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1、兰渝铁路LYS-X标XXX隧道软岩隧道快速施工工艺1. 软岩隧道快速施工推广的意义为总结我局软岩隧道建设多年来的实践经验，进一步规范软岩隧道施工的各项工序操作，提高施工管理水平和生产效率，实现软岩隧道标准化快速施工，在现行标准、规范的基础上，结合大量现场施工经验，特编写本标准化模块，以期更好地为软岩隧道标准化快速施工服务。2. 工程概况1）新建XX至XX铁路XX（不含）至XX段（不含）XXX-X标XXX隧道，位于XX省XX市，起于X县（XXX镇）止于X县（XX镇）线路基本呈北向南走向。该隧道设计为两座单线，为全线第二长隧道，也是全线控制性重点工程之一。起止里程为DKXXX+XXXDKXXX+X
2、XX(右线隧道DyKXXX+XXXDyKXXX+XXX),全线长XXXXXX m（右线长XXXXXXm）。XXX隧道为双洞单线，正洞开挖面积为80.77m2，采用上下台阶法开挖，上台阶长度46米，台阶高度45米。2）软岩隧道开挖施工目前主要有台阶法、台阶分部开挖法、导坑法等。台阶法是我国最常用的软弱围岩隧道开挖方法，是全断面开挖方法的一种改进，一般是将设计断面分上半断面和下半断面两次开挖成型，适用于级围岩的单双线铁路隧道开挖，其施工要求如下：(1)上下台阶之间的距离，应能满足机具正常作业，并减少翻碴工作量。(2)当顶部围岩破碎，施工支护需紧跟时，可适当延长台阶长度，减少施工干扰。(3)台阶不宜
3、多分层，装碴机械应紧跟开挖面，以减少扒碴距离。台阶法开挖施工主要包括超前支护、上台阶开挖、上部立拱喷锚、下台阶开挖、边墙喷锚、仰拱开挖、仰拱初支、仰拱灌注和拱墙衬砌等工序。流程如图2-1所示。图2-1 软岩隧道台阶法施工工序图3. 软岩隧道快速开挖步序及工艺软岩隧道采用上下台阶法进行施工，上台阶底部位置根据地质情况确定，一般情况下在起拱线及其以下位置。台阶高度控制在3.54.5m，台阶长度一般控制在56米以内，且不宜大于隧道开挖宽度的1.5倍，初支设有钢架时，开挖下台阶要左右错进，错开间距一般为1.52.0m。开挖施工时，可使上下台阶实施平行作业，实现快速化开挖施工。上断面立拱和钻掏槽眼、辅助
4、眼与下断面出碴同步进行，上断面喷浆与下半断面立拱、钻眼等工序同步进行，台阶法开挖平行作业流程见下图。响炮通风排烟找顶、扒碴测量放线、画炮眼、进台架上断面立拱、钻眼、打锚杆下部出碴下断面立拱、钻眼、打锚杆上断面喷砼下断面喷砼退台架及其他设备装药图3-1 台阶法平行作业施工工序流程图（1）响炮后通风排烟上下台阶光面爆破后，为了将爆破产生的烟尘尽快排出，隧道内进行大约1015min的独头压入式通风。通风时，每个掌子面配备一套独立的通风设备，洞口配备一台SDF(C)-NO12.5风机，通过150cm或170cm的PVC拉链式软风管与风机连接，风管出风口距掌子面30m左右，这样既能保证掌子面通风，又能保
5、证响炮时风管不受损。（2）找顶、扒碴在隧道内进行通风排烟后，安排两人进行人工找顶，其中一人找顶，一人负责安全。找顶完成后采用反铲进行扒碴，扒碴时以平整出上台阶为准，此工序大约需要1小时。（3）进台架、测量放线、画炮眼在上半断面找顶、扒碴工序完成后，通过人工指挥反铲进行台架安设。台阶结构即要稳固，又要轻便，提供一个施工操作平台，且要便于施工与吊运。XXX隧道出口使用台架共1层，其主体结构为I12工字钢或者159钢管，台架高度2.5米，长度3.0米，宽度5.0米，顶部加两个折叠网板，折叠网板宽度0.8米，折叠网板为施钻拱腰两侧周边眼提供操作平台。台阶起到架立拱架，挂设拱架、钢筋网片，施做上台阶拱顶
6、周边眼，二圈眼等作用。台架安设的同时，测工进行测量仪器架设，待台架安设完成后进行测量放样，围岩破碎，隧道架设拱架时只需控制拱架的中线以及高度，围岩整体性较好，隧道开挖无需拱架时要画出周边眼炮孔位置，测量误差控制在5cm之内。测量放线时间约为15min20min。（4）下部出碴与上断面立拱、钻眼、打锚杆同步作业为了尽可能地节省施工时间，下断面出碴与上断面立拱、钻眼、打锚杆进行同步施工作业。一个开挖班人员为1516人，负责掌子面开挖立拱，机具吊运，高压风水管线布设。下断面的出碴由运输分队负责，运输分队配备两台装载机，7台运输车，当上台阶扒碴时，运输分队准备好装载机、运输车停靠在仰拱施工完地段，上台
7、阶扒碴完毕，挖机撤离掌子面，运输设备立即进行出碴作业。2台装载机配备4名司机，7台运输车配备14名司机，在洞内三岔口断设置值班室，指挥车辆进出，司机和值班人员24小时值班。1）上半断面立拱、钻眼、打锚杆开挖班15人，立拱时由4人站在台架上，4人在台阶下，其他人准备开挖机具，搬运支护材料。上断面施工先行处理欠挖，架立拱架，挂设网片、连接筋并打设锁脚锚杆，与此同时打设上台阶超前小导管及系统锚杆，然后钻眼。上台阶高度4.5米，架立1榀拱架，进尺1.2米，该拱架由3节组成，拱脚每处打设2根锁脚锚杆，长度3.0米，由22钢筋加工而成。拱架以及纵向连接筋在洞外加工场加工，连接筋套管在加工场焊接在拱架上，套
8、管长度10cm，环向间距1.0米。套管提前焊接优点：现场便于安设，节省开挖时间，同时套管在场外焊接，可以保证施工质量。钻孔采用人工手持风钻钻孔，上台阶钻眼施工共需10人和6把风钻进行。钻孔时，需风量为20m3/h，考虑到供风站距掌子面距离，风管中间由钢管过渡到橡胶软风管，风压损耗较大，配备为两台型号为P950E160kw移动式空压机进行供风，钻孔外插角由循环进尺以及初支厚度确定。钻孔时间约为1h 1h20min。上台阶每循环钻孔个，钻孔深度1.3米，周边眼间距0.5m，周边眼与二圈眼距离0.6m，掏槽采用斜眼掏槽，掏槽眼与扩槽眼之间的间距控制在3050cm，掏槽眼间距6080cm，底板眼间距8
9、0cm左右。周边眼线装药量控制在0.15kg/m，掏槽眼线装药量控制在0.60.7kg/m，掘进眼的线装药量控制在0.40.5kg/m，底板眼线装药量控制在0.60.7kg/m，单位炸药控制在0.60.7kg/m3。2）下部出碴出碴时，每个掌子面采用一台SEM650装载机进行装碴，7台红岩运输车通过斜井把碴料运至洞外。在此工序，出碴量约42m3，大约需要1h30min，其中装满一车时间约为min。本道工序总作业时间约为1h40min。如果机械正常，下台阶出碴较快，工序完成时间以下台阶完成为准，下台阶出碴完成后即可派人到下台阶立拱，上台阶风钻手完成上台钻眼后转移至下台阶施工。（5）下断面立拱、钻
10、眼、打锚杆与上断面喷砼同步作业1）下半断面立拱、钻眼、打锚杆下台阶高度.，每循环进尺1.2米，拱架左右错进，错开12榀拱架，每榀拱架打设2根锁脚锚杆，长度3.0米，由22钢筋加工而成。，立拱时间约1小时。下台阶立拱的同时进行钻眼施工，钻孔约40个，人员及机械配备与上台阶施工相同，为同一开挖班。上台阶施工完成后，开挖班人员转移至下台阶施工，同时喷浆班人员进场，喷浆班人员人，名班长，名喷浆手，名喷浆机操作手，其余人员打杂。摆设喷浆机，喷浆盘，挂设风水管，接好喷浆管准备上台阶喷浆。开挖班下台阶施工完成后进行拆卸风钻，风水管，整理机具，为下台阶喷浆让出场地，开挖班收拾完机具后下班，下个循环由下个开挖班
11、施工。2）上断面喷砼上断面配置三台喷浆机，每个喷浆班1人，喷射C25砼，需风量为24m3/h，此时，下台阶进行开挖作业，需要配置两台型号为P950E160kw移动式空压机供风，喷射砼厚度以拱架内侧为准，保证初支面平顺，钢支撑之间部位的混凝土不得超出钢拱架内缘。上台阶喷砼时间约为1h。（6）下半断面喷砼下断面喷砼施工人员以及机械设备同上断面，喷砼时间大约40min。（7）装药下台阶喷浆完成后，通风10分钟，下台阶喷浆同时通知开挖班爆破人员人去炸药库领用炸药，其余开挖班人员准备开挖材料（拱架、连接筋、网片、锚固剂）装车。开挖班6人进行上下台阶同时装药。装药时，采用2#岩石乳化炸药，药卷直径为32，
12、周边眼装药1卷，掏槽眼装药4卷，本道工序时间约1h。（8）退台架及其它设备上台阶装药的同时进行喷浆机械的撤离，喷浆班人员人把高压风水管整理撤出掌子面，由喷浆班班长一人指挥反铲调离喷浆机。喷浆机具撤离完后喷浆班下班。值班电工人负责撤离掌子面照明设备。上下台阶装药完成后撤离台阶，由开挖班班长指挥反铲吊离台架，台架退后掌子面30米。（9）循环时间软岩隧道快速化施工循环时间大约为小时0分小时分。4. 其它工序在软岩隧道施工中，还包括仰拱、防排水和二次衬砌施工，这些工序基本都可独立于隧道开挖各工序进行，故不占用整个循环时间，但开挖与其它各工序间需要相互协调，以保证施工快速化进行。括仰拱、防排水和二次衬砌
13、施工人员属于衬砌分队，由现场领工员负责统一安排协调，领工员名，24小时轮流值班。4.1 仰拱施工仰拱施工时，仰拱与掌子面安全步距不大于40米，其施工工序为：移动仰拱栈桥就位仰拱开挖仰拱初期支护施工仰拱钢筋绑扎仰拱衬砌砼灌注仰拱填充砼灌注砼养护进入下一循环。仰拱通过栈桥进行施工，栈桥由I30b工字钢加工而成，长度12米，单幅宽度112cm，承重50T。为了保证两台出碴车在掌子面有足够的错车空间，仰拱栈桥距掌子面下台阶距离为米，每个掌子面需要配备23副栈桥。为保证仰拱与开挖的同步施工，仰拱开挖施工响炮与开挖响炮同步，仰拱出碴时为喷浆或装药时间，仰拱栈桥前移时间避开出碴时间。仰拱初支采用喷射砼，仰拱
14、拱架完成后进行初支砼施工，一次施工长度46米。仰拱初支施工完成后进行仰拱砼浇筑。4.2 防排水施工防排水施工首先根据支护断面确定施工台架高度，并根据施工需要进行台阶划分，以便于防排水施工时保证施工安全。防排水施工首先进行初支基面处理。初支基面应平整，无空鼓、裂缝、松酥，并用喷射混凝土或砂浆对基面进行找平，外露钢筋头进行切割处理，并用锤铆平，用砂浆进行摸平。拱墙每610m设1环50环向透水盲沟，在地下水丰富地段环向盲管适当进行加密，两侧边墙外侧泄水孔标高处设纵向贯通的直径80透水盲管各1道，该盲管通过三通接头与环向盲管边墙泄水孔连通，盲管外用土工布进行包裹并用扎丝捆好，盲管采用窄防水板条进行挂设
15、，挂点间距不大于50cm。防水板铺设应超前二次衬砌12个衬砌长度，形成“初期支护表面整修防水板挂设防水板质量检验二次衬砌钢筋施工钢筋检验二次衬砌施工”的流水作业线。防水板采用无钉孔铺设，即先将无纺布固定到预定位置，然后手动电热熔接器加热，使防水板焊接在固定无纺布专用热熔衬垫上。热融垫固定点拱部间距0.50.8m，边墙0.81.0m，下部11.5米，呈梅花形排列。土工布挂设两幅间搭接宽度不小于50mm，土工布挂设与喷射混凝土表面密帖，且铺设应平顺，无隆起，无褶皱。防水板固定采用热风焊枪，使防水板融化后与塑料垫圈粘结牢固，焊接应严密，无漏焊、假焊、烤焦、焊穿、外露固定点等现象。两幅防水板间接缝采用
16、爬焊机进行粘结，防水板接缝搭接宽度不小于15cm，且焊缝宽度不小于2cm，焊缝贯通，无漏焊、断焊、烤焦等现象。环向施工缝采用背贴式止水带加中埋式止水带进行。纵向施工缝采用钢边止水带加遇水膨胀止水带。背贴式止水带铺设在混凝土接缝处，并半埋入混凝土，外露部分平整顺直。中埋式止水带安装时使用钢筋卡将止水带对折成直角，并固定在端头模板上，中埋式止水带外露混凝土面居中顺直。钢边止水带安装时使用铁丝固定在仰拱钢筋上，并拉直无弯曲起伏，钢边止水带搭接长度30cm,搭接处采用铆钉进行锚固。4.3 二次衬砌施工二次衬砌施工时，二次衬砌与掌子面安全步距不大于90米。施工工艺流程见下图。台车就位台车就位安装止水带和
17、端模涂刷脱模剂泵送砼入模洒水养生脱模养生施工准备调整锁定绑扎钢筋洞外拌合运送砼进洞图4-1 施工工艺流程示意图正洞拱墙砼浇注采用自制走行式钢模板台车，台车长度为10.5m。拱顶的个灌注口设置灌注管，以便于和砼输送管连接，其余灌注口采用活动盖板，可灵活打开或关闭，既可作灌注口又可作振捣口和观察口使用。灌注口和台车联接处作加强处理，和台车的接缝要严密，确保二次衬砌成形效果，二次衬砌每组施工长度不大于10.4米，确保台车端头搭接长度，避免搭接过短造成搭接处跑模漏浆和挤坏搭接处混凝土。拱墙砼为钢筋砼，为保证砼的流动性，坍落度宜为1618cm，粗骨料采用4.7531.5mm的级配良好的碎石。砼浇注时由下
18、而上分层对称灌注，每层灌筑高度不超过40cm，采用人工插入式振捣器充分振捣。操作时要轻提轻放，以免破坏防水层和背贴式止水带。每层的浇注顺序应从砼已施工端开始，以保证砼施工缝的接缝质量和便于排气。混凝土拆模一般在15小时后进行，拆模后混凝土立即进行养护，采用专人洒水，养护时间不少于14d。二次衬砌采用防水砼，抗渗等级不得低于P8，防水等级为一级。初期支护与二次衬砌之间拱墙设EVA防水板加土工布，防水板厚度不小于1.5mm；防水板幅宽24米，土工布重量350g/m2，环向施工缝设置中埋式橡胶止水带和背贴式止水带，变形缝在地层显著变化处、明暗交界处设置，采用背贴式橡胶止水带加中埋式钢边止水带。级软岩
19、段衬砌采用C35钢筋混凝土，环向采用22钢筋，纵向采用14钢筋，箍筋采用8盘条，钢筋间距20cm，衬砌厚度45cm，衬砌与初支之间铺设350g/m2土工布和EVA防水板。5. 软岩隧道快速化施工方法总结.1 本项目的现场施工情况以及效果总结（1）本项目采用混岗架子队组织模式，实行上下台阶平行施工作业，开挖班与支护班合并，优化了资源配置，节约了时间。（2）设立循环时间奖，根据经验总结出每循环施工需要的时间，制定一个标准时间，如果该循环节约了时间，以每分钟6元计量。调动了工人积极性，减少不必要误时，达到快速施工的目的。（3）快速施工大大缩短了施工工期，节省了人工费、机械费等，提高了生产效率，从而降
20、低了施工成本。（4）级软岩每循环进尺1.2m，月施工进度约120140m，级软岩每循环进尺0.8米，月施工进度约为8090m左右。（5）该项目从开工至今未发生施工事故，由监控量测，隧道收敛变形最大为10cm，能保证隧道的施工安全。.2 我公司在以往项目的施工情况（1）2005年2007年XX客运专线为双洞单线隧道，隧道开挖面积为90m2，隧道全断面为千枚岩，变形较大，采取类似的施工组织，提前1年时间完工，进度最高纪录为160米/月。（2）2007年2009年，XXX铁路XXX隧道为单洞双线隧道，开挖面积140 m2，隧道全断面为砂岩夹泥岩，属于黄土隧道。采取类似的施工组织，最大收敛变形为15cm，进度最高纪录为155米/月。.3 该施工组织的前景 目前铁路市场扩张很快，考虑到成本，由于机械开挖投入较大，大部分隧道施工采取人工开挖，在这种情形下该施工组织方法能提高施工进度，缩短工期，保证隧道施工安全，前景广阔。
