大断面黄土隧道三台阶七步Word格式文档下载.docx

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掘进后应及时喷混凝土。

仰拱到掌子面距离不大于30m，二衬到仰拱的距离不大于30m。

b.初期支护。

隧道初期支护采用喷锚支护。

格栅钢架每0.8m一榀，钢架间挂钢筋网片，且环向设置φ25连接钢（间距为1.0m），每榀格栅钢架底脚处布设2根φ42锁脚锚管（长度不小于3.5m）固定钢拱架，采用C25混凝土进行喷护。

5工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

施工工艺流程图见图1，开挖步骤图下图。

说明：

施做初期支护指初喷混凝土、立格栅钢架、打设锁脚锚管、挂设钢筋网、打设锚杆、复喷混凝土

三台阶七步开挖法施工工艺流程图

开挖施工步骤图

5.2操作要点

5.2.1施工准备

a.风、水管、电线敷设、施工便道、施工场地布置，机械设备、人员配置、材料准备、修建防排水设施、修建环保、水保设施。

b.根据设计资料详细分析了解工程地质、当地水文地质情况，制定合理的施工方案和施工措施，制定施工监控量测方案及沉降观测计划。

5.2.2施工步骤

大断面黄土隧道采用弧形导坑三台阶七步法开挖，主要采用人工及风镐配合挖掘机开挖，开挖后由人工及时安装钢支架并初期支护封闭，具体施工步骤如下：

a.上台阶弧形开挖，弧形开挖作业高度和宽度为1.5～2.0m，开挖每循环0.8m，开挖后及时初喷混凝土，安装钢支撑，并施作锁脚锚管固定（φ42，长不小于3.5m）,然后安装钢筋网片，钢支撑相互焊联，喷混凝土。

钢支撑脚板在没有连接成环之前必须支垫踏实。

b.开挖上台阶核心土，创造中台阶施工条件。

c.中台阶视施工条件采用单侧或两侧开挖施工，开挖作业宽度1.5～2.0m，中间暂留核心土，开挖每循环1.6m，开挖后及时初喷混凝土，一次安装2榀钢支撑与上部钢支撑对接通过螺栓连接牢固，施作锁脚锚管固定（φ42，长不小于3.5m）,然后安装钢筋网片，钢支撑相互焊联，喷混凝土。

同样钢支撑脚板在没有连接成环之前必须支垫踏实。

中台阶开挖、支护施工，两侧前后错开距离2钢拱架长度。

d.开挖中台阶核心土，创造下台阶施工条件。

e.下台阶视施工条件采用单侧或两侧开挖施工，开挖作业宽度1.5～2.0m，中间暂留核心土，开挖每循环1.6m，开挖后及时初喷混凝土，一次安装2榀钢支撑与中部钢支撑对接通过螺栓连接牢固，施作锁脚锚管固定（φ42，长不小于3.5m）,然后安装钢筋网片，钢支撑相互焊联，喷混凝土。

同样钢支撑脚板在没有与仰拱钢支撑连接成环之前必须支垫踏实。

下台阶开挖、支护施工，两侧前后错开距离2榀型钢长度。

f.开挖下台阶核心土，创造仰拱施工条件。

g.开挖仰拱，施工初支。

每循环开挖3～5m，一次安装4～6榀型钢，仰拱钢支撑和墙下部钢支撑通过焊接牢固，仰拱施工期间采用栈桥保持通行。

5.2.3监控量测

a.主要施工监测项目

表1监控量测项目表

序号

量测项目

量测方法和仪器

测点布置

测量频率

测量

精度

1

洞内外观测

现场观测，地质素描及初期支护状态观测

每榀拱架

施工前洞顶现场勘测，施工中开挖后进行

2

水平收敛量测

收敛剂、反射膜片配合全站仪

每10～30米一个断面，上下2条基线4个点

υ≥5mm（0～1B）2次/d；

1≤υ＜5（1～2B）1次/d；

0.5≤υ＜1（1～2B）1次/2～3d；

0.2≤υ＜0.5（2～5B）1次/3d；

υ＜0.2（＞5B）1次/7d。

0.1mm

3

拱顶下沉

水准测量的方法，水准仪、钢尺等

每10～30米一个断面，1个点

1mm

注：

B—隧道开挖宽度，υ—变形速速

6劳动力组织

由于黄土隧道施工进尺短，人员安排多则浪费，安排少则不能正常工作，人员配置很重要，通过实践，总结出一个工作面比较理想的人员配置如表2。

表2单工作面作业劳动组织表

工作项目

作业内容

人数

开挖

风镐手

6

矿用电钻手

挖掘机司机

自卸车司机

初期支护

型钢加工

钢筋网片加工

钢架安装

8

喷射混凝土

15

混凝土搅拌运输罐车司机

4

混凝土生产

混凝土搅拌机司机

装载机司机

机械修理工

测量及其他

技术员

测工

5

其他

队长

技术负责人

质检工程师

专职安全员

试验员

电工

修理工

空压机司机

调度

辅助人员

7主要机具设备

弧型导坑三台阶七步法掘进用配套机械多，施工时合理安排机械不但可以加快施工进度同时还可以节约施工成本。

根据机械工作能力和实际工作量，单个工作面主要机械配备如表3。

表3单个开挖面机械设备配备表

作业

机具设备名称

规格型号

单位

数量

备注

施工通风

轴流式通风机

SDF（c）-NO110

台

通风

施工照明

低压变压器

24v,10kw

掌子面及二衬施工平台

施工用电

发电机

250kw

备用

变压器

500kw

施工及生活用电

挖掘机

PC-300-6

东风（斯太尔）自卸车

15t

辆

出碴

空压机

LWJ-20/7-1

高压供风

风镐

10

矿用电钻

φ50

掘进打锚管、锚杆

工字钢弯曲机

GW1-200

钢筋弯曲机

GW

钢筋加工

钢筋切断调直机

GQ

等离子切割机

钢板切割

交流电焊机

BX1-500

钢架、网片加工及安装

台式钻床

24025

钢板加工

压浆机

锚杆注浆

混凝土湿喷机

TK-500

喷浆

量测及测量仪器

全站仪

莱卡402

方向控制

水准仪

莱卡N2

标高控制

塔尺

5m

个

精密水准仪

沉降观测

因瓦尺

收敛仪

JSS30A

量测

锚杆拉拔仪

BL—150B

锚杆拉拔

应力测试仪

套

应力测试

8质量控制

8.1易出现的质量问题

9.1.1大断面黄土隧道富水地段容易发生坍塌掉块，变形加速。

9.1.2开挖进尺不当，造成局部坍塌。

9.1.3开挖步距过大，闭环时间过长，钢架发生变形。

8.2保证措施

8.2.1施工中采用增设锁脚锚管、放大拱脚和墙脚、增加纵向连接导管和增强基底承载力等措施，有效防止了初期支护整体沉降。

同时应切实做好监控量测工作，及时进行数据分析，动态调整支护参数和预留变形量。

8.2.2严格施工技术交底制,对作业人员定期进行质量教育和考核,教育作业队人员严格按设计及规范要求施工,确保施工工程质量。

8.2.3上台阶开挖进尺为1榀型钢的间距，中台阶开挖进尺为2榀型钢的间距，下台阶开挖进尺为3榀型钢的间距。

8.2.4加强监控量测，及时反馈信息，依量测数据为依据，提高应变能力。

8.2.5钢架、锚喷网支护要紧跟开挖进行，以利于发挥围岩的自承能力，保证施工安全。

8.2.6钢架安装间距误差要求在±

10cm内，锚杆间距误差在±

15cm内，锚杆长度不小于设计长度的95%，钢筋网片搭接长度误差在±

5cm内，钢架安装垂直度误差在±

2°

内，型钢、网片、连接管之间焊接焊缝应饱满，不应有假焊漏焊现象。

8.2.7掌子面与仰拱之间距离不大于30m，仰拱与衬砌之间距离不大于30m。

8.2.8材料采购前对分供方进行评定，选择合格的分供方厂家购料。

所购材料必须附有说明书、合格证、技术检验证等质量证件，并满足工程要求。

8.2.9进入工地的主要材料严格按规定和设计要求把关，所有厂制材料须有出厂合格证和必要的检验、试验单。

对进场料、设备按技术质量标准、样品进行严格检验，并事先确定重点检验料。

8.2.10严格按配合比施工，控制好水灰比，控制和使用各种添加剂。

9安全措施

9.1主要安全风险分析

黄土隧道开挖要注重塌方、突水（泥、石）、大变形等安全风险的评估，提出相应的风险处理措施，编制施工应急预案。

9.2保证措施

9.2.1进洞人员必须戴安全帽，特殊工种应持证上岗。

9.2.2坚持安全交底制度和安全学习制度，提高全员安全意识。

9.2.3施工中应严格控制施工步距，保持掌子面到仰拱距离不超过30m，仰拱到二衬距离不超过30m。

9.2.4坚持每天测量黄土含水量，并根据含水量和量测数据确定初支加固措施。

9.2.5施工时应严格按照设计要求挖大拱脚并安装好锁脚锚管，严格控制钢架下沉。

9.2.6施工时应做好防水和引排水工作，防止钢架脚板被水软化，引起过大下沉。

9.2.7施工中发现不安全因素时，应暂停开挖，加强支护措施。

9.2.8施工中应做好监控量测工作，确立临界值，并根据量测结果指导施工。

如发现量测结果超出允许范围时应立即停止开挖，采取加强措施，确保围岩稳定和洞内施工安全。

9.2.9加强洞内电力、通风、排水管线路的管理，防止漏电、漏风伤人。

9.2.10加强机械保养维修，降低机械噪声和废气排放。

9.2.11做好洞内外文明施工，保证良好的施工环境。

10应用实例

10.1工程简介

郑西铁路客运专线秦东隧道深埋段采用就是三台阶七步法施工，初期支护采用喷锚支护，二次衬砌采用模筑混凝土施工。

10.2施工情况

秦东隧道设计DK333+520～DK338+620、DK338+670～DK338+690段共计5120m为Ⅳ级围岩，采用了弧形导坑三台阶七步法施工，2005年8月开工，2008年10月竣工。

上部掘进、中部掘进、下部掘进同时进行操作，每循环掘进上部0.8m，中部1.6m，下部1.6m；

掘进、安装型钢每循环需4～5小时，出渣需要2～3小时；

掘进1小时后出渣；

型钢安装完后立即喷混凝土，喷浆每循环喷上部0.8m，中部0.8m，下部单侧1.6m共需要2～3小时，每天施工在合理安排下可完成3个循环。

掘进时必须控制掘进预留台阶长度（掘进安全距离），上部核心土长3～5m（大于上台阶高度的1/2）较安全，核心土长度大于4m影响掘进速度，小于2.5m（小于上台阶高度的1/2）不安全；

中部和上部相差5～8m（中台阶宽度的1/3～1/2）较安全，同时中部左右两侧相差至少3m。

10.3工程结果评价

施工中通过对黄土隧道的研究，基本掌握了湿陷性大断面黄土隧道的变形规律、不同地质条件下的多种开挖工法、小断面辅助导坑进入大断面黄土正洞施工工序转换技术、黄土隧道两个相邻工作面贯通技术、大断面砂质黄土湿喷微纤维混凝土施工技术、黄土隧道软塑地段控制沉降及快速施工技术等六项黄土隧道施工的基本规律，并首创了根据隧道监控量测资料，合理控制各工序之间最合理的衔接距离的隧道“步长控制”隧道安全施工理论。

同时在黄土隧道变形规律基础理论研究获得重大突破，并使黄土隧道不同地质段的施工工法进入模块化管理，确保了黄土隧道施工的快速、安全，各项指标均符合设计和规范要求。

秦东大断面黄土隧道深埋段采用弧形导坑三台阶七步开挖法技术施工获得成功，保证了施工工期和质量，取得了较好的社会经济效益。

2009年被股份公司评为优质工程奖。

10.4施工效果图片

隧道开挖

隧道喷砼准备