2、卵石地层中浅埋暗挖台阶法施工工艺工法

1、卵石地层中浅埋暗挖台阶法施工工艺工法1 前言1.1工艺工法概况浅埋暗挖台阶法是指在软弱围岩地层中，以改造地质条件为前提，以控制地表沉降为重点，以格栅（或其他钢结构）和锚喷作为初期支护手段，遵循“新奥法”大部分原理，按照“十八字”原则（管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测）在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的一种方法，其埋深小于洞宽的两倍左右。继1984年王梦恕院士在军都山隧道黄土段试验成功的基础上，又于1986年在具有开拓性、风险性、复杂性的北京复兴门地铁折返线工程中应用，在拆迁少、不扰民、不破坏环境下获得成功。同时，结合中国特点及水文地质系统，创造了小导管超前支护技术、8字型网构钢拱架设计、制造技术、正台阶环形开挖留核心土施工技术和变位进行反分析计算的方法，提出了“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”18字方针，突出时空效应对防塌的重要作用，提出在软弱地层快速施工的理念。由此形成了浅埋暗挖台阶法，创立了适用于软弱地层的地下工程设计、施工方法。1.2工艺原理浅埋暗挖法沿用新奥法(New Austrian Tunneling Method)基本原理，初

2、次支护按承担全部基本荷载设计，二次模筑衬砌作为安全储备；初次支护和二次衬砌共同承担特殊荷载。应用浅埋暗挖法设计、施工时，同时采用多种辅助工法，超前支护，改善加固围岩，调动部分围岩的自承能力；并采用不同的开挖方法及时支护、封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系；在施工过程中应用监控量测、信息反馈和优化设计，实现不塌方、少沉降、安全施工等，并形成多种综合配套技术。2 工艺工法特点2.1浅埋暗挖法施工拆迁占地少，不扰民，不干扰交通，节省大量拆迁投资。2.2工法单一，工序转换少，不需要太多专业设备，灵活方便。2.3适用于不同地层，不同跨度，多种断面形式。3 适用范围本工艺工法大多用于第四纪软弱地层的地下工程，围岩自承能力很差，为控制地表沉降，初期支护刚度要大、要及时。4主要引用标准4.1地铁设计规范（GB50157）4.2地下铁道工程施工及验收规范（GB50299）4.3喷射混凝土加固技术规程（CECS161）4.4地铁工程监控量测技术规程（DB11/490）4.5铁路隧道施工规范（TB10204）5施工方法台阶法施工方法为：采用人工开挖，先开挖上台阶，开挖前在隧道拱顶范围内打设超前小导

3、管，并注浆加固土体，顺着拱外弧线进行环状开挖并留核心土，控制开挖步距0.50.75m，架设钢格栅并喷射混凝土及时封闭土体。上下台阶步距3.55m，下台阶及时跟进，使初支钢格栅及早封闭成环，减小地层沉降。6工艺流程及操作要点6.1施工工艺流程超前小导管施工1.小导管准备2.浆液配制，注浆上台阶开挖上台阶支护1.锚杆、钢筋网准备2.钢架准备3.喷砼准备开挖核心土下台阶开挖下台阶支护监控量测数据处理信息反馈基面处理防水层施工衬砌施工1.锚杆、钢筋网准备2.钢架准备3.喷砼准备图1台阶法施工工艺流程施工工艺流程图见图1，开挖步骤图见图2。图2 开挖步骤图6.2施工准备6.2.1施工前组织技术员对图纸进行审核，提前找出图纸有误的地方进行修正。6.2.2编制专项施工方案，编写作业指导书，做好技术交底，有效指导施工。6.2.3成立测量小组，对线路坐标进行核算，制定放样方案，做好测量放样工作。6.2.4场地规划合理，对公共区地面进行硬化，砂、石、水泥有专门的库房存放，钢筋加工区范围明确，生活生产区域分开。6.2.5施工区域水、电接引到位，满足施工需求。6.2.6组织施工人员，进行生产前安全、技术培训。

4、6.2.7施工机具进场报验，经过检修能够正常投入生产。6.3操作要点 6.3.1施工步序1.超前小导管施工施工前进行测量放样，在设计孔位位置上点上标记，然后将小导管打入标记点位；在注浆前先将工作面封闭，以防漏浆。浆液根据地层情况选择，砂层考虑采用水玻璃化学浆液注浆加固，砂卵层考虑采用双液浆注浆加固，注浆应严格控制注浆压力，压力控制在0.40.6Mpa保证注浆效果。注浆顺序由下向上进行，浆液可用拌合机搅拌。2.上台阶土方开挖及支护1）土方开挖采用人工开挖，注浆加固完成后，顺着拱外弧线用人工进行环状开挖并留核心土，每循环开挖进尺为一榀拱架间距，立即喷射混凝土，保持掌子面土体的稳定，尽可能减少对拱部开挖土体的扰动。2）施工中严格控制开挖进尺，杜绝超挖现象。用多台激光指向仪控制开挖中线及水平，确保开挖断面圆顺，开挖轮廓线充分考虑施工误差、预留变形和超挖等因素的影响。3）在开挖过程中，可能出现在隧道轮廓线位置出现漂石或大粒径卵石的情况，在处理此类土体时，将漂石或大粒径卵石从洞内取出，必将出现超挖现象，因此，在施工过程中，取出此类石块时，因立即架设拱架，回填并注浆加固，防止土层出现塌方。4）开挖过

5、程中加强监控量测，当发现拱顶、拱脚和边墙位移速率值超过设计允许值或出现突变时，应及时采取加固措施或改变施工方法和支护参数。3.上台阶支护开挖尺寸满足要求后，立即架立拱架，并挂网喷射混凝土及时封闭。1）严格控制拱架架设的位置：马头门进正洞前2m范围土应力相对较大，此范围拱架可加密布置，其余部位依据设计间距安装，架设里程偏差控制在30mm，竖向、横向偏差控制在15mm；2）拱架各单元构件间连接螺栓垫片齐全，连接牢固可靠，并用相同主筋直径的钢筋辅助焊接，采用单面焊接形式，焊接长度不小于10d；3）纵向拱架间连接设置联结筋，连接筋的规格与环向间距由设计确定，。联结筋与上循环拱架间采用单面搭接焊的连接形式；4）拱架间土体采用钢筋网片封闭，网片间搭接长度不小于1个网格，且允许偏差控制在25mm；5）上台阶两侧拱脚超挖部分，用钢板或方木垫实；6）在上台阶每榀拱架拱脚处打设锁脚锚管，并压注水泥浆。7）拱架架设完成之后，即可进行喷射混凝土施工，锚喷现场必须采取防尘措施，减轻粉尘对环境的污染；严格按照锚喷操作规程，控制回弹量；喷射混凝土表面应密实、平整，无裂缝、脱落、漏喷、空鼓等现象，低凹处矢弦比不大于1

6、/10。4.开挖核心土及下台阶土方上台阶支护完成之后，即可对核心土及下台阶土方进行开挖，每循环进尺同上台阶，由技术员控制拱底标高，避免出现超挖现象。5.下台阶支护土方开挖到位后，即可进行下台阶拱架安装，上拱架与下拱架连接紧密，连接板之间不应留有空隙，连接螺栓必须全部安装并拧紧，保证整个拱架封闭成环后的承载强度。拱架安装完成后即可喷射混凝土尽早封闭土体，并进行下一循环的工作。6.基面处理未挂设防水层前由测量技术人员进行断面检查，如果有欠挖则需处理，处理欠挖完毕后进行防水基面处理：切除超前小导管、锚杆、钢筋头等，基面严重不平整的要进行混凝土的复喷，经监理工程师查验合格后，就可以开始铺设防水层的工作。7.防水层施工防水层的施工可根据现场实际情况，合理安排防水的施工进度，防水层的施工必须依照防水材料类型所规定的施工做法进行，搭接长度及接头处理满足规范要求，防水施工完成后做好成品保护，避免在二次衬砌施工时对防水层的破坏，导致结构完成后出现渗漏现象。8.二次衬砌施工钢筋绑扎之前由测量人员进行中线定位测量，按照中线位置编排钢筋骨架，先施工下拱，后施工上拱。混凝土浇筑必须保证连续性，浇筑速率宜保持每小

7、时8方左右，及时跟进振捣，保证混凝土的浇筑质量。6.3.2监控量测表1 主要监测项目序号监测项目监测仪表测点间距测试精度距开挖面远近的量测时间间隔05m515m1530m30m1洞内、外观察现场巡视随时进行2隧道周围地表沉降水准仪隧道中心测点 纵向步距15m1mm12h1d3d7d3净空变化收敛计纵向步距15m0.1mm12h1d2d5d4拱顶下沉水准仪纵向步距15m1mm12h1d2d5d5地下水位水位管水位仪5mm12h1d2d5d7劳动力组织根据现场施工要求，在每个工作面施工时，人员配备情况见下表：表2 人员配备表序号工种人数备注1管理人员5现场管理、技术2钢筋加工班10所有钢构件（包括钢格栅）的加工3衬砌班8拆、立模、台车滑移，接拆砼泵、砼浇筑4开挖支护班24（两班）正洞土方开挖及洞内运输、超前支护、格栅安装、初支喷锚等5防水班6二衬外包防水施工6注浆班7初支背后注浆及二衬拱背回填7后勤人员10物资、食堂、文明施工8专职安全员2施工现场安全工作管理9特种作业人员16龙门架、场内机动车司机，电气焊工8 主要机具设备表3 设备配置如下表：序号作业名称机具设备名称规格/型号单位数量备

8、注1渣土、建材垂直提升竖井提升架2-10T套1双葫芦2超前导管打设电动空压机18m3/min台13初支砼网喷电动空压机22m3/min台14施工及生活用电静音发电机300KW台15拌制初支砼强制搅拌机js-350台26渣土装车装载机ZL-50辆17初支及二衬钢筋安装电焊机BX3-500套3单作业面8初支及二衬钢筋加工钢筋切断机GQ-40台29初支及二衬钢筋加工钢筋弯曲机台110超前支护，初支背后注浆及二衬拱背回填双液注浆泵2TGZ60/120套2单作业面11洞内排水潜水泵QW-180套1单作业面12洞内出渣农用小翻斗1m3辆2单作业面13洞内通风、排烟通风机60m3/s台1单作业面14材料倒运材料运输车10吨辆215土方外运自卸汽车1015t辆616场内材料装卸汽车吊25T辆217二衬砼浇筑汽车泵90型辆19质量控制9.1易出现的质量问题9.1.1隧道标高或边拱出现偏差，在开挖过程中由于操作误差或偶然性的破坏，导致控制点出现偏差。9.1.2钢格栅加工质量差，格栅连接不符合设计要求，影响格栅整体受力，在地质条件差的地层中极易出现塌方现象。9.1.3二衬施工钢筋绑扎对外包防水的破坏，导致二衬混凝土浇筑后，结构出现漏水现象。9.1.4二衬钢筋间距不符合设计要求，钢筋连接达不到规范要求。9.1.5砼浇筑不连续而产生冷缝；浇筑过程振捣不及时，导致砼强度不够。9.2保证措施9.2.1严格按照施工工艺标准施工。测量放线完成后，应对现场技术员及工班长及时进行交底，并对控制点做好明显标记以及保护措施。9.2.2钢格栅在加工场加工时，由技术员对模具进行放样，加工好的钢格栅在加工场进行试拼，沿隧道周边轮廓误差为3cm，平向翘曲小于2cm，误差太大或焊接质量达不到要求的钢架严禁使用

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