隧道三台阶七步开挖法施工技术安全经验交流

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隧道三台阶

七步开挖法施工技术工程概况我集团公司承建的郑西客运专线工程所承担的隧道施工主要工程量为隧道18座28.1km；其中列为铁道部重点工程的有：张茅隧道8483m、金银山隧道4004m、交口隧道4012m，下面谨以张茅隧道为例就隧道三台阶七步流水法施工的做法向各位领导做一简要汇报。重点工程项目第一标段张茅隧道位于河南省陕县境内，起讫里程DK218+207～DK227+090，隧道全长8483m。隧道分别于DK223+200、DK225+560、DK224+747线路前进方向右侧设置三个斜井，一号、二号斜井与线路平面夹角45度，三号斜井与线路平面夹角42.57度，一号斜井长246米，二号斜井长413米，三号斜井长108米。地形地貌集团公司管段内的隧道所在区域大多为低山丘陵及黄土台源地貌，张茅隧道进口端DK218+630～DK222+300段属于低山丘陵地貌，地形较陡，地面高程630～860m，相对高差200m以上。出口端DK222+300～DK227+080段为黄土台源地貌，黄土冲沟发育，多呈“V”字型，地形切割冲刷严重，地面高程640～740m，相对高差约100m。张茅隧道纵断面示意图出口段黄土、粗圆砾土；进口基岩为安山岩夹砂泥页岩和灰岩DK223+370附近发育一断层，破碎带宽度约50m。工程及水文地质

里程长度（m）

地质状况DK218+607～DK223+9005293安山岩夹砂、泥页岩，节理裂隙较发育，属Ⅳ级软石、Ⅴ级次坚石DK223+900～DK226+4902590Q2黏质黄土夹古土壤层，垂直节理发育，属Ⅲ级硬土DK226+490～DK227+090600粗圆砾土:安山岩、砂岩和砂岩质卵砾石占50～70%,其余为黄土和砂砾填充，属Ⅳ级软石安山岩夹砂泥页岩粗圆砾土Q2黏质黄土工程特点隧道洞身穿过多种不同地质情况的围岩，施工中工序转换多；隧道开挖断面大小差别较大，Ⅴ级黄土加强段为163.53m2，Ⅱ级岩石段为127.56m2，需采取各种不同的施工方法进行施工；工程合同工期为34.5个月~2019.8.5),实际开工日期为，除去衬砌、水沟电缆槽、无碴轨道基础三个月施工期，实际工期只有30个月，按设计施工方法满足不了铁道部工期要求，施工中寻求快速掘进的施工方法是当务之急。施工情况施工情况张茅隧道进、出口及1、2、3号斜井正洞软弱围岩和黄土段采用“七步平行流水作业法”开挖日进尺：1.5～2.0m/d，月进度：45～60m/月。截止2019年1月16日，进口段完成掘进2408m；1号斜井完成正洞掘进3367m；2号斜井完成正洞上导掘进1185m；3号斜井完成正洞上导掘进541m；出口段完成上导掘进1000m；施工进展顺利。三台阶七步开挖法三台阶七步开挖法施工图“三台阶七步开挖法”采用三层短台阶，分步平行开挖，分步平行施作拱墙初期支护，仰拱超前施做,及时闭合构成稳固的初期支护体系。以保护围岩的天然承载力，减少对围岩的扰动。经量测监控信息化反馈指导施工，及时调整支护参数和混凝土衬砌施工时间，适用于不同跨度、多种断面形式及地质结构复杂多变的隧道施工中。施工工艺流程

上部弧形导坑开挖，施作初期支护开挖上、中、下台阶预留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，施做初期支护断面检查否满足施工步骤图开挖步序图施工步骤第1步黄土隧道⑴预留核心土，环向开挖上部弧形导坑，上台阶开挖矢跨比必须大于0.3（f/L>0.3）⑵开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，隧道周边部位预留30cm人工开挖，其余部位采用机械开挖。⑶核心土长度控制在3～5m，宽度为隧道开挖宽度的1/3～1/2。施工步骤岩石三隧道⑴机三械辅三以人三工开三挖，三最大三进尺三不得三超过1.三5m，严三格控三制超三欠挖三。⑵采三用弱三爆破三时，三严格三控制三装药三量，三减少三围岩三扰动三。施工步骤第2、3步左、三右侧三中台三阶开三挖：三开挖三进尺三应根三据初三期支三护钢三架间三距确三定，三最大三不得三超过1.三5m，开三挖高三度一三般为3～3.三5m，左三、右三侧台三阶错三开2～3m，开三挖后三立即三初喷3～5混凝三土，三及时三进行三喷、三锚、三网系三统支三护，三接长三钢架三，在三钢架三墙脚三以上30三cm高度三处，三紧贴三钢架三两侧三边沿三按下三倾角30三°打设三锁脚三锚杆三，锁三脚锚三杆与三钢架三牢固三焊接三，复三喷混三凝土三至设三计厚三度。施工步骤第4、5步左、三右侧三下台三阶开三挖：三开挖三进尺三应根三据初三期支三护钢三架间三距确三定，三最大三不得三超过1.三5m，开三挖高三度一三般为3～3.三5m，左三、右三侧台三阶错三开2～3m，开三挖后三立即三初喷3～5混凝三土，三及时三进行三喷、三锚、三网系三统支三护，三接长三钢架三，在三钢架三墙脚三以上30三cm高度三处，三紧贴三钢架三两侧三边沿三按下三倾角30三°打设三锁脚三锚杆三，锁三脚锚三杆与三钢架三牢固三焊接三，复三喷混三凝土三至设三计厚三度。施工步骤第6步：三上、三中、三下台三阶开三挖预三留的三核心三土。⑴三开挖三进尺三应同三隧道三开挖三进尺三一致三，最三大不三得超三过1.三5m。⑵三便于三机械三、人三工作三业方三便，三提供三作业三平台三。施工步骤第7步，三隧底三开挖⑴三每循三环开三挖长三度控三制在2～3m以内三，完三成两三个隧三底开三挖、三支护三后及三时施三做仰三拱，三仰拱三分段三长度三宜为4～6m。⑵三仰拱三采用三栈桥三施工三，满三足平三行作三业要三求。超前三支护（1）三黄土三隧道三严格三按设三计要三求施三作超三前支三护，三超前三小导三管沿三线路三纵坡三布置三于钢三架外三缘。（2）软三弱破三碎岩三石隧三道严三格按三设计三要求三施作三超前三支护三，超三前小三导管三沿线三路纵三坡布三置于三钢架三外缘三。（3）严三格按三注浆三工艺三加固三地层三，保三证隧三道开三挖在三超前三支护三的保三护下三施工三。初三期三支三护初喷三砼封三闭掌三子面软弱三围岩三各步三序开三挖后三应立三即初三喷3～5c三m厚混三凝土三封闭三，避三免围三岩长三时间三暴露三而导三致失三稳。施作三系统三锚杆⑴初喷三后及三时施三做系三统锚三杆，三锚杆三必须三设置三垫板三。⑵三岩石三隧道三拱部三系统三锚杆三必须三带排三气装三置，三采取三沿锚三杆孔三进浆三的施三工工三艺。⑶三黄土三隧道三系统三锚杆三按设三计要三求选三用。安装三钢筋三网、三钢架⑴钢筋三网随三受喷三面起三伏铺三设，三保护三层厚三度不三小于4c三m。⑵三软弱三围岩三钢架三应架三设在三坚实三基面三上，三严禁三拱（三墙）三脚悬三空或三采用三虚碴三回填三。喷射三砼作三业⑴二次三复喷三混凝三土应三分层三喷射三，每三层厚三度宜三为5～6c三m。⑵三喷射三表面三应平三顺、三无空三鼓、三裂缝三等三。锁脚三锚杆三（管三）施三工（1）在三钢架三拱脚三以30三cm高度三处，三紧贴三钢架三两侧三边沿三按下三倾角30三°打设三锁脚三锚杆三（管三）。（2）三锁脚三锚杆三（管三）加三工成三“L”型。（3）锁三脚锚三杆（三管）三应与三钢架三焊接三牢固三，增三强拱三（墙三）脚三承载三力，三控制三变形三。仰拱三初支三施工⑴隧底三开挖三后，三及时三清除三虚碴三、杂三物、三泥浆三、积三水，三初喷3～5c三m厚混三凝土三封闭三岩面三。⑵三按照三设计三要求三安装三仰拱三钢架三，喷三射混三凝土三至设三计厚三度，三使初三期支三护及三时闭三合成三环。监控三量测隧道三监控三量测三工作三紧跟三开挖三、支三护作三业进三行布三点和三监测三，量三测数三据运三用工三程类三比法三及时三分析三反馈三，必三要时三根据三分析三结果三及时三调整三支护三参数三，以三保证三施工三安全三。量测三项目三可分三为必三测项三目和三选测三项目三，选三测项三目可三结合三工程三实际三情况三，按三照《铁路三隧道三监控三量测三技术三规程》的规三定选三取。监控三量测三必测三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，地质罗盘仪2初期支护拱（墙）脚净空变化采用非接触无尺量测法，全站仪0.1mm3初期支护拱顶下沉采用非接触无尺量测法，全站仪0.1mm4地表沉降水准测量的方法，水准仪1mm浅埋隧道（H0≤2b）、洞口段、下穿高速公路（建筑物）段必测注：H0三—隧道三埋深三；b—隧道三最大三开挖三宽度三。监控三量测三净空三变化三测点三布置上部三弧形三导坑三开挖三并施三作拱三部初三期支三护后三，布三设拱三顶下三沉测三点A和第三一条三净空三量测三基线B—三B’，在3～6h内取三得初三读数三；净空三变化三量测三测点三布置三和初三读数三的读三取应符三合下三列规三定中台三阶开三挖并三施作三上部三边墙三初期三支护三后，三布设三第二三条净三空量三测基三线C—三C’，在3～6h内取三得初三读数三；下台三阶开三挖并三施作三下部三边墙三初期三支护三后，三布设三第三三条净三空量三测基三线D—三D’，在3～6h内取三得初三读数三；其它三量测三项目三在开三挖后12三h内取三得初三读数三，最三迟不三得超三过24三h，且三在下三一循三环开三挖前三完成三；拱（三墙）三脚净三空变三化、三拱顶三、地三表观三测点三布设三在同三一断三面，三便于三分析三、比三较。监控三量测三频率各测三点取三得初三读数三据后三，应三按照三位移三速度三和量三测断三面距三开挖三面距三离选三择量三测频三率,当出三现异三常情三况时三，应三加大三量测三频率三。量测三频率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（m）量测频率≥52次/d（0～1）B2次/d1～51次/d（1～2）B1次/d0.5～11次/2～3d（2～5）B1次/2～3d0.2～0.51次/3d＞5B1次/7d＜0.21次/7d注：1、B—隧道三开挖三跨度三。2、当三按照“位移三速度”和“量测三断面三距开三挖面三距离”选择三量测三频率三出现三较大三差异三时，三宜取三量测三频率三较高三的实三施。拱顶三下沉三量测围岩三水平三收敛三量测⑴隧道三进洞三前，三及时三做好三洞顶三及洞三口防三排水三系统三。洞三顶及三洞口三排水三沟采三用铺三砌，三用砂三浆抹三面，三防止三地表三水及三施工三用水三下渗三，影三响结三构安三全。施工三安全三控制三要点⑵三台三阶七三步开三挖法三施工三应做三好工三序衔三接。三工序三安排三应紧三凑，三尽量三减少三围岩三暴露三时间三，避三免因三长时三间暴三露引三起围三岩失三稳。施工三安全三控制三要点1.初期三支护三应及三时封三闭成三环，三全断三面初三期支三护闭三合时三间宜三控制三在15三d左右三；2.仰拱三应超三前施三作，三仰拱三距上三台阶三开挖三工作三面宜三控制三在30～40三m。铺三设防三水板三、二三次衬三砌等三后续三工作三应及三时进三行。3.二次三衬砌三距仰三拱宜三保持2倍以三上衬三砌循三环作三业长三度，三但不三得大三于50三m。⑶在满三足作三业空三间和三台阶三稳定三的前三提下三，尽三量缩三短台三阶长三度，三核心三土长三度应三控制三在3～5m，宽三度为三隧道三开挖三宽度三的1/三3～1/三2。施工三安全三控制三要点⑷三台三阶七三步开三挖法三施工三应严三格控三制开三挖长三度，三根据三隧道三围岩三地质三情况三，合三理确三定循三环进三尺，三张茅三隧道三土质三地段三每次三开挖三长度三不超三过1.三0m；开三挖后三立即三初喷3～5c三m混凝三土，三以减三少围三岩暴三露时三间。⑸严格三按设三计要三求施三作超三前支三护，三控制三好超三前支三护外三插角三，严三格按三注浆三工艺三加固三地层三，保三证隧三道开三挖在三超前三支护三的保三护下三施工三。施工三安全三控制三要点⑹隧道三周边三部位三预留30三cm人工三开挖三，其三余部三位采三用机三械开三挖，三中、三下台三阶左三、右三侧开三挖应三错开三，严三禁对三开，三左右三侧错三开距三离宜三为2～3m。⑺钢架三严格三按设三计及三规范三要求三加工三制作三和架三设。三钢架三应架三设在三坚实三基面三上，三并加三垫槽三钢，三严禁三拱（三墙）三脚悬三空或三采用三虚土三回填三。钢三架应三与锁三脚锚三杆焊三接牢三固。施工三安全三控制三要点⑻隧道三超挖三部位三必须三回填三密实三，严三禁初三期支三护背三后存三在空三洞。三必要三时初三期支三护背三后应三进行三充填三注浆三，保三证初三期支三护与三围岩三密贴三。⑼完善三洞内三临时三防排三水系三统，三严禁三积水三浸泡三拱（三墙）三脚及三在施三工现三场漫三流，三防止三基底三承载三力降三低。三当地三层含