雙側(cè)壁施工轉(zhuǎn)三臺階施工方案

廣東省潮惠高速公路TJ-07合同段（K91+200~K102+000）銀山隧道進口雙側(cè)壁轉(zhuǎn)三臺階預(yù)留核心土法施工方案中鐵二十局建設(shè)工程集團公司潮惠高速公路TJ-07合同段項目經(jīng)理部二○一三年十二月二十三日銀山隧道進口雙側(cè)壁轉(zhuǎn)三臺階預(yù)留核心土法施工方案銀山隧道設(shè)計為時速100Km的分離式六車道高速公路隧道。隧道起訖樁號左線ZK98+062～ZK98+655，長593m；右線K98+045～K98+575，長530m。銀山隧道進口在沖溝中，采用端墻式洞門。銀山隧道進口右洞明暗分界里程為K98+053。原設(shè)計K98+053～K98+170段為雙側(cè)壁施工法，現(xiàn)已按雙側(cè)壁施工至K98+110掌子面，掌子面地質(zhì)基本為灰白色的中風(fēng)化花崗巖，局部有強風(fēng)化花崗巖，地下水以基巖裂隙水為主，巖體自穩(wěn)性好。銀山隧道進口右洞現(xiàn)已進57m，根據(jù)現(xiàn)場實際揭示的地質(zhì)狀況及洞監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)分析，為確保施工進度，將銀山隧道進口K98+110～K98+170段雙側(cè)壁開挖辦法變更為三臺階七步開挖法施工。三臺階七步開挖法含有下列技術(shù)特點：(1)施工空間大，能夠引人大型施工機械多作業(yè)面平行施工，工效高；部分軟巖地段能夠采用挖掘機直接開挖下半斷面，減小了對圍巖擾動。(2)在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多變、軟硬圍巖相間的隧道施工中，便于靈活及時地調(diào)節(jié)施工辦法進度穩(wěn)定，工期保障性強。(3)能適應(yīng)不同跨度和多個斷面形式，沒有需拆除的臨時施工支護，節(jié)省投資。(4)爆破施工能夠分成多個作業(yè)面進行，將集中爆破化為分散爆破，既減少了對圍巖的擾動，又充足運用了時間空問，還增加了爆破臨空面，減少了炸藥消耗。(5)混凝土仰拱超前施作，便于早期支護及早閉合成環(huán)，且變化了洞內(nèi)作業(yè)、運輸環(huán)境。(6)全斷面一次施作防水層和澆筑混凝土襯砌，確保了混凝土襯砌施工質(zhì)量，運行病害少。(7)無需增加特殊設(shè)備，投入少，操作性強，易推廣。三臺階七步開挖法合用于本隧道K98+110掌子面圍巖狀況。該工法的突出優(yōu)點是側(cè)墻早期支護能夠盡早落底，同時兩側(cè)開挖較早，對控制變形有利，也有助于地下水的聚集，同時預(yù)留了大塊的核心土，有助于掌子面圍巖的穩(wěn)定性。一、現(xiàn)場各部施工里程(詳見雙側(cè)壁施工步序圖)1、左側(cè)導(dǎo)洞上半斷面①部開挖至K98+110斷面，左側(cè)導(dǎo)洞下半斷面②部開挖至K98+105斷面，右側(cè)導(dǎo)洞上半斷面③部開挖至K98+103.5斷面，右側(cè)導(dǎo)洞下半斷面④開挖至K98+095斷面，主洞上臺階⑤部開挖至K98+100.5斷面，主洞中臺階⑥部開挖至K98+100.5斷面，主洞下臺階⑦部開挖至K98+095斷面。2、圍巖狀況各掌子面圍巖呈深灰色和灰白色的中風(fēng)化花崗巖，局部有強風(fēng)化花崗巖，地下水以基巖裂隙水為主，巖體自穩(wěn)能力強。3、監(jiān)控量測地表沉降：最大值為(K98+058斷面，累計沉降34mm；拱頂下沉：最大值為K98+058斷面，累計沉降22mm；圍巖收斂：K98+088斷面最大值為，累計收斂10.16mm；4、地質(zhì)超前預(yù)報設(shè)計地質(zhì)超前預(yù)報采用地質(zhì)分析、地質(zhì)雷達探測，根K98+105～K98+125段地質(zhì)超前預(yù)報提示的地質(zhì)狀況巖體重要為中風(fēng)化花崗巖，局部有強風(fēng)化花崗巖，地下水以基巖裂隙水為主，圍巖比較穩(wěn)定。二、雙側(cè)壁轉(zhuǎn)三臺階預(yù)留核心土法施工方案1、施工辦法首先停止雙側(cè)壁左側(cè)導(dǎo)洞上半斷面①部和左側(cè)導(dǎo)洞下半斷面②部的開挖，進行右側(cè)導(dǎo)洞上半斷面③部的開挖，當(dāng)挖至左側(cè)導(dǎo)洞上半斷面①部時停止施工，再進行主洞上臺階⑤部的開挖，當(dāng)挖至左側(cè)導(dǎo)洞上半斷面①部時按三臺階預(yù)留核心土流程開挖上臺階⑴部，當(dāng)⑴部進尺3米后，按三臺階預(yù)留核心土流程開挖(詳見三臺階預(yù)留核心土施工步序圖)。2、施工注意事項⑴在未進入三臺階預(yù)留核心土法前，支護全部按照雙側(cè)壁導(dǎo)坑開挖法支護參數(shù)實施，進入三臺階預(yù)留核心土法后支護則按三臺階預(yù)留核心土法支護參數(shù)施工。⑵雙側(cè)壁導(dǎo)坑開挖法每步臺階距離保持5m左右，三臺階預(yù)留核心土法每步臺階距離為3～5m左右。⑶在施工過程中加強監(jiān)控量測，根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)決定與否采用臨時橫撐及臨時豎撐，并在施工前準(zhǔn)備好應(yīng)急的豎撐材料。⑷工法轉(zhuǎn)換期間，雙側(cè)壁導(dǎo)坑開挖和三臺階預(yù)留核心土法施工中，每次進尺不超出2榀鋼拱架。⑸在開挖過程中，加強地質(zhì)超前預(yù)報，及時掌握掌子面前方地質(zhì)狀況。⑹盡早拆除雙側(cè)壁導(dǎo)坑開挖法的臨時鋼拱架，及時施作仰拱及二襯。3、三臺階預(yù)留核心土法施工工藝3.1三臺階七步法開挖辦法(見圖1)(1)運用上一循環(huán)架立的鋼架施作隧道超前支護→弱爆破或人工開挖①部，同時，每循環(huán)進尺，掌子面噴5cm厚混凝土封閉分部施作①部導(dǎo)坑周邊的早期支護，即初噴4Cm厚混凝土，架立鋼架→鎖腳錨桿，鉆設(shè)系統(tǒng)錨桿→復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度。(2)在滯后于①部一段距離后(3-5m)，弱爆破左右交錯開挖②、③部→噴5Cm厚混凝土封閉掌子面→導(dǎo)坑周邊部分初噴4cm厚混凝土，施作鋼架鎖腳錨桿，鉆設(shè)系統(tǒng)錨桿→復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度。(3)在滯后于③部一段距離后，弱爆破左右交錯開挖④、⑤部→導(dǎo)坑周邊部分初噴4Cm厚混凝土，施作鋼架→鉆設(shè)系統(tǒng)錨桿→復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度。(4)分臺階開挖⑥部。(5)開挖⑦部→隧底周邊部分初噴4cm厚混凝土，施作鋼架→復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度。(6)灌筑⑦部仰拱及隧底填充(仰拱及隧底填充應(yīng)分次施作)。(7)根據(jù)監(jiān)控量測成果分析，待早期支護收斂后，運用襯砌模板臺車一次性澆筑拱部襯砌(拱墻襯砌一次施作)。3.2三臺階七步法開挖法施工工藝流程采用三臺階七步作業(yè)法開挖施工，其工藝流程如圖2所示。3.3施工技術(shù)(1)洞身開挖采用自上而下分三臺階、七環(huán)節(jié)，每開挖一步均應(yīng)及時施作錨噴支護、安設(shè)鋼架。上臺階分部開挖時，分部施作早期支護。上臺階開挖完畢后，滯后3m距離開始第二臺階左、右部開挖及支護，形成左、右兩側(cè)開挖及支護互相交叉的情形；同樣辦法開挖第三臺階。(2)各部開挖時，周邊輪廓盡量保持圓順，減小應(yīng)力集中。(3)各部的底部高程與鋼架接頭處一致。(4)后一側(cè)部位開挖后全斷面及時封閉。(5)同臺階左、右部縱向間距，適宜拉開3m～5m距離。(6)仰拱開挖后，及時施工早期支護封閉，灌筑仰拱及隧底填充(仰拱及隧底填充足次施作)。(7)灌筑二次襯砌時，根據(jù)圍巖監(jiān)控量測成果，待早期支護收斂后，采用襯砌臺車一次性澆筑(拱墻襯砌一次施作)。3.4早期支護施工早期支護是由錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼架和噴混凝土構(gòu)成的一種聯(lián)合受力構(gòu)造。為保護圍巖的天然承載力，早期支護要盡快施作。(1)初噴混凝土封閉巖面用高壓風(fēng)自上而下吹凈巖面，埋設(shè)控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志釘，如工作面有滴水或淋水，提前做好鉆孔埋管的引排水工作。噴射作業(yè)先從拱腳或墻腳向上堆噴，以避免上部噴射回彈料虛掩拱腳(墻腳)而使其不密實，以致強度不夠，造成失穩(wěn)。先將低洼部分找平，然后噴射該部分，并使其平順連接。噴射操作應(yīng)沿水平方向以螺旋形劃圈移動，并使噴頭盡量保持與受噴面垂直，噴嘴口至受噴面距以0.6～1.0m為宜。噴射混凝土表面應(yīng)大面平整并呈濕潤光澤、無干斑或滑移流淌現(xiàn)象。(2)施作構(gòu)造錨桿，掛設(shè)雙層φ8鋼筋網(wǎng)，錨桿為Φ25中空注漿錨桿，長度為4.0m/根，間距0.5m×1.0m，梅花形布置，徑向施作。各臺階早期支護連接處左右均需設(shè)不少于兩根鎖腳錨桿，確保早期支護不失穩(wěn)。鋼筋網(wǎng)為φ8mm鋼筋焊接而成網(wǎng)格為20cm。鋼筋網(wǎng)應(yīng)隨受噴面的起伏鋪設(shè)，其間隙不不不大于3cm，鋼筋網(wǎng)應(yīng)與錨桿體連接牢固。(3)安裝鋼架，鋼架是軟弱圍巖中早期支護的重要構(gòu)成部分，應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計圖及設(shè)計規(guī)定加工制作和架設(shè)。施工注意事項：①為確保鋼架置于穩(wěn)固的地基上，施工中應(yīng)在鋼架基腳部位預(yù)留足夠的堅實地基，架立鋼架時挖槽就位。②鋼架平面應(yīng)垂直于隧道中線，其傾斜度不不不大于2。；鋼架的任何部位偏離鉛垂面不應(yīng)不不大于5cm。③為增強鋼架的整體穩(wěn)定性，應(yīng)將鋼架與縱向連接筋、構(gòu)造錨桿、定位系筋和鎖腳錨桿焊接牢固。④鋼架連接接頭要連接牢固，拱腳部位易發(fā)生塑性剪切破壞，故該部位接頭除栓外，還應(yīng)四周幫焊，確保接頭的剛度和強度。⑤當(dāng)鋼架和初噴層間存在較大間隙時，要設(shè)騎馬或楔形墊塊頂緊圍巖，鋼架與圍巖的間距不應(yīng)不不大于5cm。(4)施作拱部超前支護和二次噴射混凝土拱部按設(shè)計技術(shù)參數(shù)施作下一循環(huán)超前支護，并把該支護尾端焊在鋼架上。分層噴射}昆凝土到設(shè)計厚度，每層5～6Cm厚鋼架保護層不不大于2cm。整個噴射混凝土表面要平順。(5)監(jiān)控量測、修正支護參數(shù)鋼架進行混凝土仰拱施工使早期支護盡早閉合成環(huán)構(gòu)成穩(wěn)固的早期支護體系。并為施工運輸發(fā)明良好環(huán)境。3.5仰拱施工混凝土仰拱施工地段拱墻早期支護施工完畢后，要及時進行仰拱開挖，安裝仰拱鋼架進行混凝土仰拱施工使早期支護盡早閉合成環(huán)構(gòu)成穩(wěn)固的早期支護體系。并為施工運輸發(fā)明良好環(huán)境。3.6混凝土襯砌采用可調(diào)式防水層作業(yè)專用臺車按設(shè)計材料和技術(shù)參數(shù)施作防水層鋪設(shè)時要采用無釘孔工藝，并視早期支護的平整狀況，將防水板留一定的充裕量，以避免過緊而被混凝土擠破?；炷烈r砌采用全斷面液壓鋼模臺車、泵送混凝土灌筑?；炷辽a(chǎn)采用自動計量拌和機拌和，混凝土生產(chǎn)采用自動計量拌和機拌和，混凝土輸送車運輸。要左右對稱地灌筑，避免臺車偏移。設(shè)立制式擋頭模板，確保施工縫處混凝土質(zhì)量。3.7三臺階七步法的注意事項三臺階法有助于大型機械的開展，體現(xiàn)快速施工、靈活多變易變的特點，但施工過程中也要注意以下問題：(1)三臺階法施工的臺階長度控制很核心，既要有助于大型施工機械設(shè)備的開展，又要確保隧道施工的安全，但三臺階法施工長度至今沒有統(tǒng)一的控制原則。實際的施工過程中應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件進行適宜的調(diào)節(jié)，在地質(zhì)條件差的狀況下，應(yīng)盡量縮短臺階長度。(2)由于三臺階法沒有中間剛性分隔存在，隧道變形控制，特別是垂直方向的變形控制重要依靠兩側(cè)拱腳，拱腳的穩(wěn)定程度很核心。施工中能夠增加鎖腳錨桿(鋼管)的數(shù)量，讓鎖腳錨桿插向拱腳的斜下方，