着我国基建规模的扩大， 高速公路、 尤其是公路隧道随着施工技术的发展， 科学技 术的进步， 大型机械设备的引进得到了迅猛发展。长大隧道越来越多， 就我集团公司在 建项目中， 新七道梁隧道长 ’*G6， 雁门关隧道长 -*G6， 秦岭终南山隧道长 1*G6， 01 第十四篇山岭隧道施工新技术与成功实例分析 位居亚洲第一， 世界第二。长大隧道的施工进度往往制约着整条公路的建设工期。因 此， 隧道快速施工深受大家的关注， 也成为衡量一个施工企业隧道施工能力的重要标志。 我指在上场初期就致力于隧道工程掘进机械、 弃渣运输方式、 维护工程进度等一条龙的 掘进方法与手段的探索， 也总结出一些经验。 （一） 工程概况 西康高速公路项目位于陕西省境内， 是陕西省重点工程项目之一。秦岭终南山特长 公路隧道是重中之重， 它位于陕西省长安与柞水两县之间的秦岭山区， 秦岭铁路线隧 道右侧， 全长 “， 洞内路面设人字坡， 变坡点为 9 5; 铰接式自卸车运输。洞外倒运采用 489* 挖掘机装运， 东风康明斯运输。通风采用 A BC 大功率变频轴流通风机， 大直径软管， 长距离压入 式通风。 秦岭隧道自 月 日开工到 / 月 / 日， 共完成掘进 “/。其中类围岩 ， “ 类围岩 ， 分为 * 段； 类围岩 ,/， 分 , 段。类围岩日平均掘进 “，“类围岩日平 均掘进 ， 类围岩日掘进记录 /。在“、类围岩施工中， 主要采取了如下措施。 . 自制多功能简易钻孔台架代替钻孔台车 开工之初， 对钻孔台车钻孔和简易钻孔台架钻孔所需时间做了一番比较， 钻孔台车 *“ 第二章掘进机法 按 台 “ 臂考虑， 简易钻孔台架按 台风枪同时司钻考虑， 结果见表 6 .; ’*’5* 台 台 台 台 台 台 “ 4 放炮后收渣、 拖台车 弃渣场平渣 装渣 洞内出渣 洞外倒渣 **9 第二章掘进机法 机械名称型号、 规格能力单位数量备注 检测 激光断面仪 坑道收敛计 地质雷达 “ ,, （.） ’48 型变级多速轴流风机 （风量 88, 0327 356， 风压 21; 8288AB， 电机功率 , C -） ， 通风管采用8,,33 高强软管。掘进深度在 ,,,3 以内时， 采用两台 ,- 风机在洞外集中串联； ,,,3 以上时， 采用间隔串联； 经计算得知， 洞外安装 台， 洞内 ;,,3 处安装另一台效果最佳。目前， 掘进深度 ;8,3， 通风除尘效果较为理想， 放 炮 ,356 后， 掌子面工作环境良好。通风机布置分别见图 “ “;、 图 “ “0。 另外， 在铲装机上安装洒水器， 与高压水管相接， 出渣过程中自动洒水降尘。这样不 仅改善了工作环境， 更重的是保护了机械设备。按 2 个月工期计算， 如不进行洒水降 尘， 台铲装机和 台 D’E* 工程车 （洞内平均出渣车按 台计考虑） 需 , 天更换一次 82; 第二章掘进机法 滤清器， 个滤清器 “ 元， 共需滤清器更换费用 （ ’ ） “ *“ 元。 洒水降尘后， 滤清器只需 个月更换一次即可， 其费用为 （ ’ ） “ “ 元， 如抽水费用忽略不计， 可节约费用 , 元。 图 - - ./ 以内通风图 图 - - */ 以上通风图 （四） 运用先进检测技术指导施工 施工中采用坑道收敛计进行围岩量测。根据量测信息反馈， 确定初期支护、 二次衬 砌参数及最佳施作时机， 确保施工安全， 在保证工程质量的前提下， 降低工程成本。采用 激光断面仪进行断面检测， 发现超欠挖及时处理， 避免了以往二衬施工时， 因欠挖过大而 衬砌台车无法就位， 严重影响施工进度。更重要的是可以指导下一步开挖施工， 有效地 控制了超欠挖。另外， 采用地质雷达进行超前地质预报， 如发现围岩会变差， 就减少装药 量， 缩短进尺， 并提前做好加强支护准备， 防患于未然。另一方面， 通过地质雷达对已支 护或衬砌地段质量无损检测， 可以加强质量监控。 （五） 安全第一、 预防为主 始终坚持 “安全第一、 预防为主” 的原则。不管何时何事， 只要与安全有冲突， 就无条 件让步。比如四月下旬开始， 日掘进连续高产， 几乎每天可达 个循环， 进尺在 / 以 上。可是到了 日， 围岩变差， 提前进入设计类地段。考虑到施工安全， 立即停止掘 进， 进行钢支撑支护， 直至围岩变好。正因为把安全真正放在首要位置， 截止目前已掘进 . 第十四篇山岭隧道施工新技术与成功实例分析 “， 、“、类围岩交替出现， 实际围岩类别变化已达 次， 没有发生过一起塌方事 故。真正做到了安全施工。 另外， 火工品管理方面， 将炸药、 雷管分库存放； 火工品的采购、 运输由专人管理， 专 车运输。施工队领用雷管、 炸药， 先经技术干部根据现场实际需求填写火工品审批单， 经 行政领导签字审批后物资部才开票发料。当日的火工品使用及剩余经技术干部确认后， 填写火工品使用回执单， 随剩余雷管、 炸药一同上交到炸药库。通过一段时间的实践， 这 一做法值得推广。 （六） 文明施工、 重视环保 秦岭终南山属自然保护区， 在施工中， 不破坏森林， 不造成水土流失， 不捕杀野生动 物。洞内左侧墙脚部位设置了排水沟， 洞内排水通畅、 无积水； 洞外修建了沉淀池， 洞内 污水经过沉淀， 达到排放标准后才排入河道。洞内采用防烟雾力强、 防水防爆的高压钠 灯照明， 能见度大大提高。洞内施工道路用河卵石铺填、 平整、 碾压， 真正实现了 “小轿车 开进洞， 穿皮鞋走进洞” 。洞外弃渣道路、 弃渣场定期洒水， 避免了灰尘污染， 创造了良好 的施工环境。 （七） 施工后经验总结 科学的施工方案是快速掘进的基础。开工前， 一定要精读图纸、 实地详细调查， 结合 工期、 质量、 经济要求， 制订切实可行的施工方案， 施工过程中坚持 “岩变我变” 的原则。 科学地组织， 严格地管理是进度的根本保证。组织包括人员的组织、 分工和施工组 织。人员的分工要坚持公平公正的原则， 职工才不会有思想情绪， 才会积极主动； 了解职 工的缺点和长处， 才能人尽其才， 各显其能。施工组织是动态的， 组织者必须随时掌握施 工动态， 相应地做出调整。只有严格的管理， 人员的组织、 分工， 施工组织才能落实。 设备的合理配套是进度保证的关键。设备配置应遵守 “开挖能力大于施组要求能 力， 装渣能力大于钻爆能力， 运输能力大于装渣能力” 这一原则， 适当的 “大马拉小车” 。 要大力引进先进设备， 如本隧道博伊特铲装机替代装载机、 挖掘机等常规装渣方式， 就大 大缩短了装渣时间。当然， 讲究配套的合理性， 并不是一味地采用进口设备， 简易钻孔台 架替代钻孔台车就是力证。另外， 设备配置要与施工方案相结合， 适应工程特点。对于 长大隧道， 采用高质量， 故障率低， 排烟经过净化处理的工程车就很有必要。 ’ 第二章掘进机法