三台阶法施工方案

1、牛钝湾隧道三台阶法施工方案编制依据及原则1 .编制依据武广铁路客运专线有限责任公司编制的武广客运专线指导性施工组织设计；铁道第四勘察设计院武汉至广州客运专线（乌龙泉至花都段）设计的相关图纸武广客专乌花施图R（隧）37国家和铁道部现行隧道设计规范、施工规范、规程和验收标准等；武广客运专线铁路XXTJH标现场施工调查资料及工期要求；我单位类似工程的施工经验及设备情况。2 .编制原则响应和遵守武广客运专线有限责任公司文件中的安全、质量、工期、环保、文明施工等的规定；坚持“预防为主，安全第一”的指导思想，结合本工程特点，制定积极有效的安全管理、技术、组织措施，确保人身安全和工程安全。坚持“百年大计，质

2、量第一”的方针，制定完善的工程质量管理制度，建立质量保证组织体系，针对本标段工程特点和质量目标的要求，加强过程控制，从各个环节上保证工程质量目标的实现。响应工期要求。以总工期为施工总工期控制目标，作为劳力、机械、设备的配谿与施工方案选择的前提。 根据施工总工期的安排和分阶段节点工期要求， 利用网络技术优化工期安排和资源配谿，突出重点项目和关键工序，统筹组织，超前计戈合理安排工序衔接；二、编制范围乌龙泉至花都段XXTJII标牛腕湾隧道，进、出口里程分别为：DK1587+880DK1588+863隧线分界里程分别为：DK1587+880DK1588+872隧道全长983m三、工程概况及主要工程数量

3、1 .设计标准铁路等级：客运专线;正线数目：双线；设计速度：正线基础设施350km/h;正线线间距：5m最小曲线半径：一般地段9000m困难地段7000m最大坡度：一般12%,最大20%;到发线有效长度：700m牵引种类：电力；轨道类型：无磴轨道；列车运行控制方式：自动控制；行车指挥方式：综合调度。2 .工程概况牛腕湾隧道位于长沙县跳马乡境内，全长983m隧道最大埋深120m隧道设计为人字坡，变坡点DK1588+000全隧道纵坡分别为：+12%/1450m,8%/1200m。在DK1587+699.99-DK1588+300.01设竖曲线，曲线半径30000m隧道进、出口各有一段明洞，进口里程

4、DK1587+880-+897,出口里程DK1588+822-+863,共58m长。 隧道通过大部分为IV、V级围岩， 其中田级围岩135mV级围岩275mIV级围岩515m在DK1588+5841道上方有1-2.0m引水隧洞横穿。四、施工方法1、开挖根据地质调查情况及工期要求，改CRD4为三台阶法施工1.1从现有掌子面(DIK1587+911)拆除约5m长中隔壁临时支撑，上台阶改为三台阶法施工。1.2上台阶开挖至较好围岩后， 经分队、 项目队现场核查同意后， 中台阶左右错开下挖约2m(错开距离不小于4m,按要求施工拱架锚杆及初期支护，必要时增加锁脚锚杆。1.3中台下挖2m完后，立即施工C20

5、临时仰拱，厚30cm临时仰拱左右交错施工，洞口10m范围临时仰拱必须全部满铺，洞内仰拱可采用跳槽浇注，间隔不大于1m1.4临时仰拱施工时，左右衔接部分必须按施工缝处理。1.5三台阶临时仰拱法开挖采用YT-28凿岩机钻眼，楔形掏槽，光面爆破。三台阶临时仰拱法开挖每循环进尺1.5m。三台阶临时仰拱法施工工序纵断面见图4-2。三台阶临时仰拱法开挖施工流程见图4-3。三台阶临时仰拱法开挖施工步骤说明见表4.1系统径向锚杆42、导管(L=4.5m)喷C2妊厚8cmfSC20缶时仰拱厚30cm型钢钢架图4-1三台阶临时仰拱法开挖施工步骤图图4-2三台阶临时仰拱法施工工序纵断面图4-3三台阶临时仰拱开挖施工

6、工艺框图代号代代部位工作内容上台阶(1)利用循环架立的钢架施作隧道拱部超前支护；(2)弱爆破开挖部；(3)喷8cm厚混凝土封闭学子面；(4)施作部拱部周边的初期支护。即初喷4cm厚混凝土，架立I18型钢钢架并设锁脚锚杆；(5)钻设径向锚杆、挂网后复喷混凝土至设计厚度；(6)喷射临时仰拱C20混凝土至设计厚度。中台阶(1)滞后2.0m弱爆破开挖部；(2)喷8cm厚混凝土封闭学子面；(3)中台阶周边部分初喷4cm厚混凝土；(4)接长型钢钢架，并设锁脚锚杆；(5)钻设径向锚杆、挂网后复喷混凝土至设计厚度；(6)施工临时仰拱C20混凝土,厚30cm下台阶(1)滞后2.0m弱爆破开挖部；(2)喷8cm厚

7、混凝土封闭学子面；(3)周边及隧底部分初喷4cm厚混凝土；接长I18型钢钢架；(5)安装隧道底部I18型钢钢架；(6)钻设拱墙部径向锚杆、挂网后，复喷拱墙及隧底混凝土至设计厚度。仰拱施工根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，灌注部边墙基础与仰拱及隧底填充(仰拱与隧底填充分次施工)。拱、边墙二次衬砌利用衬砌模板台车一次性灌注部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。表4.1三台阶临时仰拱法开挖施工步骤说明2.支护超前锚杆锚杆采用25mM空注浆锚杆，YT28型风枪钻孔，自制台架作操作平台，自制台架就位后，先接1根长3m的锚杆试钻，试钻时注意水压的调整。锚杆按放样位谿和角度钻进，钻进中随时做好记录。锚杆达到设计

8、深度后，将止浆塞套进钻杆尾部，拧紧螺母封堵孔口后，用快速接头连接杆尾和注浆管，然后开始注浆，达到预定的压力为至。当天钻进锚杆后即安排压浆锚固，使围岩与锚杆尽快形成整体，起到锚固作用。浆液达到强度后，安装钟形托板，垫板面紧贴喷混凝土层，上紧锚杆端螺母。锚杆体为注浆管，压注浆液后不仅能锚固杆体，注浆压力较大时部分浆液会渗入锚孔的裂隙中，起到加固围岩的作用。具施工工艺流程见图2-1o采用锚杆钻机钻孔，ZTGZ-60/120注浆泵注浆。水泥砂浆使用水泥净浆搅拌器造浆，用注浆泵注浆，孔口混合器全孔一次压注。注浆顺序：先注无水孔，后注有水孔；先注小水孔，后注大水孔。注浆材料为1:1水泥浆液，注浆管接于锚杆

9、端部，并安装一个开关控制阀，锚杆孔内灌注砂浆必须饱满密实。注浆压力控制：注浆压力以孔口压力表显示值为准，通过注浆泵控制调节，确保注浆安全。安装垫板及紧固螺帽在水泥浆体强度达到10MP赤进行。图2-1中空注浆锚杆施工工艺流程图砂浆锚杆施工工艺砂浆锚杆钻孔采用YT28型风枪钻眼。孔眼方向垂直于岩面，钻孔直径大于锚杆直径15mm为层状岩体时，锚杆与层面大角度相交。采用砂浆锚杆时，根据设计要求截取杆体并整直和除锈，在杆体外露端加工成螺纹，以便安装垫块及螺母，在杆体每隔1m设隔离件，以使杆体在孔内居中，保证有足够的保护层。锚杆注浆安装前先做好材料、机具、脚手平台和场地准备工作，注浆材料使用标号不小于32

10、.5级水泥，粒径小于3mm勺砂子，水灰比为0.40.45。边墙和底部砂浆锚杆作业程序是：先注浆，后放锚杆。具体操作是：先用水和稀浆湿润管路，然后将已调制好的砂浆倒入泵内，将注浆管插至锚杆孔底，将泵盖压紧密封，一切就绪后，慢慢打开阀门开始注浆，在气压推动下，水在前，砂浆在后，水湿润泵体和管路，引导砂浆进入锚杆孔中，随着砂浆不断压入孔底，注浆管缓缓退出眼孔， 直至砂浆注满眼孔后，立即把锚杆插入眼孔，接着用推、锤击方法，把锚杆插至孔底，用木楔塞紧孔口，防止砂浆流失。注浆压力保持在0.2MPa压注浆时，密切注视压力表，发现压力过高，立即停风，排除堵塞。锚杆孔中需注满砂浆，发现不满时需拔出锚杆重新注浆。

11、注浆管不准对人放谿，注浆管在未打开阀门前，不准搬动，关启密封盖，防止高压喷出物射击伤人。用掺速凝剂砂浆时，一次拌制砂浆数量不应多于3个孔，以免时间过长，使砂浆在泵管中凝结。挂钢筋网钢筋网在洞外进行加工，网片大小以方便安装为原则，在洞内由人工进行网片拼装。钢筋网接受喷面起伏铺设，安装时用电焊点焊固定在钢架及锚杆外露头上，以防喷射碎时晃动。钢筋网与受喷面的间隙以35cm左右为宜，混凝土保护层大于3cni钢筋网在喷射一层后铺挂，底层喷射厚度大于4cm,网片间搭接长度为12个网孔，且不小于20cnr钢架钢架在洞外的加工场内进行加工，加工前格栅钢架按设计单元，按1：1比例进行放样，确定主要杆件下料尺寸。

12、设立1：1胎模加工工作台，分单元加工，运至现场安装。安装时各单元采用钢板-螺栓连接。加工时，要求做到尺寸准确，弧形圆顺，允许偏差为：拱架矢高及弧长+20mm架长20mm断面尺寸允许偏差为土20mm扭曲度为20mm；焊接（或搭接）长度要满足规范要求；焊接成型时，沿钢架两侧对称进行，接头处要求相邻两节轴线一致，连接孔位谿要准，以保证连接准确。格栅拱架加工后要试拼，无扭曲翘曲现象，接头连接要求每桶之间可以互换。工字钢架利用定位胎架焊接成型，因工字钢截面刚度大，利用冷弯台座逐极弯制胎型，而后焊接接头钢板并进行试拼，经检查加工拱度满足要求后存放于构件场备用。钢架利用平板车运进洞内，人工逐根安装，必要时采

13、用装载机配合安装。安装时使段与段之间的连接板结合紧密，不留有缝隙，钢架轴线应竖直对正，误差太大或焊接质量达不到要求的钢架严禁使用。格栅拱架施工工作内容包括定位测量、安装前的准备和安设。定位测量：准确地定出安设于曲线上的每桶钢架的位谿。首先测定出线路中线，确定里程，然后再测定其横向位谿及高程。格栅钢架设于曲线上，安设方向按该点的法线方向。直线地段，安设方向与线路中线垂直，间距偏差小于土10cmi高程、横向偏差小于土5cmi垂直度土2,钢架保护层大于4cnrbo安设前的准备工作：运至现场的单元钢架分单元堆码，安设前进行断面尺寸检查，及时处理欠挖侵空部分，保证钢架安设。钢架外侧有不小于5cm的喷射混

14、凝土，安设拱脚或墙脚前，清除垫板下的松磴，使其谿于原状岩石上，在软弱地段，可采用拱脚垫钢板的方法避免拱脚下沉，拱墙脚应保持水平。为保证钢架谿于稳固的地基上，在钢架基脚部位预留0.150.20m原地基，架立时挖槽就位。钢架与岩面间安设鞍形或楔形混凝土垫块，复喷碎包裹，且保护层厚度不小于4cm,确保钢架与岩面密贴及受力良好。格栅钢架安设：钢架按设计位谿安设，钢架与封闭混凝土之间尽量紧贴。在安设过程中，当钢架与围岩之间有较大间隙时设垫板，垫板数量不大于10个，两排钢架间沿周边每隔1m用纵向钢筋联接，形成纵向连接体系，使其成为一体，以改善受力状态。施工工艺见图2-5。钢架安装完成后，和与之相接触的锚杆

15、头焊接，使之成为整体结构。分部开挖法施工，钢架拱脚打设22mm勺锁脚锚杆，长度为3.5m,每根i每侧各打入2根，锚杆打入方向与岩面垂直，并与钢架焊接牢固。格栅钢架架设在与隧洞轴线垂直的平面内，安装位谿允许偏差为：钢架间距、横向位谿和高程偏差土50mm垂直度误差为土2度。格栅钢架保护层厚度大于40mm其背后必须保证喷射混凝土密实。格栅钢架安设正确后，为保证钢架整体受力，钢架间设谿纵向钢筋连接，连接筋与钢架的连接点焊接牢固，并与锚杆焊接成一整体。图2-2格栅钢架施工工艺图喷射混凝土喷射混凝土前要对喷射面进行净空检查，检查要先复核中线及高程，在确保中线高程准确后，用激光断面检测仪检查开挖断面，认真做

16、好记录。采用ZSP-6D型湿喷机进行喷射碎施工。喷射碎分段、分片自下而上顺序进行，每段长度不超过6nl喷射时，喷嘴正对受喷面作均匀顺时针方向螺旋形划圈转动，螺旋直径2030cm.以使碎喷射密实。喷射路线按分区、分段“S”形运动，喷头作连续不断的圆周运动，后一圈压前一圈1/3,螺旋状喷射。同时掌握风压、水压及喷射距离，合理选择分次喷射厚度、采用双层钢筋网时，第二层钢筋网在第一层钢筋网被混凝土覆盖及混凝土终凝后进行铺设，有利于减少喷射作业过程中的回弹率，减少回弹量，回弹率不得大于：侧壁15%,拱部25%。喷嘴与受喷面尽量保持垂直，同时与受喷面保持一定的距离，其距离取0.61.2m为宜。当岩面有较大

17、坑洼时，先喷凹处找平。喷射时在碎内插入长度大于设计厚度60mm的铁丝，每12m一根，以便检验喷层厚度。湿喷碎要求初喷厚度控制在3cm以上，复喷碎时应达到设计厚度要求。后一层喷射在前一层混凝土终凝后进行。混凝土终凝后2h,立即开始洒水养护，养护日期不得小于14d,洒水次数以能保持混凝土充分湿润为度。严格控制水灰比，混凝土喷射层呈湿润光泽状，粘塑性好，无斑或流淌现象。如发现有脱落的石块或混凝土块被钢筋网架住时，及时消除。突然断水或断料时，喷头迅速移离受喷面，严禁用高压风或水冲击尚未终凝的混凝土仰拱下台阶开挖支护完成后，仰拱及时施作，与下台阶开挖面距离不超过衬砌浇筑段长度的3倍，但当监控量测发现围岩

18、及支护状态发生变形超出允许范围时，应缩短与下台阶的距离，及时施工仰拱封闭成环。具体长度为：IV级围岩不超过15mV级围岩不超过6m复合防水板铺设为保证防水施工质量与施工效果，本隧道一律采用无钉方案，板间接缝采用防水板专用热熔焊机焊接。具施工程序为：喷碎基面处理-电钻钻孔-埋设塑料胀管-复合防水板展开-防水板背后系纯与塑料胀管系紧-防水板铺平-防水板间焊接洞身衬砌二衬混凝土采用一次灌注碎至水沟底的方法，不留矮边墙。五、隧道监控量测隧道由CRDt改三台阶法施工后，开挖断面增大，为保证施工安全，项目部设专人每天对隧道进行量测，并及时整理收集数据。测项目明洞段：坡面稳定、基底稳定、地表下沉。明暗交接变

19、形缝处：变形缝两侧各设谿一组沉降观测点，记录施工阶段及铺轨前的沉降差异情况。净空水平收敛量测：采用收敛仪量测。洞内量测点在复喷混凝土终凝后一小时内埋设，保证能及时收集初始数据。配备专职量测工程师负责组织净空水平收敛量测。拱顶下沉量测：采用精密水准仪及专用钢尺观测。浅埋段地表下沉量测：H（埋深）2Xd（隧道开挖高度），采用精密水准仪和塔尺观测。洞内外观察：观察洞内初期支护和地表裂纹、开挖掌子面围岩种类，层理、产状、节理、裂隙等调查采用地质罗盘；洞外观察包括对洞口地表情况、地表沉陷、边坡及仰坡的稳定、地表水渗透的观察。断层破碎带围岩沉降量和位移情况；不良地质周边位移收敛量测。洞内在每次爆破及支护后

20、，地质工程师负责观测围岩变化、检查支护结构外观是否发生变化等，在观察中如发现地质条件恶化，立即通知施工负责人采取应急措施。对已施工区段的观察每天至少进行一次，观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的状态。方法：具体工艺流程见图5-1。（1）围岩及支护状态监测开挖工作面的观察，在每个开挖面进行（特别是在软弱围岩地段），开挖后立即进行地质调查，绘出地质素描图。遇特殊地质情况时，派专人进行不间断的观察。工程地质及水文地质、岩层结构面产状、节理裂隙发育程度及其方向、开挖面的稳定状态、涌水情况、是否有底板隆起等的观察；对于已初期支护地段，应加强对围岩动态情况的观察：锚杆的受力变形情况、喷射碎是否发生裂隙和剥

21、离现象、拱架是否受压变形等。图5-1围岩量测工艺流程图（2）地表下沉量测测点与洞内收敛、拱顶下沉量测断面里程对应。量测用的测点沿纵向（隧道中线方向）布谿，其间距：当埋深h2D时，为2050m当埋深Dh2D时，为1020m当埋深hD时，为510m（D为隧道直径）每个隧道至少两个断面；横向布谿间距范围为25m测点布谿隧道中线附近密些，远离隧道中线处疏些。采用精密光学水平仪、水准尺配合测量地表沉降。每个断面均绘制下沉时间曲线。用经纬仪将所有测点设谿在同一直线上。测点钢筋安设就位后，表面磨平，在表面冲眼作标记。开挖面距量测断面前后距离d2D时，每天12次；2EXd5D时，每周1次。原始记录和量测资料积

22、累将纵向下沉、时间曲线和横向下沉-时间曲线分别作出。(3)周边水平位移、净空量测根据围岩级别，210m设谿一组量测点(根据隧道施工技术指南结合现场确定)，每断面埋设4点，具体为起拱线上1m一对，内轨顶上2.5m一对。测点应在开挖后36h内尽快埋设，保证能及时收集初始数据。用收敛仪对下图5-2中的2#、3域进行量测，每条线间的测试长度与初始长度之差为变化值，该变化值与初始长度之比为相对收敛，据此可以计算收敛变化速度及加速度，来判断围岩的稳定性。图5-2量测点布谿图根据现场量测数据绘制位移一时间曲线。当曲线趋于平缓时，应进行回归分析，推算最终位移值和掌握位移变化规律及其增减趋向，当曲线反常时，即位

23、移一时间曲线出现反弯点，表明围岩和支护已不稳定，应严密监视，加强支护，必要时立即停止开挖，采取有效措施处理。采用回归分析时按下式：u=axIg(1+t),u=axb/Ig(1+t),式中a、b一回归常数，t初读数后时间，u一位移(mm,隧道周边任意点的实测相对位移值或回归分析推算的最终位移值均应小于下表所列值，当位移速度无明显下降，而此时实测相对位移值已接近表中的数值，或者支护表面已出现明显裂缝时，必须立即采取补强措施，并改变施工方法。二次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定后施作。变形基本稳定应符合下列条件：水平收敛(拱脚附近)速度小于0.2mm/d,拱顶下沉速度小于0.15mm/d。施作二次

24、衬砌前的总变形量，已达预计变形量的80犯上。(4)拱顶下沉量测使用DS2水平仪、精密塔尺或吊钢尺观测测试断面正拱顶测点的高程变化，具下降值即为拱顶下沉量，量测精度土0.1mm量测的后视点，必须稳固，且定期对高程进行核定。拱顶下沉量测半断面开挖线内轨顶面根据围岩级别，230m设谿一组量测点(根据隧道施工技术指南结合现场确定)，量测断面每断面埋设一个测点。拱顶下沉的测点应在开挖后36h内埋设，并取得初始读数，测点距工作面2m以内，其余量测在每次开挖后12h内埋设。当地质条件变化，或测量出现异常情况，量测频度应加大，必要时采用更短的时间量测一次，后期量测时间可加大至几个月量一次，数据处理与水平收敛要

25、求相同。(5)量测频率：按客运专线隧道施工技术指南要求执行，当地质条件变化，或测量出现异常情况，量测频度应加大，必要时1h或更短的时间量测一次。(6)数据处理与反馈及时对量测数据绘制时态曲线和空间关系等曲线。当位移一时间曲线趋于平缓时，进行数据处理、回归分析，推算最终位移和掌握位移变化规律。当位移一时间曲线出现反弯点时，表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时增加量测频率、密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖。隧道周边任意点的相对位移值或回归分析推算的总相对位移值均小于允许数值。当位移速率无明显下降，而此时实测位移值已接近允许值，或喷层表面出现明显裂缝时，立即采取补强措施，调整原支护设计参数

26、或施工方法。仪器配备隧道量测仪器配备见表5.1o表5.1围岩监控量测仪器配备表序仪器名称仪器数量功能与使用1地质罗盘1观察地质和支护状况2隧道净空变化测定收敛仪1量测周边位移3水准仪、水准尺、钢尺或测杆1量测拱顶卜沉4水准仪、水准尺1量测地表卜沉5位移计1量测围岩体内位移(洞内设点和地表设点)六、质量标准1、开挖质量控制标准(1)隧道开挖断面的中线和高程符合设计要求。(2)隧道超欠挖规定：岩石突出每1m2不大于0.1m2,侵入衬砌小于5cm,拱脚和墙角以上1m内严禁欠挖。2、支护质量控制标准(1)分层喷射混凝土后一层喷射在前一层混凝土终凝前进行，一次喷射最大厚度拱部为56cm墙部为710cm(

27、2)喷射混凝土的配合比经过设计选定，混凝土早期强度设计符合设计要求。喷射混凝土的厚度大于设计厚度，最小厚度不小于设计厚度的2/3,表面平整度允许偏差100mm(3)喷射混凝土终凝2h后进行养护，养护时间不少于14do锚杆孔径符合设计要求，孔深大于锚杆长度的10cm,孔距允许偏差15cm锚杆插入长度不小于设计长度的95%。(4)钢筋网网格尺寸允许偏差士10cmi钢筋网搭接允许偏差为土50mm(5)钢架安装不侵入二次衬砌断面，底部无虚磴，钢架的混凝土保护层厚度不小于4cm,表面覆盖层厚度不小于3cnr钢架周边拼装允许偏差士3cm,平面翘曲小于2cm=安装间距允许偏差士100mm高程允许偏差50mm

28、管棚钻孔允许偏差：方向角1,孔口距50mm孔750mm(6)超前小导管钻孔允许偏差：方向角2,孔口距50mm孔深0+50mm3、衬砌质量控制标准(1)二次衬砌在初期支护变形稳定后施工，拆模混凝土强度大于8Mpa(2)衬砌表面光滑，线条平顺。(3)拆除非承重模板时混凝土强度大于2.5Mpa。(4)衬砌混凝土由电子计量的拌合站集中搅拌，混凝土运输车运至现场，地泵灌入模，并捣固密实。每轮混凝土浇筑一次完成，中间不留任何接缝。(5)衬砌厚度不小于设计厚度。(6)隧道超挖回填符合设计要求。(7)混凝土浇筑完毕后12h内进行养护，养护时间符合规范要求。(8)混凝土结构外形尺寸允许偏差：边墙平面位谿土10mm拱部高程0+30mm边墙、拱部表面平整度15mm4、防排水质量控制标准(1)衬砌混凝土抗渗等级不低于P8。(2)衬砌不渗不漏，表面无水迹。(3)排水沟槽、盲管通畅。(4)施工缝不渗不漏。七、安全注意事项认真贯彻执行党和国家的安全生产方针、政策，严格执行部颁有关规定和安全技术规则，对施工人员进行岗前安全教育培训，牢固树立“安全第一、预防为主”和“管生产必须管安全”的安全意识。进行定期和不定期的安全检查，及时发现和解决不安全的事故隐患，杜绝违章作业和违章指挥现象，