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1、 三台阶预留核心土开挖施工作业指导书 1 适用范围适用于新建铁路西安至宝鸡客运专线小村隧道中三台阶七步级围岩开挖段的施工。2 设计概况及编制依据2.1设计概况2.1.1 工程概况小村隧道，位于陕西省宝鸡市陈仓区，渭河南岸三级阶地，属秦岭山前黄土塬区；从310国道小村附近山坡进洞，下穿唐家塬，从马尾河右侧山坡出洞，隧道起讫里程DK627+747DK628+650，全长903m，其中明挖52m,IV级围岩300m，V级围岩551m。最小埋深为16.0m最大埋深为46.0m，为双线黄土浅埋隧道；隧道位于R-8000m圆曲线上，洞内纵坡为11和3的人字坡。隧道主体结构采用曲墙带仰拱复合式衬砌，衬砌采用
2、C35钢筋混凝土结构。隧道初期支护由钢拱架，钢筋网、锚杆和喷射混凝土组成。隧道进口采用台阶式洞门，设置有20m明洞，洞口段基础采用125cm钻孔桩加固地层，并设置钢筋混凝土承台。隧道出口采用斜切式洞门，设置有32m缓冲结构。洞口边仰坡采用拱形骨架护坡，拱形骨架的上缘设排水槽，在拱形骨架内植草绿化。2.1.2工程地质 隧道通过地层为第四系上更新统风积黏质黄土及黏质黄土(古土壤)，下部为第四系中更新统风积黏质黄土夹黏质黄土(古土壤)，底部为中更新统冲积砂砂及圆砾土等。无断裂构造。2.1.3水文地质隧道通过地段内地表水及地下水均不发育。2.1.4方案设计1 按新奥法原理组织施工，并要根据不同围岩级别
3、及周边环境选择相应工法，洞内 级围岩地段三台阶预留核心土法开挖（俗称三台阶七步开挖法），级围岩地段双侧壁导洞法开挖，个别稳定性较差地段铺设临时仰拱以策施工安全。2 三台阶预留核心土开挖采用超前小导管预支护，将隧道断面分为上中下三个台阶分步开挖，仰拱紧跟下台阶并及时闭合成环。开挖主要采用人工配合挖机进行，自卸车出土，初支混凝土采用湿喷工艺。防水主要采取防水卷材与土工布，且采用多功能台架进行防水板挂铺，爬焊机双缝焊接。二衬混凝土采用自制全液压衬砌台车浇筑，混凝土设自动计量拌和站集中供应，混凝土输送车运输和泵送入模。3 黄土隧道施工严格按照“管超前、严控水、强支护、短进尺、早封闭、勤量测”的原则组织
4、施工，应特别注意地表冲沟、陷穴对隧道的影响，要加强调查和处理。4 监控量测纳入施工工序，根据监控量测结果调整支护参数，保证施工安全。5 隧道施工前，对地表进行详细调查，对隧道有影响的窑洞、地表冲沟、陷穴、裂缝等采取三七灰土回填，防止地表水下渗。表2.1 小村隧道开挖施工方法表里 程 长度（m）开挖方法DK627+747-DK627+76720明洞开挖DK627+767-DK628+030263级围岩，双侧壁导洞法DK628+030-DK628+330300级围岩，三台阶预留核心土法DK628+330-DK628+618288级围岩，双侧壁导洞法DK628+618-DK628+65032缓冲结构
5、2.2 编制依据2.2.1高速铁路隧道工程施工技术指南铁建设2010241号2.2.2高速铁路隧道工程施工质量验收标准（TB 10753-2010）2.2.3小村隧道设计图（西宝客专施遂1）2.2.4铁路隧道工程施工安全技术规程(TB10304-2009 )3 验收标准3.1 动洞身开挖前必须进行超前地质预报。3.2 应根据监控量测数据及最终位移的预测，判定隧道围岩及初期支护的稳定状态，并动态调整开挖是时围岩预留变形量。3.3 洞身开挖应减少对围岩的扰动，并应严格控制超挖。3.4 开挖步距应严格控制：3.4.1上台阶每循环开挖支护进尺V级围岩不应大于1榀钢架间距，IV级围岩不得大于2榀钢架间距
6、。3.4.2边墙每循环开挖支护进尺不得大于2榀钢架间距。3.4.3仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆，每循环开挖进尺不得大于3m。3.4.4隧道开挖后初期支护应及时施作并封闭成环，IV、V级围岩封闭位置距离掌子面不得大于35m。3.5隧道必须在每一次开挖后及时观察、描述开挖面底层的层理、节理、裂隙结构状况、岩体的软硬程度等，核对设计地质情况，判断围岩稳定性。3.6 隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求。3.7 隧道开挖净空必须符合设计要求。拱脚和墙脚以上1m内断面严禁欠挖。3.8 隧底开挖轮廓和底部高程应符合设计要求。3.9 边墙基础及隧道底地质情况应满足设计要求，基底无积水、浮渣。4 作业准
7、备4.1 施工调查施工调查前应查阅设计文件和资料，制定调查提纲。施工调查内容应包括工程概况、施工条件、地形地质及其他与工程相关内容。调查结束后应编写施工调查报告。4.2 技术准备4.2.1岗前培训 组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。对参加施工人员进行上岗前技术培训，考核合格后持证上岗。对施工及操作人员进行岗前培训。4.2.2技术交底 施工前必须进行技术交底，实行三级交底制度。4.2.3制定应急预案 针对突发状况及紧急情况下的应急预案。4.2.4监控量测结果分析 对已开挖段落进行监控量测数据结果分析，消除可能产生的不利因素。利用分析
8、结果指导施工。4.2.5对开挖段面进行检查和复核（中线、高程、断面尺寸、净空等）4.3 开工之后首先修筑临时施工便道，架设施工供电线路，铺设供水管道，砌筑洞顶截水沟，开挖洞口段土方，洞口场地进行平整。4.4 针对隧道大断面、分部开挖的特点，施工机械配置应满足正常施工要求。备齐发电机、移动栈桥、防水板台车、二衬台车、喷锚机、自卸车，挖掘机、装载机等设施。4.5 对工程上的材料（砂石料、钢材，水泥，速凝剂等原材料）抽样检测，报监理验收，并确定喷混凝土的配合比。4.6做好开挖前平面控制网复测，根据本工程隧道设计图，精确计算结构相关尺寸和标高，编制隧道标高表。4.7 超前地质预报及成果分析采用超前地质
9、预测预报系统，对前方围岩进行超前探测，分析围岩的各种性能指标，确定合理的施工方案。4.8 布置监控量测点及测量放样。4.9 监控量测及成果分析。4.10 机具及设备验收。4.11超前支护验收。4.12初期支护型钢钢架、锚杆、钢筋网片等支护材料、机具的检查验收。5 技术要求5.1 施工中根据设计文件预留变形量，并根据监控量测结果及时调整。5.2 施工采用机械开挖，墙脚、拱脚等隅角处预留6070cm采用人工开挖修边。5.3 开挖循环进尺上台阶每循环开挖支护进尺V级围岩不应大于1榀钢架间距，IV级围岩不得大于2榀钢架间距。边墙每循环开挖支护进尺不得大于2榀钢架间距。仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆，每
10、循环开挖进尺不得大于3m。5.4 施工中如发现变形异常等不安全因素时，应暂停开挖，加强支护，调整施工方案。5.5开挖各工序步距应严格控制，长度宜为5m左右。开挖工作面距离仰拱不应大于30m，仰拱距离拱墙衬砌不宜大于30m。5.6 隧道开挖的允许超挖值应符合表5.6要求。表5.6 隧道允许超挖值（cm）围岩级别开挖部位、拱部平均线形超挖101510最大超挖202515边墙平均线形超挖101010仰拱、隧底平均线形超挖10最大超挖256 施工程序与工艺流程6.1 施工工序三台阶预留核心土法开挖以机械为主，人工辅助修边。见图6.1、图6.2。 图 6.1 三台阶预留核心土开挖法开挖工序示意图 图6.
11、2 三台阶预留核心土法施工工艺示意图 6.1.1上台阶施工1 在拱部140范围打设42超前小导管，再利用挖掘机开挖，人工修整至设计轮廓线，开挖高度为3.8m,中间预留核心土，台阶长度控制在35 m，核心土距拱顶1520 m，核心土两侧距开挖面约2.4m。根据地质情况每循环开挖进尺为12榀钢架距离(0.61.2 m)。2 开挖完后初喷4 cm厚混凝土，掌子面有必要时，喷5cm混凝土封闭作业面。3 初喷后打设系统锚杆和挂设钢筋网片，系统锚杆为22药包锚杆，间距1m1m梅花形布置；钢筋网用8钢筋，网格间距为20cm20cm；4 然后架设型钢钢架，上台阶分3节安装，环向为钢板螺栓连接，纵向为42钢管连
12、接，环向间距1m，超前小导管尾端焊接在钢架上； 钢架安装完毕后立即施做锁脚锚管，与钢架之间采用U型钢筋连接； 5 最后复喷C25混凝土至设计厚度，完成上台阶施工，形成承载拱。6.1.2 中台阶边墙施工1 待上台阶超前中台阶35 m后，交错开挖中台阶两侧边墙，即图中所示2、3部，每次开挖控制在2榀，使左右两侧暴露的初期支护不同时处于悬空状态。中台阶的高度也是控制在3.8m左右，机械开挖，人工用风镐进行修整；2 待中台阶修边结束后及时初喷4 cm厚混凝土；初喷后及时打设系统锚杆、铺设钢筋网、架设钢架，在钢架墙腰以上50cm处，紧贴钢架两侧按斜向下倾角30打设锁脚锚管，锁脚锚管与钢架采用U形钢筋牢固
13、焊接，复喷混凝土至设计厚度。中台阶长度控制在3-4m。6.1.3 下台阶两侧边墙开挖支护。施工方法参照中台阶边墙开挖支护。6.1.4 开挖中部预留核心土。6.1.5 仰拱施工1 仰拱应根据情况及时施作，与掌子面的距离尽量控制在30m。仰拱分两次开挖，每次开挖长度为3 m，紧跟施做仰拱初期支护，循环上步，及时浇筑6 m长仰拱混凝土，为减少仰拱填充混凝土施工缝，仰拱衬砌和填充混凝土分次整体浇筑，长度控制在一幅栈桥长度范围内。2 为了解决开挖、出碴、进料运输与仰拱施工之间的干扰问题，保证仰拱施工质量，加快施工进度，在施工过程中在已开挖仰拱上铺设栈桥，开挖、出碴运输车辆在栈桥上行驶，栈桥下进行仰拱以及仰拱填充施工。6.1.6 二衬施工二衬时间根据围岩监控数据确定，应在初期支护变形稳定后进行。6.2 工艺流程 6.2.1 三台阶预留核心土开挖法施工工艺流程示意图 6.2.2 三台阶预留核心土开挖法施工工序图超前地质预报测量放样 超前支护上部弧形导坑开挖，施做初期支护
