三台阶七步开挖法幻灯片.ppt

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1、中铁中铁XXXX局集团局集团沪昆客专沪昆客专XXXX标标 三台阶七步开挖法三台阶七步开挖法第一页，编辑于星期六：十四点 十二分。目的1.掌握隧道三台阶七步开挖法的施工工序、工艺及施工要点。2.掌握三台阶七步开挖的法主要资源配置。3.掌握三台阶七步开挖法施工各主要工序的标准化作业时间。第二页，编辑于星期六：十四点 十二分。主要内容三台阶七步开挖法施工方法。标准化作业时间和标准化资源配置铁道部、沪昆公司下发隧道有关的主要文件。第三页，编辑于星期六：十四点 十二分。隧道钻爆法施工常用的开挖方法1、全断面法2、台阶法3、环形开挖预留核心土法4、中隔壁法（CD法）5、交叉中隔壁法（CRD法）6、双侧壁导

2、坑法（眼镜法）三台阶七步开挖法是台阶法的一种第四页，编辑于星期六：十四点 十二分。常用开挖方法的比较第五页，编辑于星期六：十四点 十二分。基本概念：以弧形导坑预留核心土法为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开，平行推进的施工方法。适用范围：适用于具备一定自稳条件的单线隧道、级围岩和双线隧道、级围岩。第六页，编辑于星期六：十四点 十二分。三台阶七步开挖法优点 （1）施工空间大，方便机械化施工，可以多作业面平行作业。部分软岩或土质地段可以采用挖掘机直接开挖，工效较高。（2）在地质条件发生变化时，便于灵活、及时地转换施工工序，调整施工方法。（3）适应不同跨度和多

3、种断面形式，初期支护工序操作便捷。（4）在台阶法开挖的基础上，预留核心土，左右错开开挖，利于开挖工作面稳定。（5）当围岩变形较大或突变时,在保证安全和满足净空要求的前提下，可尽快调整闭合时间。（6）施工进度快。三台阶七步开挖法可使用大型机械，能做到及时快速封闭，并且施工步序简单，可以达到70m90m/月。第七页，编辑于星期六：十四点 十二分。三台阶七步开挖法三维示意图第八页，编辑于星期六：十四点 十二分。1 施工工艺流程（1）上部弧形导坑环向开挖，施作拱部初期支护；（2）中、下台阶左右错开开挖，施作墙部初期支护；（3）中心预留核心土开挖，隧底开挖，施作隧底初期支护。每部开挖后均应及时支护，隧底

4、初期支护后应及时施作拱，尽早封闭成环。三台阶七步开挖法的施工工艺流程见下图。第九页，编辑于星期六：十四点 十二分。第十页，编辑于星期六：十四点 十二分。第十一页，编辑于星期六：十四点 十二分。第十二页，编辑于星期六：十四点 十二分。2 各工序施工方法 第1步：上部弧形导坑开挖：在拱部超前支护后进行，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度宜为35m，宽度宜为隧道开挖宽度的1/31/2。开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，一般最大不得超过1.5m，根据铁建设2010第120号文（以下简称120号文）的规定：级围岩不超过1榀拱架级围岩不超过2榀拱架。开挖后立即初喷35cm混凝土。上台阶开挖

5、矢跨比应大于0.3，开挖后应及时进行喷、锚、网系统支护，架设钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30打设锁脚锚杆（锚管），锁脚锚杆（锚管）与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。现场开挖情况见下图第十三页，编辑于星期六：十四点 十二分。弧形导坑预留核心土开挖（三台阶）弧形导坑预留核心土开挖（三台阶）第十四页，编辑于星期六：十四点 十二分。XX隧道出口第十五页，编辑于星期六：十四点 十二分。XX隧道出口第十六页，编辑于星期六：十四点 十二分。第第2 2、3 3步：左、右侧中台阶开挖：开挖进尺应根据初步：左、右侧中台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，根据期支护钢架间

6、距确定，根据120120号文的规定，最大不得超号文的规定，最大不得超过过2 2榀拱架，开挖高度一般为榀拱架，开挖高度一般为3 33.5m3.5m，左、右侧台阶错开，左、右侧台阶错开2 23m3m，开挖后立即初喷，开挖后立即初喷3 35 5混凝土，及时进行喷、锚、混凝土，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架墙脚以上网系统支护，接长钢架，在钢架墙脚以上30cm30cm高度处，高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角紧贴钢架两侧边沿按下倾角3030打设锁脚锚杆（锚管），打设锁脚锚杆（锚管），锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。现场锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。现场开挖情况见

7、下图。开挖情况见下图。第十七页，编辑于星期六：十四点 十二分。左、右侧台阶开挖 第十八页，编辑于星期六：十四点 十二分。第4、5步：左、右侧下台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，根据根据120120号文的规定，最大不得超过号文的规定，最大不得超过2 2榀拱架榀拱架，开挖高度一般为33.5m，左、右侧台阶错开23m，开挖后立即初喷35混凝土，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架墙脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30打设锁脚锚杆（锚管），锁脚锚杆（锚管）与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。第6步：上、中、下台阶预留核心土开挖：各台阶分别开挖预留的核心土，开挖进尺与

8、各台阶循环进尺相一致。第7步：隧底开挖并及时施作仰拱初期支护及仰拱砼，及早封闭成环。第十九页，编辑于星期六：十四点 十二分。3 开挖支护工艺第二十页，编辑于星期六：十四点 十二分。(1)开挖土质、强风化围岩，采用机械开挖，辅以人工弱爆破，人工配合。弱、中风化围岩采用钻爆法开挖。第二十一页，编辑于星期六：十四点 十二分。机械开挖机械开挖第二十二页，编辑于星期六：十四点 十二分。风枪钻孔第二十三页，编辑于星期六：十四点 十二分。钻爆台车钻孔第二十四页，编辑于星期六：十四点 十二分。光面爆破效果第二十五页，编辑于星期六：十四点 十二分。（1）初喷混凝土封闭岩面 初喷混凝土在开挖后立即进行，采用湿喷工

9、艺，严禁采用干喷。清除岩面表面的空鼓和掉皮，埋设控制喷射混凝土厚度 的标志钉。工作面滴水或淋水时，宜采用钻孔埋管做好引排水。大面积潮湿的岩面宜采用粘结性强的混凝土，通过添加外加剂、掺合剂改善混凝土性能。喷射混凝土必须满足设计强度、厚度及其与岩面粘结力要求。喷射作业应分段分片依次进行，喷射作业从拱脚或墙脚自下而上进行，应避免上部喷射回弹料虚掩拱（墙）脚；先找平凹洼部分，后喷射凸出部分，各部平顺连接。喷头应与受喷面垂直，喷嘴口至受喷面距离宜保持在1.02.0m，沿水平方向以螺旋形划圈移动。第二十六页，编辑于星期六：十四点 十二分。掌子面初喷混凝土拱部初喷混凝土第二十七页，编辑于星期六：十四点 十二

10、分。（2）系统锚杆（锚管）、钢筋网施作应符合下列要求 初喷混凝土后应及时施作锚杆，锚杆必须设置垫板。岩石隧道拱部系统锚杆必须带排气装置，采取沿锚杆孔进浆的施工工艺；黄土隧道系统锚杆按设计要求选用。钢筋网可采用为8或6的HPB235钢制作，网格尺寸宜采用20cm20cm25cm25cm，搭接长度应为12个网格，网片间采用焊接方式连接。钢筋网随受喷面起伏铺设，其间隙不应大于3cm，钢筋网应与锚杆、钢架连接牢固，且钢筋保护层厚度不应小于4cm。第二十八页，编辑于星期六：十四点 十二分。围岩支护设计图 拱部定位锚杆，Z5j级围岩采用25普通中空锚杆 边墙锁脚小导管，Z5j级围岩采用25药卷锚杆第二十九

11、页，编辑于星期六：十四点 十二分。安装完成的锚杆 铺设钢筋网锚杆垫板第三十页，编辑于星期六：十四点 十二分。（3）安装钢架应符合下列要求 拱部单元安装工序：放样确定钢架基脚位置施作定位锚杆架设钢架布设纵向连接筋。墙部单元安装工序：墙脚部位铺设槽钢垫板施作定位锚杆对应拱部单元架设墙部钢架单元布设纵向连接筋。钢架单元宜采用栓接并焊接的方式连接。加强钢架拱（墙）脚锁脚锚杆（锚管）施工，各台阶每单元钢架拱（墙）脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30打设4根或4根以上锁脚锚杆（锚管），锁脚锚杆（锚管）与钢架牢固焊接，锁脚锚杆直径不应小于22mm，锁脚锚管直径不应小于42mm，长度不得小于设计

12、长度，以控制基脚变形。第三十一页，编辑于星期六：十四点 十二分。型钢钢架设计图第三十二页，编辑于星期六：十四点 十二分。安 装 钢 架第三十三页，编辑于星期六：十四点 十二分。型钢支护焊接22U型钢筋42锁脚锚管第三十四页，编辑于星期六：十四点 十二分。施工注意事项及要求 钢架拱（墙）脚应架设在稳固的基岩上或底部铺垫槽钢，以保证钢架基础稳固。安装前应清除基脚下的虚碴、虚土及杂物。钢架安装允许偏差：钢架间距、横向位置和高程与设计位置的偏差不超过5cm，垂直度允许偏差为2。钢架应与纵向连接筋、锁脚锚杆（锚管）焊接牢固，以增强钢架的整体稳定性。锁脚锚杆（锚管）施工应作为施工质量控制的重点，锁脚锚管与

13、钢架连接采用L形或U 形的22mm 钢筋焊接牢固。钢架连接板应采用栓接牢固连接。钢架和初喷混凝土间有较大间隙时，每隔2m应采用骑马或楔形垫块顶紧；钢架与围岩的间隙不应大于5cm。第三十五页，编辑于星期六：十四点 十二分。型钢底部支撑槽钢支撑第三十六页，编辑于星期六：十四点 十二分。（4 4）喷射混凝土必须满足设计的强度、厚度及其与岩面粘结喷射混凝土必须满足设计的强度、厚度及其与岩面粘结力要求。力要求。喷射作业应分段分片依次进行，喷射顺序应自下而上，分喷射作业应分段分片依次进行，喷射顺序应自下而上，分段长度不宜大于段长度不宜大于6m6m。分层喷射时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终分层

14、喷射时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝凝1h1h后再进行喷射时，应先用风水清洗喷层表面。后再进行喷射时，应先用风水清洗喷层表面。喷射混凝土的一次喷射厚度：拱部为喷射混凝土的一次喷射厚度：拱部为6060100mm100mm，侧壁为，侧壁为8080150mm150mm。初喷混凝土在开挖后及时进行，复喷应根据掌子面的地质情况和一次爆破药量分层、分时段进行喷射作业，以确保喷射混凝土的支护能力和喷层的设计厚度;喷射混凝土终凝后3h内不得进行爆破作业第三十七页，编辑于星期六：十四点 十二分。喷射混凝土的回弹率：侧壁不应大于15%，拱部不应大于25%。初期支护表面应平整，无空鼓、裂缝、松酥，并

15、用喷混凝土（或砂浆）对基面进行找平处理，平整度用2m靠尺检查，表面平整度允许偏差：侧壁5cm、拱部7cm。喷射混凝土厚度检查点数的80及以上大于设计厚度。喷射混凝土平均厚度不应小于设计厚度。喷射混凝土最小厚度不小于设计厚度的2/3。第三十八页，编辑于星期六：十四点 十二分。机械手喷射混凝土第三十九页，编辑于星期六：十四点 十二分。边墙湿喷12m第四十页，编辑于星期六：十四点 十二分。喷射混凝土下料分料槽第四十一页，编辑于星期六：十四点 十二分。4 仰拱施工 （1）隧底开挖采用全幅分段施工，上面铺设仰拱栈桥，每循环开挖长度控制在23m。当仰拱施工滞后上台阶开挖面3040m时，停止前方工作面开挖或

16、短距离跳槽进行隧底开挖。（2）隧底开挖后，及时清除虚碴、杂物、泥浆、积水，立即初喷35cm厚混凝土封闭岩面，按照设计要求安装仰拱钢架，复喷射混凝土至设计厚度，使初期支护及时闭合成环。（3）仰拱应超前拱墙衬砌，每循环浇筑长度为46m，仰拱采用浮放模板支架成型。仰拱混凝土分段全幅浇筑，一次成型，不留纵向施工缝，仰拱施工缝和变形缝应设置止水带。仰拱表面应平顺，不积水。第四十二页，编辑于星期六：十四点 十二分。初喷后的仰拱第四十三页，编辑于星期六：十四点 十二分。绑扎仰拱钢筋第四十四页，编辑于星期六：十四点 十二分。（4）仰拱填充混凝土应在仰拱混凝土终凝后浇筑，浇筑前应清除仰拱表面的杂物和积水，连续浇

17、筑，一次成型，不留纵向施工缝。填充混凝土强度达到5MPa后允许行人通行，达到设计强度的100后允许车辆通行。仰拱填充表面坡度应符合设计要求，应平顺、排水通畅、不积水。（5）仰拱距离开挖掌子面应控制在35m以内，如围岩变形较大，长时间难以稳定，则应进一步缩短仰拱到开挖面的距离，必要时仰拱跟至下台阶；二衬距仰拱应控制在1520m（该段用于放置防水板铺设台车和衬砌台车），距开挖掌子面最大不得超过60m。富水大断面黄土隧道施工中，量化仰拱、二衬距开挖掌子面的合理距离，对保证隧道施工安全尤为重要。第四十五页，编辑于星期六：十四点 十二分。（6）注意事项：为不影响掌子面正常掘进，仰拱施工采用栈桥解决运输干

18、扰问题，见图下图。隧道栈桥是仰拱、铺底施工辅助设备，严格按交底加工，焊接合格，确保使用寿命。每幅栈桥分左右两片，长度为12m，宽度为1.2m。每片栈桥由5根I30型钢主体受力；横向用I20型钢焊接连接，两端间距100；上面平铺厚5花纹钢板。栈桥两端坡道长1m，两侧焊接挂环（拖拉时使用）。第四十六页，编辑于星期六：十四点 十二分。第四十七页，编辑于星期六：十四点 十二分。隧道现场移动式栈桥作业平台 第四十八页，编辑于星期六：十四点 十二分。无干扰液压仰拱平台第四十九页，编辑于星期六：十四点 十二分。5 施工组织管理第五十页，编辑于星期六：十四点 十二分。标准化作业时间第五十一页，编辑于星期六：十四点 十二分。三台阶七步开挖法掘进作业循环图第五十二页，编辑于星期六：十四点 十二分。三台阶施工主要设备配置表第五十三页，编辑于星期六：十四点 十二分。开挖劳力组织及分工表l掘进：上台阶8台风枪，中下台阶各4台第五十四页，编辑于星期六：十四点 十二分。隧道单口风、水、电及设备保障劳力表第五十五页，编辑于星期六：十四点 十二分。