城市铁路施工工艺.doc

一、总体说明
树木岭隧道进口里程DK1+590，出口里程DK14+230，从长沙火车站出发，过人民东路开始入地，平行于京广线南行，穿上行客车联络线、桂花路、下行客车联络线后右拐，穿京广线、东二环，沿树木岭路、圭塘河往南，下穿湖南植物园以及时代阳光大道后，沿着中意一路南行，在南三环（绕城高速）附近出洞。隧道全长12640m，穿越地层以泥质粉砂岩为主。
隧道进口至香樟路、木莲冲路至圭塘河采用3台复合土压平衡盾构施工，香樟路至木莲冲路、湘府路至隧道出口采用矿山法施工，其余地段及工作井采用明挖法施工。具体施工方法见表9.1－1。
表9.1－1 树木岭隧道施工方法
施工段落
施工方法
DK1+590～DK1+780明挖暗埋段
明挖施工
DK1+780～DK1+800盾构工作井
明挖施工
DK1+800～DK4+360.5工作井～树木岭站区间
盾构施工（4#、5#盾构）
DK4+636.5～DK6+562树木岭站～香樟路站区间
盾构施工（4#、5#盾构）
DK6+838～DK7+400香樟路站～木莲冲工作井区间
矿山法施工
DK7+400～DK7+420木莲冲工作井
明挖施工
DK7+420～DK8+900木莲冲工作井～湘府路明挖暗埋段区间
盾构施工（6#盾构）
DK8+900～DK9+794湘府路明挖暗埋段区间
明挖施工
DK10+072～DK11+762湘府路站～汽车南站站区间
矿山法施工
DK12+038～DK13+895汽车南站站～明挖暗埋段区间
矿山法施工
DK13+895～DK14+230明挖暗埋段
明挖施工

我工区承揽的工程项目共有四座地下车站、三段暗挖区间和两个明挖段。其中车站分别为树木岭站、香樟路站、湘府路站、汽车南站站，结构复杂，附属结构多；车站同时还担负着区间施工竖井和盾构工作井的任务，因此车站也是本标段的控制工程。
二、隧道施工技术措施
(一)保护围岩，控制变形，动态管理，保证安全的技术措施
1、隧道开挖采用弱爆破技术配合铣挖机开挖技术措施为保证隧道开挖的安全和对软弱围岩的扰动，开挖采用微爆破和铣挖机开挖爆破采用多打眼，控制装药量。以减少对围岩的扰动。
2、极坐标BJSD－2断面检测及炮眼定位措施
采用极坐标BJSD－2断面检测仪及炮眼定位技术，先按不同的围岩断面尺寸，炮眼布置图输入仪器，爆破后输入相应里程、断面，仪器通过光束自动检测断面超欠挖，施工人员可用油漆按投影布点。
3、软弱围岩采用多循环、短进尺的措施
为减少深孔爆破对隧道震动影响，维护围岩的稳定性，隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩采用多循环、短进尺的措施，Ⅴ级围岩浅埋段及断层破碎带及其影响范围根据地质超前预报反馈的结果优化开挖方案，部分地段采用铣挖机开挖，局部进行零星爆破。
4、动态管理、动态施工，保证安全的技术措施
各级围岩施工做好监控量测，对围岩支护体系的稳定性进行监测，为初期支护和二次衬砌设计参数调整提供依据，保证施工及结构安全。Ⅳ、Ⅴ级围岩浅埋地段、断层破碎带地段软弱围岩采用“先探测、管超前、预注浆、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测”的方法施作，做好监控量测，指导施工顺序，动态管理、动态施工，保证施工安全。
(二)隧道超欠挖控制技术措施
控制超欠挖是保证工程质量的重要措施，控制好超欠挖可以保证开挖轮廓圆顺平整，减轻了应力集中现象，避免局部塌落，并为喷锚支护发明良好的条件。减少超欠挖量，节约大量砼和回填圬工，加快施工进度。
1 、加强控制测量
重视控制测量的复合程序，保证标定开挖轮廓线和隧道中线、标高控制点的精确性，保证检查测量频率。开挖轮廓线要考虑施工误差，设计预留围岩变形和拱顶沉降等因素，在设计轮廓线外要适当加大尺寸。衬砌轮廓线按设计轮廓线径向加大5cm考虑。
2 、提高超前支护钻孔质量
超前支护钻孔尽量使用干钻，钻孔外插脚在允许范围以内的情况下，不宜过小，以免在孔眼后端导致土体剥落。
3 、严格进行喷锚支护，防止隧道局部坍塌
因围岩地质差引起的隧道局部坍塌也是导致超欠挖的重要因素，隧道的掉块、脱皮往往会使围岩失稳，引发局部塌方，塌方段一般不易回填密实，留下质量隐患。在施工中保证支护及时，支护质量可靠；在软弱土体地段要缩短循环进尺开挖。
4 、使用先进的检测仪器，加强施工控制
采用BJSD-2断面仪随时抽查隧道超欠挖情况。根据提供的实测断面图，进行分析超欠挖的因素，以便采用对策进行管理。
三、保护隧道基底的技术措施
隧道基底开挖高程应符合设计规定，每一开挖循环应用水准仪检测基底4～6点。并用激光自动断面仪测量周边轮廓断面，绘断面图与设计断面核对。
基底承载力应符合设计规定，对土质基底采用动力触探，击数标准经实验拟定或设计给定；石质基底采用现场目测鉴别方法。
基底应完整无损伤，边墙底与基底顺接应圆顺。
基底底面无虚砟、积水及杂物。
仰拱混凝土（或初期支护）施工完毕后，采用探地雷达对其进行检测，发现空洞及时采用基底注浆措施进行回填。
四、喷射混凝土重要施工技术措施
喷射混凝土大堆料要储放于储料棚内，避免露天堆放淋雨及环境污染和倒运材料而引起的泥污染集料，引起堵管和强度减少等现象。
喷射前，先开风，再送料，后开速凝剂阀门，以易粘结、回弹小、表面湿润光泽为准。严禁随意增长速凝剂和防水剂掺量，尽量用新鲜的水泥，存放较长时间的水泥将会影响喷射混凝土的凝结时间。
喷射机的工作风压严格控制在0.3～0.5Mpa范围内。严格控制好喷嘴与受喷面的距离和角度。喷嘴与受喷坡面垂直，有钢筋时角度适当放偏30°左右，喷嘴与受喷坡面距离控制在1.0～1.2m范围内。喷射顺序自下而上，料束呈旋转轨迹运动，一圈压半圈，纵向按蛇形状移动喷射。
喷射混凝土由专人喷水养护，以减少由于水化热引起的开裂，发现裂纹用红油漆作上标记，进行观测和监测，拟定其是否继续发展并找出因素进行解决。对不再发展的裂纹，采用在其附近加设土钉或加喷一层混凝土的解决办法解决，以策安全。
五、管棚预注浆技术措施
隧道洞口浅埋地段，围岩软弱地段地质条件差或地表有重要建筑物、断层破碎带、地下水发育段、易引起塌方地段、地表沉降规定高的地段设φ108管棚以加强支护。通过地质钻机在隧道开挖轮廓边沿按设计超前钻孔，运用注浆机通过管棚向岩层内注浆，以此来减少渗透性并固结岩体，达成保证周边环境安全和施工安全目的。
六、隧道支护衬砌内实外美的技术措施
(一)钢拱架背后预留注浆管，解决喷混凝土不密实措施
安设钢拱架处喷射混凝土不易喷密实，影响初期支护结构受力。为达成钢拱架背后密实效果，喷射混凝土前在拱架背后预留注浆管，喷射混凝土完毕后进行注浆，保证拱架背后密实。
(二)采用台车带气囊的端模和模板接头加硬橡胶间隙带措施
为防止二衬混凝土灌注段施工接头处漏浆，采用带气囊的端模；加硬橡胶间隙带一方面可以缓冲顶模时对混凝土的压力，另一方面能密封接头缝隙。相邻段混凝土浇筑完后，拆除间隙条，用砂浆抹平凹槽。
(三)堵头板分层设排水孔排出泌浆水措施
混凝土在振捣过程中，产生泌浆水，容易粘在模板上形成混凝土表面的气泡。为减少二衬混凝土表面的气泡，在堵头板上沿竖向每20～30cm设可以封闭的孔（φ10～14mm的螺钉孔即可），浇筑时根据混凝土的层面，依序打开孔排水，排完水及时封孔。
(四)保证二次衬砌拱顶填充密实的技术措施
严格控制水灰比、水泥用量和含砂率来保证混凝土中砂浆质量，减少孔隙率。尽量减小水灰比，水灰比不能大于0.6，砂率为35～45%，灰砂比为1:2.0～1:2.5。保证水泥、砂子、石子、水和外加剂的质量规定。施工中严格按配合比准确计量。计量允许偏差为：水泥、水、外加剂为±1%；砂、石为±2%。
严格控制混凝土的坍落度。结构防水混凝土的入模坍落度控制在11～14cm。
在模板台车上预留观测(注浆)孔，间距4～5m，观测孔用φ50mm的锥形螺栓紧密堵塞，混凝土初凝后拧开螺栓，探测拱顶是否回填密实，假如有空洞，在混凝土具一定强度后且于模板拆除前压浆回填。
假如混凝土浇筑过程中拱顶回填不满，那么应采用二次插管浇筑的方法，一方面在挡头板位置预留排气孔，然后由内向挡头板方向压灌混凝土。
在挡头板处，拱腰线以上预埋注浆管，间距3m，假如发现有空洞，在混凝土具一定强度后且于模板拆除前压浆回填。
七、隧道衬砌防渗漏抗裂技术措施
(一)提高混凝土的密实性
严把原材料关。做到不进不合格材料、不存放不合格材料、不使用不合格材料。拌和、运送、浇注过程要规范合理。
按设计防水规定进行砼配合比设计。防水砼严格按设计规定掺加抗渗剂，以达成防水的目的。
衬砌砼采用整体施工，泵送混凝土浇注。分层浇注间隔时间不超过2h，因故超过规定期间时，应按施工接缝解决。砼必须振捣密实，避免漏振、欠振和超振。拱顶浇注运用泵送砼压力及附着式振动器封灌密实。
初期支护背后及衬砌封顶检查发现不密实的部位要进行压浆充填作业，避免衬砌砼背后空隙积水，影响围岩稳定。
(二)采用防水材料加强防水，注意排水
衬砌地段设纵向φ80mm、环向φ50mm软式透水管，涌水地段拱墙设带状透水环向盲沟；防水板铺设严禁穿孔，一律采用焊接机焊接，接缝密实，严禁空隙，防水板铺挂要预留15～20%的松弛度。对施工缝端面要进行凿毛清洗解决，增强相邻两模衬砌砼间的密贴性；防水板铺挂预留15～20%的松弛度。
(三)防止隧底不均匀沉降
严格按规范在洞口段及围岩分界面设沉降缝，隧道基底虚渣要清除干净，保证混凝土与基岩密贴，对于软岩基底要避免积水，洞砟外运过程中采用预留保护层和仰拱栈桥的方式保护基底，以防止大型机械的碾压破坏，基底软硬不均时要注意解决。
(四)加强不利荷载的解决
对于断层和破碎带施工要严格按新奥法规定，合理安排衬砌作业时间。对于不稳定或不利的岩层结构面支护要加强，避免额外的围岩压力作用在衬砌结构上。对于裂隙水发育的地段要充足排水，避免水压力过大。
八、耐久性砼施工方法与技术措施
本标段的隧道混凝土采用耐久性混凝土，拟采用的施工方法及技术措施如下：
(一)原材料的选择及技术规定
混凝土原材料的选择按《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》办理。
1、水泥：本工程混凝土选用强度等级为32.5级的低水化热和碱含量小于0.06%的低碱含量普通硅酸盐水泥(掺合料为粉煤灰或矿粉)，水泥中C3A含量均应不大于8%。
2、粗集料：优先选用本地不具有碱－骨料反映活性的坚硬耐久石子，石子粒径三级配粒径的碎石组成，碎石要分级储存、分级运送、分级计量。
3、细集料：优先选用不具有碱－集料反映活性的河砂，砂子选用细度模数为2.6～3.0的中砂。
4、粉煤灰：为减少水化热，防止开裂，掺加优质粉煤灰，检查按照有关规定和技术标准进行。
5、高效减水引气泵送剂：采用低碱无氯离子高效减水泵送剂，混凝土在高温期施工时，采用冷却水或碎冰拌合混凝土等降温措施。碱含量不得超过10%，其它技术指标符合有关规定的技术规定。
6、水：拌合用水及养护用水，采用符合JGJ63技术规定的地表水或地下水，PH值规定不大于5，硫酸盐含量(按SO42-计)超过500mg/L的水和氯离子含量大于200mg/L的水不得使用。
7、防水剂：防水剂的掺量根据实验拟定。
(二)防水混凝土配合比配制规定
1、混凝土配合比的设计采用优化设计原则，除满足规定的强度等级、弹性模量、最大水胶比、最小胶凝材料用量、含气量、工作度等技术规定外，同时应满足抗渗性、抗氯离子渗透性能、抗碱－骨料反映、抗冻性、抗裂性、护筋性等具体参数指标规定。混凝土配合比及施工规定按《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》办理，混凝土的配合比根据取水化验结果和采用外加剂的技术规定进行调整配置，按相关规定取样化验。
2、在混凝土中必须掺加优质矿物掺和料或优质粉煤灰，以提高混凝土的耐久性能的规定。
3、混凝土拌合物中各种原材料引入的氯离子总质量应不超过胶凝材料总量的0.1%。混凝土中的碱含量不超过3kg/m3。
4、混凝土的配制满足泵送规定、强度等级和耐久性规定，所有混凝土的配制所有运用正交实验法进行配合比的优化设计实验。
5、喷砼中水泥用量不小于400Kg/m3，二衬圬工中水泥用量不小于300Kg/m3，水胶比不大于0.5。
(三) 防水混凝土施工技术措施
1、混凝土拌合
混凝土的拌合所有采用全自动计量强制式混凝土拌合楼进行。
各种计量装置经法定计量部门定期鉴定。每次开盘前，均应进行校核。原材料称量的允许偏差：细、粗集料为±2%；其它为±1%。
2、混凝土运送
混凝土所有采用有搅拌混凝土罐车运送。运送过程混凝土罐车应连续转动，保证施工规定的工作度和混凝土不离析、不分层。
混凝土拌合物的运送时间均不大于45min，且坍落度45min损失不大于10%。
3、混凝土浇筑
混凝土的浇筑方法均采用输送泵泵送浇筑。
混凝土拌合物入模前应进行含气量测试，并控制在2～4%。
混凝土正式灌注前进行模型试浇筑和试养护及温度测控，以对浇筑工艺、养护方法与工序进行最终验证和拟定，并给出施工过程中温度参数的合理控制值。
混凝土的入模温度为10～30℃，夏季气温较高时采用冷却水或碎冰拌合混凝土，使其入模温度符合规定。模板的温度为5～35℃。
为保证混凝土结构保护层的厚度符合设计规定，本工程所有混凝土结构均采用定制保护层定位夹(块)，其尺寸及形状符合设计规定，上下间距不大于30cm，左右间距不大于50cm，呈梅花形布置，固定牢固。混凝土结构保护层的厚度允许偏差为＋10mm和－0mm，并采用钢筋保护层厚度检测仪进行检测。
每次浇筑混凝土根据混凝土浇筑量采用一台或多台输送泵同时进行，保证混凝土在达成初凝时间之前浇筑完毕。
每施工区段混凝土的浇筑应连续进行，一次浇筑完毕。
浇筑施工缝新混凝土必须在老混凝土强度达成10MPa以上时进行，并连续灌注。同时在老混凝土面上水平缝抹一层界面解决剂或厚约10mm的1:2水泥砂浆，竖直缝抹一层界面解决剂或薄纯水泥浆。
4、混凝土捣实
混凝土一经灌注，立即进行全面的捣实，使之形成密实、均匀的整体。混凝土的内部均采用高频插入式振捣器或模板附着式振动器振捣。
5、混凝土的拆模及养护
混凝土强度达成设计强度的50%以上时拆模。
仰拱及基础混凝土浇筑完毕后，立即对混凝土进行养护，养护采用草袋或麻袋覆盖洒水，并在其上覆盖塑料薄膜养护。边墙及拱部混凝土拆模后采用喷涂养护剂和塑料布覆盖保温联合养护工艺，暴露于大气中的新浇混凝土应及时喷涂养护剂，混凝土喷涂的养护剂与混凝土表面温度之差不大于15℃。
当新浇结构物易与流动水接触时，采用措施使混凝土在浇筑后7d内不受水的冲刷。
洒水养护采用喷雾器进行，湿养护不间断，洒水时间间隔根据气温拟定，在拆模以前保持表面连续湿润。当环境相对湿度小于60%时，养护不少于14d，相对湿度在60%以上时，养护不少于10d。
九、快速堵水技术措施
在掌子面发生涌水初期，为了控制涌水量和水压力，在掌子面附近配备足够的堵漏材料，如快凝、早强水泥，钢钎、木楔等，当岩石裂隙管道涌水量不大时可直接采用麻丝胶泥封堵；涌水量大时，采用锤头打入缠有麻丝胶泥的木楔或钢钎封堵，为了减少涌水速度，在距离掌子面一定距离10～20m砌筑砂袋墙，加快泥砂淤积，减少出水口和涌水量，砂袋墙的宽度一般超过5m。
通过断层破碎带地段的施工要保证施工方案切实可行，一方面保证对围岩地质构造和地下水的发育情况进行准确探明，为方案的制定提供数据资料，同时超前地质预报也是防止突发性地质灾害，保证施工安全的需要。
通过监控量测手段对初期支护结构变形的量测，合理安排复合式隧道衬砌施工时间；通过Ⅳ、Ⅴ级软弱围岩及断层破碎带时，检查、监控初期支护的效果，科学选择支护参数和方式。
使用地质雷达和隧道断面仪，加强对隧道超欠挖、初期支护、衬砌质量的控制，提高光爆效果，检查初期支护、衬砌也许存在的回填不密实、空洞等质量问题，以便进行解决。
建立施工通信系统和重要工作面的录像监视系统，加强施工信息的沟通和反馈，进行动态施工管理。
十、隧道穿越断层破碎带施工控制技术措施
隧道富水软弱破碎带的施工，关键是对地下水的解决。地下水易冲刷裂隙中充填物，使围岩松弛和掉块，围岩压力增大，施工中不仅易出现涌水，甚至涌泥导致塌方。
钻孔排水：本地下水系不连通，地下水与地表水系不连通时，一方面考虑结合超前地质钻孔，进行钻孔排水疏干。分别于周边及隧道中部超前钻孔。判断水系是否连通的方法，除地质的方法外，施工中注意对超前地质钻孔涌水量变化情况的观测，若涌水量逐渐减少，则可以采用施工期间的疏导方法。
注浆堵水并加固围岩：本地下水系连通，排水困难时，采用洞内深孔注浆止水并加固围岩。洞内止水帷幕施工不同于地面，规定止水墙有一定厚度，注浆固结体能形成完好搭接。同时，受洞内施工条件的限制，放射状布置钻孔注浆，规定有较高的钻孔精度和较大的注浆扩散半径。为实现钻孔注浆精度，除提高钻孔定位、钻孔精度外，要控制一次钻孔注浆长度，以便提高施工效果，同时又能满足固结体搭接咬合的精度。
在软弱破碎围岩段施工时，在开挖前采用超前支护，超前支护的形式可根据实际地质情况，采用管棚、超前锚杆或超前小导管。
根据隧道断面的情况，可采用大拱脚台阶法或CRD法开挖，短进尺，强支护，快封闭。可视围岩情况运用机械分部开挖，尽量不爆破，必须爆破时则采用弱爆破，尽也许地减少开挖对围岩的扰动。
软弱破碎地质隧道必须具有较强的防水体系，除采用堵、排措施外，还要依靠结构自防水和在初期支护与初砌之间的防水层。
灌注衬砌砼前，按设盲沟排水系统，减少地下水对二次衬砌的压力和侵蚀。衬砌砼采用增长一次浇筑长度，减少施工缝，提高衬砌质量。在富水和软破碎地质地段，衬砌砼强度达成设计强度后才干脱模。
（1）施工严格遵循“管超前，严注浆，短进尺，少扰动，强支护，早封闭，勤量测，速反馈”的原则，爱惜围岩，加强超前地质预报，动态方案设计，动态施工。（2）加强超前地质预报，提早防止。隧道掘进临近断层破碎带，采用TSP-24系统和地质雷达地质预报手段进行长短距离相结合探测，配合超前地质钻孔，及时掌握破碎带的规模、性质、稳定性以及地下水情况，保证技术方案的针对性、合理性。（3）加强超前及初期支护。拱部钢管棚注浆加固地层并超前支护，拱墙设系统长锚杆，全环刚架、挂网喷锚加强支护，提高隧道抗挤压，抗变形的强度。严格按超前及初期支护设计进行施工。（4）短进尺，微震爆破开挖，防坍塌。开挖采用大拱脚台阶法或CRD法，短进尺。拱部尽量不爆破或采用微震爆破，尽也许减少开挖对围岩的扰动。强支护，快封闭，仰拱紧跟对稳定支护的作用很大，要保持仰拱紧跟开挖面。（5）加强防水和衬砌，保证结构最终安全。在衬砌前，对岩面残留水进行解决，布设透水管盲沟，拱墙铺设防水板，减少地下水对二次衬砌的压力和侵蚀。衬砌采用整体台车，泵送砼浇注，接头缝严格凿毛，加强振捣，衬砌砼强度达成设计强度时才干拆模。
十一、突水、突泥的防止及解决措施
隧道在易涌水地段以堵为主，必要时采用帷幕注浆封闭围岩，严禁地下水涌出。断层破碎带施工采用小导管注浆对隧道四周及掌子面围岩进行固结堵水，注浆加固范围严格按设计规定。并加强初期支护防拱部及掌子面失稳坍塌。对注浆盲区、注浆后的岩面渗漏水应采用小导管法补注浆。
对于水量不大，含泥量低的地段，可采用以排为主，或先排后堵的施工方法：重要采用超前地质钻孔进行排水降压，在涌水量减小后，采用施工期间的疏导方法。

参考文献
[1]《铁路工程技术标准》
[2]《铁路隧道设计规范》
[3]《铁路工程实验与检测》