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三台阶七步开挖施工方案
一、 前言
大断面软岩隧道施工中 , 传统的施工方法有双侧壁导坑法、 CD 法、 CRD 法等 , 这些施工方法进度慢、 工效低、 存在一定的局限性 , 如: 限 制了大型施工机械的使用 , 基本靠人工开挖 , 工效低、 速度慢 , 难以满足 施工工期要求 ; 拆除临时支护时 , 正洞初期支护会因突然卸载而出现大 的变形 , 存在安全风险 ; 各分部开挖面循环衔接性差 , 相互干扰大 , 施工 质量得不到充分保证 ; 临时支护重复拆除 , 成本投入大等。而当前国内大 断面软岩隧道施工中 , 我们往往会面临以下问题 : 对工期紧迫性的要求 , 需组织快速施工 ; 工程水文地质复杂 , 可变性大 , 须选择一种能适应地质 变化而迅速过渡的施工方法 ; 能较大限度地发挥大型施工机械的优势 , 以求最佳的施工进度 ; 把长期施工实践所积累的作业习惯融合于施工方 法中, 做到高工效 , 易掌握 , 达到快速形成施工能力的目的等要求。
借鉴近几年大断面隧道施工的成功经验 , 规避传统施工方法的局限 性 , 以加快隧道施工进度、 保证隧道施工安全、 提高施工质量为目的 , 提 出了三台阶七步开挖法施工的工艺流程、 施工步骤、 控制要点、 劳动 组织、 机具设备等 , 突出大断面软岩隧道开挖施工的技术特点 , 总结完善 形成本工法。
二、 工法特点
1、 施工空间大 , 方便机械化施工 , 能够多作业面平行作业。部分软 岩或土质地段能够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。
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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。
三、 适用范围
本工法适用于开挖断面为 120?180m2,具备一定自稳条件的W、 级围岩地段隧道的施工。
四、 施工工艺 1 、 工艺原理
V
”三台阶七步开挖法” , 是以弧形导坑开挖预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。
2、 工艺流程
3、 三台阶七步开挖法施工步骤
第 1 步 , 上部弧形导坑开挖 : 在拱部超前支护后进行 , 环向开挖上部 弧形导坑 , 预留核心土 , 核心土长度宜为 3? 5m, 宽度宜为隧道开挖宽度 的 1/3? 1/2。开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定
, 最大不得超过
1.5m,开挖后立即初喷3?5cm混凝土。上台阶开挖矢跨比应大于 0.3,开 挖后应及时进行喷、 锚、 网系统支护 , 架设钢架 , 在钢架拱脚以上 30cm
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高度处 , 紧贴钢架两侧边沿按下倾角 架牢固焊接 , 复喷混凝土至设计厚度。
30°打设锁脚锚杆 , 锁脚锚杆与钢
第 2、 3 步 , 左、 右侧中台阶开挖 : 开挖进尺应根据初期支护钢架间 距确定，最大不得超过1.5m,开挖高度一般为3~3.5m,左、右侧台阶错 开2?3m,开挖后立即初喷3?5混凝土，及时进行喷、 锚、网系统支护 接长钢架 , 在钢架墙脚以上 30cm 高度处 , 紧贴钢架两侧边沿按下倾角 30°打设锁脚锚杆 , 锁脚锚杆与钢架牢固焊接 , 复喷混凝土至设计厚度。
第 4、 5 步, 左、 右侧下台阶开挖 : 开挖进尺应根据初期支护钢架间 距确定 , 最大不得超过 1.5m, 开挖高度一般为 3? 3.5m, 左、 右侧台阶错 开 2?3m, 开挖后立即初喷 3?5混凝土 , 及时进行喷、 锚、 网系统支护 接长钢架 , 在钢架墙脚以上 30cm 高度处 , 紧贴钢架两侧边沿按下倾角 30°打设锁脚锚杆 , 锁脚锚杆与钢架牢固焊接 , 复喷混凝土至设计厚度。
第 6 步, 上、 中、 下台阶预留核心土 : 各台阶分别开挖预留的核心 土 , 开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。
第 7 步, 隧底开挖 : 每循环开挖长度宜为 2? 3m, 开挖后及时施作仰 拱初期支护 , 完成两个隧底开挖、 支护循环后 , 及时施作仰拱 , 仰拱分段 长度宜为 4? 6m。
4、 三台阶七步开挖法施工注意事项
⑴、 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。
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⑵、 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。
⑶、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 其它分步平行开挖，平行施作初期支护，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 施工过程经过监控量测，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；
⑥ 完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡拱墙脚基础。
五、机具设备
本工法操作简单，单作业面施工机具配备见下表 ，可根据施工现场 情况酌情调整。
单作业面施工机具配备
序 号 电动压风机 1
作业项目 机具设备名称 规格型号 单位 数量 备注 20mVmi n 4rrVh G10 台 台 台 5 2 8 高压供风 注浆 开挖修边 开挖 双液注浆机 风镐
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系统锚杆、超前 风动凿岩机 YT-28 台 15 支护、局部爆破 钻眼 挖掘机 自卸车 装载机 泥浆泵 钢筋切断机 钢筋折弯机 CAT320C 20t 小松WA470 100mVh QJ40-1 40 台 辆 辆 台 台 台 1 6 2 2 1 1 开挖、装碴 出碴 装碴 排水 加工钢筋 加工钢筋 加工钢架、格栅 电焊机 B)— 300 台 5 及 其它钢构件 电焊机 台式钻床 搅拌机 湿喷机 全站仪 索 SET2130R 2 初期支护 B)— 400 SP-25A JS500 TK961 佳 台 台 台 台 台 2 1 2 3 加工钢构件 加工钢构件 拌合混凝土 喷射混凝土 1 1 3 量测仪器 水准仪 3台 PENTAXAP-12 个 SDF-NO12.5 台 铟钢尺 4
2 1 2X 110kw 通风 通风机 六、劳动组织
施工人员应经培训合格后上岗
，特殊工种应持证上岗，人员分配和
调整应按不同工种配齐、 配足，单作业面施工一般需要 75人左右，并保 持相对稳定。
三台阶七步开挖施工方案模板
