东晋隧道三台阶七步开挖法专项施工方案

1 A.0.1 施工组织设计（方案）报审表 工程项目名称：太原铁路枢纽新建西南环线工程 施工合同段：XNHS- 编号： 致中铁一院集团南方工程咨询监理有限公司太原铁路枢纽新建西南环线工程项目监理站（项目监理机 构）： 我单位根据承包合同的约定已编制完成东晋隧道三台阶七步开挖法的施工方案，并经我单位技术 负责人审查批准，请予以审查。 附：东晋隧道三台阶七步开挖法专项施工方案。 施工单位（章）： 项目负责人： 日 期： 年 月 日 专业监理工程师意见： 专业监理工程师： 日 期： 年 月 日 项目监理机构意见： 项目监理机构（章）： 总监理工程师： 日 期： 年 月 日 建设单位意见（需要时）： 建设单位（章）： 负责人： 日 期： 年 月 日 2 太原铁路枢纽新建西南环线工程 XNHS-2 标段 东晋隧道三台阶七步开挖法 专项施工方案 编制： 审核： 审批： 中铁十五局集团太原铁路枢纽西南环线项目经理部 二一六年十一月十日 1 东晋隧道三台阶七步开挖法专项施工方案 1.编制说明 1.1 编写依据 1.1.1铁路隧道工程施工技术指南TZ204-2008; 1.1.2 铁路大断面隧道三台阶七步开挖法施工作业指南； 1.1.3 变更设计东晋隧道暗挖断设计图纸。 1.2 编制范围 东晋隧道 DK7+239.25DK7+500 段暗挖段，其中 DK7+239.25DK7+305、DK7+470DK7+500 段采用 CRD 法施工， DK7+305DK7+470 段原设计采用临时仰拱法施工，现根据四方会议纪要要求将 DK7+305DK7+470 段剩余段开挖方法开挖三台阶七步开挖法。 2.工程概况 由我单位负责施工的东晋隧道暗挖段 DK7+239.25DK7+500 段，围岩级别 为级，拱架间距为 0.65 米/榀，下穿太原市西峪西街、化工排洪渠 DK7+239.75DK7+305 段采用超前密排小导管+CRD 法开挖施工；原设计 DK7+305DK7+470 段采用 42 超前小导管+临时仰拱法开挖； DK7+470DK7+500 段为明暗挖交界处，采用 108 管棚+42 超前小导管+CRD 法开挖施工。 3.施工工艺 三台阶七步开挖法立体效果图见图 3-1；施工工艺图见图 3-2；施工步骤 图见图 3-3；施工流程图见图 3-4. 2 图 3-1 三台阶七步开挖法立体效果图 图 3-2 三台阶七步开挖法施工工序图 3 图 3-3 三台阶七步开挖法开挖步骤图 第 1 步：上部弧形导坑开挖，在拱部超前小导管支护完成后进行，环向开 挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度为 35 米，核心土宽度为隧道开挖 宽度的 1/2，即为 56 米，每循环开挖进尺为 1 榀，即为 0.65 米，开挖高度 为 3.55 米（预留沉降量为 0.25 米） ，立架完成后在拱脚以上 30 厘米处，打设 锁脚锚杆，每处 2 根无缝钢管，单根长度为 4 米，打设角度为向下 45，然后 用 U 型钢筋与拱架焊接牢固并注浆。最后喷射混凝土至设计厚度。 第 2、3 步：左右侧中台阶开挖，开挖进尺每循环不得超过 2 榀，开挖高 度为 3.2 米，左右侧台阶错开 23 米，开挖后及时进行初期支护并打设锁脚锚 管。 第 4、5 步：左右侧下台阶开挖，开挖进尺每循环不得超过 2 榀，开挖高 度为 3.2 米，开挖后立即进行初期支护并打设锁脚锚管。 第 6 步：上、中、下部预留核心土开挖，开挖进尺与各循环台阶进尺一致。 第 7 步：隧底开挖，隧道中心开挖深度为 2.3 米，每循环开挖进尺为 3 榀 拱架，开挖后及时施做初期支护，完成两个隧底开挖、支护循环后，及时施做 仰拱，仰拱分段长度为 46 米。 上部弧形导坑开挖，施作初期支护 开挖上、中、下台阶预留的核心土 左右错开开挖中台阶，施作初期支护 左右错开开挖下台阶，施作初期支护 超前支护 测量放样 施作砼仰拱 施作仰拱填充 围岩稳定性评判 修正支护参数 分段开挖隧底，施做临时仰拱 断面检查 否 满 足 4 图 3-4 三台阶七步开挖法施工流程图 4.三台阶七步开挖法控制要点 4.1 据隧道的水文地质条件，严格按设计要求做好超前支护，控制好超前 支护外插角，严格按注浆工艺加固地层，防止围岩松弛，保证隧道开挖在超前 支护的保护下施工，确保隧道施工安全。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，以确保安全。 4.2 导坑应沿开挖轮廓线环向开挖，预留核心土，以人工开挖为主，机械 开挖为辅，人工配合挖掘机从台阶上向下刨土。开挖后应及时支护；其他各分 部平行开挖，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。 4.3 过程通过变形监控量测，掌握围岩和支护的变形情况，及时指导调整 支护参数和预留变形量，保证施工安全； 4.4 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。 4.5 超前施作仰拱，仰拱距上台阶开挖工作面不应超过 35 米。铺设防水 板、二次衬砌等后续工作应及时进行。 5 4.6 衬砌距仰拱保持 2 倍以上衬砌循环作业长度，但不得大于 40m。 4.7 留足作业空间和台阶稳定的前提下，尽量缩短台阶长度，核心土长度 应控制在 35m，宽度为隧道开挖宽度的 1/31/2。 4.8 三台阶大拱脚七步开挖法施工应严格控制开挖长度，根据隧道围岩地 质情况，合理确定循环进尺，每次开挖长度一般为 0.60.8m；开挖后立即初 喷 6.5cm 混凝土，以减少围岩暴露时间。 4.9 周边部位预留 30cm 人工开挖，其余部位采用机械开挖，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 23m。 4.10 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， 并加垫混凝土预制块，严禁拱（墙）脚悬空或采用虚土回填。钢架应与锁脚锚 管焊接牢固。 4.11 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。 4.12 洞内临时排水应通畅，严禁积水浸泡拱（墙）脚及在施工现场漫流， 防止基底承载力降低。当地层含水量大时，在上台阶开挖工作面附近开挖横向 水沟，将水引至隧道两侧排水沟排出洞外。反坡施工时，设置集水坑将水集中 抽排。 5.监控量测 监控量测工作必须紧跟开挖、支护作业进行布点和监测，量测数据可运用 工程类比法及时分析反馈，必要时应根据分析结果调整支护参数，以保证施工 安全。 5.1 三台阶七步开挖法必测项目见表 5-1。 表 5-1 监控量测必测项目 序号 监测项目 测量方法和仪表 测量精度 备注 1 洞内、外观察 现场观察 2 初期支护拱脚净空变化 采用非接触无尺量测法，全站 仪 0.1mm 3 拱顶下沉 采用非接触无尺量测法，全站 仪 0.1mm 6 4 地表沉降 水准测量 1mm 5.2 测点、测线布设见图 5-1。 图 5-1 净空变化测点布设图 5.2.1 上部弧形导坑开挖并施做拱部初期支护后，布设拱顶下沉点 A 和第 一条净空量测基线 B-B,在 3-6h 内取得初读数； 5.2.2 中台阶开挖并施做上部边墙初期支护后，布设第二条净空量测基线 C-C，在 3-6h 内取得初读数； 5.2.3 下台阶开挖并施做下部边墙初期支护后，布设第三条净空量测基线 D-D,在 3-6h 内取得初读数； 5.2.4 其他量测项目应在开挖后 12h 内取得初读数，最迟不得超过 24h， 且在下一循环开挖前完成。 5.3 量测频率见表 5-2。 表 5-2 量侧频率表 位移速度 距开挖面距离 位移速度（mm/d） 量测频率 量测断面距开挖面距离 量测频率 5 2 次 /d （0-1）B 2 次/d 1-5 1 次 /d （1-2）B 1 次/d 7 0.5-1 1 次/2-3d （2-5）B 1 次/2-3d 0.2-0.5 1 次 /3d 5B 1 次/7d 0.2 1 次 /7d 注：1.B 为隧道开挖跨度。 5.4 整理数据绘制位移-时间变化曲线。 5.5 初期支护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 5-3 确定 表 5-3 位移控制基准表 类别 距开挖面 1B（U 1B） 距开挖面 2B（U 2B） 局开挖面较远 允许值 65%U0 90%U0 100%U0 注：1.B 为隧道开挖宽度； 2. U0为极限相对位移，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。 5.6 根据位移控制基准，可按表 5-4 分为三个管理等级 表 5-4 位移等级管理表 管理等级 距开挖面 1B 距开挖面 2B UU1B/3 U2U2B/3 U1B/3U2U 1B/3 U2B/3U2U 2B/3 U2U 1B/3 U2U 2B/3 注：U 为实测位移值。 5.7 隧道位移管理符合表 5-5。 表 5-5 变形管理表 管理等级 工程对策 正常施工 采取工程对策，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。 停止开挖，加强初期支护，加强监控量测。 6.质量保证措施 6.1 严格施工质量管理，重点加强成孔质量、灌浆质量、挂网质量和喷射 混凝土质量，实行当班作业人员自检、互检，设质检员负责专检。 8 6.2 加强原材料质量检查，合格后方可使用。 6.3 严格按有关施工规范和验收规程操作。 6.4 施工时设专职安全员，严格执行有关安全法规和安全操作规程。 6.5 对重点施工工序和重点部位，要由有经验的施工人员组成施工班组来 完成，不得随意换人。 6.6 按要求搞好养护、送检，对钢材、焊件、地材，按规范要求进行现场 抽样检验，确保材料合格使用。 7.安全环保措施 7.1 建立安全管理体系，要加强对施工人员的安全意识教育，使每个职工 牢固树立“安全第一”的观念,工人正确使用机械设备、各种工、器具、安全防 护设施及个人防护用品负责。对设备、机具的安全防护设施齐全、有效负责， 并经常检查设施运行情况，及时消除不安全隐患或采取临时措施。对新工人和 调换岗位的职工负责安排专人负责其安全。设置安全员、负责现场安全施工， 施工前对施工人员进行安全技术交底，施工中应进行定期和不定期安全检查。 7.2 施工人员进入现场必须佩带安全帽，戴安全帽必须系带，穿好工作鞋、 工作服，工作服必须三紧（袖口、领口、腰口） ；高空作业（高度 2 米以上）人 员必须穿防滑鞋、系好安全带，安全带必须挂在牢固的地方，应高挂低用。对 需加强安全防护的地方设立安全标志。 7.3 施工人员上岗必须穿戴整齐，妥善保管和正确使用各种劳动保护用品， 严格遵守操作规程精心操作，严格执行工艺要求和操作纪律，并及时作好各项 记录，交班者要为接班者创造良好的环境和各项规章制度，做到工完场清，做 好文明生产工作。 7.4 对电器系统专人负责，持证上岗，对施工现场所用机械必须严格执行 安全用电制度，现场由专人负责各种机电设备，施工机械必须做到“一机一闸 一漏电开关” 。 7.5 施工用电电缆严禁放在泥水中，过路电缆必须架离地面或挖沟埋设， 埋设深度不得小于 0.5 米，电缆接头必须包扎好，剩余电缆应悬挂在支架或盘 放在干燥的地面上。 7.6 配电箱、开关箱必须有防风、防雨措施，严禁用铁丝、铜丝代替保险 9 丝，配电箱必须有门，箱内严禁放