隧道淺埋暗挖臺階法施工工藝工法

1、隧道淺埋暗挖臺階法施工工藝工法1 前言1.1 工藝工法概況 淺埋暗挖臺階法是指在軟弱圍巖地層中，以改造地質(zhì)條件為前 提，以控制地表沉降為重點，以格柵（或其他鋼結(jié)構(gòu)）和錨噴作為初 期支護手段，遵循“新奧法”大部分原理，按照“十八字”原則（管 超前、嚴注漿、短進尺、強支護、早封閉、勤量測）在距離地表較近 的地下進行各種類型地下洞室暗挖施工的一種方法， 其埋深小于洞寬 的兩倍左右。繼1984年王夢恕院士在軍都山隧道黃土段試驗成功的基 礎(chǔ)上，又于 1986年在具有開拓性、風(fēng)險性、復(fù)雜性的北京復(fù)興門地鐵 折返線工程中應(yīng)用，在拆遷少、不擾民、不破壞環(huán)境下獲得成功。同 時，結(jié)合中國特點及水文地質(zhì)系統(tǒng)，創(chuàng)造了

2、小導(dǎo)管超前支護技術(shù)、 8 字型網(wǎng)構(gòu)鋼拱架設(shè)計、 制造技術(shù)、 正臺階環(huán)形開挖留核心土施工技術(shù) 和變位進行反分析計算的方法，提出了“管超前、嚴注漿、短進尺、 強支護、早封閉、勤量測” 18字方針，突出時空效應(yīng)對防塌的重要作 用，提出在軟弱地層快速施工的理念。由此形成了淺埋暗挖臺階法， 創(chuàng)立了適用于軟弱地層的地下工程設(shè)計、施工方法。1.2 工藝原理淺埋暗挖法沿用新奧法 （New Austrian Tunneling Method） 基本 原理，初次支護按承擔(dān)全部基本荷載設(shè)計， 二次模筑襯砌作為安全儲 備；初次支護和二次襯砌共同承擔(dān)特殊荷載。應(yīng)用淺埋暗挖法設(shè)計、 施工時，同時采用多種輔助工法，超前支護

3、，改善加固圍巖，調(diào)動部分圍巖的自承能力；并采用不同的開挖方法及時支護、封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護體系；在施工過程中應(yīng)用監(jiān)控量測、信息反饋和優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)不塌方、少沉降、安全施工等，并形成多 種綜合配套技術(shù)。2 工藝工法特點2.1 淺埋暗挖法施工拆遷占地少，不擾民，不干擾交通，節(jié)省大量拆遷投資。2.2 工法單一，工序轉(zhuǎn)換少，不需要太多專業(yè)設(shè)備，靈活方便。2.3 適用于不同地層，不同跨度，多種斷面形式。3 適用范圍本工藝工法大多用于第四紀軟弱地層的地下工程， 圍巖自承能力 很差，為控制地表沉降，初期支護剛度要大、要及時。4 主要引用標準4.1 地鐵設(shè)計規(guī)范（ GB50157）4.2

4、地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范 （GB50299）4.3 噴射混凝土加固技術(shù)規(guī)程 （CECS16）14.4 地鐵工程監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程 （ DB11/490）4.5 鐵路隧道施工規(guī)范 （TB10204）5 施工方法臺階法施工方法為：采用人工開挖，先開挖上臺階，開挖前在隧 道拱頂范圍內(nèi)打設(shè)超前小導(dǎo)管， 并注漿加固土體， 順著拱外弧線進行 環(huán)狀開挖并留核心土，控制開挖步距0.50.75m,架設(shè)鋼格柵并噴射混凝土及時封閉土體。上下臺階步距 3.55m下臺階及時跟進，使 初支鋼格柵及早封閉成環(huán)，減小地層沉降。6工藝流程及操作要點6.1施工工藝流程4歩：施作超馭護，惑上酗.番航吐.第二歩渠賈謀呻黒曲璀肯 刪翊

5、土第三步：蘭申法胞字開犍T半安面.-M施工工藝流程圖見圖1,開挖步驟圖見圖2提前找誤的6.2.1施工前組織技術(shù)員對6.2施工準備地方進行修正。- - - -.編制專項施工方案，編寫作業(yè)指導(dǎo)書，做好技術(shù)交底，有效指導(dǎo)施工。6.2.3 成立測量小組，對線路坐標進行核算，制定放樣方案，做 好測量放樣工作。6.2.4 場地規(guī)劃合理，對公共區(qū)地面進行硬化，砂、石、水泥有 專門的庫房存放，鋼筋加工區(qū)范圍明確，生活生產(chǎn)區(qū)域分開。6.2.5 施工區(qū)域水、電接引到位，滿足施工需求。6.2.6 組織施工人員，進行生產(chǎn)前安全、技術(shù)培訓(xùn)。6.2.7 施工機具進場報驗，經(jīng)過檢修能夠正常投入生產(chǎn)。6.3 操作要點施工步序

6、1. 超前小導(dǎo)管施工施工前進行測量放樣， 在設(shè)計孔位位置上點上標記， 然后將小導(dǎo) 管打入標記點位；在注漿前先將工作面封閉，以防漏漿。漿液根據(jù)地 層情況選擇， 砂層考慮采用水玻璃化學(xué)漿液注漿加固， 砂卵層考慮采 用雙液漿注漿加固，注漿應(yīng)嚴格控制注漿壓力，壓力控制在0.40.6Mpa保證注漿效果。注漿順序由下向上進行，漿液可用拌合機攪拌。2. 上臺階土方開挖及支護1）土方開挖采用人工開挖，注漿加固完成后，順著拱外弧線用 人工進行環(huán)狀開挖并留核心土， 每循環(huán)開挖進尺為一榀拱架間距， 立 即噴射混凝土， 保持掌子面土體的穩(wěn)定， 盡可能減少對拱部開挖土體 的擾動。2）施工中嚴格控制開挖進尺，杜絕超挖現(xiàn)象

7、。用多臺激光指向 儀控制開挖中線及水平， 確保開挖斷面圓順， 開挖輪廓線充分考慮施 工誤差、預(yù)留變形和超挖等因素的影響。3）在開挖過程中，可能出現(xiàn)在隧道輪廓線位置出現(xiàn)漂石或大粒 徑卵石的情況，在處理此類土體時， 將漂石或大粒徑卵石從洞內(nèi)取出， 必將出現(xiàn)超挖現(xiàn)象，因此，在施工過程中，取出此類石塊時，應(yīng)立即 架設(shè)拱架，回填并注漿加固，防止土層出現(xiàn)塌方。4）開挖過程中加強監(jiān)控量測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)拱頂、拱腳和邊墻位移速 率值超過設(shè)計允許值或出現(xiàn)突變時， 應(yīng)及時采取加固措施或改變施工 方法和支護參數(shù)。3. 上臺階支護開挖尺寸滿足要求后， 立即架立拱架， 并掛網(wǎng)噴射混凝土及時封 閉。1）嚴格控制拱架架設(shè)的位置：馬

8、頭門進正洞前 2m范圍土應(yīng)力相對較大，此范圍拱架可加密布置，其余部位依據(jù)設(shè)計間距安裝，架設(shè)里程偏差控制在士 30mn，豎向、橫向偏差控制在士 15mrp2）拱架各單元構(gòu)件間連接螺栓墊片齊全，連接牢固可靠，并用 相同主筋直徑的鋼筋輔助焊接， 采用單面焊接形式， 焊接長度不小于 10d；3）縱向拱架間連接設(shè)置聯(lián)結(jié)筋，連接筋的規(guī)格與環(huán)向間距由設(shè) 計確定，。聯(lián)結(jié)筋與上循環(huán)拱架間采用單面搭接焊的連接形式；4）拱架間土體采用鋼筋網(wǎng)片封閉， 網(wǎng)片間搭接長度不小于 1 個網(wǎng) 格，且允許偏差控制在士 25mm；5）上臺階兩側(cè)拱腳超挖部分，用鋼板或方木墊實；6）在上臺階每榀拱架拱腳處打設(shè)鎖腳錨管，并壓注水泥漿。7

9、）拱架架設(shè)完成之后，即可進行噴射混凝土施工，錨噴現(xiàn)場必 須采取防塵措施，減輕粉塵對環(huán)境的污染；嚴格按照錨噴操作規(guī)程， 控制回彈量；噴射混凝土表面應(yīng)密實、平整，無裂縫、脫落、漏噴、 空鼓等現(xiàn)象，低凹處矢弦比不大于 1/10 。4. 開挖核心土及下臺階土方上臺階支護完成之后， 即可對核心土及下臺階土方進行開挖， 每 循環(huán)進尺同上臺階，由技術(shù)員控制拱底標高，避免出現(xiàn)超挖現(xiàn)象。5. 下臺階支護土方開挖到位后， 即可進行下臺階拱架安裝， 上拱架與下拱架連 接緊密，連接板之間不應(yīng)留有空隙，連接螺栓必須全部安裝并擰緊， 保證整個拱架封閉成環(huán)后的承載強度。 拱架安裝完成后即可噴射混凝 土盡早封閉土體，并進行下

10、一循環(huán)的工作。6. 基面處理未掛設(shè)防水層前由測量技術(shù)人員進行斷面檢查， 如果有欠挖則需 處理，處理欠挖完畢后進行防水基面處理：切除超前小導(dǎo)管、錨桿、 鋼筋頭等， 基面嚴重不平整的要進行混凝土的復(fù)噴， 經(jīng)監(jiān)理工程師查 驗合格后，就可以開始鋪設(shè)防水層的工作。7. 防水層施工 防水層的施工可根據(jù)現(xiàn)場實際情況，合理安排防水的施工進度， 防水層的施工必須依照防水材料類型所規(guī)定的施工做法進行， 搭接長 度及接頭處理滿足規(guī)范要求，防水施工完成后做好成品保護，避免在 二次襯砌施工時對防水層的破壞，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)完成后出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。8.二次襯砌施工鋼筋綁扎之前由測量人員進行中線定位測量， 按照中線位置編排 鋼筋骨架，

11、先施工下拱，后施工上拱。混凝土澆筑必須保證連續(xù)性， 澆筑速率宜保持每小時8方左右，及時跟進振搗，保證混凝土的澆筑 質(zhì)量。632監(jiān)控量測表1主要監(jiān)測項目序號監(jiān)測項監(jiān)測儀測點間距測試距開挖面遠近的量測時間間隔目表精度05m5 15m1530m 30m1洞內(nèi)、夕卜 觀察現(xiàn)場 巡視隨時進行2隧道周 圍地表 沉降水準儀隧道中心測 點縱向步距w 15m1mm12h1d3d7d3凈空變化收斂計縱向步距w15m0.1mm12h1d2d5d4拱頂 下沉水準儀縱向步距w15m1mm12h1d2d5d5地下 水位水位管 水位儀5mm12h1d2d5d7勞動力組織根據(jù)現(xiàn)場施工要求，在每個工作面施工時，人員配備情況見下

12、表:表2人員配備表序號工種人數(shù)備注1管理人員5現(xiàn)場管理、技術(shù)2鋼筋加工班10所有鋼構(gòu)件（包括鋼格柵）的加工3襯砌班8拆、立模、臺車滑移，接拆砼泵、砼澆筑4開挖支護班24 （兩班）正洞土方開挖及洞內(nèi)運輸、超前支護、格柵安 裝、初支噴錨等5防水班6二襯外包防水施工6注漿班7初支背后注漿及二襯拱背回填7后勤人員10物資、食堂、文明施工8專職安全員2施工現(xiàn)場安全工作管理9特種作業(yè)人員16龍門架、場內(nèi)機動車司機，電氣焊工8主要機具設(shè)備表3設(shè)備配置表序號作業(yè)名稱機具設(shè)備名稱規(guī)格/型號單位數(shù)量備注1渣土、建材垂直提升豎井提升架2-10T套1雙葫蘆2超前導(dǎo)管打設(shè)電動空壓機18m3/mi n臺13初支砼網(wǎng)噴電動

13、空壓機22m3/mi n臺14施工及生活用電靜音發(fā)電機300KW臺15拌制初支砼強制攪拌機js-350臺26渣十裝車裝載機ZL-50輛17初支及二襯鋼筋安裝電焊機BX3-500套3單作業(yè) 面8初支及二襯鋼筋加工鋼筋切斷機GQ-40臺29初支及二襯鋼筋加工鋼筋彎曲機臺110超前支護，初支背后 注漿及二襯拱背回填雙液注漿泵2TGZ60/120套2單作業(yè) 面11洞內(nèi)排水潛水泵QW-180套1單作業(yè) 面12洞內(nèi)出渣農(nóng)用小翻斗1m輛2單作業(yè) 面13洞內(nèi)通風(fēng)、排煙通風(fēng)機60m/s臺1單作業(yè) 面14材料倒運材料運輸車10噸輛215土方外運自卸汽車10 15t輛616場內(nèi)材料裝卸汽車吊25T輛217二襯砼澆筑

14、汽車泵90型輛19質(zhì)量控制9.1易出現(xiàn)的質(zhì)量問題隧道標高或邊拱出現(xiàn)偏差，在開挖過程中由于操作誤差或 偶然性的破壞，導(dǎo)致控制點出現(xiàn)偏差。鋼格柵加工質(zhì)量差，格柵連接不符合設(shè)計要求，影響格柵 整體受力，在地質(zhì)條件差的地層中極易出現(xiàn)塌方現(xiàn)象。二襯施工鋼筋綁扎對外包防水的破壞，導(dǎo)致二襯混凝土澆筑后，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)漏水現(xiàn)象二襯鋼筋間距不符合設(shè)計要求， 鋼筋連接達不到規(guī)范要求。砼澆筑不連續(xù)而產(chǎn)生冷縫；澆筑過程振搗不及時，導(dǎo)致砼 強度不夠。9.2 保證措施9.2.1 嚴格按照施工工藝標準施工。測量放線完成后，應(yīng)對現(xiàn)場 技術(shù)員及工班長及時進行交底， 并對控制點做好明顯標記以及保護措 施。9.2.2 鋼格柵在加工場加工

15、時，由技術(shù)員對模具進行放樣，加工好的鋼格柵在加工場進行試拼，沿隧道周邊輪廓誤差為士3cm,平向翹曲小于2cm誤差太大或焊接質(zhì)量達不到要求的鋼架嚴禁使用。9.2.3 施工二襯鋼筋前，必須先做好防水保護層的施工，焊接施 工時，應(yīng)對焊點位置的防水層與鋼筋之間安放保護板以防燒傷， 對已 破壞的點位及時修復(fù)。9.2.4 鋼筋綁扎過程中，現(xiàn)場技術(shù)員以及工班長應(yīng)不定時進行檢 驗，對不符合要求的部位責(zé)令整改。9.2.5 混凝土澆筑前，應(yīng)對設(shè)備進行全面的檢查，并配備一套備 用設(shè)備，出現(xiàn)堵管或機械損壞的情況時，能及時更換，排除故障，保 證混凝土的澆筑質(zhì)量。10安全措施10.1主要安全風(fēng)險分析10.1.1 施工過程

16、中常常能遇見地質(zhì)條件極差的松散地層， 極易塌 方。10.1.2 在隧道開挖面上部地層中可能存在水囊等地下水狀況， 一 經(jīng)擾動立刻成為危險的發(fā)生源，致使塌方并隧道透水。10.1.3 施工期間容易發(fā)生氣體中毒或缺氧窒息的情況發(fā)生。10.2 保證措施10.2.1 加強打設(shè)超前小導(dǎo)管注漿加固土體的質(zhì)量， 通過對漿液配 比及注漿壓力的調(diào)整，確保對土體的加固效果；適當(dāng)縮短開挖步距， 加密拱架，加快土體封閉速度，較少土體暴露時間。10.2.2 施工中發(fā)現(xiàn)掌子面土體含水量變化較大時， 可加大超前小 導(dǎo)管加固范圍， 改單排為雙排，并更換漿液；對地下水采取引流措施， 縮短開挖步距，加強初支。10.2.3 隧道貫通

17、前，掌子面空氣對流困難，隨著掌子面的前進， 隧道內(nèi)的通風(fēng)也需跟進加強， 通風(fēng)設(shè)計必須保證外部空氣能送達貫通 前的掌子面，使隧道內(nèi)空氣形成流動狀態(tài)。11環(huán)保措施11.1 施工現(xiàn)場根據(jù)業(yè)主的要求及北京市有關(guān)管理的規(guī)定設(shè)置圍 擋。圍擋要整潔、美觀、大方。為防止施工區(qū)內(nèi)污水外流及基礎(chǔ)的牢 固，內(nèi)設(shè)排水明溝。11.2 施工現(xiàn)場主要出入口設(shè)置大門，大門設(shè)置要簡樸、規(guī)整、密 閉，非車輛進出時間應(yīng)關(guān)閉，實行封閉施工。11.3 對施工區(qū)內(nèi)影響工程施工的市政管網(wǎng)和部分重要建筑物應(yīng) 采取保護措施，保護方法嚴格依照監(jiān)理工程師批準的施工組織設(shè)計方 案進行。11.4施工現(xiàn)場嚴格按照施工現(xiàn)場平面布置圖定位設(shè)置， 做到圖物 相吻，同時根據(jù)工程進展，適時對施工現(xiàn)場進行整理和整頓，或進行 必要的調(diào)整。11.5施工場區(qū)的臨時便道要進行硬化，其厚度和強度應(yīng)滿足施工 和行車需要，在生活區(qū)的周圍也應(yīng)進行地面硬化， 施工場區(qū)的出入口 都應(yīng)設(shè)置沖洗槽，確保施工車輛不污染城市道路。施工便道暢通無阻， 并經(jīng)常灑水，防止塵土飛揚，施工現(xiàn)