三臺階七步開挖法在橫山隧道施工中的應用

1、<p>　　三臺階七步開挖法在橫山隧道施工中的應用</p><p>　　[摘 要]隨著國民經(jīng)濟的發(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用，為了能給今后隧道，特別是水平層狀圍巖隧道開挖技術快速發(fā)展奠定基礎，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，介紹隧道采用三臺階七步開發(fā)法施工技術，及與其他開發(fā)方法的差異。 </p><p>

2、　　[關鍵詞]隧道 三臺階七步開挖法 水平層圍巖 </p><p>　　中圖分類號：TU 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）11-0229-02 </p><p><b>　　1、引言 </b></p><p>　　隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和建設標準的提高，特長鐵路隧道越來越多。通常這類隧道開挖跨度大，圍巖易失穩(wěn)，施工難度較大。

3、在今后的工程建設中這類軟弱圍巖在施工中出現(xiàn)的概率會明顯增大，然而一旦遇到這類軟弱圍巖若開挖不得當必然造成巖體大變形，巖體坍塌以及更加嚴重的工程事故，給國家和人民財產(chǎn)造成損失。本文以橫山隧道為依托，對三臺階七步開發(fā)法進行簡要分析以及其他開挖方法的比較優(yōu)勢。 </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、的重點控制工程。隧道起迄里程為DK333+250～DK344+718，全長11468m；隧道設計為雙線隧道。隧道最大埋深為283.68m。圍巖底層為水平層狀頁巖夾砂巖，節(jié)理發(fā)育。施工最大的特點是隧道開挖成拱困難，爆破后拱部發(fā)生坍塌掉塊，嚴重時形成門型，對此圍巖特性，選擇合理的開挖工藝及施工組織迫在眉睫。Ⅳ級圍巖設計主要支護參數(shù)為：初期支護混凝土為濕噴C25混凝土，厚度30cm；直徑25mm的中空錨桿，長度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、三臺階七部開挖法基本定義 </p><p>　　3.1 三臺階七部開挖法分類 </p><p>　　三臺階七部開挖法根據(jù)圍巖狀況可以分為三臺階預留核心土法、三臺階上導坑預留核心土法和三臺階不留核心土三種方法。 </p><p>　　3.2 三臺階七部開挖法定義 </p&

6、gt;<p>　　鐵路大斷面隧道三臺階七步開挖法是以弧形導坑開挖留核心土為基本模式，分為上、中、下三個臺階七個工作面，各部位的開挖與支護延隧道縱向錯開，平行推進的隧道施工方法。 </p><p>　　3.3 三臺階七部開挖反適用范圍 </p><p>　　三臺階七步開發(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級圍巖地段隧道的施工。主要表現(xiàn)包括：黃土、

7、強風化巖層，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 三臺階七步開發(fā)法技術特點： </p><p>　　4.1、施工空間大，方便機械化施工，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，便于靈活、及時的轉(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，初期支護工作操作便捷。 </p><p>　　4.4、在臺階法開發(fā)的基礎上預留核心土，左右錯開開挖，利于開挖工作面穩(wěn)定。 </p><p>　　4.5、當圍巖變性較大或突變時，在保證安全和滿足凈空要求的前提下，可盡快調(diào)整閉合時間。 </p><p>　　5.三臺階七步開挖法施工工藝 </p><p>　　5.1 三臺階七步開挖法施

9、工工序 </p><p>　　第1步，上部弧形導坑開挖：在拱部超前支護后進行，環(huán)向開挖上部弧形導坑，預留核心土，核心土長度宜為3～5米，寬度宜為隧道開挖寬度的1/3～1/2。開挖循環(huán)進尺應根據(jù)初期支護鋼架間距確定，最大不得超過1.5米，開挖后立即初噴3～5cm砼。上臺階開挖失跨比應大于0.3，開挖后應及時進行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護，架設鋼架，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°搭設鎖

10、腳錨桿，拱腳錨桿和鋼架牢固焊接，復噴砼至設計厚度。 </p><p>　　第2、3步，左右側(cè)中臺階開挖：開挖進尺應根據(jù)初期支護鋼架間距確定，最大不得超過1.5m，開挖高度一般為3～3.5m，左右側(cè)臺階錯開2～3m，開挖后立即初噴3～5cm砼，及時進行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護，接長鋼架，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°搭設鎖腳錨桿，拱腳錨桿和鋼架牢固焊接，復噴砼至設計厚度。 <

11、/p><p>　　第4、5步，左右側(cè)下臺階開挖：開挖進尺應根據(jù)初期支護鋼架間距確定，最大不得超過1.5m，開挖高度一般為3～3.5m，左右側(cè)臺階錯開2～3m，開挖后立即初噴3～5cm砼，及時進行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護，接長鋼架，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°搭設鎖腳錨桿，拱腳錨桿和鋼架牢固焊接，復噴砼至設計厚度。 </p><p>　　第6步，上中下臺階預留

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

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

14、工應嚴格控制開挖長度，根據(jù)圍巖地質(zhì)情況，合理確定循環(huán)進尺，每次開挖長度不得超過1.5 m；開挖后立即初噴混凝土，以減少圍巖暴露時間。 </p><p>　　6.4嚴格按設計要求施做超前支護，控制好超前支護外插角，嚴格按注漿工藝加固地層，保證隧道開挖在超前支護的保護下施工。 </p><p>　　6.5隧道周邊部位需要爆破時，必須采用弱爆破，不得超挖。施工時應嚴格控制裝藥量，減少對圍巖的擾動

15、。 </p><p>　　6.6中、下臺階左、右側(cè)開挖應錯開，嚴禁對開，左右側(cè)錯開距離宜為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）、增設鋼架拱（墻）腳部位縱向連接筋、擴大拱（墻）腳初期支護基礎及增設拱（墻）腳槽鋼墊板等增強拱（墻）腳承載力等措施控制變形。 </p><p><b>　　7.勞力機具組織 <

16、/b></p><p>　　在勞力的選擇上，優(yōu)先選用經(jīng)過培訓、技術熟練的工人，特殊工種需持證上崗。施工機具培訓污染低、能耗小、效率高的機具。具體情況見下表1。 </p><p>　?、艏墖鷰r開挖和初期支護機械、人員及循環(huán)時間統(tǒng)計表1 </p><p><b>　　8.實施效果 </b></p><p>　　兩種工法

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

18、t;<p><b>　　9.結(jié)束語 </b></p><p>　　三臺階七部開挖法是弧形導坑預留核心土開挖法和臺階開挖法的綜合與發(fā)展，是在對新奧法的認知和探索過程中，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，三臺階七部開挖法施工，遵循“先預報、管超前、后開挖、強支護、弱爆破、小分塊、短臺階、多循環(huán)、快封閉、勤量測”的施工原則，自上而下步步為營，隨挖隨撐，及時做好初

19、期支護，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，施工機械化程度高、進度快、工效高、質(zhì)量有保障、經(jīng)濟可行，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 </b></p><p>　　[1] 鐵路大斷面隧道三臺階七部開挖法施工作業(yè)指南經(jīng)規(guī)標準[2007]119