莅临石林隧道检查指导工作
以精细化管理为抓手 推进创新工艺标准化
汇报提纲
Ø一、石林隧道工程概况 Ø二、石林隧道施工进展情况 Ø三、标准化激励创新机制 Ø四、工艺工法或技术汇报 Ø五、小改小革、科技创新成果
工艺工法汇报重点
Ø1、综合超前地质预报 Ø2、光面爆破
Ø3、钢拱架机械辅助安装 Ø4、机械手湿喷混凝土
Ø5、仰拱施工（开挖、混凝土分次浇筑、
钢筋预弯、止水带热熔焊接及定位） Ø6、防水板机械辅助铺设及超声波焊接
工艺工法汇报重点
Ø7、二衬混凝土防脱空工艺 Ø8、隧道通风机变频节能技术 Ø9、隧道岩溶处理技术 Ø10、浅埋段盖挖法施工技术 Ø11、水电槽混凝土施工及盖板预制工艺 Ø12、隧道施工信息化管理
一、石林隧道工程概况
Ø工程概况 l概述
• 石林隧道位于云南省弥勒～石林板桥区间， 全长18208m，为云桂线最长隧道、全国最长 单洞双线隧道、全国最长的岩溶隧道、世界 最长采用钻爆法施工的岩溶隧道。最大埋深 250m，最小埋深6m。进、出口均采用斜切 式洞门。
石林隧道 18208m
昆明
昆明 南
石林南
石林板桥 普者黑
百色
广南 富宁
平安
阳宗
弥勒
珠琳 白蜡寨
腻革龙
南宁
新建云桂铁路线路走向图
• 为加快施工进度，解决施工及运营期间排水 及通风问题，设置“一平导+两斜井”的辅 助坑道模式。平导设于正洞左线线路右侧 35m，全长18122m，1号斜井位于正洞左侧， 长度938m，综合坡率为-8.2%，2号斜井位 于正洞左侧，长度998m，综合坡率为-9.4%。
l工程地质
• 石林隧道地质以灰岩为主，隧道大面积穿越 碳酸盐岩地层，区内断裂交错发育，且位于 弥勒富水块段，施工中遇岩溶裂隙、溶洞、 溶腔的可能性极大。
• 石林隧道不良地质为岩溶、特殊岩土为红黏 土。隧道穿越6个断层4个破碎带，其中Ⅳ、 Ⅴ级围岩占31%，为Ⅰ级风险隧道，为标段 和全线重点控制工程。
l水文地质
• 隧道线路基本走行云贵高原面 ，无大的水 系及迳流，地表水以大气降水为主，地下 水以岩溶水为主，岩溶发育，含水充沛， 是测区的主要含水层。沿线地下水主要有 第四系孔隙水、基岩裂隙水及岩溶水三类。 • 设计结合本隧道的勘查现状、水文条件，
4 3预测石林隧道最大涌水量28.3×10m/d。
分水岭 DK666+300
出口 DK669+433
二号斜井 DK662+000
一号斜井 DK658+000 进口 DK651+225
云桂铁路石林隧道线路走向图
石林隧道工程总造价12.24亿元。
自2010年6月1日起，开挖工期 48个月，合同总工期64个月。
石林隧道进口洞门
一号斜井洞门 正洞出口洞门 二号斜井洞门
二、石林隧道施工进展情况
• 石林隧道进口于2010年8月30日正式开工进洞，
成为云桂线第一家开工进洞的工点。
• 1号斜井、2号斜井、出口在2010年9月27日分
别开工进洞。1号斜井于2011年2月28日、2号斜
井于4月12日安全开挖至正洞交汇点。
• 1号斜井—2号斜井平导、1号斜井—进口平导
分别于2012年10月22日、2013年6月8日顺利贯通。
石林隧道施工进度形象图（截止2013年7月26日） •正洞累计完成16200 m，占18208m的89%，剩余开挖合计 2008m；
•平导累计完成17890m，占18122m的99%，剩余开挖合计232m；
•开累完成产值9.6亿元，占12.24亿元的78% 。
三、标准化激励创新机制
Ø制定创新激励机制
•我项目部制定了工艺工法创新激励机制，鼓 励广大技术人员、作业工人发明创造和小改小 革，在实践中不断创新、完善，使每项工艺工 法达到所需资源广泛、操作简便易行、作业人 员乐于接受，最终形成简捷、可靠、高效、经 济、行业领先、持续完善的工艺工法标准体系。
Ø 精细化管理五大举措
⑴提高全员意识，针对精细化管理制订 实 施细则和考评办法。实施过程有组织、有责任、 有目标、有要求、有节点、有考核。贯彻以测 量放样先行，以开挖光爆为抓手，以工艺创新 为先导，全力有序推进的主导思想。
⑵建立持之以恒，常抓不懈的工作机制。 遵循两个连续（连续培训、连续纠偏）的工作 思路，狠抓两个反复（抓反复，反复抓）的工 作方式，持续改变习惯性不规范施工行为。
⑶建立个人责任档案：分组、分人、分细 节盯控，实施个人分配与细节化管理责任挂钩 机制。
⑷大力激发创新思路，重奖征集简单易 用、不增加成本、提高工效、达到标准的先 主动实施。
⑸建立长效奖罚机制，全员共享精细化 管理效益。
进工艺、工具、方案，使操作人员乐于接受、
四、工艺工法简要汇报
为贯彻股份公司管理提升活动要求暨集团公司 精细化管理要求，我项目部将2012年定义为“深入 开展精细化管理年”。以小改小革、科技创新为基 础，以精细化管理、标准化作业为手段，以过程管 控、过程考核为抓手，以经济效益、社会效益为目 标，积极开展标准化工艺总结，通过加强领导，落 实责任，严格奖惩，在隧道工序规范、施工工艺创 新方面做了一些有益的尝试。
1、综合超前地质预报
超前地质预报是施工安全的重要保障，必须纳 入工序管理。石林隧道施工过程严格执行“先探后 挖、有疑必探、不探不进”的安全施工理念。 施工过程中，认真执行落实超前地质预报“日 报告、异常报告、月总结”等管理制度，预报施作 当日，由地质专工将现场施作预报的影像资料上报 业主；发现异常时及时报告；每月25日对当月地质 预报情况进行总结分析上报。
物探报告
钻探报告
四方现场核对 形成会审纪要 分部根据纪要编制方案， 按程序上报 方案审批后下发架子队， 技术主管编制技术交底
分部初步分析
(地质工程师、分部总工)
局项目部
无异常
进一步分
析
有异正 常 常
有变化
现场实施 现场施工过
程
相同
施 发“四
方”邮箱 工
必要时在异 常段落预留
3-5m岩盘，进一步探测
按方案正常施工
超前水平钻探 隧底隐伏岩溶探测
• 石林隧道超前地质预测预报采用的方法有：地质调查法（洞内 外观察、洞内掌子面地质素描）；物探法（TSP203地质预报、地 质雷达、红外探测、高分辨直流电法）；超前钻探法（超前导坑 预报、加深炮孔、超前水平钻孔、仰拱钎探、隐伏岩溶探测）。
• TSP全程贯通，已施作38.2km；超前水平 钻采用集团公司自行研发的Z-GP150钻机， 已施作168.5km（单孔米）。
• 通过综合超前地质预报，做到“岩变我 变”，及时优化调整施工措施、施工工法。 石林隧道开工至今，共探明溶洞溶腔292处。
2、光面爆破
l 洞身开挖
隧道洞身开挖作为隧道施工的重要环节， 为了有效控制隧道爆破造成的超欠挖，项目分 部成立了光面爆破质量管理小组，现场盯控， 查找影响超欠挖的主要因素。
通过对石林隧道超欠挖数据统计分析，归 纳出五个主要影响因素：测量放线、钻孔精度、 爆破技术、地质条件、现场管理。
• 制定了相应对策，通过“提高测量放线精度、 提高钻孔精度、优化钻爆设计、根据地质条 件采取相应对策、加强现场施工组织和管理 ”五个对策的实施，石林隧道Ⅱ、Ⅲ级围岩 光面爆破，Ⅳ、Ⅴ级围岩超欠挖均有一定程 度的提高。
隧道光爆总结 光爆跟踪记录 光爆评比
边墙光面爆破
拱部光面爆破
边墙残眼
l 隧底开挖
隧底开挖，一直是超欠挖控制的薄弱环节。 经现场跟班，发现存在以下问题：作业人员思 想不够重视、放样频次不够、钻孔精度不高、 底板眼间距过大。
针对以上问题，制定了相应的措施，并组 织实施。
仰拱弧形 开 挖
• 将仰拱开挖纳入开挖管理考核办法
• 在仰拱靠边墙侧修筑梯形小平台， 便司钻。 • 仰拱每循环进尺控制在 精确放样，点间距不大
• 要求开钻位置准确，控 外插角度。司钻人员在 行钻孔作业。
、
3、钢拱架机械辅助安装
• 利用多功能作业平台上安装的起吊设备，或
利用装载机、挖机等设备将A单元分节拱架起 吊放置在起升台架上；
•起升台架纵向平移到拱架要安装的里程部位； •起升调整拱架高度、角度进行定位安装。 •再焊接纵向连接钢筋，固定钢拱架。
4、机械手湿喷混凝土
石林隧道引进 意大利CIFA公司生 产原装进口的CSS3 型大型喷射混凝土 机械手。
该设备机械化程 度高、喷射速度快、 粉尘少、回弹率低， 具有较好的社会、 经济效益。
• 施工速度快，根据现场风压情况，最低每小时 可喷混凝土8m3以上，最高每小时可喷混凝土 20m3。
• 作业范围大，最大喷射高度可达26m，一次定位 喷射移动距离12m。
• 该设备在提高施工效率的同时节约成本（经核
3算：机械手379.88元/m，TK-600型湿喷机
448.77元/m3，采用机械手喷射混凝土每方可节 约68.89元；按设计喷射方量26600方计算，石林 隧道进口可节约180万元）。
边墙、仰拱 喷砼后效果
左:正洞边墙 右上:正洞拱部 右下:平导
5、仰拱施工
是隧道结构的基础，仰拱施工质量的好坏直接 影响到线路的稳定和安全运营。
从仰拱填充中心水沟分次浇筑、仰拱钢筋 预弯及定位、纵向钢边止水带热熔及定位、纵 环向排水管定位等施工工艺进行了改进、优化。
隧道仰拱是隧道结构的主要组成部分之一，
Ø测量放样精细化：“五线上墙”
仰拱上层
仰拱下层 钢筋线
钢筋线
纵向盲管线
环向盲管线
仰拱砼顶面线
Ø钢筋预弯和定位
自动预弯平台
双层钢筋定位工具
Ø仰拱、填充、中心水沟分次浇筑
• 仰拱衬砌混凝土顶部采用
仰拱整体自移式 弧形模板
• 整体式仰拱弧形钢模； • 仰拱端模采用 • 分块拼装式定 • 型弧形钢模； • 仰拱填充端模 • 采用可调节整
• 体式弧形钢模。
仰拱整体 弧形模板
仰拱超前
50cm
仰拱浇筑后 端头
仰拱浇筑前
止水带
仰拱填充可 调式整体弧 形模板
中心水沟
整体模板
Ø纵向钢边止水带热熔焊接和定位
自行研制的热熔焊机
热熔焊机工作中
定位方钢
纵向 钢边 止水 带及 专用 “U” 型卡
止水条 预留槽
接茬钢筋
Ø纵环向排水管定位
二衬背后排水盲管设计为两根纵向盲管 加一根环向盲管的“单元式”排水方式，按 照传统方式存在盲管位置不易固定，或固定 后不易找出等问题。我部采用在二衬台车上 穿孔，并在孔内安设固定装置的方式来进行 泄水孔施工。
加工好的固定环
6、防水板机械辅助铺设和超声波焊接
• 传统的隧道防水板铺设时，固定点均采用 电热压力焊接工艺或吊带挂设工艺,易造成焊 焦、焊穿、焊接不牢固, 二衬背后脱空等通病。 • 为有效解决防水板与热熔垫片的焊接质量， 引入超声波焊接工艺。经过现场实践、改进、 优化、再实践，取得成功，防水板超声波焊接 工艺已在云桂铁路、沪昆客专全面推广。
l超声波焊接机理
• 界面摩擦热是启动热源，没有界面摩擦焊接过程 就无法开始；而粘弹热是材料热熔的主要热源。 • 超声波在聚合物材料中传播产生机械功，机械功 的表现方式是高聚物分子因振动而引起连续交替 的受压和解压，力的加载和卸载曲线并不能完全 重合而形成一个回路，它所包围的面积就代表材 料内所积聚的能量，这部分能量以热能的形式表 现出来。持续的高频交变应力荷载以及较低的热 传导率使应力应变集中区的材料温度迅速升高， 从而实现熔融连接。
焊 枪
数据线接口
•由超声波发生器 产
生20kHZ～35kHZ的 高压、高频信号， 通过换能系统，把 信号转换为高频机 械振动，加于防水 板上。
控制面板
发生器
l焊接作业要点
•一手持超声波焊枪，一手顶压防水板，保证防水板 和垫圈密贴；超声波焊枪与防水板面垂直，再适度 用力压紧并按下开关，熔化防水板，焊枪端头压入 防水板约0.5mm持续时间3～4秒，完成焊接。保持一 定的压力待焊点冷却3s，可保证焊接质量。 •委托昆明建科院检测：超声焊焊点24h0.3MPa水压 下不透水，单焊点拉力大于350N。满足受力和抗渗 要求。
超声 波焊 接防 水板 现场
易识
别的
红色
垫片
无纺布挂设
防水板铺设效果
防水板机械辅助铺设
• 铺设防水板机械臂安装在作业台架横梁上， 转轴中心位于隧道拱部近似圆心处。 • 机械臂有二级伸缩油缸，防水板支承架外侧 安装有4个限位传感器，当机械手伸出触碰隧 道洞壁时，限位传感器发出信号使机械手伸 缩油缸收缩，机械臂自动缩回。 • 机械臂一端安装防水板卷筒，一端配重（防 止扭曲变形）。
• 铺设时，机械臂带防水板卷筒自隧道一侧拱脚为 起点绕转轴转动，使防水板卷筒贴近隧道内壁滚 动，挂板作业人员及时使用超声波焊接机使与基 层热熔垫片热熔固定。
防水板定位 限位传感器
7、二衬混凝土防脱空工艺
不论是拱部二衬背后脱空，还是边墙二衬 背后脱空的危害，均改变了二衬结构受力，使 二衬局部受力加大，造成了安全隐患。
我项目部主要采取以下三方面措施预防和 减少二衬背后脱空。
•通过加强光面爆破的控制，使围岩周边形成 平滑圆顺的表面，不仅控制周边超欠挖，也 为初期支护表面平顺、防水板密贴铺设等创 造有利条件。
光面爆破控制效果 喷射混凝土表面平整度
•采取优化、规范工艺措施有效控制防水板 松弛度，避免基面局部凹凸处的防水板因紧 绷而造成背后脱空。
•通过优化混凝土配比，加强混凝土浇筑工艺控制， 保证混凝土工作性能，确保实体内实外美。。
设置丝杆撑 子
预留排气孔
附着式振捣器
8、隧道通风机变频节能技术
l原理
• 经验公式
在环境大气压力、温度等不变情况下， 风量Q与转速n的1次方成正比；风压H与转 速n的2次方成正比；轴功率P与转速n的3次 方成正比。
• 曲线(1)为风机转速n1时的 风量—风压特性 • 曲线(4)为风机转速n2时的 风量—风压特性 • 曲线(2)为风门全开时的 管网风阻特性 • 曲线(3)为风门调节后的 管网风阻特性
l变频调速的原理
• 由电机理论可知，交流异步电动机的转速与 电源频率成正比，与电动机极对数成反比 。 • 通过调节电动机交流电源频率，可以实现对电 动机的转速进行调节。因此采用电动机变频调 速技术，对轴流风机转速进行调节，以实现风 机输出风量适应不同工况所要求的风量 。
l风机变频技术应用
• 石林隧道进口分正洞、平导两个工作面分别 施工。第一阶段通风方式为长管路压入式， 第二阶段充分利用平导和正洞的进度差，通 风方式为巷道式通风。风机变频控制系统已 安装在石林隧道进口，用于控制平导55×2 kW轴流通风机。
风机变频工作系统布置形式示意图
森兰变频控制柜 GFW15风速传感仪
通风系统设备监控主画面 值班室内的触摸屏控制台
l变频控制的主要特点
• 采用本地（变频器控制柜）操作和远程操 作；远程操作在隧道洞口值班室，操作调 节方便。
• 以作业面风速传感器采集的风速为反馈信 号，与控制器（触摸屏）上设定的风速进 行比较，从而实现对风机风速的自动控制。
• 电动机启动实现了软启动，避免了工频启 动对电网和电机的冲击，可以有效降低电 动机和机械部分的工作强度和磨损，延长 了设备使用寿命和检修周期 。
• 具有多种安全的保护功能，故障率低。 • 可在原有通风机控制柜基础上进行老旧设 备改造。
现场频率、电流记录表
• 根据电学功率公式P=I×V可知：电源频率 为40 Hz时，风机节电率为33.1%；电源 频率为30 Hz时，风机节电率为54.9%。
9、隧道岩溶处理技术
石林隧道开工至今，共探明溶洞溶腔292个。 其中1号斜井DK657+940溶腔纵向发育43m、拱部 以上高度大于8m、仰拱以下23.5m。
通过对 “岩溶特征分析、临近界面锁定、
相邻洞室分隔、洞外排水规划、专项准确爆破、 预警预报监控、配套措施实施”等内容的施工 方法的研究和应用，成功处理了大型充填性溶 腔，保证了隧道穿越充填性溶腔的施工安全。
根据溶洞大小、充填物性质、探测情况等。 拱部采用小导管，单、双层管棚（内插钢筋笼），
混凝土顶板等通过，及时架立钢架，必要时回 填混凝土、顶部吹砂形成缓冲层。
仰拱以下溶洞，依据充填物流失性、溶洞 大小、位置，采用回填、跨越、旋喷桩或钢管 桩加固等措施。
封堵溶腔口后泵 混凝土填充空腔 施作φ89长管棚 嵌入基岩大于2m
施作φ42小导管 局部径向注浆
自动流量计
注浆压力表
注浆采用专用袋装水泥 自动计量装置统计注浆量
处理完效果
10、浅埋段盖挖法施工技术
隧道进口DK652+110～+205段为浅埋段， 长度95m，最小埋深4.8m，最大埋深9.4m，最 大开挖宽度14.58m，覆跨比0.47～0.64。根 据该段钻孔资料显示，该段位于构造溶蚀槽 谷沟口地带，隧道通过区域地基岩土由第四 系人工活动层耕植土、第四系残坡积红粘土 及下伏中泥盆统曲靖组灰质白云岩组成。地 基基岩石芽岩溶形态发育，以溶隙为主，岩 体破碎。钻孔揭露地下水不发育。
• 采用盖挖法施工，基坑土质边坡开挖坡率为 1:1.25或1:1，石质地段采用1:0.5或1:0.3。 边坡防护采用锚喷防护。护拱基础土质地段 采用桩基加固，其余地段采用钢筋混凝土托 梁连接，确保了基地承载力。暗洞采用台阶 法开挖。
• 较暗挖法施工节约投资120万元；
• 通过方案优化，降低了施工难度，加快了施 工进度，提前工期3~4个月。
• 将暗挖改为拱部盖挖后，有效降低了安全风 险，满足安全、质量要求。
浅埋段明挖
边坡防护
钢筋混凝土纵梁 内模
管棚施作挖
护拱施作 分层回填
11、水电槽混凝土施工及盖板预制工艺
水电槽整体移动模架是以支撑系统作为主要框架结构，根据水沟 电缆槽的设计结构尺寸加工长12m的移动式模架及配套的定型模板。该 装置通过丝杆将模板悬挂，可以实现模板左右、上下移动、调整到设 计位置，通过“定位卡”固定模板与模板之间的相对位置和模板与模 架的相对位置；模板固定后，一次浇筑成型；待结构成型脱模后，通 过机械牵引使模架的整体移动到下一模混凝土浇筑的位置。
• 盖板预制采用定制塑钢模具，选取温度和 湿度比较恒定的平导作为作业场地，在作 业区下加铺钢板,减少模具变形。钢筋加工 场集中加工盖板钢筋。拌合站集中拌制混 凝土，分批次浇筑，采用平板振捣器分批 次振捣，分批次脱模，分批次养护，形成 流水循环作业方法。
钢筋入模 平板振动器震捣
混凝土收面 盖板成品存放
12、隧道施工信息化管理
• 石林隧道信息化管理系统主要包括安全监控系统和 RCPMIS系统（铁路建设项目管理系统） 。
• 石林隧道4个洞口设置了安全监控系统，实现了进洞 人员自动识别和定位。
• 在项目部和分部建立了二级远程网络监控，实现信息 的及时传递和对作业现场的实时监控。
• 利用RCPMIS系统平台，初步实现了“工程进度”、 “地质预报”、“围岩量测”、“物资管理”、“材 料消耗”等几大模块的日、周、月报的动态管理。
lTSAQ-1安全监控系统
•视频监控子系统设备由M-CV-2060IR型摄像头、视频 传输线和监控终端工控机两部分组成。
系
统
原
理
图
隧道进口摄像头 值班室终端监控画面
视频刷卡系统
隧道内无线数据接收器
个人识别器
LED大显示屏
lRCPMIS系统
• RCPMIS——Railway Construction Projects
Manage System（铁路建设项目管理系统）
• 系统模块分为协同办公模块和项目管理模 块。
• 协同办公模块有：即时通信、信息发布、 文档管理、工作管理、公文处理五项。
• 项目管理模块有：项目规划管理、编码结构 管理、岗位管理、投资管理、进度管理、质 量管理、合同管理、工程招投标管理、验工 计价、调度管理、工程设计管理、监理管理、 物资管理、物资消耗定额管理、安全管理、 资料管理、调度指挥中心、WEB信息发布/查 询十八项 。
l系统的作用
• 实现过程控制，动态、即时反映工程进度、投资 完成情况，强化风险管理，及时分析、解决工程 建设过程中出现的问题，确保质量和安全可控。 • 实现可追溯管理，通过基础资料的确认和比对， 约束参建各方行为，界定参建各方责任，形成管 理的闭环，促进建设项目管理水平的提升。 • 实现设计和施工的统一，通过理论消耗量与实际 消耗量的对比分析，严格执行设计规范和质量标 准，精细化管理。
五、小改小革、科技创新成果
Ø专利
• 获得国家实用新型专利授权8项：风筒布网 圈托挂结构、止水带热熔焊接机、机制砂风选 除尘设备、多功能隧道监控量测桩、一种超声 波焊接枪头、机械辅助安装钢拱架装置、自动 机械臂防水板铺设设备、管棚地质钻机自动装 卸钻杆装置的开发和使用。 •
上报专利1项：隧道内小车原地掉头装置
ØQC成果
• 2011年推荐发表的QC成果《提
荣 • 2
降 提 均 小
结 。 凝 止 度 格
• 2013年推荐发表的QC《提高防
率》（陕质协）荣获陕西省一等奖。
• 2010—2012年项目工程在项目分部、项目经理 部、五公司及集团公司的指导和大力支持下， 项目大力创新、推广“简洁、高效、经济”的隧 道施工工艺工法，通过两年多的努力，项目形 成了《石林隧道十五项施工新工艺》，目前部 分工艺工法已在五公司、集团公司在建项目全 面推广和运用。
Ø科技论文
• 2011~2012年度项目部组织技术人员在《铁道 标准设计》、《现代隧道技术》、《隧道建 设》、《铁道建筑》等省部级以上期刊先后 就超前预报、风险管理、交叉口施工、机械 配套、施工用电、浅埋段施工、施工通风、 超声波焊接、岩溶处理、成本管理等发表了 技术论文28余篇。
我项目部将不断加大管理力度，狠抓精 细化管理，坚持标准化作业，以“高起点、 高质量、严要求”为指导思想，精心组织， 科学管理，不断创新，把石林隧道修建成放 心工程、国优工程，修建成镶嵌在云南大地 上的一颗璀璨的明珠 。
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容