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台阶法作业指导书

张唐铁路

中铁十二局集团

第六项目部

隧道台阶法施工

编制

复核

接受人

中铁十二局集团张唐铁路第六项目部

二○一○年十一月

目录

第一章台阶法施工作业指导书（1

一、编制依据（1

二、适用范围（1

三、施工工艺及特点（1

3.1工艺原理及特点（1

3.2施工工艺（1

四、生产要素配置（3

4.1机具设备配置见下表1（3

4.2劳力组织见下表2（3

五、质量控制标准（3

5.1开挖（3

5.2喷射混凝土（6

5.3锚杆（8

5.4钢筋网（9

台阶法施工作业指导书

一、编制依据

2.1、《铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》

2.2、《铁路隧道工程施工技术指南》

2.3、《铁路隧道施工规范》

2.4、《铁路隧道工程质量检验评定标准》

二、适用范围

张唐铁路隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩。

三、施工工艺及特点

3.1工艺原理及特点

台阶法根据不同的地质条件,根据台阶长度可以分为长台阶、短台阶、微台阶;根据台阶数量可以分为两台阶、三台阶、多台阶。

几种台阶综合利用,分步平行开挖,既有利于施工操作和机械设备效率的充分发挥,又能够根据不同地质条件及时改变开挖方法,使初期支护尽早封闭成环。

因此该方法具有开挖方法灵活、机械使用率高、封闭及时、进度快等优点。

对于软弱围岩,比较典型的开挖方法一般为七步平行流水作业法,也称中间预留核心土微台阶开挖法,该法是采用2-3层短台阶,分步平行开挖,分步平行施作拱墙初期支护,混凝土仰拱超前施作及时闭合构成稳固的初期支护体系,保护围岩的天然承载力,有效抑制围岩变形。

3.2施工工艺

3.2.1台阶法（七步平行流水作业法施工工艺框图见下图。

3.2.2施工方法

上部弧形导坑及边墙导坑以挖掘机初挖,然后人工用风镐成型,开挖后及时喷砼封闭岩面,并采取支护措施。

开挖上部弧形导坑时,同时开挖中台阶或中、下台阶,循环进尺相同。

开挖后立即喷砼封闭岩面,及时施作边墙喷锚网、钢架初期支护。

左

右侧槽不能对称开挖,须错开2~3m。

每循环进尺0.6~1.2m。

为提高工效,出碴由人工配合挖掘机扒至下半断面后,装入自卸汽车运走,下半断面开挖后立即施作仰拱,及时衬砌。

开挖上部弧形导坑,并施做初期支护

左右错位开挖中台阶,并施做初期支护

左右错位开挖下台阶,并施做初期支护

施做砼仰拱,使初期支护闭合成环

监控量测反馈,施作防水层,浇筑砼衬砌

图8.4.2三台阶（七步平行流水作业开挖施工工艺流程

施工阶段围岩级别判

定卡

隧道开挖工作面地质

调查记录

实际开挖断面尺寸自

检记录表

见洞身（隧底开挖检验批质量验收记录表

检查点

Ⅰ

掌子面地质描述记录

表

见《钢架作业指导书》自检记录表

见《钢筋网作业指导书》自检记录表检查点

Ⅱ

见《喷砼作业指导书》自检记录表

检查点

Ⅲ

见《监控量测作业指导书》自检记录表见《防排水作业指导书》自检记录表见《二次衬砌作业指导书》自检记录表检查点Ⅳ

检查点Ⅴ

四、生产要素配置

4.1机具设备配置见下表14.2劳力组织见下表2

五、质量控制标准

5.1开挖

5.1.1主控项目

5.1.1.1隧道开挖断面的中线、高程必须符合设计要求,每次开挖后采用断面仪进行测量检查一次,并与设计轮廓线进行比较。

Ⅶ

Ⅵ

2000-4000

单位:

cm

300300300400300400500-1000Ⅶ

台阶法（七步流水作业施工工序示意图

14

25

33

25

41

Ⅵ

表1机具设备表

序号作业项目机具设备名称规格型号单位数量备注

1开挖

空压机20m3台6风镐G10台8风枪GY28台30通风机2*110KW台1双液注浆机LTC-60/S台2挖掘机CAT320B台1装载机500台2自卸车20T台5

2初期支护钢筋切断机台1钢筋弯曲机台2切割机台5冷弯机台1电焊机台5搅拌站台1湿喷机台2钻孔台架台1注浆泵台1

3测量仪器全站仪拓普康台1水准仪苏光台1塔尺台2收敛仪ZC-3台1

4二次衬砌

搅拌站JS1000台1混凝土输送车6m3台3混凝土输送泵60台1发电机250KW台1防水板台架4m台1钢筋台架4m台1衬砌台车9m台1栈桥12m台1

表2劳力组织表

序号作业项目作业内容人数备注

1开挖风镐手8负责洞内局部开挖、整修风枪手30负责隧道内湿式凿岩

爆破工4负责隧道内爆破工作

2初期支护钢结构加工8负责钢筋网片、钢拱架、锚杆及垫板加工

钢结构安装16

负责钢筋网片、钢拱架、锚杆及垫板安装、注浆

等工作

喷砼搅拌站9负责搅拌站上料、运输等工作

喷射砼人员12负责喷射砼上料、喷射等工作

3出碴挖掘机司机2负责隧道内开挖及装碴自卸车司机

4负责隧道内出碴运输装载机司机2负责隧道内装碴

4围岩量测

技术员1负责技术指导

测量人员4负责具体量测作业

5二次衬砌防水板安装4负责防水板铺设

钢筋安装6负责二衬钢筋加工、绑扎

搅拌站6负责搅拌站正常生产及砼运输

输送泵2负责砼输送泵操作

台车安装及灌注10负责台车拆模、移位、就位及砼灌注等工作

6其他人员现场工班长3负责现场协调、工序衔接及机械设备调配技术负责人1负责现场技术指导、把关

专职安全员1负责现场安全管理

质检员1负责现场质量管理

试验员1负责现场试验工作

电工1负责现场用电保障

修理工1负责现场小型设备维修

压风机司机4负责空压机操作

发电机司机1负责发电机操作

抽水、通风1负责隧道内抽排水及通风等工作

合计143

5.1.1.2隧道开挖严格控制欠挖。

当围岩完整、石质坚硬时,岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2侵入衬砌应小于5cm。

拱脚和墙脚以上1m内严禁欠挖。

采用自动断面仪测量周边轮廓断面,绘断面图与设计断面核对。

每一开挖循环检查一次。

5.1.1.3洞身开挖中,在每一次开挖后及时观察、描述开挖面地层的岩土成分、地下水情况、软弱夹层、地质构造、裂隙和破碎程度,核对设计地质情况,判断围岩稳定性,每一开挖循环检查一次,并填写围岩判别卡。

5.1.1.4光面爆破或预裂爆破钻眼前,应根据钻爆设计图准确标出炮眼位置。

钻孔时应按钻爆设计要求严格控制炮眼的间距、深度和角度。

掏槽眼的眼口间距和深度允许偏差为5cm。

周边眼有间距允许偏差为5cm。

外插角应符合钻爆设计要求,眼底不应超出开挖断面轮廓线15cm。

每一开挖循环检查全部掏槽眼和10个周边眼;

5.1.1.5隧底开挖轮廓和底部高程应符合设计要求。

隧底范围石质硬时,岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2侵入衬砌应小于5cm。

用仪器测量底部高程,用断面仪测量周边轮廓断面,绘断面图与设计断面核对。

5.1.1.6隧底开挖后应及时核对隧底地质情况。

当需要进行加固处理时,应符合设计要求。

5.1.2一般项目

5.1.2.1光面爆破或预裂爆破的炮眼痕迹保存率,硬岩不应小于80%,中硬岩不应小于60%,并在开挖轮廓面上均匀分布。

每一爆破开挖循环检查一次,对照钻爆设计资料,观察、计数检验炮眼痕迹保存率。

5.1.2.2水沟开挖位置、基底高程应符合设计要求,靠边墙的水沟应与边墙基础同时开挖,一次成型。

每一开挖循环检查一次,采用观察、仪器测量。

5.2喷射混凝土

5.2.1主控项目

5.2.1.1喷射混凝土应采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。

水泥进场检验应符合《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》（铁建设[2005]160号第

6.2.1条的规定。

5.2.1.2喷射砼所用细骨料的检验应符合《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》（铁建设[2005]160号附录D的规定。

5.2.1.3喷射混凝土所用粗骨料的检验应符合《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》（铁建设[2005]160号附录E的规定。

5.2.1.4喷射混凝土外加剂进场时,必须按批对减水率、凝结时间差、抗压强度比进行检验,其质量必须符合现行国家标准《混凝土外加剂》（GB8076、《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119和其他有关环境保护的规定和设计要求。

同一生产厂家、同一批号、同一品种、同一出厂日期且连续进场的外加剂,每50t为一批,不足50t时应按一批计。

每批抽检一次。

5.2.1.5喷射混凝土中总碱含量的检验应符合设计要求,设计无要求时,当骨料的碱-硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.1%~0.2%时,混凝土的碱含量应满足《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》（铁建设[2005]160号;当骨料的砂浆棒膨胀率在0.2~0.3%时,除了混凝土的碱含应满足表7.4.7的规定外,尚应在砼中掺加具有明显抑制效能的矿物掺和料和外加剂,并经试验证明抑制有效,试验方法可采用《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》（铁建设[2005]160号附录H的规定。

5.2.1.6喷射混凝土拌合用水宜采用饮用水。

当采用其他水源时,水质应符合现行国家标准《混凝土拌合用水标准》（JGJ63的规定。

5.2.1.7喷射合成纤维混凝土中的合成纤维应满足下列要求:

⑴合成纤维的品种、规格、性能应符合设计要求;

⑵合成纤维抗拉强度不宜小于280MPa;

⑶合成纤维长度和直径允许偏差应为设计尺寸的±10%;

⑷合成纤维不得有妨碍纤维与水泥粘结的杂质,也不得混有妨碍水泥硬化的化学成分。

5.2.1.8喷射混凝土的配合比设计应根据原材料性能、混凝土的技术条件和设计要求通过试验选取定,并应符合下列规定:

胶骨比宜为1:

4~1:

5;水胶比为0.40~0.50;砂率宜为45%~60%;胶凝材料用量不宜小于400kg/m3;钢（合成纤维的掺量应符合设计要求。

同强度等级、同性能喷射混凝土进行一次混凝土配合比设计,施工过程中,如水泥、外加剂等主要原材料的品种和规格发生变化,应重新进行配合比设。

5.2.1.8喷射混凝土早期（1d强度必须符合设计要求。

5.2.1.9喷射混凝土的强度必须符合设计要求。

用于检查喷射混凝土强度的试件,

应采用大板切割法制取;当不具备切割条件时,也可采用边长150mm立方体无底试模,在其内喷射混凝土制作试件,试件成型的喷射方向应与边墙相同,喷射混凝土标准养护试件的试验龄期为28d。

当对强度有怀疑时,可在混凝土喷射地点采用钻芯取样法随机抽取制作试件做抗压试验。

5.2.1.10喷射混凝土的厚度和表面平整度应符合下列要求:

平均厚度大于设计厚度;检查点数的80%及以上大于设计厚度;最小厚度不小于设计厚度2/3;表面平整度的允许偏差为100mm。

应检查控制喷层厚度标志、凿孔或无损检测测量厚度,用自动断面仪或摄影仪等仪器测量断面轮廓检查表面平整度。

5.2.1.11喷射混凝土终凝2h后,应按施工技术方案及时采取有效措施进行养护,养护时间不少于14d。

5.2.1.12喷射混凝土冬期施工时,作业区的混合料进入喷射机的温度均不应低于5℃。

5.2.1.13喷射混凝土原材料每盘称量的允许偏差应符合表

6.2.15的规定。

5.2.1.14喷射混凝土表面应密实、平整,无裂缝、脱落、漏喷、露筋、空鼓和渗漏水,锚杆头钢筋无外露。

5.2.2一般项目

5.2.2.1喷射混凝土拌合物的坍落度应符合设计配合比要求。

5.2.2.2喷射砼拌制前,应测定砂、石含水率,并根据测试结果和理论配合比调整材料用量,提出施工配合比。

5.3锚杆

5.3.1主控项目

5.3.1.1锚杆所使用的钢筋原材料进场检验必须按批抽取试件做屈服试验、抗拉强度、伸长率和冷弯试验,其质量应符合现行国家标准《钢筋混凝土用热轧光光圆钢筋》（GB13013、《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499和《低碳钢热轧圆盘条》（GB/T701等的规定和设计要求。

5.3.1.2半成品、成品锚杆的类型、规格、性能等应符合设计要求和国家现行有关技术标准的规定。

5.3.1.3锚杆安装的数量应符合设计要求。

5.3.1.4砂浆的强度等级、配合比应符合设计要求。

5.3.1.5锚杆孔内灌注砂浆应饱满密实。

5.3.1.6自钻式锚杆安装前,锚杆体中孔和钻头的水孔应畅通,无异物堵塞。

5.3.1.7锚杆安装允许偏差应符合下列规定:

⑴锚杆孔的孔径应符合设计要求;

⑵锚杆孔的深度应大于锚杆长度的10cm;

⑶锚杆孔距允许偏差为±15cm;

⑷锚杆插入长度不得小于设计长度的95%,且应位于孔的中心。

检验数量:

施工单位全部检查;监理单位按施工单位检查数量20%的比例抽查;

检验方法:

现场尺量。

5.3.2一般项目

5.3.2.1锚杆孔应保持直线,一般情况下应保持与隧道衬砌切线方向垂直。

当隧道内岩层结构面出露明显时,锚杆孔宜与岩层主要结构面垂直,锚杆垫板应与基面密贴。

5.3.2.2锚杆应平直、无损伤,表面无裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀。

5.4钢筋网

5.4.1主控项目

5.4.1.1钢筋网所使用的钢筋原材料进场检验必须按批抽取试件做屈服试验、抗拉强度、伸长率和冷弯试验,其质量应符合现行国家标准《钢筋混凝土用热轧光光圆钢筋》（GB13013、《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499和《低碳钢热轧圆盘条》（GB/T701等的规定和设计要求。

5.4.1.2钢筋网所使用的钢筋品种、规格等应符合设计要求;

5.4.1.3钢筋网的制作应符合设计要求。

5.4.1.4钢筋网的安装位置应符合设计要求,并与锚杆或其他固定装置联结牢固。

钢筋网的混凝土保护厚度不得小于3cm。

5.4.1.5钢筋网应在岩面喷射一层混凝土后再铺挂,底层喷射混凝土的厚度不得小于4cm。

采用双层钢筋网时,第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖及混凝土终

凝后铺设。

5.4.2一般项目

5.4.2.1钢筋网的网格间距应符合设计要求,网格尺寸允许偏差为±10mm。

5.4.2.2钢筋网搭接长度应为1~2个网孔,允许偏差为±50mm。

5.4.2.3钢筋应冷拉调直后使用,钢筋表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀。

5.5钢架（格栅钢架、型钢钢架

5.5.1主控项目

5.5.1.1制作钢架所用钢筋的进场检验必须按批抽取试件做屈服试验、抗拉强度、伸长率和冷弯试验,其质量应符合现行国家标准《钢筋混凝土用热轧光光圆钢筋》（GB13013、《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499和《低碳钢热轧圆盘条》（GB/T701等的规定和设计要求。

5.5.1.2制作钢架所用型钢进场检验必须按批抽取试件作力学性能（屈服强度、抗拉强度和伸长率和工艺性能（冷弯试验,其质量必须符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB700、《热轧普通工字钢》（YB（T56等的规定和设计要求。

以同牌号、同炉罐号、同规格、同交货状态的型钢,每60t为一批,不足60t应按一批计

5.5.1.3制作钢架的钢材品种和规格必须符合设计要求。

5.5.1.4格栅钢架钢筋的变制和末端的弯钩及型钢钢架的弯制应符合设计要求。

钢架的结构尺寸应符合设计要求。

5.5.1.5钢架安装不得侵入二次衬砌断面,底部不得有虚碴,相邻钢架及各节钢架间的连接应符合设计要求。

钢架的混凝土保护层厚度不得小于4cm,表面覆盖层厚度不得小于3cm。

5.5.1.6沿钢架外缘每隔2m应用钢楔或混凝土预制块与初喷层顶紧,钢架与初喷层间的间隙应采用喷射混凝土喷填密实。

5.5.2一般项目

5.5.2.1钢筋、型钢等原材料应平直、无损伤,表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀。

5.5.2.2钢架制作应符合下列规定:

采用型钢弯制钢架时,分节长度应根据设计尺寸及所采用的开挖方法确定,各节长度不应大于4m,腹板上的钻孔的位置应符合设计要求;

钢架节点焊接长度应大于4cm,且对称焊接。

钢架周边拼装允许偏差为±3cm,平面翘曲应小于2cm。

5.5.2.3钢架安装允许偏差的检验应符合表

6.5.8的规定。

钢架安装允许偏差

序号项目允许偏差

1间距±100mm

2横向±50mm

3高程±50mm

4垂直度±2°

5保护层和表面覆盖层厚

-5mm

度

质统-15施工阶段围岩级别判定卡

04010202□□□□

工程名称位置

里程

评定距洞口距离（m89.5

岩性指标岩石类型:

炭质板岩黏聚力c=Mpa;φ=

硬岩

中硬岩

软岩

极软岩

土

单轴抗压极限强度Rc=Mpa点荷栽强度IX=Mpa

变形模量E=Mpa泊松比ν=

天然重度γ=kN/m3其他

岩体完整状态

地质构造影响程度轻微较重严重

极严

重

完整

较完整

较碎

破碎

极散地

质

结

构

面

间距（m>1.50.6~1.50.2~0.60.06~0.2

<

0.06

延展性极差差中等好极好

粗糙度

明显

台阶状

粗糙

波纹状

平衡光滑

有擦痕

平整光滑

张开性

（mm

密闭

<0.1

部分张开

0.1~0.5

张开

0.5~1.0

无填充张

开>1.0

黏土

充填

风化程度未风化风化轻微风化颇重风化严重风化极严重

简要说明

地下水状态

渗水

量

L/（min.10m

<10

干燥或湿润

10~25

偶有渗水

25~125

经常渗水

干燥或湿润

偶有渗水

经常有渗水

初始应力状态

埋深H=m

地质构造应力状态:

高应力其他

围岩

级别

ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ备注

记录者复核者日期

隧道开挖工作面地质调查记录

工程名称:

施工标段:

监理标段:

编号:

隧道名称隧道长度

调查里程调查日期

断面尺寸埋深

开挖地点及围岩

岩层的岩性及状态

结构特征及完整状况

开挖后的稳定状况

地下水量和水质

不良地质及特殊地质

设计围岩级别

施工建议

围岩级别

工程措施

施工单位（签字:

年月日

监理工程师意见及签字

年月日注:

本表每10米及地质有特殊变化时填报。

中铁十二局张唐铁路第六项目部台阶法施工作业指导书掌子面地质素描记录表工程名称：

*********编号1项目名称掌子面尺寸开挖宽度（m13.96开挖高度（m4.70施工里程：

状态描述开挖面积（m247．47编号：

开挖方式台阶其它无23456789掌子面状态毛开挖面状态岩石强度（MPa风化程度裂隙间距（mm裂隙形态涌水状态围岩级别划分掌子面为灰岩、白云质灰岩，裂隙较发育，岩石较坚硬节理较发育30～50MPa中风化2mm裂隙较发育无水Ⅴ级围岩附图石灰岩弱破碎Ⅴ级围岩开挖上半断面掌子面素描填表单位：

填表：

工地主管：

14驻地监理：

年月日

中铁十二局张唐铁路第六项目部台阶法施工作业指导书质统-16实际开挖断面尺寸图（V级围岩上台阶）工程名称：

施工标段：

ABC监理标段：

编号：

EDFG里程实测值ABCDEFG拱顶（1点）高程拱顶设计高程主管工程师：

监理工程师：

允许最大超挖值DK＋DK＋DK＋质检工程师：

日期：

年月日15