富含水黄土质隧道综合施工技术研究报告(编辑修改稿)

富含水黄土质隧道综合施工技术研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

根据富含水换土质围岩特性和监控量测结果把握合理的二次衬砌施工时机。 对此类地质条件，二衬应紧跟，距掌子面距离应控制在 50~60m，尽量缩短初期支护的暴露时间，必要时可进行跳衬。 一般富含水纯土质地质条件下的初期支护 7~15 天即趋于稳定，二衬应在初期支护完成后 15~20 天内完成，最晚不超过 25 天。 值得注意的是此类蜿蜒收敛稳定一段时间后仍可能发生一定的收敛变形，由于开挖后，土体内地中铁十四局集团公司 富含水黄土质隧道综合施工技术 技术研究报告 12 下水丰富，松动去渗透系数哦增大，地下水重新渗集，应力二次重分布，当初期支护支撑能力不能 承受，甚至会发生大的突变破坏，因此在初期支护第一次趋于稳定后尽快进行二衬。 （四）施工供风、供电、供水 隧道施工供风、供电、供水的组织应科学合理、既满足施工需要，又必须节约成本，制定方案前应根据隧道工程情况进行细致的计算。 ① 施工用风：洞内施工用高压风，由建立在洞外的空压机风站供应。 新树湾隧道空压机风站有 2 台 20m3 风机组成，通过φ 108mm 无缝钢管送至洞内。 ②施工用水：洞内施工用高压水，可由修建在洞口上方的高位水池的水用φ 125mm管来供应。 高压水池距离洞顶的高度不小于 50mm，水池的容量不小于 30m3,并且要进行防渗保温处理。 洞外供水路管的埋深不小于最大冻深。 ③施工用电：施工现场的用电由安装在洞口的变压器供应。 洞内的动力电采用380v 三相电，照明用 220v 交流电，在衬砌台车、开挖掌子面等人工作业区采用 36v安全电压进行照明，确保施工用电的安全。 为防止停电影响工程施工，应备用发电设备，确保施工的正常进行。 六、机具设备 序号 设备 规格 单位 数量 用途 备注 1 短臂挖机 Pc56 台 1 中槽等部位挖土 2 侧翻装载机 ZL50c 台 1 装碴 3 自卸车 东风 10t 辆 6 运碴及料具 倒运 4 拌合站 强制 4500L 台 座 砼拌合 5 拌和机 JS350 台 2 砼拌合 备用 6 砼输送泵 HB60 台 2 泵送砼 7 变压器 500KVA 台 1 调节电压 8 发电机 200KW 台 1 提供电源 备用 9 钢筋加工设备 套 4 钢筋制作 中铁十四局集团公司 富含水黄土质隧道综合施工技术 技术研究报告 13 10 型钢冷弯机 自制 台 2 弯制钢拱架 11 电焊机 135300 台 4 金属焊接 12 空压机 20m3 组 1 提供高压风 13 通风机 881 台 2 洞内通风 14 干喷机 转体式 台 3 潮喷砼 15 污水泵 LS61818 台 6 排出施工废水及渗水 16 整体钢模台新车 全液压 台 2 二次衬砌 17 防水板台车 自制 台 1 挂设防水板及附设盲管 18 自行怕焊机 可控温 台 6 防水板焊接 2台备用 19 栈桥 自制 台 2 仰拱防干扰平台 20 砼输送罐车 HDJ5250 台 3 运送砼 21 风镐 台 12 洞内人工开挖 22 风动凿岩机 YZ28 把 8 围岩凿孔 23 单液注浆泵 HFV2D 台 2 砂浆锚杆施工 24 管棚钻 机 金星 9000 台 1 管棚施工 25 双液调速注浆泵 2TGZ120/150 台 1 小导管施工 合计 台套 七、劳动力组织 序号 专业分工 人数 主要职责 管理机构 1 指挥组 3 全面管理、决策、组织、协调、指挥 2 技术攻关 4 开展技术攻关活动，对课题进行式样量测研究和总 结，制定技术方案，提出重大技术措施变更 3 技术指导与质量控制 8 编制技术交底，组织技术培训，指导现场施工，进行 质量监控和纠正，积累技术资料，做好施工记录 4 安全保证 2 实施全员安全管理，建立 岗位责任制，制定规章制度并组织落实，组织安全教育，进行安全控制 中铁十四局集团公司 富含水黄土质隧道综合施工技术 技术研究报告 14 5 党务及后勤保障 8 思想教育，劳资管理，开展劳动竞赛活动，综合治理，生活保障供应等 6 施工保障 3 物质供应，机具设备维护 7 施工计划于核算 制定工期计划，进行成本核算 施工队伍（。 人） 8 现场保证（勤杂班） 12 施工用水、用电、高压供风、洞内通风、道路与现场清理，洞内清洁，保卫值班等 9 开完与支护 75 开完作业、支护作业、构件制作等 10 出碴运输 10 装碴、运输、弃碴平整 11 仰拱铺底班 12 仰拱 铺底和洞内水沟施工 12 防水板挂设班 8 防水板挂设 13 二次衬砌班 15 二次衬砌灌注，台车移位与养护 14 砼供应班 40 砼拌制、运输供应，拌合站维修 15 修理班 8 机具设备和各种器具的维护、修理 16 其他 10 17 合计 220 八、质量控制 建立健全质量保证体系，推行 iso9000 标准，进行工程全面质量管理。 完善内部承包责任制，制定质量奖惩办法，将工程质量与个人利益挂钩。 制定创优规划，确保工程质量达到建设单位工程质量标准要求。 并根据创优规划、认真组织落实各项 措施。 在全体工作人员中，不断组织质量教育，建立工程质量终身责任制。 对灌浆工艺，工序实行技术员跟班作业，指导、监督质量的实施。 严格执行“三检制”，严格把好材料进场关、检验关、使用关，不合格材料不准验收。 应用先进技术，注重“四新”技术的应用。 实施严格、全面的施工监测，科技创新，用数据说话，动态施工控制，动态管理。 九、 安全措施 建立健全安全管理机构和安全工作规章制度。 成立强有力的领导班子，建立健全安全保证体系，领导挂帅，全员参加，安全长负责，组织实施对该项目的安全管理，保证工程安全贯 彻贯穿施工全过程。 加强安全生产教育，提高全员安全意识，明确技术标准、控制措施等事项。 根据工程特点，建立安全岗位责任制，逐级签订安全生产承包责任状，明确分工，责任到人。 中铁十四局集团公司 富含水黄土质隧道综合施工技术 技术研究报告 15 每道工序开工前，做出详细的施工方案和实施措施，报有关部门审批。 在进行技术交底的同时要进行详细的安全施工、环境保护交底。 抓好现场管理，搞好文明施工，经常保持现场管线整齐，加强用电管理。 灯明、路平、无积水。 易燃物品仓库要设专人防守，危险区要设有栏杆和标志，备齐消防器材，并能防盗。 生活区、拌合站、加工厂，要符合防洪要求。 坚持经常和定期安全检查制度，及时发现事故隐患，赌赛事故漏洞，并结合事故的规律和季节特点，重点防范，实行奖惩制度。 应用先进技术，开展科技攻关与技术创新，确保软弱。 复杂地质条件隧道优质、高效、安全施工。 做好方案论证，认真对围岩性质进行分析，明确工程地质特点，找准影响因素，制定具备针对性的技术措施，并强调抓好落实和方案的科学优化。 强化监测，把现场监控量测工作及数据和得出的结论与工程实际密切联系起来，使之切实起到指导施工的目的，同时依次为先决条件，做好技术优化。 施工前精心策划，充分领会新奥 法原理，利用先进技术对围岩开挖变形情况作出指导意义的预测，做好技术措施预警方案，准备好相应的极具和材料。 水发育与 否是关系到黄土质隧道能否安全施工的关键因素。 与岩体相比， 体强度低，变形大，自撑能力小，受水的影响强烈。 典型的富含水（饱和土）纯土质隧道，土体的稳定性极差，开挖后自稳能力极弱，对开挖控制极为不利，属于铁路隧道中最软弱、中铁十四局集团公司 富含水黄土质隧道综合施工技术 技术研究报告 16 稳定性最差的不良地层，施工难度很大。 地层内土体具强崩解性和弱膨胀性。 土体结构紧密，干时坚硬，开挖一经暴露表层土体即变松软，卸荷后有回弹松胀现象，加之水的不良 作用，松动圈逐渐变大，极易造成大的塌方事故。 黄土具自重湿陷性，遇水后会发生严重下陷，致使突然下沉，使开挖后的围岩迅速丧失自稳能力，如支护措施不能满足其变化情况，极易造成塌方。 黄土溶洞与陷穴、直切冲沟等地质病害在黄土地区较为常见，极大程度影响隧道安全掘进，可能造成基础下沉、塌方冒顶、承受偏压等危险。 “富含水黄土质隧道综合施工技术”科研项目的主要研究内容是： 通过工程事例分析饱和性黄土地质对洞室开挖控制的影响因素，确定科学合理的施工方法和先进技术的应用， 为同类地下工程施工提供技术参考。 对围岩物理力学性质进行测试，掌握实际土体的真实状态。 根据力学性质试验结果建立实际土体的力学模型。 采用数值仿真技术模拟整个隧道的施工过程，预测各个施工阶段的隧道变形、支护结构内力等，为及时采取相应的工程措施提供技术保证。 在隧道施工的同时，进行大量的监控量测，包括内控收敛变形、隧道拱顶下沉、围岩内部位移、初期支护和二次衬砌压力、支护内力等，以掌握围岩位移和支护变形的动态，指导合理安排工序，及时修改支护参数，为严重危及施工安全时分析原因、采取相应措施和施工决策提供依据，确保工程的安全性、经济性， 同时了解围岩压力的基本特征以及初期支护的作用效果，为今后类似工程积累设计和施工技术依据。 项目研究的目标是：掌握隧道土体变形破坏的基本规律，寻求适合富水土质隧道的合理开挖方式、开挖顺序和支护形式，保证隧道施工安全，同时为富水土质隧道的修建积累经验。 通过课题组全体成员的艰苦科研实践，终于圆满完成了任务，达到了既定目标。 中铁十四局集团公司 富含水黄土质隧道综合施工技术 技术研究报告 17 研究成果及其创新点主要体现在： 确定了以正三台阶为基本开挖方法的掘进方案，通过预留核心土、仰拱紧跟、施工用水控制及三位数值模拟计算、适当加大预留沉降量等技术措施，并实施了开挖控制量测技术 研究很好的指导了施工，基本摸索出了黄土的变形特征，成功的在湿陷性黄土中应用了锚喷支护技术，并根据其蠕变特性合理地把握住了初期支护、二次衬砌等施工时机，从而保证了隧道掘进安全，总结出了富含水软土隧道安全、快速、经济的施工方法。 通过新奥法施工的先进量测技术在该隧施工中的应用和回归分析计算，摸索和总结了富水黄土质洞室开挖的围岩变形、内部应力应变的基本变化规律，利用现代计算机技术建立了此类围岩开挖变形动态模拟模型，同时提出了一种基于支持向量机的隧道变形预测智能新方法对隧道开挖变形预测进行应用研究，很好的指导了 隧道安全施工和技术措施的科学完善，也为工程设计提供了参考依据。 由此所取得出的结论和认识大大丰富了国内同类围岩隧道技术资料积累和一定的理论水平进步，同时拓宽了该类隧道设计和施工的思路。 施工中应用了大量先进技术，如管棚技术和双液小导管超前支护技术、土层锚杆施工技术、悬吊法无钉孔铺设防水板技术、仰拱防干扰平台技术、潮（干）喷施工工艺、整体钢模台车衬砌工艺、新奥法施工量测新技术等等，这些先进技术在富含水（饱和土）黄土质隧道施工中得到了成功应用，确保施工安全效果显著，为类似工程方案选择提供了可靠依据。 在富 含水黄土质隧道施工中成功应用了新奥法原理，丰富了黄土隧道施工技术。 中铁十四局集团公司 富含水黄土质隧道综合施工技术 技术研究报告 18 第一章 黄土质隧道施工技术现况 第一节 国内外技术现状及说明 我国西北地区分布着大范围的黄土层，与岩体相比，土体不仅强度低，变形大，自撑能力小，工程性质差，而且受水的影响特别强烈，干的老黄土十分坚硬，一旦被水浸泡，达到饱和状态，其强度大大降低，因此在土体中修建隧道常常会发生塌方、漏水等事故，施工难度远远大于岩石隧道。 到目前为止，我国已经在土体中建成了许多隧道，包括铁路隧道、公路隧道、引水隧道等，在施工中遇到的问题很多，施工的难 易程度主要取决于土体的性质和地下水的分布。 比如西延线的九燕山隧道、洪市沟 2隧道是在第三系砂粘土和部分现代冲、洪积的更新世粘土（ Q1和 Q2黄土）中修建的，土体具有膨胀性，对隧道的防水和支护造成了相当大的困难。 宝中线有 8座隧道位于第三系砂粘土中，多采用上导坑先拱后墙法施工，下部断面采用拉中槽施工，施工中均发现有裂隙水存在，有水部位在导坑开挖，尤其是拱部扩大时，均发生了大小不等的塌方，已成拱地段，有的拱腰出现裂缝，部分裂缝出现错台，严重处有斜裂，裂缝并有延伸和发展的趋势。 西兰公路太峪隧道跨度 13m，在中更 新统（ Q2）老黄土中开挖，土质坚硬致密，无湿陷性，强度高，稳定性好，先拱后墙分部开。