三臺階七步隧道施工法演示

蘭新第二雙線一工程部隧道四隊2010年7月蘭新第二雙線一工程部隧道四隊蘭新第二雙線一工程部隧道四隊西寧隧道全長為5743m，其中出口位于西寧市城北區(qū)二十里鋪鎮(zhèn)魏家莊村預(yù)制場附近，與防空洞相交兩次。洞門形式為端墻式洞門，洞口里程為DK197+863，其明洞長度為23m〔DK197+863～+840〕。線路右側(cè)山坡較陡，線路左側(cè)覆土較薄，上層風(fēng)積砂質(zhì)黃土，下伏上第三系泥巖，夾薄層砂巖、石膏巖和巖鹽。出口段圍巖為V級，洞口地址表現(xiàn)為淺埋偏壓，巖質(zhì)軟弱破碎、成拱困難。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊出口段平面線路處于半徑為7000m的右偏圓曲線上，在縱斷面上，出口處于人字坡段，洞口處于3‰下坡〔出口往路線大里程方向〕。出口端的明暗交界里程為DK197+840。隧道進(jìn)洞采用拱部套拱和50根長30mΦ108大管棚預(yù)支護(hù)、三臺階七步法開挖的方法。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊鐵路大斷面隧道三臺階七步開挖法(以下簡稱“三臺階七步開挖法”)是以弧形導(dǎo)坑開挖留核心土為根本模式，分上、中、下三個臺階七個開挖面，各部位的開挖與支護(hù)沿隧道縱向錯開、平行推進(jìn)的隧道施工方法。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊三臺階七步開挖法施工立體效果圖蘭新第二雙線一工程部隧道四隊三臺階七步開挖法適用于開挖斷面為100～180平方米，具備一定自穩(wěn)條件的Ⅳ、V級圍巖地段隧道的施工。主要表現(xiàn)包括：黃土、強(qiáng)風(fēng)化巖層〔強(qiáng)風(fēng)化泥巖、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖等〕。不適用于圍巖地質(zhì)為流塑狀態(tài)、洞口淺埋偏壓段〔但經(jīng)過反壓處理或施做超前大管棚后可采用〕。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊本隧道開挖斷面約為150～165平方米，圍巖級別為V級，上層風(fēng)積砂質(zhì)黃土，下伏上第三系泥巖，夾薄層砂巖、石膏巖和巖鹽，雖然洞口地址表現(xiàn)為淺埋偏壓，但洞口施做了一環(huán)30m長的Φ108超前大管棚支護(hù)，因此，可以采用三臺階七步開挖法。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊三臺階七步開挖法技術(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)。局部軟巖或土質(zhì)地段可以采用挖掘機(jī)直接開挖，工效較高?！?〕在地質(zhì)條件發(fā)生變化時，便于靈活、及時地轉(zhuǎn)換施工工序，調(diào)整施工方法?！?〕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。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊三臺階七步開挖法技術(shù)特點(diǎn)：〔4〕在臺階法開挖的根底上，預(yù)留核心土，左右錯開開挖，利于開挖工作面穩(wěn)定?！?〕當(dāng)圍巖變形較大或突變時，在保證平安和滿足凈空要求的前提下，可盡快調(diào)整閉合時間。三臺階七步開挖法躲避了側(cè)壁導(dǎo)坑法、中隔壁法及交叉中隔壁法等需要撤除臨時支護(hù)及受力轉(zhuǎn)換造成不平安的因素，及時調(diào)整閉合時間，方便機(jī)械施工，利于施工工序轉(zhuǎn)換。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊三臺階七步開挖法原那么：采用三臺階七步開挖法施工應(yīng)盡量縮短臺階長度，確保初期支護(hù)盡快閉合成環(huán)，仰拱和拱墻襯砌及時跟進(jìn)，盡早形成穩(wěn)定的支護(hù)體系。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊3.1施工工藝流程〔1〕三臺階七步開挖法可分為以下主要步驟：A、上部弧形導(dǎo)坑環(huán)向開挖，施做拱部初期支護(hù)；B、中、下臺階左右錯開開挖，施做墻部初期支護(hù)：C、中心預(yù)留核心土開挖、隧底開挖，施做隧底初期支護(hù)。每部開挖后均應(yīng)及時支護(hù)，隧底初期支護(hù)后應(yīng)及時施做仰拱，盡早封閉成環(huán)。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊測量放樣超前支護(hù)上部弧形導(dǎo)坑開挖斷面處理、初支左右交錯開挖中臺階、初支左右交錯開挖下臺階、初支分段開挖隧底、初支施做仰拱、仰拱填充圍巖穩(wěn)定性評判修正支護(hù)參數(shù)三臺階七步開挖法工藝流程圖滿足斷面檢查不滿足蘭新第二雙線一工程部隧道四隊3.2施工作業(yè)〔1〕采用三臺階七步開挖法施工的隧道，應(yīng)將超前地質(zhì)預(yù)報納入施工工序，并根據(jù)工程水文地質(zhì)變化情況，及時調(diào)整各部臺階長度或施工方法，采取相應(yīng)的技術(shù)措施，及早封閉成環(huán)，保證施工平安?！?〕采用三臺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)計要求做好超前支護(hù)，防止圍巖松弛，保證隧道開挖平安。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)計要求進(jìn)行加強(qiáng)。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊〔3〕三臺階七步開挖法施工應(yīng)符合以下要求：以機(jī)械開挖為主，必要時輔以弱爆破；弧形導(dǎo)坑應(yīng)沿開挖輪廓線環(huán)向開挖，預(yù)留核心土，開挖后及時支護(hù)；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，及時封閉成環(huán)；仰拱緊跟下臺階，及時閉合構(gòu)成穩(wěn)固的支護(hù)體系；蘭新第二雙線一工程部隧道四隊〔3〕三臺階七步開挖法施工應(yīng)符合以下要求：施工過程通過監(jiān)控量測，掌握圍巖和支護(hù)的變形情況，及時調(diào)整支護(hù)參數(shù)和預(yù)留變形量，保證施工平安；完善洞內(nèi)臨時防排水系統(tǒng)，防止地下水浸泡拱墻腳根底。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊拱部超前小導(dǎo)管預(yù)注漿支護(hù)上1上1上2上1上2上3上1上2上3上4中1上1上2上3上4中1上5中2上1上2上3上4中1上5中2上6中3中1上1上2上3上4中1上5中2上6中3中1上7中4中2下1上1上2上3上4中1上5中2上6中3中1上7中4中2上8中5中3下1下2上1上2上3上4中1上5中2上6中3中1上7中4中2上8中5中3下1下2下1上9中6中4下3上1上2上3上4中1上5中2上6中3中1上7中4中2上8中5中3下1下2下1上9中6中4下2下3上10中7中5下4上1上2上3上4中1上5中2上6中3中1上7中4中2上8中5中3下1下2下1上9中6中4下2下3上10中7中5下4上11中8中6下5下3上1上2上3上4中1上5中2上6中3中1上7中4中2上8中5中3下1下2下1上9中6中4下2下3上10中7中5下4上11中8中6下5下3上12中9中7下6下4上1上2上3上4中1上5中2上16……中1上17中14中2上18中15……下1下2下1上19中16中14下2……上20中17中15下14上21中18中16下15……上22中19中17下16下14上23中20中18下17下15仰1上1上2上3上4中1上5中2上16……中1上17中14中2上18中15……下1下2下1上19中16中14下2……上20中17中15下14上21中18中16下15……上22中19中17下16下14上23中20中18下17下15仰1上24中21中19下18下16蘭新第二雙線一工程部隧道四隊三臺階七步開挖法的初期支護(hù)由噴射混凝土、錨桿〔管〕、鋼筋網(wǎng)和鋼架等組成，各局部聯(lián)合受力。初期支護(hù)應(yīng)在開挖后立即施作，以保護(hù)圍巖的自然承載力。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊開挖清理巖面初噴混凝土封閉巖面施做系統(tǒng)錨桿，掛鋼筋網(wǎng)安裝鋼架復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度量測數(shù)據(jù)分析、反響初期支護(hù)施工工藝流程圖蘭新第二雙線一工程部隧道四隊〔1〕初噴混凝土封閉巖面要求：a、初噴混凝土應(yīng)在開挖后立即進(jìn)行。b、用高壓風(fēng)自上而下吹凈巖面，埋設(shè)控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志釘。

c、工作面滴水或淋水時，宜采用鉆孔埋管做好引排水。大面積潮濕的巖面宜采用粘結(jié)性強(qiáng)的混凝土，通過添加外加劑、摻合劑改善混凝土性能，也可采用干噴形式快速封閉滲水巖面。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊〔1〕初噴混凝土封閉巖面要求：d、噴射混凝土必須滿足設(shè)計強(qiáng)度、厚度及其與巖面粘結(jié)力要求。e、噴射作業(yè)應(yīng)分段分片依次進(jìn)行，噴射作業(yè)從拱腳或墻腳自下而上進(jìn)行，作業(yè)時應(yīng)防止上部噴射回彈料虛掩拱(墻)腳；先找平凹洼局部，后噴射凸出局部，各部平順連接。噴頭應(yīng)與受噴面垂直，噴嘴口至受噴面距離宜保持在1.0～2.0m，沿水平方向以螺旋形劃圈移動。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊〔2〕系統(tǒng)錨桿(管)、鋼筋網(wǎng)施做應(yīng)符合以下要求：a、初噴混凝土后應(yīng)及時施做錨桿，錨桿必須設(shè)置墊板。巖石隧道拱部系統(tǒng)錨桿必須帶排氣裝置，采取沿錨桿孔進(jìn)漿的施工工藝；黃土隧道系統(tǒng)錨桿按設(shè)計要求選用。b、鋼筋網(wǎng)可采用為φ8mm或φ6mm的HPB235鋼制作，網(wǎng)格尺寸宜采用20cm×20cm～25cm×25cm，搭接長度應(yīng)為1～2個網(wǎng)格，網(wǎng)片間采用焊接方式連接。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊〔2〕系統(tǒng)錨桿(管)、鋼筋網(wǎng)施做應(yīng)符合以下要求：d、鋼筋網(wǎng)隨受噴面起伏鋪設(shè)，其間隙不應(yīng)大于3cm，鋼筋網(wǎng)應(yīng)與錨桿、鋼架連接牢固，且鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于4cm。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊〔3〕安裝鋼架應(yīng)符合以下要求：a、拱部單元安裝工序：放樣確定鋼架基腳位置→施做定位錨桿→架設(shè)鋼架→布設(shè)縱向連接筋。b、墻部單元安裝工序：墻腳部位鋪設(shè)槽鋼墊板→施做定位錨桿→對應(yīng)拱部單元架設(shè)墻部鋼架單元→布設(shè)縱向連接筋。拱、墻部鋼架單元宜采用栓接的方式連接。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊〔3〕安裝鋼架應(yīng)符合以下要求：c、加強(qiáng)鋼架拱(墻)腳鎖腳錨桿(管)施工，各臺階每單元鋼架拱(墻)腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角30。打設(shè)4根或4根以上鎖腳錨桿(管)，鎖腳錨桿(管)與鋼架牢固焊接，鎖腳錨桿直徑不應(yīng)小于22mm，鎖腳錨管直徑不應(yīng)小于42mm，長度不得小于3．5m，以控制基腳變形。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊安裝鋼架施工本卷須知及要求：①鋼架拱(墻)腳應(yīng)架設(shè)在穩(wěn)固的基巖上或底部鋪墊槽鋼，以保證鋼架根底穩(wěn)固。安裝前應(yīng)去除基腳下的虛渣、虛土及雜物。②鋼架安裝允許偏差：鋼架間距、橫向位置和高程與設(shè)計位置的偏差不超過±5cm，垂直度允許偏差為±2°。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊安裝鋼架施工本卷須知及要求：③鋼架應(yīng)與縱向連接筋、鎖腳錨桿焊接牢固，以增強(qiáng)鋼架的整體穩(wěn)定性。④鎖腳錨桿施工應(yīng)作為施工質(zhì)量控制的重點(diǎn)，鎖腳錨桿尾部宜加工成“L”形。鋼架連接板應(yīng)采用栓接牢固連接。⑤鋼架和初噴混凝土間有較大間隙時，每隔2m應(yīng)采用騎馬或楔形墊塊頂緊；鋼架與圍巖的間隙不應(yīng)大于5cm。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊蘭新第二雙線一工程部隧道四隊蘭新第二雙線一工程部隧道四隊蘭新第二雙線一工程部隧道四隊噴射混凝土厚度應(yīng)符合設(shè)計要求，二次復(fù)噴混凝土應(yīng)分層噴射，每層厚宜為5～6cm。噴射混凝土外表應(yīng)平順，無空鼓、裂縫、酥松，平整度宜采用2m靠尺檢查，允許偏差為側(cè)壁5cm、拱部7cm。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊3.3仰拱施工〔1〕隧底開挖應(yīng)采用全幅分段施工，上面鋪設(shè)仰拱棧橋，每循環(huán)開挖長度宜控制在2—3m。當(dāng)仰拱施工滯后下部臺階開挖面30～40m時，應(yīng)停止前方工作面開挖或短距離跳槽進(jìn)行隧底開挖。短距離跳槽的次數(shù)不得多余3次，每次跳槽間隔不得大于10m。〔2〕隧底開挖后，應(yīng)及時去除虛渣、雜物、泥漿、積水，立即初噴3～5cm厚混凝土封閉巖面，按照設(shè)計要求安裝仰拱鋼架，復(fù)噴射混凝土至設(shè)計厚度，使初期支護(hù)及時閉合成環(huán)。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊3.3仰拱施工〔3〕仰拱應(yīng)超前拱墻襯砌，每循環(huán)澆筑長度宜為4～6m，仰拱應(yīng)采用浮放模板支架成型。仰拱混凝土應(yīng)分段全幅澆筑，一次成型，不留縱向施工縫，仰拱施工縫和變形縫應(yīng)設(shè)置止水帶。仰拱外表應(yīng)平順，不積水?！?〕仰拱填充混凝土應(yīng)在仰拱混凝土終凝后澆筑，澆筑前應(yīng)去除仰拱外表的雜物和積水，連續(xù)澆筑，一次成型，不留縱向施工縫。填充混凝土強(qiáng)度到達(dá)5MPa后允許行人通行，到達(dá)設(shè)計強(qiáng)度的100％后允許車輛通行。仰拱填充外表坡度應(yīng)符合設(shè)計要求，應(yīng)平順、排水通暢、不積水。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊3.4監(jiān)控量測〔1〕監(jiān)控量測工作必須緊跟開挖、支護(hù)作業(yè)進(jìn)行布點(diǎn)和監(jiān)測，量測數(shù)據(jù)可運(yùn)用工程類比法及時分析反響，必要時應(yīng)根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整支護(hù)參數(shù)，以保證施工平安?！?〕量測工程可分為必測工程和選測工程。選測工程可結(jié)合工程實(shí)際情況，按照《鐵路隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定選取。注：監(jiān)控量測具體操作參見《隧道監(jiān)控量測作業(yè)指導(dǎo)書》，在此不贅述。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊4.1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)平安。4.2三臺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間，防止因長時間暴露引起圍巖失穩(wěn)。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊〔1〕初期支護(hù)應(yīng)及時封閉成環(huán)，全斷面初期支護(hù)閉合時間宜控制在15d左右，有條件時應(yīng)盡量縮短閉合時間；〔2〕仰拱應(yīng)超前施做，仰拱距上臺階開挖工作面宜控制在30—40m，鋪設(shè)防水板、二次襯砌等后續(xù)工作應(yīng)及時進(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。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊4.3在滿足作業(yè)空間和臺階穩(wěn)定的前提下，應(yīng)盡量縮短臺階長度，核心土長度應(yīng)控制在3—5m，寬度宜為隧道開挖寬度的l／3～l／2。4.4三臺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1．5m；開挖后立即初噴3—5cm混凝土，以減少圍巖暴露時間。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊4.5嚴(yán)格按設(shè)計要求施做超前支護(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。4.6隧道周邊部位應(yīng)預(yù)留30cm人工開挖，其余部位宜采用機(jī)械開挖，局部需要爆破時，必須采用弱爆破，不得超挖。施工時應(yīng)嚴(yán)格控制裝藥量，減少對圍巖的擾動。蘭新第二雙線一工程部隧道四隊4.7中、下臺階左、右側(cè)開挖應(yīng)錯開，嚴(yán)禁對開，左右側(cè)錯開距離宜為2～3m。4.8鋼架應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計及標(biāo)準(zhǔn)要求加工制作和架設(shè)。鋼架應(yīng)架設(shè)在堅實(shí)