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图3.3 环形开挖留核心土法施工工序示意图(此图错误,希望你能改正)
施工顺序说明:(1)上弧形导坑开挖;(2)拱部初期支护;(3).预留核心土开挖;(4).下台阶左部开挖;(5).下台阶右部开挖;(6)仰拱超前浇筑;(7)全断面二次衬砌。
施工要点:
(1)环形开挖留核心土法,将开挖断面分为上、中、下及底部四个部分逐级掘进施工,核心土面积应不小于整个断面面积的50%。上部宜超前中部3~5m,中部超前下部3~5m,下部超前底部10m左右。为方便机械作业,上部开挖高度控制在4.5m左右,中部台阶高度也控制在4.5m左右,下部台阶控制在3.5m左右。
(2)核心土与下台阶开挖应在上台阶支护完成后、喷射混凝土强度达到设计强度的70%后进行。为防止上台阶初期支护下沉、变形,其底部宜加设槽钢托梁,托梁与钢架连为一体,钢架底部应按设计要求设置锁脚锚杆,并与纵向槽钢焊接,锚杆布设俯角宜为45°
(3)每一台阶开挖完成后,及时喷射4cm厚混凝土对围岩进行封闭,设立型钢钢架及锁脚锚杆,分层复喷混凝土到设计厚度,必要时各台阶设临时仰拱加强支护,完成一个开挖循环。
(4)对土质的隧道应以核心土为基础设立3根临时钢架竖撑以支撑拱顶和拱腰,核心土应根据围岩量测结果适当滞后开挖。
3. 台阶法
开挖上半断面,待开挖至一定长度后同时开挖下半断面,上下半断面同时并进的施工方法。其施工步骤参见图3.4。
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图3.4 台阶法法施工工序示意图
施工顺序说明:(1)上台阶开挖;(2)上台阶初期支护;(3).下台阶开挖;(4)下台阶初期支护;(5)全断面二次衬砌。 (7)施工要点:
4(6)5545工作量;当顶部围岩破碎,需支护紧跟时,可适当延长台阶长度。
33(2)11(1)台阶不宜多分层,上下台阶之间的距离尽可能满足机具正常作业,并减少翻渣
(2)施工亦应先护后挖,宜采用超前锚杆或超前小钢管辅助施工措施。开挖应尽量采用微震光面爆破技术。
(3)初期支护应紧跟开挖面;上台阶施工时,钢架底脚宜设锁脚锚杆和纵向槽钢托梁以利下台阶开挖安全。下台阶在上台阶喷射混凝土强度达到设计强度的70%后开挖。
(6)(2)(6)5(4)隧道两侧的沟槽及铺底部分应和下台阶一次开挖成型。 (10)5(4)(5)台阶分界线不得超过起拱线,上台阶长度不得大于30m,下台阶马口落底长度不大于2榀钢拱架的长度,应一次落底,并尽快封闭成环。 (10)(10)1(6)台阶长度不宜过长,应尽快安排仰拱封闭间,改善初期支护受力条件。 137(9)734.中隔壁法(CD法)
CD法是在软弱围岩大跨度隧道中,先分部开挖隧道的一侧,并施作中隔壁,然后再分部开挖另一侧的施工方法。其施工步骤参见图3.5。 (8)(2)(8)
(2)(14)(4)(4)(14)3(6)5(6)(13)11(12)115(14)99317(14)(10)71(2)(4)(14)31(6)5(14)515(10)17(10)(4)1
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(2)(2)(14)(4)(4)(14)3(6)5(6)17(14)(8)7(10)1(14)9(12)11593(13)11
图3.5 中隔壁法(CD法)施工工序横断面及纵断面示意图
施工顺序说明:(1).先行导坑上部开挖;(2)先行导坑上部初期支护;3.先行导坑中部开挖;(4)先行导坑中部初期支护;5.先行导坑下部开挖;(6)先行导坑下部初
11期支护;7.后行导坑上部开挖;(8)后行导坑上部初期支护;9.5后行导坑中部开挖;(10)
(4)(14)3后行导坑中部初期支护;11.(14)后行导坑下部开挖;(12)后行导坑下部开挖;(13)仰拱
(4)7(12)11973(2)(6)5超前浇筑;(14)全断面二次衬砌。 (10)施工要点:
(10)9(13)(13)11(1)上部导坑的开挖循环进尺控制为1榀钢架间距(0.75~0.8m),下部导坑的开挖进尺可依据地质情况适当加大。
(2)中隔壁法或交叉中隔壁法施工时,初期支护完成后方可进行下一分部开挖,地质较差时,每个台阶底部均应按设计要求设临时钢架或临时仰拱;各部开挖时,周边轮廓应尽量圆顺;应在先开挖侧喷射混凝土强度达到设计要求后再进行另一侧开挖;左右两侧导坑开挖工作面的纵向间距不宜小于15m;当开挖形成全断面时,应及时完成全断面初期支护闭合。
(3)导坑开挖孔径及台阶高度可根据施工机具、人员等安排进行适当调整。应配备适合导坑开挖的小型机械设备,提高导坑开挖效率。
(4)中隔壁的拆除应滞后于仰拱,并应于围岩变形稳定后才能进行,一次拆除长度应根据量测数据慎重确定,拆除后应立即施作二次衬砌。 5. 交叉中隔壁法(CRD法)
CRD法是在软弱围岩大跨度隧道中,先分部开挖隧道一侧,施作中隔壁和横隔板,再分部开挖隧道另一侧并完成横隔板施工的施工方法。其施工步骤参见图3.6
(6)5(6)(13)11(12)115
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(2)(4)(14)3(4)1(6)5(14)7(8)7(12)119513(10)9(10)(13)(13)11
图3.6 交叉中隔壁法(CRD法)施工横断面及纵断面示意图
施工顺序说明:(1).左侧上部开挖;(2)左侧上部初期支护;(3).左侧中部开挖;(4)左侧中部初期支护;(5).右侧上部开挖;(6)右侧上部初期支护(7).右侧中部开挖;(8)右侧中部初期支护;(9).左侧下部开挖;(10)左侧下部初期支护;(11).右侧下部开挖;(12)右侧下部初期支护;(13)仰拱超前浇筑;(14)全断面二次衬砌。
施工要点:
(1)为确保施工安全,上部导坑开挖循环进尺控制为1榀钢架间距(0.6~0.75m),下部开挖可依据地质情况适当加大,仰拱一次开挖长度依据监控量测结果、地质情况综合确定,一般不宜大于6m。
(2)中间支护系统的拆除时间应考虑其对后续工序的影响,当围岩变形达到设计允许的范围之内,并在严格考证拆除的安全性之后,方可拆除。中隔壁混凝土拆除时,要防止对初期支护系统形成大的振动和扰动。
(3)中隔壁的拆除应滞后于仰拱。
(4)应配备适合导坑开挖的小型机械设备,提高导坑开挖效率。 3.5.2 开挖方案分析及比选
根据XXX隧道所处的地质条件、地形条件、隧道长度、跨度、埋深考虑。施工技术难度以及施工机械设备的要求,施工对环境的影响以及是否经济合理等方面进行综合比较,拟定适合该隧道的开挖方案。隧道区所通过的围岩主要为Ⅳ和Ⅴ级围岩,围岩较软,隧道进出口围岩等级为Ⅴ,隧道洞身围岩等级为Ⅳ。隧道埋深较深、隧道较长。表3为各开挖方法在技术、经济等各方面的综合比较。
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表3.4施工方法比较
项目 工法的安全行 台阶法(或留核心土法) 适合该开挖方法的围岩CD法 该方法所开挖的双侧壁导坑法 该方法所开挖的围岩等级低,但开挖分布较多,安全 CRD法 安全 等级比较低,不够安全 围岩等级低,但开挖分布多,较安全 施工技术难度 开挖步骤比较单一,隧道从上到下分布施工难度较低 隧道分布开挖,切围岩较软弱,技术难度较高 中、小型 隧道开挖步骤多,施工技术要求高 高 施工机由于施工步骤单一,隧道开挖分布进行,施工作业面比较小,适合施工设备较小型 小型 械类型 开挖分布开挖,施工空间较大,施工设备大、中型 工程造价 施工分布少,作业时间短,进度快,工程造价较低 施工工序 掌子面的稳定 地表沉降 周边收敛控制 适用范围 开挖步骤少,作业面较大,施工工序较简单 由于作业面空间较大,掌子面较大,稳定性较差 一次开挖作业面大,施工影响较大,沉降大 开挖作业面大,掌子面较大,周边收敛控制较差 地质条件较好、技术熟练 地质条件较差、安全要求较高 较好 较小 较好 较多 较高 施工进度较慢,作业时间长,时间技术、设备要求较高,工程造价高 开挖分不多,作业面较小,工序多 开挖分布多,作业面小,掌子面小,稳定性较好 开挖作业面小,支护时间充足,沉降小 作业面小,分布开挖,有利于周边收敛控制 跨度大、安全要求高 高 多 好 小 好 地质条件差、安全要求高 综合比较上节几种开挖方法和对照基本资料可得出下列几种开挖方案:
方案一:双侧壁导坑法。双侧壁导坑法开挖面块较多,对围岩的扰动次数增加,且