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工藝工法特點(diǎn)2.1施工難度小。由于“化面到點(diǎn)”，工序簡(jiǎn)單，各部位開挖及初支較容易控制，施工難度降低。2.2降低施工成本。與雙側(cè)壁導(dǎo)坑、CRD工法相比,大大節(jié)省了臨時(shí)鋼架和臨時(shí)噴射混凝土，省工省料。2.3施工安全有保障。核心土支頂工作面，穩(wěn)定性好；開挖均在支護(hù)的保護(hù)下進(jìn)行；短進(jìn)尺及設(shè)備的利用縮短了圍巖的暴露時(shí)間；工序少、工序之間距離短，能盡早使初期支護(hù)封閉成環(huán)，發(fā)揮支護(hù)效應(yīng)。2.4加快了施工進(jìn)度，容易轉(zhuǎn)換工序。與雙側(cè)壁導(dǎo)坑、CRD工法相比，無(wú)臨時(shí)支護(hù)，節(jié)省了拆除臨時(shí)支護(hù)的時(shí)間，所以當(dāng)圍巖變化時(shí)候，容易轉(zhuǎn)換工序。2.5本工法可靈活應(yīng)用4、。單獨(dú)使用時(shí)，錯(cuò)臺(tái)的高度可根據(jù)實(shí)際圍巖情況，進(jìn)行靈活調(diào)整，其工法核心內(nèi)容之一“預(yù)留核心土”亦可廣泛應(yīng)用在臺(tái)階法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、CRD法等工法的分部施工中。3 適用范圍本工藝工法適用于黃土隧道、隧道洞口、具“淺埋、富水、偏壓、大跨”特征和典型的、級(jí)圍巖軟弱地段，對(duì)其他類似地下工程亦有借鑒意義。4 主要引用標(biāo)準(zhǔn)4.1高速鐵路隧道工程施工技術(shù)指南（鐵建設(shè)【2010】241號(hào)）、鐵路隧道工程施工技術(shù)指南（TZ204）、鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（TB10417）、鐵路工程測(cè)量規(guī)范（TB10101）、公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTG F60）、公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（JTG F80/1）。4.2設(shè)計(jì)圖紙5、合同文件。5 施工方法環(huán)形開挖預(yù)留核心土法是在上部斷面以弧形導(dǎo)坑領(lǐng)先，并進(jìn)行支護(hù)，其次開挖下半部?jī)蓚?cè)，再開挖中部核心土的方法。為方便采用機(jī)械化作業(yè)，提高開挖進(jìn)度，施工中應(yīng)盡量采用大斷面分部。本工法的實(shí)質(zhì)，可以認(rèn)為是在“微臺(tái)階法”的基礎(chǔ)上增加“預(yù)留核心土”內(nèi)容。在施工時(shí)，環(huán)形開挖預(yù)留核心土每循環(huán)開挖進(jìn)尺宜為0.51m，預(yù)留核心土面積的大小應(yīng)滿足開挖面穩(wěn)定的要求，不宜低于開挖斷面面積的50%；開挖完成后及時(shí)施作噴、錨支護(hù)，安裝鋼支撐，每?jī)砷摷苤g應(yīng)采用鋼筋連接，并應(yīng)加鎖腳錨桿（管）；上部弧形，左右側(cè)墻部，中部核心土開挖各錯(cuò)開35m平行作業(yè)；仰拱施工緊跟下臺(tái)階，全斷面初期支護(hù)完成距離拱部開挖面不6、宜超過(guò)30m。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件差，圍巖自穩(wěn)時(shí)間較短時(shí)，開挖面在拱部設(shè)計(jì)開挖輪廓線外，進(jìn)行超前支護(hù)。6 工藝流程及操作要點(diǎn)6.1 施工工藝流程施工工藝流程圖見圖1、施工順序圖見圖2圖1 環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工工藝流程圖圖2 環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工順序圖6.2 操作要點(diǎn)6.2.1施工準(zhǔn)備 1 風(fēng)水管、電線敷設(shè)，施工便道、施工場(chǎng)地布置，機(jī)械設(shè)備、人員配置，材料準(zhǔn)備，修建環(huán)保、水保、防排水設(shè)施。2 根據(jù)設(shè)計(jì)資料，詳細(xì)分析、了解工程地質(zhì)、當(dāng)?shù)厮那闆r，制定合理的施工方案和施工措施，制定施工監(jiān)控量測(cè)方案及沉降觀測(cè)計(jì)劃。3 按照設(shè)計(jì)或規(guī)范要求做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。6.2.2 超前支護(hù)采用的超前支7、護(hù)方式有超前大管棚、超前小導(dǎo)管（預(yù)注漿）、超前錨桿等，超前大管棚多用在洞口段施工，洞內(nèi)因受操作空間的限制，非必需情況下一般不提倡采用。洞內(nèi)一般采用超前小導(dǎo)管或超前錨桿。施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)要求布眼，掌握好超前外插角度，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，調(diào)整外插角度。相鄰段的搭接長(zhǎng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，支護(hù)尾部必須與鋼支撐焊接牢固，注漿施工應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配合比施工，并控制好注漿壓力。6.2.3開挖環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工，主要采用挖掘機(jī)開挖，人工及風(fēng)鎬或解小炮配合修整開挖面。1拱部環(huán)形開挖。核心土頂面距離開挖拱頂高度宜控制在1.5m左右，核心土斷面宜按照環(huán)形開挖斷面積50%、方便人員操作進(jìn)行控制；環(huán)形開挖高8、度根據(jù)實(shí)際圍巖情況，結(jié)合鋼支撐加工尺寸自行擬訂，應(yīng)方便人員操作，宜控制在3.54.0m；開挖循環(huán)進(jìn)尺宜按照2榀鋼支撐間距進(jìn)行控制，一般0.51m。2 開挖拱部核心土。3 側(cè)墻開挖，左右錯(cuò)開，錯(cuò)開距離宜為35m；單側(cè)一次開挖進(jìn)尺不大于1.5 m，宜按照2榀鋼支撐間距控制；開挖作業(yè)寬度1.52.0m，中間暫留核心土。4 開挖中間核心土。5 開挖仰拱。全幅開挖，采用棧橋保持通行。仰拱鋼支撐和邊墻下部鋼支撐通過(guò)焊接連接牢固。6.2.4初期支護(hù)每次開挖后都應(yīng)及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)，做到“早噴錨”。初期支護(hù)施工順序?yàn)椋撼鯂娀炷链蛟O(shè)系統(tǒng)錨桿掛網(wǎng)架立鋼支撐打設(shè)鎖腳錨桿（管）復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。初噴混凝土厚度459、cm，用于找平、封閉巖面，防止圍巖應(yīng)力集中及松弛變形。噴射混凝土進(jìn)行時(shí)，應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，并掌握好風(fēng)、水壓，以確保噴射混凝土強(qiáng)度及整體性。錨桿施工時(shí)，應(yīng)通過(guò)測(cè)量定位，保證其縱向間距與鋼支撐間距一致，并處于同一法線，以便錨桿安裝好后與鋼支撐焊接在一起，形成整體受力結(jié)構(gòu)。鎖腳錨桿的作用是防止拱墻腳初期支護(hù)受力后下沉及內(nèi)移，在施工中不能減少，應(yīng)加強(qiáng)。網(wǎng)片按照設(shè)計(jì)要求加工，掛設(shè)牢固。鋼支撐架立，應(yīng)按照設(shè)計(jì)尺寸架立，接頭用螺栓連接固定，必要時(shí)候進(jìn)行焊接連接。縱向連接鋼筋的間距、焊接嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求進(jìn)行，以保證初支的整體性，在特別松軟地層，拱墻腳可設(shè)置型鋼托梁，以增強(qiáng)整體性及避免不均勻沉降引起初期支護(hù)開裂10、或變形過(guò)大。6.2.5仰拱灌注及回填隧道拱部壓力大，初期支護(hù)成環(huán)后，拱部壓力通過(guò)初期支護(hù)向下傳遞，仰拱中部受力最大，仰拱開挖后，及時(shí)進(jìn)行仰拱灌注及回填是改變仰拱受力的主要手段，同時(shí)也是保證洞內(nèi)運(yùn)輸?shù)男枰虼搜龉岸r應(yīng)緊跟開挖進(jìn)行。6.2.6監(jiān)控量測(cè)監(jiān)控量測(cè)，可掌握圍巖變化規(guī)律及支護(hù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)狀態(tài)和穩(wěn)定程度，判斷支護(hù)參數(shù)設(shè)置是否合理，因此必須加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，切實(shí)做到“勤量測(cè)”。主要施工監(jiān)測(cè)項(xiàng)目見下表1：表1 監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目表序號(hào)量測(cè)項(xiàng)目量測(cè)方法和儀器測(cè)點(diǎn)布置測(cè)量頻率測(cè)量精度1水平收斂量測(cè)收斂計(jì)、反射膜片配合全站儀每1030m一個(gè)斷面，上下2條基線4個(gè)點(diǎn)5mm（01B）2次/d；15（12B）1次/11、d；0.51 （12B）1次/23d；0.20.5 （25B）1次/3d；0.2 （5B）1次/7d。0.1mm2拱頂下沉水準(zhǔn)測(cè)量的方法，水準(zhǔn)儀、鋼尺等每1030m一個(gè)斷面，1個(gè)點(diǎn)1mm注：B隧道開挖寬度，變形速速7 勞動(dòng)力組織采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工，由于循環(huán)進(jìn)尺短，工序銜接緊湊，合理地配置人員可以起到減少資源、加快工序施工的作用。某單個(gè)工作面勞動(dòng)力單班作業(yè)配置見表2，供參考。表2 某單工作面作業(yè)勞動(dòng)組織表（單班）序號(hào)工作項(xiàng)目作業(yè)內(nèi)容人數(shù)1開挖風(fēng)鎬手6礦用電鉆手2挖掘機(jī)司機(jī)2自卸車司機(jī)62初期支護(hù)型鋼加工6鋼筋網(wǎng)片加工2鋼架安裝8噴射混凝土15混凝土攪拌運(yùn)輸罐車司機(jī)43混凝土生產(chǎn)混凝土攪12、拌機(jī)司機(jī)3裝載機(jī)司機(jī)2機(jī)械修理工14測(cè)量及其他技術(shù)員2測(cè)工45其他隊(duì)長(zhǎng)1技術(shù)負(fù)責(zé)人1質(zhì)檢工程師1專職安全員1試驗(yàn)員2電工3修理工2空壓機(jī)司機(jī)3調(diào)度3輔助人員58 主要機(jī)具設(shè)備環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工，合理安排機(jī)械不但可以加快施工進(jìn)度同時(shí)還可以節(jié)約施工成本。 根據(jù)機(jī)械工作能力和實(shí)際工作量，某單個(gè)工作面單班作業(yè)主要機(jī)械配備如表3，供參考。表3 單個(gè)開挖面機(jī)械設(shè)備配備表序號(hào)作業(yè)機(jī)具設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)單位數(shù)量備注1施工通風(fēng)軸流式通風(fēng)機(jī)SDF（c）-NO110臺(tái)1通風(fēng)2施工照明低壓變壓器24v,10kw臺(tái)2掌子面及二襯施工平臺(tái)3施工用電發(fā)電機(jī)250kw臺(tái)1備用變壓器500kw臺(tái)1施工及生活用電4開挖挖掘機(jī)13、PC-300-6臺(tái)1開挖自卸車15t輛3出碴空壓機(jī)LWJ-20/7-1臺(tái)3高壓供風(fēng)風(fēng)鎬臺(tái)10礦用電鉆50臺(tái)5掘進(jìn)打錨管、錨桿5初期支護(hù)工字鋼彎曲機(jī)GW1-200臺(tái)1型鋼加工鋼筋彎曲機(jī)GW臺(tái)1鋼筋加工鋼筋切斷調(diào)直機(jī)GQ臺(tái)1鋼筋加工等離子切割機(jī)GW臺(tái)1鋼板切割交流電焊機(jī)BX1-500臺(tái)6鋼架、網(wǎng)片加工及安裝臺(tái)式鉆床24025臺(tái)1鋼板加工壓漿機(jī)臺(tái)1錨桿注漿混凝土濕噴機(jī)TK-500臺(tái)3噴漿6量測(cè)及測(cè)量?jī)x器全站儀萊卡402臺(tái)1方向控制水準(zhǔn)儀萊卡N2臺(tái)1標(biāo)高控制塔尺5m個(gè)2標(biāo)高控制精密水準(zhǔn)儀萊卡N2臺(tái)1沉降觀測(cè)銦瓦尺個(gè)2收斂?jī)xJSS30A個(gè)2量測(cè)錨桿拉拔儀BL150B個(gè)1錨桿拉拔應(yīng)力測(cè)試儀套1應(yīng)力測(cè)試9 14、質(zhì)量控制9.1易出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題9.1.1富水等地段容易發(fā)生坍塌掉塊，變形大。9.1.2鋼支撐安裝，連接質(zhì)量不牢靠、鎖腳質(zhì)量差、設(shè)計(jì)凈空尺寸不能保證。分部施工,增加了對(duì)支護(hù)的擾動(dòng)頻率，鋼支撐易產(chǎn)生下沉。9.1.3開挖步距過(guò)大，閉環(huán)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，鋼架發(fā)生變形。9.1.4超前注漿效果較差造成局部坍塌；超前支護(hù)搭接長(zhǎng)度不足造成局部坍塌； 管棚（導(dǎo)管）角度控制不好造成局部坍塌。9.2 保證措施9.2.1施工中對(duì)有縫隙水出露地段，應(yīng)加強(qiáng)引排，絕不允許浸泡基底。9.2.2視情況通過(guò)采用放大拱腳、墻腳，增加沉降預(yù)留量等來(lái)保證凈空尺寸滿足設(shè)計(jì)要求。9.2.3鋼架連接必要時(shí)采用焊接連接，鎖腳錨桿（管）采用加設(shè)、增長(zhǎng)、15、盡量徑向打設(shè)，尾部與鋼架焊接，鋼架腳板必要時(shí)設(shè)置混凝土基礎(chǔ)。9.2.4錯(cuò)臺(tái)開挖時(shí)，鋼架腳板位置，盡量采用人工處理，避免機(jī)械碰撞擾動(dòng)。9.2.5嚴(yán)格控制錯(cuò)臺(tái)長(zhǎng)度和工序循環(huán)開挖進(jìn)尺。9.2.6嚴(yán)格施工技術(shù)交底制,對(duì)作業(yè)人員定期進(jìn)行質(zhì)量教育和考核, 教育作業(yè)隊(duì)人員嚴(yán)格按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求施工,確保施工工程質(zhì)量。9.2.7加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，及時(shí)反饋信息，提高應(yīng)變能力。9.2.8鋼架、錨噴網(wǎng)支護(hù)要緊跟開挖進(jìn)行，確保施工安全。9.2.9鋼架安裝間距誤差要求在10cm內(nèi)，錨桿間距誤差在15cm內(nèi)，錨桿長(zhǎng)度不小于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的95%，鋼筋網(wǎng)片搭接長(zhǎng)度誤差在5cm內(nèi)，鋼架安裝垂直度誤差在2內(nèi)，型鋼、網(wǎng)片、連接管之間焊接的焊16、縫應(yīng)飽滿且不應(yīng)有假焊、漏焊現(xiàn)象。9.2.10掌子面與仰拱之間距離不大于30m，仰拱與襯砌之間距離不大于30m。9.2.11嚴(yán)格按配合比施工，控制好水灰比，控制和使用各種添加劑。9.2.12施工時(shí)應(yīng)做好防水和引排水工作，防止鋼架腳板被水軟化，引起過(guò)大下沉。10 安全措施10.1 主要安全風(fēng)險(xiǎn)分析隧道開挖要注重塌方、突水（泥、石）、大變形等安全風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，提出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)處理措施，編制施工應(yīng)急預(yù)案。10.2 保證措施10.2.1每次開挖后應(yīng)派專人進(jìn)行檢查，處理危石、懸石，并設(shè)人監(jiān)護(hù)。確認(rèn)安全后，其他人員方準(zhǔn)進(jìn)入作面。做好洞內(nèi)防塵，降低粉塵濃度。10.2.2施工中應(yīng)嚴(yán)格控制循環(huán)進(jìn)尺和施工步距，掌子面到17、仰拱距離保持不超過(guò)30m，仰拱到二襯距離保持不超過(guò)30m。10.2.3施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求挖大拱腳并安裝好鎖腳錨桿（管），嚴(yán)格控制鋼架下沉。10.2.4施工中發(fā)現(xiàn)不安全因素時(shí)，應(yīng)暫停開挖，加強(qiáng)支護(hù)措施。10.2.5認(rèn)真做好臨時(shí)支護(hù)變形的觀察、量測(cè)，并認(rèn)真做好記錄和數(shù)據(jù)處理工作，及時(shí)反饋，做好信息化施工。10.2.6加強(qiáng)洞內(nèi)電力、通風(fēng)、排水管線路的管理，防止漏電、漏風(fēng)傷人。10.2.7認(rèn)真落實(shí)施工應(yīng)急預(yù)案，現(xiàn)場(chǎng)配備必要的搶險(xiǎn)機(jī)械、物資，并應(yīng)進(jìn)行針對(duì)性演練，出現(xiàn)問(wèn)題迅速采取措施，減少影響和損失。11 環(huán)保措施11.1控制炸藥爆炸產(chǎn)生的有害氣體和粉塵含量，減少對(duì)空氣的污染，節(jié)約炸藥等能源的消耗。18、11.2采用分部開挖，充分利用人力和小型機(jī)具，減少大型設(shè)備數(shù)量，從而減少油料的消耗，達(dá)到節(jié)能、減排的要求。11.3優(yōu)化設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)，節(jié)約錨桿和混凝土的數(shù)量，從而節(jié)約建筑材料，起到節(jié)約能源的目的。11.4隧道洞口和棄土場(chǎng)等及時(shí)修建擋護(hù)和排水系統(tǒng)，做到先擋后棄，防止水土流失，對(duì)環(huán)境造成影響。11.5施工廢水采取沉淀、過(guò)濾后達(dá)標(biāo)排放。12 應(yīng)用實(shí)例12.1工程簡(jiǎn)介本工法在鄭西鐵路客運(yùn)專線秦東隧道和寧武高速西銘隧道都有運(yùn)用。鄭西鐵路客運(yùn)專線秦東隧道全長(zhǎng)7684m，設(shè)計(jì)為雙線大跨黃土隧道，開挖寬度15.2m，開挖高度13.18m，開挖面積163.08，隧道圍巖為黃土地質(zhì)。秦東隧道設(shè)計(jì)DK333+520D19、K338+620、DK338+670DK338+690段共計(jì)5120m為級(jí)圍巖，該段上臺(tái)階采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工。寧武高速公路西銘隧道全長(zhǎng)1243m，設(shè)計(jì)為分離式單向雙車道雙線隧道，開挖寬度12.40m，開挖高度10.10m，開挖面積102.8，該隧道左右線洞口段均采用了環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工。12.2 施工情況秦東隧道設(shè)計(jì)DK333+520DK338+620、DK338+670DK338+690段共計(jì)5120m為級(jí)圍巖，采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工，2005年8月開工，2008年10月竣工。寧武高速公路西銘隧道2009年9月開工，歷時(shí)1個(gè)月完成了洞口段約100m的施工任務(wù)。12.3工程結(jié)果評(píng)價(jià)該工法在上述兩個(gè)隧道施工中均加快了施工進(jìn)度，確保了施工安全，在秦東隧道應(yīng)用中，克服了黃土隧道沉降變形，加快了施工進(jìn)度。在西銘隧道施工過(guò)程中，順利的穿越了洞口淺埋段，為進(jìn)洞施工創(chuàng)造了有力條件。12.4建設(shè)效果及施工圖片 圖3 環(huán)形開挖預(yù)留核心土法開挖整體效果