區(qū)間暗挖隧道懸臂式掘進機掘進施工方案

1、貴陽市軌道交通1號線第七工作段火沙區(qū)間暗挖隧道懸臂式掘進機掘進施工方案編制： 審核： 批準： 中鐵十五局集團貴陽軌道交通1號線第七工作段項目經(jīng)理部 年 月 日暗挖隧道懸臂式掘進機掘進施工方案一、工程簡介1.1工程概況火車站站沙沖路站區(qū)間位于南明區(qū)，線路出火車站站后先下穿火車站售票廳（3層）、行包房（2層）、客運站臺、鐵路股道及行包地道、于YDK26+324.116左偏下穿玉廠路后，下穿茶花、博泰等小區(qū)數(shù)幢79層居民樓、茶花廣場地下一層停車場、沁苑商務(wù)公寓（7層）之后，再下穿朝陽洞路南明區(qū)人民法院（5層），進入朝陽洞路下后至沙沖路站。本區(qū)間右隧起訖里程YDK26+143.2YDK27+073.8

2、（YDK26+294.811=YDK26+300，短鏈5.189m），左隧起訖里程為ZDK26+143.2ZDK27+073.8（ZDK26+272.779=ZDK26+300，短鏈27.221m）。本區(qū)間為雙洞單線隧道，右隧全長925.411m，左隧全長903.379m。1.1.1線路平面火車站站沙沖路站區(qū)間YDK26+143.2YDK27+073.8段左、右線線間距從16m漸變?yōu)?3.5m，全隧為雙洞單線結(jié)構(gòu)形式。進口端洞身段出口端右洞平面YDK26+143.2+324.116段為直線YDK26+324.116YDK27+065.800段為R=400m左偏曲線YDK27+065.800+0

3、73.8段為直線左洞平面ZDK26+143.2+353.156段為直線ZDK26+353.156ZDK27+061.006段為R=380m左偏曲線YDK27+061.006+073.8段為直線1.1.2線路縱斷面火車站站沙沖路站區(qū)間軌面最小埋深約16m，軌面最大埋深約為29.3m。右洞坡度2上坡-8.671下坡26.427上坡2上坡26.8m374.811m480m43.8m左洞坡度2上坡-9.212下坡26.427上坡2上坡26.8m352.779m480m43.8m1.1.3特殊段落下穿貴陽火車站站房地段下穿貴陽火車站股道段下穿居民樓段基礎(chǔ)形式及埋深情況拱頂埋深16.5m，基礎(chǔ)形式為群樁基

4、礎(chǔ)，拱頂距樁底26m隧道拱頂距火車股道22m，隧道拱頂距車站行包地道16m居民樓一般為條基和樁基，上覆土層46m，隧道拱頂埋深約1622m，拱頂以上強中風(fēng)化白云巖層約816m超前支護拱部180°范圍采用一環(huán)159大管棚預(yù)支護（管棚內(nèi)設(shè)4根18鋼筋籠）；拱部120°范圍采用42注漿小導(dǎo)管，壁厚4.0mm，L=3.5m，環(huán)向間距0.35m，縱向間距1.4m拱部120°范圍采用42超前注漿小導(dǎo)管，小導(dǎo)管L=3.5m，環(huán)向間距 0.35m，縱向間距1.5m拱部120°范圍采用42超前注漿小導(dǎo)管，小導(dǎo)管L=3.5m，環(huán)向間距 0.35m，縱向間距1.5m初噴混凝土

5、36cm厚C30噴射混凝土，全環(huán)設(shè)置28cm厚C25噴射混凝土，全環(huán)設(shè)置28cm厚C25噴射混凝土，全環(huán)設(shè)置系統(tǒng)錨桿拱部采用32注漿錨管，角度60°，L=3.5m，對拱頂部位圍巖進行注漿加固；邊墻采用22砂漿錨桿，L=3.0m；錨桿間距：1.0×1.0m（環(huán)×縱），梅花形布置拱部采用32注漿鋼花管，L=3.5m；邊墻采用22砂漿錨桿，L=3.0m；錨桿間距：1.0×1.0m（環(huán)×縱），梅花形布置拱部采用32注漿鋼花管，L=3.5m；邊墻采用22砂漿錨桿，L=3.0m；錨桿間距：1.0×1.0m（環(huán)×縱），梅花形布置鋼筋網(wǎng)采用

6、6鋼筋，構(gòu)成20×20cm網(wǎng)格，全環(huán)雙層設(shè)置；鋼筋網(wǎng)應(yīng)與錨桿尾端連接牢固采用6鋼筋，構(gòu)成20×20cm網(wǎng)格，全環(huán)雙層設(shè)置；鋼筋網(wǎng)應(yīng)與錨桿尾端連接牢固采用6鋼筋，構(gòu)成20×20cm網(wǎng)格，全環(huán)單層設(shè)置；鋼筋網(wǎng)應(yīng)與錨桿尾端連接牢固加強支護采用I28b型鋼鋼架，全環(huán)設(shè)置，縱向間距0.35m/榀；采用I20b型鋼鋼架，全環(huán)設(shè)置，縱向間距0.5m/榀采用I20b型鋼鋼架，全環(huán)設(shè)置，縱向間距0.5m/榀二次襯砌采用65cm厚C35防水鋼筋混凝土，其抗?jié)B等級為P10采用50cm厚C35防水鋼筋混凝土，其抗?jié)B等級為P10采用50cm厚C35防水鋼筋混凝土，其抗?jié)B等級為P10仰拱填充

7、采用C20混凝土采用C20混凝土采用C20混凝土二襯鋼筋主筋采用10根22，縱向鋼筋為14，箍筋為10鋼筋主筋采用5根20，縱向鋼筋為12，箍筋為8鋼筋主筋采用5根20，縱向鋼筋為12，箍筋為8鋼筋監(jiān)控量測地表最大沉降值為20mm，隧道拱頂最大沉降值為30mm，水平收斂最大值為20mm（警戒值：監(jiān)測控制值的0.75倍），建筑物傾斜警戒值一般取i0.002軌面沉降值不得超過10mm；相鄰兩股鋼軌水平高差不得超過6mm；相鄰兩股鋼軌三角坑不得超過6mm；前后高低（縱向水平）6mm地表最大沉降值為20mm，隧道拱頂最大沉降值為30mm，水平收斂最大值為20mm（警戒值：監(jiān)測控制值的0.75倍），建筑

8、物傾斜警戒值一般取i0.0021.2工程地質(zhì)及水文情況本區(qū)間隧道處于貴陽市主城區(qū)核心區(qū)內(nèi)，線路通過范圍為民用建筑密集區(qū)，地形高差7.4m，上覆蓋層為塊石層與紅粘土，下伏基巖為松坎子二段白云巖，根據(jù)地勘結(jié)果為巖溶弱發(fā)育區(qū)，地下水主要補給來源為大氣降水，地下水標高為1051.78-1064.32。線路平面布置圖1.3隧道周邊環(huán)境影響本區(qū)間隧道位于貴陽市主城區(qū)范圍內(nèi)，其下穿火車站、玉廠路、朝陽洞路，周邊管網(wǎng)密集，上空有架空電線，地下管網(wǎng)多。區(qū)間隧道范圍內(nèi)地面建筑物較多，其中多為19層民用建筑。其中位于區(qū)間隧道路線正上方或左右邊線30m內(nèi)的主要建筑有玉田壩新一棟小區(qū)1#、2#、3#及4#，該四棟建筑基

9、礎(chǔ)采用條基，對隧道修建影響微小；桂花園小區(qū)2#、3#、4#及5#，該四棟建筑基礎(chǔ)采用條基，對隧道修建影響微??；博泰小區(qū)3#、4#及5#，該三棟建筑基礎(chǔ)采用條基，對隧道修建影響微小；茶花新村小區(qū)1#、2#、3#及4#，其中1#和2#采用樁基，最大埋深7.6m，樁底距離隧道頂板約8.4m。茶花新村1#和2#建筑基礎(chǔ)下隧道頂板穩(wěn)定基巖厚度大于隧道單幅洞寬（6.49m），1#和2#樁基對隧道開挖穩(wěn)定影響較小。司法廳職工宿舍緊鄰區(qū)間隧道ZDK26+714的左側(cè)，基礎(chǔ)形式采用樁基，最大埋深約10m，樁端距離隧道頂板約4米，該職工宿舍對隧道的開挖穩(wěn)定影響很大；茶山廣場緊鄰13Z（K26+143/27+069

10、）20與13Z（K26+143/27+069）21鉆孔，廣場下修建一層地下停車場，停車場基礎(chǔ)采用樁基。樁端與隧道洞頂之間圍巖厚度大于8m，地下停車場對隧道修建影響微小。上述建筑與區(qū)間隧道的位置關(guān)系及影響大小見下表：1.4設(shè)計支護類型及施工方法本區(qū)間暗挖隧道設(shè)計全部采用冷挖，各里程段設(shè)計襯砌類型、施工方案及支護參數(shù)如下：左線各里程段設(shè)計襯砌類型及施工方法起止里程長度（m）襯砌類型施工方法ZDK26+143.2-ZDK26+1528.8大管棚工作室復(fù)合式襯砌臺階法ZDK26+152-ZDK26+19240Ive型復(fù)合式襯砌全斷面法ZDK26+192-ZDK26+340(短鏈27.221m)120.

11、779d型復(fù)合式襯砌臺階法ZDK26+340-ZDK26+36525IVc型復(fù)合式襯砌臺階法ZDK26+365-ZDK26+416.551.5d型復(fù)合式襯砌臺階法ZDK26+416.5-ZDK26+434.518交叉扣加強型襯砌臺階法ZDK26+434.5-ZDK26+46732.5IVc型復(fù)合式襯砌 臺階法ZDK26+467-ZDK26+51043d型復(fù)合式襯砌臺階法ZDK26+510-ZDK26+550.2740.27交叉口加強型襯砌臺階法ZDK26+550.27-ZDK26+920369.73d型復(fù)合式襯砌臺階法ZDK26+920-ZDK27+073.8153.8Vc型復(fù)合式襯砌臺階法右

12、線各里程段設(shè)計襯砌類型及施工方法起止里程長度（m）襯砌類型施工方法YDK26+143.2-YDK26+1495.8d型復(fù)合式襯砌臺階法YDK26+149-YDK26+1578大管棚工作室復(fù)合式襯砌臺階法YDK26+157-YDK26+19740IVe型復(fù)合式襯砌全斷面法YDK26+197-YDK26+323（短鏈5.189米）120.811d型復(fù)合式襯砌臺階法YDK26+323-YDK26+396.473.4IVc型復(fù)合式襯砌臺階法YDK26+396.4-YDK26+414.418交叉扣加強型襯砌臺階法YDK26+414.4-YDK+47358.6IVc型復(fù)合式襯砌臺階法YDK26+473-Y

13、DK26+49320d型復(fù)合式襯砌臺階法YDK26+493-YDK26+534.541.5交叉扣加強型襯砌臺階法YDK26+534.5-YDK26+862327.5d型復(fù)合式襯砌臺階法YDK26+862-YDK27+073.8211.8Vc復(fù)合型襯砌臺階法隧道襯砌支護技術(shù)參數(shù)表襯砌類型初期支護參數(shù)加強支護超前支護二次襯砌系統(tǒng)錨桿鋼筋網(wǎng)噴射砼型鋼鋼架單線IVc型拱部：25中空注漿錨桿L=2.5m1*1.2m邊墻：22砂漿錨桿L=2.5m1.0*1.2m6鋼筋網(wǎng)，全環(huán)布置0.2*0.2mC25噴射砼厚26cmI18型鋼0.8m全環(huán)42超前小導(dǎo)管環(huán)向間距：0.4m，L=3.5m拱部布置P10、C35

14、防水鋼筋砼、厚40cm單線Vc型拱部：32中空注漿錨桿L=3.5m1.0*1.0m邊墻：22砂漿錨桿L=3.0m1.0*1.0m6鋼筋網(wǎng)，全環(huán)布置0.2*0.2mC25噴射砼厚26cmI18型鋼0.5m全環(huán)42超前小導(dǎo)管環(huán)向間距：0.35m，L=3.5m拱部布置P10、C35防水鋼筋砼、厚45cm大管棚工作室襯砌拱部：25中空注漿錨桿L=3.0m1.0*1.0m邊墻：22砂漿錨桿L=3.0m1.0*1.0m6鋼筋網(wǎng)，全環(huán)布置0.2*0.2mC25噴射砼厚28cmI20b型鋼0.5m全環(huán)159大管棚+42超前小導(dǎo)管環(huán)向間距：0.35m，L=3.5m拱部布置P10、C35防水鋼筋砼、厚50cm單線

15、IVd型拱部：32中空注漿錨桿L=3.5m1.0*1.0m邊墻：22砂漿錨桿L=3.0m1.0*1.0m6鋼筋網(wǎng)，全環(huán)布置0.2*0.2mC25噴射砼厚28cmI20b型鋼0.4/0.5m42超前小導(dǎo)管環(huán)向間距：0.35m，L=3.5m拱部布置P10、C35防水鋼筋砼、厚50cm交叉口加強型襯砌單線IVe型拱部：32中空注漿錨桿L=3.5m1.0*1.0m邊墻：22砂漿錨桿L=3.0m1.0*1.0m6鋼筋網(wǎng)，全環(huán)布置0.2*0.2mC25噴射砼厚36cmI28型鋼0.35m全環(huán)42超前小導(dǎo)管環(huán)向間距：0.35m，L=3.5m拱部布置P10、C35防水鋼筋砼、厚65cm二、目前施工進展及掘進機

16、選用背景火沙區(qū)間豎井、橫通道：豎井總深度30.581米，初支已全部完成，橫通道全長26.322米，初支全部完成?；鹕硡^(qū)間隧道：區(qū)間左線初支累計完成144.26m; 區(qū)間右線初支累計完成171.56m。掘進機選用背景：本區(qū)間豎井、橫通道自2014年3月開始開挖,至2014年10月底才完成全部開挖及初支。因設(shè)計為冷挖施工，前期豎井、橫通道全部使用70型挖掘機+劈裂機進行破碎開挖，進展緩慢，再加上豎井口緊鄰居民樓，周邊居民時常因施工噪音阻工。雖我部及業(yè)主方與所屬居委會幾經(jīng)溝通、協(xié)調(diào)，仍造成該工點因居民多次阻工停工長達1個月之久，且施工時間僅限07:00-22：00之間，其余時間段無法進行任何施工生產(chǎn)

17、活動。在上述因素制約下，本區(qū)間隧道施工進度嚴重滯后，根本無法滿足業(yè)主方對總體工期進度目標。經(jīng)我部領(lǐng)導(dǎo)慎重研究、并到大連地鐵項目進行參觀學(xué)習(xí)后決定選用EBZ260懸臂式掘進機進行隧道掘進施工，不僅能夠加快施工進度，滿足業(yè)主既定工期目標，還能保證隧道掘進施工中地表機構(gòu)建(構(gòu))筑物的安全穩(wěn)定。三、懸臂式掘進機施工工藝、方法因本區(qū)間暗挖隧道設(shè)計為冷挖施工，采用普通冷挖機械每循環(huán)掘進施工長達3048小時，每循環(huán)完成約為3天，按業(yè)主既定工期要求根本不可能完成任務(wù)，而采用懸臂式掘進機每循環(huán)掘進施工僅需89小時，每循環(huán)約為24小時，為保證總體工期目標，經(jīng)多方考察，參照大連地鐵、四川綿陽懸臂式掘進機施工情況，我

18、部擬選定火沙區(qū)間YDK26+300 YDK26+862、ZDK26+300 ZDK26+880里程段暗挖隧道作為試驗段，采用型號為EBZ260的懸臂式掘進機進行隧道冷挖施工。3.1施工準備1、配套設(shè)施準備因掘進機使用1140V高壓，一臺掘進機需架設(shè)一臺特變（其輸出電壓為1140V），準備高壓電1000KVA相變及準備相應(yīng)長度電纜（從箱變至掘進機工作處）、風(fēng)、水管、配套挖掘機及運輸車出渣，該準備工作為懸臂式掘進機施工的前提。2、超前物探配合采用地質(zhì)超前預(yù)報技術(shù)，減少或避免施工中可能遇到的諸如塌方、涌水、流砂、涌土等地質(zhì)災(zāi)害。采用地球物理探測技術(shù)有彈性波法、電磁波法（探地雷達探測技術(shù)）、聲波探測法

19、和紅外探水法、超前水平鉆探等超前預(yù)報系統(tǒng)等措施將前方巖層地質(zhì)情況探明，以保證設(shè)備及人員的安全作業(yè)。根據(jù)區(qū)間本隧道實際開采出的巖石試驗結(jié)果，飽和抗壓強度Rc最高達為85 MPa，根據(jù)地層情況采用型號EBZ260的掘進機進行施工，可一次完成隧道斷面開挖（不含仰拱部分），掘進方量約為34方。3.2掘進機掘進施工人員、機械配置為保證隧道作業(yè)24小時不間斷施工，掘進工班實行兩班制，每臺掘進機配套施工人員每班6小時輪流上班，具體人員、機械配置如下：人員配置每班18人，其中包括掘進機操作主副手2人，配合2人，掌子面觀測1人，清理渣土3人，電纜轉(zhuǎn)運2人，維修工1人，電工1人，焊工1人，挖掘機操作手2人，渣土車

20、司機2人，協(xié)調(diào)指揮1人；機械配置5臺，其中掘進機1臺，挖掘機2臺（因本區(qū)間施工場地限制，其中1臺挖掘機用于臨時存渣區(qū)平整渣土），渣土運輸車2輛。3.3懸臂式掘進機截割方式懸臂式掘進機就位后，開始從掌子面底部水平切削出一條槽，向前移動掘進機再一次就位，就位后截割頭采取自下而上、左右循環(huán)切削。在切削同時鏟板部耙爪將切削下來的碴裝入第一運輸機，第一運輸機轉(zhuǎn)運至第二運輸機，第二運輸機直接裝入出碴車運出洞外。從底部開挖到頂部完成后，進行二次修整以達到準確的設(shè)計斷面。當(dāng)局部遇有硬巖時（100MPa），可先掘周圍軟巖，使大塊硬巖墜落，采用改炮方式另行處理，以降低掘進難度及截齒消耗量。懸臂式掘進機的截割方式是

21、從掃底開始截割，再按S型或Z型左右循環(huán)向上的截割路線逐級截割以上部分。選用右旋截割頭截割硬巖，先由右向左從掃底開始截割，再按從左至右、自下往上的方式或從右往左、自上而下逐步進行截割。如遇節(jié)理發(fā)育較好巖石，則應(yīng)選擇沿巖石節(jié)理方向逐步切割。如下圖所示：掘進機切割方式示意圖針對不同硬度的巖石可定制不同的截齒，科學(xué)合理的截齒螺旋線排布，確保機器有更好的掘削能力，并具有自潔功能，可根據(jù)實際工況條件為用戶選擇最佳截割頭，提高施工效率。當(dāng)局部遇有硬巖時，可以選用小直徑切割頭，切割力大，破巖能力強，以降低掘進難度及截齒消耗量。截 齒切割頭掘進機切割頭及截齒實物圖3.4懸臂式掘進機出料運輸方式通過切割頭旋轉(zhuǎn)切削

22、，由耙爪、第一運輸機實現(xiàn)落碴的裝運與轉(zhuǎn)載，第一運輸機轉(zhuǎn)運至第二運輸機，第二運輸機直接裝入出碴車運出洞外，或由第二運輸機將料碴轉(zhuǎn)運到料車中，運到提升井一次除碴完畢。在本工程小斷面隧道施工中，為改善洞內(nèi)施工環(huán)境，降低工人勞動強度，經(jīng)我部研究決定拆除第二運輸機，采用挖掘機出渣替代第二運輸機功用。采用第二運輸機現(xiàn)場圖拆除第二運輸機后現(xiàn)場圖3.5懸臂式掘進機施工方案掘進施工時掘進機先駛?cè)胨淼酪活^，利用切割部在隧道掌子面進行切削掘進，切削下來的渣土直接由“第一運輸機”輸送至掘進機后方，再用挖掘機裝入運渣車運至豎井后垂直提升至場內(nèi)臨時存渣區(qū)，掘進完成后利用掘進機切割頭將初支臺車運至掌子面進行初期支護（鋼拱架架設(shè)、噴射砼）施做，掘進機則后退至不影響后續(xù)工序施工位置等待下一掘進工序。仰拱部分采用挖掘機開挖，整個隧道掘進過程實現(xiàn)全機械開挖，不僅對圍巖擾動小，也避免對周圍建筑的影響。施工方式如下圖所示：掘進機掘進施工示意圖懸臂式掘進機在隧道施工中對圍巖擾動小，適應(yīng)能力強，開挖質(zhì)量高，洞室開挖斷面圓順度高，便于噴砼支護，縮短工期，安全有保障。掘進機掘進施工現(xiàn)場圖3.6掘進施工后支護方案掘進機在掌子面掘進完成后，支護工班按照設(shè)計支護方式進行初期支護的施做，如此循環(huán)施工。待初支封閉成環(huán)一定長度后，襯砌工班按照設(shè)計