三臺(tái)階七步開挖法施工設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)

1、三臺(tái)階七步開挖法 l 總 則 1.0.1 為保證鐵路大斷面隧道施工安全和質(zhì)量， 規(guī)范開挖作業(yè)程序， 加強(qiáng)過程控制， 提 高施工進(jìn)度，制定本作業(yè)指南。 1.0.2 鐵路大斷面隧道三臺(tái)階七步開挖法 （ 以下簡(jiǎn)稱“三臺(tái)階七步開挖法” ）是以弧形導(dǎo) 坑開挖留核心土為基本模式，分上、 中、下三個(gè)臺(tái)階七個(gè)開挖面，各部位的開挖與支護(hù)沿隧 道縱向錯(cuò)開、平行推進(jìn)的隧道施工方法。 1.0.3三臺(tái)階七步開挖法適用于開挖斷面為 100180 m。，具備一定自穩(wěn)條件的W、 V 級(jí)圍巖地段隧道的施工。 1.0.4 三臺(tái)階七步開挖法具有下列技術(shù)特點(diǎn)： 1 施工空間大，方便機(jī)械化施工，可以多作業(yè)面平行作業(yè)。部分軟巖或土質(zhì)地段

2、可 以采用挖掘機(jī)直接開挖，工效較高。 2 在地質(zhì)條件發(fā)生變化時(shí)，便于靈活、及時(shí)地轉(zhuǎn)換施工工序，調(diào)整施工方法。 3 適應(yīng)不同跨度和多種斷面形式，初期支護(hù)工序操作便捷。 4 在臺(tái)階法開挖的基礎(chǔ)上，預(yù)留核心土，左右錯(cuò)開開挖，利于開挖工作面穩(wěn)定。 5 當(dāng)圍巖變形較大或突變時(shí)，在保證安全和滿足凈空要求的前提下，可盡快調(diào)整閉 合時(shí)間。 1.0.5 采用三臺(tái)階七步開挖法施工應(yīng)盡量縮短臺(tái)階長度，確保初期支護(hù)盡快閉合成環(huán)， 仰拱和拱墻襯砌及時(shí)跟進(jìn)，盡早形成穩(wěn)定的支護(hù)體系。 1.0.6 采用三臺(tái)階七步開挖法進(jìn)行大斷面隧道施工除應(yīng)符合本作業(yè)指南要求外， 尚應(yīng)符 合國家現(xiàn)行的有關(guān)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 2 施工準(zhǔn)備 2.

3、0.1 施工調(diào)查前應(yīng)查閱設(shè)計(jì)文件和資料，制定調(diào)查提綱。施工調(diào)查內(nèi)容應(yīng)包括工程概 況、施工條件、地形地質(zhì)及其他與工程相關(guān)內(nèi)容。調(diào)查結(jié)束后應(yīng)編寫施工調(diào)查報(bào)告。 2.0.2 施工調(diào)查后應(yīng)結(jié)合三臺(tái)階七步開挖法的特點(diǎn)，按照建設(shè)項(xiàng)目的規(guī)模和工期要求， 有針對(duì)性地編制實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)和施工作業(yè)指導(dǎo)書。 2.0.3 采用三臺(tái)階七步開挖法施工的隧道， 應(yīng)進(jìn)行施工技術(shù)交底， 作業(yè)人員應(yīng)進(jìn)行崗前 培訓(xùn)和安全教育，特殊工種的作業(yè)人員應(yīng)持證上崗。 2.0.4 施工機(jī)械配備應(yīng)滿足正常施工要求。實(shí)施中，可根據(jù)施工進(jìn)度要求分期、分批組 織上場(chǎng)。 2.0.5 隧道施工機(jī)械配套應(yīng)針對(duì)隧道大斷面的特點(diǎn)， 以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化均衡生產(chǎn)為目

4、標(biāo)， 配 套的生產(chǎn)能力應(yīng)為均衡施工能力的 1. 21. 5倍。 3 施工工藝 3.1 施工工藝流程 3.1.1 三臺(tái)階七步開挖法可分為以下主要步驟： 1 上部弧形導(dǎo)坑環(huán)向開挖，施做拱部初期支護(hù)； 2 中、下臺(tái)階左右錯(cuò)開開挖，施做墻部初期支護(hù)： 3 中心預(yù)留核心土開挖、 隧底開挖， 施做隧底初期支護(hù)。 隧底初期支護(hù)后應(yīng)及時(shí)施做仰拱，盡早封閉成環(huán)。 3.1.2 三臺(tái)階七步開挖法的施工工藝流程見圖 3. 1. 2。每部開挖后均應(yīng)及時(shí)支護(hù)， 圖3.1.2三臺(tái)階七步開挖法施工工藝流程 3.2施工作業(yè) 3.2.1采用三臺(tái)階七步開挖法施工的隧道，應(yīng)將超前地質(zhì)預(yù)報(bào)納入施工工序，并根據(jù)工程水 文地質(zhì)變化情況，及

5、時(shí)調(diào)整各部臺(tái)階長度或施工方法， 采取相應(yīng)的技術(shù)措施，及早封閉成環(huán), 保證施工安全。 3.2.2采用三臺(tái)階七步開挖法施工的隧道，應(yīng)根據(jù)工程水文地質(zhì)條件，按設(shè)計(jì)要求做好超前 支護(hù)，防止圍巖松弛，保證隧道開挖安全。在斷層、破碎帶、淺埋段等自穩(wěn)性較差或富水地 層中，超前支護(hù)應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行加強(qiáng)。 3.2.3 三臺(tái)階七步開挖法施工應(yīng)符合下列要求： 1 以機(jī)械開挖為主，必要時(shí)輔以弱爆破； 2 弧形導(dǎo)坑應(yīng)沿開挖輪廓線環(huán)向開挖，預(yù)留核心土，開挖后及時(shí)支護(hù)； 3 其他分步平行開挖，平行施做初期支護(hù)，各分部初期支護(hù)銜接緊密，及時(shí)封閉成環(huán)； 4 仰拱緊跟下臺(tái)階，及時(shí)閉合構(gòu)成穩(wěn)固的支護(hù)體系； 5 施工過程通過監(jiān)控量測(cè)

6、，掌握圍巖和支護(hù)的變形情況，及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)和預(yù)留變形 量，保證施工安全； 6 完善洞內(nèi)臨時(shí)防排水系統(tǒng)，防止地下水浸泡拱墻腳基礎(chǔ)。 3.2.4 三臺(tái)階七步開挖法施工步驟見圖 3.2.4-1 ，開挖透視圖見 3.2.4 2，施工工序見 圖 3.2.4 3。 i, JUI 駅 1t r 11 Ili-UftAHWiHUlltK ) U O 八上配魚 141MWIH. 151 HlUftlttUiHifJM. 2. O 0 i J 卜 fMtmi nmlUl ” *U, |fMV,i *) UtMtttilf UlEt m 3. LUtUtO -H*lrBHll O 0 Ui.tMIll.aiUtl

7、MFMtULhEMM- Htnoa, 5.11 K3t *H 山 UKHHkn* *. 1 6. tt n trnimi MUE折M斛” uiEtii*#i, #*u rm iiiufmi 柵 i ptfn 呱 f. uaM .AU1MTIM mu f. +(M. t 制耐禪眥制站 觀IH. 1 Al 好*ms 裡 J. i, J, %車翎制耳軸護(hù)陽備Jttt轉(zhuǎn)XR#Ir t,哇K曲柿眥押Ml曲JM 4. IKMI4WI, . *t U3 DU LA* UM FU* Q W DU II U tLW n W OLM Jt OJft or 5 2次/d （0 1）B 2次/d 15 1次/d （1

8、 2）B 1次/d 0.5 1 1次/23d （2 5）B 1次/23d 0.2 0.5 1 次 /3d 5B 1 次 /7d V 0.2 1 次 /7d 注：1 B為隧道開挖跨度; 2當(dāng)按照“位移速度”和“量測(cè)斷面距開挖面距離”選擇量測(cè)頻率出現(xiàn)較大差異時(shí)，宜 取量測(cè)頻率較高的實(shí)施。 3. 4. 5量測(cè)數(shù)據(jù)整理及位移一時(shí)間變化曲線繪制應(yīng)符合下列規(guī) 疋： 1 量測(cè)數(shù)據(jù)整理時(shí)，應(yīng)將原始數(shù)據(jù)按照大小順序，用頻率分布的形式顯示出一組數(shù)據(jù)分 布情況，進(jìn)行數(shù)據(jù)的數(shù)字特征計(jì)算以及離散數(shù)據(jù)的取舍。 2 繪制位移一時(shí)間變化曲線，通過回歸分析預(yù)測(cè)最終位移值和各階段的位移速率。具體 方法如下(如拱頂下沉)： 1)

9、將量測(cè)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，繪制位移一時(shí)間變化曲 線(U f曲線)，見圖3. 4. 5; (b) 注：為拱頂最大允許位移值。 圖3. 4. 5位移一時(shí)間變化曲線示意 2) 若u f曲線如圖3. 4. 5(a)所示趨于平緩，通過數(shù)據(jù) 處理或回歸分析，可推算最終位移值，掌握位移變化 規(guī)律； 3) 若卜曲線出現(xiàn)類似圖 3. 4. 5(b)所示情況，變形有 加快發(fā)展趨勢(shì)，表明圍巖和支護(hù)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng) 停止前方開挖面掘進(jìn)，加強(qiáng)支護(hù)。 3 一般情況下，采用三臺(tái)階七步開挖法施工時(shí)，圍巖與支護(hù)變形有以下規(guī)律：開挖中臺(tái) 階時(shí)，A點(diǎn)和B B基線位移會(huì)發(fā)生突變， 中臺(tái)階墻部初期支護(hù)施做完成后， 變形趨于平緩; 開

10、挖下臺(tái)階時(shí)，A點(diǎn)和c c 基線位移會(huì)發(fā)生突變， 下臺(tái)階墻部初期支護(hù)施做完成后，變形 趨于平緩；開挖隧底時(shí)， A點(diǎn)和D D基線位移會(huì)發(fā)生突變，仰拱初期支護(hù)施做完成，支護(hù) 全環(huán)閉合后，變形趨于平緩。 3. 4. 6位移控制基準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)測(cè)點(diǎn)距開挖面的距離，由初期支護(hù) 極限相對(duì)位移按表 3 . 4 . 6要求確定。 表3 . 4 . 6位移控制基準(zhǔn) 類別 距開挖面1B (U1B 距開挖面2B ( U2B) 距開挖面較遠(yuǎn) 允許值 65%Uo 90%Uo 100%Uo 注：1 B為隧道開挖寬度; 2 Uo為極限相對(duì)位移值，可根據(jù)隧道的開挖寬度、埋深，按照不同的圍巖等級(jí)，參照 鐵路隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù)規(guī)程或通過工

11、程類比確定。 3. 4. 7根據(jù)位移控制基準(zhǔn)，可按表 3. 4. 7分為三個(gè)管理等級(jí)。 表3. 4. 7位移管理等級(jí) 管理等級(jí) 距開挖面1曰 距開挖面2B 出 UUIB/ 3 u U2B/ 3 n U1B/ 3 U 2 , 1B/ 3 U2B/ 3 U2U1B/3 u2% B/ 3 注：U為實(shí)測(cè)位移值。 3. 4. 8隧道位移管理應(yīng)符合表 3. 4. 8的規(guī)定。 表3. 4 . 8變形管理 管理等級(jí) 工程對(duì)策 出 正常施工 n 米取工程對(duì)策，包括加強(qiáng)超前支護(hù)等，縮短臺(tái)階開挖長度， 調(diào)整初期支護(hù)強(qiáng)度、剛度等，同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè) I 停止開挖，加強(qiáng)初期支護(hù)，加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè) 4 施工控制要點(diǎn) 4 . 0

12、 . 1隧道進(jìn)洞前應(yīng)做好洞頂及洞口防排水系統(tǒng)。洞頂及洞口排水溝應(yīng)鋪砌，用砂 漿抹面，防止地表水及施工用水下滲，影響結(jié)構(gòu)安全。 4 . 0. 2三臺(tái)階七步開挖法施工應(yīng)做好工序銜接。工序安排應(yīng)緊湊，盡量減少圍巖暴露 時(shí)間，避免因長時(shí)間暴露引起圍巖失穩(wěn)。 1 初期支護(hù)應(yīng)及時(shí)封閉成環(huán)，全斷面初期支護(hù)閉合時(shí)間宜控制在 15d左右，有條件 時(shí)應(yīng)盡量縮短閉合時(shí)間； 2 仰拱應(yīng)超前施做，仰拱距上臺(tái)階開挖工作面宜控制在 30 40 m鋪設(shè)防水板、二 次襯砌等后續(xù)工作應(yīng)及時(shí)進(jìn)行； 3 二次襯砌距仰拱宜保持 2 倍以上襯砌循環(huán)作業(yè)長度，但不得大于 50m。 403 在滿足作業(yè)空間和臺(tái)階穩(wěn)定的前提下，應(yīng)盡量縮短臺(tái)階長

13、度，核心土長度應(yīng)控 制在3 5 m,寬度宜為隧道開挖寬度的 I /3I / 2。 404 三臺(tái)階七步開挖法施工應(yīng)嚴(yán)格控制開挖長度，根據(jù)圍巖地質(zhì)情況，合理確定循 環(huán)進(jìn)尺，每次開挖長度不得超過 1. 5 m ;開挖后立即初噴 3 5 em混凝土，以減少圍巖暴 露時(shí)間。 4. 0. 5 嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施做超前支護(hù),控制好超前支護(hù)外插角,嚴(yán)格按注漿工藝加固 地層,保證隧道開挖在超前支護(hù)的保護(hù)下施工。 4. 0. 6隧道周邊部位應(yīng)預(yù)留 30 em人工開挖，其余部位宜采用機(jī)械開挖，局部需要爆 破時(shí),必須采用弱爆破,不得超挖。施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制裝藥量,減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。 4. O. 7 中、下臺(tái)階左、右側(cè)開挖

14、應(yīng)錯(cuò)開,嚴(yán)禁對(duì)開,左右側(cè)錯(cuò)開距離宜為 23 m。 4. 0. 8 鋼架應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求加工制作和架設(shè)。鋼架應(yīng)架設(shè)在堅(jiān)實(shí)基面上,嚴(yán) 禁拱 （墻）腳懸空或采用虛渣回填。鋼架應(yīng)與鎖腳錨桿 （管） 焊接牢固。 4. 0. 9 隧道超挖部位必須回填密實(shí),嚴(yán)禁初期支護(hù)背后存在空洞。必要時(shí)初期支護(hù)背 后應(yīng)進(jìn)行充填注漿,保證初期支護(hù)與圍巖密貼。 4. O. 10 施工過程中可采用增加拱 （墻）腳鎖腳錨桿 （管） 、增設(shè)鋼架拱 （墻）腳部位縱向 連接筋、擴(kuò)大拱 （墻）腳初期支護(hù)基礎(chǔ)及增設(shè)拱 （墻） 腳槽鋼墊板等增強(qiáng)拱 （ 墻） 腳承載力等措施 控制變形。 4. 0. 1I 應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)工作,根據(jù)量測(cè)結(jié)果,及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù),確定二次襯砌施 做時(shí)間