铁路隧道施工方法工艺.docx
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铁路隧道施工方法工艺.docx
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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
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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:
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4、中隔壁(CD法:
临时钢架
开挖界线
隧
道
2)
中
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
厚
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
道
超前砂浆锚杆
超前砂浆锚杆
中
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
—r-
"J
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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
不
合
格
(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.
隧
道
中
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
n-r~!
:
Q
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■■拱脚线■
...I..I..'1.1.J、-拱八脚卩^线
O-O_O-O_ft.,0_0_0_0_0
OOOO0OO0o
ooaoctdoao<
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 出 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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- 关 键 词:
- 铁路 隧道 施工 方法 工艺