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隧道施工工艺工法培训资料

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2020年4月19日
文档仅供参考

工程概况 - 5 -
一. 全施工工艺断面法 - 5 -
1.1工艺主要说明及要求 - 5 -
1.2施工特点 - 5 -
1.3全断面法施工工艺流程 - 6 -
1.4钻爆作业 - 6 -
二.台阶开挖法 - 9 -
2.1台阶开挖时应注意事项 - 9 -
2.2长台阶法 - 9 -
2.3.1 台阶法施工工艺流程 - 10 -
2.3.2台阶法施工工序说明 - 11 -
2.3.3台阶法施工要求 - 11 -
三.三台阶法临时仰拱法 - 12 -
3.1三台阶临时仰拱法施工工艺流程 - 12 -
3.2三台阶临时仰拱法施工工序说明 - 14 -
3.3三台阶临时仰拱法施工工序说明: - 15 -
3.4三台阶临时仰拱法施工要求 - 15 -
3.5. 材料要求 - 16 -
5．1 水泥 - 16 -
5．2 外加剂 - 16 -
5．3 细骨料 - 16 -
5．4 粗骨料 - 16 -
5．5 水 - 16 -
四.CD法 - 17 -
4.1施工参数 - 17 -
4.2施工方法 - 17 -
4.3施工步骤 - 18 -
4.4中壁拆除 - 19 -
4.5作业要点 - 19 -
4.6监控量测 - 19 -
4.7施工注意事项 - 20 -
五.双侧壁导坑法 - 21 -
5.1开挖面分部形式: - 21 -
5.2施工作业顺序为: - 22 -
5.3双侧壁导坑法的优缺点: - 22 -
5.4双侧壁导坑法施工特点及适用范围 - 22 -
5.5双侧壁导坑施工方法 - 23 -
5.6注浆 - 25 -
六.六步cd法 - 26 -
6.1作业内容 - 26 -
6.2工艺流程 - 26 -
6.3施工方案 - 26 -
6.4开挖 - 26 -
6.5钢筋网的加工及安装 - 29 -
6.6钢架加工及安装 - 29 -
6.6.1钢架制作 - 29 -
6.6.2钢架安设工艺 - 29 -
6.6.3复喷砼 - 30 -
6.7质量要求 - 30 -
6.7.1 质量验收规范 - 30 -
6.7.2 分项验收标准 - 30 -
七．隧道新奥法施工技术 - 31 -
7.1概述 - 31 -
7.2隧道施工的主要技术 - 31 -
7.3隧道新奥法施工 - 31 -
7.4科技成果特点 - 32 -
7.4.1新奥法施工特点 - 32 -
7.5新奥法理论要点及施工要点 - 33 -
7.6科技成果的工艺流程和关键技术 - 34 -
7.6.1开挖 - 35 -
7.6.2 开挖顺序以及部位的选择(三步开挖法) - 35 -
7.7钻眼施工 - 36 -
7.7.1 装药爆破 - 37 -
7.7.2第一次支护 - 37 -
7.7.3二次支护 - 39 -
7.7.4 新奥法现场施工存在问题 - 41 -
八．弃渣场施工方案 - 41 -
8.1弃渣场挡护设计 - 41 -
8.2排水设计 - 42 -
8.3质量要求 - 43 -
九．拌合站施工方案 - 43 -
9.1施工准备 - 43 -
9.2拌合站生产区建设 - 44 -

一. 全施工工艺断面法
全断面开挖是一次开挖成形的施工工艺,全断面开挖施工工艺循环进尺必须根据隧道断面、围岩地质条件、机械设备能力、爆破振动限制、循环作业时间等情况合理确定。
1.1工艺主要说明及要求
适用范围:适用于铁路客运专线隧道的Ⅰ～Ⅱ级围岩地段,Ⅲ级围岩单线隧道、Ⅲ级围岩双线隧道采取了有效的预加固措施后,亦可采用全断面开挖施工工艺。
作业内容:施工测量、多功能台架就位、钻孔、装药、起爆、通风、出碴、支护。
在Ⅱ级围岩地段采用多功能台架凿岩机钻孔,进行全断面开挖。常见XG951C侧式装载机装碴,自卸汽车运输至弃碴场,锚杆台车进行全断面锚杆安装、钢筋网挂设和喷混凝土施工。钻爆采用光面爆破技术爆破,喷混凝土采用湿喷技术。
测量放线:测放中线、水平、所有炮眼位置;
多功能台架就位钻孔爆破:多功能台架就位、全断面钻孔、装药、爆破;
排烟:爆破后,利用通风机排除炮烟;
出碴:用XG951C侧式装载机装碴,自卸汽车运输至弃碴场;
初期支护:采用混凝土湿喷机在素喷一层混凝土封闭围岩后,局部打设锚杆;
初期支护完毕,进入下一开挖循环。
1.2施工特点
开挖断面与作业空间大,干扰小;
有条件充分使用机械,减少人力;
工序少、便于施工组织与施工管理,改进劳动条件;
开挖一次成形,对围岩扰动少,有利于围岩稳定。
1.3全断面法施工工艺流程

1.4钻爆作业
钻爆作业必须按照爆破设计进行钻眼、装药、接线和引爆。
钻眼前应绘出开挖断面中线、水平和断面轮廓,并根据爆破设计标出炮眼位置,经检查符合设计要求后方可钻眼。
钻眼应符合下列要求:
1.4.1掏槽眼
深度、角度按设计施工,眼口排距、行距误差均 不得大于5cm。
1.4.2辅助眼
深度、角度按设计施工,眼口排距、行距误差均不得大于10cm。
1.4.3周边眼
开眼位置在设计断面轮廓线上,允许轮廓线调整,其误差不得大于5cm;炮眼方向能够3~5%斜率外插,眼底不超出开挖断面轮廓线10cm,最大不超过15cm。
1.4.4内圈炮眼至周边眼
内圈炮眼至周边眼的排距误差不大于5cm,炮眼深度超过2.5m时,内圈炮眼与周边眼用相同的斜率钻眼。
1.4.5收尾
钻眼完毕,按炮眼布置图进行检查并作好记录,有不符合要求的炮眼应重钻,经检查合格后才可装药起爆。
装药前应将炮眼内泥浆、石粉吹洗干净。所有装药的炮眼均应堵塞炮泥,周边眼的堵塞长度不宜小于20cm。
1.4.6通风
隧道采用混合式通风系统,配备1台28kw轴流式风机,根据隧道施工进度,逐渐串联增加,当一组风机向前移动,另一组风机的管路即相应接长,始终保持两组管道相邻端交错不小于20~30m。通风管采用f800软管,其安装应做到平顺、接头严密、弯管半径不小于风管直径的3 倍。
1.4.7锚喷施工
本标段隧道拟推行湿喷施工,这是我处在西康线的成功经验。
锚喷作业必须在光面爆破符合要求的基础上进行。
①材料选择
水泥优先选用普通硅酸盐水泥,标号不低于325号,砂采用坚固耐久的中粗砂,细度模数大于2.5,且泥土杂物含量不大于3%,含泥量不大于5%,云母含量不超过2%,硫化物与硫酸盐(折算为SO3)含量不大于1%(重量),有机物含量用比色法试验,颜色不深于标准色。
石子采用坚固耐久的碎石或卵石,粒径不大于15mm,用前应过筛,其饱和极限抗压强度与砼设计标号之比,碎石不小于200%,卵石软弱颗粒含量不大于5%。
碎石、卵石中针状颗粒含量不大于15%,卵石中泥土、杂物含量不大于1%。
硫化物和硫酸盐(折算为SO3)含量不大于1%,石粉含量不大于2%,有机物含量用比色法试验,颜色不深于标准色。(以上有害物质含量均以重量计)。
②外加剂
速凝剂、减水剂、早强剂。减水剂早强剂可根据川东地区材料市场采购;速凝剂应使用液体速凝剂,应购买上海或广州两地产品,二者择其一使用。
二.台阶开挖法
台阶法是先开挖上半断面,待开挖至一定长度后同时开挖下半断面,上、下半断面同时并进的施工方法;按台阶长短有长台阶、短台阶和超短台阶三种。近年由于大断面隧道的设计,又有三台阶临时仰拱法,甚至多台阶法。至于施工中究竟应采用何种台阶法,要根据以下两个条件来决定:
⑴初期支护形成闭合断面的时间要求,围岩越差,闭合时间要求越短;
⑵上断面施工所用的开挖、支护、出碴等机械设备施工场地大小的要求。
在软弱围岩中应以前一条为主,兼顾后者,确保施工安全。在围岩条件较好时,主要是考虑如何更好的发挥机械效率,保证施工的经济性,故只要考虑后一条件。
台阶开挖法的优缺点:台阶开挖法能够有足够的工作空间和相当的施工速度。但上、下部作业有干扰;台阶开挖虽增加对围岩的扰动次数,但台阶有利于开挖面的稳定。特别是上部开挖支护后,下部作业就较为安全,但应注意下部作业时对上部稳定性的影响。
2.1台阶开挖时应注意事项
(1)解决好上、下半断面作业的相互干扰问题。微台阶基本上是合为―个工作面进行同步掘进;长台阶基本上拉开,干扰较小;而短台阶干扰就较大,要注意作业组织。对于长度较短的隧道,可将上半断面贯通后,再进行下半断面施工。
(2)下部开挖时,应注意上部的稳定。若围岩稳定性较好,则能够分段顺序开挖;若围岩稳定性较差,则应缩短下部掘进循环进尺;若稳定性更差,则能够左右错开,或先拉中槽后挖边帮。
(3)下部边墙开挖后必须立即喷射混凝土,并按规定做初期支护。
(4)量测工作必须及时,以观察拱顶,拱脚和边墙中部位移值,当发现速率增大立即进行仰拱封闭。 台阶开挖法一般是将设计断面分上半断面和下半断面两次开挖成型。台阶法包括长台阶法、短台阶法和超短台阶法等三种,其划分是根据台阶长度来决定。
2.2长台阶法
上、下断面相距较远,一般上台阶超前50m以上或大于5倍洞跨。施工时上下部可配属同类机械进行平行作业,当机械不足时也可用一套机械设备交替作业,即在上半断面开挖一个进尺,然后再在下断面开挖一个进尺。当隧道长度较短时,亦可先将上半断面全部挖通后,再进行下半断面施,即为半断面法。
(1) 长台阶法的作业顺序为:
上半断面开挖:
§ 用两臂钻孔台车钻眼、装药爆破,地层较软时亦可用挖掘机开挖
§ 安设锚杆和钢筋网,必要时加设钢支撑、喷射混凝土

2.3.1 台阶法施工工艺流程

超挖
欠挖
不满足
施工准备
爆破效果
装碴运输
上下台阶初支护
监控量测
初喷混凝土
上台阶钻眼
通风排烟
测量放线

装药爆破
超前地质预报
下循环开挖
爆破设计
处理欠挖
加强支护
调整爆破参数

2.3.2台阶法施工工序说明
台阶法工序见附图。

(1)开挖 1 部台阶,施作 1 部洞身结构的初期支护。
(2)上台阶施工至适当距离后,开挖 2 部台阶,施作洞身结构的初期支护。
(3)灌筑该段内 Ⅲ 部底板(或仰拱)。
(4)利用衬砌模板台车一次性灌筑 Ⅳ 部二次衬砌(拱墙衬砌一次施作)。
2.3.3台阶法施工要求
(1)隧道施工应坚持”弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。
(2)开挖方式采用弱爆破,爆破时严格控制炮眼深度及装药量。
(3)台阶长度宜控制在10m~50m之内;围岩稳定较差时,控制在3~10m。
(4)下台阶断面开挖应两侧交错进行,下台阶开挖后仰拱应紧跟。施工中应解决好上下台阶的施工干扰问题,下部应减少对上部围岩、支护的拢动。
(5)施工中,应按有关规范及标准图的要求,进行监控量测,及时反馈结果,分析洞身结构的稳定,为支护参数的调整、灌筑二次衬砌的时机提供依据。
(6)上台阶施作钢拱架时,采用扩大拱脚和锁脚锚杆等措施,控制围岩和初期支护变形,必要时施作临时仰拱。
(7)下台阶在上台阶喷射混凝土达到设计强度70%以上时开挖,当岩体不稳定时需缩短进尺,必要时分下台阶左右两部开挖,并及时施作初期支护和仰拱。
(8)下台阶施工时要保证初支钢架整体顺接平直,螺栓连接牢靠。

三.三台阶法临时仰拱法
3.1三台阶临时仰拱法施工工艺流程
超前地质预报
施工准备

开挖方案设计

上中下台阶测量放线

下台阶开挖
中台阶开挖
上台阶开挖
反馈综合信息

良好
良好

清理开挖面
下一循环
上中下三断面支护与施作临时仰拱
下断面检查稳定性
中断面检查稳定性
上断面检查稳定性

初喷后出渣

3.2三台阶临时仰拱法施工工序说明
三台阶临时仰拱法施工工序见附图

3.3三台阶临时仰拱法施工工序说明:　　
(1)a、利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护;b、开挖1台阶阶;c、施作1部洞身结构的初期支护,即初喷4cm厚混凝土,架立钢架,并设锁脚锚(管)杆;d、钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度,底部架立临时钢架封闭,则在掌子面喷10cm混凝土封闭。　　
(2)上台阶施工至适当距离后,开挖2部台阶,接长钢架,施作洞身结构的初期支护及封底,参照工序①进行。　　
(3)a、开挖3部台阶,及时封闭衬期支护。参照工序②进行;b、灌注该段仰拱;c、灌注该段隧底填充。　　
(4)根据量测结果分析,待初期支护收敛后,利用衬砌模板台车一次性灌筑二次衬砌(拱墙衬砌一次施作)。
3.4三台阶临时仰拱法施工要求
(1)隧道施工应坚持”弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。
(2)如有超前支护等辅助施工措施,应首先利用上一循环架立的钢架施作完毕,再开挖。
(3)开挖方式采用弱爆破,爆破时严格控制炮眼深度及装药量。
(4)锁脚小导管可根据需要设置,以确保下台阶施工的安全。
(5)各步台阶一次开挖长度宜控制在2m~3m之间,第 3 部台阶开挖后仰拱应紧跟。
(6)施工中,应按有关规范及标准图的要求,进行监控量测,及时反馈结果,分析洞身结构的稳定,为支护参数的调整、灌筑二次衬砌的时机提供依据。
3.5. 材料要求
原材料应符合设计要求,设计未明确时应符合相应<混凝土工程施工质量验收标准>要求。
5．1 水泥
宜采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥,水泥的混合材宜为矿渣或粉煤灰,不宜使用早强水泥,强度等级不小于32.5MPa。使用前应做强度复查试验。水泥到场后不得露天堆放,不同种类的水泥应储存于不同库房。
5．2 外加剂
应采用减少率高、坍落度损失小、适量引气、质量稳定、能满足混凝土性能的产品。外加剂与水泥间应有良好的适应性。宜选用多功能复合外加剂。
5．3 细骨料
细骨料应选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然河沙,也可选用专门机组生产的人工砂,不宜使用山砂,不得使用海砂。采用的中砂或粗砂细度模数应大于2.5,含水率宜控制在5%～7%使用前应一律过筛。砂中小于0.075mm的颗粒不应大于20%。含泥量不应大于3%,泥块含量不应大于1%。
5．4 粗骨料
应选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线膨胀系数小的洁净碎石,也可碎卵石,不宜采用砂岩碎石。混凝土应采用二级或三级级配粗骨料。粗骨料应分级采购、分级运输、分级堆放、分级计量。严禁选用具有潜在碱活性骨料。采用泵送方式时,粗骨料粒径应控制在0.3～0.4D(D为管径)范围之内,最大粒径不能超过40mm,且应采用连续级配,针片状颗粒含量不宜大于10%。
5．5 水
水质应符合工程用水的有关标准,水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。
四.CD法
CD法又称中隔壁法,用于浅埋及比较软弱地层中,而且是大断面隧道的开挖。CD法是在用钢支撑和喷射混凝土的隔壁分割开进行开挖的方法,是在地质条件要求分部开挖及时封闭的条件下采用。CD法适用于双线Ⅳ级、Ⅴ级、Ⅵ级围岩隧道,地质条件困难,围岩软弱,覆盖层薄,含水量大,基底承载力低等条件。采用CD法开挖,减小软弱围岩隧道及大跨度隧道分部开挖跨度和开挖高度,经过增加中壁墙等临时支护构件,形成分部开挖初期支护快速封闭环,使分部开挖环环相扣,最后完成全部断面开挖与初期支护
4.1施工参数
①超前支护:拱部采用双排小导管超前预支护,并注水泥浆。
②开挖进尺:各分部开挖进尺为1榀钢架间距即0.5m。
③台阶高度:上台阶、中台阶开挖高度4.0m~5.5m。
④开挖工作面间距:各级台阶开挖间距控制在3~5m。
⑤施工支护措施:中隔壁临时支护采用I20b,初期支护由原设计I20b变更为H175型钢。
⑥拱部按原设计数量施做φ22中空锚杆、边墙砂浆锚杆,但施工程序更改为在初期支护结束后在施做。
4.2施工方法
4.2.1、施工工艺流程见下图CD法施工工艺流程图
4.2.2、开挖方法
隧道分为左、右导坑进行开挖,每侧导坑又分为两步台阶。为保护好围岩,围岩尽量采用机械辅人工开挖,每循环进尺按每榀钢架间距0.5m,当围岩稳定性较差时,考虑采用中部预留核心土法施工;
开挖方法见下图

4.3施工步骤

⑴ 开挖左洞室上台阶(循环进尺0.6m)
⑵及时施作初期支护,设置中隔壁临时

钢支撑(设置临时仰拱)
⑴ 挖左洞室下台阶(循环进尺0.6m),
滞后于1部3～5m。
⑵及时施作下台阶初期支护及接长中隔
壁临时钢支撑
⑴分段拆除临时中隔壁,每次拆除长度6m
⑵仰拱及矮边墙初期支护基面处理
⑶及时铺设仰拱及矮边墙防水板,灌筑仰
拱填充及矮边墙
⑴边墙、拱部初期支护基面处理
⑵施作边墙、拱部复合式防水板
⑶立模灌筑边墙、拱部二衬钢筋砼
序号
图 示

施工步骤说明
1
2
3
4
5
6
中壁法开挖施工步骤图
1
2
3
4
⑴ 开挖右洞室上台阶(循环进尺0.6m),
⑵及时施作初期支护(设置临时仰拱)

滞后于2部10～20m。
⑴ 挖右洞室下台阶(循环进尺0.6m),
滞后于2部10～20m。
⑵施作下台阶及仰拱初期支护,及早形
成封闭受力环
6
5

4.4中壁拆除
在CD法中的一个关键问题是拆除中壁,据以往经验,中隔壁拆除时间应在全断面成环后,各部位位移充分稳定后,才能拆除,其要求如下。
1) 中壁拆除参数
(1)拱顶下沉量:7d的增量小于2mm;
(2)净空收敛值:7d的增量小于4mm(拱顶下沉的2倍)
2)安全管理参数
管理水平
管理阶段
中隔壁拆除中位移量(mm)
中隔壁拆除后位移量(mm)
1
安全
3
6
2
注意
6
12
3
危险
12
24
4.5作业要点
(1)、施工超前导管
1部与3部开挖之前,对拱部周边部位按变更要求施作双排超前导管进行超前支护。
(2)、开挖与支护
开挖:
1部先行开挖,随即依次开挖2部、3部、4部、5部、6部,采用挖掘机及人力配合风镐开挖,出渣车出土。开挖循环进尺与设计钢架间距相同,即每次开挖进尺为一榀钢架距离。
(3)初期支护
按照变更后支护参数及中壁墙设计参数,每开挖分部开挖后及时施作周边、中壁墙,使每分部及早封闭成环。
4.6监控量测
在施工管理中全过程以监控量测为管理依据,经过监控量测数据的及时反馈,用以指导设计与施工。
监控量测的项目及其方法:
1)、地质支护状态观察
对开挖掌子面进行观察、地质描述,对围岩及初期支护表面采用放大镜等仪器观察。
2)、地表沉降量测
在地表浅埋段埋设测点,采用水平仪测其下沉量,量测时间在开挖面前方H+h(隧道埋置深度+隧道高度)处开始,直至衬砌结构封闭、下沉停止结束。
3)、拱顶下沉量测
在中隔墙两侧即1部、3部的开挖拱顶,各设一测点,水平仪测其下沉量。
4)、周边收敛量测
在洞内大跨、边墙角共设二条水平基线,采用张力自鸣电子数显式收敛仪量测。
5)、拆除中隔墙过程拱顶下沉与周边收敛量测监控。
洞内、洞外下沉、收敛全部测点均埋设在同一断面,量测断面间距为5米。施工测量及监控量测组负责量测、数据整理、绘制回归曲线并及时反馈至生产管理组,以便采取相应的措施。全部数据处理与曲线回归采用计算机程序。
4.7施工注意事项
1.隧道施工应坚持"短进尺、强支护、早封闭、勤量测"的原则。
2.开挖方式均采用机械辅以人工开挖。
3.工序变化处之钢架(或临时钢架)应设φ42锁脚钢管,以确保钢架基础稳定。
4.钢架之间纵向连接钢筋应按要求设置,及时施作并连接牢固。
5.右部导洞开挖,应滞后于左部导洞,距离不小于6m为宜。
6.临时钢架的拆除应等洞身主体结构初期支护施工完毕并稳定后,方可进行。
7.施工中,应按有关规范及标准图的要求,进行监控量测,及时反馈结果,分析洞身结构的稳定,为支护参数的调整、灌筑二次衬砌的时机提供依据。
8.按设计要求做好隧底地质检测工作,检测结果为弱软围岩及有溶洞、溶沟及溶槽隧底应按要求采取加固措施。
9.应及时对隧道环境水进行取样化验,对有侵蚀性,但设计无要求的水应立即向相关单位提出变更,采用侵蚀性砼。
五.双侧壁导坑法
双侧壁导坑法,又称双侧壁导洞法或眼镜工法:属于新奥的一个分支,以新奥法基本原理为依据。在开挖导坑时,尽量减少对围岩的扰动,导坑断面近似椭园,周边轮廓园顺,避免应力集中。初期支护采用格栅钢架、挂网、喷混凝土柔性支护体系,及时施作,使断面及早闭合,以充分利用围岩的自承能力,控制围岩变形。建立一整套围岩支护结构监控量测系统,进行信息化施工管理,随时掌握施工过程中的动态变化,合理安排,调整施工工艺和设计参数,确保施工安全。
5.1开挖面分部形式:
一般将断面分成四块:左、右侧壁导坑
(1)、上部核心土
(2)、下台阶
(3) 、导坑尺寸侧壁导坑尺寸应本着充分利用台阶的支撑作用,并考虑机械设备和施工条件而定。但宽度不宜超过断面最大跨度的1/3。高度以到起拱线为宜,这样,导坑可分二次开挖和支护,不需要架设工作平台,人工架立钢支撑也较方便。导坑与台阶的距离没有硬性规定,但一般应以导坑施工和台阶施工不发生干扰为原则,因此在短隧道中可先挖通导坑,而后再开挖台阶。上、下台阶的距离则视围岩情况参照短台阶法或超短台阶法拟定。左、右侧导坑错开的距离,应根据开挖一侧导坑所引起的围岩应力重分布的影响不致波及另一侧已成导坑的则确定。
5.2施工作业顺序为:
1、开挖一侧导坑,并及时地将其初次支护闭合。
2、相隔适当距离后开挖另一侧导坑,并建造初次支护。
3、开挖上部核心土,施做拱部初期支护,临时支撑设在两侧壁导坑的拱脚初期支护上。
4、开挖下台阶,施做底部(仰拱)的初期支护,使初支结构全断面闭合。
5、拆除导坑临空部分的初支结构。
6、施做二次衬砌。
5.3双侧壁导坑法的优缺点:
当隧道跨度很大,地表沉陷要求严格,围岩条件特别差,单侧壁导坑难以控制围岩变形时,可采用双侧壁导坑法。现场实测表明,双侧壁导坑法所引起的地表沉陷仅为短台阶法的1/2。双侧壁坑法虽然开挖断面分块多,扰动大,初期支护全断面闭合的时间长,但每个分块都是在开挖后立即各自闭合的,因此在施工中间变形几乎不发展。双侧壁导坑法施工安全,但速度较慢,成本较高。
5.4双侧壁导坑法施工特点及适用范围
特点:
1、浅埋隧道采用双侧壁导坑法施工,很好的解决了大断面隧道开挖的安全性问题,且结构简单,安全可靠,拆装方便、灵活,经济效益显著。
2该法是在借鉴新奥法的某些理论基础上,在地铁工程施工中总结出来的一整套完善的地铁隧道修建理论和操作方法。与新奥法的不同之处在于,它是适合于城市地区松散土介质围岩条件下,隧道埋深小于或等于隧道直径,以很小的地表沉降修筑隧道的技术方法。它的突出优势在于不影响城市交通,无污染、无噪声,而且适合于各种尺寸与断面形式的隧道洞室。
适用范围:
1、它是适合于城市地区松散土介质围岩条件下的浅埋隧道,以很小的地表沉降修筑隧道的技术方法。它的突出优势在于不影响城市交通,无污染、无噪声,而且适合于各种尺寸与断面形式的隧道洞室。
2、适用于V-VI级围岩地层,开挖断面在40～120m²的隧道。
3、由于该施工方法在有水条件的地层中可广泛运用,加之国内丰富的劳动力资源,在北京、广州、深圳、南京等地的地铁区间隧道修建中得到推广,已成功建成许多各具特点的地铁区间隧道,而且在大跨度车站的修筑中也有相当多的应用。另外,该方法也广泛应用于浅埋地下车库、过街人行道和城市道路隧道等工程的修筑。这项技术的采用,结束了中国城市修建地铁大开挖的历史,开创了中国在大城市松软地层内修建地铁的新途径,同时标志着中国地铁建设已达到国际水平。双侧壁导坑法施工工艺原理:地铁隧道浅埋暗挖双侧壁导坑法施工是一项边开挖边浇注的施工技术。其原理是:就是把整个隧道大断面分成左右上下6个小断面施工每一小断面单独掘进,最后形成一个大的隧道且利用土层在开挖过程中短时间的自稳能力,采用网状支护形式,使围岩或土层表面形成密贴型薄壁支护结构,且用中隔壁及中隔板承担部分受力。该方法主要适用于粘性土层、砂层、砂卵层等地质。
5.5双侧壁导坑施工方法
侧导洞分上下两个台阶,上台阶土方采用人工风镐开挖土方,并直接翻入下
台阶,采用翻斗车外运至竖井集土坑处,桁架电动葫芦或抓斗垂直提升。开挖台阶长度2～3m初期支护分别进行,两侧洞均设临时钢架横撑,做到步步封闭成环。两洞之间的中间部分开挖作业方式同侧洞,并及时架设拱部和临时横撑及仰拱的拱架,使之与两侧洞及时联接成环。二次衬砌采用输送泵浇筑,先施作隧底仰拱,使其紧跟中部下台阶土体的开挖掌子面;然后施作两侧仰拱,再做两侧拱墙部份,
最后施作中部拱圈。二次衬砌仰拱采用自制仰拱底模,边墙与拱圈采用衬砌台架安装钢模,混凝土泵泵送。该段施工过程中,适时进行初支背后注浆,以控制地表沉降。在施工过程中,加强监控量测,实行信息化施工,并根据监测情况,及时拆除临时格栅支撑,施作该段二次衬砌。施工时两侧导坑错开施工,一侧(如3部)的侧导坑落后于另一侧导坑(如1部)3～5m,中间土体部分(如5部)开挖初期支护落后最前面侧导坑开挖面6～10m。
1、 两侧导坑上部开挖及支护:
2、 ①上部开挖。超前小导管预注浆对地层进行加固后,采用人工开挖直接开挖翻碴至下台阶,用翻斗车转运至提升架处,采用电动葫芦垂直起吊外运。每一开挖循环进尺为0.5m,由测量人员控制中线水平,施工时保证不欠挖,控制超挖。开挖轮廓线尽可能圆顺,以减小应力集中,另一侧上部开挖落后3～5m。
②上部断面初期支护。a、初喷:砂层段,在开挖后立即进行,以便尽早封闭拱顶暴露面,喷射混凝土厚4～5cm。粘土层段视开挖后围岩的稳定情况而定。b、格栅钢架:格栅钢架制作符合设计规范,满足施工要求;安设时清除浮土,拱脚夯实或设置垫板,钢格栅纵向间距按设计要求每榀0.5m,纵向设Φ22连接筋,其环向间距为1m,交错布置。c、挂网:单层铺设,采用φ6.5钢筋,网格15×
15cm,作成1.5m×0.7m的网片,铺设在格栅钢架的背后位置,密贴围岩,并与格栅钢架连接牢固。d、喷射混凝土:采用喷机喷护,砂层段第一次喷射厚度3
～5cm,架立好格栅钢架后,从钢架腹部打入下一循环的超前管棚,封好管口,复喷至设计厚度。e、锁脚锚管:在拱脚处打设两根Φ42锚管,其尾部与格栅钢架焊接牢固。喷砼时注意保护好管口,喷砼结束后,及时压浆。③超前小导管作业。钻孔:超前小导管采用风钻直接顶入,压浆前用高压风清孔。超前小导管选用普通φ42×4mm钢管加工而成,顶部切削成尖靴,尾部焊接垫圈,长度为2.5m～3m或按设计要求。超前小导管按设计范围沿拱部周边轮廓线设置,超前小导管从钢架腹部空间穿过,外插角在20°左右,尾部与钢架焊连接成一体。
5.6注浆
为保证注浆质量,注浆前孔口处喷20cm混凝土封堵。采用高压注浆泵注水泥、水玻璃浆液,压力控制在0.3～0.5Mpa,浆液配合比视地质情况及现场试验确定,
保证浆液扩散互相咬接,以提高围岩的稳定性。
2、两侧下部开挖及支护:两侧下部开挖每循环进尺0.5m,下部落后上部3m。
反坡开挖时,在掌子面设集水坑抽排水,集水坑内抽至竖井集水井后排出洞外。
永久与临时初期支护同时施作,并及时封闭环状。其余与上部同。两侧下部施工
工艺流程为:
一侧侧洞下部开挖落后另一侧侧洞下部开挖5m→两侧下部开挖(含两侧仰拱)、每循环进尺0.5m→初喷混凝土4～5cm(包括隧底及中间土体侧面)→安钢架、挂钢筋网、焊联接筋(包括中间临时钢架等)→二次复喷混凝土达设计厚度→进入下一循环。
3、中间上部开挖及支护:待两侧洞初支作好一定时间后,开挖中间土体,落
后一侧侧洞开挖初支3～5m中间上部施工工艺流程图:
施作超前小导管预注浆加固→开挖土石方→初喷混凝土4～5cm→安设钢格栅,焊纵向联接筋→钢架之间安设钢筋网→复喷混凝土达设计厚度→进入下一循环。
4、中间下部开挖及支护:检查中隔板、中隔壁支撑,分析各部开挖支护后的变形收敛情况,处于基本稳定后,开挖中间下部土体,下部开挖落后上部30～50m。
施工工艺流程图为:中间下部土体开挖→中间底部钢格栅和钢筋网的安装→喷混凝土封闭底部仰拱→下一循环。
六.六步cd法
6.1作业内容
注浆锚杆、开挖、初喷、立钢架、打锚杆、挂钢筋网、复喷。
6.2工艺流程
打φ25中空注浆锚杆—分台阶开挖1部—封闭掌子面(1.6～2.0米封一次)—施工作1步初期支护及中隔壁—按上部循环开挖2～6部—拆除开挖尾部6～8米临时钢架—浇注Ⅶ部砼—浇注Ⅷ部砼。
6.3施工方案
3.1 地质预报地质预报采用分级:简单。预报方法:地质素描、超前钻探。超前地质钻孔采用TY-28钻机打眼,深度超前开挖
2进尺,即超前不小于1.2米。
3.2测量放样根据测量班定的中点放样轮廓线,本隧道采用单心圆,半径=665(净空)+50(二衬)+28(初喷)+1(变形量)=758cm,变形量暂按15cm取,待沉降观测后根据观测数据再进行调整。
3.3中空注浆锚杆中空注浆锚杆配合钢架使用。单根长度4.5米,环向间距40cm,插入角度:与线路中线平行,注浆水灰比1:1,注浆压力0.5～2.0Mpa。材料采用外径φ25mm,厚7mm热轧钢管,前部钻注浆浆孔,孔径10mm,间15cm,呈梅花状布置,前端加工成锥形,尾部30cm不钻孔,作为止浆段。双层小导管搭接长度≮1.3m。中空注浆锚杆及钢架考虑循环使用,周转距离暂按40米一次考虑。具体见<超前小导管施工技术交底>
6.4开挖
6.4.1开挖顺序
⑴利用上一循环架立的钢架施作导坑侧壁Ф25中空注浆锚杆超前支护。
⑵机械开挖①部,人工配合整修。
⑶喷8cm厚混凝土封闭掌子面(1.6～2.0米封闭一次),并喷射10cmC25砼临时仰拱。
⑷施作①部导坑周边的初期支护和临时支护,即初喷4cm厚混凝土,架立型钢钢架和I18临时钢架,并设锁脚钢管。
⑸安装径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
在滞后于①部3～4m距离后,机械开挖②部,人工配合整修,喷8cm厚混凝土封闭掌子面,并喷射10cmC25
砼临时仰拱,导坑周边部分初喷4cm厚混凝土,接长型钢钢架和I18临时钢架,安装锁脚钢管,钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。 在滞后于②部2～3m距离后,机械开挖③部,人工配合整修,并施作导坑周边的初期支护,步骤及工序同①
在滞后于③部10～15m距离后,机械开挖④部,人工配合整修,并施作导坑周边的初期支护,步骤及工序同①。
在滞后于④部3m距离后,机械开挖⑤部,人工配合整修,施作初期支护。开挖部,接长Ⅰ18临时钢架,施作初期支护。根据监控量测结果分析,待初期支护收敛后,拆除开挖尾部靠近二次衬砌仰拱3米范围内I18临时钢架。利用仰拱栈桥灌筑Ⅵ部边墙基础与仰拱混凝土。
灌筑仰拱填充Ⅶ部至设计高度,并接长钢架至仰拱填充顶部。利用衬砌模板台车一次性灌注Ⅷ部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。
6.4.2开挖要求
开挖采用人工配合机械开挖,坚持”少扰动、短进尺,勤测量,紧封闭”的原则,上台阶每循环开挖支护进尺不大于1榀钢架间距,即不超过0.6米,边墙每循环进尺不大于2榀钢架,仰拱开挖后立即初期4cm砼,架立钢架,打锁脚锚杆后,复喷砼等完成后,再开挖仰拱,仰拱采用分段开挖,每段不大于3.0米,仰拱不能分幅施工。
开挖要求2台阶滞后1台阶为3～4米;3台阶滞后2台阶为2～3米;4台阶滞后3台阶为10～15米;5台阶滞后4台阶3米;6台阶滞后5台阶3米;隧底填充、边墙基础滞后3台阶10～15米;二次衬砌滞后隧底填充及边墙基础3米,且距掌子面不大于40米。
6.4.3初喷砼
初喷砼采用2种标号:掌子面采用C25砼、拱墙C30砼(内轨顶面以上)、仰拱C25。24小时强度均不能低于10Mpa。拱墙初期支护喷射砼掺加纤维素,掺量0.9kg/m3。砼采用湿喷工工艺,施工时分片、分段作业,喷射顺序为由下至上,喷嘴岩面垂直,距受喷面距离1.5～2.0米,喷射压力控制在0.15～0.2MPa,喷射砼终凝2小时后,采用湿润养护,养护进间不少于14天。喷射厚度:掌子面8cm(不每一循环都封),2～3循环封一次,距离1.6
～2.0米;拱墙及仰拱28cm;临时仰拱10cm。
3.6锚杆施工
锚杆制作及加工根据<双线隧道复合式衬砌>V级围岩Vb型复合式衬砌断面。锚杆采用两种型号:拱部采用φ25×7普通中空锚杆、边墙采用HRB335直径22螺纹钢筋制作。锚杆长度4.0米。
使用前须监理工程师检验合格,锚杆采用切割机进行切割,禁止淬火,锚杆尺寸必须符合设计要求及验收标准,锚杆尾部配垫板。
外观质量检验:杆体直径要均匀、一致,无严重锈蚀、弯折。
水泥:选用425#的普通硅酸盐水泥。砂:选用粒径小于2.5mm的中细砂。
外加剂:选用配比规定品牌。
锚杆孔的采用全站仪放样,定出隧道中心后,用钢尺量出锚杆的位置,锚杆布置形式:拱部(1400)范围:间距(环×纵)1.5×1.5m,长度4.0m;边墙内轨顶面以上:间距1.2×1.2m,长度4.0m;锚杆钻机根据实际情况选配,也可采用风枪打眼,钻孔直径必须大于锚杆1.5cm,孔深符合设计要求。锚杆钻孔时需搭设钻孔平台,以确保钻孔的角度及钻孔设备、人员安全,钻孔平台采支护台车,人员施工时必须配带安全带。钻孔孔径必须圆直,角度掌握准确,不能出现串孔、偏孔现象。孔位偏差允许±150mm,深度允许误差±50mm,锚杆角度必须与岩体垂直。
锚杆孔钻孔完毕进行清孔,清孔采用高压风进行,确保孔内无松碴、积水。锚杆、锚孔报监理工程师检验合格,且允许下步施工后,开始锚杆注浆,注浆采用压浆机注浆,水泥砂浆按试验室配比拌制,砂浆采用机械拌和均匀,随拌随用,一次拌和的砂浆必须 在初凝前用完,注浆作业必须留置试件。
注浆开始前,应进行压水试验,以确定岩层的吸水性,渗透性,为注浆时选取泵量,泵压及浆液配方等提供参考依据。同时冲洗钻头,检查止浆管效果路是否有跑漏水现象。在灌注水泥浆时,采用单液注浆泵,注浆泵最大压力应达到设计压力的1.5-2.0倍。注浆压力0.5-1.5MPa注浆管插至距孔底5～10cm处,随水泥砂浆的注入缓慢匀速拔出,随即迅速将杆体插入,锚杆杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。若孔口无砂浆流出,必须将杆体拔重新注浆。锚杆注浆后,在砂浆凝固前,不得敲击、碰撞和拉拔锚杆,其端部3d内不得悬挂重物。锚杆施工完毕,现场质检人员必须通知监理工程师进行现场验收,并完善检验资料,验收的主要内容:锚杆的间距、数量、注浆质量等。
6.5钢筋网的加工及安装
钢筋网采用Φ6钢筋,网格尺寸为20cm×20cm,在钢筋加工场内集中加工。钢筋网片加工尺寸一般采用2.0×2.0米,节点间点焊,焊接时注意不以烧伤钢筋,钢筋网挂设时至少搭接一个网眼,即每两片搭接不小于20cm。钢筋网板必须与初喷砼密贴,且用锚杆尾板固定牢固。
6.6钢架加工及安装
6.6.1钢架制作
按钢架设计尺寸下料,钢架分节长度以设计图和现场施工方法