三台阶临时仰拱法在软弱围岩隧道中应用

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1、三台阶临时仰拱法在软弱围岩隧道中应用　　【摘要】通过大断面软弱围岩隧道工程实践，分析三台阶临时仰拱法的施工优点，结合青荣城际铁路韩家隧道的施工，介绍了三台阶临时仰拱法施工的工艺和流程。【关键词】软弱围岩；大断面隧道；三台阶临时仰拱目前，铁路双线隧道施工主要采用的还是矿山法施工为主，断面大都接近或超过100m2，属于大断面隧道。但在修建过程中，传统的施工方法（如CRD法、三台阶七步法等）在施工过程中逐渐暴露出施工进度慢的不足。经过实践证明，三台阶临时仰拱法在修建大断面软弱围岩隧道是一种先进的快速施工方法。1、三台阶临时仰拱法的特点及优势1.

2、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，采用弱爆破或机械开挖，对围岩的扰动小。1.2可以依据围岩状况灵活的调整各台阶的施工长度，通过临时仰拱和仰拱及时封闭成环，在安全的前提下，进度稳定，工期保障性强。1.3爆破作业可多工作面进行，充分利用作业空间。1.4初期支护工序操作便捷，当围岩变形较大或突变时，可尽快完封闭成环，增加围岩自稳，减少初期支护变形。2、工程概况及施工难点7韩家隧道是青荣城际铁路全线的重点工程，属客运专线双线隧道，轨道线间距4.6m，隧道全长2445m，隧道最大埋深85.5m，最小埋深3米，穿越地层主要为

3、中生代燕山期石英二长岩，呈粗粒结构、块状结构，全～弱风化，节理裂隙与风化裂隙发育。DK298+110～DK298+300为V级围岩浅埋段，岩体破损，DK298+850～DK299+040、DK300+115～DK300+550为V级围岩浅埋段，岩体及其破碎，属于风化线接触带。隧道地表有两个水塘，常年积水，地表水位1.3～18.4m，基岩裂隙水赋存于洞身基岩节理裂隙中，雨季赋水丰富。综合以上分析，充分考虑安全、进度的要求，韩家隧道软弱围岩段采用三台阶临时仰拱法施工。3、工艺原理三台阶临时仰拱法是采用2层短台阶，1层长台阶，分部平行开挖的施工

4、方法。初期支护封闭及混凝土仰拱及时施做形成稳固的初期支护体系，保护围岩的自身承载力，有效控制初值支护变形，通过监控量测数据反馈指导施工，及时调整支护参数和二次衬砌混凝土的施工时间。4、施工工艺4.1三台阶临时仰拱法开挖方法（见图1）（1）第一步71）开挖①部（上台阶）；2）施作①部的初期支护。初喷4cm厚的混凝土→铺设钢筋网片→架立型钢钢架→安装锁脚锚管（与钢架牢固焊接）→打设径向锚杆→复喷混凝土至设计厚度→底部安装临时仰拱（I18临时钢架）→喷射10cm混凝土封闭临时仰拱。（2）第二步滞后①部3～5m距离，拆除①部2榀I18临时钢架，开

5、挖②部，开挖进尺为2榀钢拱架间距（1.2m）。施工工艺同第一步。（3）第三步1）在滞后于②部3～5m距离后，拆除②部2榀I18临时钢架，开挖③部，开挖进尺为2榀钢拱架间距；2）边墙初喷4cm厚的混凝土→铺设钢筋网片→架立型钢钢架→钢架拱脚设置28b槽钢支垫（φ29的连接螺栓与钢架连接，拱脚连接钢板与槽钢之间设置橡胶垫板）→安装锁脚锚管→打设边墙锚杆→复喷混凝土到设计厚度。（4）第四步1）错开③部10～20m开挖④部的仰拱，施作仰拱钢架，每循环开挖进尺控制在2～3m；2）初喷混凝土找平→施作仰拱钢架→复喷混凝土至设计厚度→封闭成环。（5）第

6、五步浇筑Ⅳ部仰拱及Ⅴ部仰拱填充（仰拱与仰拱填充分开施作）。4.2施工工艺流程7三台阶临时仰拱法施工工艺流程如图2所示。4.3施工技术⑴隧道施工采用的三台阶临时仰拱法，自上而下分三台阶进行开挖，每开挖一级台阶应及时施做钢拱架、锚喷支护。在上台阶开挖滞后3～5米开挖中台阶，中台阶开挖滞后3-5米开挖下台阶，下台阶开挖按循环不超过3米进行，开挖后立即施做钢拱架初期支护。中台阶及下台阶开挖两侧边墙开挖错开同一断面，交替进行。⑵各台阶开挖，周边棱廓先应尽量保持圆顺，减小应力集中。⑶各台阶开挖面应保持与钢拱架连接处高程基本保持一致。⑷仰拱开挖后，及时

7、施做初期支护封闭，滞后10-20米施做仰拱及填充混凝土（仰拱及填充混凝土分次施作）。⑸二次衬砌施工依据监控量测的数据分析结果，收敛值达到设计要求后，采用衬砌台车一次性浇筑混凝土。4.4初期支护施工初期支护是采用系统锚杆、钢拱架、钢筋网片及喷射混凝土组织的联合支护体系结构。为保证围岩的自身承载力，初期支护应在开挖后及时施作。7⑴喷射混凝土施工。初喷混凝土应在开挖后立即进行，以减少围岩暴露时间。喷射作业应分段分片、分层依次进行，作业时应避免上部喷射回弹料虚掩拱（墙）脚；先找平凹洼部分，后喷射凸出部分，各部平顺连接。喷头应与受喷面垂直，喷嘴口至

8、受喷面距离宜保持在0.6～1.0m，沿水平方向以螺旋形划圈移动。⑵钢拱架安装。钢拱架在洞外加工，加工前在平整的水泥地面上放出钢拱架1：1大样图，然后根据大样进行钢拱架的加工制作、试拼装。初喷完