雙側(cè)壁施工轉(zhuǎn)三臺(tái)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(jìn)口雙側(cè)壁轉(zhuǎn)三臺(tái)階預(yù)留核心土法施工方案中鐵二十局建設(shè)工程集團(tuán)公司潮惠高速公路TJ-07合同段項(xiàng)目經(jīng)理部二○一三年十二月二十三日銀山隧道進(jìn)口雙側(cè)壁轉(zhuǎn)三臺(tái)階預(yù)留核心土法施工方案銀山隧道設(shè)計(jì)為時(shí)速100Km的分離式六車(chē)道高速公路隧道。隧道起訖樁號(hào)左線ZK98+062～ZK98+655，長(zhǎng)593m；右線K98+045～K98+575，長(zhǎng)530m。銀山隧道進(jìn)口在沖溝中，采用端墻式洞門(mén)。銀山隧道進(jìn)口右洞明暗分界里程為K98+053。原設(shè)計(jì)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(qiáng)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(jìn)口右洞現(xiàn)已進(jìn)57m，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際揭示的地質(zhì)狀況及洞監(jiān)控量測(cè)的數(shù)據(jù)分析，為確保施工進(jìn)度，將銀山隧道進(jìn)口K98+110～K98+170段雙側(cè)壁開(kāi)挖辦法變更為三臺(tái)階七步開(kāi)挖法施工。三臺(tái)階七步開(kāi)挖法含有下列技術(shù)特點(diǎn)：(1)施工空間大，能夠引人大型施工機(jī)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(jī)直接開(kāi)挖下半斷面，減小了對(duì)圍巖擾動(dòng)。(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(shí)地調(diào)節(jié)施工辦法進(jìn)度穩(wěn)定，工期保障性強(qiáng)。(3)能適應(yīng)不同跨度和多個(gè)斷面形式，沒(méi)有需拆除的臨時(shí)施工支護(hù)，節(jié)省投資。(4)爆破施工能夠分成多個(gè)作業(yè)面進(jìn)行，將集中爆破化為分散爆破，既減少了對(duì)圍巖的擾動(dòng)，又充足運(yùn)用了時(shí)間空問(wèn)，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(hù)及早閉合成環(huán)，且變化了洞內(nèi)作業(yè)、運(yùn)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(yùn)行病害少。(7)無(wú)需增加特殊設(shè)備，投入少，操作性強(qiáng)，易推廣。三臺(tái)階七步開(kāi)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(diǎn)是側(cè)墻早期支護(hù)能夠盡早落底，同時(shí)兩側(cè)開(kāi)挖較早，對(duì)控制變形有利，也有助于地下水的聚集，同時(shí)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(chǎng)各部施工里程(詳見(jiàn)雙側(cè)壁施工步序圖)1、左側(cè)導(dǎo)洞上半斷面①部開(kāi)挖至K98+110斷面，左側(cè)導(dǎo)洞下半斷面②部開(kāi)挖至K98+105斷面，右側(cè)導(dǎo)洞上半斷面③部開(kāi)挖至K98+103.5斷面，右側(cè)導(dǎo)洞下半斷面④開(kāi)挖至K98+095斷面，主洞上臺(tái)階⑤部開(kāi)挖至K98+100.5斷面，主洞中臺(tái)階⑥部開(kāi)挖至K98+100.5斷面，主洞下臺(tái)階⑦部開(kāi)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(qiáng)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(qiáng)。3、監(jiān)控量測(cè)地表沉降：最大值為(K98+058斷面，累計(jì)沉降34mm；拱頂下沉：最大值為K98+058斷面，累計(jì)沉降22mm；圍巖收斂：K98+088斷面最大值為，累計(jì)收斂10.16mm；4、地質(zhì)超前預(yù)報(bào)設(shè)計(jì)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)采用地質(zhì)分析、地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)，根K98+105～K98+125段地質(zhì)超前預(yù)報(bào)提示的地質(zhì)狀況巖體重要為中風(fēng)化花崗巖，局部有強(qiáng)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(tái)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(kāi)挖，進(jìn)行右側(cè)導(dǎo)洞上半斷面③部的開(kāi)挖，當(dāng)挖至左側(cè)導(dǎo)洞上半斷面①部時(shí)停止施工，再進(jìn)行主洞上臺(tái)階⑤部的開(kāi)挖，當(dāng)挖至左側(cè)導(dǎo)洞上半斷面①部時(shí)按三臺(tái)階預(yù)留核心土流程開(kāi)挖上臺(tái)階⑴部，當(dāng)⑴部進(jìn)尺3米后，按三臺(tái)階預(yù)留核心土流程開(kāi)挖(詳見(jiàn)三臺(tái)階預(yù)留核心土施工步序圖)。2、施工注意事項(xiàng)⑴在未進(jìn)入三臺(tái)階預(yù)留核心土法前，支護(hù)全部按照雙側(cè)壁導(dǎo)坑開(kāi)挖法支護(hù)參數(shù)實(shí)施，進(jìn)入三臺(tái)階預(yù)留核心土法后支護(hù)則按三臺(tái)階預(yù)留核心土法支護(hù)參數(shù)施工。⑵雙側(cè)壁導(dǎo)坑開(kāi)挖法每步臺(tái)階距離保持5m左右，三臺(tái)階預(yù)留核心土法每步臺(tái)階距離為3～5m左右。⑶在施工過(guò)程中加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，根據(jù)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)決定與否采用臨時(shí)橫撐及臨時(shí)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(kāi)挖和三臺(tái)階預(yù)留核心土法施工中，每次進(jìn)尺不超出2榀鋼拱架。⑸在開(kāi)挖過(guò)程中，加強(qiáng)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，及時(shí)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(kāi)挖法的臨時(shí)鋼拱架，及時(shí)施作仰拱及二襯。3、三臺(tái)階預(yù)留核心土法施工工藝3.1三臺(tái)階七步法開(kāi)挖辦法(見(jiàn)圖1)(1)運(yùn)用上一循環(huán)架立的鋼架施作隧道超前支護(hù)→弱爆破或人工開(kāi)挖①部，同時(shí)，每循環(huán)進(jìn)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(hù)，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(jì)厚度。(2)在滯后于①部一段距離后(3-5m)，弱爆破左右交錯(cuò)開(kāi)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(jì)厚度。(3)在滯后于③部一段距離后，弱爆破左右交錯(cuò)開(kāi)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(jì)厚度。(4)分臺(tái)階開(kāi)挖⑥部。(5)開(kāi)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(jì)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(cè)成果分析，待早期支護(hù)收斂后，運(yùn)用襯砌模板臺(tái)車(chē)一次性澆筑拱部襯砌(拱墻襯砌一次施作)。3.2三臺(tái)階七步法開(kāi)挖法施工工藝流程采用三臺(tái)階七步作業(yè)法開(kāi)挖施工，其工藝流程如圖2所示。3.3施工技術(shù)(1)洞身開(kāi)挖采用自上而下分三臺(tái)階、七環(huán)節(jié)，每開(kāi)挖一步均應(yīng)及時(shí)施作錨噴支護(hù)、安設(shè)鋼架。上臺(tái)階分部開(kāi)挖時(shí)，分部施作早期支護(hù)。上臺(tái)階開(kāi)挖完畢后，滯后3m距離開(kāi)始第二臺(tái)階左、右部開(kāi)挖及支護(hù)，形成左、右兩側(cè)開(kāi)挖及支護(hù)互相交叉的情形；同樣辦法開(kāi)挖第三臺(tái)階。(2)各部開(kāi)挖時(shí)，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(kāi)挖后全斷面及時(shí)封閉。(5)同臺(tái)階左、右部縱向間距，適宜拉開(kāi)3m～5m距離。(6)仰拱開(kāi)挖后，及時(shí)施工早期支護(hù)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(shí)，根據(jù)圍巖監(jiān)控量測(cè)成果，待早期支護(hù)收斂后，采用襯砌臺(tái)車(chē)一次性澆筑(拱墻襯砌一次施作)。3.4早期支護(hù)施工早期支護(hù)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(hù)圍巖的天然承載力，早期支護(hù)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(shí)，以致強(qiáng)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(dòng)，并使噴頭盡量保持與受?chē)娒娲怪?，噴嘴口至受?chē)娒婢嘁?.6～1.0m為宜。噴射混凝土表面應(yīng)大面平整并呈濕潤(rùn)光澤、無(wú)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(zhǎng)度為4.0m/根，間距0.5m×1.0m，梅花形布置，徑向施作。各臺(tái)階早期支護(hù)連接處左右均需設(shè)不少于兩根鎖腳錨桿，確保早期支護(hù)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?chē)娒娴钠鸱佋O(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(hù)的重要構(gòu)成部分，應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖及設(shè)計(jì)規(guī)定加工制作和架設(shè)。施工注意事項(xiàng)：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(jiān)實(shí)地基，架立鋼架時(shí)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(qiáng)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(qiáng)度。⑤當(dāng)鋼架和初噴層間存在較大間隙時(shí)，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(hù)和二次噴射混凝土拱部按設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)施作下一循環(huán)超前支護(hù)，并把該支護(hù)尾端焊在鋼架上。分層噴射}昆凝土到設(shè)計(jì)厚度，每層5～6Cm厚鋼架保護(hù)層不不大于2cm。整個(gè)噴射混凝土表面要平順。(5)監(jiān)控量測(cè)、修正支護(hù)參數(shù)鋼架進(jìn)行混凝土仰拱施工使早期支護(hù)盡早閉合成環(huán)構(gòu)成穩(wěn)固的早期支護(hù)體系。并為施工運(yùn)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(hù)施工完畢后，要及時(shí)進(jìn)行仰拱開(kāi)挖，安裝仰拱鋼架進(jìn)行混凝土仰拱施工使早期支護(hù)盡早閉合成環(huán)構(gòu)成穩(wěn)固的早期支護(hù)體系。并為施工運(yùn)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(zhuān)用臺(tái)車(chē)按設(shè)計(jì)材料和技術(shù)參數(shù)施作防水層鋪設(shè)時(shí)要采用無(wú)釘孔工藝，并視早期支護(hù)的平整狀況，將防水板留一定的充裕量，以避免過(guò)緊而被混凝土擠破?；炷烈r砌采用全斷面液壓鋼模臺(tái)車(chē)、泵送混凝土灌筑?；炷辽a(chǎn)采用自動(dòng)計(jì)量拌和機(jī)拌和，混凝土生產(chǎn)采用自動(dòng)計(jì)量拌和機(jī)拌和，混凝土輸送車(chē)運(yùn)輸。要左右對(duì)稱(chēng)地灌筑，避免臺(tái)車(chē)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(tái)階七步法的注意事項(xiàng)三臺(tái)階法有助于大型機(jī)械的開(kāi)展，體現(xiàn)快速施工、靈活多變易變的特點(diǎn)，但施工過(guò)程中也要注意以下問(wèn)題：(1)三臺(tái)階法施工的臺(tái)階長(zhǎng)度控制很核心，既要有助于大型施工機(jī)械設(shè)備的開(kāi)展，又要確保隧道施工的安全，但三臺(tái)階法施工長(zhǎng)度至今沒(méi)有統(tǒng)一的控制原則。實(shí)際的施工過(guò)程中應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件進(jìn)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(tái)階長(zhǎng)度。(2)由于三臺(tái)階法沒(méi)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?jī)蓚?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，