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    隧道開挖技術

    閱讀次數:2556    時間:2009-03-29

    隧道工程施工

    7.1.1隧道工程施工特點

        隧道工程施工組織設計的編制必須從隧道工程施工的特點著手,其施工特點可歸納為:
        1.施工環境差。
        2.工作面狹窄。
        3. 工序較多,彼此干擾大。
        4.隧道所經的地層,地質條件復雜多變,在施工過程中往往需要改變施工方法。

    7.1.2隧道工程實施性施工組織設計的編制依據

        1.設計文件及變更設計文件;
        2.施工承包合同書。
        3.建設單位有關指標、條約等;
        4.有關施工會議精神或指導性施工組織設計方案及要求。

    7.1.3隧道工程實施性施工組織設計的主要內容
    7.1概述

    7.1.1隧道工程施工特點

        隧道工程施工組織設計的編制必須從隧道工程施工的特點著手,其施工特點可歸納為:
        1.施工環境差。
        2.工作面狹窄。
        3. 工序較多,彼此干擾大。
        4.隧道所經的地層,地質條件復雜多變,在施工過程中往往需要改變施工方法。

    7.1.2隧道工程實施性施工組織設計的編制依據

        1.設計文件及變更設計文件;
        2.施工承包合同書。
        3.建設單位有關指標、條約等;
        4.有關施工會議精神或指導性施工組織設計方案及要求。

    7.1.3隧道工程實施性施工組織設計的主要內容
    7.1概述

    7.1.1隧道工程施工特點

        隧道工程施工組織設計的編制必須從隧道工程施工的特點著手,其施工特點可歸納為:
        1.施工環境差。
        2.工作面狹窄。
        3. 工序較多,彼此干擾大。
        4.隧道所經的地層,地質條件復雜多變,在施工過程中往往需要改變施工方法。

    7.1.2隧道工程實施性施工組織設計的編制依據

        1.設計文件及變更設計文件;
        2.施工承包合同書。
        3.建設單位有關指標、條約等;
        4.有關施工會議精神或指導性施工組織設計方案及要求。

    7.1.3隧道工程實施性施工組織設計的主要內容

    7.1概述

    7.1.1隧道工程施工特點

        隧道工程施工組織設計的編制必須從隧道工程施工的特點著手,其施工特點可歸納為:
        1.施工環境差。
        2.工作面狹窄。
        3. 工序較多,彼此干擾大。
        4.隧道所經的地層,地質條件復雜多變,在施工過程中往往需要改變施工方法。

    7.1.2隧道工程實施性施工組織設計的編制依據

        1.設計文件及變更設計文件;
        2.施工承包合同書。
        3.建設單位有關指標、條約等;
        4.有關施工會議精神或指導性施工組織設計方案及要求。

    7.1.3隧道工程實施性施工組織設計的主要內容
    -1   隧道工程實施性施工組織設計的編制程序

        隧道工程實施性施工組織設計的編制程序如圖7-1 所示。

                         7.2 隧道施工方法的選擇

    7.2.1施工方法的選擇原則

        具體來說,一般應考慮以下幾個因素:
        1.工程的重要性(這從工程的規模,使用上的特殊要求,工期的緩急,工程的造價等

    方面體現出來)。
        2.隧道所處的工程地質和水文地質條件。這 選擇施工方法的先決條件。
        3.施工技術條件和機械裝備情況。
        4.施工單位的習慣做法。

    7.2.2施工順序安排

        施工順序安排的原則,應保證各工序間緊密配合,互不干擾為宜。開挖作業程序,應根
    據地質條件選擇的開挖方法來決定,以及只有在開挖方法(導坑類型)確定后,才能決定開
    挖順序和流水步距。地質及水文地質不良隧道,原則上應隨挖隨支撐,隨支撐隨襯砌,工序
    一個緊接一個,以免暴露時間過長,山體巖層壓力增加,造成坍塌。各工序間既不需要相距
    過遠,又必須保持工序之間的最小距離,并相互配合,以保證各工序間施工時互不干擾。導
    坑開挖應設法提前打通,以改善洞內施工條件,提高進度。隧道洞門應及時襯砌,以防洞口
    附近巖石坍塌。兩端洞外土石方工程,應配合隧道進度進行施工。

    7.2.3 常見隧道施工方法

        目前鐵路隧道施工中常用的施工方法主要是礦山法和掘進機法。
        礦山法因最早應用于礦石開挖而得名,主要 指用鉆眼爆破進行開挖。按照支護結 的
    不同,可分為傳統礦山法和新奧法
        傳統礦山法采用鉆爆開挖加鋼木 件支撐,能適應山嶺隧道的大多數地質條件,尤其在
    不便采用錨噴支護的地質條件時,用于處理坍方也很奏效。其施工程序如圖7-2所示。
        新奧法的主要設計構思 要充分發揮圍巖自身的承壓能力。其施工要點 :盡可能不破
    壞圍巖的應力分布,開挖之后立即進行一次支護,防止巖石進一步松動,然后根據需要進行
    二次支護。在施工過程中密切監測圍巖變形、應力等情況,調整支護措施,控制變形。新奧
    法的施工程序如圖7-3 所示。
        掘進機法包括隧道掘進機法和盾 法。
        隧道掘進機 一種機械化的隧道掘進設備,它不僅能在巖石整體性及磨蝕性強的條件下
    工作,也能在穩定條件差的地層中施工。 
      
        

     

    7.2.4 洞口工程的安排

        1.對洞頂地表的陷穴、深坑應加以填平夯實,對裂縫進行堵塞,嚴重者加以砌筑,使
    洞頂地表不得積水。
        2. 在橋隧相連的洞口,原則上應先做隧道,待洞門做好以后再做洞口橋臺。
        3. 洞口地段地層一般較破碎,給開挖造成了很大的困難,必須嚴格按照設計邊坡進行
    邊坡施工,不得使用臨時邊坡。
        4. 需要設置擋護工程的隧道洞口,一般來說洞口地段的地質條件較差或地勢較為陡峻,
    在施工時必須先做好擋護工程后方可進洞。
        5. 當開挖的山體可能失穩時,宜按照 早進晚出”原則處理。
        6. 嚴格禁止大爆破方法施工。
        7. 各洞口工程的施工順序,應視地形、地質條件和對隧道施工影響的大小而定。

    7.2.5 隧道進洞的方式

        隧道進洞的方式, 關系到隧道洞口圍巖穩定和隧道能否順利進洞施工的重要環節,應
    針對洞口地段特點結合工期的要求進行多方案比選,擇優而定。
        導坑進洞方式是最為常見的進洞方式。所以只要巖體足夠穩定,應首先選擇這種進洞方
    式。
    為了滿足施工對出碴、運輸、通風、排水的需要,或工程規模較大,而工期要求緊迫,
    需另開作業面時,還可在洞室的開挖斷面外增設輔助坑道進洞。
        若洞外路塹較長,土石方數量很大,不能很快將路塹挖到洞門,而工期又較緊必須及早
    進洞時,可采用拉槽進洞。但 ,這種方法施工容易發生事故,洞內外干擾也較大,故應盡
    量避免使用。
        當洞口地層很薄時,開挖暗洞后,往往不可能形成天然拱,洞頂巖層容易坍塌,則應采
    用明洞方式進洞,在明洞的掩護下,再進行洞內開挖。
        當洞頂圍巖軟弱或破碎嚴重,出現開挖面隨挖隨坍甚至不挖即坍的情況時,必須采取一
    定的輔助穩定措施進行預加固或超前支護后方可進洞。

    7.2.6施工方法的變換

        由于施工方法主要 根據地質條件確定的,因此,當地質發生變化時,就應考慮施工方
    法的變換。
         (1)挑頂法
        這種方法 由下導坑向上挖至上導坑頂標高,以達到開挖上導坑的目的。它分垂直挑頂
    和斜挑頂(又稱爬道)兩種。挑頂的位置應選擇在較好的圍巖地段以內,并與較差處的圍巖
    的距離不得小于3m,以免挑頂時引起塌方。
         (2)控制導坑開挖速度
        這種方法, 采用放緩或停止下導坑而搶進上導坑,或放緩、停止上導坑而搶進下導坑
    等來達到逐步地將原施工方法的工序過渡到新的施工方法的工序。

    7.3.3壓縮空氣供應

        壓縮空氣都 由空氣壓縮機生產??諝鈮嚎s機有電動和內燃的,短隧道可采用移動式內
    燃空氣壓縮機,長大隧道則以采用固定式大型電動空氣壓縮機為好。隧道施工一般把空氣壓
    縮機集中安設在洞口空壓機內,以負責供應隧道施工所需要的壓縮空氣。壓縮空氣站生產能
    力的估算,通??砂聪铝泄角蟮茫?

                                     ¢
                                Q = Q (1+ kn )kH

                                   3
    式中:Q──空壓機站的生產能力,m /min;
          ¢                      3/min;
        Q  ──估計出的總用風量,m

         k ──備用量系數;
      7.3.4施工供水和排水

        (一)施工供水
        施工現場臨時用水主要包括:生產用水、生活用水和消防用水三種。
        1.生產用水
        生產用水與工程規模、機械化程度、施工進度、人員數量和氣候條件等有關,因而用水
    量的變化幅度較大,很難精確估計,一般根據以往經驗估計,參考表7-2。

                                表7-2     1 天 的用水 量

           用水項目          單       位      耗  水  量              說       明

           風槍用水          t/ (h ·支)           0.2

           噴霧用水         t/ (min ·臺)          0.03         每次放炮后噴霧30min

           襯砌用水              t/h             1.5        包括混凝土養護及洗石用水

           機械用水          t/ (臺·d)            5.0             循環冷卻用水

        2.生活用水
        一般可按下列參考指標估算:

                                              3
                    生產工人平均:(0.1~0.15)m /d

                                               3
                  非生產工人平均:(0.08~0.12)m /d
        3.消防用水
        由于施工工地住房均為臨時住房,相應標準較低,除按消防要求在設計、施工及臨時住

                                                        2
    房布置等方面做好防火工作外,還應按臨時建筑房屋每3000m 、消防耗水量(15~20)L/s、
    滅火時間為0.5h~1.0h計算消防用水貯備量,以防不測。
        (二)施工排水
        1.洞內排水 
        向洞內開挖 上坡,稱為順坡施工。此時的排水只需隨導坑的延伸,在一側挖水溝,使
    水順坡自然排出洞外即可。
        向洞內開挖為下坡,稱為反坡施工。此時水向工作面匯集,需用機械排水,排水系統的
    布置有兩種方式:分段開挖反坡水溝和隔開較長距離開挖集水坑。
        反坡施工的隧道,應對地下水涌水量有足夠的估計,排水設施要有后備。必要時,應在
    導坑掌子面(工作面)上鉆較深的探水眼,防止突然遇到地下水、暗河等或大量涌水進入坑
    道,造成工程事故。
        2.洞外排水
        供水管道布置應注意:
        1.供水管道,主管直徑一般為75mm~100mm,支管直徑為50mm。管道鋪設應保證質量,
    平順、短、直且彎頭少,確保不漏水。
        2.管道沿山順坡敷設懸空跨距大時,應根據計算來設立支柱承托,支撐點與水管之間
    加木 ;嚴寒地區亦應采用埋置或包扎等防凍措施,以防水管凍裂。
        3.水池的輸出管應設總閘閥,干路管道每隔300m~500m應安設閘閥一個,以便維修和
    控制管道。
        4.供水管道應安設在電線路的異側,不應妨礙運輸和行人,并設專人負責檢查養護。
        5.管道前端至開挖面,一般保持的距離為30m,用直徑50mm高壓軟管接分水器。

    7.3.5施工供電和照明

        在洞內施工,電動機需要用電,照明也需要用電,因此,向洞內供電非常重要。施工人
    員必須掌握施工用電的一些技術要求,以便組織施工。
        隧道供電電壓,一般 三相四線400V/230V。動力機械電壓標準 380V,成洞地段照明
    用220V,工作地段照明應使用安全電壓24V~36V。
        對于長大隧道,考慮低壓輸電因線路過長而使末端電壓降低太大,故用6kV~10kV 高壓
    電引入洞內,然后在洞內適當的地點設置變電站,將高壓電流變到400V/380V,再往前送至
    工作地段。
        隧道施工通常采用白熾燈或熒光燈管,其優點 價格低,使用方便,但其耗電量較大且
    亮度較弱,還容易造成事故。近年來已開始使用高壓鈉燈、低壓鹵鎢燈、鈉鉈銦燈、鎬燈等
    新型光源。其優點 :大幅度地增加了施工工作面和場地的照度,為施工人員創造了一個明
    亮的作業環境,可保證操作質量;安全性能好;節電效果明顯;使用壽命長;維修方便,減
    少電工的勞動強度。

    7.3.6施工運輸
    7.4.2施工進度的確定

        隧道施工進度計劃 在各個單項作業循環計劃,特別 在導坑掘進循環計劃的基礎上定
    出的,因為導坑掘進 控制隧道施工進度的關鍵。導坑的開挖有交接班、檢查找頂、出碴、
    鉆眼、裝藥放炮、通風排煙等工序,從交接班開始到下一次交接班,組成一個作業循環。完
    成一個作業循環就有一次開挖進度,其數值等于炮眼深度與炮眼利用率的乘積。例如,增加
    炮眼深度可以增加每個循環的進尺,但在鉆眼、出碴上就要多費時間,因而同一時間內,循
    環次數就會減少;為了提高炮眼利用率而增加炮眼數目,也會增加循環時間而減少循環次數。

    7.4.3施工進度圖的繪制

        1.確定工序間距:施工中為了達到安全生產,工序之間互不干擾起見,必須保持工序
    間的最小間距。不同的開挖方法有不同的間距要求,可參見隧道施工手冊的相關內容。
        2.施工進度圖的繪制步驟及方法:
        (1)繪出工程 況表及隧道縱斷面示意圖:包括百尺標、坡度、隧道長度、中心里程、
    地質及水文情況、襯砌式樣、開挖方法、進出口里程、線路情況及主要工程數量等。
        (2)確定隧道開挖順序、導坑類型、斷面尺寸、各工序間的間距長度,并繪出開挖程序
    示意圖。
        (3)按開挖程序示意圖及各段開挖進度,繪出各段的開挖進度線,若有輔助導坑或開挖
    方法有變更,應在進度線中表示。進度線的繪制方法為:在不同地質不同襯砌地段,計算出

                              每段長度
    各段需要的天數,即:天數=                     。然后以長度作為橫坐標,天數作為縱坐標,通過
                              該段長度

    隧道開工的起點(即原點)作直線即得。
        (4)進度線確定后,進行勞動力分配,繪制勞動力動態圖(繪在進度線的右側),繪制
    圖例圖標,注寫必要的說明。
    7.5施工場地平面布置圖

    7.5.1棄碴場地及卸碴軌道的布置

        處理棄碴有兩個原則:一個 變無用為有用,把棄碴用作片石碎石料,或用于鐵路路基
    填方,或用來鋪設臨時道路路面;另一個 變有害為無害,就 當必須占用農田時,力 把
    棄碴場變為耕地,以彌補棄碴占用的耕地。
        布置棄碴場地時,還應考慮棄碴對不良地質(如滑坡)和其他工程(如橋臺)的影響。
    棄碴場上的卸碴線應不少于兩條,交替使用,以利棄碴。

    7.5.2大批材料的堆放場地和料庫的布置

        大宗材料的存放地點應盡量布置在運輸道路附近,做到倒裝少、運距短,施工互不干擾。
        1.砂石材料堆放和水泥倉庫均應和混凝土攪拌站布置在一起。
        2.木材倉庫和木材加工場應布置在一起,并靠近道路。
        3.鋼材倉庫與鋼筋加工場地應布置在一起,以便于加工和工程使用。

    7.5.3 生產房屋和生產設施的布置

        1.各種生產房屋和生產設施的布置要特別注意防洪、防砸、防沉陷、防塌埋。
        2.通風機房和空壓機房應靠近洞口,盡量縮短管道長度,以減少管道中能量損失,尤
    其要避免出現過多的角度彎折。
        3.攪拌機應盡量靠近洞口,靠近砂石料,且應有一定垂直高度,便于裝車運輸。
        4.炸藥、雷管、油料均為危險品和易燃品,布置時應慎重考慮。
        5.機修房應設在各種機械重心地區,避免機械長距離搬運。
        6.發電機房不一定太靠近洞口而與其他房屋 場地。
        7.工地的臨時道路應充分利用原有道路。工地的主干道宜呈環狀布置,次要道路可布
    置成枝狀,但應考慮回車的可能性。
        8.行政管理和生活福利設施,應方便生產,方便工人的生活。

    7.5.4 生活房屋的布置

        生活房屋應集中布置,且離洞口不宜過遠,有利于指揮生產與工人上下班方便,但也不
    宜過近,以免影響辦公和工人休息。要妥善考慮職工室外文體活動場地的布置。生活區要靠
    近水源,在水源四周50m 以內不得設廁所、畜圈和垃圾坑等。
        每個隧道工地的條件 千變萬化各不相同的。因此,在考慮隧道工地布置時,要因地制
    宜,對具體情況作具體分析,同時做好環境保護工作。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

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