目 录
工程概况 2
二理念创新开创隧道建造新局面 2
三设计创新引领隧道建造新思路 3
四装备升级增强隧道风险控力 7
1全电脑三臂凿岩台车 8
2 三臂（筐）钢架安装机 8
3 榀钢架安装台架 9
4湿喷机械手 10
5 防水板钢筋动化安装体机 10
6 行式液压带弧模仰拱栈桥 11
7智化二衬台车 11
五工序卡控形成程控新载体 12
1超前质预报 12
2超前预加固 13
3开挖 13
4初期支护 14
5仰拱 15
6防水板铺设钢筋安装 16
7二衬养护 17
8沟槽 18
9工检测 19
六信息理延伸安质控新手段 19
七总结展 21
（1）合理机械配套安全质量受控保障 21
（2）适宜施工工法安全质量受控关键 22
（3）信息化理安全质量受控手段 22
郑万高铁隧道成套机械化施工
质量安全控
中铁十二局集团限公司
工欲善事必先利器充分贯彻建设单位机械化信息化标准化理深度融合建设中国高速铁路标准化理示范工程目标求通工装保工艺工艺保质量质量保安全建设理念推进隧道机械化施工水更新台阶充分结合前集团承担长隧道机械化配套施工验基础郑万项目理部整体筹划针保康隧道罗家山隧道工程特点施工条件机械化保障信息化抓手精细化支撑达隧道工程质量安全控现郑万高铁隧道成套机械化施工质量安全控情况汇报：
工程概况
郑万高铁湖北段7标全长349公里总投资32亿元标段工程隧道5座隧道312公里(中保康隧道14750m罗家山隧道10860mIVV级围岩占69）项目特点呈四复杂四突出：形复杂岩性复杂构造复杂水文复杂危岩落石问题突出岩溶涌水问题突出软岩变形问题突出层偏压问题突出
目前标段隧道均进入正洞施工累计完成成洞米32质量安全稳受控
二理念创新开创隧道建造新局面
目前国隧道建设中隧道ⅣⅤ级围岩般采台阶法甚采CDCRD等分部施工法缺点：施工步序支护封闭时围岩扰动安全易保证质量控制困难进度缓慢工效低通年断探索实践隧道建设单工序机械化施工逐步转全工序机械化施工机械化水断提高应范围局限ⅡⅢ级围岩ⅣⅤ级围岩未实现机械化配套条件断面施工郑万高铁湖北段提出引领中国铁路隧道修建技术进步实现安全优质高效机械化建造创立隧道智建造法CSTM（China Smart Tunneling Method）总体技术达国际领先水推动中国隧道智装备产业化升级总体目标设计理施工工法施工工艺风险控等方面进行技术研究取关键成果通采型机械化配套全工序施工作业实现全工序全质（IIIIIIVV级围岩）全断面机械化作业理实践应确保隧道施工安全质量序控
三设计创新引领隧道建造新思路
根高铁建造理念结合新奥法新意法原理根全断面开挖围岩扰动理秉承初期支护承受全部荷载二衬作安全储备理念设计理念提出塌方荷载发展变形控制设计方法施工工法分步分部开挖法发展断面全断面开挖法支护形式超前预加固（超前中棚代导掌子面喷射混凝土纤维锚杆预加固注浆加固）初期支护进行强化（中空砂浆锚杆强化涨壳式低预应力锚杆喷射混凝土采高强早强混凝土）施工装备传统风枪工作业转变臂凿岩台车机械化作业风险控创立隧道施工风险三险(控基控控）控方法
1围岩超前预加固措施
根高铁建造理念结合新奥法新意法原理提前掌子面前方围岩进行预加固提高围岩稳力实现软岩断面全断面进尺开挖
围岩预加固措施类：喷砼封闭掌子面纤维锚杆加固掌子面超前导棚加固超前注浆加固新型低预应力锚杆加固
超前注浆预加固：通注浆掌子面围岩进行提前加固改变围岩结构提升围岩身稳定性
喷射混凝土封闭掌子面：开挖爆破时掌子面进行封闭减少围岩暴露时间时围岩面形成层保护层减缓围岩风化剥落时加强掌子面稳定性防止掌子面挤出变形坍塌失稳
纤维锚杆加固掌子面：通钻孔挤密通注浆锚杆围岩形成整体提升围岩稳定性防止掌子面挤出变形坍塌失稳
超前支护：超前支护作确保洞室开挖爆破初支完成前洞周稳定加强型超前支护利断面进尺开挖
采新型低预应力锚杆围岩进行加固促围岩早形成压力拱效应达动加固围岩提升围岩稳定效果效加固洞身段围岩
2全断面开挖工法控制措施
通掌子面前方围岩进行预加固确定郑万高铁隧道施工三种施工工法（包括全断面带仰拱全断面带仰拱微台阶）
围岩稳定性空间特征分掌子面围岩稳定性洞身段围岩稳定性两类分稳定性状态进行控制建立实掌子面围岩稳定性控制技术掌子面稳定性分ABCD四类（整体稳定局部掉块半断面稳定全断面稳定）见表1出掌子面稳定性实分类方法控制措施建立实洞身围岩稳定性控制技术：1确定郑万高铁隧道施工合理开挖循环进尺控制值（见表2）2制定郑万高铁施工阶段洞身区段支护安全位移控制基准建议值（见表3）3确定郑万高铁隧道机械化配套作业仰拱施作合理安全步距60m二衬施作合理安全步距200mIVV级围岩采超前棚（导）高压注浆加固循环开挖支护进尺4榀钢架间距提出满足安全步距三前提条件：①超前预加固初期支护设计施作位②初期支护早闭合成环③围岩初期支护变形稳定施作二次衬砌
表1 掌子面稳定性分类控制措施
表2 郑万高铁隧道施工合理开挖循环进尺控制值
表3郑万高铁施工阶段洞身区段支护安全位移控制基准建议值
(D表示隧道洞径)
3初期支护优化措施
提高初期支护早期作初期支护快速围岩形成统支护体系初期支护进行优化
①加系统锚杆长度加强超前预加固（导超前棚玻璃纤维锚杆）施工质量
②采YE锚杆提高系统锚杆作效控制围岩变形
③适提高喷射混凝土早期强度
④采机械化配套全断面开挖工法掌子面次爆破减少开挖程中扰动
4．变形稳定监测
坚持超前质预报围岩收敛量测实体质量检测应力应变监测纳入工序理
郑万高铁采机械化断面开挖工法隧道作业面进行监测分析围岩松动圈支护变形结构力等监测重点判断围岩稳定性掌子面稳定性分析支护效果根监测结果确定合理支护参数
5二衬优化设计
根前期监测结果显示变形控制隧规安全储备高：围岩松动圈塌落拱范围理值30围岩变形超规范控制值45隧道支护安全系数安全系数约规范值15倍初期支护基承受全部荷载二衬进行优化设计
①Ⅲ级围岩二衬厚度统调整35cm设衬砌钢筋
②Ⅳ级围岩二衬厚度统调整40cm硬质岩取消衬砌钢筋
③Ⅳ级围岩二衬厚度统调整40cm
四装备升级增强隧道风险控力
标段隧道加强型（机）作业面5普通型（非机全断面）作业面3传统工作业面4根工法类型配置工装
加强型（机）作业面配备：全电脑三臂凿岩台车三臂（筐）拱架安装机行式液压带弧模仰拱栈桥宽幅防水板铺设钢筋动料布筋体机智化二衬台车动布料带压灌注衬砌台车全断面封闭温控养护台车水沟电缆槽体机等先进工装设备超前质预报设备（TSP303隧道超前质预报系统Sir4000质雷达）
工装配备见表4
表4隧道洞九线工装配备表
序号
隧道施工生产线
加强型
普通型
1
超前质预报
全电脑三臂凿岩台车
超前质钻机
2
超前预加固
全电脑三臂凿岩台车
锚杆钻机
注浆加固体机
注浆加固体机
3
开挖掘进
全电脑三臂凿岩台车
开挖榀钢架安装台架
4
初期支护
三臂（筐）钢架安装机
开挖榀钢架安装台架
湿喷机械手
湿喷机械手
5
仰拱
行式液压带弧模仰拱栈桥
行式液压带弧模仰拱栈桥
6
防排水钢筋
防水板钢筋动化安装体机
防水板钢筋动化安装体机
7
二衬养护
智化二衬台车
二衬台车
智温控养护台车
动喷淋养护台架
8
水沟电缆槽
水沟电缆槽体机
水沟电缆槽体机
9
工检测
综合检测台车
安注检体机
1全电脑三臂凿岩台车
⑴功：区传统三臂液压凿岩台车全电脑三臂凿岩台车采全电脑控制工辅助定位具超前质预报超前支护钻孔动定位全方位钻孔数采集分析配合装药围岩量测等功
⑵安全卡控：①工效提高显著 凿岩台车均进尺38m循环时间21时40分钟工钻爆均进尺25m循环时间19时15分钟台车钻爆工钻爆相进尺折算循环时间14时15分钟节约5时提高工效26②传统工作业相凿岩台车台配置5（队长1操作手2配合2）工钻爆需配置15员投入较少降低作业程中掉块噪音害气体机械伤害等带员伤亡风险
⑶质量卡控：相较工钻爆凿岩台车炮孔布置根围岩情况动态调整控制钻爆孔间距利提高光爆效果时锚杆棚导锁脚锚等施工质量显著提高
2 三臂（筐）钢架安装机
⑴功：实现全动抓举断面钢架定位安装三臂协调作业实现钢架精准定位具备全方位施作系统锚杆锁脚锚超前导钻孔安装功配合机械化成孔注浆施工实体损检测装药等
⑵安全卡控：①三臂（筐）钢架安装机安装（全断面）3榀钢架时4时传统台架工安装（全断面）时6时3榀均循环节约2时单项工序提高工效50②三臂（筐）钢架安装机传统台架相提高作业员安全性三臂（筐）钢架安装机台配置6（司机1操作手配合5）传统台架工安装需配置13工少劳动强度低
⑶质量卡控：三臂（筐）钢架安装机具全动抓举断面支护拱架定位安装三臂协调作业实现钢架精准定位
3 榀钢架安装台架
⑴功：榀钢架安装台架行走提升移定位四系统组成够实现拱部钢架预拼装榀钢架（35榀）整体安装钢架安装精准定位时兼做施工台架配合钻孔装药锚杆安装注浆等作业
⑵安全卡控：①榀拱架步安装台架完成3榀拱架安装约需时4时工台架安装约需时6时均循环节约2时单项工序提高工效50②工作业相榀拱架步安装台架台配置7工台架需配置13榀拱架步安装台架投入工少劳动强度低施工提高作业员安全性特良质灾害时定程度够减少员伤害
⑶质量卡控：榀拱架步安装台架利机械实现拱架安装偏差垂直度标高精准定位施工质量高普通台架作工施工操作台拱架安装施工作业员根测量放样点位进行控制精准度相较低
4湿喷机械手
⑴功：喷射面积全覆盖全部操作采线遥控集行走泵送喷射三功体湿喷机械手具作业范围广操作灵活性稳定布料均匀喷射力强等优势
⑵安全卡控：普通湿喷机作业相减少粉尘体伤害作业环境操作灵活作业员少回弹量减少作业面见度提高时湿喷机械手臂长达10m效保障作业员安全作业员劳动强度低湿喷机械手动化程度高
⑶质量卡控：回弹率降低普通湿喷机回弹率25左右湿喷机械手便控制喷射角度保持喷射距离控制风压等特点回弹率仅15普通湿喷机回弹率降低10喷射混凝土表面整度喷射砼强度提高效控制初支面整带衬砌背脱空等质量缺陷
5 防水板钢筋动化安装体机
⑴功：研发防水板钢筋体机具动安装宽幅防水板动铺设环钢筋带型钢筋加工厂具钢筋切料功实现防水板钢筋动安装
⑵安全卡控：普通台架相该台车施工提高作业员防坠安全性设置斜步梯层伸缩操作台采圆钢结构突出物较少台高度适宜两侧固定曲拱圈作边防护定程度够减少员伤害
⑶质量卡控：施工员通伸缩台直接接触围岩面土工布防水板采机械摊铺速度控安装度控制松弛均匀质量保证钢筋采台定位卡距布置均匀质量提升
6 行式液压带弧模仰拱栈桥
⑴功：具液压行走带弧模满足效施工长度24m求实现带止水带定位装置钢筋定位卡具达仰拱填充分开浇筑求行振捣收面
⑵安全卡控：传统简易栈桥相框架整体结构稳定性会侧翻栈桥强度高安全通重量超60吨类施工车辆栈桥配合模板法施工工艺需保留仰拱作业面减掌子面二衬间作业面数量长度利二衬时进保障隧道施工安全
⑶质量卡控：栈桥配合模板施工采端头梁定位固定模架刚度仰拱混凝土达实外美效果准确实现仰拱结构设计尺寸仰拱混凝土均匀密实
7智化二衬台车
⑴功：智化二衬台车采双灌注技术软搭接技术灌注压力理技术高频气动振动技术配置智控制室采集二衬施工中相关数（浇筑方量浇筑时间泵送压力浇筑进度台车力监测等）时3D扫描仪实现动精准定位准确立模
⑵安全卡控：传统衬砌台车相员投入较少高空坠落物体击等带身伤害风险降低
⑶质量卡控：①混凝土浇筑程中路形成封闭结构够保证出口具定压力②衬砌台车配备气动振动器够实现动控制调节保证混凝土密实③采机械手分窗分层然流浇筑避免混凝土离析施工冷缝出现保证外观质量达标④拱顶带压灌注混凝土效预防拱顶脱空
五工序卡控形成程控新载体
机械工装基础助信息化手段造洞口工厂洞车间形成隧道施工9条生产线分超前质预报生产线超前预加固生产线开挖掘进生产线初期支护生产线仰拱生产线防排水钢筋安装生产线二衬养护生产线沟槽生产线工检测生产线
1超前质预报
超前质预报纳入工序理出碴初喷前进行掌子面围岩级稳定性判定根物探钻探预报结果结合三臂凿岩台车WMD质云图分析等手段采取长短结合相互验证综合预报技术中超前钻孔加深炮孔利全电脑三臂凿岩台车进行作业进行钻孔时实时监测推进速度击压力推进压力回转压力水压力水流量等参数通WMD软件分析复原质情况形成质报告建立隧道数质库
通种超前质预报方式施工程中存种质灾害进行预测时发现施工异常现象变更安全设计参数提出安全措施建议时提供效信息工程安全施工保驾护航
三臂凿岩台车WMD质云图 掌子面质素描图
2超前预加固
超前预加固采四类加固措施：喷砼封闭掌子面纤维锚杆加固掌子面超前导棚加固超前注浆加固
掌子面喷射砼封闭采湿喷机械手施作棚导掌子面纤维锚杆钻孔采全电脑三臂凿岩台车成孔装操作手4配合安装导4注浆采锚杆安注检体化台施作
软弱围岩施工中采取超前预加固措施改传统岩变变岩变解决全质范围均实施断面开挖作业须工法进行调整
3开挖
通合理超前支护措施加固围岩优先采全断面法施工实现快挖快支快封闭提高隧道施工机械化水软弱围岩采全断面（带仰拱）微台阶法施工减少台阶CD法CRD法等复杂工法围岩次扰动时通全电脑三臂凿岩台车等配套工装运掌子面施工员减少劳动强度降低循环进尺加快提高工效时极保障员作业安全
郑万高铁隧道机械化配置条件施工工法特点适围岩见表
工法名称
特点
适围岩
全断面（带仰拱）
全断面含仰拱次开挖
ⅡⅢⅣⅤ级
全断面（带仰拱）
仰拱断面→仰拱两次开挖
ⅡⅢⅣⅤ级
微台阶
台阶→台阶含仰拱两次开挖
ⅣⅤ级
Ⅲ级围岩（开挖断面139㎡）Ⅳ级硬岩（开挖断面147㎡）采全断面带仰拱次开挖Ⅳ级软岩Ⅴ级围岩采全断面含仰拱微台阶步推进施工
IV级围岩例超前支护采超前导时：循环时225h月32循环月进度约100m采棚时：循环时305h月24循环月进度约80m
4初期支护
明确隧道初期支护承载结构承担施工期全部荷载二衬作安全储备锚杆砂浆中空锚杆低预应力锚杆加强锚杆采三臂凿岩台车锚杆专台车施作喷射混凝土采两台湿喷机械手施作型钢钢架采三臂（筐）钢架安装机榀钢架安装台架施作
通系列配套工装运源头确保初期支护钢架安装准确性混凝土施工质量时减轻劳动强度环境污染低预应力锚杆运效加固洞身段围岩促围岩早形成压力拱效应达动加固围岩提升围岩稳性效果保证施工安全
5仰拱
仰拱施工采行式带弧模液压栈桥总长48m效作业长度26m
（1）流水作业提供空间条件第段浇筑完成间歇施工第二段仰拱实现前板混凝土浇筑板钢筋绑扎步流水作业避免利简易栈桥进行仰拱混凝土浇筑需等填充达定强度进行第二段仰拱施工
第段已浇筑段
第二段未浇筑段
仰拱施工示意图
（2）仰拱栈桥液压行走需机械配合行走定位速度快栈桥定位稳定性安全性高避免栈桥倾覆风险
（3）带仰拱弧模配备挡头模板中心水沟模板整体定位方便劳动强度低减少辅助定位钢筋量
（4）配备止水带定位夹具提高安装质量
6防水板铺设钢筋安装
研发防水板二衬钢筋安装体机实现60m宽幅防水板动安装二衬钢筋动料精准定位郑万高铁防水板设计幅宽6m10时安装12延米（加热熔垫圈连接）传统3m宽幅防水板安装12m节约23时钢筋采翻转提升动布筋卡具定位安装常节约6时循环减少2劳动强度降低
台车前翻系统
7二衬养护
罗家山隧道出口正洞二衬施工程中智化二衬台车发挥极作二衬施工紧初期支护步伐二衬时进二衬安全步距始终满足设计规范求解决二衬施工中诸难题拱部带压灌注系统边墙流灌注系统成功应机械操作员通遥控操作机械臂分层逐窗进行浇筑降低劳动强度提高施工效率时混凝土浇筑完毕台车快速清洗回收废料整清洗废料回收程采快换机构台车实现零污染节省成
采软搭接技术二衬接缝位置未出现损坏采隧道二衬梯型施工缝通槽口释放环压力拉力够杜绝二衬混凝土施工缝处应力分布均匀造成环裂缝
采信息集成传输系统通安装二衬台车车身智感应器读取二衬混凝土浇筑程中项参数参数传台车电脑进行汇总分析现场根电脑反映数时调整现场项施工素调整混凝土性保证二衬混凝土高效施工
喷淋养护台架高压喷淋养生系统电动行走系统组成采动喷淋系统够实现适量次喷洒功节约水资源二衬混凝土够持续保持湿润充分养生效解决衬砌混凝土表面毛细裂纹问题时二衬台车喷洒形成水幕起洞降尘改善洞作业施工环境效果
温差较段采全封闭恒温恒湿养护台车
二衬喷淋养护
8沟槽
采整体式沟槽模板台车：
（1）封闭式箱体结构实现整体快速施工
（2）置附着式振捣器振捣保证沟槽质量
（3）配置液压系统实现模板精确定位
9工检测
项目部工检测纳入工序理配备专检测车检测设备成立检测组明确检测容距离频次检查验收责避免公里问题出现时公司培养专业检测员
六信息理延伸安质控新手段
郑万项目建立PMS信息化系统覆盖分部工区作业面助手机普作安质理工具局指理重点安质体系运转（安质员配置否位监督行否常态化安质信息否逐日传）分部理重点进行素理终端理结合劳务实名制终端劳务触动实现关键工序效卡控已检查发现问题闭合防止反复发生倒逼理根解决
PMS安全质量理模块分安全培训安质影安质考核三部分
安全培训班组单位全员安全培训进行影响存档方面托项目分部媒体安全培训箱进行系统化安全培训媒体安全培训箱涵盖入场安全教育作业程中安全教育等种培训容采动画方式进行播放图文茂线作业员电影样接受安全培训常识方面作业班组班前安全讲话情况进行实时传收集切实做线作业员安全教育培训工作
工序作业卡控流程：实体工程分解统工序作业卡控点（隧道二衬工序15卡控点）采拍文字描述等种方式原始资料数员设备传PMS系统通台控制实现道工序合格允许进入道工序理目时PMS系统会根程写实记录动生成施工日志隐蔽工程影等确保实体程序控
安全质量考核闭合流程实现提出质量安全卡控点检查问题传整改流程监控闭合销号体PDCA控流程PMS系统支持项目部全员问题反馈发现问题手机拍传系统直接推送相关责问题整改完动入安全库逾期未改时系统动闪灯提醒避免施工现场知道检查项没突出质量安全卡控重点整改程监控销号彻底等弊病真正达终端理
安质影重点实行写实传存档机制重点工序质量程安全卡控重点通影形式存档做出现问题迹查找准方
七总结展
郑万高铁隧道施工中方面创新探索已基实现全工序机械化全质机械化全断面施工全程全方位信息化理具备隧道智化建造基础优势取成效：
（1）四测手段工序化：超前质预报预测围岩量测实体检测长期监测纳入工序理
（2）工艺装备集成化：全工序作业机械代工（装药）部分工序实现智化作业
（3）工序监数字化：全工序实现台工序卡控遥控指挥变实现程信息化写实部分实现智化数字交换
（4）加固手段前置化：掌子面预加固手段实现断面安全快速掘进
（5）洞工序流水化：实现洞生产循环流水化：洞九线节拍均衡推进
（6）智建造雏形化：实现工工装工料工法工艺系统集成形成隧道智化建造雏形
郑万项目始终坚持工程安全质量放首位 工装保工艺工艺保质量思想引导坚持采机械化成套配置保证安全质量稳受控具体体现三点：
（1）合理机械配套安全质量受控保障
机械化代工施工势趋机械化施工体现着技术文明先进降低安全质量风险减少环境污染减轻劳动者强度改善作业条件起着积极作根隧道施工特殊环境条件断研发保安全保质量新设备十二局直追求目标隧道施工规模化集中化工厂化做起根质工序工况配置成套相互匹配机械化设备隧道施工达均衡高效生产源头保证隧道施工质量施工安全
（2）适宜施工工法安全质量受控关键
隧道施工方法选择质条件施工机械技术发展密分宗旨始终保证施工安全质条件复杂性导致目前隧道施工产生开挖方法复杂施工方法会带层次扰动工期投资会相应增加通研究适合全质条件断面开挖实现快速安全目隧道施工技术发展方采超前预加固初期支护时封闭成环方法实现断面开挖促进隧道施工技术发展意义
（3）信息化理安全质量受控手段
郑万高铁信息化应处探索阶段全电脑三臂凿岩台车智化二衬台车智温控养护台车代表智化工装投入通信息采集传输处理享实现信息化理围岩量测理台试验室拌合站理台超前质预报数台等系统台应程中原始数收集分析工程施工质量进行数字信息化理研发PMS系统施工环节达信息化系统接气易操作面理员技术员线作业员手机作项目理工具信息通手机实时交换实现远程监控移动办公目
路远行事难做必成单位续工作中进步探索隧道施工机械成套配置实性逐步提升隧道施工力隧道施工安全质量提供强力保障
汇报完毕请位领导批评指正
汇报完毕谢谢家
中铁十二局集团限公司
2018年7月30日
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工程概况 2
二理念创新开创隧道建造新局面 2
三设计创新引领隧道建造新思路 3
四装备升级增强隧道风险控力 7
1全电脑三臂凿岩台车 8
2 三臂（筐）钢架安装机 8
3 榀钢架安装台架 9
4湿喷机械手 10
5 防水板钢筋动化安装体机 10
6 行式液压带弧模仰拱栈桥 11
7智化二衬台车 11
五工序卡控形成程控新载体 12
1超前质预报 12
2超前预加固 13
3开挖 13
4初期支护 14
5仰拱 15
6防水板铺设钢筋安装 16
7二衬养护 17
8沟槽 18
9工检测 19
六信息理延伸安质控新手段 19
七总结展 21
（1）合理机械配套安全质量受控保障 21
（2）适宜施工工法安全质量受控关键 22
（3）信息化理安全质量受控手段 22
郑万高铁隧道成套机械化施工
质量安全控
中铁十二局集团限公司
工欲善事必先利器充分贯彻建设单位机械化信息化标准化理深度融合建设中国高速铁路标准化理示范工程目标求通工装保工艺工艺保质量质量保安全建设理念推进隧道机械化施工水更新台阶充分结合前集团承担长隧道机械化配套施工验基础郑万项目理部整体筹划针保康隧道罗家山隧道工程特点施工条件机械化保障信息化抓手精细化支撑达隧道工程质量安全控现郑万高铁隧道成套机械化施工质量安全控情况汇报：
工程概况
郑万高铁湖北段7标全长349公里总投资32亿元标段工程隧道5座隧道312公里(中保康隧道14750m罗家山隧道10860mIVV级围岩占69）项目特点呈四复杂四突出：形复杂岩性复杂构造复杂水文复杂危岩落石问题突出岩溶涌水问题突出软岩变形问题突出层偏压问题突出
目前标段隧道均进入正洞施工累计完成成洞米32质量安全稳受控
二理念创新开创隧道建造新局面
目前国隧道建设中隧道ⅣⅤ级围岩般采台阶法甚采CDCRD等分部施工法缺点：施工步序支护封闭时围岩扰动安全易保证质量控制困难进度缓慢工效低通年断探索实践隧道建设单工序机械化施工逐步转全工序机械化施工机械化水断提高应范围局限ⅡⅢ级围岩ⅣⅤ级围岩未实现机械化配套条件断面施工郑万高铁湖北段提出引领中国铁路隧道修建技术进步实现安全优质高效机械化建造创立隧道智建造法CSTM（China Smart Tunneling Method）总体技术达国际领先水推动中国隧道智装备产业化升级总体目标设计理施工工法施工工艺风险控等方面进行技术研究取关键成果通采型机械化配套全工序施工作业实现全工序全质（IIIIIIVV级围岩）全断面机械化作业理实践应确保隧道施工安全质量序控
三设计创新引领隧道建造新思路
根高铁建造理念结合新奥法新意法原理根全断面开挖围岩扰动理秉承初期支护承受全部荷载二衬作安全储备理念设计理念提出塌方荷载发展变形控制设计方法施工工法分步分部开挖法发展断面全断面开挖法支护形式超前预加固（超前中棚代导掌子面喷射混凝土纤维锚杆预加固注浆加固）初期支护进行强化（中空砂浆锚杆强化涨壳式低预应力锚杆喷射混凝土采高强早强混凝土）施工装备传统风枪工作业转变臂凿岩台车机械化作业风险控创立隧道施工风险三险(控基控控）控方法
1围岩超前预加固措施
根高铁建造理念结合新奥法新意法原理提前掌子面前方围岩进行预加固提高围岩稳力实现软岩断面全断面进尺开挖
围岩预加固措施类：喷砼封闭掌子面纤维锚杆加固掌子面超前导棚加固超前注浆加固新型低预应力锚杆加固
超前注浆预加固：通注浆掌子面围岩进行提前加固改变围岩结构提升围岩身稳定性
喷射混凝土封闭掌子面：开挖爆破时掌子面进行封闭减少围岩暴露时间时围岩面形成层保护层减缓围岩风化剥落时加强掌子面稳定性防止掌子面挤出变形坍塌失稳
纤维锚杆加固掌子面：通钻孔挤密通注浆锚杆围岩形成整体提升围岩稳定性防止掌子面挤出变形坍塌失稳
超前支护：超前支护作确保洞室开挖爆破初支完成前洞周稳定加强型超前支护利断面进尺开挖
采新型低预应力锚杆围岩进行加固促围岩早形成压力拱效应达动加固围岩提升围岩稳定效果效加固洞身段围岩
2全断面开挖工法控制措施
通掌子面前方围岩进行预加固确定郑万高铁隧道施工三种施工工法（包括全断面带仰拱全断面带仰拱微台阶）
围岩稳定性空间特征分掌子面围岩稳定性洞身段围岩稳定性两类分稳定性状态进行控制建立实掌子面围岩稳定性控制技术掌子面稳定性分ABCD四类（整体稳定局部掉块半断面稳定全断面稳定）见表1出掌子面稳定性实分类方法控制措施建立实洞身围岩稳定性控制技术：1确定郑万高铁隧道施工合理开挖循环进尺控制值（见表2）2制定郑万高铁施工阶段洞身区段支护安全位移控制基准建议值（见表3）3确定郑万高铁隧道机械化配套作业仰拱施作合理安全步距60m二衬施作合理安全步距200mIVV级围岩采超前棚（导）高压注浆加固循环开挖支护进尺4榀钢架间距提出满足安全步距三前提条件：①超前预加固初期支护设计施作位②初期支护早闭合成环③围岩初期支护变形稳定施作二次衬砌
表1 掌子面稳定性分类控制措施
表2 郑万高铁隧道施工合理开挖循环进尺控制值
表3郑万高铁施工阶段洞身区段支护安全位移控制基准建议值
(D表示隧道洞径)
3初期支护优化措施
提高初期支护早期作初期支护快速围岩形成统支护体系初期支护进行优化
①加系统锚杆长度加强超前预加固（导超前棚玻璃纤维锚杆）施工质量
②采YE锚杆提高系统锚杆作效控制围岩变形
③适提高喷射混凝土早期强度
④采机械化配套全断面开挖工法掌子面次爆破减少开挖程中扰动
4．变形稳定监测
坚持超前质预报围岩收敛量测实体质量检测应力应变监测纳入工序理
郑万高铁采机械化断面开挖工法隧道作业面进行监测分析围岩松动圈支护变形结构力等监测重点判断围岩稳定性掌子面稳定性分析支护效果根监测结果确定合理支护参数
5二衬优化设计
根前期监测结果显示变形控制隧规安全储备高：围岩松动圈塌落拱范围理值30围岩变形超规范控制值45隧道支护安全系数安全系数约规范值15倍初期支护基承受全部荷载二衬进行优化设计
①Ⅲ级围岩二衬厚度统调整35cm设衬砌钢筋
②Ⅳ级围岩二衬厚度统调整40cm硬质岩取消衬砌钢筋
③Ⅳ级围岩二衬厚度统调整40cm
四装备升级增强隧道风险控力
标段隧道加强型（机）作业面5普通型（非机全断面）作业面3传统工作业面4根工法类型配置工装
加强型（机）作业面配备：全电脑三臂凿岩台车三臂（筐）拱架安装机行式液压带弧模仰拱栈桥宽幅防水板铺设钢筋动料布筋体机智化二衬台车动布料带压灌注衬砌台车全断面封闭温控养护台车水沟电缆槽体机等先进工装设备超前质预报设备（TSP303隧道超前质预报系统Sir4000质雷达）
工装配备见表4
表4隧道洞九线工装配备表
序号
隧道施工生产线
加强型
普通型
1
超前质预报
全电脑三臂凿岩台车
超前质钻机
2
超前预加固
全电脑三臂凿岩台车
锚杆钻机
注浆加固体机
注浆加固体机
3
开挖掘进
全电脑三臂凿岩台车
开挖榀钢架安装台架
4
初期支护
三臂（筐）钢架安装机
开挖榀钢架安装台架
湿喷机械手
湿喷机械手
5
仰拱
行式液压带弧模仰拱栈桥
行式液压带弧模仰拱栈桥
6
防排水钢筋
防水板钢筋动化安装体机
防水板钢筋动化安装体机
7
二衬养护
智化二衬台车
二衬台车
智温控养护台车
动喷淋养护台架
8
水沟电缆槽
水沟电缆槽体机
水沟电缆槽体机
9
工检测
综合检测台车
安注检体机
1全电脑三臂凿岩台车
⑴功：区传统三臂液压凿岩台车全电脑三臂凿岩台车采全电脑控制工辅助定位具超前质预报超前支护钻孔动定位全方位钻孔数采集分析配合装药围岩量测等功
⑵安全卡控：①工效提高显著 凿岩台车均进尺38m循环时间21时40分钟工钻爆均进尺25m循环时间19时15分钟台车钻爆工钻爆相进尺折算循环时间14时15分钟节约5时提高工效26②传统工作业相凿岩台车台配置5（队长1操作手2配合2）工钻爆需配置15员投入较少降低作业程中掉块噪音害气体机械伤害等带员伤亡风险
⑶质量卡控：相较工钻爆凿岩台车炮孔布置根围岩情况动态调整控制钻爆孔间距利提高光爆效果时锚杆棚导锁脚锚等施工质量显著提高
2 三臂（筐）钢架安装机
⑴功：实现全动抓举断面钢架定位安装三臂协调作业实现钢架精准定位具备全方位施作系统锚杆锁脚锚超前导钻孔安装功配合机械化成孔注浆施工实体损检测装药等
⑵安全卡控：①三臂（筐）钢架安装机安装（全断面）3榀钢架时4时传统台架工安装（全断面）时6时3榀均循环节约2时单项工序提高工效50②三臂（筐）钢架安装机传统台架相提高作业员安全性三臂（筐）钢架安装机台配置6（司机1操作手配合5）传统台架工安装需配置13工少劳动强度低
⑶质量卡控：三臂（筐）钢架安装机具全动抓举断面支护拱架定位安装三臂协调作业实现钢架精准定位
3 榀钢架安装台架
⑴功：榀钢架安装台架行走提升移定位四系统组成够实现拱部钢架预拼装榀钢架（35榀）整体安装钢架安装精准定位时兼做施工台架配合钻孔装药锚杆安装注浆等作业
⑵安全卡控：①榀拱架步安装台架完成3榀拱架安装约需时4时工台架安装约需时6时均循环节约2时单项工序提高工效50②工作业相榀拱架步安装台架台配置7工台架需配置13榀拱架步安装台架投入工少劳动强度低施工提高作业员安全性特良质灾害时定程度够减少员伤害
⑶质量卡控：榀拱架步安装台架利机械实现拱架安装偏差垂直度标高精准定位施工质量高普通台架作工施工操作台拱架安装施工作业员根测量放样点位进行控制精准度相较低
4湿喷机械手
⑴功：喷射面积全覆盖全部操作采线遥控集行走泵送喷射三功体湿喷机械手具作业范围广操作灵活性稳定布料均匀喷射力强等优势
⑵安全卡控：普通湿喷机作业相减少粉尘体伤害作业环境操作灵活作业员少回弹量减少作业面见度提高时湿喷机械手臂长达10m效保障作业员安全作业员劳动强度低湿喷机械手动化程度高
⑶质量卡控：回弹率降低普通湿喷机回弹率25左右湿喷机械手便控制喷射角度保持喷射距离控制风压等特点回弹率仅15普通湿喷机回弹率降低10喷射混凝土表面整度喷射砼强度提高效控制初支面整带衬砌背脱空等质量缺陷
5 防水板钢筋动化安装体机
⑴功：研发防水板钢筋体机具动安装宽幅防水板动铺设环钢筋带型钢筋加工厂具钢筋切料功实现防水板钢筋动安装
⑵安全卡控：普通台架相该台车施工提高作业员防坠安全性设置斜步梯层伸缩操作台采圆钢结构突出物较少台高度适宜两侧固定曲拱圈作边防护定程度够减少员伤害
⑶质量卡控：施工员通伸缩台直接接触围岩面土工布防水板采机械摊铺速度控安装度控制松弛均匀质量保证钢筋采台定位卡距布置均匀质量提升
6 行式液压带弧模仰拱栈桥
⑴功：具液压行走带弧模满足效施工长度24m求实现带止水带定位装置钢筋定位卡具达仰拱填充分开浇筑求行振捣收面
⑵安全卡控：传统简易栈桥相框架整体结构稳定性会侧翻栈桥强度高安全通重量超60吨类施工车辆栈桥配合模板法施工工艺需保留仰拱作业面减掌子面二衬间作业面数量长度利二衬时进保障隧道施工安全
⑶质量卡控：栈桥配合模板施工采端头梁定位固定模架刚度仰拱混凝土达实外美效果准确实现仰拱结构设计尺寸仰拱混凝土均匀密实
7智化二衬台车
⑴功：智化二衬台车采双灌注技术软搭接技术灌注压力理技术高频气动振动技术配置智控制室采集二衬施工中相关数（浇筑方量浇筑时间泵送压力浇筑进度台车力监测等）时3D扫描仪实现动精准定位准确立模
⑵安全卡控：传统衬砌台车相员投入较少高空坠落物体击等带身伤害风险降低
⑶质量卡控：①混凝土浇筑程中路形成封闭结构够保证出口具定压力②衬砌台车配备气动振动器够实现动控制调节保证混凝土密实③采机械手分窗分层然流浇筑避免混凝土离析施工冷缝出现保证外观质量达标④拱顶带压灌注混凝土效预防拱顶脱空
五工序卡控形成程控新载体
机械工装基础助信息化手段造洞口工厂洞车间形成隧道施工9条生产线分超前质预报生产线超前预加固生产线开挖掘进生产线初期支护生产线仰拱生产线防排水钢筋安装生产线二衬养护生产线沟槽生产线工检测生产线
1超前质预报
超前质预报纳入工序理出碴初喷前进行掌子面围岩级稳定性判定根物探钻探预报结果结合三臂凿岩台车WMD质云图分析等手段采取长短结合相互验证综合预报技术中超前钻孔加深炮孔利全电脑三臂凿岩台车进行作业进行钻孔时实时监测推进速度击压力推进压力回转压力水压力水流量等参数通WMD软件分析复原质情况形成质报告建立隧道数质库
通种超前质预报方式施工程中存种质灾害进行预测时发现施工异常现象变更安全设计参数提出安全措施建议时提供效信息工程安全施工保驾护航
三臂凿岩台车WMD质云图 掌子面质素描图
2超前预加固
超前预加固采四类加固措施：喷砼封闭掌子面纤维锚杆加固掌子面超前导棚加固超前注浆加固
掌子面喷射砼封闭采湿喷机械手施作棚导掌子面纤维锚杆钻孔采全电脑三臂凿岩台车成孔装操作手4配合安装导4注浆采锚杆安注检体化台施作
软弱围岩施工中采取超前预加固措施改传统岩变变岩变解决全质范围均实施断面开挖作业须工法进行调整
3开挖
通合理超前支护措施加固围岩优先采全断面法施工实现快挖快支快封闭提高隧道施工机械化水软弱围岩采全断面（带仰拱）微台阶法施工减少台阶CD法CRD法等复杂工法围岩次扰动时通全电脑三臂凿岩台车等配套工装运掌子面施工员减少劳动强度降低循环进尺加快提高工效时极保障员作业安全
郑万高铁隧道机械化配置条件施工工法特点适围岩见表
工法名称
特点
适围岩
全断面（带仰拱）
全断面含仰拱次开挖
ⅡⅢⅣⅤ级
全断面（带仰拱）
仰拱断面→仰拱两次开挖
ⅡⅢⅣⅤ级
微台阶
台阶→台阶含仰拱两次开挖
ⅣⅤ级
Ⅲ级围岩（开挖断面139㎡）Ⅳ级硬岩（开挖断面147㎡）采全断面带仰拱次开挖Ⅳ级软岩Ⅴ级围岩采全断面含仰拱微台阶步推进施工
IV级围岩例超前支护采超前导时：循环时225h月32循环月进度约100m采棚时：循环时305h月24循环月进度约80m
4初期支护
明确隧道初期支护承载结构承担施工期全部荷载二衬作安全储备锚杆砂浆中空锚杆低预应力锚杆加强锚杆采三臂凿岩台车锚杆专台车施作喷射混凝土采两台湿喷机械手施作型钢钢架采三臂（筐）钢架安装机榀钢架安装台架施作
通系列配套工装运源头确保初期支护钢架安装准确性混凝土施工质量时减轻劳动强度环境污染低预应力锚杆运效加固洞身段围岩促围岩早形成压力拱效应达动加固围岩提升围岩稳性效果保证施工安全
5仰拱
仰拱施工采行式带弧模液压栈桥总长48m效作业长度26m
（1）流水作业提供空间条件第段浇筑完成间歇施工第二段仰拱实现前板混凝土浇筑板钢筋绑扎步流水作业避免利简易栈桥进行仰拱混凝土浇筑需等填充达定强度进行第二段仰拱施工
第段已浇筑段
第二段未浇筑段
仰拱施工示意图
（2）仰拱栈桥液压行走需机械配合行走定位速度快栈桥定位稳定性安全性高避免栈桥倾覆风险
（3）带仰拱弧模配备挡头模板中心水沟模板整体定位方便劳动强度低减少辅助定位钢筋量
（4）配备止水带定位夹具提高安装质量
6防水板铺设钢筋安装
研发防水板二衬钢筋安装体机实现60m宽幅防水板动安装二衬钢筋动料精准定位郑万高铁防水板设计幅宽6m10时安装12延米（加热熔垫圈连接）传统3m宽幅防水板安装12m节约23时钢筋采翻转提升动布筋卡具定位安装常节约6时循环减少2劳动强度降低
台车前翻系统
7二衬养护
罗家山隧道出口正洞二衬施工程中智化二衬台车发挥极作二衬施工紧初期支护步伐二衬时进二衬安全步距始终满足设计规范求解决二衬施工中诸难题拱部带压灌注系统边墙流灌注系统成功应机械操作员通遥控操作机械臂分层逐窗进行浇筑降低劳动强度提高施工效率时混凝土浇筑完毕台车快速清洗回收废料整清洗废料回收程采快换机构台车实现零污染节省成
采软搭接技术二衬接缝位置未出现损坏采隧道二衬梯型施工缝通槽口释放环压力拉力够杜绝二衬混凝土施工缝处应力分布均匀造成环裂缝
采信息集成传输系统通安装二衬台车车身智感应器读取二衬混凝土浇筑程中项参数参数传台车电脑进行汇总分析现场根电脑反映数时调整现场项施工素调整混凝土性保证二衬混凝土高效施工
喷淋养护台架高压喷淋养生系统电动行走系统组成采动喷淋系统够实现适量次喷洒功节约水资源二衬混凝土够持续保持湿润充分养生效解决衬砌混凝土表面毛细裂纹问题时二衬台车喷洒形成水幕起洞降尘改善洞作业施工环境效果
温差较段采全封闭恒温恒湿养护台车
二衬喷淋养护
8沟槽
采整体式沟槽模板台车：
（1）封闭式箱体结构实现整体快速施工
（2）置附着式振捣器振捣保证沟槽质量
（3）配置液压系统实现模板精确定位
9工检测
项目部工检测纳入工序理配备专检测车检测设备成立检测组明确检测容距离频次检查验收责避免公里问题出现时公司培养专业检测员
六信息理延伸安质控新手段
郑万项目建立PMS信息化系统覆盖分部工区作业面助手机普作安质理工具局指理重点安质体系运转（安质员配置否位监督行否常态化安质信息否逐日传）分部理重点进行素理终端理结合劳务实名制终端劳务触动实现关键工序效卡控已检查发现问题闭合防止反复发生倒逼理根解决
PMS安全质量理模块分安全培训安质影安质考核三部分
安全培训班组单位全员安全培训进行影响存档方面托项目分部媒体安全培训箱进行系统化安全培训媒体安全培训箱涵盖入场安全教育作业程中安全教育等种培训容采动画方式进行播放图文茂线作业员电影样接受安全培训常识方面作业班组班前安全讲话情况进行实时传收集切实做线作业员安全教育培训工作
工序作业卡控流程：实体工程分解统工序作业卡控点（隧道二衬工序15卡控点）采拍文字描述等种方式原始资料数员设备传PMS系统通台控制实现道工序合格允许进入道工序理目时PMS系统会根程写实记录动生成施工日志隐蔽工程影等确保实体程序控
安全质量考核闭合流程实现提出质量安全卡控点检查问题传整改流程监控闭合销号体PDCA控流程PMS系统支持项目部全员问题反馈发现问题手机拍传系统直接推送相关责问题整改完动入安全库逾期未改时系统动闪灯提醒避免施工现场知道检查项没突出质量安全卡控重点整改程监控销号彻底等弊病真正达终端理
安质影重点实行写实传存档机制重点工序质量程安全卡控重点通影形式存档做出现问题迹查找准方
七总结展
郑万高铁隧道施工中方面创新探索已基实现全工序机械化全质机械化全断面施工全程全方位信息化理具备隧道智化建造基础优势取成效：
（1）四测手段工序化：超前质预报预测围岩量测实体检测长期监测纳入工序理
（2）工艺装备集成化：全工序作业机械代工（装药）部分工序实现智化作业
（3）工序监数字化：全工序实现台工序卡控遥控指挥变实现程信息化写实部分实现智化数字交换
（4）加固手段前置化：掌子面预加固手段实现断面安全快速掘进
（5）洞工序流水化：实现洞生产循环流水化：洞九线节拍均衡推进
（6）智建造雏形化：实现工工装工料工法工艺系统集成形成隧道智化建造雏形
郑万项目始终坚持工程安全质量放首位 工装保工艺工艺保质量思想引导坚持采机械化成套配置保证安全质量稳受控具体体现三点：
（1）合理机械配套安全质量受控保障
机械化代工施工势趋机械化施工体现着技术文明先进降低安全质量风险减少环境污染减轻劳动者强度改善作业条件起着积极作根隧道施工特殊环境条件断研发保安全保质量新设备十二局直追求目标隧道施工规模化集中化工厂化做起根质工序工况配置成套相互匹配机械化设备隧道施工达均衡高效生产源头保证隧道施工质量施工安全
（2）适宜施工工法安全质量受控关键
隧道施工方法选择质条件施工机械技术发展密分宗旨始终保证施工安全质条件复杂性导致目前隧道施工产生开挖方法复杂施工方法会带层次扰动工期投资会相应增加通研究适合全质条件断面开挖实现快速安全目隧道施工技术发展方采超前预加固初期支护时封闭成环方法实现断面开挖促进隧道施工技术发展意义
（3）信息化理安全质量受控手段
郑万高铁信息化应处探索阶段全电脑三臂凿岩台车智化二衬台车智温控养护台车代表智化工装投入通信息采集传输处理享实现信息化理围岩量测理台试验室拌合站理台超前质预报数台等系统台应程中原始数收集分析工程施工质量进行数字信息化理研发PMS系统施工环节达信息化系统接气易操作面理员技术员线作业员手机作项目理工具信息通手机实时交换实现远程监控移动办公目
路远行事难做必成单位续工作中进步探索隧道施工机械成套配置实性逐步提升隧道施工力隧道施工安全质量提供强力保障
汇报完毕请位领导批评指正
汇报完毕谢谢家
中铁十二局集团限公司
2018年7月30日
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