双侧壁施工转三台阶施工方案

广东省潮惠高速公路TJ-07合同段（K91+200~K102+000）银山隧道进口双侧壁转三台阶预留核心土法施工方案中铁二十局建设工程集团公司潮惠高速公路TJ-07合同段项目经理部二○一三年十二月二十三日银山隧道进口双侧壁转三台阶预留核心土法施工方案银山隧道设计为时速100Km的分离式六车道高速公路隧道。隧道起讫桩号左线ZK98+062～ZK98+655，长593m；右线K98+045～K98+575，长530m。银山隧道进口在冲沟中，采用端墙式洞门。银山隧道进口右洞明暗分界里程为K98+053。原设计K98+053～K98+170段为双侧壁施工法，现已按双侧壁施工至K98+110掌子面，掌子面地质基本为灰白色的中风化花岗岩，局部有强风化花岗岩，地下水以基岩裂隙水为主，岩体自稳性好。银山隧道进口右洞现已进57m，根据现场实际揭示的地质状况及洞监控量测的数据分析，为确保施工进度，将银山隧道进口K98+110～K98+170段双侧壁开挖办法变更为三台阶七步开挖法施工。三台阶七步开挖法含有下列技术特点：(1)施工空间大，能够引人大型施工机械多作业面平行施工，工效高；部分软岩地段能够采用挖掘机直接开挖下半断面，减小了对围岩扰动。(2)在地质构造复杂多变、软硬围岩相间的隧道施工中，便于灵活及时地调节施工办法进度稳定，工期保障性强。(3)能适应不同跨度和多个断面形式，没有需拆除的临时施工支护，节省投资。(4)爆破施工能够分成多个作业面进行，将集中爆破化为分散爆破，既减少了对围岩的扰动，又充足运用了时间空问，还增加了爆破临空面，减少了炸药消耗。(5)混凝土仰拱超前施作，便于早期支护及早闭合成环，且变化了洞内作业、运输环境。(6)全断面一次施作防水层和浇筑混凝土衬砌，确保了混凝土衬砌施工质量，运行病害少。(7)无需增加特殊设备，投入少，操作性强，易推广。三台阶七步开挖法合用于本隧道K98+110掌子面围岩状况。该工法的突出优点是侧墙早期支护能够尽早落底，同时两侧开挖较早，对控制变形有利，也有助于地下水的聚集，同时预留了大块的核心土，有助于掌子面围岩的稳定性。一、现场各部施工里程(详见双侧壁施工步序图)1、左侧导洞上半断面①部开挖至K98+110断面，左侧导洞下半断面②部开挖至K98+105断面，右侧导洞上半断面③部开挖至K98+103.5断面，右侧导洞下半断面④开挖至K98+095断面，主洞上台阶⑤部开挖至K98+100.5断面，主洞中台阶⑥部开挖至K98+100.5断面，主洞下台阶⑦部开挖至K98+095断面。2、围岩状况各掌子面围岩呈深灰色和灰白色的中风化花岗岩，局部有强风化花岗岩，地下水以基岩裂隙水为主，岩体自稳能力强。3、监控量测地表沉降：最大值为(K98+058断面，累计沉降34mm；拱顶下沉：最大值为K98+058断面，累计沉降22mm；围岩收敛：K98+088断面最大值为，累计收敛10.16mm；4、地质超前预报设计地质超前预报采用地质分析、地质雷达探测，根K98+105～K98+125段地质超前预报提示的地质状况岩体重要为中风化花岗岩，局部有强风化花岗岩，地下水以基岩裂隙水为主，围岩比较稳定。二、双侧壁转三台阶预留核心土法施工方案1、施工办法首先停止双侧壁左侧导洞上半断面①部和左侧导洞下半断面②部的开挖，进行右侧导洞上半断面③部的开挖，当挖至左侧导洞上半断面①部时停止施工，再进行主洞上台阶⑤部的开挖，当挖至左侧导洞上半断面①部时按三台阶预留核心土流程开挖上台阶⑴部，当⑴部进尺3米后，按三台阶预留核心土流程开挖(详见三台阶预留核心土施工步序图)。2、施工注意事项⑴在未进入三台阶预留核心土法前，支护全部按照双侧壁导坑开挖法支护参数实施，进入三台阶预留核心土法后支护则按三台阶预留核心土法支护参数施工。⑵双侧壁导坑开挖法每步台阶距离保持5m左右，三台阶预留核心土法每步台阶距离为3～5m左右。⑶在施工过程中加强监控量测，根据监控量测数据决定与否采用临时横撑及临时竖撑，并在施工前准备好应急的竖撑材料。⑷工法转换期间，双侧壁导坑开挖和三台阶预留核心土法施工中，每次进尺不超出2榀钢拱架。⑸在开挖过程中，加强地质超前预报，及时掌握掌子面前方地质状况。⑹尽早拆除双侧壁导坑开挖法的临时钢拱架，及时施作仰拱及二衬。3、三台阶预留核心土法施工工艺3.1三台阶七步法开挖办法(见图1)(1)运用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护→弱爆破或人工开挖①部，同时，每循环进尺，掌子面喷5cm厚混凝土封闭分部施作①部导坑周边的早期支护，即初喷4Cm厚混凝土，架立钢架→锁脚锚杆，钻设系统锚杆→复喷混凝土至设计厚度。(2)在滞后于①部一段距离后(3-5m)，弱爆破左右交错开挖②、③部→喷5Cm厚混凝土封闭掌子面→导坑周边部分初喷4cm厚混凝土，施作钢架锁脚锚杆，钻设系统锚杆→复喷混凝土至设计厚度。(3)在滞后于③部一段距离后，弱爆破左右交错开挖④、⑤部→导坑周边部分初喷4Cm厚混凝土，施作钢架→钻设系统锚杆→复喷混凝土至设计厚度。(4)分台阶开挖⑥部。(5)开挖⑦部→隧底周边部分初喷4cm厚混凝土，施作钢架→复喷混凝土至设计厚度。(6)灌筑⑦部仰拱及隧底填充(仰拱及隧底填充应分次施作)。(7)根据监控量测成果分析，待早期支护收敛后，运用衬砌模板台车一次性浇筑拱部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。3.2三台阶七步法开挖法施工工艺流程采用三台阶七步作业法开挖施工，其工艺流程如图2所示。3.3施工技术(1)洞身开挖采用自上而下分三台阶、七环节，每开挖一步均应及时施作锚喷支护、安设钢架。上台阶分部开挖时，分部施作早期支护。上台阶开挖完毕后，滞后3m距离开始第二台阶左、右部开挖及支护，形成左、右两侧开挖及支护互相交叉的情形；同样办法开挖第三台阶。(2)各部开挖时，周边轮廓尽量保持圆顺，减小应力集中。(3)各部的底部高程与钢架接头处一致。(4)后一侧部位开挖后全断面及时封闭。(5)同台阶左、右部纵向间距，适宜拉开3m～5m距离。(6)仰拱开挖后，及时施工早期支护封闭，灌筑仰拱及隧底填充(仰拱及隧底填充足次施作)。(7)灌筑二次衬砌时，根据围岩监控量测成果，待早期支护收敛后，采用衬砌台车一次性浇筑(拱墙衬砌一次施作)。3.4早期支护施工早期支护是由锚杆、钢筋网、钢架和喷混凝土构成的一种联合受力构造。为保护围岩的天然承载力，早期支护要尽快施作。(1)初喷混凝土封闭岩面用高压风自上而下吹净岩面，埋设控制喷射混凝土厚度的标志钉，如工作面有滴水或淋水，提前做好钻孔埋管的引排水工作。喷射作业先从拱脚或墙脚向上堆喷，以避免上部喷射回弹料虚掩拱脚(墙脚)而使其不密实，以致强度不够，造成失稳。先将低洼部分找平，然后喷射该部分，并使其平顺连接。喷射操作应沿水平方向以螺旋形划圈移动，并使喷头尽量保持与受喷面垂直，喷嘴口至受喷面距以0.6～1.0m为宜。喷射混凝土表面应大面平整并呈湿润光泽、无干斑或滑移流淌现象。(2)施作构造锚杆，挂设双层φ8钢筋网，锚杆为Φ25中空注浆锚杆，长度为4.0m/根，间距0.5m×1.0m，梅花形布置，径向施作。各台阶早期支护连接处左右均需设不少于两根锁脚锚杆，确保早期支护不失稳。钢筋网为φ8mm钢筋焊接而成网格为20cm。钢筋网应随受喷面的起伏铺设，其间隙不不不大于3cm，钢筋网应与锚杆体连接牢固。(3)安装钢架，钢架是软弱围岩中早期支护的重要构成部分，应严格按设计图及设计规定加工制作和架设。施工注意事项：①为确保钢架置于稳固的地基上，施工中应在钢架基脚部位预留足够的坚实地基，架立钢架时挖槽就位。②钢架平面应垂直于隧道中线，其倾斜度不不不大于2。；钢架的任何部位偏离铅垂面不应不不大于5cm。③为增强钢架的整体稳定性，应将钢架与纵向连接筋、构造锚杆、定位系筋和锁脚锚杆焊接牢固。④钢架连接接头要连接牢固，拱脚部位易发生塑性剪切破坏，故该部位接头除栓外，还应四周帮焊，确保接头的刚度和强度。⑤当钢架和初喷层间存在较大间隙时，要设骑马或楔形垫块顶紧围岩，钢架与围岩的间距不应不不大于5cm。(4)施作拱部超前支护和二次喷射混凝土拱部按设计技术参数施作下一循环超前支护，并把该支护尾端焊在钢架上。分层喷射}昆凝土到设计厚度，每层5～6Cm厚钢架保护层不不大于2cm。整个喷射混凝土表面要平顺。(5)监控量测、修正支护参数钢架进行混凝土仰拱施工使早期支护尽早闭合成环构成稳固的早期支护体系。并为施工运输发明良好环境。3.5仰拱施工混凝土仰拱施工地段拱墙早期支护施工完毕后，要及时进行仰拱开挖，安装仰拱钢架进行混凝土仰拱施工使早期支护尽早闭合成环构成稳固的早期支护体系。并为施工运输发明良好环境。3.6混凝土衬砌采用可调式防水层作业专用台车按设计材料和技术参数施作防水层铺设时要采用无钉孔工艺，并视早期支护的平整状况，将防水板留一定的充裕量，以避免过紧而被混凝土挤破。混凝土衬砌采用全断面液压钢模台车、泵送混凝土灌筑。混凝土生产采用自动计量拌和机拌和，混凝土生产采用自动计量拌和机拌和，混凝土输送车运输。要左右对称地灌筑，避免台车偏移。设立制式挡头模板，确保施工缝处混凝土质量。3.7三台阶七步法的注意事项三台阶法有助于大型机械的开展，体现快速施工、灵活多变易变的特点，但施工过程中也要注意以下问题：(1)三台阶法施工的台阶长度控制很核心，既要有助于大型施工机械设备的开展，又要确保隧道施工的安全，但三台阶法施工长度至今没有统一的控制原则。实际的施工过程中应根据地质条件进行适宜的调节，在地质条件差的状况下，应尽量缩短台阶长度。(2)由于三台阶法没有中间刚性分隔存在，隧道变形控制，特别是垂直方向的变形控制重要依靠两侧拱脚，拱脚的稳定程度很核心。施工中能够增加锁脚锚杆(钢管)的数量，让锁脚锚杆插向拱脚的斜下方，