“三台阶七步开挖法”在大断面浅埋土质隧道中运用.docVIP

“三台阶七步开挖法”在大断面浅埋土质隧道中的运用 　　【关键词】土质隧道三台阶七步开挖法施工技术 　　1.工程概况 　　天恒山隧道位于哈尔滨市道外区民主乡地界，是哈尔滨绕城公路东北段项目的重难点工程。隧道为双洞分离式设计,单向双车道，单洞上行线长1660m，下行线长1690m。建筑限界为净宽11.5m，净高5m。普通断面开挖量为129?，紧急停车带加宽断面开挖面积达163?，属大断面隧道。隧道最大埋深30m，标准断面跨度14.28m，高11.17m；加宽段跨度16.83m，高12.06m，按照目前常用的深浅埋分界方法，基本上可以将整条隧道定为浅埋型。 　　2.施工技术方案 　　2.1施工方案的确定 　　粘土具有地基承载力低、易变形塌方、遇水具有可塑性和压缩性较大等特点。因此，施工中必须严格执行“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”的施工原则，缩短台阶长度，初期支护尽快闭合成环，仰拱和衬砌及时跟进，及时形成稳定的支护体系。项目部经过考察学习、专家方案论证决定采用“三台阶七步开挖法”施工，取得了较满意的结果。 　　2.2施工工艺流程 　　在隧道施工过程中，结合喷射砼及时封闭开挖面，用超前导管支护、钢拱支撑、挂网、打锚杆等来加强土体强度及限制围岩应力重新分布，实施短开挖，快循环来减少对土体的扰动。预留核心土支挡开挖工作面，有利于及时施作拱部初期支护以加强开挖面的稳定性，在初期支护的保护下左右错位开挖中、下台阶，并及时施作初期支护，初支及时封闭成环，并及时施作仰拱及回填混凝土。 　　 　　2.2.1三台阶七步开挖施工工序图 　　 图1 三台阶七步开挖施工工序示意图 　　2.2.2施工方法 　　2.2.2.1超前支护 　　利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护。设计为超前小导管，钢管直径为ф50mm，长5.0m，间距40～80cm，外插角10～20°，首尾相接长度不少于1.0m。采用水泥注浆，水泥－水玻璃体积比1：1，采用325普通硅酸盐水泥，水灰比1：1，水玻璃浓度为25～30波美度，注浆压力0.5～5MPa。 　　2.2.2.2环形导坑开挖 　　开挖①部时采用人工配合挖掘机开挖，用挖掘机将①部的土体扒出核心土范围之外（核心土预留长度为3～4m），便于装碴，开挖时每次进尺一榀钢架间距，挖掘机开挖距轮廓线处预留30～50cm土体，人工采用风镐沿轮廓线进行开挖，避免挖掘机开挖对初支造成破坏和对土体产生大的扰动（扰动太大，易造成土体塌方，形成超挖）。开挖时，拱脚处至少留深30cm土用人工开挖，严禁拱脚超挖，拱脚采用扩大拱脚垫支枕木，防止因拱脚原状土被破坏或承载力不足而造成支护下沉。 　　2.2.2.3上台阶支护 　　在开挖后初喷4cm厚C25钢纤维混凝土对开挖面进行封闭，然后架设型钢拱架，相邻两榀工字钢之间纵向采用φ22连接钢筋在工字钢内外缘交错连接，环向间距80cm。布设钢筋网时随初喷混凝土表面起伏铺设，φ8钢筋网格间距为20cm×20cm，钢筋网片必须严格按设计要求先在洞外定型加工，且每片加工面积不宜小于1m2，然后在洞内安装，且相互之间的搭接长度不应小于30d（d为钢筋直径）。在钢架连接加固完成后及时进行锁脚锚管施工，每侧钢架拱脚以等间距各打4根锚管，锚管长度5.0m，钻进后进行注浆，通过钢筋与型钢拱架焊接，以便整体受力。按设计要求施作系统锚杆、注浆、上锚垫板，然后进行喷射混凝土施工，喷射混凝土时拱架与开挖轮廓之间的所有间隙用砼喷射充填密实，先喷拱架与轮廓之间空隙，再喷拱架，然后再喷拱架之间，直至喷到规定的厚度。 　　2.2.2.4 ②③部开挖支护 　　在上台阶初期支护稳定的条件下，开始交错开挖②③部。②③部开挖长度以能支立两榀为准。下部的型钢钢架应与上部钢架上下对正，并螺栓连接牢固。钢架支立完成后进行钢筋网、锁脚锚管、系统锚杆和喷射混凝土施工。 　　2.2.2.5 ④⑤部开挖支护 　　挖掘机交错开挖④⑤部，开挖长度为两榀拱架，施工要求及步骤同⑷，注意作好锁脚锚管施工（数量及长度同⑶）。 　　2.2.2.6核心土开挖 　　预留核心土根据施工需要适时开挖。 　　2.2.2.7仰拱开挖支护 　　开挖⑦步仰拱，施作初期支护及仰拱混凝土。仰拱开挖采用全幅施工，上面铺设仰拱栈桥，开挖长度控制在每次2榀拱架，仰拱开挖后，立即初喷4～6cm喷射混凝土封闭基底（如基底渗水严重，增加喷混凝土厚度），然后安装仰拱拱架并喷射混凝土达到设计厚度，使初期支护成环。 　　2.2.2.8中央排水沟施工 　　中央排水沟设计为深埋，在仰拱初支封闭前及时施作水沟。测量放样完成后利用挖掘机配合人工挖除水沟部分土体，在管座混凝土铺筑完成后安设水管，然后按顺序进行土工布、碎石施工。 　　2.2.2.9 仰