隧道三台阶核心土法施工作业指导书.doc
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三台阶预留核心土开挖
施工作业指导书
1适用范围
适用于新建铁路西安至宝鸡客运专线小村隧道中三台阶七步Ⅳ级围岩
开挖段的施工。
2设计概况及编制依据
2.1设计概况
2.1.1工程概况
小村隧道，位于陕西省宝鸡市陈仓区，渭河南岸三级阶地，属秦岭山前黄土塬区；从310国道小村附近山坡进洞，下穿唐家塬，从马尾河右侧山坡出洞，隧道起讫里程DK627+747～DK628+650，全长903m，其中明挖52m,IV级围岩300m，V级围岩551m。
最小埋深为16.0m最大埋深为46.0m，为双线黄土浅埋隧道；隧道位于R-8000m圆曲线上，洞内纵坡为11‰和3‰的人字坡。
隧道主体结构采用曲墙带仰拱复合式衬砌，衬砌采用C35钢筋混凝土结构。
隧道初期支护由钢拱架，钢筋网、锚杆和喷射混凝土组成。
隧道进口采用台阶式洞门，设置有20m明洞，洞口段基础采用φ125cm钻孔桩加固地层，并设置钢筋混凝土承台。
隧道出口采用斜切式洞门，设置有32m缓冲结构。
洞口边仰坡采用拱形骨架护坡，拱形骨架的上缘设排水槽，在拱形骨架内植草绿化。
2.1.2工程地质
隧道通过地层为第四系上更新统风积黏质黄土及黏质黄土（古土壤），下部为第四系中更新统风积黏质黄土夹黏质黄土（古土壤），底部为中更新统冲积砂砂ⅹ
及圆砾土等。
无断裂构造。
2.1.3水文地质
隧道通过地段内地表水及地下水均不发育。
2.1.4方案设计
1按新奥法原理组织施工，并要根据不同围岩级别及周边环境选择相应工法，洞内Ⅳ级围岩地段三台阶预留核心土法开挖（俗称三台阶七步开挖法），Ⅴ级围岩地段双侧壁导洞法开挖，个别稳定性较差地段铺设临时仰拱以策施工安全。
2三台阶预留核心土开挖采用超前小导管预支护，将隧道断面分为上中下三个台阶分步开挖，仰拱紧跟下台阶并及时闭合成环。
开挖主要采用人工配合挖机进行，自卸车出土，初支混凝土采用湿喷工艺。
防水主要采取防水卷材与土工布，且采用多功能台架进行防水板挂铺，爬焊机双缝焊接。
二衬混凝土采用自制全液压衬砌台车浇筑，混凝土设自动计量拌和站集中供应，，混凝土输送车运输和泵送入模。
3黄土隧道施工严格按照“管超前、严控水、强支护、短进尺、早封闭、勤量测”的原则组织施工，应特别注意地表冲沟、陷穴对隧道的影响，要加强调查和处理。
4监控量测纳入施工工序，根据监控量测结果调整支护参数，保证施工安全。
5隧道施工前，对地表进行详细调查，对隧道有影响的窑洞、地表冲沟、陷穴、裂缝等采取三七灰土回填，防止地表水下渗。
表2.1小村隧道开挖施工方法表
里程
长度（m）
开挖方法
DK627+747-DK627+767
20
明洞开挖
DK627+767-DK628+030
263
Ⅴ级围岩，双侧壁导洞法
DK628+030-DK628+330
300
Ⅳ级围岩，三台阶预留核心土法
DK628+330-DK628+618
288
Ⅴ级围岩，双侧壁导洞法
DK628+618-DK628+650
32
缓冲结构
2.2编制依据
2.2.1《高速铁路隧道工程施工技术指南》铁建设[2010]241号
2.2.2《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10753-2010）
2.2.3《小村隧道设计图》（西宝客专施遂1）
2.2.4《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304-2009）
3验收标准
3.1动洞
身开挖前必须进行超前地质预报。
3.2应根据监控量测数据及最终位移的预测，判定隧道围岩及初期支护的稳定状态，并动态调整开挖是时
围岩预留变形量。
3.3洞身开挖应减少对围岩的扰动，并应严格控制超挖。
3.4开挖步距应严格控制：
3.4.1上台阶每循环开挖支护进尺V级围岩不应大于1榀钢架间距，IV级围岩不得大于2榀钢架间距。
3.4.2边墙每循环开挖支护进尺不得大于2榀钢架间距。
3.4.3仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆，每循环开挖进尺不得大于3m。
3.4.4隧道开挖后初期支护应及时施作并封闭成环，IV、V级围岩封闭位置距离掌子面不得大于35m。
3.5隧道必须在每一次开挖后及时观察、描述开挖面底层的层理、节理、裂隙结构状况、岩体的软硬程度等，核对设计地质情况，判断围岩稳定性。
3.6隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求。
3.7隧道开挖净空必须符合设计要求。
拱脚和墙脚以上1m内断面严禁欠挖。
3.8隧底开挖轮廓和底部高程应符合设计要求。
3.9边墙基础及隧道底地质情况应满足设计要求，基底无积水、浮渣。
4作业准备
4.1施工调查
施工调查前应查阅设计文件和资料，制定调查提纲。
施工调查内容应包括工程概况、施工条件、地形地质及其他与工程相关内容。
调查结束后应编写施工调查报告。
4.2技术准备
4.2.1岗前培训组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。
对参加施工人员进行上岗前技术培训，考核合格后持证上岗。
对施工及操作人员进行岗前培训。
4.2.2技术交底施工前必须进行技术交底，实行三级交底制度。
4.2.3制定应急预案针对突发状况及紧急情况下的应急预案。
4.2.4监控量测结果分析对已开挖段落进行监控量测数据结果分析，消除可能产生的不利因素。
利用分析结果指导施工。
4.2.5对开挖段面进行检查和复核（中线、高程、断面尺寸、净空等）
4.3开工之后首先修筑临时施工便道，架设施工供电线路，铺设供水管道，砌筑洞顶截水沟，开挖洞口段土方，洞口场地进行平整。
4.4针对隧道大断面、分部开挖的特点，施工机械配置应满足正常施工要求。
备齐发电机、移动栈桥、防水板台车、二衬台车、喷锚机、自卸车，挖掘机、装载机等设施。
4.5对工程上的材料（砂石料、钢材，水泥，速凝剂等原材料）抽样检测，报监理验收，并确定喷混凝土的配合比。
4.6做好开挖前平面控制网复测，根据本工程隧道设计图，精确计算结构相关尺寸和标高，编制隧道标高表。
4.7超前地质预报及成果分析
采用超前地质预测预报系统，对前方围岩进行超前探测，分析围岩的各种性能指标，确定合理的施工方案。
4.8布置监控量测点及测量放样。
4.9监控量测及成果分析。
4.10机具及设备验收。
4.11超前支护验收。
4.12初期支护型钢钢架、锚杆、钢筋网片等支护材料、机具的检查验收。
5技术要求
5.1施工中根据设计文件预留变形量，并根据监控量测结果及时调整。
5.2施工采用机械开挖，墙脚、拱脚等隅角处预留60～70cm采用人工开挖修边。
5.3开挖循环进尺上台阶每循环开挖支护进尺V级围岩不应大于1榀钢架间距，IV级围岩不得大于2榀钢架间距。
边墙每循环开挖支护进尺不得大于2榀钢架间距。
仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆，每循环开挖进尺不得大于3m。
5.4施工中如发现变形异常等不安全因素时，应暂停开挖，加强支护，调整施工方案。
5.5开挖各工序步距应严格控制，长度宜为5m左右。
开挖工作面距离仰拱不应大于30m，仰拱距离拱墙衬砌不宜大于30m。
5.6隧道开挖的允许超挖值应符合表5.6要求。
表5.6隧道允许超挖值（cm）
围岩级别
开挖部位
Ⅰ
Ⅱ～Ⅳ
Ⅴ、Ⅵ
拱部
平均线形超挖
10
15
10
最大超挖
20
25
15
边墙平均线形超挖
10
10
10
仰拱、隧底
平均线形超挖
10
最大超挖
25
6施工程序与工艺流程
6.1施工工序
三台阶预留核心土法开挖以机械为主，人工辅助修边。
见图6.1、图6.2。
图6.1三台阶预留核心土开挖法开挖工序示意图
图6.2三台阶预留核心土法施工工艺示意图
6.1.1上台阶施工
1在拱部140°范围打设φ42超前小导管，再利用挖掘机开挖，人工修整至设计轮廓线，开挖高度为3.8m,中间预留核心土，台阶长度控制在3—5m，核心土距拱顶1．5—2．0m，核心土两侧距开挖面约2.4m。
根据地质情况每循环开挖进尺为1～2榀钢架距离（0.6～1.2m）。
2开挖完后初喷4cm厚混凝土，掌子面有必要时，喷5cm混凝土封闭作业面。
3初喷后打设系统锚杆和挂设钢筋网片，系统锚杆为φ22药包锚杆，间距1m×1m梅花形布置；钢筋网用φ8钢筋，网格间距为20cm×20cm；
4然后架设型钢钢架，上台阶分3节安装，环向为钢板螺栓连接，纵向为φ42钢管连接，环向间距1m，超前小导管尾端焊接在钢架上；钢架安装完毕后立即施做锁脚锚管，与钢架之间采用U型钢筋连接；
5最后复喷C25混凝土至设计厚度，完成上台阶施工，形成承载拱。
6.1.2中台阶边墙施工
1待上台阶超前中台阶3—5m后，交错开挖中台阶两侧边墙，即图中所示2、3部，每次开挖控制在2榀，使左右两侧暴露的初期支护不同时处于悬空状态。
中台阶的高度也是控制在3.8m左右，机械开挖，人工用风镐进行修整；
2待中台阶修边结束后及时初喷4cm厚混凝土；初喷后及时打设系统锚杆、铺设钢筋网、架设钢架，在钢架墙腰以上50cm处，紧贴钢架两侧按斜向下倾角30°打设锁脚锚管，锁脚锚管与钢架采用U形钢筋牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。
中台阶长度控制在3-4m。
6.1.3下台阶两侧边墙开挖支护。
施工方法参照中台阶边墙开挖支护。
6.1.4开挖中部预留核心土。
6.1.5仰拱施工
1仰拱应根据情况及时施作，与掌子面的距离尽量控制在30m。
仰拱分两次开挖，每次开挖长度为3m，紧跟施做仰拱初期支护，循环上步，及时浇筑6m长仰拱混凝土，为减少仰拱填充混凝土施工缝，仰拱衬砌和填充混凝土分次整体浇筑，长度控制在一幅栈桥长度范围内。
2为了解决开挖、出碴、进料运输与仰拱施工之间的干扰问题，保证仰拱施工质量，加快施工进度，在施工过程中在已开挖仰拱上铺设栈桥，开挖、出碴运输车辆在栈桥上行驶，栈桥下进行仰拱以及仰拱填充施工。
6.1.6二衬施工
二衬时间根据围岩监控数据确定，应在初期支护变形稳定后进行。
6.2工艺流程
6.2.1三台阶预留核心土开挖法施工工艺流程示意图
6.2.2三台阶预留核心土开挖法施工工序图
超前地质预报
测量放样
超前支护
上部弧形导坑开挖，施做初期支护
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