隧道软弱围岩三台阶七步开挖施工工法浅析

来源:中华铁道网

  摘要:本文主要在台阶开挖法的基础上,通过实践总结,介绍大断面软弱围岩三台阶七步开挖施工工法的内容,用以指导现场施工。

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  关键词:大瑶山1#隧道、三台阶七步开挖

  乐昌至广州高速公路大瑶山1#隧道为分离式双洞单向行驶隧道,单洞长4220m,隧道穿过保护区的核心区,按双向六车道高速公路标准建设,主线设计速度100Km/h。通过对其开挖工法不断的总结和优化,加快了施工进度.提高了经济效益。

  一、概述

  三台阶七步开挖法施工是指在隧道开挖过程中分七个开挖面,前后七个不同的位置相互错开同时开挖,然后分部同时支护,形成支护整体,缩短作业循环时间,逐步向纵深推进的作业方法。

  二、适用范围

  三台阶七步开挖法适用于开挖断面为100~180m2,具备一定自稳条件的Ⅳ.V级围岩地段隧道的施工。在断层带.破碎带及富水地层中,采取大管棚.迈式注浆锚杆和小导管预注浆固结.止水等技术措施后亦可适用。

  采用三台阶七步开挖法,应遵循“先预报.管超前.严注浆.短进尺.强支护.快封闭.勤量测”的施工原则,尽量缩短台阶长度,确保初期支护尽快闭合成环,仰拱和衬砌及时跟进,及时形成稳定的支护体系。

  三、工艺原理

  三台阶七步开挖法是采用3层短台阶,分步平行流水作业。采用预留核心土,及时闭合仰拱构成稳固的初期支护体系,保护围岩的天然承载力,有效抑制围岩塑性变形。经监控量测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。

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  四、开挖法技术特点

  1.施工空间大,机械化程度高(复杂地质情况下可投入较多的劳动力),可多作业面平行作业,工效高,经济效益好。部分软岩地段可以采用挖掘机直接开挖,减少对围岩的扰动;爆破施工可以分成多个作业面进行,采用微震爆破技术,将集中爆破化为分散爆破,既减少了对围岩的扰动,又充分利用了时间空间,还增加了爆破临空面,降低了炸药消耗。

  2.在地质结构复杂多变.软硬围岩变化频繁的隧道施工中,便于灵活.及时地调整施工方法,进度稳定,工期保障性强。

  3.能适应不同跨度和多种断面形式,初期支护工序简单。

  4.在台阶法开挖的基础上,预留核心土,左右错台开挖,利于掌子面稳

  5.这种开挖作业法吸收了上下导坑法,侧壁导坑法,台阶法甚至全断面开挖法的内在特点,是集各法之精髓的新型施工方法。

  6.混凝土仰拱超前施作,便于初期支护及早闭合成环承载,且改善了洞内作业.运输环境。

  7.三台阶七步开挖法满足了新奥法施工对围岩加强控制的要求。

  五、开挖法施工步骤(预留核心土)

  1.第1步,上导坑开挖:在拱部超前支护后进行,开挖后先初喷4~6cm厚的喷射混凝土,施作拱部系统中空注浆锚杆,川页岩面安装第一层钢筋网片。然后按设计间距架立钢支撑,每侧钢架拱脚按设计要求打设锁脚小导管,与钢支撑焊接牢固并注浆,安装第二层钢筋网片,最后复喷混凝土到设计厚度。总结大全http://www.lw54.com/html/zongjie/

  2.第2,3步,左.右侧中台阶开挖:在承载拱的支护下,交错开挖左右中台阶边墙,开挖高度一般为3~3.5m,开挖进尺应根据初期支护钢架设置间距确定,及时施作初期支护,保持左右错开2~3m。

  3.第4,5步,左.右侧下台阶开挖:开挖高度一般为3~3.5m,左.右侧台阶错开2~3m,并及时施作初期支护。

  4.第6步,上.中.下台阶开挖核心土:各台阶分别开挖预留的核心土,开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。

  5.第7步,隧底开挖:每循环开挖长度宜为4~6m,开挖后及时施作仰拱初期支护,浇筑仰拱和填充混凝土。

  六、注意事项

  1.为把隧道开挖的影响限制在最小范围内,防止围岩的松弛,在断层带.破碎带.浅埋带等自稳性较差地层和富水地层中,按设计施作大管棚.小导管预注浆,其余地段,在拱部按设计参数施作下一循环超前支护。并把该支护尾端焊在钢架上。

  2.分部平行开挖,开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定,最大不得超过2棍拱架,平行施作初期支护,硅仰拱紧跟下台阶及时闭合构成稳固的初期支护体系。

  3.开挖轮廓线的下限半径为:设计半径+预留量+二次衬砌模板变形加大量5cm。开挖轮廓线的上限半径为:开挖下限半径+监控量测动态管理的预留沉降量。

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  4.在满足作业空间和台阶稳定的前提下,尽量缩短台阶长度,核心土长度3~5m,宽度不小于隧道跨度的1/30

  5.为增强钢架的整体稳定性,应将钢架与纵向连接筋和锁脚锚杆焊接牢固。钢架连接板要密贴,拱脚部位易发生塑性剪切破坏,故该部位接头除栓接外,还应四面帮焊,确保接头的刚度和强度。

  5.喷射混凝土前应先吹净岩面,喷射时分段按自下而上的顺序进行喷射,喷头运行轨迹应呈螺旋均匀缓慢移动,避免初期支护与围岩之间出现空洞,喷射工作结束后,养护时间不小于七天。

  7.施工过程中要做好监控量测工作,根据量测信息确定二次衬砌施作时间,二次衬砌施工时与仰拱连为一体支护成环。

  8.用三台阶七步开挖法进行隧道掘进时,应根据现场地质的具体情况进行改变,当岩层较好,可不预留核心土,采用简易开挖台架进行钻爆开挖。台阶总长度宜控制在1~1.5倍的洞径。

  七、总结

  三台阶七步开挖法适用于具备一定自稳条件的Ⅳ.V级围岩地段隧道施工,具有可多作业面平行作业.工效高..工法控制灵活等特点,能有效提高开挖施工进度和节约施工成本。