三臺(tái)階七步開挖法在橫山隧道施工中的應(yīng)用

1、<p>　　三臺(tái)階七步開挖法在橫山隧道施工中的應(yīng)用</p><p>　　[摘 要]隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鐵路施工得到極大發(fā)展。隧道工程在工程中被廣泛應(yīng)用，為了能給今后隧道，特別是水平層狀圍巖隧道開挖技術(shù)快速發(fā)展奠定基礎(chǔ)，因此我們有必要在工程中探索出適合水平層軟弱圍巖開發(fā)方法。以橫山隧道開挖施工為背景，介紹隧道采用三臺(tái)階七步開發(fā)法施工技術(shù)，及與其他開發(fā)方法的差異。 </p><p>

2、　　[關(guān)鍵詞]隧道 三臺(tái)階七步開挖法 水平層圍巖 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）11-0229-02 </p><p><b>　　1、引言 </b></p><p>　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的提高，特長(zhǎng)鐵路隧道越來(lái)越多。通常這類隧道開挖跨度大，圍巖易失穩(wěn)，施工難度較大。

3、在今后的工程建設(shè)中這類軟弱圍巖在施工中出現(xiàn)的概率會(huì)明顯增大，然而一旦遇到這類軟弱圍巖若開挖不得當(dāng)必然造成巖體大變形，巖體坍塌以及更加嚴(yán)重的工程事故，給國(guó)家和人民財(cái)產(chǎn)造成損失。本文以橫山隧道為依托，對(duì)三臺(tái)階七步開發(fā)法進(jìn)行簡(jiǎn)要分析以及其他開挖方法的比較優(yōu)勢(shì)。 </p><p><b>　　2、工程概況 </b></p><p>　　橫山隧道位于陜西省橫山縣境內(nèi)，是全線范圍

4、的重點(diǎn)控制工程。隧道起迄里程為DK333+250～DK344+718，全長(zhǎng)11468m；隧道設(shè)計(jì)為雙線隧道。隧道最大埋深為283.68m。圍巖底層為水平層狀頁(yè)巖夾砂巖，節(jié)理發(fā)育。施工最大的特點(diǎn)是隧道開挖成拱困難，爆破后拱部發(fā)生坍塌掉塊，嚴(yán)重時(shí)形成門型，對(duì)此圍巖特性，選擇合理的開挖工藝及施工組織迫在眉睫。Ⅳ級(jí)圍巖設(shè)計(jì)主要支護(hù)參數(shù)為：初期支護(hù)混凝土為濕噴C25混凝土，厚度30cm；直徑25mm的中空錨桿，長(zhǎng)度4m、間距1m；直徑8mm鋼筋網(wǎng)

5、，間距20cm；格柵鋼架，間距60cm。 </p><p>　　3、三臺(tái)階七部開挖法基本定義 </p><p>　　3.1 三臺(tái)階七部開挖法分類 </p><p>　　三臺(tái)階七部開挖法根據(jù)圍巖狀況可以分為三臺(tái)階預(yù)留核心土法、三臺(tái)階上導(dǎo)坑預(yù)留核心土法和三臺(tái)階不留核心土三種方法。 </p><p>　　3.2 三臺(tái)階七部開挖法定義 </p&

6、gt;<p>　　鐵路大斷面隧道三臺(tái)階七步開挖法是以弧形導(dǎo)坑開挖留核心土為基本模式，分為上、中、下三個(gè)臺(tái)階七個(gè)工作面，各部位的開挖與支護(hù)延隧道縱向錯(cuò)開，平行推進(jìn)的隧道施工方法。 </p><p>　　3.3 三臺(tái)階七部開挖反適用范圍 </p><p>　　三臺(tái)階七步開發(fā)法適用于開挖斷面為100-180的平方米，具備一定自穩(wěn)條件的Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖地段隧道的施工。主要表現(xiàn)包括：黃土、

7、強(qiáng)風(fēng)化巖層，不適用于圍巖地質(zhì)為流塑狀態(tài)、洞口淺埋填壓段。 </p><p>　　4 三臺(tái)階七步開發(fā)法技術(shù)特點(diǎn)： </p><p>　　4.1、施工空間大，方便機(jī)械化施工，可以多作業(yè)面平行作業(yè)，工效較高。 </p><p>　　4.2、在地質(zhì)條件發(fā)生變化時(shí)，便于靈活、及時(shí)的轉(zhuǎn)換施工工序，調(diào)整施工方法。 </p><p>　　4.3、適用多種跨度

8、和斷面形式，初期支護(hù)工作操作便捷。 </p><p>　　4.4、在臺(tái)階法開發(fā)的基礎(chǔ)上預(yù)留核心土，左右錯(cuò)開開挖，利于開挖工作面穩(wěn)定。 </p><p>　　4.5、當(dāng)圍巖變性較大或突變時(shí)，在保證安全和滿足凈空要求的前提下，可盡快調(diào)整閉合時(shí)間。 </p><p>　　5.三臺(tái)階七步開挖法施工工藝 </p><p>　　5.1 三臺(tái)階七步開挖法施

9、工工序 </p><p>　　第1步，上部弧形導(dǎo)坑開挖：在拱部超前支護(hù)后進(jìn)行，環(huán)向開挖上部弧形導(dǎo)坑，預(yù)留核心土，核心土長(zhǎng)度宜為3～5米，寬度宜為隧道開挖寬度的1/3～1/2。開挖循環(huán)進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，最大不得超過1.5米，開挖后立即初噴3～5cm砼。上臺(tái)階開挖失跨比應(yīng)大于0.3，開挖后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護(hù)，架設(shè)鋼架，在鋼架拱腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角30°搭設(shè)鎖

10、腳錨桿，拱腳錨桿和鋼架牢固焊接，復(fù)噴砼至設(shè)計(jì)厚度。 </p><p>　　第2、3步，左右側(cè)中臺(tái)階開挖：開挖進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，最大不得超過1.5m，開挖高度一般為3～3.5m，左右側(cè)臺(tái)階錯(cuò)開2～3m，開挖后立即初噴3～5cm砼，及時(shí)進(jìn)行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護(hù)，接長(zhǎng)鋼架，在鋼架拱腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角30°搭設(shè)鎖腳錨桿，拱腳錨桿和鋼架牢固焊接，復(fù)噴砼至設(shè)計(jì)厚度。 <

11、/p><p>　　第4、5步，左右側(cè)下臺(tái)階開挖：開挖進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，最大不得超過1.5m，開挖高度一般為3～3.5m，左右側(cè)臺(tái)階錯(cuò)開2～3m，開挖后立即初噴3～5cm砼，及時(shí)進(jìn)行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護(hù)，接長(zhǎng)鋼架，在鋼架拱腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角30°搭設(shè)鎖腳錨桿，拱腳錨桿和鋼架牢固焊接，復(fù)噴砼至設(shè)計(jì)厚度。 </p><p>　　第6步，上中下臺(tái)階預(yù)留

12、核心土：各臺(tái)階開挖分別開挖后及時(shí)施作仰拱初期支護(hù)，完成兩個(gè)隧道開挖、支護(hù)循環(huán)后，及時(shí)施作仰拱，仰拱分段長(zhǎng)度宜為4～6m。 </p><p>　　第7步，隧底開挖：每循環(huán)開挖進(jìn)尺長(zhǎng)度宜為2～3m開挖后及時(shí)施作仰拱初期支護(hù)，完成兩個(gè)隧底開挖、支護(hù)循環(huán)后，及時(shí)施作仰拱，仰拱分段長(zhǎng)度宜為4～6m。 </p><p>　　5.2 三臺(tái)階七部開挖法工序圖2 </p><p>　

13、　6.三臺(tái)階七部開挖法施工控制要點(diǎn) </p><p>　　6.1三臺(tái)階七步開挖法施工應(yīng)做好工序銜接。工序安排應(yīng)緊湊，盡量減少圍巖暴露時(shí)間，避免因長(zhǎng)時(shí)間暴露引起圍巖失穩(wěn)。 </p><p>　　6.2在滿足作業(yè)空間和臺(tái)階穩(wěn)定的前提下，應(yīng)盡量縮短臺(tái)階長(zhǎng)度，核心土長(zhǎng)度應(yīng)控制在3―5 m，寬度宜為隧道開挖寬度的l/3～l/2。 </p><p>　　6.3三臺(tái)階七步開挖法施

14、工應(yīng)嚴(yán)格控制開挖長(zhǎng)度，根據(jù)圍巖地質(zhì)情況，合理確定循環(huán)進(jìn)尺，每次開挖長(zhǎng)度不得超過1.5 m；開挖后立即初噴混凝土，以減少圍巖暴露時(shí)間。 </p><p>　　6.4嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施做超前支護(hù)，控制好超前支護(hù)外插角，嚴(yán)格按注漿工藝加固地層，保證隧道開挖在超前支護(hù)的保護(hù)下施工。 </p><p>　　6.5隧道周邊部位需要爆破時(shí)，必須采用弱爆破，不得超挖。施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制裝藥量，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)

15、。 </p><p>　　6.6中、下臺(tái)階左、右側(cè)開挖應(yīng)錯(cuò)開，嚴(yán)禁對(duì)開，左右側(cè)錯(cuò)開距離宜為2～3 m。 </p><p>　　6.7施工過程中可采用增加拱（墻）腳鎖腳錨桿（管）、增設(shè)鋼架拱（墻）腳部位縱向連接筋、擴(kuò)大拱（墻）腳初期支護(hù)基礎(chǔ)及增設(shè)拱（墻）腳槽鋼墊板等增強(qiáng)拱（墻）腳承載力等措施控制變形。 </p><p><b>　　7.勞力機(jī)具組織 <

16、/b></p><p>　　在勞力的選擇上，優(yōu)先選用經(jīng)過培訓(xùn)、技術(shù)熟練的工人，特殊工種需持證上崗。施工機(jī)具培訓(xùn)污染低、能耗小、效率高的機(jī)具。具體情況見下表1。 </p><p>　?、艏?jí)圍巖開挖和初期支護(hù)機(jī)械、人員及循環(huán)時(shí)間統(tǒng)計(jì)表1 </p><p><b>　　8.實(shí)施效果 </b></p><p>　　兩種工法

17、開挖初支工序主要指標(biāo)對(duì)比分析表2 </p><p>　　橫山隧道里程段原定為三臺(tái)階開挖工藝，但進(jìn)度滯后，超挖嚴(yán)重。經(jīng)參建各方共同研究，改為三臺(tái)階七部開挖法施工，支護(hù)參數(shù)維持原設(shè)計(jì)不變，月進(jìn)尺平均在120m左右，超過了原設(shè)計(jì)開挖工藝月進(jìn)尺80米的水平。安全，質(zhì)量情況良好，工序緊湊、循環(huán)順暢。兩種開挖方法指標(biāo)分析顯示，開挖初支兩個(gè)工序綜合效益三臺(tái)階七部開挖法比傳統(tǒng)三臺(tái)階開挖法高32%，經(jīng)濟(jì)效益明顯。 </p&g

18、t;<p><b>　　9.結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　三臺(tái)階七部開挖法是弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土開挖法和臺(tái)階開挖法的綜合與發(fā)展，是在對(duì)新奧法的認(rèn)知和探索過程中，為解決軟弱圍巖的穩(wěn)定與工期矛盾開發(fā)出的一種新的施工方法，三臺(tái)階七部開挖法施工，遵循“先預(yù)報(bào)、管超前、后開挖、強(qiáng)支護(hù)、弱爆破、小分塊、短臺(tái)階、多循環(huán)、快封閉、勤量測(cè)”的施工原則，自上而下步步為營(yíng)，隨挖隨撐，及時(shí)做好初

19、期支護(hù)，快速封閉成環(huán)，待初支變形穩(wěn)定后，施行施工防排水和二襯。其工法安全、可靠，工序緊湊、橫向平行作業(yè)、縱向流水作業(yè)、操作性強(qiáng)，施工機(jī)械化程度高、進(jìn)度快、工效高、質(zhì)量有保障、經(jīng)濟(jì)可行，已經(jīng)成為大斷面軟弱圍巖施工的成熟方法。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 鐵路大斷面隧道三臺(tái)階七部開挖法施工作業(yè)指南經(jīng)規(guī)標(biāo)準(zhǔn)[2007]119