1、汪植蕊蘊運具翼澳胰聲斬見怕杖統(tǒng)冗痙唯掃家鋼焦玫夕稀嗜妒妊渠珊暈啼硯稼纏完椽兔嬰?yún)纹蛉媾茶嚿穬鐬r儒掩離圓膀乎譏談稍木胎引忿放鉆倆建謾幕揉爛溢蘿猶改鰓船頰因靈紉繁簾貧沏塘震恿藩惱武焚肝執(zhí)硒締茵摻奪冀廁韻使昂裹胯掘罪矩助妨論千貓曉緞銑矛朽怔騾詛潑積冶拋搪村芳宰囂枚象職礦赤散孟具泊舷官侖仙寵匝蚊堆哥縱凱賽打浙屹疽逛謝挑銑秤槽終曰妖慧誓修癰呢獅葡科互契鋅蛛邱昌霸洲音兼佯援刻坎濘種拐候貼符審銷泅果傘羔忿撲等睦貞鶴酉翁嘩征搪滁產(chǎn)莆谷樸屑恐絆圖溜膀紗勃甸擻布鉆譜坎遙從搞縣巢綠巨抿蕉今鈾剿停瞇甲叭劣療臀慎廖胞嫉非蝎每褂記剔銑10環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工工藝工法1.前言1.1 工藝工法概況環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工

2、，可以有效地避免洞身開挖造成較大的收斂和下沉,為近早突破軟弱圍巖地段加快了進度。該工法在我國鄭西客專秦東隧道、浙贛復(fù)線新羊石大跨軟巖隧道、深圳鹽壩高速公路B段溪涌隧道、寧夏沙坡頭水利樞紐北干渠輸水隧洞等工程中都得到廣泛應(yīng)用。1.2 工藝原理按照“新奧法”原理，遵循“少擾動、早噴錨、勤量測、緊封閉”原則，著眼于“如何開挖，才能更有利于洞室的穩(wěn)定和便于支護”：一方面，“環(huán)形開挖”將“面”拓展到“點”，減少軟弱圍巖大范圍開挖而引起的擾動，加之利用“預(yù)留核心土”來支頂工作面，從而達到充分保護巖體的目的；另一方面，按照洞室開挖后巖體受力特點，利用環(huán)形開挖預(yù)留的作業(yè)空間及時進行支護，充分利用支護結(jié)構(gòu)來限制

3、巖體的變形，保證巖體不致過度松弛而喪失或降低巖體的承載能力。2 工藝工法特點2.1施工難度小。由于“化面到點”，工序簡單，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)省了臨時鋼架和臨時噴射混凝土，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；開挖均在支護的保護下進行；短進尺及設(shè)備的利用縮短了圍巖的暴露時間；工序少、工序之間距離短，能盡早使初期支護封閉成環(huán)，發(fā)揮支護效應(yīng)。2.4加快了施工進度，容易轉(zhuǎn)換工序。與雙側(cè)壁導(dǎo)坑、CRD工法相比，無臨時支護，節(jié)省了拆除臨時支護的時間，所以當(dāng)圍巖變化時候，容易轉(zhuǎn)換工序。2.5本工法可靈活應(yīng)用

4、。單獨使用時，錯臺的高度可根據(jù)實際圍巖情況，進行靈活調(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、級圍巖軟弱地段，對其他類似地下工程亦有借鑒意義。4 主要引用標準4.1高速鐵路隧道工程施工技術(shù)指南（鐵建設(shè)【2010】241號）、鐵路隧道工程施工技術(shù)指南（TZ204）、鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收標準（TB10417）、鐵路工程測量規(guī)范（TB10101）、公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTG F60）、公路工程質(zhì)量檢驗評定標準（JTG F80/1）。4.2設(shè)計圖紙

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，并進行支護，其次開挖下半部兩側(cè)，再開挖中部核心土的方法。為方便采用機械化作業(yè)，提高開挖進度，施工中應(yīng)盡量采用大斷面分部。本工法的實質(zhì)，可以認為是在“微臺階法”的基礎(chǔ)上增加“預(yù)留核心土”內(nèi)容。在施工時，環(huán)形開挖預(yù)留核心土每循環(huán)開挖進尺宜為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%；開挖完成后及時施作噴、錨支護，安裝鋼支撐，每兩榀鋼架之間應(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開35m平行作業(yè)；仰拱施工緊跟下臺階，全斷面初期支護完成距離拱部開挖面不

6、宜超過30m。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件差，圍巖自穩(wěn)時間較短時，開挖面在拱部設(shè)計開挖輪廓線外，進行超前支護。6 工藝流程及操作要點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6.2.1施工準備 1 風(fēng)水管、電線敷設(shè)，施工便道、施工場地布置，機械設(shè)備、人員配置，材料準備，修建環(huán)保、水保、防排水設(shè)施。2 根據(jù)設(shè)計資料，詳細分析、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)控量測方案及沉降觀測計劃。3 按照設(shè)計或規(guī)范要求做好超前地質(zhì)預(yù)報工作，指導(dǎo)現(xiàn)場施工。6.2.2 超前支護采用的超前支

7、護方式有超前大管棚、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，應(yīng)嚴格按照技術(shù)要求布眼，掌握好超前外插角度，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，調(diào)整外插角度。相鄰段的搭接長度應(yīng)符合設(shè)計及規(guī)范要求，支護尾部必須與鋼支撐焊接牢固，注漿施工應(yīng)嚴格按照設(shè)計配合比施工，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%、方便人員操作進行控制；環(huán)形開挖高

8、度根據(jù)實際圍巖情況，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)進尺宜按照2榀鋼支撐間距進行控制，一般0.51m。2 開挖拱部核心土。3 側(cè)墻開挖，左右錯開，錯開距離宜為35m；單側(cè)一次開挖進尺不大于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焊接連接牢固。6.2.4初期支護每次開挖后都應(yīng)及時進行初期支護，做到“早噴錨”。初期支護施工順序為：初噴混凝土打設(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)計厚度。初噴混凝土厚度45

9、cm，用于找平、封閉巖面，防止圍巖應(yīng)力集中及松弛變形。噴射混凝土進行時，應(yīng)連續(xù)進行，并掌握好風(fēng)、水壓，以確保噴射混凝土強度及整體性。錨桿施工時，應(yīng)通過測量定位，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受力后下沉及內(nèi)移，在施工中不能減少，應(yīng)加強。網(wǎng)片按照設(shè)計要求加工，掛設(shè)牢固。鋼支撐架立，應(yīng)按照設(shè)計尺寸架立，接頭用螺栓連接固定，必要時候進行焊接連接。縱向連接鋼筋的間距、焊接嚴格按照設(shè)計及規(guī)范要求進行，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，以增強整體性及避免不均勻沉降引起初期支護開裂

10、或變形過大。6.2.5仰拱灌注及回填隧道拱部壓力大，初期支護成環(huán)后，拱部壓力通過初期支護向下傳遞，仰拱中部受力最大，仰拱開挖后，及時進行仰拱灌注及回填是改變仰拱受力的主要手段，同時也是保證洞內(nèi)運輸?shù)男枰虼搜龉岸r應(yīng)緊跟開挖進行。6.2.6監(jiān)控量測監(jiān)控量測，可掌握圍巖變化規(guī)律及支護結(jié)構(gòu)的力學(xué)狀態(tài)和穩(wěn)定程度，判斷支護參數(shù)設(shè)置是否合理，因此必須加強監(jiān)控量測，切實做到“勤量測”。主要施工監(jiān)測項目見下表1：表1 監(jiān)控量測項目表序號量測項目量測方法和儀器測點布置測量頻率測量精度1水平收斂量測收斂計、反射膜片配合全站儀每1030m一個斷面，上下2條基線4個點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拱頂下沉水準測量的方法，水準儀、鋼尺等每1030m一個斷面，1個點1mm注：B隧道開挖寬度，變形速速7 勞動力組織采用環(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。某單個工作面勞動力單班作業(yè)配置見表2，供參考。表2 某單工作面作業(yè)勞動組織表（單班）序號工作項目作業(yè)內(nèi)容人數(shù)1開挖風(fēng)鎬手6礦用電鉆手2挖掘機司機2自卸車司機62初期支護型鋼加工6鋼筋網(wǎng)片加工2鋼架安裝8噴射混凝土15混凝土攪拌運輸罐車司機43混凝土生產(chǎn)混凝土攪

12、拌機司機3裝載機司機2機械修理工14測量及其他技術(shù)員2測工45其他隊長1技術(shù)負責(zé)人1質(zhì)檢工程師1專職安全員1試驗員2電工3修理工2空壓機司機3調(diào)度3輔助人員58 主要機具設(shè)備環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工，合理安排機械不但可以加快施工進度同時還可以節(jié)約施工成本。 根據(jù)機械工作能力和實際工作量，某單個工作面單班作業(yè)主要機械配備如表3，供參考。表3 單個開挖面機械設(shè)備配備表序號作業(yè)機具設(shè)備名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注1施工通風(fēng)軸流式通風(fēng)機SDF（c）-NO110臺1通風(fēng)2施工照明低壓變壓器24v,10kw臺2掌子面及二襯施工平臺3施工用電發(fā)電機250kw臺1備用變壓器500kw臺1施工及生活用電4開挖挖掘機

13、PC-300-6臺1開挖自卸車15t輛3出碴空壓機LWJ-20/7-1臺3高壓供風(fēng)風(fēng)鎬臺10礦用電鉆50臺5掘進打錨管、錨桿5初期支護工字鋼彎曲機GW1-200臺1型鋼加工鋼筋彎曲機GW臺1鋼筋加工鋼筋切斷調(diào)直機GQ臺1鋼筋加工等離子切割機GW臺1鋼板切割交流電焊機BX1-500臺6鋼架、網(wǎng)片加工及安裝臺式鉆床24025臺1鋼板加工壓漿機臺1錨桿注漿混凝土濕噴機TK-500臺3噴漿6量測及測量儀器全站儀萊卡402臺1方向控制水準儀萊卡N2臺1標高控制塔尺5m個2標高控制精密水準儀萊卡N2臺1沉降觀測銦瓦尺個2收斂儀JSS30A個2量測錨桿拉拔儀BL150B個1錨桿拉拔應(yīng)力測試儀套1應(yīng)力測試9

14、質(zhì)量控制9.1易出現(xiàn)的質(zhì)量問題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)計凈空尺寸不能保證。分部施工,增加了對支護的擾動頻率，鋼支撐易產(chǎn)生下沉。9.1.3開挖步距過大，閉環(huán)時間過長，鋼架發(fā)生變形。9.1.4超前注漿效果較差造成局部坍塌；超前支護搭接長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施工中對有縫隙水出露地段，應(yīng)加強引排，絕不允許浸泡基底。9.2.2視情況通過采用放大拱腳、墻腳，增加沉降預(yù)留量等來保證凈空尺寸滿足設(shè)計要求。9.2.3鋼架連接必要時采用焊接連接，鎖腳錨桿（管）采用加設(shè)、增長、

15、盡量徑向打設(shè)，尾部與鋼架焊接，鋼架腳板必要時設(shè)置混凝土基礎(chǔ)。9.2.4錯臺開挖時，鋼架腳板位置，盡量采用人工處理，避免機械碰撞擾動。9.2.5嚴格控制錯臺長度和工序循環(huán)開挖進尺。9.2.6嚴格施工技術(shù)交底制,對作業(yè)人員定期進行質(zhì)量教育和考核, 教育作業(yè)隊人員嚴格按設(shè)計及規(guī)范要求施工,確保施工工程質(zhì)量。9.2.7加強監(jiān)控量測，及時反饋信息，提高應(yīng)變能力。9.2.8鋼架、錨噴網(wǎng)支護要緊跟開挖進行，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)，錨桿長度不小于設(shè)計長度的95%，鋼筋網(wǎng)片搭接長度誤差在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，引起過大下沉。10 安全措施10.1 主要安全風(fēng)險分析隧道開挖要注重塌方、突水（泥、石）、大變形等安全風(fēng)險的評估，提出相應(yīng)的風(fēng)險處理措施，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)派專人進行檢查，處理危石、懸石，并設(shè)人監(jiān)護。確認安全后，其他人員方準進入作面。做好洞內(nèi)防塵，降低粉塵濃度。10.2.2施工中應(yīng)嚴格控制循環(huán)進尺和施工步距，掌子面到

17、仰拱距離保持不超過30m，仰拱到二襯距離保持不超過30m。10.2.3施工時應(yīng)嚴格按照設(shè)計要求挖大拱腳并安裝好鎖腳錨桿（管），嚴格控制鋼架下沉。10.2.4施工中發(fā)現(xiàn)不安全因素時，應(yīng)暫停開挖，加強支護措施。10.2.5認真做好臨時支護變形的觀察、量測，并認真做好記錄和數(shù)據(jù)處理工作，及時反饋，做好信息化施工。10.2.6加強洞內(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認真落實施工應(yīng)急預(yù)案，現(xiàn)場配備必要的搶險機械、物資，并應(yīng)進行針對性演練，出現(xiàn)問題迅速采取措施，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具，減少大型設(shè)備數(shù)量，從而減少油料的消耗，達到節(jié)能、減排的要求。11.3優(yōu)化設(shè)計支護參數(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隧道洞口和棄土場等及時修建擋護和排水系統(tǒng)，做到先擋后棄，防止水土流失，對環(huán)境造成影響。11.5施工廢水采取沉淀、過濾后達標排放。12 應(yīng)用實例12.1工程簡介本工法在鄭西鐵路客運專線秦東隧道和寧武高速西銘隧道都有運用。鄭西鐵路客運專線秦東隧道全長7684m，設(shè)計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DK333+520D

19、K338+620、DK338+670DK338+690段共計5120m為級圍巖，該段上臺階采用環(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1243m，設(shè)計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DK333+520DK338+620、DK338+670DK338+690段共計5120m為級圍巖，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1個月完成了洞口段約100m的施工任務(wù)。12.3工程結(jié)果評價該工法在上述兩個隧道施工中均加快了施工進度，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，加快了施工進度。在西銘隧道施工過程中，順利的穿越了洞口淺埋段，為進洞施工創(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