铁路大断面隧道三台阶七步开挖法施工技PPT课件

.,1,铁路大断面隧道三台阶七步开挖法施工技术,中铁十二局集团有限公司二OO八年三月,.,2,实例分析,三台阶七步开挖法施工控制要点,前言,三台阶七步开挖法的定义、适用范围和技术特点,.,3,一、前言,随着国内铁路客运专线的日益增建，隧道开挖断面也相应增大，大断面软岩隧道因其施工难度大、进度慢、安全风险突出等特点，日益成为国内外专家瞩目的焦点，如何科学、安全、快速施工成为目前亟待解决的问题，而施工方法的选择成为安全、快速施工的关键。经过长期的研究、实践和总结，本文结合郑西客专张茅隧道施工经验，就“三台阶七步开挖法”在大断面隧道中如何做到快速、安全施工做一探讨。,.,4,二、三台阶七步开挖法的定义、适用范围和技术特点,.,5,铁路大断面隧道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、定义,.,6,3、技术特点,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、适用范围适用于开挖断面为100180m2，具备一定自稳条件的、级围岩地段隧道的施工。,.,7,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。,适应不同跨度和多种断面形式，初期支护工序操作便捷。,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。,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。,.,8,三、实例分析,张茅隧道概况,张茅隧道位于河南省陕县境内，全长8483m，起讫里程DK218+607DK227+090，为郑西全线最长的隧道,是全线控制性工程。隧道最大开挖断面面积163.87m2。,.,9,张茅隧道的工程地质特征,张茅隧道属于低山丘陵及黄土台塬地貌。进口段为安山岩夹砂泥页岩和灰岩,含有丰富的基岩裂隙水，构造节理发育；出口段为Q2黏质黄土和粗圆砾土,位于地下水位线以下,隧道最大涌水量18990m3/d，垂直节理发育。,.,10,岩土物理指标表,岩土力学指标表,.,11,进口段安山岩,出口段Q2黏质黄土,.,12,张茅隧道开挖断面面积表,.,13,“三台阶七步开挖法”施工工艺流程,.,14,“三台阶七步开挖法”开挖步骤图,.,15,“三台阶七步开挖法”施工工序图,.,16,“三台阶七步开挖法”施工照片,岩石段施工,黄土段施工,.,17,第1步，开挖上部弧形导坑：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35m，宽度宜为隧道开挖宽度的1/31/2。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35cm混凝土封闭。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。（图）,施工步骤,f,L,f/L0.3,.,18,第2、3步，开挖左、右侧中台阶：开挖高度一般为33.5m，左、右侧台阶错开23m，开挖后立即初喷35cm混凝土封闭，及时进行喷、锚、网系统支护。（图）,第4、5步，开挖左、右侧下台阶：开挖高度一般为33.5m，左、右侧台阶错开23m，开挖后立即初喷35cm混凝土封闭，及时进行喷、锚、网系统支护。（图）,.,19,第6步，开挖核心土：分别开挖上、中、下台阶预留核心土，开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。（图）,第7步，隧底开挖：每循环开挖长度宜为23m，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46m。（图）,.,20,监控量测,监控量测必测项目表,注：H0隧道埋深；b隧道最大开挖宽度。,.,21,净空变化测点布置图,.,22,量测频率表,注：1、B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。,.,23,绘制位移时间变化曲线图,若U-t曲线如图（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。,若U-t曲线如图（b）所示，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，加强支护。,.,24,或通过工程类比确定。,位移控制基准表,位移管理等级表,变形管理表,注：B隧道开挖宽度；,U0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,注：U实测位移值；,位移控制及管理,.,25,单口劳力组织表,.,26,单口作业机具设备表,.,27,单口施工部分机具设备,.,28,施工要点,隧道进洞前应做好洞顶及洞口防排水系统。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。,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。,四、施工控制要点,.,29,仰拱距上台阶距离应控制在3040m。,二次衬砌距上台阶距离应控制在60m以内。,全断面初期支护闭合时间宜控制在15d左右；,仰拱及时跟进闭合成环,.,30,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35m，宽度宜为隧道开挖宽度的1/31/2。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1.5m；开挖后立即初喷35cm混凝土，以减少围岩暴露时间。,掌子面初喷砼,拱墙初喷砼,.,31,严格按设计要求施作超前支护，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。隧道周边部位应预留30cm人工开挖，其余部位应采用机械开挖，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。,超前支护,人工开挖预留部分,.,32,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。,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）脚悬空或采用虚碴回填。钢架应与锁脚锚杆（管）焊接牢固。,隧道超挖部位必须回填密实，严禁初支背后存在空洞。必要时初支背后应进行注浆充填，保证初期支护与围岩密贴。,.,33,施工中控制变形的措施有:增加锁脚锚杆（管）、增设钢架拱（墙）脚部位纵向连接筋、扩大拱（墙）脚基础、增设拱（墙）脚槽钢垫板等。,连接筋加密,扩大支护基础,拱脚槽钢垫板,.,34,应加强监控量测工作，根据量测结果，及时调整支护参数，确定二次衬砌施作时间，进行信息化管理。,完善洞内临时防排水系统。当地层含水量大时，在上