三台阶七步隧道施工法

1工程概况xx隧道全长为5743m，其中出口位于预制场附近，与防空洞相交两次。洞门形式为端墙式洞门，洞口里程为DK197+863，其明洞长度为23m（DK197+863～+840）。线路右侧山坡较陡，线路左侧覆土较薄，上层风积砂质黄土，下伏上第三系泥岩，夹薄层砂岩、石膏岩和岩盐。出口段围岩为V级，洞口地址表现为浅埋偏压，岩质软弱破碎、成拱困难。1工程概况出口段平面线路处于半径为7000m的右偏圆曲线上，在纵断面上，出口处于人字坡段，洞口处于3‰下坡（出口往路线大里程方向）。出口端的明暗交界里程为DK197+840。隧道进洞采用拱部套拱和50根长30mΦ108大管棚预支护、三台阶七步法开挖的方法。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。三台阶七步开挖法施工立体效果图三台阶七步开挖法适用于开挖断面为100～180平方米，具备一定自稳条件的Ⅳ、V级围岩地段隧道的施工。主要表现包括：黄土、强风化岩层（强风化泥岩、强风化泥质粉砂岩等）。不适用于围岩地质为流塑状态、洞口浅埋偏压段（但经过反压处理或施做超前大管棚后可采用）。本隧道开挖断面约为150～165平方米，围岩级别为V级，上层风积砂质黄土，下伏上第三系泥岩，夹薄层砂岩、石膏岩和岩盐，虽然洞口地址表现为浅埋偏压，但洞口施做了一环30m长的Φ108超前大管棚支护，因此，可以采用三台阶七步开挖法。三台阶七步开挖法技术特点：（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。三台阶七步开挖法技术特点：（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。三台阶七步开挖法规避了侧壁导坑法、中隔壁法及交叉中隔壁法等需要拆除临时支护及受力转换造成不安全的因素，及时调整闭合时间，方便机械施工，利于施工工序转换。三台阶七步开挖法原则：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。3.1施工工艺流程（1）三台阶七步开挖法可分为以下主要步骤：A、上部弧形导坑环向开挖，施做拱部初期支护；B、中、下台阶左右错开开挖，施做墙部初期支护：C、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。测量放样超前支护上部弧形导坑开挖断面处理、初支左右交错开挖中台阶、初支左右交错开挖下台阶、初支分段开挖隧底、初支施做仰拱、仰拱填充围岩稳定性评判修正支护参数三台阶七步开挖法工艺流程图满足断面检查不满足3.2施工作业（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，采取相应的技术措施，及早封闭成环，保证施工安全。（2）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）三台阶七步开挖法施工应符合下列要求：以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破；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；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；仰拱紧跟下台阶，及时闭合构成稳固的支护体系；（3）三台阶七步开挖法施工应符合下列要求：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，保证施工安全；完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡拱墙脚基础。拱部超前小导管预注浆支护上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16三台阶昆七步开植挖法的夫初期支宽护由喷邻射混凝棵土、锚穷杆（管陶）、钢热筋网和糖钢架等引组成，隙各部分管联合受跑力。初项期支护泡应在开已挖后立客即施作啦，以保赔护围岩税的自然宏承载力垮。开挖清理岩面初喷混凝土封闭岩面施做系统锚杆，挂钢筋网安装钢架复喷混凝土至设计厚度量测数末据分析奇、反馈初期支店护施工予工艺流煮程图（1）初喷混谦凝土封闭吐岩面要求俗：a、初喷棵混凝土毅应在开悬挖后立做即进行盖。b、用高压塑风自上而肉下吹净岩掀面，埋设粒控制喷射溉混凝土厚江度的标志他钉。c、工作负面滴水岭或淋水奥时，宜栗采用钻居孔埋管露做好引逮排水。芽大面积笔潮湿的挤岩面宜乏采用粘硬结性强玻的混凝裕土，通彻过添加追外加剂烟、掺合皱剂改善香混凝土何性能，岛也可采存用干喷猎形式快习速封闭经渗水岩愈面。（1）初喷途混凝土伶封闭岩僻面要求封：d、喷射富混凝土顿必须满牢足设计赔强度、雕厚度及扎其与岩凑面粘结苦力要求宵。e、喷射爸作业应弹分段分诞片依次刮进行，同喷射作咱业从拱议脚或墙举脚自下南而上进壮行，作督业时应冠避免上领部喷射阿回弹料肿虚掩拱(墙)脚；先蓬找平凹揉洼部分霸，后喷绳射凸出凭部分，滋各部平恨顺连接挽。喷头省应与受鬼喷面垂查直，喷穿嘴口至厅受喷面怜距离宜针保持在1.0～2.0m，沿水馋平方向晃以螺旋微形划圈刚移动。（2）系统锚妨杆(管)、钢筋傻网施做译应符合爽下列要怨求：a、初喷混债凝土后应疲及时施做完锚杆，锚奖杆必须设包置垫板。纹岩石隧道棋拱部系统这锚杆必须猫带排气装但置，采取暗沿锚杆孔肌进浆的施毛工工艺；希黄土隧道竞系统锚杆耳按设计要油求选用。b、钢筋冠网可采勒用为φ8械mm或φ6桂mm的HPB仿235钢制作蒙，网格形尺寸宜松采用20c喘m×20备cm～25c遭m×25没cm，搭接恰长度应彼为1～2个网格题，网片盾间采用寸焊接方疲式连接侍。（2）系统锚虹杆(管)、钢筋敏网施做硬应符合砌下列要盼求：d、钢筋网刃随受喷面属起伏铺设炭，其间隙陕不应大于3c乎m，钢筋尚网应与蹄锚杆、默钢架连缸接牢固程，且钢伪筋保护避层厚度俗不应小四于4cm。（3）安装户钢架应拘符合下竭列要求邮：a、拱部彩单元安深装工序覆：放样请确定钢绘架基脚顾位置→施做定位耐锚杆→架设钢架→布设纵屑向连接胳筋。b、墙部特单元安地装工序惭：墙脚布部位铺日设槽钢日垫板→施做定位旦锚杆→对应拱部币单元架设长墙部钢架轧单元→布设纵向洞连接筋。便拱、墙部衡钢架单元忍宜采用栓轿接的方式大连接。（3）安装裂钢架应劣符合下佣列要求社：c、加强膊钢架拱(墙)脚锁脚锚第杆(管)施工，悉各台阶链每单元消钢架拱(墙)脚以上30畜cm高度处早，紧贴刑钢架两勺侧边沿乱按下倾蛙角30。打设4根或4根以上木锁脚锚心杆(管)，锁脚昆锚杆(管)与钢架牢年固焊接，仰锁脚锚杆某直径不应佛小于22m开m，锁脚锚俗管直径不仪应小于42知mm，长度不逢得小于3．5m，以控制护基脚变形暗。安装钢倦架施工摄注意事傍项及要巨求：①钢架拱(墙)脚应架蚕设在稳纲固的基针岩上或半底部铺橡垫槽钢有，以保爹证钢架孙基础稳别固。安攀装前应赠清除基毙脚下的肌虚渣、遣虚土及市杂物。②钢架安坡装允许偏齐差：钢架原间距、横百向位置和堡高程与设惹计位置的湿偏差不超五过±5c寻m，垂直抢度允许常偏差为±2°。安装钢架工施工注意叛事项及要丈求：③钢架毫应与纵色向连接替筋、锁摧脚锚杆吗焊接牢焦固，以稳增强钢穷架的整趣体稳定椒性。④锁脚循锚杆施绵工应作拐为施工匪质量控果制的重努点，锁滤脚锚杆壮尾部宜葡加工成阁“L”形。钢医架连接板优应采用栓案接牢固连搏接。⑤钢架和线初喷混凝附土间有较初大间隙时父，每隔2m应采用骑起马或楔形泽垫块顶紧爬；钢架与膏围岩的间殿隙不应大倡于5cm。喷射混凝校土厚度应番符合设计庸要求，二摆次复喷混闹凝土应分畜层喷射，便每层厚宜净为5～6cm。喷射混俊凝土表面开应平顺，赞无空鼓、酸裂缝、酥拐松，平整旱度宜采用2m靠尺检壁查，允堆许偏差朱为侧壁5cm、拱部7cm。3.3仰拱施竖工（1）隧底开急挖应采万用全幅强分段施测工，上花面铺设碗仰拱栈寻桥，每坛循环开具挖长度扔宜控制唐在2—3钳m。当仰拱户施工滞后炊下部台阶倦开挖面30～40m时，应掠停止前样方工作毫面开挖薯或短距浸离跳槽劳进行隧仅底开挖正。短距啦离跳槽温的次数潮不得多粱余3次，每汁次跳槽协间隔不坊得大于10浪m。（2）隧底表开挖后圾，应及纠时清除涉虚渣、韵杂物、问泥浆、版积水，膛立即初舟喷3～5cm厚混凝琴土封闭娱岩面，资按照设洪计要求澡安装仰暴拱钢架畅，复喷义射混凝图土至设管计厚度秤，使初卡期支护燃及时闭椒合成环锯。3.3仰拱施戒工（3）仰拱泊应超前珠拱墙衬震砌，每兰循环浇玩筑长度著宜为4～6m，仰拱耀应采用屈浮放模跑板支架雅成型。劲仰拱混匹凝土应侵分段全泄幅浇筑扯，一次洋成型，晋不留纵仇向施工挎缝，仰青拱施工工缝和变兽形缝应循设置止夜水带。钓仰拱表养面应平尖顺，不识积水。（4）仰拱侧填充混嫁凝土应恳在仰拱以混凝土由终凝后忙浇筑，脱浇筑前收应清除挂仰拱表升面的杂袍物和积也水，连害续浇筑紧，一次留成型，饭不留纵永向施工淘缝。填僚充混凝捏土强度涌达到5MPa后允许里行人通卸行，达挤到设计嫁强度的100％后允创许车辆箭通行。垫仰拱填污充表面细坡度应坛符合设炮计要求剂，应平柴顺、排捎水通畅钥、不积抱水。3.4监控量测（1）监控量页测工作必约须紧跟开菜挖、支护向作业进行老布点和监件测，量测怖数据可运拼用工程类向比法及时便分析反馈庙，必要时也应根据分划析结果调绿整支护参芹数，以保源证施工安桶全。（2）量测项倾目可分为显必测项目拦和选测项家目。选测厕项目可结奸合工程实雪际情况，止按照《xx隧道监控粱量测技术捐规程》的规定架选取。注：监齐控量测艺具体操仅作参见《隧道监控阶量测作业窄指导书》，在此使不赘述世。4.1隧道进序洞前应比做好洞惰顶及洞雷口防排炭水系统今。洞顶平及洞口诸排水沟肚应铺砌傍，用砂护浆抹面帖，防止逐地表水剃及施工零用水下谊渗，影嗽响结构孔安全。4.2三台阶浩七步开秆挖法施谅工应做杰好工序字衔接。崇工序安惨排应紧贩凑，尽誓量减少陵围岩暴英露时间不，避免灯因长时他间暴露专引起围辩岩失稳愤。（1）初期支孩护应及时肌封闭成环李，全断面酱初期支护扔闭合时间揪宜控制在15d左右，旧有条件普时应尽耕量缩短狸闭合时坊间；（2）仰拱奴应超前摆施做，探仰拱距侮上台阶旷开挖工乎作面宜单控制在30—系40示m，铺设有防水板该、二次寺衬砌等叼后续工极作应及布时进行画；（3）二次衬摊砌距仰拱阴宜保持2倍以上蓄衬砌循游环作业版长度，魔但不得泥大于50m。4.3在满足旋作业空委间和台足阶稳定派的前提仙下，应绒尽量缩行短台阶卷长度，版核心土糊长度应刻控制在3—5兔m，宽度廊宜为隧续道开挖念宽度的l／3～l／2。4.4三台阶七息步开挖法多施工应严扁格控制开束挖长度，抄根据围岩圆地质情况刊，合理确这定循环进趴尺，每次巾开挖长度稠不得超过1．5m；开挖海后立即冤初喷3—5良cm混凝土沙，以减瓣少围岩笨暴露时蹈间。4.5严格按设厕计要求施嚷做超前支乏护，控制帐好超前支黄护外插角医，严格按衣注浆工艺暗加固地层菠，保证隧途道开挖在撤超前支护志的保护下堂施工。4.6隧道周边隔部位应预雹留30cm人工开沿挖，其点余部位配宜采用潮机械开伴挖，局似部需要画爆破时鸭，必须朝采用弱哨爆破，差不得超陈挖。施呆工时应得严格控慨制装药碑量，减牵少对围截岩的扰华动。4.7中、下运台阶左泛、右侧烫开挖应金错开，滥严禁对手开，左酱右侧错很开距离峰宜为2～3m。4.8钢架应嫌严格按盘设计及蹈规范要植求加工否制作和企架设。括钢架应毛架设在焦坚实基度面上，减严禁拱(墙)脚悬空或犹采用虚渣绒回填。钢道架应与锁窝脚锚杆(管)焊接牢固进。4.9隧道超属挖部位斥必须回钥填密实呜，严禁血初期支惩护背后岗存在空此洞。必制要时初美期支护倘背后应协进行充债填注浆突，保证董初期支两护与围翼岩密贴渡