软弱围岩隧道台阶法五步开挖施工工法

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1、软弱围岩隧道台阶法五步开挖施工工法1、前言隧道通过软弱围岩地段时，由于围岩的整体强度低，自稳能力差，隧道开挖后自稳时间短，甚至没有自稳时间，隧道开挖后拱顶及局部应力集中过大易出现坍塌冒顶，隧道结构极易失稳，给施工带来极大的困难。我局在恩施凤凰山隧道施工过程中，结合施工能力和现场实际地质条件，依据新奥法原理改进施工方案，采用上下台阶预留核心土分五步进行开挖支护，拱部和边墙分别采用组合模板台车衬砌。该施工工艺具有以下特点：1、减少了对周边围岩的扰动，且台阶之间可平行穿插作业；2、开挖面稳定，作业较为安全；3、机械利用率高，施工周期短。通过四川凉山州官地水电站对外交

2、通公路E标段煤炭沟隧道、杭瑞高速鸡口山隧道等软弱围岩隧道的施工，总结了成功的经验，取得了良好的经济效益的社会效益，并形成本工法。2、工法特点2.0.1将监控量测技术、数据处理和信息反馈技术应用于施工，动态调整施工方法和支护，确保施工安全；2.0.2运用上下台阶预留核心土法进行开挖支护，拱部边墙先施做系统锚杆注浆，分部封闭成环，初期支护为网、锚、喷加型钢钢架，二次衬砌为钢筋混凝土结构；2.0.3采用五步开挖作业简便，无需使用特殊施工机械，容易推广应用；2.0.4边墙与拱部采用一套组合模板台车，具有费用低、效率高、混凝土外观质量好的优点。3、适用范围3.1．1本工

3、法适用于新奥法指导施工的较大跨度软弱围岩隧道。3.1．2本工法适用于各种埋深Ⅳ-Ⅴ级围岩公路隧道和类似跨度与其他级别围岩的隧道工程。4、工艺原理4．0．1采用上下台阶预留核心土法施工较大跨度的隧道，其机理是将洞室断面分为上部环形拱部、上部核心土、下部弧形拱部、下部核心土以及仰拱，由于上下部有核心土支挡着开挖面，而且能及时施做拱部初期支护，开挖工作面稳定性好，施工安全有保障。上下台阶预留核心土法施工示意图：见图4．1。图4．14．0．2以岩体力学理论为基础，监控量测为依据，采用新奥法原理和控制爆破技术，及时喷锚进行初期支护，针对围岩软弱的特点，经监控量测数据反馈

4、，合理确定工序间的关系。4．0．3利用监控位移反分析及初支锚杆轴力、围岩应力、二衬接触应力的量测结果指导施工。5、工艺流程及操作要点5.1工艺流程（见图5.1）图5.15.2操作要点5.2.1施工准备⑴熟悉设计图纸，制定详细的施工方案⑵地表布置监测桩点，并进行原始数据测量⑶分析洞内的地质情况和稳定与否，制定进洞前辅助加固措施⑷准备施工队伍和设备，培训施工人员，组合所需的材料。5.2.2施作超前小导管⑴在1步开挖前，按照设计文件在拱部120.范围内布设φ42mm,L=3.5m，a=0.3m超前小导管施做超前支护。小导管的搭接长度为30~50%、型钢间距为0.6m

5、；⑵钻孔、插入小导管：采用φ60mm钻机钻孔,孔径为,延开挖轮廓线向外倾斜α角(外插角控制在5。-10。)。孔位检查合格后，插入小导管，小导管的后端焊接在钢架上然后进行注浆，注浆采用单浆水灰比为：W/C=1.0，注浆的初始压力0.5MPa-1.0MPa，终结压力控制在2.0MPa。注浆料的配合比及压力要通过试验参数调整确定。5.2.3开挖与支护⑴开挖顺序：1部先行开挖，随即依次开挖2步→3步→4步→5步。1、3部采用光面爆破后装载机出土至下台，2、4、5部采用挖掘机开挖，15T自卸汽车运输。上下台阶间距控制在15-30m之间。开挖分步见图5.2.3-1：5.2

6、.3-1五步开挖示意图开挖循环进尺与设计型钢间距相同，即每次开挖进尺与型钢钢架的间距相同：0.8m。⑵初期支护为：C20喷射混凝土厚20cm，Ⅰ18工字钢钢架间距为0.8m，单层HPB235钢筋网以及法向系统注浆锚杆，每两榀钢架之间设φ25纵向连接钢筋，环向间距为0.6m。⑶喷射混凝土采用湿喷工艺，可大幅度减低粉尘浓度和回弹率，增大一次喷层厚度，提高生产效率，保证工程质量。A、将满足要求的水泥、砂、碎石、水、外加剂按配合比加入搅拌机，拌好后的混凝土加入喷射机的料斗，根据喷射机的操作规程进行喷射，喷射工艺流程如图5.2.3-2：5.2.3-2湿喷工艺流程图B、设

7、备。500L混凝土搅拌机一台、20m3电动空压机一台、3m3混凝土罐车两台、TK96-1型湿喷机一台。C、人员。湿喷机司机1人、喷射手2人、上料3人、运料4人、搅拌3人、电工1人、班长1人，共计15人。D、材料。细度模数大于2.77的中粗砂、碎石最大粒径10mm、PO.42.5级普通硅酸盐水泥、SDJY型高效液态速凝剂、饮用水、高效减水剂。E、注意事项①混凝土材料和易性好，坍落度控制在8-15cm；②风压控制在0.1MPa左右，风量10m3/min；③喷射手要注意喷嘴的方向控制。⑷施作工序A、在台阶上部测量划出开挖轮廓线，沿轮廓线搭设超前小导管并注浆；采用正台

8、阶法开挖，1部采用光面爆破配合人工出渣