南龙铁路第5标段隧道软弱围岩施工.doc
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1、系 别 交通系 学生姓名 学生班级 11121 专业名称 地下工程与隧道工程 指导教师 实习单位 中铁十一局集团 二一三年六月目录一、 实习单位简介11、实习单位介绍12、实习项目介绍2二、实习岗位及主要内容31、实习岗位32、实习内容3三、实习主要过程51、洞口工程施工62、超前支护洞口108mm长管棚83、暗洞施工9四、实习成果111、软弱破碎围岩(含断层破碎带)地段施工方案112、富水地段施工方案113、掘进工法124、隧道超前支护施工工艺和方法175、隧道初期支护施工工艺和方法186、防排水原则21五、实习收获和体会23参 考 文 献25致谢26A、 实习单位简介 1、实习单位介绍 中
2、国铁建十一局集团第二工程有限公司是国资委直辖的中央企业中国铁建股份公司十一局集团所属的子公司,公司具有公路工程施工总承包和市政公用工程施工总承包一级、铁路工程施工总承包贰级、房屋建筑工程施工总承包三级和桥梁、隧道、公路路基、公路路面、水工隧洞五项工程专业承包一级资质。公司实行本级、项目部(分公司、中心)、施工队三级管理模式,现有国内外施工项目42个,年施工能力在70亿元以上。公司荣获国家科技进步特等奖1项;国家建筑工程鲁班奖3项;国家优质工程奖5项;中国土木工程詹天佑奖2项;中国市政金杯示范工程奖4项。6次被中国施工企业管理协会评为“全国优秀施工企业”,18次荣获中华全国铁路总工会“火车头奖杯
3、”。获铁道部优质工程奖21项,获交通部及省级优质工程奖29项。2010年荣获 “全国质量安全信誉AAA级优秀施工企业”、“全国模范职工之家”。在湖北省,连年被评为“重合同、守信用”企业,AAA特级信用企业,多次荣获“先进基层党组织”、“最佳文明单位”、“五一劳动奖状”。在中国铁建136家综合、专业子公司中挤进20强, 排名第11位。公司相继通过了ISO9000质量管理体系标准认证、ISO14000环境管理体系标准认证、OHSMS18000职业健康安全管理体系标准认证、国家计量认证、交通部公路工程乙级检测认证,档案管理国家一级评审,拥有国家专利授权13项。南三龙高铁是杭广高铁重要组成部分,是连接
4、福建省南平、三明、龙岩三市的高速铁路。已被列入国家中长期铁路网规划中。作为国家中长期铁路网规划的杭广高速铁路南三龙段是杭州至广州高速铁路大通道的重要组成部分,形成“长三角”经海峡西岸经济区至“珠三角”最便捷的快速通道。南(平)三(明)龙(岩)高速铁路原预定在2010年动工建设。从福建省政府新闻办召开的新闻发布会上获悉,南三龙高速铁路的前期准备工作将在2009年内全部完成,为2010年工程正式开工奠定基础。 南三龙高铁是福建省“三纵六横九环”(简称369)铁路网的其中一纵。它既是杭州至广州高速铁路通道的重要组成部分,又是福建省内连接八地市铁路环线的重要组成部分,工期4年,项目工程总投资251亿。
5、2、实习项目介绍南龙铁路第5标段全长38.14公里,总投资17.88亿元。二公司担负施工的三分部主要以隧道为主,其中坪下隧道全长12168.9米,总投资6.08亿元,是南三龙铁路全线最长的隧道,更是全线头号重难点控制性工程。该隧道跨福建省三明永安市和龙岩漳平市,共设斜井2处,1号斜井长1460米、2号斜井长1949米,隧道构造极为复杂,大多数岩体为节理裂隙发育,稳定性差,岩层较破碎,岩爆严重,还有较大部分为VI类和V类围岩,安全风险高,隧道地处大陆东南沿海新华夏系构造带华南褶皱系东部,地质断层,节理密集带、侵入接触带 夹层等地质构造较复杂,隧道区地下水类型有第四系与全风化空隙潜水、基岩裂隙水和
6、构造裂隙水,谷底多发育地表径流,常年流水,雨量充沛。 二、实习岗位及主要内容1、实习岗位 实习岗位南三龙铁路坪下隧道出口现场技术员,作为一名现场技术员,施工期间会同有关人员对各部位支护定期检查。在不良地段,每班指定专人检查,当发现支护变形或损坏时,立即修整加固。严禁将支撑放在虚碴或软弱的岩石上,软弱围岩地段底面加设垫板或垫梁,并加木楔塞紧。对开挖后自稳程度很差的围岩或喷射混凝土尚未达到一定强度即趋失稳的围岩或喷锚后变形量超过设计允许值以及发生突变的围岩,采取及时加强临时支护措施。对洞内拱顶和地表布置的测点定期观测,发现洞内和地表位移值等于或大于允许位移值,以及地面或洞内出现裂缝时,必须立即通知
7、作业人员撤离现场,待制订处理措施后再施工。对喷锚地段的危石及时处理完毕,脚手架、防护栏杆、照明设施确保符合安 全要求。喷射机械定机、定人、定岗,认真执行安全操作规程,坚持交接班,并作好记录职责总结如下: 1、负责隧道各施工工序的自检及旁站,以及向监理工程师报验;2、负责隧道施工现场技术管理与指导,以施工规范为准绳、以图纸为依据,及时纠 正施工中的错误,避免造成不必要的经济损失;3、负责隧道施工内业资料的完善,包括施工日志、检验批的填写与整理,施工技术交底的编制等;4、协助监控量测技术员做好围岩量测工作,准确的掌握围岩变形情况,安全有效地控制隧道施工;5、负责隧道材料的监控,及时跟物资部门沟通;
8、6、负责施工安全与质量管理工作,对现场存在的安全质量问题督促作业队限期整改,消隧道除一切安全隐患和质量通病2、实习内容 在出校门以前,我仅仅是一名隧道专业的学生,对于自己将来所从事的工作只是有个很模糊的轮廓。由于学校和单位的安排,让我在南龙项目实地实习一年,让我受益良多,也对所从事的工作有了进一步的了解。这一年的大部分时间在我主要是在现场实地观摩和实践隧道工程的施工工作,这包括无砟轨道I型底座板以及道床板的施工,当然也不是仅仅局限在隧道施工这一方面,也对桥梁现场进行了一些初步了解,类似与桥梁桩基基础等。通过这次实习,使我对现今的高速铁路建设工作有了一个大致的了解,这里当然包括隧道的整体施工工艺
9、流程和隧道工艺技术的重、难点,也知晓在一个隧道开工前,应当熟悉设计文件、研究施工图纸,并到现场进行核对,以便进一步调查分析在整个隧道工程中的施工作业方方案、施工工艺流程中应当注意的事项以及可能出现的问题作出相应的应对措施。就比如说铁路隧道中的软弱围岩或不良地质段,就应当在施工前期进行相应了解,不良地质条件一般情况均为存在断层发育岩体破碎、含水量大。不良地质围岩自稳性差或者就没有自稳性在开挖后潜在的应力释放快、围岩失稳变形。沉降过大,收敛过大造成开挖面积不足、或者衬砌面积不足,严重者造成隧道坍塌,对工程施工产生严重的影响 ,造成严重的后果。因此,要及早做准备,以便尽可能的减少施工中存在的风险。在
10、实习中我就面对了一条软弱围岩地质条件复杂隧道,它让我觉得兴奋,因为它将是我人生中的第一次挑战,而我也将因为它的存在见证“奇迹的诞生”,即从荒山到现代化交通枢纽的转变。我也知道通过它,我可以了解更多繁杂的施工工艺与工序,也对施工中施工技术及“四有”创新科技有进一步了解含量较高。同时,清楚的知悉隧道中软弱围岩的变形与塌方的发展过程和变化规律,可以大幅度减少或者避免隧道事故的发生。三、实习主要过程2013年5月份收到公司邀请函去吉图珲项目报到,在接下来的三个月里主要负责小蛟河特大桥墩身施工。9月份应单位要求去长昆二分部做无砟轨道底座板以及道床板施工。2014年调往南三龙项目负责坪下隧道施工,1月勘察
11、隧道周围地理环境,与设计核对地质地貌。二月进行边仰坡防护,以及超前支护水平旋喷桩施工。完毕后对导向墙进行开挖支模并浇筑混凝土。三月施工洞口段管棚配合水平旋喷桩作为洞口段软弱围岩的超前支护。并开始暗洞掘进,采用四步CD法。由于四步CD工法复杂、临时支护繁琐、施工不便,在与设计院以及业主单位认可情况下。四月,将施工方案由四步CD该为三台阶七步开挖并施工。由于三台阶七步开挖施工布局太长,初期支护闭合时间太久造成沉降过大,随既在五月将简三台阶七步开挖简化为三台阶预留核心土法。仰拱并及时跟进、并施工暗洞二次衬砌。 将近一年的实习大部分时间还是负责现场施工,现将现场施工的一些工艺流程以及一年来学的一些知识
12、整理如下。 工程简介:坪下隧道地处大陆东南沿海新华夏系构造带华南褶皱系东部,地质断层,节理密集带、侵入接触带 夹层等地质构造较复杂,隧道区地下水类型有第四系与全风化空隙潜水、基岩裂隙水和构造裂隙水,谷底多发育地表径流,常年流水,雨量充沛。隧道施工方法根据工程地质、水文地质条件和机械设备等因素确定,采用钻爆法、按喷锚构筑法原理组织施工。隧道级围岩采用全断面法施工;隧道级围岩采用台阶法施工;级围岩采用三台阶法施工;级围岩采用三台阶临时仰拱、四步CD法施工。采用YT28型凿岩机与钻孔台架配合钻孔。围岩较好地段采用非电毫秒雷管起爆、光面爆破技术,严格控制超欠挖,围岩软弱地段采用微震光面爆破技术或非爆破
13、开挖,以减轻对围岩的扰动和破坏。 进口里程DK136+161.3出口里程DK139+903,全长3741.7m,其中出口段小里程353m范围内全部为Vc围岩。软弱围岩较长,洞口偏压浅埋属于重点防护工程,洞口设置定向水平旋喷桩,以及洞口长管棚。进行超前支护。洞口软弱围岩初期支护采用HW175型钢制作的拱架受力面积较I字钢以及格栅拱架更好,具有更好的承载效果。挂设钢筋网,并打入锚杆,喷射C30混凝土厚度不小于25cm。 隧道除明洞段外均采用整体式衬砌,余均采用复合式衬砌。复合式衬砌由初期支护、防水隔离层与二次衬砌组成。拱顶预留20mm的PVC注浆孔。二次衬砌拱墙不小于50cm,仰拱不小于55cm。
14、内轨顶下74cm为仰拱填充顶面厚度为210+55+25-74=206mm后附隧道衬砌断面图01隧道为高速铁路双车道,洞门均为倒切式洞门隧道设计车速:计算行车速度:250km/h隧道平、纵面设计:里程DK136+161.3-DK137+503.37上位于左偏曲线上曲线半径6004.50,隧道进口至DK137+680位于11.6%的上坡,DK137+680-DK139+903位于11.7%的上坡 。双车道线间距为4.4m时,轨道面以上面积81.37平,净宽:1.35*2m(侧沟宽度)+4.4*2=11.5m。 施工情况:在勘察现场地形并与设计地质情况核对无误后,开始施工首先施工洞口工程1、洞口工程
15、施工: 截水天沟:在隧道进出口洞顶仰坡开挖线外5米处设置截水天沟一道,以拦截雨水,避免雨水冲刷洞门,造成危害,并用C30混凝土砌筑,厚度30厘米,厚度不小于设计尺寸,强度满足设计要求不小于30号。 边仰坡:隧道边坡指的是为保证隧道安全进洞,在洞口山体两侧(指明洞段路面两侧做成的具有一定坡度的坡面),采用机械或人工将原地表刷下一定厚度,达到设计要求的一定坡度坡面。隧道仰坡是指从隧道顶(明暗交界里程)沿掘进方向按照一定坡度开始直至地面线的坡面,一般来讲,隧道洞口上方顺着隧道线路方向的坡称为仰坡,而在洞口两侧的坡称为边坡。针对软弱围岩,全风化、强风化岩层、黏土、沙土、沙包土地带,此类地质遇水后比重增
16、大,对洞内造成较大沉降。因此降雨量较丰富地带的隧道边仰坡必须打入锚杆挂设钢筋网喷射混凝土,隔绝水,以防侵入隧道上部。洞口超前支护:洞口DK139+891-DK139+853为Vc设置38米的108mm超前管棚加洞口38米定向水平旋喷桩设计。超前支护1、水平旋喷桩坪下隧道出口上部地层具有结构松散,颗粒单一,粒径小,粘聚力低,透水性强,抗剪强度相对较低,无自稳力特点。在这种地层进行隧道施工,由于漏沙、滑沙因素极易引起支护沉降变形、坍方冒顶事故。为确保了施工安全,加快了施工进度,洞口采用定向水平旋喷桩加超前管棚对隧道开挖线以外进行预支护,形成水平旋喷帷幕体,有效地防止了开挖过程中的漏沙、滑沙,减小了
17、支护后的沉降变形。适用于富水软弱松散土层,淤泥、砂质地层等地段的拱顶预支护,在隧道暗洞开挖之前完成。首先由测量人员放线定位出来定向水平旋喷桩的位置,以内轨顶上2.12为圆心180范围的开挖轮廓线,环向桩中心距35cm桩径500mm。一环66根。在隧道两侧测量放线定出两个同一里程点,隧道轴线,并在掌子面测量标出隧道开挖轮廓线,测量定出桩位,并编好每个桩号。具体布置如图1定向水平选配桩布置完毕后采用水平定向钻机先打设精度高于5的导孔,导孔打设到设计38m长度后旋转回撤钻杆,在回撤钻杆的同时,用35MPa的压力,将配制好的水泥浆液通过钻杆喷射到土体中。水平旋喷桩超前支护参数:在隧道开挖线外30cm弧
18、线上、拱部180范围内布置水平旋喷桩。水平旋喷桩桩径50cm,环向间距35cm,每循环长度30m,前后相邻两个循环旋喷桩相互搭接5m。注浆材料:水灰比(重量比)1:1,水泥用量为成桩体积的30,注浆压力35MPa40MPa。水平旋喷桩喷射流以巨大的冲击力切削土体,强制土体颗粒与水泥浆液搅拌混合,在胶结硬化后,形成水平圆柱状水泥土固结体,即水平旋喷桩。当旋喷桩相互咬合后,便以同心圆形式在隧道拱部外侧形成封闭的水平旋喷帷幕体形成超预支护, 起到防流沙、抗滑移、防渗透的作用。水平旋喷桩通过高压的浆液对隧道开挖线以外进行预支护,形成水平旋喷帷幕体,有效地防止了开挖过程中的漏沙、滑沙,减小了支护后的沉降
19、变形。2、超前支护:洞口108mm长管棚管棚法或称伞拱法,是地下结构工程浅埋暗挖时的超前支护结构。其实质是在拟开挖的地下隧道或结构工程的衬砌拱圈隐埋弧线上,预先钻孔并安设惯性力矩较大的厚壁钢管,起临时超前支护作用,防止土层坍塌和地表下沉,以保证掘进与后续支护工艺安全运作。 坪下隧道出口DK139+891-DK139+853长度38m范围内为V级围岩,衬砌类型Vc预支护108mm长管棚,洞口长管棚为超前支护应该暗洞开挖前进行,截面尺寸为1m*1m,采用C20砼,内埋设2榀I22工字钢,导向墙施做前应先设置导向管,由测量班放出导向管位置,环向间距40cm,焊接120mm无缝管刚为导向管尺寸为1m/
20、根,并编号1-47#其中奇数孔位钢花管采用108mm无缝钢管打孔钻眼丝扣连接。在洞口1.5m范围内设置止浆段,偶数孔全部为无缝钢管不设置钻眼。施工时应先浇筑导向墙在混凝土强度达到70%以后,开始钻孔施做长管棚。先钻奇数孔每3m运用水平测斜仪测定一次倾角控制在13范围内。钻孔深度不小于38m,完毕后立即清空送入管棚并封口。待所以奇数孔钻孔送入管棚完毕后开始注浆,采用重量比为1:1的水灰的浆液,注浆压力为1.32.0MPa,完毕后开始钻偶数孔,环节与奇数孔一样,注浆压力一致。待所有管棚注浆完毕后,洞口38m长管棚施工完毕。管棚布置如图2 图2洞口管棚布置图3、暗洞施工 依据有关设计要求洞口浅埋、偏
21、压地段施工工法为四步CD法,Vc型复合式衬砌断面,临时钢架支护。四步CD法开挖时,同层左右两侧沿纵向应错开1015m,单侧开挖采用短台阶,台阶长度35m。施工工序:按编号顺序施工,B、 利用上一循环架立的钢架施作隧道主体结构超前支护。2、分台阶开挖1、2部。同时,逐步施作导坑周边的主体结构的初期支护和中隔壁临时支护,既初喷混凝土(4cm),架立隧道钢架和接长临时钢架,复喷混凝土至设计厚度后钻设径向系统锚杆。同时,1部掌子面及时喷射8cmC25混凝土封闭;台阶底部实际喷射10cmC25混凝土封闭,并设锁脚钢管L=4m,打设完成后注浆,以确保钢架基础稳定。3、分台阶开挖3、4部。除中隔壁部分临时钢
22、架已施工完毕外,其余施工步骤和上一步施工工序相同。C、 变形稳定后,拆除开挖尾部靠近二次衬砌仰拱 68m 范围内临时中隔壁钢架, 灌筑该段内V部仰拱。D、 浇筑该段内部仰拱填充。接长中隔壁临时钢架,使得钢架底支撑于仰拱填充顶面。E、 上诉步骤逐步循环。并根据监控量测结果分析,待初期支护收敛后,逐段拆除临时钢架,利用衬砌模板台车一次性灌注部二次衬砌(拱墙衬砌一次施作)。施工要素: 1、隧道施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。爆破时严格控制炮眼深度及装药量。2、每循环开挖支护进尺不应大于1榀钢架间距。F、 隧道开挖后初期支护应及时施作并封闭成环,封闭位置距离掌子面不得大于3
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