山西隧道工程三台阶临时仰拱法开挖施工方案Word下载.docx

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XX隧道XX段三台阶临时仰拱法开挖。

三、施工工艺原理及特点

1、工艺原理

大断面隧道三台阶临时仰拱开挖法是将隧道断面分成上中下三个部分进行开挖的施工工法；

要求及时施作各部临时仰拱；

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。

2、工艺特点

.施工空间较大，可进行机械化施工，可以多作业面平行施工，工效较高。

.在地质条件发生变化时，便于及时、灵活地调整施工方法，转换施工工法。

.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，分上、中、下三部分错开开挖，有利于开挖工作面的稳定。

.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。

四、三台阶临时仰拱具体施工方案

1、临时支护参数

临时钢架采用I18轻型工字钢，每榀钢架间距与主洞身钢架一致，且与洞身钢架以螺栓连接（接头处加设3mm厚橡胶垫片），洞身钢架架设后在相应位置焊接预埋钢板并预置螺栓，以便临时钢架连接，连接钢板接头处焊缝高度不小于6mm；

相邻钢架采用HRBΦ22钢筋连接，环向间距1m，焊接于钢架内翼缘除；

每台阶两侧拱脚锁脚锚管采用2根Φ42无缝钢管，壁厚5mm，L=3.5m；

采用C25喷射混凝土，临时封底厚15cm，钢架与初喷混凝土间要喷射密室、粘结。

2、三台阶临时仰拱法施工工艺流程

三台阶临时仰拱法施工工艺流程图

3、施工方法

1第一步

1）开挖①部。

2）施作①部导坑周边的初期支护。

即先初喷厚4cm的混凝土,再铺设钢筋网片,然后人工配合机械架立型钢钢架。

钢架施作锁脚锚管，锁脚锚管设置于台阶钢架拱（墙）脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°

打入，并于钢架牢固焊接。

拱脚采用钢垫板（规格为200mm×

220mm×

16mm）。

同时,为保证拱脚基础牢固,防止拱顶下沉量过大,对拱脚位置采用槽钢或木板支垫。

3）打设径向锚杆后复喷混凝土到设计厚度。

底部架立临时仰拱（I18临时钢架），喷射15cm混凝土封闭。

开挖过程中,根据施工时围岩的地质情况及监控量测资料调整支护结构形式,必要时加设中间竖撑（采用圆木）,使围岩支护得到有利的保护和加强。

2第二步

1）在滞后①部3～5m距离后,先拆除①部1～2榀I18临时钢架，再人工配合机械开挖②部。

开挖进尺为1～2榀钢拱架间距。

2）导坑周边部分初喷厚4cm混凝土。

3）铺设钢筋网片,架立型钢钢架，打设径向锚杆后复喷混凝土到设计厚度。

4）架立临时仰拱（I18临时钢架）,打设锁脚锚管，封闭临时仰拱。

3第三步

1）在滞后于②部3～5m距离后，开挖③部，同时错开2m开挖④部两侧边墙，以便施作钢架，每循环开挖进尺保持在1.5m。

开挖边墙时，在拱脚处向开挖轮廓线外开挖30×

30×

30cm的扩大拱脚。

扩大拱脚采用C30喷射混凝土。

2）施作台阶周边的初期支护。

4第四步

1）开挖④部其余仰拱部位，每次循环开挖进尺不大于3m。

2）及时施作仰拱部位初期支护并封闭成环。

封闭位置距离掌子面不得大于30m。

5第五步

1）根据监控量测结果分析,待初期支护收敛后,拆除②部临时仰拱。

2）浇筑Ⅳ部仰拱及Ⅴ部仰拱填充（仰拱与仰拱填充分开施作）。

6第六步

利用衬砌模板台车一次性灌注Ⅵ部拱墙二次衬砌（拱墙衬砌一次施作）。

4钢架安装要求

初喷混凝土施工完毕后进行钢支撑的架设，钢拱架在洞外加工，加工前在钢板板上放出钢拱架1：

1大样图，或制作模具，然后根据大样或模具进行钢拱架的加工制作。

初喷完成后及时安设钢拱架，永久支护采用I20a型钢，临时支护采用I18工字钢，工字钢纵向间距75cm。

每榀钢拱架安装时，要测量人员准确定位，不偏、不斜，轮廓要符合设计要求，确保净空尺寸。

为保证钢架整体受力，设置纵向连接钢筋。

连接筋为φ22钢筋焊接，环向间距1.0m。

为减少钢支撑的沉降，永久支撑和临时支撑落地脚板必要时安设25a槽钢或采用100×

10cm的方木作为支撑，增大受力面积，减小下沉量。

钢拱架安装工艺流程图

5．超前小导管支护工艺

超前小导管注浆工艺流程见图。

小导管采用φ42无缝钢管，钢管前端做成20cm尖楔状，便于插入孔中或直接打入，在管身前部2.0m范围内按梅花形布置，钻φ10mm的注浆孔，以便钢管进入地层后对围岩空隙注浆。

注入纯水泥浆时，水泥浆水灰比为0.5:

1.0（重量比），水泥浆由稀到浓逐渐变换，即先注稀浆，然后逐级变浓至0.8：

1为止。

为注浆后尽快开挖，选用普通水泥或早强水泥并掺入一定量的三乙醇胺与氯化钠溶液，以缩短初凝、终凝时间，提高强度，提高水泥浆的可压注性；

注浆采用PF-40A型注浆泵，注浆压力控制在0.5～1.0MPa。

注浆异常现象处理：

发生串浆现象：

即浆液从其它孔中流出时，采用多台泵同时注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆；

注浆压力突然升高：

可能发生了堵管，停机检查；

注浆量很大，压力长时间不升高：

则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过浆液的凝胶时间。

6．锚杆、钢筋网、喷射砼施做要求

1.钢筋网

钢支撑施工完毕后进行钢筋网的安设，钢筋网纵向采用HPBφ6mm钢筋、环向采用HPBφ8mm钢筋，网格尺寸为20×

20cm，钢筋网贴钢支撑外弧进行布设，钢筋网必须和工字钢焊接牢固。

2.锚杆

在钢支撑施工完毕后进行系统锚杆施工，拱部采用长度为3.5m，Φ22mm组合式中空注浆锚杆，纵环间距为0.75（纵）×

0.75（环）m，墙部采用Φ22mm砂浆锚杆长度3.5m，纵环间距为0.75（纵）×

0.75（环）m，呈梅花型布置。

3.喷射砼

1）初喷混凝土应在开挖后立即进行，以减少围岩暴露时间。

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、素纤维改善混凝土性能。

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、分层依次进行，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，喷嘴口至受喷面距离宜保持在0.6～1.0m，沿水平方向以螺旋形划圈移动。

湿喷砼工艺流程图

7.仰拱施工

⑴专人指挥仰拱开挖，隧底开挖应采用全幅分段施工，上面架设仰拱栈桥，每循环开挖长度宜为3m。

当仰拱施工滞后下部台阶开挖面大于10m时，应停止前方工作面开挖或短距离跳槽进行隧底开挖。

短距离跳槽的次数不得多余2次，每次跳槽间隔不得大于5m。

⑵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，复喷射混凝土至设计厚度，使初期支护及时闭合成环。

⑶仰拱应超前拱墙衬砌，每循环浇筑长度宜为3m。

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应设置中埋式橡胶止水带。

⑷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，应平顺、排水通畅。

五、技术保证措施

1、一般技术措施

1）隧道施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。

2）机械开挖时预留20cm部分采用人工开挖，可有效缓解对围岩的扰动，减少超挖，确保安全。

3）开挖需要爆破时，均采用弱爆破或人工开挖，爆破时严格控制炮眼深度及装药量。

开挖控制在2～3m，必须采用多打眼，少装药，弱爆破，不得超挖。

专职安全员控制装药量，减少对围岩的扰动。

在满足作业空间和台阶稳定的前提下，尽量缩短台阶长度。

4）钢架（或临时钢架）应设锁脚钢管，且必须对锁脚钢管注浆，以确保钢架基础稳定。

钢架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固。

5）施工过程通过监控量测，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）三台阶临时仰拱法施工时，各步台阶一次开挖长度宜为2～3m，下台阶开挖后仰拱应紧跟。

各台阶开挖长度控制，上台阶：

5～10m，中台阶：

5～10m，下台阶：

10～15m。

7）本段洞身施作初期支护时，拱部锚杆间距（环×

纵）为0.75×

0.75m，墙部锚杆间距（环×

0.75m。

8）如到达各种预埋洞室及预埋件安设位置，根据实际情况可以不预留，待初期支护在本断面范围内完成或二次衬砌前另行开挖或预埋。

9）对上导下底临时横撑用枕木进行支垫时，必须高于底横撑面，并尽可能的减少空隙，以减少行车对钢支撑的扰动。

10）施工中重点解决好上、中、下各台阶的施工干扰问题，下部施工减少对上部围岩、支护的扰动。

11）上台阶施作钢架时，采用扩大拱脚或施作锁脚锚杆等措施，控制围岩和初期支护变形；

中台阶在上台阶喷射混凝土达到设计强度70%以上时开挖，开挖完成后施作接长边墙钢架及中台阶临时仰拱钢架，使之形成闭合环；

下台阶在中台阶喷射混凝土达到设计强度70%以上时开挖。

上中台阶开挖依次超前一个循环后，上、中、下三台阶可平行开挖。

2、监控量测

初期支护施工完毕后及时进行监控量测，以量测结果来调整支护参数和确定临时支护的拆除时间，以及二次衬砌的施工时间。

测点、测线布置详见下图。

净空变化测点布置

洞内监控量测点不得焊于钢架上，必须单独打孔直接安装于岩体中。

量测点采用φ8mm的光圆钢筋加工成三角形焊于φ20mm螺纹钢筋端头，三角形为4cm的等边三角形，φ20钢筋长为26cm。

并标识保护。

标识牌长30cm,宽20cm，上部为红底白字，下部为白底红字。

详见下图标识牌图及监控点埋设。

标识牌图及监控量测点埋设

3.钻探法

根据本隧道有断层破碎带、部分地段地质复杂性和多变性的工程地质特点，对本隧道一般围岩地段采用地质素描法时，应在每次开挖后进行；

断层破碎带和其他不良地质地段，采用超前水平钻机钻孔进行预报，其预报频率为10～30m预报一次。

超前水平钻机钻孔搭接长度不小于5m。

水平钻机是在隧道掌子面进行水平地质钻探，从而获取地质信息的一种地质超前预报方式。

通过水平钻机在钻进过程中的钻速、冲洗液、岩屑和岩粉的变化来判断开挖面前方较短距离内的地质情况，为提高其预报的准确度，与地质素描配套使用。

根据本隧道超前预报设计和实际地质情况，进、出口决定采用Z-GP150型管棚钻机钻孔，孔径130㎜。

每30～50m一个循环，每循环搭接长度为5～8m。

洞身采用开挖炮孔或者地质钻机短距离进行超前地质钻探。

同时，严格控制岩芯钻探的岩芯采取率，需重点查明的部位应加密孔数。

施工现场应做好施工记录，如:

进尺速度、涌水点、岩性变化等。

六．隧道塌方的整治措施

1、隧道发生塌方，应及时迅速处理，不得随意拖延时间。

处理前，必须仔细观察塌方的范围、形状、数量大小及坍体的地质状况、地下水的分布、活动情况等，分析塌方发生的原因，研究制定处理方案。

2、隧道塌方应根据发生的部位、规模及地质条件、采取“治塌先治水、治塌先