宝峰隧道出口双侧壁导坑转三台阶方案1.doc

1、昆阳至玉溪铁路扩能改造工程站前一标宝峰隧道出口双侧壁导坑法转三台阶预留核心土法施工方案宝峰隧道设计为时速200km客货共线铁路双线隧道，进口里程为D2K10+338,出口里程为D2K17+715，隧道全长7377m。出口设计采用偏压式明洞洞门，设计衬砌类型为V级抗震设防复合，出口明暗分界里程为D2K17+702。原设计D2K17+635-DK17+702段为双侧壁导坑法施工，因地质实际情况无水，岩体呈细角砾状及土状，自稳定性好，为加快施工进度，在2011年3月27日进行了（D2K17+677-D2K17+702试验段）双侧壁导坑施工法变更为三台阶预留核心土施工工法的变更，变更后的施工质量及施工

2、进度都得以保证。现该隧道已进洞54m，根据现场实际揭示地质条件，为保证施工进度，结合D2K17+677-D2K17+702段双侧壁导坑法变更为三台阶预留核心土开挖试验段的成果，拟将该目前隧道开挖方法再次变更为三台阶预留核心土法，三台阶预留核心土法具有下列技术特点：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，工效高、进度快。2.适应不同跨度和多种断面形式，初期支护工序操作便捷。3.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。4.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。工法改变具体实施

3、方案如下：一、现场施工情况简述 1、目前各部施工里程 左侧1部D2K17+648，左侧2部D2K17+652.6，右侧1部D2K17+654.5，右侧2部D2K17+658，3、4、5部D2K17+670。 仰拱初期支护至D2K17+684，仰拱二衬及填充至D2K17+690。2、围岩情况各掌子面围岩呈深灰、灰黑色，无水，主要为炭质板岩，自稳能力强。3、监控量测 地表沉降：最大值为D2K17+672断面，累计沉降9； 拱顶下沉：最大值为D2K17+677断面，累计沉降43； 围岩收敛：最大值为D2K17+682断面，累计收敛16.3。 4、地质超前预报 设计超前地质预报为超前钻孔探测，根据D2

4、K17+646D2K17+676段超前地质探孔揭示地质情况，岩体主要为板岩夹砂岩，深灰、灰黑色，无水，岩层比较稳定，与设计相符。 二、双侧壁导坑法转三台阶预留核心土法施工方案1、施工方法首先停止双侧壁导坑开挖法左1、2部、右1、2部得掌子面的施工，进行3部掌子面开挖、连接左右侧壁导坑的120°角拱架，当开挖至左1部掌子面里程时，按照三台阶预留核心土法流程开挖上台阶1部，当1部进尺3米后，同时开挖双侧壁导坑开挖法法中的4、5部，当2部开挖至双侧壁导坑开挖法右1部停止里程时，同时开挖三台阶预留核心土法的1、3部和双侧壁导坑开挖法4部，当4部到达双侧壁导坑开挖法右2部停止里程后，开挖 双侧

5、壁导坑开挖法的5部至左2部。此后，按照三台阶预留核心土法工艺流程进行开挖。三台阶预留核心土法参照双线隧道复合式衬砌钢架及工法图（图号：昆玉施隧参（09）02）中“三台阶预留核心土法施工工序图”。施工工艺流程图见下图。施工CRD法中3部至1部掌子面里程按三台阶预留核心土法开挖3部，同时开挖CRD法的2、4部CRD法2部开挖至原1部掌子面里程开挖三台阶预留核心土法的1、2部和CRD法的4部CRD法4部开挖至原1部掌子面里程开挖三台阶预留核心土法1、2、3部转入三台阶预留核心土法施工2、施工注意事项（1）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

6、支护则按三台阶预留核心土法支护参数施工。（2）双侧壁导坑开挖法每步台阶距离保持3米，三台阶预留核心土法每步台阶距离为23米。（3）在施工过程中加强监控量测，根据监控量测数据决定是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。（4）工法转换期间，双侧壁导坑开挖法和三台阶预留核心土法施工中，每次进尺一榀钢拱架。（5）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情况。（6）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。三、三台阶预留核心土法施工工艺 1、三台阶七步开挖法主要步骤为：（1）上部弧形导坑环向开挖，施做拱部初期支护； （2）中、下台阶左右错开开挖，施做墙部

7、初期支护； （3）中心预留核心土开挖、隧底初期支护。每部开挖后要及时支护，隧底初期支护距开挖面35m时施做仰拱，尽早封闭成环。2、 三台阶七步开挖法的施工工艺流程见图1测量放样超前支护上部弧形导坑开挖，施做初期支护左右错开开挖中台阶，施做初期支护左右错开开挖下台阶，施做初期支护开挖上、中、下台阶预留核心土分段开挖隧底，施做初期支护施做仰拱断面检查否围岩参数评判、修正支护参数 施做仰拱填充图1 三步七台阶开挖法施工工艺流程 3、施工方法（1）超前地质预报用水平潜孔钻1孔89超前钻孔预探30m验证地质情况，每循环搭接5m。（2）施工中应根据工程水纹地质条件，按设计要求做好超前支护，防止围岩松弛，保

8、证隧道开挖安全。4、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）弧形导坑沿开挖轮廓线环向开挖，预留核心土，开挖后及时支护；（3）其他分部平行开挖，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； （4）仰拱按规范紧跟下台阶，及时闭合构成稳固的支护体系；（5）施工过程通过监控测量，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。5、三台阶七步开挖法施工步骤见图2，开挖透视图见3，施工工序见图4。图图2 开挖步骤图图图4 施工工序图图3 开挖透视图第1步 上部弧形导坑开挖:拱部

9、超前支护后进行，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度为5 m ，宽度宜为隧道开挖宽度的1/3。开挖循环进尺1.2m，开挖后立即初喷4混凝土。及时架设钢架、钢筋网，在钢架拱脚以上30高度处 ，紧贴钢架两侧边沿按下倾角20°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2、3步 左、右侧台阶开挖:开挖进尺1.2m，左、右侧台阶错开23m，开挖后立即初喷4混凝土，及时接长钢架并进行喷、锚、网系统支护，在钢架墙脚以上30高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角20° 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、右侧台阶开挖: 开挖进尺

10、1.2m，左、右侧台阶错开23m，开挖后立即初喷35混凝土，及时接长钢架并进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架墙脚以上30高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角20° 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开挖：各台阶分别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23m，开挖后及时施做仰拱初期支护，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6m。 6、三台阶七步开挖法的初期支护由喷混凝土、锚杆（管）、钢筋网和钢架等组成，各部分联合受力。初期支护应在开挖后立即施做，以保护围岩的自然承载力，其施工

11、工艺流程见图5。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据分析、反馈图5 初期支护工艺流程图（1）初喷混凝土封闭岩面：1）初喷混凝土 应在开挖后立即进行。2）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。3）工作面滴水或淋水时，宜采用钻孔埋管做好引排水。大面积潮湿的岩面宜采用粘结性强的混凝土，通过添加外加剂、掺合剂改善混凝土性能，也可采用干喷形式快速封闭渗水岩面。4）喷射混凝土必须满足设计强度、厚度及其与岩面粘结力要求。5)喷射作业应分段分片一次进行，喷射作业从拱脚或墙脚自下而上进行，作业时应避免上部喷射回弹料虚掩拱（墙）脚；先找平凹

12、洼部分，后喷射凸出部分，各部平顺连接。喷头应与受喷面垂直，喷嘴口至受喷面的距离宜保持在1.02.0m,沿水平方向以螺旋形划圈移动。（2）安装钢拱架1）初喷砼后及时安装钢拱架。拱部单元安装工序：放样确定钢架基脚位置施做定位锚杆架设钢架布设纵向连接筋。2)墙部单元安装工序：墙脚部位铺设槽钢垫板施做定位锚杆，对应拱部单元架设墙部钢架单元布设纵向连接筋。3）加强钢架拱（墙）脚锁脚锚杆施工，各台阶每单元钢架拱（墙）脚以上30高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角20°打设4根长4.0m锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，锁脚锚杆为直径22钢筋。（3）系统锚杆、钢筋网施做应符合下列要求：1）钢拱架立好后

13、及时施做锚杆，锚杆必须设置垫板。拱部为25中空锚杆，按设计注浆饱满；边墙为22砂浆锚杆，长度均为4m。2）钢筋网为8mmHPB235钢制作，网格尺寸20cm×20cm，搭接长度应为12个网格间距采用焊接方式连接。3) 钢筋网随受喷面起伏铺设，其间隙不应大于3cm，钢筋网应与锚杆、钢架连接牢固，且钢筋网保护层厚度不应小于4cm。（4）施工注意事项及要求：1）钢架拱（墙）脚应架设在稳固的基岩上或底部铺垫槽钢，以保证钢架基础稳固。安装前应清除基脚下的虚渣、虚土及杂物。2）钢架安装允许偏差:钢架间距、横向位置和高程与设计位置的偏差不得超过±5，垂直度允许偏差为±2

14、6;。3）钢架应与纵向连接筋、锁脚锚杆焊接牢固，以增强钢架的整体稳定性。4）锁脚锚杆施工应作为施工质量控制的重点，钢架连接板用栓接牢固连接。5）钢架和初喷混凝土间有较大间隙时，每隔2m应采用骑马或楔形垫块顶紧；钢架与围岩的间隙不应大于5。（5）喷射混凝土厚度应符合设计要求，二次复喷混凝土应分层喷射，每层厚宜为56。喷射混凝土表面平顺，无空鼓、裂缝、酥松，平整度宜采用2m靠尺检查，允许偏差为侧壁5、拱部7。 7、仰拱施工（1）隧底开挖应采用全幅分段施工，上面铺设仰拱栈桥，每循环开挖长度宜控制在3m。当仰拱施工滞后下部台阶开挖面35m时，应停止前方工作面开挖或短距离跳槽进行隧底开挖。短距离跳槽的次

15、数不得多余3次，每次跳槽间隔不得大于10m。（2）隧底开挖后，应及时清除虚渣、杂物、泥浆、积水，立即初喷4cm厚混凝土封闭岩面，按照设计要求安装仰拱钢架，复喷混凝土至设计厚度，使初期支护及时闭合成环。（3）仰拱每循环浇筑长度6m，仰拱应采用浮放模板支架成型。仰拱混凝土应分段全幅浇筑，一次成型，不留纵向施工缝，仰拱施工缝和变形缝按设计设置止水带。仰拱表面应平顺、不积水。（4）仰拱填充混凝土应在仰拱混凝土终凝后浇筑，浇筑前应清除仰拱表面的杂物和积水，连续浇筑，一次成型，不留纵向施工缝。填充混凝土强度达到5MPa后允许行人通行，达到设计强度的100%后允许车辆通行。仰拱填充表面坡度应符合设计要求为i

16、=0.02，应平顺，排水通畅不积水。 8、监控测量（1）监控量测流程变更设计报监理、业主、设计单位调整设计参数，提出变更设计建议隧道设计隧道施工环境及工程安全性评价 监控量测实施细则监控量测环境及安全是否满足要求 现场调查与资料调研判定基准特殊要求理论分析经验类比是否图6 监测流程图（2）量测项目1）洞外观察；2）拱顶下沉；3）净空变化；4）浅埋隧道地表下沉。（3）量测断面及测设程序1）洞内V级围岩：5m 1个；2）隧道浅埋段进行地表沉降观测，与洞内观测点布置在同一断面里程，每个观测断面横向布点不小于12个。（3）量测程序与方法图7 隧道监测点布置图1）上部弧形导坑开挖并施做拱部初期支护后，布

17、设拱顶下沉测点A和第一条净空量测基线BB在36h内取得初读数；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CC，在36h内取得初读数；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DD，在 36h内取得初读数，最迟不得超过24h，且在下一循环开挖前完成；4）其他量测项目应在开挖12h内取得初读数，最迟不得超过24h，且在下一循环前完成；5）拱（墙）脚净空变化、拱顶、地表观测点布设在同一断面，便于分析、比较。 各测点取得初读数据后，应按照位移速度和量测断面距开挖面距离选择量测频率（见表2）。当出现异常情况时，应加大量测频率。 表2量测频率位移速度距开挖面距离位移

18、速度（d）量测频率量测断面距开挖面距离(m)量测频率52次d(01)B2次d151次/d(12)B1次/d0.511次23d(25)B1次23d0.20.51次/3d5B1次7d0.21次7d注：1. B为隧道开挖跨度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。（4）量测数据整理及位移时间变化曲线绘制应符合下列规定：1）量测数据整理时，应将原始数据按照大小顺序，用频率分布的形式显示出一组数据分布情况，进行数字的数据特征计算以及离散数据的取舍。2）绘制位移时间变化曲线，通过回归分析预测最终位移值的各阶段的位移速率。具体方法如下（如拱顶下沉）

19、： 将量测数据输入计算机系统，绘制出位移时间变化曲线（Ut曲线）； 若Ut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曲线出现类似b所示情况，变化有加快发展的趋势，表明围岩和支护处于不稳定状态，应停止前方开挖面掘进，加强支护。 3）一般情况下，采用三台阶七步开挖法施工时，围岩与支护变形有以下规律：开挖中台阶时，A点和B-B基线位移发生突变，中台阶墙部初期支护施做完成后，变形趋于平缓；开挖下台阶时，A点和C-C基线位移会发生突变，下台阶墙部初期支护施做完成后，变形趋于平缓；开挖隧道底时A点和D-D基线位移发生突变时，仰拱初期支护施做完成，支护全环

20、闭合后，变形趋于平缓。（5）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3要求确定。U(mm)t(d)（a）中台阶开挖施做初期支护仰拱开挖下台阶开挖施做初期支护仰拱闭合正常曲线U(mm)t(d)（b）中台阶开挖仰拱开挖下台阶开挖反常曲线注：Ua为拱顶最大允许位移值表3 位移控制基准类别距开挖面1B（U1B）距开挖面2B（U2B）距开挖面较远允许值65%U090%U0100%U0注： 1.B为隧道开挖宽度2.U0为极限相对位移值，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表4.5.2-2取值。（6）根据位移控制基准，可按表4分为三个管理等级。

21、表4 位移管理等级管理等级距开挖面1B距开挖面2BUU1B/3UU2B/3U1B/3U2U1B/3U2B/3U2U1B/3U2U1B/3U2U2B/3注：U实测位移值。（7）隧道位移管理应符合表5管理表5 变 形 管 理管理等级工 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 9、施工控制要点（1）三台阶七步开挖法施工应做好工序衔接。工序安排应当紧凑，尽量减少围岩暴露时间，避免因长时间暴露引起围岩失稳。（2）初期支护应及时封闭成环，全断面初期支护闭合时间宜控制在15d左右，有条件时应尽量缩短

22、闭合时间（3）仰拱应超前施做，仰拱距上台阶开挖工作面控制在35m，铺设防水板、二次衬砌等后续工作应及时进行；（4）二次衬砌距仰拱宜保持2倍以上衬砌循环作业长度，但不得大于50m；（5）在满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5m，宽度宜为隧道开挖宽度的1/3。（6）三台阶七步开挖法施工应控制开挖长度，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。（7）严格按设计要求施做超前支护，控制好超前支护外插角，严格注浆工艺加固地层，保证隧道开挖在超前支护的保护下施工。（8）隧道周边部位应预留30cm人工开

23、挖，其余部位宜采用机械开挖，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。（）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）脚悬空或采用虚渣回填。钢架应与锁脚锚杆焊接牢固。（）隧道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。（）加强监控量测工作，根据量测结果，及时调整支护参数，确定二次衬砌施做时间，进行信息化施工管理。（）完善洞内临时防排水系统，严禁积水浸泡拱（墙）脚及施工现场漫流，防止基底承载

24、力降低。当底层含水量大时，上台阶开挖工作面附近宜开挖横向水沟，将水引至隧道中部或两侧排水沟排出洞外。反坡施工时，应设置密集集水箱将水集中抽排。（）加强洞内通风，作业环境应符合职业健康标准。四、应急预案、应急小组组长：周庆省（架子队长员：薛本立（技术负责人）济林（架子队书记）伟斌（工班长）张水土（安全员） 139884272572、应急抢险设备、物资（1）办公室：（办公室主任负责调动使用）抢险车辆二台、通讯电话二部以上。（2）医务室：（安质部负责保管、使用）医用药品、担架、相关急救工具等。（3

25、）物资部：钢拱架（提前加工）、钢管管棚钢管、锚杆、锚固剂、喷浆设备及材料（现场拌制）3、预防措施：（1）技术人员依据设计图纸、相关隧道施工规范进行技术交底，认真领会设计意图，严格要求开挖衬砌班组按技术交底施工。（2）开挖掌子面应及时布点，实行监控量测。对拱部下沉、两侧收敛/鼓胀、中间弯折及发生位移时进行回归分析，及时反馈至架子队长和工程部指导前方施工作业。（3）隧道开挖支护应具有超前性、及时性和实效性。根据不同类别围岩性质，依照设计及时施作支护，确保围岩开挖后稳定，防止围岩变化而引起初支变形。（4）当遇到与设计地质不相符，而围岩自稳力又极差，极易初支变形时，现场必须立即采取果断支护措施，在确保施工人员生命安全的情况下，及时进行封闭支护，防止围岩变形扩大，引起初支变形。（5）支护相对稳定后，及时向监理部、设计院上报，根据现场实际地