铁路隧道设计施工要点及安全措施PPT.pptx
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1、铁路隧道设计施工要点及安全措施主要内容一、铁路隧道设计理念一、铁路隧道设计理念 1.1.关于设计安全技术问题关于设计安全技术问题 2.2.正确理解新奥法正确理解新奥法 3.3.二次衬砌施作时机二次衬砌施作时机 二、铁路隧道钻爆法施工作业监控要点二、铁路隧道钻爆法施工作业监控要点 1.1.超前支护超前支护 2.2.初期支护初期支护 3.3.防排水防排水 4.4.仰拱及二次衬砌仰拱及二次衬砌 5.5.监控量测监控量测三、隧道施工事故预防三、隧道施工事故预防1.1.设计安全技术问题设计安全技术问题(1 1 1 1)线路方案确定及外业勘察)线路方案确定及外业勘察)线路方案确定及外业勘察)线路方案确定及
2、外业勘察n n在线路方案研究、选线阶段,应避免隧道长段落的浅埋、在线路方案研究、选线阶段,应避免隧道长段落的浅埋、偏压,或长段落位于各种不良地质中。偏压,或长段落位于各种不良地质中。n n铁建设铁建设铁建设铁建设200720072007200788888888号文:号文:号文:号文:“地质复杂,长度大于地质复杂,长度大于地质复杂,长度大于地质复杂,长度大于1000m1000m1000m1000m的隧道,洞身应按不同地貌及地质单元布置勘探孔的隧道,洞身应按不同地貌及地质单元布置勘探孔的隧道,洞身应按不同地貌及地质单元布置勘探孔的隧道,洞身应按不同地貌及地质单元布置勘探孔查明地质条件,主要的地质界
3、限,重要的不良地质、特殊查明地质条件,主要的地质界限,重要的不良地质、特殊查明地质条件,主要的地质界限,重要的不良地质、特殊查明地质条件,主要的地质界限,重要的不良地质、特殊岩土地段等处应有钻孔控制;岩土地段等处应有钻孔控制;岩土地段等处应有钻孔控制;岩土地段等处应有钻孔控制;埋深小于埋深小于埋深小于埋深小于100m100m100m100m的较浅隧道或的较浅隧道或的较浅隧道或的较浅隧道或洞身段沟谷较发育的隧道,勘探点间距不宜大于洞身段沟谷较发育的隧道,勘探点间距不宜大于洞身段沟谷较发育的隧道,勘探点间距不宜大于洞身段沟谷较发育的隧道,勘探点间距不宜大于500m500m500m500m;断断断断
4、层和物探异常点应设有勘探控制点,并请当地专家参与分层和物探异常点应设有勘探控制点,并请当地专家参与分层和物探异常点应设有勘探控制点,并请当地专家参与分层和物探异常点应设有勘探控制点,并请当地专家参与分析和评估析和评估析和评估析和评估”。(2 2 2 2)隧道洞口位置的选择)隧道洞口位置的选择)隧道洞口位置的选择)隧道洞口位置的选择n n对隧道的洞口应合理选择,对隧道的洞口应合理选择,应遵守早进晚出、不刷洞口仰坡,甚至可应遵守早进晚出、不刷洞口仰坡,甚至可设置明洞段进洞。设置明洞段进洞。避免设在滑坡、岩堆等不良地质处;避免设在地形避免设在滑坡、岩堆等不良地质处;避免设在地形十分困难位置,如极端偏
5、压、悬臂、沟谷等位置。十分困难位置,如极端偏压、悬臂、沟谷等位置。(3 3 3 3)合理的设计方案和技术措施)合理的设计方案和技术措施)合理的设计方案和技术措施)合理的设计方案和技术措施n n隧道设计一般由以下部分组成:隧道洞口设计、衬砌结构设计和结构隧道设计一般由以下部分组成:隧道洞口设计、衬砌结构设计和结构分析、不良地质段特殊设计、施工方法和辅助施工措施设计、超前地分析、不良地质段特殊设计、施工方法和辅助施工措施设计、超前地质预报和监控量测设计、防排水设计、辅助坑道设计、运营维护设施、质预报和监控量测设计、防排水设计、辅助坑道设计、运营维护设施、环保、水保设计,长大重难点隧道还应进行风险评
6、估、防灾救援和安环保、水保设计,长大重难点隧道还应进行风险评估、防灾救援和安全预案设计,特长隧道还应进行运营通风和施工通风的设计。全预案设计,特长隧道还应进行运营通风和施工通风的设计。n n对对施工安全有影响的主要有:施工安全有影响的主要有:n n方案设计错误,技术措施的不到位,支护参数偏弱。方案设计错误,技术措施的不到位,支护参数偏弱。n n地质判断有误,重大不良地质遗漏,如对岩溶、地下水判断失误,造地质判断有误,重大不良地质遗漏,如对岩溶、地下水判断失误,造成隧道突水、涌水;高地应力判识不准,造成大变形、塌方等。成隧道突水、涌水;高地应力判识不准,造成大变形、塌方等。n n前期线路方案不合
7、理,造成工程实施困难,如有些隧道线位设置不合前期线路方案不合理,造成工程实施困难,如有些隧道线位设置不合理,造成隧道长段落的偏压或浅埋,发生初期支护变形,隧道开裂。理,造成隧道长段落的偏压或浅埋,发生初期支护变形,隧道开裂。n n铁建设铁建设铁建设铁建设20072007 8888号文:号文:号文:号文:对于地质条件变化特别快或勘探有疑问对于地质条件变化特别快或勘探有疑问对于地质条件变化特别快或勘探有疑问对于地质条件变化特别快或勘探有疑问的重点地段应选用较强的支护、衬砌措施。地下水发育的岩溶地区,的重点地段应选用较强的支护、衬砌措施。地下水发育的岩溶地区,的重点地段应选用较强的支护、衬砌措施。地
8、下水发育的岩溶地区,的重点地段应选用较强的支护、衬砌措施。地下水发育的岩溶地区,长、特长隧道宜优先采用人字坡。一般情况下,新建长度小于长、特长隧道宜优先采用人字坡。一般情况下,新建长度小于长、特长隧道宜优先采用人字坡。一般情况下,新建长度小于长、特长隧道宜优先采用人字坡。一般情况下,新建长度小于10km10km的的的的隧道可采用单洞双线隧道方案;长度大于等于隧道可采用单洞双线隧道方案;长度大于等于隧道可采用单洞双线隧道方案;长度大于等于隧道可采用单洞双线隧道方案;长度大于等于10km10km隧道,宜优先采用隧道,宜优先采用隧道,宜优先采用隧道,宜优先采用两个单线隧道方案。两个单线隧道方案。两个
9、单线隧道方案。两个单线隧道方案。2.2.2.2.正确理解新奥法正确理解新奥法正确理解新奥法正确理解新奥法n n新奥地利隧道修建方法(简称新奥法)遵循这样一个原理新奥地利隧道修建方法(简称新奥法)遵循这样一个原理,即即主动地主动地主动地主动地使隧道围岩(岩使隧道围岩(岩土体)成为环状土体)成为环状承载承载承载承载“结构结构结构结构”的一部分。的一部分。奥地利国家地下空间委员会奥地利国家地下空间委员会 19801980n n铁路隧道新奥法指南(铁道部基建总局,铁路隧道新奥法指南(铁道部基建总局,铁路隧道新奥法指南(铁道部基建总局,铁路隧道新奥法指南(铁道部基建总局,19881988年):年):年)
10、:年):n n新奥法是应用岩体力学理论新奥法是应用岩体力学理论新奥法是应用岩体力学理论新奥法是应用岩体力学理论,以维护和利用围岩的自承能力为基点,采用锚杆和喷射以维护和利用围岩的自承能力为基点,采用锚杆和喷射以维护和利用围岩的自承能力为基点,采用锚杆和喷射以维护和利用围岩的自承能力为基点,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,及时地进行支护,控制围岩的变形和松弛,使围岩成为支混凝土为主要支护手段,及时地进行支护,控制围岩的变形和松弛,使围岩成为支混凝土为主要支护手段,及时地进行支护,控制围岩的变形和松弛,使围岩成为支混凝土为主要支护手段,及时地进行支护,控制围岩的变形和松弛,使围岩成为支护体系的
11、组成部分,并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道和地下工程设计护体系的组成部分,并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道和地下工程设计护体系的组成部分,并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道和地下工程设计护体系的组成部分,并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道和地下工程设计施工的方法和原则。施工的方法和原则。施工的方法和原则。施工的方法和原则。n n应用应用应用应用岩体力学岩体力学岩体力学岩体力学的的的的理论理论理论理论,通过对,通过对,通过对,通过对隧道隧道隧道隧道围岩围岩围岩围岩变形变形变形变形的量测、监控,采用新型的支护的量测、监控,采用新型的支护的量测、监控,采用新型的支护的量测
12、、监控,采用新型的支护结构结构结构结构,尽量利用围岩自承尽量利用围岩自承尽量利用围岩自承尽量利用围岩自承能力能力能力能力指导隧道指导隧道指导隧道指导隧道设计设计设计设计和和和和施工施工施工施工的方法。其特点是在开挖面附近及时施的方法。其特点是在开挖面附近及时施的方法。其特点是在开挖面附近及时施的方法。其特点是在开挖面附近及时施作密贴于围岩的薄层柔性作密贴于围岩的薄层柔性作密贴于围岩的薄层柔性作密贴于围岩的薄层柔性喷射混凝土喷射混凝土喷射混凝土喷射混凝土和和和和锚杆锚杆锚杆锚杆支护,以便支护,以便支护,以便支护,以便控制控制控制控制围岩的变形和围岩的变形和围岩的变形和围岩的变形和应力应力应力应力
13、释放释放释放释放,从而在支护和围岩的共同变形从而在支护和围岩的共同变形从而在支护和围岩的共同变形从而在支护和围岩的共同变形过程过程过程过程中,调整围岩应力重中,调整围岩应力重中,调整围岩应力重中,调整围岩应力重分布分布分布分布而达到新的而达到新的而达到新的而达到新的平衡平衡平衡平衡,以求,以求,以求,以求最大限度地最大限度地最大限度地最大限度地保持保持保持保持围岩的固有围岩的固有围岩的固有围岩的固有强度强度强度强度和利用其自承能力(见和利用其自承能力(见和利用其自承能力(见和利用其自承能力(见围岩压力围岩压力围岩压力围岩压力)。因此,它也是)。因此,它也是)。因此,它也是)。因此,它也是一个具
14、体应用一个具体应用一个具体应用一个具体应用岩体岩体岩体岩体动态性质的完整动态性质的完整动态性质的完整动态性质的完整力学力学力学力学方法,其方法,其方法,其方法,其目的目的目的目的在于促使围岩能够形成圆环状在于促使围岩能够形成圆环状在于促使围岩能够形成圆环状在于促使围岩能够形成圆环状承载结构承载结构承载结构承载结构,故一般应及时修筑仰拱故一般应及时修筑仰拱故一般应及时修筑仰拱故一般应及时修筑仰拱,使断面闭合成圆环。它适用于各种不同的使断面闭合成圆环。它适用于各种不同的使断面闭合成圆环。它适用于各种不同的使断面闭合成圆环。它适用于各种不同的地质地质地质地质条件,条件,条件,条件,在软弱围岩中更为有
15、效。在软弱围岩中更为有效。在软弱围岩中更为有效。在软弱围岩中更为有效。n n基本特点:光面和预裂爆破,及时施作密贴于围岩的喷锚支护,充分利用时间和空基本特点:光面和预裂爆破,及时施作密贴于围岩的喷锚支护,充分利用时间和空间效应,断面及早闭合,超前地质预报,监控量测及时反馈及时变更设计、动态管间效应,断面及早闭合,超前地质预报,监控量测及时反馈及时变更设计、动态管理。理。3.3.3.3.二次衬砌施作时机二次衬砌施作时机二次衬砌施作时机二次衬砌施作时机n n老规范条文老规范条文:TBJ108-92TBJ108-92铁路隧道喷锚构筑法技术规则、铁路隧道喷锚构筑法技术规则、BJ204-96BJ204-
16、96铁路铁路隧道施工规范、隧道施工规范、JTJ042-94JTJ042-94公路隧道施工规范、公路隧道施工规范、TB10108-TB10108-20022002铁路隧道喷锚构筑法技术规范、铁路隧道喷锚构筑法技术规范、TB10204-2002TB10204-2002铁路隧铁路隧道施工规范、道施工规范、TZ214-2005TZ214-2005客运专线铁路隧道工程施工技客运专线铁路隧道工程施工技术指南术指南n n二次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定后施作。水平二次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定后施作。水平二次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定后施作。水平二次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定后
17、施作。水平收敛速度小于收敛速度小于收敛速度小于收敛速度小于0.2mm/d,0.2mm/d,0.2mm/d,0.2mm/d,拱顶相对下沉速度小于拱顶相对下沉速度小于拱顶相对下沉速度小于拱顶相对下沉速度小于0.15mm/d0.15mm/d0.15mm/d0.15mm/d。n n建议:建议:n n二次衬砌一般情况下应及时施作。二次衬砌距拱二次衬砌一般情况下应及时施作。二次衬砌距拱部掌子面的距离建议:部掌子面的距离建议:、级围岩不大于级围岩不大于200200米,米,级围岩不大于级围岩不大于9090120120米,米,、级围岩不大于级围岩不大于7070米。米。(铁路信誉评价规定铁路信誉评价规定、级围岩不
18、大于级围岩不大于200200米,米,级围岩不大于级围岩不大于120120米,米,、级围岩不级围岩不大于大于9090米)米)n n变形量大的挤压性地层中的隧道应通过强化初期变形量大的挤压性地层中的隧道应通过强化初期支护手段控制围岩变形,二次衬砌则应在围岩和支护手段控制围岩变形,二次衬砌则应在围岩和初期支护变形基本稳定后施作。初期支护变形基本稳定后施作。1.1.1.1.超前支护超前支护超前支护超前支护(1 1 1 1)注浆加固)注浆加固)注浆加固)注浆加固n n施工要点施工要点施工要点施工要点n n超前帷幕注浆每一循环长度不超过超前帷幕注浆每一循环长度不超过30m30m。浆液有效注入范围为开挖轮。
19、浆液有效注入范围为开挖轮廓线外廓线外5 58m8m,钻孔和注浆顺序由外向内,同一圈孔间隔施工,孔口,钻孔和注浆顺序由外向内,同一圈孔间隔施工,孔口设注浆管,埋设牢固,并有良好的止浆设施。设注浆管,埋设牢固,并有良好的止浆设施。n n局部注浆堵水,单孔扩散半径局部注浆堵水,单孔扩散半径2m2m,注浆孔与出水裂隙面尽量大角度相,注浆孔与出水裂隙面尽量大角度相交,注浆压力大于交,注浆压力大于0.5Mpa0.5Mpa。注浆压力较大时,应先钻引水孔泄压,再。注浆压力较大时,应先钻引水孔泄压,再对裂隙注浆,最后用膨胀快硬水泥对引水孔进行封堵。对裂隙注浆,最后用膨胀快硬水泥对引水孔进行封堵。n n现场注浆试
20、验:注浆施工前,应选取一定数量注浆孔,以定压注浆原现场注浆试验:注浆施工前,应选取一定数量注浆孔,以定压注浆原则进行注浆试验,以验证注浆参数并及时调整。则进行注浆试验,以验证注浆参数并及时调整。n n应根据地层条件制定注浆结束条件。应根据地层条件制定注浆结束条件。应特别注意:在没有进行全面的应特别注意:在没有进行全面的应特别注意:在没有进行全面的应特别注意:在没有进行全面的注浆效果检查和评定前严禁进行掘进作业。注浆效果检查和评定前严禁进行掘进作业。注浆效果检查和评定前严禁进行掘进作业。注浆效果检查和评定前严禁进行掘进作业。二、铁路隧道钻爆法施工作业监控要点1.1.1.1.超前支护超前支护超前支
21、护超前支护(1 1 1 1)注浆加固)注浆加固)注浆加固)注浆加固n n监控要点监控要点监控要点监控要点n n内业:注浆方案,调整方案,试验孔总结,钻孔注浆原始记录,注浆内业:注浆方案,调整方案,试验孔总结,钻孔注浆原始记录,注浆效果检查和评定资料。效果检查和评定资料。n n外业:设备配备和使用,钻孔布设,钻机定位,注浆效果检查。外业:设备配备和使用,钻孔布设,钻机定位,注浆效果检查。1.1.1.1.超前支护超前支护超前支护超前支护(2 2 2 2)超前小导管)超前小导管)超前小导管)超前小导管n n超前小导管是在隧道开挖前,沿隧道开挖轮廓线外按一定角度打入直径为超前小导管是在隧道开挖前,沿隧
22、道开挖轮廓线外按一定角度打入直径为3270mm3270mm,长度,长度35m35m的带孔钢管,利用钢管注浆,并与钢架连成一体进行围的带孔钢管,利用钢管注浆,并与钢架连成一体进行围岩加固的超前支护方式。岩加固的超前支护方式。n n施工要点施工要点施工要点施工要点 根据地质条件、隧道断面及支护结构型式确定超前小导管参数。根据地质条件、隧道断面及支护结构型式确定超前小导管参数。超前小导管沿隧道周边布设,环向间距不宜大于超前小导管沿隧道周边布设,环向间距不宜大于40cm40cm,外插角控制在,外插角控制在10151015。钻至孔深后,用吹管吹出碎碴清孔,防止孔位坍塌。钻至孔深后,用吹管吹出碎碴清孔,防
23、止孔位坍塌。两环小导管间两环小导管间两环小导管间两环小导管间搭接不宜小于搭接不宜小于搭接不宜小于搭接不宜小于1m1m。顶入加工好的注浆管,小导管周圈缝隙用塑胶泥封堵,并用棉纱将孔口堵顶入加工好的注浆管,小导管周圈缝隙用塑胶泥封堵,并用棉纱将孔口堵塞,喷射混凝土封闭工作面,孔口露出喷射混凝土面塞,喷射混凝土封闭工作面,孔口露出喷射混凝土面15cm15cm。钢管顶入钻孔长。钢管顶入钻孔长度应不小于度应不小于9090管长。管长。连接注浆管路,进行压水试验,然后注浆,注浆压力要达到设计要求,观连接注浆管路,进行压水试验,然后注浆,注浆压力要达到设计要求,观察工作面及管路漏浆情况,并及时封堵。当进浆量大
24、,压力长时间不升高时,察工作面及管路漏浆情况,并及时封堵。当进浆量大,压力长时间不升高时,应调整浆液材料、浓度及配合比,缩短凝胶时间。应调整浆液材料、浓度及配合比,缩短凝胶时间。根据地质情况可选择单液浆、双液浆或化学浆液(慎用)根据地质情况可选择单液浆、双液浆或化学浆液(慎用)检查确认注浆浆液固结体达到设计规定强度后,再进行隧道开挖。检查确认注浆浆液固结体达到设计规定强度后,再进行隧道开挖。1.1.1.1.超前支护超前支护超前支护超前支护(2 2 2 2)超前小导管)超前小导管)超前小导管)超前小导管n n监控要点监控要点监控要点监控要点:n n内业:实施方案(小导管参数、注浆配比、注浆内业:
25、实施方案(小导管参数、注浆配比、注浆参数等),注浆原始记录(钻孔记录、注浆记录、参数等),注浆原始记录(钻孔记录、注浆记录、检查记录,调整参数记录)。检查记录,调整参数记录)。n n现场:施工设备到场及使用,小导管材料、间距、现场:施工设备到场及使用,小导管材料、间距、长度、倾角、与钢架连接情况及搭接长度,注浆长度、倾角、与钢架连接情况及搭接长度,注浆效果。效果。1.1.1.1.超前支护超前支护超前支护超前支护(3 3 3 3)大管棚)大管棚)大管棚)大管棚n n大管棚是在隧道开挖前,沿隧道开挖轮廓线外利用钻机或大管棚是在隧道开挖前,沿隧道开挖轮廓线外利用钻机或夯管按一定角度打入直径大于夯管按
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