三台阶法施工方案

1牛轭湾隧道三台阶法施工方案一、编制依据及原则1.编制依据①武广铁路客运专线有限责任公司编制的《武广客运专线指导性施工组织设计》；②铁道第四勘察设计院武汉至广州客运专线（乌龙泉至花都段）设计的相关图纸[武广客专乌花施图Ⅱ（隧）37]国家和铁道部现行隧道设计规范、施工规范、规程和验收标准等；③武广客运专线铁路XXTJⅡ标现场施工调查资料及工期要求；④我单位类似工程的施工经验及设备情况。2.编制原则①响应和遵守武广客运专线有限责任公司文件中的安全、质量、工期、环保、文明施工等的规定；②坚持“预防为主，安全第一”的指导思想，结合本工程特点，制定积极有效的安全管理、技术、组织措施，确保人身安全和工程安全。③坚持“百年大计，质量第一”的方针，制定完善的工程质量管理制度，建立质量保证组织体系，针对本标段工程特点和质量目标的要求，加强过程控制，从各个环节上保证工程质量目标的实现。④响应工期要求。以总工期为施工总工期控制目标，作为劳力、机械、设备的配置与施工方案选择的前提。根据施工总工期的安排和分阶段节点工期要求，利用网络技术优化工期安排和资源配置，突出重点项目和关键工序，统筹组织，超前计划，合理安排工序衔接；二、编制范围乌龙泉至花都段XXTJⅡ标牛轭湾隧道，进、出口里程分别为：DK1587+880、DK1588+863，隧线分界里程分别为：DK1587+880、DK1588+872，隧道全长983m。三、工程概况及主要工程数量1.设计标准铁路等级：客运专线；正线数目：双线；2设计速度：正线基础设施350km/h；正线线间距：5m；最小曲线半径：一般地段9000m，困难地段7000m；最大坡度：一般12‰，最大20‰；到发线有效长度：700m；牵引种类：电力；轨道类型：无碴轨道；列车运行控制方式：自动控制；行车指挥方式：综合调度。2.工程概况牛轭湾隧道位于长沙县跳马乡境内，全长983m，隧道最大埋深120m，隧道设计为人字坡，变坡点DK1588+000，全隧道纵坡分别为：+12‰/1450m，－8‰/1200m。在DK1587+699.99～DK1588+300.01设竖曲线，曲线半径30000m。隧道进、出口各有一段明洞，进口里程DK1587+880～+897，出口里程DK1588+822～+863，共58m长。隧道通过大部分为IV、V级围岩，其中Ⅲ级围岩135m，V级围岩275m，IV级围岩515m。在DK1588+584隧道上方有1-2.0m引水隧洞横穿。四、施工方法1、开挖根据地质调查情况及工期要求，改CRD法为三台阶法施工1.1从现有掌子面（DIK1587+911）拆除约5m长中隔壁临时支撑，上台阶改为三台阶法施工。1.2上台阶开挖至较好围岩后，经分队、项目队现场核查同意后，中台阶左右错开下挖约2m（错开距离不小于4m），按要求施工拱架锚杆及初期支护，必要时增加锁脚锚杆。1.3中台下挖2m完后，立即施工C20临时仰拱，厚30cm，临时仰拱左右交错施工，洞口10m范围临时仰拱必须全部满铺，洞内仰拱可采用跳槽浇注，间隔不大于1m。1.4临时仰拱施工时，左右衔接部分必须按施工缝处理。1.5三台阶临时仰拱法开挖采用YT-28凿岩机钻眼，楔形掏槽，光面爆破。三台阶临时仰拱法开挖每循环进尺1.5m。三台阶临时仰拱法开挖步骤见图4-1。3三台阶临时仰拱法施工工序纵断面见图4-2。三台阶临时仰拱法开挖施工流程见图4-3。三台阶临时仰拱法开挖施工步骤说明见表4.1。图4-1三台阶临时仰拱法开挖施工步骤图约2m浇注C20临时仰拱厚30cm喷C20砼厚8cm5544551约5m5325Φ42小导管（L=4.5m）系统径向锚杆型钢钢架隧道中线约2m浇注C20临时仰拱厚30cm喷C20砼厚8cm5544551约5m5325Φ42小导管（L=4.5m）系统径向锚杆型钢钢架隧道中线4图4-2三台阶临时仰拱法施工工序纵断面否良好下一循环下台阶钻眼中台阶钻眼上断面检查和爆破效果评价下断面检查和爆破效果评价中断面检查和爆破效果评价否良好上中下断面支护临时仰拱施作信息反馈装药爆破初喷后出碴上中下台阶测量放线测量放线上台阶钻眼施工准备（含超前地质预报）爆破设计试验验证图4-3三台阶临时仰拱开挖施工工艺框图5代号代表部位工作内容①上台阶(1)利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部超前支护；(2)弱爆破开挖①部；(3)喷8cm厚混凝土封闭掌子面；(4)施作①部拱部周边的初期支护。即初喷4cm厚混凝土，架立I18型钢钢架并设锁脚锚杆；(5)钻设径向锚杆、挂网后复喷混凝土至设计厚度；(6)喷射临时仰拱C20混凝土至设计厚度。②中台阶(1)滞后①2.0m弱爆破开挖②部；(2)喷8cm厚混凝土封闭掌子面；(3)中台阶周边部分初喷4cm厚混凝土；(4)接长型钢钢架，并设锁脚锚杆；(5)钻设径向锚杆、挂网后复喷混凝土至设计厚度；(6)施工临时仰拱C20混凝土，厚30cm。③下台阶(1)滞后②2.0m弱爆破开挖③部；(2)喷8cm厚混凝土封闭掌子面；(3)周边及隧底部分初喷4cm厚混凝土；(4)接长I18型钢钢架；(5)安装隧道底部I18型钢钢架；(6)钻设拱墙部径向锚杆、挂网后，复喷拱墙及隧底混凝土至设计厚度。④仰拱施工根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，灌注④部边墙基础与仰拱及隧底填充(仰拱与隧底填充分次施工)。⑤拱、边墙二次衬砌利用衬砌模板台车一次性灌注⑤部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。表4.1三台阶临时仰拱法开挖施工步骤说明62.支护2.1超前锚杆锚杆采用Φ25mm中空注浆锚杆，YT28型风枪钻孔,自制台架作操作平台，自制台架就位后，先接1根长3m的锚杆试钻，试钻时注意水压的调整。锚杆按放样位置和角度钻进，钻进中随时做好记录。锚杆达到设计深度后，将止浆塞套进钻杆尾部，拧紧螺母封堵孔口后,用快速接头连接杆尾和注浆管,然后开始注浆,达到预定的压力为至。当天钻进锚杆后即安排压浆锚固，使围岩与锚杆尽快形成整体，起到锚固作用。浆液达到强度后，安装钟形托板，垫板面紧贴喷混凝土层，上紧锚杆端螺母。锚杆体为注浆管，压注浆液后不仅能锚固杆体，注浆压力较大时部分浆液会渗入锚孔的裂隙中，起到加固围岩的作用。其施工工艺流程见图2-1。采用锚杆钻机钻孔，ZTGZ-60/120注浆泵注浆。水泥砂浆使用水泥净浆搅拌器造浆，用注浆泵注浆，孔口混合器全孔一次压注。注浆顺序：先注无水孔，后注有水孔；先注小水孔，后注大水孔。注浆材料为1：1水泥浆液，注浆管接于锚杆端部，并安装一个开关控制阀，锚杆孔内灌注砂浆必须饱满密实。注浆压力控制：注浆压力以孔口压力表显示值为准，通过注浆泵控制调节，确保注浆安全。安装垫板及紧固螺帽在水泥浆体强度达到10MPa后进行。施工准备超前地质预报注浆配比设计与试验注浆站布置注浆配件加工中空注浆锚杆钻进注浆浆液配制注浆检查下道工序7图2-1中空注浆锚杆施工工艺流程图2.2砂浆锚杆施工工艺砂浆锚杆钻孔采用YT28型风枪钻眼。孔眼方向垂直于岩面,钻孔直径大于锚杆直径15mm。为层状岩体时，锚杆与层面大角度相交。采用砂浆锚杆时，根据设计要求截取杆体并整直和除锈，在杆体外露端加工成螺纹，以便安装垫块及螺母，在杆体每隔1m设隔离件，以使杆体在孔内居中，保证有足够的保护层。锚杆注浆安装前先做好材料、机具、脚手平台和场地准备工作，注浆材料使用标号不小于32.5级水泥，粒径小于3mm的砂子，水灰比为0.4～0.45。边墙和底部砂浆锚杆作业程序是：先注浆，后放锚杆。具体操作是：先用水和稀浆湿润管路，然后将已调制好的砂浆倒入泵内，将注浆管插至锚杆孔底，将泵盖压紧密封，一切就绪后，慢慢打开阀门开始注浆，在气压推动下，水在前，砂浆在后，水湿润泵体和管路，引导砂浆进入锚杆孔中，随着砂浆不断压入孔底，注浆管缓缓退出眼孔，直至砂浆注满眼孔后，立即把锚杆插入眼孔，接着用推、锤击方法,把锚杆插至孔底，用木楔塞紧孔口，防止砂浆流失。注浆压力保持在0.2MPa。压注浆时，密切注视压力表，发现压力过高，立即停风，排除堵塞。锚杆孔中需注满砂浆，发现不满时需拔出锚杆重新注浆。注浆管不准对人放置，注浆管在未打开阀门前，不准搬动，关启密封盖，防止高压喷出物射击伤人。用掺速凝剂砂浆时，一次拌制砂浆数量不应多于3个孔，以免时间过长，使砂浆在泵管中凝结。2.3挂钢筋网钢筋网在洞外进行加工，网片大小以方便安装为原则，在洞内由人工进行网片拼装。钢筋网按受喷面起伏铺设，安装时用电焊点焊固定在钢架及锚杆外露头上，以防喷射砼时晃动。钢筋网与受喷面的间隙以3～5cm左右为宜，混凝土保护层大于3cm。钢筋网在喷射一层后铺挂，底层喷射厚度大于4cm。网片间搭接长度为1～2个网孔，且不小于20cm。2.4钢架钢架在洞外的加工场内进行加工，加工前格栅钢架按设计单元，按1∶1比例进行放样，确定主要杆件下料尺寸。设立1∶1胎模加工工作台，分单元加工，运至现场安8装。安装时各单元采用钢板－螺栓连接。加工时，要求做到尺寸准确，弧形圆顺，允许偏差为：拱架矢高及弧长+20mm，架长±20mm，断面尺寸允许偏差为±20mm，扭曲度为20mm。；焊接（或搭接）长度要满足规范要求；焊接成型时，沿钢架两侧对称进行，接头处要求相邻两节轴线一致，连接孔位置要准，以保证连接准确。格栅拱架加工后要试拼，无扭曲翘曲现象，接头连接要求每榀之间可以互换。工字钢架利用定位胎架焊接成型，因工字钢截面刚度大，利用冷弯台座逐榀弯制胎型，而后焊接接头钢板并进行试拼，经检查加工拱度满足要求后存放于构件场备用。钢架利用平板车运进洞内，人工逐榀安装，必要时采用装载机配合安装。安装时使段与段之间的连接板结合紧密，不留有缝隙，钢架轴线应竖直对正，误差太大或焊接质量达不到要求的钢架严禁使用。格栅拱架施工工作内容包括定位测量、安装前的准备和安设。定位测量：准确地定出安设于曲线上的每榀钢架的位置。首先测定出线路中线，确定里程，然后再测定其横向位置及高程。格栅钢架设于曲线上，安设方向按该点的法线方向。直线地段，安设方向与线路中线垂直，间距偏差小于±10cm，高程、横向偏差小于±5cm，垂直度±2°，钢架保护层大于4cm。。安设前的准备工作：运至现场的单元钢架分单元堆码，安设前进行断面尺寸检查，及时处理欠挖侵空部分，保证钢架安设。钢架外侧有不小于5cm的喷射混凝土，安设拱脚或墙脚前，清除垫板下的松碴，使其置于原状岩石上，在软弱地段，可采用拱脚垫钢板的方法避免拱脚下沉，拱墙脚应保持水平。为保证钢架置于稳固的地基上，在钢架基脚部位预留0.15～0.20m原地基，架立时挖槽就位。钢架与岩面间安设鞍形或楔形混凝土垫块，复喷砼包裹，且保护层厚度不小于4cm，确保钢架与岩面密贴及受力良好。格栅钢架安设：钢架按设计位置安设，钢架与封闭混凝土之间尽量紧贴。在安设过程中，当钢架与围岩之间有较大间隙时设垫板，垫板数量不大于10个，两排钢架间沿周边每隔1m用纵向钢筋联接，形成纵向连接体系，使其成为一体，以改善受力状态。施工工艺见图2-5。钢架安装完成后，和与之相接触的锚杆头焊接，使之成为整体结构。分部开挖法施工，钢架拱脚打设Ф22mm的锁脚锚杆，长度为3.5m，每榀每侧各打入2根，锚杆打入方向与岩面垂直，并与钢架焊接牢固。9格栅钢架架设在与隧洞轴线垂直的平面内，安装位置允许偏差为：钢架间距、横向位置和高程偏差±50mm，垂直度误差为±2度。格栅钢架保护层厚度大于40mm，其背后必须保证喷射混凝土密实。格栅钢架安设正确后，为保证钢架整体受力，钢架间设置纵向钢筋连接，连接筋与钢架的连接点焊接牢固，并与锚杆焊接成一整体。图2-2格栅钢架施工工艺图2.5喷射混凝土喷射混凝土前要对喷射面进行净空检查，检查要先复核中线及高程，在确保中线高程准确后，用激光断面检测仪检查开挖断面，认真做好记录。采用ZSP-6D型湿喷机进行喷射砼施工。喷射砼分段、分片自下而上顺序进行，每段长度不超过6m。喷射时，喷嘴正对受喷面作均匀顺时针方向螺旋形划圈转动，螺旋直径20～30cm，以使砼喷射密实。喷射路线按分区、分段“S”形运动，喷头作连续不断的圆周运动，后一圈压前一圈1