高速铁路隧道工程施工技术指南学习要点Word文件下载.docx
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9、施工过程中对环境的直接影响和潜在的影响,对各种影响因素所采取的环境保护措施。
10、隧道施工地区发生自然灾害、施工中发生紧急情况时的应急预案。
3.4.1隧道控制测量应按照《京沪高速铁路测量暂行规定》(铁建设[2003]13号)、现行《全球定位系统(GPS)铁路测量规程》(TB10054)有关技术要求进行设计、作业和检测。
控制测量完成后,应向监理工程师提交测量成果报告。
3.4.2控制测量应符合下列规定:
1、控制测量必须在确认桩点稳固、可靠后进行。
2、经纬仪、水准仪及标尺、光电测距仪、全站仪、GPS全球定位系统都应按规定周期进行检定和校正。
3、测量工作中的各项计算,均应由两组独立进行;
计算过程中应及时校核,发现问题应及时检查,找出原因。
4、利用原控制点(含中线控制点)作第2次设站观测或根据原控制点增设新点时,必须对原控制点的相邻边和水平角进行检测。
5、利用原水准点作引伸测量时,必须对其相邻的已测段高差或相邻水准点间高差进行检测;
水准基点应定期进行复测。
6、隧道洞外控制测量应在隧道进洞施工前完成。
3.4.3控制测量工作应按下列基本内容和要求进行:
4、每个洞口应测设不少于3个平面控制点(包括洞口投点及其相联系的三角点或导线点)和2个高程控制点。
3.5.4隧道施工机械配套应满足以下要求:
1、隧道施工机械配套应针对客运专线铁路隧道大断面的特点,以实现机械化均衡生产为目标,配套的生产能力应为均衡施工能力的1.2~1.5倍。
2、施工中的关键机械,如混凝土的拌和设备、运输设备、混凝土喷射机、混凝土输送泵、通风机、抽水机等必须有备用数量。
3、隧道施工应配置能确保使仰拱超前的跨越设备;
二次衬砌结构宜采用仰拱、边墙、拱部一体化施工的整体式衬砌台车。
3.6.7隧道施工准备工作完成后应向业主和监理工程师提交开工报告,报告内容除以上的单项报告外还应包括:
1、临时工程完成情况。
2、人员和机械进场情况。
3、进场工程材料的试验和检定情况。
4、有关环保设施的落实情况及环境保护方案等。
5、超前地质预测、预报
5.0.2超前地质预测、预报应参照《京沪高速铁路工程地质勘察暂行规定》(铁建设【2003】13号)、铁道部现行《铁路工程物理勘探规程》(TB10013)及国家现行《岩土工程勘察规范》(GB50021)等有关规定。
5.0.4隧道施工期地质预测、预报至少应包括以下内容:
1、断层及断层影响带的位置、规模及其性质。
2、软弱夹层的位置、规模及其性质。
3、岩溶的位置、规模及其性质。
4、不同岩性、围岩级别变化界面的位置。
5、工程地质灾害可能发生的位置和规模。
6、含水构造的位置、规模及其性质。
5.0.5超前地质预测、预报目前常用的方法有常规地质法、物理勘探法、钻探法等,施工中应该将几种预报手段综合运用,取长补短,相互补充和印证。
5.0.6常规地质法:
隧道爆破开挖后及时查看掌子面地质状况,描绘地质图。
通过与设计资料的对比,提供地质情况预报,地质素描图应归入竣工资料。
若设有平行导坑时,先行提供的地质资料对施工更有指导作用。
常规地质法适用于为近期开挖、支护提供预报(设平导时视超前正洞的长度)。
5.0.7物理勘探法:
用爆破、激振装置等手段产生弹性波或用仪器发射电磁波,对不同界面反射回的波形进行分析,预测、预报隧道前方的工程地质、水文地质情况,其占用隧道循环时间较少,主要适用于以下范围:
1、适用于对掌子面前方和周围较大范围内的地质构造、洞穴、隐伏含水体等的探测。
2、被探测对象与周围介质之间有明显的物理性质差异。
3、被探测对象具有一定的规模,且地球物理异常有足够的强度。
4、能抑制干扰,区分有用信号和干扰信号。
5.0.8物理勘探应根据探测对象的埋深、规模及其与周围介质的物性差异,选择有效的方法,工程中常用的物理勘探方法及适用范围见表5.0.8:
表5.0.8常用的物理勘探方法及适用范围
方法名称
适用范围
电法
直流电法
超前探测隧道掌子面和侧帮的含水构造。
高密度
电阻法
探测岩溶、洞穴、地质界线
电
磁
法
甚低频
1.探测隐伏断层、破碎带;
2.探测岩体接触带;
3.含水构造及地下暗河等。
地质雷达
1.探测隐伏断层、破碎带;
2.探测地下岩溶、洞穴;
3.探测地层划分。
地震波法和声波法
折射波法
1.划分隧道围岩级别;
2.测定岩体的纵波速度。
反射波法
1.划分地层界线;
2.探测隐伏断层、破碎带;
3.探测地下洞穴;
4.测定含水层分布;
隧道地震波法(TSP)
2.查找地质构造;
3.探测不良地质体的厚度和范围。
瑞雷波法
3.探测岩溶、地下洞穴。
红外线地下水
探测
1.探测局部地温异常现象;
2.判断地下脉状流、脉状含水带、隐伏含水体等所在的位置
5.0.11对富水隧道应及时探明地下水的储量及分布,探水的方法主要采用钻探法,另辅以电法、红外线法等。
6、开挖
6.1.4隧道开挖断面应以二次衬砌设计轮廓线为基准,考虑预留变形量、测量贯通误差和施工误差等因素适当放大。
1、预留变形量应符合设计规定,或根据围岩级别、隧道宽度、埋置深度、施工方法和支护情况等条件,采用工程类比法确定。
当无类比资料时可参照表6.1.4采用:
表6.1.4预留变形量(mm)
围岩级别
单线隧道
双线隧道
Ⅰ
—
Ⅳ
50~80
80~100
Ⅱ
30~50
Ⅴ
80~120
100~150
Ⅲ
20~50
Ⅵ
现场量测测定
注:
在浅埋、硬岩时取小值;
深埋、软岩时取大值。
2、测量贯通误差应符合现行《京沪高速铁路测量暂行规定》(铁建设[2003]13号)《新建铁路工程测量规范》(TB10101)的规定。
6.1.6隧道的开挖应采取一切措施保护围岩的自承能力,主要采取光面爆破、预裂爆破或非爆破的机械辅助开挖方法。
拱部宜采用光面爆破,侧壁宜采用预裂爆破,底板(仰拱)应预留光爆层进行光面爆破。
光面爆破和预裂爆破参数应通过试验确定,并根据现场爆破效果不断进行调整。
6.3.1隧道开挖应根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆炸材料等进行钻爆设计。
钻爆设计应根据爆破效果调整爆破参数。
6.3.2钻爆设计的内容应包括炮眼(掏槽眼、辅助眼、周边眼)的布置、深度、斜率和数目,爆破器材、装药量和装药结构,起爆方法和爆破顺序,钻眼机具和钻眼要求等。
钻爆设计图应包括炮眼布置图、周边眼装药结构图、钻爆参数表、主要技术经济指标及必要的说明。
6.3.4掏槽炮眼可采用直眼掏槽或斜眼掏槽。
7、支护
7.1.1隧道开挖必须配合及时支护,保证施工安全。
7.1.2喷锚支护施工中,应做好下列工作:
1、喷锚支护施工记录(见附录D)。
2、喷混凝土的强度、厚度、平整度等项检查和试验报告。
3、监控量测记录。
4、地质素描资料。
7.1.4Ⅴ、Ⅵ级围岩地段应根据地层稳定状况、渗水量大小可分别采用超前长管棚或插板配合钢拱架预支护、超前小导管(注浆)配合钢拱架预支护、超前锚杆配合钢架预支护等。
7.2.1喷射混凝土材料的进场必须进行检验,除应符合国家、铁道部现行的有关标准外,并应符合下列要求:
1、水泥:
应优先采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,强度等级不小于32.5MPa,必要时可采用特种水泥。
水泥的安定性、凝结时间均应合格。
当有抗冻、抗渗要求时,水泥强度等级不宜低于42.5MPa。
当喷射混凝土遇含有较高可溶性硫酸盐的地层或地下水地段,应按侵蚀类型和侵蚀程度采用相应的抗硫酸盐水泥。
当骨料与水泥中的碱可能发生反应时,应选用低碱水泥。
当需要喷混凝土有较高的早期强度时,可选用硫铝酸盐水泥或其它早强水泥。
7.2.4喷射混凝土强度宜采用制作试块进行抗压试验(见附录E)。
喷射混凝土拌合物的坍落度宜为8cm~13cm。
7.2.5喷射混凝土应采用湿喷工艺。
7.2.7对有涌水、渗水或潮湿的岩面喷射前应按不同情况进行处理:
1、大股涌水宜采用注浆堵水后再喷射混凝土。
2、小股水或裂隙渗漏水宜采用岩面注浆或导管引排后再喷射混凝土。
3、大面积潮湿的岩面宜采用粘结性强的混凝土,如添加外加剂、掺合料以改善混凝土的性能。
4、当岩面有较大凹处时,应先将凹处喷平。
7.2.8喷射作业应遵守下列规定:
1、喷射混凝土必须满足设计的强度、厚度及其与岩面粘结力要求。
2、喷射作业应分段分片依次进行,喷射顺序应自下而上,分段长度不宜大于6m。
3、分层喷射时,后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行,若终凝1h后再进行喷射时,应先用风水清洗喷层表面。
4、喷射混凝土的一次喷射厚度可按喷射部位和要求厚度确定,或按表7.2.8选用。
表7.2.8喷射混凝土一次喷射厚度(mm)
喷射部位
掺速凝剂(中性)
不掺速凝剂
边墙
70~100
50~70
拱部
50~60
30~40
5、初喷混凝土在开挖后及时进行,复喷应根据掌子面的地质情况和一次爆破药量分层、分时段进行喷射作业,以确保喷射混凝土的支护能力和喷层的设计厚度;
喷射混凝土终凝后3h内不得进行爆破作业。
6、喷射混凝土拌合物的停放时间不得大于30min。
7、喷嘴宜与喷射面垂直,其间距宜为1.5~2.0m;
喷嘴应连续、缓慢作横向环行移动,喷层厚度均匀。
8、喷射在岩面上的混凝土表面应无滑移下坠现象。
当表面有松动、开裂、下坠、滑移等现象时,应及时清除重喷。
9、喷射过程中应及时检查混凝土的回弹率和实际配合比。
喷射混凝土的回弹率:
侧壁不应大于15%,拱部不应大于25%。
10、喷射完成后应检查喷射混凝土与岩面粘结情况,可用锤敲击检查。
当有空鼓、脱壳时,应及时凿除,冲洗干净进行重喷,或采用压浆法充填。
7.2.10喷射混凝土的厚度应符合下列要求(附录E):
1、喷射混凝土平均厚度不应小于设计厚度。
2、喷射混凝土厚度检查点数的80%及以上大于设计厚度。
3、喷射混凝土最小厚度不小于设计厚度的2/3。
7.2.12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。
7.3.3根据地质条件、使用要求及锚固特性选择锚杆。
拱部系统锚杆均采用φ25中空锚杆;
边墙系统采用φ22砂浆锚杆,所有锚杆均应设钢垫板,垫板尺寸宜为150mm×
150mm×
6mm。
锚杆使用前,应在现场进行工艺、力学试验。
7.3.5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。
锚杆钢筋保护层在采用水泥砂浆时不小于8mm,其强度等级不应低于M20。
锚杆孔内灌注砂浆应饱满密实。
7.3.6在围岩破碎、应力较大地段,可采取增加锚杆数量、选用高强锚杆、加大锚杆长度和直径、加大钻孔直径、提高粘结材料的粘结性能等措施。
7.5.6钢架安装应符合下列要求:
1、安装前应清除底脚下的虚碴及杂物。
钢架安装允许偏差:
钢架间距、横向位置和高程与设计位置的偏差不超过±
5cm,垂直度误差为±
2°
。
2、钢架拼装可在开挖面以进行,各节钢架间以螺栓连接,连接板应密贴。
3、沿钢架外缘每隔2m应用钢楔或混凝土预制块楔紧。
4、钢架底脚应置于牢固的基础上。
钢架应尽量密贴围岩并与锚杆焊接牢固,钢架之间应按设计纵向连接。
7.5.7分部开挖法施工时,钢拱架拱脚应打设直径为22mm的锁脚锚杆,锚杆长度不小于3.5m,数量为2~4根。
下半部开挖后钢架应及时落底接长,封闭成环。
7.5.8钢架与围岩间的间隙应用喷混凝土充填密实,先喷射钢架与围岩间的空隙,再喷射钢架与钢架间的混凝土,钢架与喷混凝土形成一体,各种形式的钢架应全部被喷射混凝土覆盖,保护层厚度不得小于40mm。
9、二次衬砌
9.1.4二次衬砌的施作应符合以下要求:
1、深埋隧道二次衬砌施作一般情况下应在围岩和初期支护变形基本稳定后进行,变形基本稳定应符合:
隧道周边变形速率明显下降并趋于缓和;
或水平收敛(拱脚附近7天平均值)小于0.2mm/d、拱部下沉速度小于0.15mm/d;
或施作二次衬砌前的累计位移值,已达极限相对位移值的80%以上;
或初期支护表面裂隙(观察表)不再继续发展。
2、浅埋隧道应及早施作二次衬砌,且二次衬砌应予以加强。
3、围岩变形过大或初期支护不收敛,又难以及时补强时,可提前施作二次衬砌,以改善施工阶段结构的受力状态,此时二次衬砌应予以加强。
9.1.6模板台车的制造应满足以下要求:
1、模板台车的外轮廓在灌注混凝土后应保证隧道净空,门架结构的净空应保证洞内车辆和人员的安全通行。
2、模板台车的门架结构、支撑系统及模板的强度和刚度应满足各种荷载的组合。
3、模板台车长度宜为9~12m。
4、模板台车侧壁作业窗宜分层布置,层高不宜大于1.5m,每层宜设置4~5个窗口,其净空不宜小于45×
45cm,两端设检查孔,并设有相应的混凝土输送管支架或吊架。
5、宜采用穿行式模板台车(配两套以上的模板)
6、模板台车应考虑通风管的穿越形式。
7、模板台车应设置足够的承重螺杆支撑和径向模板螺杆支撑。
8、模板台车拱顶应在适当的位置设置混凝土的封堵装置和检查孔。
9、模板台车上安装的附着式振动器应能单独启动。
10、模板台车上应设有激光(点)接收靶。
11、双线隧道模板台车的走行轨Ⅰ、Ⅱ级围岩段,宜铺设在底板垫层(10cm厚的C25钢筋混凝土)面上;
Ⅲ~Ⅵ级围岩段,宜铺设在填充混凝土面上。
12、二次衬砌施工的顺序是仰拱超前,墙、拱整体浇筑。
标准断面应采用走向式模板台车,墙、拱整体浇筑。
边墙基础高度的设置(水平施工缝)应避开剪应力最大的截面。
9.1.7初期支护、防水层应与二次衬砌密贴,拱、墙背回填应符合下列规定:
1、隧道拱、墙背后的局部坍塌或塌落,必须回填密实,必要时回填注浆。
2、拱部范围与墙脚以上1m范围内的超挖,应用与二次衬砌同级混凝土回填。
3、隧底超挖部分应用与隧底结构同级的混凝土回填。
4、其余部位的超挖、坍塌或塌落,可视围岩稳定情况、空隙大小,采用混凝土、片石混凝土回填。
5、所有超挖部分不得用浆砌片石进行回填。
9.1.8二次衬砌混凝土施工时应符合下列要求:
1、灌筑前,应清除防水层表面灰粉并洒水润湿。
2、模板台车走行轨道的中线和轨面标高误差应不大于±
10mm,台车就位后启动微调机构,用仪器校正模板外轮廓与设计净空相吻合,并锁定台车。
3、钢筋混凝土二次衬砌地段,必须用与二次衬砌混凝土相同配合比的细石混凝土或砂浆制作垫块,确保钢筋保护层的厚度,主筋保护层尺寸应不小于30mm、迎水面主筋保护层不小于50mm。
4、采用高效减水剂时,混凝土运到场后应作坍落度检查,泵送混凝土一般以15~18cm为宜。
5、混凝土应对称、分层浇筑,分层捣固。
捣固应采用插入式振动器。
6、每二次衬砌段拱顶部位应预留2个注浆孔。
9.1.9设计为圆形断面的二次衬砌应采用模板台车全圆整体浇筑。
9.1.10二次衬砌混凝土灌注段施工接头处应采取以下措施
1、模板台车宜采用带有气囊的端模(堵头板),以防止漏浆。
2、宜加硬橡胶间隙带。
9.1.14仰拱和底板施工应符合下列要求:
1、施工前,应将隧底虚碴、杂物、泥浆、积水等清除干净,并用高压风将隧底吹洗干净,超挖应采用同级混凝土回填。
2、仰拱应超前拱墙衬砌,其超前距离宜保持3倍以上二次衬砌循环作业长度。
3、底板、仰拱的整体浇筑应采用防干扰作业平台、型钢栈桥或组合梁栈桥、针梁式台架等架空设施以保证作业空间;
仰拱成型采用浮放模板支架。
4、仰拱、底板混凝土应整体浇筑,一次成型。
5、填充混凝土应在仰拱混凝土终凝后浇筑,填充混凝土浇筑至横向排水管铺设底面,双线隧道中心排水管的沟槽和检查井应同时立模浇注。
6、仰拱施工缝和变形缝应作防水处理。
7、膨胀岩性地段,开挖后应及时施作仰拱。
8、仰拱有填充混凝土强度达到5MPa后允许行人通行,填充混凝土强度达到设计强度的100%后允许车辆通行。
9.2.2二次衬砌混凝土配合比应满足以下要求:
1、混凝土应根据强度等级、耐久性等要求和原材料品质以及施工工艺等进行配合比设计。
混凝土配合比应通过计算、试配、调整后确定。
配制的混凝土拌合物应满足施工要求,配制成的混凝土应满足设计强度、耐久性等的质量要求。
当设计对混凝土的耐久性指标无具体要求时,应按表9.2.2-1~4确定(环境类别及作用等级见附录F)。
1)碳化环境下混凝土的电通量应满足表9.2.2-1的要求。
表9.2.2-1碳化环境下混凝土的电通量
强度等级
<
C30
C30~C45
电通量(56d),C
2000
1500
设计基准年限100年
2)氯盐环境下钢筋混凝土结构,混凝土的电通量应满足表9.2.2-2要求。
表9.2.2-2氯盐环境下混凝土的电通量
作用等级
L1
L2、L3
1000
800
3)化学侵蚀环境下的混凝土结构,混凝土的电通量应满足表9.2.2-3的要求。
表9.2.2-3化学侵蚀环境下混凝土的电通量
H1
H2、H3、H4
2、混凝土中的碱含量应符合设计要求。
设计无具体要求的,当骨料的碱—硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.10%~0.20%时,混凝土的碱含量应满足表9.2.2-5的规定;
10、监控量测
10.0.1监控量测工作必须紧接开挖、支护作业,按设计要求进行布点和监测,并根据现场情况及时进行调整量测的项目和内容。
量测数据应及时分析处理,并与工程类比法相结合,及时调整支护参数或施工决策。
10.0.2监控量测应作为施工组织设计一个重要组成部分,为施工管理及时提供以下信息:
1、围岩稳定性和支护、二次衬砌可靠性的信息。
2、二次衬砌合理的施作时间(具体规定见本指南第9.1.4条)。
3、为施工中调整围岩级别、修改支护系统设计和变更施工方法提供依据(铁路隧道的围岩分级判定可按附录G)。
开工前应根据隧道规模、地形、地质条件、支护类型和参数、施工方法等,进行监控量测设计。
该设计应包括:
量测项目、量测仪器、测点布置、量测频率、数据处理及量测人员组织等。
10.0.3隧道监控量测的项目应根据工程特点、规模大小和设计要求综合选定。
量测项目可分为必测项目和选测项目两大类(见表10.0.3—1~2)。
必测项目在采用喷锚构筑法施工时必须进行;
选测项目应根据工程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其它特殊要求,有选择地进行。
表10.0.3—1监控量测必测项目
序号
监测项目
测试方法和仪表
测试精度
备注
1
洞内、外观察
现场观察、地质罗盘
2
二次衬砌前净空变化
隧道净空变化测定仪
(收敛计、隧道激光断面仪、全站仪)
0.1mm
全站仪采用非接触观测法
3
拱顶下沉
水准测量的方法,水准仪、钢尺
1mm
一般进行水平收敛量测
4
地表下沉
水准测量的方法,水准仪、塔尺
浅埋隧道必测(H0≤2b)
5
二次衬砌后
净空变化
隧道净空变化测定仪(收敛计)
0.01mm
6
沉降缝两侧底板不均匀沉降
三等水准测量
沉降缝两侧底板(或仰拱填充层面)沉降
7
洞口段与路基过渡段不均匀沉降观测
洞口底板(或仰拱填充层面)与洞口过渡段的沉降
H0—隧道埋深;
b—隧道最大开挖宽度。
表10.0.3—2监控量测选测项目
H0>2b时
隧底隆起
围岩内部位移
多点位移计
围岩压力
压力盒
0.001MPa
二次衬砌接触压力
钢架受力
钢筋计
0.1MPa
喷混凝土受力
混凝土应变计
10με
8
锚杆杆体应力
9
二次衬砌内应力
10
爆破振动观测
爆破振动记录仪爆破振动记录仪
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