隧道工程施工工艺

隧道工程施工工艺简介：隧道工程施工工艺．主要内容包括：总体方案（施工原则；施工布置；总体方案）；隧道施工测量控制（地表平面控制；洞口联系测量；测量方法及措施；隧道贯通误差的调整）；洞口工程等．一、总体方案（一）施工原则采用大型施工机械配套施工，开挖出渣机械配套作业线、初期支护砼机械配套作业线与二次衬砌砼施工作业线相配合一条龙作业。软弱围岩坚持“短进尺、弱（不）爆破、快封闭、强支护、紧衬砌”的原则，开挖后仰拱及时跟上封闭成环。施工中进行超前地质预报，采用先进的量测探测技术对围岩提前做出判断，拟定相应的施工方案。（二）施工布置隧道根据施工现场场面状况，采用单向掘进，隧道进口布置一个隧道专业机械化施工队。洞内施工开挖、出渣初期支护与二次衬砌模筑砼平行作业。隧道路面待贯通后从洞口反向施工。根据地形地貌及工期要求，本隧道不设施工支洞。（三）总体方案根据磐南隧道围岩情况、及断面设计，结合本承包人现有技术装备力量和多年的隧道施工经验，确定Ⅲ类围岩采用正台阶开挖法施工，Ⅳ类采用全断面开挖法施工。隧道出渣采用侧翻装载机装车，自卸汽车运输。初期支护施作及时可靠，衬砌砼采用机械化作业，二次衬砌采用砼输送车、输送泵和全断面液压衬砌台车相配合的方案。施工过程中加强监测，及时处理分析数据，高速支护参数。开挖前做好超前地质预报、探测工作，根据围岩情况采取相应的施工方案。二、隧道施工测量控制为保证隧道贯通精度，拟定如下测量控制方案：1、地表平面控制（1）为保证洞口投点的相对精度，平面控制网根据设计提供的控制点和实地地形情况布设精密控制网，并保证洞口附近有二个或二个以上的精密控制网点。（2）地表控制网经过多次复测，复测无误后方可引线进洞的测量工作。2、洞口联系测量为保证地面控制测量精度很好地传递到洞内，采用如下洞口控制测量方案：（1）在洞口仰坡完成及洞口施工至设计标高后，在洞口埋设二个稳固的导线控制点。（2）洞口附近在基础稳定处埋设2～4个水准点，与地表水准控制网级网观测及平差计算，以便于隧道进洞水准测量。3、测量方法及措施（1）地表平面控制测量选用全站仪施测，建立四等导线控制网，并把隧道中线和横向轴线纳入控制网内以保证放样精度。（2）高程控制按四等网施测，用自动按平水准仪施测，精度至毫米。（3）洞内控制测量与地表控制测量按同等精度建网，施工中线测量使用全站仪。（4）具体要点：A、项目部测量组负责地表平面控制测量、高程控制测量和洞内引线控制测量，提供正确的进洞方位和高程点。施工队对提供的测量成果和桩以复核无误后方可使用，并负责中线、高程测量。中线测量在隧道每掘进20米，衬砌每10米时各进行一次，隧道每延伸100时建导线网稞一次。B、测量作业需按《测规》要求，原始记录齐全，测量资料整洁无误，各种计算工作必须两人独立进行，对照无误后方可进行下一步工作。C、所使用仪器，钢卷尺按规定定期送检。D、测量组需保管好各种测量桩，包桩时注明桩号，以防女士毁坏或用错桩。4、隧道贯通误差的调整（1）为保证隧道准确贯通，根据测量规则制定允许误差标准：横向允许误差±100mm，高程允许±50mm。（2）隧道测量除在测量设计中对贯通误差限差进行设计外，还应在施工测量中认真仔细，加强复核，并经常与出口联测，确保隧道施工的贯通精度。（3）当贯通误差较小时，可按原设计资料进行衬砌，并在未衬砌的100m地段内调整，消除贯通误差的影响，保证衬砌断面圆顺过渡。三、洞口工程隧道洞口各项工程应通盘考虑，妥善安排，尽快完成，为隧道洞身施工创造条件。在洞口开挖、隧道进洞之前，由于洞口地质条件相对较差，先进行仰坡加固处理及做好洞顶截水沟，再进行洞口开挖、明洞施工、洞门、挡墙、排水系统等洞门附属工程施工。在洞内施工前，先修建好洞门及洞口外墚墙，以确保洞口边仰坡的稳定。（1）洞口仰坡加固处理洞口边坡处于暂时平衡状态，为确保洞口仰坡的长期稳定和隧道洞口段的施工安全，并满足抗震要求，在隧道施工前，加强排水和植草防护。在距坡顶5米自然坡设天沟一道，平台设截水沟，天沟、截水沟采用浆砌片石，平台用浆砌片石封闭加固。浆砌片石施工人工采用挤浆法进行砌筑。在施工范围的左右两侧由人工进行横向刷顺，坡面由人工植草防护。根据现场地形及仰坡平台位置处按设计要求进行防落石护栏的施工。（2）洞口开挖隧道施工便道修至洞口附近后，近洞口侧60M范围内及两洞口中间地带，用装载机辅以挖掘机整平压实，修建供风、供水、供电设施，并用作材料存放场地和机械停放场地。隧道洞口地质条件较差，因此施工时保证洞口边仰坡的稳定是洞口安全施工的基本原则。根据洞口的实际情况，先作好防排水，按设计图和实际地形，修筑洞顶截水沟，并与原有排水系统妥善连接，使之形成完整的排水系统，防止地表水流入施工场地范围内，保持路基洞口边坡稳定、安全。洞口边、仰坡开挖施工时，按设计图放出中线和开挖边线，清除开挖面上的松渣以及其它杂物，自上而下采用挖掘机配合人工进行开挖，严禁上下垂直作业，自卸汽车运渣至弃渣场。为确保边坡的平顺和稳定，尽是避免超、欠挖和对边坡的过大扰动，如需爆破开挖，采用控制爆破，严格控制爆破参数。边仰坡开挖后，按设计要求及时进行防护。隧道工程隧道是修建在地下或水下并铺设铁路供机车动车辆通行的建筑物。根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道；为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道；为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道。这三类隧道中修建最多的是山岭隧道。隧道的勘测、设计、贯通控制测量和施工等工作。沿革自英国于1826年起在蒸汽机车牵引的铁路上开始修建长770米的泰勒山单线隧道和长2474米的维多利亚双线隧道以来，英、美、法等国相继修建了大量铁路隧道。19世纪共建成长度超过5公里的铁路隧道11座，有3座超过10公里,其中最长的为瑞士的圣哥达铁路隧道，长14998米。1892年通车的秘鲁加莱拉铁路隧道，海拔4782米，是现今世界最高的标准轨距铁路隧道。在19世纪60年代以前，修建的隧道都用人工凿孔和黑火药爆破方法施工。1861年修建穿越阿尔卑斯山脉的仙尼斯峰铁路隧道时，首次应用风动凿岩机代替人工凿孔。1867年修建美国胡萨克铁路隧道时，开始采用硝化甘油炸药代替黑火药，使隧道施工技术及速度得到进一步发展。在20世纪初期，欧洲和北美洲一些国家铁路形成铁路网，建成的5公里以上长隧道有20座，其中最长的瑞士和意大利间的辛普朗铁路隧道长19.8公里。美国长约12.5公里的新喀斯喀特铁路隧道和加拿大长约8.1公里的康诺特铁路隧道都采用中央导坑法施工。其施工平均年进度分别为4.1和4.5公里，是当时最高的施工进度。至1950年，世界铁路隧道最多的国家有意大利、日本、法国和美国。日本至20世纪70年代末共建成铁路隧道约3800座，总延长约1850公里,其中5公里以上的长隧道达60座，为世界上铁路长隧道最多的国家。1974年建成的新关门双线隧道，长18675米,为当时世界最长的海底铁路隧道。1981年建成的大清水双线隧道，长22228米,为世界最长的山岭铁路隧道。连接本州和北海道的青函海底隧道，长达53850米,为当今世界最长的海底铁路隧道。20世纪60年代以来，隧道机械化施工水平有很大提高。全断面液压凿岩台车和其他大型施工机具相继用于隧道施工。喷锚技术的发展和新奥法的应用为隧道工程开辟了新的途径。掘进机的采用彻底改变了隧道开挖的钻爆方式。盾构构造不断完善，已成为松软、含水地层修建隧道最有效的工具。中国于1887～1889年在台湾省台北至基隆窄轨铁路上修建的狮球岭隧道，是中国的第一座铁路隧道,长261米。此后，又在京汉、中东、正太等铁路修建了一些隧道。京张铁路关沟段修建的4座隧道,是用中国自己技术力量修建的第一批铁路隧道。其中最长的八达岭铁路隧道长为1091米，于1908年建成。中国在1950年以前，仅建成标准轨距铁路隧道238座,总延长89公里。自20世纪50年代以来，隧道修建数量大幅度增加，1950～1984年期间共建成标准轨距铁路隧道4247座，总延长2014.5公里，成为世界上铁路隧道最多的国家之一。中国标准轨距铁路隧道修建数量如表1[中国标准轨距铁路隧道修建数量]。此外，中国还建有窄轨距铁路隧道191座,总延长23公里。截至1984年,中国共建成5公里以上长隧道10座（表2[中国5公里以上的铁路隧道]），最长者为京原铁路的驿马岭铁路隧道，长7032米。现正在施工的京广铁路衡韶段大瑶山双线隧道，长14.3公里。中国最高的铁路隧道是青藏铁路关角铁路隧道,长4010米,海拔3690米。(见彩图[大瑶山铁路隧道施工])中国铁路隧道约有半数以上分布在川、陕、云、贵4省。成昆、襄渝两条铁路干线隧道总延长分别为342及282公里，占线路总长的比率分别为31.6％和34.3％。隧道勘测为确定隧道位置、施工方法和支护、衬砌类型等技术方案，对隧道地处范围内的地形、地质状况，以及对地下水的分布和水量等水文情况要进行勘测。在隧道勘测和开挖过程中，须了解围岩的类别。围岩是隧道开挖后对隧道稳定性有影响的周边岩体。围岩分类是依次表明周围岩石的综合强度。中国在1975年制定的铁路隧道工程技术规范中将围岩分为6类。关于岩石分类70年代以前常用泰沙基及普氏等岩石分类方法。70年代以后在国际上应用较广并为国际岩石力学学会推荐的为巴顿等各种分级系统。此外，还有日本以弹性波速为主的分类法。围岩的类别的确定，为隧道工程设计合理和施工顺利提供了依据。隧道设计包括隧道选线、纵断面设计、横断面设计、辅助坑道设计等。选线根据线路标准、地形、地质等条件选定隧道位置和长度。选线应作多种方案的比较。长隧道要考虑辅助坑道和运营通风的设置。洞口位置的选择要依据地质情况。考虑边坡和仰坡的稳定，避免塌方。纵断面设计沿隧道中线的纵向坡度要服从线路设计的限制坡度。因隧道内湿度大，轮轨间粘着系数减小，列车空气阻力增大，因此在较长隧道内纵向坡度应加以折减。纵坡形状以单坡和人字坡居多，单坡有利于争取高程，人字坡便于施工排水和出碴。为利于排水，最小纵坡一般为2‰～3‰。横断面设计隧道横断面即衬砌内轮廓，是根据不侵入隧道建筑限界而制定的。中国隧道建筑限界分为蒸汽及内燃机车牵引区段、电力机车牵引区段两种，这两种又各分为单线断面和双线断面。衬砌内轮廓一般由单心圆或三心圆形成的拱部和直边墙或曲边墙所组成。在地质松软地带另加仰拱。单线隧道轨面以上内轮廓面积约为27～32平方米，双线约为58～67平方米。在曲线地段由于外轨超高车辆倾斜等因素，断面须适当加大。电气化铁路隧道因悬挂接触网等应提高内轮廓高度。中、美、苏三国所用轮廓尺寸为：单线隧道高度约为6.6～7.0米、宽度约为4.9～5.6米；双线隧道高度约为7.2～8.0米，宽度约为8.8～10.6米。在双线铁路修建两座单线隧道时,其中线间距离须考虑地层压力分布的影响,石质隧道约为20～25米，土质隧道应适当加宽。辅助坑道设计辅助坑道有斜井、竖井、平行导坑及横洞四种。斜井是在中线附近的山上有利地点开凿的斜向正洞的坑道。斜井倾角一般在18°～27°之间，采用卷扬机提升。斜井断面一般为长方形,面积约为8～14平方米。竖井是由山顶中线附近垂直开挖的坑道，通向正洞。其平面位置可在铁路中线上或在中线的一侧（距中线约20米）。竖井断面多为圆形，内径约为4.5～6.0米。平行导坑是距隧道中线17～25米开挖的平行小坑道，以斜向通道与隧道连接，亦可作将来扩建为第二线的导洞。中国自1957年修建川黔铁路凉风垭铁路隧道采用平行导坑以来,在58座长3公里以上的隧道中约有80％修建了平行导坑。横洞是在傍山隧道靠河谷一侧地形有利之处开辟的小断面坑道。此外，隧道设计还包括洞门设计，以及开挖方法和衬砌类型的选择等。隧道贯通控制测量隧道测量是为了保证测量的中线和高程在隧道贯通面处的偏差不超出规定的限值。中线平面控制长隧道以往多用三角网，短隧道多用导线法，借以控制中线的偏差。自50年代以来，中国在1公里以上长度的隧道测量中采用导线法也能控制隧