三台阶七步开挖法施工工艺

1、三台阶七步开挖法 l 总 贝 y 1.0.1为保证铁路大断面隧道施工安全和质量，规范开挖作业程序，加强过程控制，提 高施工进度，制定本作业指南。 1.0.2铁路大断面隧道三台阶七步开挖法（以下简称“三台阶七步开挖法”）是以弧形导坑 开挖留核心土为基本模式，分上、中、 下三个台阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道 纵向错开、平行推进的隧道施工方法。 1.0.3三台阶七步开挖法适用于开挖断面为 100180 m。，具备一定自稳条件的W、 V级 围岩地段隧道的施工。 1.0.4三台阶七步开挖法具有下列技术特点： 1施工空间大，方便机械化施工，可以多作业面平行作业。部分软岩或土质地段可 以采用挖掘机

2、直接开挖，工效较高。 2在地质条件发生变化时，便于灵活、及时地转换施工工序，调整施工方法。 3适应不同跨度和多种断面形式，初期支护工序操作便捷。 4在台阶法开挖的基础上，预留核心土，左右错开开挖，利于开挖工作面稳定。 5当围岩变形较大或突变时，在保证安全和满足净空要求的前提下，可尽快调整闭 合时间。 1.0.5采用三台阶七步开挖法施工应尽量缩短台阶长度， 确保初期支护尽快闭合成环， 仰拱和拱墙衬砌及时跟进，尽早形成稳定的支护体系。 1.0.6采用三台阶七步开挖法进行大断面隧道施工除应符合本作业指南要求外，尚应符 合国家现行的有关强制性标准的规定。 2 施工准备 2.0.1施工调查前应查阅设计文

3、件和资料，制定调查提纲。施工调查内容应包括工程概 况、施工条件、地形地质及其他与工程相关内容。调查结束后应编写施工调查报告。 2.0.2施工调查后应结合三台阶七步开挖法的特点，按照建设项目的规模和工期要求， 有针对性地编制实施性施工组织设计和施工作业指导书。 2.0.3采用三台阶七步开挖法施工的隧道，应进行施工技术交底，作业人员应进行岗前 培训和安全教育，特殊工种的作业人员应持证上岗。 2.0.4施工机械配备应满足正常施工要求。实施中，可根据施工进度要求分期、分批组 织上场。 2.0.5隧道施工机械配套应针对隧道大断面的特点，以实现机械化均衡生产为目标，配 套的生产能力应为均衡施工能力的 1.

4、 21. 5倍。 3 施工工艺 3.1施工工艺流程 3.1.1三台阶七步开挖法可分为以下主要步骤： I上部弧形导坑环向开挖，施做拱部初期支护； 2中、下台阶左右错开开挖，施做墙部初期支护： 3中心预留核心土开挖、隧底开挖，施做隧底初期支护。每部开挖后均应及时支护, 隧底初期支护后应及时施做仰拱，尽早封闭成环。 3.1.2三台阶七步开挖法的施工工艺流程见图 3. 1. 2。 图 3.1.23.1.2 三台阶七步开挖法施工工艺流程 3.2施工作业 3.2.1采用三台阶七步开挖法施工的隧道，应将超前地质预报纳入施工工序，并根据工程水 文地质变化情况，及时调整各部台阶长度或施工方法， 采取相应的技术措

5、施，及早封闭成环, 保证施工安全。 322采用三台阶七步开挖法施工的隧道，应根据工程水文地质条件，按设计要求做好超前 支护，防止围岩松弛，保证隧道开挖安全。在断层、破碎带、浅埋段等自稳性较差或富水地 层中，超前支护应按设计要求进行加强。3 3。 323三台阶七步开挖法施工应符合下列要求: 1以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破； 2弧形导坑应沿开挖轮廓线环向开挖，预留核心土，开挖后及时支护； 3其他分步平行开挖，平行施做初期支护，各分部初期支护衔接紧密，及时封闭成环； 4仰拱紧跟下台阶，及时闭合构成稳固的支护体系； 5施工过程通过监控量测，掌握围岩和支护的变形情况，及时调整支护参数和预留变形 量，

6、保证施工安全； 6完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡拱墙脚基础。 3.2.43.2.4 三台阶七步开挖法施工步骤见图 3.2.43.2.4-1 1，开挖透视图见.3.2.43.2.42,2,施工工序见图3.2.43.2.4 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.aiUtlMFMtULhEMM- Htn

7、oa, 5.11 K3t *H 山 UKHHkn* *. 1 6. tt n trnimi MUE折M斛” uiEtii*#i, #*u rm iiiufmi 栅 i ptfn 呱 f. uaM .AU1MTIM mu f. +(M. t制耐禅眦制站 觀IH. 1 Al 好*ms 裡 J. i, J, %车翎制耳轴护阳備Jttt轉XR#Ir t,哇K曲柿眦押Ml曲JM 4. IKMI4WI, . *t U3 DU LA* UM FU* Q W DU II U tLW W OLM JO OJft or 5 2次/d （0 1）B 2次/d 15 1次/d （1 2）B 1次/d 0.5 1 1次

8、/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为隧道开挖跨度; 2当按照“位移速度”和“量测断面距开挖面距离”选择量测频率出现较大差异时，宜 取量测频率较高的实施。 3. 4. 5量测数据整理及位移一时间变化曲线绘制应符合下列规 疋： 1 量测数据整理时，应将原始数据按照大小顺序，用频率分布的形式显示出一组数据分 布情况，进行数据的数字特征计算以及离散数据的取舍。 2 绘制位移一时间变化曲线，通过回归分析预测最终位移值和各阶段的位移速率。具体 方法如下(如拱顶下沉)： 1) 将量测数据输入计算机系统，绘制位移一

9、时间变化曲 线(U f曲线)，见图3. 4. 5; (b) 注：为拱顶最大允许位移值。 图3. 4. 5位移一时间变化曲线示意 2) 若u f曲线如图3. 4. 5(a)所示趋于平缓，通过数据 处理或回归分析，可推算最终位移值，掌握位移变化 规律； 3) 若卜曲线出现类似图 3. 4. 5(b)所示情况，变形有 加快发展趋势，表明围岩和支护处于不稳定状态，应 停止前方开挖面掘进，加强支护。 3 一般情况下，采用三台阶七步开挖法施工时，围岩与支护变形有以下规律：开挖中台 阶时，A点和B B基线位移会发生突变， 中台阶墙部初期支护施做完成后， 变形趋于平缓; 开挖下台阶时，A点和c c 基线位移会

10、发生突变， 下台阶墙部初期支护施做完成后，变形 趋于平缓；开挖隧底时， A点和D D基线位移会发生突变，仰拱初期支护施做完成，支护 全环闭合后，变形趋于平缓。 3. 4. 6位移控制基准应根据测点距开挖面的距离，由初期支护 极限相对位移按表 3 . 4 . 6要求确定。 表3 . 4 . 6位移控制基准 类别 距开挖面1B (U1B 距开挖面2B ( U2B) 距开挖面较远 允许值 65%Uo 90%Uo 100%Uo 注：1 B为隧道开挖宽度; 2 Uo为极限相对位移值，可根据隧道的开挖宽度、埋深，按照不同的围岩等级，参照 铁路隧道监控量测技术规程或通过工程类比确定。 3. 4. 7根据位移

11、控制基准，可按表 3. 4. 7分为三个管理等级。 表3. 4. 7位移管理等级 管理等级 距开挖面1曰 距开挖面2B 出 UUIB/ 3 u U2B/ 3 n U1B/ 3 U 2 , 1B/ 3 U2B/ 3 U2U1B/3 u2% B/ 3 注：U为实测位移值。 3. 4. 8隧道位移管理应符合表 3. 4. 8的规定。 表3. 4 . 8变形管理 管理等级 工程对策 出 正常施工 n 米取工程对策，包括加强超前支护等，缩短台阶开挖长度， 调整初期支护强度、刚度等，同时加强监控量测 I 停止开挖，加强初期支护，加强监控量测 4 施工控制要点 4 . 0 . 1隧道进洞前应做好洞顶及洞口防

12、排水系统。洞顶及洞口排水沟应铺砌，用砂 浆抹面，防止地表水及施工用水下渗，影响结构安全。 4 . 0. 2三台阶七步开挖法施工应做好工序衔接。工序安排应紧凑，尽量减少围岩暴露 时间，避免因长时间暴露引起围岩失稳。 1 初期支护应及时封闭成环，全断面初期支护闭合时间宜控制在 15d左右，有条件 时应尽量缩短闭合时间； 2 仰拱应超前施做，仰拱距上台阶开挖工作面宜控制在 30 40 m铺设防水板、二 次衬砌等后续工作应及时进行; 3 二次衬砌距仰拱宜保持 2倍以上衬砌循环作业长度，但不得大于 50m 4. 0. 3在满足作业空间和台阶稳定的前提下，应尽量缩短台阶长度，核心土长度应控 制在3 5 m

13、,宽度宜为隧道开挖宽度的 I /3I / 2。 4. 0. 4三台阶七步开挖法施工应严格控制开挖长度，根据围岩地质情况，合理确定循 环进尺，每次开挖长度不得超过 1. 5 m ;开挖后立即初喷 3 5 em混凝土，以减少围岩暴 露时间。 4. 0. 5严格按设计要求施做超前支护，控制好超前支护外插角，严格按注浆工艺加固 地层，保证隧道开挖在超前支护的保护下施工。 4. 0. 6隧道周边部位应预留 30 em人工开挖，其余部位宜采用机械开挖，局部需要爆 破时，必须采用弱爆破，不得超挖。施工时应严格控制装药量，减少对围岩的扰动。 4. 0. 7中、下台阶左、右侧开挖应错开，严禁对开，左右侧错开距离宜为 23 m。 4. 0. 8钢架应严格按设计及规范要求加工制作和架设。钢架应架设在坚实基面上，严 禁拱（墙）脚悬空或采用虚渣回填。钢架应与锁脚锚杆 （管）焊接牢固。 4. 0. 9隧道超挖部位必须回填密实，严禁初期支护背后存在空洞。必要时初期支护背 后应进行充填注浆，保证初期支护与围岩密贴。 4. 0. 10施工过程中可采用增加拱（墙）脚锁脚锚杆（管）、增设钢架拱（墙）脚部位纵向 连接筋、扩大拱（墙）脚初期支护基础及增设拱（墙）脚槽钢垫板等增强拱（墙）脚承载力等措施 控制变形。 4. 0. 1I应加强监控量测工作，根据量测结果，及时调整支护参数，确定二次衬砌施 做时间，