磨沟岭TBM施工总结.pdf

磨沟岭隧道 TBM 施工总结 1第一章第一章 工程概况及特点工程概况及特点 第一节第一节 工程概况工程概况 一、地理位置一、地理位置 磨沟岭隧道地处秦岭中低山区，自西向东穿越武关河与清油河的分水岭磨沟岭。隧道进口在毛坪乡西磨沟村 312 国道左侧土坡上，出口在清油河乡清油中学北侧。二、工程范围二、工程范围 磨沟岭隧道自 IDK226+494 进洞，于清油河乡清油中学北侧 IDK232+606出洞。除进口段 538 米位于 R=1000m 的曲线外，余均位于直线上；洞身纵坡为 1936m 长的 3.510.5上坡和 4176m 长 4下坡的人字坡，基本东倾。隧道的最大埋深为 313m。三、地形地貌三、地形地貌 磨沟岭隧道所处地形起伏较大沟梁相间，相对高差约为 100300m，线路以长隧道穿越磨沟岭。最大高程为 824m，岭西各冲沟水流通过地表径流汇入武关河，岭东各冲沟水流通过刺沟汇入清油河。四、气候条件四、气候条件 隧道所处地区最冷月平均气温为 16，土壤最大冻结深度 0.5m。五、工程设计五、工程设计（一）工程地质及水文地质、工程地质 1、地层岩性 隧道处基岩大多裸露，为泥盆系中统石英片岩及大理岩夹云母石英片岩，进出口沟床及斜坡上有第四系冲积、坡积层，现将工程涉及到的地层及特性特征分述如下：第四系全新统坡积砂粘土（Q4dl2）：主要分布于出口端，厚约 520m，棕红色，土质尚均，以粘粒为主，粘性好，土中含有少量碎石，硬塑，级普通土，类围岩，0=120KPa。磨沟岭隧道 TBM 施工总结 2第四系全新统坡积砂粘土（Q4dl2）：主要分布于出口端清油河一级阶地上，厚约 25m，褐黄色，土质较均，以粘粒为主，含砂量高，夹有漂石，圆砾，硬塑，级普通土，0=150KPa。第四系全新统坡积砂粘土（Q4dl7）：分布于出口端，厚约 58m，淡黄色，碎石成分主要为大理石、片岩，呈尖棱状，粒状组成 2060mm 约占 45%，60120mm 约占 10%，120mm 约占 10%，土质充填，松散中密，潮湿，级普通土，类围岩，0=500KPa。第四系全新统洪积漂石土（Q4dl8）：分布于出口端橡子沟沟中，厚约 7m，灰灰黄色，漂石成分以大理石、石英片岩为主，呈圆棱浑圆状，粒径组成 20200mm 约占 20%，200mm 约占 60%，最大粒径约 2500mm，砂土质充填，中密，潮湿饱和，0=700KPa。第四系上更新统冲积卵石土（Q3dl7）：分布于出口端砂粘土下部，厚约310m，灰色，卵石磨圆较好，成分以大理石、石英片岩为主，粒径组成为2040mm 的约占 20%，4060mm 的约占 15%，6080mm 约占 15%，80100mm 约占 10%，100mm 约占 5%，砂土质充填，潮湿，中密，级普通土，0=600Kpa。泥 盆 系 中 统 石 英 片 岩（Q2cdSc7）：分 布 于 隧 道 洞 身DK226+494DK231+410，灰黄、褐黄色，变晶结构，片状构造，矿物结构以石英、云母为主，石英含量占 55%69%，长石含量小于 5%，云母含量占22%35%，片理及节理较发育发育，风化严重颇重。风化层厚约 25m，最大约 10m，级软石，0=500KPa，完整岩石电阻率=8001500m，地震波速 Vp=4380m/s，级次坚石，类围岩，0=1000Kpa。泥 盆 系 中 统 大 理 岩 夹 石 英 片 岩（Q2cdSc7）：分 布 于 隧 道 洞 身DK231+410DK232+602 处。大理岩：灰白色、白色，变晶结构，块状构造，矿物成分以方解石为主，云母、石英少量。方解石含量约 84%89%，石英含量 2%7%，云母含量 2%4%，岩体节理、层理较发育，岩体风化严重颇重，风化层厚约 12m，最大约 10m，级软石，0=500Kpa，完整岩石为级次坚石，类围岩，0=1000KPa。由于大理岩多位于出口端，局部夹有石英片岩，变晶结构，片状构造，层厚约 12m，岩体受线路左侧 F2断层影响，岩体磨沟岭隧道 TBM 施工总结 3相对较破碎，电阻率=200900m，地震波速 Vp=3820m/s，地表调查中，大理岩中局部有溶蚀痕迹，沿层理、节理或与石英片岩接触带有溶隙或小的溶洞存在。碎裂岩（T）：主要出露于磨沟岭断层及 F2断层带内，以碎裂大理岩为主，灰色，碎裂结构明显，岩石破碎，局部夹糜棱岩。岩石挤压裂隙发育，裂隙层结合强度低，手扳易碎。级软石，0=600Kpa，类围岩。根据物探资料地震波速 Vp=30004000m/s，电阻率s=200300m。2、地质构造 褶皱：根据区域资料，隧道工点位于礼泉柞水华力西期褶皱带内，为一复式向斜的北翼，根据野外调查及分析认为，该隧道无大的褶皱构造，片岩地层内揉曲发育，片理产状较紊乱，变化大，仅在隧道进口地段显示出一相对较明显的背斜形态，背斜西安侧产状为 NW 向倾北，核部位于南阳坡台（DK228+000）附近，该处岩体风化严重，产状不稳定，地层为中泥盆统石英片岩。断层（F2）：隧道左侧分布有丹凤商南大断层（F2），该断层为一区域性断层，为秦岭构造带中划分北秦岭及南秦岭两个构造单元的主干断层，断层以北为中元古界秦岭群地层，以南为中泥盆统池沟组地层。该断层在卫星摄像图上呈明显线形影像，构造形迹十分明显，在航片上 F2断层带表现为一低洼凹槽地貌，宽 200400m，局部可达 800m，工点北侧窑场沟为一断层谷，断层产状在本段为 N6080W/6069N，断层物质以碎裂石英片岩、碎裂大理石、糜棱岩为主，夹有断层泥及角砾，主断层赋水，F2断层自加里东期以来，历经了多次拉张和挤压，具有多期活动性，新生代以来，F2断层显张性正断层性质，其活动特征是将断带内已固结的糜棱岩、碎裂岩等进行切错、破坏及改造。本隧道虽避开了 F2断层碎带，但出口端约 1.5km 长的段落距该断层边界约 130m 左右，物探测试附近岩体波速较低，为 3820m/s左右，故 F2断层对该隧道，尤其是出口端洞身仍有一定影响。另外洞身部位还可能遇到一些与 F2相配套的 NE、NW 向小断裂，但这些小断裂在地表由于出露宽度有限，加之植被覆盖的因素影响，表现很不明显。层理及片理特征：由于 F2断层在线路左侧通过，故受构造影响，岩体磨沟岭隧道 TBM 施工总结 4中层理、片理产状不稳定，尤其是片岩地层中的揉曲现象很发育，整个隧道：I DK226+498DK231+250 段产状主要为 N5075W/6080S。I DK231+250DK232+606 段产状主要为 N6080W/6585S，云母石英片岩，节理发育，大理岩一般层厚大于 50cm，夹有薄层云母石英片岩。节理特征：通过对隧道洞身各观测点进行统计，发现片岩中节理主要有：J1：N2880W/5186S，d=0.050.6m,l0.4m 微张；J2：N1073E/3980S，d=0.050.6m,l0.1m 微张；J3：N4084W/3066N，d=0.10.5m,l=0.053m 微张；大理岩夹石英片岩中节理主要有：J1：N4565W/3590S，d=0.10.5m,l0.4m 微张；J2：N5080W/4290S，d=0.050.5m,l0.1m 微张；J3：N2060E/5090S，d=0.10.5m,l=0.11m 微张;通过对隧道洞身的节理密度统计，洞身节理 JV（平均值）=8 条/m3，基岩较完整。、水文地质 通过地面调查及水文地质计算结果，隧道可分为两个水文地质分区：基岩裂隙弱富水区 IDK226+494DK231+400 段，长 4.906Km，埋深约 40310m，岩性单一，为云母石英片岩，预测隧道单位涌水量 200.8m3/d，最大涌水量 1988.9m3/d。基岩裂隙中等富水区 IDK231+400DK232+606 段，长 1.206Km，埋深在 40120m 之间，岩性主要为大理岩夹云母石英片岩及碎裂大理岩，预测隧道单位涌水量 495.2m3/d，最大涌水量 1190.4m3/d。隧道最大总涌水量 3179.3m3/d。地下水无侵蚀性。、工程地质、水文地质条件的评价 隧道通过处地层较单一。地表调查仅在大理岩中见有少量溶蚀痕迹，预测洞身局部地段可能有溶隙或小的溶洞存在，无其它不良地质现象，隧道工磨沟岭隧道 TBM 施工总结 5程地质条件较好。IDK226+494+536，长 42m，隧道进口端坡面较为破碎，隧道埋深较浅，岩性为云母石英片岩，类围岩。IDK226+536+665 长 129m，隧道埋深较大，岩性为云母石英片岩，类围岩。IDK226+665+725 长 60m，隧道埋深不足 10m，类围岩。IDK226+725DK227+325 长 600m，隧道埋深较大，岩性为云母石英片岩，类围岩。IDK227+325+425，长 100m，隧道埋深小，岩性为云母石英片岩，类围岩。IDK227+425DK228+430，长 1005m，隧道埋深大，岩性为云母石英片岩，类围岩。IDK228+430DK229+700 长 1270m，隧道埋深较大，类围岩。IDK229+700DK231+250 长 1550m，隧道埋深较大，类围岩。IDK231+250+450 长 200m，隧道通过云母石英片岩与大理岩分界，类围岩。IDK231+450+875，长 425m，隧道埋深较大，岩性为大理岩，类围岩。IDK231+875DK232+535，长 660m，隧道通过 F2断层碎裂大理岩，类围岩。IDK232+535+606，长 71m，隧道出口段，岩性为碎裂大理岩及碎石土、砂粘土，类围岩。（二）设计概况 洞口位置及洞门形式的确定 两端洞门考虑国防要求，并结合具体地形及 TBM 施工需要进行确定。西安端洞门：贯彻“早进晚出”的原则，定洞门于 IDK226+494，设柱式洞门。南阳端洞门：为控制开挖高程，洞门定于 IDK232+602，设柱式洞门。考虑国防要求，洞门端墙采用钢筋混凝土。、隧道衬砌类型 磨沟岭隧道 TBM 施工总结 6TBM 施工隧道衬砌类型的选择是在围岩类别的基础上，根据围岩的单位体积节理组数及裂隙发育程度采用相应的衬砌支护参数。1、预备隧道（IDK232+437+606，169m）根据 TBM 组装调试要求，需要设置预备隧道并采用钻爆法提前施作，结合洞口地质条件，出口端 169m 为预备隧道。预备隧道断面形式采用圆形斜墙式断面，初期支护以锚喷网为主，拱墙设锚杆及钢筋网，锚杆长 3m，1.01.0m，钢筋网采用 8，2525cm，并辅以 3 榀/2m 型钢钢架，二次衬砌为模筑混凝土。断面开挖后进行初期支护，待 TBM 通过后及时施作二次衬砌。按国防要求，IDK232+535+606 段二次衬砌采用 50cm 厚的全封闭钢筋混凝土结构，IDK232+437+535 段二次衬砌采用 50cm 厚素混凝土结构。2、出发隧道（IDK232+427+437，10m）隧道出口设 10m 的出发隧道，以满足 TBM 开始掘进的要求。出发隧道采用钻爆法施工，衬砌后的断面形式为内轮廓 8.9m 的圆形断面，衬砌为厚45cm 的模筑混凝土衬砌，施工支护为锚喷支护，最大跨以上设锚杆，12.5m，1.21.2m。为确保 TBM 由预备隧道进入出发隧道，出发隧道底部应高出预备隧道底板 15cm。3、TBM 施工隧道（IDK226+725DK232+427，5702m）基本内轮廓 根据弹性整体道床、中心水沟及各种管沟、设备的布置，确定隧道直线段基本内轮廓直径为 700cm 的圆形断面。由于曲线地段外轨超高使得圆形衬砌直线基本内轮廓不能满足正常隧限要求，因此，依据曲线地段工程地质和水文地质条件，采用喷混凝土厚度最大 8cm，而加强锚喷网、钢架支护，接触网（水平悬挂）采用悬挂点必须加密的方式，减少弛度，达到满足曲线建筑限界要求。隧道断面 TBM 施工，开挖为 8.8m 的圆形断面，采用复合式衬砌，初期支护以锚喷网为主，IDK226+725DK228+750，IDK229+385DK232+427 段二次衬砌为模筑混凝土。IDK228+750DK229+385 段长 635m，该段类围岩采用喷钢纤维衬砌进行预设计，复合式衬砌支护参数详见表 1。各种地质条件支护类型磨沟岭隧道 TBM 施工总结 7见表 2。在 TBM 施工隧道的断面设计中，考虑了 10cm 的施工误差，包括 TBM施工和测量误差 5cm，模筑衬砌施工误差 5cm。其中类围岩地段上半断面超前注水玻璃双液浆，并掺加 MC 超细水泥。复合式衬砌支护类型、参数表复合式衬砌支护类型、参数表 表 1 初期支护参数 喷混凝土 22 锚杆 钢筋网 支护 类型 预留变形量 cm 部位 厚度cm 位置 长度（m）间距（cm）位置 直径（mm）间距（cm）钢架 榀/m 二次 衬砌（cm）R 备 注 A-1 5 全断面 10 全断面 3.0 100100全断面8 2525 1 榀/0.9m30 385 A-2 5 全断面 10 全断面 3.0 120120全断面8 2525 3 榀/3.6m30 385 A-3 5 全断面 8 半圆以上 3.0 120120 半圆以上8 2525必要时3 榀/3.6m30 387 A-4 5 全断面 8 局部 3.0 局部 8 2525 30 387 A-5 5 全断面 5/8 局部 2.5 局部 8 2525 30 390/387 位于富水地段时d=8A-6 5 全断面 5/8 局部 2.5 30 390/387 位于富水地段时d=8 各种地质条件支护类型表各种地质条件支护类型表 表 2 围岩类别 单位体积节理数（Jv）节理发育程度 16 很发育 A-1 A-2 A-3 916 发育 A-1 A-3 A-4 A-5 69 较发育 A-5 A-6 6 不发育 A-6 根据部鉴定中心鉴定意见，类围岩地段待隧道贯通后再行确定衬砌类型，暂按钢纤维混凝土衬砌及复合衬砌预设计。钢纤维喷混凝土按预设计、现场试验及施工过程的动态设计进行。岩体质量评价 以岩芯完整率 RQD 为基础，结合节理组数 Jn、节理粗糙度 Jr、节理蚀变度 Ja、节理水压力 Jw 和岩石应力状态 SRF 等 5 个指标，计算岩体质量指标 Q，用于确定岩体的综合质量，计算公式如下：Q=（RQD/Jn）（Jr/Ja）（Jw/SRF）根据岩体质量指标，对设计参数进行确认或调整。磨沟岭隧道 TBM 施工总结 8喷钢纤维混凝土强度试验及检测 为保证钢纤维混凝土质量，在喷钢纤维过程中，应进行抗压抗弯等试验，强度试验以抗压强度为主，必要时进行抗弯强度试验。另外还应进行抗渗性能试验、混凝土厚度检验及钢纤维含量检查。同时，必须作好监控量测，以指导施工，保证质量。4、IDK226+665+725，长 60m 于太阳坡沟采用明挖法施工，初期施作 TBM 拆卸场，待 TBM 拆卸完成后，在两侧墙内施工明洞，洞顶设渡槽。考虑国防要求，该段采用钢筋混凝土结构。5、IDK226+494+665，长 171m 该段由西安端采用钻爆法施工，采用复合式衬砌，初期支护以锚喷网为主，其中类围岩拱墙设22 锚杆，12.5m，1.01.0m，拱部局部设钢筋网，2525cm，类围岩地段拱部设22 锚杆，12m，1.21.2m。二次衬砌为模筑衬砌，断面形式为马蹄形断面。其中 IDK226+494+519 段类围岩按国防要求，二次衬砌采用 45cm 厚的全封闭钢筋混凝土结构。位于断层带的、类围岩拱部进行超前注水泥水玻璃浆以加固并止水。6、接触网锚段衬砌 TBM 施工地段净空已满足接触网下锚要求，根据接触网专业要求，在以下位置下锚：DK227+857+950，DK229+564+657，DK231+271+363。7、仰拱预制块 仰拱预制块的长度按 TBM 一个掘进行程 1.8m 设计。仰拱预制块顶面宽度满足施工期间铺设四轨双线（轨距 900mm）施工轨道要求。在仰拱预制块上预留中心水沟、泄水孔、注浆孔、起吊杆、螺栓孔、承轨槽以及安装止水带所需的凹槽等，每节仰拱预制块之间采用凹凸面连接方式。仰拱预制块施工钢轨采用沈阳桥梁厂为秦岭隧道施工轨道研制的适用于 43Kg/m 钢轨的弹条 IB 型扣件，螺栓采用硫磺锚固方式，螺栓孔间距 900mm 按设计。仰拱预制块设计为两种形式：初期支护设置钢架地段采用底部开槽式仰拱预制块，不设钢拱架地段采用不开槽式仰拱预制块。每节仰拱预制块重约 10.6 吨，采用 400 号钢筋混凝土现场预制。磨沟岭隧道 TBM 施工总结 9、监控量测 隧道的设计、施工按照锚喷构筑法动态设计的要求，以量测资料为基础及时修正支护参数。本设计按铁路隧道锚喷构筑法技术规则（TBJ10892）的要求进行监控量测设计。1、量测项目 选择洞内外观察，净空水平收敛量测和拱顶下沉量测为测试项目。2、量测断面 各类围岩量测断面间距，类围岩地段 1020m；类围岩地段 2030m；类围岩地段 4050m；类围岩根据需要设置。、防排水设计 1、洞外防排水 路堑水流不得通过隧道引排。两端洞口仰坡开挖线外 5m 各设截水沟一道。2、洞内防排水 设中心水沟及两个侧沟排水。富水段混凝土中添加 BR2 型防水剂。隧道喷混凝土与模筑混凝土之间设防水板，弱富水段设 PE 板，中等富水段设复合防水板。边墙设50mm 软式透水管盲沟，中等富水段间距 815m一环，弱富水段 1520m 一环。隧道纵向设两条100mm 软式透水管盲沟。仰拱预制块其接头处设 DP821BF 复合型膨胀止水带，其水沟接头处设 HF78 止水带（上海长宁橡胶厂生产）。明洞衬砌防水层采用外贴式防水层及粘土隔水层。、建筑材料 衬砌：200 号混凝土 喷层：200 号喷混凝土 仰拱：200 号混凝土 填充：200 号喷混凝土 仰拱预制块：400 号钢筋混凝土 沟槽身：150 号混凝土 盖板：150 号喷混凝土 六、施工条件六、施工条件(一)交通情况 磨沟岭隧道 TBM 施工总结 10磨沟岭隧道进出口的交通比较方便：隧道进口在毛坪乡西磨沟村 312 国道左侧土坡上，出口在清油河清油中学北侧。（二）施工用水 根据 TBM 掘进 1m3岩石需用水 1 吨计，一个循环用水 110m3，建一个储水量为 110m3的高山水池。（三）施工用电 磨沟岭隧道 TBM 施工考虑掘进、通风、皮带运输、锚杆钻机等项目，其总耗电量为 38，207，686 度。洞内供电按 TBM 和其它动力照明两部分考虑，洞内电力和洞内供电由洞口的配电室引入，设两条 10KV 高压电缆和一组三相四线制的 400v/230v 动力照明线。其中一条电缆直接与 TBM 电缆卷筒相连，另一条经 T 接变压后，分别供应沿途的动力和照明。（四）通讯系统 洞外各工点均采用工地程控电话网通话；工地移动岗位设对讲机。洞内 TBM 与洞外联系采用工地程控网通讯，洞外与调度增设无线联系系统。（五）材料供应 1、六大材、铁路专用材料、大宗料，由西合指挥部材料厂供应。2、工地设材料库、配件库，主要保证常规工程材料供应及 TBM 配件供应。第二节第二节 工程难点及重点工程难点及重点 磨沟岭隧道地处秦岭中低山区，全段范围内围岩饱和抗压强度只有27MPa，因受各种不利结构面、节理裂隙面的影响，围岩的抗压强度只有50100MPa，围岩承载力不能提供外凯支撑靴以足够的支撑力，造成围岩不同程度的坍塌失稳，对掘进造成很大的困难。磨沟岭隧道 TBM 施工总结 11第二章第二章 施工总体部署施工总体部署 第一节第一节 施工组织机构施工组织机构 根据磨沟岭隧道工程的特点，及 TBM 施工的要求、结合我局秦岭隧道施工的经验。成立了局指挥部、处指挥部和 TBM 公司合为一体的磨沟岭隧道工程项目部的二级管理机构。局指挥部主要负责对外及与上级领导、外国公司等接触、现场重大问题的决策，起一个监督、协调、桥梁纽带作用，设有工程部、设备物资部、财经部、办公室三部一室。项目部为直接生产、管理单位，负责现场施工生产。项目部的组织机构为：项目经理土木总工 机电总工 生产副经理副经理 技术室 测量组 试验组 内业组 机办室 配件库 安检室调度室材料室劳人室财务室 办公室 总务室 公安室其它部门掘进队 机械队预制厂综合队磨沟岭隧道 TBM 施工总结 12 第二节第二节 工区和施工任务划分工区和施工任务划分 磨沟岭隧道施工分两个工区：进 口 工 区：负 责 IDK226+494+665 段 171 米 的 钻 爆 法 施 工 及IDK226+665+725 段 60 米的的明挖法施工。出口工区：负责预备隧道、出发隧道及 IDK226+725IDK232+427 段 TBM的施工。第三节第三节 总体施工方案总体施工方案 TBM 施工由出口采用一台敞开式 TBM 单口掘进，其中出口端IDK232+437+606 段 169m 采用钻爆法施工，为预备洞室；IDK232+427+437段类围岩 10m 采用钻爆法施工，为 TBM 出发隧道；进口 IDK226+494+665段采用钻爆法施工，马蹄形断面；IDK226+665+725 段采用明挖施工，为 TBM拆卸场地；IDK226+725DK232+427 段 5702m 采用 TBM 施工，结合地层条件及洞口地形条件，确定 TBM 施工完后在太阳坡沟（IDK226+665+725）拆卸。第四节第四节 资源配置资源配置 一、劳力安排一、劳力安排 1、掘进队：（1）工作范围：隧道开挖及支护、TBM 使用、维修保养（含洞外维修，不包括刀具修理）、掘进工作面处材料装卸、岩碴装车、管路及轨道延伸、维修时的零星材料装卸、与掘进施工的其它相关作业；（2）班次：三个班，其中 2 个班掘进，每班 21 人，1 个维修班，15 人，队部 4 人，考虑病、休人员，安排 65 人。同时配相应有土木、机械技术员各 1 人。2、预制厂：（1）工作范围：生产仰拱预制块，生产沟槽盖板，加工仰拱预制块、沟槽盖板钢筋，加工隧道内支护用网片、钢支撑、锚杆，并将半成磨沟岭隧道 TBM 施工总结 13品送至料棚，仰拱块翻转、堆放，完成公司安排其它临时工作，生活洞内盖板，生产支承块，加工隧道内支护网片；（2）班次：分两班，每班生产 8 块，每月工作 26 天。人员安排 100 人。3、机械队：（1）工作范围：操作机车，出碴及进料、预制砼及预制块运送，操作翻车机、砼拌合站、起吊设备、装载机、皮带机、汽车等走行设备，刀具修理，负责洞外轨道铺设、养护、洞内轨道养护，钢结构件加工，负责洞内外泵站的使用、维修，安装、维修工地范围内电气和其它设备，负责机械等走行设备，洞内水、电延伸；（2）劳力安排：运输班 25 人，养道班 4 人，刀具班 10 人，泵站 9 人，其它设备操作司机 20 人，修理工 15 人，电工 10人，共计 93 人。4、综合队：（1）工作范围：负责碎石生产管理，负责洞内主供水管、主电缆延伸，负责附属洞室开挖，负责洞内初期支护材料装车，负责注浆干料的生产，负责洞外通风管入箱；（2）班次：分三班，每班 7 人，正副队长各 1人，共计 23 人。各队（厂）间关系为：以掘进为龙头，预制厂、机械队确保掘进队的需要，包括意外情况下需增设劳力、机械、材料等。二、机械设备配备（见附表）二、机械设备配备（见附表）磨沟岭隧道 TBM 施工总结 14第三章第三章 施工进度与工期安排施工进度与工期安排 第一节第一节 开竣工日期开竣工日期 2000 年 3 月 10 日正式开工；2002 年 12 月 31 日竣工。第二节第二节 阶段性控制工程日期阶段性控制工程日期 2000 年 2 月 10 日进行预备洞室的开挖；2000 年 3 月 10 日 TBM 开始安装；2000 年 6 月 1 日 TBM 正式掘进；2002 年 3 月 22 日 TBM 掘进完毕。第三节第三节 进度指标进度指标 钻爆法施工综合进度如下：类 100 米/月 类 80 米/月 类 50 米/月 TBM 施工：开挖进度 350 米/月；模筑衬砌及整体道床施工进度：800 米/月；工期如下：TBM 施工开挖贯通时间为 21.71 个月，加上二次衬砌及整体道床的铺设时间，总工期为 34.69 个月。磨沟岭隧道 TBM 施工总结 15第四章第四章 施工准备与临时工程施工准备与临时工程 第一节第一节 施工准备施工准备 1、洞外场地布置 2、仰拱预制厂的建设 3、临时电力的设计与施工 4、翻车台的设计与施工 5、TBM 的进场运输。6、TBM 部（构）件的停放和组装场地布置。7、TBM 的组装和调试。8、TBM 施工预备洞和出发洞的施工。9、TBM 组装用的大型吊装、运送设备的配置。第二节第二节 技术准备技术准备 1、技术培训：1.1 主要培训内容：TBM 各系统结构概况，主要设备性能；各种设施的操作方法，操作规程；各种设备的维修；掘进原理、掘进开挖施工工艺；地质知识；岩碴、运输及材料倒运行车组织方式；分工种培训；安全施工培训；施工管理系统培训。1.2 培训方式：综合培训：磨沟岭隧道 TBM 施工总结 16公司全体人员均参与了秦岭隧道的施工，掌握了 TBM 施工的工作要领。尽管如此，公司仍组织全体人员参加培训，通过实物观看，讲课，具体了解TBM 的构成部分，主要岗位的作用，及主要设备的操作方法。分专业、分组培训：熟练掌握 TBM 各设备的操作，维修保养方式。分：机、液、电工组、操作组、运输组、预制组、安装组进行培训。对管理系统分层次组织培训，对 TBM 施工组织管理、生产管理进行培训。2、QC 活动 总工程师牵头，组织技术干部、工人技术骨干组成 QC 小组，针对 TBM施工中出现的难点、新工艺、新方法等进行攻关。QC 小组活动攻关项目：仰拱预制块蒸气养生工艺；仰拱预制块钢加工流水作业；轨线运输移动式道岔的设计；隧道洞室开挖、管线防护；地质超前预报与 TBM 工作参数的合理匹配；洞外临时工程序优化；深埋隧道岩爆预防；地质、刀具消耗关系测算；TBM 施工成本控制；TBM 作业工时利用率实施措施；不良地质支护作业；地质预报等。第三节第三节 临时工程临时工程 一、场地场地平面布置一、场地场地平面布置 1、场地布置原则 磨沟岭隧道 TBM 施工总结 17根据 TBM 施工的特点和要求，洞外场地布置以出碴运输轨线为中心，由于磨沟岭隧道出口场地限制，生产设施只与运输轨线成拆线布置，以满足 TBM出碴、进料、修理需要，大道各工序协调动作，合理有序，保证 TBM 连续施工，快速掘进。2、洞外场地布置 仰拱预制厂 仰拱预制厂面积 1440m2，场地设 2 条生产线、一条室内存放线和一条钢结构加工车间。混凝土运输由 2 台轨道平板车载 1m3料斗由砼车运到预制厂，门吊将料斗卸入作业平台后自流入模。仰拱块存放场 由于场地限制，仰拱块存放场地面积 1200m2（50m24m），存放能力仅为 440 块。因此，考虑仰拱块二次存放场地，面积 2000m2，存放能力 770 块，存放场与预制厂、仰拱块二次存放场之间均有钢轨相连，便于仰拱块的运输。存放场安装一台起吊能力 16t，跨度 24m，起吊高度约 10m 的门吊，可将仰拱块、钢轨、钢支撑、水管、风管等大件材料直接吊装到材料车上。混凝土厂 混凝土厂分两期建设，一期只满足 TBM 掘进时仰拱预制块和洞内喷射混凝土料、注浆料的生产，修建一个 50m3/h 拌和站和一台强制式 500L 搅拌站。二期又建 50m3/h 和 30m3/h 拌和站各一台，满足二次衬砌及整体式道床 1000米/月进度需要。翻车台 翻车台设在正线上，采用桥式翻车台。按翻车鼓下高 7 米、1:1 坡存碴637m3，地面下挖 4m，存碴通过装载机及 15T 自卸汽车运往碴场弃碴。机车修理车间 主要满足轨道车修理、配件加工及存放，保证编组列车正常运转而设。内可对 TBM 液压、电器设备进行综合修理。修理间设两条轨道与外界轨道相通。装载机及汽车修理、停放场 主要设置了一个装载机检修车间、两个汽车修理车间和一个满足 20 辆汽车的停放场。磨沟岭隧道 TBM 施工总结 18轨道运输线路 轨道线路布置 线路方向 3 股轨道：出碴线、进料线和会车线。拌和站、预制厂、存放场轨线与主线夹角为 45。重车从隧道到 IDK232+750 位置，料车摘钩，进拌和站存放场装料，碴车运行至翻车台卸碴。编组列车运行方式 轨道线路平面布置，编组列车运行方式详见附图 4。运输轨道轨距 900mm，43Kg/m 钢轨，6#道岔，木枕，轨枕布置 1760根/Km，道钉固定，碎石道床，道床厚 20cm。压缩空气供应 预备洞开挖采用 2 台 20m3移动式电动空气压缩机。预制厂设 10m3/分电动空压机一台。便桥 翻车台尾部 90m 轨道，由于场地限制，修建 90m 便桥一座，利用清油河桥 1 台 3 墩，并组装临时万能杆件支墩 3 个，梁部采用装配式公路钢梁，桥面设单线运输轨道，双侧人行道。到车站弃碴便桥 2 座，一座清油河便桥，另一座罗山沟便桥。汽车便道 TBM 进场便道，长约 3Km，进行加宽加固，保证路面宽 7.0m。出碴便道，翻车台至车站弃碴场便道修理。碎石加工：与当地合作加工。TBM 拼装场及存放场。TBM 主机拼装场 84m，宽 23m，混凝土面硬化厚 30mm，场地内安装一台 275t+15t，跨度为 20m 的门吊，作为拼装之用。在翻车台左侧专铺一轨线，后配套在洞外组装好后进洞。存放场设在拼装场附近，排水良好，场地平整。二、施工便道二、施工便道 隧道进出口便道从两端洞口的公路就近引人。三、施工用电三、施工用电 磨沟岭隧道 TBM 施工总结 19临时工程用电由西农干线 10KvA 线路和 2250KW 备用电站供给。四、施工生活用水四、施工生活用水 洞内 TBM 与洞外生产区、生活区集中供水，减少供水设施。洞内 TBM 施工用水量按最大 110m3/h 考虑，水质要求洁净。洞外生活区按 20m3/h 考虑。在窑场沟口公路桥侧建直径 3.0 米水井两座，一座备用，泵房建在水井面上，水井设计考虑洪水冲刷，并用井盖封闭，水井与河岸之间建一座栈桥通行。在洞口上侧建一存水能力大于 500m3高山水池，与洞口高差约 110 米，用三台扬水泵由水井向高山水池供水，洞内及水池供水管路之间采用150 钢管，其它管路采用100 钢管。五、临时房屋五、临时房屋 掘进机施工进场人员高峰期为 450 人，生活服务设施房屋 6000m2，其中2000m2房屋通过当地租赁，4000m2通过建设。六、临时工程数量六、临时工程数量 磨沟岭隧道 TBM 施工总结 20临时工程数量表临时工程数量表 表3 序号 临时工程名称 单位数量说明 一 大型临时设施 1 TBM拼装场 m2 2288混凝土602.2m2 座 1 期各50m3/h，30m3/h一个 2 混凝土工厂 座 1 期增设50m3/h一个 3 存放场门吊 台 1 24m跨，起吊能力15T 4 拼装场门吊 台 1 20m跨，起吊能力275T15t5 翻车台 套 1 桥式 6 翻车便桥 米 94 7 清油河出碴便道 米 90 8 罗山沟便桥 米 9 洞外铁路岔道 Km 2 43Kg/m轨、木枕碎石道 10 备用电站 座 1 发电能力2250Kw 11 开关站 座 1 12 高山水池 座 1 存水能力500m3 Km 0.8 100 13 给水干管路 Km 0.6 150 14 扬水泵场 座 1 扬水能力100m3/h 15 便道改造 Km 3 洞口至312国道 16 洞口场地土石方 m3 21000 土方挖填 17 生产场地平整 m3 40000 填方 18 生产场地档墙 m3 防洪 二 房屋及小型临时设施 1 洞口值班室及接待室 m2 200 12间屋 2 开关站 m2 180 3 物质库 m2 330 4 转运设备修理厂 m2 330 维修汽车及装载机 5 TBM机修建 m2 800 6 TBM油料库 m2 380 7 配件库 m2 400 8 生活区房屋 m2 60004000m2修建，2000m2租赁 9 工地通信系统 套 1 60门程控交换机 10 供水管路 Km 1.5 100 磨沟岭隧道 TBM 施工总结 21 第五章第五章 施工方案、方法及技术措施施工方案、方法及技术措施 第一节第一节 洞口钻爆法施工段洞口钻爆法施工段 一、概述：一、概述：TBM 预备洞和出发洞采用钻爆法施工，目的是为 TBM 掘进提供条件。TBM 预备洞为单心马蹄形断面，铺底要求平整度高，净空、强度满足 TBM步进要求；出发洞是为了满足 TBM 开始掘进时，为凯 1 撑靴提供支撑反力的要求而设计的，其长度应不小于 10m，设计断面为圆形，直径 8.9m，其支撑反力要求大于 2.4MPa。预备洞和出发洞是根据洞外的场地条件及实际施工地质情况决定其长度，因 TBM 总长 256m，要使其形成生产能力，必须满足 TBM拼装、掘进进料、出碴等要求，故要求进料岔线到 TBM 后配套斜坡轨间必须有相应的安全距离；同时，因 TB880E（掘进机机型）为开敞式硬岩掘进机，要使其达到掘进能力，对地质条件的要求也非常苛刻，实际的围岩情况对预备洞的长度和出发洞的确定起着至关重要的关键性作用，要求必须避开洞口软弱围岩段及断层地段。因此 TBM 预备洞和出发洞的确定主要受以上两方面因素的制约和影响。受洞口场地的限制，磨沟岭隧道洞外轨线正线与生产区装料岔线的里程交叉接合点约为 DK232+750，至洞口里程 DK232+608 约 142m，理论上预备洞和出发洞总长度达到（256m-142m+安全距离 5m=）119m 即可满足，但因为预备洞施工时，TBM 要同步组装，故洞口还应预留施工必须的距离范围以减少冲突，此距离至少应为 20m。故总长度应为 139m。场地布置与设计上预备洞长 71m，出发洞 10m 共 81m，有很大冲突。且实际施工中到达设计出发洞的截止里程（DK232+525）时，地质情况表明，为断层破碎带，节理发育，且有裂隙水，不适合于 TBM 掘进，故根据实际地质水文情况，施工中逐步将预备洞截止里程延长到地质条件较好段 DK232+437，出发洞至 DK232+427。二、实际施工情况：二、实际施工情况：磨沟岭隧道预备洞、出发洞施工，根据地质条件大致可分为以下几个阶段：磨沟岭隧道 TBM 施工总结 22 砂粘土段：DK232+608+570；土石过渡段：DK232+570+557；断面变化：DK232+557+481；断面变化：DK232+481+437；出发洞施工：DK232+437+427；现将各阶段施工情况详述如下：砂粘土段（DK232+608+507）：设计地质情况为砂粘土，故施工方案采用三步微台阶环向开挖，预留核心土的方法，短进尺、弱爆破、强支护，同时配合超前锚杆加固，环向间距 0.3m，长 3m。短进尺每循环 0.5m，立16钢拱架，并立即模筑砼进洞。当上台阶进洞 8m 后发现洞门的上仰坡喷砼开裂严重，拱顶地表下沉量大，洞壁收敛速度快，情况非常危险，立即停止开挖，采取加固措施：洞顶进行灌注浆和喷砼；洞内全断面补喷砼 10cm 加厚层；加大量测频率；开挖半径由 5.25m 加大至 5.35m，将预留变形量留足；将原计划模注砼变为喷砼、厚度不变。加固后继续开挖，发现收敛仍加剧，开挖中下台阶时，发现地质情况异于设计，洞顶砂粘土山体也有整体下滑的趋势，情况危急。针对此种严峻形势，及时向设计院及相应部门进行了汇报，并立即停止了开挖，及时集中对洞口段进行加固处理。采取措施为：1、加设横撑及竖向支撑，封闭掌子面；2、接出明洞 6m，做拱顶山体挡墙；3、拱部和边墙进行压浆处理，整体加固；4、及时施作钢筋砼仰拱，早日形成环状封闭受力结构。洞口加固后，再按设计进行三步台阶向前开挖：三步台阶法的详细施工程序为：1、上台阶施工工序：磨沟岭隧道 TBM 施工总结 23测量放线设置超前管棚或超前锚杆（根据需要选择）人工开挖上台阶初喷砼 5cm立钢拱架安设系统锚杆焊接纵向联接筋和钢筋网隐蔽检查复喷砼至设计厚度测量放线 2、中下台阶施工工序：测量放线机械开挖核心土人工交错开挖台阶两侧壁土初喷砼 5cm接长钢拱