隧道暗挖施工作业指导书
暗挖施工作业指导书
一、 作业制度
1. 施工作业执行文件:施工项目部下发的有效设计图纸、技术交底文件、《隧道钻爆法开挖施工作业指导书》、《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》。
2. 施工作业执行的强制性规范:《安全生产法》、《建设工程安全生产条例》、《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》、《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》、民用爆破管理条例等。 二、适用范围
1. 全断面开挖适用于铁路客运专线隧道的Ⅰ—Ⅱ级围岩地段,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。
2. 在Ⅲ—Ⅳ级围岩铁路客运双线隧道施工时采用台阶法,Ⅴ级围岩隧道采取了有效的预加固措施(如超前预注浆加固围岩)后亦可采用台阶法施开挖。
3. 中隔壁法(CD 法)开挖适用于双线隧道Ⅳ级或Ⅴ级围岩和不良地质及洞口工程的施工。
4. 交叉中隔壁法(CRD 法)开挖适用于双线隧道Ⅴ、Ⅵ级围岩、浅埋隧道。
5. 双侧壁导坑法开挖在Ⅴ级围岩埋深段、Ⅵ级围岩浅埋段和不良地质洞口工程的双线隧道可以采用。
6. 环形开挖预留核心土法开挖适用于Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩。 三、施工要求
明确隧道开挖作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准,指导、规范隧道开挖施工,尽可能地减少超挖,保证隧道的开挖作业安全,保证开挖作业质量。本指导书道按新奥法原理组织施工,并要根据不同围岩级别及周边环境选择相应工法,应根据监控量测结果,适时施作二次衬砌。
3.1施工原则
(1)对于软弱围岩严格按照:“管超前、严注浆、弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、紧衬砌、勤量测”的原则组织施工;
(2)对于一般围岩严格按照:“短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、紧衬砌、勤量测”的原则组织施工;
(3)黄土隧道施工严格按照“严控水、强支护、短进尺、勤量测”的原则组织施工,应特别注意地表冲沟、陷穴对隧道的影响,要加强调查和处理。
(4)石质隧道破碎带按照“先支护、后开挖、短进尺、弱爆破、快封闭、勤量测”的原则进行组织施工。
隧道开挖前,首先完成洞口截水天沟、洞口土方及边仰坡防护施工。开挖至明暗分界线后,先施做套拱混凝土,然后施做暗洞超前大管棚,随后立即做好明洞衬砌,随后进入暗洞施工,待明洞混凝土达到设计规定的强度后及时进行明洞洞顶回填。暗洞开挖根据围岩情况Ⅴ级地段采用CRD 法或双侧壁导坑法施工,Ⅳ级采用CD 法或弧型导坑预留核心土法施工,每循环进尺控制在1m 以内,Ⅱ、Ⅲ级及横洞Ⅳ、Ⅴ级围岩采用台阶法施工,每循环进尺控制在2.5m 以内。
黄土隧道开挖采用人工配合挖掘机进行,出碴采用装载机配合大型或中型自卸汽车无轨运输。石质隧道采用钻爆法开挖,出碴采用装载机配合大型或中型自卸汽车无轨运输。
在施工过程中应不断总结经验,优化工艺。加强超前地质预测、预报,加强围岩监控量测管理。根据量测结果,及时调整预留变形量及支护参数,适时施作二次衬砌,确保隧道安全。开挖方法的改变,要严格按程序申请设计变更。 3.2中隔壁法(CD 法)
CD 法是在软弱围岩大跨度隧道中,先开挖隧道的一侧,并施作中隔壁,然后再开挖另一侧的施工方法,主要应用于双线隧道Ⅳ级围
岩深埋硬质岩地段以及老黄土隧道(Ⅳ级围岩)地段。 3.2.1CD 法施工工艺
CD 法施工工艺流程见图1。 3.2.2CD 法施工工序说明
CD 法施工工序见图2。
㈠、⑴利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁Ф50超前钢花管及导坑侧壁Ф22水平锚杆超前支护。⑵人力配合机械开挖①部,高约为6.0m ,宽约为7.5m 。⑶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,并设锁脚锚杆(管),安装径向锚杆及铺设钢筋网片,复喷混凝土至设计厚度。
㈡、⑴在滞后于①部一段距离后,挖掘机开挖②部,人工整修表面。⑵导坑周边部分初喷4cm 厚混凝土。⑶接长型钢钢架和I18临时钢架,并设锁脚锚杆(管)。⑷钻设径向锚杆并铺设钢筋网片,复喷混凝土至设计厚度。
㈢、在滞后于②部一段距离后,挖掘机开挖③部,人工整修表面,施作导坑周边初期支护,步骤及工序同①。
㈣、在滞后于③部一段距离后,挖掘机开挖④部,人工整修表面,施作导坑周边初期支护,步骤及工序同②。
㈤、⑴在滞后于④部一段距离后,挖掘机开挖⑤部。⑵接长I18临时钢架至隧底,底部垫槽钢。
㈥、⑴根据监控量测结果分析,待初期支护收敛后,拆除I18临时钢架。⑵利用仰拱栈桥灌筑 ○Ⅵ部边墙基础与仰拱。
㈦、利用仰拱栈桥灌筑仰拱填充○Ⅶ部至设计高度。
㈧、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)。
3.2.3CD 法施工控制要点
⑴上导坑①、③部的开挖循环进尺控制为1榀钢架间距, 下导坑②、④部的开挖可依据地质情况适当加大。
⑵导坑开挖孔径及台阶高度可根据施工机具、人员等安排进行适当调整。
⑶钢架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固。
图2 C D 法施工工序图
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土
架)说明:本图尺寸除钢筋尺寸以m m 计外,余均以c m 计。
中壁(C D )法施工工序平面示意图
3.3交叉中隔壁法(CRD 法)
CRD 法是在软弱围岩大跨度隧道中,先开挖隧道一侧的一或二部分,施作部分中隔壁和横隔板,再开挖隧道另一侧的一或二部分,完成横隔板施工的施工方法,主要应用于Ⅳ级围岩深埋软质岩、浅埋、偏压地段以及Ⅴ级围岩深埋地段的施工。 3.3.1CRD 法施工工艺流程
CRD 法施工工艺流程见图3。 3.3.2CRD 法施工工序说明
CRD 法施工工序见图4。
㈠、⑴利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁Ф50小导管及导坑侧壁Ф22水平锚杆超前支护。⑵机械开挖①部,人工配合整修。⑶必要时喷5cm 厚混凝土封闭掌子面。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,并设锁脚锚杆(管),安设I18横撑。⑸安装径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
㈡、在滞后于①部一段距离后,机械开挖②部,人工配合整修,必要时喷5cm 厚混凝土封闭掌子面,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,安装锁脚锚杆(管),安设I18横撑,钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
㈢、在滞后于②部一段距离后,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。
㈣、在滞后于③部一段距离后,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②。
㈤、⑴在滞后于④部一段距离后,机械开挖⑤部,人工配合整修。⑵
隧底周边部分初喷4cm 厚混凝土。⑶接长Ⅰ18临时钢架,复喷混凝土至设计厚度。⑷拆除下部横撑,安设型钢钢架仰拱单元,使之封
闭成环。
㈥、⑴根据监控量测结果分析,待初期支护收敛后,拆除I18临时钢架及上部临时横撑。⑵利用仰拱栈桥灌筑○Ⅵ部边墙基础与仰拱混凝土。
㈦、灌筑仰拱填充○Ⅶ部至设计高度。
㈧、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)。
3.3.3CRD 法施工控制要点
⑴ 为确保施工安全,上导坑①、③部的开挖循环进尺控制为1榀钢架间距(0.6~0.75m ),下部②、④部的开挖可依据地质情况适当加大,⑤部仰拱一次开挖长度依据监控量测结果、地质情况综合确定,一般不宜大于6m 。
⑵中间支护系统的拆除
中间支护系统的拆除时间应考虑其对后续工序的影响,通过围岩监控量测进行确定。当围岩变形达到设计允许的范围之内,并在严格考证拆除的安全性之后,方可拆除。同时要注意后续作业的及时跟进。
如围岩稳定条件满足设计要求,临时支撑可在仰拱混凝土浇筑前一次性拆除,一次拆除长度依据仰拱浇筑长度确定(一般为4~6m )。
中隔壁混凝土拆除时,要防止对初期支护系统形成大的振动和扰动。可采用风镐由上至下逐榀拆除钢支撑之间的喷射混凝土,以及临时支护与初期支护连接部位附着在钢架上的喷射混凝土,临时钢构件采用气焊烧断。
图4 C R D 法施工工序图
系统径向锚杆
系统径向锚杆
中壁交叉(C R D )法施工工序横断面示意图
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说明:本图尺寸除钢筋尺寸以m m 计外,余均以c m 计。
隧底填充
中壁交叉(C R D )法施工工序平面示意图
3.4双侧壁导坑法
先开挖隧道两侧的导坑,并进行初期支护,再分部开挖剩余部分的方法。该方法主要应用于Ⅴ级围岩浅埋、偏压及洞口地段。 3.4.1双侧壁导坑法施工工艺
施工工艺流程见图5。 3.4.2双侧壁导坑法施工工序
施工工序见图5。
㈠、⑴利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁Ф50小导管及导坑侧壁Ф22水平锚杆超前支护。⑵机械开挖①部,人工配合整修。⑶必要时喷5cm 厚混凝土封闭掌子面。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,并设锁脚锚杆(管),安设I18横撑。⑸安装径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
㈡、⑴在滞后于①部一段距离后,机械开挖②部,人工配合整修。⑵必要时喷5cm 厚混凝土封闭掌子面。⑶导坑周边部分初喷4cm 厚混凝土。⑷接长型钢钢架和I18临时钢架,安装锁脚锚杆(管),根据实际地质情况,必要时安设I18横撑。⑸钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
㈢、在滞后于②部一段距离后,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。
㈣、在滞后于③部一段距离后,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②。
㈤、⑴利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁Ф50小导管超前支护。⑵机械开挖⑤部,人工配合整修。⑶喷5cm 厚混凝土封闭掌子面。
图6 双侧壁导坑法施工工序图
拱部超前小导管必要时喷5c m 厚C 20
双侧壁导坑法施工工序纵断面示意图
掌子面
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说明:本图尺寸除钢筋尺寸以m m 计外,余均以c m 计。
⑷导坑周边初喷4cm 厚混凝土,架立拱部型钢钢架,安装径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
㈥、⑴在滞后于⑤部一段距离后,机械开挖⑥部,人工配合整修。⑵喷5cm 厚混凝土封闭掌子面。
㈦、⑴在滞后于⑥部一段距离后,机械开挖⑦部,人工配合整修。⑵喷5cm 厚混凝土封闭掌子面。
㈧、⑴在滞后于⑦部一段距离后,机械开挖⑧部,人工配合整修。⑵隧底周边部分初喷4cm 厚混凝土。⑶接长Ⅰ18临时钢架,复喷混凝土至设计厚度。⑷拆除下部横撑,安设型钢钢架仰拱单元,使之封闭成环。
㈨、⑴根据监控量测结果分析,待初期支护收敛后,拆除I18临时钢架及上部临时横撑。⑵利用仰拱栈桥灌筑○Ⅸ部边墙基础与仰拱混凝土。
㈩、灌筑仰拱填充○Ⅹ部至设计高度。
(十一) 、利用衬砌模板台车一次性灌注○Ⅺ部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。
3.5弧形导坑预留核心土法
先开挖上部导坑成环形,并进行初期支护,再分部开挖剩余部分的施工方法。主要应用于Ⅳ级围岩、岩质较好地段的施工。 3.5.1岩石隧道弧形导坑预留核心土法
工艺流程见图7, 施工工序见图8。
图7 岩石隧道弧形导坑预留核心土施工工艺流程图
上中下部进行四个循环
图8 岩石隧道弧形导坑预留核心土法施工工序图
Φ42超前导管支护
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说明: 1、本图为弧形导坑预留核心土台阶法。 2、具体施工顺序如下: A --拱部小导管超前支护 1--上部环形导坑开挖 Ⅱ--上部环形导坑初期支护 3--核心土及中部台阶开挖 Ⅳ--中部台阶初期支护 5--下部台阶开挖 Ⅵ--下部台阶初期支护 7--底部开挖 Ⅷ--底部仰拱支护及衬砌 Ⅸ--仰拱填充 Ⅹ--边拱二次衬砌 3、必要时增设临时仰拱;黄土隧道以核心土为基础设立2根临时钢架竖撑以支撑拱顶,核心土根据围岩量测结果适当滞后开挖。
岩石隧道弧形导坑预留核心土施工工序说明:
弧形导坑预留核心土法,将开挖断面分为上、中、下及底部四个部分逐级掘进施工。上部宜超前中部3~5m ,中部超前下部3~5m ,下部超前底部10m 左右。为方便机械作业,上部开挖高度控制在4.5m 左右,中部台阶高度也控制在4.5m 左右,下部台阶控制在3.5m 左右。
⑴开挖前拱部施作φ42或φ50超前小导管对拟开挖岩体进行注浆预加固,待浆液达到一定强度后,采用小型挖掘机开挖,预留一定厚度由人工持风镐修边到位。
⑵每一台阶开挖完成后,及时喷射4cm 厚微纤维混凝土对围岩进行封闭,设立型钢钢架及锁脚锚杆,施作系统锚杆,最后铺设钢筋网,分层复喷微纤维混凝土到设计厚度,必要时各台阶设临时仰拱加强支护,完成一个开挖循环。
3.5.2黄土隧道弧形导坑预留核心土法
工艺流程见图9,施工工序见图10。 弧形导坑预留核心土施工工序说明:
㈠、⑴利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁Ф50小导管。⑵机械开挖①部,人工配合整修。⑶施作①部初期支护和临时支护,即初喷4cm 厚混凝土,架立钢架和Ⅰ18临时竖撑。⑷钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
㈡、⑴机械开挖②部,人工配合整修。⑵初喷4cm 厚混凝土。⑶接长型钢钢架,并设锁脚锚杆。⑶钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
㈢、⑴在滞后于②部一段距离后,机械开挖③部,人工配合整修。⑵初喷4cm 厚混凝土。⑶接长型钢钢架,钢架基础垫设槽钢并设锁脚锚杆。⑷钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
㈣、开挖④部,并施作导坑周边的初期支护,步骤及工序同②。 ㈤、⑴在滞后于④部一段距离后,机械开挖⑤部,人工配合整修。
步骤及工序同③。
㈥、⑴根据监控量测结果分析,待初期支护收敛后,逐步拆除I18临时竖撑。⑵开挖⑥部。
㈦、在滞后于⑥部一段距离后,机械开挖⑦部,人工配合整修。 ㈧、开挖隧底剩余部分⑧部。
㈨、利用仰拱栈桥灌筑○Ⅸ部边墙基础与仰拱及Ⅹ隧底填充混凝土(仰拱与填充应分次施作。
㈩、利用衬砌模板台车一次性灌注○Ⅺ部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。
图9 黄土隧道弧形导坑预留核心土施工工艺流程
系统径向锚杆
仰拱
图10 黄土隧道弧形导坑法施工工序图
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弧形导坑法施工工序平面示意图
说明:本图尺寸除钢筋尺寸以m m 计外,余均以c m 计
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3.6正台阶法
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。主要应用于正洞Ⅱ、Ⅲ级围岩及横洞Ⅳ、Ⅴ级围岩的施工。
3.6.1台阶法施工工序说明:
第1部:开挖①部后及时进行上台阶喷、锚、网系统支护,架设钢架并复喷砼至设计厚度,形成较稳定的承载拱。
第2部:在滞后①部3~6m 后开挖②部,并进行下导初期支护。 第3、4部:及时施作仰拱砼、填充混凝土,及早封闭成环。 第5部:根据围岩量测结果,适时施作二次衬砌。 施工工艺流程见图11,施工工序见图12。
图11 台阶法施工工艺流程
图12 正台阶开挖法施工工序图
3.7
全断面开挖法 采用全断面一次开挖成形的施工方法。主要应用于客运专线双线隧道Ⅰ、Ⅱ级围岩和斜井Ⅱ、Ⅲ级围岩的施工。循环进尺宜控制在3~4.0m 。
第 21 页 共 22 页 横断面示意图Ⅰ纵断面示意图
3.8CD 、CRD 等施工方法的相互转换
隧道开挖方法的合理转换,是隧道开挖作业安全的一个重要因素,在接近开挖方法变换里程时,应提前计划,确定合理的临时支撑参数。转换时应不减弱设计支撑参数。
CD 法与CRD 法转换:CD 法一般应用于黄土隧道Ⅳ级围岩地段,CRD 法一般应用于黄土隧道Ⅴ级围岩地段,采用CRD 法施工的开挖断面较CD 法施工断面大,CRD 法施工时设置临时横撑。由CD 法转入CRD 法施工时,中部增设临时横撑,同时CRD 法临时竖撑应较CD 法对应竖撑长些,以使临时钢架拱脚置于同一水平面上,便于拱脚的稳定。由CRD 法转入CD 法施工时,取消临时横撑,根据围岩量测结果尽早拆除CRD 法施工时所设横撑,以免影响CD 法施工进度。
CRD 法与双侧壁导坑施工转换:CRD 法转为双侧壁导坑施工时,应提前调整CRD 法临时横撑安装高度,使其与双侧壁导坑上部横撑位于同一高度上,从而利于后续双侧壁导坑上部的开挖作业。由双侧壁导坑转为CRD 法施工时,待施工至设计里程后,继续向前按双侧壁导坑施工,同时将中部竖向临时支撑逐渐靠拢,直到过渡至CRD 法。根据监控量测结果,尽早拆除双侧壁导坑施工的竖横向支撑,以免影响开挖进度。
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