大断面黄隧道三台阶七步法施工工艺.doc

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1、大断面黄土隧道三台阶七步法施工工艺摘要：结合西平铁路中咀一号隧道试验段施工。对大断面黄土隧道三台阶七步法开挖技术进行总结，重点阐述了三台阶七步法开挖法的适用条件、施工工艺及具体的施工要点和技术特点。并详细述说了三台阶七步法开挖法的安全保证措施。该方法较好的解决了黄土隧道施工中的诸多技术难题，且能充分利用开挖空间和大型施工机械，干扰少，速度快。关键词：西平铁路大断面三台阶七步开挖法施工工艺1.工程概况西安至平凉铁路始自西安市，向西北经礼泉、乾县、永寿、彬县、长武及甘肃宁县、甘肃泾川等县至平凉市，正线全长263.1公里，其中陕西省境内线路长

2、161.3公里，投资约为50多亿元，甘肃省境内线路长101.8公里，投资约为20余亿元。　　西平铁路为国家Ⅰ级电气化单线铁路，设计时速120公里，运输能力为货运量3000万吨/年，单向客运量160万人/年。　　西平铁路自陇海铁路茂陵站引出，至平凉市崆峒区与宝中铁路平凉南站接轨，连接陇海、宝中两条重要的铁路干线，设26座车站。建成后的西平铁路运量大且货源集中，兼顾部分省际交流及地方客货运输的铁路。建设工期4年。位于第一标段的中咀一号隧道全长1162米，整体南高北低，周边冲沟发育，切割深度50～200m，小型冲沟较多，大型冲沟在进出口各有一

3、个。沟两侧坡面较陡，沟内小型浅层高度滑坡、错落发育，多有溜坍、坍塌。可见地质条件发杂多变，施工难度大，安全形势严峻都对进度产生严重影响。对按时交工造成压力。2.施工方案的确定黄土隧道工程地质较差，施工断面大，确立施工方案必须遵循以下原则：重地质、管超前、短开挖、强支护、快封闭、早成环。主要开挖方法有CD法、CRD法、双侧壁导坑法、三台阶七步法等。CD法是在软弱围岩大跨度隧道中分布开挖、钢架支撑、仰拱先行施工方法的一种，采用自上而下分2～3步开挖隧道的一侧，完成初期支护和中隔壁。待喷射混凝土达到设计强度等级的70﹪后，进行另一侧的开挖及支

4、护形成带有中隔壁支护的左右洞室；最后拆除支护，施作仰拱、仰拱填充及拱墙衬砌。CRD法是在软弱围岩大跨度隧道中，采用自上而下分1～2步开挖隧道的第一侧上、中部，完成初期支护，施作中隔壁和横隔板；待喷射混凝土达到设计强度等级的70﹪后，进行第二侧的上中部开挖及支护，施作中隔壁和横隔板；最后依次开挖第一侧、第二侧的底部，完成初期支护和中隔壁、临时仰拱，形成带有中隔壁和1～2层水平支撑的网络状支护系统；最后拆除支护，施作仰拱、仰拱填充及拱墙衬砌。双侧壁导坑法事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。三台阶七步开挖时指在隧

5、道开挖过程中分上中下和仰拱4部分，以前后左右7个不同的开挖面相互错开同时开挖，然后分布同时支护，最后形成支护整体，缩短作业循环时间，逐步向纵深推进的作业方法。其实质为台阶法的一种，拱部采用环形开挖预留核心土，利用核心土施压掌子面，中下部开挖也是先开挖两侧保持中部土体不动，其核心是保证掌子面稳定。与三台阶七步开挖法相比，采用CD法、CRD法或双侧壁导坑法开挖，各部开挖及支护自上而下，步步成环，及时封闭，各分部封闭成环时间短。但是这3种开挖法分布较多，施工速度慢，不利于机械化作业；后步开挖和拆除支护会对前面已经形成的力学平衡体系产生影响，围

6、岩应力状态多次改变，有可能引起较大的变形量；而且施工面多，作业干扰大；拆除临时支撑时，安全性差。经过以上比选，中咀一号隧道采用三台阶七步开挖法开挖。3．施工技术特点（1）、施工空间大,可以引入大型施工机械多作业面平行施工，工效高；部分软岩地段可以采用挖掘机直接开挖下半断面，减小了对围岩扰动。（2）、在地质结构复杂多变、软硬围岩相间的隧道施工中，便于灵活及时地调整施工方法，进度稳定，工期保障性强。（3）、能适应不同跨度和多种断面形式，没有需拆除的临时施工支护，节省投资。（4）、爆破施工可以分成多个作业面进行，将集中爆破化为分散爆破，既减少

7、了对围岩的扰动，又充分利用了时间空间，还增加了爆破临空面，降低了炸药消耗。（5）、混凝土仰拱超前施作，便于初期支护及早闭合成不承载，且改变了洞内作业、运输环境。（6）、全断面一次施作防水层和灌筑混凝土衬砌，确保了混凝土衬砌施工质量,运营病害少。（7）、无需增加特殊设备，投入少，操作性强，易推广。4.施工工艺原理短台阶七步平行流水作业法是采用2～3层短台阶，分步平行开挖，分步平行施作拱墙初期支护，仰拱超前施作及时闭合构成稳固的初期支护体系，保护围岩的天然承载力，有效抑制围岩变位。经量测监控信息化反馈指导施工，及时调整支护参数和混凝土衬砌施

8、工时间。在断层带、破碎带等自稳性较差地层和富水地层中，则采用小导管预注浆固结、止水等辅助施工措施后，上部弧形导坑法短开挖施作拱部初期支护，再左右错位开挖及施做边墙初期支护；仰拱紧跟下台阶并及时施作尽早闭合成