郑万高铁隧道机械化配套条件下大断面开挖施工综合技术研究

钻爆法隧道凿岩台车钻孔超挖原因分析

钻爆法隧道凿岩台车钻孔超挖原因分析摘要：当前我国隧道工程多数采用钻爆法开挖，随着人员老龄化趋势的加大，钻孔作业已经越来越多的采用大型机械化装备凿岩台车进行司钻，受钻孔设备结构及作业空间影响，周边眼钻孔时需设置一定的外插角，每循环开挖端头均大于设计开挖轮廓，造成隧道轮廓超挖，为缩小设备自身造成的超挖数值，本文结合不同厂家凿岩台车钻孔特点，对凿岩台车钻孔超挖原因进行了深入的探讨，对设备不同钻孔状态和不同外插角度进行了详细的理论分析，为减少钻孔设备造成的超挖对症下药，制定有效的超挖控制措施，从而减少超挖对后续施工安全、质量及成本的影响，也为类似工程的施工提供经验参考和借鉴。

关键词：隧道工程；凿岩台车；超挖；外插角；超挖控制措施。

0引言当前，我国基础设施建设规模持续扩大，各铁路、公路、水利及城市轨道等建设项目的隧道工程占比持续增加，除部分特殊情况隧道需采用盾构或TBM掘进机法施工外，大部分隧道仍然以钻爆法掘进为主，因当前社会老龄化的问题日趋严重，传统的人工风镐钻爆施工已经逐步被淘汰，以凿岩台车为龙头的大型机械化钻孔开挖方式逐步增多，也成为了未来钻爆法施工的必然选择。

受隧道钻爆法施工自身特点、围岩构造和使用设备结构自身限制等因素的影响，为满足隧道开挖设计轮廓和衬砌结构尺寸，施工现场必然会发生超挖现象。

郑万高铁、宜兴高铁等国家重点工程，在项目隧道工程施工建设中，大量采用了凿岩台车大断面钻爆法施工工艺，减少了作业人员、改善了施工环境、提升了施工安全、降低了劳动强度，但在隧道开挖过程中，受设备钻臂、推进梁、钻机结构特点的限制，超挖现象也较以往人工风钻施工有所增加，为合理分析设备造成的超挖现象，制定应对措施，本文结合现场施工实践和以往隧道工程钻爆法超挖控制经验，对凿岩台车钻爆法开挖隧道超挖问题进行了全面分析和总结，为以后类似工程施工提供借鉴和参考。

1超挖概念以设计隧道开挖轮廓线为基准线，实际开挖获得的断面轮廓在基准线以外的部分为超挖，以内的部分为欠挖，如图1所示。

郑万铁路隧道施工组织设计打印

目录1. 制依据、编制范围及编制原那么 (2) (2) (2)2. 施工组织安排 (2)2.1建设总体目标 (2)2. (2)2. (2)2. (2)2. (2)2.1.5职业健康目标 (2)2.2建设管理组织机构和施工任务划分 (3)2 (3)2.2.2施工任务划分及施工队伍安排 (3)2.3总体施工安排和主要阶段工期 (3)2.3.1总体施工顺序 (3)2.3.2施工进度安排依据及原那么 (3)2.3.3主要进度指标确实定 (4)3. 主要施工技术方案 (5)3.1总体施工方案 (5)3.2分部、分项工程施工方案、技术措施、施工工艺和方法 (5)3.2.1分部、分项工程施工方案 (6)3.2.2分部、分项工程施工技术措施 (10)3.2.3分部、分项工程施工工艺和方法 (12)4. 资源配置方案 (55)4.1主要工程材料设备采购供给方案 (55)4. (55)4. (55)4. (55)4.2主要施工装备配置方案 (55)4.3主要机械设备保供措施 (56)4.4劳动力方案 (56)4.4.1 劳动力组织安排的原那么 (56)4.4.2 专业技术工人的来源与岗前培训 (56)4.4.3 劳动力配置及组织方案 (58)4.4.4 特殊时期劳动力保证措施 (58)5. 管理措施 (59)5.1质量保证管理措施 (59)5. (63)5.3平安管理措施 (64)5.3.1 平安生产保证体系 (64)5.3.2平安生产管理重点 (66)5.3.3 平安生产保证措施 (67)5.4工期控制措施 (70)5. (70)5. (71)5.5应急预案 (72)1. 制依据、编制范围及编制原那么⑴?公路隧道设计标准?JTGD70-2004⑵⑶?公路隧道交通工程设计标准?JTG/T D71-2004⑷?公路隧道施工技术标准?JTJ012-94⑸?锚杆喷射混凝土支护技术标准?〔GB50086-2001〕⑹?地下工程防水技术标准?GB50108-2021⑺中华人民共和国工程建设标准强制性条文?公路工程局部?⑻?隧道?铁路工程设计手册新建郑州至万州铁路湖北段站前工程ZWZQ-6标段四分部，隧道正洞的开挖、初期支护、出碴、二次衬砌、仰拱及填充、附属设施等施工。

探讨高速铁路隧道机械化施工技术与质量管理

探讨高速铁路隧道机械化施工技术与质量管理发布时间：2023-03-08T01:31:53.965Z 来源：《工程管理前沿》2022年第21期作者：王雷[导读] 高速铁路隧道建设受地下有限空间作业影响，施工过程不能准确判断前方施工环境的安全性王雷中铁一局集团第五工程有限公司陕西宝鸡721006摘要：高速铁路隧道建设受地下有限空间作业影响，施工过程不能准确判断前方施工环境的安全性、稳定性，且施工过程均为隐蔽性工程，隧道机械化开挖掘进、实体结构、运营安全等不易控制，这就要求隧道的机械化配套作业、技术管理、质量控制不断提升，通过超前预报、光爆设计、衬砌条件验收及达标作业等工艺总结、过程管理控制措施，确保技术、质量控制融为一体，做到措施到位、方法得当，实现技术措施全面落实和质量管理工序达标的目的，保证高速铁路隧道施工安全和质量受控。

关键词：高速铁路隧道；施工技术；质量控制0.引言随着国内高速铁路建设的迅猛发展，因其运行高速、线平直顺、舒适稳定、省时准点等特点，相较于其他交通运输方式更具先进性、优越性，有环境污染低、结构稳定安全、占地面积小、征拆数量少和城镇无干扰等优点。

随着建设质量标准及技术革新的不断提升，其技术及质量管理日益受到建设、施工单位的重视。

高速铁路隧道建设以山岭地区为主，设计、施工均为山体内部结构或地下工程，受地质构造、地形地貌、环境水文影响，探测、验证、技术管理、质量管控尤显重要。

为有效地降低施工风险，提升施工工效，保障隧道施工质量，本文就高速铁路隧道机械化施工技术与质量管理展开了论述。

1.施工特点及专业性要求1.1施工作业隐蔽性强高速铁路隧道是一种地下工程，仅通过施工开挖掌子面的一处临界断面，不能可视化或直观判断整体前方施工环境效果及科学评价施工作业质量，整个施工作业面及工序基本处于隐蔽状态，前一道工序实体结构基本被覆盖，大大增加了施工安全、质量隐患。

在隧道建设中，开挖、初支、仰拱、防排水作业等各环节、工序需紧密配合及联动作业，若某一工序不达标，会对下一工序造成不利影响或形成安全质量事件，后期通过技术管理验证及检测手段发现问题后也难以通过表观或实体内部问题找到真正原因，出现的问题也基本形成事实，不能直观或辅助性进行验证探查，仅依靠钻孔、取芯、内窥等手段辅助验证和分析及补救，且返工危险系数大，所以，在工程建设中，受隐蔽工程施工质量及工序技术水平不稳定影响，极可能造成隧道实体结构安全质量风险。

基于全断面机械化施工的双线高铁隧道施工技术研究

安徽建筑中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：1007-7359（2021）12-0151-04DOI:10.16330/ki.1007-7359.2021.12.0720引言近年来，技术经济的日益发展，隧道建设对质量的要求愈发提高[1]。

随着对于隧道工程建设的进一步深入研究及相应施工工艺的提高，一定程度上改善了工程作业条件及环境，施工进度得到了进一步加快，使得隧道施工技术得到了不断的发展。

基于全电脑三臂凿岩台车的超大断面隧道机械化配套施工方法，在日后隧道建设中的作用将越发重要[2]。

全断面机械化配套施工技术以“机械化配套施工”为技术核心，采用凿岩台车，湿喷台车、液压式仰拱栈桥、防水板及钢筋安装定位台架、液压式衬砌台车、沟槽滑膜台车、衬砌养护台车等六条机械化的作业线，通过超前地质预报及监控量测结果的综合分析，对其开挖工法与支护参数可以进行动态的调整；机械化施工不仅能够提升工程质量、满足工程要求，而且能够节省劳动力、节约施工成本，与以往的施工技术相比，具有明显的优势[3,4]。

日前，对于超大断面隧道全断面施工的研究，相关学者已取得一些成果。

刘建国[5]以苏家岩隧道为工程背景，通过现场实践，总结出软弱围岩条件下全断面机械化施工方案，并对其进行一定的优化，提出全断面开挖进尺可采用4.2m ，能够保证施工安全。

黄维科等[6]以龙昌隧道采用大断面法施工为例，总结提出“9+N ”大断面机械化施工技术，并成功应用于实际工程，具有一定的推广价值。

郑静等[7]以乐天山隧道IV 级围岩为依托工程，通过现场试验测试分析，对大断面隧道全断面开挖技术进行研究，得出安全快速的施工方法。

本文依托黄黄铁路3标刘元隧道工程，依据工程实际应用情况，总结出基于全断面机械化施工的双线高铁隧道快速施工技术，并通过现场监测数据进行围岩稳定性分析，验证该施工技术的可行性。

1工程概况黄（冈）黄（梅）铁路HHZQ-3标项目经理部二分部，位移湖北省武穴市境内。

机械配套技术在铁路单线隧道快速施工中的应用

机械配套技术在铁路单线隧道快速施工中的应用摘要：随着国家铁路的高速发展，对铁路建设标准要求越来越高，机械化程度得到了进一步提升，本文就机械配套技术在铁路单线隧道快速施工中应用作论述。

关键词：单线铁路；机械配套；快速施工铁路单线隧道断面较小，传统的施工方法机械配套程度较低，在施工进度上制约较大，同时对施工安全、质量存在较大隐患。

如何在单线隧道施工中实现高程度的机械配套，提高施工进度仍然是目前单线隧道施工中的难点。

本文以某铁路隧道工程施工为例，就单线隧道如何高程度机械配套实现快速施工进行介绍。

1 工程概况该隧道全长14745m，隧道设计Ⅳ、Ⅴ级围岩占比达54.8%，工期60.3个月，设计分三个工区施工，工期较紧张。

单线隧道断面较小（约45 m2），因此对隧道施工的机械化配置要求较高，以加快施工进度，保证工期。

2 机械化配套方案2.1机械化配置原则（1）施工机械配置与主要施工方法相配套，与施工工期相适应。

（2）施工机械配置的生产能力大于均衡施工能力，均衡施工能力大于施工进度指标要求。

（3）施工机械配置应注重科学发挥机械的总体效率。

（4）采取有效措施，减少机械运转时产生的废气、噪声、废液、振动等对周围环境造成的污染和影响。

（5）隧道施工机械配置大力推广应用新技术、新设备，提高施工技术水平。

2.2机械化配置方案（1）超前水平钻采用C6地质一体钻机，可提高工效，节约循环时间。

（2）开挖、出渣：采用传统矿山法，配置多功能作业台架、钻机等，人工手持钻机钻眼，进行爆破开挖；出渣采用ZL40型装载机配合12t自卸汽车，控制性工程采用挖装机配合自卸汽车。

（3）初支：采用喷射混凝土机械手；钢构件加工采用集中化、机械化生产。

（4）二衬、防排水：模板台车由专业设备公司加工，防水板铺挂采用超声波焊接。

（5）仰拱栈桥：采用新型全液压自行式仰拱栈桥。

3高程度机械化配置在单线隧道中的应用以上机械化配置适用于单线隧道各级围岩，下面主要对挖装机、喷射混凝土机械手、新型仰拱栈桥在施工中应用进行阐述。

长大铁路隧道机械化施工配套技术经济分析研究

Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｅｃｎｍｉｎｌｓｓｉｄｎｔｅｍｅｈｎｚｄｃｎｓｒｃｉｎｏｏｇｒｉｗａｕｎｅｓｈｅｍｅｈｎｃｌｍａｃｉｇｏｏｃａａｙｉｓｍａｅｏｈｃａｉｅｏｔｕｔｏｆｌｎａｌｙｔｎｌ．Ｔｃａｉａｔｈｎｆｒｔｅｃｎｓｒｃｉｎｏｏｇｒｉｙｔｎｅｓｉｉｅｅｔｒｃｓｓｓｍｍａｉｅｏｈｏｔｔｏｆｌｎａｌｕｎｌｎｄｆｒｎｏｋｍａｓｉｕｕｗａｆｒｚｄ，ａｈｃｎｍｉｎｅｅｎｏｔｆｎｄｔｅｅｏｏｃｉｄｘｓａｄｃｓｓｏ
第３２卷第３期２１０２年６月
道建谨
ＴｕｎｅｎｔｕｔｏｎｌＣｏｓｒｃｉｎ
Ｖｎ．２Ｎ０３１３．
Ｊｎ２２ｕｅ０１
长大铁路隧道机械化施工配套技术经济分析研究
汤宪高单向华魏志宏孙国新，，，
ＤＯ：０３７／．ｓ．６２— ４Ｘ２１．３０２Ｉ１．９３ｊｉｎ１７７１．０２０．０ｓ
中图分类号：５Ｕ４５
文献标志码：Ａ
文章编号：６２— ４Ｘ（ｏ２ｏ０７０１７７１２１）３— ２０— ５
ｎｉｅｏｔｕｃｉｎｃｎｉｒｖｈｅｃｎｓｒｃｉｎｐｏｒｓｚｄｃｎｓｒｔｏａｍｐｏｅｔｏｔｕｔｏｒｇｅｓ，ｓｒｅｈｏｓｒｔｏｅｉｄ，ｉｒｖｈｏｓｒｃｉｎｅｖ — ｈｏｔｎｔｅｃｎｔｕｃｉｎｐｒｏｍｐｏｅｔｅｃｎｔｔｏｎｉｕｒｎｎ，ｇａａｅｈｏｓｒｃｉｎｑａｉｙａｄｒｄｃｈｏｔｃｉｎｒｓｓｏｍｅｔｕｒｎｔｅｔｅｃｎｔｔｕｌｔｎｅｕｅｔｅｃｎｓｒｔｏｉｋ．Ｔｈｃｎｚｄｃｎｔｕｔｏａｒａｕｏｕｅｍｅｈａｉｅｏｓｒｃｉｎｈｓｇｅｔｃｍｐｒｈｅｉｅｓｇｆｃｎｅ，ａｔｏｇｔｉｅｔｃｓｓｓｉｈｌｉｈｅ．ｏｅｎｓｖｉｎｉａｃｉｌｈｕｈｉｄｒｃｏｔｉｌｇｔｙｈｇｒｓＫｅｒｓ：ｌｎｇｒｉｙｔｎｅ；ｍｅｈａｉｅｏｓｒｃｉｎ；ｅｏｍｉｔｙｙｗｏｄｏａｌｗａｕｎｌｃｎｚｄｃｎｔｔｕｏｃｎｏｃｓｕｄ

顺层偏压软弱围岩隧道施工关键技术

顺层偏压软弱围岩隧道施工关键技术摘要：顺层偏压、软弱围岩严重影响着隧道的施工进度、施工安全及营运安全，并且极容易产生病害。

在施工时，应以施工安全和进度为前提，选择合适的开挖、支护方法。

综合考虑隧道水文地质条件、断面尺寸、施工机械、工期的可行性。

同时还应考虑围岩变化时施工方法的适用性。

施工以大断面少分块的方法，以减少对围岩的扰动。

本文以郑万高铁干溪沟隧道为例，对顺层偏压软弱围岩隧道施工技术稍作探讨。

关键词：三台阶法；软弱围岩；控制爆破；减振1.项目背景郑万高铁被誉为目前在建铁路标准最高、风险最大、地质最复杂的高速铁路，其中干溪沟隧道为Ⅱ级风险隧道。

干溪沟隧道既是全线重难点工程，也是全线控制性工程，主要难点为全隧共计5处浅埋、上跨沪蓉高速公路凤凰梁隧道施工、顺层及顺层偏压[1]、岩堆、滑坡等，安全风险极高。

干溪沟隧道位于重庆市奉节县白帝镇和朱衣镇辖区内，起讫里程为DK705+425～DK717+308，全长11883m，其中Ⅴ级围岩1353m、Ⅳ级围岩8210m、Ⅲ级围岩2320m，最大埋深约515m。

为满足施工工期、防灾救援、施工通风及排水等需要，设1#横洞、2#横洞、3#横洞和洞口段共四个工区组织施工。

隧址区不良地质为顺层及顺层偏压、岩堆、岩溶、滑坡等，特殊岩土为人工填土。

针对该隧道的具体情况，现场采用三台阶加临时仰拱开挖技术、控制爆破技术、大直径直线掏槽减振技术等技术组织施工。

技术特点：综合多种因素，在本隧道Ⅴ级围岩软质岩、顺层偏压、一般断层级破碎带、接触带、浅埋及上跨沪蓉高速段等地段选择了三台阶+临时仰拱[2]法+控爆开挖，该方法主要具备以下优点：①施工利用空间大，便于机械操作，可以多个作业面同时施工；②可以统筹安排施工，工效较高；③当地质条件发生变化时，可以及时转换施工工序，调整施工方法，避免窝工；④软弱围岩下利用上台阶预留核心土法开挖施工，利于减小对围岩的扰动，保证开挖作业面稳定；⑤在围岩变形较大或突变时，保证安全和满足设计要求的前提下，可尽快缩短施工时间，为初期支护工序在时间和空间上创造了条件。

隧道机械化配套施工及经济性研究

隧道机械化配套施工及经济性研究内容提要：目前隧道机械化配套施工已成为主流发展趋势。

结合工程具体情况，以三臂凿岩台车、自动拱架拼装台车、全自动铺挂作业台车、液压仰拱栈桥、自动液压衬砌模板台车、大型出碴运输机械为主要特征的大型设备为主，通过分区段管理，科学配置，充分发挥机械化配套施工优势，达到快速施工的目的。

而本文结合丁王隧道机械化施工情况，重点阐述了长大隧道机械化施工在安全、进度及材料损耗方面研究，并进行了初步经济分析和造价影响研究。

关键词：长大隧道,机械化,施工经济性1.工程概括1.1工程简介张吉怀铁路十标位于湖南省怀化市，线路长18.388km，其中隧道9座共计10210.18m。

控制性工程丁王隧道全长5563.27m，III围岩930m、IV围岩3450m、V级围岩1183.27m。

丁王隧道地层岩性复杂，围岩等级交错变化段落多，局部富水，大部分段落埋深浅，穿越3条不整合接触带、4条断层破碎带，安全风险高，工期控制难度大。

1.2地质情况（1）区域地质背景隧道区经历了漫长多期的地质演变，构造运动频繁，断裂构造发育，主要穿越北东东向扭裂带，该扭裂带是由是一系列走向70°~75°，属扭性兼具压性的断裂群所组成。

在同一地区，按同一方位，性质一致，成群成带规律性出现，而且规模很大，截切各前期构造，是区内生成最晚的一项构造系统。

（2）断裂构造根据地质资料及沿线实际调查，结合遥感资料等综合分析，洞身穿越大小断层多，断层走向以北东为主，性质主要为压性或压扭性断裂。

2.机械化配置施工2.1施工作业线划分以开挖作业线、初支作业线、铺底作业线、防水层作业线、衬砌作业线、二衬养护检测作业线为主要作业区段，穿插装碴运输作业线及辅助施工作业线。

根据作业区段施工任务，合理提配机械设备。

作业线划分如下：图2-1 施工作业线划分图2.2 施工机械及工艺装备初支作业线铺底作业线装碴运输作业线防水层作业线检测养护作业线2.3工艺步骤2.3.1 开挖作业线三臂凿岩台车是隧道大机施工的典型施工机械，对于较坚硬、完整性较好的围岩，凿岩台车钻孔速度快、单位能耗低、人工少、安全程度高、爆破质量好，是今后隧道施工技术发展的主要趋势。