高寒地区带中心深埋水沟的铁路单线隧道施工方法技术

本发明专利技术公开了一种高寒地区带中心深埋水沟的铁路单线隧道施工方法，首先进行测量放样、确定中心深埋水沟的具体位置；再对隧道掌子面进行钻爆开挖，同步在中心深埋水沟开挖面待挖区打竖向预裂孔和横向辅助眼、周边眼后进行开挖；然后，进行掌子面处的出渣和隧道初支作业，以及中心深埋水沟的出渣和施工作业；重复上述步骤3‑5次，当中心深埋水沟开挖面向前推进9‑12米时，进行一次仰拱施做；按照上述步骤进行循环施工，直至整个隧道施工完成。本发明专利技术采用掌子面和中心深埋水沟同时爆破开挖的方式，规范了现场施工步骤，提供了一套步骤合理的循环性施工方法，能够大大提高隧道的施工质量，缩短施工周期，减少人力、物力的浪费。

【技术实现步骤摘要】
高寒地区带中心深埋水沟的铁路单线隧道施工方法
本专利技术涉及单线铁路隧道施工
，尤其是涉及一种高寒地区带中心深埋水沟的铁路单线隧道施工方法。
技术介绍
为了消除山体水对铁路隧道结构混凝土产生的影响，需要在隧道底部开挖沟道布设排水管道。一般地，单线隧道洞内宜优先设置双侧纵向排水管；双线及多线隧道宜设置双侧排水管及位于线路股道间的中心排水管，但不应单独设置中心排水管。当铁路隧道处于高寒地区时，还需要在管体外侧设置保温层，避免水体结冰对排水造成影响。例如，位于新疆境内的奎北线、兰新二线、精伊霍线的隧道排水管均采用双侧保温纵向排水管。但是，保温层容易脱落或损坏，需要经常保养，增加了铁路养护成本和养护工作量。因此，新建工程多考虑不用保温层而将排水管深埋在当地的最大冻结深度之下。但是，对于单线隧道，由于隧道整体断面面积较小且水沟开挖距离较深，无论将深埋水沟设置在隧道两侧还是隧道中心，当采用现有单独爆破方式时均容易发生水沟断面面积超过原有设计值的情况，甚至出现深埋水沟上口深入到拱脚底部的现象，严重影响了原有设计结构的承载力，不利于隧道的整体安全性。另外，深埋水沟施工时，容易影响隧道开挖进度，导致现场杂乱无序，总体作业效率低，生产进度慢。
技术实现思路
本专利技术提供一种高寒地区带中心深埋水沟的铁路单线隧道施工方法，目的在于解决现有施工方式无法满足进度要求和质量要求的问题。为实现上述目的，本专利技术可采取下述技术方案：本专利技术所述的高寒地区带中心深埋水沟的铁路单线隧道施工方法，包括以下步骤：第一步，在隧道已开挖段测量放样，确定并标识中心深埋水沟的具体位置；第二步，对隧道掌子面进行钻爆开挖，使其向前推进2-3米；同时，用潜孔钻在中心深埋水沟开挖面前端的待挖区打竖向预裂孔，再用凿岩机打横向辅助眼和周边眼，之后爆破开挖，使中心深埋水沟开挖面向前推进2.5-3.5米；第三步，通过搭设在中心深埋水沟开挖处的栈桥对掌子面处的隧道进行出渣作业，然后通过栈桥运送材料至掌子面处，进行除喷浆外的隧道初支作业；第四步，在第三步隧道初支作业开始的同时，回撤中心深埋水沟开挖处的栈桥，对中心深埋水沟开始出渣作业；之后，对中心深埋水沟已预埋渗水盲管的内壁面喷射C25混凝土形成防护层，在中心深埋水沟底部浇注与隧道线路坡度一致的C20混凝土基层，然后将顶部带漏水孔的主排水管吊装就位，接着按照设计标高从下向上分别施工砂卵石反滤层和C20素混凝土封闭层；第五步，恢复中心深埋水沟开挖处的栈桥，对第三步完成的隧道初支作业的面层进行喷浆支护；第六步，对第一步至第五步进行三至五次施工循环后，当中心深埋水沟开挖面向前累计推进9-12米时，在C20素混凝土封闭层之上进行一次仰拱、矮边墙施做，并使仰拱与隧道初支形成封闭结构；第七步，重复进行第一步至第六步的施工，直至整个隧道施工完成。为了保证施工安全，第一步中的中心深埋水沟开挖面前端与隧道掌子面间距为30-40米。为了缩短工期，用于浇筑所述C20混凝土基层的混凝土内混合有速凝剂。本专利技术提供的高寒地区带中心深埋水沟的铁路单线隧道施工方法，克服了单线隧道施工工作面狭窄造成中心深埋水沟施工难的问题，采用掌子面和中心深埋水沟同时爆破开挖的方式，规范了现场施工步骤，提供了一套步骤合理的循环性施工方法，能够大大提高隧道开挖的安全性，提高施工质量，缩短施工周期，减少人力、物力的浪费。附图说明图1是本专利技术进行掌子面和中心深埋水沟钻爆开挖的示意图。图2是本专利技术进行掌子面处的隧道出渣的示意图。图3是本专利技术对新开挖隧道进行除喷浆外的初支作业和进行中心深埋水沟出渣的示意图。图4是本专利技术进行中心深埋水沟内壁面喷射混凝土防护层的示意图。图5是本专利技术进行中心深埋水沟浇注带漏水孔的主排水管C20混凝土基层的示意图。图6是本专利技术进行中心深埋水沟吊装带漏水孔的主排水管的示意图。图7是本专利技术进行中心深埋水沟回填砂卵石反滤层和素混凝土层的示意图。图8是本专利技术完成除喷浆外的隧道初支作业的面层进行喷浆支护的示意图。具体实施方式以下结合中心深埋水沟开挖深度为3.27米（大于当地最大冻结深度1.1m）、并通过上下台阶法施工的Ⅳ级围岩单线隧道为例，说明本专利技术所述的高寒地区带中心深埋水沟的铁路单线隧道施工方法，具体包括如下步骤：第一步，根据隧道已开挖段的开挖中线以及掌子面爆破开挖高度计算出中心深埋水沟1的上口宽度、下底长度、水沟深度、边坡坡度等，确定中心深埋水沟1的具体位置，现场放样后用红色醒目油漆进行标识，为下一步打预裂孔做准备。第二步，如图1所示，对隧道上台阶2和下台阶3进行钻爆开挖和对中心深埋水沟1进行钻爆开挖同步进行，当掌子面向前推进2.4米时，中心深埋水沟1开挖面大约向前推进3米。对于中心深埋水沟1，其开挖深度为3.27米，下底宽1.1m，两腰按1：0.2放坡至仰拱或底板底部。由于开挖距离较深，且上开口宽度较小，为控制爆破减少超挖量，先采用一台潜孔钻在中心深埋水沟开挖面前端2.5-3.5米的已放样待挖区4打竖向预裂孔5，然后，对竖向预裂孔5的入口进行遮挡，防止因上部机械活动将孔眼堵满，再用YT-28凿岩机在待挖区4后端侧面沿水平方向人工钻设横向的辅助眼和周边眼6，之后进行中心深埋水沟1的爆破开挖。打竖向预裂孔5时应不影响上、下台阶处隧道初支施工时间段，并尽可能超前施做；爆破时及爆破完成以后一定时间内应对本段围岩进行监控量测，查看围岩是否变形。一般地，为了便于堆放渣石和车辆运转，掌子面与中心深埋水沟1作业面之间的待挖区应根据所处段落围岩级别的安全步距保证大约30米长的距离。为使横向辅助眼和周边眼6顺利施工，开挖中心深埋水沟1时至少应保证大于3米的纵向作业空间。同时，为了方便车辆运输，在其上方搭设栈桥7。上述钻爆作业大概用时：钻炮眼2小时，装药爆破1小时，洒水通风0.5小时，清危排险0.5小时。第三步，先进行通风排烟并排险，然后采用1台PC220挖掘机、1台柳工50装载机和2台15t出渣车，对上、下台阶1、2处的新开挖隧道进行出渣作业（见图2），耗时约4小时，之后采用装载机运送钢架、连接筋、导管等初支作业材料通过栈桥至上、下台阶处，对新开挖隧道进行除喷浆外的初支作业（见图3）。上述初支作业（见图3-7）内容具体包括立架、打设超前导管、锁脚锚管、系统锚杆和挂钢筋网片等工作。一般地，上台阶初支施工9人，下台阶初支施工4人，先花费3小时立架，再花费2小时同时进行打设超前导管、锁脚锚管、系统锚杆及挂钢筋网片。由于不能马上施做仰拱与初支形成封闭结构，在上述上、下台阶处隧道初支作业（除喷浆外）过程中，下台阶3墙脚如出现悬空应及时采用喷射混凝土回填密实，保证初支稳定。第四步，如图3所示，在第三步上、下台阶处隧道初支作业开始的同时，回撤中心深埋水沟开挖处的栈桥7，对中心深埋水沟1开始出渣作业，该过程耗时约2小时；之后，对中心深埋水沟已预埋渗水盲管的内壁面喷射5cm厚C25混凝土形成防护层（见图4），防止渣土滑落，保证中心深埋水沟1基坑内作业安全，该过程耗时约1小时；上述工作完成后，采用溜槽将C20混凝土送至中心深埋水沟1沟底（见图5），操作人员按照测量放样的高程控制混凝土基层顶面高程，浇注与隧道线路坡度一致的10cm厚的C20混凝土基层，该过程耗时约0.5小时；实际操作时，可在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高寒地区带中心深埋水沟的铁路单线隧道施工方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步，在隧道已开挖段测量放样，确定并标识中心深埋水沟的具体位置；第二步，对隧道掌子面进行钻爆开挖，使其向前推进2‑3米；同时，用潜孔钻在中心深埋水沟开挖面前端的待挖区打竖向预裂孔，再用凿岩机打横向辅助眼和周边眼，之后爆破开挖，使中心深埋水沟开挖面向前推进2.5‑3.5米；第三步，通过搭设在中心深埋水沟开挖处的栈桥对掌子面处的隧道进行出渣作业，然后通过栈桥运送材料至掌子面处，进行除喷浆外的隧道初支作业；第四步，在第三步隧道初支作业开始的同时，回撤中心深埋水沟开挖处的栈桥，对中心深埋水沟开始出渣作业；之后，对中心深埋水沟已预埋渗水盲管的内壁面喷射C25混凝土形成防护层，在中心深埋水沟底部浇注与隧道线路坡度一致的C20混凝土基层，然后将顶部带漏水孔的主排水管吊装就位，接着按照设计标高从下向上分别施工砂卵石反滤层和C20素混凝土封闭层；第五步，恢复中心深埋水沟开挖处的栈桥，对第三步完成的隧道初支作业的面层进行喷浆支护；第六步，对第一步至第五步进行三至五次施工循环后，当中心深埋水沟开挖面向前累计推进9‑12米时，在C20素混凝土封闭层之上进行一次仰拱、矮边墙施做，并使仰拱与隧道初支形成封闭结构；第七步，重复进行第一步至第六步的施工，直至整个隧道施工完成。...

【技术特征摘要】
1.一种高寒地区带中心深埋水沟的铁路单线隧道施工方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步，在隧道已开挖段测量放样，确定并标识中心深埋水沟的具体位置；第二步，对隧道掌子面进行钻爆开挖，使其向前推进2-3米；同时，用潜孔钻在中心深埋水沟开挖面前端的待挖区打竖向预裂孔，再用凿岩机打横向辅助眼和周边眼，之后爆破开挖，使中心深埋水沟开挖面向前推进2.5-3.5米；第三步，通过搭设在中心深埋水沟开挖处的栈桥对掌子面处的隧道进行出渣作业，然后通过栈桥运送材料至掌子面处，进行除喷浆外的隧道初支作业；第四步，在第三步隧道初支作业开始的同时，回撤中心深埋水沟开挖处的栈桥，对中心深埋水沟开始出渣作业；之后，对中心深埋水沟已预埋渗水盲管的内壁面喷射C25混凝土形成防护层，在中心深埋水沟底部浇注与隧道线路坡度一致的C20混凝土基...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦法泽，贾斌，陈彬，张东，殷爱国，李亚东，郭立明，武进广，魏奎斐，张帆，
申请(专利权)人：中铁七局集团郑州工程有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41