乌蒙山2号隧道工程施工记实及关键技术总结-郭春俊-31403072

2016-2017学年第1学期W戸.麥城市学院ZHEJIANGUNIVERSITYCITYCOLLEGEcdio项g板若实验课程名称姓名地下建筑施工春俊1401专业班级学号31403072同组人员独立撰写鉴定报告指导教师王新泉浙江大学城市学院2016年11月 乌蒙山2号隧道工程施工记实及关键技术总结摘要:贵昆铁路六盘水至沾益段乌蒙山二号特长隧道位于云贵山区，是目前世界第一跨铁路交通隧道。乌蒙山二号隧道全长12260米，是六沾复线工程屮最长隧道。乌蒙山二号隧道工程规模宏大，施工任务繁重，岩溶发育，土体松软，地质条件复杂。在施工过程中极易发生坍塌、突水突泥等事故，给安全施工带来很人的困难，是六沾复线重点控制性工程、髙风险隧道。施工难度大，需攻克的关键技术如施工工法、体系转换、变形控制等关键技术较多，采用较多较新的关键技术问题，高标准，严要求，大型机械化配套施工解决各项难题，顺利建成，顺利的实现了IV、V级软弱围岩屮进行特大跨度超大断面隧道的修建施工，填补了世界同类隧道施工的空白。研宄开发的“山区软岩四线大跨大断面铁路车站隧道施工新技术”科技成果，经过专家鉴定：整体达到国际领先水平，具有广泛推广应用前景。关键词：双侧壁导坑法井字型工法交叉屮隔壁法超大断面体系转换变形控制施工难点关键技术经验教训1.概述乌蒙山二号隧道中心里程为DK282+219,全长12258m,为六沾全线最长的隧道，是全线的控制性工程和高风险隧道之一。本隧道自DK278+224.06至隧道山口DK288+350段10126m,按四个工区展开施工，分别为屮部平导工区、通风道工区、出口平导工区、出口大跨工区。隧道出口DK287+740〜DK288+350段610m位于扒挪块车站闪，为四线大跨隧道。三佥系下统飞仙关组T1f泥岩、页岩夹砂岩，地表风化带较厚、岩质软。弱含水层，地下水主要为基岩裂隙水。隧道出口开挖可能有T1f地层顶部薄层灰白色缅状或细晶灰岩，可能遇溶洞、昭河、突水、突泥等灾害。隧道围岩级别为V级浅埋、V级和IV级。此处围岩破碎，开挖断而超大，达354m,开挖跨度达28.42m,本段围岩均为泥岩、砂岩、页岩、页岩夹砂岩，泥质灰岩，岩质软，节理裂隙极发育，表层为全风化、强风化层，厚15〜25m，洞口端因地层风化，土体松散，有流塌现象。通过对出口平导的施工，可知大跨段洞身岩体极破碎，基岩裂隙水丰富。本段地表水为季节性水流，水量受季节影响较大，地表水不发育。地下水类型有岩溶裂隙水、构造裂隙水和基岩裂隙水。主要为基岩裂隙水，设计正常涌水量Q=7900m/d。为满足工期要求，乌蒙山二号隧道出口四线大跨工区两个方向展开施工。2.施工涉及的关键技术（1）喷锚构筑法支护，双侧壁导坑分部开挖法（见图1-2）、井字型支撑双侧壁导坑法（见阁1-3）、交叉屮隔壁法（见阁1-4）； IV级围岩台阶法开挖，V级围岩陆域段采用自进式管棚超前支护，“CD”工法施工。V级闱岩张拉性断层破碎带超前注浆加固地层采用“双侧壁导坑分部开挖法、井字型支撑双侧壁导坑法、交叉中隔壁法”施工。隧道穿越房屋段采用减振爆破、房屋基础加固、控制地下水流失等措施，加强施工监测，保证房屋安全。图1-2双侧壁导坑分郎开挖法图1-3并字型支撑双侧壁导坑法图1-4交叉中隔壁法(2)超前地质预报采取综合超前地质预报的方法。即服务隧道超前、TSP长距离探测(100〜150m)、长探孔(I〉30m)、短探孔O101T1),以及地质素描、地质雷达、瞬变电磁、红外探水、陆地声纳等。根据具体情况，将其中几种方法结合起来，互相补充，互相验证，达到稳妥可靠，万无一失的目的。(3)开挖支护本工程II、III级围岩为锚杆加喷射砼支护；IV、V级围岩为锚杆加钢格栅喷射砼支护(V级围岩设超前大管棚注浆)。开挖之后支护必须紧跟。主隧道•-律采用台阶法，避免不同级别围岩，不同工艺操作的频繁转换，有利于减少爆破对围岩的震动裂隙。采用三臂凿岩台车钻孔，人工安装，锚杆注浆机注浆。IV、V级围岩地段及时安装钢格栅。(4)施工期间防排水措施隧道IAI设置集水坑，两侧设置排水沟，设置防水闸门；建立防灾报警系统，对全体施工人员进行防灾救灾培训。(5)施工监测除进行常规必测项目外，还进行地表下沉量测，围岩内部变形量测，锚杆、锚索轴力量测，围岩压力量测，初期支护喷射混凝土及二次衬砌混凝土、钢筋应力、应变量测，钢架内力及所承受的荷载量测，围岩弹性波速度测试，围岩松动圈测试等。2.施工难点(1)遭遇喑河涌水、溶洞群，注浆止水难度大、耗时长乌蒙山二号隧道中部平导工区，隧道独头掘进达5155米，其独头掘进距离在全国隧道施工中名列前茅。施工中，平导遇到溶洞群，连续穿越了近20个大小不等的各种形态溶洞。又在2009年5月13日遭遇特大暗河涌水屮，每天涌水量达14万方，情况万分危急。平导采用探水洞、迂回导坑的方式，正洞采用一步一探、加高上导的方式，并利用超前地质预报等手段综合治理，终于胜利通过暗河涌水段，从而保证了屮部平导的正常施工。(2)穿越溶蚀强烈发育及填充地段乌蒙山二号隧道通风井工区，在隧道施工屮通过了连续500米的溶蚀强烈发育及填充地段， 施工难度极大。在正洞开挖屮，采用了超前大管棚、双层小导管等超前支护措施，对有水溶洞采用引排方式处理，对周边溶洞采川了填充的方式处理，拱部溶洞采用了拱顶施作护拱、吹砂等方式处理，对溶蚀填充物的软基段采用软基注浆和换填的方式处理，确保了通风井工区的顺利施工。(1)通过多个断层、软弱围岩段乌蒙山二号隧道出口平导工区，在隧道施工屮通过多个断层、软弱围岩段，为防止软岩段初支及衬砌的变形，增加了预留变形量，并进行了超前和径向注浆，加强初支钢架的锚杆和锚索锁定，施工通过后及时对软岩段进行双液注浆，从而保证了隧道施工的安全。(2)高地应力岩爆、断层、软弱围岩等不良地质乌蒙山二号隧道进口工区，此工区为反坡施工，在长达3270米的反坡排水施工中，采川六个泵站大力抽排涌水，每个泵站采用双泵双管的双保险措施；在隧道施工中，克服了高地应力岩爆、断层、软弱围岩等不良地质，采用锚索和长锚杆对初支进行加同，并结合注浆处理，有力保证了隧道的正常施工。2.主要创新技术内容及特色(1)新设备三臂凿岩台车、机械喷射手、矿研RPD-150C多功能快速钻机、TSP203+预报系统。(2)新材料多重防腐锚杆、聚丙烯腈纤维、无碱速凝剂、聚羧酸减水剂、超细水泥。(3)新工艺浅埋段复合双侧壁幵挖、撑索转换支护、分部衬砌工法和深埋段三台阶幵挖、锚索施工工艺(以索代撑支护)、整体衬砌、三臂台车钻设深孔工艺、多重防腐锚杆施工工艺、聚丙烯腈纤维喷射混凝土快速支护工艺。(4)新技术a.破碎松散体浅埋大跨大断而进洞技术b.软岩洞内人吨位竖向长铺索施丁.技术c.叫线超大断面整体衬砌技术d.大容量多频次自动巡检监测技术e.变形控制技术(施工监测一一数据反馈一一数据分析一一设计、施工参数调整)3.施工经验及教训(1)施工前根据设计的围岩级別进行专门的钻孔爆破设计。当围岩出现变化时，爆破方案随围岩变化做相应调整。在采用光面爆破时，以短进尺，小药量，减少爆破对围岩的扰动，爆破参数的选择，通过现场试验确定。(2)在幵挖进程屮按有利于减少超挖，有利于围岩的稳定的施工方法进行。严格控制断而幵挖，不欠挖。采用台阶法施工时，台阶之间的距离满足机具正常作业，并减少翻渣工作量，当顶部围岩破碎，施工支护紧跟吋，则适当延长台阶长度，减少施工干扰。浅埋隧道开挖时严格控制地表沉陷，减小循环开挖进尺和防止塌方。(3)在钻爆法修建隧道及地下工程时，应大力提倡发展液压台车施工技术。利用三臂凿岩台车施工技水，成功穿越了II,III，IV,V级围岩、断层破碎带的开挖和全断而、周边钻 孔注浆工作，优势S著。台车用于开挖时，过去一直认为三臂台车对于围岩的适应性是“怕软不怕硬”，实践证明三臂台车对于软弱围岩也具有较强的适应性，在钻孔直径小于130mm,长度小于40m的软弱破碎围岩深孔作业时，更能发挥其优势。(1)特大断刖大跨度隧道跨度大、扁平率低，施工工序转换复杂，多次爆破开挖对围岩造成多次扰动，尤其是核心土受力尤为复杂，及时反馈支护体系力学性态是保证特大断面大跨度隧道施工安全的关键。应力转换十分复杂，只有通过监控量测掌握支护体系的受力状态，依据反馈的实测数据修正设计参数和施工工序，采取即时有效的辅助加强措施，才能保证特大断面大跨度隧道施工的安全。右导洞上台阶开挖、左导洞下台阶开挖以及核心土上台阶开挖引起支护体系应力的较大变化，表明以上施工工序对支护体系影响较大，是支护体系稳定性控制关键工序，尤以左导洞下台阶及核心土上台阶开挖时，应力转换频繁、幅度大，为施工稳定性控制的重中之重。巾于拱顶围岩自承能力很差，即使有相当兼顾的初期女护，仅靠其达到拱顶围岩完全趋于稳定是非常困难的。因此，即时施作二次衬砌，并尽快封闭成环十分重要。在施工屮应莺视地质勘察和超前地质预报，为注浆参数设计提供可靠的数据。隧道注浆吋，应进行爆破震动的监测，及吋反馈信息，调整爆破参数，减轻爆破震动效应，从而确保隧道施工安全。2.总结特大断面大跨度隧道跨度大、扁平率低，施工工序转换复杂，多次爆破开挖对围岩造成多次扰动，尤其是核心土受力尤为复杂，及时反馈支护体系力学性态是保证特大断而大跨度隧道施工安全的关键。克服施工工法、体系转换、变形控制等关键技水较多，IV、V级软弱围岩中进行特大跨度超大断面隧道的修建施工是重点和难点。结合以往隧道施工的工程经验并乌蒙山2号隧道工程的特点对不同的施工方法进行研究和改进，进而制定适合该工程的施工方絮，并通过良好的施工组织将之成功的应用于该工程实践中是成功突破该难重点的关键所在。研究开发的“山区软岩四线大跨大断而铁路车站隧道施工新技术”科技成果，经过专家鉴定：整体达到国际领先水平，具有广泛推广应用前景。参考文献[1]《地下工程概论》关宝树、杨其新西南交通大学出版社2001年6月第一版[2]《隧道工程施工要点集》关宝树人民交通山版社2003年[3]公路隧道施工黄成光人民交通出版社2002年5月第一版[4]隧道新奥法及其-fi测技术李晓红科学出版社2002年1月第一版[5]乌蒙山二号隧道施工设计阁纸2008年4月