铁路隧道施工技术研究
- 格式:pdf
- 大小:1.73 MB
- 文档页数:5
铁路隧道施工技术研究
叶正兴
(宁夏,64222619860404****)
摘要:隧道开挖方法选择有很多种,围岩级别的不同决定着相应开挖方法的运用。当围
岩级别较差时,如Ⅳ,Ⅴ级围岩,一般采用台阶法施工;Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩采用全断面施
工。当台阶法改为全断面施工时,因围岩差,拱顶及拱圈部位较易塌落,给施工带来极大
的不便,但全断面施工进度快,在施工效率上比台阶法施工高出很多。通过采用全断面和
台阶法经济指标的对比,从每循环所需工程量及进尺进行比较,从而选出最佳施工方法。
关键词:铁路隧道;施工;方案比选
中图分类号:U45文献标识码:A
引言
铁路在运输领域中有着不可替代的作用,其主要承担货运及客运的职能。其优点是运
输成本低,安全,经济,高效;缺点是建设投资大,时间长。尤其是铁路工程中的隧道工
程施工难度大,周期长。
近几年,国家加大对高铁、地铁及西部偏远地区的铁路的投资。隧道由原来短、中、
长隧道扩大到特长隧道,由低海拔、埋深较浅的隧道扩大到高海波、埋深大的隧道,进而
导致施工难度加大,施工工期变长。如何选择合理的施工方案,将决定着施工工期的长
短。本文以岛宝沟隧道Ⅳ级围岩施工方案的选择为例,将全断面和台阶法经济指标进行对
比,从而选出最优方案。
1工程概况
岛宝沟隧道地处内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗境内。该隧道东起准格尔旗勿图沟
村曾家晋社,向西穿越低中山区,止于李家渠煤矿西侧山坡,隧道最大埋深约为127m。本
隧道为单线隧道。隧道进口里程为DK207+075,出口里程为DK211+980,隧道全长
4905m。本隧道DK209+506~DK209+900段为Ⅳ级围岩,共长394m。地质情况为泥岩、
砂岩,局部夹煤层:黑灰色、灰色,薄~中厚层状构造,弱风化,岩体呈碎石状镶嵌结构,
顶板易脱落。砂岩、泥岩接触面易突水,存在有害气体!设计采用短台阶法施工,因甲方
的要求,必须按规定的期限完成施工任务,当出口掘进到DK209+900段时,经工程部决
定,采用全断面法施工,以提高施工进度,按时贯通。
2隧道洞身开挖方法选择
2.1台阶法
台阶法是指在断面积大,围岩较差的地段,采用三台阶法施工(图1),以此保证安
全,拱顶塌陷的程度低。上导为弧形导坑,扒碴完后可以安装钢拱架,架设钢筋网片,安
装超前小导管,砂浆锚杆,锁脚锚杆等,中导安装钢拱架,网片等。下导扒渣同时可以出
渣。三台阶可以平行作业,所以三台阶法可以大大提高工作效率,缩短施工周期,增加安
全性。单线隧道围岩较差的地段,施工队一般比较常用这种方法掘进。
图1三台阶开挖实物图
2.2全断面法
全断面法指按隧道设计开挖断面,一次开挖到位的施工方法(图2)。这种方法必须
选择岩层较好的断面,如Ⅰ、Ⅱ级围岩和部分Ⅲ级围岩均可采用。其优点是断面一层成
型,对围岩的扰动次数减少,对隧道的围岩稳定有利,大型机械可以进入,从而大大的提
高了施工进度。但开挖面较大,围岩稳定性降低,且每个循环工作量大。
图2全断面开挖实物图
2.3台阶法改用全断面施工的具体措施
因围岩级别为Ⅳ级,且拱顶易脱落、塌方,炮眼的布置及起爆方式是施工的关键,以
下就三台阶爆破和全断面爆破的相关数据做一些对比。
①全断面爆破(图3):a.周边眼间距E=45cm,抵抗线W=70cm,底板眼间距为
50cm。b.掏槽眼采用二级复式楔形掏槽结构。c.图中所示数字为起爆顺序。d.孔内采用
1~13段非电毫秒雷管。e.掏槽眼采用1~3段复式网络联接。f.周边眼采用导爆索爆破,每个
周边眼装药量不准超过1.5卷,并采用导爆索将周边眼相连,g.以减小爆破对围岩的扰动,
提高爆破效果,减少超挖。h.辅助眼个数及间距根据围岩完整情况布置。i.每循环周边眼钻
孔深度控制在2.5m。
图3全段面爆破炮眼布置及起爆顺序图
②三台阶爆破(图4):a.周边眼间距E=45cm,抵抗线W=70cm,底板眼间距为
50cm。b.掏槽眼采用矩形式掏槽结构。c.图中所示数字为起爆顺序。d.孔内采用1~11段非
电毫秒雷管。e.掏槽眼采用1段联接。f.周边眼采用导爆索爆破,每个周边眼装药量不准超
过1.5卷,并采用导爆索将周边眼相连。g.以减小爆破对围岩的扰动,提高爆破效果,减少
超挖。h.辅助眼个数及间距根据围岩完整情况布置。i.每循环周边眼钻孔深度控制在
1.0m。
图4三台阶爆破炮眼布置及起爆顺序图
2.4台阶法和全断面法爆破的主要经济技术指标
由表1~4可知,全断面在一个循环进尺上远远大于三台阶法施工,按照表中的数据及
围岩米数得出:
①全断面:t(循环)=394m/2.5m=157.6,T(总用工时)=t*12时55分/24时≈85
天。
②三台阶:t(循环)=394m/1m=394,T(总用工时)=t*11时55分/24时≈196天。
时间差:196-85天=111天。
表1全断面爆破所需工程量及进尺
序号项目单位数量
1开挖断面积m250.4
2预计每循环进尺m2.5
3每循环爆破石方m3126
4炮眼总数个112
5钻孔总长度m277.6
6雷管用量发112
7炸药用量kg133.2
8比钻眼数个/m22.22
9比装药量kg/m32.64
表2三台阶爆破所需工程量及进尺
序号项目单位数量
1开挖断面积m250.4
2预计每循环进尺m1.00
3每循环爆破石方m350.4
4炮眼总数个152
5钻孔总长度m222.13
6雷管用量发152
7炸药用量kg109.2
8比钻眼数个/m23.02
9比装药量kg/m32.17
表3全断面开挖作业循环时间表
序号作业名称作业时间
1
测量布眼及超前地质预报1.0小时
2
钻眼2小时30分
3
装药连线50分
4
爆破撤离20分
5
通风35分
6
扒渣、出渣2小时30分
7
立钢拱架1小时30分
8
准备喷锚工具及材料40分钟
9
喷射混凝土3小时
合计12小时55分
表4三台阶开挖作业循环时间表
序号
作业名称作业时间
1
测量布眼及超前地质预报1.0小时
2
钻眼3小时
3
装药连线1小时20分
4
爆破撤离20分
5
通风35分
6
扒渣、出渣1小时40分
7
立钢拱架1小时10分
8
准备喷锚工具及材料40分钟
9
喷射混凝土2小时10
合计
11小时55分
结语
通过比较选择,该段Ⅳ级围岩台阶法施工改为全断面施工。从而在施工进度上提前了
111天,这说明选择全断面施工合理有效,并且按照甲方的要求,在规定期限内完成了施工
任务。
近年来,由于煤炭的开采,货运铁路一般沿丘陵地带或大山谷分布,施工难度相当
大。当隧道较长时,有的施工队采用斜井的方式以提高施工进度。在隧道施工中,选择怎
样的施工方案决定着一个项目的盈亏,若方法选择不当,会造成安全和经济上的损失。在
遇到困难时,应沉着冷静的应对,以现场观察与设计图参考相结合的方式处理问题。在通
过成本预算和方案的比选上,做出详细的预算过程,最终选择最适合方案,以达到最佳效
果。
参考文献:
[1]铁道部第二工程局.隧道:上册[M].北京:高等教育出版社,1957.
[2]中铁一局集团有限公司.铁路隧道工程施工技术指南[M].北京:中国铁道出版社,2008.
[3]中铁二局集团有限公司.铁路隧道工程施工安全技术规程[S].北京:中国铁道出版社,
2009.15-55.
铁路隧道施工技术研究
作者:叶正兴
作者单位:
刊名:
城市建设理论研究
英文刊名:
年,卷(期):2014(9)
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_csjsllyj201409067t.aspx